JP2010004638A - Fuel cell vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、反応ガスにより発電する燃料電池の電力により駆動される駆動モータを備える燃料電池自動車に関し、特に、前照灯、ワイパ等の補機を作動させるための補機バッテリの充電設備のコストの低減、前記補機バッテリの充電システムの簡素化を図った燃料電池自動車に関する。 The present invention relates to a fuel cell vehicle equipped with a drive motor driven by the power of a fuel cell that generates electric power using a reaction gas, and more particularly, the cost of an auxiliary battery charging facility for operating auxiliary devices such as headlamps and wipers. The present invention relates to a fuel cell vehicle in which the auxiliary battery charging system is simplified.
一般的に、電気自動車では、走行用の駆動モータは高圧バッテリの電力により駆動され、車両補機類(例えば、前照灯、ワイパ等)は低圧の補機バッテリの電力により駆動される(特許文献1参照)。 In general, in an electric vehicle, a driving motor for driving is driven by electric power of a high voltage battery, and vehicle auxiliary machines (for example, a headlamp, a wiper, etc.) are driven by electric power of a low voltage auxiliary battery (patent) Reference 1).
この場合、補機バッテリは、高圧バッテリの電圧を電圧変換器により降圧して充電される。 In this case, the auxiliary battery is charged by stepping down the voltage of the high voltage battery by the voltage converter.
また、一般的に、燃料電池自動車では、走行用の駆動モータが、燃料電池の電力又は該燃料電池と高圧バッテリとの電力により駆動され、前記車両補機類は低圧の補機バッテリの電力により駆動される。 In general, in a fuel cell vehicle, a driving motor for driving is driven by the power of the fuel cell or the power of the fuel cell and the high voltage battery, and the vehicle accessories are powered by the power of the low voltage auxiliary battery. Driven.
したがって、燃料電池自動車では、補機バッテリは、燃料電池の電圧及び(又は)高圧バッテリの電圧を電圧変換器により降圧して充電される。 Therefore, in the fuel cell vehicle, the auxiliary battery is charged by stepping down the voltage of the fuel cell and / or the voltage of the high voltage battery by the voltage converter.
ところで、補機バッテリの推奨充電電圧は、バッテリの温度とともに変化(低温時は高電圧、高温時は低電圧)するものであり、このバッテリ温度を検出するために、特許文献1では、補機バッテリの側面又は底面等に温度検出手段としてのサーミスタを取り付け、このサーミスタの一接続端を補機バッテリの正極端子に接続する一方で他接続端を電圧変換器に接続するように構成し、該電圧変換器内部で前記サーミスタの他接続点を抵抗分圧し、バッテリ温度の変化に基づく分圧電圧の変化を検出し、検出したバッテリ温度に応じて充電電圧を可変するように構成している。
Incidentally, the recommended charging voltage of the auxiliary battery changes with the temperature of the battery (a high voltage at a low temperature and a low voltage at a high temperature). In order to detect this battery temperature,
しかしながら、上記従来技術に係るバッテリ温度を検出するシステム構成(設備構成)は、温度検出専用のセンサが必要とされ、その分コストがアップするとともに、温度検出専用のセンサを取り付けるための構成(サーミスタのバッテリへの取付構成、サーミスタから補機バッテリへの配線)が複雑化し、結局、補機バッテリの充電用設備のコスト及びシステムが複雑化するという問題がある。 However, the system configuration (equipment configuration) for detecting the battery temperature according to the above-described prior art requires a sensor dedicated to temperature detection, which increases the cost, and a configuration for attaching the sensor dedicated to temperature detection (thermistor) The installation structure of the battery and the wiring from the thermistor to the auxiliary battery are complicated, and the cost of the auxiliary battery charging equipment and the system are complicated.
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、補機バッテリの充電用設備のコストダウン及びシステムの簡素化を図ることを可能とする燃料電池自動車を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell vehicle capable of reducing the cost of an auxiliary battery charging facility and simplifying the system. .
この発明に係る燃料電池自動車は、燃料ガスと空気により発電する燃料電池と、空気を吸気口から取り入れ前記燃料電池に供給する空気ポンプと、前記吸気口から取り入れられる前記空気の吸気温度を検出する温度センサと、前記燃料電池の電力により充電される補機バッテリと、前記燃料電池の発電電圧を前記補機バッテリの充電電圧に変換する電圧変換器と、前記補機バッテリへの充電を制御する充電制御器と、前記燃料電池の発電電力により駆動される駆動モータと、を備える燃料電池自動車であって、以下の特徴(1)〜(5)を備える。 A fuel cell vehicle according to the present invention detects a fuel cell that generates power using fuel gas and air, an air pump that takes air from an intake port and supplies the air to the fuel cell, and detects an intake temperature of the air taken from the intake port. A temperature sensor, an auxiliary battery that is charged by electric power of the fuel cell, a voltage converter that converts a power generation voltage of the fuel cell into a charging voltage of the auxiliary battery, and control of charging of the auxiliary battery A fuel cell vehicle comprising a charge controller and a drive motor driven by power generated by the fuel cell, comprising the following features (1) to (5).
(1)車両のフロントフード下方の車体前部空間内に、前記空気ポンプの前記吸気口と、前記補機バッテリと、が配置され、前記充電制御器は、前記温度センサにより検出される前記吸気温度に基づいて前記電圧変換器により発生する前記補機バッテリの前記充電電圧を切り替えることを特徴とする。 (1) In the vehicle body front space below the front hood of the vehicle, the intake port of the air pump and the auxiliary battery are disposed, and the charge controller detects the intake air detected by the temperature sensor. The charging voltage of the auxiliary battery generated by the voltage converter is switched based on temperature.
この特徴(1)を備える発明によれば、空気の吸気温度を検出する温度センサにより検出される吸気温度に基づいて電圧変換器により発生される充電電圧を切り替えるようにしているので、補機バッテリの温度を検出する専用のセンサが不要になり、補機バッテリの過充電及び充電不足を防止することができる。 According to the invention having the feature (1), the charging voltage generated by the voltage converter is switched based on the intake air temperature detected by the temperature sensor that detects the intake air temperature of the air. This eliminates the need for a dedicated sensor for detecting the temperature of the battery, and prevents overcharge and insufficient charge of the auxiliary battery.
なお、車両のフロントフード下方の車体前部空間内に配置された空気ポンプの吸気口の吸気温度が、同じ車体前部空間室内に配置した補機バッテリの温度に対して強い相関関係がある。 It should be noted that the intake temperature of the air pump inlet disposed in the vehicle front space under the front hood of the vehicle has a strong correlation with the temperature of the auxiliary battery disposed in the same vehicle front space.
(2)上記特徴(1)を備える発明において、さらに高圧バッテリを有し、前記駆動モータは、前記燃料電池の発電電力の他、前記高圧バッテリの電力により駆動され、前記電圧変換器は、前記燃料電池の発電電圧又は前記高圧バッテリの電圧を前記補機バッテリの充電電圧に変換することを特徴とする。 (2) In the invention having the above feature (1), it further includes a high-voltage battery, the drive motor is driven by the power of the high-voltage battery in addition to the power generated by the fuel cell, and the voltage converter is The power generation voltage of the fuel cell or the voltage of the high-voltage battery is converted to the charging voltage of the auxiliary battery.
この特徴(2)を備える発明によれば、駆動モータを燃料電池と高圧バッテリのハイブリッド電源により駆動できるととともに、補機バッテリを前記燃料電池と前記高圧バッテリの電力により充電できる。 According to the invention having the feature (2), the drive motor can be driven by the hybrid power source of the fuel cell and the high voltage battery, and the auxiliary battery can be charged by the electric power of the fuel cell and the high voltage battery.
(3)上記特徴(1)又は特徴(2)を備える発明において、前記吸気温度は、前記燃料電池自動車が起動されて、前記空気ポンプが作動した起動初期の吸気温度としたことを特徴とする。 (3) In the invention having the feature (1) or the feature (2), the intake air temperature is an intake air temperature at an initial start time when the fuel cell vehicle is started and the air pump is operated. .
補機バッテリ温度は、燃料電池自動車の燃料電池の起動初期の前記空気ポンプの前記吸気温度に強い相関がある(略等しい)ので、補機バッテリ温度として前記燃料電池の起動初期の前記空気ポンプの前記吸気温度を利用することができる。 Auxiliary battery temperature has a strong correlation (substantially equal) to the intake air temperature of the air pump at the start of fuel cell in a fuel cell vehicle, so the auxiliary battery temperature of the air pump at the initial start of the fuel cell The intake air temperature can be used.
(4)上記特徴(3)を備える発明において、前記充電制御器は、前記充電電圧を充電前期の高充電電圧から充電後期の低充電電圧に切り替えるように設定し、前記起動初期の前記吸気温度に基づいて、前記高充電電圧で充電する前記充電前期の充電時間を算出することを特徴とする。 (4) In the invention having the above feature (3), the charge controller sets the charge voltage to switch from a high charge voltage in the first charge period to a low charge voltage in the second charge period, and the intake air temperature at the initial stage of start-up. Based on the above, the charging time of the previous charge period for charging at the high charging voltage is calculated.
起動初期の吸気温度と、高充電電圧から低充電電圧に切り替えるタイミングとの間に相関関係があるので、前記起動初期の前記吸気温度に基づいて、前記高充電電圧で充電する前記充電前期の充電時間を算出することができる。 Since there is a correlation between the intake air temperature at the initial stage of startup and the timing for switching from the high charge voltage to the low charge voltage, the charge in the previous charge period for charging at the high charge voltage based on the intake air temperature at the initial stage of startup Time can be calculated.
(5)上記特徴(1)〜(3)のいずれかを備える発明において、前記充電制御器は、前記起動初期の前記吸気温度と、起動時からの充電経過時間に基づいて前記補機バッテリの現在のバッテリ温度を推定し、推定した現在のバッテリ温度に基づいて前記充電電圧を切り替えることを特徴とする。 (5) In the invention including any one of the above characteristics (1) to (3), the charge controller may be configured to control the auxiliary battery based on the intake air temperature at the initial stage of startup and the elapsed charging time from the startup. A current battery temperature is estimated, and the charging voltage is switched based on the estimated current battery temperature.
このように構成すれば、補機バッテリの推奨充電電圧に沿って充電電圧を切り替えることができる。 If comprised in this way, a charging voltage can be switched along the recommended charging voltage of an auxiliary battery.
この発明によれば、空気の吸気温度を検出する温度センサにより検出される吸気温度に基づいて電圧変換器により発生される充電電圧を切り替えるようにしているので、補機バッテリの温度を検出する専用のセンサが不要になり、補機バッテリの過充電及び充電不足を防止することができる。その結果、補機バッテリの充電用設備のコストダウン及び簡素化を図ることができる。 According to the present invention, the charging voltage generated by the voltage converter is switched based on the intake air temperature detected by the temperature sensor that detects the intake air temperature of the air. This eliminates the need for the sensor and prevents the auxiliary battery from being overcharged and insufficiently charged. As a result, cost reduction and simplification of the auxiliary battery charging facility can be achieved.
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、この発明の一実施形態が適用された燃料電池自動車12の概略回路図である。
FIG. 1 is a schematic circuit diagram of a
図1において、燃料電池自動車12は、基本的には、複数の発電セルが積層されたスタック構造の発電電圧が350[V]程度の燃料電池14と、この燃料電池14の発電出力を補助するエネルギストレージである開放電圧が280[V]程度の高圧バッテリ16とから構成されるハイブリッド電源と、このハイブリッド電源からの電流(電力)が図示しないインバータを通じて供給される走行用の駆動モータ18とから構成される。高圧バッテリ16は、例えば、リチウムイオン2次電池、ニッケル水素2次電池、又はキャパシタを利用することができる。
In FIG. 1, the
燃料電池14の電流出力は、配線101を通じて、VCU(Voltage Control Unit)15に接続される。
The current output of the
VCU15には、PDU(Power Drive Unit)20を通じて駆動モータ18が接続されるとともに、高圧バッテリ16、空気圧縮機(空気ポンプという。)24、冷却水ポンプ26、28等が接続され、さらに、DC/DCコンバータ(ここではダウンバータ)である電圧変換器21を通じて補機バッテリ22が接続される。
A
VCU15は、双方向の電圧変換が可能なDC/DCコンバータであり、例えば、高圧バッテリ16の電力を、PDU20を介して駆動モータ18に供給する。また、VCU15は、燃料電池14の電力及び(又は)駆動モータ18の回生電力を、高圧バッテリ16に充電用として供給するとともに空気ポンプ24に供給し、さらに電圧変換器21を通じて補機バッテリ22に充電用等として供給する。
The
結果として、燃料電池14及び高圧バッテリ16の電力は、駆動系デバイス{DT(Drive Train)系デバイスという。}30に供給されるとともに、DT系冷却水ポンプ28及び燃料電池14を冷却する冷却水ポンプ26に供給される。すなわち、燃料電池自動車12は、ハイブリッド電源型の車両である。
As a result, the power of the
この実施形態においてDT系デバイス30は、駆動モータ18と、PDU20と、空気ポンプ24とから構成される。
In this embodiment, the
これらDT系デバイス30は、冷却水流路32に連通するDT系ラジエタ34及びDT系冷却水ポンプ28により冷却液体を通じて冷却される。
These
燃料電池14は、冷却水流路36に連通するFC(Fuel Cell)系ラジエタ38及び冷却水ポンプ26により冷却液体を通じて冷却される。
The
DT系ラジエタ34とFC系ラジエタ38とは、車速に応じた風速を有する外気による風(車速風という。)39を介して熱交換を行う。
The DT
燃料電池14は、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで挟んで保持して構成される燃料電池セルを、複数積層させて一体化させたスタック構造である。各燃料電池セルは、電解質膜(固体高分子電解質膜)・電極構造体を挟んで保持する金属のセパレータとを備える。一方のセパレータの電解質膜・電極構造体のカソード電極に対向する面には、酸化剤ガス流路(反応ガス流路ともいう。)が設けられる。他方のセパレータの電解質膜・電極構造体のアノード電極に対向する面には、燃料ガス流路(反応ガス流路ともいう。)が形成される。
The
燃料電池14の燃料ガス流路には、燃料ガス供給流路44を通じて燃料ガス、例えば水素(H2)が充填された水素タンク46から水素が供給される。水素タンク46の遮断弁のオンオフは、制御部100により制御される。
Hydrogen is supplied to the fuel gas passage of the
燃料電池14の燃料ガス流路から排出される未使用の水素ガスを含むガスは、燃料ガス循環流路48を通じて燃料ガス供給流路44に戻される。燃料ガス供給流路44には図示しないエゼクタが設けられ、そのエゼクタによって発生される負圧により燃料ガス循環流路48からのガスが燃料電池14の燃料ガス流路にもどされる。
The gas containing unused hydrogen gas discharged from the fuel gas passage of the
燃料電池14の酸化剤ガス流路には、酸化剤ガス供給流路50を通じて空気ポンプ24から圧縮空気が供給され、圧縮空気は燃料電池14の酸化剤ガス流路を通過し、これに連通する酸化剤ガス排出流路52を通じて外気に排出される。
Compressed air is supplied to the oxidant gas flow path of the
燃料電池自動車12には、運転中に、駆動モータ18、空気ポンプ24を含むDT系デバイス30等の電気負荷、及びDT系冷却水ポンプ28や冷却水ポンプ26等の電気負荷を制御するための図示しない各種温度センサが車両内に設けられている。
The
例えば、空気ポンプ24に外気の空気を導入する空気吸気口56には、吸気温度Tsを検出する吸気温度センサ201が設けられている。
For example, an intake
吸気温度センサ201により検出される吸気温度Tsは、制御部100により検出される。この図1例の燃料電池自動車12では、特許文献1のような補機バッテリ22の温度を検出する温度センサを設けていない。なお、空気ポンプ24に対して空気を導入する空気吸気口56の流路には、空気の流量センサ62も設けられている。
The intake air temperature Ts detected by the intake
補機バッテリ22は、低電圧の、例えば、鉛バッテリが採用されており、前照灯等の各種灯火器、ワイパ、オーディオ・ビジアル装置を含むナビゲーションシステム等の低電圧駆動機器に電力を供給する。
The
制御部100には、燃料電池自動車12(燃料電池14)を起動する起動信号を出力するとともに、燃料電池自動車12(燃料電池14)を停止する停止信号を出力するイグニッションスイッチ60(起動スイッチ)が接続されている。
The
制御部100は、燃料電池自動車12の各種弁の開閉、DT系デバイス30の制御、補機バッテリ22の充放電制御、高圧バッテリ16の充放電制御等を含め、燃料電池自動車12全般の動作を制御する。
The
制御部100は、CPU、メモリ(ROM、RAM)、タイマ、A/D変換器、D/A変換器等を含むコンピュータ(ECU)により構成され、各種入力に基づきメモリに記憶されているプログラムを実行することで各種の機能を実現する機能手段(機能部)としても動作する。
The
図2は、燃料電池自動車12の各種部品の概略構成配置を示す燃料電池自動車12の模式的側面図である。
FIG. 2 is a schematic side view of the
燃料電池自動車12は、それぞれが空間である車室202と、車両のフロントフード204下方の車体前部空間室206と、車室202下の燃料電池室208と、リア側の燃料室210とから構成されている。各室は、ダッシュボード212、フロア214、リアトランクフロア216等により区画されている。
The
車体前部空間室206には、駆動モータ18の他、空気ポンプ24と、空気吸気口56と、吸気温度センサ201と、補機バッテリ22と、DT系ラジエタ34、FC系ラジエタ38等が配置される。
In the vehicle
燃料電池室208には、VCU15と電圧変換器21と制御部100等とが搭載された電子回路ユニット220と、燃料電池14と、高圧バッテリ16とが配置される。
In the
燃料室210には、水素タンク46が配置される。
A
図3は、実車により測定したバッテリ温度Tbと外気温Teaと空気の吸気温度Tsのグラフである。なお、吸気温度Tsは、車体前部空間室206内の温度と略同じように変化することを確認している。
FIG. 3 is a graph of the battery temperature Tb, the outside air temperature Tea, and the air intake temperature Ts measured with an actual vehicle. It has been confirmed that the intake air temperature Ts changes in substantially the same manner as the temperature in the vehicle body
図3において、時点t1はイグニッションスイッチ60のオンに伴う燃料電池自動車12(燃料電池14)の起動時、時点t2はイグニッションスイッチ60のオフに伴う燃料電池自動車12(燃料電池14)の停止時、時点t3は起動時、時点t4は停止時、時点t5は起動時である。時間軸に平行な両端矢印付き線分の長さは約3時間[h]である。
In FIG. 3, time t1 is when the fuel cell vehicle 12 (fuel cell 14) is started when the
図3からバッテリ温度Tbは、時点t1、t3、t5の燃料電池自動車12(燃料電池14)の起動初期時において、吸気温度Tsに略等しいことが分かる。そこで、この実施形態では、起動初期時において、バッテリ初期温度Tbiは吸気温度Tsであると推定(同定)して利用する。 It can be seen from FIG. 3 that the battery temperature Tb is substantially equal to the intake air temperature Ts at the initial start-up time of the fuel cell vehicle 12 (fuel cell 14) at time points t1, t3, and t5. Therefore, in this embodiment, the battery initial temperature Tbi is estimated (identified) to be used as the intake air temperature Ts at the initial startup.
基本的には以上のように構成される燃料電池自動車12の動作の第1実施例について、図4のフローチャートを参照して以下に説明する。
A first embodiment of the operation of the
この第1実施例においては、予め制御部100のROM内に設定・記憶してある、図5のバッテリ温度・充電電圧(Tb−Vch)設定マップ(設定テーブル)252と、図6のバッテリ初期温度・バッテリ閾値温度Tbth到達時間マップ(Tbi−tr)254が制御部100のCPUにより参照される。
In the first embodiment, the battery temperature / charge voltage (Tb-Vch) setting map (setting table) 252 shown in FIG. 5 and set in advance in the ROM of the
図5のバッテリ温度・充電電圧設定マップ252では、バッテリ温度Tbが所定の閾値温度Tbth[゜C](補機バッテリ22の仕様等に応じて概ね−10[゜C]〜+10[゜C]のいずれかの値に設定される。)より低いときには、充電不足にならないように高充電電圧Vchhi(この例では、Vchhi=15.0[V])で充電し、バッテリ温度Tbが閾値温度Tbth[゜C]より高いときには、過充電にならないように低充電電圧Vchlow(この例では、Vchlow=14.0[V])で充電する。
In the battery temperature / charge
図6のバッテリ初期温度・バッテリ閾値温度Tbth到達時間マップ254では、起動初期(時点t1、t3、t5等の起動初期)における補機バッテリ22のバッテリ初期温度Tbi、この第1実施例では起動初期の吸気温度Tsに対する補機バッテリ22のバッテリ温度Tbが、高充電電圧Vchhiで補機バッテリ22が充電されているときに、閾値温度Tbthに到達するまでの時間実測値である到達時間tr[分]を示している。なお、バッテリ初期温度・バッテリ閾値温度Tbth到達時間マップ254において、右端の温度Tbilは、概ね−10[゜C]〜+10[゜C]の間の値である。
In the battery initial temperature / battery threshold temperature Tbth
そこで、ステップS1においてイグニッションスイッチ60がオン状態にされたことが制御部100により検出されると、制御部100は、水素タンク46の遮断弁を開放し、空気ポンプ24を作動させ、燃料電池14の発電を開始させ燃料電池14を起動させるが、この起動時にステップS2において、高充電電圧充電時間(高充電電圧Vchhiでの充電時間)tchvhiが求められて確定しているかどうかが判定される。起動直後のこのステップS2の判定では確定していないので、ステップS3に進む。
Therefore, when the
このステップS3では、空気ポンプ24の作動により空気吸気口56に所定流量の空気が流れているかどうかを流量センサ62の値により判定する。
In step S <b> 3, whether or not a predetermined flow rate of air is flowing through the
次に、所定流量の空気が流れ始めてから所定時間、たとえば数秒程度の時間(吸気温度Tsが安定する時間)が経過しているかどうかが判定され、経過していた場合には、ステップS5において、図6に示したバッテリ初期温度・バッテリ閾値温度Tbth到達時間マップ254を参照して高充電電圧充電時間tchvhiを算出する。すなわち、このステップS5においては、吸気温度センサ201により検出されている吸気温度Tsを、バッテリ初期温度Tbiに対応する起動初期時の吸気温度Tsと同定して検出し、バッテリ初期温度・バッテリ閾値温度Tbth到達時間マップ254を参照してバッテリ初期温度Tbiがバッテリ閾値温度Tbth(図5参照)になるまでの到達時間trを高充電電圧充電時間tchvhiとして算出する。
Next, it is determined whether or not a predetermined time, for example, a time of about several seconds (time when the intake air temperature Ts stabilizes) has elapsed since the start of the flow of air at a predetermined flow rate. The high charge voltage charging time tchvhi is calculated with reference to the battery initial temperature / battery threshold temperature Tbth
次いで、ステップS6において、高充電電圧Vchhiによる充電を行う。ステップS5の算出処理が終了することで、ステップS2の判定が成立し、ステップS7において、ステップS5で設定した高充電電圧充電時間tchvhiが経過したかどうかを判断し、経過した場合には、バッテリ温度Tbがバッテリ閾値温度Tbth(図5参照)に到達したものと判定し、ステップS8において、充電電圧を高充電電圧Vchhiから低充電電圧Vchlowに切り替えて、低充電電圧Vchlowによる充電が遂行され、補機バッテリ22の補機バッテリ電圧の変化を監視する等による満充電判定がなされたとき充電が終了する。
Next, in step S6, charging with the high charging voltage Vchhi is performed. When the calculation process in step S5 ends, the determination in step S2 is established. In step S7, it is determined whether or not the high charge voltage charging time tchvhi set in step S5 has elapsed. It is determined that the temperature Tb has reached the battery threshold temperature Tbth (see FIG. 5). In step S8, the charging voltage is switched from the high charging voltage Vchhi to the low charging voltage Vchlow, and charging by the low charging voltage Vchlow is performed. Charging is terminated when a full charge determination is made, such as by monitoring changes in the auxiliary battery voltage of the
以上説明したように、この実施形態に係る燃料電池自動車12の第1実施例によれば、燃料電池自動車12は、燃料ガスと空気により発電する燃料電池14と、前記空気を空気吸気口56から取り入れ圧縮空気を燃料電池14に供給する空気ポンプ24と、空気吸気口56から取り入れられる前記空気の吸気温度Tsを検出する吸気温度センサ201と、燃料電池14の電力及び(又は)高圧バッテリ16の電力により充電される補機バッテリ22と、燃料電池14の発電電圧を補機バッテリ22の充電電圧Vchに変換する電圧変換器21と、補機バッテリ22への充電を制御する充電制御器としての制御部100と、燃料電池14の発電電力及び(又は)高圧バッテリ16の電力により駆動される駆動モータ18と、を備え、車両のフロント側に設けられ、駆動モータ18が配置される車体前部空間室206内に、空気ポンプ24の空気吸気口56と、補機バッテリ22と、が配置され、制御部100は、吸気温度センサ201により検出される起動初期の吸気温度Tsに基づいて電圧変換器21により発生される充電電圧Vchを高充電電圧Vchhiと低充電電圧Vchlowに切り替えるようにしている。
As described above, according to the first example of the
このため、従来の技術のように、補機バッテリ22のバッテリ温度を検出する専用のセンサが不要になって充電用設備の簡素化が図れる上に、補機バッテリ22の過充電及び充電不足を防止することができる。
This eliminates the need for a dedicated sensor for detecting the battery temperature of the
上記第1実施例は、高圧バッテリ16が採用されていない燃料電池自動車にも適用することができる。この場合、例えば補機バッテリ22の電圧がDC/DCコンバータ(この場合には、昇降圧可能)により昇圧され、空気ポンプ24等に供給される。
The first embodiment can also be applied to a fuel cell vehicle in which the
また、充電を制御する制御部100は、充電電圧Vchを充電前期の高充電電圧Vchhiから充電後期の低充電電圧Vchlowに切り替えるように設定し、起動初期の吸気温度Tsに基づき、バッテリ初期温度・バッテリ閾値温度Tbth到達時間マップ254を参照して、高充電電圧Vchhiで充電する前記充電前期の充電時間であるバッテリ閾値温度Tbthへの到達時間tchvhiを算出することができる。
In addition, the
次に、第2実施例について、図7のフローチャートに基づいて説明する。 Next, a second embodiment will be described based on the flowchart of FIG.
図8は、バッテリ温度Tb[゜C]に対する推奨充電電圧Vrchの特性(マップ又はテーブル)256を示している。この特性250が制御部100のROMに記憶される。
FIG. 8 shows a characteristic (map or table) 256 of the recommended charging voltage Vrch with respect to the battery temperature Tb [° C.]. This characteristic 250 is stored in the ROM of the
図9は、バッテリ初期温度Tbi[゜C]と充電経過時間tchとバッテリ温度Tbとの関係を示す特性(マップ又はテーブル)258を示している。 FIG. 9 shows a characteristic (map or table) 258 showing the relationship among the battery initial temperature Tbi [° C.], the elapsed charging time tch, and the battery temperature Tb.
図9の特性258を参照すれば、バッテリ初期温度Tbi、すなわち起動初期吸気温度Tsと充電経過時間tchが分かれば、現在のバッテリ温度Tbが推定できるので、この推定したバッテリ温度Tbに基づき図8に示した推奨充電電圧Vrchの特性256を参照することで、推定したバッテリ温度Tbに応じて推奨充電電圧Vrchに充電電圧Vchを連続的に切り替えることができる。 Referring to characteristic 258 in FIG. 9, if battery initial temperature Tbi, that is, startup initial intake air temperature Ts and charging elapsed time tch are known, current battery temperature Tb can be estimated. Based on this estimated battery temperature Tb, FIG. By referring to the characteristic 256 of the recommended charging voltage Vrch shown in FIG. 5, the charging voltage Vch can be continuously switched to the recommended charging voltage Vrch according to the estimated battery temperature Tb.
すなわち、ステップS1においてイグニッションスイッチ60がオン状態にされたことを検知すると、ステップS12においてバッテリ初期温度Tbiが確定されているかどうか判定され、最初の処理では確定されていないのでステップS13において、流量センサ62により所定流量の空気が流れているかどうかが判定される。
That is, when it is detected in step S1 that the
所定流量の空気が流れていると判定された場合、ステップS14において、所定時間、例えば数秒が経過したかどうかが判定され、数秒経過していた場合には、ステップS15において、起動初期の吸気温度Tsが検出され、それがバッテリ初期温度Tbiとして同定される。 If it is determined that a predetermined flow rate of air is flowing, it is determined in step S14 whether or not a predetermined time, for example, several seconds have elapsed. If several seconds have elapsed, in step S15, the intake air temperature at the initial stage of startup is determined. Ts is detected and identified as the battery initial temperature Tbi.
ステップS16では、このバッテリ初期温度Tbiに応じた推奨充電電圧Vrchの特性256(図8)を参照して、最初の(初期の)推奨充電電圧Vrchを算出し、充電を開始する。 In step S16, referring to the characteristic 256 (FIG. 8) of the recommended charging voltage Vrch corresponding to the initial battery temperature Tbi, the first (initial) recommended charging voltage Vrch is calculated, and charging is started.
このようにして、次のステップS12の判定が成立(バッテリ初期温度Tbiが確定)するので、ステップS17において、充電経過時間tchを検出する。 In this way, the determination in the next step S12 is established (battery initial temperature Tbi is determined), so in step S17, the charging elapsed time tch is detected.
次いで、ステップS18において、この充電経過時間tchとバッテリ初期温度Tbiとから図9の特性258を参照して現在のバッテリ温度Tbを推定する。 Next, in step S18, the current battery temperature Tb is estimated from the elapsed charging time tch and the battery initial temperature Tbi with reference to the characteristic 258 in FIG.
次いで、ステップS19において、ステップS18で推定したバッテリ温度Tbに対応する推奨充電電圧Vrchを図8の特性256を参照して推定する。 Next, in step S19, the recommended charging voltage Vrch corresponding to the battery temperature Tb estimated in step S18 is estimated with reference to the characteristic 256 in FIG.
次いで、ステップS20で、推定した推奨充電電圧Vrchにより充電を継続する。 Next, in step S20, charging is continued with the estimated recommended charging voltage Vrch.
このように構成すれば、補機バッテリ22の推奨充電電圧Vrchの特性256(図8参照)に沿って充電電圧Vchを切り替えることができる。
If comprised in this way, the charging voltage Vch can be switched along the characteristic 256 (refer FIG. 8) of the recommended charging voltage Vrch of the
上述した第1実施例及び第2実施例によれば、空気の吸気温度Tsを検出する吸気温度センサ201により検出される起動初期の吸気温度Tsに基づいて電圧変換器21により発生される充電電圧Vchを切り替えるようにしているので、補機バッテリ22のバッテリ温度Tbを検出する専用のセンサが不要になり、補機バッテリ22の過充電及び充電不足を防止することができる。その結果、補機バッテリ22の充電用設備のコストダウン及びシステムの簡素化を図ることができる。
According to the first embodiment and the second embodiment described above, the charging voltage generated by the voltage converter 21 based on the intake air temperature Ts at the initial stage of startup detected by the intake
なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations can be adopted based on the contents described in this specification.
12…燃料電池自動車 14…燃料電池
16…高圧バッテリ 18…駆動モータ
21…電圧変換器 22…補機バッテリ
24…空気ポンプ 56…空気吸気口
62…流量センサ 201…吸気温度センサ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
空気を吸気口から取り入れ前記燃料電池に供給する空気ポンプと、
前記吸気口から取り入れられる前記空気の吸気温度を検出する温度センサと、
前記燃料電池の電力により充電される補機バッテリと、
前記燃料電池の発電電圧を前記補機バッテリの充電電圧に変換する電圧変換器と、
前記補機バッテリへの充電を制御する充電制御器と、
前記燃料電池の発電電力により駆動される駆動モータと、
を備える燃料電池自動車であって、
車両のフロントフード下方の車体前部空間内に、前記空気ポンプの前記吸気口と、前記補機バッテリと、が配置され、
前記充電制御器は、
前記温度センサにより検出される前記吸気温度に基づいて前記電圧変換器により発生する前記補機バッテリの前記充電電圧を切り替える
ことを特徴とする燃料電池自動車。 A fuel cell for generating electricity with fuel gas and air;
An air pump for taking air from the air intake and supplying it to the fuel cell;
A temperature sensor for detecting an intake temperature of the air taken in from the intake port;
An auxiliary battery charged with electric power of the fuel cell;
A voltage converter that converts the generated voltage of the fuel cell into a charging voltage of the auxiliary battery;
A charge controller for controlling charging of the auxiliary battery;
A drive motor driven by power generated by the fuel cell;
A fuel cell vehicle comprising:
In the vehicle body front space below the front hood of the vehicle, the intake port of the air pump and the auxiliary battery are disposed,
The charging controller is
The fuel cell vehicle characterized by switching the charging voltage of the auxiliary battery generated by the voltage converter based on the intake air temperature detected by the temperature sensor.
さらに、高圧バッテリを有し、
前記駆動モータは、前記燃料電池の発電電力の他、前記高圧バッテリの電力により駆動され、
前記電圧変換器は、前記燃料電池の発電電圧又は前記高圧バッテリの電圧を前記補機バッテリの充電電圧に変換する
ことを特徴とする燃料電池自動車。 The fuel cell vehicle according to claim 1,
In addition, it has a high voltage battery,
The drive motor is driven by the electric power of the high-voltage battery in addition to the electric power generated by the fuel cell,
The voltage converter converts a power generation voltage of the fuel cell or a voltage of the high voltage battery into a charging voltage of the auxiliary battery.
前記吸気温度は、前記燃料電池自動車が起動されて、前記空気ポンプが作動した起動初期の吸気温度とする
ことを特徴とする燃料電池自動車。 The fuel cell vehicle according to claim 1 or 2,
The fuel cell vehicle is characterized in that the intake air temperature is an intake air temperature at the start-up time when the fuel cell vehicle is activated and the air pump is activated.
前記充電制御器は、
前記充電電圧を充電前期の高充電電圧から充電後期の低充電電圧に切り替えるように設定し、
前記起動初期の前記吸気温度に基づいて、前記高充電電圧で充電する前記充電前期の充電時間を算出する
ことを特徴とする燃料電池自動車。 The fuel cell vehicle according to claim 3, wherein
The charging controller is
The charging voltage is set to switch from a high charging voltage in the previous charging period to a low charging voltage in the latter charging period,
A fuel cell vehicle characterized in that a charge time of the first charge period for charging at the high charge voltage is calculated based on the intake air temperature at the initial stage of startup.
前記充電制御器は、
前記起動初期の前記吸気温度と、起動時からの充電経過時間に基づいて前記補機バッテリの現在のバッテリ温度を推定し、推定した現在のバッテリ温度に基づいて前記充電電圧を切り替える
ことを特徴とする燃料電池自動車。 The fuel cell vehicle according to any one of claims 1 to 3,
The charging controller is
A current battery temperature of the auxiliary battery is estimated based on the intake air temperature at the initial stage of startup and a charging elapsed time from the time of startup, and the charging voltage is switched based on the estimated current battery temperature. Fuel cell car to do.
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