RU2711839C2 - Способ определения требуемой выходной электрической мощности машины - Google Patents

Способ определения требуемой выходной электрической мощности машины Download PDF

Info

Publication number
RU2711839C2
RU2711839C2 RU2018122796A RU2018122796A RU2711839C2 RU 2711839 C2 RU2711839 C2 RU 2711839C2 RU 2018122796 A RU2018122796 A RU 2018122796A RU 2018122796 A RU2018122796 A RU 2018122796A RU 2711839 C2 RU2711839 C2 RU 2711839C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel cell
output power
battery
value
power
Prior art date
Application number
RU2018122796A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2018122796A3 (ru
RU2018122796A (ru
Inventor
Мицухиро НАДА
Original Assignee
Тойота Дзидося Кабусики Кайся
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Тойота Дзидося Кабусики Кайся filed Critical Тойота Дзидося Кабусики Кайся
Publication of RU2018122796A3 publication Critical patent/RU2018122796A3/ru
Publication of RU2018122796A publication Critical patent/RU2018122796A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2711839C2 publication Critical patent/RU2711839C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/32—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/28—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/70—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by fuel cells
    • B60L50/72—Constructional details of fuel cells specially adapted for electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/75—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using propulsion power supplied by both fuel cells and batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/90—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by specific means not covered by groups B60L50/10 - B60L50/50, e.g. by direct conversion of thermal nuclear energy into electricity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/14—Adaptive cruise control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D65/00—Designing, manufacturing, e.g. assembling, facilitating disassembly, or structurally modifying motor vehicles or trailers, not otherwise provided for
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/15—Vehicle, aircraft or watercraft design
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M16/00—Structural combinations of different types of electrochemical generators
    • H01M16/003—Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers
    • H01M16/006—Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers of fuel cells with rechargeable batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/249—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells comprising two or more groupings of fuel cells, e.g. modular assemblies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/36—Vehicles designed to transport cargo, e.g. trucks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/429—Current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2300/00—Indexing codes relating to the type of vehicle
    • B60W2300/12—Trucks; Load vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/10—Road Vehicles
    • B60Y2200/14—Trucks; Load vehicles, Busses
    • B60Y2200/145—Haulage vehicles, trailing trucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу определения требуемой выходной электрической мощности машины, на которой устанавливают: приводной мотор, батарею топливных элементов и аккумуляторную батарею. Батарея топливных элементов выполнена с возможностью генерирования электрического тока для приведения в действие приводного мотора. Аккумуляторная батарея выполнена с возможностью выдачи электрического тока для приведения в действие приводного мотора. При этом определяют максимальную выходную мощность приводного мотора как первое значение выходной мощности и выходную мощность приводного мотора, когда транспортное средство движется в крейсерском режиме, как второе значение выходной мощности. Определяют число батарей топливных элементов, которые должны быть установлены, как n, причем n является натуральным числом, а значение выходной мощности, выводимое батареей топливных элементов, когда транспортное средство движется в крейсерском режиме, является третьим значением выходной мощности. Также определяют максимальную выходную мощность аккумуляторной батареи как значение, полученное вычитанием значения, полученного умножением максимальной выходной мощности батареи топливных элементов на n, из первого значения выходной мощности. При этом значение, полученное умножением третьего значения выходной мощности на n, равно или больше второго значения выходной мощности, а значение, полученное умножением третьего значения выходной мощности на (n-1), меньше второго значения выходной мощности. Достигается оптимизация процесса определения требуемой выходной электрической мощности машины. 5 з.п. ф-лы, 12 ил.

Description

Область техники
Изобретение относится к способу определения требуемой выходной электрической мощности машины, на которой устанавливаются батарея топливных элементов и электромотор.
Уровень техники
Японская нерассмотренная публикация патентной заявки № 2017-081319 (JP 2017-081319 A) раскрывает гибридное транспортное средство, которое снабжается двигателем внутреннего сгорания и электромотором, который приводится в действие посредством подачи питания от аккумуляторной батареи.
Сущность изобретения
В качестве условия, которое должно быть удовлетворено при проектировании автомобиля, может быть упомянуто условие, что транспортное средство может двигаться в крейсерском режиме (далее в данном документе называется движением в крейсерском режиме). Крейсерский режим является состоянием, когда транспортное средство может продолжать двигаться в предварительно определенных условиях движения в течение предварительно определенного времени. Предварительно определенные условия движения определяются как скорость транспортного средства, определенная при проектировании, уклон на подъеме или т.п.
Дополнительно, в качестве условия, которое должно быть удовлетворено при проектировании автомобиля, может быть упомянуто условие, что может быть приложена максимальная выходная мощность в качестве проектного значения. В случае гибридного транспортного средства максимальная выходная мощность проявляется посредством одновременного приведения в действие двигателя внутреннего сгорания и электромотора. С точки зрения удовлетворения максимальной выходной мощности, спад выходной мощности является необязательным. Т.е., пока сумма выходной мощности от двигателя внутреннего сгорания и выходной мощности от электромотора удовлетворяет максимальной выходной мощности, каждая максимальная выходная мощность может принимать любое значение.
Двигатель внутреннего сгорания, который устанавливается на автомобиле, имеет хронологию своей разработки, которая продолжалась в течение длительного периода времени, и, следовательно, проектирование автомобиля так, чтобы изменять размер или выходную мощность в соответствии с автомобилем, который проектируется заново, может быть выполнено относительно легко. Относительно аккумуляторной батареи, которая устанавливается на гибридном транспортном средстве, основная тенденция относительно концепции проектирования заключалась в том, что просто необходимо иметь возможность демонстрировать выходную мощность, пригодную для поддержания выходной мощности двигателя внутреннего сгорания. По этой причине, относительно аккумуляторной батареи, уменьшению размера придавалась особое значение.
Как описано выше, относительно конструктивного решения, в котором двигатель внутреннего сгорания устанавливается в качестве основного источника приведения в движение, технология является зрелой, а относительно стоимости разработки и периода разработки, едва ли возникнет большая проблема.
В отличие от вышесказанного, условия для проектирования транспортного средства на топливных элементах отличаются от условий для гибридного транспортного средства, как описано выше. При проектировании топливного элемента, аналогично проектированию двигателя внутреннего сгорания, необходима корректировка различных частей или модулей. Однако, история развития топливного элемента является недолгой по сравнению с историей развития двигателя внутреннего сгорания. По этой причине, когда размер или выходная мощность батареи топливных элементов необязательно проектируется, число процессов или затраты, необходимые для проектирования, становятся огромными. По этой причине, когда транспортное средство на топливных элементах вновь проектируется посредством обращения к концепции проектирования гибридного транспортного средства, возникает вероятность того, что стоимость разработки может увеличиваться, а период разработки может затягиваться.
Обстоятельства, описанные выше, не ограничиваются автомобилем и являются общими для машины, на которой устанавливается батарея топливных элементов. Машина, когда упоминается в данном документе, означает машину, в общем, на которой устанавливается приводной электромотор. Изобретение предоставляет способ проектирования машины, в котором стоимость разработки и период разработки для вновь проектируемой машины, на которой устанавливаются батарея топливных элементов и приводной электромотор, уменьшаются.
Аспект этого изобретения относится к способу определения требуемой выходной электрической мощности машины, на которой устанавливают приводной мотор, батарею топливных элементов, выполненную с возможностью генерирования электрического тока для приведения в действие приводного мотора, и аккумуляторную батарею, выполненную с возможностью выдачи электрического тока для приведения в действие приводного мотора, при котором: определяют максимальную выходную мощность приводного мотора как первое значение выходной мощности и выходную мощность приводного мотора, когда транспортное средство движется в крейсерском режиме, как второе значение выходной мощности; определяют число батарей топливных элементов, которые должны быть установлены, как n, причем n является натуральным числом, и значение выходной мощности, выводимое батареей топливных элементов, когда транспортное средство движется в крейсерском режиме, является третьим значением выходной мощности; и определяют максимальную выходную мощность аккумуляторной батареи как значение, полученное вычитанием значения, полученного умножением максимальной выходной мощности батареи топливных элементов на n, из первого значения выходной мощности, при этом: значение, полученное умножением третьего значения выходной мощности на n, равно или больше второго значения выходной мощности; и значение, полученное умножением третьего значения выходной мощности на (n-1), меньше второго значения выходной мощности.
В способе согласно аспекту изобретения способ проектирования батареи топливных элементов может быть таким же, что и способ проектирования батареи топливных элементов, установленной на машине, спроектированной отдельно от машины. Согласно аспекту изобретения, поскольку способ проектирования батареи топливных элементов для другой машины может быть использован, или на него выполняется ссылка, стоимость разработки и период разработки для вновь проектируемой машины уменьшаются. Дополнительно, посредством проектирования аккумуляторной батареи, как описано выше, возможно выполнять проектирование, чтобы удовлетворять максимальной выходной мощности.
В способе согласно аспекту изобретения машина может быть спроектирована так, что, когда транспортное средство движется в крейсерском режиме, состояние заряда (SOC) аккумуляторной батареи поддерживается. Согласно аспекту изобретения, в крейсерском режиме, SOC аккумуляторной батареи поддерживается. Кроме того, когда максимальная выходная мощность должна быть проявлена, ситуация, что время, в течение которого максимальная выходная мощность может быть проявлена, становится незначительным вследствие нехватки SOC, может быть устранена.
Способ согласно аспекту изобретения может дополнительно включать в себя конструирование машины так, чтобы устанавливать преобразователь топливных элементов, электрически соединенный с батареей топливных элементов, преобразователь топливных элементов конфигурируется, чтобы управлять напряжением выработки мощности батареи топливных элементов, водородный бак, сконфигурированный, чтобы хранить водород для подачи к батарее топливных элементов, и вспомогательное оборудование для выработки мощности посредством батареи топливных элементов, и конструирование машины так, чтобы устанавливать с, по меньшей мере, одним из преобразователя топливных элементов, водородного бака и вспомогательного оборудования n комплектами, когда n равно 2 или более. Согласно аспекту изобретения, проект может также быть использован или упомянут, по меньшей мере, для одного из преобразователя топливных элементов, водородного бака и вспомогательного оборудования.
В способе согласно аспекту изобретения машина может быть автомобилем. Согласно аспекту изобретения способ согласно аспекту изобретения может быть применен к конструированию автомобиля.
В способе согласно аспекту изобретения, в случае, когда n равно 2 или более, автомобиль может быть моторным грузовым автомобилем. Согласно аспекту изобретения становится легко выполнять соответствующее проектирование с точки зрения пространства установки и соотношения между максимальной выходной мощностью и выходной мощностью в крейсерском режиме. Аспект изобретения не исключает заранее случай, когда n равно 1, когда машина является моторным грузовым автомобилем.
В способе согласно аспекту изобретения, когда автомобиль является моторным грузовым автомобилем, n может быть равно 2 или более. Согласно аспекту изобретения становится легко выполнять соответствующее проектирование с точки зрения пространства установки и соотношения между максимальной выходной мощностью и выходной мощностью, когда транспортное средство движется в крейсерском режиме. Аспект изобретения не исключает заранее случай, когда машина является автомобилем, отличным от моторного грузового автомобиля, когда n равно 2 или более. Например, машина может быть крупногабаритным автобусом или т.п.
Краткое описание чертежей
Признаки, преимущества и техническое и промышленное значение примерных вариантов осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых аналогичные номера обозначают аналогичные элементы, и на которых:
Фиг. 1 - схема, показывающая транспортное средство на топливных элементах;
Фиг. 2 - схема, показывающая транспортное средство на топливных элементах;
Фиг. 3 - схема, показывающая транспортное средство на топливных элементах;
Фиг. 4 - блок-схема, показывающая конфигурацию первого блока питания;
Фиг. 5 - вид в перспективе, показывающий батарею топливных элементов;
Фиг. 6 - блок-схема, показывающая конфигурацию второго блока питания;
Фиг. 7 - блок-схема последовательности операций, показывающая процедуру для проектирования блока питания;
Фиг. 8 - столбчатая диаграмма, показывающая соотношение между выходной мощностью в крейсерском режиме и числом батарей топливных элементов;
Фиг. 9 - график, в котором падение выходной мощности показано по вертикальной оси, а максимальная выходная мощность показана по горизонтальной оси;
Фиг. 10 - блок-схема последовательности операций, показывающая процедуру проектирования модуля топливных элементов;
Фиг. 11 - блок-схема последовательности операций, показывающая процедуру проектирования электрической системы; и
Фиг. 12 - схема, схематично показывающая последовательность производства транспортного средства на топливных элементах.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
Фиг. 1 показывает транспортное средство 11 на топливных элементах. Фиг. 2 показывает транспортное средство 12 на топливных элементах. Фиг. 3 показывает транспортное средство 13 на топливных элементах. Транспортные средства 11, 12 на топливных элементах являются пассажирскими автомобилями. Транспортное средство 13 на топливных элементах является моторным грузовым автомобилем. Транспортное средство 13 на топливных элементах буксирует прицеп 19.
Транспортное средство 11 на топливных элементах снабжается первым блоком 21 питания и системой 900 управления. Транспортное средство 12 на топливных элементах снабжается вторым блоком 22 питания и системой 900 управления. Транспортное средство 13 на топливных элементах снабжается двумя третьими блоками 23 питания, карданным валом 25 и системой 900 управления. Каждый из первого блока 21 питания, второго блока 22 питания и двух третьих блоков 23 питания имеет функцию выполнения выработки мощности посредством топливного элемента, как будет описано позже.
Система 900 управления является общим термином для устройств, которые управляются водителем для вождения. Система 900 управления включает в себя педаль акселератора, педаль тормоза, рулевое колесо и т.п. Система 900 управления не является точно одинаковой в транспортных средствах 11, 12, 13 на топливных элементах. Однако, в этом варианте осуществления, устройства называются системой 900 управления совокупно в транспортных средствах 11, 12, 13 на топливных элементах. Одна система 900 управления устанавливается на каждом из транспортных средств 11, 12, 13 на топливных элементах.
Первый блок 21 питания подает электрическую мощность системе 900 управления. Второй блок 22 питания подает электрическую мощность системе 900 управления. Каждый из двух третьих блоков 23 питания подает электрическую мощность системе 900 управления.
Первый блок 21 питания генерирует крутящий момент для привода двух передних колес FW. Второй блок 22 питания генерирует крутящий момент для привода двух передних колес FW. Каждый из третьих блоков 23 питания генерирует крутящий момент для привода четырех задних колес RW. Крутящий момент, генерируемый двумя третьими блоками 23 питания, передается четырем задним колесам RW через один карданный вал 25.
Фиг. 4 является блок-схемой, показывающей конфигурацию первого блока 21 питания. Первый блок 21 питания снабжается модулем 50 топливных элементов и электрической системой 61. Модуль 50 топливных элементов снабжается батареей 100 топливных элементов, водородным баком 105, преобразователем 110 топливных элементов и вспомогательным оборудованием 140. Электрическая система 61 снабжается аккумуляторной батареей 120, преобразователем 130 аккумуляторной батареи, инвертором 150 мотора, контроллером 160 и приводным мотором 220.
Фиг. 5 является видом в перспективе, показывающим батарею 100 топливных элементов. В батарее 100 топливных элементов множество элементов 101, уложенных в направлении укладки, располагаются между парой торцевых пластин 170F, 170E. Батарея 100 топливных элементов имеет клеммную пластину 160F с изолирующей пластиной 165F, вставленной между торцевой пластиной 170F на одной торцевой стороне и элементом 101.
Батарея 100 топливных элементов также имеет клеммную пластину 160E на задней торцевой стороне с изолирующей пластиной 165E на задней торцевой стороне, аналогично вставленной между торцевой пластиной 170E и элементом 101. Контур каждого элемента 101, клеммных пластин 160F, 160E, изолирующих пластин 165F, 165E и торцевых пластин 170F, 170E имеет практически прямоугольную форму.
Клеммная пластина 160F на передней торцевой стороне и клеммная пластина 160E на задней торцевой стороне являются токосъемными пластинами и выводят собранную электрическую мощность от токосъемных клемм 161 наружу.
Водородный бак 105 хранит водород для подачи к батарее 100 топливных элементов. Батарея 100 топливных элементов электрически соединяется с преобразователем 110 топливных элементов. Преобразователь 110 топливных элементов выполняет операцию повышения напряжения, которая повышает выходное напряжение батареи 100 топливных элементов до целевого напряжения. Преобразователь 110 топливных элементов электрически соединяется с инвертором 150 мотора через высоковольтный провод DCH постоянного тока.
Аккумуляторная батарея 120 является литиево-ионной аккумуляторной батареей. Аккумуляторная батарея 120 в этом варианте осуществления является литиево-титанатной аккумуляторной батареей. Литиево-титанатная аккумуляторная батарея является одним типом литиево-ионной аккумуляторной батареи. Аккумуляторная батарея 120 в другом варианте осуществления может быть литиево-ионной аккумуляторной батареей, отличной от литиево-титанатной аккумуляторной батареи, или может быть аккумуляторной батареей, отличной от литиево-ионной аккумуляторной батареи. Аккумуляторная батарея 120 электрически соединяется с преобразователем 130 аккумуляторной батареи через низковольтный провод DCL постоянного тока. Аккумуляторная батарея 120 имеет структуру, в которой множество элементов укладываются последовательно. В другом варианте осуществления аккумуляторная батарея 120 может иметь тип, в котором напряжение поддерживается последовательно, а энергия поддерживается посредством параллельного соединения.
Преобразователь 130 аккумуляторной батареи электрически соединяется с преобразователем 110 топливных элементов и инвертором 150 мотора через высоковольтный провод DCH постоянного тока. Преобразователь 130 аккумуляторной батареи управляет зарядом и разрядом аккумуляторной батареи 120, регулируя напряжение в высоковольтном проводе DCH постоянного тока, которое является входным напряжением инвертора 150 мотора.
Преобразователь 130 аккумуляторной батареи инструктирует аккумуляторной батарее 20 выполнять подачу питания, в случае, когда выходная электрическая мощность от преобразователя 110 топливных элементов является недостаточной относительно целевой выходной электрической мощности. В этом варианте осуществления, случай, когда выходная электрическая мощность от преобразователя 110 топливных элементов является недостаточной относительно целевой выходной электрической мощности, называется переходным состоянием.
В случае, когда рекуперативная электрическая мощность генерируется в приводном моторе 220, преобразователь 130 аккумуляторной батареи преобразует рекуперативную электрическую мощность из переменного тока в постоянный ток и выводит преобразованную рекуперативную электрическую мощность в сторону низковольтного провода DCL постоянного тока.
Преобразователь 130 аккумуляторной батареи может преобразовывать выходную электрическую мощность батареи 100 топливных элементов и выводить преобразованную выходную электрическую мощность в сторону низковольтного провода DCL постоянного тока. С помощью выходной электрической мощности контроллер 160 может выполнять управление, чтобы повышать SOC аккумуляторной батареи 120 в случае, когда электрическая мощность, которая может быть выведена от преобразователя 110 топливного элемента, превышает целевую выходную электрическую мощность.
Вспомогательное оборудование 140 является общим термином для вспомогательного оборудования, которое используется для работы батареи 100 топливных элементов. Вспомогательное оборудование 140 включает в себя воздушный компрессор, насос для циркуляции водорода, водяной насос и т.п. Вспомогательное оборудование 140 электрически соединяется с низковольтным проводом DCL постоянного тока или высоковольтным проводом DCH постоянного тока.
Инвертор 150 мотора преобразует электрическую мощность, которая подается в постоянном токе через высоковольтный провод DCH постоянного тока, в электрическую мощность трехфазного переменного тока. Инвертор 150 мотора электрически соединяется с приводным мотором 220 и подает электрическую мощность трехфазного переменного тока к приводному мотору 220. Инвертор 150 мотора преобразует рекуперативную электрическую мощность, которая генерируется в приводном моторе 220, в электрическую мощность постоянного тока и выводит электрическую мощность постоянного тока на высоковольтный провод DCH постоянного тока.
Контроллер 160 конфигурируется из множества ECU. Контроллер 160 управляет работой каждой части первого блока 21 питания, включающего в себя вышеописанное содержимое.
Фиг. 6 является блок-схемой, показывающей конфигурацию второго блока 22 питания. Второй блок 22 питания снабжается модулем 50 топливных элементов и электрической системой 62. Третий блок 23 питания снабжается модулем 50 топливных элементов и электрической системой. Электрическая система, которая включена в третий блок 23 питания, не показана на чертеже.
Модуль 50 топливных элементов, который устанавливается во втором блоке 22 питания, является таким же, что и модуль 50 топливных элементов, который устанавливается в первом блоке 21 питания. Модуль 50 топливных элементов, который устанавливается в третьем блоке 23 питания, также является таким же, что и модуль 50 топливных элементов, который устанавливается в первом блоке 21 питания. Т.е., в любом из батареи 100 топливных элементов, водородного бака 105, преобразователя 110 топливных элементов и вспомогательного оборудования 140, их конструкция является такой же, что и конструкция тех, которые установлены в первом блоке 21 питания.
Электрическая система 62 является общей с электрической системой 61 в том, что электрическая система 62 снабжается аккумуляторной батареей, преобразователем аккумуляторной батареи, инвертором мотора, контроллером и приводным мотором. Однако, каждая часть, конфигурирующая электрическую систему 62, проектируется для использования в транспортном средстве 12 на топливных элементах. Аналогично, каждая часть, конфигурирующая электрическую систему, которая включена в третий блок 23 питания, проектируется для использования в транспортном средстве 13 на топливных элементах. Например, выходные характеристики аккумуляторной батареи или максимальная выходная мощность приводного мотора отличается от случая транспортного средства 11 на топливных элементах.
Транспортное средство 13 на топливных элементах снабжается двумя электрическими системами, и, следовательно, транспортное средство 13 на топливных элементах снабжается двумя приводными моторами. Два приводных мотора соединяются последовательно и вращают один карданный вал 25.
Фиг. 7 является блок-схемой последовательности операций, показывающей процедуру для проектирования блока питания. Второй блок 22 питания и третий блок 23 питания проектируется согласно процедуре проектирования, показанной на фиг. 7, с помощью конструкции первого блока 21 питания. Как показано на фиг. 7, модуль топливных элементов проектируется (S200), а после этого проектируется электрическая система (S300). Перед описанием этапов S200 и S300 конструкция первого блока 21 питания будет описана как предпосылка для процедуры проектирования.
Фиг. 8 является столбчатой диаграммой, в которой выходная мощность в крейсерском режиме показана по вертикальной оси, а число батарей 100 топливных элементов показано по горизонтальной оси. Изначально, модуль 50 топливных элементов проектируется, чтобы быть установленным в транспортном средстве 11 на топливных элементах.
При проектировании транспортного средства 11 на топливных элементах была применена идея, что батарея 100 топливных элементов проектируется так, что движение в крейсерском режиме может выполняться исключительно посредством выработки мощности батареей 100 топливных элементов, не полагаясь на подачу электропитания посредством аккумуляторной батареи 120. Дополнительно, поскольку транспортное средство 11 на топливных элементах является пассажирским автомобилем, и пространство для монтажа ограничено, была применена концепция проектирования, что число батарей 100 топливных элементов, которые устанавливаются, задается равным одному.
На фиг. 8 выходная мощность, необходимая для движения в крейсерском режиме транспортного средства 11 на топливных элементах (далее в данном документе называемая выходной мощностью крейсерского режима), показана как значение Pc1 выходной мощности. Крейсерский режим является состоянием движения, которое определяется для каждого транспортного средства. В частности, случай движения по горизонтальной дороге был предположен, и максимальная скорость транспортного средства, при которой SOC может поддерживаться, была задана как находящаяся в нормальном диапазоне. Т.е., в случае движения по горизонтальной дороге, когда скорость транспортного средства равна или ниже максимальной скорости транспортного средства, в принципе, пока электрическая мощность, генерируемая батареей 100 топливных элементов, подается к приводному мотору 220, движение в крейсерском режиме возможно даже без разряда аккумуляторной батареи 120. В этом случае SOC может поддерживаться с незначительным увеличением или уменьшением. Тот факт, что SOC может поддерживаться, не исключает возможности увеличивать SOC посредством заряда.
В этом варианте осуществления, в случае движения с максимальной скоростью транспортного средства, максимальная скорость транспортного средства определяется так, что продленное движение в крейсерском режиме также является возможным. Продленное движение в крейсерском режиме является движением на предварительно определенное расстояние движения с балансом SOC, заданным равным нулю в случае, когда среднее значение градиента практически равно нулю.
Например, в случае движения на нисходящем уклоне после короткого поднимающегося уклона, при движении на поднимающемся уклоне, разряд аккумуляторной батареи 120 выполняется в дополнение к выработке мощности посредством батареи 100 топливных элементов, а на нисходящем уклоне значение SOC может быть возвращено к значению перед движением на поднимающемся уклоне посредством заряда аккумуляторной батареи 120 с помощью, по меньшей мере, одного из выработки мощности посредством батареи 100 топливных элементов или рекуперативной электрической мощности. Как описано выше, когда баланс между величиной разряда и величиной заряда аккумуляторной батареи 120 совпадает в коротком периоде времени, возможно поддерживать SOC. Движение, описанное выше, называется продленным движением в крейсерском режиме.
Продленное движение в крейсерском режиме также включает в себя следующее движение. При движении по горизонтальной дороге, с помощью разряда аккумуляторной батареи 120 в течение предварительно определенного времени (около 10 минут), движение со скоростью транспортного средства, превышающей максимальную скорость транспортного средства, является возможным. В случае, когда движение в крейсерском режиме начинается со скоростью движения, сниженной, прежде чем SOC достигает нижнего предельного значения диапазона фактического использования, после этого, в случае, когда существует возможность заряда аккумуляторной батареи 120, когда скорость транспортного средства возвращается к значению SOC перед движением со скоростью транспортного средства, превышающей максимальную скорость транспортного средства, это означает, что продленное движение в крейсерском режиме было выполнено.
В результате проектирования батареи 100 топливных элементов батарея 100 топливных элементов может непрерывно выводить значение Pc выходной мощности. Значение Pc выходной мощности больше значения Pc1 выходной мощности. По этой причине, концепция проектирования, описанная выше, удовлетворяется.
Фиг. 9 является графиком, на котором падение выходной мощности показано по вертикальной оси, а максимальная выходная мощность показана по горизонтальной оси. При проектировании транспортного средства определяется максимальная выходная мощность. Максимальная выходная мощность обычно определяется для того, чтобы поддерживать характеристику ускорения. Например, максимальная выходная мощность определяется как состояние того, что скорость транспортного средства достигает от 0 км/ч до 100 км/ч за время (далее в данном документе называемое временем ускорения), определенное заранее (далее в данном документе называется состоянием ускорения). Максимальная выходная мощность транспортного средства 11 на топливных элементах определяется как значение P1 выходной мощности, показанное на фиг. 9.
С другой стороны, максимальная выходная мощность батареи 100 топливных элементов является значением Pmax выходной мощности, показанным на фиг. 9. Значение Pmax выходной мощности обычно больше значения Pc выходной мощности. Это обусловлено тем, что, в состоянии ускорения, температура батареи 100 топливных элементов возможно становится высокой по сравнению с крейсерским режимом.
Однако, как показано на фиг. 9, значение Pmax выходной мощности меньше значения P1 выходной мощности. По этой причине невозможно реализовать максимальную выходную мощность транспортного средства 11 на топливных элементах исключительно посредством выработки мощности батареей 100 топливных элементов. Нехватка батареи 100 топливных элементов, которая получается посредством вычитания значения Pmax выходной мощности из максимальной выходной мощности, пополняется выходной мощностью аккумуляторной батареи 120. Т.е., аккумуляторная батарея 120 проектируется так, что максимальная выходная мощность аккумуляторной батареи 120 практически равна нехватке. Дополнительно, в аккумуляторной батарее 120, емкость и SOC в диапазоне фактического использования проектируются так, чтобы удовлетворять состоянию ускорения.
На фиг. 9 переходное состояние, заключенное в круглые скобки для аккумуляторной батареи, указывает, что аккумуляторная батарея проектируется, чтобы не подавать мощность к приводному мотору в крейсерском режиме.
Модуль 50 топливных элементов, как описано выше, направляется к конструкции блоков питания, которые устанавливаются на транспортных средствах 12, 13 на топливных элементах. Далее в данном документе описание будет выполнено согласно блок-схемам последовательности операций на фиг. 10 и фиг. 11.
В качестве процедуры для проектирования модуля топливных элементов, как показано на фиг. 10, определяется выходная мощность для крейсерского режима (S210). Значение, определенное в качестве выходной мощности крейсерского режима транспортного средства 12 на топливных элементах, показано как значение Pc2 выходной мощности на фиг. 8. Значение, определенное в качестве максимальной выходной мощности транспортного средства 13 на топливных элементах, показано как значение Pc3 выходной мощности на фиг. 8.
Определяется число модулей 50 топливных элементов (S220). Число модулей 50 топливных элементов, которое должно быть определено, представляется как n. n является натуральным числом. n определяется как значение, которое удовлетворяет следующему выражению.
(n-1)Pc < выходная мощность крейсерского режима ≤ nPc ...(1)
Как показано на фиг. 8, в случае транспортного средства 12 на топливных элементах, n, удовлетворяющее выражению (1), равно 1. Как показано на фиг. 8, в случае транспортного средства 13 на топливных элементах, n, удовлетворяющее выражению (1), равно 2. В этом варианте осуществления число модулей 50 топливных элементов является синонимичным с числом блоков питания.
Как описано выше, проектирование модуля 50 топливных элементов, в частности, заканчивается просто определением числа модулей 50 топливных элементов, которые устанавливаются. Определение выходной мощности крейсерского режима является этапом, который также выполняется в гибридном транспортном средстве или транспортном средстве с двигателем, и не влияет на стоимость разработки и период разработки, как этап, характерный для проектирования транспортного средства на топливных элементах.
В качестве проектирования электрической системы, как показано на фиг. 11, определяется максимальная выходная мощность (S310). Значение, определенное в качестве максимальной выходной мощности транспортного средства 12 на топливных элементах, показано как значение P2 выходной мощности на фиг. 9. Значение, определенное в качестве максимальной выходной мощности транспортного средства 13 на топливных элементах, показано как значение P3 выходной мощности на фиг. 9.
Проектируется аккумуляторная батарея (S320). Проектирование аккумуляторной батареи выполняется тем же образом, что и в случае транспортного средства 11 на топливных элементах. В случае транспортного средства 12 на топливных элементах максимальная выходная мощность аккумуляторной батареи соответствует (P2 - Pmax). В случае транспортного средства 13 на топливных элементах максимальная выходная мощность аккумуляторной батареи соответствует (P3-2Pmax). В случае транспортного средства 13 на топливных элементах, поскольку n=2, т.е., два третьих блока 23 питания устанавливаются, максимальная выходная мощность аккумуляторной батареи, которая включается в один третий блок 23 питания, соответствует (P3-2Pmax)/2.
Этап S320 в этом варианте осуществления, в частности, является процедурой для определения, сколько элементов укладываются. В этом варианте осуществления элементы, которые должны быть использованы, определяются заранее. По этой причине, проектирование аккумуляторной батареи может быть выполнено просто посредством определения числа элементов согласно концепции, описанной выше.
Проектируется приводной мотор (S330). Проектирование приводного мотора выполняется с той же идеей, что и проектирование аккумуляторной батареи на этапе S320. Т.е., проектирование выполняется так, чтобы удовлетворять необходимой максимальной выходной мощности и выходной мощности в крейсерском режиме.
Преобразователь аккумуляторной батареи проектируется (S340), и, наконец, проектируется инвертор мотора (S350).
Фиг. 12 схематично показывает последовательность производства транспортных средств 11, 12, 13 на топливных элементах. Модуль 50 топливных элементов производится на предприятии 400 по производству модулей топливных элементов. Произведенный модуль 50 топливных элементов транспортируется на первое сборочное предприятие 510 и второе сборочное предприятие 520.
Аккумуляторные батареи 120, 120A транспортируются на первое сборочное предприятие 510. Аккумуляторная батарея 120A является аккумуляторной батареей, которая включается в электрическую систему 62. Аккумуляторная батарея 120B транспортируется на второе сборочное предприятие 520. Аккумуляторная батарея 120B является аккумуляторной батареей, которая включается в третий блок 23 питания.
На первом сборочном предприятии 510 выполняется сборка транспортных средств 11, 12 на топливных элементах. Первое сборочное предприятие 510 применяет смешанную линию сборки моделей. Т.е., транспортные средства 11, 12 на топливных элементах непрерывно собираются посредством смешивания на одной производственной линии.
На втором сборочном предприятии 520 выполняется сборка транспортного средства 13 на топливных элементах. Поскольку кузов транспортного средства для транспортного средства 13 на топливных элементах значительно крупнее кузовов транспортных средств для транспортных средств 11, 12 на топливных элементах, транспортное средство 13 на топливных элементах собирается на производственной линии, отдельной от производственной линии для транспортных средств 11, 12 на топливных элементах.
Согласно варианту осуществления, описанному выше, стоимость разработки и период разработки для вновь проектируемого транспортного средства на топливных элементах уменьшаются по сравнению со способом нового проектирования модуля 50 топливных элементов. Одна из причин, что получается результат, который описан выше, лежит в концепции проектирования, что выходная мощность крейсерского режима подается посредством выходной мощности батареи топливных элементов и в переходном состоянии, нехватка выходной мощности посредством батареи топливных элементов пополняется выходной мощностью аккумуляторной батареи.
Дополнительно, также в процессе производства, поскольку модуль 50 топливных элементов является обычной частью, стоимость производства уменьшается.
Это изобретение не ограничивается вариантом осуществления или примером этой спецификации и может быть реализовано в различных конфигурациях в рамках, которые не отступают от сути этого изобретения. Например, технические признаки в вариантах осуществления или примерах, соответствующие техническим признакам в соответствующих аспектах, описанных в сущности изобретения, могут быть соответственно заменены или объединены для того, чтобы решать некоторые или все проблемы, описанные выше, или для того, чтобы достигать некоторых или всех результатов, описанных выше. Если технический признак не описывается как обязательный для этой спецификации, технический признак может быть соответственно удален. Например, следующие отличительные признаки приводятся в пример.
Блоки питания, которые устанавливаются на соответствующие транспортные средства на топливных элементах, могут не иметь одинаковую конструкцию. Например, по меньшей мере, часть из водородного бака, преобразователя топливных элементов и вспомогательного оборудования может быть заменена в конструкции.
Батареи топливных элементов, которые устанавливаются на соответствующие транспортные средства на топливных элементах, могут не быть полностью идентичными по конструкции. Т.е., изменение конструкции может также быть выполнено по несущественно важному содержимому в качестве проекта батареи топливных элементов. Например, позиция токосъемной клеммы 161 может быть изменена в соответствии с автомобилем, на котором токосъемная клемма 161 устанавливается. Обязательное содержимое в качестве конструкции батареи топливных элементов может также рассматриваться как, например, максимальная выходная мощность или выходная мощность в крейсерском режиме, или может также рассматриваться как число элементов 101 и площадь области выработки мощности.
Моторный грузовой автомобиль может не быть типом, который буксирует прицеп. Например, моторный грузовой автомобиль может быть полным прицепом или может быть грузовым автомобилем-самосвалом.
В проекте моторного грузового автомобиля число модулей 50 топливных элементов может быть определено равным одному. Например, может быть упомянут грузовой автомобиль-пикап.
При проектировании автомобиля, отличного от моторного грузового автомобиля, число модулей 50 топливных элементов может быть определено равным двум или более. Например, крупногабаритный автобус или т.п. может быть упомянут.
Способ проектирования, описанный в качестве варианта осуществления, может быть применен к другим машинам, которые снабжаются мотором, в дополнение к автомобилю. Например, модуль топливных элементов, спроектированный для использования в автомобиле, может отклоняться в качестве модуля топливных элементов, который устанавливается на другую электрическую машину. В качестве других машин, например, могут быть упомянуты строительная машина, робот, транспортное оборудование, отличное от автомобиля, или т.п. Робот включает в себя тип, который ходит по земле, тип, который движется по земле с помощью колес, и тип, который летает в небе. В качестве транспортного оборудования, отличного от автомобиля, включены электрический железнодорожный вагон, мотоцикл, вертолет и т.п.
Машина может быть подключаемым автомобилем. Подключаемый автомобиль - это автомобиль, который снабжается устройством связи и может принимать услуги посредством связи с облаком.

Claims (13)

1. Способ определения требуемой выходной электрической мощности машины, на которой устанавливают приводной мотор, батарею топливных элементов, выполненную с возможностью генерирования электрического тока для приведения в действие приводного мотора, и аккумуляторную батарею, выполненную с возможностью выдачи электрического тока для приведения в действие приводного мотора, при котором:
определяют максимальную выходную мощность приводного мотора как первое значение выходной мощности и выходную мощность приводного мотора, когда транспортное средство движется в крейсерском режиме, как второе значение выходной мощности;
определяют число батарей топливных элементов, которые должны быть установлены, как n, причем n является натуральным числом, и значение выходной мощности, выводимое батареей топливных элементов, когда транспортное средство движется в крейсерском режиме, является третьим значением выходной мощности; и
определяют максимальную выходную мощность аккумуляторной батареи как значение, полученное вычитанием значения, полученного умножением максимальной выходной мощности батареи топливных элементов на n, из первого значения выходной мощности, при этом:
значение, полученное умножением третьего значения выходной мощности на n, равно или больше второго значения выходной мощности и
значение, полученное умножением третьего значения выходной мощности на (n-1), меньше второго значения выходной мощности.
2. Способ по п. 1, при котором машину конструируют так, что, когда транспортное средство движется в крейсерском режиме, поддерживается состояние заряда аккумуляторной батареи.
3. Способ по п. 1 или 2, при котором дополнительно:
конструируют машину так, чтобы устанавливать преобразователь топливных элементов, электрически соединенный с батареей топливных элементов и выполненный с возможностью управления напряжением выработки мощности батареи топливных элементов, водородный бак, выполненный с возможностью хранения водорода для подачи к батарее топливных элементов, и вспомогательное оборудование для выработки мощности посредством батареи топливных элементов; и
конструируют машину так, чтобы устанавливать с по меньшей мере одним из преобразователя топливных элементов, водородного бака и вспомогательного оборудования n комплектами, когда n равно 2 или более.
4. Способ по п. 1 или 2, при котором машина является автомобилем.
5. Способ по п. 4, при котором в случае, когда n равно 2 или более, автомобиль является моторным грузовым автомобилем.
6. Способ по п. 4, при котором, когда автомобиль является моторным грузовым автомобилем, n равно 2 или более.
RU2018122796A 2017-06-28 2018-06-22 Способ определения требуемой выходной электрической мощности машины RU2711839C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-125996 2017-06-28
JP2017125996A JP7251913B2 (ja) 2017-06-28 2017-06-28 機械の設計方法

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018122796A3 RU2018122796A3 (ru) 2019-12-25
RU2018122796A RU2018122796A (ru) 2019-12-25
RU2711839C2 true RU2711839C2 (ru) 2020-01-22

Family

ID=62791581

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018122796A RU2711839C2 (ru) 2017-06-28 2018-06-22 Способ определения требуемой выходной электрической мощности машины

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11325454B2 (ru)
EP (1) EP3421279A1 (ru)
JP (1) JP7251913B2 (ru)
KR (1) KR102043868B1 (ru)
CN (1) CN109130880B (ru)
BR (1) BR102018012649B1 (ru)
CA (1) CA3009387C (ru)
RU (1) RU2711839C2 (ru)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2587666A (en) 2019-10-04 2021-04-07 Anglo American Plc Hybrid hydrogen power module
JP7310579B2 (ja) 2019-12-06 2023-07-19 トヨタ自動車株式会社 燃料電池車の制御装置及び燃料電池車
CN111942234B (zh) * 2020-08-20 2022-03-04 中车大同电力机车有限公司 机车动力装置的控制方法、机车动力装置和机车
CN113306456B (zh) * 2021-06-01 2023-01-06 东风柳州汽车有限公司 一种氢燃料货厢式医疗车的功率分配控制方法及装置
US20230170508A1 (en) * 2021-12-01 2023-06-01 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Modular fuel cell system architecture and a control system for distributing power to the modules
US11987257B2 (en) 2021-12-01 2024-05-21 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Drive system controls architecture for OEM interface and services
US11938805B2 (en) 2022-04-25 2024-03-26 First Mode Ipp Limited Reconfiguration of diesel-powered haul truck with hybrid hydrogen fuel cell and battery power supply
US11958352B1 (en) 2023-09-28 2024-04-16 First Mode Holdings, Inc. Reconfiguration of combustion engine powered haul truck with hybrid hydrogen fuel cell and battery power supply

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5409784A (en) * 1993-07-09 1995-04-25 Massachusetts Institute Of Technology Plasmatron-fuel cell system for generating electricity
JP2002118979A (ja) * 2000-10-04 2002-04-19 Toyota Motor Corp 燃料電池を有する直流電源
US20080245587A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-09 The Regents Of The University Of Michigan Vehicle Hybrid Energy System
JP2017081319A (ja) * 2015-10-27 2017-05-18 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両の制御装置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4409784A (en) 1981-04-24 1983-10-18 Sperry Corporation Method of wrapping roll bales with plastic film
JPH03276573A (ja) * 1990-03-26 1991-12-06 Fuji Electric Co Ltd 車両搭載用燃料電池の制御方式
JP2000073779A (ja) * 1998-08-28 2000-03-07 Fuji Heavy Ind Ltd エンジン発電機
JP2001095107A (ja) 1999-09-21 2001-04-06 Yamaha Motor Co Ltd ハイブリッド駆動式移動体の電源制御方法
JP5140894B2 (ja) * 2000-05-15 2013-02-13 トヨタ自動車株式会社 燃料電池と充放電可能な蓄電部とを利用した電力の供給
JP4731664B2 (ja) * 2000-08-14 2011-07-27 株式会社エクォス・リサーチ 燃料電池回路
US7338335B1 (en) 2001-01-23 2008-03-04 Frank Messano Hybrid electric heavy-duty vehicle drive system
JP4438232B2 (ja) * 2001-01-26 2010-03-24 株式会社エクォス・リサーチ 燃料電池装置及び燃料電池装置の制御方法
CN1346759A (zh) * 2001-10-25 2002-05-01 财团法人工业技术研究院 一种复合式燃料电池电动车辆的电力输出控制***
JP2003168459A (ja) * 2001-11-26 2003-06-13 Ind Technol Res Inst 複合式燃料電池電動車両の電力出力制御システム
US20040016769A1 (en) 2002-03-15 2004-01-29 Redmond Scott D. Hydrogen storage, distribution, and recovery system
JP3997955B2 (ja) * 2003-06-23 2007-10-24 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド自動車およびその制御方法
JP4635503B2 (ja) 2004-07-28 2011-02-23 日産自動車株式会社 車両搭載型燃料電池
JP4655723B2 (ja) * 2005-03-31 2011-03-23 トヨタ自動車株式会社 車両およびその制御方法
JP2007323997A (ja) * 2006-06-01 2007-12-13 Equos Research Co Ltd 燃料電池システム及びその運転方法
CN101821891B (zh) 2007-08-02 2014-11-26 夏普株式会社 燃料电池堆及燃料电池***
DE102008022226A1 (de) 2008-05-06 2009-04-16 Daimler Ag Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs
KR20140080807A (ko) * 2012-12-18 2014-07-01 현대자동차주식회사 연료 전지 차량의 크루즈 운전 제어 장치 및 그 방법
JP6104635B2 (ja) * 2013-02-27 2017-03-29 本田技研工業株式会社 電力システム及び燃料電池車両
JP6044620B2 (ja) * 2014-11-13 2016-12-14 トヨタ自動車株式会社 燃料電池車両
JP6016041B2 (ja) * 2015-02-10 2016-10-26 八洲電業株式会社 飛行体

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5409784A (en) * 1993-07-09 1995-04-25 Massachusetts Institute Of Technology Plasmatron-fuel cell system for generating electricity
JP2002118979A (ja) * 2000-10-04 2002-04-19 Toyota Motor Corp 燃料電池を有する直流電源
US20080245587A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-09 The Regents Of The University Of Michigan Vehicle Hybrid Energy System
JP2017081319A (ja) * 2015-10-27 2017-05-18 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両の制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN109130880A (zh) 2019-01-04
KR20190001929A (ko) 2019-01-07
CN109130880B (zh) 2022-04-01
BR102018012649A2 (pt) 2019-01-15
RU2018122796A3 (ru) 2019-12-25
US11325454B2 (en) 2022-05-10
JP2019009953A (ja) 2019-01-17
CA3009387C (en) 2021-06-15
JP7251913B2 (ja) 2023-04-04
CA3009387A1 (en) 2018-12-28
BR102018012649B1 (pt) 2024-01-23
RU2018122796A (ru) 2019-12-25
EP3421279A1 (en) 2019-01-02
KR102043868B1 (ko) 2019-11-12
US20190005183A1 (en) 2019-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2711839C2 (ru) Способ определения требуемой выходной электрической мощности машины
Zimmermann et al. Review of system topologies for hybrid electrical energy storage systems
CN105034830B (zh) 用于对电动车辆充电的设备和方法
US7567061B2 (en) Battery equalization using a plug-in charger in a hybrid electric vehicle
CN103889777B (zh) 包括二次电池的车辆和用于包括二次电池的车辆的控制方法
EP2353925B1 (en) Power supply apparatus for vehicle
Mohammadi Design, analysis, and electrification of a solar-powered electric vehicle
US11362524B2 (en) Battery system and a method for use in the battery system
US20090250277A1 (en) Battery Equalization Using a Plug-In Charger in a Hybrid Electric Vehicle
CN103221246A (zh) 车辆的充电装置
US8928259B2 (en) Modular stacked DC architecture traction system and method of making same
KR20180112923A (ko) 차량용 배터리 시스템 및 배터리 충전 제어 방법
US20220348113A1 (en) Electric vehicle propulsion system and propulsion system operating method
US20200376949A1 (en) Vehicle drive system
KR20200013416A (ko) 내연기관 자동차를 전기자동차로 변환하기 위한 방법
Burnett et al. A power system combining batteries and supercapacitors in a solar/hydrogen hybrid electric vehicle
Xun et al. Energy efficiency comparison of hybrid powertrain systems for fuel-cell-based electric vehicles
US10158246B2 (en) Energy storage device, transport apparatus, and control method
JP6194344B2 (ja) 駆動装置及び輸送機器
CN111152655B (zh) 一种多轴混合动力车辆能源一体化供配电***和方法
CN110803021A (zh) 用于控制电动化车辆辅助电池的充电的***及方法
Vafacipour et al. Technical assessment of utilizing an electrical variable transmission system in hybrid electric vehicles
Brofferio et al. A multi battery erev: an innovative structure to improve flexibility and performances
JP2020102926A (ja) 車両用バッテリ温調装置
CN108666638A (zh) 一种电池组模块及其能量管理***与方法