DE112006000801T5

DE112006000801T5 - Leistungsversorgungssystem, das mit einer Vielzahl von Leistungsversorgungseinrichtungen ausgestattet ist, und Fahrzeug, das mit einem solchen Leistungsversorgungssystem ausgestattet ist

Info

Publication number: DE112006000801T5
Application number: DE112006000801T
Authority: DE
Inventors: Shinji Aso
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-04-04
Filing date: 2006-04-03
Publication date: 2008-02-07
Also published as: CN101203400A; US7863838B2; US20100194318A1; JP2006288129A; CN100588568C; JP4222337B2; WO2006107109A1; KR100890241B1; KR20070117639A

Abstract

System, das einer Versorgung mit elektrischer Leistung dient, Folgendes aufweisend:
eine Vielzahl von Antriebsmotoren;
einen elektrischen Leistungswandler zum Wandeln einer Gleichstromspannung; und
eine Vielzahl von Quellen für elektrische Leistung für die Lieferung von elektrischer Leistung an die Vielzahl von Antriebsmotoren,
wobei jede von der Vielzahl von Quellen für elektrische Leistung über einen Weg, der den elektrischen Spannungswandler nicht einschließt, mit mindestens einem aus der Vielzahl von Antriebsmotoren verbunden ist, und über einen Weg, der den elektrischen Leistungswandler einschließt, auch mit mindestens einem aus der Vielzahl von Antriebsmotoren.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System, das einer Versorgung mit elektrischer Leistung dient und das mit einer Vielzahl von Quellen für elektrische Leistung ausgestattet ist, und ein Fahrzeug, das mit einem solchen System, das einer Versorgung mit elektrischer Leistung dient, ausgestattet ist.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Seit einigen Jahren werden Elektroautos und Hybridautos, die von Elektromotoren angetrieben werden, die Quellen für elektrische Leistung, wie Brennstoffzellen, verwenden, entwickelt. Eine Brennstoffzelle ist eine Zelle, die elektrische Energie z.B. durch die Zuführung von Brenngas, wie Wasserstoff, und Oxidationsgas, wie Sauerstoff, zu einem Elektrolytfilm erhält. Die Brennstoffzelle weist einen hohen Wirkungsgrad auf und ist interessant als umweltfreundliche Quelle für elektrische Leistung.
Im manchen Fällen sind Fahrzeuge mit Brennstoffzelle im Hinblick auf einen möglichen Ausfall der Versorgung mit elektrischer Leistung durch die Brennstoffzelle oder auf ein verschlechtertes Ansprechen der Brennstoffzelle zusätzlich zur Brennstoffzelle mit einer Batterie, wie einer Sekundärzelle, ausgestattet. Beispielsweise wurde ein System, das einer Versorgung mit elektrischer Leistung dient, offenbart, das eine Batterie, die parallel zu einer Brennstoffzelle mit einem Elektromotor verbunden ist, auf weist. In einem solchen Fall, wo die Batterie parallel zu einer Brennstoffzelle vorgesehen ist, ist im Allgemeinen ein Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler zwischen der Batterie und dem Elektromotor vorgesehen, um die Spannungen der Brennstoffzelle und der Batterie aufeinander abzustimmen oder um regenerierte Energie zurückzuholen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
AUFGABE DER ERFINDUNG
Im oben beschriebenen Stand der Technik wird elektrische Leistung immer über einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler von einer Batterie zu einem Elektromotor geliefert. In vielen Fällen wird ferner, wenn regenerierte Energie von einem Elektromotor in der Batterie zurückgewonnen wird, elektrische Leistung über den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler zurückgeholt. Bei einem solchen Aufbau kommt es zu einem Leistungsverlust am Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler, was den Wirkungsgrad des Fahrzeugs verringert.
Darüber hinaus kann es im Falle einer Fehlfunktion in einem Halbleiterelement in einem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler zu einer abnormal hohen Ausgangsleistung einer Brennstoffzelle oder Batterie kommen, was die Wahrscheinlichkeit, dass es zu einem abnormalen Zustand in der Brennstoffzelle oder Batterie kommt, erhöht. Wenn beispielsweise eine Batterie nur über einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler mit einem Elektromotor verbunden ist und der Betrieb sowohl des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers als auch der Brennstoffzelle gleichzeitig aufgrund eines Problems oder einer Fehlfunktion aussetzt, kommt es zu dem Problem, dass die Aussetzung der Versorgung eines Elektromotors mit elektrischer Leistung das Fahrzeug inaktiviert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Systems, das der Versorgung mit elektrischer Leistung dient, und eines Fahrzeugs, das mit einem solchen System, das der Versorgung mit elektrischer Leistung dient, ausgestattet ist, wodurch zumindest eines der Probleme des oben beschriebenen Standes der Technik gelöst wird.
MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABE
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein System, das der Versorgung mit elektrischer Leistung dient und das mehrere elektrische Antriebsmotoren, einen elektrischen Leistungswandler, der eine Gleichstromspannung wandelt, mehrere Quellen für elektrische Leistung mit untereinander verschiedenen Ausgangsspannungen für die Versorgung von mehreren elektrischen Antriebsmotoren mit elektrischer Leistung aufweist. Jede der Quellen für elektrische Leistung ist mit mindestens einem der mehreren elektrischen Antriebsmotoren verbunden. Jede der Quellen für elektrische Leistung ist mit mindestens einem der elektrischen Antriebsmotoren nicht über den Wandler für elektrische Leistung verbunden, während sie auch zu mindestens einem der elektrischen Antriebsmotoren über den Wandler für elektrische Leistung verbunden ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine Konstruktionsskizze eines Systems, das einer Versorgung mit elektrischer Leistung dient, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Ablaufschema, das eine Steuerung eines Systems, das einer Versorgung mit elektrischer Leistung dient, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist eine Skizze, die eine Beziehung zwischen Ausgangsleistung und Wirkungsgrad einer allgemeinen Quelle für elektrische Leistung zeigt.
4 ist ein Ablaufschema, das einen Prozess in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Falle einer Fehlfunktion einer Quelle für elektrische Leistung zeigt.
5 ist ein Ablaufschema, das einen Prozess in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Falle einer Fehlfunktion einer Quelle für elektrische Leistung zeigt.
6 ist eine Konstruktionsskizze eines modifizierten Systems, das einer Versorgung mit elektrischer Leistung dient, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine Konstruktionsskizze eines modifizierten Systems, das einer Versorgung mit elektrischer Leistung dient, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
BESTE WEISE ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Aufbau
Wie in 1 dargestellt, ist ein System 100, das einer Versorgung mit elektrischer Leistung dient, gemäß der vorliegenden Erfindung so aufgebaut, dass es eine erste Quelle für elektrische Leistung 10, eine zweite Quelle für elektrische Leistung 12, einen Spannungswandler 14, eine erste Wechselrichterschaltung 16, einen ersten Elektromotor 18, eine zweite Wechselrichterschaltung 20, einen zweiten Elektromotor 22 und eine Steuerschaltung 24 aufweist. Das System 100, das einer Versorgung mit elektrischer Leistung dient, kann auf ein Fahrzeug angewendet werden, das mittels des ersten Elektromotors 18 und/oder des zweiten Elektromotors 22 als Antriebsquelle mit der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 und der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 angetrieben wird. Der Aufbau dieser Ausführungsform kann auch auf ein Hybridauto, das außerdem mit einem Verbrennungsmotor ausgestattet ist, angewendet werden.
Die erste Quelle für elektrische Leistung 10 ist eine Gleichstrom-Leistungsquelle, die in dieser Ausführungsform als primäre Leistungsquelle für das System 100, das einer Versorgung mit elektrischer Leistung dient, verwendet wird. Die erste Quelle für elektrische Leistung 10 kann eine Brennstoffzelle sein, die elektrische Energie durch die Zufuhr von Brenngas, wie Wasserstoff, und Oxidationsgas, wie Sauerstoff, zu einem Elektrolytfilm erhält. Geeignete Arten von Brennstoffzellen schließen Polymerelektrolytzellen, Phosphorsäurezellen, Schmelzcarbonatzellen oder dergleichen ein, sind jedoch nicht auf diese Arten beschränkt. Als erste Quelle für elektrische Leistung 10 können verschiedene Arten von Mitteln für die Erzeugung von elektrischer Energie (wie ein von einem Verbrennungsmotor angetriebener elektrischer Generator), die einen ausreichenden Wirkungsgrad besitzen, um einen Elektromotor stabil anzutreiben, verwendet werden.
Die erste Quelle für elektrische Leistung 10 ist so ausgelegt, dass Ausgangsleistung mittels eines Steuersignals von der Steuerschaltung 24 gesteuert werden kann. Die Ausgangsleistung kann anhand eines herkömmlichen Steuerverfahrens gesteuert werden, beispielsweise durch Steuern von Faktoren wie der Menge an Brenngas oder Oxidationsgas, die der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 zugeführt wird, oder des Wassergehalts des Brenngases oder Oxidationsgases. Ferner ist die erste Quelle für elektrische Leistung 10 mit einem Spannungssensor, einem Sensor für elektrischen Strom oder dergleichen ausgestattet. Diese Sensoren messen die Leistung, die von der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 ausgegeben wird, und ein Messsignal wird an die Steuereinheit 24 ausgegeben.
Die zweite Quelle für elektrische Leistung 12 ist eine Gleichstrom-Leistungsquelle, die als Hilfs-Leistungsquelle des Systems 100, das einer Versorgung mit elektrischer Leistung dient, gemäß dieser Ausführungsform verwendet wird. In vielen Fällen ist die zweite Quelle für elektrische Leistung 12 eine Quelle für elektrische Leistung, die eine Ausgangsspannung aufweist, die sich von der Ausgangsspannung der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 unterscheidet. Die zweite Quelle für elektrische Leistung 12 ist vorzugsweise eine Sekundärzelle, die regenerierte Energie von einem Elektromotor und eine überschüssige elektrische Leistung von der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 laden und entladen kann. Als Sekundärzelle können Zelltypen wie solche vom Nickel/Wasserstoff-Typ und vom Lithiumionen-Typ verwendet werden, aber die Zellen sind nicht auf Zellen dieses Typs beschränkt. Verschiedene Arten von Quellen für elektrische Energie können als die zweite Quelle für elektrische Leistung 12 verwendet werden.
Ferner ist die zweite Quelle für elektrische Leistung 12 so ausgelegt, dass eine Ausgangsleistung mittels eines Steuersignals von der Steuerschaltung 24 gesteuert werden kann. Die Ausgangsleistung kann anhand eines herkömmlichen Verfahrens gesteuert werden, beispielsweise durch Steuern eines Widerstandswerts eines Widerstands, der mit der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 in Reihe geschaltet ist. Die zweite Quelle für elektrische Leistung 12 ist mit einem Spannungssensor, einem Sensor für elektrischen Strom oder dergleichen ausgestattet. Dieses Sensoren messen die Leistung, die von der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 ausgegeben wird, und ein Messsignal wird an die Steuerschaltung 24 ausgegeben.
Die erste Wechselrichterschaltung 16 und die zweite Wechselrichterschaltung 20 sind so ausgelegt, dass sie jeweils eine Schaltung für die Wandlung von Gleichstromleistung in Dreiphasen-Wechselstromleistung einschließen. Die erste Wechselrichterschaltung 16 und die zweite Wechselrichterschaltung 20 sind so ausgelegt, dass eine Gleichstrom/Wechselstrom-Wandlung durch ein Steuersignal von der Steuerschaltung 24 gestartet und gestoppt werden kann. Beispielsweise wird die erste Wechselrichterschaltung 16 entsprechend der Ausgangsleistung von der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 gestartet und gestoppt, während die zweite Wechselrichterschaltung 20 gemäß der Ausgangsleistung von der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 gestartet und gestoppt wird.
Der erste Elektromotor 18 und der zweite Elektromotor 22 sind synchrone Motoren, die jeweils durch die Aufnahme einer Dreiphasen-Wechselstromleistung angesteuert werden. Der erste Elektromotor 18 und der zweite Elektromotor 22 sind so ausgelegt, dass sie von einem Steuersignal von der Steuerschaltung 24 gestartet und gestoppt werden können. Beispielsweise wird der erste Elektromotor 18 entsprechend der Ausgangsleistung von der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 gestartet und gestoppt, während der zweite Elektromotor 22 entsprechend der Ausgangsleistung von der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 gestartet und gestoppt wird.
Die erste Quelle für elektrische Leistung 10 ist mit dem ersten Elektromotor 18 über die erste Wechselrichterschaltung 16 verbunden. Gleichstromleistung, die von der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 geliefert wird, wird von der ersten Wechselrichterschaltung 16 in Dreiphasen-Wechselstromleistung umgewandelt, bevor sie zum ersten Elektromotor 18 geliefert wird. Ebenso ist die zweite Quelle für elektrische Leistung 12 über die zweite Wechselrichterschaltung 20 mit dem zweiten Elektromotor 22 verbunden. Gleichstromleistung, die von der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 geliefert wird, wird von der zweiten Wechselrichterschaltung 20 in Dreiphasen-Wechselstromleistung umgewandelt, bevor sie zum zweiten Elektromotor 22 geliefert wird.
Ausgangsleistungen vom ersten Elektromotor 18 und vom zweiten Elektromotor 22 werden über ein Getriebe, eine Kupplung oder dergleichen, das bzw. die verwendet wird, um eine Übersetzung zu ändern, auf eine Achse eines Fahrzeugs übertragen. Beispielsweise kann ein Vierradantriebs-Fahrzeug so ausgelegt sein, dass es einen ersten Elektromotor 18, mit dem die Vorderräder angetrieben werden, und einen zweiten Elektromotor 22, mit dem die Hinterräder angetrieben werden, verwendet.
Der Spannungswandler 14 ist abhängig von der Art und Weise, in der eine Quelle für elektrische Leistung und ein Elektromotor verbunden sind, so ausgelegt, dass er eine Gleichstromspannungs-Wandlungsschaltung, wie einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler, oder eine Gleichstrom-/Wechselstromspannungs-Wandlungsschaltung, wie einen Gleichstrom/Wechselstrom-Wandler einschließt. Da in dieser Ausführungsform, wenn die erste Quelle für elektrische Leistung 10 eine Brennstoffzelle ist, die zweite Quelle für elektrische Leistung 12 eine Sekundärzelle ist und der erste Elektromotor 18 und der zweite Elektromotor 22 Gleichstrommotoren sind, wird ein Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler als Spannungswandler 14 verwendet. Der Spannungswandler 14 ist so ausgelegt, dass eine Spannungswandlung durch ein Steuersignal von der Steuerschaltung 24 gestartet und gestoppt werden kann. Beispielsweise wird der Spannungswandler 14 entsprechend einer Ausgangsspannung von der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 oder von der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 gestartet und gestoppt.
Die erste Quelle für elektrische Leistung 10 und die zweite Quelle für elektrische Leistung 12 sind über den Spannungswandler 14 miteinander verbunden. Die erste Quelle für elektrische Leistung 10 und die zweite Quelle für elektrische Leistung 12 sind so über den Spannungswandler 14 miteinander verbunden, dass sie parallel mit dem ersten Elektromotor 18 bzw. dem zweiten Elektromotor 22 verbunden sind. Der Spannungswandler 14 passt die Ausgangsspannung von der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 der Ausgangsspannung von der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 an, bevor er die elektrische Leistung der zweiten Wechselrichterschaltung 20 zuführt, während der Spannungswandler 14 auch die Ausgangsspannung von der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 an die Ausgangsspannung von der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 anpasst, bevor er die elektrische Leistung der ersten Wechselrichterschaltung 16 zuführt. Somit wird der Spannungswandler 14 verwendet, um mehrere Quellen für elektrische Leistung mit untereinander verschiedenen Ausgangsspannungen miteinander zu verbinden.
Die Steuerschaltung 24 steuert das System 100, das der Versorgung mit elektrischer Leistung dient, auf integrale Weise. Die Steuerschaltung 24 kann als Mikrorechner mit einer CPU und einem Speicher (einem Halbleiterspeicher, wie einem RAM oder einem ROM) aufgebaut sein. Die Steuerschaltung 24 empfängt ein Messsignal, das eine Ausgangsleistung von der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 und der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 anzeigt, und steuert entsprechende Komponenten auf der Basis des empfangenen Signals. Die Steuerschaltung 24 empfängt auch ein Signal von einem Positionssensor oder dergleichen, der an einem Gaspedal installiert ist (nicht dargestellt), um eine Menge an elektrischer Leistung, die vom System 100, das der Versorgung mit elektrischer Leistung dient, gefordert wird, zu berechnen. Die Steuerschaltung 24 passt eine elektrische Leistung, die dem ersten Elektromotor 18 und dem zweiten Elektromotor 22 zugeführt wird, durch Steuern der ersten Quelle für elektrische Leistung 10, der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 und des Spannungswandlers 14 auf der Basis der errechneten geforderten elektrischen Leistung an.
Steuerung unter normalen Bedingungen
Nun wird ein Beispiel für eine Steuerung während eines normalen Fahrens mit Bezug auf das in 2 dargestellte Ablaufschema gegeben.
In Schritt S10 ermittelt die Steuerschaltung 24 die geforderte elektrische Leistung. Die Steuerschaltung 24 berechnet eine geforderte elektrische Leistung Wx, die für das System 100, das der Versorgung mit elektrischer Leistung dient, gefordert wird, auf der Basis eines empfangenen Signals, das die Position des Gaspedals anzeigt (nicht dargestellt), die von einem Positionssensor oder dergleichen gemessen wird. Die Berechnung der geforderten elektrischen Leistung Wx kann anhand eines herkömmlichen Verfahrens durchgeführt werden.
In Schritt S12 wird bestimmt, ob die errechnete geforderte elektrische Leistung Wx in einem Hochwirkungsgrad-Ausgabebereich der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 liegt, die als primäre Leistungsquelle verwendet wird. Die Steuerschaltung 24 greift auf eine relationale Tabelle des Wirkungsgrads der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 zurück, die im Speicher hinterlegt und gehalten ist, um zu überprüfen, ob die geforderte elektrische Leistung Wx, die in Schritt S10 errechnet wurde, in einem vorgegebenen Hochwirkungsgrad-Ausgabebereich W_RNG liegt. Die relationale Hoch- Wirkungsgrad-Tabelle für die erste Quelle für elektrische Leistung 10 wird vorzugsweise vorab ermessen und im Speicher hinterlegt.
Im Allgemeinen stehen Ausgangsleistung und Wirkungsgrad der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 in einer Beziehung, die im Graphen von 3 dargestellt ist. Das heißt, in einem Ausgangsleistungsbereich, der niedriger ist als der Punkt des maximalen Wirkungsgrads, steigt der Wirkungsgrad allmählich mit dem Anstieg einer Ausgangsleistung, während in einem Ausgangsleistungsbereich, der höher ist als der Punkt des maximalen Wirkungsgrads, der Wirkungsgrad allmählich sinkt, wenn die Ausgangsleistung steigt. Ein Ausgangsleistungsbereich, der höher ist als ein vorgegebener Wirkungsgrad η_TH ist als Hochwirkungsgrad-Ausgabebereich W_RNG definiert. Wenn die erste Quelle für elektrische Leistung 10 eine Brennstoffzelle ist, liegt der Hochwirkungsgrad-Ausgabebereich M_RNG vorzugsweise in einem Bereich von 7 % bis 30 % der maximalen Ausgangsleistung.
Die Steuerschaltung 24 gibt die Anweisung, einen Prozess zu Schritt S14 vorzurücken, wenn die geforderte elektrische Leistung Wx im vorgegebenen Hochwirkungsgrad-Bereich W_RNG liegt, und zu Schritt S16, wenn die geforderte elektrische Leistung Wx höher ist als der vorgegebene Hochwirkungsgrad-Bereich W_RNG, und auf Schritt S18, wenn die geforderte elektrische Leistung niedriger ist als der vorgegebene Hochwirkungsgrad-Bereich W_RNG.
In Schritt S14 wird der erste Elektromotor 18 durch die Zufuhr von elektrischer Leistung von der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 angesteuert. Die Steuerschaltung 24 weist die erste Quelle für elektrische Leistung 10 durch Senden eines Steuersignals an die erste Quelle für elektrische Leistung 10 an, Gleichstromleistung mit der geforderten elektrischen Leistung Wx an die erste Wechselrichterschaltung 16 zu liefern, da die geforderte elektrische Leistung Wx im Hochwirkungsgrad-Ausgabebereich W_RNG der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 liegt. Wenn die erste Quelle für elektrische Leistung 10 eine Brennstoffzelle ist, kann eine Steuerung durchgeführt werden, mit der die geforderte elektrische Leistung Wx beispielsweise durch Steuern der Strömungsrate von Brenngas oder Oxidationsgas ausgegeben wird. Die erste Wechselrichterschaltung 16 wandelt die Gleichstromleistung in eine Dreiphasen-Wechselstromleistung um, bevor sie die elektrische Leistung zum ersten Elektromotor 18 liefert. Auf diese Weise wird eine geforderte Antriebskraft vom ersten Elektromotor 16 geliefert.
In diesem Prozess wird die elektrische Leistung ohne Übertragung über den Spannungswandler 14 geliefert, und daher kann eine Verringerung des Wirkungsgrads, wie sie durch einen Leistungsverbrauch am Spannungswandler bewirkt wird, vermieden werden.
Bei einem Vierradantriebs-Fahrzeug kann der zweite Elektromotor 22 durch Zuführung von elektrischer Leistung von der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 über den Spannungswandler 14 angesteuert werden, wie erforderlich. Die Steuerschaltung 24 verteilt dann eine Ausgangsleistung von der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 in einem gewünschten Verhältnis auf die erste Wechselrichterschaltung 16 und die zweite Wechselrichterschaltung 20, indem sie eine Spannungswandlung des Spannungswandlers 14 steuert. In einem solchen Fall wird elektrische Leistung dem zweiten Elektromotor 22 über den Spannungswandler 14 zugeführt, und daher ist der Wirkungsgrad insgesamt geringer als wenn nur der erste Elektromotor 18 verwendet wird.
Ferner kann elektrische Leistung, die im Übermaß von der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 geliefert wird, verwendet werden, um die zweite Quelle für elektrische Leistung 12 über den Spannungswandler 14 wieder aufzuladen. Regenerierte Energie vom ersten Elektromotor 18 kann auch zum Wiederaufladen der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 über den Spannungswandler 14 verwendet werden.
In Schritt S16 wird eine Ansteuerung unter Verwendung von sowohl der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 als auch der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 durchgeführt. Das heißt, elektrische Leistung wird mehreren Antriebsmotoren von mehreren Quellen für elektrische Leistung auf solche Weise zugeführt, dass die maximale Ausgangsspannung jeder der mehreren Quellen für elektrische Leistung nicht überschritten wird, und ohne den Spannungswandler zu nutzen. Die Steuerschaltung 24 weist die Ausgabe der geforderten elektrischen Leistung Wx der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 und der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 zu, da die geforderte elektrische Leistung Wx höher ist als der Hochwirkungsgrad-Ausgabebereich W_RNG der ersten Quelle für elektrische Leistung 10.
Beispielsweise weist die Steuerschaltung 24 die zweite Quelle für elektrische Leistung 12 durch Senden eines Steuersignals an die zweite Quelle für elektrische Leistung 12 an, einen maximalen Ausgabewert W_2MAX auszugeben, der durch eine Kombination aus der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 und dem zweiten Elektromotor 22 ausgegeben werden kann. Der maximale Ausgabewert W_2MAX, der durch eine Kombination der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 und dem zweiten Elektromotor 22 ausgegeben werden kann, wird vorzugsweise vorab gemessen und im Speicher der Steuerschaltung 24 hinterlegt. Wenn die zweite Quelle für elektrische Leistung 12 eine Sekundärzelle ist, kann der maximale Ausgabewert W_2MAX vorzugsweise auf der Basis eines Ladungszustands bestimmt werden, da der maximale Ausgabewert W_2MAX sich abhängig vom Ladungszustand ändert. Beispielsweise wird eine Beziehung zwischen einer Ausgangsspannung und dem maximalen Ausgabewert W_2MAX vorzugsweise vorab gemessen und vorab gespeichert. Die Steuerschaltung 24 kann den maximalen Ausgabewert W_2MAX auf der Basis einer Ausgangsspannung der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 bestimmen. Die zweite Wechselrichterschaltung 20 wandelt Gleichstromleistung in Dreiphasen-Wechselstromleistung um, bevor sie die elektrische Leistung zum zweiten Elektromotor 22 liefert. Die Steuerschaltung 24 weist die erste Quelle für elektrische Leistung 10 durch Senden eines Steuersignals zur ersten Quelle für elektrische Leistung 10 an, eine Ausgangsleistung W_D1, die ein Unterschied ist, der durch Subtrahieren des maximalen Ausgabewerts W_2MAX von der geforderten elektrischen Leistung Wx erhalten wird, auszugeben. Die erste Wechselrichterschaltung 16 wandelt Gleichstromleistung in Dreiphasen-Wechselstromleistung um, bevor sie die elektrische Leistung zum ersten Elektromotor 18 liefert. Auf diese Weise wird eine Antriebskraft, die der geforderten elektrischen Leistung Wx entspricht, vom ersten Elektromotor 18 und vom zweiten Elektromotor 22 geliefert.
Eine Steuerung kann vorzugsweise auch auf die folgende Weise durchgeführt werden. Die Steuerschaltung 24 weist die erste Quelle für elektrische Leistung 10 durch Senden eines Steuersignals an die erste Quelle für elektrische Leistung 10 an, die Höchstwirkungsgrad-Leistung W_H, mit der der Wirkungsgrad der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 sein Maximum erreicht, auszugeben. Die erste Wechselrichterschaltung 16 wandelt Gleichstromleitung in Dreiphasen-Wechselstromleistung um, bevor sie die elektrische Leistung zum ersten Elektromotor 16 liefert. Die Steuerschaltung 24 weist die zweite Quelle für elektrische Leistung 12 durch Senden eines Steuerbefehls an die zweite Quelle für elektrische Leistung 12 an, eine Leistung W_D2 auszugeben, bei der es sich um die Differenz handelt, die durch Subtrahieren der Höchstwirkungsgrad-Leistung W_H von der geforderten elektrischen Leistung Wx handelt. Die zweite Wechselrichterschaltung 20 wandelt Gleichstromleistung in Dreiphasen-Wechselstromleistung um, bevor sie die elektrische Leistung zum zweiten Elektromotor 22 liefert. Auf diese Weise wird eine Antriebskraft, die der geforderten elektrischen Leistung Wx entspricht, vom ersten Elektromotor 18 und vom zweiten Elektromotor 22 geliefert. Wenn die Leistung W_D2 größer ist als der maximale Ausgangswert W_2MAX, der durch eine Kombination der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 und des zweiten Elektromotors 22 ausgegeben werden kann, kann die übermäßige elektrische Leistung einer Kombination aus der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 und dem ersten Elektromotor 18 zugewiesen werden.
Mit diesem Verfahren kann elektrische Leistung unter Vermeidung des Spannungswandlers 14 geliefert werden, und daher kann ein Abfall des Wirkungsgrads, der von einem Leistungsverbrauch am Spannungswandler 14 verursacht wird, vermieden werden.
Die Steuerung wird vorzugsweise auf solche Weise durchgeführt, dass der maximale Wirkungsgrad von dem System insgesamt erhalten werden kann, wobei der Einzelzellen-Wirkungsgrad der Brennstoffzelle (der ersten Quelle für elektrische Leistung 10), der Ladungs- und Entladungs-Wirkungsgrad der Sekundärzelle (der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12) und der Wandlungswirkungsgrad des Spannungswandlers 14 berücksichtigt werden. Das heißt, die elektrische Leistung wird vorzugsweise über den Spannungswandler 14 geliefert, wenn die Wirkungsgrade der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 und der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 über den Wirkungsgradverlust bei Zuführung von elektrischer Leistung über den Spannungswandler 14 hinaus erhöht werden.
In Schritt S18 wird bestimmt, ob die geforderte elektrische Leistung Wx bei oder unter dem maximalen Ausgabewert W_2MAX liegt, der von einer Kombination aus der zweiten Quelle für elektrische Leistung 10 und dem zweiten Elektromotor 22 ausgegeben werden kann. Die Steuerschaltung 24 bestimmt, ob die geforderte elektrische Leistung Wx, die in Schritt S10 berechnet wurde, bei oder unter dem maximalen Ausgabewert W_2MAX liegt, und weist den Prozess an, zu Schritt S20 vorzurücken, wenn die geforderte elektrische Leistung Wx bei oder unter dem maximalen Ausgabewert W_2MAX liegt, und zu Schritt S22, wenn die geforderte elektrische Leistung Wx über dem maximalen Ausgabewert W_2MAX liegt.
In Schritt S20 wird der zweite Elektromotor 22 durch Zuführen von elektrischer Leistung von der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 angetrieben. Die Steuerschaltung 24 wist die zweite Quelle für elektrische Leistung 12 durch Senden eines Steuersignals an die zweite Quelle für elektrische Leistung 12 an, Gleichstromleistung mit der geforderten elektrischen Leistung Wx an die zweite Wechselrichterschaltung 20 zu liefern, da die geforderte elektrische Leistung Wx bi oder unter dem maximalen Ausgabewert W_2MAX liegt. Die zweite Wechselrichterschaltung 20 wandelt die Gleichstromleistung in Dreiphasen-Wechselstromleistung um, bevor sie die elektrische Leistung zum zweiten Elektromotor 22 liefert. Auf diese Weise wird eine geforderte elektrische Leistung vom zweiten Elektromotor 22 geliefert.
Bei diesem Verfahren kann die elektrische Leistung unter Vermeidung des Spannungswandlers 14 geliefert werden, und daher kann die Verringerung des Wirkungs grads, die von einem Leistungsverbrauch am Spannungswandler 14 bewirkt wird, vermieden werden.
Auch in diesem Fall wird eine Steuerung vorzugsweise so durchgeführt, dass der maximale Wirkungsgrad durch das System insgesamt erreicht werden kann, wobei der Einzelzellen-Wirkungsgrad der Brennstoffzelle (der ersten Quelle für elektrische Leistung 10), der Ladungs- und Entladungs-Wirkungsgrad der Sekundärzelle (der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12) und der Wandlungswirkungsgrad des Spannungswandlers 14 berücksichtigt werden.
Bei einem Vierradantrieb kann der erste Elektromotor 18 durch bedarfsgerechtes Zuführen von elektrischer Leistung von der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 über den Spannungswandler 14 angetrieben werden. Die Steuerschaltung 24 steuert die Spannungswandlung des Spannungswandlers 14, um eine Ausgangsspannung von der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 auf die erste Wechselrichterschaltung 16 und die zweite Wechselrichterschaltung 20 in einem gewünschten Verhältnis zu verteilen. In einem solchen Fall wird die elektrische Leistung dem ersten Elektromotor über den Spannungswandler 14 zugeführt, und daher kann der Wirkungsgrad insgesamt niedriger sein als wenn nur der zweite Elektromotor 22 verwendet würde.
In Schritt S22 wird der erste Elektromotor 18 durch Zuführen von elektrischer Energie von der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 angesteuert. Die Steuerschaltung 24 weist die erste Quelle für elektrische Leistung 10 durch Senden eines Steuersignals an die erste Quelle für elektrische Leistung 10 an, eine Gleichstromleistung mit der geforderten elektrischen Leistung Wx an die erste Wechselrichterschaltung 16 zu liefern, da die geforderte elektrische Leistung Wx höher ist als der maximale Ausgabewert W_2MAX. Die erste Wechselrichterschaltung 16 wandelt die Gleichstromleistung in Dreiphasen-Wechselstromleistung um, bevor sie die elektrische Leistung zum ersten Elektromotor 18 liefert. Auf diese Weise wird eine geforderte Antriebsleistung vom ersten Elektromotor 18 geliefert.
Bei diesem Verfahren wird die elektrische Leistung unter Vermeidung des Spannungswandlers 14 geliefert, und daher kann der verringerte Wirkungsgrad, der von einem Leistungsverbrauch am Spannungswandler 14 bewirkt wird, vermieden werden.
Auch in diesem Fall wird eine Steuerung vorzugsweise so durchgeführt, dass der maximale Wirkungsgrad von dem System insgesamt erhalten werden kann, wobei der Einzelzellen-Wirkungsgrad der Brennstoffzelle (der ersten Quelle für elektrische Leistung 10), der Ladungs- und Entladungs-Wirkungsgrad der Sekundärzelle (der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12) und der Wandlungswirkungsgrad des Spannungswandlers 14 berücksichtigt werden.
Ferner kann ähnlich wie in Schritt S14 bei einem Vierradantrieb der zweite Elektromotor 22 durch die bedarfsgerechte Zufuhr von elektrischer Leistung von der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 über den Spannungswandler 14 angetrieben werden.
Wie oben beschrieben, kann gemäß dieser Ausführungsform das Ansteuern eines Elektromotors unter allen Bedingungen entsprechend der geforderten elektrischen Leistung Wx bewirkt werden, ohne den Spannungswandler zu verwenden. Das heißt, dadurch, dass für jede der mehreren Quellen für elektrische Leistung ein Antriebsmotor, der über den Spannungswandler angeschlossen ist, und ein Antriebsmotor, der unter Vermeidung des Spannungswandlers angeschlossen ist, vorgesehen ist, kann elektrische Leistung von jeder Quelle für elektrische Leistung zu mindestens einem Antriebsmotor geliefert werden, ohne den Spannungswandler zu verwenden. Daher kann eine Lastverteilung durchgeführt werden, während sowohl der Hochwirkungsgrad-Ausgabebereich jeder Quelle für elektrische Leistung als auch der Verlust am Spannungswandler berücksichtigt wird. Da die Zufuhr von elektrischer Leistung über den Spannungswandler zu einem Verlust an übertragener Leistung führt, kann der Wirkungsgrad des Systems durch die Zufuhr von elektrischer Leistung von mehreren Quellen für elektrische Leistung unter Vermeidung des Spannungswandlers, falls die maximale Ausgangsleistung jeder der mehreren Quellen für elektrische Leistung nicht überschritten wird, verbessert werden.
Verfahren unter Sonderbedingungen
Nun wird ein Beispiel für eine Steuerung im Falle einer Fehlfunktion im System unter Bezug auf das in 4 dargestellte Ablaufschema beschrieben. Die Steuerschaltung 24 empfängt ein Leistungsmesssignal von der ersten Quelle für elektrische Leistung 10. Wenn die Ausgangsleistung von der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 bei oder über dem vorgegebenen abnormalen Schwellenwert W_AB1 liegt, startet die Steuerschaltung 24 die nachstehend beschriebene Steuerung. Solche Probleme können beispielsweise auftreten, wenn ein Halbleiterelement, das im Spannungswandler 14 enthalten ist, nicht richtig funktioniert.
In Schritt S30 wird die Ausgabe der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 angehalten. Die Steuereinrichtung 24 bestimmt, dass eine Fehlfunktion in der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 aufgetreten ist, wenn die Ausgangsleistung von der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 bei oder über dem vorgegebenen abnormalen Schwellenwert W_AB1 liegt, und sendet ein Steuersignal an die erste Quelle für elektrische Leistung 10, um die Zufuhr von Brenngas und/oder Oxidationsgas zur ersten Quelle für elektrische Leistung 10 zu unterbrechen.
In Schritt S32 wird der Spannungswandler 14 gestoppt. Die Steuereinrichtung 24 sendet ein Stoppsignal an den Spannungswandler 14, um die Spannungswandlung des Spannungswandlers 14 zu unterbrechen. Auf diese Weise wird der erste Elektromotor 18, der mit der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 nicht über den Spannungswandler 14 verbunden ist, gestoppt. In Schritt S34 wird der Spannungswandler 14 angehalten. In Schritt S34 wird die erste Wechselrichterschaltung 16 angehalten. Die Steuereinrichtung 24 sendet ein Stoppsignal an die erste Wechselrichterschaltung 16, um deren Betrieb anzuhalten.
In Schritt S36 wird der zweite Elektromotor 22 durch die Zufuhr von elektrischer Leistung von der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 angesteuert. Die Steuer schaltung 24 stellt fest, ob die geforderte elektrische Leistung Wx bei oder unter dem maximalen Ausgabewert W_2MAX liegt. Wenn bestimmt wird, dass die geforderte elektrische Leistung Wx bei oder unter dem maximalen Ausgabewert W_2MAX liegt, weist die Steuerschaltung 24 die zweite Quelle für elektrische Leistung 12 durch Senden eines Steuersignals an die zweite Quelle für elektrische Leistung 12 an, Gleichstromleistung der geforderten elektrischen Leistung Wx an die zweite Wechselrichterschaltung 20 zu liefern. Wenn die geforderte elektrische Leistung Wx größer ist als der maximale Ausgabewert W_2MAX _, weist die Steuerschaltung 24 die zweite Quelle für elektrische Leistung 12 durch Senden eines Steuersignals an die zweite Quelle für elektrische Leistung 12 an, die Gleichstromleistung mit dem maximalen Ausgabewert W_2MAX an die zweite Wechselrichterschaltung 20 zu liefern. Die zweite Wechselrichterschaltung 20 wandelt die Gleichstromleistung in Dreiphasen-Wechselstromleistung um, bevor sie die elektrische Leistung an den zweiten Elektromotor 22 liefert. Auf diese Weise kann, solange die zweite Quelle für elektrische Leistung 12 ausreichend elektrische Leistung liefern kann, eine geforderte minimale Antriebskraft vom zweiten Elektromotor 22 geliefert werden.
Bei diesem Verfahren kann die elektrische Leistung ohne Verwendung des Spannungswandlers 14 geliefert werden, und daher kann ein Abfall des Wirkungsgrads, der durch einen Leistungsverbrauch am Spannungswandler 14 bewirkt wird, vermieden werden, wodurch ein wirksamer Notfallprozess im Falle einer Gerätestörung möglich ist.
Nun wird ein Beispiel für eine Steuerung im Falle einer Fehlfunktion in der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 unter Bezugnahme auf ein in 5 dargestelltes Ablaufschema beschrieben. Wenn das Ausgangsleistungs-Messsignal, das von der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 erhalten wird, bei oder über dem vorgegebenen abnormalen Schwellenwert W_AB2 liegt, beginnt die Steuerschaltung 24 die nachstehende Steuerung. Eine solche Fehlfunktion kann beispielsweise auftreten, wenn ein Halbleiterelement, das im Spannungswandler 14 enthalten ist, nicht richtig funktioniert.
In Schritt S40 wird die Ausgabe von der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 angehalten. Die Steuereinrichtung 24 bestimmt, dass es in der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 zu einer Fehlfunktion gekommen ist, wenn die Ausgangsleistung von der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 bei oder über einem vorgegebenen abnormalen Schwellenwert W_AB2 liegt, und sendet ein Steuersignal an die zweite Quelle für elektrische Leistung 12, um die Ausgabe von der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 zu unterbrechen.
In Schritt S42 wird der Spannungswandler 14 gestoppt. Die Steuereinrichtung 24 sendet ein Stoppsignal an den Spannungswandler 14, um die Spannungswandlung im Spannungswandler 14 auszusetzen. Auf diese Weise wird der zweite Elektromotor 22, der mit der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 nicht über den Spannungswandler 14 verbunden ist, angehalten. In Schritt S44 wird die zweite Wechselrichterschaltung 20 gestoppt. Die Steuereinrichtung sendet ein Stoppsignal an die zweite Wechselrichterschaltung 20, um ihren Betrieb auszusetzen.
In Schritt S46 wird der erste Elektromotor 18 durch elektrische Leistung angesteuert, die von der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 geliefert wird. Die Steuerschaltung 24 bestimmt, ob die geforderte elektrische Leistung Wx bei oder unter dem maximalen Ausgabewert W_1MAX liegt oder nicht. Wenn die geforderte elektrische Leistung Wx bei oder unter dem maximalen Ausgabewert W_1MAX liegt, weist die Steuerschaltung 24 die erste Quelle für elektrische Leistung 10 durch Senden eines Steuerbefehls an die erste Quelle für elektrische Leistung 10 an, die Gleichstromleistung mit der geforderten elektrischen Leistung Wx zur ersten Wechselrichterschaltung 16 zu liefern. Wenn die geforderte elektrische Leistung Wx größer ist als der maximale Ausgabewert W_1MAX, weist die Steuerschaltung 24 die erste Quelle für elektrische Leistung 10 durch Senden eines Steuersignals an die erste Quelle für elektrische Leistung 10 an, die Gleichstromleistung mit dem maximalen Ausgabewert W_1MAX an die erste Wechselrichterschaltung 16 zu liefern. Die erste Wechselrichterschaltung 16 wandelt die Gleichstromleistung in Dreiphasen-Wechselstromleistung um, bevor sie die elektrische Leis tung an den ersten Elektromotor 18 liefert. Auf diese Weise kann vom ersten Elektromotor 18 eine geforderte minimale Antriebsleistung geliefert werden.
Bei diesem Verfahren kann die elektrische Leistung unter Vermeidung des Spannungswandlers 14 geliefert werden, und daher kann die Verringerung des Wirkungsgrads, die durch den Leistungsverbrauch am Spannungswandler 14 bewirkt wird, vermieden werden, was zu einem wirksameren Notfallverfahren im Falle einer Fehlfunktion führt. Das heißt, wenn es in einer der Quellen für elektrische Leistung zu einer Fehlfunktion kommt, wird elektrische Leistung von einer normal arbeitenden Quelle für elektrische Leistung unter den mehreren Quellen für elektrische Leistung zu mindestens einem der Antriebsmotoren geliefert. Durch dieses Verfahren wird die elektrische Leistung vorzugsweise an einen Antriebsmotor geliefert, der mit einer normal arbeitenden Quelle für elektrische Leistung verbunden ist, und nicht über den Spannungswandler. Auf diese Weise kann, wenn mehrere Quellen für elektrische Leistungen angehalten werden müssen, zumindest ein Antriebsmotor weiter angesteuert werden, indem elektrische Leistung von einer anderen Quelle für elektrische Leistung geliefert wird. Auch in diesem Fall kann dadurch, dass ein Antriebsmotor, der mit einer normal arbeitenden Quelle für elektrische Leistung verbunden ist, angesteuert wird, während der Spannungswandler umgangen wird, ein Verlust am Spannungswandler vermieden werden.
Die vorliegende Erfindung kann auf ein elektrisches Leistungssystem und ein Fahrzeug mit zwei oder mehr Quellen für elektrische Leistung angewendet werden. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung, wie in 6 dargestellt, auf ein elektrisches Leistungssystem 102 angewendet werden, in dem drei Quellen für elektrische Leistung, 10, 12, 26 miteinander über zwei Spannungswandler 14, 28 verbunden sind, angewendet werden.
Hier ist die dritte Quelle für elektrische Leistung 26 eine Gleichstrom-Leistungsquelle, die als Hilfs-Leistungsquelle des elektrischen Leistungssystems 102 verwendet wird. Häufig ist die dritte Quelle für elektrische Leistung 26 eine Quelle für elektrische Leistung, deren Ausgangsspannung sich von der Ausgangsspannung der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 unterscheidet. Die dritte Quelle für elektrische Leistung 26 ist vorzugsweise eine Sekundärzelle, die regenerierte Energie von einem Elektromotor und überschüssige elektrische Leistung von der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 laden und entladen kann. Die dritte Quelle für elektrische Leistung 26 is so ausgelegt, dass die Ausgangsleistung gemäß einem Steuersignal von der Steuerschaltung 24 gesteuert werden kann. Die dritte Quelle 26 für elektrische Leistung ist mit einem Spannungssensor, einem Sensor für elektrischen Strom oder dergleichen ausgestattet. Dieses Sensoren messen die Leistungsausgabe von der dritten Quelle für elektrische Leistung 26, und ein Messsignal wird in die Steuerschaltung 24 ausgegeben.
Eine dritte Wechselrichterschaltung 30 ist so ausgelegt, dass sie eine Schaltung für die Umwandlung von Gleichstromleistung in Dreiphasen-Wechselstromleistung einschließt. Die dritte Wechselrichterschaltung 30 ist so ausgelegt, dass sie in der Lage ist, eine Gleichstrom/Wechselstrom-Wandlung entsprechend einem Steuersignal von der Steuerschaltung 24 zu starten und zu stoppen. Der dritte Elektromotor 32 ist ein Synchronmotor, der von der Dreiphasen-Wechselstromleistung angesteuert wird. Der dritte Elektromotor 32 ist so ausgelegt, dass er entsprechend einem Steuersignal von der Steuerschaltung 24 gestartet und gestoppt werden kann.
Die dritte Quelle für elektrische Leistung 26 ist mit dem dritten Elektromotor 32 über die dritte Wechselrichterschaltung 30 verbunden. Eine Ausgabe vom dritten Elektromotor 32 wird über ein Getriebe, eine Kupplung oder dergleichen, das bzw. die verwendet wird, um eine Übersetzung zu ändern, auf eine Achse eines Fahrzeugs übertragen. Beispielsweise kann ein Sechsradantriebs-Fahrzeug unter Verwendung des ersten Elektromotors 18, des zweiten Elektromotors 22 und des dritten Elektromotors 32 aufgebaut sein.
Der Spannungswandler 28 ist so ausgelegt, dass er eine Gleichstromspannungs-Wandlerschaltung aufweist. Der Spannungswandler 28 is so ausgelegt, dass er entsprechend einem Steuersignal von der Steuerschaltung 24 gestoppt und gestartet werden kann. Die erste Quelle für elektrische Leistung 10 und die dritte Quelle für elektrische Leistung 26 sind über den Spannungswandler 28 miteinander verbunden. Der Spannungswandler 14 passt die Ausgangsspannung von der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 an die Ausgangsspannung von der dritten Quelle für elektrische Leistung an, bevor er die elektrische Leistung in die dritte Wechselrichterschaltung 30 liefert, während der Spannungswandler 28 auf ähnliche Weise die Ausgangsspannung von der dritten Quelle 26 für elektrische Leistung an die Ausgangsspannung von der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 anpasst.
Bei einem solchen Aufbau, in dem die erste Quelle für elektrische Leistung 10 als primäre Leistungsquelle verwendet wird, wird der erste Elektromotor 18 unter Verwendung der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 angesteuert, wenn die geforderte elektrische Leistung Wx in dem Hochwirkungsgrad-Ausgabebereich W_RNG der ersten Quelle für elektrische Leistung liegt. Wenn die geforderte elektrische Leistung Wx außerhalb des geforderten Hochwirkungsgrad-Ausgabebereichs W_RNG der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 liegt, wird ein Teil der Last der geforderten elektrischen Leistung Wx auf die zweite Quelle für elektrische Leistung 12 und die dritte Quelle für elektrische Leistung 26 in einem Umfang verteilt, der die maximale Ausgangsleistung der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 und der dritten Quelle für elektrische Leistung 26 nicht überschreitet.
Ferner kann eine Konstruktion übernommen werden, bei der drei oder mehr Elektromotoren mittels zweier Quellen für elektrische Leistung angesteuert werden. Beispielsweise kann ein System 104, das einer Versorgung mit elektrischer Leistung dient, wie in 7 dargestellt, in dem zwei Quellen für elektrische Leistung 10, 12 mit vier Elektromotoren 18, 22, 32, 36 über vier Wechselrichterschaltungen 16, 20, 30, 34 verbunden sind, verwendet werden. Bei der in 7 dargestellten Konstruktion sind der erste Elektromotor 18 und der dritte Elektromotor 32 über einen Weg, der den Spannungswandler 14 vermeidet, mit der ersten Quelle für elektrische Leistung 10 verbunden, während der zweite Elektromotor 22 und der vierte Elektromotor 36 über den Spannungswandler 14 mit der ersten Quelle für elektrische Leistung verbunden sind. Dagegen sind der zweite Elektromotor 22 und der vierte Elektromotor 36 über einen Weg, der den Spannungswandler 14 vermeidet mit der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 verbunden, während der erste Elektromotor 18 und der dritte Elektromotor 32 über den Spannungswandler 14 mit der zweiten Quelle für elektrische Leistung 12 verbunden sind.
Durch Verwenden einer wie beschriebenen Konstruktionen können der erste Elektromotor 18 und der zweite Elektromotor 32 auf ähnliche Weise wie der erste Elektromotor 18 im vorherigen Beispiele betrieben werden, während der zweite Elektromotor 22 und der vierte Elektromotor 36 auf ähnliche Weise wie der zweite Elektromotor 22 betrieben werden können. Durch Anwenden des Systems für eine Versorgung mit elektrischer Leistung auf ein Fahrzeug kann ein leistungsfähiges Elektroauto oder Hybridauto realisiert werden. Ferner können sowohl stabiles Fahrverhalten als auch Zuverlässigkeit verbessert werden.
ZUSAMMENFASSUNG
LEISTUNGSVERSORGUNGSSYSTEM, DAS MIT EINER VIELZAHL VON LEISTUNGSVERSORGUNGSEINRICHTUNGEN AUSGESTATTET IST, UND FAHRZEUG, DAS MIT EINEM SOLCHEN LEISTUNGSVERSORGUNGSSYSTEM AUSGESTATTET IST
Ein Leistungsversorgungssystem ist mit einer Vielzahl von Antriebsmotoren, einem Leistungswandler und einer Vielzahl von Leistungsquellen, welche die Antriebsmotoren mit Leistung versorgen und verschiedene Ausgangsspannungen aufweisen, ausgestattet. Jede Leistungsquelle ist über den Leistungswandler mit mindestens einem Antriebsmotor und auf einem Weg, der den Leistungswandler nicht einschließt, mit mindestens einem Antriebsmotor verbunden.

Claims

System, das einer Versorgung mit elektrischer Leistung dient, Folgendes aufweisend: eine Vielzahl von Antriebsmotoren; einen elektrischen Leistungswandler zum Wandeln einer Gleichstromspannung; und eine Vielzahl von Quellen für elektrische Leistung für die Lieferung von elektrischer Leistung an die Vielzahl von Antriebsmotoren, wobei jede von der Vielzahl von Quellen für elektrische Leistung über einen Weg, der den elektrischen Spannungswandler nicht einschließt, mit mindestens einem aus der Vielzahl von Antriebsmotoren verbunden ist, und über einen Weg, der den elektrischen Leistungswandler einschließt, auch mit mindestens einem aus der Vielzahl von Antriebsmotoren.
System, das einer Versorgung mit elektrischer Leistung dient, nach Anspruch 1, wobei mindestens eine von der Vielzahl von Quellen für elektrische Leistung ein Mittel für die Erzeugung von elektrischer Leistung ist; und eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, um eine Last für jede von der Vielzahl von Quellen für elektrische Leistung auf solche Weise zu verteilen, dass die Leistung, die von dem Mittel für die Erzeugung von elektrischer Leistung ausgeben wird, in einem vorgegebenen Hochwirkungsgrad-Ausgabebereich liegt.
System, das einer Versorgung mit elektrischer Leistung dient, nach Anspruch 1, wobei mindestens eine von der Vielzahl von Quellen für elektrische Leistung eine Brennstoffzelle ist; und eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, um eine Last für jede von der Vielzahl von Quellen für elektrische Leistung auf solche Weise zu verteilen, dass die Leistung, die von der Brennstoffzelle ausgegeben wird, in einem vorgegebenen Hochwirkungsgrad-Ausgabebereich liegt.
System, das einer Versorgung mit elektrischer Leistung dient, nach Anspruch 3, wobei wenn eine geforderte elektrische Leistung für die Mehrzahl von Antriebsmotoren in dem Hochwirkungsgrad-Ausgabebereich liegt oder höher ist als dieser, die Steuereinrichtung eine andere Quelle für elektrische Leistung als die Brennstoffzelle unter der Vielzahl von Quellen für elektrische Leistung anweist, elektrische Leistung zu mindestens einem von der Vielzahl von Antriebsmotoren zu liefern.
System, das einer Versorgung mit elektrischer Leistung dient, nach Anspruch 4, wobei die Steuereinrichtung eine andere Quelle für elektrische Leistung als eine Brennstoffzelle unter der Vielzahl von Quellen für elektrische Leistung anweist, elektrische Leistung über einen Weg, der den elektrischen Spannungswandler nicht einschließt, zu mindestens einem aus der Vielzahl von Antriebsmotoren zu liefern.
System, das einer Versorgung mit elektrischer Leistung dient, nach Anspruch 4, wobei wenn die geforderte elektrische Leistung nicht größer ist als die maximale Ausgangsleistung der Quellen für elektrische Leistung unter der Vielzahl von Quellen für elektrische Leistung, bei denen es sich nicht um Brennstoffzellen handelt, die Steuereinrichtung nur eine Quelle für elektrische Leistung, bei der es sich nicht um eine Brennstoffzelle handelt, unter der Vielzahl von Quellen für elektrische Leistung anweist, elektrische Leistung an mindestens einen aus der Vielzahl von Antriebsmotoren zu liefern.
System, das einer Versorgung mit elektrischer Leistung dient, nach Anspruch 4, wobei wenn die geforderte elektrische Leistung größer ist als die maximale Ausgangsleistung der Quellen für elektrische Leistung unter der Vielzahl von Quellen für elektrische Leistung, bei denen es sich nicht um Brennstoffzellen handelt, die Steuereinrichtung die Brennstoffzelle anweist, die zusätzliche geforderte elektrische Leistung an mindestens einen aus der Vielzahl von Antriebsmotoren zu liefern.
System, das einer Versorgung mit elektrischer Leistung dient, nach Anspruch 7, wobei die Steuereinrichtung die Brennstoffzelle anweist, elektrische Leistung über einen Weg, der den elektrischen Spannungswandler nicht einschließt, zu mindestens einem aus der Vielzahl von Antriebsmotoren zu liefern.
System, das einer Versorgung mit elektrischer Leistung dient, nach Anspruch 1, wobei mindestens eine aus der Vielzahl von Quellen für elektrische Leistung eine Sekundärzelle ist, die geladen und entladen werden kann; und eine Last der Ausgangsleistung auf der Basis eines Ladungsstatus der Sekundärzelle auf solche Weise auf jede der Quellen für elektrische Leistung verteilt wird, dass die maximale Ausgangsleistung der Sekundärzelle nicht überschritten wird.
System, das einer Versorgung mit elektrischer Leistung dient, nach Anspruch 1, wobei eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, um, wenn eine abnormale Ausgabe von mindestens einer der Vielzahl von Quellen für elektrische Leistung erhalten wird, eine andere Quelle für elektrische Leistung als die eine mit der abnormalen Ausgabe anzuweisen, elektrische Leistung an mindestens einen von der Vielzahl von Elektromotoren zu liefern.
System, das einer Versorgung mit elektrischer Leistung dient, nach Anspruch 10, wobei die Steuereinrichtung die Ausgabe von der Quelle für elektrische Leistung mit der abnormalen Ausgabe aussetzt und auch eine Leistungswandlung in dem elektrischen Leistungswandler aussetzt, um eine andere Quelle für elektrische Leistung als diejenige mit der abnormalen Ausgabe anzuweisen, elektrische Leistung auf einem Weg, der den elektrischen Leistungswandler nicht einschließt, zu mindestens einem von der Vielzahl von Antriebsmotoren zu liefern.
Fahrzeug, Folgendes aufweisend: eine Vielzahl von Antriebsmotoren; einen elektrischen Leistungswandler für die Umwandlung einer Gleichstromspannung; und eine Vielzahl von Quellen für elektrische Leistung mit untereinander verschiedenen Ausgangsspannungen für die Versorgung der Vielzahl von Antriebsmotoren, wobei jede von der Vielzahl von Quellen für elektrische Leistung mit mindestens einem von der Vielzahl von Antriebsmotoren über einen Weg verbunden ist, der den elektrischen Leistungswandler nicht einschließt, und auch über einen Weg, der den elektrischen Leistungswandler einschließt, mit mindestens einem der Antriebsmotoren.
Fahrzeug nach Anspruch 12, wobei mindestens einer von der Vielzahl von Antriebsmotoren verwendet wird, um Vorderräder anzutreiben, und mindestens einer von der Vielzahl von Antriebsmotoren verwendet wird, um Hinterräder anzutreiben.
Fahrzeug nach Anspruch 12, wobei mindestens eine der Quellen für elektrische Leistung eine Brennstoffzelle ist; und eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, um eine Last für jede von der Vielzahl von Quellen für elektrische Leistung auf solche Weise zu verteilen, dass eine Leistung, die von der Brennstoffzelle ausgeben wird, in einem vorgegebenen Hochwirkungsgrad-Ausgabebereich liegt.
Fahrzeug nach Anspruch 14, wobei wenn eine geforderte elektrische Leistung für die Mehrzahl von Antriebsmotoren über dem Hochwirkungsgrad-Ausgabebereich oder in diesem liegt, die Steuereinrichtung eine andere Quelle für elektrische Leistung als die Brennstoffzelle unter der Vielzahl von Quellen für elektrische Leistung anweist, elektrische Leistung zu mindestens einem von der Vielzahl von Antriebsmotoren zu liefern.
Fahrzeug nach Anspruch 15, wobei die Steuereinrichtung eine andere Quelle für elektrische Leistung als eine Brennstoffzelle unter der Vielzahl von Quellen für elektrische Leistung anweist, elektrische Leistung über einen Weg, der den elektrischen Spannungswandler nicht einschließt, zu mindestens einem aus der Vielzahl von Antriebsmotoren zu liefern.
Fahrzeug nach Anspruch 15, wobei wenn die geforderte elektrische Leistung nicht größer ist als die maximale Ausgangsleistung der Quellen für elektrische Leistung unter der Vielzahl von Quellen für elektrische Leistung, bei denen es sich nicht um Brennstoffzellen handelt, die Steuereinrichtung nur eine Quelle für elektrische Leistung, bei der es sich nicht um eine Brennstoffzelle handelt, unter der Vielzahl von Quellen für elektrische Leistung anweist, elektrische Leistung an mindestens einen aus der Vielzahl von Antriebsmotoren zu liefern.
Fahrzeug nach Anspruch 15, wobei wenn die geforderte elektrische Leistung größer ist als die maximale Ausgangsleistung der Quellen für elektrische Leistung unter der Vielzahl von Quellen für elektrische Leistung, bei denen es sich nicht um Brennstoffzellen handelt, die Steuereinrichtung die Brennstoffzelle anweist, die zusätzliche geforderte elektrische Leistung an mindestens einen aus der Vielzahl von Antriebsmotoren zu liefern.
Fahrzeug nach Anspruch 18, wobei die Steuereinrichtung die Brennstoffzelle anweist, elektrische Leistung über einen Weg, der den elektrischen Spannungswandler nicht einschließt, zu mindestens einem aus der Vielzahl von Antriebsmotoren zu liefern.
Fahrzeug nach Anspruch 12, wobei mindestens eine aus der Vielzahl von Quellen für elektrische Leistung eine Sekundärzelle ist, die geladen und entladen werden kann; und eine Last der Ausgangsleistung auf der Basis eines Ladungsstatus der Sekundärzelle auf solche Weise auf jede der Quellen für elektrische Leistung verteilt wird, dass die maximale Ausgangsleistung der Sekundärzelle nicht überschritten wird.
Fahrzeug nach Anspruch 12, wobei eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, um, wenn eine abnormale Ausgabe von mindestens einer der Vielzahl von Quellen für elektrische Leistung erhalten wird, eine andere Quelle für elektrische Leistung als die eine mit der abnormalen Ausgabe anzuweisen, elektrische Leistung an mindestens einen von der Vielzahl von Antriebsmotoren zu liefern.
Fahrzeug nach Anspruch 21, wobei die Steuereinrichtung die Ausgabe von der Quelle für elektrische Leistung mit der abnormalen Ausgabe aussetzt und auch eine Leistungswandlung in dem elektrischen Leistungswandler aussetzt, um eine andere Quelle für elektrische Leistung als diejenige mit der abnormalen Ausgabe anzuweisen, elektrische Leistung auf einem Weg, der den elektrischen Leistungswandler nicht einschließt, zu mindestens einem von der Vielzahl von Antriebsmotoren zu liefern.