JP2010279124A - Moving body - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料電池と二次電池とを使い分けて駆動する移動体において、ユーザの使用意図に沿った効率的な運転を実現する。
【解決手段】燃料電池(2)と、外部電源から充電可能な二次電池(4)と、燃料電池(2)及び/又は二次電池(4)を駆動源とするモータ(8)と、駆動源を制御する制御部(9)と、を備えた移動体(1)であって、制御部(9)は、燃料電池(2)をメインの駆動源とし二次電池(4)をサブの駆動源とするFCHV走行モードと、二次電池(4)をメインの駆動源とし燃料電池(2)をサブの駆動源とするFCEV走行モードと、二次電池(4)のみを駆動源とするEV走行モードとを、ユーザ指令に基づいて切り替える移動体(1)を提供する。
【選択図】図1An object of the present invention is to achieve efficient driving in accordance with a user's intended use in a moving body that uses a fuel cell and a secondary battery separately.
A fuel cell (2), a secondary battery (4) that can be charged from an external power source, a fuel cell (2) and / or a motor (8) using the secondary battery (4) as a drive source, And a control unit (9) for controlling the drive source, wherein the control unit (9) uses the fuel cell (2) as a main drive source and the secondary battery (4) as a sub-carrier. FCHV driving mode with the secondary battery (4) as the main driving source and the fuel cell (2) as the sub driving source, and only the secondary battery (4) as the driving source A moving body (1) that switches the EV running mode to be switched based on a user command is provided.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、移動体、とりわけ燃料電池と外部から充電可能な二次電池とを搭載した移動体に関するものである。 The present invention relates to a mobile body, in particular, a mobile body equipped with a fuel cell and a secondary battery that can be charged from the outside.
作動原理が異なる2以上の駆動源を有し、車両のおかれた状況に応じてこれら動力源から1ないし複数の駆動源を選択して走行するハイブリッド自動車が実用化されている。とりわけ、近年においては、環境負荷の小さい駆動源として、燃料電池と二次電池とを用いたハイブリッド自動車が注目されている。 A hybrid vehicle that has two or more drive sources with different operating principles and that travels by selecting one or more drive sources from these power sources according to the situation of the vehicle has been put into practical use. In particular, in recent years, a hybrid vehicle using a fuel cell and a secondary battery has attracted attention as a drive source with a small environmental load.
このようなハイブリッド自動車として、例えば、特許文献1では、燃料電池及び蓄電器を電源とする電動発電機と、熱機関とを駆動源として移動するハイブリッド車両において、所定の切り替え条件に基づいてこれら駆動源を使い分けることで効率的な運転を実現することが提案されている。 As such a hybrid vehicle, for example, in Patent Document 1, in a hybrid vehicle that moves using a motor generator that uses a fuel cell and a power source as a power source and a heat engine as a drive source, these drive sources are based on predetermined switching conditions. It has been proposed to realize efficient driving by using different types.
しかしながら、上記のような従来のハイブリッド車両では、ある一定の制御即(切り替え条件)に基づいて、駆動源を選択するため、燃料電池の燃料ガスステーションがない地域で燃料ガスを使いきってしまったり、充電機会があるにかかわらず、二次電池をつかわずにエネルギーコストの高い燃料ガスを使ってしまったりすることがある。 However, in the conventional hybrid vehicle as described above, since the drive source is selected based on a certain control instant (switching condition), the fuel gas is used up in an area where there is no fuel cell fuel gas station. Even if there is an opportunity to charge, fuel gas with a high energy cost may be used without using a secondary battery.
すなわち、駆動源の多様性は省エネルギー化や移動体としての堅牢性を向上させるものの、実際の使用に際しては、それぞれの駆動源の補給基地の整備状況に応じて、最適なエネルギー消費及び補給を行わなければそのメリットを享受できないところ、既存のハイブリッド制御システムでは、ユーザの意図を正確に予測しまた読み取ることができず、ユーザの使用意図に沿った最適な駆動源の選択がなされているとはいえなかった。 In other words, the diversity of drive sources improves energy conservation and robustness as a moving body, but in actual use, optimal energy consumption and replenishment are performed according to the maintenance status of the replenishment base of each drive source. Without the benefits, the existing hybrid control system cannot accurately predict and read the user's intention, and the optimal drive source is selected according to the user's intended use. I couldn't.
そこで、本発明は、上記従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、燃料電池と二次電池とを使い分けて駆動する移動体において、ユーザの使用意図に沿った効率的な運転を実現することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and realizes an efficient operation in accordance with a user's intended use in a moving body that uses a fuel cell and a secondary battery separately. For the purpose.
本発明においては、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。すなわち、燃料電池と、外部電源から充電可能な二次電池と、前記燃料電池及び/又は前記二次電池を駆動源とするモータと、前記駆動源を制御する制御部と、を備えた移動体であって、前記制御部は、前記燃料電池をメインの駆動源とし前記二次電池をサブの駆動源とするFCHV走行モードと、前記二次電池をメインの駆動源とし前記燃料電池をサブの駆動源とするFCEV走行モードと、前記二次電池のみを駆動源とするEV走行モードとを、ユーザ指令に基づいて切り替える移動体を提供する。 In the present invention, the following means are adopted in order to solve the above-mentioned problems. That is, a mobile body including a fuel cell, a secondary battery that can be charged from an external power source, a motor that uses the fuel cell and / or the secondary battery as a drive source, and a control unit that controls the drive source. The control unit includes an FCHV traveling mode in which the fuel cell is a main driving source and the secondary battery is a sub driving source, and the fuel cell is a sub driving source that uses the secondary battery as a main driving source. Provided is a moving body that switches between an FCEV travel mode using a drive source and an EV travel mode using only the secondary battery as a drive source based on a user command.
FCHV走行モード、FCEV走行モード、EV走行モードは、この順に燃料電池の燃料ガス(例えば、水素ガス)の消費量が減少し、逆に、二次電池に蓄積された電力の消費量が増大する。上記構成によれば、この3つの走行モードをユーザの選択により選択可能になる。言い換えれば、ユーザの選択により、燃料ガスを極力使用する走行モード、燃料ガスの消費を抑えて二次電池の電力を極力使用する走行モード、二次電池の電力のみを使用するモードを切り分けることができる。これにより、駆動源の補給基地までの距離や航続予定等に応じたユーザの駆動エネルギーの消費/補給意図を的確に反映した運転が可能なる。例えば、燃料電池の燃料ガスステーションがない地域で燃料ガスを使いきってしまったり、二次電池の充電機会があるにもかかわらず、二次電池を使わないで(二次電池の電力を余らせて)エネルギーコストの高い燃料ガスを使ってしまったりするといったことを防止できる。 In the FCHV traveling mode, the FCEV traveling mode, and the EV traveling mode, the consumption of the fuel gas (for example, hydrogen gas) of the fuel cell decreases in this order, and conversely, the consumption of the electric power accumulated in the secondary battery increases. . According to the said structure, these three driving modes can be selected by a user's selection. In other words, according to the user's selection, the driving mode that uses the fuel gas as much as possible, the driving mode that uses the power of the secondary battery as much as possible while suppressing the consumption of the fuel gas, and the mode that uses only the power of the secondary battery can be separated. it can. As a result, driving that accurately reflects the user's drive energy consumption / supply intention according to the distance to the supply base of the drive source, the cruising schedule, and the like becomes possible. For example, if the fuel gas is exhausted in an area where there is no fuel gas station for the fuel cell, or there is an opportunity to charge the secondary battery, do not use the secondary battery (reserve the power of the secondary battery). It is possible to prevent the use of fuel gas with high energy costs.
また、上記構成において、前記FCHV走行モードにおいては、前記燃料電池の発電による電力が優先的に用いられ、前記二次電池の電力は、該二次電池の充電残量が一定の目標値に保たれる範囲内でのみ用いられるようにしてもよい。 In the above configuration, in the FCHV traveling mode, power generated by the fuel cell is preferentially used, and the power of the secondary battery is maintained at a target value where the remaining charge of the secondary battery is constant. You may make it use only within the range to sag.
上記構成によれば、FCHV走行モードにおいては、二次電池の充電残量が一定の目標値を下回ると、二次電池は利用されない。言い換えれば、二次電池の利用は、減速時等に回収した回生電力の利用が中心になる。これにより、ユーザがFCHV走行モードを選択することで、二次電池の充電残量を一定目標値以上に維持して走行をすることが可能になる。 According to the above configuration, in the FCHV traveling mode, the secondary battery is not used when the remaining charge of the secondary battery falls below a certain target value. In other words, the use of the secondary battery is centered on the use of regenerative power collected at the time of deceleration or the like. Thereby, it becomes possible for a user to drive | run by maintaining the charge remaining amount of a secondary battery more than a fixed target value by selecting FCHV driving mode.
また、上記構成において、前記FCEV走行モードにおいては、前記二次電池の電力が優先的に用いられ、該二次電池の電力で不足が生じた場合のみに前記燃料電池の発電による電力が用いられるようにしてもよい。 In the above configuration, in the FCEV traveling mode, the power of the secondary battery is preferentially used, and the power generated by the fuel cell is used only when the power of the secondary battery is insufficient. You may do it.
上記構成によれば、FCEV走行モードにおいては、二次電池の電力で不足が生じた場合のみに燃料電池の燃料ガスが消費される。これにより、ユーザがFCEV走行モードを選択することで、所望の出力を得つつも燃料電池の燃料ガスの消費は極力抑えた走行が可能なる。 According to the above configuration, in the FCEV traveling mode, the fuel gas of the fuel cell is consumed only when the power of the secondary battery is insufficient. As a result, the user can select the FCEV travel mode, and travel while suppressing the fuel gas consumption of the fuel cell as much as possible while obtaining a desired output.
また、上記構成において、前記制御部は、前記FCEV走行モードまたは前記EV走行モードで走行中に前記二次電池の充電残量が通常使用領域の下限に到達しかつ前記燃料電池の燃料ガス残量が所定値以上ある場合は、走行モードを前記FCHV走行モードに自動的に切り替えるようにしてもよい。 Further, in the above configuration, the control unit is configured such that the remaining charge amount of the secondary battery reaches a lower limit of a normal use region and the remaining fuel gas amount of the fuel cell during traveling in the FCEV traveling mode or the EV traveling mode. May be automatically switched from the travel mode to the FCHV travel mode.
上記構成によれば、燃料ガスが所定値以上の残っている場合は、二次電池の充電残量が少なくなると自動的に燃料ガスを優先的に消費する走行モードに切り替わるので、二次電池の充電残量が通常使用領域を超えて少なくなってしまうことが防止できる。 According to the above configuration, when the fuel gas remains above a predetermined value, when the remaining charge of the secondary battery decreases, the fuel cell is automatically switched to a travel mode that preferentially consumes fuel. It can be prevented that the remaining charge exceeds the normal use area.
尚、「通常使用領域の下限」とは、二次電池の劣化を起こさない充電残量の限界値に基づいて設定される値であり、当該限界値に所定の余裕量を加算して設定するのが好ましい。 The “lower limit of the normal use area” is a value set based on a limit value of the remaining charge level that does not cause deterioration of the secondary battery, and is set by adding a predetermined margin to the limit value. Is preferred.
また、上記構成において、前記制御部は、前記FCEV走行モードまたは前記EV走行モードで走行中に前記二次電池の充電残量が通常使用領域の下限に到達しかつ前記燃料電池の燃料ガス残量が所定値未満である場合は、前記モータの出力が制限されかつ前記二次電池のみを駆動源とするEV退避走行モードに自動的に切替えるようにしてもよい。 Further, in the above configuration, the control unit is configured such that the remaining charge amount of the secondary battery reaches a lower limit of a normal use region and the remaining fuel gas amount of the fuel cell during traveling in the FCEV traveling mode or the EV traveling mode. Is less than a predetermined value, the output of the motor is limited, and the mode may be automatically switched to the EV evacuation travel mode using only the secondary battery as a drive source.
上記構成によれば、燃料ガスも二次電池の充電残量も所定の値より少なくなると自動的にモータの出力を制限し二次電池のみで走行するEV退避走行モードに切り替わるので、モータの駆動エネルギー源が急遽なくなり、走行が停止するような事態を防止でき、駆動源の補給基地や安全な退避場所までの航続距離を確保できる。尚、モータの出力が制限されている低負荷時においては、二次電池のほうが燃料効率は高いので、燃料電池で退避走行をする場合よりも効率的な走行が可能になる。 According to the above configuration, when the fuel gas and the remaining charge of the secondary battery are less than a predetermined value, the output of the motor is automatically limited and the mode is switched to the EV evacuation running mode in which only the secondary battery runs. It is possible to prevent a situation where the energy source suddenly stops and the traveling stops, and a cruising distance to a drive source supply base or a safe evacuation site can be secured. Note that, at low loads where the output of the motor is limited, the secondary battery has higher fuel efficiency, so that it is possible to travel more efficiently than when retreating with the fuel cell.
また、上記構成において、前記外部電源を用いて暖機を行う際、走行モードが前記EV走行モードである場合は前記二次電池のみを暖機し、走行モードが前記FCEV走行モードまたはFCHV走行である場合は前記二次電池及び前記燃料電池双方を暖機するようにしてもよい。 In the above configuration, when warming up using the external power source, if the travel mode is the EV travel mode, only the secondary battery is warmed up, and the travel mode is the FCEV travel mode or the FCHV travel. In some cases, both the secondary battery and the fuel cell may be warmed up.
上記構成によれば、燃料電池を即座に使用しない場合は燃料電池を暖機しないので、暖気の際の消費電力を必要最小限に抑えることができる。 According to the above configuration, when the fuel cell is not used immediately, the fuel cell is not warmed up, so that power consumption during warming can be minimized.
また、上記構成において、走行モードに応じた航続可能距離をユーザに通知する通知手段を備えるようにしてもよい。 Moreover, in the said structure, you may make it provide the notification means which notifies a user the cruising range according to driving | running | working modes.
上記構成によれば、走行モードに応じてどれだけ移動できるかをユーザが事前に把握できるので、燃料切れを起こしてしまうような走行モードをユーザが選択してしまうことを事前に防止できる。 According to the above configuration, since the user can know in advance how much the vehicle can move according to the travel mode, it is possible to prevent the user from selecting a travel mode that causes a fuel shortage in advance.
尚、本発明において、通知手段とは、ディスプレイに情報を表示したり、音声により情報を読み上げたりする等ユーザの五感に作用して情報を伝達する手段を広く含む。 In the present invention, the notification means widely includes means for transmitting information by acting on the user's five senses, such as displaying information on a display or reading out information by voice.
本発明によれば、燃料電池と二次電池とを使い分けて駆動する移動体において、ユーザの使用意図に沿った効率的な運転を実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the mobile body which drives a fuel cell and a secondary battery separately, it can implement | achieve the efficient driving | operation along a user's intended use.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る移動体について説明する。各図面において、同一の部品には同一の符号を付している。尚、本実施形態においては、燃料電池と二次電池とを備えたプラグインハイブリッド車両を例に説明する。勿論、移動体としては、車両に限られず、例えば、ロボット、船舶、航空機等でもかまわない。 Hereinafter, a mobile object according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same parts are denoted by the same reference numerals. In this embodiment, a plug-in hybrid vehicle including a fuel cell and a secondary battery will be described as an example. Of course, the moving body is not limited to a vehicle, and may be, for example, a robot, a ship, an aircraft, or the like.
(全体構成)
図1は、本発明の実施の形態に係るプラグインハイブリッド車両1の構成を示す模式図である。図1に示したプラグインハイブリッド車両1(以下、単に「車両1」ともいう)は、燃料電池2と、FCコンバータ3と、バッテリ4と、外部電源接続端子5と、バッテリコンバータ6と、インバータ7と、トランクションモータ8と、制御部9等とを備えている。
(overall structure)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a plug-in hybrid vehicle 1 according to an embodiment of the present invention. A plug-in hybrid vehicle 1 (hereinafter also simply referred to as “vehicle 1”) shown in FIG. 1 includes a
燃料電池2は、例えば固体高分子電解質型で構成され、多数の単セルを積層したスタック構造を有している。各単セルは、膜・電極接合体(以下、「MEA」ともいう)およびMEAを両側から挟みこむように配置された一対のセパレータを有している。各MEAは、詳細には、高分子電解質膜と、この高分子電解質膜を両面から挟みこむように配置された一対の触媒層とで構成される。一対の触媒層は、アノード及びカソードとして機能し、触媒層と電解質膜との界面において電極反応が行われる。
The
燃料電池2には、各単セルのアノードに燃料ガスを供給する燃料ガス供給系と、各単セルのカソードに酸化ガスを供給する酸化ガス供給系とが設けられており(いずれも図示略)、制御部9からの制御信号に応じて、燃料ガス及び酸化ガスが燃料電池の各単セルに供給されるようになっている。ここで、燃料ガスとは、水素を含む水素ガスを意味する。また、酸化ガスとは、酸素や空気を代表とする酸化剤を含有するガスを意味する。供給された燃料ガス及び酸化ガスの電気化学反応により、燃料電池2は電力を発生する。
The
FCコンバータ3は、直流のDC−DCコンバータであり、一次側(燃料電池2側)に入力された電圧Vinを一次側とは異なる電圧値Voutに変換(昇圧または降圧)して二次側(インバータ7側)に出力する。コンバータ3は、制御部9からの制御信号に応じて、燃料電池2の出力電圧を目標出力まで昇圧/降圧する。
FC converter 3 is a DC-DC converter of the DC, secondary to the primary side converted into different voltage values V out and the voltage V in input to the (
バッテリ4は、トランクションモータ8に対して燃料電池2と並列に接続されており、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の大容量の二次電池が利用される。バッテリ4は、外部電源接続端子5を介して、外部(例えば、家庭用コンセント)から充電が可能であり、例えば、走行前に割安の夜間電力でバッテリ4を充電しておくといった利用が可能である。
The battery 4 is connected in parallel with the
また、バッテリ4は、制動時の回生電力の貯蔵源としても機能する。車両1の減速時にトランクションモータ8は発電機として機能し、バッテリ4は、その際の回生電力を蓄積する。バッテリ4の充電量(SOC:State of Charge)は、外部電源接続端子5からの充電またはトランクションモータ8からの回生電力により増加し、トランクションモータ8への出力により低下する。バッテリ4には、劣化を防ぐためにSOCの上限と下限が定められており、通常はこの上限と下限との間(通常使用領域)で充放電を繰り返すようになっている。SOCの下限は、劣化がおきる限界値に所定のバッファ(後述するEV退避走行モードで走行するために必要な電力)を加味して設定される。 The battery 4 also functions as a regenerative power storage source during braking. When the vehicle 1 is decelerated, the trunk motor 8 functions as a generator, and the battery 4 stores regenerative power at that time. The amount of charge (SOC: State of Charge) of the battery 4 increases due to charging from the external power supply connection terminal 5 or regenerative power from the traction motor 8, and decreases due to output to the traction motor 8. The battery 4 has an upper limit and a lower limit of the SOC to prevent deterioration, and normally charging and discharging are repeated between the upper limit and the lower limit (normal use region). The lower limit of the SOC is set by adding a predetermined buffer (electric power necessary for traveling in an EV evacuation traveling mode to be described later) to a limit value at which deterioration occurs.
バッテリコンバータ6は、制御部9による制御のもと、バッテリ4から供給される放電電圧を要求電圧まで昇圧/降圧する。また、バッテリコンバータ6は、トランクションモータからインバータ7を介して入力された直流電圧を昇圧/降圧してバッテリ4に出力する。このようなバッテリコンバータ6の機能により、バッテリ4の充放電が実現される。
The
インバータ7は、直流電流を三相交流電流に変換しトランクションモータ8に供給する。トランクションモータ8は、例えば三相交流モータである。トランクションモータ8は、車両1の主動力源を構成し、車両1の車輪10L、10Rに連結されている。上記したとおり、トランクションモータ8は、車両1の減速時等に発電機として機能し、制動時に得られる運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、その際の回生電力をバッテリ4に出力する。
The inverter 7 converts a direct current into a three-phase alternating current and supplies it to the traction motor 8. The trunk motor 8 is, for example, a three-phase AC motor. The trunk motor 8 constitutes a main power source of the vehicle 1 and is connected to the
制御部9は、車両1に設けられた加速操作部材(例えば、アクセル)の操作量を検出し、加速要求値(例えば、トラクションモータ8等の電力消費装置からの要求発電量)等の制御情報を受けて、システム内の各種機器の動作を制御する。なお、電力消費装置には、トラクションモータ8の他に、例えば、燃料電池2を作動させるために必要な補機装置(例えばコンプレッサや水素ポンプのモータ等)、車両の走行に関与する各種装置(変速機、車輪制御装置、操舵装置、懸架装置等)で使用されるアクチュエータ、乗員空間の空調装置(エアコン)、照明、オーディオ等が含まれる。
The
制御部9は、物理的には、例えば、CPUと、このCPUで処理される制御プログラムや制御データを記憶するROMと、主として制御処理のための各種作業領域として使用されるRAMと、入出力インターフェースとを有する。これらの要素は、互いにバスを介して接続されている。入出力インターフェースには、ディスプレイやスイッチ等のユーザーインターフェースや電圧センサ、電流センサおよび圧力センサ等の各種センサが接続されているとともに、トラクションモータ8等を駆動させるための各種ドライバが接続されている。
The
(走行モードの手動切り換え)
制御部9は、車両1に備えたユーザーインターフェースを介してユーザの指令を受けて、燃料電池2とバッテリ4との駆動を制御するようになっている。以下、図2及び図3を用いて制御部9による車両1の走行モードの切り替え制御について詳細に説明する。ここで図2(A)は、FCHV走行モードにおけるSOC制御例を示す模式図、図2(B)はFCEV走行モードにおけるSOC制御例を示す模式図、図3は、各走行モードのディスプレイ上の表示例を示す模式図である。
(Manual switching of driving mode)
The
本実施の形態においては、制御部9は、燃料電池2とバッテリ4の使用割合がそれぞれ異なる以下3つの走行モードを、ユーザからの指令により切り替えるようになっている。
1.FCHV走行モード
2.FCEV走行モード
3.EV走行モード
In the present embodiment, the
1.
FCHV走行モードは、燃料電池2をトランクションモータ8のメインの駆動源とし、バッテリ4をサブの駆動源とする走行モードである。FCHV走行モードにおいては、燃料電池2の発電による電力が優先的に用いられ、バッテリ4に蓄電された電力は、バッテリ4のSOCが一定の目標値に保たれる範囲内でのみ用いられる。より具体的には、図2(A)に示すように、制御部9は、FCHV走行モードにおいては、バッテリ4の目標SOCを、通常使用領域内の一定の目標値に保つように、バッテリ4の出力を制御する。バッテリ4は回生電力によりSOCが増加するから、言い換えれば、本走行モードにおけるバッテリ4の利用は、減速時等に回収した回生電力の利用が中心になる。トランクションモータ8の駆動源としては燃料電池2が大きなウェイトを占める。
The FCHV traveling mode is a traveling mode in which the
すなわち、FCHV走行モードは、走行においてバッテリ4のSOCを減少させず、主として燃料電池の水素ガスを消費する走行モードであり、典型的には長距離走行に適している。 In other words, the FCHV traveling mode is a traveling mode in which the SOC of the battery 4 is not reduced during traveling and mainly consumes hydrogen gas from the fuel cell, and is typically suitable for long-distance traveling.
これに対して、FCEV走行モードは、バッテリ4をトランクションモータ8のメインの駆動源とし、燃料電池2をサブの駆動源とする走行モードである。FCEV走行モードにおいては、バッテリ4の電力で不足が生じた場合のみに燃料電池2の燃料ガスが消費される。より具体的には、図2(B)で示すように、制御部9は、FCEV走行モードにおいては、トランクションモータ8からの平均要求電力に基づいてバッテリ4の目標SOCを漸減させていく。これにより、バッテリ4に蓄電された電力が優先的に使用され、燃料電池2の発電電力は、急激な加速や坂道等、平均要求電力を上回る電力がトランクションモータ8から要求された場合にのみ用いられることになる。
On the other hand, the FCEV travel mode is a travel mode in which the battery 4 is a main drive source of the trunk motor 8 and the
FCEV走行モードは、エネルギーコストの安いバッテリ4の電力を優先的に使うことができるとともに、燃料電池2からのアシスト電力を受けることができるため走行性能にも制限を受けないため、バッテリ4の蓄電電力に余裕がある限りは、当該走行モードが好ましい。
In the FCEV traveling mode, the power of the battery 4 with low energy cost can be preferentially used and the assist power from the
EV走行モードは、バッテリ4のみをトランクションモータ8の駆動源とする走行モードである。EV走行モードでは、燃料電池2は稼動を停止している。割安のバッテリ4の電力のみを使用し、割高な水素ガスを使用しないため総エネルギーコストを低く抑えることができる利点がある。
The EV travel mode is a travel mode in which only the battery 4 is used as a drive source for the trunk motor 8. In the EV travel mode, the
但し、EV走行モードでは、バッテリ4の電力のみで走行するために、航続距離や走行性能(加速力、最高速度)等に制限がある。従って、EV走行モードは、近距離移動や、市街地等の走行性能に制限があっても支障をきたさないような地域での走行に適している。また、燃料電池2は、最適稼動温度が存在し、ある程度の温度(例えば40度〜80度)まで燃料電池2が温まらないと発電効率が低くなってしまうので、燃料電池2の温度を上昇させてもすぐ燃料電池を停止してしまうような状況(典型的には近距離移動)でもEV走行モードが適している。
However, in the EV travel mode, since the vehicle travels only with the electric power of the battery 4, the cruising distance, travel performance (acceleration force, maximum speed), and the like are limited. Therefore, the EV traveling mode is suitable for traveling in a short distance or traveling in an area where there is no problem even if the traveling performance is limited in an urban area. In addition, the
FCHV走行モード、FCEV走行モード、EV走行モードは、この順に燃料電池2における水素ガスの消費量が減少し、バッテリ4に蓄積された電力の消費量が増大する。本実施の形態においては、この3つの走行モードをユーザの選択により選択可能になる。言い換えれば、ユーザの選択により、燃料ガスを極力使用する走行モード、燃料ガスの消費を抑えてバッテリ4の電力を極力使用する走行モード、バッテリ4の電力のみを使用するモードを切り分けることができる。これにより、駆動源の補給基地までの距離や航続予定等に応じたユーザの駆動エネルギーの消費/補給意図を的確に反映した運転が可能なる。例えば、燃料電池の燃料ガスステーションがない地域で燃料ガスを使いきってしまったり、バッテリ4の充電機会があるにもかかわらず、バッテリ4を使わないで割高な水素ガスを使ってしまったりするといったことを防止できる。
In the FCHV traveling mode, the FCEV traveling mode, and the EV traveling mode, the consumption amount of hydrogen gas in the
走行モードの選択は、例えば図3に示すように、車両1に備えたタッチパネル式のディスプレイ11上に、各走行モード選択画面11A〜11Cを各走行モードでの航続可能距離と共に表示することで行うようにしてもよい。また、図3に示すように、航続可能距離とともに、水素ガスステーションや充電ステーションまでの最短距離のガイダンスを行うようにしてもよい。これにより、各走行モードにおける航続可能距離や燃料補給ステーションをユーザが事前に把握できるので、燃料切れを起こしてしまうような走行モードの選択を事前に防止できる。
For example, as shown in FIG. 3, the travel mode is selected by displaying the travel mode selection screens 11 </ b> A to 11 </ b> C together with the cruising distance in each travel mode on the
尚、走行モードの選択は、機械的なスイッチやリモコンのボタン等の操作でもよいし、また音声による入力等でもかまわない。また、各走行モードにおける航続可能距離や燃料ステーションまでの通知も、音声等で通知するようにしてもかまわない。 The travel mode can be selected by operating a mechanical switch, a remote control button, or the like, or by voice input. In addition, notification to the cruising range and fuel station in each travel mode may be made by voice or the like.
(走行モードの自動切り換え)
制御部9は、ユーザ選択に従って各走行モードで車両1を駆動している状態でバッテリ4のSOCが通常使用領域の下限に到達した場合は、バッテリ4の電力消費がより少ない走行モードに自動的に切り換えを行う。これを図4を用いて説明する。ここで、図4は、走行モードの自動切り換えの遷移図である。
(Automatic switching of driving mode)
When the SOC of the battery 4 reaches the lower limit of the normal use area while the vehicle 1 is driven in each travel mode according to the user selection, the
図4に示すとおり、EV走行モードまたはFCEV走行モードでSOCが通常使用領域の下限に達した場合、制御部9は水素ガスの残量を検知し、水素ガスがある場合には、FCHV走行モードに自動的に切り替えるとともに、ユーザに切り替えたことを音声等で通知する。上述したとおり、FCHV走行モードでは回生電力の利用が中心であり、バッテリ4のSOCは一定値(ここでは通常使用領域の下限値)に保たれるため、これ以上バッテリ4の蓄電量を減らさずに走行が可能となる。制御部9は、この状態で走行を続けた結果、水素ガスがなくなってしまった場合や、EV走行モード及びFCEV走行モードでSOCが下限に達しかつ水素ガスがなくなった場合は、EV退避走行モードに自動的に切り替える。
As shown in FIG. 4, when the SOC reaches the lower limit of the normal use region in the EV traveling mode or the FCEV traveling mode, the
EV退避走行モードは、緊急避難的な走行モードである。この走行モードでは、制御部9は、バッテリ4の電力をバッテリ4の劣化が起きない限界値まで消費する(すなわちSOCの下限から限界値までのバッファ分の電力を消費する)ことで、車両1の走行性能を極力抑えつつ、最寄りの水素ガス/充電ステーションやパーキングエリア等に車両1を移動できるようにする。
The EV evacuation travel mode is an emergency evacuation travel mode. In this travel mode, the
以上の通り、水素ガスもバッテリ4残量も少なくなると自動的にトランクションモータ8の出力を制限しバッテリ4のみで走行するEV退避走行モードに切り替わるので、走行が急遽停止するような事態を防止でき、駆動源の補給ステーションや燃料補給を受けるために安全な場所までの航続距離を確保できる。尚、低負荷時においては、バッテリ4のほうが燃料効率は高いので、燃料電池2で退避走行をする場合よりも効率的な走行が可能になる。
As described above, when the hydrogen gas and the remaining amount of the battery 4 are reduced, the output of the traction motor 8 is automatically limited to switch to the EV evacuation traveling mode in which only the battery 4 travels, thus preventing a situation where the traveling suddenly stops. It is possible to secure a cruising distance to a safe place for receiving a refueling station of a driving source and refueling. Note that, when the load is low, the battery 4 has higher fuel efficiency, and therefore, it is possible to travel more efficiently than when the
(暖機モードの切り替え)
車両1は、例えばガレージ等に停車中は、外部電源接続端子5を介して外部電源がバッテリ4に接続されている。このとき、制御部9は、ユーザの操作またはタイマー等からの暖機指令に基づいて外部電源を利用した車両1の暖機を行う。
(Switching warm-up mode)
For example, when the vehicle 1 is stopped in a garage or the like, an external power supply is connected to the battery 4 via the external power supply connection terminal 5. At this time, the
制御部9は、暖機指令があった場合、その際に選択されている(または走行開始時に選択される可能性の高い)走行モードに応じて、暖機の対象を切り替える。具体的には、EV走行モードで走行を開始する場合は、バッテリ4のみを暖機し、燃料電池2は暖機しない。一方FCEV走行モード、FCHV走行モードで走行を開始する場合は、バッテリ4に加えて燃料電池2も暖機する。燃料電池2を即座に使用しない場合は燃料電池2を暖機しないので、暖気時の消費電力を必要最小限に抑えることができる。
When there is a warm-up command, the
以上本発明の各実施形態を示したが、本発明はこれら実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において様々な態様での実施が可能であることはいうまでもない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and it goes without saying that various embodiments can be implemented without departing from the scope of the present invention. Absent.
1……プラグインハイブリッド車両、2……燃料電池、3……FCコンバータ、4……バッテリ(二次電池)、5……外部電源接続端子、6……バッテリコンバータ、7……インバータ、8……トランクションモータ、9……制御部、10L、10R……車輪、11……ディスプレイ、11A〜11C……走行モード選択画面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Plug-in hybrid vehicle, 2 ... Fuel cell, 3 ... FC converter, 4 ... Battery (secondary battery), 5 ... External power supply connection terminal, 6 ... Battery converter, 7 ... Inverter, 8 …… Traction motor, 9 …… Control unit, 10L, 10R …… Wheel, 11 …… Display, 11A to 11C …… Driving mode selection screen
Claims (7)
外部電源から充電可能な二次電池と、
前記燃料電池及び/又は前記二次電池を駆動源とするモータと、
前記駆動源を制御する制御部と、を備えた移動体であって、
前記制御部は、前記燃料電池をメインの駆動源とし前記二次電池をサブの駆動源とするFCHV走行モードと、前記二次電池をメインの駆動源とし前記燃料電池をサブの駆動源とするFCEV走行モードと、前記二次電池のみを駆動源とするEV走行モードとを、ユーザ指令に基づいて切り替える移動体。 A fuel cell;
A secondary battery that can be charged from an external power source;
A motor using the fuel cell and / or the secondary battery as a drive source;
A control unit that controls the drive source,
The controller includes an FCHV traveling mode in which the fuel cell is a main drive source and the secondary battery is a sub drive source, and the fuel cell is a sub drive source using the secondary battery as a main drive source. A moving body that switches between an FCEV travel mode and an EV travel mode using only the secondary battery as a drive source based on a user command.
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