[发明专利]用于燃料电池车辆的电压控制装置

说明书

本申请涉及用于燃料电池车辆的电压控制装置。提供了一种燃料电池车辆的电压控制装置，该电压控制装置能够即使在电池的输出受到限制的情形中做出车辆加速请求时也确保良好的加速响应性，同时抑制电池劣化。当确定出能够从二次电池供应到空气压缩机的电力小于空气压缩机的加速维持电力的下限时，燃料电池车辆的电压控制装置维持由燃料电池产生的电力被电力驱动装置消耗的状态，并且当做出车辆加速请求时，将被电力驱动装置消耗的电力供应到空气压缩机。

技术领域

本发明涉及一种用于燃料电池车辆的电压控制装置。

背景技术

已经提出了结合有作为电力单元的燃料电池(下文中适当处被称为FC)的燃料电池汽车(下文中适当处被称为燃料电池车辆)，燃料电池被构造成引起在作为燃料气体的氢气与作为氧化气体的空气中的氧气之间的化学反应以产生电力。燃料电池车辆通常结合有作为可充电且可放电的蓄电装置的电池(二次电池)。电池被用于如下目的，诸如当来自燃料电池的电力供应不可用时(在诸如系统启动的情况下)将电力供应到驱动马达，以及储存燃料电池产生的电力中多余的电力。

供应到燃料电池的空气从外部空气吸入，并且由车载空气压缩机(下文中适当处被称为ACP)泵送。空气压缩机被构造成在根据燃料电池的运行状态来控制作为驱动源结合在空气压缩机中的马达时调节供应到燃料电池的空气量。例如在控制电动开关阀的开启量时调节供应到燃料电池的氢气，该开关阀被设置在连接车载氢气罐与燃料电池之间的氢气通道的中间。

已知的是，结合有通过燃料气体和氧化气体之间的化学反应产生电力的燃料电池的燃料电池车辆进行怠速发电抑制，该怠速发电抑制根据例如车速值来抑制燃料电池的发电以提高燃料效率(例如，参见日本专利申请公开No.2012-244714)。在JP 2012-244714A中，将反应气体供应装置的操作量调节成比在正常操作中的操作量小的怠速发电抑制分两个阶段进行。根据车速的大小来执行怠速发电抑制，从而能够提高燃料效率，同时能够防止供应电力的不足。

发明内容

顺便提及，在车辆加速的早期阶段中，通常使用来自电池的电力来驱动空气压缩机。然而，当电池的输出在诸如温度低或者电池的状态(SOC)处于低水平的情况下受到限制时，使空气压缩机加速所必需的电力没有被充足地提供。这可能延迟增加燃料电池的发电的开始(启动)，并且导致驱动马达的加速时刻的延迟。作为该问题的解决方案，考虑通过将燃料电池设定在发电待机状态下来确保在车辆加速的早期阶段的驱动马达的驱动力。然而，在该情形中，存在电池可能过度充电并且因此电池可能劣化的可能性。

本发明提供一种用于燃料电池车辆的电压控制装置，即使在电池的输出受到限制的情况下做出车辆加速请求时，该电压控制装置也能够在抑制电池劣化的同时确保良好的加速响应性。

本发明的第一方面涉及一种用于燃料电池车辆的电压控制装置，该电压控制装置包括作为用于驱动马达的电力供应源的燃料电池和二次电池，所述驱动马达驱动所述车辆。该电压控制装置包括：空气压缩机，该空气压缩机被构造成将空气供应到燃料电池；以及控制单元，该控制单元被构造成控制由燃料电池产生的电力。当控制单元确定出能够从二次电池供应到空气压缩机的电力小于空气压缩机的加速维持电力的下限时，控制单元维持由燃料电池产生的电力被设置在车辆中的电力驱动装置消耗的状态，并且当做出车辆加速请求时，将要被电力驱动装置消耗的电力供应到空气压缩机。

根据该构造，当做出车辆加速请求时，在电力驱动装置中消耗的电力被供应到空气压缩机。因此，即使在二次电池的输出受到限制的情况下，燃料电池的发电电力(由燃料电池产生的电力的量)的增加的启动被加速。因此，驱动马达的加速时刻能够提前。由于在电力驱动装置中消耗所产生的电力，所以即使当维持燃料电池的发电状态时，二次电池的过度充电也能够得到抑制。这能够抑制二次电池的劣化。

电力驱动装置可以是辅助机器，并且当做出车辆加速请求时，控制单元可以减少辅助机器的电力消耗量，并且将与电力消耗的减少量相对应的电力供应到空气压缩机，以便使空气压缩机加速。