專利名稱：混合動力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明總體涉及具有燃料電池、電動機和內(nèi)燃機的混合動力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明的一個或者多個方面總體涉及具有燃料電池、電動機和內(nèi)燃機的混合動力系統(tǒng)。
近年來，已經(jīng)開發(fā)了具有燃料電池和二次電池的組合的混合動力電源裝置?；旌蟿恿﹄娫囱b置基于電氣負荷的增大和減小改變所述燃料電池的輸出。并且混合動力電源裝置使燃料電池在未滿30％的系統(tǒng)效率的范圍內(nèi)工作。為了解決這個問題，日本申請公開No.7-240212提出了使燃料電池在30％至40％的受限的輸出范圍工作的電源裝置。
然而，在燃料電池在受限的輸出范圍內(nèi)工作的情況下，混合動力電源裝置可能不滿足電氣負荷，這是因為如果燃料電池的電氣負荷、用來自燃料電池的電力供電的電動機或者電動機以外的輔助設備的電氣負荷超過燃料電池的輸出容量，則將要供應到電動機、輔助設備等的電力會不充足。這個問題對于其中直接向電動機提供電力的混合動力電源裝置和其中經(jīng)由蓄電池等向電動機提供電力的混合動力電源裝置是普遍的。
鑒于以上情況進行本發(fā)明的各個方面。本發(fā)明的一個或者多個方面在于提供一種能夠滿足燃料電池的電氣負荷的混合動力系統(tǒng)，其中燃料電池的輸出范圍受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
在示例性實施例中，混合動力系統(tǒng)包括電動機、蓄電部分、燃料電池、內(nèi)燃機、判斷部分和控制部分。電動機產(chǎn)生動力。蓄電部分向電動機提供電力。燃料電池在預定輸出范圍向電動機或者蓄電部分提供電力。內(nèi)燃機吸收燃料電池的負荷。判斷部分判斷燃料電池的負荷是否在預定范圍中的最大輸出以上。如果判斷燃料電池的負荷在預定范圍的最大輸出以上，則控制部分控制內(nèi)燃機使其運行。
從實現(xiàn)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的示例性實施例的以下詳細描述中描述或者明顯可見本發(fā)明各個方面的這些和其他可選的特征和可行的優(yōu)點技術(shù)效果根據(jù)本發(fā)明，可以防止蓄電部分的蓄電余量不足。此外，可以實現(xiàn)向電動機進行穩(wěn)定供電。進一步地，可以抑制由于過度放電而引起的蓄電部分的壽命的降低。并且整個混合動力系統(tǒng)的熱效率得到增大。


參照以下附圖將描述本發(fā)明一個或者多個方面的示例性實施例。
圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明的混合動力系統(tǒng)的整體構(gòu)造的框圖；圖2圖示了加速器開度和所需輸出之間的關系；圖3圖示了內(nèi)燃機和燃料電池的輸出和熱效率之間的關系；圖4圖示了控制單元對內(nèi)燃機的控制順序的流程圖；圖5圖示了控制單元對內(nèi)燃機的另一個控制順序；圖6圖示了控制單元的圖5操作的控制順序的流程圖；圖7圖示了所需輸出和燃料電池輸出之間的關系；圖8圖示了燃料電池允許最大輸出在燃料電池允許輸出范圍以上的情況；圖9圖示了蓄電部分的蓄電余量和內(nèi)燃機的輸出校正值之間關系；圖10圖示了圖7至圖9的控制流程圖；和圖11圖示了蓄電部分的蓄電余量和燃料電池輸出之間的關系。
具體實施例方式
圖1示出了構(gòu)成本發(fā)明一個或者多個方面的混合動力系統(tǒng)100的總構(gòu)造。如圖1所示，混合動力系統(tǒng)100可以包括燃料電池單元10、蓄電池單元20、動力輸出單元30和控制單元40。
燃料電池單元10可以包括預混合部分11、加熱部分12、轉(zhuǎn)化(reforming)部分13、燃料選擇部分14、燃料電池15、回流部分16和電池冷卻部分17。蓄電池單元20可以包括變壓部分21和23、蓄電部分22、直交流變換部分24和蓄電余量檢測部分25。動力輸出單元30可以包括內(nèi)燃機31、發(fā)電機32、輸出動力分割部分33、電動機34、動力傳遞部分35、車輪36和加速器37。
預混合部分11可以從控制單元40接收指令，并且可以通過以預定速率混合碳氫燃料和氧氣產(chǎn)生混合氣體，并且可以向加熱部分12提供混合氣體。加熱部分12可以加熱混合氣體并且向轉(zhuǎn)化部分13提供混合氣體。轉(zhuǎn)化部分13可以從混合氣體產(chǎn)生含有氫的燃料氣體，并且可以向燃料選擇部分14提供燃料氣體。燃料選擇部分14可以過濾燃料氣體，并且可以將氫氣與其它氣體(碳氫氣體、一氧化碳氣體、二氧化碳氣體和氮氣)分開。燃料選擇部分14可以向燃料電池15提供氫氣，并且可以向回流部分16提供碳氫氣體、一氧化碳氣體、二氧化碳氣體和氮氣。
回流部分16可以向轉(zhuǎn)化部分13通過加熱部分12提供用作加熱用氣體或者熱回收流體的碳氫氣體、一氧化碳氣體、二氧化碳氣體和氮氣。并且可以有效利用碳氫燃料的優(yōu)點。燃料電池15可以從給定的氫氣產(chǎn)生電力，并且可以從控制單元40接收指令，并且可以向變壓部分21提供電力。電池冷卻部分17可以從混合動力系統(tǒng)100的外部引入空氣，并且可以使用一部分空氣用于冷卻燃料電池15，并且向回流部分16提供其余空氣。
變壓部分21可以對來自燃料電池15的電力進行變壓，并且可以向蓄電部分22或者變壓部分23提供變壓后的電力。蓄電部分22可以包括二次電池等。蓄電部分22可以從控制單元40接收指令，并且可以向變壓部分23提供電力。變壓部分23可以對給定的電力進行變壓，并且可以向直交流變換部分24提供變壓后的電力。直交流變換部分24可以將給定電力變換成交流電，并且可以向電動機34提供該電流。蓄電余量檢測部分25可以檢測蓄電部分22的蓄電余量的值，并且可以向控制單元40提供蓄電余量的值。
內(nèi)燃機31可以從控制單元40接收指令，并且可以產(chǎn)生具有特定空燃比的空氣燃料混合氣、可以產(chǎn)生動力和可以向輸出動力分割部分33提供動力。輸出動力分割部分33可以從控制單元40接收指令，并且可以向電動機34、發(fā)電機32或者動力傳遞部分35提供來自內(nèi)燃機的動力。電動機34可以根據(jù)從直交流變換部分24提供的電力產(chǎn)生動力，并且可以向動力傳遞部分35提供動力。當從輸出動力分割部分33向電動機34提供動力時，電動機34可以根據(jù)從輸出動力分割部分33提供的動力和從直交流變換部分24提供的電力產(chǎn)生動力。動力傳遞部分35可以將給定的動力傳遞到車輪36.加速器37可以提供由使用者設定的加速器開度。
此外，當蓄電部分22的蓄電余量低或者當車輪36減速時，輸出動力分割部分33可以從控制單元40接收指令，并且可以向發(fā)電機32提供內(nèi)燃機31產(chǎn)生的動力。發(fā)電機32可以根據(jù)給定的動力產(chǎn)生電力，并且可以經(jīng)由直交流變換部分24和變壓部分23向蓄電部分22提供電力。
接著，描述加速器37的開度和所需輸出之間的關系。圖2圖示加速器37的開度和所需輸出之間的關系。圖2的縱軸表示所需輸出，圖2的橫軸表示加速器37的開度。如在圖2所示，加速器37的開度與所需輸出成比例，并且所需輸出隨著加速器37的開度的增大而增大?？刂茊卧?0可以基于圖2根據(jù)加速器37的開度計算所需輸出。
接著，將描述內(nèi)燃機31和燃料電池15的輸出和熱效率。圖3圖示了內(nèi)燃機31和燃料電池15的輸出和熱效率之間的關系。圖3的縱軸表示內(nèi)燃機31和燃料電池15的熱效率，圖3的橫軸表示內(nèi)燃機31和燃料電池15的輸出。
在各種示例性實施例的描述中，術(shù)語“內(nèi)燃機的熱效率”是指內(nèi)燃機31的輸出與內(nèi)燃機31所使用的能量的之比?！叭剂想姵?5的熱效率”是指燃料電池15的輸出與燃料電池15所使用的能量的之比。
如在圖3所示，燃料電池的熱效率可以隨著燃料電池輸出的增大而快速增大，并且可以在最大熱效率以上快速地減小。相反，內(nèi)燃機31的熱效率可以隨著內(nèi)燃機31的輸出增大而緩慢增大，并且在最大熱效率以上緩慢減小。這是因為在一般的內(nèi)燃機中，隨著內(nèi)燃機31的輸出增大，由于摩擦增大、吸氣效率和排氣效率降低、熱效率降低等而引起熱效率的降低。
以下，燃料電池15的熱效率超過內(nèi)燃機31的最大熱效率的范圍稱為“燃料電池允許輸出范圍”。此外，燃料電池允許輸出范圍中最大值稱為“燃料電池允許最大輸出預設值”，并且燃料電池允許輸出范圍中的最小值稱為“燃料電池允許最小輸出預設值”。
當所需輸出在燃料電池允許最大輸出預設值以下時，電動機34可以根據(jù)從蓄電部分22提供的電力產(chǎn)生動力。當所需輸出在燃料電池的允許輸出范圍中時，電動機34可以根據(jù)從燃料電池15和/或蓄電部分22提供的電力產(chǎn)生動力。當所需輸出在燃料允許最大輸出預設值以上時，電動機34根據(jù)從燃料電池15和/或蓄電部分22提供的電力產(chǎn)生動力，并且如果必要，內(nèi)燃機31可以產(chǎn)生動力。在示例性實施例中，整個混合動力系統(tǒng)100的熱效率增大，這是因為燃料電池15在高熱效率范圍中工作，并且抑制熱效率低的內(nèi)燃機31不必要的運行。
此外，內(nèi)燃機31的熱效率可以是將從內(nèi)燃機31向電動機34提供的輸出與由內(nèi)燃機32所使用的能量之比。此外，內(nèi)燃機31的熱效率可以是將通過發(fā)電機32向蓄電部分22提供電力與內(nèi)燃機31所使用的能量之比。此外，燃料電池15的熱效率可以是將從燃料電池15通過蓄電部分22向電動機34提供的輸出與由燃料電池15所使用的能量之比。在此情況下，考慮了由混合動力系統(tǒng)100中其他設備所引起的內(nèi)燃機31和燃料電池15的輸出效率的降低。并且整個混合動力系統(tǒng)100的熱效率更適合地增大。
以下將描述控制單元40對內(nèi)燃機31的控制。圖4圖示了控制單元40對內(nèi)燃機31的控制的流程圖。如圖4所示，控制單元40可以從加速器37接收加速器開度，并且可以計算所需輸出(步驟S1)。在此情況下，所需輸出可以基于圖2來計算。接著，控制單元40可以判斷所需輸出是否在燃料電池允許最大輸出預設值以上(步驟S2)。
如果在步驟S2判斷所需輸出在燃料電池允許最大輸出預設值以上，則控制單元40可以控制內(nèi)燃機31使其運行(步驟S3)。接著，控制單元40可以控制輸出動力分割部分33使其向發(fā)電機32提供內(nèi)燃機31產(chǎn)生動力(步驟S4)。在此情況下，可以向車輪36提供內(nèi)燃機31產(chǎn)生的動力。在步驟S4之后，控制單元40可以從步驟S1開始該順序。
如果在步驟S2判斷所需輸出不在燃料電池允許最大輸出預設值以上時，控制單元40可以從步驟S1開始該順序。此外，控制單元40可以以特定的周期開始該流程圖。
如上所述，當蓄電部分22的蓄電余量減小時，內(nèi)燃機31可以運行，并且蓄電部分22的蓄電余量可以增大。并且，可以防止蓄電部分22的蓄電余量的不足。因而，蓄電部分22可以穩(wěn)定地向電動機34提供電力，并且可以抑制蓄電部分22的壽命由于過度放電而引起的減小。此外，可以抑制熱效率低的內(nèi)燃機31的不必要的運行，并且整個混合動力系統(tǒng)100的熱效率增大。
此外，如果在步驟S2判斷所需輸出不在燃料電池允許最大輸出預設值以上，則控制單元40可以控制內(nèi)燃機使其停止運行。
隨后，下面將描述控制單元40對內(nèi)燃機31的另一個控制。圖5圖示了控制單元40對內(nèi)燃機31的另一個控制。圖5A圖示了所述輸出和蓄電部分22工作之間的關系，圖5B圖示了蓄電部分22供電時間和蓄電部分22的蓄電余量之間的關系。圖5A的縱軸表示內(nèi)燃機31和燃料電池15的熱效率，圖5A的橫軸表示內(nèi)燃機31和燃料電池15的輸出。圖5B的縱軸表示蓄電部分22的蓄電余量，圖5B的橫軸表示蓄電部分22供電時間。
如在圖5A所示，燃料電池15的最大輸出比較小。并且如果所需輸出在燃料電池15的最大輸出以上則使用蓄電部分22的電力。如圖5B所示，蓄電余量隨著蓄電部分22的供電時間經(jīng)過而減小。如果蓄電部分22的蓄電余量在閾值X以下，則控制單元40可以控制內(nèi)燃機31使其運行并向蓄電部分22提供電力。因而可以抑制由于過度放電而引起的蓄電部分22的壽命的降低。
圖6圖示了控制單元40對圖5操作的控制順序流程圖。如在圖6所示，控制單元40可以從蓄電余量檢測部分25接收蓄電部分22的蓄電余量(步驟S11)。接著，控制單元40可以判斷蓄電部分22的蓄電余量是否在閾值X以下(步驟S12)。如果在步驟S12判斷蓄電部分22的蓄電余量在閾值X以下，則控制單元40可以控制內(nèi)燃機31使其運行(步驟S13)。接著，控制單元40可以控制輸出動力分割部分33使其向發(fā)電機31提供內(nèi)燃機31產(chǎn)生的動力(步驟S14)。在此情況下，內(nèi)燃機31產(chǎn)生的動力可以向車輪36提供。在步驟S14之后，控制單元40可以從步驟S11開始該順序。
如果在步驟S12判斷蓄電部分22的蓄電余量不在閾值X以下，則控制單元40可以從步驟S11開始該順序。此外，控制單元40可以以特定的周期開始該流程。
如上所述，當蓄電部分22的蓄電余量低時，內(nèi)燃機31可以運行，并且蓄電部分22的蓄電余量可以增大。因而可以防止蓄電部分22的蓄電余量的不足。因而，蓄電部分22可以向電動機34穩(wěn)定地提供電力，并且可以抑制由于過度放電而引起的蓄電部分22壽命的降低。此外，可以抑制熱效率低的內(nèi)燃機31不必要的運行，并且整個混合動力系統(tǒng)100的熱效率得到增大。
此外，如果在步驟S12判斷所需輸出不在燃料電池允許最大輸出預設值以上，則控制單元40可以控制內(nèi)燃機31使其停止運行。
隨后，下面將描述控制單元40對內(nèi)燃機31的另一個控制順序。圖7圖示了所述輸出和燃料電池15的輸出之間關系。圖7的縱軸表示燃料電池15的輸出，圖7的橫軸表示所需輸出。
如圖7所示，對于燃料電池允許最小輸出，不管所需輸出如何，燃料電池允許最小輸出預設值恒定。相反，對于燃料電池允許最大輸出，如果所需輸出在圖3的燃料電池允許輸出范圍中，則不管所需輸出如何燃料電池允許最大輸出預設值恒定，但是如果所需輸出在燃料電池允許輸出范圍以上，則燃料電池允許最大輸出值基于所需輸出增大到燃料電池最大輸出。
圖8圖示了燃料電池允許最大輸出在燃料電池允許輸出范圍以上的情況。圖8的縱軸表示燃料電池15和內(nèi)燃機31的熱效率，圖8的橫軸表示燃料電池15和內(nèi)燃機31的輸出。如果所需輸出在燃料電池允許輸出范圍以上，則燃料電池15允許最大輸出基于所需輸出升高到等于內(nèi)燃機31的熱效率的熱效率。此外，燃料電池15允許最大輸出的上限是燃料電池的最大輸出。
如上所述，燃料電池15的熱效率總是維持比內(nèi)燃機31的熱效率大的值。此外，可以最大限度地利用燃料電池15產(chǎn)生的電力。因而可以抑制內(nèi)燃機31不必要的運行。相應地，整個混合動力系統(tǒng)100的熱效率得到增大。
圖9圖示蓄電部分22的蓄電余量和內(nèi)燃機31的輸出校正值之間的關系。“內(nèi)燃機31的輸出校正值”是指根據(jù)所需輸出從內(nèi)燃機31將要產(chǎn)生的輸出減去的輸出。圖9的縱軸表示內(nèi)燃機31的輸出校正值，并且圖9的橫軸表示蓄電部分22的蓄電余量。
如圖9所示，在蓄電部分22的蓄電余量低的范圍中，內(nèi)燃機31的輸出校正值可以是零，并且如果蓄電余量在預定值以上，則內(nèi)燃機31的輸出校正值可以隨著蓄電余量增大而增大。以此方式，如果蓄電部分22的蓄電余量低，則蓄電部分22可以通過內(nèi)燃機31的輸出而充電。此外，如果蓄電部分22的蓄電余量高，則內(nèi)燃機31的輸出可以受到抑制，并且可以使用來自蓄電部分22的電力。
例如，如果蓄電部分22的蓄電余量在蓄電容量的0％至30％的范圍中，則輸出校正值可以是0KW，如果蓄電部分22的蓄電余量是蓄電容量的一半，則輸出校正值可以是5KW。
如上所述，通過最大限度利用蓄電部分22的電力可以抑制內(nèi)燃機31的不必要的運行，并且在蓄電部分22的電力不足的情況下可以通過內(nèi)燃機31的運行對蓄電部分22進行充電。因而可以防止由于過度放電而引起的蓄電部分22的壽命降低。此外，整個混合動力系統(tǒng)100的熱效率得到增大。
圖10圖示了控制單元40的圖7至圖9的控制的流程圖。如圖10所示，控制單元40可以將燃料電池允許最小輸出設定為燃料電池允許最小輸出預設值(步驟S21)。接著，控制單元40可以計算所需輸出(步驟S22)。在此情況下，控制單元40可以基于圖2根據(jù)加速器37的加速器開度計算所需輸出。
接著，控制單元40可以基于所計算的所需輸出和圖7的圖設定燃料電池允許最大輸出(步驟S23)。接著，控制單元40可以接收蓄電部分22的蓄電余量(步驟S24)。然后，控制單元40可以基于圖9的圖計算內(nèi)燃機的輸出校正值(步驟S25)。在步驟S25之后，控制單元40可以從步驟S21開始該順序。
如上所述，燃料電池的熱效率總是維持比內(nèi)燃機31的熱效率大的值。此外，可以最大限度利用燃料電池15產(chǎn)生的電力和來自蓄電部分22的電力。進一步地，可以抑制內(nèi)燃機不必要的運行，并且可以在蓄電部分22的電力不足的情況下通過內(nèi)燃機31的運行對蓄電部分22進行充電。因而，可以防止由于過度充電而引起的蓄電部分22的壽命的降低。此外，整個混合動力系統(tǒng)的熱效率得到增大。
此外，控制單元40可以以每數(shù)毫秒至數(shù)十毫秒運行該流程。例如，控制單元40可以以每48毫秒運行上述流程。
隨后，將描述燃料電池15的輸出。圖11圖示蓄電部分22的蓄電余量和燃料電池15的輸出之間的關系。圖11的縱軸表示燃料電池15的輸出，圖11的橫軸表示蓄電部分22的蓄電余量。如圖11所示，燃料電池15可以輸出，使得燃料電池15的輸出值等于預先基于蓄電部分22的蓄電余量設定的輸出值中一個。該設定值隨著蓄電余量增大而以增量階梯的方式減小，并且如果蓄電部分22的蓄電余量超過預定值，則該設定值為零。在對蓄電部分充分充電的情況下，燃料電池15因而不發(fā)電。相應地，整個混合動力系統(tǒng)100的熱效率得到增大。
此外，如果燃料電池15的最大熱效率是上述預定值中一個，則可以利用燃料電池15的最大熱效率的輸出。燃料電池15的輸出值可以基于所需輸出、加速器37的開度等以分級增加的方式增大。
此外，防止了由于所需輸出的快速變化而引起的燃料電池15的反應氣體流的響應延遲的發(fā)生，這是因為不必連續(xù)控制燃料電池15的輸出。進一步地，可以將燃料電池15的發(fā)電效率維持在理論值，這是因為反應氣體流被穩(wěn)定了。此外，防止了向燃料電池15提供反應氣體的泵的電氣要求過量，這是因為不必對泵的過沖進行校正。尤其是，當在此實施例中轉(zhuǎn)化部分13產(chǎn)生燃料氣體時，上述效果變大。
圖15所述的燃料電池15的輸出是一個示例。燃料電池15可以以另一個方式輸出。例如，控制單元40可以基于蓄電部分22的蓄電余量控制燃料電池使其連續(xù)輸出。
當所需輸出在最大熱效率的輸出以下時，燃料電池15可以以最大熱效率輸出。在此情況下，燃料電池15輸出比所需輸出大的電力，并且燃料電池15能夠向蓄電部分22提供過量電力。燃料電池15因而以最大熱效率向蓄電部分2提供電力。相應地，整個混合動力系統(tǒng)100的熱效率得到增大。
此外，當所需輸出在最大熱效率的輸出以下時，燃料電池15可以以最大熱效率輸出。在此情況下，來自蓄電部分22的電力用于燃料電池15的輸出不足。并且整個混合動力系統(tǒng)100的熱效率由于燃料電池15以最大熱效率發(fā)電而增大。
在本實施例中，控制單元40對應于判斷部分和控制部分，閾值X對應于閾值，并且燃料電池允許輸出范圍對應于預定輸出范圍。
在整個以下描述中，闡述數(shù)個特定概念和結(jié)構(gòu)以提供對本發(fā)明的完整理解。本發(fā)明能夠在不利用所有這些特定概念和結(jié)構(gòu)的情況下進行實踐。在其他情況下，沒有詳細地示出或者描述公知的元件，使得強調(diào)的重點能夠放在本發(fā)明上。
根據(jù)本發(fā)明一個或者多個方面的混合動力系統(tǒng)可以包括電動機、蓄電部分、燃料電池、內(nèi)燃機、判斷部分和控制部分。電動機可以產(chǎn)生動力。蓄電部分可以向電動機提供電力。燃料電池可以在預定輸出范圍向電動機或者蓄電部分提供電力。內(nèi)燃機可以吸收燃料電池的負荷。判斷部分可以判斷燃料電池的負荷是否在預定范圍的最大輸出以上。如果判斷燃料電池的負荷在預定范圍的最大輸出以上，則控制部分可以控制內(nèi)燃機使其運行。
在示例性實施例中，可以向蓄電部分或者電動機提供在預定輸出范圍內(nèi)工作的燃料電池所產(chǎn)生的電力，并且如果燃料電池的負荷在預定范圍的最大輸出以上，則內(nèi)燃機可以吸收燃料電池的負荷。因而即使燃料電池的負荷在燃料電池的最大輸出以上，可以用內(nèi)燃機的輸出彌補燃料電池輸出的不足，并且可以穩(wěn)定地滿足燃料電池的負荷。
在示例性實施例中，如果蓄電部分的蓄電余量減小，則判斷部分判斷燃料電池的負荷在預定范圍的最大輸出以上。在此情況下，即使蓄電部分的蓄電余量減小，蓄電部分的蓄電余量由于內(nèi)燃機的運行而增大。因而可以防止蓄電部分的蓄電余量的不足。
在示例性實施例中，預定范圍是燃料電池的熱效率在內(nèi)燃機的最大熱效率以上的范圍。在此情況下，燃料電池可以以更高熱效率工作。并且整個混合動力系統(tǒng)的熱效率得到增大。
在示例性實施例中，混合動力系統(tǒng)還包括蓄電余量檢測部分，蓄電余量檢測部分檢測蓄電部分的蓄電余量，其中，如果蓄電部分的蓄電余量大于閾值，則控制部分控制內(nèi)燃機以使其停止工作，并且如果蓄電部分的蓄電余量在閾值以下，則控制部分控制內(nèi)燃機以使其開始運行。在此情況下，當蓄電余量低時，蓄電部分的蓄電余量因為內(nèi)燃機的運行而增大。并且防止了蓄電部分的蓄電余量的不足。因而可以實現(xiàn)從蓄電部分向電動機穩(wěn)定的供電，并且可以抑制由于過度放電而引起的蓄電部分的壽命的降低。此外，抑制了熱效率低的內(nèi)燃機的不必要運行。并且整個混合動力系統(tǒng)的熱效率增大。
在示例性實施例中，如果內(nèi)燃機的熱效率在燃料電池的熱效率以下，則控制部分將預定范圍的最大輸出重新設置為更高側(cè)的值，其中燃料電池在預定范圍的最大輸出到燃料的最大范圍的范圍中工作。在此情況下，可以最大限度利用燃料電池所發(fā)的電力。此外，可以抑制內(nèi)燃機不必要的運行。因而，整個混合動力系統(tǒng)的熱效率得到增大。
在示例性實施例中，內(nèi)燃機的熱效率是將要從內(nèi)燃機向電動機或者蓄電部分提供的輸出與由內(nèi)燃機所使用的能量的比率。在此情況下，可以更適合地增大整個混合動力系統(tǒng)的熱效率。
在示例性實施例中，內(nèi)燃機的熱效率是將從燃料電池通過蓄電部分向電動機提供的輸出與由內(nèi)燃機使用的能量比率。在此情況下，可以更適合地增大整個混合動力系統(tǒng)的熱效率。
盡管結(jié)合上述的示例性實施例已經(jīng)描述了本發(fā)明，對于本領域的技術(shù)人員，不管公知或者當前不可預見，各種替換、修改、變形、改進和/實質(zhì)等同變得顯而易見。因而，如上所述的本發(fā)明的示例性實施例意在示例性，而不是限制性。在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下可以進行各種變化。因而，所提交的和所修改的權(quán)利要求意在包括所有公知或者以后開發(fā)的替換、修改、變形、改進和/或?qū)嵸|(zhì)性等同。
權(quán)利要求
1.一種混合動力系統(tǒng)，包括；電動機，其產(chǎn)生動力；蓄電部分，其向所述電動機提供電力；燃料電池，在預定輸出范圍內(nèi)所述燃料電池向所述電動機或者所述蓄電部分提供電力；內(nèi)燃機，其吸收所述燃料電池的負荷；判斷部分，其判斷所述燃料電池的所述負荷是否在所述預定范圍中的最大輸出以上；和控制部分，如果判斷所述燃料電池的所述負荷在所述預定范圍中的所述最大輸出以上，則所述控制部分控制所述內(nèi)燃機以使其工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動力系統(tǒng)，其中，如果所述蓄電部分的蓄電余量減小，則所述判斷部分判斷所述燃料電池的所述負荷在所述預定范圍中的所述最大輸出以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動力系統(tǒng)，其中，所述預定范圍是所述燃料電池的熱效率在所述內(nèi)燃機的最大熱效率以上的范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動力系統(tǒng)，還包括蓄電余量檢測部分，所述蓄電余量檢測部分檢測所述蓄電部分的蓄電余量，其中，如果所述蓄電部分的所述蓄電余量大于閾值，則所述控制部分控制所述內(nèi)燃機以使其停止工作，并且如果所述蓄電部分的所述蓄電余量在所述閾值以下，則所述控制部分控制所述內(nèi)燃機以使其開始工作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動力系統(tǒng)，其中，如果所述內(nèi)燃機的熱效率在所述燃料電池的熱效率以下，則所述控制部分將所述預定范圍的所述最大輸出重新設置為更高側(cè)的值，其中所述燃料電池在所述預定范圍的所述最大輸出到所述燃料電池的所述最大輸出的范圍中工作。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合動力系統(tǒng)，其中，所述內(nèi)燃機的熱效率是將要從所述內(nèi)燃機向所述電動機或者所述蓄電部分提供的輸出與由所述內(nèi)燃機所使用的能量的比率。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合動力系統(tǒng)，其中，所述內(nèi)燃機的熱效率是將從所述燃料電池通過所述蓄電部分向所述電動機提供的輸出與由所述內(nèi)燃機所使用的能量的比率。
全文摘要
混合動力系統(tǒng)包括電動機、蓄電部分、燃料電池、內(nèi)燃機、判斷部分和控制部分，其中電動機產(chǎn)生動力，蓄電部分向電動機提供電力，燃料電池在預定輸出范圍向電動機或者蓄電部分提供電力，內(nèi)燃機吸收燃料電池的負荷，判斷部分判斷燃料電池的負荷是否在預定范圍的最大輸出以上，如果判斷燃料電池的負荷在預定范圍的最大輸出以上，則控制部分控制內(nèi)燃機使其運行。
文檔編號B60L11/14GK101072697SQ200580042248
公開日2007年11月14日 申請日期2005年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月8日
發(fā)明者增井孝年, 鈴木誠, 堀田信 申請人:豐田自動車株式會社