CN105599630A - 包括燃料电池系统的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括燃料电池系统的车辆。在包括燃料电池的车辆中，电子控制单元被配置为执行第一处理，其中，基于转矩命令值和转速命令值控制空气泵的转速，并且在第一处理中执行第二处理和第三处理中的至少一个，在第二处理中，当加速器位置、要求电力和转速命令值的值中的至少一个或其变化率增加预定的第一值或更大时，将转矩命令值设定为大于所计算的转矩命令值，在第三处理中，当这些值中的至少一个或其变化率减小预定的第二值或更大时，将转矩命令值设定为小于所计算的转矩命令值。

Description

包括燃料电池系统的车辆

技术领域

本发明涉及包括燃料电池系统的车辆。

背景技术

日本专利申请公开No.2011-211770(JP2011-211770A)公开了一种燃料电池系统，其中，根据燃料电池要求的电力计算供给到燃料电池的空气流量，计算供给空气的空气压缩机的目标转速，以及调节给定空气压缩机的转矩来将空气压缩机的转速控制到目标转速。注意，当燃料电池的输出电力小于要求电力时，二次电池补偿要求电力的不足。

然而，当燃料电池要求的电力快速改变时，空气压缩机(通常空气泵)的响应低，由此，空气压缩机的实际转速可能不能迅速地充分达到要求转速。

发明内容

本发明的方面提供一种包括燃料电池系统的车辆。该车辆包括燃料电池；将氧化剂气体供给到燃料电池的空气泵；检测车辆的加速器位置的加速器位置传感器；以及被配置为控制燃料电池系统的电子控制单元。电子控制单元被配置为执行第一处理，其中，由通过加速器位置传感器检测的加速器位置计算要求电力，根据要求电力计算将供给到燃料电池的氧化剂气体的流量，使用所计算的流量的值计算用于空气泵的转速命令值，使用转速命令值和空气泵的当前转速计算用于空气泵的转矩命令值，并且基于转矩命令值和转速命令值控制空气泵的转速。电子控制单元被配置为在第一处理中，执行下述中的至少一个：第二处理，其中，当加速器位置、要求电力和转速命令值的值中的至少一个或这些值中的至少一个的变化率增加预定的第一值或更大时，将用于控制空气泵的转矩命令值设定为大于所计算的转矩命令值，来控制空气泵的转速；以及第三处理，其中，当加速器位置、要求电力和转速命令值的值中的至少一个或这些值中的至少一个的变化率减小预定的第二值或更大时，将用于控制空气泵的转矩命令值设定为小于所计算的转矩命令值，来控制空气泵的转速。在该方面中，当加速器位置、要求电力和转速命令值的值中的至少一个或这些值中的一个的变化率改变预定值或更大时，相应地调整用于控制空气泵的转矩命令值。因此，能提高空气泵的响应。

(2)在根据上述方面的车辆中，电子控制单元可以被配置为当在第二处理中，空气泵的实际转速达到比转速命令值低预定的第一转速的转速时，执行第一处理而不执行第二处理，以及当在第三处理中，空气泵的实际转速达到比转速命令值高预定的第二转速的转速时，执行第一处理而不执行第三处理。通过该配置，当转速增加时，能防止空气泵的转速过冲(变得高于)转速命令值，或当转速减小时，能防止空气泵的转速下冲(变得低于)转速命令值。

(3)在根据上述方面的车辆中，电子控制单元可以被配置为，在第三处理中，当加速器位置减小时，并且在获得用于空气泵的转速命令值之前，由加速器位置的减小量计算转速命令值的估算值，使用估算值计算空气泵的转矩的前馈值，以及设定低于前馈值的值作为转矩命令值。通过该配置，当加速器位置减小时，在不获得用于空气泵的转速命令值的情况下，能计算转矩命令值。因此，能提高空气泵的转速的响应。

(4)在根据上述方面的车辆中，电子控制单元可以被配置为在第三处理中，将空气泵的转矩从空气泵的转矩的前馈值减小预定值，基于加速器位置的减小量计算前馈值。通过该配置，当加速器位置减小时，能提高空气泵的转速的响应。

(5)在根据上述方面的车辆中，电子控制单元可以被配置为根据空气泵的实际转速，设定转矩命令值的下限值。当减小空气泵的转速时，转矩命令值变为负。通过上述配置，能防止空气泵反转。

(6)在根据上述方面的车辆中，电子控制单元可以被配置为，当加速器位置减小，并且燃料电池被要求且由加速器位置计算的要求电力大于燃料电池的输出电力时，将转矩命令值设定为0。通过该配置，能防止燃料电池的输出的过度限制。

(7)在根据上述方面的车辆中，电子控制单元可以被配置为，当加速器位置减小，并且燃料电池被要求且由加速器位置计算的要求电力大于燃料电池的输出电力时，执行第一处理而不执行第三处理。通过该配置，当燃料电池被要求的要求电力大于燃料电池的输出电力时，能执行第一处理中的反馈控制。

(8)在根据上述方面的车辆中，可以提供转速命令值的上限阈值，上限阈值小于空气泵的容许转速，并且电子控制单元可以被配置为，当在第一处理期间，空气泵的转速超出上限阈值时，基于空气泵的实际转速和上限阈值之间的差计算转矩系数，将在第一处理中计算的转矩命令值用作基本转矩命令值，将基本转矩命令值乘以转矩系数来计算新的转矩命令值，并且基于新的转矩命令值和转速命令值控制空气泵的转速，转矩系数等于或小于1，并且当差变大时，转矩系数变小。通过该配置，当空气泵的转速超出上限阈值时，转矩命令值变小。因此，能防止空气泵的转速和用于空气泵的转矩命令值的调速不匀。

能够以各种方面实现本发明。除包括燃料电池系统的车辆外，本发明能实现为例如燃料电池系统、控制燃料电池系统的方法等等。

附图说明

在下文中，将参考附图，描述本发明的示例性实施例的特征、优点和技术及工业重要性，其中，相同的数字表示相同的元件，以及其中：

图1是示出包括燃料电池的燃料电池车辆的说明图；

图2是示出燃料电池和氧化剂气体供给和排放系统的说明图；

图3是本发明的实施例中的空气压缩机的控制流程图；

图4是示出当加速器位置增加预定值或更多时，燃料电池的输出、二次电池的输出、空气压缩机的转速和空气压缩机的转矩的图；

图5是示出当加速器位置增加时的改进例子的说明图；

图6是示出当加速器位置减小预定值或更多时，空气压缩机的转矩命令值、空气压缩机的转速和空气流量的图；

图7是示出第三实施例中的控制流程图的说明图；以及

图8是示出在第三实施例中，空气压缩机的转速和空气压缩机的转矩系数和转矩命令值的图。

具体实施方式

图1是示出包括燃料电池的燃料电池车辆10(在下文中，称为“车辆10”)的说明图。车辆10包括燃料电池100、控制单元200(也称为电子控制单元(ECU))、加速器踏板120(在下文中，称为“加速器120”)、加速器位置传感器122、二次电池130、电力传送控制器140、驱动电动机150、驱动轴160、动力传动齿轮170和车轮180。

燃料电池100是燃料气体和氧气相互电化学反应来发电的发电装置。加速器位置传感器122检测由驾驶员下压的加速器踏板120的下压量(操作量)(称为“加速器位置”)。控制单元200从由加速器位置传感器122检测的加速器位置，计算电源装置(包括燃料电池100和二次电池130)要求的电量。控制单元200将燃料电池100用作车辆的主动力源，而当由燃料电池100产生的电力低时，例如，紧接在燃料电池100起动后，将二次电池130用作操作车辆10的动力源。作为二次电池130，可以采用镍氢电池或锂离子电池。例如，能通过使用从燃料电池100输出的电力直接充电，或当车辆10减速时通过使用驱动电动机150将车辆10的动能转换成电能，并且通过再生电力充电二次电池130，执行二次电池130的充电。电力传送控制器140当从控制单元200接收指令时，控制从燃料电池100供给到驱动电动机150的电力量以及从二次电池130供给到驱动电动机150的电力量。此外，电力传送控制器140当车辆10减速时从控制单元200接收指令时，将由驱动电动机150再生的电力供给到二次电池130。驱动电动机150充当操作车辆10的电动机。此外，驱动电动机150充当通过当车辆10减速时，将车辆10的动能转换成电能，再生电力的发电机。驱动轴160是将由驱动电动机150产生的驱动力传输到动力传动齿轮170的旋转轴。动力传动齿轮170将该驱动力传递(分配)到左右轮180。

图2是示出燃料电池与氧化剂气体供给和排放系统300的说明图。燃料电池系统除氧化剂气体供给和排放系统300外，还包括燃料气体供给和排放系统以及冷却系统。然而，在本说明书中，将仅描述氧化剂气体供给和排放系统300，而将省略燃料气体供给和排放系统以及冷却系统的描述。

氧化剂气体供给和排放系统300包括氧化剂气体供给管310、氧化排气排放管320、旁通管330、分流阀340、压力调节阀350、空气压缩机360和转速传感器370。氧化剂气体供给管310是将氧化剂气体供给到燃料电池100的管道，而氧化排气排放管320是从燃料电池100排出氧化排气的管道。旁通管330使氧化剂气体供给管310和氧化排气排放管320相互连接。在氧化剂气体供给管310和旁通管330之间的连接部处，设置分流阀340。分流阀340将氧化剂气体分成供给到燃料电池100的氧化剂气体和供给到旁通管330的氧化剂气体。压力调节阀350调节燃料电池100中的氧化剂气体的压力。在实施例中，空气用作氧化剂气体。空气压缩机360压缩空气并且经氧化剂气体供给管310，将其供给到燃料电池100，用作氧化剂气体。可以使用另一类型的空气泵，代替空气压缩机360。转速传感器370获得空气压缩机360的转速(空气压缩机360的回转(旋转)次数)。

图3是本实施例中的空气压缩机360的控制流程图。在步骤S100，控制单元200从加速器踏板120的下压量检测加速器位置Ac1。在步骤S110，控制单元200使用加速器位置Ac1，计算燃料电池100要求的要求电力Pw1。注意，当计算要求电力Pw1时，控制单元200可以考虑由车辆10的辅机或空调单元消耗的电力。在步骤S120，控制单元200计算将供给到燃料电池100的空气流量Af1以便使燃料电池100输出要求电力Pw1。在步骤S130，控制单元200计算以流量Af1供给空气所要求的空气压缩机360的转速命令值(转数命令值)Tr1。在步骤S140，控制单元200从转速传感器370获得空气压缩机360的实际转速(实际转数)。在步骤S150，控制单元200使用空气压缩机360的转速命令值Tr1和空气压缩机360的实际转速Ar1，计算空气压缩机360的转矩命令值Tt1。当空气压缩机360的转速将增加时，转矩命令值Tt1变为正值，而当空气压缩机360的转速将减小时，转矩命令值Tt1变为负值或0。

在步骤S160，控制单元200确定加速器位置Ac1、要求电力Pw1和转速命令值Tr1的至少一个是否已经升高(增加)预定第一值或更大。在该实施例中，假定当下压加速器踏板120时，加速器位置Ac1增加。相反，假定将释放下压的加速器踏板120时，加速器位置Ac1减小。用在该确定中的第一值可以设定为变化量或变化率。此外，根据在加速器位置Ac1、要求电力Pw1和转速命令值Tr1的值增加之前的值中的至少一个，可以将第一值设定在不同值。控制单元200可以包括用于设定第一值的映射。

当在步骤S160中确定加速器位置Ac1、要求电力Pw1和转速命令值Tr1的至少一个已经增加预定第一值或更多时，控制单元200进行到步骤S170并且增加在步骤S150中计算的转矩命令值Tt1。在此，控制单元200可以根据加速器位置Ac1、要求电力Pw1和转速命令值Tr1的值的至少一个，使转矩命令值Tt1增加不同值，或根据加速器位置Ac1、要求电力Pw1和转速命令值Tr1的变化量的至少一个，使转矩命令值Tt1增加不同值。在增加转矩命令值Tt1后，控制单元200进行到步骤S200。

当在步骤S160中确定加速器位置Ac1、要求电力Pw1和转速命令值Tr1均没有增加预定第一值或更大时，在步骤S180，控制单元200确定加速器位置Ac1、要求电力Pw1和转速命令值Tr1的至少一个是否已经下降(减小)预定第二值或更大。与增加加速器位置Ac1、要求电力Pw1和转速命令值Tr1中的一个的情形类似，用在该确定中的第二值可以设定为变化量或变化率。此外，根据加速器位置Ac1、要求电力Pw1和转速命令值Tr1的值在减小之前的值的至少一个，将第二值设定在不同值。控制单元200可以包括用于设定第二值的映射。

当在步骤S180中确定加速器位置Ac1、要求电力Pw1和转速命令值Tr1的至少一个已经减小预定第二值或更多时，控制单元200进行到步骤S190并且使在步骤S150中计算的转矩命令值Tt1减小。当所计算的转矩命令值Tt1为负值时，控制单元200将转矩命令值Tt1改变成另一负值来减小转矩命令值Tt1。其中，根据加速器位置Ac1、要求电力Pw1和转速命令值Tr1的值的至少一个，控制单元200可以使转矩命令值Tt1减小不同值，或根据加速器位置Ac1、要求电力Pw1和转速命令值Tr1的变化量至少一个，使转矩命令值Tt1减小不同值。在减小转矩命令值Tt1后，控制单元200进行到步骤S200。

在步骤S200，控制单元200基于由此获得的转矩命令值Tt1和转速命令值Tr1，控制空气压缩机360的转速。在实施例中，由步骤S160、S170、S180和S190的处理，产生下述优点。例如，当加速器位置Ac1、要求电力Pw1和转速命令值Tr1的至少一个增加预定第一值或更大时，在步骤S170，控制单元200使在步骤S150中计算的转矩命令值Tt1增加。因此，能更迅速地增加空气压缩机360的转速。由此，与当不增加转矩命令值Tt1的情形(没有步骤S160和S170的处理的情形)相比，空气压缩机的转速能迅速地达到转速命令值Tr1。另一方面，当加速器位置Ac1、要求电力Pw1和转速命令值Tr1的至少一个减小预定第二值或更大时，在步骤S190，控制单元200减小转矩命令值Tt1，由此，能更迅速地减小空气压缩机360的转速。因此，与不减小转矩命令值Tt1的情形相比，空气压缩机的转速能迅速地达到转速命令值Tr1。即，能提高空气压缩机360的响应。

图4是示出当加速器位置增加预定值或更大时，燃料电池的输出、二次电池的输出、空气压缩机的转速和空气压缩机的转矩的图。图4比较当加速器位置Ac1增加预定值或更大时，在步骤S170中增加转矩命令值Tt1的情形(为方便起见，将增加的转矩命令值表示为“Tt2”)与即使当加速器位置增加预定值或更大时也使在步骤S150中计算的转矩命令值Tt1也保持相同的情形。

首先，将描述即使当加速器位置增加预定值或更大时，在步骤S150中计算的转矩命令值Tt1在S170中保持相同或不变的情形。当获得加速器位置Ac1时，计算燃料电池100要求的要求电力Pw1。紧接在增加加速器位置Ac1后，空气压缩机360的转速低，并且不提供生成要求电力Pw1被要求的空气。因此，燃料电池100的输出电力Pw3低于要求电力Pw1，并且从二次电池130输出弥补(补偿)要求电力Pw1的不足的电力，作为二次电池的输出电力BP3。

根据要求电力Pw1，增加用作空气压缩机360的转速的目标值的转速命令值Tr1。然而，使转速命令值Tr1设定为不超出在空气压缩机360中容许的转速的上限(也称为“容许转速”)。当所计算的转速命令值Tr1超出容许转速时，将实际转速命令值Tr1实际上限定到容许转速。由转速命令值Tr1和空气压缩机360的实际转速Ar1，计算空气压缩机360的转矩命令值Tt1。当转速命令值Tr1和实际转速Ar1之间的差变得更大时，转矩命令值Tt1变得更大。当根据转矩命令值Tt1，给定空气压缩机360的转矩时，空气压缩机360的实际转速Ar1朝转速命令值Tr1改变(变得更接近)。

接着，将描述在步骤S170中，转矩命令值Tt1增加并且转变成转矩命令值Tt2的情形。在该实施例中，为方便起见，当转矩命令值转变成Tt2时的空气压缩机360的实际转速将称为“转速Ar2”。由于增加的转矩命令值Tt2大于所计算的转矩命令值Tt1，与不改变地使用所计算的转矩命令值Tt1的情形相比，空气压缩机360的实际转速Ar2朝转速命令值Tr1更迅速改变(变得更接近)。因此，由于供给到燃料电池100的空气量更迅速地增加，与在不改变地使用所计算的转矩命令值Tt1的情形中的输出电力Pw3相比，燃料电池100的输出电力Pw2更迅速地朝要求电力Pw1改变(变得更接近)。此外，二次电池130的输出电力BP2小于在不改变地使用所计算的转矩命令值Tt1的情形中的二次电池的输出电力BP3。因此，能减轻二次电池130的负担。

如上所述，在第一实施例中，当加速器位置Ac1增加预定值或更大时，空气压缩机360的旋转响应提高。因此，燃料电池100的输出电力能更迅速地朝要求电力改变，并且能减轻二次电池130的负担。

上述实例描述了加速器位置Ac1增加预定值或更大的情形。其中，在该实施例中，由加速器位置Ac1计算要求电力Pw1，由要求电力Pw1计算空气的流量Af1，以及由空气的流量Af1计算空气压缩机360的转速命令值Tr1来计算空气压缩机360的转矩命令值Tt1和Tt2。因此，除加速器位置Ac1外或代替加速器位置Ac1，当使要求电力Pw1和/或空气压缩机360的转速命令值Tr1增加预定值或更大时，控制单元200可以增加转矩命令值Tt1。例如，当增加由辅机或空调单元消耗的电力时，存在与加速器位置Ac1无关，增加要求电力Pw1的可能性。

图5是示出当增加加速器位置时的改进例子的说明图。该改进例子不同于第一实施例之处在于当在图3的步骤S160中确定加速器位置Ac1、要求电力Pw1和转速命令值Tr1已经增加预定第一值或更大时，在步骤S170的处理前，执行步骤S165的处理。当空气压缩机360的实际转速Ar2和转速命令值Tr1之间的差变为预定差Th1或更小时，控制单元200可以从步骤S165进行到步骤S200，而不执行步骤S170的处理，即，控制单元200可以不增加转矩命令值Tt1。以这种方式，能防止空气压缩机360的转速过冲容许转速或转速命令值Tr1。其中，将差(Tr1-Ar1)用作在步骤S165中的确定的值，但也可以使用差的比((Tr1-Ar1)/Tr1)。

第一实施例描述了加速器位置Ac1增加预定值或更大的情形，而第二实施例将描述加速器位置Ac1减小预定值或更大的情形。

图6是示出当加速器位置Ac1减小预定值或更大时，空气压缩机的转矩命令值、空气压缩机的转速和空气流量的图。首先，将描述即使加速器位置Ac1减小预定值或更大时，在步骤S150中计算的转矩命令值Tt1保持相同(控制单元200不执行图3的步骤S190的处理)的情形。由于当AC减小时，要求电力Pw1减小，生成要求电力Pw1所要求的空气的流量Af1减小，并且转速命令值Tr1也减小。因此，控制单元200减小转矩命令值Tt1，具体地，控制单元200使转矩命令值Tt1减小到负值并且将空气压缩机360的转速命令值Tr1设定在小于实际转速Ar1的值。然后，控制单元200从负值逐步增加转矩命令值Tt1。在此之后，当使空气压缩机360的实际转速Ar1逐步减小到基本上与转速命令值Tr1匹配时，控制单元200将转矩命令值Tt设定在0。

在第二实施例中，当减小加速器位置Ac1时并且在获得空气压缩机360的转速命令值Tr1和实际转速Ar1前(在图6的期间Q1中)，控制单元200可以由加速器位置Ac1的减少量(加速器位置Ac1减小的值)计算转速命令值Tr1的估算值，可以使用该估算值计算空气压缩机360的转矩的前馈值，并且可以将低于前馈值的值设定为转矩命令值Tt1。由此，能提高空气压缩机360的转速的响应。然而，控制单元200可以不执行该处理。作为替代，当加速器位置Ac1减小预定值或更大时，控制单元200可以执行该处理。

在获得空气压缩机360的实际转速Ar1后，控制单元200可以根据图3的步骤S100至S150的处理，计算空气压缩机360的转矩命令值Tt1。注意，当减小空气压缩机360的转速时，转矩命令值Tt1为负值。

在图3所示的实施例中，当加速器位置Ac1减小预定值或更大时，根据图3的步骤S190的处理，控制单元200减小转矩命令值Tt1(为方便起见，减小的转矩命令值表示为“Tt5”)。如从图6看出，减小的转矩命令值Tt5小于初始计算的转矩命令值Tt1。注意，转矩命令值具有其本身的下限值来防止空气压缩机360反转以及使转矩命令值Tt1和Tt5限定到不小于下限值。

关于空气压缩机360的实际转速，当转矩命令值Tt1不减小时，转速Ar1朝转速命令值Tr1缓慢地改变(变得更接近)。相反，当使转矩命令值Tt1减小到Tt5时，与转矩命令值Tt1不减小的情形相比，空气压缩机360的实际转速Ar5更迅速地朝转速命令值Tr1改变(变得更接近)。关于空气的流量，当转矩命令值Tt1不减小时，空气的流量Af4仅缓慢地朝应当将空气供给到燃料电池100的流量Af1改变(变得更接近)。因此，对应于流量之间的差Δaf4(＝Af4–Af1)的空气过多地供给到燃料电池100。另一方面，当使转矩命令值减小到Tt5时，空气的AF5迅速地朝应当将空气供给到燃料电池100的流量Af1改变(变得更接近)。因此，对应于过量供给到燃料电池100的空气的流量之间的差Δaf5(＝Af5–Af1)变得小于在不减小转矩命令值Tt1的情形中的差Δaf4。如上所述，当使转矩命令值减小到Tt5时，能提高空气压缩机360的响应。此外，由于空气不会过多地供给到燃料电池100，能提高燃料电池100的效率。

优选的是应当防止燃料电池100的输出电力变得小于要求电力Pw1。因此，当燃料电池100的输出电力变小并且变得接近要求电力Pw1时，控制单元200可以将空气压缩机360的转矩命令值Tt5设定在0。例如，当输出电力和要求电力Pw1之间的差变得小于预定阈值时，控制单元200可以设定转矩命令值Tt5，使得转矩命令值Tt5逐渐变得接近0。

在第二实施例中，如上所述，当加速器位置Ac1减小预定值或更大时，转矩命令值Tt1减小来提高空气压缩机360的旋转响应。因此，能提高燃料电池100的效率。

注意如第一实施例，当空气压缩机360的转速(转数)达到比转速命令值(转数命令值)Tr1高预定转速(高预定值)的转速(转数)时，控制单元200可以停止减小转矩命令值Tt1。以这种方式，可以防止空气压缩机的转速下冲(可以防止空气压缩机的转速变得低于转速命令值Tr1)。

此外，当加速器位置Ac1减小时并且在获得空气压缩机360的转速命令值Tr1和实际转速Ar1前，例如，紧接在减小加速器位置Ac1后(例如在图6的期间Q1中)，控制单元200可以由加速器位置Ac1的减小量(加速器位置Ac1减小的值)计算转速命令值Tr1的估算值，可以使用该估算值计算空气压缩机360的转矩的前馈值，并且可以将低于该前馈值的值设定为转矩命令值Tt1。在这种情况下，当加速器位置Ac1减小时，控制单元200能计算转矩命令值Tt1，无需获得空气压缩机360的实际转速。因此，能提高空气压缩机360的转速的响应。

此外，控制单元200可以根据空气压缩机360的转速，设定转矩命令值Tt1的下限。当空气压缩机360的转速减小时，转矩命令值Tt1变为负值。尽管当负值大时，存在空气压缩机360反转的可能性，但通过设定转矩命令值Tt1的下限值，能防止空气压缩机360反转。

图7是示出第三实施例中的控制流程图的说明图。第三实施例不同于图3的第一实施例之处在于第三实施例包括步骤S250、S260、S270和S280的处理。

在步骤S250，控制单元200计算基本转矩命令值BTt1。基本转矩命令值BTt1与在第一实施例(图3)的步骤S150中计算的转矩命令值Tt1相同。在步骤S260，控制单元200获得空气压缩机360的转速命令值Tr1的上限阈值Utr1。上限阈值Utr1是小于空气压缩机360的容许转速的值。控制单元200可以通过读取预先存储在非易失性存储单元(未示出)中的上限阈值Utr1，或通过基于基本转矩命令值BTt1，计算上限阈值Utr1，获得上限阈值Utr1。

在步骤S270，当空气压缩机360的实际转速Ar1超出上限阈值Utr1时，控制单元200由上限阈值Utr1和空气压缩机360的实际转速Ar1之间的差(Ar1–Utr1)，计算转矩系数α，并且当上限阈值Utr1和空气压缩机360的实际转速Ar1之间的差(Ar1–Utr1)变大时，转矩系数α变得更小。使用例如示出转矩系数α和差(Ar1–Utr1)之间的关系的预定映射，计算转矩系数α的值。在步骤S280，控制单元200将基本转矩命令值BTt1乘以转矩系数α来计算新的转矩命令值Tt1。控制单元200使用新的转矩命令值Tt1，执行下述步骤S160、S170和S200的控制(处理)。

注意，控制单元200可以基于转速峰值(转数峰值)rp，计算转矩系数α。转速峰值rp是超出转速命令值Tr1的转速的测量值Ar1。当测量值Ar1增加时，转速峰值rp增加。然而，当测量值减小时，控制单元200可以通过假定在某一时间段中，转速峰值rp减小某一量，计算估算转速峰值rp1，并且将估算转速峰值rp1和新的测量值Ar1中的较大值用作新的转速峰值rp，计算估算转速峰值rp1。此外，控制单元200可以由转速峰值的绝对值，计算转矩系数α，或可以由转速峰值和初始上限阈值Utr1之间的差计算转矩系数α。

图8是示出在第三实施例中，空气压缩机的转速和空气压缩机的转矩系数和转矩命令值的图。首先，将描述控制单元200不执行第三实施例的控制的情形，即，控制单元200不将转矩命令值乘以转矩系数的情形。当随着加速器位置Ac1增加，转矩命令值Tt7增加时，空气压缩机360的转速Ar7增加的情形。为方便起见，在控制单元200不执行第三实施例的控制的情形中的空气压缩机360的转速和空气压缩机360的转矩命令值将分别称为转速Ar7和转矩命令值Tt7。为方便起见，在控制单元200执行第三实施例的控制的情况下的空气压缩机360的转速和空气压缩机360的转矩命令值将分别称为转速Ar8和转矩命令值Tt8。当空气压缩机的实际转速Ar7超出容许转速时，控制单元200将转矩命令值Tt7设定为0来减小空气压缩机360的转速。然而，空气压缩机360的转速Ar7对转矩命令值Tt7的响应差(低)。因此，即使当控制单元200将转矩命令值Tt7设定为0，使空气压缩机360的转速Ar7暂时增加，然后减小。注意，当控制单元200将转矩命令值Tt7设定为0时，使用转矩来通过空气压缩机360压缩空气，因此，使空气压缩机360的转速Ar7减小而不是保持。当空气压缩机360的实际转速Ar7变得低于上限阈值Utr1时，控制单元200将转矩命令值Tt7从0改变成初始转矩命令值Tt7来增加空气压缩机360的转速Ar7。在这种情况下，将转矩命令值交替地设定在值Tt7和0(即，在值Tt7和0之间改变转矩命令值)，并且还重复地增加和减小空气压缩机360的转速Ar7。即，存在调速不匀(hunting)发生的可能性。

在第三实施例中，当空气压缩机360的实际转速Ar8超出上限阈值Utr1时，控制单元200基于空气压缩机的实际转速Ar8和上限阈值Utr1之间的差(Ar8–Utr1)，计算转矩系数α。转矩系数α等于或小于1，并且当差(Ar8–Utr1)变大时，转矩系数α变小。然后，控制单元200将基本转矩命令值BTt1乘以转矩系数α来计算转矩命令值Tt8。即，当空气压缩机的实际转速(实际转数)Ar8超出上限阈值Utr1的量变大时，转矩命令值Tt8变小。因此，空气压缩机的实际转速很难超出容许转速。此外，当使空气压缩机360的实际转速Ar8减小并且变得接近上限阈值Utr1时，转矩命令值变大。因此，空气压缩机360的转速Ar8逐步(平滑地)变得接近上限阈值Utr1，由此调速不匀很难发生。

在第三实施例中，当空气压缩机360的实际转速Ar8超出上限阈值Utr1时，随着转矩系数α减小，转矩命令值Tt8变小。因此，能防止空气压缩机360的转速和空气压缩机360的转矩命令值的调速不匀。注意，在第三实施例中，控制单元200可以不执行处理(i)当加速器位置Ac1、要求电力Pw1和转速命令值Tr1的值的至少一个或这些值的至少一个的变化率增加预定第一值或更大时，使用于控制空气压缩机360的转矩命令值Tt1设定到大于所计算的转矩命令值Tt1来控制空气压缩机360的转速，以及处理(ii)当加速器位置Ac1、要求电力Pw1和转速命令值Tr1的值的至少一个或这些值的至少一个的变化率减小预定第二值或更大时，使用于控制空气压缩机360的转矩命令值Tt1设定到小于所计算的转矩命令值Tt1来控制空气压缩机360的转速。

在上文中，基于一些实例，描述本发明的实施例。然而，描述本发明的上述实施例来便于本发明的理解，并且不限定本发明。在不背离本发明的范围的情况下，可以改变或改进本发明的实施例，并且本发明包括其等效物。

Claims (8)

1.一种包括燃料电池系统的车辆，其特征在于，包括：

燃料电池；

空气泵，所述空气泵将氧化剂气体供给到所述燃料电池；

加速器位置传感器，所述加速器位置传感器检测所述车辆的加速器位置；以及

电子控制单元，所述电子控制单元被配置为控制所述燃料电池系统，所述电子控制单元被配置为执行第一处理，在所述第一处理中，由通过所述加速器位置传感器检测到的所述加速器位置计算要求电力，根据所述要求电力计算将供给到所述燃料电池的所述氧化剂气体的流量，使用所计算的流量的值计算用于所述空气泵的转速命令值，使用所述转速命令值和所述空气泵的当前转速计算用于所述空气泵的转矩命令值，并且基于所述转矩命令值和所述转速命令值控制所述空气泵的转速，并且

所述电子控制单元被配置为在所述第一处理中，执行下述中的至少一个：

第二处理，在所述第二处理中，当所述加速器位置、所述要求电力和所述转速命令值的值中的至少一个或所述值中的至少一个的变化率增加预定的第一值或更大时，将用于控制所述空气泵的所述转矩命令值设定为大于所计算的转矩命令值，来控制所述空气泵的转速，以及

第三处理，在所述第三处理中，当所述加速器位置、所述要求电力和所述转速命令值的值中的至少一个或所述值中的至少一个的变化率减小预定的第二值或更大时，将用于控制所述空气泵的所述转矩命令值设定为小于所计算的转矩命令值，来控制所述空气泵的转速。

2.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述电子控制单元被配置为，当在所述第二处理中，所述空气泵的实际转速达到比所述转速命令值低预定的第一转速的转速时，执行所述第一处理而不执行所述第二处理，以及当在所述第三处理中，所述空气泵的实际转速达到比所述转速命令值高预定的第二转速的转速时，执行所述第一处理而不执行所述第三处理。

3.根据权利要求1或2所述的车辆，其中，所述电子控制单元被配置为，在所述第三处理中，当在所述加速器位置减小时并且在获得用于所述空气泵的所述转速命令值之前，由所述加速器位置的减小量计算所述转速命令值的估算值，使用所述估算值计算所述空气泵的转矩的前馈值，以及设定低于所述前馈值的值作为所述转矩命令值。

4.根据权利要求1或2所述的车辆，其中，所述电子控制单元被配置为，在所述第三处理中，将所述空气泵的转矩从所述空气泵的转矩的前馈值减小预定值，基于所述加速器位置的减小量计算所述前馈值。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的车辆，其中，所述电子控制单元被配置为，根据所述空气泵的实际转速，设定所述转矩命令值的下限值。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的车辆，其中，所述电子控制单元被配置为，当所述加速器位置减小，并且由所述加速器位置计算的且是所述燃料电池被要求的所述要求电力大于所述燃料电池的输出电力时，将所述转矩命令值设定为0。

7.根据权利要求1至5中的任一项所述的车辆，其中，所述电子控制单元被配置为，当所述加速器位置减小，并且由所述加速器位置计算的且是所述燃料电池被要求的所述要求电力大于所述燃料电池的输出电力时，执行所述第一处理而不执行所述第三处理。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的车辆，其中：

提供所述转速命令值的上限阈值，所述上限阈值小于所述空气泵的容许转速，并且

所述电子控制单元被配置为，当在所述第一处理期间，所述空气泵的转速超出所述上限阈值时，基于所述空气泵的实际转速和所述上限阈值之间的差计算转矩系数，将在所述第一处理中计算的所述转矩命令值用作基本转矩命令值，将所述基本转矩命令值乘以所述转矩系数来计算新转矩命令值，并且基于所述新转矩命令值和所述转速命令值控制所述空气泵的转速，所述转矩系数等于或小于1，并且当所述差变大时，所述转矩系数变小。