CN110190308A - 控制装置、控制方法、以及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供抑制对能够因控制对象装置的动作而变化的控制量是否是过渡状态的误判定的控制装置、控制方法、以及存储介质。控制装置具备：目标值取得部，其取得预先决定的每运算周期的目标值，且该目标值为控制量的目标值；控制部，其使用目标值对控制对象装置进行控制；目标平滑值计算部，其计算使目标值的经时变化钝化的目标平滑值；以及状态判断部，其计算作为目标值与目标平滑值的差量的第1差量，在第1差量为第1阈值以上的情况下判断为是过渡状态，在该第1差量小于第1阈值的情况下判断为是非过渡状态。

Description

控制装置、控制方法、以及存储介质

技术领域

本发明涉及对控制对象装置进行控制的控制装置。

背景技术

在燃料电池系统中，使用有与燃料电池的发电有关的各种装置。具体而言，举出用于供给反应气体的装置、用于排出废气的装置、用于使冷却介质循环的装置等。例如，作为用于供给反应气体的装置，举出喷射作为燃料气体的氢气的喷射器等。若将存在于氢气的供给路径以及排出路径的阀的开度保持为恒定的状态下控制喷射器中的氢气的喷射量，则能够调整阳极侧的压力。在氢气的喷射量发生变化时，阳极侧压力从过渡状态向非过渡状态迁移。这样的状态的变化并不限定于阳极侧压力，对于能够因与燃料电池的发电有关的装置的动作而发生变化的任意的控制量而言也是共通的。在专利文献1中，作为判定是否为过渡状态的方法，公开了一种方法，即：计算相对于燃料电池组的要求输出(目标值)与当前的输出(控制量)的差量值，在上述差量值为阈值以上的情况下判定为燃料电池组为过渡运转状态。

专利文献1：日本特开2007-12548号公报

但是，在专利文献1的燃料电池系统中存在如下担忧，即：当在要求输出产生变化的期间中上述变化的程度瞬间改变的情况，例如当搭载有燃料电池系统的车辆的驾驶员在急加速中稍微放缓加速踏板的踩踏量的情况下等，要求输出瞬间下降，而使得与当前的输出的差量为阈值以下，从而误判定为不是过渡状态。

是否为过渡状态的误判定这一问题对于上述的阳极侧压力、冷却水的流量等能够因与燃料电池的发电有关的装置的动作而变化的任意的控制量来说是共通的。并且，并不限定于与燃料电池的发电有关的装置，对于能够因任意种类的控制对象装置的动作而发生变化的任意种类的控制量的状态来说也是共通的。因此，期望能够抑制对因控制对象装置的动作而发生变化的控制量是否为过渡状态的误判定的技术。

发明内容

本发明是为了解决上述的课题的至少一部分而完成的，能够作为以下的方式来实现。

(1)根据本发明的一个方式，提供用于对控制对象装置进行控制的控制装置。该控制装置具备：目标值取得部，其取得预先决定的每个运算周期目标值，且上述目标值是能够与上述控制对象装置的动作对应地变化的控制量的目标值；控制部，其使用取得的上述目标值来控制上述控制对象装置；目标平滑值计算部，其计算使上述目标值的经时变化钝化的目标平滑值；以及状态判断部，其计算作为上述目标值与上述目标平滑值的差量的第1差量，在计算出的上述第1差量为预先决定的第1阈值以上的情况下，判断为上述控制量是过渡状态，在该第1差量小于上述第1阈值的情况下，判断为上述控制量是非过渡状态。

根据该方式的控制装置，使用目标值来计算目标平滑值，在作为上述目标平滑值与目标值的差量的第1差量为第1阈值以上的情况下判断为是过渡状态，在小于第1阈值的情况下判断为是非过渡状态，因此与现有技术那样对目标值和控制量进行比较的构成相比，能够抑制对是否是过渡状态的误判定。即，目标平滑值是使目标值的经时变化钝化的值，因此当目标值的变化程度在短时间的期间急剧变化之后再次复原的情况下，能够使上述急剧的变化难以表现为大的变化，能够抑制尽管是过渡状态却误判定为是非过渡状态的情况。

(2)在上述方式的控制装置中，也可以进一步具备：测定值取得部，其取得上述控制量的测定值；以及异常判定部，其判定上述控制对象装置的动作状态，上述异常判定部计算作为上述目标值与取得的上述测定值的差量的第2差量，在计算出的上述第2差量小于第2阈值的情况下，将上述动作状态判定为不是异常状态，在计算出的上述第2差量为上述第2阈值以上、且上述控制量被判断为是过渡状态的情况下，将上述动作状态判定为不是异常状态，在计算出的上述第2差量为上述第2阈值以上、且上述控制量被判断为是非过渡状态的情况下，将上述动作状态判定为异常状态。根据该方式的燃料电池系统，在第2差量小于第2阈值的情况下，将动作状态判定为不是异常状态，在第2差量为第2阈值以上、且控制量被判断为是过渡状态的情况下，将动作状态判定为不是异常状态，在第2差量为第2阈值以上、且判断为控制量被判断为是非过渡状态的情况下，将动作状态判定为异常状态，因此能够高精度地判定是否是异常状态。

(3)在上述方式的控制装置中，也可以构成为上述目标平滑值是作为上述目标平滑值与上述目标值的差量的上述第1差量为上述控制对象装置以响应性能的上限执行动作的情况下的上述控制量与上述目标值的差量以上的值。根据该方式的控制装置，目标平滑值是作为目标平滑值与目标值的差量的第1差量为控制对象装置以响应性能的上限执行动作的情况下的控制量与目标值的差量以上的值，因此能够抑制尽管控制量实际上是过渡状态却被误判定为非过渡状态的情况。

(4)在上述方式的控制装置中，也可以构成为上述目标平滑值计算部以上述运算周期为单位，使用下述式(1)所示的运算式来计算上述目标平滑值，即：Y(n+1)＝Y(n)+[Tg-Y(n)]/K···(1)，在上述式(1)中，Y(n+1)表示本次的运算周期中的上述目标平滑值，Y(n)表示前一个的运算周期中的上述目标平滑值，Tg表示本次的运算周期中的上述目标值，K为常数。根据该方式的控制装置，能够简单地计算目标平滑值。

本发明也能够以各种方式来实现。例如，能够以具备控制装置以及控制对象装置的系统、作为相关系统的燃料电池系统、搭载有燃料电池系统的车辆、控制方法、用于实现相关控制方法的计算机程序、存储相关计算机程序的存储介质等方式来加以实现。

附图说明

图1是表示具备作为本发明的一个实施方式的控制装置的燃料电池系统的概略结构的框图。

图2是表示状态判断处理的顺序的流程图。

图3是表示目标值以及目标平滑值的经时变化的说明图。

图4是表示异常状态判定处理的顺序的流程图。

图5是用于对平滑常数K的计算方法进行说明的说明图。

图6是用于对平滑常数K的计算方法进行说明的说明图。

图7是将图6所示的目标值、上限经时变化以及经时变化抽出来表示的说明图。

图8是将图6所示的目标值、上限经时变化以及经时变化抽出来表示的说明图。

附图标记的说明

10...燃料电池系统；10A...第1燃料电池子系统；10B...第2燃料电池子系统；100A、100B...燃料电池；300A、300B...氢供排系统；310A、310B...氢供给路；312...连通路；320A、320B...减压阀；330A、330B...喷射器；340A、340B...压力传感器；360A、360B...阳极废气排出路；370A、370B...气液分离器；375A、375B...清洗阀；378A、378B...排气排水路；380A、380B...循环泵；385A、385B...循环流路；390A、390B...罐；395A、395B...主截止阀；400A、400B...空气供排系统；410A、410B...空气供给路；420A、420B...空气排出路；430A、430B...旁通路；440A、440B...空气压缩机；450A、450B...分流阀；460A、460B...调压阀；470A、470B...消声器；500A、500B...冷却系统；510A、510B...散热器；520A、520B...制冷剂供给路；530A、530B...制冷剂排出路；540A、540B...旁通路；550A、550B...制冷剂泵；560A、560B...三通阀；600A、600B...电源电路；640A、640B...二次电池；700...驱动部；711、712...电动发电机；720...驱动桥；721...齿轮；722、723...旋转轴；724...传动轴；725...差动齿轮；741、742...驱动轴；751、752...前轮；800...控制装置；810...目标值取得部；820...控制部；830...目标平滑值计算部；840...状态确定部；850...异常判定部；860...测定值取得部；ΔP...第2差量；dta...时间的偏差；P0、P3...压力；Ptg...最终目标压力；R1...上限经时变化；S1...目标值；Th1...第1阈值；Th2...第2阈值；m1...压力实测值的经时变化；yc1～yc4...目标平滑值的经时变化；t0、t1～t16...时刻；Δy...第1差量；y1...目标值的经时变化；y2...目标平滑值的经时变化。

具体实施方式

A.实施方式：

A1.装置结构：

图1是表示作为本发明的一个实施方式的控制装置800的燃料电池系统10的概略结构的框图。燃料电池系统10作为向车辆的驱动部700供给电力的系统而搭载于车辆。

驱动部700通过从燃料电池系统10供给的电力而向前轮751、752赋予动力。此外，也可以除了前轮751、752之外还向未图示的后轮赋予动力。驱动部700具备驱动桥720、两个电动发电机711、712、以及两个驱动轴741、742。驱动桥720具备齿轮721、旋转轴722、723、传动轴724、差动齿轮725。两个电动发电机711、712借助从燃料电池系统10供给的电力进行驱动，另外，在减速时产生再生电力并将其供给至燃料电池系统10。电动发电机711经由旋转轴722与齿轮721连接。同样地，电动发电机712经由旋转轴723与齿轮721连接。齿轮721将从各旋转轴722、723传递的驱动力转换为传动轴724的旋转。差动齿轮725与传动轴724以及驱动轴741、742连接。差动齿轮725将传动轴724的旋转转换为驱动轴741、742的旋转。驱动轴741与前轮751连接。同样地，驱动轴742与前轮752连接。这样，在本实施方式中，将从燃料电池系统10(后述的两个燃料电池子系统10A、10B)供给的电力通过电动发电机711、712转换为驱动力并传递至前轮751、752。

燃料电池系统10具备第1燃料电池子系统10A、第2燃料电池子系统10B、以及控制装置800。第1燃料电池子系统10A以及第2燃料电池子系统10B由未图示的主控制装置控制。主控制装置由具备CPU(Central Processing Unit：中央处理器)和存储装置的微型计算机所组成的ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)构成，也被称为主ECU。

第1燃料电池子系统10A以及第2燃料电池子系统10B具备相同的结构。因此，以下对第1燃料电池子系统10A进行详细的说明，省略对第2燃料电池子系统10B的详细的说明。对于第2燃料电池子系统10B的各构成要素，标注将在第1燃料电池子系统10A中对应的构成要素的附图标记的末尾的“A”替换为“B”的附图标记。

第1燃料电池子系统10A具备燃料电池100A、氢供排系统300A、空气供排系统400A、冷却系统500A、电源电路600A、以及二次电池640A。

燃料电池100A是第1燃料电池子系统10A中的电力的供给源，由固体高分子型燃料电池构成。燃料电池100A通过作为燃料气体的氢与作为氧化气体的氧的电化学反应而发电。对于燃料电池100A而言，也可以代替固体高分子型燃料电池，而由固体氧化物型燃料电池等其他任意的类型的燃料电池构成。燃料电池100A具有层叠了未图示的多个单电池的堆叠结构。各单电池具有在电解质膜的两面配置有电极的结构的膜电极接合体、和夹持膜电极接合体的一对隔板。在构成燃料电池100A的各单电池，形成有经由电解质膜而供给氢的阳极和供给空气的阴极。

氢供排系统300A向燃料电池100A供给氢，另外，将从燃料电池100A排出的阳极废气向外部排出。氢供排系统300A具备罐390A、主截止阀395A、氢供给路310A、减压阀320A、喷射器330A、压力传感器340A、阳极废气排出路360A、气液分离器370A、循环流路385A、循环泵380A、清洗阀375A、以及排气排水路378A。

罐390A以高压的方式储藏氢。罐390A经由主截止阀395A与氢供给路310A连接。此外，在第1燃料电池子系统10A中，也可以构成为多个罐390A分别与氢供给路310A连接。氢供给路310A构成用于将罐390A的氢向燃料电池100A供给的气体流路。在燃料电池系统10中，第1燃料电池子系统10A的氢供给路310A与第2燃料电池子系统10B的氢供给路310B通过连通路312而相互连通。因此，从第1燃料电池子系统10A的罐390A和第2燃料电池子系统10B的罐390B向燃料电池100A供给氢。主截止阀395A控制来自氢罐390A的氢的供给与截断。减压阀320A在氢供给路310A上，配置在主截止阀395A与喷射器330A之间。减压阀320A将罐390A侧的较高的压力(初级压力)减压为预先设定的较低的压力(次级压力)。喷射器330A配置于氢供给路310A，以成为与来自控制装置800的指示对应的流量的方式喷射由减压阀320A减压后的氢气。压力传感器340A在氢供给路310A上配置于喷射器330A的下游侧、且在燃料电池100A的附近的位置，对氢供给路310A的压力进行检测。在第1燃料电池子系统10A中，将由压力传感器340A检测到的压力作为阳极侧压力来处理。阳极废气排出路360A将从燃料电池100A排出的阳极废气向气液分离器370A输送。气液分离器370A从燃料电池100A排出的混合有液态水的阳极废气中分离除液态水以及氮气等杂质气体。循环流路385A将气液分离器370A与氢供给路310A连接。该连接部位位于喷射器330A与压力传感器340A之间。循环泵380A配置于循环流路385A，将分离出液态水以及氮气等杂质气体后的阳极废气、即包含有在电化学反应中未被使用的氢的气体向氢供给路310A输送。清洗阀375A与气液分离器370A以及排气排水路378A连接，控制气液分离器370A与排气排水路378A的连通以及截断。通过将清洗阀375A打开，从而使由气液分离器370A分离出的液态水以及杂质气体经由排气排水路378A以及空气排出路420A向外部排出。

空气供排系统400A将包含作为氧化气体的氧在内的空气向燃料电池100A供给，并且将从燃料电池100A排出的阴极废气向外部排出。空气供排系统400A具备空气供给路410A、空气压缩机440A、空气排出路420A、旁通路430A、分流阀450A、以及调压阀460A。

空气供给路410A构成向燃料电池100A供给的空气的流路。在空气供给路410A配置有空气压缩机440A、未图示的传感器以及中冷器等。空气压缩机440A配置于空气供给路410A，对空气进行压缩并将其向燃料电池100A的阴极送出。上述未图示的传感器等例如使用对外部空气温度进行检测的温度传感器、对大气压进行检测的大气压传感器、对空气的流量进行检测的空气流量计、对从空气压缩机440A送出的空气的压力进行检测的压力传感器、对向燃料电池100A的阴极供给的空气的温度进行检测的温度传感器等。空气排出路420A将作为从燃料电池100A排出的阴极废气的空气和分流至旁通路430A的空气经由消声器470A而向外部排出。旁通路430A将空气供给路410A与空气排出路420A连通。分流阀450A配置于空气供给路410A并与旁通路430A连接，对朝向燃料电池100A以及旁通路430A的空气的流量进行调节。调压阀460A在空气排出路420A上配置于比与旁通路430A连接的连接部位靠燃料电池100A侧的位置。调压阀460A对阴极的压力进行调整。

冷却系统500A通过使制冷剂在包含燃料电池100A的循环路流动，从而对燃料电池100A的温度进行调整。冷却系统500A具备制冷剂供给路520A、制冷剂排出路530A、散热器510A、旁通路540A、三通阀560A、以及制冷剂泵550A。制冷剂供给路520A将作为制冷剂的冷却水向燃料电池100A供给。此外，也可以代替冷却水，而使用乙二醇等防冻液、空气等。制冷剂排出路530A将从燃料电池100A排出的制冷剂向散热器510A输送。散热器510A使制冷剂散热。旁通路540A将制冷剂供给路520A与制冷剂排出路530A连通。三通阀560A对朝向散热器510A与旁通路540A的制冷剂的流量进行调整。制冷剂泵550A配置于制冷剂供给路520A，使制冷剂循环。另外，冷却系统500A具备未图示的离子交换器、对制冷剂的温度进行检测的未图示的温度传感器等。

电源电路600A包括未图示的升压转换器、升压以及降压转换器、逆变器等，分别与燃料电池100A、电动发电机711、以及二次电池640A电连接。电源电路600A将从第1燃料电池子系统10A输出的电力向电动发电机711供给。另外，电源电路600A将通过二次电池640A的放电而得到的电力向电动发电机711供给。另外，电源电路600A将从电动发电机711输出的再生电力以及从第1燃料电池子系统10A输出的电力向二次电池640A供给。

控制装置800对作为控制对象装置的喷射器330A以及喷射器330B进行控制。控制装置800与未图示的主控制装置同样地由ECU构成。此外，也可以构成为使控制装置800作为主控制装置的一部分。控制装置800具备目标值取得部810、控制部820、目标平滑值计算部830、状态确定部840、异常判定部850、以及测定值取得部860。目标值取得部810、控制部820、目标平滑值计算部830、状态确定部840、异常判定部850、测定值取得部860均构成为通过控制装置800所具有的未图示的CPU执行预先存储于存储装置的控制程序来发挥功能的功能部。

目标值取得部810从主控制装置取得预先决定的每个运算周期的阳极侧压力的目标值(以下，也简称为“目标值”)。主控制装置根据针对燃料电池系统10的要求输出，以运算周期为单位来计算各燃料电池子系统10A、10B的阳极侧压力的目标值。针对燃料电池系统10的要求输出例如在车辆的驾驶员对加速踏板的踩踏量增加的情况下等增加。而且，在该情况下，目标值增加。此外，也可以在各燃料电池子系统10A、10B设置控制装置(以下，称为“FC控制装置”)，上述的FC控制装置以运算周期为单位对各燃料电池子系统10A、10B的阳极侧压力的目标值进行计算。在上述的结构中，FC控制装置也可以以运算周期为单位从主控制装置取得针对各燃料电池子系统10A、10B的要求电力的值，并基于上述要求电力的值来计算目标值。而且，目标值取得部810也可以从各FC控制装置取得目标值。

控制部820使用由目标值取得部810取得的目标值和由压力传感器340A测定的阳极侧压力的实测值来对喷射器330A进行反馈控制。同样地，控制部820使用由目标值取得部810取得的目标值和由压力传感器340B测定的阳极侧压力的实测值来对喷射器330B进行控制。喷射器330A的控制与喷射器330B的控制相同，因此以下以喷射器330A的控制为代表来进行说明，省略针对喷射器330B的控制的说明。目标平滑值计算部830计算目标平滑值。目标平滑值是指使目标值的经时变化减缓所得的值。在后面对目标平滑值进行详细的叙述。

状态确定部840执行后述的状态判断处理而确定阳极侧压力的状态。在“阳极侧压力的状态”中包含过渡状态与非过渡状态。在本实施方式中，“过渡状态”是指从某一非过渡状态向另一非过渡状态变化时的、其经时变化与目标值的经时变化之差较大的状态。在本实施方式中，“非过渡状态”包括阳极侧压力恒定的状态、和从某一非过渡状态向另一非过渡状态变化时的、其经时变化与目标值的经时变化之差较小的状态。在本实施方式中，过渡状态下的目标值的经时变化比喷射器330A以其响应性能的上限速度执行动作的情况下的阳极侧压力的经时变化(以下，称为“上限经时变化”)大。“喷射器330A的响应性能的上限速度”是指喷射器330A根据来自控制部820的指示使氢气的喷射量变化时的最大的经时变化率。在为了实现从控制部820指示的目标值而需要使上限经时变化的情况下，通过使喷射器330A的喷射量变化，能够实现上述的指示。与此相对地，在为了实现从控制部820指示的目标值，需要比上限经时变化大的经时变化的情况下，即便使喷射器330A的喷射量变化，也无法实现上述的指示。因此，本实施方式中的“过渡状态”可以指目标值的经时变化超过能够通过喷射器330A的喷射量的变化而追随的程度的状态。

异常判定部850执行后述的异常状态判定处理，判定喷射器330A的动作状态是否是异常状态。测定值取得部860取得基于压力传感器340A、340B的阳极侧压力的测定值。

在具有上述的结构的燃料电池系统10中，为了判断阳极侧压力的状态，执行后述的状态判断处理。通过执行相关的状态判断处理，由此抑制对阳极侧压力是否为过渡状态的误判定。另外，在燃料电池系统10中，为了判定喷射器330A的动作状态是否为异常状态，执行后述的异常状态判定处理。在相关的异常状态判定处理中，考虑通过状态判断处理确定出的阳极侧压力的状态来判定是否为异常状态。

A2.状态判断处理：

图2是表示状态判断处理的顺序的流程图。若按压车辆的未图示的启动开关而使燃料电池系统10启动，则由控制装置800执行状态判断处理。

目标值取得部810从主控制部取得目标值(步骤S105)。目标平滑值计算部830使用在步骤S105中取得的目标值来计算目标平滑值(步骤S110)。具体而言，目标平滑值计算部830通过下述式(1)来计算目标平滑值。

Y(n+1)＝Y(n)+[Tg-Y(n)]/K···(1)

在上述式(1)中，Y(n+1)表示本次(第n+1次)的运算周期中的目标平滑值、即步骤S110中的计算对象，Y(n)表示前一个(第n次)的运算周期中的目标平滑值，Tg表示目标值，K是常数。常数K也被称为平滑常数，在本实施方式中是用时间常数除以运算周期而得到的值。上述式(1)的意思是：针对目标值与前次的目标平滑值的差量进行所谓的一次延迟处理，将所得的值与前次的目标平滑值相加。一次延迟处理一般是指在将运算周期设为T、将时间常数设为t的情况下，针对输入信号(目标值)X进行下述式(2)的运算从而求出一次延迟信号Xd的处理。

Xd＝X{1-EXP(-T/t)}···(2)

这里，在T/t充分小于1的情况下，{1-EXP(-T/t)}可以被视为等于T/t。因此，在将t/T设为K(平滑常数)的情况下，上述(2)的运算是指将目标值与前次的目标平滑值的差量([Tg-Y(n)])除以平滑常数K的运算。

图3是表示目标值以及目标平滑值的经时变化的说明图。在图3中，横轴表示时刻，纵轴表示阳极侧压力。另外，在图3中，粗实线的经时变化y1表示目标值的经时变化，细实线的经时变化y2表示目标平滑值的经时变化。此外，在时刻t0，阳极侧压力为压力P0且为非过渡状态。此外，在图3中，由虚线示出喷射器330A的动作状态为异常状态的情况下的、基于压力传感器340A的阳极侧压力的实测值的经时变化m1。

目标值从时刻t0起增加，在时刻t1～t2转为减少，在时刻t2～时刻t3再次增加，在阳极侧压力达到最终目标压力Ptg的时刻t3以后无变化。这样的目标值的经时变化y1例如可能在以下那样的状况下产生。在根据要求输出求出的阳极侧压力为大于压力P0的压力Ptg的情况下，主控制装置以运算周期为单位使目标值一点点增加。但是，在时刻t1，若因驾驶员减少加速踏板的踩踏量等理由而使得要求输出减少，则目标值减少。但是，在时刻t2时加速踏板的踩踏量再次转为增加，若将根据要求输出求出的阳极侧压力再次设定为压力Ptg，则主控制装置以运算周期为单位使目标值再次一点点增加。之后，若阳极侧压力达到压力Ptg，则主控制装置将目标值维持为压力Ptg。在这样的状况下，能够产生目标值的经时变化y1。

如图3所示，对于使目标值的经时变化y1在时间上钝化而成的目标平滑值的经时变化y2而言，从时刻t0起逐渐增加，超过时刻t2而稍稍减少但立刻再次转为增加，并且在时刻t5达到压力Ptg。在时刻t5以后，维持压力Ptg。如上述那样，目标值在从时刻t1到时刻t2的期间暂时减少。但是，在目标平滑值中，上述的减少变化只不过在时间上钝化而表现为小的变化。

各时刻下的目标平滑值(经时变化y2的值)小于目标值(经时变化y1的值)。因此，目标平滑值达到压力Ptg的时刻t5比目标值达到压力Ptg的时刻t3滞后。另外，在接近作为最终的目标值的压力Ptg的状况下，目标值与目标平滑值的差量(以下，称为“第1差量”)Δy随着时间的经过而逐渐变小。而且，在时刻t5，第1差量Δy变为0(零)。在本实施方式中，以使目标值与目标平滑值的关系成为上述那样的关系的方式，设定式(1)中的平滑常数K。在后面对平滑常数K的设定方法进行叙述。

如图2所示，状态确定部840计算目标值与目标平滑值的差量(第1差量)(步骤S115)。状态确定部840判定在步骤S115中计算出的第1差量是否在第1阈值以下(步骤S120)。在后面对步骤S120中的第1阈值的设定方法进行叙述。状态确定部840在判定为第1差量在第1阈值以下的情况下(步骤S120：是)，判断为阳极侧压力为非过渡状态(步骤S125)。与此相对，状态确定部840在判定为第1差量不在第1阈值以下、即大于第1阈值的情况下(步骤S120：否)，判断为阳极侧压力为过渡状态(步骤S130)。在步骤S130的执行后，返回至步骤S105。此外，步骤S125、S130的判断结果存储于控制装置800所具备的未图示的存储装置。

A3.异常状态判定处理：

图4是表示异常状态判定处理的顺序的流程图。若按压车辆的未图示的启动开关而使燃料电池系统10启动，则由异常判定部850执行异常状态判定处理。

异常判定部850根据基于压力传感器340A的检测结果而取得阳极侧压力的实测值(以下，简称为“压力实测值”)(步骤S205)。异常判定部850从主控制装置取得目标值(步骤S210)。异常判定部850计算在步骤S210中取得的目标值与在步骤S205中取得的压力实测值的差量(以下，称为“第2差量”)(步骤S215)。

异常判定部850判定第2差量是否在第2阈值以上(步骤S220)。在判定为第2差量不在阈值以上、即第2差量小于第2阈值的情况下(步骤S220：否)，异常判定部850判定为阳极侧压力不是异常状态(步骤S225)。在本实施方式中，步骤S225的执行即是指判定为正常状态。

当判定为第2差量在第2阈值以上的情况下(步骤S220：是)，异常判定部850判定阳极侧压力是否为过渡状态(步骤S230)。该步骤S230是基于存储在控制装置800的上述的状态判断处理的结果而执行的。当判定为阳极侧压力为过渡状态的情况下(步骤S230：是)，执行上述的步骤S225。即，判定为阳极侧压力不是异常状态。与此相对，当判断为阳极侧压力不是过渡状态的情况下(步骤S230：否)，异常判定部850判定为喷射器330A的动作状态是异常状态(步骤S235)。

在第2阈值被设定为大于第1阈值的值的情况下，与被设定为第1阈值以下的情况相比，从正常状态实际变化为异常状态开始到判定为异常状态为止需要较长时间。另一方面，在第2阈值被设定为小于第1阈值的值的情况下，当第1差量Δy达到第1阈值而判定为非过渡状态时，假设在阳极侧压力的实测值还未达到最终目标压力Ptg的情况下，存在如下担忧，即：尽管阳极侧压力朝向最终目标压力Ptg正常地变化(增加)、实测值与最终目标压力Ptg的差量却在第2阈值以上,因而会误判定为异常状态。因此，在本实施方式中，第2阈值被设定为与第1阈值相等的值。但是，也可以将第2阈值设定为与第1阈值不同的值。

例如，在图3所示的时刻t4，第1差量Δy达到第1阈值Th1的情况下，判定为阳极侧压力为非过渡状态。因此，在时刻t4以后，第2差量变成第2阈值以上的情况下，判定为喷射器330A的动作状态是异常状态。例如，如图3所示，在因喷射器330A的故障等而使得从时刻t6起压力Ptg与压力实测值m1的差量亦即第2差量ΔP逐渐增加，从而在第2差量ΔP达到第2阈值Th2的时刻t7以后，判定为喷射器330A的动作状态是异常状态。

A4.平滑常数K以及第1阈值的设定方法：

图5以及图6是用于对上述的平滑常数K的计算方法进行说明的说明图。图5以及图6的横轴以及纵轴与图3的横轴以及纵轴相同，因此省略其说明。对于平滑常数K以及第1阈值而言，预先理论上算出并设定于控制装置800。在本实施方式中，平滑常数K按照以下的顺序被设定。但是，相关的设定方法终究只是一个例子，可以使用实机进行实验并求出适当的值来进行设定。

首先，确定喷射器330A以响应性能的上限执行动作的情况下的阳极侧压力的经时变化(以下，称为“上限经时变化”)R1。上限经时变化R1例如被确定为目标值瞬时上升至最终目标压力的情况下得到的实际的阳极侧压力的经时变化。作为目标值瞬时上升至最终目标压力的情况，例如设想为了以喷射器330A的响应性能的上限执行动作而有意使目标值瞬时上升的情况。这样，作为以喷射器330A的响应性能的上限执行动作的情况，例如举出使用压力变化在短时间内对阳极侧进行排水扫气的情况、怀疑由氢不足引起的发电不良的情况、加速踏板的踩踏量为最大因此在短时间实现最大的电力输出的情况等。

在图5的例子中，描绘了设定有在时刻t10从压力P0向最终目标压力Ptg上升那样的目标值S1的情况下的实际的阳极侧压力的经时变化(上限经时变化R1)。这样的上限经时变化R1预先通过实验等而求得。在上限经时变化R1中，在时刻t10从压力P0开始上升并在时刻t14达到最终目标压力Ptg。但是，因产品差别等而使得达到最终目标压力Ptg的时刻存在差别，从而预料到从图5所示的时刻t14到时刻t16的时间的偏差dta。

接下来，将上述式(1)应用于上限经时变化R1来计算目标平滑值。此时，使上述平滑常数K中的时间常数t变化来计算多个目标平滑值的经时变化、即每个运算周期的目标平滑值。在图6的例子中，描绘了4个目标平滑值的经时变化yc1～yc4。目标平滑值的经时变化yc1～yc4中的经时变化yc1表示时间常数t为最大的情况下的经时变化，经时变化yc2表示时间常数t为第二大的情况的经时变化，经时变化yc3表示时间常数t为第三大的情况下的经时变化，经时变化yc4表示时间常数t为最小的情况下的经时变化。

接下来，确定所计算出的目标平滑值的经时变化中的、达到最终目标压力Ptg的时刻在从时刻t14到时刻t16的期间的目标平滑值的经时变化。在图6的例子中，经时变化yc1中的达到最终目标压力Ptg的时刻晚于时刻t16。另外，经时变化yc4中的达到最终目标压力Ptg的时刻早于时刻t14。与此相对，两个经时变化yc2、yc3中的达到最终目标压力Ptg的时刻是从时刻t14到时刻t16的期间的时刻。因此，确定两个目标平滑值的经时变化yc2、yc3。此外，这样在达到最终目标压力Ptg的时刻为从时刻t14到时刻t16的期间的时刻的经时变化yc2、yc3中，在各运算周期中成为比上限经时变化R1小的值。

接下来，对确定出的目标平滑值的经时变化yc2、yc3中的、与上限经时变化R1之差为最大的经时变化进行确定，将根据计算上述的经时变化时使用的时间常数t求出的平滑常数K在上述的步骤S110中用于目标平滑值的计算时。在图6的例子中，两个目标平滑值的经时变化yc2、yc3中的经时变化yc2与上限经时变化R1之差为最大。因此，使用在计算目标平滑值的经时变化yc2时用到的时间常数t而计算的平滑常数K被设定为在计算目标平滑值时使用的平滑常数K。

如上述那样，使用图7对将4个目标平滑值的经时变化中的达到最终目标压力Ptg的时刻晚于时刻t16的经时变化yc1除去的理由进行说明。

图7是将图6所示的目标值S1、上限经时变化R1、以及经时变化yc1抽出来表示的说明图。

假设在步骤S105中作为目标值而取得了目标值S1的情况下，喷射器330A以响应性能的上限执行动作，此时的阳极侧压力的经时变化为上限经时变化R1。这里，在步骤S110中得到的目标平滑值为经时变化yc1的情况下，目标值与目标平滑值的差量亦即第1差量Δy达到第1阈值Th1的时刻为时刻t15。该时刻t15是达到比最终目标压力Ptg低第1阈值Th1的压力P3的时刻。这里，阳极侧压力的实测值的变化为上限经时变化R1，因此达到压力P3的时刻t12早于上述的时刻t15。因此，应当判断为在时刻t12，实际上为非过渡状态。但是，根据经时变化yc1，如果不等到比时刻t12晚很多的时刻t15，则无法判断为非过渡状态。因此，例如即便在时刻t12的紧后因喷射器330A的故障等而使得阳极侧压力的实测值大大脱离压力Ptg，也会判断为过渡状态，因此存在执行异常状态判定处理的步骤S225而误判定为不是异常状态的担忧。因此，在本实施方式中，将尽管实际上是非过渡状态却判断为过渡状态的期间较长的经时变化yc1除去。

另外，使用图8对将4个目标平滑值的经时变化中的达到最终目标压力Ptg的时刻早于时刻t14的经时变化yc4除去的理由进行说明。此外，如图6所示，在经时变化yc4中，在各运算周期中成为比上限经时变化R1大的值。

图8是将图6所示的目标值S1、上限经时变化R1以及经时变化yc4抽出来表示的说明图。

假设在步骤S105中作为目标值而取得了目标值S1的情况下，喷射器330A以响应性能的上限执行动作，此时的阳极侧压力的经时变化成为上限经时变化R1。这里，在步骤S110中得到的目标平滑值为经时变化yc4的情况下，目标值与目标平滑值的差量亦即第1差量Δy达到第1阈值Th1的时刻为时刻t11。该时刻t11是比最终目标压力Ptg低第1阈值Th1的压力P3的时刻。这里，阳极侧压力的实测值的变化为上限经时变化R1，因此达到压力P3的时刻t12晚于上述的时刻t11。应当判定为在时刻t11，实际上为过渡状态。但是，根据经时变化yc4，若达到时刻t11则会误判定为非过渡状态。但是，在时刻t11时，实际上是过渡状态，因此最终目标压力Ptg与阳极侧压力的实测值的差量还是较大。因此，在时刻t11～t12的期间，存在执行异常状态判定处理的步骤S235而误判定为异常状态的担忧。因此，在本实施方式中，为了避免尽管实际上是过渡状态却判断为非过渡状态的情况，将经时变化yc4除去。

接下来，对第1阈值的设定方法进行说明。将第1阈值设定为越小的值，则判断为非过渡状态的时机越晚。其结果是，存在尽管实际上已经从过渡状态变化为非过渡状态却判断为过渡状态的担忧。在该情况下，存在尽管实际上为异常状态却误判定为正常状态的担忧。另一方面，将第1阈值设定为越大的值，则作为与第1阈值相同的值的第2阈值的值也成为越大的值。因此，在产生异常状态而使得测定值从最终目标压力Ptg大大偏离之前，无法判定为异常状态。因此，能够考虑判断出从过渡状态变化至非过渡状态的时机的延迟与判定为喷射器330A的动作状态是异常状态的时机的延迟，而设定适当的值。

根据以上说明的实施方式的控制装置800，使用目标值来计算目标平滑值，在上述的目标平滑值与目标值的差量亦即第1差量Δy在第1阈值Th1以上的情况下判断为过渡状态，在小于第1阈值Th1的情况下判断为非过渡状态，因此与现有技术那样对目标值和控制量进行比较的构成相比，能够抑制对是否为过渡状态的误判定。即，目标平滑值是使目标值的经时变化钝化而成的值，因此当目标值的变化在短时间的期间急剧改变而再次复原的情况下，能够使上述急剧的变化难以表现为大的变化，能够抑制尽管是过渡状态却误判定为非过渡状态的情况。除此之外，目标平滑值是目标平滑值与目标值的差量亦即第1差量处于控制对象装置以响应性能的上限执行动作的情况下的控制量与目标值的差量以上的值，因此能够抑制尽管控制量实际上是过渡状态却误判定为非过渡状态的情况。

另外，在第2差量比第2阈值小的情况下，将动作状态判定为不是异常状态，在第2差量为第2阈值以上且控制量被判定为是过渡状态的情况下，将动作状态判定为不是异常状态，在第2差量为第2阈值以上且控制量被判定为是非过渡状态的情况下，将动作状态判定为是异常状态，因此能够高精度地判定是否是异常状态。

另外，通过调整时间常数t而能够调整目标平滑值的经时变化的程度(缓慢程度)。因此，即使在因产品差别等而使得控制对象装置的响应性能的上限产生差别的情况下，也能够通过调整时间常数t来计算适当的目标平滑值。

B.其他的实施方式：

B1.另一实施方式1：

在上述实施方式中，在求得目标平滑值时，针对目标值与前次的目标平滑值的差量进行了所谓的一次延迟处理，但本发明并不限定于此。例如，也可以在执行一次延迟处理后，还执行再次进行一次延迟处理的二次延迟处理。即，也可以将针对目标值与前次的目标平滑值的差量进行所谓的一次延迟处理而得到的值作为新的前次的目标平滑值，针对目标值与新的前次的目标平滑值的差量还执行一次延迟处理。另外，例如也可以针对目标值与前次的目标平滑值的差量而进行所谓的移动平均的计算处理。作为移动平均，可以采用单纯移动平均、加权移动平均、指数移动平均等任意的方法。另外，例如也可以针对目标值与前次的目标平滑值的差量执行后期处理。后期处理是指相对于差量值预先设定上限值与下限值中的至少一方的极限值，在差量值超过极限值的情况下将差量值置换为极限值的处理。在进行上述那样的二次延迟处理、移动平均的计算处理、后期处理的情况下，也与进行一次延迟处理的情况相同，在将相关的处理结果置换为目标值时，能够使目标值的经时变化钝化。

B2.另一实施方式2：

在上述实施方式的异常状态判定处理中，在阴极侧压力的实测值为第2阈值以上且判定为不是过渡状态的情况下，判定为喷射器330A的动作状态是异常状态，但本发明并不限定于此。在这种情况下，也可以判定为氢供排系统300A是异常状态。在相关的结构中，能够判定为喷射器330A、罐390A以及390B、主截止阀395A以及395B、减压阀320A、压力传感器340A、气液分离器370A、循环泵380A、氢供给路310A、阳极废气排出路360A、循环流路385A、连通路312中的任一个以上产生了异常。

B3.另一实施方式3：

在上述实施方式中，通过状态判断处理确定为过渡状态或者非过渡状态的对象(以下，称为“状态判断对象”)是阳极侧压力，但本发明并不限定于此。例如，状态判断对象也可以是阴极侧压力。在相关的结构中，也可以在设置于空气供给路410A或者空气排出路420A的压力传感器的实测值与目标值的差量为第2阈值以上且不是过渡状态的情况下，判定为产生了空气供排系统400A的异常状态、即空气压缩机440A、分流阀450A、调压阀460A、空气供给路410A、空气排出路420A中的任一个以上的要素产生了异常。另外，例如，状态判断对象也可以是阴极侧的空气的供给流量。在相关的结构中，也可以在空气供给路410A中的空气压缩机440A的下游侧配置质量流量计，在上述质量流量计的实测值为第2阈值以上且不是过渡状态的情况下，判定为空气压缩机440A的动作状态是异常状态。另外，例如状态判断对象也可以是燃料电池100A的温度。在相关的结构中，在制冷剂供给路520A中的燃料电池100A的附近设置温度传感器，将由上述温度传感器测定的温度作为燃料电池100A的温度进行测定。而且，也可以在温度传感器的实测值为第2阈值以上且不是过渡状态的情况下，判定为产生了冷却系统500A的异常状态，即制冷剂泵550A、散热器510A、三通阀560A、制冷剂供给路520A、制冷剂排出路530A、旁通路540A中的任一个以上的要素产生了异常。另外，例如，状态判断对象也可以是燃料电池100A的输出电流值。在相关的结构中，也可以在电源电路600A设置电流传感器，在上述电流传感器的实测值为第2阈值以上且不是过渡状态的情况下，判定为燃料电池100A以及电源电路600A中的至少一方是异常状态。这样，也可以将能够与燃料电池系统10中的各种控制对象装置(喷射器330A、空气压缩机440A、制冷剂泵550A、电源电路600A等)的动作对应地变化的任意的控制量作为状态判断对象。

另外，控制对象装置是包含于燃料电池系统10的要素，但本发明并不限定于此。例如，也可以在具备内燃机的车辆中，将用于对内燃机进行冷却的制冷剂的循环用的泵作为控制对象装置。在相关的结构中，也可以使内燃机的温度、即制冷剂的温度为状态判断对象，在制冷剂的温度为第2阈值以上且不是过渡状态的情况下，判定为制冷剂的循环用泵的动作状态是异常的。另外，控制对象装置并不限定于搭载于车辆，也可以搭载于车辆以外的任意的移动体、或者设置于土地、建筑物。例如，也可以是在房屋、工厂等中作为电力供给源被固定设置而使用的燃料电池系统的构成要素。

B4.另一实施方式4：

在上述实施方式中，目标值从压力P0向最终目标压力Ptg增加，但也可以是减少的情况。在相关的结构中，各时刻下的目标平滑值大于目标值。但是，在相关的结构中，目标值与目标平滑值的差量也在目标值与上限经时变化的差量以上。即，一般地，目标平滑值计算部830也可以计算目标平滑值，其中上述目标平滑值是使目标值的经时变化钝化而成的目标平滑值，并且是目标平滑值与目标值的差量处于控制对象装置以响应性能的上限执行动作的情况下的控制量的值与目标值的差量以上的目标平滑值。另外，如图6以及图8所示的经时变化yc4那样，也可以以使目标平滑值与目标值的差量成为比控制对象装置以响应性能的上限执行动作的情况下的控制量的值与目标值的差量小的值的方式计算目标平滑值。在相关的结构中，在产生了图3所示的时刻t1～t2的经时变化y1的情况下，也能够使上述经时变化钝化，能够抑制尽管是过渡状态却误判定为非过渡状态的情况。

B5.另一实施方式5：

在上述异常状态判定处理的结果是判定为是异常状态的情况下，也可以执行以下那样的处理。例如，也可以对喷射器330A的喷射量进行增减。另外，也可以对基于循环泵380A的气体的流量进行增减。也可以减少要求输出，以便减少燃料电池100A的发电量。另外，也可以抑制清洗阀375A打开，从而抑制阳极废气的排出。在这些处理中，控制部820相对于控制对象装置发送与在正常状态下发送的信号不同的特别的信号。对于特别的信号，例如举出包含与通过正常状态下的反馈控制而与阳极侧压力和目标值的差量对应地决定的氢的喷射期间、喷射占空比值不同的喷射时间、喷射占空比值在内的信号等。

B6.另一实施方式6：

在上述实施方式中，状态判断处理的结果、即判断为是过渡状态或者是非过渡状态的结果用于异常状态判定处理，但本发明并不限定于此。也可以代替异常状态判定处理或者除异常状态判定处理之外，还用于其他任意的处理。例如，也可以将状态判断处理的结果用于通过图像、声音而向驾驶员传递的处理。

B7.另一实施方式7：

在上述实施方式中，可以将由硬件实现的结构的一部分置换成软件，反之也可以将由软件实现的结构的一部分置换成硬件。例如，也可以通过集成电路、离散电路、或者将上述电路组合而成的模块来实现目标值取得部810、控制部820、目标平滑值计算部830、状态确定部840、异常判定部850中的至少一个功能部。另外，在本公开的功能的一部分或者全部由软件实现的情况下，该软件(计算机程序)能够以储存于计算机可读取的记录介质的形态被提供。“计算机可读取的记录介质”并不限定于软盘、CD-ROM那样的便携式的记录介质，也包含各种RAM、ROM等计算机内的内部存储装置、硬盘等固定于计算机的外部存储装置。即，“计算机可读取的记录介质”具有广泛的意义，包含能够固定数据包而不是暂时存储它的任意的记录介质。

本发明并不限定于上述的实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内以各种结构来实现。例如，为了解决上述课题的一部分或全部、或者为了实现上述效果的一部分或全部，与发明内容栏所记载的各方式中的技术特征对应的实施方式中的技术特征能够适当地替换、组合。另外，上述技术特征只要不是在本说明书中作为必要的内容被进行说明的，就能够适当地删除。

Claims (6)

1.一种控制装置，用于对控制对象装置进行控制，其中，

所述控制装置具备：

目标值取得部，其取得预先决定的每个运算周期的目标值，且所述目标值是能够与所述控制对象装置的动作对应地变化的控制量的目标值；

控制部，其使用取得的所述目标值来控制所述控制对象装置；

目标平滑值计算部，其计算使所述目标值的经时变化钝化的目标平滑值；以及

状态判断部，其计算作为所述目标值与所述目标平滑值的差量的第1差量，在计算出的所述第1差量为预先决定的第1阈值以上的情况下，判断为所述控制量是过渡状态，在该第1差量小于所述第1阈值的情况下，判断为所述控制量是非过渡状态。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，

所述控制装置还具备：

测定值取得部，其取得所述控制量的测定值；以及

异常判定部，其判定所述控制对象装置的动作状态，

所述异常判定部计算作为所述目标值与取得的所述测定值的差量的第2差量，

在计算出的所述第2差量小于第2阈值的情况下，将所述动作状态判定为不是异常状态，

在计算出的所述第2差量为所述第2阈值以上、且所述控制量被判断为是过渡状态的情况下，将所述动作状态判定为不是异常状态，

在计算出的所述第2差量为所述第2阈值以上、且所述控制量被判断为是非过渡状态的情况下，将所述动作状态判定为是异常状态。

3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其中，

所述目标平滑值是作为所述目标平滑值与所述目标值的差量的所述第1差量为所述控制对象装置以响应性能的上限执行动作的情况下的所述控制量与所述目标值的差量以上的值。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的控制装置，其中，

所述目标平滑值计算部以所述运算周期为单位，使用下述式(1)所示的运算式来计算所述目标平滑值，即：

Y(n+1)＝Y(n)+[Tg-Y(n)]/K···(1)，

在所述式(1)中，Y(n+1)表示本次的运算周期中的所述目标平滑值，Y(n)表示前一个运算周期中的所述目标平滑值，Tg表示本次的运算周期中的所述目标值，K为常数。

5.一种控制方法，对控制对象装置进行控制，其中，

所述控制方法具备：

取得预先决定的每个运算周期的目标值的工序，且所述目标值是能够与所述控制对象装置的动作对应地变化的控制量的目标值；

使用取得的所述目标值对所述控制对象装置进行控制的工序；

计算使所述目标值的经时变化钝化的目标平滑值的工序；以及

计算作为所述目标值与所述目标平滑值的差量的第1差量，且在计算出的所述第1差量为预先决定的第1阈值以上的情况下判断为所述控制量是过渡状态，在该第1差量小于所述第1阈值的情况下判断为所述控制量是非过渡状态的工序。

6.一种存储介质，是存储有计算机能够读取的指令的计算机可读取的存储介质，其中，

所述指令在由所述计算机执行时，使所述计算机执行用于对控制对象装置进行控制的方法，

所述方法具备：

取得预先决定的每个运算周期的目标值的工序，且所述目标值是能够与所述控制对象装置的动作对应地变化的控制量的目标值；

使用取得的所述目标值对所述控制对象装置进行控制的工序；

计算使所述目标值的经时变化钝化的目标平滑值的工序；以及

计算作为所述目标值与所述目标平滑值的差量的第1差量，且在计算出的所述第1差量为预先决定的第1阈值以上的情况下判断为所述控制量是过渡状态，在该第1差量小于所述第1阈值的情况下判断为所述控制量是非过渡状态的工序。