JP2002204505A - 燃料電池車両の制御装置 - Google Patents
燃料電池車両の制御装置Info
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
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- Fuel Cell (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 蓄電手段がいかなる充電状態にあっても、回
生制動が行えるとともに、燃料電池の運転を継続できる
燃料電池車両の制御装置を提供する。 【解決手段】 バッテリセンサ１０７がバッテリ１０２
のフル充電状態を検出したとき、制御装置１２１は、車
両駆動用モータ１０４が発生する回生電力、燃料電池１
０１のアイドル発電電力及び暖機発電電力等の余剰電力
を、燃料電池１０１の補機であるコンプレッサ１１４、
純水供給ポンプ１１３、冷却水供給ポンプ１１５の各運
転効率を低下させて運転することで吸収させる。
生制動が行えるとともに、燃料電池の運転を継続できる
燃料電池車両の制御装置を提供する。 【解決手段】 バッテリセンサ１０７がバッテリ１０２
のフル充電状態を検出したとき、制御装置１２１は、車
両駆動用モータ１０４が発生する回生電力、燃料電池１
０１のアイドル発電電力及び暖機発電電力等の余剰電力
を、燃料電池１０１の補機であるコンプレッサ１１４、
純水供給ポンプ１１３、冷却水供給ポンプ１１５の各運
転効率を低下させて運転することで吸収させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池を電源と
する燃料電池車両の制御装置に関する。
する燃料電池車両の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に電気自動車においては、減速時や
降坂時に車両駆動用モータに回生制動を行わせ、回生制
動より得られる回生電力を蓄電池に蓄え、次の発進加速
時に利用することで、走行可能距離、燃費、運転性を向
上させている。
降坂時に車両駆動用モータに回生制動を行わせ、回生制
動より得られる回生電力を蓄電池に蓄え、次の発進加速
時に利用することで、走行可能距離、燃費、運転性を向
上させている。
【０００３】ところが燃料電池車両においては、燃料電
池は発電装置であって、蓄電池のように回生電力を蓄積
させることはできない。このため回生電力蓄積用及び燃
料電池起動用として、比較的小容量の蓄電池やコンデン
サ等の蓄電手段を備えて、運転状態に応じて蓄電手段の
充電状態（以下、ＳＯＣと呼ぶ）を制御している。
池は発電装置であって、蓄電池のように回生電力を蓄積
させることはできない。このため回生電力蓄積用及び燃
料電池起動用として、比較的小容量の蓄電池やコンデン
サ等の蓄電手段を備えて、運転状態に応じて蓄電手段の
充電状態（以下、ＳＯＣと呼ぶ）を制御している。
【０００４】例えば、特開２０００−９２６１０号公報
には、車速が高い場合には蓄電手段の目標ＳＯＣを低く
設定し、また車速が低い場合には目標ＳＯＣを高く設定
することにより、減速時に発生する回生電力を充電する
ための蓄電容量を確保する方法を提案している。
には、車速が高い場合には蓄電手段の目標ＳＯＣを低く
設定し、また車速が低い場合には目標ＳＯＣを高く設定
することにより、減速時に発生する回生電力を充電する
ための蓄電容量を確保する方法を提案している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術においては、車速により蓄電手段のＳＯＣを変化
させて、回生電力を充電する容量を確保するという制御
方法を用いるため、ＳＯＣの制御が間に合わず蓄電手段
のＳＯＣが上限に達するという問題点があった。
の技術においては、車速により蓄電手段のＳＯＣを変化
させて、回生電力を充電する容量を確保するという制御
方法を用いるため、ＳＯＣの制御が間に合わず蓄電手段
のＳＯＣが上限に達するという問題点があった。
【０００６】特に、下り坂では、駆動用モータが蓄電手
段の電力を消費することなく、車速が高くなるため、蓄
電手段のＳＯＣを低下させることができず、回生制動中
にＳＯＣが上限値に達した場合には、回生制動中断によ
る制動力の低下が生じるという問題点があった。
段の電力を消費することなく、車速が高くなるため、蓄
電手段のＳＯＣを低下させることができず、回生制動中
にＳＯＣが上限値に達した場合には、回生制動中断によ
る制動力の低下が生じるという問題点があった。
【０００７】また、回生制動時やアイドル運転時に蓄電
手段のＳＯＣが上限に達した場合には、燃料電池の発電
を停止して余剰電力の発生を防止しようとすれば、燃料
電池の再起動に時間がかかる、及び発進時や再加速時の
加速が不良となるという問題点が生じる。
手段のＳＯＣが上限に達した場合には、燃料電池の発電
を停止して余剰電力の発生を防止しようとすれば、燃料
電池の再起動に時間がかかる、及び発進時や再加速時の
加速が不良となるという問題点が生じる。
【０００８】また、燃料電池は、通常起動直後は定格運
転温度より低く、直ちに定格出力を取り出すことができ
なので、暖機運転を必要とする。そこで、暖機運転に最
適な出力電流で暖機運転を行えば、速やかに燃料電池の
暖機を完了することができるが、暖機運転中に蓄電手段
のＳＯＣが上限値に達すると、通常補機の消費電力に相
当する出力電流に制限して暖機運転しなければならず、
暖機時間が長引くという問題点があった。
転温度より低く、直ちに定格出力を取り出すことができ
なので、暖機運転を必要とする。そこで、暖機運転に最
適な出力電流で暖機運転を行えば、速やかに燃料電池の
暖機を完了することができるが、暖機運転中に蓄電手段
のＳＯＣが上限値に達すると、通常補機の消費電力に相
当する出力電流に制限して暖機運転しなければならず、
暖機時間が長引くという問題点があった。
【０００９】また、燃料電池車両において、上記の余剰
電力を消費させるための抵抗器等を設けることが考えら
れるが、抵抗器の電力消費による温度上昇を制限するた
めの送風装置や周囲の装置への熱影響を避けるための熱
絶縁部材等の付加的な装置も必要とするため、車両搭載
上の問題点が生じる。
電力を消費させるための抵抗器等を設けることが考えら
れるが、抵抗器の電力消費による温度上昇を制限するた
めの送風装置や周囲の装置への熱影響を避けるための熱
絶縁部材等の付加的な装置も必要とするため、車両搭載
上の問題点が生じる。
【００１０】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、大容量の蓄電手段や余剰電力を消費させるた
めの抵抗器等の機器を備えることなく、回生制動中に蓄
電手段のＳＯＣが上限に達しても回生制動力を確保する
ことができる燃料電池車両の制御装置を提供することを
目的とする。
のであり、大容量の蓄電手段や余剰電力を消費させるた
めの抵抗器等の機器を備えることなく、回生制動中に蓄
電手段のＳＯＣが上限に達しても回生制動力を確保する
ことができる燃料電池車両の制御装置を提供することを
目的とする。
【００１１】また本発明は、大容量の蓄電手段や余剰電
力を消費させるための抵抗器等の機器を備えることな
く、アイドル運転中に蓄電手段のＳＯＣが上限に達して
も燃料電池のアイドル運転を継続することができる燃料
電池車両の制御装置を提供することを目的とする。
力を消費させるための抵抗器等の機器を備えることな
く、アイドル運転中に蓄電手段のＳＯＣが上限に達して
も燃料電池のアイドル運転を継続することができる燃料
電池車両の制御装置を提供することを目的とする。
【００１２】さらに本発明は、大容量の蓄電手段や余剰
電力を消費させるための抵抗器等の機器を備えることな
く、燃料電池の暖機時間を短縮することができる燃料電
池車両の制御装置を提供することを目的とする。
電力を消費させるための抵抗器等の機器を備えることな
く、燃料電池の暖機時間を短縮することができる燃料電
池車両の制御装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、燃料電池と、蓄電手段と、これら燃料電池及び蓄電
手段の少なくとも一方から供給された電力で燃料電池車
両を駆動する車両駆動用モータと、前記燃料電池を運転
するために必要な補機と、を備えた燃料電池車両を制御
する燃料電池車両の制御装置において、前記蓄電手段の
充電状態を検出する充電状態検出手段と、前記充電状態
検出手段の検出結果が充電上限状態にあるときに余剰電
力が発生した場合、前記補機の運転効率を低下させて余
剰電力を消費させる運転効率制御手段と、を備えたこと
を要旨とする。
は、燃料電池と、蓄電手段と、これら燃料電池及び蓄電
手段の少なくとも一方から供給された電力で燃料電池車
両を駆動する車両駆動用モータと、前記燃料電池を運転
するために必要な補機と、を備えた燃料電池車両を制御
する燃料電池車両の制御装置において、前記蓄電手段の
充電状態を検出する充電状態検出手段と、前記充電状態
検出手段の検出結果が充電上限状態にあるときに余剰電
力が発生した場合、前記補機の運転効率を低下させて余
剰電力を消費させる運転効率制御手段と、を備えたこと
を要旨とする。
【００１４】請求項２記載の本発明は、請求項１記載の
燃料電池車両の制御装置において、前記余剰電力は、前
記車両駆動用モータの回生電力であることを要旨とす
る。
燃料電池車両の制御装置において、前記余剰電力は、前
記車両駆動用モータの回生電力であることを要旨とす
る。
【００１５】請求項３記載の本発明は、請求項１記載の
燃料電池車両の制御装置において、前記余剰電力は、前
記燃料電池のアイドル発電電力であることを要旨とす
る。
燃料電池車両の制御装置において、前記余剰電力は、前
記燃料電池のアイドル発電電力であることを要旨とす
る。
【００１６】請求項４記載の本発明は、請求項１記載の
燃料電池車両の制御装置において、前記余剰電力は、前
記燃料電池の暖機発電電力であることを要旨とする。
燃料電池車両の制御装置において、前記余剰電力は、前
記燃料電池の暖機発電電力であることを要旨とする。
【００１７】請求項５記載の本発明は、請求項１記載の
燃料電池車両の制御装置において、前記補機は、それぞ
れ交流モータで駆動され、前記燃料電池に空気を供給す
るコンプレッサ、前記燃料電池の加湿用純水を供給する
ポンプ、前記燃料電池に冷却水を供給するポンプのいず
れか１つ、またはこれらの任意の組合せであることを要
旨とする。
燃料電池車両の制御装置において、前記補機は、それぞ
れ交流モータで駆動され、前記燃料電池に空気を供給す
るコンプレッサ、前記燃料電池の加湿用純水を供給する
ポンプ、前記燃料電池に冷却水を供給するポンプのいず
れか１つ、またはこれらの任意の組合せであることを要
旨とする。
【００１８】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、燃料電池
と、蓄電手段と、これら燃料電池及び蓄電手段の少なく
とも一方から供給された電力で燃料電池車両を駆動する
車両駆動用モータと、前記燃料電池を運転するために必
要な補機と、を備えた燃料電池車両を制御する燃料電池
車両の制御装置において、前記蓄電手段の充電状態を検
出する充電状態検出手段と、前記充電状態検出手段の検
出結果が充電上限状態にあるときに余剰電力が発生した
場合、前記補機の運転効率を低下させて余剰電力を消費
させる運転効率制御手段と、を備えたことにより、大容
量の蓄電手段や余剰電力消費用の機器を必要とせずに、
蓄電手段が充電上限状態となったときに補機に余剰電力
を消費させ燃料電池の運転継続が可能であるという効果
を奏する。
と、蓄電手段と、これら燃料電池及び蓄電手段の少なく
とも一方から供給された電力で燃料電池車両を駆動する
車両駆動用モータと、前記燃料電池を運転するために必
要な補機と、を備えた燃料電池車両を制御する燃料電池
車両の制御装置において、前記蓄電手段の充電状態を検
出する充電状態検出手段と、前記充電状態検出手段の検
出結果が充電上限状態にあるときに余剰電力が発生した
場合、前記補機の運転効率を低下させて余剰電力を消費
させる運転効率制御手段と、を備えたことにより、大容
量の蓄電手段や余剰電力消費用の機器を必要とせずに、
蓄電手段が充電上限状態となったときに補機に余剰電力
を消費させ燃料電池の運転継続が可能であるという効果
を奏する。
【００１９】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明の効果に加えて、前記余剰電力は、前記車両駆
動用モータの回生電力であるとしたので、回生制動中に
蓄電手段が充電上限状態となったときに、補機に余剰電
力を消費させ回生制動を継続できるという効果を奏す
る。
載の発明の効果に加えて、前記余剰電力は、前記車両駆
動用モータの回生電力であるとしたので、回生制動中に
蓄電手段が充電上限状態となったときに、補機に余剰電
力を消費させ回生制動を継続できるという効果を奏す
る。
【００２０】請求項３記載の発明によれば、請求項１記
載の発明の効果に加えて、前記余剰電力は、前記燃料電
池のアイドル発電電力であるとしたので、燃料電池車両
の停車時等における燃料電池のアイドル運転中に蓄電手
段が充電上限状態となったときに、アイドル運転により
発生する余剰電力を燃料電池の補機に消費させてアイド
ル運転を継続することにより、発進加速時の燃料電池運
転の再開を速やかに行えるという効果を奏する。
載の発明の効果に加えて、前記余剰電力は、前記燃料電
池のアイドル発電電力であるとしたので、燃料電池車両
の停車時等における燃料電池のアイドル運転中に蓄電手
段が充電上限状態となったときに、アイドル運転により
発生する余剰電力を燃料電池の補機に消費させてアイド
ル運転を継続することにより、発進加速時の燃料電池運
転の再開を速やかに行えるという効果を奏する。
【００２１】請求項４記載の発明によれば、請求項１記
載の発明の効果に加えて、前記余剰電力は、前記燃料電
池の暖機発電電力であるとしたので、暖機運転中に蓄電
手段が充電上限状態となったときに、補機に余剰電力を
消費させて暖機運転に最適な出力電流で燃料電池の暖機
運転を継続できるようになり、燃料電池の暖機時間を短
縮し、速やかに通常運転に移行できるという効果を奏す
る。
載の発明の効果に加えて、前記余剰電力は、前記燃料電
池の暖機発電電力であるとしたので、暖機運転中に蓄電
手段が充電上限状態となったときに、補機に余剰電力を
消費させて暖機運転に最適な出力電流で燃料電池の暖機
運転を継続できるようになり、燃料電池の暖機時間を短
縮し、速やかに通常運転に移行できるという効果を奏す
る。
【００２２】請求項５記載の発明によれば、請求項１記
載の発明の効果に加えて、前記補機は、それぞれ交流モ
ータで駆動され、前記燃料電池に空気を供給するコンプ
レッサ、前記燃料電池の加湿用純水を供給するポンプ、
前記燃料電池に冷却水を供給するポンプのいずれか１
つ、またはこれらの任意の組合せとしたので、燃料電池
が通常備える補機の運転効率を低下させるだけで、余剰
電力を消費することができるという効果を奏する。
載の発明の効果に加えて、前記補機は、それぞれ交流モ
ータで駆動され、前記燃料電池に空気を供給するコンプ
レッサ、前記燃料電池の加湿用純水を供給するポンプ、
前記燃料電池に冷却水を供給するポンプのいずれか１
つ、またはこれらの任意の組合せとしたので、燃料電池
が通常備える補機の運転効率を低下させるだけで、余剰
電力を消費することができるという効果を奏する。
【００２３】
【発明の実施の形態】次に図面を参照して、本発明の実
施形態を詳細に説明する。図１は、本発明に係る燃料電
池車両の制御装置の実施形態の構成を示すシステム構成
図である。
施形態を詳細に説明する。図１は、本発明に係る燃料電
池車両の制御装置の実施形態の構成を示すシステム構成
図である。
【００２４】図１において、本発明の制御装置が適用さ
れる燃料電池車両は、電源である燃料電池１０１と、蓄
電手段であるバッテリ１０２と、燃料電池１０１及びバ
ッテリ１０２の少なくとも一方から供給された直流電力
を交流電力に変換するインバータ１０３と、インバータ
１０３からの交流電力を車両の駆動力に変換する車両駆
動用モータ１０４と、車両駆動用モータ１０４で生じた
駆動力を駆動輪１０６に伝える作動装置１０５と、駆動
輪１０６と、バッテリ１０２の充電状態（ＳＯＣ）を検
出する充電状態検出手段であるバッテリセンサ１０７
と、燃料電池１０１に水素ガスを供給する水素ガス供給
装置１１２と、燃料電池１０１に供給される水素ガスと
空気を加湿する加湿器１１１と、加湿器１１１に加湿用
純水を供給する純水供給ポンプ１１３と、純水供給ポン
プ１１３を制御するインバータ１１６と、燃料電池１０
１に空気を供給するコンプレッサ１１４と、コンプレッ
サ１１４を制御するインバータ１１７と、燃料電池１０
１に冷却水を供給する冷却水供給ポンプ１１５と、冷却
水供給ポンプ１１５を制御するインバータ１１８と、ア
クセルセンサ１２２と、車速センサ１２３と、ブレーキ
センサ１２４と、シフトスイッチ１２５と、充電状態検
出手段であるバッテリセンサ１０７の検出結果が充電上
限状態にあるときに余剰電力が発生した場合、燃料電池
１０１の補機の運転効率を低下させて余剰電力を消費さ
せる運転効率制御手段としての制御装置１２１とを備え
ている。
れる燃料電池車両は、電源である燃料電池１０１と、蓄
電手段であるバッテリ１０２と、燃料電池１０１及びバ
ッテリ１０２の少なくとも一方から供給された直流電力
を交流電力に変換するインバータ１０３と、インバータ
１０３からの交流電力を車両の駆動力に変換する車両駆
動用モータ１０４と、車両駆動用モータ１０４で生じた
駆動力を駆動輪１０６に伝える作動装置１０５と、駆動
輪１０６と、バッテリ１０２の充電状態（ＳＯＣ）を検
出する充電状態検出手段であるバッテリセンサ１０７
と、燃料電池１０１に水素ガスを供給する水素ガス供給
装置１１２と、燃料電池１０１に供給される水素ガスと
空気を加湿する加湿器１１１と、加湿器１１１に加湿用
純水を供給する純水供給ポンプ１１３と、純水供給ポン
プ１１３を制御するインバータ１１６と、燃料電池１０
１に空気を供給するコンプレッサ１１４と、コンプレッ
サ１１４を制御するインバータ１１７と、燃料電池１０
１に冷却水を供給する冷却水供給ポンプ１１５と、冷却
水供給ポンプ１１５を制御するインバータ１１８と、ア
クセルセンサ１２２と、車速センサ１２３と、ブレーキ
センサ１２４と、シフトスイッチ１２５と、充電状態検
出手段であるバッテリセンサ１０７の検出結果が充電上
限状態にあるときに余剰電力が発生した場合、燃料電池
１０１の補機の運転効率を低下させて余剰電力を消費さ
せる運転効率制御手段としての制御装置１２１とを備え
ている。
【００２５】なお、本実施形態において、制御装置１２
１から運転効率の制御可能な燃料電池１０１の補機は、
純水供給ポンプ１１３、コンプレッサ１１４、および冷
却水供給ポンプ１１５である。これらはそれぞれ図示し
ない駆動用交流モータを内蔵し、制御装置１２１からイ
ンバータ１１６、１１７、１１８へ出力する補機指令値
により運転効率の制御が可能となっている。
１から運転効率の制御可能な燃料電池１０１の補機は、
純水供給ポンプ１１３、コンプレッサ１１４、および冷
却水供給ポンプ１１５である。これらはそれぞれ図示し
ない駆動用交流モータを内蔵し、制御装置１２１からイ
ンバータ１１６、１１７、１１８へ出力する補機指令値
により運転効率の制御が可能となっている。
【００２６】車両の力行時には、燃料電池１０１とバッ
テリ１０２から供給される直流電力は、インバータ１０
３で交流電力に変換され、車両駆動用モータ１０４を駆
動し、発生した駆動力が作動装置１０５を介して駆動輪
１０６に伝達される。
テリ１０２から供給される直流電力は、インバータ１０
３で交流電力に変換され、車両駆動用モータ１０４を駆
動し、発生した駆動力が作動装置１０５を介して駆動輪
１０６に伝達される。
【００２７】また減速時または降坂時には、回生エネル
ギーが駆動輪１０６を介して車両駆動用モータ１０４で
交流電力に変換され、さらにインバータ１０３で直流電
力に変換されてバッテリ１０２に充電される。
ギーが駆動輪１０６を介して車両駆動用モータ１０４で
交流電力に変換され、さらにインバータ１０３で直流電
力に変換されてバッテリ１０２に充電される。
【００２８】燃料電池１０１の水素極には、燃料である
水素ガスが水素ガス供給装置１１２から供給され、空気
極にはインバータ１１７が制御するコンプレッサ１１４
によって酸化剤である酸素を含んだ空気が供給される
が、水素ガスと空気とは加湿器１１１で加湿されてから
各電極に供給される。加湿器１１１にはインバータ１１
６が制御する純水供給ポンプ１１３によって加湿用純水
が供給される。また、燃料電池１０１にはインバータ１
１８が制御する冷却水供給ポンプ１１５によって冷却水
が供給される。
水素ガスが水素ガス供給装置１１２から供給され、空気
極にはインバータ１１７が制御するコンプレッサ１１４
によって酸化剤である酸素を含んだ空気が供給される
が、水素ガスと空気とは加湿器１１１で加湿されてから
各電極に供給される。加湿器１１１にはインバータ１１
６が制御する純水供給ポンプ１１３によって加湿用純水
が供給される。また、燃料電池１０１にはインバータ１
１８が制御する冷却水供給ポンプ１１５によって冷却水
が供給される。
【００２９】制御装置１２１は、アクセルセンサ１２２
と、車速センサ１２３、ブレーキセンサ１２４、シフト
スイッチ１２５などによる運転状態検出結果と、バッテ
リセンサ１０７が検出したバッテリ１０２のＳＯＣとに
基づいて、純水供給ポンプ１１３、コンプレッサ１１
４、冷却水供給ポンプ１１５の運転効率と、燃料電池へ
の空気、水素ガス、加湿用純水、冷却水等の供給量を算
出する。
と、車速センサ１２３、ブレーキセンサ１２４、シフト
スイッチ１２５などによる運転状態検出結果と、バッテ
リセンサ１０７が検出したバッテリ１０２のＳＯＣとに
基づいて、純水供給ポンプ１１３、コンプレッサ１１
４、冷却水供給ポンプ１１５の運転効率と、燃料電池へ
の空気、水素ガス、加湿用純水、冷却水等の供給量を算
出する。
【００３０】そして、これらの算出結果に基づいて、イ
ンバータ１１６、インバータ１１７、及びインバータ１
１８を介して、純水供給ポンプ１１３、コンプレッサ１
１４、冷却水供給ポンプ１１５をそれぞれ制御し、発電
に必要な加湿用純水と空気と冷却水を供給する。さら
に、算出された水素ガス供給量に従って水素ガス供給装
置１１２を制御し、発電に必要な水素ガスを供給する。
ンバータ１１６、インバータ１１７、及びインバータ１
１８を介して、純水供給ポンプ１１３、コンプレッサ１
１４、冷却水供給ポンプ１１５をそれぞれ制御し、発電
に必要な加湿用純水と空気と冷却水を供給する。さら
に、算出された水素ガス供給量に従って水素ガス供給装
置１１２を制御し、発電に必要な水素ガスを供給する。
【００３１】また、制御装置１２１は、アクセルセンサ
１２２、車速センサ１２３、ブレーキセンサ１２４、シ
フトスイッチ１２５などの運転状態検出結果に基づい
て、力行制御、回生制御、アイドル発電制御、暖機発電
制御等を行う。
１２２、車速センサ１２３、ブレーキセンサ１２４、シ
フトスイッチ１２５などの運転状態検出結果に基づい
て、力行制御、回生制御、アイドル発電制御、暖機発電
制御等を行う。
【００３２】次に、図２のフローチャートを参照して、
力行制御時に制御装置１２１が行う制御の詳細について
説明する。尚、以下の説明では、バッテリ１０２のＳＯ
Ｃは、最大充電容量Ｑmax に対する現在の充電量Ｑの比
率として式（１）で表すこととする。
力行制御時に制御装置１２１が行う制御の詳細について
説明する。尚、以下の説明では、バッテリ１０２のＳＯ
Ｃは、最大充電容量Ｑmax に対する現在の充電量Ｑの比
率として式（１）で表すこととする。
【００３３】
【数１】 ＳＯＣ＝Ｑ／Ｑmax …（１） 図２において、まず、ステップ（以下、ステップをＳと
略す）２０１で車両駆動トルク指令値Ｔｄを算出する。
この車両駆動トルク指令値Ｔｄは、運転者の要求と車両
状態とを判断して、算出される車両駆動用モータ１０４
の要求駆動トルクである。
略す）２０１で車両駆動トルク指令値Ｔｄを算出する。
この車両駆動トルク指令値Ｔｄは、運転者の要求と車両
状態とを判断して、算出される車両駆動用モータ１０４
の要求駆動トルクである。
【００３４】なお、車両駆動トルク指令値Ｔｄが正値の
場合は力行制御を行い、負値の場合は制動制御を行う。
また、制動制御時には車両駆動トルク指令値Ｔｄを車両
制動トルク指令値Ｔｄと呼ぶ。
場合は力行制御を行い、負値の場合は制動制御を行う。
また、制動制御時には車両駆動トルク指令値Ｔｄを車両
制動トルク指令値Ｔｄと呼ぶ。
【００３５】車両駆動トルク指令値Ｔｄは、アクセルセ
ンサ１２２が出力するアクセル開度やシフトスイッチ１
２５が出力するシフトポジションなどの運転者の操作
量、および車速センサ１２３が出力する車両速度などに
基づいてマップ等から算出される。そして、算出された
車両駆動トルク指令値Ｔｄに従ってインバータ１０３が
車両駆動用モータ１０４の駆動トルクを制御する。
ンサ１２２が出力するアクセル開度やシフトスイッチ１
２５が出力するシフトポジションなどの運転者の操作
量、および車速センサ１２３が出力する車両速度などに
基づいてマップ等から算出される。そして、算出された
車両駆動トルク指令値Ｔｄに従ってインバータ１０３が
車両駆動用モータ１０４の駆動トルクを制御する。
【００３６】Ｓ２０２では車両駆動電力Ｐｄを算出す
る。この車両駆動電力Ｐｄは、車両駆動用モータ１０４
が車両駆動トルク指令値Ｔｄを出力するために必要な電
力である。車両駆動電力Ｐｄは、式（２）に示すよう
に、車両駆動トルク指令値Ｔｄと、車両速度ｖと、ギヤ
比およびモータ効率などで決まる比例定数ｋとの積であ
る。なお、制動制御時には車両駆動電力Ｐｄを車両制動
電力Ｐｄと呼ぶ。
る。この車両駆動電力Ｐｄは、車両駆動用モータ１０４
が車両駆動トルク指令値Ｔｄを出力するために必要な電
力である。車両駆動電力Ｐｄは、式（２）に示すよう
に、車両駆動トルク指令値Ｔｄと、車両速度ｖと、ギヤ
比およびモータ効率などで決まる比例定数ｋとの積であ
る。なお、制動制御時には車両駆動電力Ｐｄを車両制動
電力Ｐｄと呼ぶ。
【００３７】
【数２】 Ｐｄ＝ｋ×Ｔｄ×ｖ …（２） Ｓ２０３ではバッテリ充放電電力目標値Ｐｂを算出す
る。このバッテリ充放電電力目標値Ｐｂは、バッテリ１
０２のＳＯＣを目標ＳＯＣと一致させる際に行われる充
電、または放電による目標電力であり、バッテリ放電時
を正、充電時を負とした値である。このバッテリ充放電
電力目標値Ｐｂは、充放電のバッテリ電流Ｉｂとバッテ
リ電圧Ｖｂとの積である。なお、バッテリ電流Ｉｂは、
式（４）に示すように、ＳＯＣから目標ＳＯＣを差し引
いた値とバッテリ１０２の最大充電容量Ｑmax との積
を、ＳＯＣから目標ＳＯＣに達するまでの時間である目
標到達時間Ｔｂで割った値であり、放電方向を正、充電
方向を負とする。
る。このバッテリ充放電電力目標値Ｐｂは、バッテリ１
０２のＳＯＣを目標ＳＯＣと一致させる際に行われる充
電、または放電による目標電力であり、バッテリ放電時
を正、充電時を負とした値である。このバッテリ充放電
電力目標値Ｐｂは、充放電のバッテリ電流Ｉｂとバッテ
リ電圧Ｖｂとの積である。なお、バッテリ電流Ｉｂは、
式（４）に示すように、ＳＯＣから目標ＳＯＣを差し引
いた値とバッテリ１０２の最大充電容量Ｑmax との積
を、ＳＯＣから目標ＳＯＣに達するまでの時間である目
標到達時間Ｔｂで割った値であり、放電方向を正、充電
方向を負とする。
【００３８】
【数３】 Ｐｂ＝Ｉｂ×Ｖｂ …（３） Ｉｂ＝（ＳＯＣ−目標ＳＯＣ）×Ｑmax ／Ｔｂ …（４） バッテリ電流Ｉｂは、バッテリ１０２の電流容量及びイ
ンバータ１０３の電流容量等を考慮して算出されるが、
運転状態により変動する値であってもよい。
ンバータ１０３の電流容量等を考慮して算出されるが、
運転状態により変動する値であってもよい。
【００３９】ＳＯＣが目標ＳＯＣ未満の場合には、バッ
テリ充放電電力目標値Ｐｂ及びバッテリ電流Ｉｂは負値
になり、目標到達時間Ｔｂの間、バッテリ電流｜Ｉｂ｜
でバッテリ１０２を充電する。また、ＳＯＣが目標ＳＯ
Ｃ以上の場合には、バッテリ充放電電力目標値Ｐｂは正
値となり、目標到達時間Ｔｂの間、バッテリ電流Ｉｂで
バッテリ１０２を放電、つまり蓄電電力を消費する。な
お目標ＳＯＣは一定値でもよいし、車速の大小を考慮し
て、高速時には目標ＳＯＣを低く設定し、低速時には目
標ＳＯＣを高く設定してもよい。
テリ充放電電力目標値Ｐｂ及びバッテリ電流Ｉｂは負値
になり、目標到達時間Ｔｂの間、バッテリ電流｜Ｉｂ｜
でバッテリ１０２を充電する。また、ＳＯＣが目標ＳＯ
Ｃ以上の場合には、バッテリ充放電電力目標値Ｐｂは正
値となり、目標到達時間Ｔｂの間、バッテリ電流Ｉｂで
バッテリ１０２を放電、つまり蓄電電力を消費する。な
お目標ＳＯＣは一定値でもよいし、車速の大小を考慮し
て、高速時には目標ＳＯＣを低く設定し、低速時には目
標ＳＯＣを高く設定してもよい。
【００４０】Ｓ２０４では発電電力指令値Ｐｇを算出す
る。この発電電力指令値Ｐｇは、燃料電池１０１が発電
するべき電力である。発電電力指令値Ｐｇは車両駆動電
力Ｐｄからバッテリ充放電電力目標値Ｐｂを差し引いた
値である。
る。この発電電力指令値Ｐｇは、燃料電池１０１が発電
するべき電力である。発電電力指令値Ｐｇは車両駆動電
力Ｐｄからバッテリ充放電電力目標値Ｐｂを差し引いた
値である。
【００４１】
【数４】 Ｐｇ＝Ｐｄ−Ｐｂ …（５） Ｓ２０５では、発電電力指令値Ｐｇに基づいて補機指令
値を算出する。そして、この補機指令値に従って最適効
率運転制御指令をインバータ１１６、１１７、１１８に
出し、コンプレッサ１１４と純水供給ポンプ１１３と冷
却水供給ポンプ１１５とを制御して、発電に必要な空気
と加湿用純水と冷却水を燃料電池に供給する。さらに、
補機指令値に従って水素ガス供給装置１１２を制御し、
発電に必要な水素ガスを燃料電池に供給する。
値を算出する。そして、この補機指令値に従って最適効
率運転制御指令をインバータ１１６、１１７、１１８に
出し、コンプレッサ１１４と純水供給ポンプ１１３と冷
却水供給ポンプ１１５とを制御して、発電に必要な空気
と加湿用純水と冷却水を燃料電池に供給する。さらに、
補機指令値に従って水素ガス供給装置１１２を制御し、
発電に必要な水素ガスを燃料電池に供給する。
【００４２】次に、図３のフローチャートを参照して、
回生制動時に制御装置１２１が行う制御の詳細について
説明する。
回生制動時に制御装置１２１が行う制御の詳細について
説明する。
【００４３】まず、Ｓ３０１で車両制動トルク指令値Ｔ
ｄを算出する。この車両制動トルク指令値Ｔｄは、車両
制動中の運転状態で必要とされる車両駆動用モータ１０
４の制動トルクである。車両制動トルク指令値Ｔｄは、
アクセルセンサ１２２が出力するアクセル開度とシフト
スイッチ１２５が出力するシフトポジションとブレーキ
センサ１２４が出力するブレーキ操作量などの運転者の
操作量、および車速センサ１２３が出力する車両速度な
どの検出結果に基づいてマップ等から算出される。
ｄを算出する。この車両制動トルク指令値Ｔｄは、車両
制動中の運転状態で必要とされる車両駆動用モータ１０
４の制動トルクである。車両制動トルク指令値Ｔｄは、
アクセルセンサ１２２が出力するアクセル開度とシフト
スイッチ１２５が出力するシフトポジションとブレーキ
センサ１２４が出力するブレーキ操作量などの運転者の
操作量、および車速センサ１２３が出力する車両速度な
どの検出結果に基づいてマップ等から算出される。
【００４４】制動制御時には車両制動トルク指令値Ｔｄ
は負値なので、インバータ１０３は車両制動トルク指令
値Ｔｄに基づいて車両駆動用モータ１０４の回生制動制
御を行う。
は負値なので、インバータ１０３は車両制動トルク指令
値Ｔｄに基づいて車両駆動用モータ１０４の回生制動制
御を行う。
【００４５】Ｓ３０２では車両制動電力Ｐｄを算出す
る。この車両制動電力Ｐｄは、車両制動トルク指令値Ｔ
ｄに従って行われる回生制動によって得られる電力であ
る。車両制動電力Ｐｄは、式（２）に示したように、車
両制動トルク指令値Ｔｄと、車両速度ｖと、ギヤ比およ
びモータ効率などで決まる比例定数ｋとの積で、制動制
御時は車両制動トルク指令値Ｔｄと同様に負値である。
る。この車両制動電力Ｐｄは、車両制動トルク指令値Ｔ
ｄに従って行われる回生制動によって得られる電力であ
る。車両制動電力Ｐｄは、式（２）に示したように、車
両制動トルク指令値Ｔｄと、車両速度ｖと、ギヤ比およ
びモータ効率などで決まる比例定数ｋとの積で、制動制
御時は車両制動トルク指令値Ｔｄと同様に負値である。
【００４６】Ｓ３０３では、バッテリ充放電電力目標値
Ｐｂを算出する。このバッテリ充放電電力目標値Ｐｂ
は、車両制動中の運転状態におけるバッテリ１０２のＳ
ＯＣを目標ＳＯＣと一致させる際に行われる充電、また
は放電によるバッテリ電流Ｉｂにバッテリ電圧Ｖｂを乗
じた値であり、式（３）、（４）となる。
Ｐｂを算出する。このバッテリ充放電電力目標値Ｐｂ
は、車両制動中の運転状態におけるバッテリ１０２のＳ
ＯＣを目標ＳＯＣと一致させる際に行われる充電、また
は放電によるバッテリ電流Ｉｂにバッテリ電圧Ｖｂを乗
じた値であり、式（３）、（４）となる。
【００４７】バッテリ電流Ｉｂは、バッテリ１０２の電
流容量及びインバータ１０３の電流容量などを考慮して
算出される。バッテリ１０２のＳＯＣが目標ＳＯＣ未満
の場合には、バッテリ充放電電力目標値Ｐｂ及びバッテ
リ電流Ｉｂは負値になり、バッテリ１０２を充電する。
流容量及びインバータ１０３の電流容量などを考慮して
算出される。バッテリ１０２のＳＯＣが目標ＳＯＣ未満
の場合には、バッテリ充放電電力目標値Ｐｂ及びバッテ
リ電流Ｉｂは負値になり、バッテリ１０２を充電する。
【００４８】また、ＳＯＣが目標ＳＯＣ以上の場合に
は、バッテリ充放電電力目標値Ｐｂ及びバッテリ電流Ｉ
ｂは正値となり、バッテリ電流Ｉｂでバッテリ１０２を
放電、つまり蓄電電力を消費する。なお目標ＳＯＣは、
一定値としてもよいが、車速の大小を考慮して変動する
値に設定することも可能であり、高速時には目標ＳＯＣ
を高くし、低速時には目標ＳＯＣを低くしても構わな
い。
は、バッテリ充放電電力目標値Ｐｂ及びバッテリ電流Ｉ
ｂは正値となり、バッテリ電流Ｉｂでバッテリ１０２を
放電、つまり蓄電電力を消費する。なお目標ＳＯＣは、
一定値としてもよいが、車速の大小を考慮して変動する
値に設定することも可能であり、高速時には目標ＳＯＣ
を高くし、低速時には目標ＳＯＣを低くしても構わな
い。
【００４９】Ｓ３０４では発電電力指令値Ｐｇを算出す
る。この発電電力指令値Ｐｇは燃料電池１０１が回生制
動状態で発電すべき電力であり、車両制動電力Ｐｄから
バッテリ充放電電力目標値Ｐｂを差し引いた値である。
る。この発電電力指令値Ｐｇは燃料電池１０１が回生制
動状態で発電すべき電力であり、車両制動電力Ｐｄから
バッテリ充放電電力目標値Ｐｂを差し引いた値である。
【００５０】次いで、Ｓ３０５でアイドル状態の発電電
力最低指令値Ｐｇ０を算出する。この発電電力最低指令
値Ｐｇ０は、燃料電池１０１の発電部でイオン交換膜の
乾燥などを起こさない最低限の発電電力である。ただ
し、発電電力最低指令値Ｐｇ０は燃料電池１０１の正味
発電電力ではなく実発電電力値である。
力最低指令値Ｐｇ０を算出する。この発電電力最低指令
値Ｐｇ０は、燃料電池１０１の発電部でイオン交換膜の
乾燥などを起こさない最低限の発電電力である。ただ
し、発電電力最低指令値Ｐｇ０は燃料電池１０１の正味
発電電力ではなく実発電電力値である。
【００５１】次いで、Ｓ３０６で発電電力指令値Ｐｇが
発電電力最低指令値Ｐｇ０以上か否かを判定する。Ｓ３
０６の判定において、発電電力指令値Ｐｇが発電電力最
低指令値Ｐｇ０未満であれば、Ｓ３０７で発電電力指令
値Ｐｇを発電電力最低指令値Ｐｇ０に設定し、Ｓ３０８
で余剰電力（Ｐｇ０−Ｐｇ）に相当する電力だけ余分に
消費するように補機指令値を演算し、補機指令値に従っ
て効率低下運転制御指令をインバータ１１６、１１７、
１１８に出し、コンプレッサ１１４と純水供給ポンプ１
１３と冷却水供給ポンプ１１５で消費される電力を増大
させながら、発電に必要な空気と加湿用純水と冷却水を
燃料電池に供給する。さらに、補機指令値に従って水素
ガス供給装置１１２を制御し、発電に必要な水素ガスを
燃料電池に供給する。こうして、回生制動中でも燃料電
池１０１の運転は継続される。
発電電力最低指令値Ｐｇ０以上か否かを判定する。Ｓ３
０６の判定において、発電電力指令値Ｐｇが発電電力最
低指令値Ｐｇ０未満であれば、Ｓ３０７で発電電力指令
値Ｐｇを発電電力最低指令値Ｐｇ０に設定し、Ｓ３０８
で余剰電力（Ｐｇ０−Ｐｇ）に相当する電力だけ余分に
消費するように補機指令値を演算し、補機指令値に従っ
て効率低下運転制御指令をインバータ１１６、１１７、
１１８に出し、コンプレッサ１１４と純水供給ポンプ１
１３と冷却水供給ポンプ１１５で消費される電力を増大
させながら、発電に必要な空気と加湿用純水と冷却水を
燃料電池に供給する。さらに、補機指令値に従って水素
ガス供給装置１１２を制御し、発電に必要な水素ガスを
燃料電池に供給する。こうして、回生制動中でも燃料電
池１０１の運転は継続される。
【００５２】Ｓ３０６の判定において、Ｐｇが発電電力
最低指令値Ｐｇ０以上であれば、Ｓ３０９で補機効率を
最適効率とした補機指令値を演算し、この補機指令値に
従って最適効率運転制御指令をインバータ１１６、１１
７、１１８に出し、コンプレッサ１１４と純水供給ポン
プ１１３と冷却水供給ポンプ１１５とを制御して、発電
に必要な空気と加湿用純水と冷却水を燃料電池に供給す
る。さらに、補機指令値に従って水素ガス供給装置１１
２を制御し、発電に必要な水素ガスを燃料電池に供給す
る。
最低指令値Ｐｇ０以上であれば、Ｓ３０９で補機効率を
最適効率とした補機指令値を演算し、この補機指令値に
従って最適効率運転制御指令をインバータ１１６、１１
７、１１８に出し、コンプレッサ１１４と純水供給ポン
プ１１３と冷却水供給ポンプ１１５とを制御して、発電
に必要な空気と加湿用純水と冷却水を燃料電池に供給す
る。さらに、補機指令値に従って水素ガス供給装置１１
２を制御し、発電に必要な水素ガスを燃料電池に供給す
る。
【００５３】以上の回生制動ルーチンを実行することに
より、回生制動中でも余剰電力が処理されて、回生制動
が維持されるので、安定した制動力が確保できる。さら
に、空気供給量、加湿用純水流量、燃料電池冷却水流量
など、燃料電池の発電条件の変更も必要ないため、燃料
電池の発電を停止するなどの影響を与えることがない。
より、回生制動中でも余剰電力が処理されて、回生制動
が維持されるので、安定した制動力が確保できる。さら
に、空気供給量、加湿用純水流量、燃料電池冷却水流量
など、燃料電池の発電条件の変更も必要ないため、燃料
電池の発電を停止するなどの影響を与えることがない。
【００５４】次に、図４のフローチャートを参照して、
アイドル運転時に制御装置１２１が行う制御の詳細につ
いて説明する。信号待ち、渋滞などで車両停車中に、バ
ッテリ１０２のＳＯＣが上限値に達した場合に、燃料電
池１０１の発電を停止すると、イオン交換膜の乾燥、お
よび水素極への空気透過が起こり、再起動に時間がかか
るなどの問題が生じる。そこで本発明においては、補機
の運転効率を低下させて、アイドル運転時の余剰電力を
消費させることにより、アイドル運転を継続できるよう
に制御している。
アイドル運転時に制御装置１２１が行う制御の詳細につ
いて説明する。信号待ち、渋滞などで車両停車中に、バ
ッテリ１０２のＳＯＣが上限値に達した場合に、燃料電
池１０１の発電を停止すると、イオン交換膜の乾燥、お
よび水素極への空気透過が起こり、再起動に時間がかか
るなどの問題が生じる。そこで本発明においては、補機
の運転効率を低下させて、アイドル運転時の余剰電力を
消費させることにより、アイドル運転を継続できるよう
に制御している。
【００５５】図４において、まず、Ｓ４０１で発電電力
最低指令値Ｐｇ０を算出する。この発電電力最低指令値
Ｐｇ０は、燃料電池１０１の発電部でイオン交換膜の乾
燥などを起こさない最低限の発電電力である。ただし、
発電電力最低指令値Ｐｇ０は燃料電池１０１の正味発電
電力ではなく実発電電力値である。
最低指令値Ｐｇ０を算出する。この発電電力最低指令値
Ｐｇ０は、燃料電池１０１の発電部でイオン交換膜の乾
燥などを起こさない最低限の発電電力である。ただし、
発電電力最低指令値Ｐｇ０は燃料電池１０１の正味発電
電力ではなく実発電電力値である。
【００５６】Ｓ４０２では、バッテリセンサ１０７によ
ってバッテリ１０２のＳＯＣを判定し、ＳＯＣ上限値よ
り小さいかどうかを判定する。そして、ＳＯＣが上限値
未満の場合はＳ４０３を実行し、ＳＯＣが上限値以上の
場合はＳ４０４を実行する。
ってバッテリ１０２のＳＯＣを判定し、ＳＯＣ上限値よ
り小さいかどうかを判定する。そして、ＳＯＣが上限値
未満の場合はＳ４０３を実行し、ＳＯＣが上限値以上の
場合はＳ４０４を実行する。
【００５７】Ｓ４０３では、発電電力最低指令値Ｐｇ０
から算出される補機指令値に従って最適効率運転制御指
令をインバータ１１６、１１７、１１８に出し、コンプ
レッサ１１４と純水供給ポンプ１１３と冷却水供給ポン
プ１１５とを最適運転効率で制御して、発電に必要な空
気と加湿用純水と冷却水を燃料電池に供給する。さら
に、補機指令値に従って水素ガス供給装置１１２を制御
し、発電に必要な水素ガスを燃料電池に供給する。加え
て、燃料電池１０１で発電された発電電力をバッテリ１
０２に充電する。
から算出される補機指令値に従って最適効率運転制御指
令をインバータ１１６、１１７、１１８に出し、コンプ
レッサ１１４と純水供給ポンプ１１３と冷却水供給ポン
プ１１５とを最適運転効率で制御して、発電に必要な空
気と加湿用純水と冷却水を燃料電池に供給する。さら
に、補機指令値に従って水素ガス供給装置１１２を制御
し、発電に必要な水素ガスを燃料電池に供給する。加え
て、燃料電池１０１で発電された発電電力をバッテリ１
０２に充電する。
【００５８】Ｓ４０４では、発電電力最低指令値Ｐｇ０
から算出される補機指令値に従って効率低下運転制御指
令をインバータ１１６、１１７、１１８に出し、コンプ
レッサ１１４と純水供給ポンプ１１３と冷却水供給ポン
プ１１５で消費される電力を増大させながら、発電に必
要な空気と加湿用純水と冷却水を燃料電池に供給する。
さらに、補機指令値に従って水素ガス供給装置１１２を
制御し、発電に必要な水素ガスを燃料電池に供給する。
このＳ４０４を実行することで、アイドル運転中でも燃
料電池１０１の正味発電量はゼロまたは負値に制御され
る。
から算出される補機指令値に従って効率低下運転制御指
令をインバータ１１６、１１７、１１８に出し、コンプ
レッサ１１４と純水供給ポンプ１１３と冷却水供給ポン
プ１１５で消費される電力を増大させながら、発電に必
要な空気と加湿用純水と冷却水を燃料電池に供給する。
さらに、補機指令値に従って水素ガス供給装置１１２を
制御し、発電に必要な水素ガスを燃料電池に供給する。
このＳ４０４を実行することで、アイドル運転中でも燃
料電池１０１の正味発電量はゼロまたは負値に制御され
る。
【００５９】Ｓ４０１からＳ４０４の制御を実行するこ
とにより、アイドル運転中でも余剰電力が処理されて、
バッテリ１０２が過充電にならないので、アイドル運転
の維持が可能になり、定格運転の再開を速やかに行え
る。
とにより、アイドル運転中でも余剰電力が処理されて、
バッテリ１０２が過充電にならないので、アイドル運転
の維持が可能になり、定格運転の再開を速やかに行え
る。
【００６０】次に、図５のフローチャートを参照して、
暖機運転時に制御装置１２１が行う制御の詳細について
説明する。本実施形態における暖機運転は、燃料電池１
０１の暖機に最適な出力電流に相当する暖機発電電力で
暖機を行い、暖機運転中にバッテリ１０２のＳＯＣが上
限値に達すると充電を停止させるとともに、補機の運転
効率を低下させて、余剰電流を補機に消費させることに
より、最適出力電流による暖機を継続させて、迅速な燃
料電池の暖機を行うものである。
暖機運転時に制御装置１２１が行う制御の詳細について
説明する。本実施形態における暖機運転は、燃料電池１
０１の暖機に最適な出力電流に相当する暖機発電電力で
暖機を行い、暖機運転中にバッテリ１０２のＳＯＣが上
限値に達すると充電を停止させるとともに、補機の運転
効率を低下させて、余剰電流を補機に消費させることに
より、最適出力電流による暖機を継続させて、迅速な燃
料電池の暖機を行うものである。
【００６１】図５において、まずＳ５０１で暖機発電電
力指令値Ｐｇ１を算出する。この暖機発電電力指令値Ｐ
ｇ１は燃料電池１０１の温度が速やかに上昇する発電電
力である。ただし、暖機発電電力指令値Ｐｇ１は燃料電
池１０１の正味発電電力ではなく、実発電電力である。
力指令値Ｐｇ１を算出する。この暖機発電電力指令値Ｐ
ｇ１は燃料電池１０１の温度が速やかに上昇する発電電
力である。ただし、暖機発電電力指令値Ｐｇ１は燃料電
池１０１の正味発電電力ではなく、実発電電力である。
【００６２】Ｓ５０２では、バッテリセンサ１０７によ
ってバッテリ１０２のＳＯＣを判定する。そして、ＳＯ
Ｃが上限値未満の場合はＳ５０３を実行し、ＳＯＣが上
限値以上の場合はＳ５０４を実行する。
ってバッテリ１０２のＳＯＣを判定する。そして、ＳＯ
Ｃが上限値未満の場合はＳ５０３を実行し、ＳＯＣが上
限値以上の場合はＳ５０４を実行する。
【００６３】Ｓ５０３では、暖機発電電力指令値Ｐｇ１
から算出される補機指令値に従って暖機運転用の最適効
率運転制御指令をインバータ１１６、１１７、１１８に
出し、コンプレッサ１１４と純水供給ポンプ１１３と冷
却水供給ポンプ１１５とを制御して、発電に必要な空気
と加湿用純水と冷却水を燃料電池に供給する。さらに、
補機指令値に従って水素ガス供給装置１１２を制御し、
発電に必要な水素ガスを燃料電池に供給する。加えて、
燃料電池１０１で発電された発電電力をバッテリ１０２
に充電する。
から算出される補機指令値に従って暖機運転用の最適効
率運転制御指令をインバータ１１６、１１７、１１８に
出し、コンプレッサ１１４と純水供給ポンプ１１３と冷
却水供給ポンプ１１５とを制御して、発電に必要な空気
と加湿用純水と冷却水を燃料電池に供給する。さらに、
補機指令値に従って水素ガス供給装置１１２を制御し、
発電に必要な水素ガスを燃料電池に供給する。加えて、
燃料電池１０１で発電された発電電力をバッテリ１０２
に充電する。
【００６４】Ｓ５０４では、暖機発電電力指令値Ｐｇ１
から算出される補機指令値に従って暖機運転用の効率低
下運転制御指令をインバータ１１６、１１７、１１８に
出し、コンプレッサ１１４と純水供給ポンプ１１３と冷
却水供給ポンプ１１５で消費される電力を増大させなが
ら、発電に必要な空気と加湿用純水と冷却水を燃料電池
に供給する。さらに、補機指令値に従って水素ガス供給
装置１１２を制御し、発電に必要な水素ガスを燃料電池
に供給する。Ｓ５０４を実行することで、暖機中でも燃
料電池１０１の正味発電量はゼロまたは負値に制御され
る。
から算出される補機指令値に従って暖機運転用の効率低
下運転制御指令をインバータ１１６、１１７、１１８に
出し、コンプレッサ１１４と純水供給ポンプ１１３と冷
却水供給ポンプ１１５で消費される電力を増大させなが
ら、発電に必要な空気と加湿用純水と冷却水を燃料電池
に供給する。さらに、補機指令値に従って水素ガス供給
装置１１２を制御し、発電に必要な水素ガスを燃料電池
に供給する。Ｓ５０４を実行することで、暖機中でも燃
料電池１０１の正味発電量はゼロまたは負値に制御され
る。
【００６５】Ｓ５０１からＳ５０４の制御を実行するこ
とにより、暖機運転中でも余剰電力が処理されて、バッ
テリ１０２が過充電にならないため、燃料電池温度を速
やかに上昇させることが可能になり、燃料電池１０１は
短時間の暖機運転で定格出力可能な状態に移行できる。
とにより、暖機運転中でも余剰電力が処理されて、バッ
テリ１０２が過充電にならないため、燃料電池温度を速
やかに上昇させることが可能になり、燃料電池１０１は
短時間の暖機運転で定格出力可能な状態に移行できる。
【００６６】なお、以上説明した実施形態は、本発明の
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するものではない。したがって、上記の実施形
態に示された各要素は、本発明の技術範囲に属する全て
の設計上の選択事項をも含む趣旨である。たとえば、本
実施形態では蓄電手段にバッテリを用いたが、キャパシ
タとＤＣ−ＤＣコンバータとを組み合わせて用いること
もできる。また、本実施形態では燃料ガスに水素ガスを
使用したが、メタノール、天然ガス等を改質した改質ガ
スを用いても良い。
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するものではない。したがって、上記の実施形
態に示された各要素は、本発明の技術範囲に属する全て
の設計上の選択事項をも含む趣旨である。たとえば、本
実施形態では蓄電手段にバッテリを用いたが、キャパシ
タとＤＣ−ＤＣコンバータとを組み合わせて用いること
もできる。また、本実施形態では燃料ガスに水素ガスを
使用したが、メタノール、天然ガス等を改質した改質ガ
スを用いても良い。
【図１】本発明に係る燃料電池車両の制御装置の実施形
態の構成を示すシステム構成図である。
態の構成を示すシステム構成図である。
【図２】実施形態における制御装置の力行制御動作を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図３】実施形態における制御装置の回生制御動作を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図４】実施形態における制御装置のアイドル運転制御
動作を示すフローチャートである。
動作を示すフローチャートである。
【図５】実施形態における制御装置の暖機制御動作を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
１０１ 燃料電池 １０２ バッテリ １０３ インバータ １０４ 車両駆動用交流モータ １０７ バッテリセンサ １１１ 加湿器 １１２ 水素ガス供給装置 １１３ 純水供給ポンプ １１４ コンプレッサ １１５ 冷却水供給ポンプ １１６ インバータ １１７ インバータ １１８ インバータ １２１ 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5G003 AA05 AA07 BA01 CA01 CA06 CA11 EA01 FA06 GB06 GC05 5H027 AA02 KK52 5H115 PA10 PC06 PG04 PI16 PI18 PI29 PO17 PU01 PV09 QA10 QE06 QE10 QI04 SE03 SE06 TI02
Claims (5)
- 【請求項１】 燃料電池と、蓄電手段と、これら燃料電
池及び蓄電手段の少なくとも一方から供給された電力で
燃料電池車両を駆動する車両駆動用モータと、前記燃料
電池を運転するために必要な補機と、を備えた燃料電池
車両を制御する燃料電池車両の制御装置において、 前記蓄電手段の充電状態を検出する充電状態検出手段
と、 前記充電状態検出手段の検出結果が充電上限状態にある
ときに余剰電力が発生した場合、前記補機の運転効率を
低下させて余剰電力を消費させる運転効率制御手段と、 を備えたことを特徴とする燃料電池車両の制御装置。 - 【請求項２】 前記余剰電力は、前記車両駆動用モータ
の回生電力であることを特徴とする請求項１記載の燃料
電池車両の制御装置。 - 【請求項３】 前記余剰電力は、前記燃料電池のアイド
ル発電電力であることを特徴とする請求項１記載の燃料
電池車両の制御装置。 - 【請求項４】 前記余剰電力は、前記燃料電池の暖機発
電電力であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池
車両の制御装置。 - 【請求項５】 前記補機は、それぞれ交流モータで駆動
され、前記燃料電池に空気を供給するコンプレッサ、前
記燃料電池の加湿用純水を供給するポンプ、前記燃料電
池に冷却水を供給するポンプのいずれか１つ、またはこ
れらの任意の組合せであることを特徴とする請求項１記
載の燃料電池車両の制御装置。
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|---|---|---|---|
| JP2001000096A JP3596468B2 (ja) | 2001-01-04 | 2001-01-04 | 燃料電池車両の制御装置 |
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-
2001
- 2001-01-04 JP JP2001000096A patent/JP3596468B2/ja not_active Expired - Fee Related
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