JP2003061212A - 燃料電池自動車の制御装置 - Google Patents

燃料電池自動車の制御装置

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JP2003061212A JP2002139711A JP2002139711A JP2003061212A JP 2003061212 A JP2003061212 A JP 2003061212A JP 2002139711 A JP2002139711 A JP 2002139711A JP 2002139711 A JP2002139711 A JP 2002139711A JP 2003061212 A JP2003061212 A JP 2003061212A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】燃料電池の発電状態が悪化したときに、モータ
の出力トルクが急激に低下することを抑制した燃料電池
自動車の制御装置を提供する。 【解決手段】上限放電電力算出部５３は、キャパシタ３
の開放電圧（Ｖcap_o）と燃料電池２の上限発電量（Ｉf
c_LMT）とに基づいて、燃料電池２の発電量が上限発電
量（Ｉfc_LMT）であるときのキャパシタ３の放電電力で
ある上限放電電力（Ｐcap_LMT）を算出する。出力制限
電力算出部５４は、上限発電量（Ｉfc_LMT）と上限放電
電力（Ｐcap_o）と電装補機の消費電力（Ｐload）とに
基づいて、モータ１０に対して供給可能な電力の上限で
ある出力制限電力（PLD）を算出する。トルク指令決定
部６０は、モータ１０及びモータ駆動装置５の消費電力
が出力制限電力（PLD）を超えないように、トルク指令
（TRQ_CMD）を制限する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池と電気二
重層キャパシタを並列に接続して走行用モータの電源と
した燃料電池自動車の制御装置に関し、特に、該モータ
に出力する駆動用電力の制限に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池自動車に搭載されて、該燃料電
池自動車で消費される電力の供給を制御する制御装置と
して、例えば図４に示したように構成された制御装置が
知られている。
【０００３】図４に示した制御装置には、走行用モータ
１００に駆動電力を供給するモータ駆動ユニット１０１
及びエアコン等の電装補機（図示しない）の電源として
燃料電池１０２が備えられている。そして、燃料電池１
０２と並列に電気二重層キャパシタ１０３が接続され、
反応ガス供給部１０４の応答遅れにより燃料電池１０２
に対する反応ガスの供給が不足して燃料電池１０２の発
電量の不足が生じたときに、電気二重層キャパシタ１０
３からの放電電力により補充されるようにしている。
【０００４】また、燃料電池制御部１０５は、燃料電池
１０２に供給される反応ガス（水素及び空気）の圧力
（Ｐgas）、量（Ｑgas）、温度（Ｔgas）等の検出値か
ら燃料電池１０２の作動状態を検知して、燃料電池１０
２から出力可能な発電量の上限である上限発電量（Ｉfc
_LMT）を把握する。また、電気自動車制御部１０６は、
アクセルペダルの踏込み量（Ａp）と、モータ１００の
回転数（Ｎm）とに基づいて、モータ１００の駆動に必
要な電力であるモータ要求電力（PD_REQ）を算出する。
【０００５】そして、電源管理制御部１０７は、モータ
要求電力（PD_REQ）と電装補機の消費電力（Ｐload）と
に応じて、燃料電池１０２の目標発電量（Ｉfc_CMD）を
燃料電池制御部１０５に指示すると共に、上限発電量
（Ｉfc_LMT）に応じて、燃料電池１０２の発電量の不足
が生じないように、モータ駆動ユニット１０１からモー
タ１００に出力可能な駆動電力の上限である出力制限電
力（PLD）を電気自動車制御部１０６に指示する。
【０００６】これにより、燃料電池制御部１０５は、目
標発電量（Ｉfc_CMD）が得られるように反応ガス供給部
１０４に対する反応ガスの供給量の指示値（CMP_CMD）
を決定し、また、電気自動車制御部１０６は、モータ１
００に出力される駆動電力が出力制限電力（PLD）を超
えないように、モータ駆動ユニット１０１に対するトル
ク指令（TRQ_CMD）を決定する。
【０００７】その結果、燃料電池１０２は、モータ要求
電力（PD_REQ）に応じた発電量を発生するように作動
し、モータ駆動ユニット１０１からモータ１００に出力
される駆動電力は出力制限電力（PLD）以下に制限され
るため、燃料電池１０２の発電量が不足することを防止
することができる。
【０００８】しかし、図４に示した制御装置において
は、例えば反応ガスの電気化学反応により生成される水
が燃料電池１０２を構成するセル内に滞留して、燃料電
池の出力が低下した場合のように、燃料電池１０２の異
常が生じて燃料電池１０２の発電能力が低下し、それに
応じて上限発電量（Ｉfc_LMT）が減少すると、出力制限
電力（PLD）も減少するため、モータ駆動ユニット１０
１に対するトルク指令（TRQ_CMD）の上限が低下する。
【０００９】そのため、燃料電池自動車の走行中に燃料
電池１０２の異常が生じて上限発電量（Ｉfc_LMT）が急
激に減少したときに、トルク指令（TRQ_CMD）の上限の
低下に伴ってモータ１００の出力トルクが急激に低下し
て燃料電池自動車の挙動が変化し、燃料電池自動車の運
転者や同乗者に不安感や不快感を与えるおそれがあると
いう不都合があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記不都合
を解消し、燃料電池の異常が生じたときに、走行用モー
タの出力トルクが急激に低下することを抑制した燃料電
池自動車の制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたものであり、走行用モータに所定の
トルク指令に応じた駆動電力を出力するモータ駆動手段
と、該モータ駆動手段の電源として使用される燃料電池
と、該燃料電池により充電され、該燃料電池の発電量が
不足する状態となるときに、放電が生じて不足する発電
量を補充するように前記燃料電池と並列に接続された電
気二重層キャパシタとを備えた燃料電池自動車の制御装
置の改良に関する。
【００１２】そして、前記燃料電池の作動状態を検知し
て該作動状態に応じた前記燃料電池の上限発電量を把握
する上限発電量把握手段と、前記燃料電池の発電量が前
記上限発電量となったときに前記電気二重層キャパシタ
から放電される電力である上限放電電力を把握する上限
放電電力把握手段と、該上限放電電力と前記上限発電量
とに応じて、前記燃料電池と前記電気二重層キャパシタ
とにより出力可能な総電力の上限である上限総電力を把
握する上限総電力把握手段と、前記トルク指令を該上限
総電力に応じた上限トルク以下に制限するトルク指令制
限手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】かかる本発明によれば、前記上限総電力把
握手段は、前記燃料電池の前記上限発電量と前記電気二
重層キャパシタの前記上限放電電力とに応じて、前記上
限総電力を把握する。そのため、前記燃料電池の作動状
態が悪化して前記上限発電量把握手段により把握される
前記上限発電量が急激に減少した場合であっても、前記
電気二重層キャパシタの放電電力分により前記上限総電
力の減少が抑制される。そして、前記トルク指令制限手
段は、前記トルク指令を前記上限総電力に応じた前記上
限トルク以下に制限する。そのため、前記燃料電池自動
車の走行中に前記燃料電池の作動状態が急激に悪化した
ときに、前記モータに対するトルク指令が急激に減少し
て前記モータの出力トルクが低下することが抑制され、
これにより前記モータの出力トルクの急激な低下に伴う
前記燃料電池自動車の挙動の変化によって前記燃料電池
自動車の運転者や同乗者に不安感や不快感を与えること
を防止することができる。
【００１４】また、前記電気二重層キャパシタの開放電
圧を把握する開放電圧把握手段と、前記燃料電池の発電
量と出力電圧との相関関係を示す特性マップのデータ及
び前記電気二重層キャパシタの内部抵抗のデータを記憶
した記憶手段とを備え、前記上限放電電力把握手段は、
前記上限発電量を前記特性マップに適用して得られた前
記燃料電池の出力電圧と、前記開放電圧把握手段により
把握された前記電気二重層キャパシタの開放電圧と、前
記電気二重層キャパシタの内部抵抗とに基づいて、前記
上限放電電力を把握することを特徴とする。
【００１５】かかる本発明によれば、前記上限放電電力
把握手段は、前記上限発電量を前記特性マップに適用す
ることによって、前記燃料電池の発電量が前記上限発電
量となったときの前記燃料電池の出力電圧を認識するこ
とができる。そして、詳細は後述するが、前記上限放電
電力把握手段は、このようにして認識した前記上限発電
量における前記燃料電池の出力電圧と、前記電気二重層
キャパシタの開放電圧と、前記電気二重層キャパシタの
内部抵抗とを用いて、前記上限放電電力を精度良く算出
することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例につい
て、図１〜図３を参照して説明する。図１は本発明の燃
料電池自動車の制御装置の構成図、図２は図１に示した
制御装置の制御ブロック図、図３は燃料電池とキャパシ
タの出力特性を示したグラフである。
【００１７】図１を参照して、本発明の燃料電池自動車
の制御装置１（以下、単に制御装置１という）は、燃料
電池自動車に搭載されて該車両に供給する電力を制御す
るものであり、制御装置１の作動はマイクロコンピュー
タやメモリ（本発明の記憶手段に相当する）等により構
成されたコントローラ４により制御される。
【００１８】そして、水素と空気を反応ガスとした電気
化学反応を生じさせて電流を出力する燃料電池２の発電
量が、コントローラ４に備えられた電源管理制御部１４
と燃料電池制御部１６により制御される。また、走行用
モータ１０（以下、単にモータ１０という）に対するト
ルク指令がコントローラ４に備えられた駆動制御部９に
より決定される。
【００１９】燃料電池２及びキャパシタ３の出力電力
は、モータ駆動装置５（本発明のモータ駆動手段に相当
する）、空調機器６、及びＤＣ／ＤＣコンバータ７を介
して１２Ｖ負荷８に供給される。モータ駆動装置５は、
コントローラ４に備えられた駆動制御部９から出力され
るトルク指令（TRQ_CMD）に応じて、モータ１０の電機
子に流れる電流を制御する。そして、モータ１０の駆動
力はトランスミッション１１を介して駆動輪１２に伝達
される。
【００２０】駆動制御部９は、アクセルペダル１３の踏
込み量（Ａp）とモータ１０の回転数（Ｎm）とに基づい
て、モータ駆動装置５で必要となる電力であるモータ要
求電力（PD_REQ）を通知する信号を電源管理制御部１４
に出力する。
【００２１】電源管理制御部１４には、モータ１０以外
の電装補機で消費される電力を把握するために、負荷電
流センサ１５により検出される負荷電流（Ｉ_load）と
負荷電圧（Ｖ_load）の検出信号が入力され、これらの
検出信号により、電源管理制御部１４は、モータ１０以
外の電装補機で消費される電力を把握する。
【００２２】そして、電源管理制御部１４は、燃料電池
制御部１６（本発明の上限発電量把握手段の機能を含
む）から出力される燃料電池２の上限発電量（Ｉfc_LM
T）と、キャパシタセンサ３１により検出されるキャパ
シタ３の充放電電流（Ｉcap）及び端子電圧（Ｖcap）等
を考慮した上で、モータ要求電力（PD_REQ）とモータ１
０以外の電装補機で消費される電力との合計電力に応じ
て、燃料電池２から出力される電流の目標値である目標
発電量（Ｉfc_CMD）を決定し、該目標発電量（Ｉfc _CM
D）を指示する信号を燃料電池制御部１６に出力する。
【００２３】また、電源管理制御部１４は、駆動制御部
９に対して、燃料電池２及びキャパシタ３から駆動制御
部９に対して供給可能な電力の上限である出力制限電力
（PLD）を通知する信号を出力する。
【００２４】なお、燃料電池制御部１６には、反応ガス
センサ２０から出力される燃料電池２に供給される反応
ガス（水素及び空気）の圧力（Ｐgas）、流量（Ｑga
s）、及び温度（Ｔgas）の検出信号と、燃料電池２のス
タック（図示しない）を構成する燃料電池セル（図示し
ない）の個々の状態（Ｖce ll_indiv）の検出信号とが
入力され、燃料電池制御部１６は、これらの検出信号か
ら把握される燃料電池２の状態を考慮して上限発電量
（Ｉfc_LMT）を決定する。
【００２５】また、駆動制御部９は、モータ１０及びモ
ータ駆動装置５における消費電力が電源管理制御部１４
から通知された出力制限電力（PLD）を超えないよう
に、モータ駆動装置５に対してトルク指令（TRQ_CMD）
を出力し、モータ駆動装置５は、モータ１０が該トルク
指令（TRQ_CMD）に応じたトルクを発生するように、モ
ータ１０の電機子電流を制御する。
【００２６】また、燃料電池制御部１６は、電源管理制
御部１４から出力された目標発電量（Ｉfc_CMD）の電流
が燃料電池２から出力されるように、反応ガス供給装置
２１に対して、燃料電池２に供給する反応ガスの目標供
給量（CMP_CMD)を指示する信号を出力する。これによ
り、目標発電量（Ｉfc_CMD）に応じた流量の空気と水素
が燃料電池２に供給される。
【００２７】そして、反応ガス供給装置２１から供給さ
れる水素は、イジェクタ（図示しない）及び加湿器（図
示しない）を経由して燃料電池２の水素極に供給され、
空気極に供給される空気中の酸素と電気化学反応を生じ
て水となり、排出弁２２を介して排出される。ここで、
排出弁２２の開度は、空気及び水素の供給圧に応じて燃
料電池２内部の圧力勾配が一定に保たれるように、燃料
電池制御部１６からの制御信号（VLV_CMD）により制御
される。
【００２８】また、燃料電池２には、水冷式の冷却器
（図示しない）が備えられ、燃料電池制御部１６は、該
冷却器に給水される冷却水の温度と該冷却器から排水さ
れる冷却水の温度とに応じて、該冷却器に供給される冷
却水の流量と温度を制御する。
【００２９】また、制御装置１には、燃料電池２の出力
電流を制限するためのトランジスタやＦＥＴ等のスイッ
チング素子を備えると共に、燃料電池２の出力電流（Ｉ
fc）と出力電圧（Ｖfc）を検出する出力電流制限手段３
０（本発明の電流制限手段の機能を含む）が設けられ、
電源管理制御部１４から出力される電流制限信号（VCU_
CMD）のレベル（High／Low）に応じて、出力電流制限手
段３０は燃料電池２の電流出力をＯＮ／ＯＦＦする。
【００３０】なお、電源管理制御部１４は、基本的に
は、燃料電池２の起動時及び停止時以外は、電流制限信
号（VCU_CMD）のレベルを常時Highレベルとして出力電
流制限手段をＯＮ（通電）状態とし、燃料電池２とキャ
パシタ３を直結状態に維持する。
【００３１】この直結状態においては、モータ１０とモ
ータ１０以外の電装負荷の総消費電力が増大して、燃料
電池２の出力電圧が低下するときは、キャパシタ３の開
放電圧と燃料電池２の出力電圧との差に応じた放電電流
がモータ１０及びモータ１０以外の電装負荷に供給され
る。一方、前記総消費電力が減少して、燃料電池２の出
力電圧が上昇するときには、キャパシタ３の開放電圧と
燃料電池２の出力電圧との差に応じた充電電流が燃料電
池２からキャパシタ３に供給される。
【００３２】その結果、いずれの場合もキャパシタ３の
開放電圧と燃料電池２の出力電圧が等しい状態に移行す
る。そのため、残充電量が変化しても開放電圧があまり
変化しないバッテリーを燃料電池２と並列に接続する場
合のように、大電流のスイッチングが可能な大型のＤＣ
／ＤＣコンバータにより常時燃料電池２の出力電圧とバ
ッテリーの開放電圧とを整合させる必要がなく、出力電
流制限手段３０は、燃料電池２の出力電流が少ない燃料
電池２の起動時及び停止時にキャパシタ３と燃料電池２
の間の通電を制限するための小型のスイッチング素子を
備えればよい。
【００３３】以上説明した構成により、モータ要求電力
（PD_REQ）と負荷電流（Ｉload）及び負荷電圧（Ｖloa
d）により算出される電装補機の消費電力とに応じて決
定された目標発電量（Ｉfc_CMD）に応じた電流が燃料電
池２から出力されるように、燃料電池２に対する反応ガ
スの目標反応量（CMP_CMD）が制御される。そのため、
基本的には、運転者によるアクセルペダル１３の踏込み
量（Ａp）に応じたトルクがモータ１０から出力され
る。
【００３４】しかし、燃料電池２における反応ガスの電
気化学反応により生じた水が完全に燃料電池２から排出
されずに燃料電池２内に滞留する場合があり、この場合
には、燃料電池２内に滞留した水により燃料電池２に対
する反応ガスの供給が妨げられて燃料電池２の発電効率
が低下した異常状態となる。そして、このように燃料電
池２の発電効率が低下した異常状態となると、燃料電池
制御部１６により把握される上限発電量（Ｉfc_LMT）が
減少し、それに応じて電源管理制御部１４により算出さ
れる出力制限電力（PLD）も減少するため、駆動制御部
９により決定されるトルク指令（TRQ_CMD）の上限が低
下する。
【００３５】したがって、燃料電池２が異常状態となっ
て上限発電量（Ｉfc_LMT）が急激に減少したときに、そ
れに応じて出力制限電力（PLD）も急激に減少したとき
には、トルク指令（TRQ_CMD）の制限によりモータ１０
の出力トルクが急激に低下して燃料電池自動車の挙動が
変化し運転者及び同乗者に不快感や不安感を与えてしま
う。
【００３６】そこで、電源管理制御部１４は、キャパシ
タ３からの放電電力を考慮して出力制限電力（PLD）を
算出することによって、上限発電量（Ｉfc_LMT）の急激
な減少に伴ってトルク指令（TRQ_CMD）が急激に低下す
ることを抑制する処理を行なう。以下、図２及び図３を
参照してこの処理について説明する。
【００３７】図２を参照して、電源管理制御部１４は、
キャパシタ３の開放電圧（Ｖcap_o）を算出する開放電
圧算出部５０（本発明の開放電圧把握手段に相当す
る）、電装補機の消費電力（Ｐload）とモータ要求電力
（PD_REQ）とを加算した必要総電力（PT_REQ）を算出す
る必要総電力算出部５１、必要総電力（PT_REQ）に基づ
いて目標発電量（Ｉfc_CMD）を算出する目標発電量算出
部５２、キャパシタ３の開放電圧（Ｖcap_o）と上限発
電量（Ｉfc_LMT）とに基づいて、燃料電池２の発電量が
上限発電量（Ｉfc_LMT）となったときのキャパシタ３の
放電電力である上限放電電力（Ｐcap_LMT）を算出する
上限放電電力算出部５３（本発明の上限放電電力把握手
段に相当する）、上限発電量（Ｉfc_LMT）と上限放電電
力（Ｐcap_LMT）と電装補機の消費電力（Ｐload）とに
基づいて、モータ駆動装置５に対して供給可能な電力の
最大値である出力制限電力（PLD，本発明の上限総電力
に相当する）を算出する出力制限電力算出部５４（本発
明の上限総電力把握手段に相当する）、目標発電量（Ｉ
fc_ CMD）が上限発電量（Ｉfc_LMT）を超えるときに、
燃料電池３の発電量が上限発電量（Ｉfc_LMT）以下とな
るように出力電流制限手段３０をスイッチングする電流
制限信号（VCU_CMD）を出力する出力制限値算出部５５
を備える。
【００３８】開放電圧算出部５０は、キャパシタ３の充
放電電流（Ｉcap）及びキャパシタ３の出力電圧（Ｖca
p）と、メモリに記憶されたキャパシタ３の内部抵抗Ｒc
apのデータとから、以下の式（１）によりキャパシタ３
の開放電圧（Ｖcap_o）を算出する。
【００３９】 Ｖcap_o ＝ Ｖcap ＋ Ｉcap・Ｒcap ・・・・・（１） 必要総電力算出部５１は、電装補機の消費電力（Ｐloa
d）と、モータ要求電力（PD_REQ）とから、以下の式
（２）により必要総電力（PT_REQ）を算出する。
【００４０】 PT_REQ ＝ Ｐload ＋ PD_REQ ・・・・・（２） そして、目標発電量算出部５２は、必要総電力（PT_RE
Q）に若干の余裕を持たせて燃料電池２の目標発電量
（Ｉfc_CMD）を決定する。
【００４１】また、上限放電電力算出部５３は、キャパ
シタ３の開放電圧（Ｖcap_o）と上限発電量（Ｉfc_LM
T）とに基づいて、上限放電電力（Ｐcap_LMT）を算出す
る。以下、図３を参照して、上限放電電力算出部５３に
よる上限放電電力（Ｐcap_LMT）の算出手順について説
明する。
【００４２】図３は、燃料電池２とキャパシタ３の出力
特性を示したグラフであり、縦軸が電圧、横軸が電流に
設定されている。そして、図中、Ｉ＝Ｆ（Ｖ）の曲線は
燃料電池２の出力特性を示し、Ｉ＝Ｇ（Ｖ）の直線は開
放電圧（Ｖcap_o）がＶ１であるときのキャパシタ３の
出力特性を示している。
【００４３】ここで、図中Ｐ１（Ｉ１，Ｖ１）を動作点
として燃料電池２が作動しており、上限発電量（Ｉfc_L
MT）がＩ２であったとすると、燃料電池２の発電量が上
限発電量（Ｉfc_LMT）に変化したときの燃料電池２の動
作点はＰ２（Ｉ２，Ｖ２）となる。そして、燃料電池２
とキャパシタ３が直結状態（出力電流制限手段３０によ
る電流制限が行なわれていない状態）にあるときは、燃
料電池２の出力電圧（Ｖfc）とキャパシタ３の出力電圧
（Ｖcap）は等しくなる（Ｖfc＝Ｖcap＝Ｖ２）。
【００４４】そのため、燃料電池２の出力電圧がＶ２と
なったときのキャパシタ３の放電電流はＩ３（＝Ｇ（Ｖ
２））となり、上限放電電力（Ｐcap_LMT）はＩ２とＶ
２を乗じて算出することができる。
【００４５】そして、キャパシタ３の出力特性Ｉ＝Ｇ
（Ｖ）の傾きはキャパシタ３の内部抵抗（Ｒcap）であ
り、Ｇ（０）＝Ｖcap_o であるから、G（Ｖ）は以下の
式（３）で表される。
【００４６】 Ｇ（Ｖ） ＝ −Ｒcap・Ｉ ＋ Ｖcap_o ・・・・・（３） そのため、キャパシタ３の出力電圧がＶfc_LMTであると
きのキャパシタ３の放電電流（Ｉcap_LMT）は、以下の
式（４）で算出することができる。
【００４７】 Ｉcap_LMT ＝ （Ｖcap_o−Ｖfc_LMT）／Ｒcap ・・・・・（４） したがって、キャパシタ３の上限放電電力（Ｐcap_LM
T）は、以下の式（５）で算出することができる。
【００４８】 Ｐcap_LMT ＝ Ｉcap_LMT × Ｖfc_LMT ＝ （Ｖcap_o−Ｖfc_LMT）／Ｒcap × Ｖfc_LMT ・・・・・（４） そのため、メモリには、Ｉ＝Ｆ（Ｖ）の関係をマップ化
したデータ（本発明の燃料電池の発電量と出力電圧との
相関関係を示す特性マップのデータに相当する）が予め
記憶されており、上限放電電力算出部５３は、該マップ
に上限発電量（Ｉfc_LMT）を適用して、発電量が上限発
電量（Ｉfc_LMT）となったときの燃料電池の出力電圧
（Ｖfc_LMT）を認識する。そして、上限放電電力算出部
５３は、上記式（４）により上限放電電力（Ｐcap_o）
を算出する。
【００４９】このように、燃料電池２の発電量が上限発
電量（Ｉfc_LMT）となったときには、キャパシタ３から
は上限放電電力（Ｐcap_LMT）分の電力が出力される。
そのため、出力制限電力算出部５４は、上限放電電力
（Ｐcap_LMT）を考慮して、以下の式（５）により出力
制限電力（PLD）を算出する。
【００５０】 PLD ＝ Ｉfc_LMT・Ｖfc_LMT ＋ Ｐcap_LMT − Ｐload ・・・・・（５） そして、駆動制御部９に備えられたトルク指令決定部６
０（本発明のトルク指令制限手段の機能を含む）は、要
求電力算出部６１により算出されたモータ要求電力（PD
_REQ）と、出力制限電力（PLD）とを比較して、モータ
１０に供給される駆動電圧が出力制限電力（PLD）を超
えないように、トルク指令（TRQ_CMD）を決定する。
【００５１】このように、出力制限電力算出部５４によ
りキャパシタ３の上限放電電力（Ｐcap_LMT）により補
充される電力を考慮して出力制限電力（PLD）を決定す
ることによって、上限発電量（Ｉfc_LMT）が急激に減少
した場合に、それに応じて出力制限電力（PLD）が急激
に低下することを抑制することができる。
【００５２】そのため、燃料電池自動車の走行中に燃料
電池２の発電量が急激に減少した場合に、トルク指令
（TRQ_CMD）の上限が急激に低下してモータ１０の出力
トルクが減少し、燃料電池自動車の挙動が不安定となる
ことを防止することができる。
【００５３】なお、本実施の形態においては、上限放電
電力算出部５３は、メモリに記憶された燃料電池２の出
力特性マップとキャパシタ３の内部抵抗（Ｒcap）とを
使用して、上限放電電力（Ｐcap_LMT）を算出したが、
その他の方法により上限放電電流（Ｐcap_LMT）を算出
してもよい。
【００５４】例えば、キャパシタ３の開放電圧（Ｖcap_
o）と、燃料電池２の上限放電電圧（Ｖfc_LMT）とを入
力パラメータとして、上限放電電力（Pcap_LMT）を出力
するマップを予めメモリに記憶し、該マップにより上限
放電電力（Ｐcap_LMT）を算出するようにしてもよい。
【００５５】また、出力電流制限手段３０が、自己の発
熱温度によっても燃料電池２から出力される電流を制限
する場合には、出力電流制限手段３０により燃料電池２
の発電量が上限発電量（Ｉfc_LMT）よりも低い制限発電
量（Ｉfc_VCU）に抑制される場合がある。そのため、こ
の場合には、電源管理制御部１４は、出力電流制限手段
３０により検出される燃料電池２の出力電流（Ｉfc）が
上限発電量（Ｉfc_LMT）よりも小さくなったか否かを監
視する必要がある。
【００５６】そして、電源管理制御部１４により出力電
流（Ｉfc）が上限発電量（Ｉfc_ LMT）よりも小さくな
ったことが検知されたときは、上限放電電力算出部５３
は、前記式（４）における上限発電量に応じた電圧（Ｖ
fc_LMT）を、制限発電量（Ｉfc_VCU）に応じた電圧（＝
Ｆ（Ｉfc_VCU））に置き換えて上限放電電力（Ｐcap_LM
T）を算出すればよい。また、出力制限電力算出部５４
は、前記式（５）における上限発電量（Ｉfc_LMT）と上
限発電量（Ｉfc_LMT）に応じた電圧（Ｖfc_LMT）を、そ
れぞれ制限発電量（Ｉfc_VCU）と制限発電量（Ｉfc_VC
U）に応じた電圧（＝Ｆ（Ｉfc_VCU））に置き換えてモ
ータ駆動上限電力（PLD）を算出すればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃料電池自動車の制御装置の構成図。
【図２】図１に示した制御装置の制御ブロック図。
【図３】燃料電池とキャパシタの出力特性を示したグラ
フ。
【図４】従来の燃料電池自動車の制御装置の構成図。
【符号の説明】
１…燃料電池自動車の制御装置、２…燃料電池、３…キ
ャパシタ、４…コントローラ、５…モータ駆動装置、９
…駆動制御部、１４…電源管理制御部、１６…燃料電池
制御部、３０…出力電流制限手段、５０…開放電圧算出
部、５１…必要総電力算出部、５２…目標発電量算出
部、５３…上限放電電力算出部、５４…出力制限電力算
出部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐伯 響 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 上野臺 浅雄 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 5H027 DD00 KK00 KK51 KK52 KK54 5H115 PA08 PG04 PI18 PU01 PU08 PV02 PV09 SE06 TI05 TI10 TO14 TR19

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】走行用モータに所定のトルク指令に応じた
    駆動電力を出力するモータ駆動手段と、該モータ駆動手
    段の電源として使用される燃料電池と、該燃料電池によ
    り充電され、該燃料電池の発電量が不足する状態となる
    ときに、放電が生じて不足する発電量を補充するように
    前記燃料電池と並列に接続された電気二重層キャパシタ
    とを備えた燃料電池自動車の制御装置において、 前記燃料電池の作動状態を検知して該作動状態に応じた
    前記燃料電池の上限発電量を把握する上限発電量把握手
    段と、前記燃料電池の発電量が前記上限発電量となった
    ときに前記電気二重層キャパシタから放電される電力で
    ある上限放電電力を把握する上限放電電力把握手段と、
    該上限放電電力と前記上限発電量とに応じて、前記燃料
    電池と前記電気二重層キャパシタとにより出力可能な総
    電力の上限である上限総電力を把握する上限総電力把握
    手段と、前記トルク指令を該上限総電力に応じた上限ト
    ルク以下に制限するトルク指令制限手段とを備えたこと
    を特徴とする燃料電池自動車の制御装置。
  2. 【請求項２】前記電気二重層キャパシタの開放電圧を把
    握する開放電圧把握手段と、前記燃料電池の発電量と出
    力電圧との相関関係を示す特性マップのデータ及び前記
    電気二重層キャパシタの内部抵抗のデータを記憶した記
    憶手段とを備え、 前記上限放電電力把握手段は、前記上限発電量を前記特
    性マップに適用して得られた前記燃料電池の出力電圧
    と、前記開放電圧把握手段により把握された前記電気二
    重層キャパシタの開放電圧と、前記電気二重層キャパシ
    タの内部抵抗とに基づいて、前記上限放電電力を算出す
    ることを特徴とする請求項１記載の燃料電池自動車の制
    御装置。
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