JP2003079007A - 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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Abstract

(57)【要約】 【課題】燃料電池の異常が生じた場合に、燃料電池自動
車が直ちに走行不能となることを防止した燃料電池自動
車の制御装置を提供する。 【解決手段】電流供給制限部５４は、燃料電池制御部１
６から出力される燃料電池２の上限発電量（Ｉfc_LMT）
が所定発電量以下となったときに、出力電流制限手段３
０により燃料電池２からキャパシタ３及びモータ駆動装
置５への電流供給を遮断する。必要回生トルク算出部６
２は、上限発電量（Ｉfc_LMT）が所定発電量以下とな
り、且つ、出力制限電力（PLD）が目標出力（PD_REQ）
以下となったときに、モータ１０の回生発電力により反
応ガス供給装置２１が作動可能となるような必要回生ト
ルク（REG_TRQ）を算出し、トルク指令決定部６３は、
該必要回生トルク（REG_TRQ）をトルク指令（TRQ_CMD）
としてモータ駆動装置５に出力する。

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、該燃料電
池の異常が生じた場合の対処処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池自動車に搭載されて、該燃料電
池自動車の走行用モータの出力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、
燃料電池１０２の発電開始時には、電気二重層キャパシ
タ１０３の放電電力により、エアコンプレッサ等を有し
て燃料電池１０２に反応ガス（水素及び空気）を供給す
る反応ガス供給部１０４が作動して燃料電池１０２に対
する反応ガスの供給が開始される。
【０００４】また、電気自動車制御ユニット１０５は、
モータ１００の回転数（Nm）とアクセルペダルの踏込み
量（Ap）に応じて、モータ１００の目標出力（PD_REQ）
を決定する。
【０００５】そして、電気自動車制御ユニット１０５に
備えられたトルク指令決定部１０６は、モータ１００か
ら目標出力（PD_REQ）が出力されるようにトルク指令
（TRQ_CMD）を決定する。また、電気自動車制御ユニッ
ト１０５に備えられた反応ガス供給量決定部１０７は、
目標出力（PD_REQ）を得るために必要な反応ガスの供給
量を決定し、該供給量を得る為に必要となるエアコンプ
レッサモータの回転数（CMP_CMD）を指示する信号を反
応ガス供給部１０４に出力する。これにより、燃料電池
１０２から目標出力（PD_REQ）に応じた発電量が得ら
れ、モータ１００から目標出力（PD_REQ）に応じた駆動
トルクが発生する。
【０００６】しかし、燃料電池自動車の走行中に、反応
ガスの電気化学反応により生成された水が燃料電池１０
２に滞留して燃料電池１０２の発電量が低下する異常状
態となる場合がある。そして、例えば燃料電池自動車が
急加速中であるときのように、目標出力（PD_REQ）が高
く設定された状態で燃料電池１０２が異常状態となり、
燃料電池１０２の発電量が反応ガス供給部１０４を作動
させるために必要な電力を供給することができるレベル
よりも低下すると、キャパシタ１０３からの放電電力が
モータ駆動ユニット１０１及び反応ガス供給部１０４で
消費されて、キャパシタ１０３の充電量が急激に減少す
る。
【０００７】そして、このようにキャパシタ１０３の充
電量が減少すると、反応ガス供給部１０４のエアコンプ
レッサモータの駆動に必要なレベルの電力供給を確保す
ることが困難になって、燃料電池自動車が走行不能とな
るという不都合があった。
【０００８】
【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場合に、燃料電池自
動車が走行不能とな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。
【０００９】
【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、走行用モータの電源と
して使用される燃料電池と、該燃料電池と並列に接続さ
れ、該燃料電池の発電量が不足するときに放電が生じて
不足する電力を補充する電気二重層キャパシタと、前記
燃料電池又は前記電気二重層キャパシタからの供給電力
により駆動して前記燃料電池に反応ガスを供給する反応
ガス供給手段と、前記燃料電池及び前記電気二重層キャ
パシタを電源として作動し、所定の目標トルクに応じ
て、前記モータに供給する駆動電力を調節して前記モー
タに生じる駆動トルクを制御すると共に前記モータから
前記電気二重層キャパシタに回収する回生電力を調節し
て前記モータに生じる回生トルクを制御するモータ駆動
回生手段とを備えた燃料電池自動車の制御装置の改良に
関する。
【００１０】そして、前記燃料電池の作動状態を把握し
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、前記燃料電池から前記電気
二重層キャパシタ及び前記モータ駆動回生手段への電流
供給を制限する電流供給制限手段と、前記電気二重層キ
ャパシタの充電量を把握するキャパシタ充電量把握手段
と、燃料電池自動車の走行中に前記上限発電量が所定発
電量以下となり、且つ、前記電気二重層キャパシタの充
電量が所定充電量以下となったときに、前記電流供給制
限手段により前記燃料電池から前記電気二重層キャパシ
タ及び前記モータ駆動回生手段への電流供給を制限する
と共に、前記モータの回生電力により前記反応ガス供給
手段を駆動する燃料電池異常対処手段とを備えたことを
特徴とする。
【００１１】かかる本発明において、前記燃料電池は反
応ガスの電気化学反応により電流を出力するが、該電気
化学反応に伴って生成される水が完全に前記燃料電池か
ら排出されずに前記燃料電池の内部に滞留する場合があ
る。そして、このように前記燃料電池の内部に水が滞留
すると、前記燃料電池への反応ガスの供給が妨げられて
前記燃料電池の前記上限発電量が減少し、前記燃料電池
の発電量の不足を補充するために前記電気二重層キャパ
シタから放電されて前記電気二重層キャパシタの充電量
も減少して、燃料電池自動車が走行不能となる場合があ
る。
【００１２】そこで、前記燃料電池異常対処手段は、前
記燃料電池自動車の走行中に前記燃料電池の前記上限発
電量が前記所定発電量以下となり、且つ、前記燃料電池
の充電量が前記所定充電量以下となったときに、前記電
流供給制限手段により前記燃料電池から前記電気二重層
キャパシタ及び前記モータ駆動回生手段への電流供給を
制限すると共に、前記モータの回生電力により前記反応
ガス供給手段を駆動する。
【００１３】このように、前記燃料電池から前記電気二
重層キャパシタ及び前記モータ駆動回生手段への電力供
給を制限することにより、前記燃料電池の発電量が減少
して前記燃料電池で消費されずに前記燃料電池をそのま
ま通過する反応ガスの量が増加するため、前記燃料電池
内に滞留した水の排出が促進される。そして、前記燃料
電池自動車の走行により生じる前記モータの回生発電電
力により前記反応ガス供給手段が作動して、前記燃料電
池内に滞留した水の排出を促進する効果を継続して生じ
させることができる。そのため、前記燃料電池が正常状
態に復帰することを促して、前記燃料電池自動車が走行
不能となることを抑制することができる。
【００１４】また、前記燃料電池異常対処手段は、前記
モータの回生電力により前記反応ガス供給手段を駆動す
るときに、前記電気二重層キャパシタの充電量が、前記
電気二重層キャパシタから前記反応ガス供給手段に対し
て、前記反応ガス供給手段が作動可能な電力を供給する
ことができるレベル以上に保たれるように決定した必要
回生トルクを前記目標トルクとして設定することを特徴
とする。
【００１５】かかる本発明によれば、前記燃料電池が正
常状態に復帰せずに前記燃料電池自動車が走行を停止し
たときに、前記電気二重層キャパシタの充電量は、前記
反応ガス供給手段に対して前記反応ガス供給手段が作動
可能な電力を供給することができるレベル以上に保たれ
ている。そのため、前記燃料電池の修理や交換が終了し
た時に、前記電気二重層キャパシタからの電力供給によ
り前記反応ガス供給手段を作動させて前記燃料電池の発
電を開始することができる。
【００１６】また、燃料電池自動車の速度を検出する速
度検出手段を備え、前記燃料電池異常対処手段は、燃料
電池自動車の速度に応じて前記必要回生トルクを決定す
ることを特徴とする。
【００１７】かかる本発明によれば、例えば前記速度検
出手段の検出速度から前記燃料電池自動車が高速で走行
していることが把握されるときは、前記モータに大きな
回生トルクが生じて前記燃料電池自動車に急制動がかか
ることを防止するように前記必要回生トルクを決定し
て、前記燃料電池自動車の挙動の変化を抑制することが
できる。
【００１８】
【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は燃料電池自動車の車
速に応じてモータの回生トルクを決定するためのグラフ
である。
【００１９】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燃料電池自動車に供給する電
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等により構成されたコントローラ
４により制御される。
【００２０】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。
【００２１】燃料電池２及び電気二重層キャパシタ３
（以下、単にキャパシタ３という）の出力電力は、モー
タ駆動装置５（本発明のモータ駆動回生手段に相当す
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。
【００２２】モータ駆動装置５は、駆動制御部９から出
力されるトルク指令（TRQ_CMD，本発明の目標トルクに
相当する）に応じて、モータ１０で生じる駆動トルクと
回生トルクを制御する。モータ駆動装置５は、トランジ
スタやＦＥＴ等の半導体素子を介してモータ１０の電機
子に流れる電流を調節する。
【００２３】そして、トルク指令（TRQ_CMD）が正（＞
０）であるときは、モータ駆動装置５は、燃料電池２及
びキャパシタ３からモータ１０の電機子に供給する駆動
電力を調節して、トルク指令（TRQ_CMD）に応じた駆動
トルクをモータ１０に生じさせる。一方、トルク指令
（TRQ_CMD）が負（＜０）であるときには、モータ駆動
装置５は、モータ１０からキャパシタ３に回収する回生
電力を調節して、トルク指令（TRQ_CMD）に応じた回生
トルクをモータ１０に生じさせる。なお、モータ１０に
駆動トルクが生じることによりトランスミッション１１
を介して駆動輪１２に駆動力が伝達され、モータ１０に
回生トルクが生じることによりトランスミッション１１
を介して駆動輪１２に制動力が伝達される。
【００２４】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）に基づいて
モータ１０の目標出力（PD_REQ）を算出し、該目標出力
（PD_REQ）を通知する信号を電源管理制御部１４に出力
する。なお、モータ駆動装置５に備えられてモータ１０
の回転数（Ｎm）を検出する回転数センサ（図示しな
い）が本発明の速度検出手段に相当する。
【００２５】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。
【００２６】そして、電源管理制御部１４は、燃料電池
制御部１６から出力される燃料電池２の上限発電量（Ｉ
fc_LMT）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（Ｖca
p）等を考慮した上で、モータ１０の目標出力（PD_RE
Q）とモータ１０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_CMD）を指示する信号を燃料電池制御部１６
に出力する。
【００２７】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からモータ駆
動装置ユニット６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。
【００２８】なお、燃料電池制御部１４（本発明の上限
発電量把握手段の機能を含む）には、反応ガスセンサ２
０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（Ｑgas）、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（Ｖcell_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。
【００２９】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）
を出力する。
【００３０】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（本発明の反応ガス供給手段に相当する）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。
【００３１】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、目標発電量（Ｉfc_CMD）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。
【００３２】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。
【００３３】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（本発明の電流供給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。
【００３４】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。
【００３５】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。
【００３６】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。
【００３７】以上説明した構成により、モータ１０の目
標出力（PD_REQ）と負荷電流（Ｉload）及び負荷電圧
（Ｖload）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、反応ガスの目標供給
量（CMP_CMD）が制御される。
【００３８】そして、駆動制御部９は、電源管理制御部
１４により算出された出力制限電力（PLD）を超えない
範囲で、目標出力（PD_REQ）に応じたトルク指令（TRQ_
CMD）を決定し、トルク指令（TRQ_CMD）に応じた駆動ト
ルク／回生トルクがモータ１０に生じるように、モータ
駆動装置５によりモータ１０の電機子電流が制御され
る。
【００３９】しかし、燃料電池自動車の走行中に、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る水
が燃料電池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の発電能力が低下した異常状態となる。また、燃料
電池２の空気極から水素極に反応膜（ＭＥＡ膜）を介し
て窒素等の不純物が混入する場合があり、水素極を通過
した水素は再利用のために水素極に戻されるため、不純
物が排出されずに水素極内に滞留し、この場合にも燃料
電池２の発電能力が低下する。
【００４０】そして、このように燃料電池２の発電能力
が低下すると、燃料電池自動車を目標出力（PD_REQ）に
応じて走行させることが不可能となり、燃料電池２の発
電能力の低下度合いによっては燃料電池自動車が走行不
能となることも生じ得る。
【００４１】そこで、電源管理制御部１４と駆動制御部
９は、燃料電池２が異常状態となって燃料電池２の発電
能力が低下したときに、燃料電池２を正常状態に復帰さ
せるための処理を行う。以下、図２及び図３を参照し
て、電源管理制御部１４と駆動制御部９による燃料電池
２を正常状態に復帰させるための処理について説明す
る。
【００４２】図２を参照して、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。すなわち、先ず、開放電圧算出部
５０により、メモリに記憶されたキャパシタ３の内部抵
抗（Ｒcap）のデータとキャパシタ電圧（Ｖcap）とキャ
パシタ電流（Ｉcap）とから、以下の式（１）によりキ
ャパシタ３の開放電圧（Ｖcap_o）が算出される。
【００４３】 Ｖcap_o ＝ Ｖcap ＋ Ｉcap×Ｒcap ・・・・・（１） また、キャパシタ放電電力算出部５１により、キャパシ
タ３の出力電圧が、メモリに記憶された燃料電池２の電
流／電圧の出力特性マップに上限発電量（Ｉfc_LMT）を
適用して得られる上限発電量（Ｉfc_LMT）における出力
電圧（Ｖfc_LMT）となったときに、キャパシタ３から出
力される電力である上限放電電力（Ｐcap_LMT）が、以
下の式（２）により算出される。
【００４４】 Ｐcap_LMT ＝ （Ｖcap_o−Ｖfc_LMT）／Ｒcap × Ｖfc_LMT ・・・・（２） そして、出力制限電力算出部５３は、上限発電量（Ｉfc
_LMT）に応じた燃料電池２の出力電力とキャパシタ３の
上限放電電力（Ｐcap_LMT）との和から、電装補機の消
費電力（＝Ｖload×Ｉload）を減じて、出力制限電力
（PLD）を算出する。そのため、出力制限電力（PLD）
は、キャパシタ３からの放電電力を見込んだものとな
る。
【００４５】また、電流供給制限部５４は、燃料電池自
動車の走行中に上限発電量（Ｉfc_LMT）を監視し、上限
発電量（Ｉfc_LMT）が所定発電量以下となったときに、
燃料電池２の内部に反応ガスの電気化学反応により生じ
た水が滞留して燃料電池２の発電能力が低下した異常状
態となったと判断して、燃料電池２からキャパシタ３及
びモータ駆動装置５への電流供給を遮断（本発明の電流
供給の制限に相当する）する電流制限信号（VCU_CMD）
を出力電流制限手段３０に出力する。
【００４６】これにより、燃料電池２からキャパシタ３
及びモータ駆動装置５への電流供給が遮断され、燃料電
池２の発電が停止する。そして、燃料電池制御部１６
は、燃料電池２の排気バルブ２２の空気極側の排気バル
ブ及び通常は閉弁されている水素極の排気バルブの双方
を開弁する。その結果、反応ガス供給装置２１から供給
される空気（Ａir）と水素（Ｈ２）が、燃料電池２で消
費されることなく燃料電池２を通過して排出されるよう
になり、燃料電池２内に滞留した水を排出する効果が高
められる。
【００４７】次に、駆動制御部９は、目標出力算出部６
０、要求トルク算出部６１、必要回生トルク算出部６
２、及びトルク指令選択部６３を備える。
【００４８】目標出力算出部５０は、アクセルペダル１
３（図１参照）の踏込み量（Ａp）とモータ１０の回転
数（Ｎm）に基づいてモータ１０の目標出力（PD_REQ）
を算出する。なお、モータ１０の回転数（Ｎm）は燃料
電池自動車の車速に比例するため、駆動制御部９は、モ
ータ１０の回転数（Ｎm）から燃料電池自動車の車速を
把握することができる。
【００４９】要求トルク算出部６１は、目標出力（PD_R
EQ）をモータ１０から出力させるために必要となるモー
タ１０のトルクを要求トルク（REQ_TRQ）として算出す
る。また、必要回生トルク算出部６２は、燃料電池自動
車の走行中に燃料電池制御部１６から出力される上限発
電量（Ｉfc_ LMT）を監視し、上限発電量（Ｉfc_LMT）
が前記所定発電量以下となり、且つ、出力制限電力（PL
D）が目標出力（PD_REQ）に対して不足する状況となっ
たときに、モータ１０の回転数（Ｎm）から把握した燃
料電池自動車の車速に応じて、必要回生トルク（REG_TR
Q）を算出する。
【００５０】そして、トルク指令選択部６３は、必要回
生トルク算出部６２から必要回生トルク（REG_TRQ）が
出力されていないときは、要求トルク算出部６１から出
力される要求トルク（REQ_TRQ）をトルク指令（TRQ_CM
D）としてモータ駆動ユニット６に出力する。一方、必
要回生トルク算出部６２から必要回生トルク（REG_TR
Q）が出力されているときには、トルク指令選択部６３
は、必要回生トルク（REG_TRQ）をトルク指令（TRQ_CM
D）としてモータ駆動装置５に出力する。
【００５１】そのため、燃料電池自動車の走行中に上限
発電量（Ｉfc_LMT）が前記所定発電量以下となり、且
つ、出力制限電力（PLD）が目標出力（PD_REQ）に対し
て不足する状況となったときには、トルク指令（TRQ_CM
D）が強制的に要求トルク（REQ_TRQ）から必要回生トル
ク（REG_TRQ）に切換えられる。
【００５２】ここで、上限発電量（Ｉfc_LMT）が前記所
定発電量以下となっても、燃料電池の上限発電量（Ｉfc
_LMT）とキャパシタ３の上限放電電力（Ｐcap_LMT）か
ら算出される出力制限電力（PLD）が、目標出力（PD_RE
Q）よりも大きいとき、すなわち、キャパシタ３の放電
電力によるアシストにより目標出力（PD_REQ）が得られ
るときには、必要回生トルク算出部６２は、必要回生ト
ルク（REG_TRQ）の算出を行わない。
【００５３】そのため、トルク指令（TRQ_CMD）は必要
回生トルク（REG_TRQ）とされずに要求トルク（REQ_TR
Q）に保たれる。そして、これにより、燃料電池２が異
常状態となった場合であっても、極力要求トルク（REG_
TRQ）に基づいてモータ１０の駆動が継続されるように
している。
【００５４】なお、キャパシタ３の上限放電電力（Ｐca
p_LMT）はキャパシタ３の充電量に応じて変化するた
め、出力制限電力（PLD）及び目標出力（PD_REQ）から
燃料電池２の上限発電量（Ｉfc_LMT）に応じた電力を減
算したものが、それぞれ本発明のキャパシタの充電量及
び所定充電量に相当する。すなわち、出力制限電力（PL
D）が目標出力（PD_REQ）よりも大きくなると、キャパ
シタ３の充電量が本発明の所定充電量よりも大きくな
る。
【００５５】そのため、キャパシタ放電電力算出部５１
が本発明のキャパシタ充電量把握手段に相当し、電流供
給制限部５４と必要回生トルク算出部６２とにより、本
発明の燃料電池異常対処手段が構成される。
【００５６】また、必要回生トルク（REG_TRQ)は、モー
タ１０の回生発電力により反応ガス供給装置２１を作動
させることができ、且つ、モータ１０の回生発電力によ
りキャパシタ３が、キャパシタ３からの放電電力により
反応ガス供給装置２１を作動可能なレベルまで充電され
るように決定される。
【００５７】具体的には、必要回生トルク算出部６２
は、予めメモリに記憶された車速と必要回生トルク（RE
Q_TRQ）との相関マップに、モータ１０の回転数（Ｎm）
から把握される車速を適用することによって、必要回生
トルク（REG_TRQ）を決定する。図３は、燃料電池自動
車の車速と必要トルク（REG_TRQ）との相関関係を示し
たグラフであり、縦軸が必要回生トルク（REQ_TRQ）、
横軸が車速（ｖ）に設定されている。そして、図中
は、通常走行時において、運転者がアクセルペダル１３
（図１参照）を戻したときに設定される回生トルクと車
速の対応を示したグラフであり、図中は前記相関マッ
プで規定された回生トルクと車速の対応を示したグラフ
である。
【００５８】このように、燃料電池２が異常状態となっ
たときに必要回生トルク算出部６２により算出される必
要回生トルク（REG_TRQ）は、通常走行時に設定される
回生トルクよりも小さくなり、これにより、駆動輪１２
（図１参照）に加わる制動力を弱めて燃料電池自動車の
挙動の変化を抑制すると共に、燃料電池自動車が停止す
るまでに走行可能な距離を延ばすようにしている。
【００５９】そして、燃料電池２が異常状態となってか
ら燃料電池自動車が停止するまでの間は、モータ１０に
生じる回生発電力により反応ガス供給装置２１が作動を
継続することができるため、燃料電池２の内部に滞留し
た水の排出を促進する効果を継続して生じさせることが
できる。そして、燃料電池２の内部に滞留した水が排出
されて、燃料電池２が正常状態に復帰したときには、再
び燃料電池自動車を通常走行させることが可能となる。
【００６０】また、燃料電池５が正常状態に復帰するこ
となく、燃料電池自動車が停止した場合、キャパシタ３
の充電量は、反応ガス供給装置２１を作動させることが
できるレベル以上の充電量に維持されている。そのた
め、燃料電池２の交換や修理を行なった後、キャパシタ
３からの放電電力により反応ガス供給装置２１と空調機
器６を作動させて、燃料電池２の発電を開始することが
できる。
【００６１】なお、本実施の形態では、必要回生トルク
算出部６２は、モータ１０の回生発電力により反応ガス
供給装置２１を作動させることができ、且つ、キャパシ
タ３が、キャパシタ３からの放電電力により反応ガス供
給装置２１を作動可能なレベルまで充電されるように必
要回生トルク（REG_TRQ）を算出し、さらに、燃料電池
自動車の挙動の変化を抑制するために車速に応じて必要
回生トルク（REG_TRQ）を通常走行時よりも弱めに設定
することによって、本発明の最良の効果を得た。
【００６２】しかし、モータ１０の回生発電力により、
反応ガス供給装置２１を作動させることができるように
必要回生トルク（REG_TRQ）を算出することにのみによ
っても本発明の効果を得ることができる。また、モータ
１０の回生発電力により、反応ガス供給装置２１を作動
させることができ、且つ、キャパシタ３が、キャパシタ
３からの放電電力により反応ガス供給装置２１を作動可
能なレベルまで充電されるように必要回生トルク（REG_
TRQ）を算出することのみによっても本発明の効果を得
ることができる。
【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】燃料電池自動車の車速とモータから生じさせる
回生トルクの対応関係を示したグラフ。
【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、１０…モータ、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、５４
…電流供給制限部、６２…必要回生トルク算出部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H027 DD00 KK51 KK52 MM26 5H115 PA08 PC06 PG04 PI16 PI18 PI29 PI30 PO01 PO02 PO06 PO09 PO10 PO17 PU08 PV02 PV09 PV23 PV24 QA01 QA10 QI04 QN03 QN27 SE04 SE06 SE10 TI01 TI05 TI06 TI10 TO21 TO30 TR19 TU20 TW10 TZ01 TZ04

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】走行用モータの電源として使用される燃料
    電池と、該燃料電池と並列に接続され、該燃料電池の発
    電量が不足するときに放電が生じて不足する電力を補充
    する電気二重層キャパシタと、前記燃料電池又は前記電
    気二重層キャパシタからの供給電力により駆動して前記
    燃料電池に反応ガスを供給する反応ガス供給手段と、 前記燃料電池及び前記電気二重層キャパシタを電源とし
    て作動し、所定の目標トルクに応じて、前記モータに供
    給する駆動電力を調節して前記モータに生じる駆動トル
    クを制御すると共に前記モータから前記電気二重層キャ
    パシタに回収する回生電力を調節して前記モータに生じ
    る回生トルクを制御するモータ駆動回生手段とを備えた
    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把握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、前記燃料電池から前記電気二重層キャパシタ及び
    前記モータ駆動回生手段への電流供給を制限する電流供
    給制限手段と、前記電気二重層キャパシタの充電量を把
    握するキャパシタ充電量把握手段と、 燃料電池自動車の走行中に前記上限発電量が所定発電量
    以下となり、且つ、前記電気二重層キャパシタの充電量
    が所定充電量以下となったときに、前記電流供給制限手
    段により前記燃料電池から前記電気二重層キャパシタ及
    び前記モータ駆動回生手段への電流供給を制限すると共
    に、前記モータの回生電力により前記反応ガス供給手段
    を駆動する燃料電池異常対処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】前記燃料電池異常対処手段は、前記モータ
    の回生電力により前記反応ガス供給手段を駆動するとき
    に、前記電気二重層キャパシタの充電量が、前記電気二
    重層キャパシタから前記反応ガス供給手段に対して、前
    記反応ガス供給手段が作動可能な電力を供給することが
    できるレベル以上に保たれるように決定した必要回生ト
    ルクを前記目標トルクとして設定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。
  3. 【請求項３】燃料電池自動車の速度を検出する速度検出
    手段を備え、前記燃料電池異常対処手段は、該速度検出
    手段の検出速度に応じて前記必要回生トルクを決定する
    ことを特徴とする請求項２記載の燃料電池自動車の制御
    装置。
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