JP2004096835A

JP2004096835A - Controller for fuel cell vehicle

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Publication number: JP2004096835A
Application number: JP2002251586A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Toyoda; 豊田　博充
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2004-03-25

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve fuel consumption by reducing the electric power consumed by an air supply unit, while transient response of the output required for a fuel cell vehicle is ensured. <P>SOLUTION: A target generation amount calculating part 23 calculates a target generated amount of a fuel cell body 2, based on vehicle speed and accelerator operation. A running resistance estimating part 24 estimates the running resistance of a fuel cell vehicle 1, based on the vehicle speed and the electric power supplied to a running motor 8, which is calculated by a generated power calculating part 20. An air supply control part 25 controls, to decrease stoichiometric ratio of the air supplied to a fuel cell body 6 from a compressor 4, if the running resistance decreases. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池車両の制御装置に係り、特に車両の走行抵抗に応じて、燃料電池本体へ供給する酸化ガスの過剰率を制御することができる燃料電池車両の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池は、アノードに供給する燃料ガス及びカソードに供給する酸化ガス（以下、燃料ガスと酸化ガスとを合わせて反応ガスと呼ぶ）の圧力及び流量が高いほど、出力電流を多く取り出すことができる。一般に、車両用等の負荷変動が比較的大きい用途の燃料電池では、負荷増加時の出力応答性を確保するため、現在の負荷で消費される反応ガスの圧力及び流量以上の反応ガスを供給している。
【０００３】
酸化ガスとして空気中の酸素を用いる燃料電池システムでは、コンプレッサにより空気を圧縮して酸化ガスの圧力を発生させているため、必要以上の酸化ガス圧力や流量を維持することは、コンプレッサを駆動する電力が無駄になり、燃料電池システムの効率を低下させることになる。
【０００４】
燃料電池車両の従来技術として、特開平１０−２７１７０６号公報記載の「電源装置および電気自動車」がある。
この従来技術によれば、燃料電池または二次電池から供給される直流電力をモータ駆動用の交流電力に変換するインバータと、燃料電池の発電出力を二次電池を充電するコンバータに供給するか、負荷に交流電力を供給するインバータに供給するかを切り替える切り替えスイッチと、を備えている。
【０００５】
そして、アクセル開度が０の低負荷時には、燃料電池の発電出力をコンバータに供給するように切り替えスイッチを切り替えて、二次電池を充電する。このとき、燃料電池からの出力電圧は、燃料電池からの出力が最大となる状態でコンバータによって昇圧されて、二次電池に供給される。
【０００６】
また、アクセル開度が大きく、モータでの負荷量が所定量以上の時には、二次電池と燃料電池との両方からインバータを介してモータに電力が供給され、負荷量が所定量より小さいときには、燃料電池だけが電力を供給する。これにより、二次電池の残存容量の悪化を防止すると共に、大きさが変動する負荷に対して常に充分な電力を供給しようとしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術においては、車両走行状態に応じて燃料電池に供給する空気の過剰率を変化させているわけではないので、走行状態が変化して負荷が低いときでも、もしくは、所望の出力がすぐに取り出せる状態にあっても、空気供給用のコンプレッサを高い回転速度で運転していたため、コンプレッサを駆動するための電力消費が大きく、燃費が向上しないという問題点があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点を解決するため、燃料と酸化ガスとを用いて発電する燃料電池本体と、燃料電池本体に燃料を供給する燃料供給装置と、燃料電池本体の発電反応で消費される酸化ガスの流量に対してストイキ比で示される倍率の流量で燃料電池本体に酸化ガスを供給する酸化ガス供給装置と、少なくとも燃料電池本体が発電する電力で駆動される走行用モータと、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、車両の速度を検出する車速検出手段と、該車速検出手段が検出する車両速度と前記走行用モータに供給する電力とに基づいて車両の走行抵抗を推定する走行抵抗推定手段と、該走行抵抗推定手段が推定した走行抵抗が低ければ低いほど、前記酸化ガス供給装置から燃料電池本体に供給する酸化ガスの前記ストイキ比が低くなるように制御する酸化ガス供給制御手段と、を備えたことを要旨とする。
【０００９】
【発明の効果】
本発明によれば、車速とモータ供給電力に基づいて走行抵抗を推定し、この走行抵抗が低ければ低いほど、ストイキ比が低くなるように酸化ガスの供給を制御する構成としたため、燃料電池の負荷応答性を確保しながら、酸化ガス供給装置を駆動する動力を低減し、燃料電池車両の燃費を向上することができるという効果がある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態である制御装置を備えた燃料電池車両の構成を説明するシステム構成図である。図１において、燃料電池車両１は、燃料電池本体２と、燃料電池本体２へ燃料ガスである水素を供給する水素供給装置３と、燃料電池本体２へ酸化ガスである空気を供給するコンプレッサ４と、二次電池５と、燃料電池本体２で発電した直流電力または二次電池５の直流電力を交流電力に変換するＤＣ／ＡＣインバータ６と、燃料電池本体２で発電した電圧を変換して二次電池５を充電するＤＣ／ＤＣコンバータ７と、ＤＣ／ＡＣインバータ６からの交流電力で駆動される走行用モータ８と、走行用モータ８の回転速度を減速するとともに左右の駆動輪に分配する差動装置９と、差動装置９から駆動輪に駆動力を伝える駆動軸１０と、駆動軸１０により回転駆動される駆動輪１１と、駆動軸１０の回転速度を検出する車速センサ１２と、アクセルペダル１３と、アクセルセンサ１４と、燃料電池本体２の出力電圧を検出する電圧センサ１５と、燃料電池本体２の出力電流を検出する電流センサ１６と、二次電池５の充電状態を検出する充電状態検出装置１７と、車両及び燃料電池システム全体を制御する制御装置１８とを備えている。
【００１１】
燃料電池本体２は、電解質として固体高分子電解質（例えば、パーフルオロカーボンスルフォン酸）膜を備えた高分子電解質型の燃料電池セルを数百積層した燃料電池スタックである。
【００１２】
燃料電池本体２は、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極で挟持して備え、アノードへは水素供給装置３から燃料ガスとしての水素ガスを供給し、カソードへはコンプレッサ４から酸化ガスとしての空気を供給する。
【００１３】
そして、燃料電池本体２は、アノード，カソードの両電極において以下に示す電気化学反応が生じる。
【化１】
アノード：２Ｈ_２　→４Ｈ^＋　＋４ｅ⁻　　　　　　　…▲１▼
カソード：４Ｈ^＋　＋４ｅ⁻　＋Ｏ_２　→２Ｈ_２Ｏ　　　…▲２▼
【００１４】
アノードに水素ガスが供給されると、▲１▼の反応式が進行して水素が水素イオンと電子に解離する。アノードで生成した水素イオンは、Ｈ^＋　（ｘＨ_２Ｏ）の水和状態で固体高分子電解質膜を透過（拡散）してカソードに至る。また電子は、アノードから外部回路（ＤＣ／ＡＣインバータ６、ＤＣ／ＤＣコンバータ７）を通って、カソードに至る。
【００１５】
カソードに酸化ガス含有ガス、例えば空気が供給されていると、カソードでは▲２▼の反応式が進行する。この▲１▼，▲２▼の電極反応が各極で進行することで、燃料電池は起電力を呈することになる。本実施形態では、燃料電池本体２で発電した電力をＤＣ／ＡＣインバータ６で交流電力に変換して走行用モータ８を駆動させる。
【００１６】
水素供給装置３は、例えば、高圧水素ガスタンクや水素吸蔵合金タンクに水素を貯蔵し、制御装置１８からの指令に従って、水素ガスの圧力及び流量を制御して燃料電池本体２に供給する装置である。
【００１７】
コンプレッサ４は、図示しないエアフィルタにより濾過した空気を圧縮して酸化ガスとして燃料電池本体２へ供給する酸化ガス供給装置である。本実施形態ではコンプレッサ４にサーボ回路を有し、制御装置１８が計算したコンプレッサ回転速度指令値［ｒｐｍ］　をシリアル通信などでコンプレッサ４に送信し、コンプレッサ４は、その回転速度指令値［ｒｐｍ］　に従った回転速度で動作するものとする。
【００１８】
さらに、コンプレッサ４は、回転駆動用のモータを内蔵し、このモータは二次電池５から供給される電力により駆動される。そして、コンプレッサ４の駆動用電力を削減することは、燃料電池車両１の燃費を向上させることになる。
【００１９】
二次電池５は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等を用いた二次電池であり、燃料電池の起動時に電力を供給したり、燃料電池の出力が不足する場合、不足電力を駆動用に供給する。また充電状態検出装置１７が充電可能と判断した場合、燃料電池本体２の出力の余裕分や、走行用モータ８の回生電力により充電される。
【００２０】
ＤＣ／ＡＣインバータ６は、二次電池５の電圧をＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧した直流電圧または燃料電池本体２の発電電圧を走行用モータ８に供給する交流電圧に変換するものである。また特に限定されないが、本実施形態では、車両制動時に走行用モータ８でエネルギー回生した回生交流電力を整流する整流回路を内蔵している。この内蔵整流回路で整流された直流電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７を介して二次電池５を充電したり、コンプレッサ４を含む燃料電池補機の駆動用電力として利用することができる。
【００２１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ７は、燃料電池本体２の発電電圧、または走行用モータ８の回生電圧を整流した電圧を二次電池５の電圧に降圧して二次電池５を充電したり、燃料電池本体２の発電電力が不足する場合二次電池５の電圧を昇圧してＤＣ／ＡＣインバータ６へ供給する。
【００２２】
走行用モータ８は、例えば永久磁石型の３相同期モータであり、ＤＣ／ＡＣインバータ６から供給される交流電流で回転駆動される。走行用モータとしては、同期モータの他に、誘導モータ、リラクタンスモータ等の交流モータが利用できる。また交流モータに限らず、整流子やブラシの保守が容易に行えれば、直流モータを走行用モータに使用してもよい。この場合、ＤＣ／ＡＣインバータ６に代えて、直流制御回路が設けられる。尚、単一の走行用モータ８と差動装置９及び駆動軸１０に代えて、各駆動輪１１毎にホイールインモータを配設しても良い。
【００２３】
車速センサ１２は、駆動軸１０の回転速度を検出するセンサであり、例えば、駆動軸１０に固着されて駆動軸と一体となって回転する歯車と、車体側に固着され、この歯車の山谷形状を検出する素子を用いて、駆動軸の回転速度に比例した周波数のパルス信号を出力する。このパルス信号は、制御装置１８の後述する車速・モータ回転速度演算部２１へ入力され、車速、モータ回転速度の算出に利用される。
【００２４】
アクセルセンサ１４は、アクセルペダル１３の操作量（踏込量）を検出するセンサであり、レーザ変位計やポテンショメータ等を使用可能である。
【００２５】
電圧センサ１５は、燃料電池本体２の出力電圧（スタック電圧）を検出し、電流センサ１６は、燃料電池本体２の出力電流を検出する。これら電圧センサ１５、電流センサ１６の各検出値の積は、燃料電池の発電（出力）電力となる。
【００２６】
充電状態検出装置１７は、二次電池５の充電状態（ＳＯＣ）を検出して制御装置１８へ出力する装置である。
【００２７】
制御装置１８は、燃料電池の発電電力を演算する発電電力演算部２０と、車速センサ１２が検出したパルス信号に基づいて、車速［ｋｍ／ｈ］及びモータ回転速度［ｒｐｍ］　を演算する車速・モータ回転速度演算部２１と、アクセルセンサ１４が検出したアナログアクセル操作量をデジタルアクセル操作量に変換するアクセル操作量変換部２２と、車速及びアクセル操作量に基づいて燃料電池の目標発電量［ｋＷ］を演算する目標発電量演算部２３と、車速と目標発電量に基づいて走行抵抗［Ｎ］　を推定する走行抵抗推定部２４と、走行抵抗推定部２４が推定した走行抵抗が低ければ低いほど、コンプレッサ４から燃料電池本体２へ供給する空気の過剰率が低くなるように制御する空気供給制御部２５とを備えている。
【００２８】
制御装置１８は、特に限定されないが、本実施形態においては、ＣＰＵとメモリと入出力インタフェースとを備えたマイクロプロセッサで構成されている。
【００２９】
車速・モータ回転速度演算部２１は、車速センサ１２から入力したパルス信号に基づいて、歯車の歯数と、駆動輪の回転動半径から車速、車両の加速度を演算する。また、車速・モータ回転速度演算部２１は、差動装置９のディファレンシャルギヤ比とファイナルドライブギヤ比からモータ回転速度を算出する。
【００３０】
目標発電量演算部２３は、アクセル操作量変換部２２の出力であるデジタルアクセル操作量から要求されたトルクを算出し、トルクからモータ軸出力を算出し、モータ軸出力から燃料電池の目標発電量を算出する。トルク［Ｎｍ］の算出には、図３に示すようなトルク×アクセルペダルストロークマップを用いる。モータ軸出力［ｋＷ］の算出には、図４に示すようなモータ軸出力×モータ軸トルク×モータ回転速度マップを用いる。燃料電池の目標発電量［ｋＷ］は、モータ軸出力を効率η（η＝ＤＣ／ＡＣインバータ効率ηｉ　×モータ効率ηｍ　）で割って算出する。
【００３１】
空気供給制御部２５は、車速・モータ回転速度演算部２１が演算した車速と走行抵抗推定部２４が推定した走行抵抗［Ｎ］　に基づいて、コンプレッサ４から燃料電池本体２へ供給する空気のストイキ比（ＳＲ）を演算するストイキ比演算部２６と、このストイキ比と目標発電量演算部２３からの目標発電量に基づいて目標コンプレッサ回転速度［ｒｐｍ］　を演算する目標コンプレッサ回転速度演算部２７と、を備えている。
【００３２】
ここで酸化ガスまたは空気のストイキ比（ＳＲ）とは、ある発電量の電流を発電するのに燃料電池本体で消費する酸化ガス（空気）の流量Ｑｃｏｎ　に対して、燃料電池本体へ供給する酸化ガス（空気）の流量Ｑｓｕｐ　がどれだけ過剰かを次の式（１）で示すものである。このストイキ比は、酸化ガス利用率（空気利用率）の逆数である。
【００３３】
【数１】
ＳＲ＝Ｑｓｕｐ／Ｑｃｏｎ　　　　　　　…（１）
また、Ｑｃｏｎ　は、発電電流値を１秒当たりの酸化ガス当量に換算した値に、スタックを構成するセル数を乗じて算出される。
【００３４】
走行抵抗推定部２４が推定する車両の走行抵抗は、以下のようにして求められる。車両の走行抵抗Ｆは、転がり摩擦抵抗Ｆｒ　、空気抵抗Ｆｗ　、登坂抵抗Ｆｃ　の３つの和となり、式（２）で示される。
【００３５】
【数２】
Ｆ＝Ｆｒ　＋Ｆｗ　＋Ｆｃ　　　　　…（２）
ただし、転がり摩擦抵抗Ｆｒ　：Ｆｒ　＝μｍ_ｔｇ（ｇ：重力加速度、９．８［ｍ／ｓ^２］、μ：転がり摩擦係数、ｍ_ｔ：車両総質量［ｋｇ］）、
空気抵抗Ｆｗ　：Ｆｗ　＝ρＣｄＳｖ^２／２（ｖ：車速［ｍ／ｓ］、ρ：空気密度［ｋｇ／ｍ^３］、Ｓ：前面投影面積［ｍ^２］、Ｃｄ：空気抵抗係数）、
登坂抵抗Ｆｃ　：Ｆｃ　＝ｍ_ｔｇ　ｓｉｎθ（θ：斜度［ｒａｄ］）。
【００３６】
これより、モータ出力Ｐｍ　［Ｗ］は、パワートレインのギヤ効率ηｔ　とすれば、式（３）となる。
【００３７】
【数３】
Ｐｍ　×ηｔ＝（Ｆ＋Ｆａ　）×ｖ　　　　…（３）
ここで、加速力Ｆａ　：Ｆａ　＝（ｍ_ｔ＋ｍ_ｎ）α（α：加速度［ｍ／ｓ^２］、ｍ_ｎ：車両回転部分相当質量［ｋｇ］）。
【００３８】
式（３）より、式（４）が成り立つ。
【００３９】
【数４】
Ｆａ×ｖ＝Ｐｍ×ηｔ−Ｆ×ｖ　　　　　…（４）
言い換えれば、走行用モータによる駆動力は、転がり摩擦抵抗Ｆｒ　、空気抵抗Ｆｗ　及び登坂抵抗Ｆｃ　からなる走行抵抗に打ち勝って、車両を加速度αで加速する加速力Ｆａ　を発生する。もちろん駆動力より走行抵抗が大きければ、αは負の値となって車速は減速する。
【００４０】
また、二次電池５の充放電を行わないとした場合、モータ出力Ｐｍ　は、燃料電池本体２の発電出力をＰｆ　［Ｗ］、ＤＣ／ＡＣインバータの電力変換効率をηｉ　、モータ効率をηｍ　とすれば、式（５）となる。
【数５】
Ｐｍ　＝Ｐｆ　×ηｉ　×ηｍ　　　　　　…（５）
【００４１】
式（５）を式（３）に代入すると、式（６）が得られる。
【数６】
Ｐｆ　×ηｉ　×ηｍ　×ηｔ＝（Ｆ＋Ｆａ　）×ｖ
Ｆ＝（Ｐｆ　×ηｉ　×ηｍ　×ηｔ）／ｖ−Ｆａ
Ｆ＝（Ｐｆ　×ηｉ　×ηｍ　×ηｔ）／ｖ−（ｍ_ｔ＋ｍ_ｎ）α
Ｆ＝Ｐｆ　×η／ｖ−（ｍ_ｔ＋ｍ_ｎ）α　　　　…（６）
ここで、効率η＝ηｉ　×ηｍ　×ηｔ　とする。
【００４２】
従って、車速センサ１２の検出値に基づいて、車速ｖ［ｍ／ｓ］及び加速度α［ｍ／ｓ^２］を求め、発電出力Ｐｆ　［Ｗ］を電圧センサ１５と電流センサ１６の各検出値の積とすれば、上記ｍ_ｔ、ｍ_ｎ、η（ηｔ　、ηｉ　、ηｍ　）を既知として、式（６）により、走行抵抗Ｆ［Ｎ］を求めることができる。
【００４３】
また、走行抵抗の算出には、たとえば図７のように車速と目標発電量（または燃料電池出力）［ｋｗ］から、走行抵抗を演算するマップを用いて、走行抵抗を算出してもよい。
【００４４】
また、ストイキ比演算部２６によるストイキ比の算出には、図８に示すように、車速（発電電力）が高ければ高いほどストイキ比を下げず、且つ走行抵抗が低ければ低いほどストイキ比を下げるマップを使用する方法や、図９に示すように、走行抵抗が低くなったときには、ストイキ比をある最低値以下に下げないように制御する方法がある。
【００４５】
目標コンプレッサ回転数演算部２７は、目標発電量演算部２３が算出した目標発電量で消費される必要空気流量を算出し、この必要空気流量にストイキ比演算部２６で算出されたストイキ比を乗じた値を目標空気流量とする。次いで、図１３のようなマップを用いて、目標空気流量から目標コンプレッサ回転速度を算出し、目標コンプレッサ回転速度を制御目標としてコンプレッサ４へ出力する。
【００４６】
次に、図２のフローチャートを参照して、本実施形態における制御装置１８の動作を詳細に説明する。尚、以下のフローチャート中に、二本の平行線（＝）で示す記号は、並列処理記号（ＪＩＳ　Ｘ０１２１参照）であり、コントローラ１５がマルチプロセッサ構成であれば並列処理できることを示す。コントローラ１５がシングルプロセッサの場合、並列処理可能なステップ同士の処理順序は任意である。
【００４７】
図２において、まず、ステップ（以下、ステップをＳと略す）１０のアクセル操作量演算部と、Ｓ２０の車速・加速度・モータ回転速度演算部、Ｓ３０の発電電力演算部が並列に処理可能である。
【００４８】
Ｓ１０のアクセル操作量演算部は、アクセルセンサ１４から入力したアナログアクセル開度をデジタルアクセル開度に変換する。たとえば、アクセルペダル１３の操作量０〜１０［ｃｍ］（０〜１００％）が０〜５［Ｖ］というアナログ値になるようにアクセルセンサ１４を取り付ける。そしてアクセル操作量変換部２２が、たとえば８ｂｉｔの分解能をもつとき、アクセル操作量０〜１０［ｃｍ］は、０〜２５５という値になり、０．０３９ｃｍ／ｂｉｔの分解能でアクセル操作量を取り込むことが出来る。
【００４９】
Ｓ２０の車速・加速度・モータ回転速度演算部は、車速センサ１２から入力した車速パルスに基づいて、車両の速度である車速、車速の時間変化である車両の加速度、車速及びギア比から走行用モータ８の回転速度を演算する。Ｓ３０の発電電力演算部３０は、電圧センサ１５及び電流センサ１６から入力した燃料電池本体２の発電電圧及び発電電流をデジタル変換し、これらを乗算して燃料電池の発電電力を算出する。
【００５０】
Ｓ１０及びＳ２０が終了すると、Ｓ４０の目標発電量演算部が実行可能となる。目標発電量演算部は、Ｓ１０で算出したアクセル操作量に基づいて要求トルクを算出し、この要求トルクと、Ｓ２０で算出したモータ回転速度に基づいて、モータ軸出力を算出する。そしてモータ軸出力を効率で除算して燃料電池の目標発電量を算出する。
【００５１】
Ｓ２０及びＳ３０が終了すると、Ｓ５０の走行抵抗演算部が実行可能となる。走行抵抗演算部は、Ｓ２０で算出した車速・加速度と、Ｓ３０で算出した燃料電池の発電電力に基づいて、車両の走行抵抗を推定する。走行抵抗の推定には、上記の式（６）や、図７に示すようなマップを利用する方法がある。
【００５２】
Ｓ５０の走行抵抗の推定が終了すると、Ｓ６０のストイキ比演算部が実行可能となる。ストイキ比演算部は、Ｓ２０で算出された車速と、Ｓ５０で算出された走行抵抗に基づいて、目標発電量を当量換算した空気（酸化ガス）量の何倍の空気（酸化ガス）量を目標空気（酸化ガス）量として供給するかを示すストイキ比を算出する。この算出には、例えば図８に示すようなマップを参照して、車速が高ければ高いほど、酸化ガス供給装置から燃料電池本体に供給する酸化ガスのストイキ比が低くなるように制御するとともに、走行抵抗が低ければ低いほど、前記ストイキ比が低くなるように制御する。また、図９のようなマップを使用して、走行抵抗が低くなったときには、ストイキ比をある最低値以下に下げないように制御してもよい。
【００５３】
さらに、ストイキ比演算部は、二次電池の充電状態（ＳＯＣ）と車速に応じてストイキ比ＳＲを変更する、図１２のマップを用いることができる。燃料電池本体６の出力を補う二次電池５を備えたシステムでは、二次電池５のＳＯＣが高ければ高いほど、二次電池５からＤＣ／ＤＣコンバータ７及びＤＣ／ＡＣインバータ６を介して走行用モータ８へ大きい電力を供給可能である。従って、図１２のマップは、車速が高ければ高いほどストイキ比を下げるとともに、二次電池５のＳＯＣが高ければ高いほど、二次電池５から過渡的に供給する電力を大きくできるので、ＳＯＣが高ければ高いほどストイキ比を小さくしている。
【００５４】
Ｓ４０及びＳ６０が終了すると、Ｓ７０の目標コンプレッサ回転速度演算部が実行可能となる。Ｓ７０では、Ｓ４０で算出した目標発電量を空気の当量換算した流量に、Ｓ６０で算出したストイキ比を乗じた目標空気流量を算出し、この目標空気流量が得られるコンプレッサ４の回転速度を図１３に示すマップ等を参照して算出する。そして算出した回転速度を目標回転速度としてコンプレッサ４へ出力する。
【００５５】
以上説明した第１実施形態によれば、車速とモータ供給電力に基づいて走行抵抗を推定し、この走行抵抗が低ければ低いほど、ストイキ比が低くなるように酸化ガスの供給を制御する構成としたため、燃料電池の負荷応答性を確保しながら、酸化ガス供給装置を駆動する動力を低減し、燃料電池車両の燃費を向上することができるという効果がある。
【００５６】
また、車両速度または発電電力が所定値以下の場合には、走行抵抗が低くてもストイキ比を低下させないように制御するので、燃料電池の発電出力が低出力のとき、燃料電池本体に供給する酸化ガスの流量を確保することができ、カソード（酸化剤極）及び酸化ガス通路に水滴が付着して発電性能が低下することを防止できる。
【００５７】
また、推定した走行抵抗が所定値以下に低下したときには、酸化ガスのストイキ比を所定値以下に低下させないように制御するので、急激な過渡応答にも対応でき、加速力が不十分になる可能性がなくなる。
【００５８】
さらに、燃料電池出力を補う二次電池を備えたシステムでは、二次電池の充電状態（ＳＯＣ）に応じて、効率よくストイキ比を調整する構成にしたため、ドライバ発電要求を満足しながら、コンプレッサ回転数を抑制できるため、走行性能を低下させることなく、燃費の向上が行える。
【００５９】
〔第２実施形態〕
図３は、第２実施形態の制御装置の構成を説明する制御ブロック図である。第２実施形態は、アクセル操作特性とストイキ比の最低値との関係を学習して、ストイキ比を制御する実施形態である。尚、本実施形態における制御装置以外の燃料電池システムの構成要素は、図１に示した第１実施形態と同様である。
【００６０】
図３の制御装置１８には、第１実施形態の制御装置に対して、アクセル操作特性分類部２８と、ストイキ比最低値記憶部２９と、学習制御部３０とが追加されている。その他の制御装置の構成要素は、図１の第１実施形態と同様である。
【００６１】
第１実施形態と同様に、制御装置１８は、特に限定されないが、本実施形態においては、ＣＰＵとメモリと入出力インタフェースとを備えたマイクロプロセッサで構成されている。
【００６２】
アクセル操作特性分類部２８は、アクセル操作量変換部２２から出力されるデジタルアクセル操作量を時系列に一時記憶し、記憶したアクセル操作量の時系列パターンの特徴を抽出し、この特徴に基づいて、アクセル操作特性を分類する。
【００６３】
アクセル操作量の時系列的な一時記憶は、例えば、運転者がアクセルペダル１３を踏み込んでアクセル操作量に増加が検出されたとき毎に、変化前のアクセル操作量から変化後の準定常状態のアクセル操作量に達するまでの一定サンプリング時間（例えば、１［ｍｓ］）毎のデジタルアクセル操作量を記憶する。次いで、一定時間（例えば、５分）に、前記一時記憶を読み出して、アクセル操作毎の立ち上がり時間を算出し、この立ち上がり時間をアクセル操作特性を分類するパラメータとする。
【００６４】
例えば、０〜０．２［ｓｅｃ］、０．２〜０．４［ｓｅｃ］、０．４〜０．８［ｓｅｃ］、０．８［ｓｅｃ］〜、というように、アクセル操作の立ち上がり時間に複数のレンジを設ける。そして、アクセルセンサ１４から入力されたアクセル操作量の立ち上がり時間がいずれのレンジに該当するかを判断して、アクセル操作特性を分類したり、アクセル操作が速いか遅いかを判断する。
【００６５】
アクセル操作の立ち上がり時間の例を図１４（ａ）に示す。例えば、一般道における発進加速パターン（実線）は、アクセル開度が０％から４０％まで比較的緩慢な立ち上がり時間ｔ１で変化する。一般道追い越しパターン（一点鎖線）では、アクセル開度が３０％から７０％まで、比較的速い立ち上がり時間ｔ２で変化する。高速道パターン（破線）では、アクセル開度が４５％から１００％まで速い立ち上がり時間ｔ３で立ち上がる。
【００６６】
ここで、アクセル操作の立ち上がり時間は、アクセルの踏み込み開始時と踏み込み終了時の操作特性のバラツキの影響を減少するため、図１４（ｂ）に示すようにアクセル操作変化前のアクセル開度とアクセル操作変化後のアクセル開度との差を相対アクセル開度１００％として、相対アクセル開度が１０％から９０％までの変化時間ｔとする。
【００６７】
アクセル操作特性を分類するパラメータとしては、立ち上がり時間の他に、アクセル操作速度、即ち図１４グラフの傾きで示される、単位時間当たりのアクセル開度の増加率とすることもできる。
【００６８】
アクセル操作の立ち上がり時間のパターンは、図１４のように車両の走行状態によっても異なるが、運転者によっても異なることは明らかである。いずれにしても、アクセル操作の立ち上がり時間が短いときには、燃料電池出力に素早い立ち上がりが要求されるので、走行抵抗が低くてもストイキ比を下げる最低限界を設定し、素早いアクセル操作に応じられる酸化ガス過剰率を確保する。
【００６９】
ストイキ比最低値記憶部２９は、アクセル操作特性を示すアクセル操作立ち上がり時間のレンジ毎に、車速と走行抵抗に対するストイキ比の最低値を記憶するものである。
【００７０】
学習制御部３０は、アクセルセンサ１４からアクセル操作の変化が入力される毎に、目標コンプレッサ回転速度演算部２７から実際のストイキ比の変化を収集する。そして、アクセル操作特性の分類であるアクセル操作立ち上がり時間のレンジ毎に、車速と走行抵抗に対するストイキ比の最低値がいくら確保されていれば、アクセル操作に応じた燃料電池の出力応答が得られるかを学習し、この学習結果でストイキ比最低値記憶部２９の記憶内容を更新する学習制御を行う。
【００７１】
尚、学習制御部３０を除去し、ストイキ比最低値記憶部２９をＲＯＭ等の固定記憶とする簡易型の構成も可能である。この場合には、アクセル操作特性の学習を行わずに、アクセル操作の立ち上がり時間のレンジ毎に、ストイキ比最低値をストイキ比最低値記憶部２９から読み出して使用する。
【００７２】
次に、図４のフローチャートを参照して、第２実施形態における制御装置１８の動作を詳細に説明する。図４において、まず、Ｓ１０のアクセル操作量演算部と、Ｓ２０の車速・加速度・モータ回転速度演算部、Ｓ３０の発電電力演算部が並列に処理可能である。
【００７３】
Ｓ１０のアクセル操作量演算部は、アクセルセンサ１４から入力したアナログアクセル開度をデジタルアクセル開度に変換する。Ｓ２０の車速・加速度・モータ回転速度演算部は、車速センサ１２から入力した車速パルスに基づいて、車速、車両の加速度、走行用モータ８の回転速度を演算する。Ｓ３０の発電電力演算部３０は、電圧センサ１５及び電流センサ１６から入力した燃料電池本体２の発電電圧及び発電電流をデジタル変換し、これらを乗算して燃料電池の発電電力を算出する。
【００７４】
Ｓ１０が終了すると、Ｓ８０のアクセル操作特性分類部が実行可能となる。Ｓ８０のアクセル操作特性分類部は、Ｓ１０のアクセル操作量変換部２２が変換したデジタルアクセル操作量を時系列に一時記憶し、記憶したアクセル操作量の時系列パターンの特徴を抽出し、この特徴に基づいて、アクセル操作特性を分類する。
【００７５】
アクセル操作量の時系列的な一時記憶は、例えば、運転者がアクセルペダル１３を踏み込んでアクセル操作量に増加が検出されたとき毎に、変化前のアクセル操作量から変化後の準定常状態のアクセル操作量に達するまでの一定サンプリング時間（例えば、１［ｍｓ］）毎のデジタルアクセル操作量を記憶する。次いで、一定時間（例えば、５分）に、前記一時記憶を読み出して、アクセル操作毎の立ち上がり時間を算出し、この立ち上がり時間をアクセル操作特性を分類するパラメータとする。
【００７６】
次いで、Ｓ９０のストイキ比最低値学習部は、アクセル操作特性を示すアクセル操作立ち上がり時間のレンジ毎に、車速と走行抵抗に対する実際に必要とされたストイキ比の値をストイキ比最低値として学習する。
【００７７】
Ｓ１００のストイキ比最低値記憶部は、ストイキ比最低値学習部が学習したストイキ比最低値でストイキ比最低値記憶の記憶内容を更新する。
【００７８】
Ｓ１０及びＳ２０が終了すると、Ｓ４０の目標発電量演算部が実行可能となる。目標発電量演算部は、Ｓ１０で算出したアクセル操作量に基づいて要求トルクを算出し、この要求トルクと、Ｓ２０で算出したモータ回転速度に基づいて、モータ軸出力を算出する。そしてモータ軸出力を効率で除算して燃料電池の目標発電量を算出する。
【００７９】
Ｓ２０及びＳ３０が終了すると、Ｓ５０の走行抵抗演算部が実行可能となる。走行抵抗演算部は、Ｓ２０で算出した車速・加速度と、Ｓ３０で算出した燃料電池の発電電力に基づいて、車両の走行抵抗を推定する。走行抵抗の推定には、上記の式（６）や、図７に示すようなマップを利用する方法がある。
【００８０】
Ｓ１００のストイキ比最低値記憶部、Ｓ４０の目標発電量演算部、及びＳ５０の走行抵抗の推定が終了すると、Ｓ１１０のストイキ比演算部が実行可能となる。Ｓ１１０のストイキ比演算部は、Ｓ２０で算出された車速と、Ｓ５０で算出された走行抵抗と、Ｓ１００で記憶されたストイキ比最低値とに基づいて、目標発電量を当量換算した空気（酸化ガス）量の何倍の空気（酸化ガス）量を目標空気（酸化ガス）量として供給するかを示すストイキ比を算出する。
【００８１】
この算出には、まず車速と走行抵抗からストイキ比を図８のようなマップを参照して求め、次いでストイキ比最低値とマップから求めたストイキ比とを比較し、ストイキ比がストイキ比最低値以下であれば、ストイキ比をストイキ比最低値とする。
【００８２】
Ｓ４０及びＳ１１０が終了すると、Ｓ７０の目標コンプレッサ回転速度演算部が実行可能となる。Ｓ７０では、Ｓ４０で算出した目標発電量を空気の当量換算した流量に、Ｓ１１０で算出したストイキ比を乗じた目標空気流量を算出し、この目標空気流量が得られるコンプレッサ４の回転速度を図１３のようなマップを参照して算出する。そして算出した回転速度を目標回転速度としてコンプレッサ４へ出力する。
【００８３】
以上説明した第２実施形態によれば、図１０、図１１のように、アクセル操作速度が速いときには、走行抵抗が低くてもストイキ比をある程度以下に下げないように制御することができる。
【００８４】
このように本実施形態によれば、アクセル操作特性のパターン毎にストイキ比最低値を設定するので、アクセルワークが機敏なドライバ、もしくは、機敏な操作を要求されるような走行環境でも、加速性能を確保することができる。
【００８５】
さらに、アクセル操作特性から要求されるストイキ比を学習して、ストイキ比最低値を設定することができるので、必要な加速特性を確保しながらさらに酸化ガス供給装置の消費電力を低減し、更なる燃費の向上を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態における燃料電池車両の概略構成を例示するブロック図である。
【図２】第１実施形態における燃料電池車両の制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図３】第２実施形態における燃料電池車両の制御装置の要部ブロック図である。
【図４】第２実施形態における燃料電池車両の制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図５】アクセル開度に対する要求トルクのマップ図である。
【図６】モータ回転速度に対するモータ軸トルク、モータ軸出力の例を示すマップ図である。
【図７】車速に対するモータ出力、駆動力、走行抵抗のマップ図の例である。
【図８】車速（発電電力）及び走行抵抗に対するストイキ比の例を示すマップ図である。
【図９】ストイキ比の最低値を設けた場合の車速（発電電力）及び走行抵抗に対するストイキ比の例を示すマップ図である。
【図１０】アクセル操作速度によるストイキ比最低値を設けた場合の、車速（発電電力）、走行抵抗に対するストイキ比のマップ図の例である。
【図１１】アクセル操作速度によるストイキ比最低値を設けた場合の、車速（発電電力）、走行抵抗に対するストイキ比のマップ図の別の例である。
【図１２】車速（発電電力）、ＳＯＣに対するストイキ比のマップ図である。
【図１３】目標空気流量に対するコンプレッサ回転速度のマップ図である。
【図１４】（ａ）各種走行条件によるアクセル操作時間の例を示すタイムチャートである。
（ｂ）アクセル操作時間の定義例を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
１　燃料電池車両
２　燃料電池本体
３　水素供給装置
４　コンプレッサ
５　二次電池
６　ＤＣ／ＡＣインバータ
７　ＤＣ／ＤＣコンバータ
８　走行用モータ
９　差動装置
１０　駆動軸
１１　駆動輪
１２　車速センサ
１３　アクセルペダル
１４　アクセルセンサ
１５　電圧センサ
１６　電流センサ
１７　充電状態検出装置
１８　制御装置
２０　発電電力演算部
２１　車速・モータ回転速度演算部
２２　アクセル操作量演算部
２３　目標発電量演算部
２４　走行抵抗推定部
２５　空気供給制御部
２６　ストイキ比演算部
２７　目標コンプレッサ回転速度演算部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a fuel cell vehicle, and more particularly to a control device for a fuel cell vehicle that can control an excess ratio of an oxidizing gas supplied to a fuel cell main body according to a running resistance of the vehicle.
[0002]
[Prior art]
The fuel cell can take out more output current as the pressure and flow rate of the fuel gas supplied to the anode and the oxidizing gas supplied to the cathode (hereinafter, the fuel gas and the oxidizing gas are collectively referred to as reaction gas) are higher. . Generally, in a fuel cell for an application having a relatively large load variation such as a vehicle, in order to secure output responsiveness when the load increases, a reaction gas having a pressure and a flow rate higher than that of the reaction gas consumed by the current load is supplied. ing.
[0003]
In a fuel cell system that uses oxygen in the air as the oxidizing gas, the compressor compresses the air to generate the pressure of the oxidizing gas, so maintaining the oxidizing gas pressure and flow rate more than necessary drives the compressor. Electricity is wasted, reducing the efficiency of the fuel cell system.
[0004]
As a conventional technology of a fuel cell vehicle, there is a "power supply device and an electric vehicle" described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-271706.
According to this conventional technology, an inverter that converts DC power supplied from a fuel cell or a secondary battery into AC power for driving a motor, and a power generation output of the fuel cell is supplied to a converter that charges the secondary battery, A changeover switch for switching whether to supply the AC power to the load.
[0005]
Then, when the accelerator opening is zero and the load is low, the switch is switched to supply the power output of the fuel cell to the converter, and the secondary battery is charged. At this time, the output voltage from the fuel cell is boosted by the converter in a state where the output from the fuel cell is maximized, and is supplied to the secondary battery.
[0006]
Further, when the accelerator opening is large and the load on the motor is equal to or more than a predetermined amount, power is supplied to the motor from both the secondary battery and the fuel cell via the inverter, and when the load is smaller than the predetermined amount, Only the fuel cell supplies power. As a result, the remaining capacity of the secondary battery is prevented from deteriorating, and sufficient power is always supplied to a load whose size varies.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above prior art, the excess ratio of the air supplied to the fuel cell is not changed in accordance with the running state of the vehicle. However, since the compressor for supplying air is operated at a high rotation speed, the power consumption for driving the compressor is large, and the fuel efficiency is not improved.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention provides a fuel cell body that generates power using a fuel and an oxidizing gas, a fuel supply device that supplies fuel to the fuel cell body, and a fuel cell body that is consumed by a power generation reaction. An oxidizing gas supply device that supplies an oxidizing gas to the fuel cell main body at a flow rate of a magnification indicated by a stoichiometric ratio with respect to the flow rate of the oxidizing gas, and a traveling motor driven by at least electric power generated by the fuel cell main body are provided. A fuel cell vehicle control device for controlling the fuel cell vehicle, the vehicle speed detecting means for detecting the speed of the vehicle, and the vehicle speed based on the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means and the power supplied to the driving motor. Running resistance estimating means for estimating running resistance; and the lower the running resistance estimated by the running resistance estimating means, the lower the oxidizing gas supplied to the fuel cell body from the oxidizing gas supply device. And summarized in that breath ratio is and a oxidizing gas supply control means for controlling so as to be lower.
[0009]
【The invention's effect】
According to the present invention, the running resistance is estimated based on the vehicle speed and the motor supply power, and the supply of the oxidizing gas is controlled such that the lower the running resistance, the lower the stoichiometric ratio. There is an effect that the power for driving the oxidizing gas supply device can be reduced and the fuel efficiency of the fuel cell vehicle can be improved while ensuring the load response.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[First Embodiment]
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a system configuration diagram illustrating a configuration of a fuel cell vehicle including a control device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a fuel cell vehicle 1 includes a fuel cell main body 2, a hydrogen supply device 3 for supplying hydrogen as a fuel gas to the fuel cell main body 2, and a compressor 4 for supplying air as an oxidizing gas to the fuel cell main body 2. A DC / AC inverter 6 for converting the DC power generated by the fuel cell main body 2 or the DC power of the secondary battery 5 into AC power, and a voltage generated by the fuel cell main body 2 A DC / DC converter 7 for charging the secondary battery 5, a traveling motor 8 driven by AC power from the DC / AC inverter 6, and a rotational speed of the traveling motor 8 that is reduced and distributed to the left and right driving wheels. A differential device 9, a drive shaft 10 for transmitting a driving force from the differential device 9 to the drive wheels, a drive wheel 11 rotationally driven by the drive shaft 10, and a vehicle speed sensor 12 for detecting a rotational speed of the drive shaft 10. , Pedal 13, an accelerator sensor 14, a voltage sensor 15 for detecting an output voltage of the fuel cell main body 2, a current sensor 16 for detecting an output current of the fuel cell main body 2, and a charging for detecting a charging state of the secondary battery 5. The vehicle includes a state detection device 17 and a control device 18 that controls the entire vehicle and the fuel cell system.
[0011]
The fuel cell main body 2 is a fuel cell stack in which several hundreds of polymer electrolyte fuel cells having a solid polymer electrolyte (for example, perfluorocarbon sulfonic acid) film as an electrolyte are stacked.
[0012]
The fuel cell main body 2 includes a solid polymer electrolyte membrane sandwiched between an anode electrode and a cathode electrode, supplies hydrogen gas as a fuel gas from a hydrogen supply device 3 to the anode, and oxidizes gas from the compressor 4 to the cathode. Supply air.
[0013]
Then, in the fuel cell main body 2, the following electrochemical reaction occurs at both the anode and the cathode.
Embedded image
Anode: 2H₂→ 4H⁺+ 4e⁻… ▲ 1 ▼
Cathode: 4H⁺+ 4e⁻+ O₂→ 2H₂O… ▲ 2 ▼
[0014]
When hydrogen gas is supplied to the anode, the reaction formula (1) proceeds and hydrogen is dissociated into hydrogen ions and electrons. The hydrogen ions generated at the anode are H⁺(XH₂In the hydrated state of O), it permeates (diffuses) through the solid polymer electrolyte membrane and reaches the cathode. In addition, the electrons pass from the anode to the cathode through external circuits (DC / AC inverter 6, DC / DC converter 7).
[0015]
When an oxidizing gas-containing gas such as air is supplied to the cathode, the reaction formula (2) proceeds at the cathode. As the electrode reactions (1) and (2) proceed at each electrode, the fuel cell exhibits an electromotive force. In the present embodiment, the power generated by the fuel cell main body 2 is converted into AC power by the DC / AC inverter 6 to drive the traveling motor 8.
[0016]
The hydrogen supply device 3 is, for example, a device that stores hydrogen in a high-pressure hydrogen gas tank or a hydrogen storage alloy tank, controls the pressure and flow rate of hydrogen gas according to a command from the control device 18, and supplies the hydrogen gas to the fuel cell body 2. .
[0017]
The compressor 4 is an oxidizing gas supply device that compresses air filtered by an air filter (not shown) and supplies the compressed air to the fuel cell body 2 as oxidizing gas. In the present embodiment, the compressor 4 has a servo circuit, and transmits the compressor rotation speed command value [rpm] が calculated by the control device 18 to the compressor 4 by serial communication or the like, and the compressor 4 has its rotation speed command value [rpm]. It operates at a rotation speed according to the following.
[0018]
Further, the compressor 4 has a built-in motor for rotational driving, and this motor is driven by electric power supplied from the secondary battery 5. Then, reducing the driving power for the compressor 4 improves the fuel efficiency of the fuel cell vehicle 1.
[0019]
The secondary battery 5 is a secondary battery using a nickel-metal hydride battery, a lithium-ion battery, or the like. The secondary battery 5 supplies power when the fuel cell is started, or supplies insufficient power for driving when the output of the fuel cell is insufficient. I do. When the charging state detecting device 17 determines that charging is possible, the charging is performed by the output margin of the fuel cell main body 2 or by the regenerative power of the traveling motor 8.
[0020]
The DC / AC inverter 6 converts a DC voltage obtained by boosting the voltage of the secondary battery 5 with a DC / DC converter or a generated voltage of the fuel cell main body 2 into an AC voltage supplied to the traveling motor 8. Although not particularly limited, the present embodiment has a built-in rectifier circuit that rectifies regenerative AC power that is regenerated by the driving motor 8 during vehicle braking. The DC voltage rectified by the built-in rectifier circuit can be used to charge the secondary battery 5 via the DC / DC converter 7 or as driving power for a fuel cell auxiliary machine including the compressor 4.
[0021]
The DC / DC converter 7 charges the secondary battery 5 by reducing the voltage generated by the fuel cell main body 2 or the voltage obtained by rectifying the regenerative voltage of the traveling motor 8 to the voltage of the secondary battery 5. When the generated power of the second battery is insufficient, the voltage of the secondary battery 5 is boosted and supplied to the DC / AC inverter 6.
[0022]
The traveling motor 8 is, for example, a permanent magnet type three-phase synchronous motor, and is rotationally driven by an alternating current supplied from the DC / AC inverter 6. As the traveling motor, an AC motor such as an induction motor or a reluctance motor can be used in addition to the synchronous motor. In addition to the AC motor, a DC motor may be used for the traveling motor as long as the commutator and the brush can be easily maintained. In this case, a DC control circuit is provided instead of DC / AC inverter 6. Note that a wheel-in motor may be provided for each drive wheel 11 instead of the single traveling motor 8, the differential device 9, and the drive shaft 10.
[0023]
The vehicle speed sensor 12 is a sensor that detects the rotational speed of the drive shaft 10. For example, a gear that is fixed to the drive shaft 10 and rotates integrally with the drive shaft, and a gear that is fixed to the vehicle body and has a valley shape , A pulse signal having a frequency proportional to the rotation speed of the drive shaft is output. This pulse signal is input to a later-described vehicle speed / motor rotation speed calculation unit 21 of the control device 18 and is used for calculating the vehicle speed and the motor rotation speed.
[0024]
The accelerator sensor 14 is a sensor that detects an operation amount (depressed amount) of the accelerator pedal 13, and can use a laser displacement meter, a potentiometer, or the like.
[0025]
The voltage sensor 15 detects an output voltage (stack voltage) of the fuel cell main body 2, and the current sensor 16 detects an output current of the fuel cell main body 2. The product of the detected values of the voltage sensor 15 and the current sensor 16 is the power generated (output) of the fuel cell.
[0026]
The state of charge detection device 17 is a device that detects the state of charge (SOC) of the secondary battery 5 and outputs the state of charge (SOC) to the control device 18.
[0027]
The control device 18 calculates a vehicle speed [km / h] and a motor speed [rpm] based on a pulse signal detected by the vehicle speed sensor 12 and a generated power calculation unit 20 that calculates the generated power of the fuel cell. A motor rotation speed calculation unit 21, an accelerator operation amount conversion unit 22 that converts an analog accelerator operation amount detected by the accelerator sensor 14 into a digital accelerator operation amount, and a target power generation amount [kW] of the fuel cell based on the vehicle speed and the accelerator operation amount. ], A running resistance estimating unit 24 for estimating the running resistance [N] based on the vehicle speed and the target power generation, and a lower running resistance estimated by the running resistance estimating unit 24. And an air supply control unit 25 for controlling the excess rate of air supplied from the compressor 4 to the fuel cell main body 2 to be low.
[0028]
Although not particularly limited, the control device 18 is configured by a microprocessor having a CPU, a memory, and an input / output interface in the present embodiment.
[0029]
The vehicle speed / motor rotation speed calculation unit 21 calculates the vehicle speed and the vehicle acceleration from the number of gear teeth and the rotational radius of rotation of the drive wheels based on the pulse signal input from the vehicle speed sensor 12. Further, the vehicle speed / motor rotation speed calculation unit 21 calculates the motor rotation speed from the differential gear ratio and the final drive gear ratio of the differential device 9.
[0030]
The target power generation amount calculation unit 23 calculates the requested torque from the digital accelerator operation amount which is the output of the accelerator operation amount conversion unit 22, calculates the motor shaft output from the torque, and calculates the target power generation amount of the fuel cell from the motor shaft output. Is calculated. For calculating the torque [Nm], a torque × accelerator pedal stroke map as shown in FIG. 3 is used. For calculating the motor shaft output [kW], a motor shaft output × motor shaft torque × motor rotation speed map as shown in FIG. 4 is used. The target power generation [kW] of the fuel cell is calculated by dividing the motor shaft output by the efficiency η (η = DC / AC inverter efficiency ηi × motor efficiency ηm).
[0031]
The air supply control unit 25 controls the stoichiometry of the air supplied from the compressor 4 to the fuel cell body 2 based on the vehicle speed calculated by the vehicle speed / motor rotation speed calculation unit 21 and the running resistance [N] estimated by the running resistance estimation unit 24. A stoichiometric ratio calculating section 26 for calculating a ratio (SR); a target compressor rotational speed calculating section 27 for calculating a target compressor rotational speed [rpm] based on the stoichiometric ratio and the target power generation amount from the target power generation amount calculating section 23; , Is provided.
[0032]
Here, the stoichiometric ratio (SR) of the oxidizing gas or air is defined as the oxidizing gas (air) flow rate Qcon # consumed by the fuel cell body to generate a certain amount of current, and the oxidizing gas supplied to the fuel cell body. The following equation (1) shows how much the gas (air) flow rate Qsup # is excessive. This stoichiometric ratio is the reciprocal of the oxidizing gas utilization rate (air utilization rate).
[0033]
(Equation 1)
SR = Qsup / Qcon (1)
Qcon # is calculated by multiplying a value obtained by converting a generated current value into an oxidizing gas equivalent per second by the number of cells constituting the stack.
[0034]
The running resistance of the vehicle estimated by the running resistance estimating unit 24 is obtained as follows. The running resistance F of the vehicle is the sum of three of the rolling friction resistance Fr #, the air resistance Fw #, and the climbing resistance Fc #, and is expressed by equation (2).
[0035]
(Equation 2)
F = Fr + Fw + Fc (2)
However, rolling friction resistance FrＦ: Fr = μm_tg (g: gravitational acceleration, 9.8 [m / s]²], Μ: rolling friction coefficient, m_t: Gross vehicle mass [kg]),
Air resistance Fw: Fw = ρCdSv²/ 2 (v: vehicle speed [m / s], ρ: air density [kg / m³], S: front projection area [m²], Cd: air resistance coefficient),
Uphill resistance Fc: Fc = m_tg sin θ (θ: gradient [rad]).
[0036]
Accordingly, if the motor output Pm [W] is the gear efficiency ηt of the power train, Expression (3) is obtained.
[0037]
(Equation 3)
Pm × ηt = (F + Fa) × v (3)
Here, acceleration force FaＦ: Fa = (m_t+ M_n) Α (α: acceleration [m / s²], M_n: Mass equivalent to vehicle rotating part [kg]).
[0038]
From equation (3), equation (4) holds.
[0039]
(Equation 4)
Fa × v = Pm × ηt−F × v (4)
In other words, the driving force of the traveling motor overcomes the traveling resistance consisting of the rolling friction resistance Fr #, the air resistance Fw #, and the uphill resistance Fc #, and generates an acceleration force Fa # for accelerating the vehicle with the acceleration α. Of course, if the running resistance is larger than the driving force, α becomes a negative value and the vehicle speed decreases.
[0040]
Further, when charging / discharging of the secondary battery 5 is not performed, the motor output Pm is Pf 発電 [W], the power conversion efficiency of the DC / AC inverter is ηi, and the motor efficiency is ηm. Then, equation (5) is obtained.
(Equation 5)
Pm = Pf × ηi × ηm (5)
[0041]
By substituting equation (5) into equation (3), equation (6) is obtained.
(Equation 6)
Pf × ηi × ηm × ηt = (F + Fa) × v
F = (Pf × ηi × ηm × ηt) / v-Fa
F = (Pf × ηi × ηm × ηt) / v- (m_t+ M_n) Α
F = Pf × η / v- (m_t+ M_n) Α ... (6)
Here, it is assumed that the efficiency η = ηi × ηm × ηt.
[0042]
Therefore, based on the detection value of the vehicle speed sensor 12, the vehicle speed v [m / s] and the acceleration α [m / s²And the power generation output Pf [W] is the product of the respective detection values of the voltage sensor 15 and the current sensor 16,_t , M_n, Η (ηt, ηi, ηm) are known, and the running resistance F [N] can be obtained by equation (6).
[0043]
Further, in calculating the running resistance, the running resistance may be calculated from a vehicle speed and a target power generation amount (or fuel cell output) [kw] as shown in FIG. 7 using a map for calculating the running resistance.
[0044]
In addition, as shown in FIG. 8, the stoichiometric ratio is calculated by the stoichiometric ratio calculating unit 26, as shown in FIG. 8, the higher the vehicle speed (power generation), the lower the stoichiometric ratio. There is a method using a map and a method of controlling the stoichiometric ratio so as not to drop below a certain minimum value when the running resistance becomes low as shown in FIG.
[0045]
The target compressor rotation speed calculation unit 27 calculates a required air flow rate consumed by the target power generation amount calculated by the target power generation amount calculation unit 23, and multiplies the required air flow amount by the stoichiometric ratio calculated by the stoichiometric ratio calculation unit 26. The value obtained is the target air flow rate. Next, a target compressor rotation speed is calculated from a target air flow rate using a map as shown in FIG. 13 and is output to the compressor 4 with the target compressor rotation speed as a control target.
[0046]
Next, the operation of the control device 18 in the present embodiment will be described in detail with reference to the flowchart of FIG. In the following flow charts, symbols indicated by two parallel lines (=) are parallel processing symbols (see JIS @ X0121), and indicate that parallel processing can be performed if the controller 15 has a multiprocessor configuration. When the controller 15 is a single processor, the processing order of the steps that can be processed in parallel is arbitrary.
[0047]
In FIG. 2, first, an accelerator operation amount calculation unit of step (hereinafter, step is abbreviated as S) 10, a vehicle speed / acceleration / motor rotation speed calculation unit of S20, and a generated power calculation unit of S30 can be processed in parallel. .
[0048]
The accelerator operation amount calculating unit in S10 converts the analog accelerator opening input from the accelerator sensor 14 into a digital accelerator opening. For example, the accelerator sensor 14 is attached so that the operation amount of the accelerator pedal 13 is 0 to 10 [cm] (0 to 100%) to be an analog value of 0 to 5 [V]. When the accelerator operation amount conversion unit 22 has a resolution of, for example, 8 bits, the accelerator operation amount of 0 to 10 [cm] becomes a value of 0 to 255, and the accelerator operation amount is captured at a resolution of 0.039 cm / bit. Can be done.
[0049]
Based on the vehicle speed pulse input from the vehicle speed sensor 12, the vehicle speed / acceleration / motor rotation speed calculation unit in S20 calculates the running motor based on the vehicle speed as the vehicle speed, the vehicle acceleration as the time change of the vehicle speed, the vehicle speed and the gear ratio. 8 is calculated. The generated power calculation unit 30 in S30 converts the generated voltage and generated current of the fuel cell body 2 input from the voltage sensor 15 and the current sensor 16 into digital values, and multiplies these to calculate the generated power of the fuel cell.
[0050]
When S10 and S20 are completed, the target power generation amount calculation unit in S40 becomes executable. The target power generation amount calculation unit calculates a required torque based on the accelerator operation amount calculated in S10, and calculates a motor shaft output based on the required torque and the motor rotation speed calculated in S20. Then, the target power generation amount of the fuel cell is calculated by dividing the motor shaft output by the efficiency.
[0051]
When S20 and S30 end, the running resistance calculation unit in S50 becomes executable. The running resistance calculation unit estimates the running resistance of the vehicle based on the vehicle speed / acceleration calculated in S20 and the power generated by the fuel cell calculated in S30. For estimating the running resistance, there is a method using the above equation (6) or a map as shown in FIG.
[0052]
When the estimation of the running resistance in S50 is completed, the stoichiometric ratio calculation unit in S60 can be executed. The stoichiometric ratio calculation unit sets the target air (oxidizing gas) amount to the air (oxidizing gas) amount obtained by converting the target power generation amount into an equivalent based on the vehicle speed calculated in S20 and the traveling resistance calculated in S50. A stoichiometric ratio indicating whether to supply the air (oxidizing gas) is calculated. For this calculation, for example, referring to a map as shown in FIG. 8, while controlling so that the higher the vehicle speed, the lower the stoichiometric ratio of the oxidizing gas supplied from the oxidizing gas supply device to the fuel cell body, The stoichiometric ratio is controlled to be lower as the running resistance is lower. Further, using a map as shown in FIG. 9, when the running resistance becomes low, control may be performed so that the stoichiometric ratio is not lowered to a certain minimum value or less.
[0053]
Further, the stoichiometric ratio calculation unit can use the map of FIG. 12 that changes the stoichiometric ratio SR according to the state of charge (SOC) of the secondary battery and the vehicle speed. In the system including the secondary battery 5 that supplements the output of the fuel cell main body 6, the higher the SOC of the secondary battery 5, the more the vehicle travels from the secondary battery 5 via the DC / DC converter 7 and the DC / AC inverter 6. Large electric power can be supplied to the motor 8 for use. Accordingly, the map of FIG. 12 shows that the higher the vehicle speed, the lower the stoichiometric ratio, and the higher the SOC of the secondary battery 5, the larger the transiently supplied power from the secondary battery 5 can be. The higher the value, the smaller the stoichiometric ratio.
[0054]
When S40 and S60 are completed, the target compressor rotation speed calculation section in S70 can be executed. In S70, a target air flow rate is calculated by multiplying the flow rate obtained by converting the target power generation amount calculated in S40 into an equivalent amount of air by the stoichiometric ratio calculated in S60, and the rotational speed of the compressor 4 at which the target air flow rate is obtained is shown in FIG. The calculation is performed with reference to a map shown in FIG. Then, the calculated rotation speed is output to the compressor 4 as a target rotation speed.
[0055]
According to the first embodiment described above, the running resistance is estimated based on the vehicle speed and the motor supply power, and the supply of the oxidizing gas is controlled such that the lower the running resistance is, the lower the stoichiometric ratio is. Accordingly, there is an effect that the power for driving the oxidizing gas supply device can be reduced and the fuel efficiency of the fuel cell vehicle can be improved while ensuring the load responsiveness of the fuel cell.
[0056]
Further, when the vehicle speed or the generated power is equal to or less than a predetermined value, the control is performed so that the stoichiometric ratio is not reduced even if the running resistance is low. Therefore, when the power output of the fuel cell is low, the power is supplied to the fuel cell main body. The flow rate of the oxidizing gas can be ensured, and it is possible to prevent water drops from adhering to the cathode (oxidant electrode) and the oxidizing gas passage, and to prevent the power generation performance from being reduced.
[0057]
Further, when the estimated running resistance falls below a predetermined value, control is performed so that the stoichiometric ratio of the oxidizing gas does not fall below the predetermined value, so that it is possible to cope with a sudden transient response and the acceleration force may be insufficient. Loses sex.
[0058]
Furthermore, in a system including a secondary battery that supplements the output of the fuel cell, the stoichiometric ratio is efficiently adjusted according to the state of charge (SOC) of the secondary battery. Since the number can be suppressed, fuel efficiency can be improved without lowering the running performance.
[0059]
[Second embodiment]
FIG. 3 is a control block diagram illustrating a configuration of a control device according to the second embodiment. The second embodiment is an embodiment in which the relationship between the accelerator operation characteristic and the minimum value of the stoichiometric ratio is learned to control the stoichiometric ratio. Note that the components of the fuel cell system other than the control device in the present embodiment are the same as those in the first embodiment shown in FIG.
[0060]
The control device 18 of FIG. 3 is different from the control device of the first embodiment in that an accelerator operation characteristic classifying unit 28, a stoichiometric ratio minimum value storage unit 29, and a learning control unit 30 are added. The other components of the control device are the same as those of the first embodiment shown in FIG.
[0061]
Similarly to the first embodiment, the control device 18 is not particularly limited, but in the present embodiment, is configured by a microprocessor having a CPU, a memory, and an input / output interface.
[0062]
The accelerator operation characteristic classifying unit 28 temporarily stores the digital accelerator operation amount output from the accelerator operation amount conversion unit 22 in a time series, extracts the characteristics of the stored time series pattern of the accelerator operation amount, and based on this characteristic. , Classify the accelerator operation characteristics.
[0063]
The time-series temporary storage of the accelerator operation amount is, for example, every time the driver depresses the accelerator pedal 13 and an increase in the accelerator operation amount is detected, the quasi-steady state after the change from the accelerator operation amount before the change The digital accelerator operation amount is stored for each constant sampling time (for example, 1 [ms]) until the accelerator operation amount is reached. Next, the temporary storage is read out for a certain period of time (for example, 5 minutes), the rise time for each accelerator operation is calculated, and this rise time is used as a parameter for classifying the accelerator operation characteristics.
[0064]
For example, 0 to 0.2 [sec], 0.2 to 0.4 [sec], 0.4 to 0.8 [sec], 0.8 [sec] and so on, the rise time of the accelerator operation Have multiple ranges. Then, it is determined which range the rise time of the accelerator operation amount input from the accelerator sensor 14 corresponds to, to classify the accelerator operation characteristics, and determine whether the accelerator operation is fast or slow.
[0065]
FIG. 14A shows an example of the rise time of the accelerator operation. For example, the start acceleration pattern on a general road (solid line) changes from 0% to 40% at a relatively slow rising time t1. In the general road overtaking pattern (dashed-dotted line), the accelerator opening changes from 30% to 70% at a relatively fast rising time t2. In the highway pattern (broken line), the accelerator opening rises from 45% to 100% at a fast rising time t3.
[0066]
Here, the rise time of the accelerator operation is reduced by the accelerator opening before the accelerator operation change and the accelerator opening before the accelerator operation change as shown in FIG. The difference from the accelerator opening after the operation change is defined as a relative accelerator opening of 100%, and the relative accelerator opening is a change time t from 10% to 90%.
[0067]
As a parameter for classifying the accelerator operation characteristics, in addition to the rise time, the accelerator operation speed, that is, the increase rate of the accelerator opening per unit time, which is indicated by the slope of the graph of FIG. 14, can also be used.
[0068]
The pattern of the rise time of the accelerator operation varies depending on the running state of the vehicle as shown in FIG. 14, but it is apparent that the pattern also varies depending on the driver. In any case, when the rise time of the accelerator operation is short, a quick rise is required for the fuel cell output. Secure excess rate.
[0069]
The stoichiometric ratio minimum value storage unit 29 stores the minimum value of the stoichiometric ratio with respect to the vehicle speed and the running resistance for each range of the accelerator operation rising time indicating the accelerator operation characteristic.
[0070]
The learning control unit 30 collects the actual change in the stoichiometric ratio from the target compressor rotation speed calculation unit 27 every time a change in the accelerator operation is input from the accelerator sensor 14. Then, for each range of the accelerator operation start-up time, which is a classification of the accelerator operation characteristics, how much the minimum value of the stoichiometric ratio with respect to the vehicle speed and the running resistance can be obtained to obtain the output response of the fuel cell according to the accelerator operation? Is learned, and learning control for updating the storage content of the stoichiometric ratio minimum value storage unit 29 with the learning result is performed.
[0071]
Note that a simple configuration in which the learning control unit 30 is removed and the stoichiometric ratio minimum value storage unit 29 is fixedly stored in a ROM or the like is also possible. In this case, the minimum stoichiometric ratio value is read from the minimum stoichiometric ratio storage unit 29 and used for each range of the rise time of the accelerator operation without learning the accelerator operation characteristic.
[0072]
Next, the operation of the control device 18 in the second embodiment will be described in detail with reference to the flowchart of FIG. In FIG. 4, first, an accelerator operation amount calculation unit in S10, a vehicle speed / acceleration / motor rotation speed calculation unit in S20, and a generated power calculation unit in S30 can be processed in parallel.
[0073]
The accelerator operation amount calculating unit in S10 converts the analog accelerator opening input from the accelerator sensor 14 into a digital accelerator opening. The vehicle speed / acceleration / motor rotation speed calculation unit in S20 calculates the vehicle speed, the vehicle acceleration, and the rotation speed of the traveling motor 8 based on the vehicle speed pulse input from the vehicle speed sensor 12. The generated power calculation unit 30 in S30 converts the generated voltage and generated current of the fuel cell body 2 input from the voltage sensor 15 and the current sensor 16 into digital values, and multiplies these to calculate the generated power of the fuel cell.
[0074]
When S10 ends, the accelerator operation characteristic classifying unit of S80 becomes executable. The accelerator operation characteristic classifying unit in S80 temporarily stores the digital accelerator operation amount converted by the accelerator operation amount conversion unit 22 in S10 in time series, extracts the characteristic of the stored accelerator operation amount time-series pattern, Based on this, the accelerator operation characteristics are classified.
[0075]
The time-series temporary storage of the accelerator operation amount is, for example, every time the driver depresses the accelerator pedal 13 and an increase in the accelerator operation amount is detected, the quasi-steady state after the change from the accelerator operation amount before the change The digital accelerator operation amount is stored for each constant sampling time (for example, 1 [ms]) until the accelerator operation amount is reached. Next, the temporary storage is read out for a certain period of time (for example, 5 minutes), the rise time for each accelerator operation is calculated, and this rise time is used as a parameter for classifying the accelerator operation characteristics.
[0076]
Next, the stoichiometric ratio minimum value learning unit in S90 learns the value of the actually required stoichiometric ratio with respect to the vehicle speed and the running resistance as the stoichiometric ratio minimum value for each range of the accelerator operation rising time indicating the accelerator operation characteristic.
[0077]
The stoichiometric ratio minimum value storage unit in S100 updates the storage content of the stoichiometric ratio minimum value storage with the stoichiometric ratio minimum value learned by the stoichiometric ratio minimum value learning unit.
[0078]
When S10 and S20 are completed, the target power generation amount calculation unit in S40 becomes executable. The target power generation amount calculation unit calculates a required torque based on the accelerator operation amount calculated in S10, and calculates a motor shaft output based on the required torque and the motor rotation speed calculated in S20. Then, the target power generation amount of the fuel cell is calculated by dividing the motor shaft output by the efficiency.
[0079]
When S20 and S30 end, the running resistance calculation unit in S50 becomes executable. The running resistance calculation unit estimates the running resistance of the vehicle based on the vehicle speed / acceleration calculated in S20 and the power generated by the fuel cell calculated in S30. For estimating the running resistance, there is a method using the above equation (6) or a map as shown in FIG.
[0080]
When the stoichiometric ratio minimum value storage unit in S100, the target power generation amount calculation unit in S40, and the estimation of the running resistance in S50 are completed, the stoichiometric ratio calculation unit in S110 becomes executable. Based on the vehicle speed calculated in S20, the running resistance calculated in S50, and the stoichiometric ratio minimum value stored in S100, the stoichiometric ratio calculation unit in S110 converts the target power generation amount into equivalent air (oxidizing gas). Calculate the stoichiometric ratio indicating how many times the amount of air (oxidizing gas) is supplied as the target amount of air (oxidizing gas).
[0081]
In this calculation, first, the stoichiometric ratio is calculated from the vehicle speed and the running resistance with reference to a map as shown in FIG. 8, and then the stoichiometric ratio is compared with the stoichiometric ratio calculated from the map. If it is below, the stoichiometric ratio is set to the stoichiometric ratio minimum value.
[0082]
When S40 and S110 are completed, the target compressor rotation speed calculation unit in S70 can be executed. In S70, a target air flow rate is calculated by multiplying the flow rate obtained by converting the target power generation amount calculated in S40 into an equivalent of air by the stoichiometric ratio calculated in S110, and the rotational speed of the compressor 4 at which the target air flow rate is obtained is calculated as shown in FIG. Calculate by referring to a map such as Then, the calculated rotation speed is output to the compressor 4 as a target rotation speed.
[0083]
According to the second embodiment described above, as shown in FIGS. 10 and 11, when the accelerator operation speed is high, control can be performed so that the stoichiometric ratio is not reduced to a certain level or less even if the running resistance is low.
[0084]
As described above, according to the present embodiment, since the stoichiometric ratio minimum value is set for each pattern of the accelerator operation characteristic, even if the accelerator work is agile, or the driving environment in which agile operation is required, the acceleration performance can be improved. Can be secured.
[0085]
Furthermore, since the stoichiometric ratio required from the accelerator operation characteristics can be learned and the stoichiometric ratio minimum value can be set, the power consumption of the oxidizing gas supply device is further reduced while securing the required acceleration characteristics, and further Improvement in fuel efficiency can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a fuel cell vehicle according to a first embodiment.
FIG. 2 is a flowchart illustrating an operation of a control device for a fuel cell vehicle according to the first embodiment.
FIG. 3 is a main block diagram of a control device for a fuel cell vehicle according to a second embodiment.
FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation of a control device for a fuel cell vehicle according to a second embodiment.
FIG. 5 is a map diagram of a required torque with respect to an accelerator opening.
FIG. 6 is a map diagram showing an example of a motor shaft torque and a motor shaft output with respect to a motor rotation speed.
FIG. 7 is an example of a map diagram of a motor output, a driving force, and a running resistance with respect to a vehicle speed.
FIG. 8 is a map diagram showing an example of a stoichiometric ratio with respect to a vehicle speed (generated electric power) and running resistance.
FIG. 9 is a map diagram showing an example of a stoichiometric ratio with respect to a vehicle speed (power generation) and a running resistance when a minimum value of the stoichiometric ratio is provided.
FIG. 10 is an example of a map diagram of a stoichiometric ratio with respect to a vehicle speed (power generation) and running resistance when a stoichiometric ratio minimum value according to an accelerator operation speed is provided.
FIG. 11 is another example of a map diagram of the stoichiometric ratio with respect to the vehicle speed (power generation) and the running resistance when the lowest value of the stoichiometric ratio according to the accelerator operation speed is provided.
FIG. 12 is a map diagram of a vehicle speed (power generation) and a stoichiometric ratio with respect to SOC.
FIG. 13 is a map diagram of a compressor rotation speed with respect to a target air flow rate.
FIG. 14A is a time chart showing an example of an accelerator operation time under various traveling conditions.
(B) A time chart for explaining an example of defining an accelerator operation time.
[Explanation of symbols]
1) Fuel cell vehicle
2 Fuel cell body
3 hydrogen supply device
4 compressor
5 secondary battery
6 DC / AC inverter
7 DC / DC converter
8 running motor
9 mm differential
10 drive shaft
11 drive wheel
12 vehicle speed sensor
13 accelerator pedal
14 accelerator sensor
15 voltage sensor
16 current sensor
17 Charge state detector
18 control unit
20 Power generation unit
21 Vehicle speed / motor rotation speed calculation unit
22 accelerator operation amount calculation unit
23 Target power generation calculator
24 running resistance estimation unit
25 Air supply control unit
26 stoichiometric ratio calculation unit
27 ° target compressor rotation speed calculator

Claims

A fuel cell body that generates power using fuel and oxidizing gas,
A fuel supply device for supplying fuel to the fuel cell body,
An oxidizing gas supply device that supplies the oxidizing gas to the fuel cell main body at a flow rate of a magnification indicated by the stoichiometric ratio with respect to the flow rate of the oxidizing gas consumed in the power generation reaction of the fuel cell main body,
A driving motor driven by electric power generated by at least the fuel cell main body, and a control device for the fuel cell vehicle that controls the fuel cell vehicle including:
Vehicle speed detecting means for detecting the speed of the vehicle,
Running resistance estimating means for estimating the running resistance of the vehicle based on the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means and the electric power supplied to the running motor;
Oxidizing gas supply control means for controlling the stoichiometric ratio of the oxidizing gas supplied from the oxidizing gas supply device to the fuel cell body to be lower, the lower the running resistance estimated by the running resistance estimating means is,
A control device for a fuel cell vehicle, comprising:

2. The fuel cell according to claim 1, wherein when the vehicle speed detected by the vehicle speed detection unit is equal to or lower than a predetermined value, the oxidizing gas supply control unit does not decrease the stoichiometric ratio even when running resistance is low. Vehicle control device.

A generated power detection unit for detecting generated power of the fuel cell,
2. The fuel according to claim 1, wherein when the generated power detected by the generated power detection unit is equal to or less than a predetermined value, the oxidizing gas supply control unit does not decrease the stoichiometric ratio even when running resistance is low. 3. Control device for battery vehicles.

The oxidizing gas supply control means controls the stoichiometric ratio not to be less than a predetermined value when the running resistance estimated by the running resistance estimating means falls below a predetermined value. The control device for a fuel cell vehicle according to any one of claims 1 to 3.

Accelerator operation amount detecting means for detecting an operation amount of an accelerator pedal,
Accelerator operation characteristic classification means for classifying the accelerator operation characteristic into a plurality of patterns based on the operation amount detected by the accelerator operation amount detection means,
A stoichiometric-ratio minimum value storage unit that stores a minimum value of the stoichiometric ratio for each of a plurality of pre-classified patterns,
With
The oxidizing gas supply control means reads the lowest value of the stoichiometric ratio corresponding to the classification of the accelerator operation characteristics classified by the accelerator operation characteristic classifying means from the stoichiometric ratio lowest value storage means so that the stoichiometric ratio does not fall below the minimum value. The control device for a fuel cell vehicle according to any one of claims 1 to 4, wherein the stoichiometric ratio is controlled.

Accelerator operation amount detecting means for detecting an operation amount of an accelerator pedal,
Accelerator operation characteristic classification means for classifying accelerator operation characteristics into a plurality of types based on the operation amount detected by the accelerator operation amount detection means,
A stoichiometric ratio minimum value storage unit that stores a minimum value of the stoichiometric ratio for each pattern of the accelerator operation characteristic,
Learning control means for learning the lowest value of the stoichiometric ratio for each of the plurality of patterns, and updating the storage content of the stoichiometric ratio lowest value storage means with the learned value.
With
The oxidizing gas supply control unit reads the stoichiometric ratio minimum value corresponding to the accelerator operation pattern classified by the accelerator operation characteristic classifying unit from the stoichiometric ratio minimum value storage unit, and sets the stoichiometric ratio so as not to be less than the minimum value. The control device for a fuel cell vehicle according to any one of claims 1 to 4, wherein the ratio is controlled.

The accelerator operation characteristics classified by the accelerator operation characteristics classification means include a parameter indicating the speed of accelerator operation,
7. The control device for a fuel cell vehicle according to claim 5, wherein the oxidizing gas supply control means increases the minimum value of the stoichiometric ratio as the accelerator operation indicated by the parameter is faster.

A secondary battery that supplies driving power when the output of the fuel cell main body is insufficient while being charged with surplus power of the fuel cell main body or regenerative power during braking, and detects or estimates the state of charge of the secondary battery. Charge state detecting means, provided in the fuel cell vehicle,
2. The control device for a fuel cell vehicle according to claim 1, wherein said oxidizing gas supply control means controls said stoichiometric ratio in accordance with a state of charge detected by said state of charge detection means.