JP2005093120A - 燃料電池の制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池がモータ等の負荷装置に電力を供給している場合に、バッテリによる出力補償の可否に関わらず、高い出力応答性を確保する。
【解決手段】燃料電池が電力を供給している負荷装置の状態に基づいて、該燃料電池に対する出力要求の変動を予測する予測手段と、前記予測手段の予測結果に基づいて燃料電池へ供給する燃料量を決定する決定手段と、を備える。前記予測手段は、前記負荷装置が搭載される車両の走行環境、該車両に対する使用者の指示の少なくともいずれか一方に基づいて、燃料電池に対する出力要求の変動を予測する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、燃料電池の制御技術に関し、特に車両に搭載されるモータ等に燃料電池を接続して電力を供給する場合に適した制御技術に関する。

近年、電気自動車の開発が進んでおり、モータの電源として燃料電池を搭載した車両も提案されている（特許文献１参照）。燃料電池とは、燃料として最終的に供給される水素の酸化により発電を行う装置をいう。燃料電池から排出されるのは、水蒸気であり、有害な成分が含まれないため環境性に非常に優れるという利点がある。
特開２００１−２２４１０５号公報

燃料電池は、ガス供給制御の遅れにより、一般に発電要求に対する出力応答性が低いという特性を有している。

特許文献１に記載の技術では、燃料電池単体で用いるのではなく、出力応答性の高いバッテリと組み合せて構成し、燃料電池に対してモータ電源としての出力要求がある場合、燃料電池の出力応答性の低さに起因する過渡応答時の電力不足をバッテリによって出力補償する構成を採用している。また、燃料電池に対してモータ電源としての出力要求がない場合であっても、予め燃料電池を作動させておくことで、出力応答性の改善を図っている。

しかし、常にバッテリを併用できるとは限らず、また燃料電池とバッテリとを組み合せて構成した場合でも、常にバッテリによって過渡応答時の電力不足を出力補償できるとは限らない。例えばバッテリの残容量が少ない場合や、バッテリに対して既に一定以上の出力が要求されている場合には、バッテリによって電力不足を十分に出力補償することが難しい場合も起こり得る。従来、このような状況については十分に検討がなされておらず、そのため、そのような出力補償が難しい状況下において燃料電池がモータに電力を供給している場合、燃料電池に対する出力要求に変動が起こると、燃料電池へのガス供給制御の時間遅れによって過渡的に電力不足が生じ、依然として高い出力応答性を得ることができないという問題が生じていた。

そこで、本発明は、燃料電池がモータ等の負荷装置に電力を供給している場合に、バッテリによる出力補償の可否に関わらず、高い出力応答性を確保することができる技術を提供することを目的とする。

本発明の燃料電池の制御装置は、燃料電池が電力を供給している負荷装置の状態に基づいて、該燃料電池に対する出力要求の変動を予測する予測手段と、前記予測手段の予測結果に基づいて燃料電池へ供給する燃料量を決定する決定手段と、を備えることを特徴とする。

好適には、更に、燃料電池に対する出力要求値と、燃料電池に燃料を供給する際に基準とする基準燃料量との対応関係を記憶する記憶手段を備え、前記決定手段は、前記対応関係を参照して、指示された出力要求値に対応する基準燃料量を求め、前記予測手段の予測結果に基づいて前記求めた基準燃料量を修正し、燃料電池に供給する燃料量を決定することが望ましい。

かかる構成によれば、燃料電池が負荷装置に電力を供給している状況において、バッテリによる出力補償の可否に関わらず、実際に出力要求に変動が起きた場合に燃料電池は十分に電力を供給することができる。これにより、燃料電池の出力応答性の低さに起因して出力要求の変動に追従できずに、かつバッテリによる出力補償することもできずに電力不足となってしまうといった事態を防ぐことが可能となる。

好適には、前記制御装置において、前記負荷装置が車両搭載モータであることを特徴とする。

また好適には、前記予測手段は、前記負荷装置が搭載される車両の走行環境、該車両に対する使用者の指示の少なくともいずれか一方に基づいて、燃料電池に対する出力要求の変動を予測することが望ましい。

また好適には、前記負荷装置には更に蓄電装置が接続されており、前記決定手段は、前記蓄電装置の状態に基づいて燃料電池へ供給する燃料量を決定することが望ましい。

本発明の燃料電池の制御方法は、燃料電池が電力を供給している負荷装置の状態に基づいて、該燃料電池に対する出力要求の変動を予測する工程と、前記予測工程の予測結果に基づいて燃料電池へ供給する燃料量を決定する工程と、を備えることを特徴とする。

本発明の燃料電池の制御方法は、コンピュータにより実施することができるが、そのためのコンピュータプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気ディスク、半導体メモリなどの各種の媒体を通じて又は通信ネットワークを介してコンピュータにインストールまたはロードすることができる。

本発明によれば、燃料電池がモータ等の負荷装置に電力を供給している場合に、バッテリによる出力補償の可否に関わらず、高い出力応答性を確保することができる。

（第１実施例）
図面を参照して本発明の第１実施例を説明する。図１は、上述した発明が適用された燃料電池車両の第１実施例の概略構成図である。

図１に示すように、第１実施例の燃料電池車両の動力系統は、モータ２０、トルクコンバータ３０、および変速機１００を直列に結合した構成を有している。即ち、モータ２０の回転軸１３はトルクコンバータ３０に結合されており、トルクコンバータの出力軸１４は変速機１００に結合されている。そして、変速機１００の出力軸１５はディファレンシャルギヤ１６を介して車軸１７に結合されている。

かかる動力系統の各構成要素は、原則として従来の燃料電池車両と同様に構成することができる。例えばモータ２０は通常の三相の同期モータとすることができる。また、トルクコンバータ３０は、流体を利用した周知の動力伝達機構であり、変速機１００は、内部に複数のギヤ、クラッチ、ワンウェイクラッチ、ブレーキ等を備え、変速比を切り替えることによってトルクコンバータ３０の出力軸１４のトルクおよび回転数を変換して出力軸１５に伝達可能な機構である。

また図１に示すように、第１実施例の燃料電池車両は、モータ２０の電源として、燃料電池６０を備えている。

燃料電池６０は、設計に応じて種々のタイプを採用することができる。例えば、燃料電池６０は、メタノールと水を用いた化学反応によって電力を供給することができるタイプの燃料電池とすることができる。この場合、燃料電池車両は、メタノールを貯蔵するメタノールタンク６１、水を貯蔵する水タンク６２、燃焼ガスを発生するバーナ６３、空気の圧縮を行なう圧縮機６４、バーナ６３と圧縮機６４とを併設した蒸発器６５、改質反応により燃料ガスを生成する改質器６６、燃料ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）濃度を低減するＣＯ低減部６７、メタノールおよび水の残量に応じて燃料電池の運転状態を制御するための容量センサ６１ａ、６２ａを主な構成要素とする、制御ユニット７０により制御される燃料電池システムを備える（図２参照）。

駆動回路５２は、トランジスタインバータで構成されており、モータ２０の三相それぞれに対して、ソース側とシンク側の２つを一組としてトランジスタが複数備えられている。これらの駆動回路５２は、制御ユニット７０と電気的に接続されている。制御ユニット７０が駆動回路５２の各トランジスタのオン・オフの時間をＰＷＭ制御すると燃料電池６０を電源とする擬似三相交流がモータ２０のステータの三相コイルに流れ、回転磁界が形成される。モータ２０は、かかる回転磁界の作用によって、電動機または発電機として機能する。

なお、モータ２０は、補機駆動用モータとしても機能し、補機駆動装置に電力を供給する。補機駆動装置としては、例えば、エアコン用コンプレッサ、パワーステアリングポンプ、エンジン冷却用ウォータポンプ等が該当する。

また図１に示すように、第１実施例の燃料電池車両は、制御ユニット７０を備えており、該制御ユニット７０によって、モータ２０、トルクコンバータ３０、変速機１００、燃料電池６０、駆動回路５２等の動作を制御している。

制御ユニット７０は、ＣＰＵ（プロセッサ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ（電源ＯＦＦ時に保存すべきデータを記憶するバックアップＲＡＭを含んでいてもよい）、入力インターフェース、出力インターフェース等を備えて構成される。ただし、複数のコンピュータにより構成されるものであってもよい。ＣＰＵは、内部バスを介してＲＯＭ等にアクセス可能であり、ＲＯＭに格納されている所定のデータや制御プログラム等に基づいて、例えば所定の時間間隔で周期的に各種の制御処理を実行し、演算結果や、入力インターフェースを介してセンサ等から入力された信号やデータ等をＲＡＭに格納する処理を実行する。

図３は制御ユニット７０に対する入出力信号の例を示す説明図である。図中の左側に制御ユニット７０に入力される信号を示し、右側に制御ユニット７０から出力される信号を示す。

制御ユニット７０に入力される信号は、種々のスイッチおよびセンサ等からのデータ信号である。かかるデータ信号としては、例えば、燃料電池６０の燃料残量、燃料電池６０のトータル出力、燃料電池６０の温度、イグニッションスイッチ、車速、トルクコンバータ３０の油温、シフトポジション、サイドブレーキのオン・オフ、フットブレーキの踏み込み量、アクセル開度、スポーツモードスイッチのオン・オフ、車両の加速度センサの出力、走行環境データなどがある。

ここで、スポーツモードスイッチとは、頻繁に加減速を行う場合などに運転者により操作されるスイッチであり、該スイッチがオンとなっている場合、例えば全体に低速段側の変速段が使用されるように変速機１００の設定が変更される。スポーツモードスイッチは、例えばシフトポジションの操作部等に設けることができる。

また、走行環境データとは、例えば路面状態（乾燥、湿潤、雪、凍結など）、他車状況（車間距離、渋滞の有無など）、道路データ（カーブの曲率半径、斜度など）、道路種別（高速道路、一般道路など）などのデータである。これらのデータは、各種センサ（路面判別センサ（ＧＶＳ：Ground View Sensor）、車間距離センサ、傾斜センサなど）やナビゲーションシステム等が出力する情報を利用することにより得ることができる。

制御ユニット７０から出力される信号は、モータ２０、トルクコバータ３０、変速機１００、燃料電池６０、駆動回路５２等を制御するための信号である。かかる信号には、例えば、モータ２０の運転を制御するモータ制御信号、変速機１００の変速段を切り替える変速機制御信号、変速機１００の油圧を制御するためのＡＴ信号、トルクコンバータ３０のロックアップを行うためのＡＴロックアップ制御信号、燃料電池６０の制御信号などがある。

制御ユニット７０が実行する制御処理は、原則として従来の燃料電池車両の制御ユニットが実行する種々の制御処理と同様である。例えば、制御ユニット７０は、車両が走行する際に、燃料電池６０からモータ２０に電力を供給し、その発電を制御する処理や、変速機１００の変速段を切り替える処理などを実行する。

ただし、第１実施例の制御ユニット７０は、燃料電池６０が電力を供給しているモータ２０の状態に基づいて、燃料電池６０への出力要求の変動を予測する処理と、その予測結果に基づいて燃料電池６０へ供給する燃料量を決定する処理とを実行するように構成されている点で、従来の構成と異なっている。

以下、これらの特徴的な処理を含む、制御ユニット７０が実行する主要な制御処理について説明する。

（燃料電池制御処理）
図４は、燃料電池制御処理の一例を示すフローチャートである。各ステップ（符号が付与されていない部分的な工程を含む）は処理内容に矛盾を生じない範囲で任意に順番を変更して又は並列に実行することができる（かかる点は他のフローチャートについても同様である）。

制御ユニット７０は、車両の運転状態や走行環境等について入力されたデータ（例えばシフトポジション、車速、アクセル開度、燃料電池６０の残燃料量、スポーツモードのオン・オフ、走行環境データ、燃料電池６０の出力等のデータ）をＲＡＭから読み出す（ステップＳ１０）。

次に、制御ユニット７０は、モータ２０の目標運転状態、即ち目標回転数と目標トルクとを特定して、ＲＡＭの所定領域に格納する（ステップＳ２０）。

目標回転数は、例えば車速に変速機１００の変速比およびディファレンシャルギヤの変速比などを乗じることで特定できる。また目標トルクは、車速とアクセル開度とに応じて予め設定されたマップによって特定できる。これらの目標運転状態がモータ制御処理（後述）に受け渡されることにより、モータ２０が該目標運転状態で運転されることになる。

なお、制御ユニット７０は、燃料電池の残燃料量が所定の値Ｆ１よりも低い場合には、燃料電池６０を適切に使用することができないと判断し、所定のアラートランプを点灯させるほか、モータ２０の出力を制限すべく、前記特定した目標トルク等を抑制する処理を実行する。所定の値Ｆ１は値０以上の範囲で任意に設定することが可能であるが、例えば特許文献１に記載の方法により設定することが望ましい。

次に、制御ユニット７０は、前記読み出したデータのうち、例えばスポーツモードのオン・オフ、走行環境データ、燃料電池６０のトータル出力などに基づいて、燃料電池６０が電力を供給しているモータ２０の状態を判断し、燃料電池６０に対する出力要求の変動を予測する（ステップＳ３０）。

具体的には、スポーツモードがオンとなっている場合、道路斜度やカーブ曲率半径が所定値以上である場合、走行中の道路種別が高速道路である場合などは、近い将来において運転者がアクセル等を強く踏下し加減速することが予想されることから、モータ２０の状態を大きな負荷変動が起こり得る状態と判断し、燃料電池６０に対して大きな出力要求の変動が起こる可能性が高いと予測する。一方、車間距離が狭い場合、渋滞に巻き込まれている場合、走行中の道路種別が一般道路である場合などは、モータ２０の状態を大きな負荷変動が起こりにくい状態と判断し、燃料電池６０に対して大きな出力要求の変動が起こる可能性が低いと予測する。なお、これらのモータ２０の状態の判断方法は例として示したものであり、他のデータに基づいて判断する構成を採用することも可能である。

次に、制御ユニット７０は、モータ２０の目標運転状態に基づいて、燃料電池６０に対する出力要求値を決定する（ステップＳ４０）。目標運転状態と出力要求値との対応関係は、例えばＲＯＭに予めマップとして記憶しておくことができる。

次に、制御ユニット７０は、出力要求値に基づいて、燃料電池６０に燃料を供給する際に基準とする基準燃料量を決定する（ステップＳ５０）。かかる基準燃料量は、例えば、出力要求値に応じた出力を行う場合に消費される燃料量（消費燃料量）とすることができる。出力要求値と基準燃料量の対応関係は、例えばＲＯＭに予めマップとして記憶しておくことができる。

なお、目標運転状態を出力要求値と捉えて、目標運転状態と基準燃料量の対応関係をマップとして記憶しておき、目標運転状態に基づいて直接、基準燃料量を求める構成としてもよい。

次に、制御ユニット７０は、燃料電池６０へ供給する燃料量（供給燃料量）と基準燃料量との比率（以下、「供給比率」と呼ぶ）をＲＯＭから読み出し、前記求めた基準燃料量と前記読み出した比率とに基づいて、供給燃料量を求める（ステップＳ６０）。

ここで、ＲＯＭには、供給比率として少なくとも比率Ａと比率Ｂの２種類が記憶されている（比率Ａ＞比率Ｂ；ただし、供給比率＝（供給燃料量／基準燃料量）と定義した場合）。そして、制御ユニット７０は、ステップＳ３０において大きな出力要求の変動が起こる可能性が高いと予測した場合には、供給燃料量を相対的に増やすべく、大きい方の比率Ａを選択して読み出す一方、可能性が低いと予測した場合には、供給燃料量を相対的に抑えるべく、小さい方の比率Ｂを選択して読み出す。

なお、ＲＯＭにＮ種類（Ｎ＞２）の比率を記憶しておく構成としてもよく、この場合、予測した変動可能性の高低をＮレベルに判別し、かかるに判別結果に応じて比率を選択する。また、予測した変動可能性の高低を０〜１に正規化し、採用比率＝変動可能性の正規化値×（比率Ａ−比率Ｂ）＋比率Ｂのように、アナログ的に比率を決定して用いる構成としてもよい。

次に、制御ユニット７０は、バーナ６３、圧縮機６４、蒸発器６５、改質器６６等を制御して、燃料電池６０に対して前記求めた供給燃料量を供給する（ステップＳ７０）。これにより、燃料電池６０は、出力変動の可能性の高低に応じた適切な電力をモータ２０へ供給することができる。なお、ステップＳ３０〜ステップＳ７０については独立の制御処理として構成してもよい。

このように、第１実施例では、モータ２０の状態に基づいて燃料電池６０に対する大きな出力要求の変動が起こる可能性の高低を予測し、可能性が高い場合には予め供給燃料量を相対的に増やす構成としているため、実際に出力要求に大きな変動が起きた場合でも燃料電池６０は十分に電力を供給することができる。これにより、燃料電池の出力応答性の低さに起因して出力要求の変動に追従できずに電力不足となってしまうといった事態を防ぐことが可能となる。

また、車速やアクセル開度といった情報（目標運転状態を特定するために使用する情報）とは異なる情報である、車両の走行環境（路面状態、他車状況、道路データ、道路種別など）や車両に対する使用者の指示（スポーツモードのオン・オフなど）といった情報に基づいて、モータ２０の状態を判断し、燃料電池６０に対する出力要求の変動を予測して、燃料電池６０へ供給する燃料量を決定する構成としているため、車速やアクセル開度などからは予測できない出力要求の変動に対しても適切に予測することが可能となり、燃料電池の出力応答性を向上させることができる。

（モータ制御処理）
図５は、モータ制御処理の一例を示すフローチャートである。

制御ユニット７０は、上述の走行制御処理で設定されたモータ２０の目標運転状態、即ち目標回転数および目標トルクをＲＡＭの所定領域から読み出す（ステップＳ１）。

次に、制御ユニット７０は、読み出した目標運転状態に基づき、モータ２０に印加すべき電圧Ｖｄ、Ｖｑを設定する（ステップＳ２）。Ｖｄ、Ｖｑとは、それぞれモータ２０のｄ軸電圧、ｑ軸電圧を意味する。第１実施例では、同期モータの制御方法として周知の技術であるベクトル制御を適用する。ベクトル制御では、ロータの回転とともに回転するｄ軸およびｑ軸方向の電圧がモータ２０の出力トルクを制御する本質的なパラメータとして扱われる。これらの電圧は、目標回転数および目標トルクに応じて予め設定され、テーブルとして記憶されている。制御ユニット７０は、ステップＳ１で読み出した目標運転状態に基づき、このテーブルを参照して、印加電圧Ｖｄ、Ｖｑを設定するのである。

次に、制御ユニット７０は、設定した電圧Ｖｄ、Ｖｑを、モータ２０のＵ、Ｖ、Ｗ相の各コイルに印加すべき電圧に変換する（ステップＳ３）。かかる変換は、２相／３相変換と呼ばれる。電圧ＶｄおよびＶｑの電圧値に、ロータの回転位置に応じた周知のマトリックスを乗じることで変換することができる。

次に、制御ユニット７０は、変換された各相の電圧に基づいて、トランジスタをＰＷＭ制御する（ステップＳ４）。即ち、各相に接続されたそれぞれのトランジスタのオン・オフの割合を電圧に応じて調整する制御を行う。以上の処理により、制御ユニット７０はモータ２０の運転を制御することができる。

（第２実施例）
図面を参照して本発明の第２実施例を説明する。図６は、上述した発明が適用された燃料電池車両の第２実施例の概略構成図である。

図６に示すように、第２実施例の燃料電池車両は、バッテリ５０、駆動回路５１を備えており、スイッチ８４によりバッテリ５０と燃料電池６０とを切り替えて又は協調動作させてモータ２０を駆動する構成となっている点で、第１実施例と異なっている。

また、第２実施例の制御ユニット７０に対して、図３に示す例のほか、例えばバッテリ５０の残容量、バッテリ５０の温度などのデータ信号が入力される点で、第１実施例と異なっている。

第２実施例の制御ユニット７０が実行する制御処理は、第１実施例と同様に、原則として従来の燃料電池車両の制御ユニットが実行する種々の制御処理と同様であるが、燃料電池６０が電力を供給しているモータ２０の状態に基づいて、燃料電池６０への出力要求の変動を予測する処理と、その予測結果に基づいて燃料電池６０へ供給する燃料量を決定する処理とを実行するように構成されている点で、従来の構成と異なっている。

以下、これらの特徴的な処理を含む、制御ユニット７０が実行する電源制御処理について説明する。なお、モータ制御処理については第１実施例と同様である。

（電源制御処理）
図７は、電源制御処理の一例を示すフローチャートである。

制御ユニット７０は、車両の運転状態や走行環境等について入力されたデータ（例えばシフトポジション、車速、アクセル開度、バッテリ５０の残容量、燃料電池６０の残燃料量、スポーツモードのオン・オフ、走行環境データ、燃料電池６０の出力等のデータ）をＲＡＭから読み出す（ステップＳ１００）。

次に、制御ユニット７０は、モータ２０の目標運転状態、即ち目標回転数と目標トルクとを特定して、ＲＡＭの所定領域に格納する（ステップＳ１１０）。

次に、制御ユニット７０は、前記読み出したデータのうち、アクセル開度などのデータに基づいて、バッテリ５０と燃料電池６０についてシングル出力とするかダブル出力とするかを決定する（ステップＳ１２０）。

具体的には、例えばアクセル開度等に基づいてモータ２０に対して要求される出力レベルを判断し、該出力レベルが所定値を超えている場合（即ち、高い出力が要求されている場合）には、バッテリ５０及び燃料電池６０の両方の電源からモータ２０に電力を供給するダブル出力に決定し、超えていない場合には、バッテリ５０又は燃料電池６０のいずれか一方の電源からモータ２０に電力を供給するシングル出力に決定する。なお、シングル出力は、２つの電源を切り替えて一方のみを動作させる態様のほか、例えば燃料電池６０によってバッテリ５０を充電しつつ、バッテリ５０からモータ２０に電力を供給する直列的な態様をも含むものとする。

シングル出力に決定した場合、制御ユニット７０は、バッテリ５０の残容量が所定の値ＬＯ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。所定の値ＬＯ１は値０以上の範囲で任意に設定することが可能であるが、例えば特許文献１に記載の方法により設定することが望ましい。

制御ユニット７０は、バッテリ５０の残容量が所定の値ＬＯ１以上である場合には、バッテリ５０の充電状態が高いと判断し、バッテリ５０によりシングル出力すべく、スイッチ８４を制御してバッテリ５０とモータ２０とを接続して、電源制御処理を終了する（ステップＳ１４０）。

一方、バッテリ５０の残容量が所定の値ＬＯ１よりも小さい場合には、バッテリ５０の充電状態が低いと判断し、燃料電池６０によりシングル出力すべく、スイッチ８４を制御して燃料電池６０とモータ２０とを接続する（ステップＳ１５０）。なお、燃料電池６０の残燃料量が所定の値Ｆ１よりも低い場合には、制御ユニット７０は、燃料電池６０によって適切にシングル出力することができないと判断し、所定のアラートランプを点灯させるほか、モータ２０の出力を制限すべく、前記特定した目標トルク等を抑制する処理を実行する。

また一方、ステップＳ１２０においてダブル出力に決定した場合、制御ユニット７０は、スイッチ８４を制御してバッテリ５０及び燃料電池６０の両方の出力がモータ２０に供給されるように接続する(ステップＳ１６０）。なお、バッテリ５０の残容量が所定の値ＬＯ１よりも小さく、かつ燃料電池６０の残燃料量が所定の値Ｆ１よりも低い場合には、制御ユニット７０は、バッテリ５０及び燃料電池６０によって適切にダブル出力することができないと判断し、アラートランプを点灯させるほか、モータ２０の出力を制限すべく、前記特定した目標トルク等を抑制する処理を実行する。

なお、Ｓ１４０〜Ｓ１６０において、バッテリ５０又は／及び燃料電池６０とモータ２０との接続関係に変更がない場合には、スイッチ８４を変更する必要はない。

次に、制御ユニット７０は、第１実施例における燃料電池制御処理のステップＳ３０〜７０と同様の処理を実行する。すなわち、前記読み出したデータのうち、例えばスポーツモードのオン・オフ、走行環境データ、燃料電池６０のトータル出力などに基づいて、燃料電池６０が電力を供給しているモータ２０の状態を判断して、燃料電池６０に対する出力要求の変動を予測し（ステップＳ１７０）、モータ２０の目標運転状態に基づいて、燃料電池６０に対する出力要求値を決定し（ステップＳ１８０）、出力要求値に基づいて、燃料電池６０に燃料を供給する際に基準とする基準燃料量を決定し（ステップＳ１９０）し、燃料電池６０に関する供給比率をＲＯＭから読み出し、前記求めた基準燃料量と前記読み出した供給比率とに基づいて、供給燃料量を求め（ステップＳ２００）、燃料電池６０に対して前記求めた供給燃料量を供給する（ステップＳ２１０）。なお、ステップＳ１７０〜ステップＳ２１０については、独立の制御処理として構成してもよい。

このように、第２実施例では、燃料電池６０によりシングル出力する場合や、バッテリ５０及び燃料電池６０の両方がモータ２０に対して電力を供給するダブル出力の場合に、モータ２０の状態に基づいて燃料電池６０に対する大きな出力要求の変動が起こる可能性の高低を予測し、可能性が高い場合には予め供給燃料量を相対的に増やす構成としているため、実際に出力要求に大きな変動が起きた場合でも燃料電池６０は十分に電力を供給することができる。これにより、燃料電池の出力応答性の低さに起因して出力要求の変動に追従できずに、かつバッテリ５０の残容量が少ないがために又はダブル出力となっている（バッテリ５０も既に出力状態にある）ためにバッテリ５０によって出力補償することもできずに電力不足となってしまうといった事態を防ぐことが可能となる。

また、第１実施例と同様に、車速やアクセル開度といった情報（目標運転状態を特定するために使用する情報）とは異なる情報である、車両の走行環境（路面状態、他車状況、道路データ、道路種別など）や車両に対する使用者の指示（スポーツモードのオン・オフなど）といった情報に基づいて、モータ２０の状態を判断し、燃料電池６０に対する出力要求の変動を予測して、燃料電池６０へ供給する燃料量を決定する構成としているため、車速やアクセル開度などからは予測できない出力要求の変動に対しても適切に予測することが可能となり、燃料電池の出力応答性を向上させることができる。

（その他）
本発明は上記実施例に限定されることなく、種々に変形して適用することが可能である。

例えば、燃料電池６０によってシングル出力している場合、バッテリ５０の状態に基づいて、バッテリ５０による出力補償の可否を判断し、その判断結果に応じて供給比率を変えるかどうかを決定する構成としてもよい。例えば、出力補償ができないと判断した場合には、燃料電池６０に対する出力要求の変動を予測し、該予測結果に基づいて供給比率を変えることによって燃料電池６０の出力応答性の低さをカバーする一方、出力補償ができると判断した場合には、供給比率を一定としつつ、選択的に２つの電源を切り替えることによって燃料電池６０の出力応答性の低さをカバーする構成とする。この場合、例えばバッテリ５０の残容量が所定値ＬＯ２（＜ＬＯ１）以上の場合に出力補償可能であると判断することが考えられる。

また例えば、バッテリ５０によるシングル出力から燃料電池６０によるシングル出力へ切り替える際に、燃料電池６０の出力応答性の低さに起因する電力不足を出力補償するようにバッテリ５０を用いて、バッテリ５０と燃料電池６０とを徐々に切り替える制御を行う構成としてもよい。この場合、燃料電池６０から所望の電力が出力されるようになった時点で完全に燃料電池６０を電源とするようにスイッチ８４を制御する。かかる制御は、スイッチ８４がバッテリ５０と燃料電池６０にそれぞれ接続される時間を変更することで実現可能である。また、モータ２０をバッテリ５０および燃料電池６０の双方と常に接続された状態にして、各駆動回路５１、５２のスイッチングをそれぞれ制御して、各電源から供給される電圧を徐々に変更するものとしてもよい。

また例えば、バッテリ５０及び燃料電池６０の両方から出力するダブル出力の場合、燃料電池６０に対する出力要求の変動のみならず、バッテリ５０の充電状態にも基づいて、燃料電池６０の供給燃料量を変える構成としてもよい。例えば、バッテリ５０の充電状態が十分に高い場合は、相対的に低い供給比率を選択する一方、そうでない場合は、相対的に低い供給比率を選択する構成とすることが考えられる。バッテリ５０の充電状態が十分に高い場合には、モータ２０の状態を大きな負荷変動が起こり得る状態と判断した場合であっても、バッテリ５０によってその負荷変動を吸収して、燃料電池６０へのガス供給制御の時間遅れの影響を抑制できる可能性があるからである。

なお、上記実施例では、電動機（モータ２０）のみを動力源とする構成について説明したが、本発明は必ずしもこのような構成に限定されるものではない。例えば、電動機に加えて熱機関（エンジン）をも備えるハイブリッド車両として構成することも可能である。

本発明を適用した燃料電池車両の第１実施例の概略構成図である。 燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。 制御ユニット７０に対する入出力信号を示す説明図である。 燃料電池制御処理の流れを示すフローチャートである。 モータ制御処理の流れを示すフローチャートである。 本発明を適用した燃料電池車両の第２実施例の概略構成図である。 電源制御処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１３，１４，１５…出力軸
１６…ディファレンシャルギヤ
１７…車軸
２０…モータ
３０…トルクコンバータ
５０…バッテリ
５１，５２…駆動回路
６０…燃料電池
６１…メタノールタンク
６２…水タンク
６１ａ，６２ａ…容量センサ
６３…バーナ
６４…圧縮機
６５…蒸発器
６６…改質器
６８…ブロワ
７０…制御ユニット
８４…スイッチ
１００…変速機

Claims (7)

1. 燃料電池が電力を供給している負荷装置の状態に基づいて、該燃料電池に対する出力要求の変動を予測する予測手段と、
   前記予測手段の予測結果に基づいて燃料電池へ供給する燃料量を決定する決定手段と、を備えることを特徴とする燃料電池の制御装置。
2. 更に、燃料電池に対する出力要求値と、燃料電池に燃料を供給する際に基準とする基準燃料量との対応関係を記憶する記憶手段を備え、
   前記決定手段は、前記対応関係を参照して、指示された出力要求値に対応する基準燃料量を求め、前記予測手段の予測結果に基づいて前記求めた基準燃料量を修正し、燃料電池に供給する燃料量を決定することを特徴とする、請求項１記載の制御装置。
3. 前記負荷装置が車両搭載モータであることを特徴とする請求項１又は２記載の制御装置。
4. 前記予測手段は、前記負荷装置が搭載される車両の走行環境、該車両に対する使用者の指示の少なくともいずれか一方に基づいて、燃料電池に対する出力要求の変動を予測することを特徴とする請求項３記載の制御装置。
5. 前記負荷装置には更に蓄電装置が接続されており、
   前記決定手段は、前記蓄電装置の状態に基づいて燃料電池へ供給する燃料量を決定することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の制御装置。
6. 燃料電池が電力を供給している負荷装置の状態に基づいて、該燃料電池に対する出力要求の変動を予測する工程と、
   前記予測工程の予測結果に基づいて燃料電池へ供給する燃料量を決定する工程と、を備えることを特徴とする燃料電池の制御方法。
7. 請求項６記載の燃料電池の制御方法をコンピュータで実行させるためのプログラム。