JP2007244036A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料残量が少なくなった場合において燃費を向上させて、燃料切れとなるまでの走行距離を長くすることが可能な車両制御装置を提供する。
【解決手段】車両制御装置１は、水素タンク１１の燃料残量が所定値以下である場合に、車両減速時の減速度を高めて駆動モータ１６からバッテリ１７への電力回収率を高める。このため、燃料残量が少なくなったときには、減速時のエネルギーを通常時より多く発電に用い、通常時よりも多く得られる発電電力を走行に利用することが可能となる。これにより、燃料電池１０による発電量を減少させることができ、水素タンク１１の燃料の消費も抑えることができる。従って、燃費を向上させ、燃料切れとなるまでの走行距離を長くすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両制御装置に関する。

従来、車両の燃料残量が少なくなった場合にバッテリへの充電量を増やしてバッテリの残容量を高くしておき、燃料切れとなった場合にバッテリの電力を利用して走行することにより、車両の走行距離をできるだけ長くする車両の車両制御装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
特開２００４−３２０９４６号公報

しかし、従来の車両制御装置では、燃料残量が少なくなった場合にバッテリの残容量を高くするため、燃料切れのときに車両の走行距離を長くすることができるものの、燃料残量が少ないときに燃料切れとなりにくいようにすることができない。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、燃料残量が少なくなった場合において燃費を向上させて、燃料切れとなるまでの走行距離を長くすることが可能な車両制御装置を提供することにある。

本発明の車両制御装置は、発電手段と、電動機と、蓄電手段と、残量検出手段と、制御手段とを備えている。発電手段は、車両の燃料を消費して発電するものである。電動機は、車両減速時に車両の運動エネルギーを回生して回生発電を行うと共に、発電手段により発電された電力の供給を受けて駆動するものである。蓄電手段は、電動機および発電手段にて発電された電力を蓄電すると共に、電動機及び車載電気負荷部品に電力を供給することが可能なものである。残量検出手段は、発電手段に供給する燃料の残量を検出するものである。制御手段は、残量検出手段により検出された残量が所定値以下である場合に、車両減速時の回生発電量を高めて電動機から蓄電手段への電力回収率を高めるものである。

本発明によれば、燃料残量が所定値以下である場合に、車両減速時の回生発電量を高めて電動機から蓄電手段への電力回収率を高めることとしている。このため、燃料残量が少なくなったときには、減速時のエネルギーを通常時より多く発電に用い、通常時よりも多く電動機で発電することができる。これにより、発電手段による発電量を抑えて燃料消費量を減少させることができ、通常制御時よりも燃費を向上させることができる。従って、燃料切れとなるまでの走行距離を長くすることができる。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る車両制御装置の構成図である。同図に示すように、車両制御装置１は、燃料電池（発電手段）１０と、水素タンク１１、第１ポンプ１２、コンプレッサ１３、コンプレッサ用モータ１４、電力制御装置１５、駆動モータ（電動機）１６、バッテリ（蓄電手段）１７、インバータ１８、圧力センサ１９、温度センサ２０、燃料電池補機２１、車両補機２２、制御ユニット（残量検出手段、制御手段）２３、第２ポンプ２４、およびラジエータ２５を有している。

燃料電池１０は、車両の燃料を消費して発電するものである。詳しくは燃料電池１０は、燃料ガス（水素ガス）の供給を受ける燃料極と、酸化剤ガス（酸素）の供給を受ける酸化剤極とを有し、供給された燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電する構成となっている。また、燃料極と酸化剤極とは固体高分子電解質膜を挟んで重ね合わされて発電セルを構成しており、燃料電池１０は、これら発電セルが複数層積層されたスタック構造となっている。なお、燃料電池１０は、固体高分子型に限らず、溶解炭酸塩型など他の種類のものであってもよい。

水素タンク１１は、燃料電池１０の燃料極に供給する水素ガスを蓄えておくものであり、水素ガスを燃料電池１０に供給するようになっている。また、車両制御装置１は、水素タンク１１に代えてガソリンなどのタンクと改質器とを備え、ガソリンなどを改質して生成される水素を燃料電池１０に供給するようにしてもよい。

第１ポンプ１２は、燃料電池１０の燃料極側から排出されたガスを循環させて再度燃料電池１０の燃料極側に送り込む動力源となるものである。この第１ポンプ１２が駆動することにより、発電に寄与することなく排出された燃料ガスを再度燃料電池１０の上流に循環させ再利用することができる。

コンプレッサ１３は、外気を取り込み圧縮して燃料電池１０の酸化剤極に送り込むものである。このコンプレッサ１３は、コンプレッサ用モータ１４によって駆動されるようになっている。このため、コンプレッサ１３は、コンプレッサ用モータ１４の回転が制御されることで、圧送する酸化剤ガス量が制御されるようになっている。

電力制御装置１５は、燃料電池１０により発電された電力の供給を制御するものである。駆動モータ１６は、車両の駆動動力源となるものであり、燃料電池１０により発電された電力の供給を受けて駆動するようになっている。また、駆動モータ１６は、車両減速時（制動時）に車両の運動エネルギーを回生して回生発電を行う構成となっている。

バッテリ１７は、駆動モータ１６や燃料電池１０により発電された電力を蓄電するものである。また、バッテリ１７は、燃料電池１０から駆動モータ１６への電力供給が不足する場合、駆動モータ１６に不足分の電力を供給する構成となっている。インバータ１８は、燃料電池１０やバッテリ１７から供給される電力を３相交流に変換して駆動モータ１６に供給するものである。また、インバータ１８は、駆動モータ１６の発電時に発電された電力をＤＣ電力に変換し、バッテリ１７に供給する構成となっている。

圧力センサ１９は、水素タンク１１の内部に設置され、水素タンク１１の内圧を検出するものである。温度センサ２０は、水素タンク１１の内部に設置され、水素タンク１１の内部温度を検出するものである。また、これらセンサ１９，２０は検出情報を制御ユニット２３に送信する構成となっている。

燃料電池補機２１は、燃料電池１０を運転するために必要なバルブ類やセンサ類などの機器である。車両補機２２は、外気温センサ、冷却水温センサ、および車速センサなどの車両の補助的な機器である。燃料電池補機２１、車両補機２２に加え、前述の第１ポンプ１２、コンプレッサ用モータ１４、及び、後述する第２ポンプ２４を総称して、車載電気負荷部品と称する。

制御ユニット２３は、車両制御装置１の全体を制御するものであり、例えばコンプレッサ用モータ１４、電力制御装置１５および燃料電池補機２１などを制御する。また、制御ユニット２３は、燃料電池１０に供給する燃料の残量を検出する構成となっている。このとき、制御ユニット２３は、圧力センサ１９により検出された内圧と、温度センサ２０により検出された内部温度とから、演算によって燃料残量を検出する。なお、車両制御装置１は、圧力センサ１９および温度センサ２０に代えて水素タンク１１から燃料電池１０に供給されるガス流量を検出する流量センサを備え、制御ユニット２３は、流量センサにより検出された流量から燃料消費量を求めて燃料残量を検出する構成であってもよい。

また、制御ユニット２３は、検出した残量が所定値以下である場合に、車両減速時の減速度を高めて駆動モータ１６からバッテリ１７への電力回収率を高める構成となっている。すなわち、制御ユニット２３は、燃料残量が少なくなったときに車両減速時の減速度を高めて、燃料残量が少なくなっていないときよりも多くの回生発電を駆動モータ１６で行い、駆動モータ１６にて多く得られた発電電力をバッテリ１７に蓄電させる構成となっている。

第２ポンプ２４は、冷却水を循環させることにより、コンプレッサ１３、電力制御装置１５、駆動モータ１６およびインバータ１８を冷却するものである。ラジエータ２５は、上記各部を冷却することによって暖められた冷却水を再び冷却するものである。

次に、本実施形態に係る車両制御装置１の動作の概略を説明する。まず、燃料電池１０は、水素タンク１１から燃料ガスの供給を受け、コンプレッサ１３から酸化剤ガスの供給を受ける。そして、燃料電池１０は、これらガスを反応させて発電を行う。発電された電力は、電力制御装置１５およびインバータ１８を介して駆動モータ１６に供給される。これにより、駆動モータ１６は駆動し車両が走行することとなる。

また、車両の急発進時などには、燃料電池１０の発電応答遅れが発生し、燃料電池１０の発電電力のみでは駆動モータ１６の駆動に要する電力（以下必要電力という）が一時的に不足する。このため、バッテリ１７は、電力の不足分を補うべく駆動モータ１６に電力供給する。これにより、必要電力が急激に上昇した場合であっても、必要電力分だけの電力供給を確実に行うようにしている。一方、車両減速時（制動時）には、駆動モータ１６が発電機として機能することとなる。駆動モータ１６にて発電された電力はインバータ１８を介してバッテリ１７に蓄電される。

このような動作を行っている間、制御ユニット２３は、圧力センサ１９と温度センサ２０とからの信号に基づいて、燃料の残量を常時検出している。そして、燃料残量が所定値以下となった場合、制御ユニット２３は、車両減速時の減速度を高めて駆動モータ１６からバッテリ１７への電力回収率を高める。

図２は、アクセル開度と車速とトルクとの関係を示す図である。なお、図２において、縦軸はトルクを示し、横軸は車速を示している。図２に示すように、トルクは、車速が大きくなるに従って小さくなる傾向がある。また、トルクは、アクセル開度が大きくなるに従って大きくなる傾向がある。また、トルクが「０」より小さい領域においては、駆動モータ１６において発電が行われる。

図３は、燃料残量が所定値以下のときのアクセル開度と車速とトルクとの関係を示す図である。なお、図３において縦軸はトルクを示し、横軸は車速を示している。また、図３において実線は燃料残量が所定値を超えるときのトルク等を示し、破線は燃料残量が所定値以下のときのトルク等を示している。

燃料残量が所定値以下のとき、制御ユニット２３は減速度を高める。これにより、図３に示すように燃料残量が所定値を超えるときよりも、トルクの値が全体的に減少する。すなわち、図３に示すように、トルクが「０」より小さい領域が広くなり、図２に示す例よりも駆動モータ１６において多くの発電が行われることとなる。

これにより、車両減速時における駆動モータ１６での回生発電量は多くなり、バッテリ１７には多くの電力が充電されることとなる。そして、制御ユニット２３は、駆動モータ１６からバッテリ１７に多く充電される電力を走行に利用し、燃料電池１０での発電を抑制する。このように、車両制御装置１では、燃料残量が所定値以下のときに、燃料電池１０での発電を抑制するため、燃料の消費が抑えられ、燃費が向上することとなる。

次に、本実施形態に係る車両制御装置１の詳細動作を説明する。図４は、本実施形態に係る車両制御装置１の詳細動作の一例を示すフローチャートである。図４に示すように、まず、制御ユニット２３は、燃料残量を検出し、検出した燃料残量が所定値以下であるか否かを判断する（ＳＴ１）。燃料残量が所定値以下でないと判断した場合（ＳＴ１：ＮＯ）、図４に示す処理は終了する。

一方、燃料残量が所定値以下であると判断した場合（ＳＴ１：ＹＥＳ）、制御ユニット２３は、燃料残量警告灯を点灯させる（ＳＴ２）。そして、制御ユニット２３は、燃料残量警告灯が点灯したときに、車両減速時の減速度を高める（ＳＴ３）。すなわち、制御ユニット２３は、図３に示したようなトルクマップの変更を行う。これにより、車両減速時における駆動モータ１６の回生発電量が増加することとなる。

次に、制御ユニット２３は、目標充電量（目標ＳＯＣ）を変更する（ＳＴ４）。上記のように、減速度を高めた場合、駆動モータ１６による回生発電量が増加する。このため、その発電量の増加分をバッテリ１７に蓄電させるためにバッテリ１７の空き容量を確保する必要がある。そこで、制御ユニット２３は、目標ＳＯＣを低める。これにより、バッテリ１７の蓄電可能容量が増加し、増加する発電量を確実に蓄電することができる。

次いで、制御ユニット２３は、バッテリ１７のＳＯＣを検出する（ＳＴ５）。その後、制御ユニット２３は、アシスト割合を変更する（ＳＴ６）。ここで、アシスト割合とは、前述の車載電気負荷部品に供給される電力量のうちバッテリ１７から供給される電力量の割合をいう。減速度を高めて多くの回生発電を行った場合、多く発電した分だけバッテリ１７から車載電気負荷部品に多くの電力を供給できることとなる。このため、制御ユニット２３は、ステップＳＴ６においてアシスト割合を増加させる。

より詳しく説明すると、制御ユニット２３は、ステップＳＴ５において検出したＳＯＣに応じてバッテリ１７から車載電気負荷部品への供給電力量の最大値を示す放電電力量最大値を求める。そして、制御ユニット２３は、この放電電力量最大値以内であればバッテリ１７から車載電気負荷部品へ電力を供給し、この放電電力量最大値を超える分については燃料電池１０から電力を供給することとなる。

図５は、放電電力量最大値を示す図である。なお、図５において縦軸は放電電力量最大値を示し、横軸はＳＯＣを示している。基本的にステップＳＴ４において目標ＳＯＣが定められていることから、バッテリ１７の充電量は目標ＳＯＣが基準となる。ここで、車両が減速して充電が行われた場合、ステップＳＴ５において検出されたＳＯＣは、目標ＳＯＣよりも高くなる。制御ユニット２３は、図５に示すように、検出ＳＯＣが目標ＳＯＣよりも高くなるに従って放電電力量最大値を高くする。これにより、車両減速時の減速度を高めてバッテリ１７に多くの電力が充電されることとなっても、バッテリ１７から車載電気負荷部品に多く電力を供給することとなり、バッテリ１７の蓄電可能容量（すなわち空き容量）を確保することができる。さらに、バッテリ１７から車載電気負荷部品に多く電力が供給されることから、燃料電池１０による燃料消費を抑制することができる。

再度、図４を参照する。アシスト割合を変更した後、制御ユニット２３は、駆動モータ１６の出力を制限する（ＳＴ７）。詳しく説明すると、燃料が不足していない状態での急加速時などでは、燃料電池１０から駆動モータ１６に電力を供給すると共に燃料電池１０の応答遅れ分を補うようにバッテリ１７から駆動モータ１６に電力が供給される。ところが、本実施形態では燃料の消費を抑制するためにバッテリ１７から駆動モータ１６へ多く電力供給することとしている。このため、急加速時などでは、既にバッテリ１７から多くの電力を駆動モータ１６に供給している関係上、バッテリ１７は燃料電池１０の応答遅れ分を補う電力供給ができず、車両は加速途中で失速感が得られてしまう。

図６を参照してさらに説明する。図６は、駆動モータ１６への電力供給の様子を示す図であり、（ａ）は燃料残量が所定値を超える場合の電力供給の様子を示し、（ｂ）は燃料残量が所定値以下である場合の電力供給の様子を示し、（ｃ）は燃料残量が所定値以下で且つ出力制限をした場合の電力供給の様子を示している。なお、図６において縦軸は電力量を示し、横軸は時刻を示している。

燃料残量が所定値を超える場合、図６（ａ）に示すように、時刻ｔにおいて急加速を行うべく運転者がアクセルを深く踏み込むと、それに応じて駆動モータ１６に供給すべき電力量が増大する。ところが、この増大に応じて燃料電池１０から駆動モータ１６に供給される電力が増大せず、遅れを生じてしまう。そこで、バッテリ１７は、燃料電池１０の応答遅れ分を補うように駆動モータ１６に電力を供給する（図６（ａ）の斜線部分）。

また、燃料残量が所定値以下の場合、図６（ｂ）に示すように、燃料電池１０から駆動モータ１６に供給される電力量は抑えられており、その分バッテリ１７から駆動モータ１６に電力が供給されている（図６（ｂ）の斜線部分）。このため、時刻ｔにおいて急加速を行うべく運転者がアクセルを深く踏み込むと、バッテリ１７から駆動モータ１６に供給すべき電力量が図６（ａ）のときよりも大きくなってしまう。そして、バッテリ１７から駆動モータ１６に供給すべき電力量が大きくなりすぎると、バッテリ１７は燃料電池１０の応答遅れ分を補うことができず、駆動モータ１６は必要電力を得られなくなり、車両の加速途中で失速感が得られてしまうことがある。

そこで、本実施形態において制御ユニット２３は、駆動モータ１６の出力変化速度を制限することで、加速途中の失速感を防止する。すなわち、制御ユニット２３は、図６（ｃ）に示すように、駆動モータ１６の出力変化速度を制限する。これにより、駆動モータ１６の必要電力の上昇度合いを抑え、駆動モータ１６が必要電力を得られずに車両の加速途中で失速感が得られてしまうことを防止することができる。

なお、制御ユニット２３は、放電電力量最大値が大きくなるに従って駆動モータ１６の出力を大きく制限する。放電電力量最大値が大きいと、バッテリ１７から多くの電力が駆動モータ１６に供給されることとなり、図６に示した最大不足分が大きくなる傾向にあるためである。

再度、図４を参照する。出力変化速度制限を行った後、制御ユニット２３は、出力トルクの変化率を変更する（ＳＴ８）。図７は、出力トルクが変化したときの一例を示す図である。また、図８は、出力トルクが変化するときの様子を示す図であり、（ａ）はアクセル開度の変化の様子を示し、（ｂ）は目標となるトルクの変化の様子を示している。なお、図７において、縦軸はトルクを示し、横軸は車速を示している。また、図８（ａ）において縦軸はアクセル開度を示し、横軸は時刻を示している。さらに、図８（ｂ）において縦軸は目標トルクを示し、横軸は時刻を示している。

例えば、図７に示すように、アクセル開度が大きくなり、トルクが負の値（図中点Ａ）から「０」（図中点Ｂ）になったとする。ここで、トルクが負である場合に駆動モータ１６によって発電が行われることから、図７に示すようにトルク値が上昇した場合、駆動モータ１６による発電は終了することとなる。

また、図８（ａ）に示すようにアクセル開度が上昇した場合、燃料残量が所定値を超える場合には、駆動モータ１６の目標トルクは図８（ｂ）の実線に示すように速やかに上昇する。ところが、燃料残量が所定値以下の場合、制御ユニット２３は、ステップＳＴ８において出力トルクの変化率を小さくする。これにより、トルクは、図８（ｂ）の破線に示すようになだらかに上昇することとなる。図７について言えば、燃料残量が所定値を超える場合には、アクセル開度の上昇に伴い、出力トルクは点Ａから点Ｂに速やかに変化するが、燃料残量が所定値以下の場合、出力トルクは点Ａから点Ｂにゆっくりと変化する。これにより、燃料残量が所定値以下の場合、トルクは負である時間が長くなり、発電を行う時間が長くなることとなる。これにより、発電電力量を多くすることができる。さらに、駆動モータ１６の出力トルクをゆっくりと変化させることから、過渡的な変化を抑えて急激な電力消費を抑えることができる。

再度、図４を参照する。出力トルクの変化率を変更した後、図４に示す処理は終了することとなる。なお、図４に示す処理は、車両の電源がオフされるまで繰り返し実行されるものとする。また、図４に示すステップＳＴ８において、制御ユニット２３は、コンプレッサ１３の駆動電力が所定電力以下となるように、駆動モータ１６のトルク変化量を小さくすることが望ましい。これにより、コンプレッサ１３の駆動についても過渡的な変化を抑えて急激な電力消費を抑えることができるからである。

このようにして、第１実施形態に係る車両制御装置１によれば、燃料残量が所定値以下である場合に、車両減速時の減速度を高めて駆動モータ１６からバッテリ１７への電力回収率を高めることとしている。このため、燃料残量が少なくなったときには、減速時のエネルギーを通常時より多く発電に用い、通常時よりも多く駆動モータ１６で回生発電することができる。これにより、バッテリ１７による発電量を抑えて燃料消費量を減少させることができ、通常制御時よりも燃費を向上させることができる。従って、燃料切れとなるまでの走行距離を長くすることができる。

また、燃料残量が所定値以下であり、且つ燃料残量の警告灯が点灯したときに車両減速時の減速度を高めるため、運転者に車両の制御方法が変化することを伝えることができ、運転性の変化によって運転者に与える違和感を軽減することができる。

また、車両減速時の減速度を高めた場合にはバッテリ１７の目標ＳＯＣを低める。このため、バッテリ１７の蓄電可能容量が増加し、車両減速時において増加する発電量分の蓄電を確実に行うことができる。従って、発電電力を効率よく回収することができる。

また、車両減速時の減速度を高めた場合に、アクセル開度が増加して駆動モータ１６の目標となる駆動トルクが増加するときには、駆動モータ１６の駆動トルクの変化量を、車両減速時の減速度を高めていない場合よりも小さくする。このように、駆動トルクの増加時にトルクの変化量を小さくすれば、トルクが急激に増加する場合よりも駆動モータ１６による発電時間を長く確保でき、発電電力量を多くすることができる。また、過渡的な変化を抑えることができ、急激な電力消費を抑えることができる。

また、燃料電池１０に酸化剤ガスを供給するコンプレッサ１３の駆動電力が所定電力以下となるように、駆動モータ１６の駆動トルクの変化量を、車両減速時の減速度を高めていない場合よりも小さくする。これにより、コンプレッサ１３の駆動についても過渡的な変化を抑えて急激な電力消費を抑制することができる。

また、車両減速時の減速度を高めた場合、バッテリ１７の検出ＳＯＣが大きくなるに従って、バッテリ１７から駆動モータ１６への電力供給量を大きくする。このため、車両減速時の減速度を高めてバッテリ１７に多くの電力が充電されることとなっても、バッテリ１７から駆動モータ１６に多く電力が供給され、バッテリ１７の充電可能容量を確保することができる。さらに、バッテリ１７から車載電気負荷部品に多く電力が供給されることから、燃料電池１０による燃料消費を抑制することができる。

また、検出ＳＯＣに応じてバッテリ１７の放電電力量の最大値を求め、この最大値に応じて駆動モータ１６の出力を制限する。燃料が不足していない状態での急加速時などでは、燃料電池１０から駆動モータ１６に電力を供給すると共に燃料電池１０の応答遅れ分を補うようにバッテリ１７から駆動モータ１６に電力が供給される。ところが、本実施形態では燃料の消費を抑制するためにバッテリ１７から駆動モータ１６へ多く電力供給することとしている。このため、急加速時などでは、既にバッテリ１７から多くの電力を駆動モータ１６に供給している関係上、燃料電池１０の応答遅れ分を補う電力供給ができず、加速途中で失速感が得られてしまう。そこで、検出ＳＯＣに応じてバッテリ１７の放電電力量の最大値を求め、この最大値に応じて駆動モータ１６の出力を制限することで、加速途中の失速感を防止することができる。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態に係る車両制御装置２は、第１実施形態のものと同様であるが、処理内容が異なっている。以下、第１実施形態との相違点を説明する。

第２実施形態において燃料残量が所定値以下となった場合、制御ユニット２３は、燃料残量が少なくなるほど車両減速時の減速度の増加割合を大きくすることとしている。以下、詳細に説明する。

図９は、本発明の第２実施形態に係る車両制御装置２の詳細動作の一例を示すフローチャートである。まず、制御ユニット２３は、燃料残量を検出し、検出した燃料残量が所定値以下であるか否かを判断する（ＳＴ１１）。燃料残量が所定値以下でないと判断した場合（ＳＴ１１：ＮＯ）、図９に示す処理は終了する。

一方、燃料残量が所定値以下であると判断した場合（ＳＴ１１：ＹＥＳ）、制御ユニット２３は、燃料残量に応じて減速度の変化割合を算出する（ＳＴ１２）。図１０は、減速度の変化割合を示す図であり、縦軸は変化割合を示し、横軸は燃料残量を示している。図１０に示すように、制御ユニット２３は、燃料残量が所定値以下である場合、燃料残量が少なくなるほど減速度の変化割合を大きくする。

再度、図９を参照する。減速度の変化割合を算出した後、制御ユニット２３は、算出した変化割合に基づいて減速度を上昇させる（ＳＴ１３）。図１１は、変化割合に基づく減速度上昇の様子を示す図であり、（ａ）は変化割合を示し、（ｂ）は減速度の変化の様子を示している。なお、図１１（ａ）において縦軸は変化割合を示し、横軸は燃料残量を示している。また、図１１（ｂ）において縦軸はトルクを示し、横軸は車速を示している。

例えば図１１（ａ）に示すように、変化割合が「０．５」と算出されていたとする。この場合、図１１（ｂ）に示すように、変化割合が「１」である場合と比べて減速度を半分だけ上昇させる。すなわち、減速度は、変化割合が「０」であるときと「１」であるときとの中間とされる。

再度、図９を参照する。以上のように、変化割合に応じて減速度を高めた後、制御ユニット２３は、図４に示したステップＳＴ４，ＳＴ５の処理と同様に、目標ＳＯＣを変更し、ＳＯＣを検出する（ＳＴ１４，ＳＴ１５）。次いで、制御ユニット２３は、アシスト割合を変更する（ＳＴ１６）。ここで、図１１等から明らかなように上記変化割合が大きくなるほどバッテリ１７への充電量が大きくなる傾向にある。よって、制御ユニット２３は、減速度の増加割合が大きくなるほど、バッテリ１７から車載電気負荷部品への電力供給量を大きくする。逆に、変化割合が小さくなるほどバッテリ１７への充電量が小さくなるため、制御ユニット２３は、減速度の増加割合が小さくなるほど、バッテリ１７から駆動モータ１６への電力供給量を小さくする。そして、制御ユニット２３は、出力制限および出力トルクの変化率の変更を行い、その後、図９に示す処理は終了する。

このようにして、第２実施形態に係る車両制御装置２によれば、第１実施形態と同様に、燃料切れとなるまでの走行距離を長くすることができ、発電電力を効率よく回収することができる。また、発電電力量を多くすると共に、過渡的な変化を抑えることができ、急激な電力消費を抑えることができる。さらに、コンプレッサ１３の駆動についても過渡的な変化を抑えて急激な電力消費を抑制することができ、燃料電池１０による燃料消費を抑制することができる。さらには、加速途中の失速感を防止することができる。

また、第２実施形態によれば、制御ユニット２３は、燃料残量が少なくなるに従って車両減速時の減速度の増加割合を大きくする。ここで、車両減速時の減速度を高める制御を行うと、運転性が変化し、車両運転者に対して違和感を与える可能性がある。このため、燃料残量が少なくなるに従って車両減速時の減速度の増加割合を大きくすることで、運転性の変化を徐々に行うこととなり、運転者に与える違和感を軽減することができる。

また、制御ユニット２３は、減速度の増加割合が大きくなるほど、バッテリ１７から駆動モータ１６への電力供給量を大きくする。このため、減速度の増加割合が大きく駆動モータ１６からバッテリ１７に多く充電される状況において、多くの電力をバッテリ１７から駆動モータ１６へ供給することとなる。一方、減速度の増加割合が小さく駆動モータ１６からバッテリ１７にあまり充電されない状況において、あまり多くの電力をバッテリ１７から駆動モータ１６へ供給しないこととなる。このように、回収した電力量に応じて、電動機に電力供給することとなり、無駄の無い電力供給を行うことができる。

次に、本発明の第３実施形態を説明する。第３実施形態に係る車両制御装置３は、第１実施形態のものと同様であるが、処理内容が異なっている。以下、第１実施形態との相違点を説明する。

第３実施形態に係る車両制御装置３は、燃料残量が所定値以下となった場合、アクセル操作の様子から運転者が急加速を望むと判断できるときには、スムーズな急加速が行えるように上記した減速度上昇制御を行わず、通常の制御を行うようになっている。以下、詳細に説明する。

図１２は、本発明の第３実施形態に係る車両制御装置３の詳細動作の一例を示すフローチャートである。なお、図１２に示すステップＳＴ２１〜ＳＴ２３の処理は、図４に示したステップＳＴ１〜ＳＴ３の処理を同様であるため、説明を省略する。

減速度を上昇させた後（ＳＴ２３の後）、制御ユニット２３は、アクセル開度の変化量ΔＡＰＳを検出する（ＳＴ２４）。次に、制御ユニット２３は、アクセル操作をした時間（以下操作時間という）を検出する。

そして、制御ユニット２３は、ステップＳＴ２４にて検出したアクセル開度の変化量ΔＡＰＳとステップＳＴ２５にて検出した操作時間とから、加速度合いを判断する。図１３は、加速度合い等を示す図である。なお、図１３において縦軸は操作時間を示し、横軸はアクセル開度の変化量ΔＡＰＳを示している。同図に示すように、アクセル開度の変化量ΔＡＰＳが大きく、操作時間が短いほど、運転者は急加速を望んでいると言える。

再度、図１２を参照する。加速度合いを判断した後、制御ユニット２３は、加速度合いが所定度合い以上か否かを判断する（ＳＴ２６）。そして、加速度合いが所定度合い以上であると判断された場合（ＳＴ２６：ＹＥＳ）、制御ユニット２３は、減速度を通常に戻す（ＳＴ２７）。その後、処理は終了する。一方、加速度合いが所定度合い以上でないと判断された場合（ＳＴ２６：ＮＯ）、制御ユニット２３は、減速度を通常に戻すことなく、処理は終了する。

なお、ステップＳＴ２６において、加速度合いは数値として求める必要はなく、例えば、図１３に示すマップを記憶し、アクセル開度の変化量ΔＡＰＳと操作時間とをマップに当てはめ、マップ上でどの程度の箇所に位置するかを認識することで、加速度合いを求めるようにしてもよい。

このようにして、第３実施形態に係る車両制御装置３によれば、第１実施形態と同様に、燃料切れとなるまでの走行距離を長くすることができ、運転性の変化によって運転者に与える違和感を軽減することができる。

さらに、第３実施形態によれば、アクセル開度の変化量ΔＡＰＳとアクセルの操作時間とから加速度合いを判断し、加速度合いが所定度合い以上と判断できる場合には、燃料残量が所定値以下であっても、車両減速時の減速度を高める処理を実行しない。このため、運転者の急加速を行いたい場合には、通常の制御を行うこととなり、加速性能が確保されることとなる。従って、加速時に違和感を与えないようにすることができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、各実施形態を組み合わせるようにしてもよい。例えば、上記実施形態では発電手段を燃料電池１０としているが、これに限らず、他の発電手段を採用してもよい。

本発明の第１実施形態に係る車両制御装置の構成図である。 アクセル開度と車速とトルクとの関係を示す図である。 燃料残量が所定値以下のときのアクセル開度と車速とトルクとの関係を示す図である。 本実施形態に係る車両制御装置の詳細動作の一例を示すフローチャートである。 放電電力量最大値を示す図である。 駆動モータへの電力供給の様子を示す図であり、（ａ）は燃料残量が所定値を超える場合の電力供給の様子を示し、（ｂ）は燃料残量が所定値以下である場合の電力供給の様子を示し、（ｃ）は燃料残量が所定値以下で且つ出力制限をした場合の電力供給の様子を示している。 出力トルクが変化したときの一例を示す図である。 出力トルクが変化するときの様子を示す図であり、（ａ）はアクセル開度の変化の様子を示し、（ｂ）は目標となるトルクの変化の様子を示している。 本発明の第２実施形態に係る車両制御装置の詳細動作の一例を示すフローチャートである。 減速度の変化割合を示す図である。 変化割合に基づく減速度上昇の様子を示す図であり、（ａ）は変化割合を示し、（ｂ）は減速度の変化の様子を示している。 本発明の第３実施形態に係る車両制御装置の詳細動作の一例を示すフローチャートである。 加速度合い等を示す図である。

符号の説明

１〜３…車両制御装置
１０…燃料電池（発電手段）
１１…水素タンク
１２…第１ポンプ
１３…コンプレッサ
１４…コンプレッサ用モータ
１５…電力制御装置
１６…駆動モータ（電動機）
１７…バッテリ（蓄電手段）
１８…インバータ
１９…圧力センサ
２０…温度センサ
２１…燃料電池補機
２２…車両補機
２３…制御ユニット（残量検出手段、制御手段）
２４…第２ポンプ
２５…ラジエータ

Claims (11)

1. 車両の燃料を消費して発電する発電手段と、
   車両減速時に車両の運動エネルギーを回生して回生発電を行うと共に、前記発電手段により発電された電力の供給を受けて駆動する電動機と、
   前記電動機および前記発電手段にて発電された電力を蓄電すると共に、前記電動機及び車載電気負荷部品に電力を供給することが可能な蓄電手段と、
   前記発電手段に供給する燃料の残量を検出する残量検出手段と、
   前記残量検出手段により検出された残量が所定値以下である場合に、車両減速時の回生発電量を高めて前記電動機から前記蓄電手段への電力回収率を高める制御手段と、
   を備えることを特徴とする車両制御装置。
2. 前記制御手段は、前記残量検出手段により検出された残量が所定値以下であり、且つ燃料残量の警告灯が点灯したときに、車両減速時の回生発電量を高める
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記制御手段は、車両減速時の回生発電量を高めた場合には、前記蓄電手段の目標充電量を低める
   ことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の車両制御装置。
4. 前記制御手段は、車両減速時の回生発電量を高めた場合に、アクセル開度が増加して前記電動機の目標となる駆動トルクが増加するときには、前記電動機の駆動トルクの変化量を、車両減速時の回生発電量を高めていない場合よりも小さくする
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車両制御装置。
5. 前記発電手段は、供給された燃料ガスを反応させて発電する燃料電池である
   ことを特徴とする請求項４に記載の車両制御装置。
6. 前記制御手段は、前記燃料電池に空気を供給するコンプレッサの駆動電力が所定電力以下となるように、前記電動機の駆動トルクの変化量を、車両減速時の回生発電量を高めていない場合よりも小さくする
   ことを特徴とする請求項５に記載の車両制御装置。
7. 前記制御手段は、車両減速時の回生発電量を高めた場合、前記蓄電手段の検出充電量が大きくなるに従って、前記蓄電手段から前記車載電気負荷部品への電力供給量を大きくする
   ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の車両制御装置。
8. 前記制御手段は、前記残量検出手段により検出された残量が所定値以下である場合、この残量が少なくなるに従って車両減速時の回生発電量の増加割合を大きくする
   ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の車両制御装置。
9. 前記制御手段は、減速度の増加割合が大きくなるほど、前記蓄電手段から前記車載電気負荷部品への電力供給量を大きくする
   ことを特徴とする請求項８に記載の車両制御装置。
10. 前記制御手段は、車両減速時の回生発電量を高めた場合、前記蓄電手段の検出充電量に応じて前記蓄電手段の放電電力量の最大値を求め、この最大値に応じて前記電動機の出力を制限する
    ことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の車両制御装置。
11. 前記制御手段は、アクセル開度の変化量とアクセルの操作時間とから加速度合いを判断し、加速度合いが所定度合い以上と判断できる場合には、前記残量検出手段により検出された残量が所定値以下であっても、車両減速時の回生発電量を高める処理を実行しない
    ことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の車両制御装置。
    

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