JP2007282440A - 燃料電池車両の制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池車両において、駆動モータの出力軸の捩れに起因する振動を抑制する補正を行っても燃料電池で発電される直流電流と駆動モータで消費される電流との間のずれをなくすことのできる制御システムを提供する。
【解決手段】本発明の燃料電池車両の制御システム１は、燃料電池２で発電された直流電流をインバータ４で３相交流電流に変換して駆動モータ３を作動させており、駆動モータ３の出力軸の捩れに起因するトルクの振動を相殺するようにトルク指令値を補正し、補正されたトルク指令値に基づいてインバータ４を制御するインバータ制御部６と、駆動モータ３の出力軸の捩れに起因するトルクの振動を相殺するようにトルク指令値を補正し、補正されたトルク指令値に基づいて燃料電池２から出力される直流電流を制御する燃料電池制御部７とを備えることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、駆動モータの出力軸の捩れに起因する振動を抑制する燃料電池車両の制御システムに係り、特に燃料電池で発電される直流電流と駆動モータで消費される電流との間のずれをなくす燃料電池車両の制御システムに関する。

燃料電池は、水素等の燃料ガスと空気等の酸化剤ガスとを電気化学的に反応させることにより、燃料ガスのもつ化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する装置であり、生成物が水だけなのでクリーンで高効率なエネルギー源として注目されている。また、自動車産業においても燃料電池を動力源として利用した燃料電池車両の実用化が期待されている。

こうした燃料電池を搭載した車両では、駆動モータへのトルク指令値に基づいて駆動モータで消費される電力を推定して燃料電池による発電電力を演算し、この発電電力に見合うように燃料ガスと酸化剤ガスの流量と圧力を調整するように制御されている。

さらに、駆動モータには２次電池からも電力が供給されており、トヨタ広報資料（特許文献１）に記載されているように２次電池の電圧をＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧あるいは降圧して２次電池の充電電流及び放電電流を調整するように制御する燃料電池システムがある。

また、駆動モータと負荷とを繋ぐ駆動軸には負荷の速度変化などによって捩れトルクが生じて振動が発生する。そこで、駆動モータの駆動軸の捩れに起因する振動を抑制するために、駆動モータへのトルク指令値を補正する必要があり、このような制御を実施する電動機の速度制御装置の従来例として特公昭６３−１８３９号公報（特許文献２）が開示されている。
特開２００２−１１８９８１号公報 特公昭６３−１８３９号公報

しかしながら、駆動モータのトルク制御において駆動軸の捩れに起因する振動を抑制するためにトルク指令値を補正すると、駆動モータで消費される電力が変動してしまう。

ところが、従来の燃料電池車両の制御システムでは、駆動モータ用のインバータを制御する制御装置と、燃料電池を制御する制御装置とが別であることが一般的であり、インバータ内部で出そうとしているトルクと燃料電池を制御する制御装置内で演算された目標の駆動トルクとが一致せず、駆動モータにおける消費電流は、燃料電池制御装置で推定した消費電流との間にずれを生じてしまうという問題点があった。

また、燃料電池が発電した電流を駆動モータの消費電流に一致させるように電圧を調整したとしても、インバータの振動抑制制御によるトルクの変動は非常に周期が早いため、消費電流の変化を検知してからでは遅れが生じてしまい、適正な発電電流との間にずれが生じてしまう。

このように適正な発電電流と実際の発電電流との間に差が大きくなると、セル電圧の低下を引き起こし、さらに燃料電池の劣化の原因ともなる。

上述した課題を解決するために、本発明の燃料電池車両の制御システムは、 燃料電池で発電された直流電流をインバータで３相交流電流に変換して駆動モータを作動させる燃料電池車両の制御システムであって、前記駆動モータを作動させるためのトルク指令値を演算する駆動トルク演算手段と、前記駆動モータの出力軸の捩れに起因するトルクの振動を相殺するように前記トルク指令値を補正し、この補正されたトルク指令値に基づいて前記インバータを制御するインバータ制御手段と、前記駆動モータの出力軸の捩れに起因するトルクの振動を相殺するように前記トルク指令値を補正し、この補正されたトルク指令値に基づいて前記燃料電池から出力される直流電流を制御する燃料電池制御手段とを備えていることを特徴とする。

本発明に係る燃料電池車両の制御システムでは、インバータ制御手段が駆動モータの出力軸の捩れに起因するトルクの振動を相殺するようにトルク指令値を補正してインバータを制御するとともに、燃料電池制御手段も駆動モータの出力軸の捩れに起因するトルクの振動を相殺するようにトルク指令値を補正して燃料電池から出力される直流電流を制御するので、駆動モータで消費される電力がトルク指令値の補正によって変動したとしても、燃料電池からインバータに供給される直流電流を精度良く補正することができ、燃料電池の発電電力と駆動モータの消費電力との差を小さくすることができる。これによって、燃料電池に供給されるガスの過不足が無くなり、燃料電池の劣化を防止することが可能となる。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態に係る燃料電池車両の制御システムの構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態の燃料電池車両の制御システム１は、燃料ガスと酸化剤ガスとが供給されて電気化学反応により発電する燃料電池２と、燃料電池車両の動力となる駆動モータ３と、駆動モータ３に三相交流電流を供給するインバータ４と、車速やアクセル開度などに基づいて駆動モータ３のトルク指令値を演算する駆動トルク演算部（駆動トルク演算手段）５と、駆動モータ３の出力軸の捩れに起因するトルクの振動を相殺するようにトルク指令値を補正し、この補正されたトルク指令値に基づいてインバータ４を制御するインバータ制御部（インバータ制御手段）６と、駆動モータ３の出力軸の捩れに起因するトルクの振動を相殺するようにトルク指令値を補正し、この補正されたトルク指令値に基づいて燃料電池２から出力される直流電流を制御する燃料電池制御部（燃料電池制御手段）７と、燃料電池２の発電電力及び駆動モータ３の回生電力を貯蔵すると共に駆動モータ３へ電力を供給する２次電池８と、２次電池８の電圧を昇圧及び降圧することで２次電池８の充電量及び放電量を調整し、燃料電池２から出力される直流電流を補正する電圧調整部９と、燃料電池２に供給される燃料ガス及び酸化剤ガスの流量と圧力を調整するガス調整部１０とを備えている。

また、インバータ制御部６は、駆動モータ３で駆動トルクを発生させた際に出力軸の捩れ等に起因するタイヤ端でのトルクの振動を抑えるようにトルク指令値を補正するインバータトルク補正部１１と、補正されたトルク指令値に基づいて駆動モータ３の各相へ流す電流値を指令するための電流指令値を演算する電流指令値演算部１２とから構成されている。

燃料電池制御部７は、駆動モータ３で駆動トルクを発生させた際に出力軸の捩れ等に起因するタイヤ端でのトルクの振動を相殺するようにトルク指令値を補正する燃料電池トルク補正部（トルク補正手段）１３と、補正されたトルク指令値やその他補機を駆動するために必要となる電力などを考慮して燃料電池２における発電電流を演算する発電電流演算部（発電電流演算手段）１４と、発電電流演算部１４で算出された発電電流を燃料電池２で発電するために必要となるガス流量とガス圧力を演算する目標ガス流量・圧力演算部１５と、発電電流演算部１４で算出された発電電流と実際に燃料電池２で発電されている電流が一致するように電圧調整部９に指令される電圧指令値を演算する電圧指令値演算部１６と、電圧指令値演算部１６で算出された電圧指令値を電圧調整部９に指令する電圧指令部１７とから構成されている。

なお、インバータ制御部６、燃料電池制御部７は、例えば中央演算ユニット（ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、および入出力インターフェース（Ｉ／Ｏインターフェース）を有するマイクロコンピュータにより構成することができる。ただし、インバータ制御部６及び燃料電池制御部７を複数のマイクロコンピュータにより構成することも可能であり、後述するような各部の制御の他にも複数の制御を実行する装置として構成してもよい。

上述した燃料電池車両の制御システム１において、燃料電池２ではアノードに燃料ガスである水素ガスが供給され、カソードに酸化剤ガスである空気が供給されて以下に示す電気化学反応によって発電が行われている。

アノード（燃料極）：Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ- （１）
カソード（酸化剤極）：２Ｈ+＋２ｅ-＋(1/2)Ｏ2→Ｈ2Ｏ （２）
また、この反応を行うためにガス調整部１０では燃料ガスと酸化剤ガスの流量と圧力が調整されており、酸化剤ガスの流量と圧力を調整する装置の一例としてはコンプレッサや電子スロットルがあり、燃料ガスの流量と圧力を調整する装置の一例としては水素循環ブロアや調圧弁などがある。

次に、本実施形態のインバータ制御部６によるインバータ制御処理を図２のフローチャートに基づいて説明する。図２に示すように、まずインバータ制御部６は駆動モータ３の回転速度や入力電圧、駆動モータの各相に流れる電流値などの各種信号を読み込み（Ｓ１０１）、駆動モータ３の出力軸の捩れに起因する振動を抑制するために駆動トルク演算部５で算出されたトルク指令値をインバータトルク補正部１１が補正する（Ｓ１０２）。この補正の一例としては、出力軸における回転数の変動からモデルを使って出力軸にかかるトルクを推定し、推定されたトルクと駆動モータ３で発生するトルク（トルク指令値）との差を求める。そして、求めた差が外乱トルク（軸の捩れに起因するトルク変動）となり、その外乱トルクを補償するようにトルク指令値にその差を加えることで外乱によるトルクのずれを補正している。

こうしてトルク指令値が補正されたら、補正されたトルク指令値を発生させるための電流指令値を電流指令値演算部１２が演算する（Ｓ１０３）。この電流指令値を演算する方法の一例としては、予め実験等で求めておいたマップに基づいてトルク指令値と駆動モータ３の回転数とから電流指令値を求めるようにする。このとき、入力電圧に応じて補正を加えるようにしても良い。

そして、求めた電流指令値を実現するように駆動モータ３の各相の電圧をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）で調整して出力すると（Ｓ１０４）、本実施形態のインバータ制御部６によるインバータ制御処理を終了する。

次に、本実施形態の燃料電池制御部７による燃料電池制御処理を図３のフローチャートに基づいて説明する。図３に示すように、まず駆動モータ３の回転速度や車速、アクセル開度などの制御に必要となる情報を読み込み（Ｓ２０１）、駆動トルク演算部５においてアクセル開度と車速からトルク指令値を演算する（Ｓ２０２）。そして、図２のステップＳ１０２と同様の演算処理を行って燃料電池トルク補正部１３が駆動モータ３の出力軸の捩れに起因する振動を抑制するためにトルク指令値を補正する（Ｓ２０３）。続いて、補正されたトルク指令値に基づいて発電電流演算部１４が駆動モータ３で消費される電力を求め、その他の補機類の消費電力と合わせて発電電力を算出し、現在の燃料電池２の電圧で割ることによって目標発電電流を演算する（Ｓ２０４）。このとき予め実験的に求めておいた燃料電池２のＩ−Ｖ特性に基づいて発電電流を求めても良い。

次に、目標ガス流量・圧力演算部１５において目標発電電流から燃料電池２に供給される燃料ガスと酸化剤ガスの目標流量と目標圧力とを演算するとともに（Ｓ２０５）、電圧指令値演算部１６において燃料電池２の発電電流がステップＳ２０４で求めた目標発電電流と一致するように電圧指令値を演算する（Ｓ２０６）。

この後、電圧指令部１７が、電圧調整部９の電圧を電圧指令値に一致するように調整し（Ｓ２０７）、これによって２次電池８の充電量及び放電量が調整され、燃料電池２から出力される直流電流が目標発電電流と一致するように制御されて本実施形態の燃料電池制御部７による燃料電池制御処理を終了する。

ここで、本実施形態の燃料電池車両の制御システム１による作用を説明する。従来の燃料電池車両の制御システムでは、図４に示すように駆動トルク演算部１０５で求められたトルク指令値を補正するトルク補正部１１１は、インバータ制御部１０６のみに設置されていた。したがって、駆動モータ１０３の出力軸の捩れに起因する振動を抑制するためにトルク指令値を補正すると、駆動モータ１０３で消費される電力が変動し、インバータ１０４内部で出そうとしているトルクと目標の駆動トルクとが一致せず、駆動モータ１０３における消費電流が燃料電池制御装置１０７で推定した消費電流とずれてしまう場合があった。

しかし、本実施形態の燃料電池車両の制御システム１では、インバータ制御部６と燃料電池制御部７の両方にトルク指令値を補正するためのトルク補正部を設けたので、上述したような消費電流のずれを防止することができる。

このように、本実施形態の燃料電池車両の制御システム１では、インバータ制御部６が駆動モータ３の出力軸の捩れによるトルクの振動を相殺するようにトルク指令値を補正してインバータを制御するとともに、燃料電池制御部７も駆動モータ３の出力軸の捩れによるトルクの振動を相殺するようにトルク指令値を補正して燃料電池２から出力される直流電流を制御するので、駆動モータ３で消費される電力がトルク指令値の補正によって変動したとしても、燃料電池２からインバータ４に供給される直流電流を精度良く補正することができ、燃料電池２の発電電力と駆動モータ３の消費電力との差を小さくすることができる。これによって、燃料電池２に供給されるガスの過不足が無くなり、燃料電池２の劣化を防止することが可能となる。

また、本実施形態の燃料電池車両の制御システム１では、燃料電池制御部７が、駆動モータ３の出力軸の捩れに起因するトルクの振動を相殺するようにトルク指令値を補正する燃料電池トルク補正部１３と、燃料電池トルク補正部１３で補正されたトルク指令値に基づいて、燃料電池２で発電される直流電流を演算する発電電流演算部１４とを備えているので、駆動モータ３で消費される電力がトルク指令値の補正によって変動したとしても、燃料電池２からインバータ４に供給される直流電流を精度良く補正することができ、燃料電池２の発電電力と駆動モータ３の消費電力との差を小さくすることができる。これによって、燃料電池２に供給されるガスの過不足が無くなり、燃料電池２の劣化を防止することが可能となる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態を図５に基づいて説明する。図５に示すように、本実施形態の燃料電池車両の制御システム５１は、燃料電池トルク補正部１３で補正されたトルク指令値に基づいて、燃料電池２で発電される直流電流を制御するための電圧指令値を補正する電圧補正部（電圧補正手段）５２をさらに備え、発電電流演算部１４は、補正されたトルク指令値に基づいて発電電流を演算するのではなく、駆動トルク演算部５で算出されたトルク指令値に基づいて発電電流を演算するようにしたことが第１の実施形態と異なっており、その他の構成については第１の実施形態と同様なので、詳しい説明は省略する。また、インバータ制御部６によるインバータ制御処理も第１の実施形態と同一の処理が実施されるので、説明は省略する。

次に、本実施形態の燃料電池制御部７による燃料電池制御処理を図６のフローチャートに基づいて説明する。図６に示すように、まず駆動モータ３の回転速度や車速、アクセル開度などの制御に必要となる情報を読み込み（Ｓ３０１）、駆動トルク演算部５においてアクセル開度と車速からトルク指令値を演算する（Ｓ３０２）。そして、算出されたトルク指令値に基づいて発電電流演算部１４が駆動モータ３で消費される電力を求め、その他の補機類の消費電力と合わせて発電電力を算出し、現在の燃料電池２の電圧で割ることによって目標発電電流を演算する（Ｓ３０３）。このとき予め実験的に求めておいた燃料電池２のＩ−Ｖ特性に基づいて発電電流を求めても良い。

次に、目標ガス流量・圧力演算部１５において目標発電電流から燃料電池２に供給される燃料ガスと酸化剤ガスの目標流量と目標圧力とを演算するとともに（Ｓ３０４）、電圧指令値演算部１６において燃料電池２の発電電流がステップＳ３０３で求めた目標発電電流と一致するように電圧指令値を演算する（Ｓ３０５）。

次に、燃料電池トルク補正部１３が図２のステップＳ１０２と同様の演算処理を行って、駆動モータ３の出力軸の捩れに起因する振動を抑制するためにトルク指令値を補正し、補正されたトルク指令値に基づいて電圧補正部５２が燃料電池２で発電される直流電流を制御するための電圧指令値を補正する（Ｓ３０６）。

この後、電圧指令部１７が、電圧調整部９の電圧を補正された電圧指令値に一致するように調整し（Ｓ３０７）、これによって２次電池８の充電量及び放電量が調整され、燃料電池２から出力される直流電流が目標発電電流と一致するように制御されて本実施形態の燃料電池制御部７による燃料電池制御処理を終了する。

このように、本実施形態の燃料電池車両の制御システム５１では、燃料電池制御部７が、駆動モータ３の出力軸の捩れに起因するトルクの振動を相殺するようにトルク指令値を補正する燃料電池トルク補正部１３と、燃料電池トルク補正部１３で補正されたトルク指令値に基づいて、燃料電池２で発電される直流電流を制御するための電圧指令値を補正する電圧補正部５２とを備えているので、電圧調整部９の出力電圧を直接補正することができる。これによって燃料電池２からインバータ４に供給される直流電流を精度良く補正することができるので、燃料電池２の発電電力と駆動モータ３の消費電力との差を小さくすることができ、燃料電池２に供給されるガスの過不足が無くなり、燃料電池２の劣化を防止することが可能となる。

＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態を図７に基づいて説明する。図７に示すように、本実施形態の燃料電池車両の制御システム７１は、発電電流演算部１４と電圧補正部５２の両方を備え、発電電流演算部１４が演算した直流電流によって燃料電池２を制御するか、あるいは電圧補正部５２で補正された電圧指令値に基づいて燃料電池２を制御するかを燃料電池車両の運転条件に応じて切り替えるようにしたことが第１の実施形態と異なっており、その他の構成については第１の実施形態と同様なので、詳しい説明は省略する。また、インバータ制御部６によるインバータ制御処理も第１の実施形態と同一の処理が実施されるので、説明は省略する。

次に、本実施形態の燃料電池制御部７による燃料電池制御処理を図８のフローチャートに基づいて説明する。図８に示すように、まず駆動モータ３の回転速度や車速、アクセル開度などの制御に必要となる情報を読み込み（Ｓ４０１）、駆動トルク演算部５においてアクセル開度と車速からトルク指令値を演算する（Ｓ４０２）。

ここで、燃料電池車両の運転条件に応じて発電電流演算部１４で演算された直流電流によって燃料電池２を制御するか、あるいは電圧補正部５２で補正された電圧指令値に基づいて燃料電池２を制御するかを切り替える。図８では燃料電池車両の運転条件の一例として車速が所定値（例えば、１０ｋｍ／ｈ）未満であるか否かによって切り替えている（Ｓ４０３）。

このとき、車速が高い領域では、振動抑制のための燃料電池トルク補正部１３によるトルク補正量が比較的小さくなるので、電圧補正部５２による電圧補正は行わずに、発電電流演算部１４で算出された目標発電電流によって燃料電池２の制御を行うようにする。逆に車速が低い領域では、電圧補正部５２による電圧補正によって燃料電池２を制御する。

そして、燃料電池車両の車速が所定値以上のときには、燃料電池トルク補正部１３が図２のステップＳ１０２と同様の演算処理を行って駆動モータ３の出力軸の捩れに起因する振動を抑制するためにトルク指令値を補正する（Ｓ４０４）。そして、補正されたトルク指令値に基づいて発電電流演算部１４が駆動モータ３で消費される電力を求め、その他の補機類の消費電力と合わせて発電電力を算出し、現在の燃料電池２の電圧で割ることによって目標発電電流を演算する（Ｓ４０５）。このとき予め実験的に求めておいた燃料電池２のＩ−Ｖ特性に基づいて発電電流を求めても良い。

次に、目標ガス流量・圧力演算部１５において目標発電電流から燃料電池２に供給される燃料ガスと酸化剤ガスの目標流量と目標圧力とを演算するとともに（Ｓ４０６）、電圧指令値演算部１６において燃料電池２の発電電流がステップＳ４０５で求めた目標発電電流と一致するように電圧指令値を演算する（Ｓ４０７）。

この後、電圧指令部１７が、電圧調整部９の電圧を電圧指令値に一致するように調整し（Ｓ４０８）、これによって２次電池８の充電量及び放電量が調整され、燃料電池２から出力される直流電流が目標発電電流と一致するように制御されて本実施形態の燃料電池制御部７による燃料電池制御処理を終了する。

一方、ステップＳ４０３において、燃料電池車両の車速が所定値未満のときには、駆動トルク演算部５で算出されたトルク指令値に基づいて発電電流演算部１４が駆動モータ３で消費される電力を求め、その他の補機類の消費電力と合わせて発電電力を算出し、現在の燃料電池２の電圧で割ることによって目標発電電流を演算する（Ｓ４０９）。このとき予め実験的に求めておいた燃料電池２のＩ−Ｖ特性に基づいて発電電流を求めても良い。

次に、目標ガス流量・圧力演算部１５において、目標発電電流から燃料電池２に供給される燃料ガスと、酸化剤ガスの目標流量と、目標圧力とを演算するとともに（Ｓ４１０）、電圧指令値演算部１６において燃料電池２の発電電流がステップＳ４０９で求めた目標発電電流と一致するように電圧指令値を演算する（Ｓ４１１）。

次に、燃料電池トルク補正部１３が図２のステップＳ１０２と同様の演算処理を行って駆動モータ３の出力軸の捩れに起因する振動を抑制するためにトルク指令値を補正し、補正されたトルク指令値に基づいて電圧補正部５２が燃料電池２で発電される直流電流を制御するための電圧指令値を補正する（Ｓ４１２）。

この後、電圧指令部１７が、電圧調整部９の電圧を補正された電圧指令値に一致するように調整し（Ｓ４１３）、これによって２次電池８の充電量及び放電量が調整され、燃料電池２から出力される直流電流が目標発電電流と一致するように制御されて本実施形態の燃料電池制御部７による燃料電池制御処理を終了する。

このように、本実施形態の燃料電池車両の制御システム７１では、補正されたトルク指令値に基づいて発電電流演算部１４が演算した直流電流によって燃料電池２を制御するか、あるいは電圧補正部５２で補正された電圧指令値に基づいて燃料電池２を制御するかを燃料電池車両の運転条件に応じて切り替えるので、２次電池８が充放電を繰り返すことがなくなり、２次電池８が高温になることを防ぐことができるとともに、水素の発生も防止することが可能となる。

また、本実施形態の燃料電池車両の制御システム７１では、燃料電池車両の車速に応じて切り替えるようにしたので、振動抑制に関わる電力（トルク）変動が小さくなる車速が所定値以上のときには、トルク指令値を補正した値から燃料電池２の発電電流を演算するので、２次電池８が高温になることを防止できる。一方、振動抑制に関わる電力変動が大きくなる車速が所定値未満のときには、電圧補正部５２によって電圧を補正するので、燃料電池２からインバータ４に供給される直流電流を精度良く制御することができ、トルク（電流）変動が大きい場合でも精度良く補正することが可能となる。

＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態を図９に基づいて説明する。図９は、本実施形態の燃料電池制御部７による燃料電池制御処理を示すフローチャートである。尚、本実施形態の燃料電池車両の制御システムの構成は第３の実施形態と同一なので、詳しい説明は省略する。

図９に示すように、本実施形態の燃料電池制御部７による燃料電池制御処理は、ステップＳ５０３においてトルク指令値が所定値未満となるか否かを判定するようにしたことが、図８に示した燃料電池制御処理と異なっており、その他のステップについては図８と同一なので、説明を省略する。

ステップＳ５０３では、トルク指令値が所定値（例えば、３０Ｎｍ）以上のときにはステップＳ５０４〜Ｓ５０８の処理が実施されるように切り替え、トルク指令値が所定値未満のときにはステップＳ５０９〜Ｓ５１３の処理が実施されるように切り替えている。

このとき、トルク指令値が高い領域では、振動抑制のための燃料電池トルク補正部１３によるトルク補正量が比較的小さくなるので、電圧補正部５２による電圧補正は行わずに、発電電流演算部１４で算出された目標発電電流によって燃料電池２の制御を行うようにする。逆にトルク指令値が低い領域では、電圧補正部５２による電圧補正によって燃料電池２を制御する。

このように、本実施形態の燃料電池車両の制御システムでは、駆動モータ３へのトルク指令値に応じて切り替えるようにしたので、振動抑制に関わる電力（トルク）変動が小さくなるトルク指令値が所定値以上のときには、トルク指令値を補正した値から燃料電池２の発電電流を演算するので、２次電池８が高温になることを防止できる。一方、振動抑制に関わる電力変動が大きくなるトルク指令値が所定値未満のときには、電圧補正部５２によって電圧を補正するので、燃料電池２からインバータ４に供給される直流電流を精度良く制御することができ、トルク（電流）変動が大きい場合でも精度良く補正することが可能となる。

＜第５の実施形態＞
次に、本発明の第５の実施形態を図１０に基づいて説明する。図１０に示すように、本実施形態の燃料電池車両の制御システム９１は、２次電池８の温度を検出する温度センサ９２をさらに備えたことが第２の実施形態と異なっており、その他の構成については第２の実施形態と同様なので、詳しい説明は省略する。また、インバータ制御部６によるインバータ制御処理は第１の実施形態で説明した処理と同一の処理が実施されるので、説明は省略する。

次に、本実施形態の燃料電池制御部７による燃料電池制御処理を図１１のフローチャートに基づいて説明する。図１１に示すように、ステップＳ６０１〜Ｓ６０５の処理は図６のステップＳ３０１〜３０５の処理と同一の処理が実施されるので、説明は省略する。

ステップＳ６０６では、温度センサ９２で検出された２次電池８の温度が所定値以上であるか否かを判定し、２次電池８の温度が所定値より小さいときには、燃料電池トルク補正部１３が図２のステップＳ１０２と同様の演算処理を行って駆動モータ３の出力軸の捩れに起因する振動を抑制するためにトルク指令値を補正し、補正されたトルク指令値に基づいて電圧補正部５２が燃料電池２で発電される直流電流を制御するための電圧指令値を補正する（Ｓ６０７）。

この後、電圧指令部１７が、電圧調整部９の電圧を補正された電圧指令値に一致するように調整し（Ｓ６０８）、これによって２次電池８の充電量及び放電量が調整され、燃料電池２から出力される直流電流が目標発電電流と一致するように制御されて本実施形態の燃料電池制御部７による燃料電池制御処理を終了する。

一方、ステップＳ６０６で２次電池８の温度が所定値以上のときにはステップＳ６０７の電圧指令値の補正を行わずにステップＳ６０８へ進み、電圧指令部１７が電圧調整部９の電圧を、電圧指令値演算部１６で算出された電圧指令値に一致するように調整する（Ｓ６０８）。これによって、２次電池８の充電量及び放電量が調整され、燃料電池２から出力される直流電流が目標発電電流と一致するように制御されて本実施形態の燃料電池制御部７による燃料電池制御処理を終了する。

ただし、図１１ではステップＳ６０６で２次電池８の温度が所定値以上のときにステップＳ６０７における電圧指令値の補正を禁止しているが、禁止するのではなく、電圧補正部５２による電圧指令値の補正量に制限を加えるようにしてもよい。

このように、本実施形態の燃料電池車両の制御システム９１では、２次電池８の温度が所定値より高いときには、電圧補正部５２による電圧指令値の補正を禁止するようにしたので、２次電池８が充放電を繰り返したことによって温度上昇や水素が発生した場合であっても、２次電池８のセル温度に基づいて電圧補正部５２による補正を禁止して２次電池８の充放電量を抑えることができ、これによって２次電池８のセル温度が上昇し過ぎることを防止できる。

また、本実施形態の燃料電池車両の制御システム９１では、２次電池８の温度が所定値より高いときには、電圧補正部５２による電圧指令値の補正量に制限を加えるようにしたので、２次電池８が充放電を繰り返したことによって温度上昇や水素が発生した場合であっても、２次電池８のセル温度に基づいて電圧補正部５２による補正量に制限を加えて２次電池８の充放電量を抑えることができ、これによって２次電池８のセル温度が上昇し過ぎることを防止できる。

以上、本発明の燃料電池車両の制御システムについて、図示した実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。

本発明の第１の実施形態に係る燃料電池車両の制御システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係るインバータ制御部によるインバータ制御処理を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る燃料電池制御部による燃料電池制御処理を示すフローチャートである。 従来の燃料電池車両の制御システムの構成を説明するためのブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る燃料電池車両の制御システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る燃料電池制御部による燃料電池制御処理を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態に係る燃料電池車両の制御システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る燃料電池制御部による燃料電池制御処理を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施形態に係る燃料電池制御部による燃料電池制御処理を示すフローチャートである。 本発明の第５の実施形態に係る燃料電池車両の制御システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第５の実施形態に係る燃料電池制御部による燃料電池制御処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１、５１、７１、９１、１０１ 燃料電池車両の制御システム
２、１０２ 燃料電池
３、１０３ 駆動モータ
４、１０４ インバータ
５、１０５ 駆動トルク演算部（駆動トルク演算手段）
６、１０６ インバータ制御部（インバータ制御手段）
７、１０７ 燃料電池制御部（燃料電池制御手段）
８、１０８ ２次電池
９、１０９ 電圧調整部
１０、１１０ ガス調整部
１１、１１１ インバータトルク補正部
１２、１１２ 電流指令値演算部
１３ 燃料電池トルク補正部（トルク補正手段）
１４、１１４ 発電電流演算部（発電電流演算手段）
１５、１１５ 目標ガス流量・圧力演算部
１６、１１６ 電圧指令値演算部
１７、１１７ 電圧指令部
５２ 電圧補正部（電圧補正手段）
９２ 温度センサ

Claims (8)

1. 燃料電池で発電された直流電流をインバータで３相交流電流に変換して駆動モータを作動させる燃料電池車両の制御システムであって、
   前記駆動モータを作動させるためのトルク指令値を演算する駆動トルク演算手段と、
   前記駆動モータの出力軸の捩れに起因するトルクの振動を相殺するように前記トルク指令値を補正し、この補正されたトルク指令値に基づいて前記インバータを制御するインバータ制御手段と、
   前記駆動モータの出力軸の捩れに起因するトルクの振動を相殺するように前記トルク指令値を補正し、この補正されたトルク指令値に基づいて前記燃料電池から出力される直流電流を制御する燃料電池制御手段と
   を備えていることを特徴とする燃料電池車両の制御システム。
2. 前記燃料電池制御手段は、
   前記駆動モータの出力軸の捩れに起因するトルクの振動を相殺するように前記トルク指令値を補正するトルク補正手段と、
   前記トルク補正手段で補正されたトルク指令値に基づいて、前記燃料電池で発電される直流電流を演算する発電電流演算手段と
   を備えていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両の制御システム。
3. 前記燃料電池制御手段は、
   前記駆動モータの出力軸の捩れに起因するトルクの振動を相殺するように前記トルク指令値を補正するトルク補正手段と、
   前記トルク補正手段で補正されたトルク指令値に基づいて、前記燃料電池で発電される直流電流を制御するための電圧指令値を補正する電圧補正手段と
   を備えていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両の制御システム。
4. 前記燃料電池制御手段は、
   前記駆動モータの出力軸の捩れに起因するトルクの振動を相殺するように前記トルク指令値を補正するトルク補正手段と、
   前記トルク補正手段で補正されたトルク指令値に基づいて、前記燃料電池で発電される直流電流を演算する発電電流演算手段と、
   前記トルク補正手段で補正されたトルク指令値に基づいて、前記燃料電池で発電される直流電流を制御するための電圧指令値を補正する電圧補正手段とを備え、
   前記発電電流演算手段で算出された直流電流に基づいて前記燃料電池を制御するか、あるいは前記電圧補正手段で補正された電圧指令値に基づいて前記燃料電池を制御するかを前記燃料電池車両の運転条件に応じて切り替えることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両の制御システム。
5. 前記燃料電池車両の運転条件は、前記燃料電池車両の車速であることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池車両の制御システム。
6. 前記燃料電池車両の運転条件は、前記トルク指令値であることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池車両の制御システム。
7. 前記燃料電池制御手段は、前記駆動モータに電力を供給する２次電池の温度が所定値より高いときには、前記電圧補正手段による電圧指令値の補正を禁止することを特徴とする請求項３から請求項６のいずれか１項に記載の燃料電池車両の制御システム。
8. 前記燃料電池制御手段は、前記駆動モータに電力を供給する２次電池の温度が所定値より高いときには、前記電圧補正手段による電圧指令値の補正量に制限を加えることを特徴とする請求項３から請求項６のいずれか１項に記載の燃料電池車両の制御システム。
   

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