JP2007300774A - 燃料電池車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２次電池の機能が失陥した場合でも補機類へ十分な電力を供給して車両の走行を継続させる。
【解決手段】本発明の燃料電池車両の制御装置は、モータ（３）への供給電力を出力する出力端子（６）に対して燃料電池（１）と蓄電装置（９）とが並列に接続され、蓄電装置（９）の機能が失陥したとき、出力端子（６）と蓄電装置（９）との間に接続される第１ＤＣ／ＤＣコンバータ（５）と蓄電装置（９）との間を開放して電気的に遮断する接続装置（８）が設けられ、蓄電装置（９）の機能が失陥したとき、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ（５）の補機側電圧が所定の電圧となるように、出力端子側電圧の制御から補機側電圧の制御へ切り替える。
【選択図】図１

Description

本発明は燃料電池車両の制御装置において、特に２次電池が失陥したときの制御に関するものである。

燃料電池の発電電力によってモータを駆動して走行する車両では、燃料電池への反応ガスの供給量を調節することで発電電力を制御してモータの駆動力を変化させるが、燃料電池は応答性が低いので蓄電装置としての２次電池を設けることで、モータの要求電力の変化に対する応答性を向上させている。さらに、燃料電池の出力電圧をＤＣ−ＤＣコンバータによって変圧してモータ及び２次電池へ供給する構成が知られている。

また、ＤＣ−ＤＣコンバータでは通過電力の一部が失われるので、燃料電池より出力電力が小さい２次電池側にＤＣ−ＤＣコンバータを設けることで、電力損失を低減し燃料電池出力側の電圧が所望の値となるように制御する技術が特許文献１に記載されている。
特開２００２−１１８９８１公報

しかし、２次電池の機能が失陥した場合、２次電池から電力が供給されなくなるので補機類への供給電力が不足して補機類の作動が停止し、車両が走行できなくなる可能性がある。

本発明は、２次電池の機能が失陥した場合でも補機類へ十分な電力を供給して車両の走行を継続させることを目的とする。

本発明の燃料電池車両の制御装置は、モータへの供給電力を出力する出力端子と、燃料電池の発電電力を充電し、モータへの供給電力を放電する、出力端子に対して燃料電池と並列に接続される蓄電装置と、出力端子と蓄電装置との間に接続され、通過電圧を変圧するＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータと蓄電装置との間に設けられ、蓄電装置の機能が失陥したときＤＣ／ＤＣコンバータと蓄電装置との間を開放して電気的に遮断する接続装置と、ＤＣ／ＤＣコンバータに対して接続装置と並列に接続される補機と、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端子側電圧が燃料電池の出力電圧となるように出力端子側電圧を制御するＤＣ／ＤＣコンバータ制御手段とを備え、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御手段は、蓄電装置の機能が失陥したとき、ＤＣ／ＤＣコンバータの補機側電圧が所定の電圧となるように、出力端子側電圧の制御から補機側電圧の制御へ切り替える。

本発明によれば、蓄電装置の機能が失陥したとき、ＤＣ／ＤＣコンバータの補機側電圧が所定の電圧となるように、出力端子側電圧の制御から補機側電圧の制御へ切り替えるので、蓄電装置の機能が失陥しても燃料電池から供給される電力を補機に供給することができ、車両の走行を継続できる。

以下では図面等を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。

（第１実施形態）
図１は本実施形態における燃料電池車両の制御装置の概略構成図である。この車両は、駆動輪４に連結されたモータ３を駆動力源として走行する。モータ３は電源システム１００を電源とする。電源システム１００から出力される電流は、インバータ２において直流から三相交流に変換されモータ３に供給される。また、モータ３は制動時に車両の運動エネルギーを回生する発電機として機能する。

電源システム１００は、主に燃料電池１、２次電池９及び第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５から構成される。燃料電池１は、水素と酸素の電気化学反応によって発電する装置である。

２次電池９は充電及び放電可能な蓄電装置であり、燃料電池１と並列に出力端子６を介してインバータ２に接続される。２次電池９は種々のタイプの２次電池を適用可能であり、２次電池９に代えて例えばキャパシタなどを用いてもよい。

第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５は直流の電圧変換器であり、２次電池９と出力端子６との間に設けられる。第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、並列に接続された燃料電池１及び２次電池９の電力を適切に使い分けるように、燃料電池１及び２次電池９の相対的な電圧差を制御する。すなわち、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、２次電池９から入力されたＤＣ電圧を調整してインバータ２側に出力する一方、燃料電池１又はモータ３から入力されたＤＣ電圧を調整して２次電池９側に出力する。これにより、２次電池９の充放電及び燃料電池１から燃料電池補機７などへの電力供給が行われる。

第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５と２次電池９の間にはリレー８（接続装置）が直列に接続され、２次電池９と第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５とを接続及び開放する。リレー８は、２次電池９の機能が失陥したとき、開放することで２次電池９と第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５との間を電気的に遮断する。リレー８と第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５との間には、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０及び燃料電池補機７が並列に接続される。第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０には、補機１１及び２次電池１２が並列に接続される。２次電池９は燃料電池補機７や捕機１１の電源となる。

補機１１は、車両の運転時に使用される種々の電力機器であり、例えば照明機器、空調機器、油圧ポンプなどである。燃料電池補機７は、燃料電池１の運転に使用される種々の電力機器であり、例えば燃料ガスや冷却水を供給するためのポンプ等である。

電圧センサ４０は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５と燃料電池１との間の電圧を検出する。電圧センサ４１（電圧検出手段）は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５とリレー８との間の電圧を検出する。車速センサ４２は車速を検出する。アクセルセンサ４３は運転者によるアクセルペダルの操作量を検出する。電流センサ４４は２次電池９の入出力電流を検出する。流量・圧力センサ４５は燃料電池１のガス流量や圧力を検出する。これらの検出信号は制御ユニット３０へ送信される。

制御ユニット３０は、内部にＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを備えたマイクロコンピュータとして構成される。制御ユニット３０は、各センサから受信した情報に基づいて要求動力に応じた電力が供給されるように燃料電池１及び第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５を制御し、インバータ２のスイッチングを制御して要求動力に応じた三相交流をモータ３に出力する。また、リレー８を接続及び開放する。また、電流センサ４４が検出した入出力電流に基づいて、２次電池９の充電状態（ＳＯＣ）を演算する。

次に、制御ユニット３０で行う制御について図２、図３を参照しながら説明する。図２、図４は本実施形態における燃料電池車両の制御装置の制御を示すフローチャートであり、図２は２次電池が失陥していない場合の制御を示し、図４は２次電池が失陥している場合の制御を示す。なお、本制御は微少時間（例えば１０ｍｓ）ごとに繰り返し行われている。

初めに図２を参照しながら２次電池が失陥していない場合の制御について説明する。

ステップＳ１では、モータ要求電力Ｐｍｏｔ＿ｒｅｑを演算する。モータ要求電力Ｐｍｏｔ＿ｒｅｑは、車両が走行するためにモータ３に供給する必要がある電力である。モータ要求電力Ｐｍｏｔ＿ｒｅｑは、アクセルペダル操作量及び車速に基づいてモータ３の回転速度及び目標トルクを設定し、モータ３の回転速度と目標トルクとの積で与えられるモータ３が出力すべき動力をモータ３の運転効率で除することで演算される。なお、モータ３を発電機として機能させ、回生制動する際には、モータ３の目標トルクが負の値となるから、モータ要求電力Ｐｍｏｔ＿ｒｅｑも負の値となる。

ステップＳ２では、２次電池充放電要求電力Ｐｂａｔｔ＿ｒｅｑを演算する。２次電池充放電要求電力Ｐｂａｔｔ＿ｒｅｑは、２次電池９の充放電に伴う電力である。２次電池９のＳＯＣは所定の範囲に保たれるように制御されており、ＳＯＣが所定の下限値よりも低くなると２次電池９への充電が行われ、ＳＯＣが所定の上限値よりも高くなると２次電池９からの放電が行われる。２次電池充放電要求電力Ｐｂａｔｔ＿ｒｅｑは、充放電に必要となる電力に応じて変化し、充電時は正の値となり、放電時は負の値となる。すなわち、２次電池９の充電時は燃料電池要求電力Ｐｆｃ＿ｒｅｑが増大し、２次電池９の放電時は燃料電池要求電力Ｐｆｃ＿ｒｅｑが低減する。

ステップＳ３では、燃料電池補機電力Ｐｆｃ＿ａｕｘを演算する。燃料電池補機電力Ｐｆｃ＿ａｕｘは、燃料電池補機７を駆動するのに要する電力であり、燃料電池１の運転状態に応じて設定される。

ステップＳ４では、補機電力Ｐａｕｘを演算する。補機電力Ｐａｕｘは、補機１１の消費電力や２次電池１２の充電に要する電力であり、車両の運転状態に応じて設定される。

ステップＳ５では、燃料電池要求電力Ｐｆｃ＿ｒｅｑを設定する。燃料電池要求電力Ｐｆｃ＿ｒｅｑは、モータ要求電力Ｐｍｏｔ＿ｒｅｑ、２次電池充放電要求電力Ｐｂａｔｔ＿ｒｅｑ、燃料電池補機電力Ｐｆｃ＿ａｕｘ及び補機電力Ｐａｕｘの和として演算される。

ステップＳ６（ガス流量・圧力制御手段）では、燃料電池要求電力Ｐｆｃ＿ｒｅｑを出力するよう燃料電池１の出力電圧Ｖｆｃ＿ｒｅｑを設定し、要求電流Iｆｃ＿ｒｅｑに応じた燃料電池１のガス流量を設定する。燃料電池１の出力電圧Ｖｆｃ＿ｒｅｑ及び燃料電池１のガス流量は図３のマップに基づいて設定される。図３は上段に電圧と電流との関係を示し、下段に電力と電流との関係を示す出力特性マップである。

下段を参照して要求電力Ｐｆｃ＿ｒｅｑに応じた電流Ｉｆｃ＿ｒｅｑを求め、上段を参照して電流Ｉｆｃ＿ｒｅｑに応じた電圧Ｖｆｃ＿ｒｅｑを求める。また、上段の特性１はガス流量・圧力が低い状態、特性２はガス流量・圧力が高い状態を示しており、供給されるガス流量に応じて燃料電池１の出力特性は変動するので、この出力特性を考慮して要求電流Ｉｆｃ＿ｒｅｑに基づいてガス流量が設定される。

ステップＳ７では、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧を燃料電池１の出力電圧Ｖｆｃ＿ｒｅｑに設定する。

ステップＳ８（ＤＣ／ＤＣコンバータ制御手段、モータ電力制御手段）では、設定された出力電圧となるように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５を制御するとともに、モータ要求電力Ｐｍｏｔ＿ｒｅｑがモータ３に供給されるようにインバータ２を制御する。インバータ２のスイッチングに伴い、燃料電池１からはガス流量に応じた電力が出力される。また、２次電池９からは燃料電池１から出力される電力とインバータ２で消費される電力との差分に応じた電力が充放電される。

次に、図４を参照しながら２次電池が失陥した場合の制御について説明する。２次電池９の機能が失陥すると２次電池９はリレー８によって電源システム１００から切り離される。この状態で第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧をＶｆｃ＿ｒｅｑとして出力端子側電圧の制御をしていると、燃料電池補機７への供給電力が低下して燃料電池１の運転を継続することができなくなる。また、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０への供給電力も低下して２次電池１２に残存している電力量のみで補機１１への電力供給を行うことになり、いずれ補機１１への電力供給もできなくなる。そこで、図４のフローチャートに示す制御を行って、出力端子側電圧の制御から補機側電圧の制御に切り替える。

ステップＳ１１は図２のステップＳ１と同一である。

ステップＳ１２では、２次電池９の機能が失陥しているので２次電池充放電要求電力Ｐｂａｔｔ＿ｒｅｑをゼロに設定する。

ステップＳ１３〜Ｓ１６（ガス流量・圧力制御手段）は図２のステップＳ３〜Ｓ６と同一である。

ステップＳ１７では、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧を燃料電池補機７の電圧Ｖｆｃ＿ａｕｘに設定する。

ステップＳ１８（ＤＣ／ＤＣコンバータ制御手段、モータ電力制御手段）では、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５とリレー８との間の電圧がＶｆｃ＿ａｕｘとなるように電圧センサ４１の値を参照しながら、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５を制御するとともに、モータ要求電力Ｐｍｏｔ＿ｒｅｑがモータ３に供給されるようにインバータ２を制御する。インバータ２のスイッチングに伴い、燃料電池１からはガス流量に応じた電力が出力される。また、燃料電池補機７及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０へも、燃料電池１から出力される電力が供給される。

以上のように本実施形態では、２次電池９の機能が失陥したとき、出力端子側電圧の制御から補機側電圧の制御に切り替えて、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧を燃料電池１の出力電圧Ｖｆｃ＿ｒｅｑではなく燃料電池補機７の電圧Ｖｆｃ＿ａｕｘに設定するので、２次電池９が電源システム１００から切り離されても、燃料電池１から供給される電力を燃料電池補機７や捕機１１に供給することができ、車両の走行を継続できる。

（第２実施形態）
本実施形態では、車両の全体構成は第１実施形態と同一であり、第１実施形態のステップＳ１６のガス流量・圧力設定処理に対応する制御が異なる。この制御について図５のフローチャートを参照して説明する。図５のフローチャートに示す制御は図４のステップＳ１５を実行後に開始され、終了後は図４のステップＳ１７へ戻る。

ステップＳ２１では、燃料電池１への供給ガスの圧力特性を変更する。図６のテーブルは燃料電池１の要求電流Ｉｆｃ＿ｒｅｑとガス圧力との関係を示す。２次電池９が失陥していないときは設定点２のテーブルを使用するが、失陥時は設定点２に対してガス圧力を増加させた設定点１のテーブルを使用するよう変更する。

ステップＳ２２では、変更された設定点１の特性に従って燃料電池１の要求電流Ｉｆｃ＿ｒｅｑに基づいて目標とするガス圧力Ｐｒｓ＿ｇａｓ１を設定する。

以上のように本実施形態では、通常時に対してガス圧力を上昇させたことにより燃料電池１の出力に余裕が生じるので、燃料電池補機７の消費電力が急変動した場合に、燃料電池１へのガス供給の応答遅れによる電圧低下を防止できる。よって、燃料電池１の電圧がインバータ２の作動電圧を下回って車両が走行不能となることを防止できる。

（第３実施形態）
本実施形態では、車両の全体構成は第１実施形態と同一であり、第１実施形態のステップＳ１８に対応する制御が異なる。この制御について図７のフローチャートを参照して説明する。図７のフローチャートに示す制御は図４のステップＳ１７を実行後に開始され、終了後は図４のステップＳ１８へ戻る。

ステップＳ３１では、燃料電池最大出力Ｐｆｃ＿ｍａｘ、補機最大電力Ｐａｕｘ＿ｍａｘ、及び燃料電池補機最大電力Ｐｆｃ＿ａｕｘ＿ｍａｘを読み込む。

ステップＳ３２では、モータ最大電力Ｐｍｏｔ＿ｍａｘを演算する。モータ最大電力Ｐｍｏｔ＿ｍａｘは、図８の模式図に示すように燃料電池最大出力Ｐｆｃ＿ｍａｘから補機最大電力Ｐａｕｘ＿ｍａｘ及び燃料電池補機最大電力Ｐｆｃ＿ａｕｘ＿ｍａｘを減算することで演算される。

図４のステップＳ１８では、モータ最大電力Ｐｍｏｔ＿ｍａｘを超えないようにインバータ２が制御される。

以上のように本実施形態では、燃料電池最大出力Ｐｆｃ＿ｍａｘから補機最大電力Ｐａｕｘ＿ｍａｘ及び燃料電池補機最大電力Ｐｆｃ＿ａｕｘ＿ｍａｘを減算した値をモータ最大電力Ｐｍｏｔ＿ｍａｘとするので、２次電池９が失陥して２次電池９からモータ３への電力供給ができなくても、モータ３を含めた車両の全消費電力が燃料電池出力を超えることを確実に防止できる。よって、想定以上の電流が燃料電池１に要求されることを防止できるので、燃料電池１の電圧低下を起こすことなく車両の運転を継続することができる。

（第４実施形態）
本実施形態では、車両の全体構成は第１実施形態と同一であり、第１実施形態のステップＳ１８に対応する制御が異なる。この制御について図９のフローチャートを参照して説明する。図９のフローチャートに示す制御は図４のステップＳ１７を実行後に開始され、終了後は図４のステップＳ１８へ戻る。

ステップＳ４１では、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５と燃料電池１との間の電圧Ｖｆｃを読み込む。

ステップＳ４２では、下限電圧Ｖｆｃ＿ｍｉｎを演算する。下限電圧Ｖｆｃ＿ｍｉｎは図１０のテーブルを参照して要求電流Iｆｃ＿ｒｅｑに基づいて演算される。図１０中の特性２は図３の上段に示される特性２と同一のテーブルであり、下限電圧を設定する際にはこの特性２のテーブルより同一の電流Ｉｆｃ＿ｒｅｑに対して電圧Ｖｆｃ＿ｒｅｑが同一かそれ以下となることが望ましい。

ステップＳ４３では、実電圧Ｖｆｃから下限電圧Ｖｆｃ＿ｍｉｎを減算して両者の差ΔＶｆｃを演算する。

ステップＳ４４では、モータ要求電力削減代ΔＰｍｏｔを演算する。モータ要求電力削減代ΔＰｍｏｔは図１１のテーブルを参照してΔＶｆｃに基づいて演算される。

ステップＳ４５では、モータ要求電力Ｐｍｏｔ＿ｒｅｑからΔＰｍｏｔを減算することで補正後モータ要求電力Ｐｍｏｔ＿ｒｅｑ‘を演算する。

図４のステップＳ１８では、補正後モータ電力Ｐｍｏｔ＿ｒｅｑ‘がモータに供給されるようにインバータ２を制御する。

以上のように本実施形態では、燃料電池電圧Ｖｆｃが低下して下限電圧Ｖｆｃ＿ｍｉｎとの差が小さくなるほど、モータ３の消費電力を削減するので、モータ３を含めた車両の全消費電力が燃料電池出力を超えることを確実に防止できる。よって、想定以上の電流が燃料電池１に要求されることを防止できるので、燃料電池１の電圧低下を起こすことなく車両の運転を継続することができる。

（第５実施形態）
本実施形態では、車両の全体構成は第１実施形態と同一であり、第１実施形態のステップＳ１７に対応する制御が異なる。この制御について図１２のフローチャートを参照して説明する。図１２のフローチャートに示す制御は図４のステップＳ１６を実行後に開始され、終了後は図４のステップＳ１８へ戻る。

ステップＳ５１では、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５と燃料電池１との間の電圧Ｖｆｃを読み込む。

ステップＳ５２では、電圧Ｖｆｃが補機側最大電圧Ｖａｕｘ＿ｍａｘ以上であるか否かを判定する。電圧Ｖｆｃが補機側最大電圧Ｖａｕｘ＿ｍａｘ以上であればステップＳ６０へ進み、電圧Ｖｆｃが補機側最大電圧Ｖａｕｘ＿ｍａｘより小さければステップＳ５３へ進む。

ステップＳ５３では、入力電圧がＶｆｃからＶａｕｘ＿ｍａｘまで変化した場合の燃料電池補機７の効率ηｆｃ＿ａｕｘ及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の効率ηｄｃｄｃ＿ｂを演算する。各効率は、図１３のマップを参照して入力電圧に基づいて演算される。なお、図１３ではＶｆｃからＶａｕｘ＿ｍａｘまでの電圧を４等分して示しているがこれに限定されるものではない。

ステップＳ５４では、入力電圧が上がることによる燃料電池補機７及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の損失低減分ΔＵＰを演算する。損失低減分ΔＵＰは以下の（１）式に従って演算される。

ステップＳ５５では、各電圧における第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５の昇圧比ＲＡＴＩＯを演算する。第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５の昇圧比ＲＡＴＩＯは以下の（２）式に従って演算される。

ステップＳ５６では、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５の昇圧比ＲＡＴＩＯ及び通過電力に基づいて第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５の損失増加分ΔＤＯＷＮを演算する。損失増加分ΔＤＯＷＮは以下の（３）式に従って演算される。

ここで、Ｌｄｃｄｃ＿ａ［ｎ］はＤＣ／ＤＣコンバータの損失であり、図１４のマップを参照して第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５の昇圧比ＲＡＴＩＯ及び通過電力に基づいて演算される。

ステップＳ５７では、損失低減分ΔＵＰ、損失増加分ΔＤＯＷＮに基づいて車両トータルでの損失変化分ΔＲを演算する。損失変化分ΔＲは以下の（４）式に従って演算される。

ステップＳ５８では、損失変化分ΔＲが最大となる時の電圧Ｖａｕｘを選択する。例えば図１５に示す例ではΔＲ［１］が最大であり、ΔＲ［１］における電圧Ｖａｕｘ、すなわちＶａｕｘ［１］が選択される。

ステップＳ５９では、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５の制御電圧Ｖｆｃ＿ａｕｘを、ステップＳ５８において演算された損失変化分ΔＲが最大となる時の電圧Ｖａｕｘに設定する。

一方、ステップＳ５２において電圧Ｖｆｃが補機側最大電圧Ｖａｕｘ＿ｍａｘ以上であると判定されると、ステップＳ６０へ進んで第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５の制御電圧Ｖｆｃ＿ａｕｘを補機側最大電圧Ｖａｕｘ＿ｍａｘに設定する。

図４のステップＳ１８では、補機側の電圧がステップＳ５９又はＳ６０において設定されたＶｆｃ＿ａｕｘとなるように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５を制御する。

以上のように本実施形態では、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５の昇圧動作による損失と、入力電圧が上がることによる燃料電池補機７及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の効率向上分とに基づいて、全体としての効率が最大となるように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５の電圧制御を行うので、リンプホーム走行時においても効率の良い走行ができ、走行距離を伸ばすことができる。

（第６実施形態）
図１６は本実施形態における燃料電池車両の制御装置を示す概略構成図である。本実施形態では第１実施形態の構成に対して、２次電池９の状態を監視する制御ユニット３１と、２次電池９の電圧を検出する電圧センサ４６とを追加している。また、インバータ２は車速センサ４２の検出信号を、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５は電圧センサ４０、４１の検出信号を、制御ユニット３１は電圧センサ４６の検出信号をそれぞれ読み込む。

インバータ２、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５、制御ユニット３１及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、読み込まれた検出信号と、制御ユニット３０からの指令値に応じて内部を制御するとともに、図１６の太破線に示すように、通信によって各センサの値を制御ユニット３０をはじめとする各ユニットへ伝達する。

以上のように本実施形態では、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５が第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５とリレー８との間の電圧を検出する電圧センサ４１からの検出信号を受信するので、２次電池９が失陥し、リレー８が切断されて電圧センサ４６によって電圧の検出ができなくなっても、電圧センサ４１の検出結果に基づいて第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５とリレー８との間の電圧を制御することができる。

また、電圧センサ４１の検出結果は通信にて制御ユニット３０をはじめとする各ユニットへ伝達されるので、ユニット毎に電圧センサを設置する必要がなく、最低限の電圧センサで通常の制御と２次電池機能失陥時の制御を行うことができる。

さらに、電圧センサ４１の検出信号は制御上最も速い周期で電圧のサンプリングを行う必要のある第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５でサンプリングさせ、各ユニットに送信するように構成されるので、２次電池失陥時だけでなく、通常時における制御性能も悪化させることなくセンサ数を削減できる。

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能である。

第１実施形態における燃料電池車両の制御装置を示す概略構成図である。 第１実施形態における燃料電池車両の制御装置において通常時の制御を示すフローチャートである。 燃料電池の電流と電圧との関係及び電力と電流との関係を示すテーブルである。 第１実施形態における燃料電池車両の制御装置において２次電池失陥時の制御を示すフローチャートである。 第２実施形態における燃料電池車両の制御装置の制御を示すフローチャートである。 燃料電池の要求電流とガス圧力との関係を設定点別に示すテーブルである。 第３実施形態における燃料電池車両の制御装置の制御を示すフローチャートである。 燃料電池最大出力、補機最大電力及び燃料電池補機最大電力に基づいてモータ最大電力を演算する方法を示す模式図である。 第４実施形態における燃料電池車両の制御装置の制御を示すフローチャートである。 燃料電池の電流と電圧との関係を示す下限電圧設定用のテーブルである。 実電圧及び下限電圧の差とモータ電力削減代との関係を示すテーブルである。 第５実施形態における燃料電池車両の制御装置の制御を示すフローチャートである。 燃料電池補機及びＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧と効率との関係を示すテーブルである。 昇圧比、ＤＣ／ＤＣコンバータ損失及びＤＣ／ＤＣコンバータ通過電力の関係を示すマップである。 損失変化分の最大値における昇圧比を選択する方法を例示するテーブルである。 第６実施形態における燃料電池車両の制御装置を示す概略構成図である。

符号の説明

１ 燃料電池
２ インバータ
３ モータ
４ 駆動輪
５ 第１ＤＣ／ＤＣコンバータ
６ 出力端子
７ 燃料電池補機
８ リレー
９ ２次電池
１０ 第２ＤＣ／ＤＣコンバータ
１１ 補機
１２ ２次電池
３０ 制御ユニット
３１ 制御ユニット
４０ 電圧センサ
４１ 電圧センサ
４２ 車速センサ
４３ アクセルセンサ
４４ 電流センサ
４５ 流量・圧力センサ
４６ 電圧センサ
１００ 電源システム

Claims (6)

1. 燃料電池の発電電力によってモータを駆動して走行する燃料電池車両の制御装置において、
   前記モータへの供給電力を出力する出力端子と、
   前記燃料電池の発電電力を充電し、前記モータへの供給電力を放電する、前記出力端子に対して前記燃料電池と並列に接続される蓄電装置と、
   前記出力端子と前記蓄電装置との間に接続され、通過電圧を変圧するＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記蓄電装置との間に設けられ、前記蓄電装置の機能が失陥したとき前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記蓄電装置との間を開放して電気的に遮断する接続装置と、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータに対して前記接続装置と並列に接続される補機と、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータの前記出力端子側電圧が前記燃料電池の出力電圧となるように前記出力端子側電圧を制御するＤＣ／ＤＣコンバータ制御手段と、
   を備え、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータ制御手段は、前記蓄電装置の機能が失陥したとき、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの前記補機側電圧が所定の電圧となるように、前記出力端子側電圧の制御から前記補機側電圧の制御へ切り替えることを特徴とする燃料電池車両の制御装置。
2. 前記燃料電池の要求電力に基づいて前記燃料電池へのガスの流量及び圧力の少なくとも一方を制御するガス流量圧力制御手段をさらに備え、
   前記ガス流量圧力制御手段は、前記蓄電装置の機能が失陥したとき、前記要求電力より大きい電力が生じるように前記燃料電池へのガスの流量及び圧力の少なくとも一方を制御す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装置。
3. 前記車両の運転状態に基づいて前記モータの電力を制御するモータ電力制御手段をさらに備え、
   前記モータ電力制御手段は、前記蓄電装置の機能が失陥したとき、前記モータの最大電力を、前記燃料電池の最大出力電力から前記補機の最大消費電力を減算した値より小さくなるように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池車両の制御装置。
4. 前記車両の運転状態に基づいて前記モータの電力を制御するモータ電力制御手段をさらに備え、
   前記モータ電力制御手段は、前記蓄電装置の機能が失陥したとき、前記燃料電池の電圧が所定の下限電圧を下回らないように前記モータの電力を制御することを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の燃料電池車両の制御装置。
5. 前記蓄電装置以外であって、前記ＤＣ／ＤＣコンバータより前記蓄電装置側に設けられる装置のうちの少なくとも一つは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記接続装置との間の電圧を検出する電圧検出手段を有し、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータ制御手段は、前記蓄電装置の機能が失陥したとき、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの前記補機側電圧が前記電圧検出手段によって検出された前記補機の電圧となるように、前記出力端子側電圧の制御から前記補機側電圧の制御へ切り替えることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の燃料電池車両の制御装置。
6. 前記蓄電装置以外であって、前記前記ＤＣ／ＤＣコンバータより前記蓄電装置側に設けられる装置のうち、最も速い演算周期で電圧のサンプリングを行う装置が前記電圧検出手段を有し、
   前記電圧検出手段を有する装置は、検出結果を他の装置に伝達することを特徴とする請求項５に記載の燃料電池車両の制御装置。

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