JP2008017594A - 燃料電池を搭載した車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、燃料電池とキャパシタとの二つの電力源を切り替える際の、燃料電池の応答遅れによって要求される目標出力が得られない出力欠乏状態を無くし、滑らかな加速・走行を得ることを目的とする。
【解決手段】この発明は、燃料電池を搭載した車両の制御装置において、燃料電池電圧検出手段を備え、キャパシタ電圧検出手段を備え、アクセル開度検出手段を備え、車両が加速状態にある場合で、かつキャパシタ電圧が燃料電池の出力電圧よりも高いときには、現在のアクセル開度とモータ回転数とを基に、モータを駆動する電力源を、キャパシタから燃料電池へ切り替えるために、燃料電池への出力要求を行うタイミングを予測するタイミング予測手段を備えていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は燃料電池を搭載した車両の制御装置に係り、特に、燃料電池とキャパシタとの二つの電力源を備えた車両おける二つの電力源が切り替わるタイミングを予測する燃料電池を搭載した車両の制御装置に関する。

燃料電池（燃料電池スタック）を搭載した車両においては、車両の総合効率を向上させるために、あるいは、燃料電池の負荷応答特性を補完するために、二次電池やキャパシタ（電気二重層コンデンサ）等の電力貯蔵装置を搭載したハイブリッドシステムを採用しているものがある。
中でも、キャパシタは、充放電において二次電池のような化学変化を伴わないため、一般的に長寿命で出力密度が高く、また、燃料電池の出力電圧にも良く追従し、燃料電池との間に大型のＤＣ／ＤＣコンバータ等の電圧調整装置を必ずしも必要としない等の利点が多い。これにより、電力貯蔵装置としてのキャパシタは、車両のハイブリッドシステムが簡素化されるだけでなく、システム効率の向上にも寄与している。

従来の燃料電池を搭載した車両の制御装置には、モータへの電力供給並びに発電電力の蓄電を行う蓄電装置としてキャパシタを用い、燃料電池の有する低い出力応答性を補い、モータへの効率の良い電力供給を可能としたものがある。
特開２００５−２６９８２３号公報

また、従来の燃料電池を搭載した車両の制御装置には、燃料電池の総発電電力から補機消費電力を差し引いた実効発電電力の立ち上がりにおける目標応答に応じて、燃料電池の供給する空気流量及び空気圧力を制御して、アクセル踏み込み後のもたつき感を解消するものがある。
特開２００４−３２７３１７号公報

さらに、従来の燃料電池を搭載した車両の制御装置には、低負荷領域では燃料電池を停止してキャパシタからモータへ電力を供給するように燃料電池を間欠運転し、この間欠運転による燃料電池の停止・起動の閾値を停止状態の燃料電池の開回路電圧に応じて調整し、発電停止した燃料電池の開回路電圧が低下した状態からの再起動の応答性を向上させるものがある。
特開２００５−７１７９７号公報

ところで、車両を駆動するモータを備え、このモータに対して並列に接続された燃料電池とキャパシタとを備えた燃料電池を搭載した車両の制御装置においては、走行補助用途の動力源としてのキャパシタが、コンバータ等の電圧制御装置を介さずに、燃料電池と駆動用のモータとの間の電力供給電路（バス）に、キャパシタ側電力供給電路により直接接続されているダイレクトキャパシタハイブリッド方式のものがある。
この車両の制御装置は、モータを駆動する電力源として燃料電池とキャパシタとの二つを備えており、減速時にモータの回生により電気エネルギとして回収された車両の運動エネルギをキャパシタに蓄積している。燃料電池直後の電力供給電路であって、キャパシタ側電力供給電路が接続された部位よりも燃料電池側の電力供給電路には、逆流防止ダイオードを備えている。逆流防止ダイオードは、モータの回生によるモータ側の電力供給電路の電圧上昇から燃料電池を分離している。
また、燃料電池は、図９に示すような動作特性を有している。燃料電池は、出力電流が大きいほど出力電圧Ｖｆｃが下がる特性となっており、アイドリング（外部には出力を供給しないが、燃料電池システム自身の運転維持に最低限必要な運転状態）時のアイドリング電圧Ｖｉｄｌｅを最大電圧として、燃料電池の出力Ｐｆｃが大きくなるほど出力電圧Ｖｆｃは低く変動する。
一方、キャパシタは、図１０に示すような動作特性を有している。キャパシタに蓄積されているエネルギＵは、
Ｕ＝（１／２）ＣＶｃａｐ^２ （式１）
で与えられる。これより、エネルギ蓄積状態によって、キャパシタの端子間電圧であるキャパシタ電圧Ｖｃａｐは変動する。つまり、キャパシタ電圧Ｖｃａｐは、モータにエネルギＵを供給すれば降下し、逆に回生によりキャパシタにエネルギＵが蓄えられると上昇することになる。

ダイレクトキャパシタハイブリッド方式の制御装置は、図１１に示すように、モータを駆動する燃料電池とキャパシタとの二つの電力源が、燃料電池の出力電圧Ｖｆｃとキャパシタ電圧Ｖｃａｐとの関係から切り替わる。燃料電池とキャパシタとは、逆流防止ダイオードを介して接続されているので、キャパシタに回生エネルギが蓄積された状態では、逆流防止ダイオードから見て、キャパシタ電圧Ｖｃａｐが燃料電池の出力電圧Ｖｆｃを上回っている。
この状態から、時間ｔ１において運転者により加速が要求されてモータを駆動させると、モータヘのエネルギ供給源（電力源）はキャパシタとなり、エネルギ供給はすべて（１００％）キャパシタから行われる。
キャパシタに蓄積されたエネルギＵが消費されるに連れてキャパシタ電圧Ｖｃａｐが低下し、燃料電池のアイドリング電圧Ｖｉｄｌｅと等しくなった時点（時間ｔ２）から、キャパシタから燃料電池への、モータヘのエネルギ供給源（動力源）の遷移が生じる。キャパシタよりも、エネルギ供給源としての燃料電池の比重が高くなるに連れて、燃料電池の出力Ｐｆｃが大きくなるため、電力供給電路の電圧（バス電圧）はさらに降下していく。
その間、電力供給電路の電圧が降下した分だけ、キャパシタからエネルギＵが放出されるが、やがてキャパシタからのエネルギ放出が停止し（時間ｔ３）、燃料電池からすべて（１００％）エネルギが供給されることになる。
ここで、燃料電池の応答特性が充分早ければ、二つの電力源の切り替わり遷移は速やかに行われることになる。

しかしながら、図１２に示すように、燃料電池の出力特性には応答遅れがあり、一般的に、燃料電池がアイドル状態からフル出力を発生するまでに、数秒以上の応答遅れが存在する。
このような場合に、図１３に示すように、燃料電池の出力電圧Ｖｆｃとキャパシタ電圧Ｖｃａｐとが一致した時点（時間ｔ２）で燃料電池への出力要求Ｐｒｅｑを開始したのでは、エネルギ供給源であるキャパシタから燃料電池への遷移開始（時間ｔ２）から、キャパシタからのエネルギ放出が停止（時間ｔ３）されて、燃料電池がフル出力を発生する（時間ｔ４）までの、二つの電力源の遷移期間において、燃料電池の応答遅れによって要求される目標出力Ｐｅｔｓが得られない出力欠乏状態（斜線の領域）が生じることになる。
このため、並列に接続された燃料電池とキャパシタとの二つの電力源を備えた車両の制御装置においては、滑らかな加速・走行が得られないという問題があった。

そこで、この発明の目的は、燃料電池とキャパシタとの二つの電力源を切り替える際の、燃料電池の応答遅れによって要求される目標出力が得られない出力欠乏状態を無くし、滑らかな加速・走行を得ることができる燃料電池を搭載した車両の制御装置を提供することにある。

この発明は、車両を駆動するモータを備え、このモータに対して並列に接続された燃料電池とキャパシタとを備えた燃料電池を搭載した車両の制御装置において、前記燃料電池の出力電圧を検出する燃料電池電圧検出手段を備え、前記キャパシタのキャパシタ電圧を検出するキャパシタ電圧検出手段を備え、前記車両のアクセル開度量を検出するアクセル開度検出手段を備え、前記車両が加速状態にある場合で、かつ前記キャパシタ電圧検出手段により検出されたキャパシタ電圧が、前記燃料電池電圧検出手段により検出された燃料電池の出力電圧よりも高いときには、前記アクセル開度検出手段により検出された現在のアクセル開度とモータ回転数とを基に、前記モータを駆動する電力源を、キャパシタから燃料電池へ切り替えるために、前記燃料電池への出力要求を行うタイミングを予測するタイミング予測手段を備えていることを特徴とする。

この発明の燃料電池を搭載した車両の制御装置は、車両が加速状態にあり、かつキャパシタ電圧が燃料電池の出力電圧よりも高いときには、現在のアクセル開度とモータ回転数とを基に、モータを駆動する電力源を、キャパシタから燃料電池へ切り替えるために、燃料電池への出力要求を行うタイミングを予測している。
これにより、車両の制御装置は、燃料電池の応答遅れを見越して、電力源がキャパシタから燃料電池に切り替えられる時点では、運転者の要求する電力を出力できるように、あらかじめ燃料電池へ出力要求を行うことで、燃料電池の応答遅れによって要求される目標出力が得られない出力欠乏状態を無くし、滑らかな加速制御を実現することができる。

この発明は、燃料電池の応答遅れを見越して、電力源がキャパシタから燃料電池に切り替えられる時点では、運転者の要求する電力を出力できるように、あらかじめ燃料電池へ出力要求を行うことで、燃料電池の応答遅れによって要求される目標出力が得られない出力欠乏状態を無くし、滑らかな加速制御を実現するものである。
以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。

図１〜図８は、この発明の実施例を示すものである。図１は燃料電池を搭載した車両の制御装置のシステム構成図、図２は燃料電池とキャパシタとの切り替え状態のタイムチャート、図３は燃料電池とキャパシタとの切り替え状態のフローチャート、図４はモータ出力に対するアクセル開度の関係を示すタイムチャート、図５はアクセル開度とモータ回転数とによるモータ出力との関係を示す図、図６はキャパシタの残存エネルギ予測のフローチャート、図７は変形例を示すマップによるキャパシタの残存エネルギ予測のブロック図、図８は変形例を示すキャパシタの残存エネルギ予測のマップを示す図である。
図１において、１は車両の制御装置、２は車両を駆動するモータ、３は車両に搭載された燃料電池（燃料電池スタックＦＣ）、４はキャパシタ（電気二重層コンデンサ）である。制御装置１は、車両を駆動するモータ２を備え、このモータ２に対して並列に接続された二つの電力源である燃料電池３とキャパシタ４とを備えている。
前記燃料電池３は、並列した電力供給電路５・６によりモータ２に接続している。前記キャパシタ４は、並列したキャパシタ側電力供給電路７・８により電力供給電路５・６に接続している。これにより、燃料電池３とキャパシタ４とは、モータ２に対して並列に接続されている。
燃料電池３は、燃料（水素ガス）及び酸化剤（空気）の供給を受けて発電する。発電された直流電力は、電力供給電路５・６によりモータ２に供給される。モータ２は、燃料電池３から供給された電力によって駆動され、変速機を介して駆動輪を駆動する。モータ２は、車両の減速時に車両の運動エネルギを電気エネルギに変換して回生する。キャパシタ４は、モータ２への電力供給を補助するとともに、燃料電池２の発電した電力や車両の減速時におけるモータ２からの回生電力を受け入れて蓄積する。
モータ２と燃料電池３との間の電力供給電路５・６には、燃料電池３の端子間電圧としての出力電圧を検出する燃料電池電圧検出手段である燃料電池用電圧計９を接続している。
また、燃料電池用電圧計９と燃料電池３との間の電力供給電路５・６であって、一方の電力供給電路５には、逆流防止ダイオード１０を設けている。逆流防止ダイオード１０は、モータ２の回生によるモータ側の電力供給電路５・６の電圧上昇から燃料電池２を分離している。
キャパシタ側電力供給電路７・８には、キャパシタ４の端子間電圧としてのキャパシタ電圧を検出するキャパシタ電圧検出手段であるキャパシタ用電圧計１１を接続している。
前記燃料電池用電圧計９と、キャパシタ用電圧計１１とは、制御装置１の制御手段１２に接続している。また、この制御手段１２には、車両のアクセルペダルのアクセル開度量を検出するアクセル開度検出手段としてのアクセルセンサ１３と、モータ２の回転数を検出するモータ回転数検出手段としての回転数センサ１４とを、接続している。

この制御手段１２は、タイミング予測手段１５を備えている。タイミング予測手段１５は、車両が加速状態にある場合で、かつキャパシタ用電圧計１１により検出されたキャパシタ電圧が、燃料電池用電圧計９により検出された燃料電池の出力電圧よりも高いときには、アクセルセンサ１３により検出された現在のアクセル開度と回転数センサ１４により検出されたモータ２のモータ回転数とを基に、モータ２を駆動する電力源がキャパシタ４から燃料電池３へ滑らかに切り替わるために、燃料電池３への出力要求を行うタイミングを予測する。
タイミング予測手段１５は、アクセルセンサ１３により検出されたある時点のアクセル開度から、ある時点から一定時間後までのモータ２の消費エネルギ量を推測する消費エネルギ量算出手段１６を備え、ある時点でのキャパシタ４の残存エネルギ量と、この消費エネルギ量算出手段１６により算出されたある時点から一定時間後までの消費エネルギ推定量とを用いて、ある時点から一定時間後のキャパシタ４の残存エネルギ量を推測するキャパシタ残存エネルギ量推測手段１７を備え、このキャパシタ残存エネルギ量推測手段１９により推測された残存エネルギ量が、零以下と推測された場合には、燃料電池３に出力要求を行う出力要求指令手段１８を備えている。

次に、この実施例の作用を、図２〜図６に基づいて説明する。
燃料電池３を搭載した車両の制御装置１は、キャパシタ４を電力源として車両が加速状態にある場合に、キャパシタ用電圧計１１により検出されたキャパシタ電圧Ｖｃａｐと、燃料電池用電圧計９により検出された燃料電池の出力電圧Ｖｆｃとが等しくなった時点で、モータ２を駆動する電力源がキャパシタ４から燃料電池３へと切り替わるような滑らかな電力源遷移を実現できるように、燃料電池３へ出力要求を行う。
この制御装置１は、キャパシタ４から燃料電池３への電力源の切り替わりが生じる時点より、燃料電池３の応答遅れを見越しだ時間だけ早く燃料電池３に出力要求を行う。
図２に示すように、制御装置１は、燃料電池３の応答遅れ時間を見越し、キャパシタ４からモータ２に電源の供給を開始（時間ｔ１）してキャパシタ電圧Ｖｃａｐが低下し、Ｖｃａｐ（キャパシタ電圧）＝Ｖｆｃ（燃料電池の出力電圧）となる時点（時間ｔ３）より事前準備時間ｔαだけ早い時点（時間ｔ２）で、燃料電池３に出力要求Ｐｒｅｑを行う。制御装置１は、事前準備時間ｔαだけ早く燃料電池３を立ち上げることにより、Ｖｃａｐ＝Ｖｆｃの時点（時間ｔ３）では燃料電池３は充分に目標出力を供給する準備ができており、速やかにキャパシタ４から燃料電池３への出力遷移を行うことができる。
ただし、Ｖｃａｐ＞Ｖｆｃの時点において、つまり事前準備時間ｔαだけ早い時点（時間ｔ２）からＶｃａｐ＝Ｖｆｃの時点（時間ｔ３）までにおいて、燃料電池３ヘの空気供給と水素供給を高め、かつ、外部への燃料電池３の出力＝０の状態を長時間保持することは、燃費上好ましくなく、燃料電池３内の電解質膜の水分管理等に不都合が生じる可能性がある。このため、事前準備時間ｔαは、燃料電池３の応答遅れを補完するのに必要充分な時間に設定する。

キャパシタ４から燃料電池３への電力源の切り替えは、図３に示すように行われる。制御装置１は、切り替えのプログラムがスタートすると（Ａ１）、燃料電池３への出力要求Ｐｒｅｑが零よりも大きいか否か（Ｐｒｅｑ＞０）を判断する（Ａ２）。この判断（Ａ２）がＮＯの場合は、この判断（Ａ２）を繰り返す。この判断（Ａ２）がＹＥＳの場合は、キャパシタ電圧Ｖｃａｐが燃料電池の出力電圧Ｖｆｃよりも大きいか否か（Ｖｃａｐ＞Ｖｆｃ）を判断する（Ａ３）。
この判断（Ａ３）がＹＥＳの場合は、事前準備時間ｔα後のキャパシタ４の残存エネルギ量Ｕｅｓｔｉｍａｔｅを演算し（Ａ４）、残存エネルギ量Ｕｅｓｔｉｍａｔｅが零よりも大きい（Ｕｅｓｔｉｍａｔｅ＞０）か否かを判断する（Ａ５）。この判断（Ａ５）がＹＥＳの場合は、燃料電池３への出力要求Ｐｒｅｑを禁止し（Ａ６）、判断（Ａ２）に戻る。
一方、前記判断（Ａ３）がＮＯの場合は、燃料電池３への出力要求Ｐｒｅｑを行い（Ａ７）、判断（Ａ２）に戻る。また、前記判断（Ａ５）がＮＯの場合は、燃料電池３への出力要求Ｐｒｅｑを行い（Ａ７）、判断（Ａ２）に戻る。
このように、制御装置１は、Ｖｃａｐ＞Ｖｆｃの状況ではモータ２ヘの駆動要求によらず、燃料電池３への出力要求Ｐｒｅｑを禁止する。そして、その時点から事前準備時間ｔα後のキャパシタ４の残存エネルギ量Ｕｅｓｔｉｍａｔｅを演算し、残存エネルギ量Ｕｅｓｔｉｍａｔｅが零以下になった段階で、燃料電池３への出力要求Ｐｒｅｑを開始する。事前準備時間ｔαは、応答遅れ時間（図１２参照）程度に設定するが、その一方、事前準備時間ｔα後のキャパシタ４の残存エネルギ量Ｕｅｓｔｉｍａｔｅを予測しておく必要がある。

Ｖｃａｐ＞Ｖｆｃの状況下において、燃料電池３への出力要求Ｐｒｅｑを禁止した時点から残存エネルギ量Ｕｅｓｔｉｍａｔｅが零以下となるまでのエネルギ残存時間△ｔを推測する方法としては、キャパシタ４の出力Ｐｃａｐあるいはキャパシタ電圧Ｖｃａｐ（＝キャパシタ残存エネルギ量）の過去データの時間推移から推測する方法がある。
しかし、ＰｃａｐあるいはＶｃａｐの過去データの時間推移から推測する方法は、データの時間変動に著しく影響されてしまう問題があり、また、それを抑止するために平滑化を行うと、推測された残存時間に時間遅れが発生する問題がある。
そこで、この制御装置１は、アクセル開度［％］を駆動出力の目標パラメータであるとみなして、事前準備時間ｔα後の残存エネルギ量Ｕｅｓｔｉｍａｔｅの推測に用いる。
車両のアクセルペダルが踏まれてから、実際にモータ２の出力軸から運転者の要望する出力が得られるまでには、遅れ時間δｔが存在する。このことから、アクセル開度［％］は、ある遅れ時間経過後における目標出力に直結する因子であるとみなすことができる。
つまり、図４に示すように、ある時間Ｔ２におけるモータ２の出力ｐ_２は、その△ｔ秒前の時間Ｔ１におけるアクセル開度の関数［ｐ_２＝関数（アクセル開度（Ｔ１））］として与えることができる。例えば、図５に示すように、ある時点のアクセル開度とモータ回転数とから、△ｔ後のモータ２の出力ｐ_２を与える［ｐ_２＝ｆ（アクセル開度、モータ回転数）］。
このとき、図４の時間Ｔ１から時間Ｔ２までの△ｔ秒間におけるモータ２の消費電力量の予測値は、
（１／２）（ｐ_１＋ｐ_２）△ｔ＝（１／２）（ｐ_１＋ｎｐ_１）△ｔ＝
｛（ｎ＋１）／２｝ｐ_１△ｔ （式２）
(ただし、ｎ＝ｐ_２／ｐ_１)
で与えられる。
一方、時間Ｔ１時点でのキャパシタ４の残存エネルギ量Ｕａｖａｉｌは、
（１／２）Ｃ（Ｖｃａｐ^２−Ｖｉｄｌｅ^２）＝Ｕａｖａｉｌ （式３）
で与えられる。
したがって、△ｔ秒後の時間Ｔ２時点でのキャパシタ４の残存エネルギ量推測値Ｕｅｓｔｉｍａｔｅは、
Ｕｅｓｔｉｍａｔｅ＝Ｕａｖａｉｌ−｛（ｎ＋１）／２｝ｐ_１△ｔ （式４）
となる。
ここで、燃料電池３の立ち上がりに必要な事前準備時間ｔαがほぼアクセルペダルの応答時間△ｔに近い（ｔα≒△ｔ）と仮定すれば、（式４）を用いて、図３に示すフローチャートから燃料電池３の応答時間遅れを見越して、Ｖｃａｐ＝Ｖｆｃとなる時点（図２の時間ｔ３）よりも事前準備時間ｔαだけ早く燃料電池３に出力要求Ｐｒｅｑを行うことができる。

△ｔ後のキャパシタ４の残存エネルギ量推測値Ｕｅｓｔｉｍａｔｅは、図６に示すように求められる。制御装置１は、推測のプログラムがスタートすると（Ｂ１）、キャパシタ４の残存エネルギ量Ｕａｖａｉｌを、
Ｕａｖａｉｌ＝（１／２）（Ｖｃａｐ^２−Ｖｉｄｌｅ^２）＊Ｃ
により求め（Ｂ２）、
モータ２の予測出力ｐ_２を、
ｐ_２＝ｆ（アクセル開度、モータ回転数）
により求め（Ｂ３）、
△ｔ後のキャパシタ４の残存エネルギ量Ｕｅｓｔｉｍａｔｅを、
Ｕｅｓｔｉｍａｔｅ＝Ｕａｖａｉｌ−｛（ｎ＋１）／２｝ｐ_１△ｔ
により求め（Ｂ４）、エンドにする（Ｂ５）。

このように、この燃料電池３を搭載した車両の制御装置１は、タイミング予測手段１７によって、車両が加速状態にあり、かつキャパシタ電圧Ｖｃａｐが燃料電池３の出力電圧Ｖｆｃよりも高いときには、現在のアクセル開度とモータ回転数とを基に、モータ２を駆動する電力源を、キャパシタ４から燃料電池３へ切り替えるために、燃料電池３への出力要求Ｐｒｅｑを行うタイミング（事前準備時間ｔα）を予測している。
これにより、車両の制御装置１は、図２に示すように、燃料電池３の応答遅れを見越して、電力源がキャパシタ４から燃料電池３に切り替えられる時点では、運転者の要求する電力を出力できるように、あらかじめ燃料電池３へ出力要求Ｐｒｅｑを行うことで、燃料電池３の応答遅れによって要求される目標出力が得られない出力欠乏状態を無くし、滑らかな加速制御を実現することができる。

また、前記タイミング予測手段１７は、アクセルセンサ１５により検出されたある時点のアクセル開度から、ある時点から一定時間後までのモータ２の消費エネルギ量を推測する消費エネルギ量算出手段１６を備え、ある時点でのキャパシタ４の残存エネルギ量と、この消費エネルギ量算出手段１６により算出されたある時点から一定時間後までの消費エネルギ推定量とを用いて、ある時点から一定時間後のキャパシタ４の残存エネルギ量Ｕｅｓｔｉｍａｔｅを推測するキャパシタ残存エネルギ量推測手段１７を備え、このキャパシタ残存エネルギ量推測手段１７により推測された残存エネルギ量Ｕｅｓｔｉｍａｔｅが、零以下と推測された場合には、燃料電池３に出力要求を行う出力要求指令手段１８を備えている。
これにより、車両の制御装置は、正確なキャパシタ４の残存エネルギ量を予測することが可能であり、キャパシタ４から燃料電池３への精度の高い切り替えタイミング制御を実現することが可能である。

なお、この発明においては、上述の実施例に限定されず、種々応用改変が可能であることは勿論である。
例えば、上述実施例においては、△ｔ後のキャパシタ４の残存エネルギ量Ｕｅｓｔｉｍａｔｅをアクセル開度とモータ回転数とを基に計算式より求めたが、図７に示すように、アクセル開度と経験上得られた予測出力／現在出力の比ｎの相関性をマップ化し、このマップから△ｔ後のキャパシタ４の残存エネルギ量Ｕｅｓｔｉｍａｔｅを推測することもできる。なお、図８は、アクセル開度による予測出力／現在出力の比ｎのマップの具体例である。

この発明は、燃料電池とキャパシタとの二つの電力源が切り替わる際の、燃料電池の応答遅れによって要求される目標出力が得られない出力欠乏状態を無くし、滑らかな加速・走行を得ることができるものであり、車両以外の燃料電池を搭載した装置の制御にも適用することができる。

実施例を示す燃料電池を搭載した車両の制御装置のシステム構成図である。 実施例を示す燃料電池とキャパシタとの切り替え状態のタイムチャートである。 実施例を示す燃料電池とキャパシタとの切り替え状態のフローチャートである。 実施例を示すモータ出力に対するアクセル開度の関係を示すタイムチャートである。 実施例を示すアクセル開度とモータ回転数とによるモータ出力との関係を示す図である。 実施例を示すキャパシタの残存エネルギ予測のフローチャートである。 変形例を示すマップによるキャパシタの残存エネルギ予測のブロック図である。 変形例を示すキャパシタの残存エネルギ予測のマップを示す図である。 従来例を説明する燃料電池の出力電流と出力電圧との関係を示す図である。 従来例を説明するキャパシタのキャパシタ電圧と蓄積エネルギとの関係を示す図である。 従来例を説明する燃料電池とキャパシタとの切り替え状態のタイムチャートである。 従来例を説明する燃料電池の応答遅れのタイムチャートである。 従来例を説明する燃料電池の応答遅れを考慮した燃料電池とキャパシタとの切り替え状態のタイムチャートである。

符号の説明

１ 制御装置
２ モータ
３ 燃料電池
４ キャパシタ
５・６ 電力供給電路
７・８ キャパシタ側電力供給電路
９ 燃料電池用リレー
１０ 燃料電池用電圧計
１１ 逆流防止ダイオード
１２ キャパシタ用リレー
１３ キャパシタ用電圧計
１４ 制御手段
１５ アクセルセンサ
１６ 回転数センサ
１７ タイミング予測手段
１８ 残存エネルギ量算出手段
１９ キャパシタ残存エネルギ量推測手段
２０ 出力要求指令手段

Claims (2)

1. 車両を駆動するモータを備え、このモータに対して並列に接続された燃料電池とキャパシタとを備えた燃料電池を搭載した車両の制御装置において、前記燃料電池の出力電圧を検出する燃料電池電圧検出手段を備え、前記キャパシタのキャパシタ電圧を検出するキャパシタ電圧検出手段を備え、前記車両のアクセル開度量を検出するアクセル開度検出手段を備え、前記車両が加速状態にある場合で、かつ前記キャパシタ電圧検出手段により検出されたキャパシタ電圧が、前記燃料電池電圧検出手段により検出された燃料電池の出力電圧よりも高いときには、前記アクセル開度検出手段により検出された現在のアクセル開度とモータ回転数とを基に、前記モータを駆動する電力源を、キャパシタから燃料電池へ切り替えるために、前記燃料電池への出力要求を行うタイミングを予測するタイミング予測手段を備えていることを特徴とする燃料電池を搭載した車両の制御装置。
2. 前記タイミング予測手段は、前記アクセル開度検出手段により検出されたある時点のアクセル開度から、ある時点から一定時間後までのモータの消費エネルギ量を推測する消費エネルギ量算出手段を備え、ある時点でのキャパシタの残存エネルギ量と、この消費エネルギ量算出手段により算出されたある時点から一定時間後までの消費エネルギ推定量とを用いて、前記一定時間後のキャパシタの残存エネルギ量を推測するキャパシタ残存エネルギ量推測手段を備え、このキャパシタ残存エネルギ量推測手段により推測された残存エネルギ量が、零以下と推測された場合には、前記燃料電池に出力要求を行う出力要求指令手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池を搭載した車両の制御装置。
   

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