JP2012244712A - Fuel cell vehicle - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell vehicle in which both of suitable drivability and excellent fuel efficiency are achieved.SOLUTION: When predetermined high load condition and suppression release condition are met during power generation suppression of FC32 by a power generation suppression means 122, a recovery starting time changing means 126 in FC (fuel cell) vehicle 10 increases a supplying amount of reaction gas supplied to FC32 and a changing amount of at least one of output current and output voltage of FC32 immediately after releasing the power generation suppression, compared with when the suppression release condition is met without meeting the high load condition.

Description

この発明は、燃料電池と蓄電装置を用いて走行モータを駆動可能な燃料電池車両に関する。   The present invention relates to a fuel cell vehicle capable of driving a travel motor using a fuel cell and a power storage device.

燃料電池車両に関し、燃料電池をアイドル停止した後、発電を再開する(アイドル運転に復帰する)ための技術が提案されている(特許文献1、2)。   With respect to fuel cell vehicles, techniques for restarting power generation (returning to idle operation) after the fuel cell is idled have been proposed (Patent Documents 1 and 2).

特許文献1では、アイドル停止状態にある燃料電池の起動操作を開始してからアイドル運転に復帰するまでのアイドル復帰時間における燃料電池の状態を示す状態推定値を推定し、当該状態推定値に基づいて、駆動モータの出力応答時間を制御する(要約)。具体的には、駆動モータのトルク指令値は、通常時(1気圧、常温程度)のアイドル復帰時間を考慮し、車速又は駆動モータの回転数に応じた駆動モータ消費電力応答時間を設計している([0006])。しかしながら、車両周囲の大気圧及び気温の変化並びに各補機の作動状態に応じてアイドル復帰時間が変化するため、特許文献1では、これらの要因を考慮して駆動モータの出力応答時間を制御する([0005]〜[0011])。   In Patent Literature 1, a state estimated value indicating a state of the fuel cell in an idle recovery time from when the start operation of the fuel cell in the idle stop state is started to when returning to the idle operation is estimated, and based on the state estimated value To control the output response time of the drive motor (summary). Specifically, the torque command value of the drive motor is designed with a drive motor power consumption response time corresponding to the vehicle speed or the rotation speed of the drive motor in consideration of the idle return time at normal time (1 atm, normal temperature). ([0006]). However, since the idle recovery time changes according to changes in the atmospheric pressure and temperature around the vehicle and the operating state of each auxiliary machine, in Patent Document 1, the output response time of the drive motor is controlled in consideration of these factors. ([0005] to [0011]).

特許文献2では、燃料電池スタックの発電運転停止中にシステム要求パワーが閾値Prefを超えたことを含む再始動条件が成立したときには燃料電池スタックの発電運転を再始動する(要約)。ここで、バッテリ最大出力パワーPbmaxが基準値よりも低いときにはバッテリのパワーアシストが弱まるが、閾値Prefを通常時の値Pref0よりも低い値Pref1に変更するため、発電運転停止中の燃料電池スタックが通常時よりも早期に再始動し、通常時よりも早期に燃料電池スタックからモータ等へ電力が供給されるようになる。これにより、燃料電池スタックが再始動した後に車両の動力性能が低下することの抑制を企図している(要約)。なお、バッテリ最大出力パワーPbmaxは、バッテリ58のSOCに基づいて算出される([0029])。   In Patent Document 2, the power generation operation of the fuel cell stack is restarted when a restart condition is satisfied that the system required power exceeds the threshold value Pref while the power generation operation of the fuel cell stack is stopped (summary). Here, when the battery maximum output power Pbmax is lower than the reference value, the battery power assist is weakened. However, since the threshold value Pref is changed to a value Pref1 lower than the normal value Pref0, The restart is performed earlier than normal, and power is supplied from the fuel cell stack to the motor or the like earlier than normal. As a result, it is intended to suppress a reduction in the power performance of the vehicle after the fuel cell stack is restarted (summary). The battery maximum output power Pbmax is calculated based on the SOC of the battery 58 ([0029]).

特開2006−280108号公報JP 2006-280108 A 特開2006−333602号公報JP 2006-333602 A

上記のように、特許文献1では、アイドル復帰時間における燃料電池の状態を示す状態推定値を推定し、当該状態推定値に基づいて、駆動モータの出力応答時間を制御する。このように状態推定値は、アイドル復帰時間における燃料電池の状態を示すものであることから、特許文献1では、燃料電池の状態に応じて駆動モータの出力特性が変化し又は限定される。このため、好適な動力性能(ドライバビリティ)を得ることができない。   As described above, in Patent Document 1, the estimated state value indicating the state of the fuel cell in the idle recovery time is estimated, and the output response time of the drive motor is controlled based on the estimated state value. As described above, since the estimated state value indicates the state of the fuel cell during the idle recovery time, in Patent Document 1, the output characteristic of the drive motor changes or is limited depending on the state of the fuel cell. For this reason, suitable power performance (drivability) cannot be obtained.

また、上記のように、特許文献2では、バッテリ最大出力パワーが低いとき、再始動のためのシステム要求パワーの閾値を下げ、燃料電池スタックの再始動を早める。また、バッテリ最大出力パワーは、バッテリのSOCに基づいて算出される。このため、特許文献2では、システム要求パワーが低い場合でも、燃料電池スタックの再始動を通常よりも早めることとなる。従って、システム要求パワー及びバッテリ最大出力パワーの両方が低い場合、特許文献2では、燃費が低下してしまう。   Further, as described above, in Patent Document 2, when the battery maximum output power is low, the threshold of the system required power for restart is lowered, and the restart of the fuel cell stack is accelerated. The battery maximum output power is calculated based on the SOC of the battery. For this reason, in Patent Document 2, even when the system required power is low, the fuel cell stack is restarted earlier than usual. Therefore, when both the system required power and the battery maximum output power are low, in Patent Document 2, the fuel consumption is reduced.

この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、好適なドライバビリティと優れた燃費を両立可能な燃料電池車両を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell vehicle capable of achieving both suitable drivability and excellent fuel efficiency.

この発明に係る燃料電池車両は、走行モータと、前記走行モータに電力を供給する燃料電池と、前記走行モータに電力を供給すると共に、前記走行モータからの回生電力を充電する蓄電装置と、前記蓄電装置側に設けられ、前記蓄電装置の出力電圧を変圧することにより前記燃料電池の出力電圧を制御するコンバータと、前記燃料電池に反応ガスを供給する反応ガス供給手段と、前記燃料電池の発電を抑制する発電抑制条件が成立したときに前記燃料電池の出力及び前記反応ガス供給手段の作動量を通常運転領域より低い発電抑制領域に低下させる発電抑制手段と、前記燃料電池の発電抑制を解除する抑制解除条件が成立したときに前記燃料電池の出力及び前記反応ガス供給手段の作動量を前記通常運転領域に復帰させる抑制解除手段と、前記発電抑制手段による発電抑制中に所定の高負荷条件及び前記抑制解除条件が成立した場合には、前記高負荷条件が成立せずに前記抑制解除条件が成立した場合と比べて、前記発電抑制の解除直後に前記燃料電池へ供給する前記反応ガスの供給量並びに前記燃料電池の出力電流及び出力電圧の少なくとも1つの変化量を大きくする復帰立ち上がり速度変更手段とを有することを特徴とする。   A fuel cell vehicle according to the present invention includes a travel motor, a fuel cell that supplies power to the travel motor, a power storage device that supplies power to the travel motor and charges regenerative power from the travel motor, A converter provided on the power storage device side, which controls the output voltage of the fuel cell by transforming the output voltage of the power storage device; a reaction gas supply means for supplying a reaction gas to the fuel cell; and power generation of the fuel cell Power generation suppression means for lowering the output of the fuel cell and the operating amount of the reaction gas supply means to a power generation suppression region lower than a normal operation region when the power generation suppression condition for suppressing the power generation is satisfied, and canceling the power generation suppression of the fuel cell Suppression release means for returning the output of the fuel cell and the operating amount of the reaction gas supply means to the normal operation region when a suppression release condition is established, When the predetermined high load condition and the suppression release condition are satisfied during power generation suppression by the power generation suppression means, the power generation suppression is suppressed as compared with the case where the suppression release condition is satisfied without the high load condition being satisfied. And a return rise speed changing means for increasing at least one change amount of the supply amount of the reaction gas supplied to the fuel cell and the output current and output voltage of the fuel cell immediately after the release.

この発明によれば、燃料電池の発電抑制中に所定の高負荷条件及び抑制解除条件が成立した場合には、高負荷条件が成立せずに抑制解除条件が成立した場合と比べて、発電抑制の解除直後に燃料電池へ供給する反応ガスの供給量並びに燃料電池の出力電流及び出力電圧の少なくとも1つの変化量を大きくする。これにより、燃料電池の発電抑制を解除する際、高負荷が要求されていれば、好適なドライバビリティ(動力性能)を確保することが可能となる。また、燃料電池の発電抑制を解除する際、高負荷が要求されていなければ、発電抑制の解除直後に燃料電池へ供給する反応ガスの供給量並びに燃料電池の出力電流及び出力電圧の少なくとも1つの変化量を大きくしないため(通常の制御を用いるため)、優れた燃費を維持することが可能となる。   According to the present invention, when the predetermined high load condition and the suppression release condition are satisfied while the power generation of the fuel cell is suppressed, the generation suppression is suppressed compared to the case where the suppression release condition is satisfied without the high load condition being satisfied. Immediately after release, the amount of reaction gas supplied to the fuel cell and the amount of change in at least one of the output current and output voltage of the fuel cell are increased. Thereby, when canceling the power generation suppression of the fuel cell, if a high load is required, it is possible to ensure suitable drivability (power performance). Further, when canceling the power generation suppression of the fuel cell, if a high load is not required, at least one of the supply amount of the reactive gas supplied to the fuel cell immediately after the cancellation of the power generation suppression, the output current and the output voltage of the fuel cell Since the amount of change is not increased (because normal control is used), excellent fuel efficiency can be maintained.

前記反応ガス供給手段の作動量を前記燃料電池の目標出力に追従させ、前記発電抑制手段による発電抑制中に前記高負荷条件及び前記抑制解除条件が成立した場合、前記復帰立ち上がり速度変更手段は、前記高負荷条件が成立せずに前記抑制解除条件が成立した場合と比べて、前記燃料電池の目標出力を高く設定することで前記反応ガス供給手段の作動量及び前記反応ガスの供給量の変化量を大きくしてもよい。   When the operating amount of the reaction gas supply means follows the target output of the fuel cell and the high load condition and the suppression release condition are satisfied during power generation suppression by the power generation suppression means, the return rising speed changing means is Changes in the operating amount of the reaction gas supply means and the supply amount of the reaction gas by setting the target output of the fuel cell higher than when the suppression release condition is satisfied without the high load condition being satisfied The amount may be increased.

これにより、燃料電池の発電抑制を解除する際、高負荷が要求されていても反応ガスの不足を防止することが可能となり、反応ガスの不足に伴う燃料電池の劣化を抑制することが可能となる。また、燃料電池の発電抑制を解除する際、高負荷が要求されている場合の反応ガスの不足を抑制することにより、ドライバビリティをより確実に維持することが可能となる。   As a result, when canceling the power generation suppression of the fuel cell, it is possible to prevent the shortage of the reaction gas even if a high load is required, and it is possible to suppress the deterioration of the fuel cell due to the shortage of the reaction gas. Become. Further, when canceling the power generation suppression of the fuel cell, drivability can be more reliably maintained by suppressing the shortage of reaction gas when a high load is required.

前記発電抑制手段による発電抑制中に前記高負荷条件及び前記抑制解除条件が成立した場合、前記復帰立ち上がり速度変更手段は、前記高負荷条件が成立せずに前記抑制解除条件が成立した場合と比べて、前記コンバータのフィードバックゲインを大きくすることで前記燃料電池の出力電圧の変化速度を大きくしてもよい。これにより、燃料電池の発電抑制を解除する際、高負荷が要求されていても燃料電池の出力電圧を迅速に変化させることで燃料電池から良好に電流を引くことが可能となる。その結果、発電抑制を解除した直後であっても、燃料電池の出力を要求負荷に速やかに追従させることが可能となるため、ドライバビリティをより向上させることができる。   When the high load condition and the suppression release condition are satisfied during power generation suppression by the power generation suppression unit, the return rising speed changing unit is compared with the case where the suppression release condition is satisfied without the high load condition being satisfied. Thus, the rate of change of the output voltage of the fuel cell may be increased by increasing the feedback gain of the converter. Thereby, when canceling the power generation suppression of the fuel cell, even if a high load is required, it is possible to draw a current from the fuel cell satisfactorily by rapidly changing the output voltage of the fuel cell. As a result, even immediately after canceling power generation suppression, the output of the fuel cell can be made to follow the required load quickly, so drivability can be further improved.

前記発電抑制手段による発電抑制中に前記高負荷条件及び前記抑制解除条件が成立した場合、前記復帰立ち上がり速度変更手段は、前記高負荷条件が成立せずに前記抑制解除条件が成立した場合と比べて、前記発電抑制解除後の前記コンバータの初期出力電圧を下げてもよい。燃料電池の特性上、燃料電池の出力電圧が低い方が、燃料電池の出力電流及び出力(発電電力)を大きくすることが可能である。また、コンバータは、蓄電装置の出力電圧を調整することにより燃料電池の出力電圧を制御する。上記構成によれば、燃料電池の発電抑制を解除する際、高負荷が要求されていれば、コンバータの出力電圧(燃料電池の出力電圧に対応する)の初期値を下げることで、燃料電池の出力を迅速に増加させることが可能となる。その結果、発電抑制を解除した直後であっても、燃料電池の出力を要求負荷に速やかに追従させることが可能となるため、ドライバビリティをより向上させることができる。   When the high load condition and the suppression release condition are satisfied during power generation suppression by the power generation suppression unit, the return rising speed changing unit is compared with the case where the suppression release condition is satisfied without the high load condition being satisfied. Thus, the initial output voltage of the converter after the cancellation of power generation suppression may be lowered. Due to the characteristics of the fuel cell, it is possible to increase the output current and output (generated power) of the fuel cell when the output voltage of the fuel cell is low. The converter also controls the output voltage of the fuel cell by adjusting the output voltage of the power storage device. According to the above configuration, when canceling the power generation suppression of the fuel cell, if a high load is required, the initial value of the output voltage of the converter (corresponding to the output voltage of the fuel cell) is reduced, so that The output can be increased rapidly. As a result, even immediately after canceling power generation suppression, the output of the fuel cell can be made to follow the required load quickly, so drivability can be further improved.

この発明によれば、燃料電池の発電抑制中に所定の高負荷条件及び抑制解除条件が成立した場合には、高負荷条件が成立せずに抑制解除条件が成立した場合と比べて、発電抑制の解除直後に燃料電池へ供給する反応ガスの供給量並びに燃料電池の出力電流及び出力電圧の少なくとも1つの変化量を大きくする。これにより、燃料電池の発電抑制を解除する際、高負荷が要求されていれば、好適なドライバビリティを確保することが可能となる。また、燃料電池の発電抑制を解除する際、高負荷が要求されていなければ、発電抑制の解除直後に燃料電池へ供給する反応ガスの供給量並びに燃料電池の出力電流及び出力電圧の少なくとも1つの変化量を大きくしないため(通常の制御を用いるため)、優れた燃費を維持することが可能となる。   According to the present invention, when the predetermined high load condition and the suppression release condition are satisfied while the power generation of the fuel cell is suppressed, the generation suppression is suppressed compared to the case where the suppression release condition is satisfied without the high load condition being satisfied. Immediately after release, the amount of reaction gas supplied to the fuel cell and the amount of change in at least one of the output current and output voltage of the fuel cell are increased. Thereby, when canceling the power generation suppression of the fuel cell, if a high load is required, it is possible to ensure suitable drivability. Further, when canceling the power generation suppression of the fuel cell, if a high load is not required, at least one of the supply amount of the reactive gas supplied to the fuel cell immediately after the cancellation of the power generation suppression, the output current and the output voltage of the fuel cell Since the amount of change is not increased (because normal control is used), excellent fuel efficiency can be maintained.

この発明の一実施形態に係る燃料電池車両の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention. 前記実施形態におけるDC/DCコンバータの詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of the DC / DC converter in the said embodiment. 電子制御装置(ECU)における基本的な制御のフローチャートである。It is a flowchart of basic control in an electronic control unit (ECU). システム負荷を計算するフローチャート(図3のS2の詳細)である。It is a flowchart (detail of S2 of FIG. 3) which calculates a system load. 現在のモータ回転数とモータ予想消費電力との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the present motor rotation speed and motor expected power consumption. 前記ECUが発電モードを選択するフローチャートである。4 is a flowchart in which the ECU selects a power generation mode. 発電休止モードから通常発電モードに移行する際の制御のフローチャートである。It is a flowchart of control at the time of shifting from the power generation halt mode to the normal power generation mode. ドライバビリティの悪化対策実施の要否を判定するフローチャート(図7のS31の詳細)である。It is a flowchart (detail of S31 of FIG. 7) which determines the necessity of implementation of the countermeasure against deterioration of drivability. ドライバビリティの悪化対策終了の要否を判定するフローチャート(図7のS32の詳細)である。8 is a flowchart (details of S32 in FIG. 7) for determining whether or not a drivability deterioration countermeasure needs to be terminated. 図7のステップS31、S32の判定結果に応じた制御を実行するフローチャート(図7のS33の詳細)である。It is a flowchart (detail of S33 of FIG. 7) which performs control according to the determination result of step S31 of FIG. 7, and S32. FC発電制御のフローチャート(図3のS4の詳細)である。It is a flowchart (detail of S4 of FIG. 3) of FC electric power generation control. 燃料電池スタックの発電電圧と、燃料電池スタックの目標電流との関係を規定するマップを示す図である。It is a figure which shows the map which prescribes | regulates the relationship between the electric power generation voltage of a fuel cell stack, and the target current of a fuel cell stack. 燃料電池スタックの目標電流と、エアポンプの目標回転数との関係を規定するマップを示す図である。It is a figure which shows the map which prescribes | regulates the relationship between the target electric current of a fuel cell stack, and the target rotation speed of an air pump. 燃料電池スタックの目標電流と、背圧弁の目標開度との関係を規定するマップを示す図である。It is a figure which shows the map which prescribes | regulates the relationship between the target electric current of a fuel cell stack, and the target opening degree of a back pressure valve. モータのトルク制御のフローチャート(図3のS5の詳細)である。It is a flowchart (details of S5 of FIG. 3) of torque control of the motor. 本実施形態及び比較例における各種制御を用いた場合のタイムチャートの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the time chart at the time of using the various controls in this embodiment and a comparative example. 前記実施形態に係る電力系の第1変形例の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the 1st modification of the electric power system which concerns on the said embodiment. 前記実施形態に係る電力系の第2変形例の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the 2nd modification of the electric power system which concerns on the said embodiment. 前記実施形態に係る電力系の第3変形例の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the 3rd modification of the electric power system which concerns on the said embodiment.

1.全体的な構成の説明
[1−1.全体構成]
図1は、この発明の一実施形態に係る燃料電池車両10(以下「FC車両10」又は「車両10」という。)の概略構成図である。FC車両10は、車両電源システム12(以下「電源システム12」ともいう。)と、走行用のモータ14と、インバータ16とを有する。
1. Explanation of overall configuration [1-1. overall structure]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell vehicle 10 (hereinafter referred to as “FC vehicle 10” or “vehicle 10”) according to an embodiment of the present invention. The FC vehicle 10 includes a vehicle power supply system 12 (hereinafter also referred to as “power supply system 12”), a traveling motor 14, and an inverter 16.

電源システム12は、燃料電池ユニット18(以下「FCユニット18」という。)(反応ガス供給手段)と、バッテリ20と、DC/DCコンバータ22と、電子制御装置24(以下「ECU24」という。)とを有する。   The power supply system 12 includes a fuel cell unit 18 (hereinafter referred to as “FC unit 18”) (reactive gas supply means), a battery 20, a DC / DC converter 22, and an electronic control unit 24 (hereinafter referred to as “ECU 24”). And have.

[1−2.駆動系]
モータ14は、FCユニット18及びバッテリ20から供給される電力に基づいて駆動力を生成し、当該駆動力によりトランスミッション26を通じて車輪28を回転する。また、モータ14は、回生を行うことで生成した電力(回生電力Preg)[W]をバッテリ20に出力する。回生電力Pregは、補機群(後述するエアポンプ36及びウォータポンプ68を含む。)に対して出力してもよい。
[1-2. Drive system]
The motor 14 generates a driving force based on the electric power supplied from the FC unit 18 and the battery 20, and rotates the wheels 28 through the transmission 26 by the driving force. Further, the motor 14 outputs electric power (regenerative power Preg) [W] generated by performing regeneration to the battery 20. The regenerative power Preg may be output to an auxiliary machine group (including an air pump 36 and a water pump 68 described later).

インバータ16は、3相フルブリッジ型の構成とされて、直流/交流変換を行い、直流を3相の交流に変換してモータ14に供給する一方、回生動作に伴う交流/直流変換後の直流をDC/DCコンバータ22を通じてバッテリ20等に供給する。   The inverter 16 has a three-phase full-bridge configuration, performs DC / AC conversion, converts DC to three-phase AC, and supplies it to the motor 14. On the other hand, the inverter 16 receives DC after AC / DC conversion accompanying the regenerative operation. Is supplied to the battery 20 or the like through the DC / DC converter 22.

なお、モータ14とインバータ16を併せて負荷30という。但し、負荷30には、後述するエアポンプ36、ウォータポンプ68等の構成要素を含めることもできる。   The motor 14 and the inverter 16 are collectively referred to as a load 30. However, the load 30 may include components such as an air pump 36 and a water pump 68 described later.

[1−3.FCユニット18]
FCユニット18の燃料電池スタック32(以下「FCスタック32」又は「FC32」という。)は、例えば、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで両側から挟み込んで形成された燃料電池セル(以下「FCセル」又は「単セル」という。)を積層した構造を有する。FCスタック32には、水素タンク34とエアポンプ36が経路38、40を通じて接続されており、水素タンク34からは一方の反応ガスである水素(燃料ガス)が、エアポンプ36からは他方の反応ガスである圧縮空気(酸化剤ガス)が供給される。水素タンク34及びエアポンプ36からFCスタック32に供給された水素と空気がFCスタック32内で電気化学反応を起こすことにより発電が行われ、発電電力(FC電力Pfc)[W]がモータ14とバッテリ20に供給される。
[1-3. FC unit 18]
The fuel cell stack 32 of the FC unit 18 (hereinafter referred to as “FC stack 32” or “FC32”) is, for example, a fuel cell (a battery cell formed by sandwiching a solid polymer electrolyte membrane from both sides with an anode electrode and a cathode electrode ( (Hereinafter referred to as “FC cell” or “single cell”). A hydrogen tank 34 and an air pump 36 are connected to the FC stack 32 through paths 38 and 40, and hydrogen (fuel gas), which is one reaction gas from the hydrogen tank 34, and the other reaction gas from the air pump 36. Some compressed air (oxidant gas) is supplied. The hydrogen and air supplied from the hydrogen tank 34 and the air pump 36 to the FC stack 32 cause an electrochemical reaction in the FC stack 32 to generate power, and the generated power (FC power Pfc) [W] is generated from the motor 14 and the battery. 20 is supplied.

FCスタック32の発電電圧(以下「FC電圧Vfc」という。)[V]は、電圧センサ42により検出され、FCスタック32の発電電流(以下「FC電流Ifc」という。)[A]は、電流センサ44により検出され、それぞれECU24に出力される。また、FCスタック32を構成する各FCセルの発電電圧(以下「セル電圧Vcell」という。)[V]は、電圧センサ46により検出され、ECU24に出力される。   The power generation voltage (hereinafter referred to as “FC voltage Vfc”) [V] of the FC stack 32 is detected by the voltage sensor 42, and the power generation current (hereinafter referred to as “FC current Ifc”) [A] of the FC stack 32 is a current. Detected by the sensor 44 and output to the ECU 24, respectively. Further, the generated voltage (hereinafter referred to as “cell voltage Vcell”) [V] of each FC cell constituting the FC stack 32 is detected by the voltage sensor 46 and output to the ECU 24.

水素タンク34とFCスタック32とを結ぶ経路38には、レギュレータ50が設けられている。このレギュレータ50には、エアポンプ36とFCスタック32とを結ぶ経路40から分岐した経路52が連結されており、エアポンプ36からの圧縮空気が供給される。レギュレータ50は、供給された圧縮空気の圧力に応じて弁の開度を変化させ、FCスタック32に供給する水素の流量を調整する。   A regulator 50 is provided in a path 38 connecting the hydrogen tank 34 and the FC stack 32. A path 52 branched from the path 40 connecting the air pump 36 and the FC stack 32 is connected to the regulator 50, and compressed air from the air pump 36 is supplied to the regulator 50. The regulator 50 adjusts the flow rate of hydrogen supplied to the FC stack 32 by changing the opening of the valve according to the pressure of the supplied compressed air.

FCスタック32の出口側に設けられた水素用の経路54及び空気用の経路56には、出口側の水素を外部に排出するパージ弁58と空気の圧力を調整する背圧弁60が設けられている。また、水素用の入口側の経路38と出口側の経路54とを結ぶ経路62が設けられている。FCスタック32から排出された水素は、この経路62を介してFCスタック32の入口側に戻される。出口側の経路54、56には、圧力センサ64、66が設けられ、その検出値(圧力値)は、それぞれECU24に出力される。   The hydrogen path 54 and the air path 56 provided on the outlet side of the FC stack 32 are provided with a purge valve 58 for discharging the hydrogen on the outlet side to the outside and a back pressure valve 60 for adjusting the air pressure. Yes. Further, a path 62 connecting the path 38 on the hydrogen inlet side and the path 54 on the outlet side is provided. The hydrogen discharged from the FC stack 32 is returned to the inlet side of the FC stack 32 through this path 62. Pressure sensors 64 and 66 are provided in the outlet-side paths 54 and 56, and the detected values (pressure values) are output to the ECU 24, respectively.

さらに、FCスタック32を冷却するためのウォータポンプ68がFCスタック32に設けられている。   Further, a water pump 68 for cooling the FC stack 32 is provided in the FC stack 32.

[1−4.バッテリ20]
バッテリ20は、複数のバッテリセルを含む蓄電装置(エネルギストレージ)であり、例えば、リチウムイオン2次電池、ニッケル水素電池又はキャパシタ等を利用することができる。本実施形態ではリチウムイオン2次電池を利用している。バッテリ20の出力電圧(以下「バッテリ電圧Vbat」という。)[V]は、電圧センサ70により検出され、バッテリ20の出力電流(以下「バッテリ電流Ibat」という。)[A]は、電流センサ72により検出され、それぞれECU24に出力される。なお、電圧センサ70からのバッテリ電圧Vbatと、電流センサ72からのバッテリ電流Ibatに基づいてECU24でバッテリ20の残容量(SOC)[%]が算出される。
[1-4. Battery 20]
The battery 20 is a power storage device (energy storage) including a plurality of battery cells. For example, a lithium ion secondary battery, a nickel hydrogen battery, a capacitor, or the like can be used. In this embodiment, a lithium ion secondary battery is used. The output voltage (hereinafter referred to as “battery voltage Vbat”) [V] of the battery 20 is detected by the voltage sensor 70, and the output current (hereinafter referred to as “battery current Ibat”) [A] of the battery 20 is detected by the current sensor 72. And output to the ECU 24, respectively. The ECU 24 calculates the remaining capacity (SOC) [%] of the battery 20 based on the battery voltage Vbat from the voltage sensor 70 and the battery current Ibat from the current sensor 72.

[1−5.DC/DCコンバータ22]
DC/DCコンバータ22は、FCユニット18からのFC電力Pfcと、バッテリ20から供給された電力(以下「バッテリ電力Pbat」という。)[W]と、モータ14からの回生電力Pregとの供給先を制御する。
[1-5. DC / DC converter 22]
The DC / DC converter 22 supplies FC power Pfc from the FC unit 18, power supplied from the battery 20 (hereinafter referred to as “battery power Pbat”) [W], and regenerative power Preg from the motor 14. To control.

図2には、本実施形態におけるDC/DCコンバータ22の詳細が示されている。図2に示すように、DC/DCコンバータ22は、一方がバッテリ20のある1次側1Sに接続され、他方が負荷30とFCスタック32との接続点である2次側2Sに接続されている。   FIG. 2 shows details of the DC / DC converter 22 in the present embodiment. As shown in FIG. 2, one of the DC / DC converters 22 is connected to the primary side 1S where the battery 20 is located, and the other is connected to the secondary side 2S which is a connection point between the load 30 and the FC stack 32. Yes.

DC/DCコンバータ22は、1次側1Sの電圧(1次電圧V1)[V]を2次側2Sの電圧(2次電圧V2)[V](V1≦V2)に昇圧するとともに、2次電圧V2を1次電圧V1に降圧する昇降圧型且つチョッパ型の電圧変換装置である。   The DC / DC converter 22 boosts the voltage on the primary side 1S (primary voltage V1) [V] to the voltage (secondary voltage V2) [V] (V1 ≦ V2) on the secondary side 2S and secondary voltage This is a step-up / step-down and chopper-type voltage converter that steps down the voltage V2 to the primary voltage V1.

図2に示すように、DC/DCコンバータ22は、1次側1Sと2次側2Sとの間に配される相アームUAと、リアクトル80とから構成される。   As shown in FIG. 2, the DC / DC converter 22 includes a phase arm UA arranged between the primary side 1S and the secondary side 2S, and a reactor 80.

相アームUAは、上アーム素子(上アームスイッチング素子82とダイオード84)と下アーム素子(下アームスイッチング素子86とダイオード88)とで構成される。上アームスイッチング素子82と下アームスイッチング素子86には、例えば、MOSFET又はIGBTが採用される。   The phase arm UA includes an upper arm element (upper arm switching element 82 and diode 84) and a lower arm element (lower arm switching element 86 and diode 88). For the upper arm switching element 82 and the lower arm switching element 86, for example, MOSFET or IGBT is adopted.

リアクトル80は、相アームUAの中点(共通接続点)とバッテリ20の正極との間に挿入され、DC/DCコンバータ22により1次電圧V1と2次電圧V2との間で電圧を変換する際に、エネルギを放出及び蓄積する作用を有する。   Reactor 80 is inserted between the midpoint (common connection point) of phase arm UA and the positive electrode of battery 20, and converts voltage between primary voltage V1 and secondary voltage V2 by DC / DC converter 22. In particular, it has the function of releasing and storing energy.

上アームスイッチング素子82は、ECU24から出力されるゲート駆動信号(駆動電圧)UHのハイレベルによりオンにされ、下アームスイッチング素子86は、ゲートの駆動信号(駆動電圧)ULのハイレベルによりオンにされる。   The upper arm switching element 82 is turned on by the high level of the gate drive signal (drive voltage) UH output from the ECU 24, and the lower arm switching element 86 is turned on by the high level of the gate drive signal (drive voltage) UL. Is done.

なお、ECU24は、1次側の平滑コンデンサ92に並列に設けられた電圧センサ90により1次電圧V1を検出し、電流センサ94により1次側の電流(1次電流I1)[A]を検出する。また、ECU24は、2次側の平滑コンデンサ98に並列に設けられた電圧センサ96により2次電圧V2を検出し、電流センサ100により2次側の電流(2次電流I2)[A]を検出する。   The ECU 24 detects the primary voltage V1 with a voltage sensor 90 provided in parallel with the smoothing capacitor 92 on the primary side, and detects the primary current (primary current I1) [A] with the current sensor 94. To do. Further, the ECU 24 detects the secondary voltage V2 by the voltage sensor 96 provided in parallel with the secondary-side smoothing capacitor 98, and detects the secondary-side current (secondary current I2) [A] by the current sensor 100. To do.

[1−6.ECU24]
ECU24は、通信線78(図1)を介して、モータ14、インバータ16、FCユニット18、バッテリ20及びDC/DCコンバータ22を制御する。当該制御に際しては、メモリ(ROM)に格納されたプログラムを実行し、また、電圧センサ42、46、70、90、96、電流センサ44、72、94、100、圧力センサ64、66等の各種センサの検出値を用いる。
[1-6. ECU 24]
The ECU 24 controls the motor 14, the inverter 16, the FC unit 18, the battery 20, and the DC / DC converter 22 via the communication line 78 (FIG. 1). In the control, a program stored in a memory (ROM) is executed, and various kinds of sensors such as voltage sensors 42, 46, 70, 90, 96, current sensors 44, 72, 94, 100, pressure sensors 64, 66, etc. The detection value of the sensor is used.

ここでの各種センサには、開度センサ110及び回転数センサ112(図1)が含まれる。開度センサ110は、アクセルペダル116の開度(以下「アクセル開度θ」又は「開度θ」という。)[度]を検出する。回転数センサ112は、モータ14の回転数(以下「モータ回転数Nm」又は「回転数Nm」という。)[rpm]を検出する。さらに、ECU24には、メインスイッチ118(以下「メインSW118」という。)が接続される。メインSW118は、FCユニット18及びバッテリ20からモータ14への電力供給の可否を切り替えるものであり、ユーザにより操作可能である。   The various sensors here include an opening sensor 110 and a rotation speed sensor 112 (FIG. 1). The opening sensor 110 detects the opening of the accelerator pedal 116 (hereinafter referred to as “accelerator opening θ” or “opening θ”) [degree]. The rotational speed sensor 112 detects the rotational speed of the motor 14 (hereinafter referred to as “motor rotational speed Nm” or “rotational speed Nm”) [rpm]. Further, a main switch 118 (hereinafter referred to as “main SW 118”) is connected to the ECU 24. The main SW 118 switches whether power can be supplied from the FC unit 18 and the battery 20 to the motor 14 and can be operated by the user.

ECU24は、マイクロコンピュータを含み、必要に応じて、タイマ、A/D変換器、D/A変換器等の入出力インタフェースを有する。なお、ECU24は、1つのECUのみからなるのではなく、モータ14、FCユニット18、バッテリ20及びDC/DCコンバータ22毎の複数のECUから構成することもできる。   The ECU 24 includes a microcomputer and has an input / output interface such as a timer, an A / D converter, and a D / A converter as necessary. Note that the ECU 24 is not limited to only one ECU, but can be composed of a plurality of ECUs for each of the motor 14, the FC unit 18, the battery 20, and the DC / DC converter 22.

ECU24は、FCスタック32の状態、バッテリ20の状態、及びモータ14の状態の他、各種スイッチ及び各種センサからの入力(負荷要求)に基づき決定したFC車両10全体として電源システム12に要求される負荷から、FCスタック32が負担すべき負荷と、バッテリ20が負担すべき負荷と、回生電源(モータ14)が負担すべき負荷の配分(分担)を調停しながら決定し、モータ14、インバータ16、FCユニット18、バッテリ20及びDC/DCコンバータ22に指令を送出する。   The ECU 24 is required for the power supply system 12 as a whole of the FC vehicle 10 determined based on inputs (load requests) from various switches and various sensors in addition to the state of the FC stack 32, the state of the battery 20, and the state of the motor 14. From the load, the load to be borne by the FC stack 32, the load to be borne by the battery 20, and the distribution (sharing) of the load to be borne by the regenerative power source (motor 14) are determined while arbitrating, and the motor 14, inverter 16 , Sends a command to the FC unit 18, the battery 20 and the DC / DC converter 22.

本実施形態のECU24は、通常発電機能120、発電抑制機能122、抑制解除機能124及び復帰立ち上がり速度変更機能126を備える。通常発電機能120は、後述する通常発電モードを制御する機能である。発電抑制機能122は、後述する発電休止モードを制御する機能であり、FC32の発電を抑制する。抑制解除機能124は、発電抑制機能122によるFC32の発電抑制を解除する機能である。復帰立ち上がり速度変更機能126は、FC32の発電抑制を解除した際、通常発電モードに復帰する速度(復帰立ち上がり速度)を変更する機能である。これらの機能120、122、124、126の詳細は後述する。   The ECU 24 of this embodiment includes a normal power generation function 120, a power generation suppression function 122, a suppression release function 124, and a return rising speed change function 126. The normal power generation function 120 is a function for controlling a normal power generation mode to be described later. The power generation suppression function 122 is a function for controlling a power generation suspension mode, which will be described later, and suppresses power generation by the FC 32. The suppression cancellation function 124 is a function for canceling the power generation suppression of the FC 32 by the power generation suppression function 122. The return rising speed changing function 126 is a function for changing the speed (return rising speed) for returning to the normal power generation mode when the power generation suppression of the FC 32 is released. Details of these functions 120, 122, 124, 126 will be described later.

2.本実施形態の制御
次に、ECU24における制御について説明する。
2. Control of this Embodiment Next, the control in ECU24 is demonstrated.

[2−1.基本制御]
図3には、ECU24における基本的な制御のフローチャートが示されている。ステップS1において、ECU24は、メインSW118がオンであるかどうかを判定する。メインSW118がオンでない場合(S1:NO)、ステップS1を繰り返す。メインSW118がオンである場合(S1:YES)、ステップS2に進む。ステップS2において、ECU24は、電源システム12に要求される負荷(システム負荷Ls)[W]を計算する。
[2-1. Basic control]
FIG. 3 shows a flowchart of basic control in the ECU 24. In step S1, the ECU 24 determines whether or not the main SW 118 is on. If the main SW 118 is not on (S1: NO), step S1 is repeated. If the main SW 118 is on (S1: YES), the process proceeds to step S2. In step S2, the ECU 24 calculates a load (system load Ls) [W] required for the power supply system 12.

ステップS3において、ECU24は、電源システム12のエネルギマネジメントを行う。ここにいうエネルギマネジメントは、主として、FC32の発電量(FC電力Pfc)及びバッテリ20の出力(バッテリ出力Pbat)を算出する処理であり、FCスタック32の劣化を抑制しつつ、電源システム12全体の出力を効率化することを企図している。   In step S <b> 3, the ECU 24 performs energy management of the power supply system 12. The energy management here is mainly processing for calculating the amount of power generated by the FC 32 (FC power Pfc) and the output of the battery 20 (battery output Pbat), while suppressing the deterioration of the FC stack 32 and the entire power supply system 12. It is intended to make the output more efficient.

ステップS4において、ECU24は、ステップS3のエネルギマネジメントの結果に基づいて、FCスタック32の周辺機器、すなわち、エアポンプ36、背圧弁60及びウォータポンプ68の制御(FC発電制御)を行う。ステップS5において、ECU24は、モータ14のトルク制御を行う。   In step S4, the ECU 24 controls peripheral devices of the FC stack 32, that is, the air pump 36, the back pressure valve 60, and the water pump 68 (FC power generation control) based on the result of energy management in step S3. In step S <b> 5, the ECU 24 performs torque control of the motor 14.

ステップS6において、ECU24は、メインSW118がオフであるかどうかを判定する。メインSW118がオフでない場合(S6:NO)、ステップS2に戻る。メインSW118がオフである場合(S6:YES)、今回の処理を終了する。   In step S6, the ECU 24 determines whether or not the main SW 118 is off. If the main SW 118 is not off (S6: NO), the process returns to step S2. If the main SW 118 is off (S6: YES), the current process is terminated.

[2−2.システム負荷Lsの計算]
図4には、システム負荷Lsを計算するフローチャート(図3のS2の詳細)が示されている。ステップS11において、ECU24は、開度センサ110からアクセルペダル116の開度θを読み込む。ステップS12において、ECU24は、回転数センサ112からモータ14の回転数Nm[rpm]を読み込む。
[2-2. Calculation of system load Ls]
FIG. 4 shows a flowchart for calculating the system load Ls (details of S2 in FIG. 3). In step S <b> 11, the ECU 24 reads the opening degree θ of the accelerator pedal 116 from the opening degree sensor 110. In step S <b> 12, the ECU 24 reads the rotational speed Nm [rpm] of the motor 14 from the rotational speed sensor 112.

ステップS13において、ECU24は、開度θとモータ回転数Nmに基づいてモータ14の予想消費電力Pm[W]を算出する。具体的には、図5に示すマップにおいて、開度θ毎に回転数Nmと予想消費電力Pmの関係を記憶しておく。例えば、開度θがθ1であるとき、特性130を用いる。同様に、開度θがθ2、θ3、θ4、θ5、θ6であるとき、それぞれ特性132、134、136、138、140を用いる。そして、開度θに基づいて回転数Nmと予想消費電力Pmとの関係を示す特性を特定した上で、回転数Nmに応じた予想消費電力Pmを特定する。   In step S13, the ECU 24 calculates the expected power consumption Pm [W] of the motor 14 based on the opening degree θ and the motor rotation speed Nm. Specifically, in the map shown in FIG. 5, the relationship between the rotational speed Nm and the predicted power consumption Pm is stored for each opening degree θ. For example, when the opening degree θ is θ1, the characteristic 130 is used. Similarly, when the opening degree θ is θ2, θ3, θ4, θ5, and θ6, the characteristics 132, 134, 136, 138, and 140 are used, respectively. And after specifying the characteristic which shows the relationship between rotation speed Nm and estimated power consumption Pm based on opening degree (theta), the predicted power consumption Pm according to rotation speed Nm is specified.

ステップS14において、ECU24は、各補機から現在の動作状況を読み込む。ここでの補機には、例えば、エアポンプ36、ウォータポンプ68及び図示しないエアコンディショナを含む高電圧系の補機や、図示しない低電圧バッテリ、アクセサリ及びECU24を含む低電圧系の補機が含まれる。例えば、エアポンプ36及びウォータポンプ68であれば、回転数Nap、Nwp[rpm]を読み込む。前記エアコンディショナであれば、その出力設定を読み込む。   In step S14, the ECU 24 reads the current operation status from each auxiliary machine. Examples of the auxiliary machine include a high-voltage auxiliary machine including an air pump 36, a water pump 68 and an air conditioner (not shown), and a low-voltage auxiliary machine including a low-voltage battery, an accessory (not shown), and an ECU 24. included. For example, in the case of the air pump 36 and the water pump 68, the rotational speeds Nap and Nwp [rpm] are read. If it is the air conditioner, its output setting is read.

ステップS15において、ECU24は、各補機の現在の動作状況に応じて補機の消費電力Pa[W]を算出する。ステップS16において、ECU24は、モータ14の予想消費電力Pmと補機の消費電力Paを加算してFC車両10全体での予想消費電力(すなわち、システム負荷Ls)を算出する。   In step S15, the ECU 24 calculates the power consumption Pa [W] of the auxiliary machine according to the current operation status of each auxiliary machine. In step S16, the ECU 24 adds the expected power consumption Pm of the motor 14 and the power consumption Pa of the auxiliary machine to calculate the expected power consumption (that is, the system load Ls) of the FC vehicle 10 as a whole.

[2−3.エネルギマネジメント]
上記のように、本実施形態におけるエネルギマネジメントでは、主として、FC32の発電量(FC電力Pfc)及びバッテリ20の出力(バッテリ出力Pbat)を算出する。
[2-3. Energy management]
As described above, in the energy management in the present embodiment, the power generation amount of FC 32 (FC power Pfc) and the output of battery 20 (battery output Pbat) are mainly calculated.

(2−3−1.FC32の出力制御)
FC32の特性上、FC電圧Vfcは、基本的にDC/DCコンバータ22の2次電圧V2と等しくなる。このため、DC/DCコンバータ22により2次電圧V2を調整することにより、FC電圧Vfcを制御することが可能となる。また、FC32の電流−電圧(IV)特性上、FC電圧Vfcを制御することにより、FC電流Ifcを制御することができる。このため、本実施形態では、2次電圧V2の目標値(以下「目標2次電圧V2tgt」という。)を用いてFC電圧Vfc及びFC電流Ifcを制御する。
(2-3-1. FC32 output control)
Due to the characteristics of FC32, FC voltage Vfc is basically equal to secondary voltage V2 of DC / DC converter 22. Therefore, the FC voltage Vfc can be controlled by adjusting the secondary voltage V2 by the DC / DC converter 22. Further, the FC current Ifc can be controlled by controlling the FC voltage Vfc on the current-voltage (IV) characteristics of the FC32. Therefore, in the present embodiment, the FC voltage Vfc and the FC current Ifc are controlled using a target value of the secondary voltage V2 (hereinafter referred to as “target secondary voltage V2tgt”).

(2−3−2.発電モード)
本実施形態では、FC32の発電に関する動作モード(発電モード)として、通常発電モードと発電休止モードを用いる。通常発電モードは、通常走行(休止モードではない走行)において用いるモードであり、ECU24の通常発電機能120により実現される。発電休止モードは、メインSW118(図1)がオンの状態においてFC32が積極的な発電を停止する(換言すると、FC32の発電を抑制する)モードであり、発電抑制機能122により実現される。ここにいう積極的な発電(又は発電の抑制)とは、ECU24からの指令に基づき行うFC32の発電を指し、残留ガスによる発電を含まない。なお、通常発電モードと発電休止モードの選択は、抑制解除機能124により実行される。また、発電休止モードではFC32の発電を抑制するが、当該抑制は、発電休止モードから通常発電モードに切り替わっても直ちには解除されず、車速V[km/h]が所定値以上になった場合に解除される。
(2-3-2. Power generation mode)
In the present embodiment, the normal power generation mode and the power generation suspension mode are used as the operation mode (power generation mode) regarding the power generation of the FC 32. The normal power generation mode is a mode used in normal travel (travel that is not the pause mode), and is realized by the normal power generation function 120 of the ECU 24. The power generation suspension mode is a mode in which the FC 32 actively stops power generation (in other words, suppresses the power generation of the FC 32) when the main SW 118 (FIG. 1) is on, and is realized by the power generation suppression function 122. The positive power generation (or suppression of power generation) here refers to power generation of the FC 32 based on a command from the ECU 24, and does not include power generation by residual gas. The selection of the normal power generation mode and the power generation suspension mode is executed by the suppression release function 124. In addition, the FC32 power generation is suppressed in the power generation suspension mode, but the suppression is not released immediately even when the power generation suspension mode is switched to the normal power generation mode, and the vehicle speed V [km / h] becomes a predetermined value or more. Is released.

図6は、ECU24(抑制解除機能124)が発電モードを選択するフローチャートである。ステップS21において、ECU24は、回転数センサ112からのモータ14の回転数Nmに基づいて車速Vを算出する。ステップS22において、ECU24は、発電休止モードが選択中であるか否かを判定する。具体的には、通常発電モードと発電休止モードのいずれが選択されているかを示す発電モードフラグFLG1が、「0」であるとき、通常発電モードであると判定し、「1」であるとき、発電休止モードであると判定する。発電モードフラグFLG1が0であり、発電休止モードが選択中でない場合(S22:NO)、ステップS23に進む。発電モードフラグFLG1が1であり、発電休止モードが選択中である場合(S22:YES)、ステップS25に進む。   FIG. 6 is a flowchart in which the ECU 24 (suppression release function 124) selects the power generation mode. In step S <b> 21, the ECU 24 calculates the vehicle speed V based on the rotational speed Nm of the motor 14 from the rotational speed sensor 112. In step S22, the ECU 24 determines whether or not the power generation suspension mode is being selected. Specifically, when the power generation mode flag FLG1 indicating which of the normal power generation mode and the power generation suspension mode is selected is “0”, it is determined that the power generation mode is normal, and when it is “1”, It is determined that the power generation suspension mode is set. When the power generation mode flag FLG1 is 0 and the power generation suspension mode is not selected (S22: NO), the process proceeds to step S23. When the power generation mode flag FLG1 is 1 and the power generation suspension mode is being selected (S22: YES), the process proceeds to step S25.

ステップS23において、ECU24は、発電休止モードを開始すべきか否かを判定する。具体的には、ステップS21で算出した車速Vが、発電休止モードを開始するか否かを判定するための第1車速閾値THV1(以下「閾値THV1」ともいう。)以下であるか否かを判定する。車速Vが閾値THV1以下でなく発電休止モードを開始しない場合(S23:NO)、ステップS27に進む。車速Vが閾値THV1以下であり、発電休止モードを開始する場合(S23:YES)、ステップS24において、ECU24は、発電モードフラグFLG1を「0」から「1」に変更する。   In step S23, the ECU 24 determines whether or not the power generation suspension mode should be started. Specifically, it is determined whether or not the vehicle speed V calculated in step S21 is equal to or less than a first vehicle speed threshold value THV1 (hereinafter also referred to as “threshold value THV1”) for determining whether or not to start the power generation suspension mode. judge. When the vehicle speed V is not less than the threshold value THV1 and the power generation suspension mode is not started (S23: NO), the process proceeds to step S27. When the vehicle speed V is equal to or less than the threshold value THV1 and the power generation suspension mode is started (S23: YES), in step S24, the ECU 24 changes the power generation mode flag FLG1 from “0” to “1”.

続くステップS25において、ECU24は、発電休止モードを終了すべきか否かを判定する。具体的には、ステップS21で算出した車速Vが、発電休止モードを終了するか否かを判定するための第2車速閾値THV2(以下「閾値THV2」ともいう。)以上であるか否かを判定する。本実施形態において、閾値THV2は、閾値THV1よりも高い値に設定される(THV2>THV1)。これにより、発電休止モードの選択にヒステリシス特性を持たせることが可能となり、発電モードの切替えが過度に多く発生することを防止することができる。   In subsequent step S25, the ECU 24 determines whether or not the power generation suspension mode should be terminated. Specifically, it is determined whether or not the vehicle speed V calculated in step S21 is equal to or higher than a second vehicle speed threshold value THV2 (hereinafter also referred to as “threshold value THV2”) for determining whether or not to end the power generation suspension mode. judge. In the present embodiment, the threshold value THV2 is set to a value higher than the threshold value THV1 (THV2> THV1). Thereby, it becomes possible to give a hysteresis characteristic to the selection of the power generation suspension mode, and it is possible to prevent the generation mode from being switched excessively.

車速Vが閾値THV2以上でなく発電休止モードを終了しない場合(S25:NO)、ステップS26において、ECU24は、発電モードフラグFLG1に「1」を設定して発電休止モードを選択する。ステップS23において発電休止モードを開始しない場合(S23:NO)又はステップS25において車速Vが閾値THV2以上である場合(S25:YES)、ステップS27において、ECU24は、発電モードフラグFLG1に「0」を設定して通常発電モードを選択する。   When the vehicle speed V is not equal to or higher than the threshold value THV2 and the power generation suspension mode is not terminated (S25: NO), in step S26, the ECU 24 sets the power generation mode flag FLG1 to “1” and selects the power generation suspension mode. When the power generation suspension mode is not started in step S23 (S23: NO) or when the vehicle speed V is equal to or higher than the threshold value THV2 in step S25 (S25: YES), in step S27, the ECU 24 sets “0” to the power generation mode flag FLG1. Set and select normal power generation mode.

(2−3−3.発電休止モードから通常発電モードに移行する際の制御)
本実施形態では、発電休止モード(低負荷状態)直後に高負荷(高いシステム負荷Ls)が要求される場合、FC32の出力を迅速に増加させる制御を行う。これにより、FC32の出力が、要求負荷に追従できないことにより車両10のドライバビリティ(動力性能)が悪化することを防止することが可能となる。
(2-3-3. Control when shifting from power generation halt mode to normal power generation mode)
In the present embodiment, when a high load (high system load Ls) is required immediately after the power generation suspension mode (low load state), control is performed to quickly increase the output of the FC 32. Thereby, it becomes possible to prevent the drivability (power performance) of the vehicle 10 from deteriorating because the output of the FC 32 cannot follow the required load.

(2−3−3−1.発電休止モードから通常発電モードに移行する際の制御)
図7は、発電休止モードから通常発電モードに移行する際の制御のフローチャートである。ステップS31において、ECU24は、ドライバビリティ(以下「DR」ともいう。)の悪化対策実施の要否を判定する。ステップS32において、ECU24は、ドライバビリティの悪化対策終了の要否を判定する。ステップS33において、ECU24は、ステップS31、S32の判定結果に応じた各部の制御を実行する。ドライバビリティの悪化対策の実施及び終了の判定並びに当該悪化対策の実施は、ECU24の復帰立ち上がり速度変更機能126により実行される。
(2-3-3-1. Control when shifting from power generation halt mode to normal power generation mode)
FIG. 7 is a flowchart of control when shifting from the power generation suspension mode to the normal power generation mode. In step S31, the ECU 24 determines whether it is necessary to implement countermeasures for deterioration of drivability (hereinafter also referred to as “DR”). In step S32, the ECU 24 determines whether or not the drivability deterioration countermeasure needs to be terminated. In step S33, the ECU 24 executes control of each part according to the determination results of steps S31 and S32. The implementation and implementation of the drivability deterioration countermeasure and the deterioration countermeasure are executed by the return rising speed changing function 126 of the ECU 24.

(2−3−3−2.ドライバビリティの悪化対策実施の要否判定)
図8は、ドライバビリティの悪化対策実施の要否を判定するフローチャート(図7のS31の詳細)である。ステップS41において、ECU24は、発電休止モードの解除直後において高負荷条件を判定中であるか否かを判定する。前記高負荷条件は、高負荷が要求されているか否かを判定するための条件である。ステップS41の判定には、発電休止モードの解除直後であるか否かを示す発電休止モード解除フラグFLG2(以下「フラグFLG2」ともいう。)を用いる。すなわち、フラグFLG2は、発電休止モードの解除直後であれば「1」が設定され、解除直後でなければ「0」が設定される。
(2-3-3-2. Determination of Necessity of Implementing Countermeasures for Deterioration of Drivability)
FIG. 8 is a flowchart (details of S31 in FIG. 7) for determining whether or not countermeasures for drivability deterioration need to be implemented. In step S41, the ECU 24 determines whether or not the high load condition is being determined immediately after the cancellation of the power generation suspension mode. The high load condition is a condition for determining whether or not a high load is required. For the determination in step S41, a power generation halt mode release flag FLG2 (hereinafter also referred to as “flag FLG2”) indicating whether or not it is immediately after the power generation suspension mode is canceled is used. That is, the flag FLG2 is set to “1” if it is immediately after the cancellation of the power generation suspension mode, and is set to “0” if it is not immediately after the cancellation.

フラグFLG2が1であり、高負荷条件を判定中である場合(S41:YES)、ステップS45に進む。フラグFLG2が0であり、高負荷条件を判定中でない場合(S41:NO)、ステップS42に進む。   When the flag FLG2 is 1 and the high load condition is being determined (S41: YES), the process proceeds to step S45. When the flag FLG2 is 0 and the high load condition is not being determined (S41: NO), the process proceeds to step S42.

ステップS42において、ECU24は、今回の演算周期で発電休止モードが解除されたか否かを判定する。当該判定は、上述した発電モードフラグFLG1が前回の演算周期において「1」だったのが、今回の演算周期で「0」に切り替えられたか否かに基づいて行う。今回の演算周期で発電休止モードが解除されていない場合(S42:NO)、ステップS50に進む。今回の演算周期で発電休止モードが解除された場合(S42:YES)、ステップS43に進む。   In step S42, the ECU 24 determines whether or not the power generation suspension mode has been canceled in the current calculation cycle. This determination is made based on whether or not the power generation mode flag FLG1 described above was “1” in the previous calculation cycle, but switched to “0” in the current calculation cycle. If the power generation suspension mode has not been canceled in the current calculation cycle (S42: NO), the process proceeds to step S50. When the power generation suspension mode is canceled in the current calculation cycle (S42: YES), the process proceeds to step S43.

ステップS43において、ECU24は、前記高負荷条件の判定を開始する。具体的には、前記発電休止モード解除フラグFLG2に「1」を設定する。ステップS44において、ECU24は、高負荷条件の判定期間を設定する。具体的には、第1タイマT1(以下「タイマT1」ともいう。)のカウントを開始する。   In step S43, the ECU 24 starts determining the high load condition. Specifically, “1” is set in the power generation halt mode release flag FLG2. In step S44, the ECU 24 sets a determination period for the high load condition. Specifically, counting of a first timer T1 (hereinafter also referred to as “timer T1”) is started.

ステップS41において高負荷条件を判定中である場合(S41:YES)又はステップS44の後、ステップS45において、ECU24は、高負荷条件の判定期間が終了したか否かを判定する。具体的には、タイマT1が、高負荷条件の判定期間が終了したか否かを判定するための第1タイマ閾値THT1(以下「閾値THT1」ともいう。)以上であるか否かを判定する。タイマT1が閾値THT1以上である場合(S45:YES)、ステップS46において、ECU24は、発電休止モード解除フラグFLG2に「0」を設定し、高負荷条件の判定を終了する。ステップS46の後は、ステップS50に進む。タイマT1が閾値THT1以上でない場合(S45:NO)、ステップS47に進む。   When the high load condition is being determined in step S41 (S41: YES) or after step S44, in step S45, the ECU 24 determines whether or not the high load condition determination period has ended. Specifically, it is determined whether or not the timer T1 is equal to or greater than a first timer threshold value THT1 (hereinafter also referred to as “threshold value THT1”) for determining whether or not the determination period of the high load condition has ended. . When the timer T1 is equal to or greater than the threshold value THT1 (S45: YES), in step S46, the ECU 24 sets “0” to the power generation suspension mode release flag FLG2, and ends the determination of the high load condition. After step S46, the process proceeds to step S50. When the timer T1 is not equal to or greater than the threshold value THT1 (S45: NO), the process proceeds to step S47.

ステップS47において、ECU24は、第1の高負荷条件(以下「高負荷条件1」という。)として、車速Vが、高負荷を判定するための第3車速閾値THV3(以下「閾値THV3」ともいう。)以上であるか否かを判定する。車速Vが閾値THV3以上でない場合(S47:NO)、ステップS50に進む。車速Vが閾値THV3以上である場合(S47:YES)、ステップS48に進む。   In step S47, as a first high load condition (hereinafter referred to as “high load condition 1”), the ECU 24 uses a third vehicle speed threshold THV3 (hereinafter also referred to as “threshold THV3”) for determining whether the vehicle speed V is high. .) It is determined whether it is above. When the vehicle speed V is not equal to or higher than the threshold value THV3 (S47: NO), the process proceeds to step S50. When the vehicle speed V is equal to or higher than the threshold value THV3 (S47: YES), the process proceeds to step S48.

ステップS48において、ECU24は、第2の高負荷条件(以下「高負荷条件2」という。)として、開度センサ110からのアクセル開度θが、高負荷を判定するための第1開度閾値THθ1(以下「閾値THθ1」ともいう。)以上であるか否かを判定する。アクセル開度θが閾値THθ1以上でない場合(S48:NO)、ステップS50に進む。アクセル開度θが閾値THθ1以上である場合(S48:YES)、ステップS49に進む。   In step S48, as the second high load condition (hereinafter referred to as “high load condition 2”), the ECU 24 uses a first opening threshold value for determining whether the accelerator opening θ from the opening sensor 110 is high. It is determined whether or not it is greater than THθ1 (hereinafter also referred to as “threshold THθ1”). If the accelerator opening θ is not equal to or greater than the threshold THθ1 (S48: NO), the process proceeds to step S50. If the accelerator opening θ is equal to or greater than the threshold THθ1 (S48: YES), the process proceeds to step S49.

ステップS49において、ECU24は、ドライバビリティの悪化対策実施が必要であると判定する。具体的には、ドライバビリティの悪化対策実施の要否を示すDR悪化フラグFLG3(以下「フラグFLG3」ともいう。)に、当該実施が必要であることを示す「1」を設定する。   In step S <b> 49, the ECU 24 determines that it is necessary to take measures to reduce drivability. Specifically, “1” indicating that the implementation is required is set in the DR deterioration flag FLG3 (hereinafter also referred to as “flag FLG3”) indicating whether or not countermeasures for drivability deterioration are necessary.

ステップS42において発電休止モードの解除を要さない場合(S42:NO)、ステップS46の後、ステップS47において高負荷条件1が成立しない場合(S47:NO)、又はステップS48において高負荷条件2が成立しない場合(S48:NO)、ステップS50において、ECU24は、ドライバビリティの悪化対策実施が不要であると判定する。具体的には、前記DR悪化フラグFLG3に、当該実施が不要であることを示す「0」を設定する。   When it is not necessary to cancel the power generation suspension mode at step S42 (S42: NO), after step S46, when the high load condition 1 is not satisfied at step S47 (S47: NO), or at step S48, the high load condition 2 is If not established (S48: NO), in step S50, the ECU 24 determines that it is not necessary to take measures to reduce drivability. Specifically, “0” indicating that the implementation is not necessary is set in the DR deterioration flag FLG3.

(2−3−3−3.ドライバビリティの悪化対策終了の要否判定)
図9は、ドライバビリティの悪化対策終了の要否を判定するフローチャート(図7のS32の詳細)である。ステップS61において、ECU24は、前記DR悪化フラグFLG3が、ドライバビリティの悪化対策実施が必要であることを示す「1」であるか否かを判定する。フラグFLG3が「1」でない場合(S61:NO)、ステップS66に進む。フラグFLG3が「1」である場合(S61:YES)、ステップS62に進む。
(2-3-3-3. Determining Necessity of Ending Drivability Deterioration Countermeasures)
FIG. 9 is a flowchart (details of S32 in FIG. 7) for determining whether or not to end the drivability deterioration countermeasure. In step S61, the ECU 24 determines whether or not the DR deterioration flag FLG3 is “1” indicating that it is necessary to take a countermeasure for deterioration of drivability. When the flag FLG3 is not “1” (S61: NO), the process proceeds to step S66. When the flag FLG3 is “1” (S61: YES), the process proceeds to step S62.

ステップS62において、ECU24は、既にドライバビリティの悪化対策が実施中であるか否かを判定する。具体的には、ドライバビリティの悪化対策の実施期間を設定する第2タイマT2(以下「タイマT2」ともいう。)がゼロであるか否かを判定する。タイマT2がゼロでなく、既にドライバビリティの悪化対策が実施中である場合(S62:YES)、ステップS64に進む。タイマT2がゼロであり、未だドライバビリティの悪化対策実施が開始されていない場合(S62:NO)、ステップS63に進む。   In step S62, the ECU 24 determines whether or not countermeasures for drivability deterioration are already being implemented. Specifically, it is determined whether or not a second timer T2 (hereinafter, also referred to as “timer T2”) that sets the implementation period of the drivability deterioration countermeasure is zero. When the timer T2 is not zero and the countermeasure for the deterioration of drivability is already being implemented (S62: YES), the process proceeds to step S64. When the timer T2 is zero and the countermeasure for the deterioration of drivability has not been started yet (S62: NO), the process proceeds to step S63.

ステップS63において、ECU24は、ドライバビリティの悪化対策の実施期間を設定する。具体的には、第2タイマT2のカウントを開始する。   In step S63, the ECU 24 sets an implementation period for measures to reduce drivability. Specifically, the count of the second timer T2 is started.

ステップS64において、ECU24は、ドライバビリティの悪化対策の実施期間が終了したか否かを判定する。具体的には、タイマT2が0であるか否かを判定する。タイマT2が0でない場合(S64:NO)、ステップS65に進む。タイマT2がゼロである場合(S64:YES)、ステップS66に進む。   In step S64, the ECU 24 determines whether or not the implementation period of the drivability deterioration countermeasure has ended. Specifically, it is determined whether or not the timer T2 is zero. If the timer T2 is not 0 (S64: NO), the process proceeds to step S65. When the timer T2 is zero (S64: YES), the process proceeds to step S66.

ステップS65において、ECU24は、高負荷状態が終了したか否かを判定する。具体的には、アクセル開度θが、高負荷状態の終了を判定するための第2開度閾値THθ2(以下「閾値THθ2」ともいう。)以下であるか否かを判定する。閾値THθ2は、上記閾値THθ1よりも小さい値に設定される(THθ2<THθ1)。   In step S65, the ECU 24 determines whether or not the high load state has ended. Specifically, it is determined whether or not the accelerator opening θ is equal to or smaller than a second opening threshold THθ2 (hereinafter also referred to as “threshold THθ2”) for determining the end of the high load state. The threshold value THθ2 is set to a value smaller than the threshold value THθ1 (THθ2 <THθ1).

アクセル開度θが閾値THθ2以下でなく、高負荷状態が終了していない場合(S65:NO)、今回の演算処理を終え、次の演算周期に進む。ステップS61においてDR悪化フラグFLG3が「1」でない場合(S61:NO)、ステップS64においてドライバビリティの悪化対策実施期間が終了した場合(S64:YES)又はステップS65においてアクセル開度θが閾値THθ2以下であり、高負荷状態が終了した場合(S65:YES)、ステップS66において、ECU24は、フラグFLG3に「0」を設定し、ドライバビリティの悪化対策実施を終了する。   If the accelerator opening θ is not less than the threshold THθ2 and the high load state has not ended (S65: NO), the current calculation process is terminated and the process proceeds to the next calculation cycle. If the DR deterioration flag FLG3 is not “1” in step S61 (S61: NO), the drivability deterioration countermeasure implementation period ends in step S64 (S64: YES), or the accelerator opening θ is equal to or less than the threshold THθ2 in step S65. If the high load state has ended (S65: YES), in step S66, the ECU 24 sets “0” to the flag FLG3, and ends the implementation of the drivability deterioration countermeasure.

(2−3−3−4.ドライバビリティの悪化対策終了の要否判定)
図10は、図7のステップS31、S32の判定結果に応じた制御を実行するフローチャート(図7のS33の詳細)である。ステップS71において、ECU24は、ドライバビリティの悪化対策実施中であるか否かを判定する。当該判定は、前記DR悪化判定フラグFLG3に基づいて行う。すなわち、フラグFLG3が「0」である場合、当該悪化対策は実施中ではなく、フラグFLG3が「1」である場合、当該悪化対策が実施中である。フラグFLG3が「1」であり、ドライバビリティの悪化対策を実施中である場合(S71:YES)、ステップS72に進む。
(2-3-3-4. Determining the necessity for termination of drivability deterioration countermeasures)
FIG. 10 is a flowchart (details of S33 in FIG. 7) for executing control according to the determination results in steps S31 and S32 in FIG. In step S71, the ECU 24 determines whether or not countermeasures for drivability deterioration are being implemented. This determination is made based on the DR deterioration determination flag FLG3. That is, when the flag FLG3 is “0”, the countermeasure for the deterioration is not being implemented, and when the flag FLG3 is “1”, the countermeasure for the deterioration is being implemented. When the flag FLG3 is “1” and the countermeasure for deterioration of drivability is being implemented (S71: YES), the process proceeds to step S72.

ステップS72〜S75は、ドライバビリティの悪化対策としての処理である。すなわち、ステップS72において、ECU24は、目標2次電圧V2tgtの初期値(以下「初期値V2ini」という。)が、フラグFLG3の切替え後に新たに設定済であるか否かを判定する。上記の通り、目標2次電圧V2tgtを用いることでFC電圧Vfcを制御することができる。初期値V2iniを設定済である場合(S72:YES)、ステップS74に進む。初期値V2iniを設定済でない場合(S72:NO)、ステップS73に進む。   Steps S <b> 72 to S <b> 75 are processes as countermeasures for deterioration of drivability. That is, in step S72, the ECU 24 determines whether or not the initial value of the target secondary voltage V2tgt (hereinafter referred to as “initial value V2ini”) has been newly set after the flag FLG3 is switched. As described above, the FC voltage Vfc can be controlled by using the target secondary voltage V2tgt. If the initial value V2ini has been set (S72: YES), the process proceeds to step S74. If the initial value V2ini has not been set (S72: NO), the process proceeds to step S73.

ステップS73において、ECU24は、通常の初期値V2ini(ステップS77で設定される初期値V2ini)から補正値α(図16)を引いた値を今回の初期値V2iniとして設定する。補正値αは、FC32の発電抑制解除後、直ちにFC32の出力を増加させるために通常の初期値V2iniから差し引く値であり、ゼロより大きい(α>0)。すなわち、本実施形態では、発電休止モードにおける目標2次電圧V2tgtは、FC32の開回路電圧(OCV)よりも高く設定される(図16)。2次電圧V2をFC電圧Vfcよりも高くすることで、FC32の発電をより確実に行わせないためである。このため、補正値αは、目標2次電圧V2tgtがOCVと等しくなる値又はその近傍値に設定される。これにより、FC32の発電抑制の解除後、直ちにFC32からの出力を発生及び増加させることが可能となる(更なる詳細は、図16を用いて説明する。)。   In step S73, the ECU 24 sets a value obtained by subtracting the correction value α (FIG. 16) from the normal initial value V2ini (the initial value V2ini set in step S77) as the current initial value V2ini. The correction value α is a value that is subtracted from the normal initial value V2ini in order to increase the output of the FC32 immediately after canceling the power generation suppression of the FC32, and is larger than zero (α> 0). That is, in the present embodiment, the target secondary voltage V2tgt in the power generation suspension mode is set higher than the open circuit voltage (OCV) of the FC 32 (FIG. 16). This is because making the secondary voltage V2 higher than the FC voltage Vfc prevents the power generation of the FC32 more reliably. For this reason, the correction value α is set to a value at which the target secondary voltage V2tgt is equal to the OCV or a value in the vicinity thereof. Thereby, it becomes possible to generate and increase the output from the FC 32 immediately after canceling the power generation suppression of the FC 32 (more details will be described with reference to FIG. 16).

ステップS74において、ECU24は、FC電流Ifcの目標値(目標FC電流Ifctgt)を演算する。ドライバビリティの悪化対策実施中は、通常時(S78)における目標FC電流Ifctgtに係数βを掛けた値を目標FC電流Ifctgtとして設定する。係数βは、悪化対策実施中においてFC32の出力を増大させるための係数であり、1よりも大きい(β>1)。   In step S74, the ECU 24 calculates a target value (target FC current Ifctgt) of the FC current Ifc. While countermeasures against drivability deterioration are being implemented, a value obtained by multiplying the target FC current Ifctgt in the normal state (S78) by the coefficient β is set as the target FC current Ifctgt. The coefficient β is a coefficient for increasing the output of the FC 32 during the implementation of countermeasures against deterioration, and is larger than 1 (β> 1).

ステップS75において、ECU24は、DC/DCコンバータ22のフィードバック(FB)制御で用いるゲイン(以下「FBゲインGfb」又は「コンバータFBゲインGfb」という。)を演算する。ドライバビリティの悪化対策実施中は、通常時(S79)におけるFBゲインGfbに係数γを掛けた値をFBゲインGfbとして設定する。係数γは、悪化対策実施中においてFC32の出力を増大させるための係数であり、1よりも大きい(γ>1)。   In step S75, the ECU 24 calculates a gain (hereinafter referred to as "FB gain Gfb" or "converter FB gain Gfb") used in feedback (FB) control of the DC / DC converter 22. While countermeasures against drivability deterioration are being implemented, a value obtained by multiplying the FB gain Gfb at the normal time (S79) by the coefficient γ is set as the FB gain Gfb. The coefficient γ is a coefficient for increasing the output of the FC 32 during the implementation of countermeasures against deterioration, and is larger than 1 (γ> 1).

ステップS71に戻り、DR悪化フラグFLG3が「0」であり、ドライバビリティの悪化対策を実施中でない場合(S71:NO)、ステップS76に進む。   Returning to step S71, if the DR deterioration flag FLG3 is “0” and the countermeasure for deterioration of drivability is not being implemented (S71: NO), the process proceeds to step S76.

ステップS76〜S79は、通常時(ドライバビリティの悪化対策を実施しない場合)の処理である。すなわち、ステップS76において、ECU24は、目標2次電圧V2tgtの初期値V2iniが、フラグFLG3の切替え後に新たに設定済であるか否かを判定する。初期値V2iniを設定済である場合(S76:YES)、ステップS78に進む。初期値V2iniを設定済でない場合(S76:NO)、ステップS77に進む。   Steps S76 to S79 are normal processing (when measures for deterioration of drivability are not implemented). That is, in step S76, the ECU 24 determines whether or not the initial value V2ini of the target secondary voltage V2tgt has been newly set after the flag FLG3 is switched. If the initial value V2ini has been set (S76: YES), the process proceeds to step S78. If the initial value V2ini has not been set (S76: NO), the process proceeds to step S77.

ステップS77において、ECU24は、通常の初期値V2iniを設定する。上記のように、通常の初期値V2iniは、OCVよりも高い値に設定される。   In step S77, the ECU 24 sets a normal initial value V2ini. As described above, the normal initial value V2ini is set to a value higher than the OCV.

ステップS78において、ECU24は、目標FC電流Ifctgtを演算する。目標FC電流Ifctgtは、基本的に、図4のフローチャートで算出されるシステム負荷Lsに応じて設定される。すなわち、システム負荷Lsに応じてFC電力Pfcの目標値(以下「目標FC電力Pfctgt」という。)が割り当てられる。本実施形態では、この目標FC電力Pfctgtに応じて目標FC電流Ifctgtが算出される。   In step S78, the ECU 24 calculates the target FC current Ifctgt. The target FC current Ifctgt is basically set according to the system load Ls calculated in the flowchart of FIG. That is, a target value of FC power Pfc (hereinafter referred to as “target FC power Pfctgt”) is assigned according to the system load Ls. In the present embodiment, the target FC current Ifctgt is calculated according to the target FC power Pfctgt.

但し、FC電流Ifcが急激に変化すると、FC32の劣化を招く可能性がある。このため、本実施形態では、演算周期毎の目標FC電流Ifctgtの変化量の最大値(許容最大変化量)を設定し、それ以上の変化を許容しないレートリミット制御を行う。但し、上述したステップS74においては、ドライバビリティの悪化対策を実施中は、許容最大変化量も通常時の値に係数βが乗算される。   However, if the FC current Ifc changes abruptly, the FC32 may be deteriorated. For this reason, in the present embodiment, the maximum value (allowable maximum change amount) of the change amount of the target FC current Ifctgt for each calculation cycle is set, and rate limit control that does not allow any further change is performed. However, in the above-described step S74, while the countermeasure for the deterioration of drivability is being implemented, the allowable maximum change amount is also multiplied by the coefficient β by the normal value.

ステップS79において、ECU24は、DC/DCコンバータ22のFBゲインGfbを演算する。すなわち、本実施形態では、DC/DCコンバータ22が制御対象とする目標FC電圧Vfctgtは、目標FC電流Ifctgtに応じて設定される。すなわち、本実施形態のFC32は、一般的な燃料電池と同様の電流−電圧特性(IV特性)を有する。従って、目標FC電流Ifctgtに応じて目標FC電圧Vfctgtを設定することができる。   In step S79, the ECU 24 calculates the FB gain Gfb of the DC / DC converter 22. That is, in the present embodiment, the target FC voltage Vfctgt to be controlled by the DC / DC converter 22 is set according to the target FC current Ifctgt. That is, the FC 32 of the present embodiment has the same current-voltage characteristics (IV characteristics) as a general fuel cell. Therefore, the target FC voltage Vfctgt can be set according to the target FC current Ifctgt.

また、FC32の特性上、FC32の通常出力時においてFC電圧Vfcは、2次電圧V2と略等しくなる。このため、ECU24は、DC/DCコンバータ22により2次電圧V2を制御することによりFC電圧Vfcを制御することができる。換言すると、ECU24は、2次電圧V2が目標FC電圧Vfctgtと等しくなるようにDC/DCコンバータ22を制御する。   Further, due to the characteristics of FC32, the FC voltage Vfc is substantially equal to the secondary voltage V2 during normal output of FC32. For this reason, the ECU 24 can control the FC voltage Vfc by controlling the secondary voltage V <b> 2 by the DC / DC converter 22. In other words, the ECU 24 controls the DC / DC converter 22 so that the secondary voltage V2 becomes equal to the target FC voltage Vfctgt.

そして、FBゲインGfbは、目標2次電圧V2tgtと実際の2次電圧V2との偏差ΔV2(=V2tgt−V2)に対して乗算されるものである。   The FB gain Gfb is multiplied by a deviation ΔV2 (= V2tgt−V2) between the target secondary voltage V2tgt and the actual secondary voltage V2.

本実施形態のECU24は、目標2次電圧V2tgtと電圧センサ90が検出したV1とに基づいてフィードフォワード項(以下「FF項」という。)を演算する。FF項は、1次電圧V1と、目標2次電圧V2tgtとの商V1/V2tgtである。また、ECU24は、偏差ΔV2と係数βの積を用いたPID制御(比例・積分・微分制御)によりフィードバック項(以下「FB項」という。)を演算する。そして、FF項とFB項の和としての目標デューティDUTtarを算出する。目標デューティDUTtarは、1スイッチング周期[s]における駆動信号UH、ULの出力期間[s]を規定する。   The ECU 24 of the present embodiment calculates a feedforward term (hereinafter referred to as “FF term”) based on the target secondary voltage V2tgt and V1 detected by the voltage sensor 90. The FF term is a quotient V1 / V2tgt between the primary voltage V1 and the target secondary voltage V2tgt. Further, the ECU 24 calculates a feedback term (hereinafter referred to as “FB term”) by PID control (proportional / integral / derivative control) using a product of the deviation ΔV2 and the coefficient β. Then, the target duty DUTtar as the sum of the FF term and the FB term is calculated. The target duty DUTtar defines the output period [s] of the drive signals UH and UL in one switching cycle [s].

上記のように、FB項の算出において、1より大きい係数βを偏差ΔV2に掛けることで、FB項が大きくなるため、実際の2次電圧V2を目標2次電圧V2tgtにより早く収束させることができるようになる。   As described above, in the calculation of the FB term, by multiplying the deviation ΔV2 by the coefficient β larger than 1, the FB term becomes large, so that the actual secondary voltage V2 can be converged earlier to the target secondary voltage V2tgt. It becomes like this.

[2−4.FC発電制御]
上記のように、FC発電制御(図3のS4)として、ECU24は、FCスタック32の周辺機器、すなわち、エアポンプ36、背圧弁60及びウォータポンプ68を制御する。
[2-4. FC power generation control]
As described above, as the FC power generation control (S4 in FIG. 3), the ECU 24 controls peripheral devices of the FC stack 32, that is, the air pump 36, the back pressure valve 60, and the water pump 68.

図11は、FC発電制御のフローチャートである。ステップS81において、ECU24は、電圧センサ42からFC電圧Vfcを読み込む。ステップS82において、ECU24は、FC電圧Vfcに基づいてFCスタック32の目標電流(目標FC電流Ifctgt)[A]を設定する。具体的には、図12に示すマップを事前にECU24の記憶手段(図示せず)に記憶しておく。そして、FC電圧Vfcに対応する目標FC電流Ifctgtを当該マップから読み出す。   FIG. 11 is a flowchart of FC power generation control. In step S <b> 81, the ECU 24 reads the FC voltage Vfc from the voltage sensor 42. In step S82, the ECU 24 sets a target current (target FC current Ifctgt) [A] of the FC stack 32 based on the FC voltage Vfc. Specifically, the map shown in FIG. 12 is stored in advance in storage means (not shown) of the ECU 24. Then, the target FC current Ifctgt corresponding to the FC voltage Vfc is read from the map.

ステップS83において、ECU24は、目標FC電流Ifctgtに基づいてエアポンプ36の回転数Napの目標値(目標回転数Naptgt)[rpm]を設定する。具体的には、図13に示すマップを事前にECU24の記憶手段に記憶しておく。そして、目標FC電流Ifctgtに対応する目標回転数Naptgtを当該マップから読み出す。   In step S83, the ECU 24 sets a target value (target rotational speed Naptgt) [rpm] of the rotational speed Nap of the air pump 36 based on the target FC current Ifctgt. Specifically, the map shown in FIG. 13 is stored in advance in the storage unit of the ECU 24. Then, the target rotational speed Naptgt corresponding to the target FC current Ifctgt is read from the map.

ステップS84において、ECU24は、目標FC電流Ifctgtに基づいて背圧弁60の開度θvの目標値(目標開度θvtgt)[度]を設定する。具体的には、図14に示すマップを事前にECU24の記憶手段に記憶しておく。そして、目標FC電流Ifctgtに対応する目標開度θvtgtを当該マップから読み出す。   In step S84, the ECU 24 sets a target value (target opening degree θvtgt) [degree] of the opening degree θv of the back pressure valve 60 based on the target FC current Ifctgt. Specifically, the map shown in FIG. 14 is stored in advance in the storage means of the ECU 24. Then, the target opening degree θvtgt corresponding to the target FC current Ifctgt is read from the map.

ステップS85において、ECU24は、エアポンプ36の回転数Napについて経路56における流量FRに基づくフィードバック制御を行う。具体的には、ECU24は、圧力センサ66からの圧力P2(流量FRに対応する)に基づいて回転数Napと目標回転数Naptgtとの差を判定する。すなわち、圧力P2と回転数Napとの関係を予めマップとして記憶しておき、当該マップと圧力P2に基づいて回転数Napを算出する。そして、算出した回転数Napと目標回転数Naptgtとの差を算出して当該差をフィードバック項に反映する。   In step S85, the ECU 24 performs feedback control based on the flow rate FR in the path 56 for the rotation speed Nap of the air pump 36. Specifically, the ECU 24 determines the difference between the rotational speed Nap and the target rotational speed Naptgt based on the pressure P2 (corresponding to the flow rate FR) from the pressure sensor 66. That is, the relationship between the pressure P2 and the rotation speed Nap is stored in advance as a map, and the rotation speed Nap is calculated based on the map and the pressure P2. Then, the difference between the calculated rotation speed Nap and the target rotation speed Naptgt is calculated, and the difference is reflected in the feedback term.

ステップS86において、ECU24は、背圧弁60の開度θvについて圧力センサ64、66からの圧力P1、P2に基づくフィードバック制御を行う。具体的には、ECU24は、圧力センサ64、66からの圧力P1、P2に基づいて開度θvと目標開度θvtgtとの差を判定する。すなわち、圧力P1、P2と開度θvとの関係を予めマップとして記憶しておき、当該マップと圧力P1、P2に基づいて開度θvを算出する。そして、算出した開度θvと目標回転数Naptgtとの差を算出して当該差をフィードバック項に反映する。   In step S <b> 86, the ECU 24 performs feedback control based on the pressures P <b> 1 and P <b> 2 from the pressure sensors 64 and 66 for the opening degree θv of the back pressure valve 60. Specifically, the ECU 24 determines the difference between the opening θv and the target opening θvtgt based on the pressures P1 and P2 from the pressure sensors 64 and 66. That is, the relationship between the pressures P1, P2 and the opening degree θv is stored in advance as a map, and the opening degree θv is calculated based on the map and the pressures P1, P2. Then, the difference between the calculated opening degree θv and the target rotational speed Naptgt is calculated, and the difference is reflected in the feedback term.

[2−5.モータ14のトルク制御]
図15には、モータ14のトルク制御のフローチャートが示されている。ステップS91において、ECU24は、回転数センサ112からモータ回転数Nmを読み込む。ステップS92において、ECU24は、開度センサ110からアクセルペダル116の開度θを読み込む。
[2-5. Torque control of motor 14]
FIG. 15 shows a flowchart of torque control of the motor 14. In step S91, the ECU 24 reads the motor rotational speed Nm from the rotational speed sensor 112. In step S92, the ECU 24 reads the opening degree θ of the accelerator pedal 116 from the opening degree sensor 110.

ステップS93において、ECU24は、モータ回転数Nmと開度θに基づいてモータ14の仮目標トルクTtgt_p[N・m]を算出する。具体的には、図示しない記憶手段に回転数Nmと開度θと仮目標トルクTtgt_pを関連付けたマップを記憶しておき、当該マップと、回転数Nm及び開度θとに基づいて仮目標トルクTtgt_pを算出する。   In step S93, the ECU 24 calculates a temporary target torque Ttgt_p [N · m] of the motor 14 based on the motor rotation speed Nm and the opening degree θ. Specifically, a map that associates the rotational speed Nm, the opening degree θ, and the temporary target torque Ttgt_p is stored in a storage unit (not shown), and the temporary target torque is based on the map, the rotational speed Nm, and the opening degree θ. Ttgt_p is calculated.

ステップS94において、ECU24は、電源システム12からモータ14に供給可能な電力の限界値(限界供給電力Ps_lim)[W]に等しいモータ14の限界出力(モータ限界出力Pm_lim)[W]を算出する。具体的には、限界供給電力Ps_lim及びモータ限界出力Pm_limは、FCスタック32からのFC電力Pfcとバッテリ20から供給可能な電力の限界値(限界出力Pbat_lim)[W]との和から補機の消費電力Paを引いたものである(Pm_lim=Ps_lim←Pfc+Pbat_lim−Pa)。   In step S94, the ECU 24 calculates a limit output (motor limit output Pm_lim) [W] of the motor 14 equal to a limit value (limit supply power Ps_lim) [W] of power that can be supplied from the power supply system 12 to the motor 14. Specifically, the limit supply power Ps_lim and the motor limit output Pm_lim are calculated from the sum of the FC power Pfc from the FC stack 32 and the limit value of the power that can be supplied from the battery 20 (limit output Pbat_lim) [W]. The power consumption Pa is subtracted (Pm_lim = Ps_lim ← Pfc + Pbat_lim−Pa).

ステップS95において、ECU24は、モータ14のトルク制限値Tlim[N・m]を算出する。具体的には、モータ限界出力Pm_limを車速Vで除したものをトルク制限値Tlimとする(Tlim←Pm_lim/V)。   In step S95, the ECU 24 calculates a torque limit value Tlim [N · m] of the motor 14. More specifically, the torque limit value Tlim is obtained by dividing the motor limit output Pm_lim by the vehicle speed V (Tlim ← Pm_lim / V).

ステップS96において、ECU24は、目標トルクTtgt[N・m]を算出する。具体的には、ECU24は、仮目標トルクTtgt_pに対してトルク制限値Tlimによる制限を加えたものを目標トルクTtgtとする。例えば、仮目標トルクTtgt_pがトルク制限値Tlim以下である場合(Ttgt_p≦Tlim)、仮目標トルクTtgt_pをそのまま目標トルクTtgtとする(Ttgt←Ttgt_p)。一方、仮目標トルクTtgt_pがトルク制限値Tlimを超える場合(Ttgt_p>Tlim)、トルク制限値Tlimを目標トルクTtgtとする(Ttgt←Tlim)。   In step S96, the ECU 24 calculates a target torque Ttgt [N · m]. Specifically, the ECU 24 sets the provisional target torque Ttgt_p, which is limited by the torque limit value Tlim, as the target torque Ttgt. For example, when the temporary target torque Ttgt_p is equal to or less than the torque limit value Tlim (Ttgt_p ≦ Tlim), the temporary target torque Ttgt_p is set as the target torque Ttgt as it is (Ttgt ← Ttgt_p). On the other hand, when the temporary target torque Ttgt_p exceeds the torque limit value Tlim (Ttgt_p> Tlim), the torque limit value Tlim is set as the target torque Ttgt (Ttgt ← Tlim).

そして、算出した目標トルクTtgtを用いてモータ14を制御する。   Then, the motor 14 is controlled using the calculated target torque Ttgt.

3.各種制御の例
図16には、本実施形態及び比較例における各種制御を用いた場合のタイムチャートの例が示されている。ここでの比較例は、ドライバビリティの悪化対策を実施しない制御、ずなわち、図10のステップS76〜S79を用い、ステップS72〜S75を用いない制御である。また、図16の目標FC電流Ifctgt、目標2次電圧V2tgt及びFC電流Ifcに関し、実線で示したものが本実施形態に係るものであり、破線で示したものが比較例に係るものである。
3. Examples of Various Controls FIG. 16 shows examples of time charts when various controls in the present embodiment and comparative examples are used. The comparative example here is control that does not take measures against deterioration of drivability, that is, control that uses steps S76 to S79 in FIG. 10 and does not use steps S72 to S75. Further, regarding the target FC current Ifctgt, the target secondary voltage V2tgt, and the FC current Ifc of FIG. 16, the solid line indicates the present embodiment, and the broken line indicates the comparative example.

図16の時点t1までは、車速Vが前記閾値THV2未満であるため(図6のS25:NO)、発電休止モードが選択される(S26)。なお、時点t1まではFC電流Ifcが一定であるにもかかわらず、車速Vが増加しているのは、バッテリ20からモータ14に電力が供給されているためである。   Until the time point t1 in FIG. 16, since the vehicle speed V is less than the threshold value THV2 (S25: NO in FIG. 6), the power generation suspension mode is selected (S26). Note that the vehicle speed V increases because the FC current Ifc is constant until the time point t1 because electric power is supplied from the battery 20 to the motor 14.

時点t1になると、車速Vが閾値THV2以上となるため(S25:YES)、通常発電モードに切り替わる(S27)。しかし、時点t1では、車速Vが、FC32の発電の抑制解除を判定する第4車速閾値THV4(以下「閾値THV4」ともいう。)未満であるため、抑制解除は行われない。   At time t1, the vehicle speed V becomes equal to or higher than the threshold value THV2 (S25: YES), so the mode is switched to the normal power generation mode (S27). However, at time point t1, the vehicle speed V is less than the fourth vehicle speed threshold value THV4 (hereinafter also referred to as “threshold value THV4”) that determines whether to cancel the suppression of power generation by the FC 32, and therefore the suppression release is not performed.

また、時点t1では、タイマT1が閾値THT1以上でなく(図8のS45:NO)、車速Vが閾値THV3以上であり(S47:YES)且つアクセル開度θが閾値THθ1以上である(S48:YES)。従って、ドライバビリティの悪化対策が実施される(S49)。これに伴って、目標2次電圧V2tgtの初期値V2iniは、通常の初期値V2iniから補正値αだけ下げられた値となる。   At time t1, the timer T1 is not equal to or greater than the threshold value THT1 (S45: NO in FIG. 8), the vehicle speed V is equal to or greater than the threshold value THV3 (S47: YES), and the accelerator opening θ is equal to or greater than the threshold value THθ1 (S48: YES). Accordingly, countermeasures for deterioration of drivability are implemented (S49). Accordingly, the initial value V2ini of the target secondary voltage V2tgt is a value that is lowered by the correction value α from the normal initial value V2ini.

時点t2において、車速Vが閾値THV4以上となると、ECU24は、FC32の発電抑制の解除を行う。すなわち、それまでは、バッテリ20の電力によりモータ14を駆動していたところ、FC電力Pfcも利用してモータ14を駆動する。これに伴い、ECU24が算出する目標FC電流Ifctgtは徐々に増加する。但し、レートリミット制御が行われているため、本実施形態及び比較例のいずれも、その増加の傾きは一定である。また、上述したように、本実施形態の方が比較例よりも傾きは大きい。   When the vehicle speed V becomes equal to or higher than the threshold value THV4 at time t2, the ECU 24 cancels the power generation suppression of the FC32. That is, until then, the motor 14 was driven by the power of the battery 20, but the motor 14 is also driven using the FC power Pfc. Along with this, the target FC current Ifctgt calculated by the ECU 24 gradually increases. However, since rate limit control is performed, the slope of the increase is constant in both the present embodiment and the comparative example. Further, as described above, the inclination of the present embodiment is larger than that of the comparative example.

さらに、本実施形態では、抑制解除がされた時点t2において直ちに目標2次電圧V2tgtがOCV以下となり、FC電流Ifcが増加している。これに対し、比較例では、時点t2では目標2次電圧V2tgtがOCVより大きいため、FC電流Ifcが増加しない。時点t3以降は、比較例でも目標2次電圧V2tgtがOCV以下となり、FC電流Ifcが増加する。   Furthermore, in this embodiment, the target secondary voltage V2tgt immediately becomes equal to or lower than OCV at the time t2 when the suppression is released, and the FC current Ifc increases. On the other hand, in the comparative example, the FC current Ifc does not increase at the time point t2 because the target secondary voltage V2tgt is greater than the OCV. After time t3, the target secondary voltage V2tgt is equal to or lower than OCV in the comparative example, and the FC current Ifc increases.

4.本実施形態の効果
以上説明したように、本実施形態によれば、FC32の発電抑制中に高負荷条件(図8のS47:YES、S48:YES)及び抑制解除条件(V4>THV4)が成立した場合には、高負荷条件が成立せずに抑制解除条件が成立した場合と比べて、発電抑制の解除直後に目標FC電流Ifctgtの変化量を大きくする(図10のS74)。これにより、FC32の発電抑制を解除する際、高負荷が要求されていれば、好適なドライバビリティを確保することが可能となる。また、FC32の発電抑制を解除する際、高負荷が要求されていなければ、発電抑制の解除直後に目標FC電流Ifctgtを大きくしないため(通常の制御としてのステップS78を用いるため)、優れた燃費を維持することが可能となる。
4). As described above, according to this embodiment, the high load condition (S47: YES, S48: YES in FIG. 8) and the suppression release condition (V4> THV4) are satisfied while the power generation of the FC 32 is suppressed. In this case, the amount of change in the target FC current Ifctgt is increased immediately after cancellation of power generation suppression, compared to when the suppression cancellation condition is satisfied without the high load condition being satisfied (S74 in FIG. 10). Thereby, when canceling the power generation suppression of the FC 32, if a high load is required, it becomes possible to ensure suitable drivability. Further, when canceling the power generation suppression of the FC32, if a high load is not required, the target FC current Ifctgt is not increased immediately after the cancellation of the power generation suppression (in order to use step S78 as a normal control), and thus excellent fuel efficiency is achieved. Can be maintained.

本実施形態において、エアポンプ36の目標回転数Naptgt及び背圧弁60の目標開度θvtgtを目標FC電流Ifctgtに追従させ、ECU24(発電抑制機能122)による発電抑制中に高負荷条件(図8のS47:YES、S48:YES)及び抑制解除条件(V4>THV4)が成立した場合、ECU24(復帰立ち上がり速度変更機能126)は、前記高負荷条件が成立せずに前記抑制解除条件が成立した場合と比べて、目標FC電流Ifctgtを高く設定することでエアポンプ36の回転数Nap及び背圧弁60の開度θvを大きくする。これにより、FC32の発電抑制を解除する際、高負荷が要求されていても反応ガスの不足を防止することが可能となり、反応ガスの不足に伴うFC32の劣化を抑制することが可能となる。また、FC32の発電抑制を解除する際、高負荷が要求されている場合の反応ガスの不足を抑制することにより、ドライバビリティをより確実に維持することが可能となる。   In the present embodiment, the target rotational speed Naptgt of the air pump 36 and the target opening degree θvtgt of the back pressure valve 60 are made to follow the target FC current Ifctgt, and a high load condition (S47 in FIG. 8) is performed during power generation suppression by the ECU 24 (power generation suppression function 122). : YES, S48: YES) and when the suppression release condition (V4> THV4) is satisfied, the ECU 24 (return rising speed changing function 126) indicates that the high load condition is not satisfied and the suppression release condition is satisfied. In comparison, the rotational speed Nap of the air pump 36 and the opening degree θv of the back pressure valve 60 are increased by setting the target FC current Ifctgt high. Thereby, when canceling the power generation suppression of the FC 32, it is possible to prevent the shortage of the reaction gas even when a high load is required, and it is possible to suppress the deterioration of the FC 32 due to the shortage of the reaction gas. Moreover, when canceling the power generation suppression of the FC 32, drivability can be more reliably maintained by suppressing the shortage of reaction gas when a high load is required.

本実施形態において、ECU24(発電抑制機能122)による発電抑制中に高負荷条件(図8のS47:YES、S48:YES)及び抑制解除条件(V4>THV4)が成立した場合、ECU24(復帰立ち上がり速度変更機能126)は、前記高負荷条件が成立せずに前記抑制解除条件が成立した場合と比べて、DC/DCコンバータ22のFBゲインGfbを大きくすることでFC電圧Vfcの変化速度を大きくする。これにより、FC32の発電抑制を解除する際、高負荷が要求されていてもFC電圧Vfcを迅速に変化させることでFC32から良好に電流を引くことが可能となる。その結果、発電抑制を解除した直後であっても、FC電力Pfcを要求負荷に速やかに追従させることが可能となるため、ドライバビリティをより向上させることができる。   In the present embodiment, when the high load condition (S47: YES, S48: YES in FIG. 8) and the suppression release condition (V4> THV4) are satisfied during power generation suppression by the ECU 24 (power generation suppression function 122), the ECU 24 (return rising) The speed changing function 126) increases the change speed of the FC voltage Vfc by increasing the FB gain Gfb of the DC / DC converter 22 as compared with the case where the suppression release condition is satisfied without the high load condition being satisfied. To do. As a result, when canceling the power generation suppression of the FC 32, even if a high load is required, it is possible to draw a good current from the FC 32 by quickly changing the FC voltage Vfc. As a result, even immediately after canceling power generation suppression, the FC power Pfc can be made to follow the required load quickly, so that drivability can be further improved.

本実施形態において、ECU24(発電抑制機能122)による発電抑制中に高負荷条件(図8のS47:YES、S48:YES)及び抑制解除条件(V4>THV4)が成立した場合、ECU24(復帰立ち上がり速度変更機能126)は、前記高負荷条件が成立せずに前記抑制解除条件が成立した場合と比べて、前記発電抑制解除後の目標2次電圧V2tgtの初期値V2iniを下げる(図10のS73)。   In the present embodiment, when the high load condition (S47: YES, S48: YES in FIG. 8) and the suppression release condition (V4> THV4) are satisfied during power generation suppression by the ECU 24 (power generation suppression function 122), the ECU 24 (return rising) The speed changing function 126) lowers the initial value V2ini of the target secondary voltage V2tgt after the power generation suppression cancellation compared to the case where the suppression cancellation condition is satisfied without the high load condition being satisfied (S73 in FIG. 10). ).

FC32の特性上、FC電圧Vfcが低い方が、FC電流Ifc及びFC電力Pfcを大きくすることが可能である。また、DC/DCコンバータ22は、2次電圧V2を調整することによりFC電圧Vfcを制御する。本実施形態によれば、FC32の発電抑制を解除する際、高負荷が要求されていれば、コンバータの出力電圧(2次電圧V2)の初期値V2iniを下げることで、FC電力Pfcを迅速に増加させることが可能となる。その結果、発電抑制を解除した直後であっても、FC電力Pfcを要求負荷に速やかに追従させることが可能となるため、ドライバビリティをより向上させることができる。   Due to the characteristics of FC32, the FC current Ifc and the FC power Pfc can be increased when the FC voltage Vfc is lower. The DC / DC converter 22 controls the FC voltage Vfc by adjusting the secondary voltage V2. According to the present embodiment, when canceling the power generation suppression of the FC 32, if a high load is required, the FC power Pfc can be quickly increased by lowering the initial value V2ini of the converter output voltage (secondary voltage V2). It can be increased. As a result, even immediately after canceling power generation suppression, the FC power Pfc can be made to follow the required load quickly, so that drivability can be further improved.

5.変形例
なお、この発明は、上記実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。
5. Modifications It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations can be adopted based on the contents described in this specification. For example, the following configuration can be adopted.

[5−1.適用対象]
上記実施形態では、電源システム12をFC車両10に適用した例を示したが、これに限らず、電源システム12を別の対象に適用してもよい。例えば、電動アシスト自転車、船舶や航空機等の移動体に適用することもできる。
[5-1. Applicable to]
In the said embodiment, although the example which applied the power supply system 12 to the FC vehicle 10 was shown, not only this but the power supply system 12 may be applied to another object. For example, the present invention can also be applied to a mobile body such as an electric assist bicycle, a ship, and an aircraft.

[5−2.電源システム12の構成]
上記実施形態では、FC32とバッテリ20を並列に配置し、バッテリ20の手前にDC/DCコンバータ22を配置する構成としたが、これに限らない。例えば、図17に示すように、FC32とバッテリ20を並列に配置し、昇圧式、降圧式又は昇降圧式のDC/DCコンバータ150をFC32の手前に配置する構成であってもよい。或いは、図18に示すように、FC32とバッテリ20を並列に配置し、FC32の手前にDC/DCコンバータ150を、バッテリ20の手前にDC/DCコンバータ22を配置する構成であってもよい。或いは、図19に示すように、FC32とバッテリ20を直列に配置し、バッテリ20とモータ14の間にDC/DCコンバータ22を配置する構成であってもよい。
[5-2. Configuration of power supply system 12]
In the above embodiment, the FC 32 and the battery 20 are arranged in parallel, and the DC / DC converter 22 is arranged in front of the battery 20, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 17, the FC 32 and the battery 20 may be arranged in parallel, and the step-up, step-down or step-up / step-down DC / DC converter 150 may be arranged in front of the FC 32. Alternatively, as shown in FIG. 18, the FC 32 and the battery 20 may be arranged in parallel, and the DC / DC converter 150 may be arranged in front of the FC 32 and the DC / DC converter 22 may be arranged in front of the battery 20. Alternatively, as shown in FIG. 19, the FC 32 and the battery 20 may be arranged in series, and the DC / DC converter 22 may be arranged between the battery 20 and the motor 14.

[5−3.発電モード]
(5−3−1.発電休止モード)
上記実施形態では、目標FC電流Ifctgtをゼロとする発電休止モードを用いたが、FC32の発電を抑制するモード(目標FC電流Ifctgtを抑制するモード)であれば、これに限らない。例えば、ゼロより大きい値を目標FC電流Ifctgtとして設定してもよい。
[5-3. Power generation mode]
(5-3-1. Power generation suspension mode)
In the above embodiment, the power generation suspension mode in which the target FC current Ifctgt is zero is used. However, the mode is not limited to this as long as it is a mode for suppressing the power generation of the FC 32 (a mode for suppressing the target FC current Ifctgt). For example, a value greater than zero may be set as the target FC current Ifctgt.

(5−3−2.通常発電モードから発電休止モードに切り替える条件)
上記実施形態では、通常発電モードから発電休止モードに切り替える条件として、車速Vが第1電圧閾値THV1以下であること(図6のS23:YES)を用いたが、これに限らない。例えば、アクセル開度θが、アクセルペダル116の操作が行われていないことを示す閾値以下であるときに通常発電モードから発電休止モードに切り替えてもよい。
(5-3-2. Conditions for switching from normal power generation mode to power generation halt mode)
In the above embodiment, the condition that the vehicle speed V is equal to or lower than the first voltage threshold value THV1 (S23 in FIG. 6: YES) is used as a condition for switching from the normal power generation mode to the power generation suspension mode. For example, the normal power generation mode may be switched to the power generation suspension mode when the accelerator opening θ is equal to or less than a threshold value indicating that the operation of the accelerator pedal 116 is not performed.

(5−3−3.発電休止モードから通常発電モードに戻る条件)
上記実施形態では、発電休止モードから通常発電モードに切り替わる条件(抑制解除条件)として、車速Vが第2電圧閾値THV2以上であること(図6のS25:YES)を用いたが、これに限らない。例えば、アクセル開度θが、アクセルペダル116の操作が行われていることを示す閾値以上であるときに発電休止モードから通常発電モードに切り替えてもよい。
(5-3-3. Conditions for returning from the power generation halt mode to the normal power generation mode)
In the above embodiment, the vehicle speed V is equal to or higher than the second voltage threshold value THV2 (S25 in FIG. 6: YES) as a condition for switching from the power generation halt mode to the normal power generation mode (suppression cancellation condition). Absent. For example, the power generation suspension mode may be switched to the normal power generation mode when the accelerator opening θ is equal to or greater than a threshold value indicating that the accelerator pedal 116 is being operated.

(5−3−4.復帰立ち上がり速度の変更方法)
上記実施形態では、ドライバビリティの悪化対策実施の要否の判定を、判定時間、車速V及びアクセル開度θに基づいて行ったが、発電休止モード終了後にシステム負荷Lsの増加を求める場面であれば、これに限らない。例えば、車速Vとアクセル開度θの一方のみを用いてもよい。或いは、車速Vの代わりに、車速Vの単位時間当たりの変化量[km/h/s]でもよい。或いは、システム負荷Ls自体又はシステム負荷Lsの単位時間当たりの変化量を用いてもよい。
(5-3-4. Change method of return rising speed)
In the above embodiment, whether or not countermeasures for drivability deterioration need to be implemented is determined based on the determination time, the vehicle speed V, and the accelerator opening θ, but may be a scene where an increase in the system load Ls is sought after the power generation suspension mode ends. For example, it is not limited to this. For example, only one of the vehicle speed V and the accelerator opening degree θ may be used. Alternatively, instead of the vehicle speed V, a change amount [km / h / s] per unit time of the vehicle speed V may be used. Or you may use the variation | change_quantity per unit time of system load Ls itself or system load Ls.

上記実施形態では、ドライバビリティの悪化対策として、目標FC電流Ifctgt(及びこれに対応する目標2次電圧V2tgt)の許容最大変化量を大きくすること並びにフィードバックゲインGfbを大きくすることで、発電休止モードから通常発電モードへの復帰立ち上がり速度を高くしたが、FC電力Pfcの許容最大変化量を大きくするものであれば、これに限らない。例えば、目標FC電流Ifctgt(及び目標2次電圧V2tgt)の許容最大変化量を大きくすること並びにフィードバックゲインGfbを大きくすることのいずれかで、発電休止モードから通常発電モードへの復帰立ち上がり速度を高くしてもよい。或いは、DC/DCコンバータ22のFF項に用いるフィードフォワードゲインを大きくしてもよい。或いは、エアポンプ36の目標回転数Naptgt及び背圧弁60の目標開度θvtgtの少なくとも一方を大きくしてもよい。   In the above embodiment, as a countermeasure against the deterioration of drivability, the power generation suspension mode is set by increasing the allowable maximum change amount of the target FC current Ifctgt (and the corresponding target secondary voltage V2tgt) and increasing the feedback gain Gfb. However, the present invention is not limited to this as long as the allowable maximum change amount of the FC power Pfc is increased. For example, increasing the allowable maximum change amount of the target FC current Ifctgt (and the target secondary voltage V2tgt) and increasing the feedback gain Gfb increase the return rising speed from the power generation halt mode to the normal power generation mode. May be. Alternatively, the feed forward gain used for the FF term of the DC / DC converter 22 may be increased. Alternatively, at least one of the target rotational speed Naptgt of the air pump 36 and the target opening degree θvtgt of the back pressure valve 60 may be increased.

(5−3−5.その他)
上記実施形態では、発電休止モードの終了(通常発電モードへの切替え)と発電抑制の解除を異なるタイミングで行ったが、両者を同じタイミングで行ってもよい。
(5-3-5. Others)
In the above embodiment, the end of the power generation suspension mode (switching to the normal power generation mode) and the cancellation of power generation suppression are performed at different timings, but both may be performed at the same timing.

上記実施形態では、発電休止モードにおける目標2次電圧V2tgtをOCVよりも高い値に設定したが、これに限らず、目標2次電圧V2tgtをOCVと等しい値又はそれ未満の値に設定してもよい。   In the above embodiment, the target secondary voltage V2tgt in the power generation halt mode is set to a value higher than the OCV. However, the present invention is not limited to this, and the target secondary voltage V2tgt may be set to a value equal to or less than the OCV. Good.

[5−4.その他]
上記実施形態では、酸素を含む空気を供給するエアポンプ36を備える構成を例示したが、これに代えて又は加えて、水素を供給する水素ポンプを備える構成としてもよい。
[5-4. Others]
In the above-described embodiment, the configuration including the air pump 36 that supplies air containing oxygen is illustrated. However, instead of or in addition to this, a configuration including a hydrogen pump that supplies hydrogen may be employed.

10…燃料電池車両 14…走行モータ
18…燃料電池ユニット(反応ガス供給手段)
20…バッテリ(蓄電装置) 22…DC/DCコンバータ
24…ECU 32…燃料電池スタック
122…発電抑制機能(発電抑制手段) 124…抑制解除機能(抑制解除手段)
126…復帰立ち上がり速度変更機能(復帰立ち上がり速度変更手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell vehicle 14 ... Traveling motor 18 ... Fuel cell unit (reaction gas supply means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Battery (electric storage apparatus) 22 ... DC / DC converter 24 ... ECU 32 ... Fuel cell stack 122 ... Power generation suppression function (power generation suppression means) 124 ... Suppression release function (suppression release means)
126 ... Return rising speed changing function (return rising speed changing means)

Claims (4)

走行モータと、
前記走行モータに電力を供給する燃料電池と、
前記走行モータに電力を供給すると共に、前記走行モータからの回生電力を充電する蓄電装置と、
前記蓄電装置側に設けられ、前記蓄電装置の出力電圧を変圧することにより前記燃料電池の出力電圧を制御するコンバータと、
前記燃料電池に反応ガスを供給する反応ガス供給手段と、
前記燃料電池の発電を抑制する発電抑制条件が成立したときに前記燃料電池の出力及び前記反応ガス供給手段の作動量を通常運転領域より低い発電抑制領域に低下させる発電抑制手段と、
前記燃料電池の発電抑制を解除する抑制解除条件が成立したときに前記燃料電池の出力及び前記反応ガス供給手段の作動量を前記通常運転領域に復帰させる抑制解除手段と、
前記発電抑制手段による発電抑制中に所定の高負荷条件及び前記抑制解除条件が成立した場合には、前記高負荷条件が成立せずに前記抑制解除条件が成立した場合と比べて、前記発電抑制の解除直後に前記燃料電池へ供給する前記反応ガスの供給量並びに前記燃料電池の出力電流及び出力電圧の少なくとも1つの変化量を大きくする復帰立ち上がり速度変更手段と
を有する燃料電池車両。
A traveling motor;
A fuel cell for supplying power to the travel motor;
A power storage device that supplies power to the travel motor and charges regenerative power from the travel motor;
A converter that is provided on the power storage device side and controls the output voltage of the fuel cell by transforming the output voltage of the power storage device;
Reactive gas supply means for supplying a reactive gas to the fuel cell;
Power generation suppression means for reducing the output of the fuel cell and the operating amount of the reaction gas supply means to a power generation suppression region lower than a normal operation region when a power generation suppression condition for suppressing power generation of the fuel cell is established;
Suppression release means for returning the output of the fuel cell and the operating amount of the reaction gas supply means to the normal operation region when a suppression release condition for releasing power generation suppression of the fuel cell is satisfied;
When the predetermined high load condition and the suppression release condition are satisfied during power generation suppression by the power generation suppression means, the power generation suppression is compared with the case where the suppression release condition is satisfied without the high load condition being satisfied. A return rise speed changing means for increasing at least one change amount of the reactant gas supplied to the fuel cell and the output current and output voltage of the fuel cell immediately after release of the fuel cell vehicle.
請求項1記載の燃料電池車両において、
前記反応ガス供給手段の作動量を前記燃料電池の目標出力に追従させ、
前記発電抑制手段による発電抑制中に前記高負荷条件及び前記抑制解除条件が成立した場合、前記復帰立ち上がり速度変更手段は、前記高負荷条件が成立せずに前記抑制解除条件が成立した場合と比べて、前記燃料電池の目標出力を高く設定することで前記反応ガス供給手段の作動量及び前記反応ガスの供給量の変化量を大きくする
ことを特徴とする燃料電池車両。
The fuel cell vehicle according to claim 1, wherein
The operating amount of the reaction gas supply means follows the target output of the fuel cell,
When the high load condition and the suppression release condition are satisfied during power generation suppression by the power generation suppression unit, the return rising speed changing unit is compared with the case where the suppression release condition is satisfied without the high load condition being satisfied. Thus, by setting the target output of the fuel cell high, the operating amount of the reaction gas supply means and the amount of change in the supply amount of the reaction gas are increased.
請求項1又は2記載の燃料電池車両において、
前記発電抑制手段による発電抑制中に前記高負荷条件及び前記抑制解除条件が成立した場合、前記復帰立ち上がり速度変更手段は、前記高負荷条件が成立せずに前記抑制解除条件が成立した場合と比べて、前記コンバータのフィードバックゲインを大きくすることで前記燃料電池の出力電圧の変化速度を大きくする
ことを特徴とする燃料電池車両。
The fuel cell vehicle according to claim 1 or 2,
When the high load condition and the suppression release condition are satisfied during power generation suppression by the power generation suppression unit, the return rising speed changing unit is compared with the case where the suppression release condition is satisfied without the high load condition being satisfied. Thus, the rate of change in the output voltage of the fuel cell is increased by increasing the feedback gain of the converter.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池車両において、
前記発電抑制手段による発電抑制中に前記高負荷条件及び前記抑制解除条件が成立した場合、前記復帰立ち上がり速度変更手段は、前記高負荷条件が成立せずに前記抑制解除条件が成立した場合と比べて、前記発電抑制解除後の前記コンバータの初期出力電圧を下げる
ことを特徴とする燃料電池車両。
The fuel cell vehicle according to any one of claims 1 to 3,
When the high load condition and the suppression release condition are satisfied during power generation suppression by the power generation suppression unit, the return rising speed changing unit is compared with the case where the suppression release condition is satisfied without the high load condition being satisfied. And reducing the initial output voltage of the converter after the cancellation of power generation suppression.
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