JP2014117008A - 燃料電池車 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者に違和感を与えることの抑制と車両のエネルギ効率の低下の抑制との両立をより図る。
【解決手段】燃料電池の出力が共振範囲外のときや、燃料電池の出力が共振範囲内でもその状態が所定時間に亘って継続していないときには、要求トルクに基づく要求出力Ｐｒ＊と最適ＦＣ出力動作ラインとに基づいて燃料電池の目標出力Ｐｆｃ＊を設定する（Ｓ１４０）。一方、燃料電池の出力が共振範囲内の状態が所定時間に亘って継続しているときには、要求出力Ｐｒ＊とＮＶＦＣ出力動作ラインとに基づいて目標出力Ｐｆｃ＊を設定する（Ｓ１６０）。そして、目標出力Ｐｆｃ＊が燃料電池から出力されるよう循環ポンプやエアコンプレッサを駆動制御すると共に要求トルクがモータから駆動軸に出力されるようモータを駆動制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、燃料電池車に関する。

従来、車載され、アノードに供給された燃料ガスとカソードに供給された空気中の酸素との電気化学反応により発電する燃料電池と、カソードに空気を圧送するための空気圧縮機と、カソード空気圧力を調整するための空気圧力調整装置とを備え、要求出力を受けて燃料電池本体の必要発電量を計算し、計算した必要発電量に基づいて目標空気圧力比および目標空気流量からなる目標運転点を決定し、車速やラジエタファンのＯＮ／ＯＦＦ状態よりコンプレッサ放射音をどのレベルまで許容するかを決定すると共に決定した音圧レベルを基に運転を禁止したい運転禁止範囲を決定し、目標運転点と運転禁止範囲とに基づいて運転禁止範囲外で実際に運転する運転点である空気圧力比および空気量を決定して空気圧縮機と空気圧力調整装置とを制御する燃料電池システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このシステムでは、こうした処理により、コンプレッサの放射音レベルやうねり音を抑制して、騒音による不快感を低減している。

特開２００９−８７８５７号公報

こうした燃料電池システムでは、車両のエネルギ効率を重視して決定した目標運転点が運転禁止範囲内のときに、その運転禁止範囲外で実際の運転点を決定するものとすれば、騒音による不快感を低減することができるが、車両のエネルギ効率は低下すると考えられる。このため、運転者に違和感を与えることの抑制と車両のエネルギ効率の低下の抑制との両立をより図ることができるようにすることが課題の一つとされている。

本発明の燃料電池車は、運転者に違和感を与えることの抑制と車両のエネルギ効率の低下の抑制との両立をより図ることを主目的とする。

本発明の燃料電池車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の燃料電池車は、
走行用のモータと、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応によって発電して該発電電力を前記モータに供給可能な燃料電池と、前記燃料電池の運転に必要でブラケットを介して車体に取り付けられた燃料ポンプおよび酸素ポンプと、前記モータに電力を供給可能なバッテリと、走行に要求される要求トルクに基づいて車両の要求出力を設定し、該要求出力と車両のエネルギ効率を重視した効率制約とに基づく効率目標出力が前記燃料電池から出力されると共に前記要求トルクが前記モータから出力されるよう前記燃料ポンプおよび前記酸素ポンプと前記モータとを制御する制御手段と、を備える燃料電池車であって、
前記制御手段は、前記燃料電池の出力が前記燃料ポンプと前記酸素ポンプと前記ブラケットとの共振範囲内となる状態が所定時間に亘って継続したときには、前記効率目標出力から変更した変更目標出力が前記燃料電池から出力されると共に前記要求トルクが前記モータから出力されるよう制御する手段である、
ことを要旨とする。

この本発明の燃料電池車では、基本的には、走行に要求される要求トルクに基づいて車両の要求出力を設定し、要求出力と車両のエネルギ効率を重視した効率制約とに基づく効率目標出力が燃料電池から出力されると共に要求トルクが前記モータから出力されるよう燃料ポンプおよび酸素ポンプとモータとを制御する。そして、燃料電池の出力が燃料ポンプと酸素ポンプとブラケットとの共振範囲内となる状態が所定時間に亘って継続したときには、効率目標出力から変更した変更目標出力が燃料電池から出力されると共に要求トルクがモータから出力されるよう制御する。これにより、燃料電池の出力が共振範囲内となる状態が所定時間に亘って継続したときには、燃料ポンプと酸素ポンプとブラケットとの共振の影響（騒音や振動）で運転者に違和感を与えるのを抑制することができる。また、燃料電池の出力が所定出力範囲内となったときに直ちに燃料電池の出力を効率目標出力から変更目標出力に変更するものに比して、燃料電池の出力の増加中や減少中に一時的に（短時間だけ）所定出力範囲内となったときのように運転者に違和感と与える可能性が低いと考えられるときには、車両のエネルギ効率が低下するのを抑制することができる。即ち、運転者に違和感を与えることの抑制と車両のエネルギ効率の低下の抑制との両立をより図ることができる。

こうした本発明の燃料電池車において、前記制御手段は、前記燃料電池の出力が前記共振範囲内となる状態が前記所定時間に亘って継続したときには、前記バッテリの蓄電割合に応じて前記変更目標出力を設定する手段である、ものとすることもできる。この場合、前記バッテリの蓄電割合が所定割合以上のときには、前記効率目標出力より小さな値を前記変更目標出力に設定し、前記バッテリの蓄電割合が前記所定割合未満のときには、前記効率目標出力より大きな値を前記変更目標出力に設定する手段である、ものとすることもできる。

本発明の一実施例としての燃料電池車２０の構成の概略を示す構成図である。 循環ポンプ２４やエアコンプレッサ２６の配置の様子を模式的に示す説明図である。 実施例の電子制御ユニット５０により実行される目標出力設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 最適ＦＣ出力動作ラインの一例と燃料電池３０の目標出力Ｐｆｃ＊を設定する様子とを示す説明図である。 ＮＶＦＣ出力動作ラインの一例と燃料電池３０の目標出力Ｐｆｃ＊を設定する様子とを示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての燃料電池車２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、循環ポンプ２４やエアコンプレッサ２６の配置の様子を模式的に示す説明図である。実施例の燃料電池車２０は、図１に示すように、高圧水素タンク２２から供給され燃料ポンプとしての循環ポンプ２４により循環される燃料ガスとしての水素と酸素ポンプとしてのエアコンプレッサ２６により供給され排気中の水蒸気により加湿する加湿器２８によって加湿された空気中の酸素との電気化学反応により発電する燃料電池３０と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ３２と、燃料電池３０から出力されてＤＣ／ＤＣコンバータ３４によって電圧調整が行なわれた直流電力やバッテリ３２から出力されてＤＣ／ＤＣコンバータ３６によって電圧調整が行なわれた直流電力を三相交流電力に変換するインバータ３８と、例えば動機発電電動機として構成されて駆動輪４０ａ，４０ｂにデファレンシャルギヤ４１を介して接続された駆動軸４２にインバータ３８からの三相交流電力を用いて動力を出力するモータ４４と、車両全体をコントロールする電子制御ユニット５０とを備える。なお、循環ポンプ２４やエアコンプレッサ２６などは、図２に示すように、モータ４４を収容すると共に車体２１に固定されるモータケース４６にブラケット４８を介して取り付けられている。

燃料電池３０は、図示しないが、電解質膜とこの電解質膜を狭持するアノード電極およびカソード電極とからなる単セルをセル間の隔壁をなすセパレータと共に複数積層してなる燃料電池スタックにより構成されており、セパレータに形成されたガス流路を通じてアノード電極に供給された水素ガスとカソード電極に供給された空気による電気化学反応により発電する。燃料電池３０には、図示しないが、冷却媒体（例えば、冷却水）が循環可能な循環路が形成されており、この循環路内の冷却媒体の循環により燃料電池３０内の温度が適温（例えば、６５℃〜８５℃など）に保持されるようになっている。また、燃料電池３０の運転に必要な循環ポンプ２４やエアコンプレッサ２６などの燃料電池用補機には、燃料電池３０により発電された電力やバッテリ３２からの電力が供給されている。

電子制御ユニット５０は、ＣＰＵ５２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ５２の他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ５４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ５６と、図示しない入出力ポートと、を備える。電子制御ユニット５０には、高圧水素タンク２２内の圧力を検出する圧力センサ３３からのタンク内圧力Ｐｔ，燃料電池３０の出力端子間に取り付けられた電圧センサ３０ａからの電圧Ｖｆｃ，燃料電池３０の出力端子に取り付けられた電流センサ３０ｂからの電流Ｉｆｃ，モータ４４の回転子の位置を検出する回転位置検出センサ４４ａからの回転位置θｍ，モータ４４の三相コイルの各相に流れる相電流を検出する電流センサからの相電流，バッテリ３２の端子間に取り付けられた電圧センサ３２ａからの端子間電圧Ｖｂ，バッテリ３２の出力端子に取り付けられた電流センサ３２ｂからの充放電電流Ｉｂ，イグニッションスイッチ（スタートスイッチ）６０からのイグニッション信号，シフトレバー６１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル６３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ６４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル６５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ６６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ６８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。また、電子制御ユニット５０からは、循環ポンプ２４への駆動信号やエアコンプレッサ２６への駆動信号，インバータ３８の図示しないスイッチング素子へのスイッチング制御信号，ＤＣ／ＤＣコンバータ３４，３６への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、電子制御ユニット５０は、回転位置検出センサ４４ａにより検出されたモータ４４の回転子の回転位置θｍに基づいてモータ４４の回転子の電気角θｅや回転角速度ωｍ，回転数Ｎｍを演算したり、電流センサ３２ｂにより検出されたバッテリ３２の充放電電流Ｉｂに基づいてそのときのバッテリ３２から放電可能な電力量の全容量に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算したりしている。

こうして構成された実施例の燃料電池車２０では、電子制御ユニット５０は、アクセルペダルポジションセンサ６４からのアクセル開度Ａｃｃと車速センサ６８からの車速Ｖとに応じて駆動軸４２に要求される要求トルクＴｒ＊を設定し、設定した要求トルクＴｒ＊にモータ４４の回転数Ｎｍを乗じてモータ４４の消費電力Ｐｍを計算し、モータ４４の消費電力Ｐｍと循環ポンプ２４やエアコンプレッサ２６などの燃料電池用補機の総消費電力Ｐｈとの和として車両の要求出力Ｐｒ＊を計算し、計算した要求出力Ｐｒ＊に基づいて燃料電池３０の目標出力Ｐｆｃ＊を設定する。そして、燃料電池３０から目標出力Ｐｆｃ＊が出力されるよう循環ポンプ２４やエアコンプレッサ２６を駆動制御すると共に要求トルクＴｒ＊がモータ４４から駆動軸４２に出力されるようインバータ３８のスイッチング素子をスイッチング制御する。また、電子制御ユニット５０は、モータ４４の駆動点（トルク指令Ｔｍ＊，回転数Ｎｍ）に基づいてインバータ３８に作用させるべき目標電圧ＶＨ＊を設定し、インバータ３８に目標電圧ＶＨ＊が作用するよう昇圧コンバータ３４，３６を制御する。こうした制御により、要求トルクＴｒ＊を駆動軸４２に出力して走行する際には、燃料電池３０から目標出力Ｐｆｃ＊が出力されると共にバッテリ３２から要求出力Ｐｒ＊と目標出力Ｐｆｃ＊との差分（Ｐｒ＊−Ｐｆｃ＊）が出力されることになる。

次に、こうして構成された実施例の燃料電池車２０の動作、特に、燃料電池３０の目標出力Ｐｆｃ＊を設定する際の動作について説明する。図３は、実施例の電子制御ユニット５０により実行される目標出力設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

目標出力設定ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２は、まず、車両のエネルギ効率を重視して燃料電池３０の目標出力Ｐｆｃ＊を設定しているか運転者の乗り心地を重視して燃料電池３０の目標出力Ｐｆｃ＊を設定しているかを示す効率重視フラグＦの値を調べる（ステップＳ１００）。ここで、効率重視フラグＦは、車両のエネルギ効率を重視して燃料電池３０の目標出力Ｐｆｃ＊を設定しているときには後述のステップＳ１５０の処理によって値１が設定され、運転者の乗り心地を重視して燃料電池３０の目標出力Ｐｆｃ＊を設定しているときには後述のステップＳ１７０の処理によって値０が設定される。

効率重視フラグＦが値１のとき、即ち、車両のエネルギ効率を重視して燃料電池３０の目標出力Ｐｆｃ＊の設定しているときには、電圧センサ３０ａからの燃料電池３０の電圧Ｖｆｃと電流センサ３０ｂからの燃料電池３０の電流Ｉｆｃとの積として得られる燃料電池３０の出力Ｐｆｃが循環ポンプ２４とエアコンプレッサ２６とブラケット４８との共振範囲内か否かを判定すると共に（ステップＳ１１０）、燃料電池３０の出力Ｐｆｃが共振範囲内のときにはその状態が所定時間Ｔ１に亘って継続しているか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ここで、共振範囲は、循環ポンプ２４やエアコンプレッサ２６，ブラケット４８の特性などに基づいて予め実験や解析などによって定めることができる。また、所定時間Ｔ１は、燃料電池３０の出力Ｐｆｃが共振範囲内で継続すると循環ポンプ２４とエアコンプレッサ２６とブラケット４８との共振の影響（騒音や振動）で運転者に違和感を与え始める時間として、共振範囲と同様に、予め実験や解析などによって定めることができる。運転者がアクセルペダル６３の踏み込み量を略保持して要求出力Ｐｒ＊が略一定で、燃料電池３０の出力Ｐｆｃが共振範囲内の状態である程度の時間に亘って継続しているときには、循環ポンプ２４とエアコンプレッサ２６とブラケット４８との共振の影響で運転者に違和感を与える場合がある。一方、運転者がアクセルペダル６３を踏み込んだり踏み戻したりして要求出力Ｐｒ＊が変化して燃料電池３０の目標出力Ｐｆｃ＊（後述の効率目標出力Ｐｆｃｅｆ）が増加するときや減少するときに一時的に（短時間だけ）共振範囲内となるときには、運転者に違和感を与える可能性は低いと考えられる。ステップＳ１１０，Ｓ１２０の処理は、こうした状況判定を行なう処理である。

燃料電池３０の出力Ｐｆｃが共振範囲外のときには、要求出力Ｐｒ＊と、車両のエネルギ効率を重視した最適ＦＣ出力動作ラインと、を用いて燃料電池３０の目標出力Ｐｆｃ＊を設定し（ステップＳ１４０）、効率重視フラグＦに値１を設定して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。以下、こうして設定した目標出力Ｐｆｃ＊を効率目標出力Ｐｆｃｅｆと称することがある。

ここで、最適ＦＣ出力動作ラインは、実施例では、要求出力Ｐｒ＊と、要求出力Ｐｒ＊をモータ４４から駆動軸４２に出力する際に車両全体の損失が最小となる燃料電池３０からの出力とバッテリ３２からの出力との分配比と、の関係を予め実験や解析などによって定めて用いるものとした。図４は、最適ＦＣ出力動作ラインの一例と燃料電池３０の目標出力Ｐｆｃ＊を設定する様子とを示す説明図である。燃料電池３０の目標出力Ｐｆｃ＊は、図示するように、要求出力Ｐｒ＊が一定のライン（要求出力Ｐｒ＊の等パワーライン）と最適ＦＣ出力動作ラインとの交点として求めることができる。このようにして設定した目標出力Ｐｆｃ＊（効率目標出力Ｐｆｃｅｆ）が燃料電池３０から出力されるよう循環ポンプ２４やエアコンプレッサ２６を駆動制御することにより、車両のエネルギ効率の向上を図ることができる。

ステップＳ１１０，Ｓ１２０で、燃料電池３０の出力Ｐｆｃが共振範囲内でもその状態が所定時間Ｔ１に亘って継続していないときには、要求出力Ｐｒ＊と最適ＦＣ出力動作ラインとを用いて燃料電池３０の目標出力Ｐｆｃ＊を設定し（ステップＳ１４０）、効率重視フラグＦに値１を設定して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。この場合、燃料電池３０の目標出力Ｐｆｃ＊を効率目標出力Ｐｆｃｅｆから後述のＮＶ目標出力Ｐｆｃｎｖ（効率目標出力Ｐｆｃｅｆより小さな出力）としないことにより、燃料電池３０の出力Ｐｆｃが出力範囲内となるときに直ちに目標出力Ｐｆｃ＊を効率目標出力ＰｆｃｅｆからＮＶ目標出力Ｐｆｃｎｖに変更するものに比して、燃料電池３０の目標出力Ｐｆｃ＊の増加中や減少中に一時的に（短時間だけ）共振範囲内となるときのように運転者に違和感を与える可能性が低いと考えられるときに、車両のエネルギ効率が低下するのを抑制することができる。

ステップＳ１１０，Ｓ１２０で、燃料電池３０の出力Ｐｆｃが共振範囲内の状態が所定時間Ｔ１に亘って継続しているときには、バッテリ３２の蓄電割合ＳＯＣを閾値Ｓｌｏと比較し（ステップＳ１３０）、バッテリ３２の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｌｏ以下のときには、要求出力Ｐｒ＊と最適ＦＣ出力動作ラインとを用いて燃料電池３０の目標出力Ｐｆｃ＊を設定し（ステップＳ１４０）、効率重視フラグＦに値１を設定して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。一方、バッテリ３２の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｌｏ以上のときには、要求出力Ｐｒ＊と、車両のエネルギ効率より運転者の乗り心地（違和感の抑制）を重視するとして最適ＦＣ出力動作ラインのうち燃料電池３０の出力が共振範囲内となる部分を燃料電池３０の出力が低出力となる側に移行させたＮＶＦＣ出力動作ラインと、を用いて燃料電池３０の目標出力Ｐｆｃ＊を設定し（ステップＳ１６０）、効率重視フラグＦに値０を設定して（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。以下、こうして設定した目標出力Ｐｆｃ＊をＮＶ目標出力Ｐｆｃｎｖと称することがある。このＮＶ目標出力Ｐｆｃｎｖは、最適ＦＣ出力動作ラインとＮＶＦＣ出力動作ラインとの関係から分かるように、効率目標出力Ｐｆｃｅｆより小さくなる。

ここで、閾値Ｓｌｏは、燃料電池３０の目標出力Ｐｆｃ＊を効率目標出力Ｐｆｃｅｆに代えてＮＶ目標出力Ｐｆｃｎｖとするのを許容するバッテリ３２の蓄電割合ＳＯＣの範囲の下限として定められ、例えば、３０％や３５％などを用いることができる。これは、燃料電池３０の目標出力Ｐｆｃ＊を効率目標出力Ｐｆｃｅｆに代えてＮＶ目標出力Ｐｆｃｎｖとすると、燃料電池３０の出力が低下する分だけバッテリ３２の出力が大きくなり、バッテリ３２の蓄電割合ＳＯＣの低下が早くなるためである。

また、ＮＶＦＣ出力動作ラインは、実施例では、最適ＦＣ出力動作ラインのうち燃料電池３０の出力が共振範囲内となる部分に対して、燃料電池３０の出力が低出力となる側で、循環ポンプ２４とエアコンプレッサ２６とブラケット４８との共振が生じないよう、予め実験や解析などによって定めて用いるものとした。図５は、ＮＶＦＣ出力動作ラインの一例と燃料電池３０の目標出力Ｐｆｃ＊を設定する様子とを示す説明図である。燃料電池３０の目標出力Ｐｆｃ＊は、図示するように、要求出力Ｐｒ＊が一定のライン（要求出力Ｐｒ＊の等パワーライン）とＮＶＦＣ出力動作ラインとの交点として求めることができる。このようにして設定した目標出力Ｐｆｃ＊が燃料電池３０から出力されるよう循環ポンプ２４やエアコンプレッサ２６を駆動制御することにより、運転者の乗り心地が悪化する（違和感を与える）のを抑制することができる。

ステップＳ１７０で効率重視フラグＦに値０を設定すると、次回に本ルーチンが実行されたときには、ステップＳ１００で効率重視フラグＦが値０であるから、要求出力Ｐｒ＊（効率目標出力Ｐｆｃｅｆ）が変化していないか否かを判定すると共に（ステップＳ１８０）、バッテリ３２の蓄電割合ＳＯＣを閾値Ｓｌｏと比較する（ステップＳ１３０）。そして、要求出力Ｐｒ＊が変化しておらず（効率目標出力Ｐｆｃｅｆが共振範囲内となり）且つバッテリ３２の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｌｏ以上のときには、要求出力Ｐｒ＊とＮＶＦＣ出力動作ラインとを用いて燃料電池３０の目標出力Ｐｆｃ＊を設定し（ステップＳ１６０）、効率重視フラグＦに値０を設定して（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。一方、要求出力Ｐｒ＊が変化しているとき（効率目標出力Ｐｆｃｅｆが共振範囲外となるとき）やバッテリ３２の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｌｏ未満のときには、要求出力Ｐｒ＊と最適ＦＣ出力動作ラインとを用いて燃料電池３０の目標出力Ｐｆｃ＊を設定し（ステップＳ１４０）、効率重視フラグＦに値１を設定して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。即ち、燃料電池３０の目標出力Ｐｆｃ＊を効率目標出力ＰｆｃｅｆからＮＶ目標出力Ｐｆｃｎｖに移行させると、その後は、要求出力Ｐｒ＊（効率目標出力Ｐｆｃｅｆ）が変化するかバッテリ３２の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｌｏ未満に至ったときに燃料電池３０の目標出力Ｐｆｃ＊をＮＶ目標出力Ｐｆｃｎｖから効率目標出力Ｐｆｃｅｆに移行させるのである。

以上説明した実施例の燃料電池車２０によれば、基本的には、燃料電池３０の出力Ｐｆｃが共振範囲外のときや、燃料電池３０の出力Ｐｆｃが共振範囲内でもその状態が所定時間Ｔ１に亘って継続していないときには、要求トルクＴｒ＊に基づく要求出力Ｐｒ＊と最適ＦＣ出力動作ラインとに基づく目標出力Ｐｆｃ＊（効率目標出力Ｐｆｃｅｆ）が燃料電池３０から出力されるよう循環ポンプ２４やエアコンプレッサ２６を駆動制御すると共に要求トルクＴｒ＊がモータ４４から駆動軸４２に出力されるようモータ４４を駆動制御し、燃料電池３０の出力Ｐｆｃが共振範囲内の状態が所定時間Ｔ１に亘って継続しているときには、要求出力Ｐｒ＊とＮＶＦＣ出力動作ラインとに基づく目標出力Ｐｆｃ＊（ＮＶ目標出力Ｐｆｃｎｖ）が燃料電池３０から出力されるよう循環ポンプ２４やエアコンプレッサ２６を駆動制御すると共に要求トルクＴｒ＊がモータ４４から駆動軸４２に出力されるようモータ４４を駆動制御する。これにより、燃料電池３０の出力Ｐｆｃが共振範囲内の状態が所定時間Ｔ１に亘って継続しているときに運転者に違和感を与えるのを抑制することができる。また、燃料電池３０の出力Ｐｆｃが共振範囲内となったときに直ちに目標出力Ｐｆｃ＊を効率目標出力ＰｆｃｅｆからＮＶ目標出力Ｐｆｃｎｖに変更するものに比して、燃料電池３０の目標出力Ｐｆｃ＊の増加中や減少中に一時的に（短時間だけ）共振範囲内となるときのように運転者に違和感を与える可能性が低いと考えられるときに、車両のエネルギ効率が低下するのを抑制することができる。即ち、運転者に違和感を与えることの抑制と車両のエネルギ効率の低下の抑制との両立をより図ることができる。

実施例の燃料電池車２０では、燃料電池３０の出力Ｐｆｃが共振範囲内の状態が所定時間Ｔ１に亘って継続したときに、バッテリ３２の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｌｏ以上のときには目標出力Ｐｆｃ＊を効率目標出力Ｐｆｃｅｆからそれより低出力側のＮＶ目標出力Ｐｆｃｎｖに変更し、バッテリ３２の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｌｏ未満のときには目標出力Ｐｆｃ＊を効率目標出力Ｐｆｃｅｆから変更しないものとしたが、バッテリ３２の蓄電割合ＳＯＣあ閾値Ｓｌｏ未満のときには、目標出力Ｐｆｃ＊を効率目標出力Ｐｆｃｅｆからそれより高出力側のＮＶ目標出力Ｐｆｃｎｖ２に変更するものとしてもよい。ここで、ＮＶ目標出力Ｐｆｃｎｖ２として効率目標出力Ｐｆｃｅｆより大きく要求出力Ｐｒ＊より小さな値を用いる場合には、目標出力Ｐｆｃ＊を効率目標出力ＰｆｃｅｆからＮＶ目標出力Ｐｆｃｎｖ２に変更したときにバッテリ３２の出力を小さくしてバッテリ３２の蓄電割合ＳＯＣの低下を緩やかにすることができ、ＮＶ目標出力Ｐｆｃｎｖ２として要求出力Ｐｒ＊を用いる場合には、目標出力Ｐｆｃ＊をＮＶ目標出力Ｐｆｃｎｖ２に変更したときにバッテリ３２から電力が出力されないようにしてバッテリ３２の蓄電割合ＳＯＣを略保持することができ、ＮＶ目標出力Ｐｆｃｎｖ２として要求出力Ｐｒ＊より大きな値を用いる場合には、目標出力Ｐｆｃ＊をＮＶ目標出力Ｐｆｃｎｖ２に変更したときにバッテリ３２を充電して蓄電割合ＳＯＣを増加させることができる。

実施例の燃料電池車２０では、燃料電池３０の出力Ｐｆｃが共振範囲内の状態が所定時間Ｔ１に亘って継続したときに、目標出力Ｐｆｃ＊を効率目標出力ＰｆｃｅｆからＮＶ目標出力Ｐｆｃｎｖに変更するものとしたが、共振範囲外でも、ある程度の時間が継続したときには、目標出力Ｐｆｃ＊を効率目標出力ＰｆｃｅｆからＮＶ目標出力Ｐｆｃｎｖに変更するものとしてもよい。ここで、ある程度の時間は、燃料電池３０の出力Ｐｆｃが共振範囲から離れるほど長くなる傾向の時間を用いることができる。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ４４が「モータ」に相当し、燃料電池３０が「燃料電池」に相当し、循環ポンプ２４が「燃料ポンプ」に相当し、エアコンプレッサ２６が「酸素ポンプ」に相当し、バッテリ３２が「バッテリ」に相当し、燃料電池３０の出力Ｐｆｃが共振範囲外のときや、燃料電池３０の出力Ｐｆｃが共振範囲内でもその状態が所定時間Ｔ１に亘って継続していないときには、要求トルクＴｒ＊に基づく要求出力Ｐｒ＊と最適ＦＣ出力動作ラインとに基づく目標出力Ｐｆｃ＊（効率目標出力Ｐｆｃｅｆ）が燃料電池３０から出力されるよう循環ポンプ２４やエアコンプレッサ２６を駆動制御すると共に要求トルクＴｒ＊がモータ４４から駆動軸４２に出力されるようモータ４４を駆動制御し、燃料電池３０の出力Ｐｆｃが共振範囲内の状態が所定時間Ｔ１に亘って継続しているときには、要求出力Ｐｒ＊とＮＶＦＣ出力動作ラインとに基づく目標出力Ｐｆｃ＊（ＮＶ目標出力Ｐｆｃｎｖ）が燃料電池３０から出力されるよう循環ポンプ２４やエアコンプレッサ２６を駆動制御すると共に要求トルクＴｒ＊がモータ４４から駆動軸４２に出力されるようモータ４４を駆動制御する電子制御ユニット５０が「制御手段」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、燃料電池車の製造産業などに利用可能である。

２０ 燃料電池車、２１ 車体、２２ 高圧水素タンク、２４ 循環ポンプ、２６ エアコンプレッサ、２８ 加湿器、３０ 燃料電池、３０ａ 電圧センサ、３０ｂ 電流センサ、３２ バッテリ、３２ａ 電圧センサ、３２ｂ 電流センサ、３３ 圧力センサ、３４，３６ ＤＣ／ＤＣコンバータ、３８ インバータ、４０ａ，４０ｂ 駆動輪、４１ デファレンシャルギヤ、４２ 駆動軸、４４ モータ、４４ａ 回転位置検出センサ、４６ モータケース、４８ ブラケット、５０ 電子制御ユニット、５２ ＣＰＵ、５４ ＲＯＭ、５６ ＲＡＭ、６１ シフトレバー、６２ シフトポジションセンサ、６３ アクセルペダル、６４ アクセルペダルポジションセンサ、６５ ブレーキペダル、６６ ブレーキペダルポジションセンサ、６８ 車速センサ。

Claims (1)

1. 走行用のモータと、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応によって発電して該発電電力を前記モータに供給可能な燃料電池と、前記燃料電池の運転に必要でブラケットを介して車体に取り付けられた燃料ポンプおよび酸素ポンプと、前記モータに電力を供給可能なバッテリと、走行に要求される要求トルクに基づいて車両の要求出力を設定し、該要求出力と車両のエネルギ効率を重視した効率制約とに基づく効率目標出力が前記燃料電池から出力されると共に前記要求トルクが前記モータから出力されるよう前記燃料ポンプおよび前記酸素ポンプと前記モータとを制御する制御手段と、を備える燃料電池車であって、
   前記制御手段は、前記燃料電池の出力が前記燃料ポンプと前記酸素ポンプと前記ブラケットとの共振範囲内となる状態が所定時間に亘って継続したときには、前記効率目標出力から変更した変更目標出力が前記燃料電池から出力されると共に前記要求トルクが前記モータから出力されるよう制御する手段である、
   燃料電池車。

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