JP2018153021A - Electric vehicular power supply apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform generation at a maximum efficiency output of a fuel cell between a lower-limit value and a target value higher than the lower-limit value, improving the fuel economy of the fuel cell, in an electric vehicular power supply apparatus that includes the fuel cell and a secondary battery.SOLUTION: A power supply apparatus 3 of an electric vehicle 1 that has a fuel cell 5 and a secondary battery 7 includes: charge state detection means 31 for detecting a charge state of the secondary battery; and a fuel cell control part 29 for controlling generation of the fuel cell on the basis of the charge state detected by the charge state detection means. The fuel cell control part includes a generation control part 33 for causing the fuel cell to generate at a maximum efficiency output when the charge state is less than a lower limit charge ratio and causing the fuel cell to stop generating when the charge state reaches a target charge ratio higher than the lower limit charge ratio.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、電動車両の電源装置に関し、特に、燃料電池と２次電池とを備える電動車両の電源装置に関する。   The present disclosure relates to a power supply device for an electric vehicle, and more particularly, to a power supply device for an electric vehicle including a fuel cell and a secondary battery.

燃料電池を電源装置に備えた電動車両では、燃料電池の運転（発電）制御において、燃料電池を最も効率の高い範囲で運転を行うことで、燃費向上が図られている。
例えば、特許文献１には、燃料電池の発電効率を加味しつつ高負荷要求への対応を可能にした電源装置が開示されている。具体的には、燃料電池と、電気負荷に対して燃料電池と並列に接続された蓄電装置と、燃料電池の出力及び蓄電装置の充電を制御する制御装置とを含む電源装置であって、制御装置は、負荷要求が燃料電池の高効率点での電力より小さい場合には、当該高効率点にて燃料電池を駆動させると共に余剰電力を蓄電装置に充電する。一方、負荷要求が前記高効率点での電力以上の場合には、当該負荷要求に相当する電力を燃料電池から出力させるように制御する、ことが開示されている。 In an electric vehicle equipped with a fuel cell in a power supply device, fuel efficiency is improved by operating the fuel cell in the most efficient range in fuel cell operation (power generation) control.
For example, Patent Document 1 discloses a power supply device that can cope with a high load demand while taking into consideration the power generation efficiency of a fuel cell. Specifically, a power supply device including a fuel cell, a power storage device connected in parallel with the fuel cell with respect to an electric load, and a control device that controls the output of the fuel cell and the charging of the power storage device. When the load request is smaller than the power at the high efficiency point of the fuel cell, the device drives the fuel cell at the high efficiency point and charges the power storage device with surplus power. On the other hand, it is disclosed that when the load request is greater than or equal to the power at the high efficiency point, control is performed so that power corresponding to the load request is output from the fuel cell.

特開２００６−２１０１００号公報JP 2006-210100 A

しかしながら、特許文献１の電源装置では、燃料電池の高効率点での運転により燃費向上を図ることが示されているが、特許文献１の図２のフローチャートにおけるステップＳ７のように、蓄電装置（２次電池）の充電率（ＳＯＣ）がＸ％（例えば６０％）未満の場合に高効率点での運転が行われる制御である。
従って、特許文献１は、充電率がＸ％の１点を基に高効率点での運転を制御するものであるため、充電率（ＳＯＣ）を基にきめ細かく高効率点での運転を制御して燃料電池の燃費をより向上することまでは、開示されていない。 However, in the power supply device of Patent Document 1, it is shown that fuel efficiency is improved by driving the fuel cell at a high efficiency point. However, as in Step S7 in the flowchart of FIG. This is control in which operation at a high efficiency point is performed when the charging rate (SOC) of the secondary battery is less than X% (for example, 60%).
Therefore, since Patent Document 1 controls the operation at the high efficiency point based on one point where the charging rate is X%, the operation at the high efficiency point is finely controlled based on the charging rate (SOC). Thus, there is no disclosure until the fuel consumption of the fuel cell is further improved.

そこで、上記技術的課題に鑑み、本発明の少なくとも一実施形態は、燃料電池と２次電池とを備える電動車両の電源装置において、燃料電池の最高効率出力での発電を、下限値と該下限値より大きい目標値との間において行うことにより燃料電池の燃費の向上を図ることを目的とする。   Accordingly, in view of the above technical problem, at least one embodiment of the present invention is directed to a power supply device for an electric vehicle including a fuel cell and a secondary battery. The object is to improve the fuel consumption of the fuel cell by carrying out between the target value larger than the value.

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る電動車両の電源装置は、水素及び酸素の供給を受けて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池で発生する電力を充電する２次電池と、を備える電動車両の電源装置において、前記２次電池の充電状態を検出する充電状態検出手段と、前記充電状態検出手段からの充電状態を基に前記燃料電池の発電を制御する燃料電池制御部と、を備え、前記燃料電池制御部は、前記充電状態が下限充電率以下に下回ると前記燃料電池を最高効率出力で発電し、前記下限充電率より大きい目標充電率以上に達すると前記燃料電池の発電を停止する発電制御部を有することを特徴とする。   (1) A power supply apparatus for an electric vehicle according to at least one embodiment of the present invention includes: a fuel cell that generates power by receiving supply of hydrogen and oxygen; and a secondary battery that charges electric power generated by the fuel cell. In the power supply apparatus for an electric vehicle, a charge state detection unit that detects a charge state of the secondary battery, a fuel cell control unit that controls power generation of the fuel cell based on a charge state from the charge state detection unit, The fuel cell control unit generates power at the highest efficiency output when the state of charge falls below a lower limit charging rate, and generates power of the fuel cell when reaching a target charging rate greater than the lower limit charging rate. It has the electric power generation control part which stops.

上記構成（１）によれば、２次電池の充填率に下限値と該下限値より大きい目標値とを設定して、その間において燃料電池を最高効率出力の一定値で発電するので、所定の一定値の充電率を境にして最高効率出力による発電を制御するものに比べて最高効率出力による発電時間を長く設定可能になり、燃料電池の燃費向上を図ることができる。
この燃料電池の燃費向上とは、水素ガス量および酸素量の低減、さらに燃料電池を発電するために必要とする補機、例えば、外気から取り込んだ空気を酸素ガスとして燃料電池のカソードへ供給する空気ブロアや、燃料電池のアノードに供給された燃料の水素ガスの未反応水素ガスを燃料電池のアノードに還流させる循環ポンプや、燃料電池の冷却水もしくは冷却風の供給ポンプ等の補機を作動する電力を低減することである。
また、２次電池の充填率に下限値と該下限値より大きい目標値とを設定して、その間において燃料電池を最高効率出力の一定値で発電するので、所定の一定値の充電率を境にして最高効率出力による発電を制御するのに比べて発電開始と停止の作動回答が低減するため、燃料電池の劣化が抑制される。 According to the configuration (1), a lower limit value and a target value larger than the lower limit value are set for the filling rate of the secondary battery, and the fuel cell is generated with a constant value of the maximum efficiency output in the meantime. The power generation time with the maximum efficiency output can be set longer than that in which the power generation with the maximum efficiency output is controlled at a constant charging rate, and the fuel cell fuel efficiency can be improved.
The improvement in fuel consumption of the fuel cell means that the amount of hydrogen gas and oxygen is reduced, and further, auxiliary equipment necessary for generating power from the fuel cell, for example, air taken from outside air is supplied as oxygen gas to the cathode of the fuel cell. Operates auxiliary equipment such as an air blower, a circulation pump that recirculates unreacted hydrogen gas of the fuel hydrogen gas supplied to the anode of the fuel cell to the anode of the fuel cell, and a fuel cell cooling water or cooling air supply pump To reduce the power to be used.
In addition, since a lower limit value and a target value larger than the lower limit value are set for the charging rate of the secondary battery and the fuel cell generates power at a constant value of the maximum efficiency output during that period, the charging rate at a predetermined constant value is bounded. Thus, since the response to start and stop of power generation is reduced as compared to controlling power generation with the highest efficiency output, deterioration of the fuel cell is suppressed.

（２）幾つかの実施形態では、前記発電制御部は、充電率の負の時間変化が大きくなるに従って、前記目標充電率を増大して、前記最高効率出力による燃料電池の発電時間を長くすることを特徴とする。   (2) In some embodiments, the power generation control unit increases the target charging rate and lengthens the power generation time of the fuel cell with the highest efficiency output as the negative time change of the charging rate increases. It is characterized by that.

上記構成（２）によれば、発電制御部によって、充電率の負の時間変化が大きくなるに従って、すなわち、充電率の低下傾向が大きくなるに従って、目標充電率を増大して、最高効率出力による燃料電池の発電時間を長くするので、燃料電池の燃費向上を図りつつ２次電池の充電率を下限充電率に維持できる。   According to the configuration (2), the power generation control unit increases the target charging rate as the negative time change of the charging rate increases, that is, as the charging rate decreases, and the maximum efficiency output is achieved. Since the power generation time of the fuel cell is lengthened, the charge rate of the secondary battery can be maintained at the lower limit charge rate while improving the fuel consumption of the fuel cell.

また、充電率の負の時間変化が大きくなることは、高負荷運転及び高速運転時であり、この場合には、目標充電率を増大して、２次電池の充電率を高く維持することにより、２次電池の電欠を防止することができる。
さらに、２次電池の電欠を防止することにより、燃料電池を最高出力すなわち低効率で発電するエマージェンシーモードでの出力が防止され、燃費の悪化を抑制することが出来る。同様に下限ＳＯＣ（ＳＯＣＳＡＶＥ、ＳＯＣＣＨＡＲＧＥを含む）を下回ることを防止することにより燃料電池を、ＳＯＣ偏差をフィードバックして出力すること、すなわち最高効率出力より大きい出力による低効率発電が防止され、燃費の悪化を抑制することが出来る。 Further, the negative time change of the charging rate becomes large during high load operation and high speed operation. In this case, by increasing the target charging rate and maintaining the charging rate of the secondary battery high. Secondary battery shortage can be prevented.
Further, by preventing the secondary battery from running out of electricity, output in the emergency mode in which the fuel cell generates the maximum output, that is, with low efficiency, can be prevented, and deterioration of fuel consumption can be suppressed. Similarly, by preventing the fuel cell from falling below the lower limit SOC (including SOC SAVE and SOC CHARGE ), the SOC deviation is fed back and output, that is, low-efficiency power generation due to an output larger than the maximum efficiency output is prevented. Deterioration of fuel consumption can be suppressed.

（３）幾つかの実施形態では、前記電動車両には、前記発電制御部によって前記下限充電率を維持すると共に前記目標充電率を増大するように前記燃料電池の発電が制御される「ノーマルモード」の走行モードが設けられていることを特徴とする。   (3) In some embodiments, in the electric vehicle, the power generation control unit controls the power generation of the fuel cell so as to maintain the lower limit charging rate and increase the target charging rate. ”Is provided.

上記構成（３）によれば、「ノーマルモード」では、下限充電率が維持され、さらに目標充電率を増大して、最高効率出力による燃料電池の発電時間を長くするので、燃料電池の燃費向上を図りつつ２次電池の充電率を下限充電率に維持できる。   According to the configuration (3), in the “normal mode”, the lower limit charging rate is maintained, the target charging rate is further increased, and the power generation time of the fuel cell with the maximum efficiency output is lengthened. Thus, the charging rate of the secondary battery can be maintained at the lower limit charging rate.

（４）幾つかの実施形態では、前記電動車両は走行モードを選択するモード選択手段を備え、前記モード選択手段によって選択時の前記２次電池の充電率を維持する「セーブモード」が選択された場合には、前記発電制御部は、前記「セーブモード」の選択時の充電率を前記下限充電率とし、前記「ノーマルモード」の場合よりも前記目標充電率の増大係数を大きくすることを特徴とする。   (4) In some embodiments, the electric vehicle includes a mode selection unit that selects a travel mode, and the mode selection unit selects a “save mode” that maintains the charge rate of the secondary battery at the time of selection. The power generation control unit sets the charging rate when the “save mode” is selected as the lower limit charging rate, and increases the increase coefficient of the target charging rate than in the “normal mode”. Features.

上記構成（４）によれば、走行モード選択手段によって「セーブモード」が選択された場合には、走行モードが「ノーマルモード」の場合より目標充電率の増大係数を大きくするので、「ノーマルモード」の場合より目標充電率が大きくなり、燃料電池の最高効率出力による発電時間が長くなるので、「セーブモード」の下限充電率の維持を燃料電池の燃費向上を図りつつ達成できる。
また、目標充電率の増大係数が大きくなるセーブモードでは、ノーマルモードより目標充電率を上げることで、ＳＯＣが高めに保持されるため、その後の高負荷運転での２次電池の電欠が防止される。 According to the configuration (4), when the “save mode” is selected by the travel mode selection means, the increase factor of the target charging rate is made larger than when the travel mode is the “normal mode”. Since the target charging rate becomes larger than that in the case of "" and the power generation time by the maximum efficiency output of the fuel cell becomes longer, the lower limit charging rate of the "save mode" can be maintained while improving the fuel consumption of the fuel cell.
Also, in the save mode where the increase factor of the target charge rate is large, the SOC is kept higher by raising the target charge rate than in the normal mode, so that the secondary battery is prevented from running out at high load operation thereafter. Is done.

（５）幾つかの実施形態では、前記モード選択手段によって所定充電率を維持する「チャージモード」が選択された場合には、前記発電制御部は、前記「チャージモード」の所定充電率を前記下限充電率とし、前記「セーブモード」の場合よりも前記目標充電率の増大係数を大きくすることを特徴とする。   (5) In some embodiments, when a “charge mode” that maintains a predetermined charging rate is selected by the mode selection unit, the power generation control unit sets the predetermined charging rate of the “charge mode” to The lower limit charging rate is set, and the increase coefficient of the target charging rate is made larger than that in the “save mode”.

上記構成（５）によれば、走行モード選択手段によって「チャージモード」が選択された場合には、走行モードが「セーブモード」の場合より目標充電率の増大係数を大きくするので、「セーブモード」の場合より目標充電率が大きくなり、燃料電池の最高効率出力による発電時間が長くなるので、「チャージモード」の下限充電率の維持を燃料電池の燃費向上を図りつつ達成できる。
また、前述のセーブモードの場合の説明と同様に、チャージモードでは、目標充電率の増大係数が大きくなることで、ＳＯＣがより高めに保持されるため、その後の高負荷運転での２次電池の電欠が防止される。 According to the configuration (5), when the “charge mode” is selected by the travel mode selection unit, the increase coefficient of the target charging rate is made larger than when the travel mode is the “save mode”. Since the target charging rate becomes larger than that in the case of “and the power generation time by the maximum efficiency output of the fuel cell becomes longer, the lower limit charging rate of the“ charge mode ”can be maintained while improving the fuel consumption of the fuel cell.
Similarly to the description in the case of the save mode described above, in the charge mode, the SOC is kept higher because the increase coefficient of the target charge rate is increased, so that the secondary battery in the subsequent high-load operation. Is prevented.

（６）幾つかの実施形態では、前記燃料電池制御部は、前記燃料電池の最高効率出力から車両要求出力を差引いた出力が２次電池受入電力を上回るとき、前記目標充電率に関わらず前記燃料電池の発電を停止することを特徴とする。   (6) In some embodiments, when the output obtained by subtracting the vehicle required output from the maximum efficiency output of the fuel cell exceeds the secondary battery received power, the fuel cell control unit, regardless of the target charging rate, The power generation of the fuel cell is stopped.

上記構成（６）によれば、燃料電池の最高効率出力から車両要求出力を差引いた出力が２次電池受入電力を上回るとき、目標充電率に関わらず燃料電池の発電を停止するので、２次電池への過剰充電を抑制して２次電池の劣化を防止できる。   According to the configuration (6), when the output obtained by subtracting the vehicle required output from the maximum efficiency output of the fuel cell exceeds the secondary battery received power, the power generation of the fuel cell is stopped regardless of the target charging rate. Deterioration of the secondary battery can be prevented by suppressing overcharge to the battery.

（７）幾つかの実施形態では、前記電動車両は走行モードを選択するモード選択手段を備え、前記モード選択手段によって所定充電率を維持する「スーパーチャージモード」が選択された場合には、前記発電制御部は、前記「スーパーチャージモード」の所定充電率を前記下限充電率として前記目標充電率を増大し、前記燃料電池制御部は、前記燃料電池の最高効率出力から車両要求出力を差引いた出力が２次電池受入電力を上回るとき、前記燃料電池の出力を車両要求出力と２次電池受入電力との合算値に制限して、前記２次電池に充電することを特徴とする。   (7) In some embodiments, the electric vehicle includes mode selection means for selecting a travel mode, and when the “super charge mode” for maintaining a predetermined charging rate is selected by the mode selection means, The power generation control unit increases the target charging rate with the predetermined charging rate of the “super charge mode” as the lower limit charging rate, and the fuel cell control unit subtracts the vehicle required output from the maximum efficiency output of the fuel cell. When the output exceeds the secondary battery received power, the output of the fuel cell is limited to the sum of the vehicle required output and the secondary battery received power, and the secondary battery is charged.

上記構成（７）によれば、モード選択手段によって「スーパーチャージモード」が選択された場合には、燃料電池制御部は、燃料電池の最高効率出力から車両要求出力を差引いた出力が２次電池受入電力を上回るとき、燃料電池の出力を車両要求出力と２次電池受入電力との合算値になるように制限して２次電池に充電するので、「スーパーチャージモード」の所定充電率に達するまで充電ができるようになる。 According to the above configuration (7), when the “supercharge mode” is selected by the mode selection means, the fuel cell control unit outputs an output obtained by subtracting the vehicle required output from the maximum efficiency output of the fuel cell. When the received power is exceeded, the output of the fuel cell is limited to the sum of the required vehicle output and the received power of the secondary battery, and the secondary battery is charged, so that the predetermined charging rate in the “super charge mode” is reached. Can be charged up to.

本発明の少なくとも一実施形態によれば、燃料電池と２次電池とを備える電動車両の電源装置において、燃料電池の最高効率出力での発電を、下限値と該下限値より大きい目標値との間において行うことにより、所定の一定値の充電率を境にして最高効率出力の運転を制御するものに比べて燃費向上を図ることが可能になる。   According to at least one embodiment of the present invention, in a power supply device for an electric vehicle including a fuel cell and a secondary battery, the power generation at the highest efficiency output of the fuel cell is a lower limit value and a target value greater than the lower limit value. By performing between the two, it is possible to improve the fuel efficiency compared to the case where the operation with the highest efficiency output is controlled at a predetermined constant charging rate.

本発明の一実施形態に係る電動車両の電源装置の構成概要図である。1 is a schematic configuration diagram of a power supply device for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention. 燃料電池の運転制御を説明する制御表である。It is a control table explaining the operation control of a fuel cell. 燃料電池出力（ＦＣ出力）と車両効率との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between a fuel cell output (FC output) and vehicle efficiency. ２次電池受入可能電力と充電率（ＳＯＣ）との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between secondary battery receivable electric power and a charging rate (SOC). 本発明の一実施形態に係る電動車両の電源装置の燃料電池制御部における制御フローチャートである。It is a control flowchart in the fuel cell control part of the power supply device of the electric vehicle which concerns on one Embodiment of this invention. 図５における「ノーマルモード制御」の制御フローチャートである。6 is a control flowchart of “normal mode control” in FIG. 5. 図５における「エマージェンシーモード制御」の制御フローチャートである。6 is a control flowchart of “emergency mode control” in FIG. 5. 図５における「セーブモード制御」の制御フローチャートである。6 is a control flowchart of “save mode control” in FIG. 5. 図５における「チャージモード制御」の制御フローチャートである。6 is a control flowchart of “charge mode control” in FIG. 5. 図５における「スーパーチャージモード制御」の制御フローチャートである。6 is a control flowchart of “supercharge mode control” in FIG. 5. 本発明の他の一実施形態に係る電動車両の電源装置の燃料電池制御部における制御フローチャートである。It is a control flowchart in the fuel cell control part of the power supply device of the electric vehicle which concerns on other one Embodiment of this invention.

以下、添付図面を参照して、本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、これらの実施形態に記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状及びその相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。   Several embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described in these embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples. Only. For example, an expression indicating that things such as “identical”, “equal”, and “homogeneous” are in an equal state not only represents an exactly equal state, but also has a tolerance or a difference that can provide the same function. It also represents the existing state. On the other hand, the expressions “comprising”, “comprising”, “comprising”, “including”, or “having” one constituent element are not exclusive expressions for excluding the existence of the other constituent elements.

本発明の一実施形態に係る電動車両１の電源装置３について、全体構成を、図１を参照して説明する。
図１に示すように、電動車両１は、水素及び酸素の供給を受けて発電を行う燃料電池（ＦＣ：Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）５と、燃料電池５で発生される電力を充電する２次電池７と、主に２次電池７からの電力の供給を受けて駆動する走行用モータ（モータ）９とを備えている。図１においては、前輪１１側を走行用モータ９で駆動する例を示しているが、走行用モータ９を後輪側に設けても、前後輪両側に設けてもよい。 An overall configuration of a power supply device 3 of an electric vehicle 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the electric vehicle 1 includes a fuel cell (FC) 5 that generates power by receiving supply of hydrogen and oxygen, and a secondary battery 7 that charges power generated by the fuel cell 5. A travel motor (motor) 9 is provided which is driven mainly by the supply of electric power from the secondary battery 7. Although FIG. 1 shows an example in which the front wheel 11 side is driven by the traveling motor 9, the traveling motor 9 may be provided on the rear wheel side or on both sides of the front and rear wheels.

燃料電池５は、固体高分子電解質膜を挟んで空気極（カソード）と燃料極（アノード）とを対設した構造を有する発電セルを、セパレータで挟持して、これを複数積層して構成されている。
また、複数の発電セルの各空気極側の触媒層に酸素である空気が供給されるようになっており、各燃料極側の触媒層に燃料ガスの水素ガスが供給されるようになっている。 The fuel cell 5 is configured by sandwiching a power generation cell having a structure in which an air electrode (cathode) and a fuel electrode (anode) are opposed to each other with a solid polymer electrolyte membrane interposed therebetween, and laminating a plurality of these. ing.
Also, air as oxygen is supplied to the catalyst layer on each air electrode side of the plurality of power generation cells, and hydrogen gas of fuel gas is supplied to the catalyst layer on each fuel electrode side. Yes.

この燃料電池５においては、燃料極（アノード）に水素ガスを供給すると共に、空気極（カソード）に酸素を含む空気を供給すると、下記に示すような反応が生じるので、電極間に発生する起電力として電気エネルギーを取り出すことが可能となる。
燃料極（アノード）：Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-
空気極（カソード）：１／２Ｏ２＋２Ｈ+＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ In this fuel cell 5, when hydrogen gas is supplied to the fuel electrode (anode) and air containing oxygen is supplied to the air electrode (cathode), the following reaction occurs. It becomes possible to take out electrical energy as electric power.
Fuel electrode (anode): H 2 → 2H + + 2e −
Air electrode (cathode): 1 / 2O 2 + 2H + + 2e − → H 2 O

また、燃料電池５の空気極（不図示）に酸素を含む空気を供給する空気ブロア（不図示）や、燃料極（不図示）に水素ガスを供給する水素タンク（不図示）が接続されている。
さらに、燃料電池５のアノードに供給される水素ガスの未反応水素ガスを燃料電池のアノードに還流させる水素ガス循環ポンプ（不図示）や、燃料電池の冷却水もしくは冷却風の供給ポンプ（不図示）等の燃料電池用の補機が設けられている。 Further, an air blower (not shown) for supplying air containing oxygen to an air electrode (not shown) of the fuel cell 5 and a hydrogen tank (not shown) for supplying hydrogen gas to the fuel electrode (not shown) are connected. Yes.
Further, a hydrogen gas circulation pump (not shown) for recirculating unreacted hydrogen gas supplied to the anode of the fuel cell 5 to the anode of the fuel cell, or a cooling water or cooling air supply pump (not shown) for the fuel cell. ) Etc. are provided for the fuel cell.

電源装置３は、燃料電池５、２次電池７、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３、インバータ１５、さらに制御装置１７等を備えて構成されている。
この電源装置３によって生成された電力は、モータ９、さらに、燃料電池５の補機である空気ブロア、水素ガス循環ポンプ、燃料電池の冷却水もしくは冷却風の供給ポンプや、車両補機である車室エアコンやランプ等に供給されるようになっている。 The power supply device 3 includes a fuel cell 5, a secondary battery 7, a DC-DC converter 13, an inverter 15, a control device 17, and the like.
The electric power generated by the power supply device 3 is a motor 9, an air blower that is an auxiliary device of the fuel cell 5, a hydrogen gas circulation pump, a fuel cell cooling water or cooling air supply pump, and a vehicle auxiliary device. It is supplied to passenger compartment air conditioners and lamps.

また、電動車両１のモータ９は、主に２次電池７の電力によって駆動されるように構成されており、燃料電池５で発電された電力は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３により所定電圧に調整されて２次電池７に充電される。すなわち、２次電池７の出力不足が生じた場合にだけ、不足を補うように燃料電池５からの電力がモータ９に供給されるようになっている。   Further, the motor 9 of the electric vehicle 1 is configured to be driven mainly by the electric power of the secondary battery 7, and the electric power generated by the fuel cell 5 is adjusted to a predetermined voltage by the DC-DC converter 13. Then, the secondary battery 7 is charged. That is, the electric power from the fuel cell 5 is supplied to the motor 9 so as to compensate for the shortage only when the output of the secondary battery 7 is insufficient.

このように、２次電池７は、車両走行時おける加減速に伴う負荷変動時の電力供給を担うと共に、車両制動時における回生電力の貯蔵源を担うものである。２次電池７は、リチウムイオン電池や、ニッケル・カドミウム電池や、ニッケル・水素電池等であってもよく特に限定されるものではない。   As described above, the secondary battery 7 serves to supply power when the load fluctuates due to acceleration / deceleration during vehicle travel, and also serves as a storage source for regenerative power during vehicle braking. The secondary battery 7 may be a lithium ion battery, a nickel / cadmium battery, a nickel / hydrogen battery, or the like, and is not particularly limited.

次に、制御装置１７について説明する。
制御装置１７は、図示しない信号入力部、信号出力部、記憶部、演算部等が設けられている。信号入力部には、車両状態センサ１９からの信号、例えば車速、アクセルペダルの踏込量（加速度）を検出するセンサ等からの信号、また走行モード選択スイッチ２１からの走行モード信号が入力される。
また、図１に示すように、制御装置１７は、２次電池制御部２３、モータ制御部２５、車両制御部２７、燃料電池制御部（ＦＣ制御部）２９を主に備えている。 Next, the control device 17 will be described.
The control device 17 is provided with a signal input unit, a signal output unit, a storage unit, a calculation unit, and the like (not shown). The signal input unit receives a signal from the vehicle state sensor 19, for example, a signal from a sensor that detects a vehicle speed, an accelerator pedal depression amount (acceleration), and a travel mode signal from the travel mode selection switch 21.
As shown in FIG. 1, the control device 17 mainly includes a secondary battery control unit 23, a motor control unit 25, a vehicle control unit 27, and a fuel cell control unit (FC control unit) 29.

２次電池制御部２３は、２次電池７の温度、出力電圧、放電電流、さらには２次電池の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を充電状態検出手段３１で検出して、これら情報を取得して、車両制御部２７、さらに燃料電池制御部２９へ送信する。   The secondary battery control unit 23 detects the temperature, output voltage, discharge current of the secondary battery 7, and also the state of charge (SOC) of the secondary battery by the state of charge detection means 31, and this information is obtained. Obtained and transmitted to the vehicle control unit 27 and further to the fuel cell control unit 29.

モータ制御部２５は、モータ９のトルク情報などを検出して取得して、該検出情報を車両制御部２７へ送信している。また、車両制御部２７からの車両要求出力の指示に基づいて、モータ９の出力トルクを制御するためにインバータ１５の制御を実行する。   The motor control unit 25 detects and acquires torque information of the motor 9 and transmits the detection information to the vehicle control unit 27. Further, based on a vehicle request output instruction from the vehicle control unit 27, the inverter 15 is controlled to control the output torque of the motor 9.

車両制御部２７は、車両状態センサ１９、例えば車速センサ、アクセルペダルの踏込量（加速度）を検出するセンサ等からの信号を基に、さらに燃料電池５の補機及び車両補機の消費電力を含む車両要求出力を算出して、モータ制御部２５及び後述する燃料電池制御部２９へ車両要求出力を出力する。
また、電動車両１には、走行モード選択スイッチ２１が設けられており、車両制御部２７は、走行モード選択スイッチ２１からの検出信号、すなわち、ドライバーによって選択された走行モード信号を燃料電池制御部２９、モータ制御部２５に出力するようになっている。 The vehicle control unit 27 further calculates the power consumption of the auxiliary equipment of the fuel cell 5 and the auxiliary equipment of the vehicle based on signals from the vehicle state sensor 19, for example, a vehicle speed sensor, a sensor for detecting the depression amount (acceleration) of the accelerator pedal. The vehicle request output is calculated, and the vehicle request output is output to the motor control unit 25 and a fuel cell control unit 29 described later.
Further, the electric vehicle 1 is provided with a travel mode selection switch 21, and the vehicle control unit 27 receives a detection signal from the travel mode selection switch 21, that is, a travel mode signal selected by the driver, as a fuel cell control unit. 29, output to the motor control unit 25.

この走行モード選択スイッチ２１によって、ドライバーは走行モードを選択して２次電池７の充電状態を選択できるようになっている。
例えば、走行モード選択スイッチ２１は、「セーブモード」、「チャージモード」、「スーパーチャージモード」を選択可能になっており、これら走行モードを選択しない通常運転時には、電動車両１は「ノーマルモード」状態になっている。 With this travel mode selection switch 21, the driver can select the travel mode and select the charging state of the secondary battery 7.
For example, the travel mode selection switch 21 can select “save mode”, “charge mode”, and “supercharge mode”. During normal operation in which these travel modes are not selected, the electric vehicle 1 is in “normal mode”. It is in a state.

さらに、２次電池７が、電欠状態になる場合には、電欠防止のために自動的に「エマージェンシーモード」に切り替わり燃料電池５が最大発電出力で発電する。また、アクセルペダルの踏込が所定量以上の場合には、自動的に「アシストモード」に切り替わり、２次電池７の出力不足を補うように燃料電池５の出力が制御され、２次電池７への充電及びモータ９へ供給されるようになっている。   Further, when the secondary battery 7 is in a power shortage state, the fuel cell 5 automatically switches to “emergency mode” to prevent power shortage and generates power at the maximum power generation output. When the accelerator pedal is depressed more than a predetermined amount, the mode is automatically switched to the “assist mode”, and the output of the fuel cell 5 is controlled so as to compensate for the shortage of the output of the secondary battery 7. And are supplied to the motor 9.

また、燃料電池５が発電不要で停止状態にある場合には、自動的に「ＥＶモード」に切り替わるようになっている。この場合には、燃料電池５は発電を停止して、電動車両１は２次電池７の充電電力のみで走行される状態となる。
これら各走行モードにおける燃料電池５の発電出力と２次電池７の充電状態については、図２の制御表及び図５〜図１１のフローチャートにおいて詳述する。 Further, when the fuel cell 5 is in a stopped state without generating power, it is automatically switched to the “EV mode”. In this case, the fuel cell 5 stops power generation, and the electric vehicle 1 is in a state of being driven only by the charging power of the secondary battery 7.
The power generation output of the fuel cell 5 and the state of charge of the secondary battery 7 in each of the travel modes will be described in detail in the control table of FIG. 2 and the flowcharts of FIGS.

燃料電池制御部２９は、燃料電池５の発電（発電出力、発電タイミング）を制御し、主に充電状態検出手段３１からの２次電池７の充電状態の信号を基に燃料電池５の発電（発電出力、発電タイミング）を制御する。そして、燃料電池制御部２９には、充電状態が下限充電率以下に下回ると燃料電池５を最高効率出力で発電し、下限充電率より大きい目標充電率以上に達すると燃料電池５の発電を停止する発電制御部３３を有している。   The fuel cell control unit 29 controls the power generation (power generation output, power generation timing) of the fuel cell 5, and mainly generates the power of the fuel cell 5 based on the charge state signal of the secondary battery 7 from the charge state detection means 31. (Power generation output, power generation timing). Then, the fuel cell control unit 29 generates power at the highest efficiency output when the state of charge falls below the lower limit charging rate, and stops the power generation of the fuel cell 5 when reaching a target charging rate that is greater than the lower limit charging rate. The power generation control unit 33 is provided.

図３に、燃料電池出力（ＦＣ出力）と車両効率との関係を示す。横軸は燃料電池５の出力電力（ＫＷ）であり、縦軸は車両効率（％）を示す。この車両効率は、燃料電池５及び燃料電池５の補機を含む燃料電池システムを搭載した電動車両の効率（車両効率）である。図３に示す特性を基に「最高効率出力」は、図３における最高効率点Ｘｍ（％）のＦＣ出力Ｐｓ（ＫＷ）である。   FIG. 3 shows the relationship between fuel cell output (FC output) and vehicle efficiency. The horizontal axis represents the output power (KW) of the fuel cell 5, and the vertical axis represents the vehicle efficiency (%). This vehicle efficiency is the efficiency (vehicle efficiency) of an electric vehicle equipped with a fuel cell system including a fuel cell 5 and an auxiliary device of the fuel cell 5. The “maximum efficiency output” based on the characteristics shown in FIG. 3 is the FC output Ps (KW) at the maximum efficiency point Xm (%) in FIG.

また、発電制御部３３は、充電率の負の時間変化が大きくなるに従って、すなわち、充電率が低下傾向にある場合には、目標充電率を増大して、最高効率出力による燃料電池の発電時間を長くするように制御する。このように、目標充電率を増大して、最高効率出力による燃料電池の発電時間を長くするので、最高効率出力による充電時間が確保できるため、燃料電池の燃費を向上できる。   In addition, the power generation control unit 33 increases the target charging rate as the negative time change of the charging rate increases, that is, when the charging rate is declining, so that the power generation time of the fuel cell with the maximum efficiency output is increased. Is controlled to be longer. Thus, since the target charging rate is increased and the power generation time of the fuel cell with the maximum efficiency output is lengthened, the charging time with the maximum efficiency output can be secured, so that the fuel consumption of the fuel cell can be improved.

次に、図２の制御表を参照して、燃料電池制御部２９による燃料電池５の発電制御について説明する。
制御表のＮｏ．１は、「エマージェンシーモード」を示す。この「エマージェンシーモード」は、２次電池７の電欠を防止するモードであり、例えば、２次電池７のＳＯＣが１５％未満になった場合に、ＳＯＣが２０％に達するまで、燃料電池５をＦＣ最大出力Ｐｍａｘで発電する。 Next, power generation control of the fuel cell 5 by the fuel cell control unit 29 will be described with reference to the control table of FIG.
No. in the control table. 1 indicates “emergency mode”. This “emergency mode” is a mode for preventing the secondary battery 7 from running out of electricity. For example, when the SOC of the secondary battery 7 becomes less than 15%, the fuel cell 5 is kept until the SOC reaches 20%. Is generated at the FC maximum output Pmax.

制御表のＮｏ．２は、「アシストモード」を示す。この「アシストモード」は、２次電池７の出力不足を補うモードであり、急加速時にアクセルペダルの踏込が所定量以上の場合に、２次電池７の出力不足を補うように燃料電池５の発電出力が制御される。例えば、車両要求出力＞２次電池最大出力＋現在のＦＣ出力の場合に、車両要求出力−２次電池最大出力となるように、燃料電池出力を制御する。この２次電池最大出力は現在のＳＯＣから算出される。例えば、２次電池最大出力とＳＯＣとの関係を有したマップ等を予め備えておくことで算出される。   No. in the control table. Reference numeral 2 denotes an “assist mode”. This “assist mode” is a mode that compensates for the shortage of the output of the secondary battery 7. When the accelerator pedal is depressed more than a predetermined amount during rapid acceleration, the fuel cell 5 is compensated for the shortage of the output of the secondary battery 7. The power generation output is controlled. For example, when the vehicle required output> the secondary battery maximum output + the current FC output, the fuel cell output is controlled so that the vehicle required output−the secondary battery maximum output. The maximum output of the secondary battery is calculated from the current SOC. For example, it is calculated by preparing in advance a map having a relationship between the secondary battery maximum output and the SOC.

制御表のＮｏ．３は、「ノーマルモード」を示す。この「ノーマルモード」は、通常の走行モード状態である。
電動車両１に設けられた走行モード選択スイッチ２１によって、ドライバーは「セーブモード」、「チャージモード」、「スーパーチャージモード」を選択可能になっている。これら走行モード選択スイッチ２１を選択しない通常運転時には、「ノーマルモード」状態になっている。
この「ノーマルモード」は、通常運転時において下限ＳＯＣで発電を開始して目標ＳＯＣで発電を停止するモードである。例えば、ＳＯＣ≦３０％［下限ＳＯＣ］の場合に、燃料電池５は最高効率出力Ｐｓの一定値で発電を開始しその一定値の出力状態を維持して、ＳＯＣ≧（下限ＳＯＣ＋Ａ）［目標ＳＯＣ］になると燃料電池５の発電を停止する。 No. in the control table. 3 indicates a “normal mode”. This “normal mode” is a normal running mode state.
The driving mode selection switch 21 provided on the electric vehicle 1 allows the driver to select “save mode”, “charge mode”, and “supercharge mode”. During normal operation in which the travel mode selection switch 21 is not selected, the “normal mode” state is set.
This “normal mode” is a mode in which power generation is started at the lower limit SOC and stopped at the target SOC during normal operation. For example, when SOC ≦ 30% [lower limit SOC], the fuel cell 5 starts power generation at a constant value of the maximum efficiency output Ps and maintains the output state at the constant value, SOC ≧ (lower limit SOC + A) [target SOC ], Power generation of the fuel cell 5 is stopped.

このＡ％は、Ａ＞０の初期値が設定され、ＳＯＣの負の時間変化をフィードバックして増加する。ＳＯＣの負の時間変化が大きくなるに従って増加量が増大する。例えば、ＳＯＣ＜３０％のとき、現在のＳＯＣとＳＯＣ３０％との偏差の時間変化、即ち（ＳＯＣ（現在）−ＳＯＣ（３０％））／ｄｔを基に算出される。   This A% is set to an initial value of A> 0, and increases by feeding back a negative time change of the SOC. The amount of increase increases as the negative time change of the SOC increases. For example, when SOC <30%, it is calculated based on the time variation of the deviation between the current SOC and SOC 30%, that is, (SOC (current) −SOC (30%)) / dt.

なお、最高効率出力Ｐｓの発電を開始した後に、所定の条件（例えば、最高効率出力Ｐｓの発電経過時間が一定時間以上、アクセルペダルの踏込量等の車両要求出力が一定値以上の場合）が成立し、且つ、現在のＳＯＣが下限ＳＯＣ未満の状態の場合には、現在のＳＯＣと下限ＳＯＣとの偏差をフィードバックして燃料電池５の出力を最高効率出力Ｐｓより増大して最高効率出力Ｐｓの一定値の発電を中断する。下限ＳＯＣに達したら再度最高効率出力Ｐｓでの発電を再開する。   In addition, after starting the power generation of the maximum efficiency output Ps, a predetermined condition (for example, when the power generation elapsed time of the maximum efficiency output Ps is a certain time or more and the required vehicle output such as the accelerator pedal depression amount is a certain value or more) If the current SOC is less than the lower limit SOC, the deviation between the current SOC and the lower limit SOC is fed back to increase the output of the fuel cell 5 from the maximum efficiency output Ps and the maximum efficiency output Ps. Suspend power generation at a certain value. When the lower limit SOC is reached, power generation at the maximum efficiency output Ps is resumed.

制御表のＮｏ．４は、「セーブモード」を示す。この「セーブモード」は、ドライバーによって走行モード選択スイッチ２１がセーブモードを選択されたときのＳＯＣＳＡＶＥを維持するモードである。例えば、セーブモードが選択され、且つＳＯＣ≦ＳＯＣＳＡＶＥ［下限ＳＯＣ］の場合に、燃料電池５は最高効率出力Ｐｓの一定値で発電を開始しその一定値状態を維持する。そして、ＳＯＣ≧（ＳＯＣＳＡＶＥ＋Ｂ％）［目標ＳＯＣ］の場合、または（燃料電池５の最高効率出力Ｐｓ−車両要求出力）≧２次電池受入電力の場合には目標ＳＯＣに関わらず燃料電池５の発電を停止する。 No. in the control table. 4 indicates “save mode”. The “save mode” is a mode for maintaining the SOC SAVE when the driving mode selection switch 21 selects the save mode by the driver. For example, when the save mode is selected and SOC ≦ SOC SAVE [lower limit SOC], the fuel cell 5 starts power generation at a constant value of the maximum efficiency output Ps and maintains the constant value state. When SOC ≧ (SOC SAVE + B%) [target SOC] or (maximum efficiency output Ps of the fuel cell 5−required vehicle output) ≧ secondary battery received power, the fuel cell 5 regardless of the target SOC. Stop power generation.

図４に、充電率（ＳＯＣ）と２次電池受入電力との関係を示す。横軸は２次電池７のＳＯＣ（％）であり、縦軸は２次電池受入電力（ＫＷ）を示す。この図４の特性を基に２次電池受入電力を算出する。   FIG. 4 shows the relationship between the charging rate (SOC) and the secondary battery received power. The horizontal axis represents the SOC (%) of the secondary battery 7, and the vertical axis represents the secondary battery received power (KW). The secondary battery acceptance power is calculated based on the characteristics shown in FIG.

Ｂ％は、Ｂ＞０の初期値が設定され、ＳＯＣの負の時間変化をフィードバックして増加する。ＳＯＣの負の時間変化が大きくなるに従って増加量が増大する。例えば、ＳＯＣ＜ＳＯＣＳＡＶＥのとき、現在のＳＯＣとＳＯＣＳＡＶＥとの偏差の時間変化、即ち（ＳＯＣ（現在）−ＳＯＣＳＡＶＥ）／ｄｔを基に算出される。なお、「セーブモード」の場合には、上記「ノーマルモード」よりもフィードバック係数（増大係数）が大きく設定される。 B% is set to an initial value of B> 0, and increases by feeding back a negative time change of the SOC. The amount of increase increases as the negative time change of the SOC increases. For example, when SOC <SOC SAVE , it is calculated based on the time variation of the deviation between the current SOC and SOC SAVE , that is, (SOC (current) −SOC SAVE ) / dt. In the “save mode”, the feedback coefficient (increase coefficient) is set larger than that in the “normal mode”.

なお、「セーブモード」も「チャージモード」と同様に、最高効率出力Ｐｓの発電を開始した後に、所定の条件が成立し、且つ現在のＳＯＣがＳＯＣＳＡＶＥ（下限ＳＯＣ）未満の状態の場合には、現在のＳＯＣとＳＯＣＳＡＶＥとの偏差をフィードバックして燃料電池５の出力を最高効率出力Ｐｓより増大して最高効率出力Ｐｓの一定値の発電を中断する。下限ＳＯＣに達したら再度最高効率出力Ｐｓでの発電を再開する。 As in the “charge mode”, the “save mode” is also set when a predetermined condition is satisfied after the power generation of the maximum efficiency output Ps is started and the current SOC is lower than the SOC SAVE (lower limit SOC). Feeds back the deviation between the current SOC and SOC SAVE , increases the output of the fuel cell 5 above the maximum efficiency output Ps, and interrupts power generation at a constant value of the maximum efficiency output Ps. When the lower limit SOC is reached, power generation at the maximum efficiency output Ps is resumed.

制御表のＮｏ．５は、「チャージモード」を示す。この「チャージモード」は、所定のＳＯＣＣＨＡＲＧＥ（例えば８０％）を維持するモードである。例えば、「チャージモード」が選択され、且つＳＯＣ≦ＳＯＣＣＨＡＲＧＥ［下限ＳＯＣ］の場合に、燃料電池５は最高効率出力Ｐｓの一定値で発電を開始しその一定値状態を維持する。そして、ＳＯＣ≧（ＳＯＣＣＨＡＲＧＥ＋Ｃ％）［目標ＳＯＣ］の場合、または（燃料電池５の最高効率出力Ｐｓ−車両要求出力）≧２次電池受入電力の場合には目標ＳＯＣに関わらず燃料電池５の発電を停止する。２次電池受入電力は、図４の特性を基に算出する。 No. in the control table. Reference numeral 5 denotes a “charge mode”. This “charge mode” is a mode for maintaining a predetermined SOC CHARGE (for example, 80%). For example, when “charge mode” is selected and SOC ≦ SOC CHARGE [lower limit SOC], the fuel cell 5 starts power generation at a constant value of the maximum efficiency output Ps and maintains the constant value state. When SOC ≧ (SOC CHARGE + C%) [target SOC] or (maximum efficiency output Ps of the fuel cell 5−required vehicle output) ≧ secondary battery received power, the fuel cell 5 regardless of the target SOC. Stop power generation. The secondary battery received power is calculated based on the characteristics shown in FIG.

このＣ％は、Ｃ＞０の初期値が設定され、ＳＯＣの負の時間変化をフィードバックして増加する。ＳＯＣの負の時間変化が大きくなるに従って増加量が増大する。例えば、ＳＯＣ＜ＳＯＣＣＨＡＲＧＥのとき、現在のＳＯＣとＳＯＣＣＨＡＲＧＥとの偏差の時間変化、即ち（ＳＯＣ（現在）−ＳＯＣＣＨＡＲＧＥ）／ｄｔを基に算出される。なお、「チャージモード」の場合には、上記「セーブモード」よりもフィードバック係数（増大係数）が大きく設定される。 This C% is set to an initial value of C> 0, and increases by feeding back a negative time change of the SOC. The amount of increase increases as the negative time change of the SOC increases. For example, when SOC <SOC CHARGE , it is calculated based on the time variation of the deviation between the current SOC and SOC CHARGE , ie, (SOC (current) −SOC CHARGE ) / dt. In the “charge mode”, the feedback coefficient (increase coefficient) is set larger than that in the “save mode”.

なお、「チャージモード」も「セーブモード」と同様に、最高効率出力Ｐｓの発電を開始した後に、所定の条件が成立し、且つ現在のＳＯＣがＳＯＣＣＨＡＲＧＥ（下限ＳＯＣ）未満の状態の場合には、現在のＳＯＣとＳＯＣＣＨＡＲＧＥとの偏差をフィードバックして燃料電池５の出力を最高効率出力Ｐｓより増大して最高効率出力Ｐｓの一定値の発電を中断する。下限ＳＯＣに達したら再度最高効率出力Ｐｓでの発電を再開する。 Similarly to the “save mode” in the “charge mode”, after the power generation with the maximum efficiency output Ps is started, the predetermined condition is satisfied and the current SOC is less than the SOC CHARGE (lower limit SOC). Feeds back the deviation between the current SOC and SOC CHARGE to increase the output of the fuel cell 5 above the maximum efficiency output Ps and interrupt the power generation at a constant value of the maximum efficiency output Ps. When the lower limit SOC is reached, power generation at the maximum efficiency output Ps is resumed.

制御表のＮｏ．６は、「スーパーチャージモード」を示す。この「スーパーチャージモード」は、「チャージモード」と同様に所定のＳＯＣＣＨＡＲＧＥ（例えば８０％）を維持するモードである。例えば、「スーパーチャージモード」が選択され、且つＳＯＣ≦ＳＯＣＣＨＡＲＧＥ［下限ＳＯＣ］の場合に、燃料電池５は最高効率出力Ｐｓの一定値で発電を開始しその一定値状態を維持する。そして、ＳＯＣ≧（ＳＯＣＣＨＡＲＧＥ＋Ｄ％）［目標ＳＯＣ］の場合に、燃料電池５の発電を停止する。 No. in the control table. 6 indicates a “supercharge mode”. This “supercharge mode” is a mode for maintaining a predetermined SOC CHARGE (for example, 80%) as in the “charge mode”. For example, when “supercharge mode” is selected and SOC ≦ SOC CHARGE [lower limit SOC], the fuel cell 5 starts power generation at a constant value of the maximum efficiency output Ps and maintains the constant value state. Then, when SOC ≧ (SOC CHARGE + D%) [target SOC], the power generation of the fuel cell 5 is stopped.

このＤ％は、Ｄ＞０の初期値が設定され、ＳＯＣの負の時間変化をフィードバックして増加する。ＳＯＣの負の時間変化が大きくなるに従って増加量が増大する。例えば、ＳＯＣ＜ＳＯＣＣＨＡＲＧＥのとき、現在のＳＯＣとＳＯＣＣＨＡＲＧＥとの偏差の時間変化、即ち（ＳＯＣ（現在）−ＳＯＣＣＨＡＲＧＥ）／ｄｔを基に算出される。なお、「スーパーチャージモード」の場合には、上記「チャージモード」の増加量と同様の増加量であってもよく、また「チャージモード」よりもフィードバック係数（増大係数）が大きく設定してもよい。 This D% is set to an initial value of D> 0, and increases by feeding back a negative time change of the SOC. The amount of increase increases as the negative time change of the SOC increases. For example, when SOC <SOC CHARGE , it is calculated based on the time variation of the deviation between the current SOC and SOC CHARGE , ie, (SOC (current) −SOC CHARGE ) / dt. In the “super charge mode”, the increase amount may be the same as the increase amount in the “charge mode”, and the feedback coefficient (increase coefficient) may be set larger than that in the “charge mode”. Good.

また、上記Ｎｏ．５の「チャージモード」では、（燃料電池５の最高効率出力Ｐｓ−車両要求出力）≧２次電池受入電力の場合には目標ＳＯＣに関わらず燃料電池５の発電を停止する制御であるが、「スーパーチャージモード」では、（燃料電池５の最高効率出力Ｐｓ−車両要求出力）≧２次電池受入電力の場合には燃料電池５の出力を最高効率状態に維持せずに、車両要求出力＋２次電池受入電力に制限して、燃料電池５から２次電池７への充電を継続して目標ＳＯＣまで充電を行うようにしている。
従って、「スーパーチャージモード」では、「チャージモード」に比べて燃費低減効果は、得られ難いが、目標ＳＯＣへの充電が行われる効果がある。 In addition, the above No. In the “charge mode” of No. 5, in the case of (maximum efficiency output Ps of the fuel cell 5−required vehicle output) ≧ secondary battery received power, the control is performed to stop the power generation of the fuel cell 5 regardless of the target SOC. In the “supercharge mode”, when (the highest efficiency output Ps of the fuel cell 5−the required vehicle output) ≧ secondary battery received power, the output of the fuel cell 5 is not maintained in the highest efficiency state, and the required vehicle output + 2 Limiting to the power received by the secondary battery, the charging from the fuel cell 5 to the secondary battery 7 is continued to the target SOC.
Therefore, in the “super charge mode”, it is difficult to obtain a fuel consumption reduction effect as compared with the “charge mode”, but there is an effect that the target SOC is charged.

なお、「スーパーチャージモード」も「チャージモード」と同様に、最高効率出力Ｐｓの発電を開始した後に、所定の条件が成立し、且つ現在のＳＯＣがＳＯＣＣＨＡＲＧＥ（下限ＳＯＣ）未満の状態の場合には、現在のＳＯＣとＳＯＣＣＨＡＲＧＥとの偏差をフィードバックして燃料電池５の出力を最高効率出力Ｐｓより増大して最高効率出力Ｐｓの一定値の発電を中断する。下限ＳＯＣに達したら再度最高効率出力Ｐｓでの発電を再開する。 As in the “charge mode”, the “super charge mode” is also in a state where a predetermined condition is satisfied after the generation of the maximum efficiency output Ps is started and the current SOC is less than SOC CHARGE (lower limit SOC). First , the deviation between the current SOC and SOC CHARGE is fed back to increase the output of the fuel cell 5 above the maximum efficiency output Ps, and the power generation at a constant value of the maximum efficiency output Ps is interrupted. When the lower limit SOC is reached, power generation at the maximum efficiency output Ps is resumed.

次に、図５〜図１０のフローチャートを参照して、燃料電池制御部２９における制御フローチャートについて説明する。
図５に全体の制御フローチャートを示す。図５において、まず、ステップＳ１で、２次電池７のＳＯＣを読み込み、ステップＳ２では、走行モード選択スイッチ２１が操作されて所定の走行モードが選択されているかを判定する。走行モード選択スイッチ２１が選択操作されていない場合にはＮｏとなって、ステップＳ３に進む。ステップＳ３では、ＳＯＣが第１下限値以下か否かが判定される。この第１下限値は、例えばＳＯＣが３０％である。ステップＳ３で、Ｙｅｓの場合には、ステップＳ４に進み、ステップＳ４ではＳＯＣが第１下限値より小さい第２下限値未満か否かが判定される。この第２下限値は、例えばＳＯＣが１５％である。 Next, a control flowchart in the fuel cell control unit 29 will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
FIG. 5 shows an overall control flowchart. In FIG. 5, first, in step S1, the SOC of the secondary battery 7 is read. In step S2, it is determined whether the traveling mode selection switch 21 is operated and a predetermined traveling mode is selected. If the traveling mode selection switch 21 is not selected, the determination is No and the process proceeds to step S3. In step S3, it is determined whether the SOC is equal to or less than a first lower limit value. The first lower limit value is, for example, 30% SOC. If YES in step S3, the process proceeds to step S4, and in step S4, it is determined whether the SOC is less than a second lower limit value that is smaller than the first lower limit value. The second lower limit value is, for example, 15% SOC.

そして、ステップＳ４の判定でＮｏの場合には、ノーマルモード制御が実行され、ステップＳ４の判定でＹｅｓの場合には、エマージェンシーモード制御が実行される。
一方、ステップＳ３の判定でＮｏの場合には、ステップＳ７に進んで、燃料電池５の発電は停止される。 If the determination in step S4 is No, normal mode control is executed, and if the determination in step S4 is Yes, emergency mode control is executed.
On the other hand, if the determination in step S3 is No, the process proceeds to step S7, and the power generation of the fuel cell 5 is stopped.

ここで、ステップＳ２に戻って、ステップＳ２の判定で、走行モード選択スイッチ２１が操作されて所定の走行モードが選択されている場合には、ステップＳ９に進んで、選択された走行モードがセーブモードか否かが判定される。ステップＳ９でＹｅｓの場合には、ステップＳ１０に進んで、セーブモード制御が実行され、ステップＳ９でＮｏの場合には、ステップＳ１１に進んで、チャージモードか否かが判定される。   Here, returning to step S2, if it is determined in step S2 that the travel mode selection switch 21 is operated and a predetermined travel mode is selected, the process proceeds to step S9, and the selected travel mode is saved. It is determined whether or not the mode is set. If Yes in step S9, the process proceeds to step S10 and save mode control is executed. If No in step S9, the process proceeds to step S11 to determine whether or not the charging mode is set.

ステップＳ１１でＹｅｓの場合には、ステップＳ１２に進んで、チャージモード制御が実行され、ステップＳ１１でＮｏの場合には、ステップＳ１３に進んで、スーパーチャージモードか否かが判定される。   If Yes in step S11, the process proceeds to step S12 to execute charge mode control. If No in step S11, the process proceeds to step S13 to determine whether or not the super charge mode is set.

ステップＳ１３でＹｅｓの場合には、ステップＳ１４に進んで、スーパーチャージモード制御が実行され、ステップＳ１３でＮｏの場合には、ステップＳ９に戻って再度走行モードの判定を繰り返す。   If Yes in step S13, the process proceeds to step S14 to execute supercharge mode control. If No in step S13, the process returns to step S9 and the determination of the travel mode is repeated again.

次に、ステップＳ５の「ノーマルモード制御」、ステップＳ６の「エマージェンシーモード制御」、ステップＳ１０の「セーブモード制御」、ステップＳ１２の「チャージモード制御」、ステップＳ１４の「スーパーチャージモード制御」のそれぞれのサブ制御フローチャートについて説明する。   Next, “normal mode control” in step S5, “emergency mode control” in step S6, “save mode control” in step S10, “charge mode control” in step S12, and “supercharge mode control” in step S14, respectively. The sub-control flowchart will be described.

図６にノーマルモード制御のフローチャートを示す。
ステップＳ２１でノーマルモード制御が開始されると、ステップＳ２２では、燃料電池５を最高効率出力Ｐｓで発電を行い、ステップＳ２３では、ＳＯＣの負の時間変化を算出する。
例えば、ＳＯＣ＜３０％のとき、現在のＳＯＣとＳＯＣ３０％との偏差の時間変化、即ち（ＳＯＣ（現在）−ＳＯＣ（３０％））／ｄｔを基に算出する。 FIG. 6 shows a flowchart of normal mode control.
When the normal mode control is started in step S21, in step S22, the fuel cell 5 is generated with the maximum efficiency output Ps, and in step S23, a negative time change of the SOC is calculated.
For example, when SOC <30%, the calculation is based on the time variation of the deviation between the current SOC and SOC 30%, that is, (SOC (current) −SOC (30%)) / dt.

次に、ステップＳ２４では、ＳＯＣの負の時間変化の大きさに応じて、すなわち、負の時間変化が大きくなるに従って目標ＳＯＣを増大する。目標ＳＯＣは下限ＳＯＣ＋Ａ％として算出し、増加量Ａ％をステップＳ２３で算出したＳＯＣの負の時間変化を基に設定される。例えば、Ａ＝（ＳＯＣ（現在）−ＳＯＣ（３０％））／ｄｔ×Ｋ（増大係数）のようにして算出する。増大係数Ｋを走行モードによって変化させることで燃料電池５の最高効率出力Ｐｓでの発電時間を調整することができる。   Next, in step S24, the target SOC is increased in accordance with the magnitude of the negative time change of the SOC, that is, as the negative time change increases. The target SOC is calculated as the lower limit SOC + A%, and the increase amount A% is set based on the negative time change of the SOC calculated in step S23. For example, A = (SOC (current) −SOC (30%)) / dt × K (increase coefficient). By changing the increase coefficient K according to the travel mode, the power generation time at the maximum efficiency output Ps of the fuel cell 5 can be adjusted.

次にステップＳ２５で、ＳＯＣがステップＳ２４で増大した目標ＳＯＣに達したか否かが判定され、達した場合にはＹｅｓとなってステップＳ２６でＦＣ発電を停止してステップＳ２７で終了する。ステップＳ２５でＮｏの場合には、ステップＳ２２に戻って繰り返される。   Next, in step S25, it is determined whether or not the SOC has reached the target SOC increased in step S24. If so, Yes is determined and FC power generation is stopped in step S26, and the process ends in step S27. If No in step S25, the process returns to step S22 and is repeated.

このように、ノーマルモード制御によれば、下限ＳＯＣ（３０％）で発電を開始して、さらにＳＯＣが減少傾向にある場合には目標ＳＯＣを増大して、最高効率出力Ｐｓによる燃料電池５の発電時間を長くするので、燃料電池の燃費向上を図りつつ２次電池７の充電率を下限ＳＯＣ（３０％）より低下させることなく維持できる。   As described above, according to the normal mode control, power generation is started at the lower limit SOC (30%), and when the SOC is decreasing, the target SOC is increased, and the fuel cell 5 with the maximum efficiency output Ps is increased. Since the power generation time is lengthened, the charging rate of the secondary battery 7 can be maintained without lowering the lower limit SOC (30%) while improving the fuel consumption of the fuel cell.

図７にエマージェンシーモード制御のフローチャートを示す。
ステップＳ３１でエマージェンシーモード制御が開始されると、ステップＳ３２では、最大出力Ｐｍａｘで燃料電池５が発電を行い、ステップＳ３３では、ＳＯＣが第２下限値（１５％）より大きく第１下限値（３０％）より小さい第３下限値（２０％）に達したかを判定する。達した場合にはＹｅｓとなりステップＳ３４で終了し、第３下限値（２０％）に達していない場合には、ステップＳ３２に戻って繰り返される。
このように、エマージェンシーモード制御によれば、２次電池７のＳＯＣがステップＳ４で第２下限値（１５％）未満の場合には、最大出力Ｐｍａｘで燃料電池５が発電を行うため電欠を防止することができる。 FIG. 7 shows a flowchart of emergency mode control.
When emergency mode control is started in step S31, the fuel cell 5 generates power at the maximum output Pmax in step S32, and in step S33, the SOC is greater than the second lower limit value (15%) and the first lower limit value (30 %) That is smaller than the third lower limit value (20%) is determined. When it reaches, it becomes Yes and ends at Step S34, and when it does not reach the third lower limit (20%), it returns to Step S32 and is repeated.
As described above, according to the emergency mode control, when the SOC of the secondary battery 7 is less than the second lower limit value (15%) in step S4, the fuel cell 5 generates power at the maximum output Pmax. Can be prevented.

図８にセーブモード制御のフローチャートを示す。
ステップＳ４１でセーブモード制御が開始されると、ステップＳ４２で、ＳＯＣがＳＯＣＳＡＶＥ以下かを判定する。ＳＯＣがＳＯＣＳＡＶＥ以下の場合には、ステップＳ４３に進んで燃料電池５を最高効率出力Ｐｓで発電を行い、ステップＳ４４でＳＯＣの負の時間変化を算出する。ノーマルモードの場合と同様に、例えば、ＳＯＣ＜ＳＯＣＳＡＶＥのとき、現在のＳＯＣとＳＯＣＳＡＶＥとの偏差の時間変化、即ち（ＳＯＣ（現在）−ＳＯＣＳＡＶＥ）／ｄｔを基に算出する。 FIG. 8 shows a flowchart of the save mode control.
When the save mode control is started in step S41, it is determined in step S42 whether the SOC is equal to or lower than SOC SAVE . When the SOC is equal to or lower than SOC SAVE , the process proceeds to step S43, where the fuel cell 5 is generated with the maximum efficiency output Ps, and the negative time change of the SOC is calculated at step S44. As in the case of the normal mode, for example, when SOC <SOC SAVE , it is calculated based on the time variation of the deviation between the current SOC and SOC SAVE , that is, (SOC (current) −SOC SAVE ) / dt.

次に、ステップＳ４５では、ＳＯＣの負の時間変化の大きさに応じて目標ＳＯＣを増大する。目標ＳＯＣはＳＯＣＳＡＶＥ＋Ｂ％として算出し、増加量Ｂ％をステップＳ４４で算出したＳＯＣの負の時間変化を基に設定される。例えば、Ｂ＝（ＳＯＣ（現在）−ＳＯＣＳＡＶＥ）／ｄｔ×Ｋ（増大係数）のようにして算出する。増大係数Ｋは、ノーマルモードの場合より大きく設定される。 Next, in step S45, the target SOC is increased according to the magnitude of the negative time change of the SOC. The target SOC is calculated as SOC SAVE + B%, and the increase amount B% is set based on the negative time change of the SOC calculated in step S44. For example, B = (SOC (current) −SOC SAVE ) / dt × K (increase coefficient). The increase coefficient K is set larger than that in the normal mode.

次にステップＳ４６で、ＳＯＣがステップＳ４５の増大した目標ＳＯＣに達したか否かが判定され、達した場合にはＹｅｓとなってステップＳ４７でＦＣ発電を停止してステップＳ５０で終了する。ステップＳ４６でＮｏの場合には、ステップＳ４８に進み、ステップＳ４８では、「最高効率出力Ｐｓ」から「車両要求出力」を差引いた出力が「２次電池受入電力」以上かを判定して、Ｙｅｓの場合には、ステップＳ４７に進んでＦＣ発電を停止してステップＳ５０で終了する。これによって、２次電池７へ過剰充電を防止すると共に最高効率出力Ｐｓでの発電を停止して燃費向上を図っている。   Next, in step S46, it is determined whether or not the SOC has reached the increased target SOC in step S45. If it has been reached, the answer is Yes and the FC power generation is stopped in step S47, and the process ends in step S50. In the case of No in step S46, the process proceeds to step S48, and in step S48, it is determined whether the output obtained by subtracting “vehicle required output” from “maximum efficiency output Ps” is “secondary battery received power” or more. In this case, the process proceeds to step S47, FC power generation is stopped, and the process ends in step S50. As a result, the secondary battery 7 is prevented from being overcharged and the power generation at the maximum efficiency output Ps is stopped to improve fuel efficiency.

一方、ステップＳ４２で、ＳＯＣがＳＯＣＳＡＶＥ以下でない場合には、Ｎｏとなり、ステップＳ４９に進んでＦＣ発電を停止してステップＳ５０で終了する。 On the other hand, if the SOC is not equal to or less than SOC SAVE in step S42, the result is No, the process proceeds to step S49, the FC power generation is stopped, and the process ends in step S50.

このように、セーブモード制御によれば、「ノーマルモード」の場合より目標ＳＯＣの増大係数を大きくするので、「ノーマルモード」の場合より最高効率出力Ｐｓによる発電時間が長くなり、燃料電池５の燃費向上を図りつつ２次電池７の充電率をＳＯＣＳＡＶＥに維持できる。 Thus, according to the save mode control, since the increase coefficient of the target SOC is made larger than that in the “normal mode”, the power generation time by the maximum efficiency output Ps becomes longer than in the “normal mode”, and the fuel cell 5 The charging rate of the secondary battery 7 can be maintained at SOC SAVE while improving fuel efficiency.

図９にチャージモード制御のフローチャートを示す。
チャージモード制御の基本的な流れは、図８のセーブモード制御と同様であり、図８のセーブモード制御とは、セーブモード制御では下限ＳＯＣがＳＯＣＳＡＶＥであるのに対して、図９のチャージモード制御では下限ＳＯＣがＳＯＣＣＨＡＲＧＥである。 FIG. 9 shows a flowchart of charge mode control.
The basic flow of the charge mode control is the same as the save mode control of FIG. 8. The save mode control of FIG. 8 is different from the save mode control in which the lower limit SOC is SOC SAVE , whereas the charge mode control of FIG. In mode control, the lower limit SOC is SOC CHARGE .

ステップＳ６１でチャージモード制御が開始されると、ステップＳ６２で、ＳＯＣがＳＯＣＣＨＡＲＧＥ以下かを判定する。ＳＯＣがＳＯＣＣＨＡＲＧＥ以下の場合には、ステップＳ６３に進んで燃料電池５を最高効率出力Ｐｓで発電を行い、ステップＳ６４でＳＯＣの負の時間変化を算出する。セーブモードの場合と同様に、例えば、ＳＯＣ＜ＳＯＣＣＨＡＲＧＥのとき、現在のＳＯＣとＳＯＣＣＨＡＲＧＥとの偏差の時間変化、即ち（ＳＯＣ（現在）−ＳＯＣＣＨＡＲＧＥ）／ｄｔを基に算出する。 When the charge mode control is started in step S61, it is determined in step S62 whether the SOC is equal to or lower than SOC CHARGE . When the SOC is equal to or lower than SOC CHARGE , the process proceeds to step S63, where the fuel cell 5 is generated with the maximum efficiency output Ps, and the negative time change of the SOC is calculated in step S64. As in the case of the save mode, for example, when SOC <SOC CHARGE , the calculation is based on the time variation of the deviation between the current SOC and SOC CHARGE , that is, (SOC (current) −SOC CHARGE ) / dt.

次に、ステップＳ６５では、ＳＯＣの負の時間変化の大きさに応じて目標ＳＯＣを増大する。目標ＳＯＣはＳＯＣＣＨＡＲＧＥ＋Ｃ％として算出し、増加量Ｃ％をステップＳ６４で算出したＳＯＣの負の時間変化を基に設定される。例えば、Ｃ＝（ＳＯＣ（現在）−ＳＯＣＣＨＡＲＧＥ）／ｄｔ×Ｋ（増大係数）のようにして算出する。増大係数Ｋは、セーブモードの場合より大きく設定される。 Next, in step S65, the target SOC is increased according to the magnitude of the negative time change of the SOC. The target SOC is calculated as SOC CHARGE + C%, and the increase amount C% is set based on the negative time change of the SOC calculated in step S64. For example, C = (SOC (current) −SOC CHARGE ) / dt × K (increase coefficient). The increase coefficient K is set larger than in the save mode.

次にステップＳ６６で、ＳＯＣがステップＳ６５の増大した目標ＳＯＣに達したか否かが判定され、達した場合にはＹｅｓとなってステップＳ６７でＦＣ発電を停止してステップＳ７０で終了する。ステップＳ６６でＮｏの場合には、ステップＳ６８に進み、ステップＳ６８では、「最高効率出力Ｐｓ」から「車両要求出力」を差引いた出力が「２次電池受入電力」以上かを判定して、Ｙｅｓの場合には、ステップＳ６７に進んでＦＣ発電を停止してステップＳ５０で終了する。これによって、２次電池７へ過剰充電を防止すると共に最高効率出力での発電を停止して燃費向上を図っている。   Next, in step S66, it is determined whether or not the SOC has reached the increased target SOC in step S65. If it has been reached, the answer is Yes and FC power generation is stopped in step S67, and the process ends in step S70. In the case of No in step S66, the process proceeds to step S68. In step S68, it is determined whether the output obtained by subtracting “vehicle required output” from “maximum efficiency output Ps” is “secondary battery received power” or more. In this case, the process proceeds to step S67, the FC power generation is stopped, and the process ends in step S50. As a result, the secondary battery 7 is prevented from being overcharged and power generation at the highest efficiency output is stopped to improve fuel efficiency.

一方、ステップＳ６２で、ＳＯＣがＳＯＣＣＨＡＲＧＥ以下でない場合には、Ｎｏとなり、ステップＳ６９に進んでＦＣ発電を停止してステップＳ７０で終了する。 On the other hand, if the SOC is not less than or equal to SOC CHARGE in step S62, the result is No, the process proceeds to step S69, the FC power generation is stopped, and the process ends in step S70.

このように、チャージモード制御によれば、「セーブモード」の場合より目標ＳＯＣの増大係数を大きくするので、「セーブモード」の場合より最高効率出力Ｐｓによる発電時間が長くなり、燃料電池５の燃費向上を図りつつ２次電池７の充電率をＳＯＣＣＨＡＲＧＥに維持できる。 Thus, according to the charge mode control, since the increase coefficient of the target SOC is made larger than that in the “save mode”, the power generation time by the maximum efficiency output Ps becomes longer than in the “save mode”, and the fuel cell 5 The charging rate of the secondary battery 7 can be maintained at SOC CHARGE while improving fuel efficiency.

図１０にスーパーチャージモード制御のフローチャートを示す。
スーパーチャージモード制御の基本的な流れは、図９のチャージモード制御と同様であり、図１０のスーパーチャージモードのステップＳ８２〜Ｓ８８は、図９のチャージモードのステップＳ６２〜Ｓ６８と同様である。図１０のステップＳ８９のＡ部が相違する。 FIG. 10 shows a flowchart of supercharge mode control.
The basic flow of supercharge mode control is the same as the charge mode control of FIG. 9, and steps S82 to S88 of the supercharge mode of FIG. 10 are the same as steps S62 to S68 of the charge mode of FIG. Part A of step S89 in FIG. 10 is different.

すなわち、図９のチャージモード制御ではステップＳ４８でＹｅｓの場合にはＦＣ発電を停止したが、本スーパーチャージモード制御ではステップＳ６８でＹｅｓの場合にはステップＳ８９に進み、ＦＣ発電は停止しせずに出力を制限して発電を続けて２次電池７への充電を確保するものである。
従って、スーパーチャージモードでは、燃料電池５の燃費においては、図９のチャージモードより悪化するものの、２次電池７への過充電を防止しつつ目標ＳＯＣへの充電を達成するように充電される。 That is, in the charge mode control of FIG. 9, the FC power generation is stopped in the case of Yes in step S48, but in this supercharge mode control, in the case of Yes in step S68, the process proceeds to step S89 and the FC power generation is not stopped. The secondary battery 7 is ensured to be charged by continuing the power generation by limiting the output.
Accordingly, in the supercharge mode, the fuel consumption of the fuel cell 5 is worse than that in the charge mode of FIG. 9, but charging is performed so as to achieve charging to the target SOC while preventing overcharge of the secondary battery 7. .

以上説明した本実施形態によれば、２次電池７のＳＯＣに下限ＳＯＣと該下限ＳＯＣより大きい目標ＳＯＣとを設定して、その間において燃料電池５の最高効率出力Ｐｓの一定値で発電するので、所定の一定値の充電率を境にして最高効率出力による発電を制御するものに比べて最高効率出力による発電時間を長く設定可能になり、燃料電池５の燃費向上を図ることができる。   According to the embodiment described above, since the SOC of the secondary battery 7 is set with the lower limit SOC and the target SOC larger than the lower limit SOC, power is generated at a constant value of the maximum efficiency output Ps of the fuel cell 5 between them. The power generation time with the maximum efficiency output can be set longer than that for controlling the power generation with the maximum efficiency output at the predetermined constant value of the charging rate, and the fuel consumption of the fuel cell 5 can be improved.

また、２次電池７のＳＯＣに下限ＳＯＣと該下限ＳＯＣより大きい目標ＳＯＣとを設定して、その間において燃料電池５の最高効率出力Ｐｓの一定値で発電するので、所定の一定値の充電率を境にして最高効率出力による発電を制御するのに比べて発電開始と停止の作動回答が低減するため、燃料電池５の劣化が抑制される。   In addition, since the SOC of the secondary battery 7 is set with a lower limit SOC and a target SOC larger than the lower limit SOC, and the electric power is generated at a constant value of the maximum efficiency output Ps of the fuel cell 5 during that period, a predetermined constant charge rate is obtained. Compared to controlling the power generation with the maximum efficiency output at the boundary, the response to start and stop of power generation is reduced, so that the deterioration of the fuel cell 5 is suppressed.

本実施形態において下限ＳＯＣとしては、ノーマルモード制御ではＳＯＣ３０％が相当し、セーブモード制御ではＳＯＣＳＡＶＥが相当し、チャージモード制御及びスーパーチャージモード制御では、ＳＯＣＣＨＡＲＧＥが相当する。
また、目標ＳＯＣとしては、ノーマルモード制御では下限ＳＯＣ＋Ａ％が相当し、セーブモード制御ではＳＯＣＳＡＶＥ＋Ｂ％が相当し、チャージモード制御ではＳＯＣＣＨＡＲＧＥ＋Ｃ％が相当し、スーパーチャージモード制御ではＳＯＣＣＨＡＲＧＥ＋Ｄ％が相当する。 In the present embodiment, the lower limit SOC corresponds to SOC 30% in normal mode control, SOC SAVE in save mode control, and SOC CHARGE in charge mode control and supercharge mode control.
The target SOC corresponds to the lower limit SOC + A% in normal mode control, SOC SAVE + B% in save mode control, SOC CHARGE + C% in charge mode control, and SOC CHARGE + D in supercharge mode control. %.

そして、本実施形態によれば、ＳＯＣの負の時間変化が大きくなるに従って、目標充電率を増大して、最高効率出力Ｐｓによる燃料電池５の発電時間を長くするので、燃料電池５の燃費向上を図りつつ上記下限ＳＯＣに相当する各ＳＯＣを維持することができる。   According to this embodiment, as the negative time change of the SOC increases, the target charging rate is increased and the power generation time of the fuel cell 5 by the maximum efficiency output Ps is lengthened. Therefore, the fuel efficiency of the fuel cell 5 is improved. Each SOC corresponding to the lower limit SOC can be maintained while achieving the above.

充電率の負の時間変化が大きくなることは、高負荷運転及び高速運転時であり、この場合には、目標充電率を増大して、２次電池の充電率を高く維持することにより、２次電池の電欠を防止することができる。
さらに、２次電池の電欠を防止することにより、燃料電池を最高出力すなわち低効率で発電するエマージェンシーモードでの出力が防止され、燃費の悪化を抑制することが出来る。同様に下限ＳＯＣ（ＳＯＣＳＡＶＥ、ＳＯＣＣＨＡＲＧＥを含む）を下回ることを防止することにより燃料電池を、ＳＯＣ偏差をフィードバックして出力すること、すなわち最高効率出力より大きい出力による低効率発電が防止され、燃費の悪化を抑制することが出来る。 The negative time change of the charging rate becomes large during high load operation and high speed operation. In this case, by increasing the target charging rate and maintaining the charging rate of the secondary battery high, 2 It is possible to prevent electric shortage of the secondary battery.
Further, by preventing the secondary battery from running out of electricity, output in the emergency mode in which the fuel cell generates the maximum output, that is, with low efficiency, can be prevented, and deterioration of fuel consumption can be suppressed. Similarly, by preventing the fuel cell from falling below the lower limit SOC (including SOC SAVE and SOC CHARGE ), the SOC deviation is fed back and output, that is, low-efficiency power generation due to an output larger than the maximum efficiency output is prevented. Deterioration of fuel consumption can be suppressed.

また、ノーマルモードよりセーブモード、セーブモードよりチャージモードと目標充電率の増大係数が大きくなることで、ＳＯＣがより高めに保持されるようになり、その後の高負荷運転での２次電池７の電欠が防止される。   In addition, since the increase factor of the charge mode and the target charging rate is larger than the normal mode and the save mode than the save mode, the SOC is held higher, and the secondary battery 7 in the subsequent high load operation is maintained. Electric shortage is prevented.

次に、本発明の他の一実施形態を図１１に示す。
図１１は、図５に示す一実施形態の制御の開始前に、ステップＳ１０１によって、車両要求出力を算出する。例えば車速センサ、アクセルペダルの踏込量（加速度）を検出するセンサ等からの信号を基に、さらに燃料電池５の補機及び車両補機の消費電力を含む車両要求出力を算出する。
次にステップＳ１０２では、車両要求出力が（２次電池７の最大出力＋現在のＦＣ出力）より大きいかを判定する。判定結果が大きくＹｅｓの場合には、ステップＳ１０３に進んで、ＦＣ出力を（車両要求出力−２次電池７の最大出力）とする。 Next, another embodiment of the present invention is shown in FIG.
In FIG. 11, the vehicle request output is calculated in step S <b> 101 before the control of the embodiment shown in FIG. 5 is started. For example, based on signals from a vehicle speed sensor, a sensor that detects the amount of depression of the accelerator pedal (acceleration), and the like, a vehicle request output including power consumption of the auxiliary equipment of the fuel cell 5 and the auxiliary equipment of the vehicle is calculated.
Next, in step S102, it is determined whether the vehicle request output is larger than (the maximum output of the secondary battery 7 + the current FC output). If the determination result is large, the process proceeds to step S103, where the FC output is set to (vehicle request output—maximum output of the secondary battery 7).

一方、ステップＳ１０２の判定結果がＮｏの場合には、図５に示す一実施形態のフローチャートのステップＳ１に進み、図５のステップＳ１〜Ｓ１４の制御を実行する。この図５のフローチャートの場合には、最後のリターン先はステップＳ１０１となる。   On the other hand, when the determination result of step S102 is No, the process proceeds to step S1 of the flowchart of the embodiment shown in FIG. 5 to execute the control of steps S1 to S14 of FIG. In the case of the flowchart of FIG. 5, the last return destination is step S101.

本実施形態は、図２に示す制御表のＮｏ．２のアシストモード制御に相当するものである。すなわち、車両要求出力＞（２次電池７の最大出力＋現在のＦＣ出力）の場合には、ＦＣ出力をＰｍｉｎ〜Ｐｍａｘの範囲で制御して急加速時等の場合における２次電池７の出力を補うことができる。   In the present embodiment, No. of the control table shown in FIG. This corresponds to the second assist mode control. That is, if the vehicle required output> (maximum output of the secondary battery 7 + current FC output), the output of the secondary battery 7 in the case of sudden acceleration or the like by controlling the FC output in the range of Pmin to Pmax. Can be supplemented.

本発明の少なくとも一実施形態によれば、燃料電池と２次電池とを備える電動車両の電源装置において、燃料電池の最高効率出力での発電を、下限値と該下限値より大きい目標値との間において行うことにより、所定の一定値の充電率を境にして最高効率出力の運転を制御するものに比べて燃費向上を図ることが可能になるので、電動車両への利用に適している。   According to at least one embodiment of the present invention, in a power supply device for an electric vehicle including a fuel cell and a secondary battery, the power generation at the highest efficiency output of the fuel cell is a lower limit value and a target value greater than the lower limit value. Since it is possible to improve the fuel consumption as compared with the case of controlling the operation with the highest efficiency output at the boundary of a predetermined constant charging rate, it is suitable for use in an electric vehicle.

１ 電動車両
３ 電源装置
５ 燃料電池
７ ２次電池
９ モータ
１３ ＤＣ−ＤＣコンバータ
１５ インバータ
１７ 制御装置
１９ 車両状態センサ
２１ 走行モード選択スイッチ
２３ ２次電池制御部
２５ モータ制御部
２７ 車両制御部
２９ 燃料電池制御部
３１ 充電状態検出手段
３３ 発電制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric vehicle 3 Power supply device 5 Fuel cell 7 Secondary battery 9 Motor 13 DC-DC converter 15 Inverter 17 Control device 19 Vehicle state sensor 21 Travel mode selection switch 23 Secondary battery control unit 25 Motor control unit 27 Vehicle control unit 29 Fuel Battery control unit 31 Charging state detection means 33 Power generation control unit

Claims (7)

水素及び酸素の供給を受けて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池で発生する電力を充電する２次電池と、を備える電動車両の電源装置において、
前記２次電池の充電状態を検出する充電状態検出手段と、
前記充電状態検出手段からの充電状態を基に前記燃料電池の発電を制御する燃料電池制御部と、を備え、
前記燃料電池制御部は、前記充電状態が下限充電率以下に下回ると前記燃料電池を最高効率出力で発電し、前記下限充電率より大きい目標充電率以上に達すると前記燃料電池の発電を停止する発電制御部を有することを特徴とする電動車両の電源装置。 In a power supply device for an electric vehicle comprising: a fuel cell that receives power supply of hydrogen and oxygen to generate power; and a secondary battery that charges electric power generated by the fuel cell.
Charging state detection means for detecting a charging state of the secondary battery;
A fuel cell control unit that controls power generation of the fuel cell based on the state of charge from the state of charge detection means,
The fuel cell control unit generates power at the highest efficiency output when the state of charge falls below a lower limit charge rate, and stops power generation of the fuel cell when reaching a target charge rate greater than the lower limit charge rate. A power supply device for an electric vehicle comprising a power generation control unit. 前記発電制御部は、充電率の負の時間変化が大きくなるに従って、前記目標充電率を増大して、前記最高効率出力による燃料電池の発電時間を長くすることを特徴とする請求項１に記載の電動車両の電源装置。   The power generation control unit increases the target charge rate as the negative time change of the charge rate increases, and lengthens the power generation time of the fuel cell by the highest efficiency output. Electric vehicle power supply device. 前記電動車両には、前記発電制御部によって前記下限充電率を維持すると共に前記目標充電率を増大するように前記燃料電池の発電が制御される「ノーマルモード」の走行モードが設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電動車両の電源装置。   The electric vehicle is provided with a “normal mode” travel mode in which power generation of the fuel cell is controlled by the power generation control unit so as to maintain the lower limit charging rate and increase the target charging rate. The power supply device for an electric vehicle according to claim 2. 前記電動車両は走行モードを選択するモード選択手段を備え、前記モード選択手段によって選択時の前記２次電池の充電率を維持する「セーブモード」が選択された場合には、前記発電制御部は、前記「セーブモード」の選択時の充電率を前記下限充電率とし、前記「ノーマルモード」の場合よりも前記目標充電率の増大係数を大きくすることを特徴とする請求項３に記載の電動車両の電源装置。   The electric vehicle includes mode selection means for selecting a travel mode, and when the “save mode” for maintaining the charging rate of the secondary battery at the time of selection is selected by the mode selection means, the power generation control unit 4. The electric motor according to claim 3, wherein a charging rate when the “save mode” is selected is set as the lower limit charging rate, and an increase coefficient of the target charging rate is made larger than that in the “normal mode”. Vehicle power supply. 前記モード選択手段によって所定充電率を維持する「チャージモード」が選択された場合には、前記発電制御部は、前記「チャージモード」の所定充電率を前記下限充電率とし、前記「セーブモード」の場合よりも前記目標充電率の増大係数を大きくすることを特徴とする請求項４に記載の電動車両の電源装置。   When the “charge mode” for maintaining the predetermined charging rate is selected by the mode selection unit, the power generation control unit sets the predetermined charging rate of the “charge mode” as the lower limit charging rate, and the “save mode”. 5. The power supply device for an electric vehicle according to claim 4, wherein an increase coefficient of the target charging rate is made larger than in the case of. 前記燃料電池制御部は、前記燃料電池の最高効率出力から車両要求出力を差引いた出力が２次電池受入電力を上回るとき、前記目標充電率に関わらず前記燃料電池の発電を停止することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の電動車両の電源装置。   The fuel cell control unit stops power generation of the fuel cell regardless of the target charging rate when an output obtained by subtracting a vehicle required output from a maximum efficiency output of the fuel cell exceeds a secondary battery received power. The power supply device for an electric vehicle according to any one of claims 1 to 5. 前記電動車両は走行モードを選択するモード選択手段を備え、前記モード選択手段によって所定充電率を維持する「スーパーチャージモード」が選択された場合には、前記発電制御部は、前記「スーパーチャージモード」の所定充電率を前記下限充電率として前記目標充電率を増大し、前記燃料電池制御部は、前記燃料電池の最高効率出力から車両要求出力を差引いた出力が２次電池受入電力を上回るとき、前記燃料電池の出力を車両要求出力と２次電池受入電力との合算値に制限して、前記２次電池に充電することを特徴とする請求項２に記載の電動車両の電源装置。   The electric vehicle includes a mode selection unit that selects a travel mode, and when the “super charge mode” that maintains a predetermined charging rate is selected by the mode selection unit, the power generation control unit includes the “super charge mode”. The target charging rate is increased with the predetermined charging rate as the lower limit charging rate, and the fuel cell control unit is configured such that the output obtained by subtracting the vehicle required output from the maximum efficiency output of the fuel cell exceeds the secondary battery received power. 3. The power supply device for an electric vehicle according to claim 2, wherein the output of the fuel cell is limited to a sum of a vehicle required output and a secondary battery received power, and the secondary battery is charged.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111717077A (en) * 2020-06-28 2020-09-29 重庆长安新能源汽车科技有限公司 Energy distribution method for vehicle fuel cell
CN112440831A (en) * 2019-09-04 2021-03-05 北汽福田汽车股份有限公司 Engine control method and device for fuel cell vehicle and fuel cell vehicle
CN113745598A (en) * 2020-05-29 2021-12-03 丰田自动车株式会社 Fuel cell system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002141073A (en) * 2000-10-31 2002-05-17 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system for mobile body
JP2005044531A (en) * 2003-07-22 2005-02-17 Daihatsu Motor Co Ltd Fuel cell system
JP2013207952A (en) * 2012-03-29 2013-10-07 Railway Technical Research Institute Fuel cell driven railroad vehicle, and power control method thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002141073A (en) * 2000-10-31 2002-05-17 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system for mobile body
JP2005044531A (en) * 2003-07-22 2005-02-17 Daihatsu Motor Co Ltd Fuel cell system
JP2013207952A (en) * 2012-03-29 2013-10-07 Railway Technical Research Institute Fuel cell driven railroad vehicle, and power control method thereof

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112440831A (en) * 2019-09-04 2021-03-05 北汽福田汽车股份有限公司 Engine control method and device for fuel cell vehicle and fuel cell vehicle
CN113745598A (en) * 2020-05-29 2021-12-03 丰田自动车株式会社 Fuel cell system
CN113745598B (en) * 2020-05-29 2024-02-23 丰田自动车株式会社 Fuel cell system
CN111717077A (en) * 2020-06-28 2020-09-29 重庆长安新能源汽车科技有限公司 Energy distribution method for vehicle fuel cell
CN111717077B (en) * 2020-06-28 2022-08-23 重庆长安新能源汽车科技有限公司 Energy distribution method for vehicle fuel cell

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