JP2019205272A - 電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリの充電から回生電力を十分に実施できない状況であっても、常用ブレーキの摩耗抑制を図ることができるようにした電動車両を提供する。【解決手段】燃料電池２１と、外気を燃料電池２１に供給する導入量可変の外気導入路２４と、二次電池３と、燃料電池２１又は二次電池３の電力を用いる力行作動と回生制動時の回生作動とを行うモータジェネレータ１と、モータジェネレータ１を制御する制御手段４とを備え、制御手段４は、二次電池３の充電率が満充電領域にあるとモータジェネレータ１による回生制動力の上限値である最大回生制動力を制限する回生制動制限部４Ａと、車両の制動時に、目標回生制動力を設定し、最大回生制動力が目標回生制動力未満の場合には、外気導入口２４からの外気導入量を増大して車両の空気抵抗による空気抵抗制動力を加える制動制御部４Ｂと、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池を備え、車両の制動時に回生制動を利用しうる電動車両に関するものである。

電気自動車やハイブリッド車等の電動車両は、車両に搭載されたバッテリ（二次電池）に充電された電力を用いて電動モータを作動させて電動モータの駆動力で車両を駆動する。このような電動車両には、燃料電池を備えた燃料電池車両も開発されている。
また、電動車両では、車両の制動時に回生制動により発電した電力をバッテリに充電させて、エネルギ効率を高めるようにしている。

例えば特許文献１には、電動モータとバッテリと燃料電池とを有する燃料電池車両において、車両が降坂路を走行する際に電動モータの回生制動により回生される回生電力を予測して、予測された回生電力に基づいて制動制御を実施する技術が開示されている。
この技術では、予測された回生電力がバッテリの充電可能容量を越えない場合には、運転者により油圧ブレーキが作動されたら、油圧ブレーキによる制動に加え電動モータによる回生制動を実行させ、回生電力がバッテリの充電可能容量を越える場合には、前記燃料電池車両の運転者により油圧ブレーキが作動されても回生制動を中止させて油圧ブレーキのみの制動を実行させる。

特開２０１３−２３３０５１号公報

ところで、車両の制動時に回生制動を利用する利点は、第１にエネルギ効率を高めることにあるが、運転者が操作する油圧ブレーキ等の常用ブレーキ（サービスブレーキ）の使用頻度を抑えられるため、常用ブレーキの摩耗（ブレーキパッドの摩耗）を抑制できる効果もある。
特許文献１の技術では、回生電力がバッテリの充電可能容量を越える場合には、常用ブレーキのみを使用しており、常用ブレーキの摩耗を抑制するためには更なる技術開発の余地がある。

本発明は、このような課題に着目して創案されたもので、バッテリの充電から回生電力を十分に実施できない状況であっても、常用ブレーキの摩耗抑制を図ることができるようにした電動車両を提供することを目的の一つとしている。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的である。

（１）ここで開示する電動車両は、燃料電池と、車両の前方に向けて開口した外気導入口から外気を導入して前記外気を前記燃料電池に供給する導入量可変の外気導入路と、前記燃料電池で発電された電力又は回生発電による電力によって充電される二次電池と、前記燃料電池又は前記二次電池の電力を用いて作動し前記車両を駆動する力行作動と回生制動時に前記回生発電を実施する回生作動とを行うモータジェネレータと、前記モータジェネレータを制御する制御手段とを備えた、電動車両であって、前記制御手段は、前記二次電池の充電率が満充電領域にあると前記モータジェネレータによる回生制動力の上限値である最大回生制動力を制限する回生制動制限部と、前記車両の制動時に、目標回生制動力を設定し、前記最大回生制動力が前記目標回生制動力未満の場合には、前記外気導入口からの外気導入量を増大して前記車両の空気抵抗による空気抵抗制動力を加える制動制御部と、を有することを特徴としている。

（２）前記制動制御部は、前記車両の制動時に、目標制動力を設定すると共に前記目標制動力に応じて前記目標回生制動力を設定し、前記最大回生制動力が前記目標回生制動力以上であれば前記モータジェネレータのみを回生作動させ、前記最大回生制動力が前記目標回生制動力未満であれば、モータジェネレータの回生作動による回生制動力では不足する制動力を、前記空気抵抗制動力によって補うことが好ましい。
（３）前記外気導入路には、前記外気導入量を調整する調整弁を備え、前記制御手段は、前記調整弁の開度を変更して前記空気抵抗制動力を操作することが好ましい。
（４）前記外気導入口は複数備えられ、それぞれの前記外気導入口には個別に開閉可能なリッドが備えられ、前記制御手段は、前記リッドの開口数を変更して前記空気抵抗制動力を操作することが好ましい。
（５）前記制御手段は、前記車両の速度に基づいて、前記速度と前記外気導入量とから算出しうる前記空気抵抗制動力と前記最大回生制動力との和が、前記目標回生制動力となるように前記外気導入量を制御することが好ましい。

（６）前記制御手段は、前記車両が降坂路を走行中に、アクセルペダルが踏み込まれていないときには、前記降坂路の勾配情報を取得して、前記降坂路の勾配に応じて前記目標回生制動力を設定することが好ましい。
（７）前記制御手段は、ブレーキペダルが踏み込まれたときには、前記ブレーキペダルの踏み込み量に応じて前記目標回生制動力を設定することが好ましい。
（８）前記車両が走行する前方に前記車両が衝突を回避すべき障害物があるか否かを判定する障害物判定手段を有し、前記制御手段は、前記障害物判定手段により前記障害物があると判定されたら、前記車空気抵抗制動力を増大させることが好ましい。
（９）前記燃料電池からのガス排出路に設けられた背圧弁を備え、前記制御手段は、前記燃料電池の内部圧力情報を取得して、前記内部圧力が上限圧力未満になるように前記背圧弁を制御することが好ましい。

本発明によれば、回生制動力が不足する場合に、外気導入口から燃料電池への外気導入量を増大して前記車両の空気抵抗による空気抵抗制動力を加えるので、回生制動力の不足を補って必要な制動力を発生させることができ、常用ブレーキの摩耗抑制を図ることができる。

本発明の一実施形態にかかる電動車両の要部構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態にかかる電動車両の車体前部の構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態にかかる電動車両の車体前部の要部断面図であり、（ａ）は外気導入口の閉鎖状態を示し、（ｂ）は外気導入口の開放状態を示す。 本発明の一実施形態にかかる電動車両の制動制御を説明するフローチャートである。 図４のフローチャートにおける降坂路制動制御を説明するサブルーチンのフローチャートである。

図面を参照して、本発明の一実施形態としての電動車両について説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

［電動車両の構成］
図１に示すように、本実施形態にかかる電動車両は、図示しない駆動輪を駆動する電動モータ（モータジェネレータ）１と、電動モータ１で使用する電力を発電する燃料電池システム２と、駆動用バッテリ（二次電池）３とを備えた、燃料電池車両である。

電動モータ１は、モータ制御ユニット（ＭＣＵ）４０からの制御指令に基づいて、インバータ（ＩＮＶ）１１により生成された三相交流を印加することにより作動を制御される。なお、ＭＣＵ４０は、中央処理装置と主記憶装置とを備えるマイクロコンピュータによって構成されている。電動モータ１は、インバータ１１を介して、電力供給を受けて回転駆動する電動機として動作する力行作動と、ロータが駆動輪等から回転エネルギを受けて発電機として動作する回生作動とを行なうことができる。

燃料電池システム２は、燃料電池（燃料電池スタック）２１を備えている。燃料電池２１は、詳細は図示しないが、内部に、電解質膜を含むＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜電極接合体）を有している。燃料電池２１の内部において、ＭＥＡの一方にはアノード（燃料極）が、他方にはカソード（空気極）が設けられている。アノードとカソードとは、それぞれ触媒層を備え、アノードに燃料ガス（水素ガス）を供給され、カソードに空気（酸素）を供給され、内部で電気化学的反応を生ずることにより発電を行う。

このため、燃料電池システム２は、燃料タンク（水素タンク）２２から燃料電池２１内のアノードに燃料ガス（水素ガス）を供給する燃料ガス供給路２３と、車両の前方に向けて開口した外気導入口２４Ａから外気（自然吸気）を導入して燃料電池２１内のカソードに供給する空気供給路（外気導入路）２４と、アノードから排出されたアノードオフガスを流すためのアノードオフガス排出路（ガス排出路）２５と、カソードから排出されたカソードオフガスを流すためのカソードオフガス排出路（ガス排出路）２６とが装備されている。

空気供給路２４には、外気（自然吸気）の導入量を調整する導入吸気弁２７が介装され、導入量可変に構成されている。空気供給路２４と燃料ガス供給路２３との間には、空気供給路２４から燃料ガス供給路２３にアノード空気を供給するアノード空気供給路２８が介装され、アノード空気供給弁２８Ａによりアノード空気の供給を制御できるようになっている。また、アノードオフガス排出路２５にはアノード背圧を調整するアノード背圧弁２９Ａが介装され、カソードオフガス排出路２６にはカソード背圧を調整するカソード背圧弁２９Ｂが介装されている。

図１には詳細構成を示さないが、本実施形態にかかる空気供給路２４は、複数に分岐した上流部２４ａと、複数の上流部２４ａが集合した下流部２４ｂとを備え、各上流部２４ａには、上流側から外気導入口２４Ａ及び導入吸気弁２７がそれぞれ備えられている。各外気導入口２４Ａには、開閉動作するリッド２４Ｂが装備され、各リッド２４Ｂは個別に開閉操作することができるようになっている。リッド２４Ｂについては後述する。

燃料電池２１と、電動モータ１のインバータ１１と、バッテリ３との間は、電気配線３１，３２で接続されている。燃料電池２１とインバータ１１との間は、電気配線３１で接続されている。電気配線３１には燃料電池２１から出力される電力の電圧を上昇させるＤＣ−ＤＣコンバータ３３が介装されている。電気配線３１のＤＣ−ＤＣコンバータ３３よりも下流側には、電気配線３２が分岐していてバッテリ３に接続されている。これにより、燃料電池２１から出力される電力は、所定の電圧に昇圧されて電動モータ１又はバッテリ３に供給される。

燃料電池システム２や電動モータ１等の作動を制御するために、制御手段としての電子制御ユニット（ＥＣＵ）４が備えられている。ＥＣＵ４は、中央処理装置と主記憶装置とを備えるマイクロコンピュータによって構成されている。ＥＣＵ４は、各種センサ等からの信号に基づいて、導入吸気弁２７，アノード空気供給弁２８Ａ，アノード背圧弁２９Ａ，カソード背圧弁２９Ｂ及びリッド２４Ｂや電動モータ１を制御する。

つまり，ＥＣＵ４は、車両への加速要求、即ち、アクセル開度センサ５２で検出されたアクセル開度Ａに応じた要求出力の信号をＭＣＵ４０に送信して電動モータ１の作動を制御すると共に、電動モータ１への要求出力の大きさ及びＳＯＣ演算部（ＳＯＣ演算手段）５６で演算されたＳＯＣ（State of Charge；バッテリ３の充電率）に応じて燃料電池システム２を制御する。また、ＥＣＵ４は、燃料電池２１の内部圧力Ｐの情報を取得して、この内部圧力Ｐが上限圧力未満になるように背圧弁２９Ａ，２９Ｂを制御する。なお、ＳＯＣ演算部５６はバッテリ３に付設されていてもよく、ＥＣＵ４内に設けられていてもよい。

ＥＣＵ４は、例えば、ＳＯＣが下限値まで低下したら導入吸気弁２７，アノード空気供給弁２８Ａを調整しながら燃料電池２１を作動させて発電を実施して、発電電力でバッテリ３を充電する。また、電動モータ１へ指令する出力が大きくバッテリ３のＳＯＣが低下する場合には、ＳＯＣが下限値まで低下していなくても燃料電池２１を作動させて発電を実施する。この場合は、燃料電池２１による発電電力は主に電動モータ１へ送られる。

燃料電池２１による発電電力を増大させるには、燃料電池２１内のアノードに供給する燃料ガスを増大すると共に、外気導入口２４Ａから導入して燃料電池２１内のカソードに供給する外気を増大する。燃料ガスは図示しないポンプによってアノードに供給されるので、ポンプの吐出量を増大させることでアノードに供給する燃料ガスを増大することができる。一方、外気導入口２４Ａからの空気の導入は自然吸気になっているので、リッド２４Ｂの開口数の増大や導入吸気弁２７の開度増大によってカソードに供給する空気を増大することができる。あるいは、図示しない空気圧縮機の回転数によってカソードに供給する空気を増大することができる。

［制動制御］
本車両のＥＣＵ４は、バッテリのＳＯＣが満充電領域（後述の第１上限値ＳＯＣ_ULM1〜第２上限値ＳＯＣ_ULM2の間の領域）にあると電動モータ１による回生制動力の上限値である最大回生制動力Ｆ_RBMAXを制限する回生制動制限部４Ａと、車両の制動を制御する制動制御部４Ｂとを有している。特に制動制御部４Ｂは、車両が降坂路を走行している際の回生制動に着目した制動に関して、降坂路目標制動力（目標回生制動力）Ｆ_BT2を設定し、最大回生制動力Ｆ_RBMAXが降坂路目標制動力Ｆ_BT2未満の場合には、外気導入口２４Ａからの外気導入量を増大して車両の空気抵抗による空気抵抗制動力を加えるようになっている。以下、本電動車両の制動制御について説明する。

本車両には、ドライバのブレーキ操作に応じて作動する制動装置（所謂、常用ブレーキ、フットブレーキ或いはサービスブレーキ）６が備えられ、この制動装置６は、ブレーキ操作量センサ５３で検出されるブレーキ操作量に応じた制御信号によって作動するブレーキバイワイヤが適用されている。本車両では、車両の制動時に、この制動装置６による制動のほかに、電動モータの回生作動による回生制動、及び、外気導入口２４Ａからの空気導入に伴う車両走行時の空気抵抗による制動（空気抵抗制動）を適用するようにしている。

ここで、空気抵抗制動について説明する。
図２は本車両の車体前部を示す斜視図であり、図２に示すように、車体１００の前部のフロントグリル１０１に、複数（ここでは６個）の外気導入口２４Ａが設けられている。各外気導入口２４Ａにはそれぞれ、リッド２４Ｂが装備されている。図２に示す状態は、各リッド２４Ｂが何れも閉鎖した状態を示している。

図３はリッド２４Ｂの開閉状態に応じた車両走行時の空気抵抗を示すもので、１つの外気導入口２４Ａについて示している。図３（ａ）はリッド２４Ｂが閉鎖している状態を示し、図３（ｂ）はリッド２４Ｂが開放している状態を示す。ここでは、リッド２４Ｂは、図３（ａ）に示す全閉状態と図３（ｂ）に示す全開状態との何れかに設定されるものとする。各外気導入口２４Ａの開度は、リッド２４Ｂを全開状態としたうえでリッド２４Ｂよりも下流に設けられ導入吸気弁２７の開度調整で行うものとする。

図３（ａ）に示すように、リッド２４Ｂの閉鎖状態では、リッド２４Ｂの外面がフロントグリル１０１の周囲の外面と滑らかに沿うように形成されており、したがって、リッド２４Ｂが閉鎖していると、フロントグリル１０１に当たる走行風は後方に滑らかに流れ、走行抵抗は抑えられる。
一方、リッド２４Ｂが開放していると、走行風の一部が外気導入口２４Ａに導入され、これに伴ってフロントグリル１０１に当たる走行風が外気導入口２４Ａの近傍で大きく乱れるため、走行抵抗が増大する。

空気抵抗ブレーキによる制動力（空気抵抗ブレーキ力）は、開放状態のリッド２４Ｂの数（開口数）と、開放したリッド２４Ｂの下流側の導入吸気弁２７の開度と、車速Ｖとに応じたものになる。したがって、所望の空気抵抗制動力を得るには、車速センサ５１で検出された車速Ｖに応じて、リッド２４Ｂの開口数やその導入吸気弁２７の開度を調整すればよい。

ＥＣＵ４は、このような空気抵抗制動を利用して制動制御を行う。この制動制御には、ドライバのブレーキ操作に応じて車両に制動力を加える通常制動制御と、車両が下り坂を降坂走行していてドライバのブレーキ操作がない場合に、回生制動及び空気抵抗制動を用いて車両にエンジンブレーキ相当の制動力を加える降坂路制動制御と、車両の前方に存在する障害物との衝突を回避する際に車両に制動力を加える衝突回避制動制御とが含まれている。

このような制動制御を行うために、本車両には、前方の障害物の存在と自車両からその障害物までの距離Ｘを検出する障害物センサ５４と、前方の道路の勾配θを取得する勾配取得部（勾配取得手段）５５とが装備されている。勾配θについては、ここでは、下り勾配を正としている。

障害物センサ５４は、例えばミリ波レーダ等のレーダ装置を適用でき、車両前方を探知することで道路上の物体（停止車両や落下物）を障害物として認識すると共に、自車両からその障害物までの距離Ｘを検出することができる。
勾配取得部５５は、ナビゲーションシステムの地図情報（道路勾配付きの地図情報）と自車両の地図上での位置情報とから、自車両が走行している道路前方の勾配情報θを取得するように構成することができる。

ＥＣＵ４は、自車両の前方の道路上に障害物があって、障害物までの距離Ｘが衝突回避距離Ｘ_０以内になると、衝突回避制動制御を実施する。衝突回避距離Ｘ_０は、その時点の車両の速度Ｖ及び加減速度に応じて算出される。衝突回避制動制御では、車両を障害物の手前で確実に停止させるために、所定の強さの常用制動力（常用ブレーキによるブレーキ力）と最大回生制動力Ｆ_RBMAXと最大の空気抵抗制動力を発生させる。

ＥＣＵ４は、アクセルペダルがオフされてブレーキペダルが操作されると、通常制動制御を実施するが、通常制動制御では、ブレーキペダルの操作量（ブレーキ操作量）に応じて必要なブレーキ力（目標制動力）Ｆ_BT1を設定し、この目標制動力Ｆ_BT1を、常用制動力と回生制動力とに割り振って制動力を発生させる。つまり、最大回生制動力Ｆ_RBMAXが目標制動力Ｆ_BT1以上の場合は、回生制動力で目標制動力Ｆ_BT1をすべて賄えるので、目標制動力Ｆ_BT1と等しい回生制動力のみを発生させ、最大回生制動力Ｆ_RBMAXが目標制動力Ｆ_BT1未満の場合は、回生制動力で目標制動力Ｆ_BT1をすべて賄えないので、最大回生制動力Ｆ_RBMAXを発生させると共に、最大回生制動力Ｆ_RBMAXでは目標制動力Ｆ_BT1に対して不足する分だけ、常用制動力を発生させる。

最大回生制動力Ｆ_RBMAXは、ＳＯＣが第１上限値ＳＯＣ_ULM1とこれよりも大きい第２上限値ＳＯＣ_ULIM2（ＳＯＣ_ULM1＜ＳＯＣ_ULIM2）とで規定される上限領域内にあると、ＳＯＣの大きさに応じて制限される。最大回生制動力Ｆ_RBMAXはＳＯＣが上限領域内において大きくなるほど強く制限され、ＳＯＣが第２上限値ＳＯＣ_ULIM2に達したら、最大回生制動力Ｆ_RBMAXは０に制限される。したがって、ＳＯＣが第２上限値ＳＯＣ_ULIM2以上の場合は、回生ブレーキは禁止される。一方、ＳＯＣが上限領域以下（第１上限値ＳＯＣ_ULM1以下）であれば、最大回生制動力Ｆ_RBMAXは制限されず、回転速度に応じた最大の回生制動力が最大回生制動力Ｆ_RBMAXとなる。

ＥＣＵ４は、アクセルペダルもブレーキペダルもオフされていて、車両が下り坂（降坂路）に差し掛かると、回生制動と空気抵抗制動とを用いて、エンジンブレーキ相当の制動力を発生させる降坂路制動制御を実施する。つまり、ＥＣＵ４は、車速センサ５１で得られる車速Ｖと勾配取得部５５で得られる走行中の道路の勾配θと走行中の道路の標準速度とから、降坂路目標制動力Ｆ_BT2を算出して、回生制動と空気抵抗制動とを用いて降坂路目標制動力Ｆ_BT2が得られるように制御する。走行中の道路の標準速度とは、例えば、当該道路の制限速度に基づく速度や、実際に各車両が走行した走行速度の実績平均値に基づく速度等を設定することができる。

このため、ＥＣＵ４は、車両が走行中の道路の前方の情報（前方道路情報）の勾配情報θを、例えばナビゲーションシステムの地図情報（道路勾配付きの地図情報）と自車両の地図上での位置情報とから取得し、車両の前方に下り坂があるか否かを判定する。前方に下り坂がある場合、車両が下り坂に進入したか否かを判定して、車両が下り坂に進入したら降坂路制動制御を実施する。

［作用及び効果］
本実施形態にかかる電動車両は、上記のように構成されているので、車両の走行中に、例えば図４，図５のフローチャートに示すように制動制御を実施する。

つまり、図４に示すように、まず、自車両の前方の道路上に障害物があるか否かを判定し（ステップＳ１０）、前方に障害物があれば、障害物までの距離Ｘが衝突回避距離Ｘ_０以内であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。障害物までの距離Ｘが衝突回避距離Ｘ_０以内であれば、衝突回避制動制御を実施する（ステップＳ３０）。即ち、所定の大きさの常用制動力と最大回生制動力と最大の空気抵抗制動力とを発生させる。
これによって、大きな制動力が得られ、車両を障害物の手前で確実に停止させることができる。また、回生制動によってエネルギを回収できるためエネルギ効率が向上する効果も得られる。

一方、自車両の前方の道路上に障害物がない場合、或いは、前方に障害物があるが障害物までの距離Ｘが衝突回避距離Ｘ_０以内でない場合は、車両のアクセルが操作されていない（アクセルオフ）か否かを判定する（ステップＳ４０）。アクセルオフでなければ、制動制御は実施しない。アクセルオフであれば、車両の常用ブレーキ６が操作されていない（ブレーキオフ）か否かを判定する（ステップＳ５０）。

車両の常用ブレーキ６が操作されていれば（ブレーキオフでなければ）、通常制動制御を実施する（ステップＳ６０）。通常制動制御では、ブレーキ操作量に応じて目標制動力Ｆ_BT1を設定し、この目標制動力Ｆ_BT1を、常用制動力と回生制動力とに割り振って制動力を発生させる。これによって、ブレーキ操作量に応じた制動力が得られると共に、回生制動によってエネルギを回収できるためエネルギ効率が向上する効果も得られる。

アクセルオフで且つブレーキオフであれば、車両の前方に下り坂（降坂路）があるか否かを判定する（ステップＳ７０）。下り坂の判定は勾配θが所定値θ_０（但し、θ_０＞０）以上か否かで判定することができる。前方に下り坂がなければ（θ＜θ_０）制動制御は実施しない。前方に下り坂があれば（θ≧θ_０）、車両が下り坂に進入したか否かを判定して（ステップＳ８０）、車両が下り坂に進入したら降坂路制動制御を実施する（ステップＳ９０）。車両が下り坂に進入していなければ制動制御は実施しない。

ここで、降坂路制動制御について、図５のフローチャートを参照して説明する。
図５に示すように、降坂路制動制御では、ＳＯＣが第２上限値ＳＯＣ_ULM2未満か否かを判定する（ステップＳ９１）。ＳＯＣが第２上限値ＳＯＣ_ULM2未満であれば、最大回生制動力Ｆ_RBMAXが降坂路目標制動力Ｆ_BT2以上か否かを判定する（ステップＳ９２）。

ＳＯＣが第２上限値ＳＯＣ_ULM2未満で且つ最大回生制動力Ｆ_RBMAXが降坂路目標制動力Ｆ_BT2以上であれば、降坂路目標制動力Ｆ_BT2と等しい回生制動力のみを発生させる（ステップＳ９３）。

このように、降坂路において回生制動によってエンジンブレーキ相当の制動力が発生するため、ドライバが常用ブレーキ６を頻繁に操作することなく降坂路を適正な車速で走行することができる。常用ブレーキ６の使用頻度が減少するためドライバの制動負担を軽減でき常用ブレーキ６のブレーキパッドの摩耗を抑制でき、回生制動によるエネルギを回収によってエネルギ効率を向上させることができる効果が得られる。

ＳＯＣが第２上限値ＳＯＣ_ULM2未満で且つ最大回生制動力Ｆ_RBMAXが降坂路目標制動力Ｆ_BT2未満であれば、回生制動と空気抵抗制動とを併用する（ステップＳ９４）。つまり、最大回生制動力Ｆ_RBMAXを発生させると共に、最大回生制動力Ｆ_RBMAXでは降坂路目標制動力Ｆ_BT2に対して不足する分だけ、空気抵抗制動力を発生させる。ただし、降坂路目標制動力Ｆ_BT2が最大回生制動力Ｆ_RBMAXであって且つ空気抵抗制動力では不足する場合には、常用ブレーキを使用する場合もある。

この場合も、ドライバが常用ブレーキ６を頻繁に操作することなく降坂路を適正な車速で走行することができる。常用ブレーキ６の使用頻度が減少するためドライバの制動負担を軽減でき常用ブレーキ６のブレーキパッドの摩耗を抑制でき、回生制動によるエネルギを回収によってエネルギ効率を向上させることができる効果が得られる。
なお、空気抵抗制動力の制御に当たっては、リッド２４Ｂの開口数や導入吸気弁２７の開度を所要量だけ増大させる。

また、ＳＯＣが第２上限値ＳＯＣ_ULM2以上であれば、回生制動は禁止され、空気抵抗制動力のみによって降坂路目標制動力Ｆ_BT2が得られるように制御する（ステップＳ９５）。つまり、リッド２４Ｂの開口数や導入吸気弁２７の開度を所要量だけ増大させる。

この場合も、ドライバが常用ブレーキ６を頻繁に操作することなく降坂路を適正な車速で走行することができる。常用ブレーキ６の使用頻度が減少するためドライバの制動負担を軽減でき常用ブレーキ６のブレーキパッドの摩耗を抑制でき、回生制動によるエネルギを回収によってエネルギ効率を向上させることができる効果が得られる。

空気抵抗制動力を最大にしても降坂路目標制動力Ｆ_BT2を達成できない場合も想定されるが、この場合であっても、ドライバの常用ブレーキ６の操作頻度を抑制でき、常用ブレーキ６の使用頻度が減少するため常用ブレーキ６のブレーキパッドの摩耗も抑制される。

また、このように、空気抵抗制動力を与えるために、リッド２４Ｂの開口数や導入吸気弁２７の開度を増大させと、燃料電池２１内のアノード側とカソード側とでガス供給量が不均衡になるが、アノード空気供給弁２８Ａによってアノード空気供給量を制御することでこれを解消することができる。また、アノード背圧を調整するアノード背圧弁２９Ａやカソード背圧を調整するカソード背圧弁２９Ｂを制御することで、それぞれの排出路２５，６から空気を大気へ排出することでアノード背圧やカソード背圧が過剰になることも回避される。

［その他］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、車両の制動時に、降坂路目標制動力（目標回生制動力）Ｆ_BT2を設定し、最大回生制動力Ｆ_RBMAXが降坂路目標制動力Ｆ_BT2未満の場合には、空気供給路（外気導入路）２４からの外気導入量を増大して車両の空気抵抗による空気抵抗制動力を加えるものであればよく、上記実施形態を以下のように変更して実施することもできる。

上記実施形態では、降坂路におけるエンジンブレーキ相当の回生制動を行う際に、ＳＯＣの満充電領域にあって最大回生制動力Ｆ_RBMAXが制限される場合や、衝突回避のための制動の場合に、空気抵抗制動力を利用したものを例示したが、例えば、常用ブレーキが強く操作された場合に空気抵抗制動力を利用するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、リッド２４Ｂの開口数と導入吸気弁２７の開度とを変更させることで空気抵抗制動力を変更させているが、リッド２４Ｂの開口数と導入吸気弁２７の開度とのうち一方の要素のみを可変にし、この可変の要素を変更させることで空気抵抗制動力を変更させるようにしてもよい。

１ 電動モータ（モータジェネレータ）
２ 燃料電池システム
３ 駆動用バッテリ（二次電池）
４ 制御手段としての電子制御ユニット（ＥＣＵ）
４Ａ 回生制動制限部
４Ｂ 制動制御部
１１ インバータ
２１ 燃料電池（燃料電池スタック）
２２ 燃料タンク（水素タンク）
２３ 燃料ガス供給路
２４ 空気供給路（外気導入路）
２４Ａ 外気導入口
２４Ｂ リッド
２５ アノードオフガス排出路（ガス排出路）
２６ カソードオフガス排出路（ガス排出路）
２７ 導入吸気弁
２８ アノード空気供給路
２８Ａ アノード空気供給弁
２９Ａ アノード背圧弁
２９Ｂ カソード背圧弁
３１，３２ 電気配線
３３ ＤＣ−ＤＣコンバータ
４０ モータ制御ユニット（ＭＣＵ）
５１ 車速センサ
５２ アクセル開度センサ
５３ ブレーキ操作量センサ
５４ 障害物センサ
５５ 勾配取得部（勾配取得手段）
５６ ＳＯＣ演算部（ＳＯＣ演算手段）
１００ 車体
１０１ フロントグリル
Ｆ_RBMAX 最大回生制動力
Ｆ_BT1 目標制動力
Ｆ_BT2 降坂路目標制動力（目標回生制動力）

Claims (9)

1. 燃料電池と、車両の前方に向けて開口した外気導入口から外気を導入して前記外気を前記燃料電池に供給する導入量可変の外気導入路と、前記燃料電池で発電された電力又は回生発電による電力によって充電される二次電池と、前記燃料電池又は前記二次電池の電力を用いて作動し前記車両を駆動する力行作動と回生制動時に前記回生発電を実施する回生作動とを行うモータジェネレータと、前記モータジェネレータを制御する制御手段とを備えた、電動車両であって、
   前記制御手段は、
   前記二次電池の充電率が満充電領域にあると前記モータジェネレータによる回生制動力の上限値である最大回生制動力を制限する回生制動制限部と、
   前記車両の制動時に、目標回生制動力を設定し、前記最大回生制動力が前記目標回生制動力未満の場合には、前記外気導入口からの外気導入量を増大して前記車両の空気抵抗による空気抵抗制動力を加える制動制御部と、を有する
   ことを特徴とする電動車両。
2. 前記制動制御部は、前記車両の制動時に、目標制動力を設定すると共に前記目標制動力に応じて前記目標回生制動力を設定し、前記最大回生制動力が前記目標回生制動力以上であれば前記モータジェネレータのみを回生作動させ、前記最大回生制動力が前記目標回生制動力未満であれば、モータジェネレータの回生作動による回生制動力では不足する制動力を、前記空気抵抗制動力によって補う
   ことを特徴とする請求項１に記載の電動車両。
3. 前記外気導入路には、前記外気導入量を調整する調整弁を備え、
   前記制御手段は、前記調整弁の開度を変更して前記空気抵抗制動力を操作する
   ことを特徴とする請求項２に記載の電動車両。
4. 前記外気導入口は複数備えられ、それぞれの前記外気導入口には個別に開閉可能なリッドが備えられ、
   前記制御手段は、前記リッドの開口数を変更して前記空気抵抗制動力を操作する
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の電動車両。
5. 前記制御手段は、前記車両の速度に基づいて、前記速度と前記外気導入量とから算出しうる前記空気抵抗制動力と前記最大回生制動力との和が、前記目標回生制動力となるように前記外気導入量を制御する
   ことを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の電動車両。
6. 前記制御手段は、前記車両が降坂路を走行中に、アクセルペダルが踏み込まれていないときには、前記降坂路の勾配情報を取得して、前記降坂路の勾配に応じて前記目標回生制動力を設定する
   ことを特徴とする請求項２〜５の何れか１項に記載の電動車両。
7. 前記制御手段は、ブレーキペダルが踏み込まれたときには、前記ブレーキペダルの踏み込み量に応じて前記目標回生制動力を設定する
   ことを特徴とする請求項２〜６の何れか１項に記載の電動車両。
8. 前記車両が走行する前方に前記車両が衝突を回避すべき障害物があるか否かを判定する障害物判定手段を有し、
   前記制御手段は、前記障害物判定手段により前記障害物があると判定されたら、前記車空気抵抗制動力を増大させる
   ことを特徴とする請求項２〜７の何れか１項に記載の電動車両。
9. 前記燃料電池からのガス排出路に設けられた背圧弁を備え、
   前記制御手段は、前記燃料電池の内部圧力情報を取得して、前記内部圧力が上限圧力未満になるように前記背圧弁を制御する
   ことを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の電動車両。

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