JP6172121B2 - 燃料電池システム、燃料電池車両、および、燃料電池システムの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される燃料電池システム、燃料電池車両、および、その制御方法に関する。

従来から、車両に搭載される燃料電池システムにおいて、アクセル踏込量に応じて燃料電池の発電要求電力を算出し、燃料電池の発電電力が発電要求電力に一致するように、燃料電池に供給される酸素量および水素量を制御するものが知られている（特許文献１）。この燃料電池システムは、車両の加速時に燃料電池の発電要求電力が増加するときには、燃料電池に酸素を供給するエアコンプレッサーの回転数を増加させる。

特開２００６−３１２９０７号公報 特開２０１１−１４２０３３号公報 特開２０１０−２３８５３０号公報 特開２０１０−２３８５２８号公報 特開２００９−２３１２２３号公報

しかしながら、エアコンプレッサーはイナーシャにより応答が遅いため、例えば、アクセル踏込量の急増などによって発電要求電力が急増してもコンプレッサーの回転数が必要な回転数になるまでに遅れがあった。これによって、車両の駆動モーターに加速に必要な電力が十分に供給されず、アクセル踏込量に対する加速感が悪化する問題があった。また、このような車両の急加速が繰り返されると、二次電池から駆動モーターへの電力の供給が繰り返され、これにより、二次電池の蓄電量（ＳＯＣ）が低下して加速感の悪化が継続する問題があった。

一方、上述のように、車両の加速時にエアコンプレッサーの応答の遅れなどによって、燃料電池の発電電力が発電要求電力に対して遅れると、その後、発電電力が急峻に立ち上がったときに、駆動モーターに供給される電力が急増して、一時的な急加速（トルクショック）が発生する問題があった。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、車両に搭載される燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは、前記車両を駆動するモーターに電力を供給する燃料電池と、酸素を前記燃料電池に供給するポンプと、前記車両のアクセル踏込量を検出するアクセル位置検出部と、前記アクセル踏込量に基づいて、前記燃料電池の発電要求電力、および、前記ポンプの駆動要求電力を算出するとともに、前記駆動要求電力に基づいて前記ポンプを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、算出する前記発電要求電力が増加するときに、前記発電要求電力の増加速度よりも前記駆動要求電力の増加速度が速くなるように前記駆動要求電力を算出する。この構成によれば、発電要求電力が増加するときには、発電要求電力の増加速度よりも速く駆動要求電力が増加するため、駆動要求電力に対してコンプレッサーによる必要な酸素の供給が遅れても、発電電力が発電要求電力を下回りにくくすることができる。これにより、車両の加速時などの発電要求電力の急増時に、駆動モーターに必要な電力が供給されないことによる加速感の悪化を低減できる。

（２）上記形態の燃料電池システムにおいて、前記制御部は、前記車両の車重および前記車両の転がり抵抗によって生じる、前記アクセル踏込量に対する前記モーターの回転数の遅れを補うための電力であって、前記車重および前記転がり抵抗にそれぞれ相当する値として予め設定された値を用いて算出される電力を、前記アクセル踏込量に基づいて算出した前記駆動要求電力に加えることによって、前記駆動要求電力の値を補正するように構成されていてもよい。この構成によれば、車重および転がり抵抗によるモーターの回転数の遅れを補うための電力が駆動要求電力に追加されるため、車両の加速時において、アクセル踏込量に対する加速感の悪化をより抑制することができる。

（３）上記形態の燃料電池システムは、さらに、前記モーターに電力を供給する二次電池を備えており、前記制御部は、前記二次電池に充電するための電力であって、前記二次電池の温度および蓄電量に応じて設定される充電電力の上限値を用いて算出される電力を、前記アクセル踏込量に基づいて算出した前記駆動要求電力に加えることによって、前記駆動要求電力の値を補正するように構成されていてもよい。この構成によれば、二次電池に充電するための電力が駆動要求電力に追加されるため、燃料電池車両１０の加速の繰り返しによる二次電池の蓄電量（ＳＯＣ）の低下を抑制して加速感をより継続させることができる。

（４）上記形態の燃料電池システムにおいて、前記制御部は、前記発電要求電力と前記燃料電池の実際の発電電力との差分が第１の閾値以上であり、かつ、前記発電電力が第２の閾値以下の場合に、前記アクセル踏込量に基づいて算出した前記発電要求電力に対して、前記差分が減少するように前記発電要求電力の値を補正するように構成されてもよい。この構成によれば、車両の加速時に発電電力が発電要求電力に対して遅れても、発電要求電力と発電電力との差分の増加が抑制されるため、その後、発電電力が急峻に立ち上がっても、トラクションモーターに供給される電力の急増が抑制される。これにより、車両の加速時におけるトルクショックを抑制することができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、燃料電池を搭載した車両、車両に搭載される燃料電池システムの制御方法、この制御方法を実行する制御装置、この制御方法を実現するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体などの形態で実現することができる。

第１実施形態の燃料電池システムを搭載した燃料電池車両の概略図である。 制御装置の構成を説明するための図である。 第１実施形態の燃料電池車両の状態を例示したタイミングチャートである。 比較例１の燃料電池車両の状態を例示したタイミングチャートである。 第２実施形態の燃料電池車両の状態を例示したタイミングチャートある。 補正処理の開始条件および停止条件を例示したタイミングチャートある。 第３実施形態の燃料電池車両の状態を例示したタイミングチャートある。 第４実施形態の燃料電池車両の状態を例示したタイミングチャートである。 比較例２の燃料電池車両の状態を例示したタイミングチャートである。 第５実施形態の燃料電池車両の状態を示したタイミングチャートである。 第５実施形態のカウント値とレート値との関係を例示した説明図である。 第６実施形態の差分とカウントアップ量との関係を示した説明図である。 第７実施形態の燃料電池車両の状態を示したタイミングチャートである。

Ａ．第１実施形態：
図１は、第１実施形態の燃料電池システム１００を搭載した燃料電池車両１０の構成を示す概略図である。燃料電池車両１０は、燃料電池１１０と、ＦＣ昇圧コンバーター１２０と、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）１３０と、トラクションモーター１３６と、エアコンプレッサー（ＡＣＰ）１３８と、車速検出部１３９と、二次電池１４０と、ＳＯＣ検出部１４２と、ＦＣ補機１５０と、制御装置１８０と、アクセル位置検出部１９０と、車輪ＷＬと、を備える。燃料電池車両１０は、燃料電池１１０および二次電池１４０から供給される電力によってトラクションモーター１３６を駆動させて走行する。燃料電池システム１００は、例えば、上述した燃料電池車両１０の機能部のうち、トラクションモーター１３６と、車輪ＷＬとを除いた機能部によって構成される。

燃料電池１１０は、反応ガスとして水素と酸素の供給を受けて発電する固体高分子形燃料電池である。なお、燃料電池１１０としては、固体高分子形燃料電池に限らず、他の種々のタイプの燃料電池を採用することができる。燃料電池１１０は、ＦＣ昇圧コンバーター１２０を介して高圧直流配線ＤＣＨに接続され、高圧直流配線ＤＣＨを介してＰＣＵ１３０に含まれるモータードライバー１３２及びＡＣＰドライバー１３７に接続されている。ＦＣ昇圧コンバーター１２０は、燃料電池１１０の出力電圧ＶＦＣをモータードライバー１３２及びＡＣＰドライバー１３７で利用可能な高圧電圧ＶＨに昇圧する。

モータードライバー１３２は、三相インバーター回路によって構成され、トラクションモーター１３６に接続されている。モータードライバー１３２は、ＦＣ昇圧コンバーター１２０を介して供給される燃料電池１１０の出力電力、および、ＤＣ／ＤＣコンバーター１３４を介して供給される二次電池１４０の出力電力を三相交流電力に変換してトラクションモーター１３６に供給する。トラクションモーター１３６は、三相コイルを備える同期モーターによって構成され、ギア等を介して車輪ＷＬを駆動する。また、トラクションモーター１３６は、燃料電池車両１０の制動時において、燃料電池車両１０の運動エネルギーを回生させて回生電力を発生させる発電機としても機能する。車速検出部１３９は、燃料電池車両１０の車速Ｓ_ＶＨＣＬ［ｋｍ／ｈ］を検出し、制御装置１８０に送信する。

ＤＣ／ＤＣコンバーター１３４は、制御装置１８０からの駆動信号に応じて高圧直流配線ＤＣＨの電圧レベルを調整し、二次電池１４０の充電／放電の状態を切り替える。なお、トラクションモーター１３６において回生電力が発生する場合には、その回生電力は、モータードライバー１３２によって直流電力に変換され、ＤＣ／ＤＣコンバーター１３４を介して二次電池１４０に充電される。

ＡＣＰドライバー１３７は、三相インバーター回路によって構成され、ＡＣＰ１３８に接続されている。ＡＣＰドライバー１３７は、ＦＣ昇圧コンバーター１２０を介して供給される燃料電池１１０の出力電力、および、ＤＣ／ＤＣコンバーター１３４を介して供給される二次電池１４０の出力電力を三相交流電力に変換してＡＣＰ１３８に供給する。ＡＣＰ１３８は、三相コイルを備える同期モーターによって構成され、供給された電力に応じてモーターを駆動させ、発電に使用される酸素（空気）を燃料電池１１０に供給する。

二次電池１４０は、電力エネルギーを蓄え、充電と放電を繰り返すことができる蓄電装置であり、例えば、リチウムイオン電池で構成することができる。なお、二次電池１４０としては、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池など他の種類の電池であってもよい。二次電池１４０は、低圧直流配線ＤＣＬを介してＰＣＵ１３０に含まれるＤＣ／ＤＣコンバーター１３４に接続され、さらに、ＤＣ／ＤＣコンバーター１３４を介して高圧直流配線ＤＣＨに接続されている。

ＳＯＣ検出部１４２は、二次電池１４０の蓄電量（ＳＯＣ）を検出し、制御装置１８０に送信する。なお、本明細書において「蓄電量（ＳＯＣ）」とは、二次電池１４０の最大の充電容量に対する現在の充電残量の比率を意味する。ＳＯＣ検出部１４２は、二次電池１４０の温度Ｔｂａや、出力電圧Ｖ、出力電流Ｉを検出し、それらの検出値に基づき、蓄電量（ＳＯＣ）を検出する。なお、本実施形態のＳＯＣ検出部１４２は、二次電池１４０の温度Ｔｂａについても制御装置１８０に送信する。

ＦＣ補機１５０は、低圧直流配線ＤＣＬに接続され、燃料電池１１０や二次電池１４０から供給される電力によって駆動する。ＦＣ補機１５０は、燃料電池１１０に反応ガスを供給する燃料ポンプ、及び、燃料電池１１０に冷媒を供給する冷媒ポンプ等の燃料電池１１０の発電のための補機類である。アクセル位置検出部１９０は、運転者によるアクセルの踏み込み量（アクセル踏込量Ｄ_ＡＣＣ）［％］を検出し、制御装置１８０に送信する。

制御装置１８０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。制御装置１８０は、運転者によるアクセル操作などの操作を検出すると、その操作内容に応じて、燃料電池１１０の発電や二次電池１４０の充放電を制御する。制御装置１８０は、モータードライバー１３２と、ＤＣ／ＤＣコンバーター１３４とにそれぞれ、アクセル踏込量Ｄ_ＡＣＣに応じた駆動信号を生成して送信する。モータードライバー１３２は、制御装置１８０の駆動信号に応じて、交流電圧のパルス幅を調整するなどして、トラクションモーター１３６にアクセル踏込量Ｄ_ＡＣＣに応じた回転駆動をさせる。制御装置１８０は、トラクションモーター１３６をアクセル踏込量Ｄ_ＡＣＣに応じた回転駆動せるために必要な電力Ｐ_Ｔ／Ｍに対して、二次電池１４０が負担する電力の割合（二次電池アシスト率）と、二次電池１４０の温度および蓄電量（ＳＯＣ）との関係が示された二次電池アシスト制御マップを備えており、このマップを用いて、二次電池アシスト率を決定する。

図２は、制御装置１８０の構成を説明するための図である。制御装置１８０は、ＰＭ−ＥＣＵ１８１と、ＦＣ―ＥＣＵ１８２と、ＦＤＣ−ＥＣＵ１８３と、ＭＧ−ＥＣＵ１８４と、の４つのＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）を含んでいる。ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、燃料電池車両１０のアクセル踏込量Ｄ_ＡＣＣを取得し、トラクションモーター１３６をアクセル踏込量Ｄ_ＡＣＣに応じた回転数で駆動させるために必要な種々の要求や指令を他のＥＣＵに対して発行する。ＦＣ―ＥＣＵ１８２は、燃料電池１１０およびＦＣ補機１５０を制御し、ＰＭ−ＥＣＵ１８１から、後述する要求信号ＳＲＥＱを受信すると、燃料電池１１０の発電能力や特性に応じた回答信号ＳＲＥＳをＰＭ−ＥＣＵ１８１に発行する。ＦＤＣ―ＥＣＵ１８３は、ＦＣ昇圧コンバーター１２０を制御し、ＰＭ−ＥＣＵ１８１から、後述するパワー指令ＰＣＯＭを受信すると、パワー指令ＰＣＯＭに応じた電力を燃料電池１１０からトラクションモーター１３６およびＡＣＰ１３８に供給させる。ＭＧ−ＥＣＵ１８４は、モータードライバー１３２、ＡＣＰドライバー１３７、および、ＤＣ／ＤＣコンバーター１３４を制御し、ＰＭ−ＥＣＵ１８１から、後述するトルク指令ＴＣＯＭを受信すると、トルク指令ＴＣＯＭに応じたトルクをトラクションモーター１３６およびＡＣＰ１３８に発生させる。４つのＥＣＵの具体的な動作の一例を以下で説明する。

ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、アクセルペダルが運転者により踏み込まれた際に、アクセル位置検出部１９０によって検出されたアクセル踏込量Ｄ_ＡＣＣを受信する。ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、アクセル踏込量Ｄ_ＡＣＣを受信すると、アクセル踏込量Ｄ_ＡＣＣに応じたトラクションモーター１３６の必要なトルク量であるアクセル要求トルクＴ_ＡＣＣ［Ｎ・ｍ］を算出する。アクセル要求トルクＴ_ＡＣＣは、例えば、Ｄ_ＡＣＣとＴ_ＡＣＣとの関係を示す演算式から算出することができる。ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、また、アクセル要求トルクＴ_ＡＣＣからドラビリ要求トルクＴ_ＭＯＤ［Ｎ・ｍ］を算出する。ドラビリ要求トルクＴ_ＭＯＤは、アクセル要求トルクＴ_ＡＣＣの変化量ΔＴ_ＡＣＣ［Ｎ・ｍ／ｓ］が閾値（レートリミッター）ΔＴＨＴ_ＡＣＣ以上である場合に、変化量ΔＴ_ＡＣＣに対してレート処理（なめし処理）をおこなって変化量ΔＴ_ＡＣＣが減少するように算出される。アクセル要求トルクＴ_ＡＣＣに対応させて燃料電池車両１０の加減速を制御すると、加減速が急峻になり快適性が低下するため、ドラビリ要求トルクＴ_ＭＯＤが設定される。ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、算出したドラビリ要求トルクＴ_ＭＯＤを含むトルク指令ＴＣＯＭをＭＧ−ＥＣＵ１８４に発行する。ＭＧ−ＥＣＵ１８４は、ドラビリ要求トルクＴ_ＭＯＤを含むトルク指令ＴＣＯＭを受信すると、ドラビリ要求トルクＴ_ＭＯＤに応じた出力トルクが発生するようにトラクションモーター１３６を制御する。これにより、トラクションモーター１３６の実際の回転数（Ｔ／Ｍ実回転数）Ｒ_Ｔ／Ｍは、ドラビリ要求トルクＴ_ＭＯＤに対応する回転数（Ｔ／Ｍ必要回転数Ｒ_{Ｔ／ＭＲＱ}）に近づく。トラクションモーター１３６に実際に発生するトルクを実行トルクＴ_ＡＣＴとも呼ぶ。また、実行トルクの発生によってトラクションモーター１３６が消費する電力をＴ／Ｍ消費電力Ｐ_ＣＯＮＳとも呼ぶ。

ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、算出したドラビリ要求トルクＴ_ＭＯＤから車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬ［Ｗ］を算出する。車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬは、燃料電池車両１０をドラビリ要求トルクＴ_ＭＯＤに対応する運転状態とするために必要な電力であり、燃料電池１１０の発電要求電力である。車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬは、下記の式（１）から算出される。
Ｐ_ＶＨＣＬ＝ｍａｘ{Ｐ_Ｔ／Ｍ＋Ｐ_ＡＵＸ＋Ｐ_ｃｈｇ ，Ｐ_ＯＣ} ・・・（１）
ここで、Ｐ_Ｔ／Ｍは、トラクションモーター１３６の駆動要求電力［Ｗ］であり、Ｐ_ＡＵＸ［Ｗ］は、ＦＣ補機１５０やＡＣＰ１３８の駆動要求電力であり、Ｐ_ｃｈｇ［Ｗ］は、二次電池１４０を充放電する電力である。Ｐ_ＯＣ［Ｗ］は、間欠運転時等において高電位回避電圧とするために必要な電力である。Ｐ_Ｔ／Ｍは、例えば、トラクションモーター１３６の回転数および要求トルクと、Ｐ_Ｔ／Ｍとの関係を示すモーター特性から算出することができる。Ｐ_ＡＵＸは、例えば、現在のＦＣ補機１５０、ＡＣＰ１３８の消費電力の実測値に基づいて算出することができる。なお、Ｐ_ＡＵＸは、ＦＣ補機１５０の消費電力を定数とし、ＡＣＰ１３８の消費電力はモーターの回転数、要求トルクと、消費電力との関係を示すモーター特性から算出してもよい。Ｐ_ｃｈｇは、例えば、二次電池１４０を目標のＳＯＣ（例えば、６０％）と、現在のＳＯＣと、Ｐ_ｃｈｇとの関係を示したマップから算出することができる。Ｐ_ＯＣは、高電位回避電圧と、燃料電池１１０の電力―電流特性（Ｐ−Ｉ特性）と、電流―電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）から算出することができる。なお、Ｐ_ＯＣは固定値であってもよい。この「車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬ」は、特許請求の範囲の「発電要求電力」に該当する。

ＦＣ―ＥＣＵ１８２は、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬを含む要求信号ＳＲＥＱを受信すると、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬが燃料電池１１０の許容電力Ｐ_ＡＬＷ［Ｗ］を越えているか否の判定をおこなう。許容電力Ｐ_ＡＬＷとは、現在の燃料電池１１０が発電可能な電力の上限値であり、燃料電池１１０の現在の状態を示す種々のパラメーターから算出することができる。燃料電池１１０の現在の状態を示すパラメーターとは、例えば、燃料電池１１０の温度、ＡＣＰ１３８が取り込む外気の量、燃料電池１１０に供給される水素を貯蔵する水素タンク内の水素の残量、燃料電池１１０のアノード圧力およびカソード圧力などが含まれる。ＦＣ―ＥＣＵ１８２は、これらのパラメーターと許容電力Ｐ_ＡＬＷとの対応関係が示されたマップから許容電力Ｐ_ＡＬＷを算出することができる。ＦＣ―ＥＣＵ１８２は、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬが許容電力Ｐ_ＡＬＷを越えていなければ、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬに対応する電流値Ｉ［Ａ］および電圧値Ｖ［Ｖ］を含む回答信号ＳＲＥＳをＰＭ−ＥＣＵ１８１に発行する。車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬに対応する電流値Ｉおよび電圧値Ｖは、燃料電池１１０のＰ−Ｉ特性、Ｉ−Ｖ特性から算出することができる。ＦＣ―ＥＣＵ１８２は、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬが許容電力Ｐ_ＡＬＷを越えていれば、許容電力Ｐ_ＡＬＷに対応する電流値Ｉおよび電圧値Ｖを含む回答信号ＳＲＥＳをＰＭ−ＥＣＵ１８１に発行する。

ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬまたは許容電力Ｐ_ＡＬＷに対応する電流値Ｉおよび電圧値Ｖを含む回答信号ＳＲＥＳを受信すると、受信した電流値Ｉおよび電圧値Ｖをパワー指令ＰＣＯＭとしてＦＤＣ―ＥＣＵ１８３に発行する。ＦＤＣ―ＥＣＵ１８３は、パワー指令ＰＣＯＭを受信すると、パワー指令ＰＣＯＭに応じた電流値Ｉおよび電圧値Ｖを燃料電池１１０が出力するようにＦＣ昇圧コンバーター１２０を制御する。燃料電池１１０が実際に出力する電力をＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣ［Ｗ］とも呼ぶ。

一方、ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、アクセル要求トルクＴ_ＡＣＣからＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱ［Ｗ］を算出する。ＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱは、ＡＣＰ１３８をアクセル要求トルクＴ_ＡＣＣに対応する駆動状態とするために必要な電力であり、例えば、Ｔ_ＡＣＣとＰ_ＲＱとの関係を示す演算式から算出することができる。ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、算出したＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱを含む要求信号ＳＲＥＱをＦＣ―ＥＣＵ１８２に発行する。この「ＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱ」は、特許請求の範囲の「駆動要求電力」に該当する。

ＦＣ―ＥＣＵ１８２は、ＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱを含む要求信号ＳＲＥＱを受信すると、ＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱに対応するＡＣＰ１３８の回転数（ＡＣＰ必要回転数）Ｒ_ＲＱ［ｒｐｍ］を算出する。必要回転数Ｒ_ＲＱは、例えば、以下の方法で算出することができる。まず、ＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱの値、燃料電池１１０のＰ−Ｉ特性、Ｉ−Ｖ特性から、ＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱを発生させるための燃料電池１１０の電流値Ｉを算出する。そして、算出した電流値Ｉに対応する電荷量、および、発電時の電気化学反応式から、ＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱ発生させるための酸素量を算出する。そして、算出した酸素量、および、空気の成分比率から、ＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱを発生させるための空気量を算出し、算出した空気量からＡＣＰ１３８の必要回転数Ｒ_ＲＱを算出する。ＦＣ―ＥＣＵ１８２は、算出した必要回転数Ｒ_ＲＱを含む回答信号ＳＲＥＳをＰＭ−ＥＣＵ１８１に発行する。

ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、必要回転数Ｒ_ＲＱを含む回答信号ＳＲＥＳを受信すると、必要回転数Ｒ_ＲＱからＡＣＰ要求トルクＴ_ＡＣＰ［Ｎ・ｍ］を算出する。ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、算出したＡＣＰ要求トルクＴ_ＡＣＰを含むトルク指令ＴＣＯＭをＭＧ−ＥＣＵ１８４に発行する。ＭＧ−ＥＣＵ１８４は、ＡＣＰ要求トルクＴ_ＡＣＰを含むトルク指令ＴＣＯＭを受信すると、ＡＣＰ要求トルクＴ_ＡＣＰに応じた出力トルクが発生するようにＡＣＰ１３８を制御する。これにより、ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、ＡＣＰの実際の回転数（ＡＣＰ実回転数）Ｒ_ＡＣＴをＡＣＰ必要回転数Ｒ_ＲＱに近づける。

上述のように、本実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１は、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬをドラビリ要求トルクＴ_ＭＯＤから算出し、ＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱをアクセル要求トルクＴ_ＡＣＣから算出するように構成されている。この構成により、算出した車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬ、すなわち、燃料電池１１０の発電要求電力が増加するときには、ＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱの増加速度を、発電要求電力（車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬ）の増加速度よりも速くすることができる。これにより、車両の急加速時、すなわち、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬの急増時において、エアコンプレッサーの反応の遅れによる車両の加速感の悪化を低減させることができる。具体的には、ＡＣＰ１３８はイナーシャにより応答が遅く、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬが急増にともなってＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱが増加しても、ＡＣＰ１３８が対応する回転数となるまでに遅れがある。従来の構成では、これによって、車両のトラクションモーターに必要な電力が十分に供給されず、アクセル踏込量に対する加速感が悪化する。一方、本実施形態では、ＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱの増加速度を、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬの増加速度よりも速くすることで、ＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱに対してＡＣＰ１３８が遅れて供給した酸素量が、その時点において車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬに必要な空気量に近づくように構成される。これにより、必要な酸素の供給不足によってＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣが車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬを下回る状態を発生しにくくし、トラクションモーター１３６に必要な電力が十分に供給されずに加速感が悪化する状態を発生しにくくすることができる。

図３は、本実施形態の燃料電池車両１０の状態を例示したタイミングチャートである。図３には、アクセル踏込量Ｄ_ＡＣＣと、アクセル要求トルクＴ_ＡＣＣと、ドラビリ要求トルクＴ_ＭＯＤと、実行トルクＴ_ＡＣＴと、ＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱと、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬと、ＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣと、ＡＣＰ必要回転数Ｒ_ＲＱと、ＡＣＰ実回転数Ｒ_ＡＣＴとの時系列変化が例示されている。また、図３には、比較例１として、ＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱをドラビリ要求トルクＴ_ＭＯＤから算出した場合におけるＡＣＰ必要回転数（比較例必要回転数Ｒ_ＣＥＲＱ）と、ＡＣＰの実際の回転数（比較例実回転数Ｒ_ＣＥＡＴ）が例示されている。ここでは、Ｔ１〜Ｔ２期間において運転者がアクセルを急激に踏み込んだものとして説明する。

アクセル要求トルクＴ_ＡＣＣは、アクセル踏込量Ｄ_ＡＣＣに対応するため、Ｔ１〜Ｔ２期間において増加する。ドラビリ要求トルクＴ_ＭＯＤは、アクセル要求トルクＴ_ＡＣＣに対してレート処理されるため、アクセル要求トルクＴ_ＡＣＣよりも緩やかに増加する。
車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬ、ＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣ、および、実行トルクＴ_ＡＣＴは、ドラビリ要求トルクＴ_ＭＯＤに対応するため、同様にＴ１〜Ｔ３期間にかけて緩やかに増加する。ＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱは、アクセル要求トルクＴ_ＡＣＣに対応するため、Ｔ１〜Ｔ２期間にかけて増加する。

ＡＣＰ必要回転数Ｒ_ＲＱは、ＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱに対応するため、Ｔ１〜Ｔ２期間において増加する。ＡＣＰ実回転数Ｒ_ＡＣＴは、ＡＣＰ必要回転数Ｒ_ＲＱに対して遅れるため、ここでは、Ｔ１〜Ｔ３期間において増加する。この結果、ＡＣＰ実回転数Ｒ_ＡＣＴの増加速度は、ＡＣＰ比較例実回転数Ｒ_ＣＥＡＴよりも、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬの増加速度に近づく。すなわち、ＡＣＰ必要回転数Ｒ_ＲＱに対してＡＣＰ１３８が遅れて供給した空気量が、その時点において車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬに必要な空気量に近づく。これにより、ＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣが車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬを下回ることを抑制できる。

一方、比較例１では、ＡＣＰ比較例必要回転数Ｒ_ＣＥＲＱは、ドラビリ要求トルクＴ_ＭＯＤに対応するため、Ｔ１〜Ｔ３期間にかけて増加する。そのため、ＡＣＰ比較例実回転数Ｒ_ＣＥＡＴは、ここでは、Ｔ１〜Ｔ４期間にかけて増加する。この結果、ＡＣＰ比較例実回転数Ｒ_ＣＥＡＴの増加速度は、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬの増加速度に対して大きく遅れる。すなわち、比較例必要回転数Ｒ_ＣＥＲＱに対してＡＣＰ１３８が遅れて供給した空気量は、その時点において車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬに必要な空気量よりも少なくなり、ＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣが車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬを下回る。

図４は、比較例１の燃料電池車両の状態を例示したタイミングチャートである。図４には、アクセル踏込量Ｄ_ＡＣＣと、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬと、ＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣと、二次電池のアシスト電力Ｐ_ＡＳＳと、ＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱとの時系列変化が例示されている。比較例１の燃料電池車両は、上述したように、ＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱをドラビリ要求トルクＴ_ＭＯＤから算出する点以外は本実施形態の燃料電池車両１０と同じである。上述したように、比較例１の燃料電池車両では、上述のように、アクセル踏込量Ｄ_ＡＣＣの急増時に、ＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣが車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬを下回る。これにより、トラクションモーター１３６に必要な電力が十分に供給されないため、ドラビリ要求トルクに対して実行トルクが低下する。これにより、アクセル踏込量に対する加速感が悪化する。また、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬに対してＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣが不足した場合、不足分の一部をアシストするように、二次電池１４０の出力電力Ｐ_ｏｕｔの少なくとも一部であるアシスト電力Ｐ_ＡＳＳがトラクションモーター１３６に供給される。しかし、車両の急加速が繰り返されると、二次電池からトラクションモーターへのアシスト電力Ｐ_ＡＳＳの供給が繰り返され、これにより、二次電池の蓄電量（ＳＯＣ）が低下して加速感の悪化が継続する。一方、本実施形態の燃料電池車両１０によれば、ＡＣＰ必要回転数Ｒ_ＲＱに対してＡＣＰ１３８の実回転数が遅れても、ＡＣＰ１３８が供給した空気量が、その時点において車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬに必要な空気量に近づくため、ＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣが車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬを下回ることを抑制できる。これにより、アクセル踏込量Ｄ_ＡＣＣの急増時に、トラクションモーター１３６に必要な電力が十分に供給されない状態の発生を低減でき、加速感の悪化を抑制できる。また、二次電池からトラクションモーターへのアシスト電力Ｐ_ＡＳＳの供給を抑制できるため、車両の急加速が繰り返しによる、二次電池の蓄電量（ＳＯＣ）が低下を抑制できる。

以上説明した、本実施形態の燃料電池車両１０によれば、発電要求電力（車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬ）が急増するときには、発電要求電力の増加速度よりも速くＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱが増加するため、駆動要求電力に対してＡＣＰ１３８による必要な酸素の供給が遅れても、発電電力が発電要求電力を下回りにくくすることができる。これにより、車両の加速時などの発電要求電力の急増時に、トラクションモーター１３６に必要な電力が供給されないことによる加速感の悪化を低減できる。

Ｂ．第２実施形態：
第２実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１Ａは、第１実施形態と同様に、アクセル要求トルクＴ_ＡＣＣからＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱを算出することによって、ＡＣＰ１３８の反応の遅れによる車両の加速感の悪化を抑制させる。一方、第２実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１Ａは、さらに、車両の急加速時に、ＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱの値を補正する補正処理を実行して、燃料電池車両１０の車重と転がり抵抗による加速感の悪化を抑制する。具体的には、第２実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１Ａは、トラクションモーター１３６のＴ／Ｍ消費電力Ｐ_ＣＯＮＳが急増する条件として予め設定されている条件を満たしたときにＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱの値を補正する補正処理を実行する。補正処理の開始条件については後述する。補正処理では、ＰＭ−ＥＣＵ１８１Ａは、アクセル要求トルクＴ_ＡＣＣから算出したＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱに対して、燃料電池車両１０の車重および転がり抵抗によるトラクションモーター１３６の回転数のアクセル踏込量Ｄ_ＡＣＣに対する遅れを補うための電力を加えることによって、ＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱの値を補正する。

ＰＭ−ＥＣＵ１８１Ａは、まず、アクセル要求トルクＴ_ＡＣＣを用いて、アクセル要求トルクＴ_ＡＣＣによって燃料電池車両１０に生じる力（駆動力）Ｆ_Ｔａｃｃを算出する。算出したＦ_Ｔａｃｃと、下記の式（２）から燃料電池車両１０の予測加速度Ａ_ＥＸＰを算出する。
Ｆ_Ｔａｃｃ＋Ｆ_ＲＲ＝Ｍ_ＶＨＣＬ・Ａ_ＥＸＰ ・・・（２）
ここで、Ｆ_ＲＲは、燃料電池車両１０の転がり抵抗に相当する値として予め設定された値である。Ｍ_ＶＨＣＬは燃料電池車両１０の車重に相当する値として予め設定された値である。ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、算出した予測加速度Ａ_ＥＸＰを積算することによってトラクションモーター１３６の予測回転数Ｒ_ＥＸＰを算出する。ＰＭ−ＥＣＵ１８１Ａは、この予測回転数Ｒ_ＥＸＰに基づいてＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱを補正する。予測回転数Ｒ_ＥＸＰに基づいてＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱを補正する方法としては、例えば、予測回転数Ｒ_ＥＸＰと補正量（追加電力）との関係を示したマップによって、予測回転数Ｒ_ＥＸＰから補正量を算出してもよい。

図５は、第２実施形態の燃料電池車両１０Ａの状態を例示したタイミングチャートある。図５には、アクセル踏込量Ｄ_ＡＣＣと、アクセル要求トルクＴ_ＡＣＣと、予測回転数Ｒ_ＥＸＰと、Ｔ／Ｍ実回転数Ｒ_Ｔ／Ｍと、補正後のＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱと、補正前のＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱとの時系列変化が例示されている。補正前のＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱは、第１実施形態のＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱである。補正後のＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱは、Ｔ／Ｍ実回転数Ｒ_Ｔ／Ｍに対する予測回転数Ｒ_ＥＸＰの増加分に相当する電力が追加されるため、補正前のＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱよりも値が大きくなる。第２実施形態の燃料電池車両１０Ａによれば、燃料電池車両１０の重量および転がり抵抗による加速感の悪化を抑制できる。これにより、車両の加速時において、アクセル踏込量に対する加速感の悪化をより低減させることができる。

図６は、補正処理の開始条件および停止条件を例示したタイミングチャートある。図６には、アクセル踏込量Ｄ_ＡＣＣと、補正処理の実行の有無と、Ｔ／Ｍ消費電力Ｐ_ＣＯＮＳとの時系列変化が例示されている。ここでは、「Ｔ／Ｍ消費電力Ｐ_ＣＯＮＳが急増する条件」として、アクセル踏込量Ｄ_ＡＣＣの増加速度、すなわち、単位時間あたりの増加幅ΔＤ_ＡＣＣ［％／ｓ］が閾値ΔＤｔｈ以上となり、かつ、アクセル踏込量Ｄ_ＡＣＣが閾値Ｄｔｈ以上となった後から、トラクションモーター１３６が消費するＴ／Ｍ消費電力Ｐ_ＣＯＮＳの増加速度、すなわち、単位時間あたりの増加幅ΔＰ_ＣＯＮＳ［％／ｓ］が閾値ΔＰｔｈ以下となるまでの間、が設定されている。すなわち、第２実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１Ａは、アクセル踏込量Ｄ_ＡＣＣの単位時間あたりの増加幅ΔＤ_ＡＣＣが閾値ΔＤｔｈ以上となり、かつ、アクセル踏込量Ｄ_ＡＣＣが閾値Ｄｔｈ以上となると補正処理を開始し、Ｔ／Ｍ消費電力Ｐ_ＣＯＮＳの単位時間あたりの増加幅ΔＰ_ＣＯＮＳが閾値ΔＰｔｈ以下となると補正処理を停止する。これにより、Ｔ／Ｍ消費電力Ｐ_ＣＯＮＳが急増する状態を容易に検出することができる。なお、「Ｔ／Ｍ消費電力Ｐ_ＣＯＮＳが急増する条件」は上記に限定されず、任意に設定することができる。

Ｃ．第３実施形態：
第３実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｂは、第１実施形態と同様に、アクセル要求トルクＴ_ＡＣＣからＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱを算出することによって、ＡＣＰ１３８の反応の遅れによる車両の加速感の悪化を抑制させる。一方、第３実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｂは、さらに、二次電池１４０に充電余力がある場合は、ＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱの値を補正する補正処理を実行して、燃料電池車両１０の加速の繰り返しによる二次電池１４０の蓄電量（ＳＯＣ）の低下を抑制する。具体的には、第３実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｂは、トラクションモーター１３６のＴ／Ｍ消費電力Ｐ_ＣＯＮＳ、が急増する条件として予め設定されている条件を満たしたときにＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱの値を補正する補正処理を実行する。補正処理の開始条件および停止条件については第２実施形態と同様（図６）である。補正処理では、ＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｂは、アクセル要求トルクＴ_ＡＣＣから算出したＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱに対して、二次電池１４０に充電するための電力（充電電力Ｐ_ｉｎ）を加えることによって、前記駆動要求電力の値を補正する。ここでは、ＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｂは、二次電池１４０の温度および蓄電量に応じて設定される充電電力の上限値Ｐ_Ｗｉｎ［Ｗ］を算出し、上限値Ｐ_Ｗｉｎに相当する充電電力Ｐ_ｉｎをＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱに上乗せする。なお、充電電力Ｐ_ｉｎは上限値Ｗ_ｉｎ以下であってもよい。

Ｐ_Ｗｉｎは、二次電池１４０のＳＯＣ充放電特性および温度充放電特性から算出することができる。ＳＯＣ充放電特性とは、二次電池１４０の蓄電量（ＳＯＣ）と、入力（充電）電力Ｐ_ｉｎの許容入力上限値Ｗ_ｉｎおよび出力（放電）電力Ｐ_ｏｕｔの許容出力上限値Ｗ_ｏｕｔと、が対応付けられたマップである。温度充放電特性とは、二次電池１４０の温度Ｔｂａと、入力電力の許容入力上限値Ｗ_ｉｎおよび出力電力の許容出力上限値Ｗ_ｏｕｔと、が対応付けられたマップである。ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、ＳＯＣ検出部１４２から取得した蓄電量（ＳＯＣ）とＳＯＣ充放電特性から特定される許容入力上限値Ｗ_ｉｎと、ＳＯＣ検出部１４２から取得した温度Ｔｂａと温度充放電特性から特定される許容入力上限値Ｗ_ｉｎと、の小さい方をＰ_Ｗｉｎとして採用することができる。

図７は、第３実施形態の燃料電池車両１０Ｂの状態を例示したタイミングチャートある。図７には、アクセル踏込量Ｄ_ＡＣＣと、補正後のＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱと、補正前のＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱと、二次電池への充電電力Ｐ_ｉｎとの時系列変化が例示されている。補正前のＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱは、第１実施形態のＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱである。補正後のＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱは、二次電池への充電電力Ｐ_ｉｎに相当する電力が追加されるため、補正前のＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱよりも値が大きくなる。第３実施形態の燃料電池車両１０Ｂによれば、ＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱの上乗せ分を二次電池１４０に供給することができるため、燃料電池車両１０の加速の繰り返しによる二次電池１４０の蓄電量（ＳＯＣ）の低下を抑制して加速感をより継続させることができる。

Ｄ．第４実施形態：
第４実施形態の燃料電池車両１０Ｃは、燃料電池車両の加速時のトルクショックを抑制するためのトルクショック回避制御をおこなう点以外は、第１実施形態の燃料電池車両１０と同様である。燃料電池車両の加速時のトルクショックは、例えば、以下のようにして発生する。燃料電池車両の加速の開始時に、ＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣが発電要求電力（車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬ）に対して遅れ、トラクションモーターへの供給電力が一時的に不足する。その後、ＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣが急峻に立ち上がったときに、トラクションモーターに供給される電力が急増して実行トルクが急増し、一時的な急加速（トルクショック）が発生する。第４実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｃは、第４実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｃは、加速時にトルクショックが発生する条件として予め設定されている条件を満たしたときに、トルクショック回避制御を実行する。この「加速時にトルクショックが発生する条件」については後述する。トルクショック回避制御では、ＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｃは、第１実施形態と同様の方法で算出した車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬに対して、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬと、ＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣとの差分（不足量）ＤＩＦが減少するように車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬを補正する。ここでは、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬに対してレートリミットを実施することによって車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬの値を低減させる。

図８は、第４実施形態の燃料電池車両１０Ｃの状態を例示したタイミングチャートである。図８には、アクセル踏込量Ｄ_ＡＣＣと、ドラビリ要求トルクＴ_ＭＯＤと、実行トルクＴ_ＡＣＴと、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬと、ＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣとの時系列変化が例示されている。また、図８には、レートリミットがおこなわれなかった場合の車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬの一部が比較例２として示されている。車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬは、Ｔ１〜Ｔ２期間において、ドラビリ要求トルクＴ_ＭＯＤの増加にともなって増加する。一方、ＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣは、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬに対して遅れが生じるため、同期間においてほぼ増加していない。そのため、Ｔ１〜Ｔ２期間では、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬと、ＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣとの差分ＤＩＦが増大する。

ここでは、「加速時にトルクショックが発生する条件」として、ＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣが閾値ＴＨＰ_ＦＣ以下（ＴＨＰ_ＦＣ≧Ｐ_ＦＣ）となり、かつ、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬとＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣとの差分ＤＩＦが閾値ＴＨ_ＤＩＦ以上（ＤＩＦ≧ＴＨ_ＤＩＦ）となること、が設定されている。この「閾値ＴＨＰ_ＦＣ」は、特許請求の範囲の「第２の閾値」に該当し、「閾値ＴＨ_ＤＩＦ」は、特許請求の範囲の「第１の閾値」に該当する。「閾値ＴＨＰ_ＦＣ」および「閾値ＴＨ_ＤＩＦ」は、例えば、実験等によってＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣが急峻に立ち上がるタイミングを特定することによって得られる。

ここでは、Ｔ２時点において、この条件を満たしている。ＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｃは、Ｔ２時点において、上記条件を満たしていると判定すると、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬに対してレートリミットを実施する。ここでは、レートリミットとして、算出された車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬに対して、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬをＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣにおきかえて、その値から設定されたレート値（固定値）ＲＤ［Ｗ／ｍｓ］で上昇させる。なお、レートリミットとしては、上記に限定されず、例えば、算出された車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬに対して、予め設定されたレート値（固定値）ＲＤ［Ｗ／ｍｓ］が差し引かれてもよい。これにより、Ｔ２時点以降において、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬの値が減少し、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬとＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣとの差分ＤＩＦが減少する。これによって、ＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣが車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬの値まで急峻に立ち上がっても、トラクションモーターに供給される電力が急増しないため、実行トルクは急増せず、トルクショックの発生が抑制される。一方、比較例２の車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬは、Ｔ２時点以降においても、値が減少しないため、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬとＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣとの差分ＤＩＦは減少しない。

図９は、比較例２の燃料電池車両の状態を例示したタイミングチャートである。図９には、アクセル踏込量Ｄ_ＡＣＣと、ドラビリ要求トルクＴ_ＭＯＤと、実行トルクＴ_ＡＣＴと、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬと、ＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣとの時系列変化が例示されている。
比較例２の燃料電池車両は、トルクショック回避制御を実施しない点以外は第４実施形態の燃料電池車両１０Ｃと同じである。上述したように、比較例２の燃料電池車両は、Ｔ２時点において、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬに対してレートリミットを実施しないため、Ｔ２時点において差分ＤＩＦが減少しない。よって、その後、Ｔ３時点において、ＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣが車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬの値まで急峻に立ち上がったときに、実行トルクは急増し、トルクショックが発生する。一方、本実施形態の燃料電池車両１０Ｃによれば、トルクショック回避制御によって差分ＤＩＦの増大が抑制されるため、トルクショックの発生を低減できる。

Ｅ．第５実施形態：
第５実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｄは、第４実施形態と同様に、トルクショック回避制御をおこなう。一方、第４実施形態のレート値ＲＤは固定値として説明したが、第５実施形態のレート値ＲＤは、「加速時にトルクショックが発生する条件」を満たしてからの経過時間によって、値が変化するように構成されている。それ以外の構成は第４実施形態と同様である。

図１０は、第５実施形態の燃料電池車両１０Ｄの状態を例示したタイミングチャートである。図１０には、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬと、ＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣと、差分ＤＩＦと、カウント処理の実行の有無と、カウント値ＣＯとの時系列変化が例示されている。第５実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｄは、トルクショック回避制御において、「加速時にトルクショックが発生する条件」を満たしてからの経過時間をカウントする「カウント処理」をおこなう。ここでは、「加速時にトルクショックが発生する条件」として、第４実施形態と同様に、ＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣが閾値ＴＨＰ_ＦＣ以下となり、かつ、差分ＤＩＦが閾値ＴＨ_ＤＩＦ以上となること、が設定されている。ＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｄは、Ｔ１時点において、この条件を満たしていると判定すると、トルクショック回避制御とともにカウント処理を開始する。ここでは、カウント処理によって得られるカウント値ＣＯは、「加速時にトルクショックが発生する条件」を満たしてからの経過時間と正比例する。ＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｄは、カウント値ＣＯに応じたレート値ＲＤを用いて、算出した車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬに対してレートリミットを実施する。

図１１は、第５実施形態のカウント値ＣＯとレート値ＲＤとの関係を例示した説明図である。ＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｄは、図１１に対応したマップを備えており、カウント処理によって得られるカウント値ＣＯと、図１１に対応するマップからレート値ＲＤを算出する。そして、算出したレート値ＲＤを用いて、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬに対してレートリミットを実施する。すなわち、算出された車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬに対して、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬをＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣにおきかえて、その値から設定されたレート値（変動値）ＲＤで上昇させる。なお、算出された車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬに対して、算出したレート値（変動値）ＲＤが差し引かれてもよい。この構成によれば、例えば、「加速時にトルクショックが発生する条件」を満たしてからの経過時間の増加によってＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣの増加が開始し、カウント値ＣＯが小さいときに、レート値ＲＤを大きくすることができる。これにより、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬに対するレートリミットの実施によって、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬが必要以上に減少して車両の加速感が悪化することを抑制できる。

Ｆ．第６実施形態：
第６実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｅは、第５実施形態と同様に、トルクショック回避制御およびカウント処理をおこなう。一方、第５実施形態のカウント値ＣＯは、経過時間に正比例するものとして説明したが、第６実施形態のカウント値ＣＯは、差分ＤＩＦに応じて、増加量（カウントアップ量ＣＵ）が変化するように構成されている。それ以外の構成は第５実施形態と同様である。

図１２は、第６実施形態の差分ＤＩＦとカウントアップ量ＣＵとの関係を例示した説明図である。本実施形態では、差分ＤＩＦが大きくなるほど、カウントアップ量ＣＵが大きくなるように構成されている。ＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｅは、図１２に対応したマップを備えており、カウント処理を開始すると、差分ＤＩＦと、図１２に対応するマップからカウントアップ量ＣＵを算出する。そして、算出したカウントアップ量ＣＵでカウント値ＣＯを増加させる。この構成によれば、例えば、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬの立ち上がりが速いときに、カウント値ＣＯを素早く増加させることができる。これにより、その後、ＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣが増加し、カウント値ＣＯが減少したときに、レート値ＲＤを小さくすることができる。

Ｇ．第７実施形態：
第７実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｆは、第４実施形態と同様に、トルクショック回避制御をおこなう。一方、第４実施形態では、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬを補正する方法として、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬに対してレートリミットを実施していたが、第７実施形態では、これ以外の方法によっても、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬの補正をおこなうように構成されている。それ以外の構成は第４実施形態と同様である。

図１３は、第７実施形態の燃料電池車両１０Ｆの状態を例示したタイミングチャートである。図１３には、トルクショック回避制御の実行の有無と、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬと、ＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣとの時系列変化が例示されている。第７実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｆは、トルクショック回避制御において、ＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣが第２の閾値ＴＨ２Ｐ_ＦＣ以下か否かによって、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬを補正する方法を切り換える。具体的には、第７実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｆは、トルクショック回避制御において、ＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣが第２の閾値ＴＨ２Ｐ_ＦＣ以下の場合、第４実施形態と異なり、ＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣに対してレート処理をおこなった値を補正後の車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬとする。すなわち、レート値ＲＤと、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬから補正後の車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬを算出するのではなく、ＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣから補正後の車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬを算出する。一方、第７実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｆは、トルクショック回避制御において、ＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣが第２の閾値ＴＨ２Ｐ_ＦＣより大きい場合、第４実施形態と同様に、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬに対してレートリミットを実施して補正後の車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬを算出する。なお、本実施形態では、第２の閾値ＴＨ２Ｐ_ＦＣは、「加速時にトルクショックが発生する条件」に含まれる閾値ＴＨＰ_ＦＣよりも小さい（ＴＨＰ_ＦＣ＞ＴＨ２Ｐ_ＦＣ）。この構成によれば、ＦＣ発電電力Ｐ_ＦＣの値を用いて値を低減させた車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬを算出するため、車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬに対してレートリミットを実施して補正後の車両要求電力Ｐ_ＶＨＣＬを算出する場合よりも算出時間を短くすることができる。これにより、制御の遅れによるトルクショックの発生を低減できる。

Ｈ．変形例：
なお、この発明は上記の実施形態や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

Ｈ−１．変形例１：
第１実施形態〜第７実施形態の構成は適宜組み合わせることができる。例えば、第３実施形態の構成と第４実施形態の構成とを組み合わせてもよい。この場合、ＰＭ−ＥＣＵは、二次電池１４０に充電余力がある場合は、ＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱの値を補正する補正処理を実行し、加速時にトルクショックが発生する条件を満たしたときに、トルクショック回避制御を実行する。

Ｈ−２．変形例２：
第１〜７実施形態の燃料電池１１０は、エアコンプレッサー（ＡＣＰ）１３８によって酸素が供給されているが、燃料電池１１０に酸素を供給する手段はエアコンプレッサー以外のポンプであってもよい。また、第１〜７実施形態では、ＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱは、ＡＣＰ１３８をアクセル要求トルクＴ_ＡＣＣに対応する駆動状態とするために必要な電力であるとした。しかし、ＡＣＰ駆動要求電力Ｐ_ＲＱには、バルブの駆動電力などＡＣＰ１３８の駆動電力以外の電力が含まれていてもよい。

１０…燃料電池車両
１００…燃料電池システム
１１０…燃料電池
１２０…ＦＣ昇圧コンバーター
１３０…パワーコントロールユニット
１３２…モータードライバー
１３６…トラクションモーター
１３８…エアコンプレッサー
１３９…車速検出部
１４０…二次電池
１４２…ＳＯＣ検出部
１５０…ＦＣ補機
１８０…制御装置
１９０…アクセル位置検出部
ＷＬ…車輪

Claims (7)

1. 車両に搭載される燃料電池システムであって、
   前記車両を駆動するモーターに電力を供給する燃料電池と、
   酸素を前記燃料電池に供給するポンプと、
   前記車両のアクセル踏込量を検出するアクセル位置検出部と、
   前記モーターに電力を供給する二次電池と、
   前記アクセル踏込量に基づいて、前記燃料電池の発電要求電力、および、前記ポンプの駆動要求電力を算出するとともに、前記駆動要求電力に基づいて前記ポンプを制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、算出する前記発電要求電力が増加するときに、前記発電要求電力の増加速度よりも前記駆動要求電力の増加速度が速くなるように前記駆動要求電力を算出するとともに、前記二次電池に充電するための電力であって、前記二次電池の温度および蓄電量に応じて設定される充電電力の上限値を用いて算出される電力を、前記アクセル踏込量に基づいて算出した前記駆動要求電力に加えることによって、前記駆動要求電力の値を補正する、燃料電池システム。
2. 車両に搭載される燃料電池システムであって、
   前記車両を駆動するモーターに電力を供給する燃料電池と、
   酸素を前記燃料電池に供給するポンプと、
   前記車両のアクセル踏込量を検出するアクセル位置検出部と、
   前記アクセル踏込量に基づいて、前記燃料電池の発電要求電力、および、前記ポンプの駆動要求電力を算出するとともに、前記駆動要求電力に基づいて前記ポンプを制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、算出する前記発電要求電力が増加するときに、前記発電要求電力の増加速度よりも前記駆動要求電力の増加速度が速くなるように前記駆動要求電力を算出するとともに、前記発電要求電力と前記燃料電池の実際の発電電力との差分が第１の閾値以上であり、かつ、前記発電電力が第２の閾値以下の場合に、前記アクセル踏込量に基づいて算出した前記発電要求電力に対して、前記差分が減少するように前記発電要求電力の値を補正する、燃料電池システム。
3. 請求項１に記載の燃料電池システムであって、
   前記制御部は、前記発電要求電力と前記燃料電池の実際の発電電力との差分が第１の閾値以上であり、かつ、前記発電電力が第２の閾値以下の場合に、前記アクセル踏込量に基づいて算出した前記発電要求電力に対して、前記差分が減少するように前記発電要求電力の値を補正する、燃料電池システム。
4. 請求項２に記載の燃料電池システムであって、
   前記制御部は、前記車両の車重および前記車両の転がり抵抗によって生じる、前記アクセル踏込量に対する前記モーターの回転数の遅れを補うための電力であって、前記車重および前記転がり抵抗にそれぞれ相当する値として予め設定された値を用いて算出される電力を、前記アクセル踏込量に基づいて算出した前記駆動要求電力に加えることによって、前記駆動要求電力の値を補正する、燃料電池システム。
5. 車両であって、
   請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の燃料電池システムと、
   前記燃料電池システムから供給される電力によって前記車両を駆動させるモーターと、を備える車両。
6. 車両に搭載される燃料電池システムの制御方法であって、
   前記燃料電池システムは、前記車両を駆動するモーターに電力を供給する燃料電池と、酸素を前記燃料電池に供給するポンプと前記モーターに電力を供給する二次電池とを含んでおり、
   前記制御方法は、
   前記車両のアクセル踏込量を検出し、前記アクセル踏込量に基づいて、前記燃料電池の発電要求電力、および、前記ポンプの駆動要求電力を算出するとともに、前記駆動要求電力に基づいて前記ポンプを制御し、
   算出する前記発電要求電力が増加するときに、前記発電要求電力の増加速度よりも前記駆動要求電力の増加速度が速くなるように前記駆動要求電力を算出するとともに、前記二次電池に充電するための電力であって、前記二次電池の温度および蓄電量に応じて設定される充電電力の上限値を用いて算出される電力を、前記アクセル踏込量に基づいて算出した前記駆動要求電力に加えることによって、前記駆動要求電力の値を補正する、制御方法。
7. 車両に搭載される燃料電池システムの制御方法であって、
   前記燃料電池システムは、前記車両を駆動するモーターに電力を供給する燃料電池と、酸素を前記燃料電池に供給するポンプとを含んでおり、
   前記制御方法は、
   前記車両のアクセル踏込量を検出し、前記アクセル踏込量に基づいて、前記燃料電池の発電要求電力、および、前記ポンプの駆動要求電力を算出するとともに、前記駆動要求電力に基づいて前記ポンプを制御し、
   算出する前記発電要求電力が増加するときに、前記発電要求電力の増加速度よりも前記駆動要求電力の増加速度が速くなるように前記駆動要求電力を算出するとともに、前記発電要求電力と前記燃料電池の実際の発電電力との差分が第１の閾値以上であり、かつ、前記発電電力が第２の閾値以下の場合に、前記アクセル踏込量に基づいて算出した前記発電要求電力に対して、前記差分が減少するように前記発電要求電力の値を補正する、制御方法。

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