JP6237583B2 - 燃料電池システムおよびエアコンプレッサの回転数制御方法 - Google Patents

燃料電池システムおよびエアコンプレッサの回転数制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、燃料電池システムと、エアコンプレッサの回転数制御方法とに関する。
従来の燃料電池システムでは、燃料電池に要求される発電電力に応じて、エアコンプレッサに与えるトルク指令値を調整することで、エアコンプレッサの回転数を制御している。このトルク指令値を求めるに際し、特許文献１では、エアコンプレッサの駆動モータに設けたセンサの出力信号から求めた回転数の測定値を用いている。
特開２０１１−２１１７７０号公報
しかしながら、前記従来の技術では、例えば複数のＥＣＵで回転数の測定値を通信するようなときに、前記測定値を受信するのに遅れがある場合、受信した測定値が、現在の回転数の実際の値から乖離してしまう。そのため、エアコンプレッサの回転数が目標とする回転数に対して大きくオーバシュートする問題があった。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例または形態として実現することが可能である。本発明の適用例は、
燃料電池車両に搭載される燃料電池システムであって、
前記燃料電池車両に備えられた燃料電池に酸化剤ガスを供給するためのエアコンプレッサと、
前記エアコンプレッサの回転数の測定値を取得し、前記燃料電池に対する要求電力に基づいて前記エアコンプレッサの回転数指令値を算出し、前記算出された回転数指令値と前記エアコンプレッサの現在の回転数とに基づいて前記エアコンプレッサのトルク指令値を算出し、前記算出されたトルク指令値に基づいて前記エアコンプレッサの回転数を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記取得した回転数の前記測定値と、前記算出されたトルク指令値の履歴とに基づいて、前記エアコンプレッサの回転数の予測値を算出し、前記算出された予測値を前記現在の回転数として用いることによって前記トルク指令値の算出を行う、燃料電池システム。
（１）本発明の一形態は、燃料電池車両に搭載される燃料電池システムである。燃料電池システムは、前記燃料電池車両に備えられた燃料電池に酸化剤ガスを供給するためのエアコンプレッサと、前記エアコンプレッサの回転数の測定値を取得する回転数測定値取得部と、前記燃料電池に対する要求電力に基づいて前記エアコンプレッサの回転数指令値を算出し、前記算出された回転数指令値と前記エアコンプレッサの現在の回転数とに基づいて前記エアコンプレッサのトルク指令値を算出し、前記算出されたトルク指令値に基づいて前記エアコンプレッサの回転数を制御する制御部と、を備えていてもよい。前記制御部は、前記回転数測定値取得部によって取得した前記回転数の測定値と、前記算出されたトルク指令値の履歴とに基づいて、前記エアコンプレッサの現在の回転数を予測し、前記予測された回転数を用いて前記トルク指令値の算出を行っていてもよい。この構成の燃料電池システムによれば、エアコンプレッサの現在の回転数を予測して、前記予測された回転数を用いてトルク指令値を求めることから、回転数の測定値の時間遅れによる影響を抑制することができる。この結果、エアコンプレッサの回転数が目標とする回転数に対してオーバシュートすることを抑制できる。
（２）前記形態の燃料電池システムにおいて、前記制御部は、前記回転数測定値取得部によって取得した前記回転数の測定値に対してフィルタ処理を施し、前記施した後の回転数と、前記算出されたトルク指令値の履歴とに基づいて、前記現在の回転数を予測し、前記予測された回転数を用いて前記トルク指令値への算出を行うようにしてもよい。この燃料電池システムによれば、フィルタ処理に起因して回転数の測定値の時間遅れが生じる場合に、オーバシュートを抑えることができる。
（３）前記形態の燃料電池システムにおいて、前記制御部は、前記トルク指令値の算出を行う第１のコンピュータと、前記トルク指令値に基づく前記エアコンプレッサの回転数の制御を行う第２のコンピュータと、を有していてもよい。前記第２のコンピュータは、前記回転数測定値取得部を含み、前記回転数測定値取得部によって取得された回転数を前記第１のコンピュータに転送していてもよい。この燃料電池システムによれば、第１のコンピュータと第２のコンピュータとの間の通信遅れに起因して回転数の測定値の受信遅れが生じる場合に、オーバシュートを抑えることができる。
（４）前記形態の燃料電池システムにおいて、前記制御部は、前記算出されたトルク指令値になまし処理を施し、前記なまし処理後のトルク指令値をトルク指令実行値として、前記トルク指令実行値を用いて前記回転数の制御を行い、前記算出されたトルク指令値の履歴のそれぞれに対応する前記トルク指令実行値を予測し、前記予測した各トルク指令実行値と、前記回転数の測定値とに基づいて前記現在の回転数の予測を行うようにしてもよい。この燃料電池システムによれば、エアコンプレッサの回転数制御を精度の高いものとすることができる。
（５）前記形態の燃料電池システムにおいて、前記算出されたトルク指令値の履歴は、前記算出によって得られたトルク指令値についての最新から遡って複数回分であってもよい。この燃料電池システムによれば、現在の回転数の予測の精度を高めることができる。
（６）本発明の他の形態は、燃料電池車両に備えられた燃料電池に酸化剤ガスを供給するためのエアコンプレッサを備える燃料電池システムにおけるエアコンプレッサの回転数制御方法である。エアコンプレッサの回転数制御方法は、前記エアコンプレッサの回転数の測定値を取得する工程と、前記燃料電池に対する要求電力に基づいて前記エアコンプレッサの回転数指令値を算出し、前記算出された回転数指令値と前記エアコンプレッサの現在の回転数とに基づいて前記エアコンプレッサのトルク指令値を算出し、前記算出されたトルク指令値に基づいて前記エアコンプレッサの回転数を制御する工程と、を備えていてもよい。前記エアコンプレッサの回転数を制御する工程は、前記回転数の測定値を取得する工程によって取得した前記測定値と、前記算出されたトルク指令値の履歴とに基づいて、前記エアコンプレッサの現在の回転数を予測し、前記予測された回転数を用いて前記トルク指令値の算出を行っていてもよい。この構成のエアコンプレッサの回転数制御方法によれば、前記形態の燃料電池システムと同様に、エアコンプレッサの回転数が目標とする回転数に対してオーバシュートすることを抑制できる。
本発明は、燃料電池システムやエアコンプレッサの回転数制御方法以外の種々の形態で実現することも可能である。燃料電池システムを備える車両、エアコンプレッサの回転数制御方法の各工程に対応した機能を実現するためのコンピュータープログラム、そのコンピュータープログラムを記録した記録媒体等の形態で実現できる。
本発明の一実施形態としての燃料電池車両の概略構成を示す説明図である。 エアコンプレッサの回転数制御を説明するための制御ブロック図である。 実施形態によって実現されるエアコンプレッサの回転数とトルク指令値の時間変化を示すタイミングチャートである。
次に、本発明の実施形態を説明する。
Ａ．ハードウェアの構成：
図１は、本発明の一実施形態としての燃料電池車両２０の概略構成を示す説明図である。燃料電池車両２０は、四輪自動車であり、燃料電池システム３０、バッテリ８０、電力供給機構８５、および駆動機構９０を備える。
燃料電池システム３０は、燃料電池スタック４０、空気供給排出機構６０、および制御ユニット１００を備える。燃料電池システム３０は、空気供給排出機構６０の他に、流路系として水素ガス供給排出機構および冷却水循環機構を備えているが、水素ガス供給排出機構および冷却水循環機構は、本発明と直接関係ないことから、説明を省略する。
燃料電池スタック４０は、水素と酸素との電気化学反応によって発電するユニットであり、複数の単セル４１を積層して形成される。単セル４１は、アノード、カソード、電解質、セパレータ等から構成される。燃料電池スタック４０は、数々の型を適用可能であるが、本実施形態では、固体高分子型を用いるものとした。
空気供給排出機構６０は、燃料電池スタック４０に酸化剤ガスとしての空気の供給および排出を行う。空気供給排出機構６０は、空気供給路６１と、空気排出路６６とを備える。空気供給路６１および空気排出路６６は、燃料電池スタック４０と自身の大気開放口とを接続する流路である。空気供給路６１の大気開放口には、エアクリーナが設けられている。
空気供給排出機構６０は、エアコンプレッサ６２を備える。エアコンプレッサ６２は、空気供給路６１の途中に設けられ、空気供給路６１の大気開放口側から空気を吸入して圧縮する。エアコンプレッサ６２は、駆動用のエアコンプレッサ用モータ６２ｍと、エアコンプレッサ６２の回転数を検出するためのエアコンプレッサ用回転数センサ６２ｓとを備える。
空気供給排出機構６０は、圧力検出部としての圧力センサ６５を備える。圧力センサ６５は、空気供給路６１内の空気圧を検出する。
電力供給機構８５は、燃料電池スタック４０に接続され、燃料電池スタック４０によって発電された電力を電動機器に供給する。電動機器とは、例えば、駆動機構９０に備えられる駆動輪９２を駆動するモータ９１や、空調のためのコンプレッサ（図示なし）などである。また、電力供給機構８５は、燃料電池システム３０の他に、バッテリ８０との間で電力のやり取りを行うように構成されている。本実施形態では、燃料電池スタック４０を車両の主たる動力源として用いるが、燃料電池車両２０の起動直後など、燃料電池スタック４０の発電力が小さい場合には、燃料電池車両２０を動かすための電力源としてバッテリ８０を用いる。バッテリ８０は、充放電可能な二次電池であり、例えばニッケル水素バッテリなどにより構成されている。
燃料電池システム３０の運転は、制御ユニット１００によって制御される。制御ユニット１００は、エアコンプレッサ６２の動作を始めとする様々な動作を制御する。これらの制御を行うために、制御ユニット１００には種々の信号が入力される。これらの信号には、例えば、燃料電池スタック４０の発電電圧を検出する電圧センサ４３、燃料電池車両２０のアクセルペダル１５０の操作量（以下、「アクセル位置」と呼ぶ）を検出するアクセル位置センサ１５０ｓ、等からの出力信号が含まれる。アクセルペダル１５０は、運転者によって操作される。
制御ユニット１００は、詳しくは、第１ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１１０と、第２ＥＣＵ１２０と、第３ＥＣＵ１３０とを有する。各ＥＣＵ１１０、１２０、１３０は、内部にＣＰＵとＲＡＭとＲＯＭとを備えたマイクロコンピュータである。第１ＥＣＵ１１０は、燃料電池システム３０を制御する。第２ＥＣＵ１２０は、エアコンプレッサ６２を制御する。第３ＥＣＵ１３０は、第１ＥＣＵ１１０および第２ＥＣＵ１２０と双方向に通信可能に接続され、車両のパワートレーンを統括的に制御する。具体的には、第３ＥＣＵ１３０は、アクセル位置センサ１５０ｓで検出されたアクセル位置に応じて車両の駆動トルクを定め、定められた駆動トルクを実現するように制御する。また、第１ＥＣＵ１１０、第２ＥＣＵ１２０、および第３ＥＣＵ１３０が協調して処理を行うことで、エアコンプレッサ６２の回転数を制御する。
本実施形態では、制御ユニット１００は、３つのＥＣＵ１１０、１２０、１３０を備える構成としたが、これに換えて、これらを一つのＥＣＵで構成してもよい。また、第２ＥＣＵ１２０と第３ＥＣＵ１３０とを一つのＥＣＵでまとめてもよい。
Ｂ．エアコンプレッサの回転数制御：
図２は、エアコンプレッサ６２の回転数制御を説明するための制御ブロック図である。図示するように、アクセル位置センサ１５０ｓで検出されたアクセル位置θは、第３ＥＣＵ１３０に送られる。
第３ＥＣＵ１３０は、機能的な構成要素として、要求電力演算部１３１を備える。要求電力演算部１３１は、アクセル位置θに基づいて、燃料電池スタック４０に対する要求電力を算出する。要求電力の算出の際に、燃料電池車両２０の補機類や空調装置の消費電力を考慮してもよいし、バッテリ８０から引き出すことのできる電力を考慮してもよい。この算出された要求電力は、第１ＥＣＵ１１０に送られる。なお、アクセル位置θを、直接、第１ＥＣＵ１１０に送信し、第１ＥＣＵ１１０側で要求電力を算出するようにしてもよい。
第１ＥＣＵ１１０は、機能的な構成要素として、エアコンプレッサ（以下、必要に応じて「ＡＣＰ」と略す）回転数指令値演算部１１２を備える。ＡＣＰ回転数指令値演算部１１２は、まず、第１ＥＣＵ１１０から送られてくる要求電力を取得し、その要求電力を燃料電池スタック４０から出力させるために燃料電池スタック４０に供給すべき空気の流量を算出する。ＡＣＰ回転数指令値演算部１１２は、続いて、前記算出された流量の空気を供給するために必要なエアコンプレッサ６２の回転数指令値Ｓｎを算出する。
ＡＣＰ回転数指令値演算部１１２における各種の算出は、ＲＯＭに予め用意されたマップの参照や、計算等によって行われる。その後、第１ＥＣＵ１１０は、ＡＣＰ回転数指令値演算部１１２によって算出された回転数指令値Ｓｎを、第３ＥＣＵ１３０に送信する。
第３ＥＣＵ１３０は、機能的な構成要素として、ＡＣＰモータトルク指令値演算部１３２と、ＡＣＰモータトルク実行予測値演算部１３４と、ＡＣＰ回転数生値予測値演算部１３６とを備える。ＡＣＰモータトルク指令値演算部１３２は、第１ＥＣＵ１１０から送られてきた回転数指令値Ｓｎを取得するとともに、ＡＣＰ回転数生値予測値演算部１３６から回転数生値予測値Ｎｅを取得する。回転数生値予測値Ｎｅは、エアコンプレッサ６２の現在の回転数の実際の値（すなわち、生値）を示すもので、ＡＣＰ回転数生値予測値演算部１３６によって求められた予測値である。現在の回転数の生値の予測は、ＡＣＰモータトルク実行予測値演算部１３４と、ＡＣＰ回転数生値予測値演算部１３６とが協調して処理を行うことでなされる。ＡＣＰモータトルク実行予測値演算部１３４およびＡＣＰ回転数生値予測値演算部１３６の働きについては、後述する。
ＡＣＰモータトルク指令値演算部１３２は、続いて、前記取得したエアコンプレッサ６２の回転数指令値Ｓｎと回転数生値予測値Ｎｅとを用いて、エアコンプレッサ６２に対するトルク指令値Ｓｔを算出する。エアコンプレッサ６２の回転数を上げる場合には、トルク指令値Ｓｔはプラスの値であり、エアコンプレッサ６２の回転数を下げる場合には、トルク指令値Ｓｔはマイナスの値またはゼロとなる。この算出は、ＲＯＭに予め用意されたマップの参照等によって行われる。その後、第３ＥＣＵ１３０は、ＡＣＰモータトルク指令値演算部１３２によって算出されたトルク指令値Ｓｔを、第２ＥＣＵ１２０に送信する。
第２ＥＣＵ１２０は、機能的な構成要素として、ＡＣＰモータトルク指令値入力処理部１２２、ＡＣＰインバータ電流指令値算出部１２４と、ＡＣＰ回転数測定値演算部１２６と、フィルタ処理部１２８と、を備える。ＡＣＰモータトルク指令値入力処理部１２２は、第３ＥＣＵ１３０から送られてきたトルク指令値Ｓｔを取得する。ＡＣＰモータトルク指令値入力処理部１２２は、次いで、前記取得されたトルク指令値Ｓｔに対して、なまし処理を施す。なまし処理は、現在のトルク指令値Ｓｔを、過去の所定時間の間のトルク指令値で平滑化する周知の処理である。なまし処理後のトルク指令値は、トルク指令実行値Ｓｔ＊１としてＡＣＰインバータ電流指令値算出部１２４に送られる。
ＡＣＰインバータ電流指令値算出部１２４は、ＡＣＰモータトルク指令値入力処理部１２２から送られてきたトルク指令実行値Ｓｔ＊１に基づいて、エアコンプレッサ用モータ６２ｍに接続されたインバータに指令するインバータ電流指令値Ｓｉを求める。ＡＣＰインバータ電流指令値算出部１２４は、その後、算出されたインバータ電流指令値Ｓｉをエアコンプレッサ用モータ６２ｍのインバータに出力する。
第３ＥＣＵ１３０のＡＣＰモータトルク指令値演算部１３２の演算に必要となる回転数生値予測値Ｎｅは、本実施形態では、先に説明したように、エアコンプレッサ６２の現在の回転数の生値の予測値とした。エアコンプレッサ用回転数センサ６２ｓのセンサ信号から求めた測定値をそのまま用いないで、予測値としたのは、次の２つの理由からである。
測定値にはノイズ等が含まれ、ノイズ除去のためにフィルタ処理が施されるのが常であるため、測定値には現在の回転数の生値と比べて時間遅れがあるためである。また、第３ＥＣＵ１３０と第２ＥＣＵ１２０との間に通信遅れがあるためである。
エアコンプレッサ６２の現在の回転数の生値の予測値は、次のようにして求められる。まず、エアコンプレッサ用回転数センサ６２ｓからのセンサ信号ＳＳを第２ＥＣＵ１２０は受信する。
第２ＥＣＵ１２０に備えられたＡＣＰ回転数測定値演算部１２６は、エアコンプレッサ用回転数センサ６２ｓからのセンサ信号ＳＳに基づいて、ＡＣＰエアコンプレッサ６２の回転数の測定値Ｎｓを算出する。ＡＣＰ回転数測定値演算部１２６は、［発明の概要］の欄に記載した「回転数測定値取得部」の下位概念である。
フィルタ処理部１２８は、ＡＣＰ回転数測定値演算部１２６によって算出された回転数測定値Ｎｓに対して、ノイズ除去ためのフィルタ処理を施す。フィルタ処理としては、なまし処理を採用した。なお、フィルタ処理は、必ずしもなまし処理である必要はなく、なまし処理以外の処理であってもよい。フィルタ処理後の回転数測定値Ｎｓは、回転数フィルタ処理値Ｎｓ＊として第３ＥＣＵ１３０に送られる。
第３ＥＣＵ１３０のＡＣＰモータトルク実行予測値演算部１３４では、ＡＣＰモータトルク指令値演算部１３２によって算出されたトルク指令値Ｓｔからトルク実行予測値Ｓｔ＊２を算出する処理が行われる。この処理は、エアコンプレッサ６２に対して実際にトルクを与えるトルク実行に倣うために行われるもので、ＡＣＰモータトルク指令値入力処理部１２２と同一のなまし処理を行う。なまし処理後の値を、トルク実行予測値Ｓｔ＊２としてＲＡＭに一旦、記憶する。詳しくは、ＡＣＰモータトルク実行予測値演算部１３４を実行する毎に得られたトルク実行予測値Ｓｔ＊２を、最新から遡って複数回分（本実施形態では、３回分）をＲＡＭに記憶するようにしており、その記憶された複数回分のトルク実行予測値Ｓｔ＊２を、ＡＣＰ回転数生値予測値演算部１３６に送る。なお、トルク実行予測値Ｓｔ＊２の履歴の数は、上記の３回に換えて、２回、４回、５回等の他の複数の回数としてもよい。
ＡＣＰ回転数生値予測値演算部１３６では、前記複数回分のトルク実行予測値Ｓｔ＊２と、第２ＥＣＵ１２０から送られてきた回転数フィルタ処理値Ｎｓ＊とから、エアコンプレッサ６２の現在の回転数の生値の予測値である回転数生値予測値Ｎｅを求める。
エアコンプレッサ用モータ６２ｍは、一般的なモータと同様に、トルクと回転数（時間当たりの回転数で、回転速度）との間に相関関係があり、エアコンプレッサ６２の現在の回転数の生値と、エアコンプレッサ用モータ６２ｍに実際に与えるトルクとがわかれば、そのトルクによって実現される回転数が判る。このため、ＡＣＰ回転数生値予測値演算部１３６では、最新から遡って複数回分の実際のトルク指令値の予測値をトルク実行予測値Ｓｔ＊２としてＡＣＰモータトルク実行予測値演算部１３４から取得し、それらトルク実行予測値Ｓｔ＊２に基づく回転数の変化率を、第２ＥＣＵ１２０から送られてきた回転数フィルタ処理値Ｎｓ＊に足し込むことで、エアコンプレッサ６２の現在の回転数の生値を、回転数生値予測値Ｎｅとして求める。
以上のように、第１ＥＣＵ１１０、第２ＥＣＵ１２０、および第３ＥＣＵ１３０が協調することで、エアコンプレッサ６２の回転数が制御され、その結果、燃料電池スタック４０の出力電力が要求電力に応じた大きさに適正に制御することができる。
Ｃ．実施形態の効果：
図３は、本実施形態によって実現されるエアコンプレッサ６２の回転数とトルク指令値の時間変化を示すタイミングチャートである。図中の（ａ）には回転数が示され、図中の（ｂ）にはトルク指令値が示される。
図３（ａ）において、１点破線は、第２ＥＣＵ１２０のフィルタ処理部１２８によって得られる回転数フィルタ処理値Ｎｓ＊を示し、実線は、ＡＣＰ回転数生値予測値演算部１３６によって得られる回転数生値予測値Ｎｅを示す。細線は、第１ＥＣＵ１１０によって求められた回転数指令値Ｓｎを示す。
回転数指令値Ｓｎが目標とする回転数であるが、従来技術では、２点鎖線に示すように、実際の回転数Ｎ＊は、回転数指令値Ｓｎに対して大きくオーバシュートしていた。これに対して、本実施形態では、ＡＣＰモータトルク指令値演算部１３２において、ＡＣＰ回転数生値予測値演算部１３６で算出した回転数生値予測値Ｎｅを用いてトルク指令値を求めるように構成していることから、図３（ａ）に示す回転数生値予測値Ｎｅにおいて、回転数生値予測値Ｎｅが回転数指令値Ｓｎの所定割合（ここでは９０％）に達した時点ｔ１にて、トルク指令値Ｓｔ＊１は立ち下がり始める（図３（ｂ））。このように、エアコンプレッサ６２に対するトルク指令のタイミングが、従来技術に比べて改善される。この結果、図３（ａ）に示すように、回転数フィルタ処理値Ｎｓ＊は、従来技術に比べて、オーバシュート量を減らすことができる。
以上詳述したように、本実施形態の燃料電池システム３０によれば、エアコンプレッサ６２の回転数が目標とする回転数に対してオーバシュートすることを抑制できる。その結果、燃料電池スタック４０の出力電力を、燃料電池スタック４０の要求電力に応じた大きさに適正に制御することができる。
Ｄ．変形例：
・変形例１：
前記実施形態では、エアコンプレッサ６２の回転数の測定値を受信するのに遅れが生じる理由として、フィルタ処理があることと、第３ＥＣＵ１３０と第２ＥＣＵ１２０との間で通信遅れがあることとの２つがあるが、上記２つの理由のうちのいずれか一方を理由として、エアコンプレッサの回転数の測定値を受信するのに遅れが生じるシステムに本発明を適用してもよい。また、上記の２つの理由に限る必要はなく、要は、エアコンプレッサの回転数の測定値を受信するのに遅れが生じるシステムであれば、いずれの構成にも適用することができる。
・変形例２：
前記実施形態では、第３ＥＣＵ１３０によって求められたトルク指令値Ｓｔに対して、第２ＥＣＵ１２０のＡＣＰモータトルク指令値入力処理部１２２によってなまし処理を施して、そのなまし処理後のトルク指令実効値Ｓｔ＊１に基づいて、ＡＣＰインバータ電流指令値算出部１２４によるトルク実行を行うようにしていた。これに対して、ＡＣＰモータトルク指令値入力処理部１２２によるなまし処理は行わずに、第３ＥＣＵ１３０によって求められたトルク指令値Ｓｔを用いてトルク実行を行うようにしてもよい。この場合には、第３ＥＣＵ１３０では、ＡＣＰモータトルク実行予測値演算部１３４の処理を行わずに、ＡＣＰモータトルク指令値演算部１３２によって求められたトルク指令値Ｓｔについての最新から遡って複数回分（例えば、３回分）をトルク指令値の履歴として、ＡＣＰ回転数生値予測値演算部１３６に送信すればよい。
・変形例３：
前記実施形態では、第３ＥＣＵ１３０において、アクセル位置θに基づいて、燃料電池スタック４０に対する要求電力を算出していたが、これに限る必要はなく、例えば、自動運転を行う車両においては、アクセル位置θに関わらず車両の運転状態に応じて要求電力を算出するようにしてもよい。
本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、前述した実施形態および各変形例における構成要素の中の、独立請求項で記載された要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。
２０…燃料電池車両
３０…燃料電池システム
４０…燃料電池スタック
４１…単セル
４３…電圧センサ
６０…空気供給排出機構
６１…空気供給路
６２…エアコンプレッサ
６２ｍ…エアコンプレッサ用モータ
６２ｓ…エアコンプレッサ用回転数センサ
６５…圧力センサ
６６…空気排出路
８０…バッテリ
８５…電力供給機構
９０…駆動機構
９１…モータ
９２…駆動輪
１００…制御ユニット
１１０…第１ＥＣＵ
１１２…回転数指令値演算部
１２０…第２ＥＣＵ
１２２…ＡＣＰモータトルク指令値入力処理部
１２４…ＡＣＰインバータ電流指令値算出部
１２６…ＡＣＰ回転数測定値演算部
１２８…フィルタ処理部
１３０…第３ＥＣＵ
１３１…要求電力演算部
１３２…ＡＣＰモータトルク指令値演算部
１３４…ＡＣＰモータトルク実行予測値演算部
１３６…ＡＣＰ回転数生値予測値演算部
１５０…アクセルペダル
１５０ｓ…アクセル位置センサ
Ｓｔ…トルク指令値
Ｓｔ＊１…トルク指令実行値
Ｓｔ＊２…トルク実行予測値
Ｎｅ…回転数生値予測値
Ｓｉ…インバータ電流指令値
Ｓｎ…回転数指令値
Ｎｓ…回転数測定値
Ｎｓ＊…回転数フィルタ処理値

Claims (6)

  1. 燃料電池車両に搭載される燃料電池システムであって、
    前記燃料電池車両に備えられた燃料電池に酸化剤ガスを供給するためのエアコンプレッサと、
    前記エアコンプレッサの回転数の測定値を取得し、前記燃料電池に対する要求電力に基づいて前記エアコンプレッサの回転数指令値を算出し、前記算出された回転数指令値と前記エアコンプレッサの現在の回転数とに基づいて前記エアコンプレッサのトルク指令値を算出し、前記算出されたトルク指令値に基づいて前記エアコンプレッサの回転数を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    取得した前記回転数の測定値と、前記算出されたトルク指令値の履歴とに基づいて、前記エアコンプレッサの回転数の予測値を算出し、前記算出された予測値を前記現在の回転数として用いることによって前記トルク指令値の算出を行う、燃料電池システム。
  2. 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、
    取得した前記回転数の測定値に対してフィルタ処理を施し、前記フィルタ処理後の前記測定値を用いることによって前記予測値の算出を行う、燃料電池システム。
  3. 請求項１または請求項２に記載の燃料電池システムであって、
    前記制御部は、
    前記トルク指令値の算出を行う第１のコンピュータと、
    前記トルク指令値に基づく前記エアコンプレッサの回転数の制御を行う第２のコンピュータと、
    を有し、
    前記第２のコンピュータは、
    前記エアコンプレッサの回転数の測定値を取得することを行い、取得した前記回転数の測定値を前記第１のコンピュータに転送する、燃料電池システム。
  4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、
    前記制御部は、
    前記算出されたトルク指令値になまし処理を施し、前記なまし処理後のトルク指令値をトルク指令実行値として、前記トルク指令実行値を用いて前記回転数の制御を行い、
    前記算出されたトルク指令値の履歴のそれぞれに対応する前記トルク指令実行値を予測し、前記予測した各トルク指令実行値と、回転数の前記測定値とに基づいて前記現在の回転数の予測を行う、燃料電池システム。
  5. 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であって、
    前記算出されたトルク指令値の履歴は、前記算出によって得られたトルク指令値についての最新から遡って複数回分である、燃料電池システム。
  6. 燃料電池車両に備えられた燃料電池に酸化剤ガスを供給するためのエアコンプレッサを備える燃料電池システムにおけるエアコンプレッサの回転数制御方法であって、
    前記エアコンプレッサの回転数の測定値を取得する工程と、
    前記燃料電池に対する要求電力に基づいて前記エアコンプレッサの回転数指令値を算出する工程と、
    前記算出された回転数指令値と前記エアコンプレッサの現在の回転数とに基づいて前記エアコンプレッサのトルク指令値を算出する工程と、
    前記算出されたトルク指令値に基づいて前記エアコンプレッサの回転数を制御する工程と、
    を備え、
    前記トルク指令値を算出する工程は、
    前記回転数の測定値を取得する工程によって取得した前記回転数の測定値と、前記算出されたトルク指令値の履歴とに基づいて、前記エアコンプレッサの回転数の予測値を算出し、前記算出された予測値を前記現在の回転数として用いることによって前記トルク指令値の算出を行う、エアコンプレッサの回転数制御方法。
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