JP6690376B2 - 燃料電池車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池車両の制御装置に関する。

燃料電池車両において、走行用モータの急停止時に、燃料電池の余剰発電電力が二次電池に過大に供給されることを抑制するため、特許文献１では、モータの回転数の低下率が所定値を超えた場合に、モータが急停止したものと判定し、燃料電池の発電を停止させている。

特開２０１１−２０５７３５号公報

しかし、上述した従来の技術では、モータの回転数を実測しているため、モータの回転数が低下したことを実際に検知するまでに時間遅れが生じ、燃料電池の出力を低下させる処理が遅延するおそれがある。そのため、燃料電池車両の制御装置において、燃料電池の余剰発電電力が二次電池に過大に供給されることを抑制するために、モータの停止を早期に検出可能な技術が望まれていた。

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。
本発明の第１の形態は、燃料電池と、前記燃料電池によって発電された電力を蓄える二次電池と、前記燃料電池および前記二次電池から供給される電力により駆動されるモータと、前記モータの回転を制動するブレーキとを備える燃料電池車両の制御装置であって、前記モータの出力トルクを制御するための指令トルク値と、前記指令トルク値に応じた前記燃料電池の発電量である指令電力値とを求め、前記指令電力値に基づき前記燃料電池の発電量を制御する発電制御装置と、前記指令トルク値に応じて前記モータの出力トルクを制御するモータ制御装置と、前記ブレーキによる制動力を検知する制動力検知装置と、前記モータがロックすることを予測するロック予測装置と、を備え、前記ロック予測装置は、前記制動力が前記指令トルク値よりも大きい場合には、前記モータがロックすると予測し、前記制動力が前記指令トルク値以下の場合には、前記モータがロックするとは予測せず、前記発電制御装置は、前記ロック予測装置によって前記モータがロックすると予測された場合に、前記ロック予測装置によって前記モータがロックすると予測されない場合の前記指令電力値に、０以上１未満の係数を乗算して補正し、補正された前記指令電力値に基づき前記燃料電池の発電量を制御する、制御装置である。本発明は以下の形態としても適用できる。

本発明の一形態によれば、燃料電池と、前記燃料電池によって発電された電力により駆動されるモータと、前記モータの回転を制動するブレーキとを備える燃料電池車両の制御装置が提供される。この制御装置は、前記燃料電池の出力を指令するための指令電力値を求め、前記指令電力値に基づき前記燃料電池の出力を制御する発電制御装置と；前記モータの出力トルクを制御するモータ制御装置と；前記ブレーキによる制動力を検知する制動力検知装置と；前記モータがロックすることを予測するロック予測装置と；を備え、前記ロック予測装置は、前記制動力が前記出力トルクよりも大きい場合には、前記モータがロックすると予測し、前記制動力が前記出力トルク以下の場合には、前記モータがロックするとは予測せず、前記発電制御装置は、前記ロック予測装置によって前記モータがロックすると予測された場合に、前記ロック予測装置によって前記モータがロックすると予測されない場合の前記指令電力値に、０以上１未満の係数を乗算して補正し、補正された前記指令電力値に基づき前記燃料電池の発電量を制御することを特徴とする。このような形態の制御装置であれば、ブレーキの制動力がモータの出力トルクよりも大きい場合に、モータがロックすると予測して燃料電池に対する指令電力値を低下させるため、モータの回転数を実際に検知する場合と比較して、モータの停止を早期に検出することができる。そのため、燃料電池の余剰発電電力が二次電池に過大に供給されることを効果的に抑制することができる。

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、上述の制御装置を搭載した燃料電池車両や、燃料電池車両の制御方法、燃料電池と制御装置とを備える燃料電池システムなどの形態で実現することができる。

制御装置を備える燃料電池車両の構成を示す概略図である。 制御装置の概略構成を示すブロック図である。 指令電力値の算出処理を示すフローチャートである。 補正係数βを決定するためのマップを示す図である。 燃料電池車両の運転状態の一例を示すタイミングチャートである。 補正係数βを決定するための第２のマップを示す図である。

図１は、本発明の一実施形態としての制御装置１８０を備える燃料電池車両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、燃料電池１１０によって発電された電力により駆動されるモータ１３６（以下、「トラクションモータ１３６」という）と、トラクションモータ１３６の回転を制動するブレーキ１７０とを備える。ブレーキ１７０は、油圧によって作動するブレーキである。本実施形態では、燃料電池車両１０は、更に、昇圧コンバータ１２０と、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）１３０と、エアコンプレッサ（ＡＣＰ）１３８と、二次電池１４０と、ＳＯＣ検出部１４２と、ＦＣ補機１５０と、アクセル踏込量センサ１９０と、ブレーキ踏込量センサ１９２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１３６を駆動させて走行する。

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、昇圧コンバータ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に含まれるモータドライバ１３２及びＡＣＰドライバ１３７に接続されている。昇圧コンバータ１２０は、燃料電池１１０の出力電圧ＶＦＣをモータドライバ１３２及びＡＣＰドライバ１３７で利用可能な高圧電圧ＶＨに昇圧する。

モータドライバ１３２は、三相インバータ回路によって構成され、トラクションモータ１３６に接続されている。モータドライバ１３２は、昇圧コンバータ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１３６に供給する。トラクションモータ１３６は、三相コイルを備える同期モータによって構成され、ギア等を介して車輪ＷＬを駆動する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ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。

ＡＣＰドライバ１３７は、三相インバータ回路によって構成され、エアコンプレッサ１３８に接続されている。ＡＣＰドライバ１３７は、昇圧コンバータ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エアコンプレッサ１３８に供給する。エアコンプレッサ１３８は、三相コイルを備える同期モータによって構成され、供給された電力に応じてモータを駆動させ、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る。二次電池１４０は、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１３４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の現在の充電容量に対する充電残量の比率を意味する。ＳＯＣ検出部１４２は、二次電池１４０の温度や、出力電圧値、出力電流値を検出し、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。

アクセル踏込量センサ１９０は、運転者によるアクセルペダルの踏込量を検出し、制御装置１８０に送信する。

ブレーキ踏込量センサ１９２は、運転者によるブレーキペダルの踏込量を検出し、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、モータドライバ１３２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３４とにそれぞれ、アクセル踏込量に応じた駆動信号を生成して送信する。モータドライバ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１３６にアクセル踏込量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１３６をアクセル踏込量に応じた回転駆動させるために必要な電力に対して、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。また、制御装置１８０は、ブレーキ踏込量センサ１９２から受信したブレーキ踏込量に応じて、ブレーキ１７０の作動量を制御し、トラクションモータ１３６の回転を制動する。

図２は、制御装置１８０の概略構成を示すブロック図である。制御装置１８０は、発電制御装置１８９と、モータ制御装置１８４と、制動力検知装置１８５と、ロック予測装置１８６とを備えている。

発電制御装置１８９は、トラクションモータ１３６の出力トルクを制御するための指令トルク値と、指令トルク値に応じた燃料電池１１０の発電量である指令電力値とを求め、指令電力値に基づき燃料電池１１０の発電量を制御する機能を有する。本実施形態では、発電制御装置１８９は、ロック予測装置１８６によって、トラクションモータ１３６のロックが予測された場合に、指令電力値Ｐを補正する機能を備える。発電制御装置１８９は、ＰＭ−ＥＣＵ１８１と、ＦＣ−ＥＣＵ１８２と、ＦＤＣ−ＥＣＵ１８３と、の３つのＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）を含んでいる。

ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、燃料電池車両１０のアクセル踏込量をアクセル踏込量センサ１９０から取得し、トラクションモータ１３６をアクセル踏込量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に対して送信する。ＦＣ―ＥＣＵ１８２は、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に送信する。

ＦＤＣ―ＥＣＵ１８３は、ＰＭ−ＥＣＵ１８１から、後述するパワー指令ＰＣＯＭを受信すると、昇圧コンバータ１２０を制御し、パワー指令ＰＣＯＭに応じた電力を燃料電池１１０に発電させる。

モータ制御装置１８４は、発電制御装置１８９によって算出された指令トルク値に応じて、トラクションモータ１３６の出力トルクを制御する機能を有する。モータ制御装置１８４は、１つのＥＣＵから構成されている。以下では、モータ制御装置１８４のことを、ＭＧ−ＥＣＵ１８４という。

ＭＧ−ＥＣＵ１８４は、ＰＭ−ＥＣＵ１８１から、後述するトルク指令ＴＣＯＭを受信すると、モータドライバ１３２、ＡＣＰドライバ１３７、および、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３４を制御して、トルク指令ＴＣＯＭに応じたトルクをトラクションモータ１３６およびエアコンプレッサ１３８に発生させる。

制動力検知装置１８５は、ブレーキ１７０による制動力を検知する機能を有する。制動力検知装置１８５は、ブレーキ踏込量センサ１９２から受信したブレーキ踏込量に応じて、ブレーキ１７０による制動力を検知する。

ロック予測装置１８６は、トラクションモータ１３６がロックするか否かを予測する機能を有する。ロック予測装置１８６は、制動力検知装置１８５から取得したブレーキ１７０の制動力と、後述する指令トルク値とに基づき、トラクションモータ１３６がロックするか否かを予測する。

以下、上述した４つのＥＣＵの具体的な動作の一例を説明する。
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、アクセル踏込量センサ１９０によって検出されたアクセル踏込量を受信する。ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、アクセル踏込量を受信すると、アクセル踏込量に応じたトラクションモータ１３６の出力トルクを、指令トルク値として算出する。指令トルク値は、例えば、アクセル踏込量と出力トルク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、ドライバビリティ向上のため、指令トルク値の変化量に応じて指令トルク値に対してレート処理（なめし処理）を行ってもよい。

ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、算出した指令トルク値を含むトルク指令ＴＣＯＭをＭＧ−ＥＣＵ１８４に送信する。ＭＧ−ＥＣＵ１８４は、トルク指令ＴＣＯＭを受信すると、トルク指令ＴＣＯＭに含まれる指令トルク値に応じて、トラクションモータ１３６の出力トルクを制御する。

ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、算出した指令トルク値から指令電力値Ｐ［Ｗ］を算出する。指令電力値Ｐは、燃料電池車両１０を指令トルク値に対応する運転状態とするために必要な電力である。指令電力値Ｐは、下記の式（１）から算出される。なお、式（１）に基づいて算出された指令電力値Ｐは、後述する処理において、トラクションモータ１３６がロックするか否かの予測に応じて補正される。
Ｐ＝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１３６の消費電力［Ｗ］である。Ｐ_ＡＵＸは、ＦＣ補機１５０やエアコンプレッサ１３８の消費電力［Ｗ］である。Ｐ_ｃｈｇは、二次電池１４０に充電される電力［Ｗ］である。Ｐ_ＯＣ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［Ｗ］である。Ｐ_Ｔ／Ｍは、例えば、トラクションモータ１３６の回転数および指令トルク値と、Ｐ_Ｔ／Ｍとの関係を示すトラクションモータ１３６の特性から算出することができる。Ｐ_ＡＵＸは、例えば、ＦＣ補機１５０やエアコンプレッサ１３８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、エアコンプレッサ１３８の消費電力はエアコンプレッサ１３８の回転数や要求トルクと、消費電力との関係を示すエアコンプレッサ１３８の特性から算出してもよい。Ｐ_ｃｈｇは、例えば、二次電池１４０の目標の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、燃料電池１１０の電力−電流特性（Ｐ−Ｉ特性）、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。

ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、算出した指令トルク値および二次電池１４０の状態から燃料電池１１０の上限指令電力値Ｐ_ＭＡＸ［Ｗ］を算出する。上限指令電力値Ｐ_ＭＡＸは、指令電力値Ｐの上限値（ガード値）である。上限指令電力値Ｐ_ＭＡＸは、下記の式（２）から算出される。
Ｐ_ＭＡＸ＝Ｐ_Ｔ／Ｍ＋Ｐ_ＡＵＸ＋Ｐ_Ｗｉｎ ・・・（２）

ここで、Ｐ_Ｗｉｎは、二次電池１４０の温度およびＳＯＣに応じて設定される充電電力の上限値［Ｗ］である。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ＳＯＣと、充電電力の許容充電上限値および放電電力の許容放電上限値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の温度と、充電電力の許容充電上限値および放電電力の許容放電上限値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ＳＯＣとＳＯＣ充放電特性から特定される許容充電上限値と、ＳＯＣ検出部１４２から取得した温度と温度充放電特性から特定される許容充電上限値との小さい方をＰ_Ｗｉｎとして採用することができる。

ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、それぞれ算出した、指令電力値Ｐと上限指令電力値Ｐ_ＭＡＸとの比較をおこない、指令電力値Ｐが上限指令電力値Ｐ_ＭＡＸを上回っているか否かを判定する。指令電力値Ｐが上限指令電力値Ｐ_ＭＡＸを上回っていない場合には、算出した指令電力値Ｐを含む要求信号ＳＲＥＱをＦＣ−ＥＣＵ１８２に送信する。指令電力値Ｐが上限指令電力値Ｐ_ＭＡＸを上回っている場合には、指令電力値Ｐの値を上限指令電力値Ｐ_ＭＡＸの値に置き換えて、その置き換え後の指令電力値Ｐを含む要求信号ＳＲＥＱをＦＣ−ＥＣＵ１８２に送信する。

ＦＣ−ＥＣＵ１８２は、要求信号ＳＲＥＱを受信すると、要求信号ＳＲＥＱに含まれる指令電力値Ｐに対応する電流値Ｉ［Ａ］および電圧値Ｖ［Ｖ］を算出し、算出した電流値Ｉおよび電圧値Ｖを含む回答信号ＳＲＥＳを、ＰＭ−ＥＣＵ１８１に送信する。ＦＣ−ＥＣＵ１８２は、指令電力値Ｐに対応する電流値Ｉおよび電圧値Ｖを、燃料電池１１０のＰ−Ｉ特性およびＩ−Ｖ特性に基づいて算出する。なお、ＦＣ−ＥＣＵ１８２は、指令電力値Ｐが、燃料電池１１０が発電可能な上限電力を超える場合に、その上限電力に対応する電流値Ｉおよび電圧値Ｖを算出し、それらを含む回答信号ＳＲＥＳをＰＭ−ＥＣＵ１８１に送信してもよい。上限電力に対応する電流値Ｉおよび電圧値Ｖは、燃料電池１１０の現在の状態を示す種々のパラメータに基づき算出される。このようなパラメータには、例えば、燃料電池１１０の温度、ＡＣＰ１３８が取り込む外気の量、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。

ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、指令電力値Ｐ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ＦＣ−ＥＣＵ１８２から受信すると、受信した回答信号ＳＲＥＳに含まれる電流値Ｉおよび電圧値Ｖをパワー指令ＰＣＯＭとしてＦＤＣ―ＥＣＵ１８３に送信する。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が出力するように昇圧コンバータ１２０を制御する。

本実施形態では、ＰＭ−ＥＣＵ１８１によって算出される指令電力値Ｐは、以下で説明する処理によって補正される。

図３は、指令電力値Ｐの算出処理を示すフローチャートである。この算出処理は、制御装置１８０の動作中、繰り返し実行される処理である。この算出処理が実行されると、まず、制御装置１８０のＰＭ−ＥＣＵ１８１は、上記式（１）に基づき、指令電力値Ｐを算出する（ステップＳ１０）。

ＰＭ−ＥＣＵ１８１によって指令電力値Ｐが算出された後、ロック予測装置１８６は、ＰＭ−ＥＣＵ１８１によって算出された指令トルク値をＰＭ−ＥＣＵ１８１から取得するとともに、制動力検知装置１８５からブレーキ１７０の制動力を取得し、これらの値を比較する（ステップＳ２０）。この比較の結果、ブレーキ１７０の制動力が、指令トルク値よりも大きければ（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）、ロック予測装置１８６は、トラクションモータ１３６がロックすると予測し、ロック予測フラグをオンにする（ステップＳ３０）。一方、ブレーキ１７０の制動力が、指令トルク値以下であれば（ステップＳ２０：Ｎｏ）、ロック予測装置１８６は、トラクションモータ１３６はロックしないと予測し、ロック予測フラグをオフにする（ステップＳ４０）。

ロック予測装置１８６によって、ロック予測フラグがオンまたはオフにされた後、ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、補正係数βを決定する（ステップＳ５０）。具体的には、ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、ロック予測フラグの値をロック予測装置１８６から取得するとともに、二次電池１４０の温度およびＳＯＣをＳＯＣ検出部１４２から取得し、これらの値に基づき、図４に示すマップを参照して補正係数βを決定する。補正係数βは、０以上１以下の値である。

図４は、補正係数βを決定するためのマップを示す図である。このマップには、二次電池１４０の温度（例えば、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）［℃］ごとのＳＯＣと補正係数βとの関係が、ロック予測フラグがオンの場合とオフの場合とについて、それぞれ規定されている。このマップには、二次電池１４０の温度およびＳＯＣが同じ場合において、ロック予測フラグがオンの場合には、ロック予測フラグがオフの場合よりも補正係数βが小さくなるように設定されている。また、ロック予測フラグがオンの場合には、補正係数βは、二次電池１４０の温度が高いほど、小さくなるように設定されている。また、ロック予測フラグがオンの場合であってもオフの場合であっても、補正係数βは、ＳＯＣが一定値（例えば、６０％）を超えれば、ＳＯＣが大きいほど、小さな値になるように設定されている。また、このマップには、ＳＯＣが一定値までは、ロック予測フラグがオフであれば、二次電池１４０の温度にかかわらず、補正係数βが１になるように設定されている。なお、ＳＯＣが１００％の場合には、補正係数βは、二次電池１４０の温度やロック予測フラグの値にかかわらず、ゼロになるように設定されている。また、ロック予測フラグがオンの場合には、補正係数βは、常に、０以上１未満の値に設定される。

ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、補正係数βを決定した後、ステップＳ１０で算出した指令電力値Ｐに、ステップＳ５０で決定した補正係数βの値を乗算（Ｐ＝Ｐ×β）し、新たな指令電力値Ｐを求める（ステップＳ６０）。

ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、指令電力値Ｐを補正した後、新たな指令電力値Ｐに基づいて、燃料電池１１０の発電制御を行う（ステップＳ７０）。

図５は、燃料電池車両１０の運転状態の一例を示すタイミングチャートである。図５には、燃料電池車両１０の駆動力と、制動力と、ロック予測フラグと、補正係数βと、指令電力値Ｐと、の時系列変化が示されている。ここでは、タイミングＴ１において運転者がアクセルを緩めるとともにブレーキペダルの踏み込みを開始し、タイミングＴ２において制動力が駆動力よりも大きくなり、タイミングＴ３において車両が停止したものとして説明する。

タイミングＴ１において運転者がアクセルを緩めた後、ブレーキペダルを踏み込んでいるタイミングＴ２では、制動力が駆動力よりも大きくなくなるため、ロック予測フラグがオンになり、補正係数βが減少する。すると、指令電力値Ｐは、補正されない場合の指令電力値Ｐよりも小さくなる。補正されない場合の指令電力値Ｐとは、ロック予測フラグがオフであり、補正係数βが１と設定された場合の指令電力値Ｐである。つまり、本実施形態では、制御装置１８０は、ロック予測装置１８６によってトラクションモータ１３６がロックすると予測された場合には、ロック予測装置１８６によってモータ１３６がロックすると予測されない場合の燃料電池１１０の指令電力値Ｐに、０以上１未満の係数を乗算することにより、指令電力値Ｐを低下させる。

以上で説明した本実施形態の制御装置１８０は、ブレーキ１７０の制動力とトラクションモータ１３６の指令トルク値とを比較することにより、トラクションモータ１３６が停止（ロック）することを予測する。そのため、トラクションモータ１３６の回転数の実測値からトラクションモータ１３６の停止を検出するよりも、早期に、トラクションモータ１３６が停止することを検出することができる。そして、ブレーキ１７０の制動力がトラクションモータ１３６の指令トルク値よりも大きければ、トラクションモータ１３６がロックすると予測し、図５に示すように、指令電力値Ｐに１未満の補正係数βを乗算することによって燃料電池１１０の発電量を低減させる。例えば、指令電力値Ｐを補正しない場合には、図５に破線で示した指令電力値Ｐとなるため、破線で示した部分と実線で示した部分で囲まれる領域Ｓに相当する電力が、余剰発電電力となって二次電池１４０に供給されるおそれがある。しかし、本実施形態では、トラクションモータ１３６のロックが予測される場合には、図５に実線で示すように、指令電力値Ｐを補正して発電量を低減させるため、燃料電池１１０の余剰発電電力が二次電池１４０に過大に供給されることを抑制することができる。

また、本実施形態によれば、指令電力値Ｐに対して直接的に補正係数βを乗算するため、例えば、上限指令電力値Ｐ_ＭＡＸ（具体的には、例えば、上限指令電力値Ｐ_ＭＡＸのうちのＰ_ｗｉｎ）を補正することによって、指令電力値Ｐを低減させるよりも、早期に指令電力値Ｐを低減させることができる。これは、上記式（２）に含まれるＰ_Ｔ／Ｍ（トラクションモータ１３６の消費電力）の値が、ＥＣＵ間の通信の遅れによって、実際よりも大きな値となってしまう場合があり、その場合には、上限指令電力値Ｐ_ＭＡＸも大きな値となり、その結果、大きな指令電力値Ｐが許容されてしまう可能性があるからである。そのため、本実施形態によれば、上限指令電力値Ｐ_ＭＡＸを補正するよりも、早期に、余剰発電電力が二次電池１４０に過大に供給されることを抑制することができる。

＜変形例１＞
上記実施形態では、制御装置１８０が４つのＥＣＵを備えているが、ＥＣＵの数は特に限定されない。また、各ＥＣＵの役割は適宜変更可能である。

＜変形例２＞
上記実施形態において、発電制御装置１８９と、モータ制御装置１８４と、制動力検知装置１８５と、ロック予測装置１８６とは、全てが統合されていてもよいし、一部が統合されていてもよい。例えば、ロック予測装置１８６の機能は、発電制御装置１８９が備えてもよい。また、制動力検知装置１８５の機能も、発電制御装置１８９が備えてもよい。また、例えば、制動力検知装置１８５の機能は、ブレーキ踏込量センサ１９２が備えてもよい。そのほか、制御装置１８０に含まれる各装置は、１つの筐体内に組み込まれてもよいし、複数の筐体に分散して組み込まれてもよい。

＜変形例３＞
上記実施形態では、ロック予測フラグがオフの場合にも、図４に示したマップを参照して補正係数βを決定している。これに対して、ロック予測フラグがオフの場合には、マップを参照せず、指令電力値Ｐを補正しないこととしてもよい。

＜変形例４＞
上記実施形態では、ブレーキ１７０の制動力と指令トルク値とを比較してトラクションモータ１３６がロックするか否かを予測している。これに対して、燃料電池車両１０が、トラクションモータ１３６が発電機となって電力を回生する回生ブレーキ機能を備えている場合には、回生ブレーキによる制動力とブレーキ１７０の制動力とを合計した制動力を、指令トルク値と比較することにより、トラクションモータ１３６がロックするか否かを予測してもよい。

＜変形例５＞
上記実施形態において、発電制御装置１８９と、モータ制御装置１８４と、制動力検知装置１８５と、ロック予測装置１８６とのそれぞれの機能は、コンピュータがプログラムを実行することによってソフトウェア的に実現されてもよいし、回路によってハードウェア的に実現されてもよい。

＜変形例６＞
上記実施形態では、ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、指令電力値Ｐと上限指令電力値Ｐ_ＭＡＸとの比較をおこない、指令電力値Ｐが上限指令電力値Ｐ_ＭＡＸを上回っているか否かを判定している。しかし、ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、指令電力値Ｐと上限指令電力値Ｐ_ＭＡＸとを比較せずに、これらをパワー指令ＰＣＯＭとしてＦＤＣ−ＥＣＵ１８３に送信し、ＦＤＣ−ＥＣＵ１８３が指令電力値Ｐと上限指令電力値Ｐ_ＭＡＸとを比較してもよい。

＜変形例７＞
上記実施形態では、指令電力値Ｐを、上限指令電力値Ｐ_ＭＡＸと比較する処理を行っている。これに対して、上限指令電力値Ｐ_ＭＡＸを算出することなく、指令電力値Ｐをそのまま、パワー指令ＰＣＯＭとしてＦＤＣ―ＥＣＵ１８３に送信してもよい。

＜変形例８＞
図６は、補正係数βを決定するための第２のマップを示す図である。図６には、二次電池１４０の温度と補正係数βとの関係を示している。上記実施形態において、補正係数βは、図６に示すように、二次電池１４０の温度が低温の場合と、高温の場合とで、通常の温度時よりも小さくなるように設定されてもよい。図６に示した例では、二次電池１４０の温度が基準値Ｔａ以下では、二次電池１４０の温度が低いほど補正係数βが小さくなり、また、二次電池１４０の温度が基準値Ｔｂ（ただし、Ｔｂ＞Ｔａ）以上では、二次電池１４０の温度が高いほど補正係数βが小さくなっている。このように補正係数βを設定すれば、二次電池１４０の温度特性に応じてより良好な補正を行うことができる。

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または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、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…燃料電池車両
１１０…燃料電池
１２０…昇圧コンバータ
１３０…パワーコントロールユニット
１３２…モータドライバ
１３４…ＤＣ／ＤＣコンバータ
１３６…トラクションモータ
１３７…ＡＣＰドライバ
１３８…エアコンプレッサ
１４０…二次電池
１４２…ＳＯＣ検出部
１５０…ＦＣ補機
１７０…ブレーキ
１８０…制御装置
１８１…ＰＭ−ＥＣＵ
１８２…ＦＣ−ＥＣＵ
１８３…ＦＤＣ−ＥＣＵ
１８４…ＭＧ−ＥＣＵ
１８５…制動力検知装置
１８６…ロック予測装置
１８９…発電制御装置
１９０…アクセル踏込量センサ
１９２…ブレーキ踏込量センサ
ＤＣＨ…高圧直流配線
ＤＣＬ…低圧直流配線
ＷＬ…車輪

Claims (1)

1. 燃料電池と、前記燃料電池によって発電された電力を蓄える二次電池と、前記燃料電池および前記二次電池から供給される電力により駆動されるモータと、前記モータの回転を制動するブレーキとを備える燃料電池車両の制御装置であって、
   前記モータの出力トルクを制御するための指令トルク値と、前記指令トルク値に応じた前記燃料電池の発電量である指令電力値とを求め、前記指令電力値に基づき前記燃料電池の発電量を制御する発電制御装置と、
   前記指令トルク値に応じて前記モータの出力トルクを制御するモータ制御装置と、
   前記ブレーキによる制動力を検知する制動力検知装置と、
   前記モータがロックすることを予測するロック予測装置と、
   を備え、
   前記ロック予測装置は、前記制動力が前記指令トルク値よりも大きい場合には、前記モータがロックすると予測し、前記制動力が前記指令トルク値以下の場合には、前記モータがロックするとは予測せず、
   前記発電制御装置は、前記ロック予測装置によって前記モータがロックすると予測された場合に、前記ロック予測装置によって前記モータがロックすると予測されない場合の前記指令電力値に、０以上１未満の係数を乗算して補正し、補正された前記指令電力値に基づき前記燃料電池の発電量を制御する、
   制御装置。

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