JP6926549B2 - Electric vehicle power supply - Google Patents

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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 as a power supply device, fuel efficiency is improved by operating the fuel cell in the most efficient range in the operation (power generation) control of the fuel cell.
For example, Patent Document 1 discloses a power supply device capable of responding to a high load requirement while taking into consideration the power generation efficiency of a fuel cell. Specifically, it is 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 for controlling the output of the fuel cell and the charging of the power storage device. When the load requirement is smaller than the electric power at the high efficiency point of the fuel cell, the apparatus drives the fuel cell at the high efficiency point and charges the power storage device with surplus electric power. On the other hand, it is disclosed that when the load request is equal to or higher than the power at the high efficiency point, the power corresponding to the load request is controlled to be output from the fuel cell.

特開2006−210100号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-210100

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。 However, in the power supply device of Patent Document 1, it is shown that fuel efficiency is improved by operating the fuel cell at a high efficiency point, but as in step S7 in the flowchart of FIG. 2 of Patent Document 1, the power storage device ( This is a control in which operation is performed at a high efficiency point when the charge rate (SOC) of the secondary battery) is less than X% (for example, 60%).

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。
さらに、特許文献1には、電気よりエネルギー単価の高い水素による充電よりも車外部からの電気による充電を増やして充電コストの低減を図ること、さらに、高効率点での運転を維持するために車両側の負荷要求を制限することまでは開示されていない。
Therefore, since Patent Document 1 controls the operation at the high efficiency point based on one point having a charge rate of X%, the operation at the high efficiency point is finely controlled based on the charge rate (SOC). It is not disclosed that the fuel efficiency of the fuel cell is further improved.
Further, in Patent Document 1, in order to reduce the charging cost by increasing the charging by electricity from the outside of the vehicle rather than the charging by hydrogen, which has a higher energy unit price than electricity, and to maintain the operation at a high efficiency point. It is not disclosed to limit the load requirement on the vehicle side.

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、車両側の要求出力を制限して燃料電池の最高効率出力での発電時間を増大して燃料電池の燃費を向上することを目的とする。 Therefore, in view of the above technical problems, at least one embodiment of the present invention limits the required output on the vehicle side in the power supply device of the electric vehicle including the fuel cell and the secondary battery to obtain the maximum efficiency output of the fuel cell. The purpose is to improve the fuel cell fuel efficiency by increasing the power generation time of the fuel cell.

(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からの情報を基に前記燃料電池の発電を制御する燃料電池制御部を備え、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し、前記燃料電池が前記発電制御部によって最高効率出力で発電しているとき、車両側での要求電力を示す車両要求出力を前記最高効率出力以下に制限する車両出力制限部を備えたことを特徴とする。 (1) The power supply device for an electric vehicle according to at least one embodiment of the present invention includes a fuel cell that generates power by being supplied with hydrogen and oxygen, and a secondary battery that charges the power generated by the fuel cell. In the power supply device of the electric vehicle provided, the fuel cell control unit for controlling the power generation of the fuel cell based on the information from the charge state detecting means for detecting the charge state of the secondary battery is provided, and the fuel cell control unit includes a fuel cell control unit. It has a power generation control unit that generates power at the maximum efficiency output of the fuel cell when the charging state falls below the lower limit charging rate and stops power generation of the fuel cell when the charging rate reaches a target charging rate higher than the lower limit charging rate. When the fuel cell is generating power at the maximum efficiency output by the power generation control unit, the fuel cell is provided with a vehicle output limiting unit that limits the vehicle required output indicating the required power on the vehicle side to the maximum efficiency output or less. do.

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。また、発電開始と停止の作動回答を低減できるため、燃料電池の劣化が抑制される。
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。
According to the above configuration (1), the lower limit value and the 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 during that period. Compared to the one that controls the power generation by the maximum efficiency output with a constant charge rate as the boundary, the power generation time by the maximum efficiency output can be set longer, and the fuel cell fuel cell can be improved. In addition, since it is possible to reduce the response to the start and stop of power generation, the deterioration of the fuel cell is suppressed.
Improving the fuel efficiency of the fuel cell means reducing the amount of hydrogen gas and oxygen, and supplying auxiliary equipment required for generating the fuel cell, for example, air taken in from the outside air to the cathode of the fuel cell as oxygen gas. Operates auxiliary equipment such as an air blower, a circulation pump that recirculates unreacted hydrogen gas of the hydrogen gas of the fuel supplied to the fuel cell anode to the fuel cell anode, and a fuel cell cooling water or cooling air supply pump. Is to reduce the amount of power generated.

さらに、上記構成(1)によれば、燃料電池が最高効率出力で発電しているとき、車両出力制限部は、車両側での車両要求出力を上記の最高効率出力以下に制限するので、例えばアクセルペダルの踏込が急加速要求であっても車両要求出力を燃料電池の最高効率出力以下に制限するので、加速性は犠牲になるが、2次電池の電力消費は抑えられるとともに、燃料電池の最高効率運転を解除して発電効率の悪化を伴ってでも発電して2次電池に充電することが抑制される。
その結果、燃料電池は最高効率出力状態での運転を維持できるため、燃料電池の燃費向上が図れる。
Further, according to the above configuration (1), when the fuel cell is generating power at the maximum efficiency output, the vehicle output limiting unit limits the vehicle required output on the vehicle side to the above maximum efficiency output or less, for example. Even if the accelerator pedal is depressed for a sudden acceleration request, the vehicle required output is limited to the maximum efficiency output of the fuel cell or less, so acceleration is sacrificed, but the power consumption of the secondary battery is suppressed and the fuel cell Even if the maximum efficiency operation is canceled and the power generation efficiency deteriorates, it is possible to suppress the generation of power and the charging of the secondary battery.
As a result, the fuel cell can maintain the operation in the maximum efficiency output state, so that the fuel efficiency of the fuel cell can be improved.

(2)幾つかの実施形態では、前記車両出力制限部は、前記燃料電池の最高効率出力に一致させるように車両要求出力を制限することを特徴とする。 (2) In some embodiments, the vehicle output limiting unit limits the vehicle required output so as to match the maximum efficiency output of the fuel cell.

上記構成(2)によれば、車両要求出力を燃料電池の最高効率出力に一致させているので、2次電池出力が最悪のゼロ状態になった場合でも、燃料電池の最高効率出力だけで車両側の車両要求出力に対応できる。
また、燃料電池の発電効率悪化を伴ってでも燃料電池出力を大幅に増加させて2次電池を充電するのではなく、車両出力制限部によって、燃料電池の最高効率出力に一致するように車両要求出力を制限するので、2次電池の電力消費は抑えられるとともに、燃料電池は最高効率出力状態に維持されるので燃料電池の燃費向上が図れる。
According to the above configuration (2), since the vehicle required output matches the maximum efficiency output of the fuel cell, even if the secondary battery output becomes the worst zero state, the vehicle uses only the maximum efficiency output of the fuel cell. It can respond to the vehicle request output on the side.
In addition, instead of charging the secondary battery by significantly increasing the fuel cell output even with the deterioration of the power generation efficiency of the fuel cell, the vehicle output limiting unit requires the vehicle to match the maximum efficiency output of the fuel cell. Since the output is limited, the power consumption of the secondary battery can be suppressed, and the fuel cell is maintained in the maximum efficiency output state, so that the fuel cell fuel efficiency can be improved.

)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。 ( 3 ) In some embodiments, when the output obtained by subtracting the vehicle required output from the maximum efficiency output of the fuel cell exceeds the power received by the secondary battery, the fuel cell control unit may use the fuel cell control unit regardless of the target charge rate. It is characterized by stopping the power generation of the fuel cell.

上記構成()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 above configuration ( 3 ), when the output obtained by subtracting the vehicle required output from the maximum efficiency output of the fuel cell exceeds the power received by the secondary battery, the power generation of the fuel cell is stopped regardless of the target charge rate. It is possible to suppress overcharging of the battery and prevent deterioration of the secondary battery.

)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目標充電率とし、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。 ( 4 ) In some embodiments, the electric vehicle includes mode selection means for selecting a traveling mode, and when the "super charge mode" for maintaining a predetermined charge rate is selected by the mode selection means, the above. The power generation control unit sets the predetermined charge rate in the "super charge mode" as the target charge rate, and the fuel cell control unit uses the output obtained by subtracting the vehicle required output from the maximum efficiency output of the fuel cell as the secondary battery receiving power. When the amount exceeds, the output of the fuel cell is limited to the total value of the vehicle required output and the power received by the secondary battery, and the secondary battery is charged.

上記構成()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 ( 4 ), when the "super charge mode" is selected by the mode selection means, the fuel cell control unit determines that the output obtained by subtracting the vehicle required output from the maximum efficiency output of the fuel cell is the secondary battery. When the received power is exceeded, the output of the fuel cell is limited to the total value of the vehicle required output and the received power of the secondary battery to charge the secondary battery, so that the predetermined charge rate in the "super charge mode" is reached. You will be able to charge 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、車両側の要求出力を燃料電池の最高効率出力以下に制限することによって、2次電池の電力消費は抑えられるとともに、燃料電池の発電出力は最高効率出力状態に維持されるため、燃料電池の燃費向上が図れる。 According to at least one embodiment of the present invention, in the power supply device of an electric vehicle including a fuel cell and a secondary battery, the required output on the vehicle side is limited to the maximum efficiency output of the fuel cell or less, so that the secondary battery Since power consumption is suppressed and the power generation output of the fuel cell is maintained in the maximum efficiency output state, the fuel cell fuel efficiency can be improved.

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。It is a block diagram of the power supply device of the electric vehicle which concerns on one Embodiment of this 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 diagram which shows the relationship between a fuel cell output (FC output) and a 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 diagram which shows the relationship between the rechargeable power which can accept a secondary battery, and the charge 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5−1の続きを示す制御フローチャートである。It is a control flowchart which shows the continuation of FIG. 図5−2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。It is a control flowchart of "normal mode control" in FIG. 5-2. 図5−2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。It is a control flowchart of "emergency mode control" in FIG. 5-2. 図5−2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。It is a control flowchart of "save mode control" in FIG. 5-2. 図5−2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。It is a control flowchart of "charge mode control" in FIG. 5-2. 図5−2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。It is a control flowchart of "super charge mode control" in FIG. 5-2.

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。 Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described in these embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention to this, and are merely explanatory examples. It's just that. For example, expressions such as "same", "equal", and "homogeneous" that indicate that things are in the same state not only represent exactly the same state, but also have tolerances or differences to the extent that the same function can be obtained. It shall also represent the existing state. On the other hand, the expressions "equipped", "equipped", "equipped", "included", or "have" one component are not exclusive expressions that exclude the existence of other components.

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。
The overall configuration of the power supply device 3 of the electric vehicle 1 according to the 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 electricity by being supplied with hydrogen and oxygen, and a secondary battery 7 that charges the electric power generated by the fuel cell 5. It is provided with a traveling motor (motor) 9 that is mainly driven by receiving power supplied 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, sandwiched between separators, and stacking a plurality of the power generation cells. ing.
In addition, air, which is oxygen, is supplied to the catalyst layer on each air electrode side of a plurality of power generation cells, and hydrogen gas as fuel gas is supplied to the catalyst layer on each fuel electrode side. There is.

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):1/2O+2H++2e-→H2
In the 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, so that an electromotive force occurs between the electrodes. It is possible to extract electrical energy as electric power.
A fuel electrode (anode): H 2 → 2H + + 2e -
An 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) that supplies air containing oxygen to the air electrode (not shown) of the fuel cell 5 and a hydrogen tank (not shown) that supplies hydrogen gas to the fuel electrode (not shown) are connected. There is.
Further, a hydrogen gas circulation pump (not shown) for returning unreacted hydrogen gas of hydrogen gas supplied to the anode of the fuel cell 5 to the anode of the fuel cell, and a pump for supplying cooling water or cooling air of the fuel cell (not shown). ) Etc. are provided for fuel cells.

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 which is an auxiliary machine of the fuel cell 5, a hydrogen gas circulation pump, a cooling water or cooling air supply pump of the fuel cell, and a vehicle auxiliary machine. It is designed to be 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 mainly driven 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. The secondary battery 7 is charged. That is, only when the output of the secondary battery 7 is insufficient, the electric power from the fuel cell 5 is supplied to the motor 9 so as to make up for the shortage.

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 is responsible for supplying electric power when the load fluctuates due to acceleration / deceleration during vehicle traveling, and is also responsible for storing regenerative electric 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). A signal from the vehicle state sensor 19, for example, a signal from a sensor that detects the vehicle speed and the amount of depression (acceleration) of the accelerator pedal, and a travel mode signal from the travel mode selection switch 21 are input to the signal input unit.
Further, 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。また、2次電池制御部23は、2次電池7の充電状態が所定の充電率(例えばSOC20%以下)になった場合には、電欠状態になる可能性が高いため充電を促す充電報知手段32を作動させてドライバーに報知するようになっている。 The secondary battery control unit 23 detects the temperature, output voltage, discharge current of the secondary battery 7, and the charge state (SOC: State Of Charge) of the secondary battery by the charge state detecting means 31, and obtains this information. It is acquired and transmitted to the vehicle control unit 27 and further to the fuel cell control unit 29. Further, when the charging state of the secondary battery 7 reaches a predetermined charging rate (for example, SOC 20% or less), the secondary battery control unit 23 is likely to be in a power shortage state, so that the charging notification prompts charging. The means 32 is activated to notify the driver.

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, the inverter 15 is controlled in order to control the output torque of the motor 9 based on the instruction of the vehicle required output from the vehicle control unit 27.

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んで、車両側での要求電力を示す車両要求出力を算出する車両要求出力算出部26を有し、算出された車両要求出力をモータ制御部25及び後述する燃料電池制御部29へ出力する。 The vehicle control unit 27 further reduces the power consumption of the fuel cell 5 auxiliary machine and the vehicle auxiliary machine based on the signals from the vehicle state sensor 19, for example, the vehicle speed sensor, the sensor that detects the depression amount (acceleration) of the accelerator pedal, and the like. Including, it has a vehicle request output calculation unit 26 that calculates a vehicle request output indicating the required power on the vehicle side, and outputs the calculated vehicle request output to the motor control unit 25 and the fuel cell control unit 29 described later.

また、車両制御部27は、車両要求出力算出部26で算出された車両要求出力を制限して、モータ制御部25及び燃料電池制御部29へ車両要求出力を出力する車両出力制限部28を有しており、該車両出力制限部28では、車両要求出力を燃料電池5の最高効率出力Ps(図3参照)以下に制限するようになっている。例えば、モータ9や図示しない車内空調エアコンや車内ヒータ等の電力を制限するようになっている。 Further, the vehicle control unit 27 has a vehicle output limiting unit 28 that limits the vehicle request output calculated by the vehicle request output calculation unit 26 and outputs the vehicle request output to the motor control unit 25 and the fuel cell control unit 29. The vehicle output limiting unit 28 limits the vehicle required output to the maximum efficiency output Ps (see FIG. 3) or less of the fuel cell 5. For example, the electric power of the motor 9, the in-vehicle air-conditioning air conditioner, the in-vehicle heater, etc. (not shown) is limited.

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。 Further, the electric vehicle 1 is provided with a travel mode selection switch 21, and the vehicle control unit 27 uses 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, it is designed to 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。
The traveling mode selection switch 21 allows the driver to select the traveling 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 "super charge mode", and the electric vehicle 1 is in "normal mode" during normal operation in which these travel modes are not selected. 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 the power shortage state, the fuel cell 5 automatically switches to the "emergency mode" to prevent the power shortage, and the fuel cell 5 generates power at the maximum power generation output. Further, when the accelerator pedal is depressed more than a predetermined amount, the mode automatically switches to the "assist mode", and the output of the fuel cell 5 is controlled so as to compensate for the insufficient output of the secondary battery 7 to the secondary battery 7. It is designed to be charged and 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5−1〜図10のフローチャートにおいて詳述する。
Further, when the fuel cell 5 does not require power generation and is in a stopped state, it automatically switches 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 charging state of the secondary battery 7 in each of these traveling modes will be described in detail in the control table of FIG. 2 and the flowcharts of FIGS. 5-1 to 10.

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 generates power of the fuel cell 5 mainly based on the signal of the charge state of the secondary battery 7 from the charge state detection means 31 (power generation output, power generation timing). Power generation output, power generation timing) is controlled. Then, the fuel cell control unit 29 generates electricity at the maximum efficiency output when the charging state falls below the lower limit charging rate, and stops the power generation of the fuel cell 5 when the charging rate exceeds the lower limit charging rate and reaches the target charging rate or higher. It has a power generation control unit 33 to operate.

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 the fuel cell output (FC output) and the 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 machine of the fuel cell 5. Based on the characteristics shown in FIG. 3, the “maximum efficiency output” is the FC output Ps (KW) of 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、下限充電率を減少して、最高効率出力による燃料電池の発電時間を長くする。このように、下限充電率を減少して、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。 Further, the power generation control unit 33 reduces the lower limit charge rate as the negative time change of the charge rate increases, that is, when the charge rate tends to decrease, and the power generation time of the fuel cell with the maximum efficiency output. To lengthen. In this way, since the lower limit charge rate is reduced and the power generation time of the fuel cell by the maximum efficiency output is lengthened, the charging time by the maximum efficiency output can be secured, so that the fuel efficiency 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, the 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.
Control table No. 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 used until the SOC reaches 20%. Is generated with 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。 Control table No. 2 indicates an "assist mode". This "assist mode" is a mode for compensating for the insufficient output of the secondary battery 7, and when the accelerator pedal is depressed more than a predetermined amount during sudden acceleration, the fuel cell 5 is used to compensate for the insufficient output of the secondary battery 7. The power 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 is obtained. The maximum output of this secondary battery is calculated from the current SOC. For example, it is calculated by preparing a map or the like having a relationship between the maximum output of the secondary battery and the SOC in advance.

また、「アシストモード」において、車両要求出力に対して2次電池7の出力不足を補うように燃料電池5の出力制御がなされるが、車両要求出力は車両出力制限部28によって燃料電池5の最高効率出力Ps以下に制限される。 Further, in the "assist mode", the output of the fuel cell 5 is controlled so as to compensate for the output shortage of the secondary battery 7 with respect to the vehicle required output, but the vehicle required output is obtained by the vehicle output limiting unit 28 of the fuel cell 5. It is limited to the maximum efficiency output Ps or less.

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≦(発電条件(例25%)−A%)[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≧30%[目標SOC]になると燃料電池5の発電を停止する。この最高効率出力Psの一定値で発電期間中は、車両要求出力は車両出力制限部28によって燃料電池5の最高効率出力Ps以下に制限される。
Control table No. 3 indicates "normal mode". This "normal mode" is a normal driving mode state.
The traveling mode selection switch 21 provided on the electric vehicle 1 enables the driver to select "save mode", "charge mode", and "super charge mode". During normal operation in which the travel mode selection switch 21 is not selected, the vehicle is in the “normal mode” state.
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 ≦ (power generation condition (example 25%) −A%) [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 of the constant value. When SOC ≧ 30% [target SOC], the power generation of the fuel cell 5 is stopped. During the power generation period at a constant value of the maximum efficiency output Ps, the vehicle required output is limited to the maximum efficiency output Ps or less of the fuel cell 5 by the vehicle output limiting unit 28.

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減少量が増大する。例えば、SOC<(発電条件(例25%)−A%)のとき、現在のSOCと(発電条件(例25%)−A%)との偏差の時間変化、即ち(SOC(現在)−(発電条件(例25%)−A%))/dtを基に算出される。 An initial value of A> 0 is set for this A%, and the negative temporal change of SOC is fed back and increased. The amount of decrease increases as the negative temporal change of SOC increases. For example, when SOC <(power generation condition (example 25%) -A%), the time change of the deviation between the current SOC and (power generation condition (example 25%) -A%), that is, (SOC (current)-( Calculated based on power generation conditions (eg 25%) -A%)) / dt.

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[目標SOC]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−B%)[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[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。この最高効率出力Psの一定値で発電期間中は、車両要求出力は車両出力制限部28によって燃料電池5の最高効率出力Ps以下に制限される。 Control table No. 4 indicates a "save mode". This "save mode" is a mode for maintaining the SOC SAVE [target SOC] when the travel mode selection switch 21 selects the save mode by the driver. For example, when the save mode is selected and SOC ≦ (SOC SAVE −B%) [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 SAVE [target SOC], or when (maximum efficiency output Ps of fuel cell 5-vehicle required output) ≥ secondary battery received power, power generation of the fuel cell 5 is stopped regardless of the target SOC. do. During the power generation period at a constant value of the maximum efficiency output Ps, the vehicle required output is limited to the maximum efficiency output Ps or less of the fuel cell 5 by the vehicle output limiting unit 28.

なお、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。 Note that FIG. 4 shows the relationship between the charge rate (SOC) and the power received by the secondary battery. The horizontal axis represents the SOC (%) of the secondary battery 7, and the vertical axis represents the power received by the secondary battery (KW). The secondary battery received 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減少量が増大する。例えば、SOC<(SOCSAVE−B%)のとき、現在のSOCと(SOCSAVE−B%)との偏差の時間変化、即ち(SOC(現在)−(SOCSAVE−B%))/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(減少係数)が大きく設定される。 The initial value of B> 0 is set for B%, and the negative time change of SOC is fed back and increased. The amount of decrease increases as the negative temporal change of SOC increases. For example, when SOC <(SOC SAVE- B%), the time change of the deviation between the current SOC and (SOC SAVE- B%), that is, (SOC (current)-(SOC SAVE- B%)) / dt Calculated based on. In the case of the "save mode", the feedback coefficient (decrease coefficient) is set larger than that in the "normal mode".

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−C%)[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[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。また、この最高効率出力Psの一定値で発電期間中は、車両要求出力は車両出力制限部28によって燃料電池5の最高効率出力Ps以下に制限される。 Control table No. 5 indicates a "charge mode". This "charge mode" is a mode for maintaining a predetermined SOCCHARGE (for example, 80%). For example, when the "charge mode" is selected and SOC ≦ (SOCCHARGE-C%) [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 ≥ SOCCHARGE [target SOC], or when (maximum efficiency output Ps of fuel cell 5-vehicle required output) ≥ secondary battery received power, power generation of the fuel cell 5 is stopped regardless of the target SOC. .. The secondary battery received power is calculated based on the characteristics shown in FIG. Further, during the power generation period at a constant value of the maximum efficiency output Ps, the vehicle required output is limited to the maximum efficiency output Ps or less of the fuel cell 5 by the vehicle output limiting unit 28.

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減少量が増大する。例えば、SOC<(SOCCHARGE−C%)のとき、現在のSOCと(SOCCHARGE−C%)との偏差の時間変化、即ち(SOC(現在)−(SOCCHARGE−C%))/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(減少係数)が大きく設定される。 The initial value of C> 0 is set for C%, and the negative time change of SOC is fed back and increased. The amount of decrease increases as the negative temporal change of SOC increases. For example, when SOC <(SOC CHARGE- C%), the time change of the deviation between the current SOC and (SOC CHARGE- C%), that is, (SOC (current)-(SOC CHARGE- C%)) / dt Calculated based on. In the case of the "charge mode", the feedback coefficient (decrease coefficient) is set larger than that in the "save mode".

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−D%)[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[目標SOC]の場合に、燃料電池5の発電を停止する。この最高効率出力Psの一定値で発電期間中は、車両要求出力は車両出力制限部28によって燃料電池5の最高効率出力Ps以下に制限される。 Control table No. 6 indicates a "supercharge mode". This "super charge 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- D%) [lower limit SOC], the fuel cell 5 starts power generation at a constant value of the maximum efficiency output Ps and changes the constant value state. maintain. Then, when SOC ≧ SOC CHARGE [target SOC], the power generation of the fuel cell 5 is stopped. During the power generation period at a constant value of the maximum efficiency output Ps, the vehicle required output is limited to the maximum efficiency output Ps or less of the fuel cell 5 by the vehicle output limiting unit 28.

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減少量が増大する。例えば、SOC<(SOCCHARGE−D%)のとき、現在のSOCと(SOCCHARGE−D%)との偏差の時間変化、即ち(SOC(現在)−(SOCCHARGE−C%))/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(減少係数)を大きく設定してもよい。 An initial value of D> 0 is set for this D%, and the negative temporal change of SOC is fed back and increased. The amount of decrease increases as the negative temporal change of SOC increases. For example, when SOC <(SOC CHARGE- D%), the time change of the deviation between the current SOC and (SOC CHARGE- D%), that is, (SOC (current)-(SOC CHARGE- C%)) / dt Calculated based on. In the case of the "super charge mode", the increase amount may be the same as the increase amount of the above "charge mode", or the feedback coefficient (decrease coefficient) may be set larger than that of 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。
なお、「スーパーチャージモード」においても、車両要求出力は車両出力制限部28によって燃料電池5の最高効率出力Ps以下に制限される。
In addition, the above No. In the "charge mode" of 5, when (maximum efficiency output Ps of fuel cell 5-vehicle required output) ≥ secondary battery received power, the control is to stop the power generation of the fuel cell 5 regardless of the target SOC. In the "super charge mode", when (maximum efficiency output Ps of fuel cell 5-vehicle required output) ≥ secondary battery received power, the output of the fuel cell 5 is not maintained in the maximum efficiency state, and the vehicle required output +2. By limiting the power received by the secondary battery, the fuel cell 5 to the secondary battery 7 are continuously charged to the target SOC.
Therefore, in the "super charge mode", it is difficult to obtain the fuel consumption reduction effect as compared with the "charge mode", but there is an effect that the target SOC is charged.
Even in the "supercharge mode", the vehicle required output is limited to the maximum efficiency output Ps or less of the fuel cell 5 by the vehicle output limiting unit 28.

次に、図5−1〜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5−1と図5−2に全体の制御フローチャートを示す。図5−1において、まず、ステップS1では、車両要求出力算出部26によって算出された車両側での車両要求出力を算出する。次のステップS2では、FC最高効率出力Psを読み込む。次のステップS3では、車両要求出力がFC最高効率出力Ps以上かを判定する。Yesの場合には、ステップS4に進んで、車両要求出力をFC最高効率出力Ps以下に制限する。ステップS3がNoの場合には図5−2の(A)へ進む。
Next, the control flowchart in the fuel cell control unit 29 will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 5-1 to 10.
The entire control flowchart is shown in FIGS. 5-1 and 5-2. In FIG. 5-1 first, in step S1, the vehicle request output on the vehicle side calculated by the vehicle request output calculation unit 26 is calculated. In the next step S2, the FC maximum efficiency output Ps is read. In the next step S3, it is determined whether the vehicle request output is equal to or higher than the FC maximum efficiency output Ps. In the case of Yes, the process proceeds to step S4, and the vehicle request output is limited to the FC maximum efficiency output Ps or less. If step S3 is No, the process proceeds to FIG. 5-2 (A).

ステップS4で、車両要求出力をFC最高効率出力Ps以下に制限した後に、ステップS5で、その制限した車両要求出力が(2次電池最大出力+現在FC出力)を超えているかを判定する。Yesの場合には、ステップS6に進んで、FC出力を(車両要求出力−2次電池最大出力)に制御する。すなわち、車両要求出力対して2次電池7による出力不足を補うように燃料電池5の出力が制御される。ステップS5がNoの場合には図5−2の(A)へ進む。以上のステップS4〜S6によって、図2に示す制御表のNo.2のアシストモード制御を構成している。 After limiting the vehicle required output to FC maximum efficiency output Ps or less in step S4, it is determined in step S5 whether the limited vehicle required output exceeds (secondary battery maximum output + current FC output). In the case of Yes, the process proceeds to step S6, and the FC output is controlled to (vehicle required output-second battery maximum output). That is, the output of the fuel cell 5 is controlled so as to compensate for the output shortage due to the secondary battery 7 with respect to the vehicle required output. If step S5 is No, the process proceeds to FIG. 5-2 (A). According to the above steps S4 to S6, No. 1 in the control table shown in FIG. 2 assist mode controls are configured.

ステップS3、S4のように、車両要求出力が車両出力制限部28によって燃料電池5の最高効率出力Ps以下に制限されるようになっているので、例えばアクセルペダルの踏込が急加速要求であっても最高効率出力Ps以下に制限される。その結果、加速性は犠牲になるが、2次電池7の電力消費は抑えられるとともに、燃料電池5の最高効率運転を解除して発電効率の悪化を伴ってでも発電して2次電池7に充電することが抑制される。それによって、燃料電池5は最高効率出力状態での運転を維持できるので燃料電池5の燃費向上が図れる。 Since the vehicle required output is limited to the maximum efficiency output Ps or less of the fuel cell 5 by the vehicle output limiting unit 28 as in steps S3 and S4, for example, depressing the accelerator pedal is a sudden acceleration request. Is also limited to the maximum efficiency output Ps or less. As a result, although the acceleration is sacrificed, the power consumption of the secondary battery 7 is suppressed, and the maximum efficiency operation of the fuel cell 5 is canceled to generate power even if the power generation efficiency deteriorates, and the secondary battery 7 is used. Charging is suppressed. As a result, the fuel cell 5 can maintain the operation in the maximum efficiency output state, so that the fuel efficiency of the fuel cell 5 can be improved.

また、燃料電池5の最高効率出力Psに一致させて制限してもよい、この場合には、2次電池7の出力がゼロになる最悪の状態でも、燃料電池5の最高効率出力Psだけで車両側の要求出力に対応できる。 Further, it may be limited by matching with the maximum efficiency output Ps of the fuel cell 5. In this case, even in the worst state where the output of the secondary battery 7 becomes zero, only the maximum efficiency output Ps of the fuel cell 5 is used. It can respond to the required output on the vehicle side.

次に、図5−2の全体フローチャートについて説明する。
まず、ステップS11で2次電池7のSOCを読み込み、ステップS12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S13に進む。
ステップS13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25%である。ステップS13で、Yesの場合には、ステップS14に進み、ステップS14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, the overall flowchart of FIG. 5-2 will be described.
First, the SOC of the secondary battery 7 is read in step S11, and in step S12, the travel mode selection switch 21 is operated to determine whether or not a predetermined travel mode is selected. If the travel mode selection switch 21 has not been selected, the result is No, and the process proceeds to step S13.
In step S13, it is determined whether or not the SOC is equal to or less than the first lower limit value. The first lower limit is, for example, 25% SOC. In step S13, in the case of Yes, the process proceeds to step S14, and in step S14, it is determined whether or not the SOC is smaller than the first lower limit value and less than the second lower limit value. The second lower limit is, for example, 15% SOC.

そして、ステップS14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S14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S13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。
Then, if the determination in step S14 is No, the normal mode control is executed, and if the determination in step S14 is Yes, the emergency mode control is executed.
On the other hand, if the determination in step S13 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S12に戻って、ステップS12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S19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S19でYesの場合には、ステップS20に進んで、セーブモード制御が実行され、ステップS19でNoの場合には、ステップS21に進んで、チャージモードか否かが判定される。 Here, returning to step S12, if the travel mode selection switch 21 is operated and a predetermined travel mode is selected in the determination of step S12, the process proceeds to step S19 and the selected travel mode is saved. Whether it is a mode or not is determined. In the case of Yes in step S19, the process proceeds to step S20 to execute the save mode control, and in the case of No in step S19, the process proceeds to step S21 to determine whether or not the charge mode is used.

ステップS21でYesの場合には、ステップS22に進んで、チャージモード制御が実行され、ステップS21でNoの場合には、ステップS23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 S21, the charge mode control is executed in step S22, and if No in step S21, the process proceeds to step S23 to determine whether or not the supercharge mode is in effect.

ステップS23でYesの場合には、ステップS24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S23でNoの場合には、ステップS19に戻って再度走行モードの判定を繰り返す。 If Yes in step S23, the process proceeds to step S24 to execute the supercharge mode control, and if No in step S23, the process returns to step S19 and the determination of the traveling mode is repeated again.

次に、ステップS15の「ノーマルモード制御」、ステップS16の「エマージェンシーモード制御」、ステップS20の「セーブモード制御」、ステップS22の「チャージモード制御」、ステップS24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 S15, "emergency mode control" in step S16, "save mode control" in step S20, "charge mode control" in step S22, and "super charge mode control" in step S24, respectively. The sub-control flowchart of the above 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S31でノーマルモード制御が開始されると、ステップS32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S33では、SOCの負の時間変化を算出する。
例えば、SOC<25%(第1下限SOC)のとき、現在のSOCと(SOC25%−A%)との偏差の時間変化、即ち(SOC(現在)−(SOC25%−A%))/dtを算出する。
FIG. 6 shows a flowchart of normal mode control.
When the normal mode control is started in step S31, the fuel cell 5 is generated with the maximum efficiency output Ps in step S32, and the negative time change of SOC is calculated in step S33.
For example, when SOC <25% (first lower limit SOC), the time change of the deviation between the current SOC and (SOC 25% -A%), that is, (SOC (current)-(SOC 25% -A%)) / dt Is calculated.

次に、ステップS34では、SOCの負の時間変化の大きさに応じて第1下限SOCを減少させる。すなわち、負の時間変化が大きくなるに従って第1下限SOCを大きく減少させる。減少量A%は、ステップS33で算出したSOCの負の時間変化を基に設定される。例えば、減少量A%を、(SOC(現在)−(SOC25%−前回A%))/dt×K(減少係数)のようにして算出する。減少係数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 S34, the first lower limit SOC is reduced according to the magnitude of the negative time change of SOC. That is, the first lower limit SOC is greatly reduced as the negative time change becomes larger. The amount of decrease A% is set based on the negative time change of SOC calculated in step S33. For example, the amount of decrease A% is calculated as (SOC (current) − (SOC25% − previous A%)) / dt × K (decrease coefficient). By changing the reduction coefficient K according to the traveling 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S35で、SOCが目標SOC(30%)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S36でFC発電を停止してステップS37で終了する。ステップS35でNoの場合には、ステップS32に戻って繰り返される。 Next, in step S35, it is determined whether or not the SOC has reached the target SOC (30%), and if it reaches the target SOC, it becomes Yes, FC power generation is stopped in step S36, and the process ends in step S37. If No in step S35, the process returns to step S32 and is repeated.

このように、ノーマルモード制御によれば、目標SOC(30%)が維持され、さらにSOCが減少傾向にある場合には第1下限SOCを減少して、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の目標充電率を維持できる。 In this way, according to the normal mode control, when the target SOC (30%) is maintained and the SOC is on a downward trend, the first lower limit SOC is reduced to generate electricity for the fuel cell 5 with the highest efficiency output Ps. Since the time is lengthened, the target charge rate of the secondary battery 7 can be maintained while improving the fuel efficiency of the fuel cell.

さらに、充電率の負の時間変化が大きくなるに従って、第1下限SOCを減少して、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が発電を開始する第1下限SOCが下がり、2次電池7への燃料電池5からの充電の機会が減少し、車外からの充電、すなわち、車外充電器による充電の機会が増加するようになる。例えば、充電報知手段32による報知によって、水素よりエネルギー単価の低い電気による充電の機会が増加して充電コストの低減を図ることができる。 Further, as the negative time change of the charging rate becomes larger, the first lower limit SOC is decreased to lengthen the power generation time of the fuel cell 5 by the maximum efficiency output Ps, so that the first lower limit at which the fuel cell 5 starts power generation is increased. The SOC is lowered, the chance of charging the secondary battery 7 from the fuel cell 5 is reduced, and the chance of charging from outside the vehicle, that is, charging by the external charger is increased. For example, the notification by the charging notification means 32 increases the chances of charging by electricity, which has a lower energy unit price than hydrogen, and can reduce the charging cost.

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S41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S42では、最大出力Pmaxで燃料電池5が発電を行い、ステップS43では、SOCが第2下限値(15%)以上で第1下限値(25%)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S44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S14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 the emergency mode control is started in step S41, the fuel cell 5 generates power at the maximum output Pmax in step S42, and in step S43, the SOC is equal to or higher than the second lower limit value (15%) and the first lower limit value (25). %) Is smaller than the third lower limit (20%). When it reaches, it becomes Yes and ends in step S44, and when it does not reach the third lower limit value (20%), it returns to step S32 and repeats.
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 S14, the fuel cell 5 generates power at the maximum output Pmax, resulting in a power shortage. 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S51でセーブモード制御が開始されると、ステップS52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S53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S54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−B%のとき、SOCとSOCSAVE−B%との偏差の時間変化、即ち(SOC(現在)−(SOCSAVE−B%))/dtを算出する。
FIG. 8 shows a flowchart of save mode control.
When the save mode control is started in step S51, it is determined in step S52 whether the SOC is equal to or less than the SOC SAVE. When the SOC is SOC SAVE or less, the process proceeds to step S53 to generate electricity in the fuel cell 5 with the highest efficiency output Ps, and the negative time change of the SOC is calculated in step S54. As in the case of the normal mode, for example, when SOC <SOC SAVE- B%, the time change of the deviation between SOC and SOC SAVE- B%, that is, (SOC (current)-(SOC SAVE- B%)) / Calculate dt.

次に、ステップS55では、SOCの負の時間変化の大きさに応じて下限SOC(SOCSAVE−B%)を減少させる。すなわち、負の時間変化が大きくなるに従って下限SOCを大きく減少させる。減少量B%はステップS54で算出したSOCの負の時間変化を基に設定される。例えば、減少量B%を、(SOC(現在)−(SOCSAVE−前回B%))/dt×K(減少係数)のようにして算出する。減少係数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 S55, the lower limit SOC (SOC SAVE −B%) is reduced according to the magnitude of the negative time change of SOC. That is, the lower limit SOC is greatly reduced as the negative time change becomes larger. The amount of decrease B% is set based on the negative time change of SOC calculated in step S54. For example, the amount of decrease B% is calculated as (SOC (current) − (SOC SAVE − previous B%)) / dt × K (decrease coefficient). The reduction coefficient K is set larger than in the normal mode.

次にステップS56で、SOCが目標SOC(SOCSAVE)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S57でFC発電を停止してステップS60で終了する。ステップS56でNoの場合には、ステップS58に進み、ステップS58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S57に進んでFC発電を停止してステップS60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が図れる。 Next, in step S56, it is determined whether or not the SOC has reached the target SOC (SOC SAVE ), and if it reaches the target SOC (SOC SAVE), it becomes Yes, FC power generation is stopped in step S57, and the process ends in step S60. If No in step S56, the process proceeds to step S58, and in step S58, it is determined whether the output obtained by subtracting the "vehicle required output" from the "maximum efficiency output Ps" is equal to or greater than the "secondary battery received power", and Yes. In the case of, the process proceeds to step S57 to stop FC power generation and end in step S60. As a result, the secondary battery 7 can be prevented from being overcharged, and power generation at the maximum efficiency output can be stopped to improve fuel efficiency.

一方、ステップS52で、SOCがSOCSAVE以下でない場合には、Noとなり、ステップS59に進んでFC発電を停止してステップS60で終了する。 On the other hand, if the SOC is not equal to or less than the SOC SAVE in step S52, the result is No, and the process proceeds to step S59 to stop FC power generation and end in step S60.

このように、セーブモード制御によれば、「ノーマルモード」の場合より下限SOCの減少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。 In this way, according to the save mode control, the lower limit SOC reduction coefficient is made larger than in the "normal mode", so that the power generation time by the maximum efficiency output Ps is longer than in the "normal mode", and the fuel cell 5 The charge 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目標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目標SOCがSOCCHARGEである。
FIG. 9 shows charge mode control.
The basic flow of charge mode control is the same as that of the save mode control of FIG. 8, and the save mode control of FIG. 8 is the charge of FIG. 9 while the target SOC is SOC SAVE in the save mode control. In mode control, the target SOC is SOC CHARGE .

ステップS71でチャージモード制御が開始されると、ステップS72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S73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S74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−C%のとき、SOCとSOCCHARGE−C%との偏差の時間変化、即ち(SOC(現在)−(SOCCHARGE−C%))/dtを算出する。 When the charge mode control is started in step S71, it is determined in step S72 whether the SOC is equal to or less than the SOC CHARGE. When the SOC is equal to or less than the SOC CHARGE , the process proceeds to step S73 to generate electricity in the fuel cell 5 with the maximum efficiency output Ps, and the negative time change of the SOC is calculated in step S74. As in the case of save mode, for example, when SOC <SOC CHARGE- C%, the time change of the deviation between SOC and SOC CHARGE- C%, that is, (SOC (current)-(SOC CHARGE- C%)) / Calculate dt.

次に、ステップS75では、SOCの負の時間変化の大きさに応じて下限SOC(SOCCHARGE−C%)を減少させる。すなわち、負の時間変化が大きくなるに従って下限SOCを大きく減少させる。減少量C%はステップS74で算出したSOCの負の時間変化を基に設定される。例えば、減少量C%を、(SOC(現在)−(SOCCHARGE−前回C%))/dt×K(減少係数)のようにして算出する。減少係数Kは、セーブモードの場合より大きく設定される。 Next, in step S75, the lower limit SOC (SOC CHARGE- C%) is reduced according to the magnitude of the negative time change of SOC. That is, the lower limit SOC is greatly reduced as the negative time change becomes larger. The amount of decrease C% is set based on the negative time change of SOC calculated in step S74. For example, the amount of decrease C% is calculated as (SOC (current) − (SOC CHARGE − previous C%)) / dt × K (decrease coefficient). The reduction coefficient K is set to be larger than in the save mode.

次にステップS76で、SOCが目標SOC(SOCCHARGE)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S77でFC発電を停止してステップS80で終了する。ステップS76でNoの場合には、ステップS78に進み、ステップS78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S77に進んでFC発電を停止してステップS80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が図れる。 Next, in step S76, it is determined whether or not the SOC has reached the target SOC (SOC CHARGE ), and if it reaches the target SOC, it becomes Yes, FC power generation is stopped in step S77, and the process ends in step S80. If No in step S76, the process proceeds to step S78, and in step S78, it is determined whether the output obtained by subtracting the "vehicle required output" from the "maximum efficiency output Ps" is equal to or greater than the "secondary battery received power", and Yes. In the case of, the process proceeds to step S77 to stop FC power generation and end in step S80. As a result, the secondary battery 7 can be prevented from being overcharged, and power generation at the maximum efficiency output can be stopped to improve fuel efficiency.

一方、ステップS72で、SOCがSOCCHARGE以下でない場合には、Noとなり、ステップS79に進んでFC発電を停止してステップS80で終了する。 On the other hand, if the SOC is not equal to or lower than the SOC CHARGE in step S72, the result is No, and the process proceeds to step S79 to stop FC power generation and end in step S80.

このように、チャージモード制御によれば、「セーブモード」の場合より下限SOCの減少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、SOCCHARGEの維持を燃料電池5の燃費を悪化することなく達成することができる。 In this way, according to the charge mode control, the lower limit SOC reduction coefficient is made larger than in the "save mode", so that the power generation time by the maximum efficiency output Ps is longer than in the "save mode", and the SOC CHARGE is maintained. Can be achieved without deteriorating the fuel efficiency of the fuel cell 5.

図10にスーパーチャージモード制御を示す。
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S92〜S98は、図9のチャージモードのステップS72〜S78と同様である。図10のステップS99のA部が相違する。
FIG. 10 shows the supercharge mode control.
The basic flow of the supercharge mode control is the same as that of the charge mode control of FIG. 9, and steps S92 to S98 of the supercharge mode of FIG. 10 are the same as steps S72 to S78 of the charge mode of FIG. Part A of step S99 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S78でYesの場合にはステップS77に進んで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S98でYesの場合にはステップS99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も、最高効率出力Psによる発電でないため燃費は悪化するものの、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, in the case of Yes in step S78, the process proceeds to step S77 to stop FC power generation, but in this supercharge mode control, in step S98, if Yes, the process proceeds to step S99 to generate FC power. Does not stop, limits the output, continues power generation, and secures the charge to the secondary battery 7.
Therefore, in the super charge mode, the fuel consumption of the fuel cell 5 is worse than that of the charge mode of FIG. 9 because the power generation is not performed by the maximum efficiency output Ps, but the target is to prevent the secondary battery 7 from being overcharged. It is charged to achieve charging to the SOC.

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 present embodiment described above, the lower limit SOC and the target SOC larger than the lower limit SOC are set in the SOC of the secondary battery 7, and power is generated at a constant value of the maximum efficiency output Ps of the fuel cell 5 between them. It is possible to set the power generation time by the maximum efficiency output longer than that in which the power generation by the maximum efficiency output is controlled with the charging rate of a predetermined constant value as a boundary, and the fuel cell 5 can be improved in fuel efficiency.

さらに、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、下限SOCを減少して、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ようにするので、燃料電池5が発電を開始する下限SOCが下がり、2次電池7への燃料電池5からの充電の機会が減少する。すなわち、車外からの充電すなわち車外充電器による充電の機会を増加するようになる。例えば、2次電池7の充電状態が所定の充電率(例えばSOC20%以下)になった場合には、電欠状態になる可能性が高いため充電を促す充電報知手段32を作動してドライバーに報知する。その結果、水素よりエネルギー単価の低い電気による充電の機会が増加して充電コストの低減を図ることができる。 Further, according to the present embodiment, as the negative time change of the SOC increases, the lower limit SOC is reduced to lengthen the power generation time of the fuel cell 5 by the maximum efficiency output Ps, so that the fuel cell 5 is used. The lower limit SOC for starting power generation is lowered, and the chance of charging the secondary battery 7 from the fuel cell 5 is reduced. That is, the chances of charging from outside the vehicle, that is, charging by the charger outside the vehicle will increase. For example, when the charging state of the secondary battery 7 reaches a predetermined charging rate (for example, SOC 20% or less), there is a high possibility that the secondary battery 7 will be in a power shortage state. Notify. As a result, the chances of charging with electricity, which has a lower energy unit price than hydrogen, can be increased, and the charging cost can be reduced.

さらに、本実施形態によれば、燃料電池5が最高効率出力Psで発電しているときには、車両出力制限部28によって、車両側での車両要求出力を上記の最高効率出力Ps以下に制限するので、例えばアクセルペダルの踏込が急加速要求であっても、加速性は満たされ難いが2次電池7の電力消費は抑えられるとともに、燃料電池5は最高効率出力状態に維持されるため、燃料電池5の燃費向上が図れる。 Further, according to the present embodiment, when the fuel cell 5 is generating power at the maximum efficiency output Ps, the vehicle output limiting unit 28 limits the vehicle required output on the vehicle side to the above-mentioned maximum efficiency output Ps or less. For example, even if the accelerator pedal is depressed for a sudden acceleration request, the acceleration property is difficult to be satisfied, but the power consumption of the secondary battery 7 is suppressed, and the fuel cell 5 is maintained in the maximum efficiency output state. The fuel efficiency of 5 can be improved.

図2のNo.2に示す「アシストモード」では、車両要求出力に対して2次電池7の出力不足を補うように燃料電池5の出力制御がなされるが、図5−1のステップS4〜S6に示すように、車両要求出力は車両出力制限部28によって燃料電池5の最高効率出力Ps以下に制限されるので、加速性は満たされ難くなるが、燃料電池5の発電効率悪化を伴ってでも燃料電池出力を大幅に増加させて2次電池へ充電することが抑制されることによって、燃料電池5の燃費向上が図れる。 No. 2 in FIG. In the "assist mode" shown in 2, the output of the fuel cell 5 is controlled so as to compensate for the insufficient output of the secondary battery 7 with respect to the required output of the vehicle. As shown in steps S4 to S6 of FIG. Since the vehicle required output is limited to the maximum efficiency output Ps or less of the fuel cell 5 by the vehicle output limiting unit 28, it becomes difficult to satisfy the acceleration, but the fuel cell output is increased even with the deterioration of the power generation efficiency of the fuel cell 5. The fuel cell 5 can be improved in fuel efficiency by significantly increasing the amount and suppressing charging of the secondary battery.

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SOC25%−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。
また、目標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ではSOCCHARGEが相当する。
In the present embodiment, the lower limit SOC corresponds to SOC 25% -A% in normal mode control, SOC SAVE- B% in save mode control, SOC CHARGE- C% in charge mode control, and supercharge. In mode control, SOC CHARGE- D% corresponds.
Further, as the target SOC, SOC 30% corresponds to the normal mode control, SOC SAVE corresponds to the save mode control, and SOC CHARGE corresponds to the charge mode control and the super charge mode.

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、下限SOCを減少して、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の燃費を悪化させることなく、燃費向上を図りつつ上記目標SOCを維持できる。 Then, according to the present embodiment, as the negative time change of the SOC increases, the lower limit SOC is reduced and the power generation time of the fuel cell 5 by the maximum efficiency output Ps is lengthened, so that the fuel consumption of the fuel cell 5 is deteriorated. The above target SOC can be maintained while improving fuel efficiency without causing the problem.

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、この場合には大きな減速回生があるので、2次電池の受入を良くするために、SOCを低めに保つことができ、減速回生の効果を得ることができる。
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下限充電率の減少係数が大きくなるため、高負荷運転、高速運転からの大きな減速回生時の2次電池の受入が良くなる。図4に示すように、SOCが低いほど大きな減速回生を受け入れることが出来る。よって、下限充電率の減少係数が大きくなるセーブモードおよびさらに大きくなるチャージモードでは、ノーマルモードより下限充電率を下げることで、より大きな減速回生を受けることを可能にし、燃費向上を図ることが出来る。
In addition, the large negative time change of the charge rate occurs during high-load operation and high-speed operation. In this case, there is a large deceleration regeneration, so the SOC is lowered in order to improve the acceptance of the secondary battery. It can be kept at, and the effect of deceleration regeneration can be obtained.
Further, since the reduction coefficient of the lower limit charge rate is larger than that of the normal mode and the charge mode is larger than that of the save mode, the acceptance of the secondary battery at the time of large deceleration regeneration from high load operation and high speed operation is improved. As shown in FIG. 4, the lower the SOC, the larger the deceleration regeneration can be accepted. Therefore, in the save mode in which the reduction coefficient of the lower limit charge rate becomes larger and the charge mode in which the lower limit charge rate becomes larger, it is possible to receive a larger deceleration regeneration by lowering the lower limit charge rate than in the normal mode, and it is possible to improve fuel efficiency. ..

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、車両側の要求出力を燃料電池の最高効率出力以下に制限することによって、2次電池の電力消費は抑えられるとともに、燃料電池の発電出力は最高効率出力状態に維持されるため、燃料電池の燃費向上が図れるので、燃料電池と2次電池とを備える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 the power supply device of an electric vehicle including a fuel cell and a secondary battery, the required output on the vehicle side is limited to the maximum efficiency output of the fuel cell or less, so that the secondary battery Since power consumption is suppressed and the power generation output of the fuel cell is maintained in the maximum efficiency output state, the fuel cell fuel efficiency can be improved, so that it is suitable for use in an electric vehicle equipped with a fuel cell and a secondary battery. ..

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
26 車両要求出力算出部
27 車両制御部
28 車両出力制限部
29 燃料電池制御部
31 充電状態検出手段
32 充電報知手段
33 発電制御部
1 Electric vehicle 3 Power supply 5 Fuel cell 7 Secondary battery 9 Motor 13 DC-DC converter 15 Inverter 17 Control device 19 Vehicle status sensor 21 Driving mode selection switch 23 Secondary battery control unit 25 Motor control unit 26 Vehicle request output calculation unit 27 Vehicle control unit 28 Vehicle output limiting unit 29 Fuel cell control unit 31 Charging state detecting means 32 Charging notification means 33 Power generation control unit

Claims (4)

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からの情報を基に前記燃料電池の発電を制御する燃料電池制御部を備え、
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し、
前記燃料電池が前記発電制御部によって最高効率出力で発電しているとき、車両側での要求電力を示す車両要求出力を前記最高効率出力以下に制限する車両出力制限部を備えたことを特徴とする電動車両の電源装置。
In a power supply device of an electric vehicle including a fuel cell that generates electricity by receiving the supply of hydrogen and oxygen and a secondary battery that charges the electric power generated by the fuel cell.
A fuel cell control unit that controls power generation of the fuel cell based on information from the charging state detecting means for detecting the charging state of the secondary battery is provided.
The fuel cell control unit generates electricity at the maximum efficiency output when the charging state falls below the lower limit charging rate, and stops power generation of the fuel cell when the charging rate reaches a target charging rate higher than the lower limit charging rate. Has a power generation control unit
When the fuel cell is generating power with the maximum efficiency output by the power generation control unit, the fuel cell is provided with a vehicle output limiting unit that limits the vehicle required output indicating the required power on the vehicle side to the maximum efficiency output or less. Power supply for electric vehicles.
前記車両出力制限部は、前記燃料電池の最高効率出力に一致させるように車両要求出力を制限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 supply device for an electric vehicle according to claim 1, wherein the vehicle output limiting unit limits the vehicle required output so as to match the maximum efficiency output of the fuel cell. 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又は2に記載の電動車両の電源装置。 The fuel cell control unit is characterized in that when the output obtained by subtracting the vehicle required output from the maximum efficiency output of the fuel cell exceeds the power received by the secondary battery, the power generation of the fuel cell is stopped regardless of the target charge rate. The power supply device for an electric vehicle according to claim 1 or 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目標充電率とし、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1に記載の電動車両の電源装置。 The electric vehicle includes a mode selection means for selecting a traveling mode, and when the "super charge mode" for maintaining a predetermined charge rate is selected by the mode selection means, the power generation control unit performs the "super charge mode". The target charge rate is set as the target charge rate, and the fuel cell control unit determines the output of the fuel cell when the output obtained by subtracting the vehicle required output from the maximum efficiency output of the fuel cell exceeds the power received by the secondary battery. The power supply device for an electric vehicle according to claim 1, wherein the secondary battery is charged by limiting the total value of the vehicle required output and the power received by the secondary battery.
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