JP7043908B2 - 発電装置を備えた車両および車両搭載発電装置の発電制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、発電装置を備えた車両における発電装置の発電制御に関する。

燃料電池やシリーズハイブリッド車両などの発電装置を備えた車両が知られている。こうした車両では、発電装置と充放電可能なバッテリと走行用の駆動モータ等の負荷とを備え、車両の走行に要求されるパワーに基づいて、燃料電池などの発電装置を運転し、その発電電力を駆動モータ等の負荷に供給する。発電装置による発電量が駆動モータなどの負荷が消費する電力量を上回ると、余剰の電力はバッテリを充電するのに用いられる。

ところで、車両においてスリップが発生すると、駆動モータにかかる負荷は小さくなるから、特許文献１に見られるように、駆動モータに供給する電力量を小さくする制御が行なわれる。この結果、車輪の空転が抑制され、無駄な電力消費も抑えられる。

特開２００９－０４４８１７号公報

しかしながら、スリップの発生による消費電力の変動と燃料電池などの発電装置の発電量の変化とは必ずしも同期しないため、引用文献１の制御を行なっても、車両としての電力バランスは一時的にせよ崩れてしまう、という問題があった。駆動モータに供給される電力量が小さくされると、余剰の電力が発生するが、その際、バッテリのＳＯＣ（State Of Charge）が満充電に近いと、余剰の電力を充電できないと言った場合も生じ得る。また、バッテリのＳＯＣが満充電に近くなくても、バッテリには単位時間当りの充電量の定格があるから、余剰の電力の全てを充電できない場合もありえる。後者の問題は、特にバッテリの温度が低い場合には生じやすい。

本開示は、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

（１）一態様として、車両が提供される。この車両は、燃料を用いて発電する発電装置と；前記発電装置に要求発電量を指示して前記発電装置を制御する発電制御部と；前記発電装置により発電された電力の少なくとも一部を用いて駆動され、当該車両の駆動輪を駆動する駆動モータと；前記発電装置の発電電力に生じた余剰電力を蓄電する蓄電装置と；前記駆動輪のスリップの大きさを検出するスリップ検出部とを備える。前記発電制御部は、前記検出されたスリップの大きさが予め定めた閾値より大きい場合には、前記駆動モータの駆動用電力量が前記駆動輪のスリップに応じて減少する分を反映した要求発電量を、更に低減する発電量低減処理を行なう。
このため、かかる車両は、検出されたスリップの大きさが予め定めた閾値より大きい場合には、駆動モータの駆動用電力量が駆動輪のスリップに応じて減少する分を反映した要求発電量を更に低減するので、要求発電量に対する発電装置の発電に存在する応答の遅れにより、実際の発電量が過剰になるという問題を抑制できる。この処理を、発電量低減処理と呼ぶ。
（２）かかる車両において；前記発電制御部は、前記発電量低減処理として、前記検出されたスリップ量により生じる前記駆動モータの駆動に要する電力量の低減分を求め、前記低減分を上回る電力量を前記要求発電量から低減するものとしてよい。こうすれば、発電量が過剰となるという問題を、より確実に抑制できる。
（３）この車両において；前記発電制御部は；前記駆動モータに対する前記電力量の低減分が前記駆動モータの実トルクとして現れるまでの伝達関数と；前記発電装置に対する前記要求発電量の低減量が前記発電装置の実発電量として現れるまでの伝達関数とから定まる総伝達関数に従って、前記駆動モータの駆動に要する電力量の低減分から、前記発電装置の前記要求発電量の低減量を演算するものとしてよい。こうすれば、総伝達関数に従って発電装置の要求発電量の低減値を演算するので、発電装置の制御の遅れに対応した要求発電量にできる。結果的に、過不足のない発電量に近付けることができる。
（４）こうした車両において；前記蓄電装置の受け入れ可能な充電可能量を求める充電可能量検出部を備え；前記発電制御部は、前記充電可能量が予め定めた閾値未満である場合に、前記発電量低減処理を行なうものとしてもよい。こうすれば、蓄電装置の充電可能量が大きい場合には、発電量低減処理を行なう必要がなく、処理を簡便なものにできる。もとより、蓄電装置の充電可能量に関係なく、発電量低減処理を行なうものとしてもよい。あるいは、充電可能量よりも大きいかを判断する閾値を、蓄電装置の経年劣化などを考慮して定める構成としてもよい。
（５）こうした車両において；前記発電制御部は、前記発電量低減処理を；［１］前記スリップ検出器が車輪のスリップを検出している期間；［２］前記スリップ検出器が車輪のスリップを検出してから、予め定めた期間；［３］前記スリップ検出器が車輪のスリップを検出すると予測される期間の少なくともいずれか一つの期間に亘って行なうものとてもよい。これらの期間であれば、スリップの発生より駆動モータに要求される電力量が一時的に低下することが想定されるからである。スリップの発生の予測は、スリップ率などの経時的な変化から行なってもよいし、あるいは路面の摩擦係数などを、専用の検出輪などで測定して推定してもよい。
（６）こうした車両において；前記スリップ検出部は；車両の車体速度を検出する車体速度検出部と；前記駆動輪の回転速度を検出する回転速度検出部とを備え：前記検出された前記車体速度に対応した前記駆動輪の回転速度と、前記検出された駆動輪の回転速度との差によって前記スリップの大きさを求めるものとしてもよい。こうすれば、車両におけるスリップの発生を的確に検出できる。スリップの発生はスリップ率によって判断してもよいし、駆動輪と従動輪の回転数の差により判断してもよい。
（７）前記発電装置は、燃料電池、または燃料の燃焼により駆動される発電機であってもよい。発電装置は、燃料電池のように電気化学反応を用いるものや、内燃機関により駆動される発電機のように燃焼によるエネルギを用いて駆動される構成などが想定される。要求発電量を発電装置に与えても、応答に所定以上の遅れがある場合、その遅れによる余剰な電力の発生を低減することができるからである。

その他の態様として、車両に搭載された発電装置の発電量を制御する方法として実現してもよい。あるいは、発電装置を搭載した車両の製造方法や、発電方法として実現してもよい。

実施形態としての車両の概略構成図。 第１実施形態としての車両における発電量制御処理ルーチンを示すフローチャート。 第１実施形態におけるスリップ発生時の各部のパワーの変遷を例示するグラフ。 比較例におけるスリップ発生時の各部のパワーの変遷を例示するグラフ。 第３実施形態としての車両における発電量制御処理ルーチンの要部を示すフローチャート。 第４実施形態としての車両における発電量制御処理ルーチンの要部を示すフローチャート。

Ａ．実施形態のハードウェア構成：
図１は、以下に説明する各実施形態に共通する燃料電池車両（以下、単に車両という）１０のハードウェア構成を示す概略構成図である。この車両１０は、発電装置としての燃料電池２０を搭載し、燃料電池２０で発電した電力の少なくとも一部を用いて、車両駆動用の駆動モータ４０を駆動する。車両１０は、従動輪５１と駆動輪５３とが設けられており、駆動モータ４０の駆動力は、図示しない動力伝達機構を介して駆動輪５３に伝達され、車両の走行に用いられる。

燃料電池２０には、多数の発電用セルを積層した燃料電池スタック１２が含まれる。この燃料電池スタック１２には、燃料ガスとしての水素ガスと酸化剤ガスとしての空気が供給・排出されるガス給排機構や、燃料電池スタック１２を冷却あるいは暖機する冷却機構などを含む燃料電池運転部１４が設けられている。燃料電池運転部１４は、発電制御部としてのＥＣＵ５０により制御される。燃料電池運転部１４の構成は周知のものなので、その詳細な説明は省略する。

ＥＣＵ５０は、燃料電池運転部１４に指示して、燃料電池２０に要求発電量の発電を行なわせると共に、燃料電池２０が発電した電力を取り出す際の制御を行なう。燃料電池２０の電力ラインは、燃料電池コンバータ（ＦＤＣとも言う）３１に接続され、昇圧されて駆動モータ４０を駆動するインバータ（ＩＮＶとも言う）３２に出力される。インバータ３２は、ＥＣＵ５０の制御を受けて、駆動モータ４０の三相交流の大きさを制御する。駆動モータ４０は、インバータ３２からの電力を受けて、車両１０の加速に必要な駆動力を駆動輪５３に付与する。

燃料電池コンバータ３１とインバータ３２とを繋ぐ電力ラインには、バッテリコンバータ（ＢＤＣとも言う）にも接続されている。バッテリコンバータ３３は、双方向のＤＣ／ＤＣコンバータとして構成され、接続された蓄電装置としてのバッテリ３５と燃料電池２０との間で、電力のやり取りを行なう。具体的には、燃料電池スタック１２が発電した電力が駆動モータ４０や図示しない補機（例えば燃料電池運転部１４におけるコンプレッサなど）の運転に用いられて、発電電力に余剰が発生すれば、これをバッテリ３５に充電し、他方、駆動モータ４０等の運転に要する電力に一時的な不足が生じれば、これをバッテリ３５から放電させる。

こうした電力制御を行なうために、ＥＣＵ５０は、燃料電池運転部１４，燃料電池コンバータ３１，インバータ３２，バッテリコンバータ３３等に接続され、それぞれの運転状態を制御する。こうした制御を行なうために、ＥＣＵ５０には、多数のセンサからの信号が入力されている。図１では、後述する発電量制御のために、駆動輪５３の回転速度を検出する第１回転速度センサ４１および車両１０の走行に伴って回転する従動輪５１の回転速度を検出する第２回転速度センサ４３のみを描いたが、他にも多数のセンサが接続されている。回転速度とは、毎分当りの回転数（単位ｒｐｍ）を言う。

こうしたセンサからの信号を基に、ＥＣＵ５０は、燃料電池運転部１４などを制御する。具体的には、ＥＣＵ５０は、以下の制御を行なっている。
［１］燃料電池２０を、車両１０全体の電力要求に応えられる状態とするための燃料電池運転部１４の制御、
［２］必要な電力量を燃料電池２０から引き出すための燃料電池コンバータ３１の制御、
［３］車両１０を加速または減速させるトルクを駆動モータ４０に出力させるためのインバータ３２の制御、
［４］余剰または不足の電力をバッテリ３５との間でやり取りするためのバッテリコンバータ３３の制御。
［５］図示しない補機類の駆動制御。

Ｂ．第１実施形態として発電量制御：
以上のハードウェア構成を用いてＥＣＵ５０が行なう発電量の制御について説明する。上述したようにＥＣＵ５０は、燃料電池２０による発電からバッテリ３５の充放電状態まで、車両１０全体電力の需給関係がバランスするように制御を行なっている。そうした制御の１つとして、車両１０にスリップが発生した場合の発電量制御について以下説明する。

車両１０のスリップについて説明する。上述したように、駆動輪５３は駆動モータ４０の駆動力を受けて回転し、車両を加速させる。他方、従動輪５１は、駆動モータ４０からの駆動力を受けず、車両１０の走行に従って回転数する。従って、従動輪５１の回転速度は、車体速度（車速）に対応したものとなる。駆動輪５３は、加速時には従動輪５１より高い回転数で回転する。両者の差が適正な範囲に制御されることで駆動輪５３は路面をグリップし、駆動モータ４０の駆動トルクが無駄なく伝えられて、車両１０は加速する。駆動輪５３の回転数が従動輪５１の回転数より過剰に高くなると、駆動輪５３は空転することになる。制動の場合も同様であり、車速に対応した車輪の回転数に対する実際の車輪の回転数の差が一定の範囲に収まっていれば、制動に用いられる車輪は路面をグリップし、車両１０には適正な制動力が付与される。他方、車速に対する車輪の回転速度が過剰に低下すると、車輪は滑っている状態になる。一般に、車両１０がスリップしたと言われるのは、加速状態であれ減速状態であれ、車速に対応する車輪の回転速度が乖離した状態を指す。駆動モータ４０の動力によって加速している場合は、駆動輪５３の回転数が従動輪５１の回転数より過剰に高くなった状態であり、駆動モータ４０の回生によって減速している場合は、回生のための制動力を発揮している駆動輪５３の回転数が制動していない従動輪５１の回転数より過剰に低くなった状態である。

図２は、第１実施形態における発電量制御処理ルーチンを示すフローチャートである。図２に示した処理は、車両１０が走行している間、ＥＣＵ５０により所定のインターバルで繰り返し実行される。この処理のうち、ステップＳ１３０以下の処理が、発電量低減処理に相当する。発電量の制御は、上述したように、加速時のみならず減速時も同様に行なわれるが、ここでは理解の便を図って、駆動モータ４０の駆動力により駆動輪５３が回転されている場合を想定して説明する。

図２にしめした処理ルーチンが開始されると、ＥＣＵ５０は、まず各種センサからの信号を読み取ることで、車両の運転状態を入力する。この車両運転状態には、第１回転速度センサ４１が検出した従動輪５１の回転数、即ち車速や、第２回転速度センサ４３が検出した駆動輪５３の回転数などが含まれる。

ＥＣＵ５０は、続いて読み込んだ車両の運転状態から燃料電池２０に要求される発電量を演算する（ステップＳ１１０）。この発電量を、スリップが生じていない平常時に燃料電池２０に要求される電力量という意味で、平常要求発電量Ｐfcと呼ぶ。

次にＥＣＵ５０は、スリップ率βを演算する（ステップＳ１２０）。スリップ率βとは、車速（ここでは従動輪５１の回転速度Ｎｖ）と駆動輪５３の回転速度Ｎｔとの差分の車速に対する１００分率を言う。式で表わせば、以下の式（１）のように表わすことができる。
β＝１００×｜Ｎｔ－Ｎｖ｜／Ｎｖ …（１）
両回転速度差の絶対値を用いるのは、減速時のスリップ率も、正の値として求めるが一般的だからである。スリップ率βを求めるＥＣＵ５０の処理がスリップ検出部としての構成に相当する。

こうして求めたスリップ率βか予め定めた閾値βｏより大きいか否かの判断を行なう（ステップＳ１３０）。上述したように、車両１０が適正に加速され、あるいは減速されるには、スリップ率が適正な範囲（例えば１５～３０％）に入っていることが必要になる。従って、閾値βｏは、この範囲を超えた値として予め設定されている。加速時と減速時とでは、閾値βｏは、異なる値としてもよい。なお、ステップＳ１３０での判断は、スリップ率によらず、駆動輪５３と従動輪５１との回転速度の差を用いて行なうものとしても良い。あるいは、車速として従動輪５１の回転速度を用いるのではなく、ドップラ効果などの原理を用いた対地速度センサにより検出した車速を用いても良い。

スリップ率βが閾値βｏより大きければ、次に駆動モータ４０のトルクの減少分を演算する処理を行なう（ステップＳ１４０）。この減少分ΔＴmgは、スリップ率βが閾値βｏより大きくなり、駆動輪５３が空転して減少したトルクにみあったトルクまで、駆動モータ４０のトルクを低下させるのに見合った減少分として演算される。なお、以下の説明において減少分Δとして扱う量は、トルクであっても電力であっても、符号としてはマイナスの量である。

続いて、求めたモータトルクの減少分ΔＴmgに対応するモータの駆動用電力量の減少分ΔＰmgを演算する（ステップＳ１５０）。この演算は、トルクの減少分ΔＴmgを、駆動モータ４０の効率ωmgを用いて、駆動用電力量の減少分ΔＰmgに換算する処理である。式で表わせば、次式（２）となる。
ΔＰmg＝ΔＴmg×ωmg …（２）
ここで求めた電力減少分ΔＰmgは、駆動輪５３の空転により実際に減少した電力量であり、燃料電池２０に対する要求発電量がスリップに応じて減少する分を反映した減少分に相当する。

この電力減少分ΔＰmgを基にして、次に要求発電量低減分ΔＰfcを求める処理を行なう（ステップＳ１６０）。第１実施形態では、この処理を以下の用にして行なう。まず、上述した駆動輪５３のスリップ基づく電力減少分ΔＰmgに応じた標準低減量ΔＰＢfcを求める。これは、単純に、次式（３）として求めることができる。
ΔＰＢfc＝ΔＰmg …（３）
次に、スリップが発生したことによる割増低減量ΔＰＳfcを求める。この割増低減量ΔＰＳfcは、標準低減量ΔＰＢfcとして求めた低減量を更に割り増すためのものであり、割増率γ（０＜γ＜１）を用いて、次式（４）として求める。
ΔＰＳfc＝γ×ΔＰＢfc …（４）
その上で、要求発電量低減分ΔＰfcを、次式（５）として求める。
ΔＰfc＝ΔＰＢfc＋ΔＰＳfc …（５）

上記の様にして求めた式を、割増率γを用いて変形すれば、次式（６）
ΔＰfc＝（１＋γ）×ΔＰＢfc …（６）
となるから、γが割増率として設定されたものであることが理解される。つまり、ステップＳ１６０の演算は、駆動輪５３に生じたスリップにより減少した駆動モータ４０に供給すべき電力量ΔＰmgに見合った要求発電量の減少分ΔＰＢfcよりも更に燃料電池２０への要求発電量を減少させるように、要求発電量減少分ΔＰfcを求めることに相当する。

ステップＳ１６０により要求発電量低減分ΔＰfcを求めた後、この要求発電量低減分ΔＰfcを用いて、燃料電池２０に対する要求発電量を低減処理したした低減処理済み要求発電量ＰＰfcを演算する処理を行なう（ステップＳ１７０）。式で表わせば、次式（７）となる。
ＰＰfc＝Ｐfc＋ΔＰfc …（７）
ここで、Ｐfcは、ステップＳ１１０で求めた平常要求発電量Ｐfcであり、ステップ分により要求発電量を修正する前の要求発電量に相当する。

こうして低減済み要求発電量ＰＰfcを求めた後、この低減済み要求発電量ＰＰfcに基づく制御信号を、燃料電池運転部１４，燃料電池コンバータ３１，バッテリコンバータ３３等に出力する（ステップＳ１８０）。なお、ステップＳ１３０において、スリップ率βが閾値βｏ以下であると判断されれば、既に求めた平常要求発電量Ｐfcに基づく制御信号を、同様に燃料電池運転部１４等に出力する（ステップＳ１９０）。ステップＳ１８０またはＳ１９０の処理の後、「ＮＥＸＴ」に抜けて、本処理ルーチンを一端終了する。

以上説明した発電量制御処理ルーチンによる処理により、電力量などがどのように推移するかを、図３、図４を用いて説明する。図３は、本実施形態における電力量の制御の様子を示すグラフである。最上段に示したように、路面の状態により、加速状態において駆動輪５３の路面グリップが小さくなって、スリップ率βが閾値βｏを上回ると、駆動モータ４０のトルクは低下するから、駆動モータ４０が出力するパワー、つまり駆動モータ４０に供給すべき電力量は低下する。図３では、これをモータパワーの低下として示した。図３では、駆動モータ４０に出力する目標パワーＭＰｔは上述したモータ電力減少分ΔＰmgだけ低減される。このとき、制御の遅れがあるため、実際に駆動モータ４０に出力される電力は、実線ＭＰｒのように、目標パワーＭＰｔより遅れて低減される。

本実施形態では、このモータパワーの減少分、つまりモータ電力減少分ΔＰmgに応じて、上述した割増低減量ΔＰＳfcを加味して要求発電量低減分ΔＰfcを求め、これにより燃料電池２０への要求発電量を低減している。つまり、駆動モータ４０のトルクに基づく標準低減量ΔＰＢfcに留まらず、
ΔＰfc＝ΔＰＢfc＋ΔＰＳfc
だけ、電力量を低減する。これに基づき、燃料電池運転部１４に出力される要求発電量は、低減処理済み要求発電量ＰＰfcとなる。これを、図３におけるＦＣパワーのグラフＦＰｔとして示した。この結果、実際に燃料電池２０が発電する実発電量は、図３にグラフＦＰｒとして示したように推移する。この実発電量ＦＰｒは、スリップ発生により駆動モータ４０に出力する必要がなくなった電力量によく追従しているので、車両１０全体で見た場合の余剰電量はあまり生じることがない。このため、制御の遅れなどにより余剰電力が生じ、バッテリ３５がこれを受け入れて充電されるとしても、図３最下段に示すように、バッテリ３５への充電パワーＢＣＰは僅かに留まり、バッテリ３５が受け入れ可能な充電可能量Ｗinの内に納まっている。

こうした電力量の制御が行なわれるのは、駆動輪５３のスリップによりモータ電力減少分ΔＰmgが生じたとき、燃料電池２０への要求発電量を求める際、この減少分ΔＰmgを割り増して、低減処理済み要求発電量ＰＰfcを求め、これを出力しているからである。

比較のために、割増低減量ΔＰＳfcを求めない場合を図４に示した。図４に示した制御例では、図３と同様に、スリップ率βが閾値βｏを上回ったとき、モータパワーの減少分により燃料電池パワーの指令値を低減しているが、割増低減量ΔＰＳfcを求めず、標準低減量ΔＰＢfcの分だけ低減して、低減処理済み目標電力量を求めている。このため燃料電池２０の目標パワーＦＤｔは、図４に示すように、モータパワーの減少分に対応して減少されるに留まる。この結果、燃料電池運転部１４の制御の遅れがあり、燃料電池２０の実際の発電量ＦＤｒの低減は遅れ、余剰電力ＢＣＤが発生し、バッテリ３５が受け入れ可能な充電可能量Ｗinを越えてしまう場合が有り得る。実際には、バッテリ３５が充電可能な充電可能量Ｗinを越える場合には、バッテリ３５への充電は実質的に行なえないから、図示しない補機、例えば燃料電池運転部１４に設けられた空気供給用のコンプレッサなどを高回転で運転し、充電できない余剰の電量を消費する。この場合、コンプレッサを高回転で運転したことにより生じた余剰の空気は、燃料電池スタック１２に供給する必要がないものなので、燃料電池運転部１４に設けられたバルブを開いて燃料電池スタック１２を通ることなく排出するといった処理が必要になる。このため、車両１０全体としての効率は低下する。いわゆる燃費が低下するのである。図３に示したように、第１実施形態の車両では、上記の処理（図２）を行なうことにより、割増低減量ΔＰＢfcを求めて燃料電池２０への要求発電量を低減しているので、こうした余剰の電力発生を抑制でき、電力を無駄に消費することがない。従って、車両１０としての効率（燃費）の低下を抑制することができる。

Ｃ．第２実施形態として発電制御：
次に第２実施形態としての発電制御について説明する。第２実施形態の車両１０は図１に示したハードウェア構成を備え、発電量制御処理ルーチンの一部が第１実施形態と異なる。第２実施形態では、図２のステップＳ１６０における要求発電量低減分ΔＰfcを、次式（８）により求める。
ΔＰfc＝ΔＰmg×（τfcｓ＋１）／（τmgｓ＋１） …（８）
ここで、τfcは、発電装置である燃料電池２０に対する要求発電量の低減量が燃料電池２０の実発電量として現れるまでの伝達関数である。また、同様に、τmgは、駆動モータ４０に対する電力量の低減分が駆動モータ４０の実トルクとして現れるまでの伝達関数である。「ｓ」はラプラス変換の媒介変数である。従って、第２実施形態では、要求発電量低減分ΔＰfcを、駆動モータ４０の駆動に要する電力量の低減分ΔＰmgから、燃料電池２０の要求発電量の低減量を直接演算することになる。

第２実施形態では、第１実施形態と同様の効果を奏す上、燃料電池２０に対する要求発電量の低減量が燃料電池２０の実発電量として現れるまでの伝達関数τfcと、駆動モータ４０に対する電力量の低減分が駆動モータ４０の実トルクとして現れるまでの伝達関数τmgとから定まる総伝達関数（τfc・ｓ＋１）／（τmg・ｓ＋１）を用いて、要求発電量低減分ΔＰfcを求めているので、演算を簡略にすることができる。また、各伝達関数を一旦正確に求めてしまえば、応答の遅れに対応した低減量を容易に求めることができる。

Ｄ．第３実施形態としての発電制御：
次に第３実施形態としての発電制御について説明する。第３実施形態の車両１０は図１に示したハードウェア構成を備え、発電量制御処理ルーチンの一部が第１，第２実施形態と異なる。第３実施形態では、図２のステップＳ１６０における要求発電量低減分ΔＰfcを、図５に示す処理により求める。ステップＳ１６０以外の処理は、第１，第２実施形態と同様である。

第３実施形態では、モータ電力減少分ΔＰmgを求めた後（ステップＳ１５０）、要求発電量低減部ΔＰfcを求める処理（ステップＳ１６０）を以下のように行なう。まず標準低減量ΔＰＢfcを求める（ステップＳ１６１）。標準低減量ΔＰＢfcを求める手法は第１実施形態と同様であり、上述した式（３）により、モータ電力減少分ΔＰmgから求める。

次に、バッテリ３５に充電可能な電力量を示す充電可能量Ｗinの絶対値が、閾値α未満か否かの判断を行なう（ステップＳ１６２）。充電可能量Ｗinの絶対値が閾値α未満であるとは、バッテリ３５に充電できる電力量が小さく、スリップの発生により生じる余剰電力量を受け入れることができない程度であることを示している。充電可能量Ｗinは、ＥＣＵ５０がバッテリ３５のＳＯＣを管理することにより知ることができる。この構成が、充電可能量検出部に相当する。そこで、バッテリ３５に充電可能な電力量を示す充電可能量Ｗinの絶対値が、閾値α未満の場合には、第１実施形態と同様に、割増低減量ΔＰＳfcを演算する処理を行なう（ステップＳ１６３）。割増低減量ΔＰＳfcは、上述した式（４）により求めることができる。他方、充電可能量Ｗinが閾値α以上であれば、割増低減量ΔＰＳfcを求める処理（ステップＳ１６３）は行なわない。この場合、割増低減量ΔＰＳfcは、値０に設定される。

その後、要求発電量低減分ΔＰfcを演算する（ステップＳ１６４）。この演算は、第１実施形態と同様に、式（５）により行なう。従って、充電可能量Ｗinが閾値α未満である場合には、充電可能量Ｗinが閾値α以上である場合と比べて、要求発電量低減分ΔＰfcの絶対値は、割増低減量ΔＰＳfcの絶対値の大きさだけ大きな値に設定される。ステップＳ１６０に続く処理（ステップＳ１７０，Ｓ１８０）は、上述した他の実施形態と同様である。

かかる第３実施形態の車両１０では、第１実施形態と同様の効果を奏する上、更に、充電可能量Ｗinが閾値α未満である場合にだけ、割増低減量ΔＰＳfcを求めるので、バッテリ３５の充電可能量に余力があれば、燃料電池２０に対する要求発電量低減分ΔＰfcを大きく低減することがない。このため、スリップが納まった後で、車両１０を大きく加速しようとする場合などに、燃料電池２０の発電量が直ぐに大きくなる。従って、こうした場合に、燃料電池２０の応答性を十分に確保できる。

Ｅ．第４実施形態としての発電制御：
次に、第４実施形態としての発電制御について説明する。第４実施形態の車両１０は図１に示したハードウェア構成を備え、発電量制御処理ルーチンの一部が第１実施形態と異なる。第４実施形態では、図２のステップＳ１６０における要求発電量低減分ΔＰfcを図６に示す処理により求める。ステップＳ１６０以外の処理は、第１，第２実施形態と同様である。第４実施形態は、第２実施形態で説明した伝達関数を利用した要求発電量低減分ΔＰfcの演算を行なうか否かを、第３実施形態の手法で判断して、要求発電量低減分ΔＰfcを求めている。

具体的には、第４実施形態では、モータ電力減少分ΔＰmgを求めた後（ステップＳ１５０）、要求発電量低減部ΔＰfcを求める処理（ステップＳ１６０）を以下のように行なう。バッテリ３５に充電可能な電力量を示す充電可能量Ｗinの絶対値が、閾値α未満か否かの判断を行なう（ステップＳ１６２）。充電可能量Ｗinの絶対値が閾値α未満の場合は、要求発電量低減分ΔＰfcを割増演算する処理を行なう（ステップＳ１６６）。要求発電量低減分ΔＰfcの割増演算とは、第２実施形態と同様に、伝達関数を用いた式（８）により、要求発電量低減分ΔＰfcを求める処理である。他方、充電可能量Ｗinが閾値α以上であれば、要求発電量低減分ΔＰfcを標準演算により求める処理を行なう（ステップＳ１６８）。標準演算とは、要求発電量低減分ΔＰfcをモータ電力減少分ΔＰmgとしてそのまま求める処理である。

従って、充電可能量Ｗinの絶対値が閾値α未満である場合には、充電可能量Ｗinの絶対値が閾値α以上である場合と比べて、要求発電量低減分ΔＰfcの絶対値は、総伝達関数（τfcｓ＋１）／（τmgｓ＋１）に対応した分だけ絶対値の大きな値に設定される。ステップＳ１６０に続く処理（ステップＳ１７０，Ｓ１８０）は、上述した他の実施形態と同様である。

かかる第４実施形態の車両１０では、第１実施形態と同様の効果を奏する上、更に、充電可能量Ｗinの絶対値が閾値α未満である場合にだけ、要求発電量低減分ΔＰfcの絶対値を大きくするので、バッテリ３５の充電可能量に余力があれば、燃料電池２０に対する要求発電量低減分ΔＰfcの絶対値を大きく低減することがない。このため、スリップが納まった後で、車両１０を大きく加速しようとする場合などには、燃料電池２０の発電量を短時間のうちに大きくできる。従って、こうした場合の燃料電池２０の応答性を十分に確保できる。

Ｆ．その他の実施形態、変形例等：
上記実施形態では、要求発電量低減分ΔＰfcをモータ電力減少分ΔＰmgに対応する電力量の低減よりも更に低減させる割増低減量ΔＰＳfcを、式（４）などに従って求めたが、モータ電力減少分ΔＰmgに基づいて求める必要は必ずしもない。割増低減量ΔＰＳfcを、予め定めた所定の電力量として求めても良いし、その時点の燃料電池２０の発電量に応じた値として求めても良い。

上記実施形態では、スリップの発生はスリップ率が閾値より大きいか否かにより判断したが、スリップ率に代えて、従動輪５１と駆動輪５３との回転速度の差により判断するものとしても良い。また、発電量低減制御は、スリップか発生したとき、あるいは発生している間、行なっても良いが、スリップが発生すると予測された時に行なうものとしてもよい。スリップの発生は、スリップ率の挙動などが予測してもよいし、対地センサなどで路面の摩擦係数を判定し、これに基づいて予測してもよい。上記実施形態では、車輪の一部を駆動輪５３、他を従動輪５１としてスリップ率を求めたが、対地速度などで車速を検出するのであれば、４輪駆動など、従動輪のない構成としてもよい。この他、二輪車として実施することも可能である。

発電装置としては、燃料電池や、燃料の燃焼により駆動される発電機であってもよい。蓄電が可能な蓄電装置としては、バッテリの他、コンデンサなども採用可能である。あるいは、フライホイールと電動発電機の組合せにより蓄電装置を構成することも可能である。発電制御部は燃料電池２０の運転制御も併せ行なうものとしたが、燃料電池コンバータ３１等の制御のみを行なうものとし、燃料電池２０の運転制御は燃料電池運転部１４を制御する別のＥＣＵに委ねる構成としてもよい。逆に、他の機能、例えば図示しない空調装置や、アンチスキッド制御などを行なう機能も備えたＥＣＵとして構成することも差し支えない。駆動モータ４０は、車両１０全体に１つ設けた構成としたが、車輪毎に駆動モータ４０を備えた構成、あるいはホイールモータとしての構成、などでも適用可能である。

本開示は、上述の実施形態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。例えば、上記実施形態においてハードウェアにより実現した構成の一部は、ソフトウェアにより実現することができる。また、ソフトウェアにより実現している構成の少なくとも一部は、ディスクリートな回路構成により実現することも可能である。

１０…車両
１２…燃料電池スタック
１４…燃料電池運転部
２０…燃料電池
３１…燃料電池コンバータ
３２…インバータ
３３…バッテリコンバータ
３５…バッテリ
４０…駆動モータ
４１…第１回転速度センサ
４３…第２回転速度センサ
５１…従動輪
５３…駆動輪

Claims (7)

1. 車両であって、
   燃料を用いて発電する発電装置と、
   前記発電装置に要求発電量を指示して前記発電装置を制御する発電制御部と、
   前記発電装置により発電された電力の少なくとも一部を用いて駆動され、当該車両の駆動輪を駆動する駆動モータと、
   前記発電装置の発電電力に生じた余剰電力を蓄電する蓄電装置と、
   前記駆動輪のスリップの大きさを検出するスリップ検出部と
   を備え、
   前記発電制御部は、前記検出されたスリップの大きさが予め定めた閾値より大きい場合には、前記発電装置への要求発電量を、前記駆動モータの駆動用電力量が前記駆動輪のスリップの大きさに応じて減少する分を反映した標準低減量と前記標準低減量とは別の所定量とにより低減した低減処理済み要求発電量とする発電量低減処理を行なう
   車両。
2. 請求項１記載の車両であって、
   前記発電制御部は、
   前記駆動モータに対する前記駆動用電力量の低減分が前記駆動モータの実トルクとして現れるまでの伝達関数と、
   前記発電装置に対する前記要求発電量の低減量が前記発電装置の実発電量として現れるまでの伝達関数と
   から定まる総伝達関数に従って、前記駆動モータの駆動に要する電力量の低減分から、前記発電装置の前記要求発電量の低減量を演算し、前記低減量を用いて前記低減処理済み要求発電量を求める、
   車両。
3. 請求項１から請求項２のいずれか一項に記載の車両であって、
   前記蓄電装置の受け入れ可能な充電可能量を求める充電可能量検出部を備え、
   前記発電制御部は、前記充電可能量が予め定めた閾値未満である場合に、前記発電量低減処理を行なう車両。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両であって、
   前記発電制御部は、前記発電量低減処理を、
   ［１］前記スリップ検出部が車輪のスリップを検出している期間、
   ［２］前記スリップ検出部が車輪のスリップを検出してから、予め定めた期間、
   ［３］前記スリップ検出部が車輪のスリップを検出すると予測される期間
   の少なくともいずれか一つの期間に亘って行なう
   車両。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の車両であって、
   前記スリップ検出部は、
   車両の車体速度を検出する車体速度検出部と、
   前記駆動輪の回転速度を検出する回転速度検出部とを備え、
   前記検出された前記車体速度に対応した前記駆動輪の回転速度と、前記検出された駆動輪の回転速度との差によって前記スリップの大きさを求める
   車両。
6. 前記発電装置は、燃料電池、または燃料の燃焼により駆動される発電機である請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の車両。
7. 車両に搭載された発電装置の発電量を制御する方法であって、
   前記発電装置に要求発電量を指示して前記発電装置を制御し、
   要求発電量に応じて前記発電装置が発電した電力の少なくとも一部を用いて、前記車両の駆動輪を駆動する駆動モータを運転し、
   前記発電装置の発電電力に生じた余剰電力を蓄電装置に蓄え、
   前記駆動輪に、予め定めた以上のスリップが発生したか否かを検出し、
   前記検出されたスリップの大きさが予め定めた閾値より大きい場合には、前記発電装置への要求発電量を、前記駆動モータの駆動用電力量が前記駆動輪のスリップの大きさに応じて減少する分を反映した標準低減量と前記標準低減量とは別の所定量とにより低減した低減処理済み要求発電量とする発電量低減処理を行なう
   車両搭載発電装置の発電量制御方法。

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