JP7168371B2 - 燃料電池車両の制御装置 - Google Patents
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Description
図1を参照して、本発明の実施の形態に係る燃料電池車両1のシステム構成例について説明する。図1は、燃料電池車両1のシステム構成例を示す模式図である。なお、燃料電池車両1のシステム構成は、図1に示した例に限られない。
次に、本実施形態に係る燃料電池車両の制御装置100の構成例について説明する。図2は、制御装置100の構成例を示すブロック図であり、制御装置100の機能構成のうち、燃料電池26の境界電流値Id0の学習制御及び駆動用モータ40の駆動制御に関連する部分を示している。
モータ制御部101は、インバータ70を制御することにより、駆動用モータ40の動作を制御する。具体的に、モータ制御部101は、ドライバによりアクセルペダルが踏み込まれている場合、アクセル開度Acc及び車速Vの情報に基づいて車両の要求駆動力を算出する。モータ制御部101は、要求駆動力に基づいてインバータ70を制御し、燃料電池26あるいは二次電池30からの直流電力を交流電力に変換して駆動用モータ40に供給し、駆動用モータ40を力行駆動させる。燃料電池車両1が自動運転中の場合、要求駆動力は、自動運転をつかさどる制御装置により算出された値であってもよい。
コンバータ制御部103は、DCDCコンバータ60を制御して、二次電池30の出力電力をインバータ70を介して駆動用モータ40に供給し、あるいは、燃料電池26の発電電力又は駆動用モータ40の回生電力を二次電池30に充電する。具体的に、コンバータ制御部103は、駆動用モータ40を力行駆動させる際に、車両の要求駆動力を生成可能な電力の一部又は全部を、二次電池30の最大出力以下の範囲内で二次電池30からインバータ70側に供給する。
燃料電池制御部105は、燃料電池26による発電を制御する。具体的に、燃料電池制御部105は、目標発電電力に基づいて水素ガス及び空気の供給圧を制御し、燃料電池26に発電させる。例えば、二次電池30の残存容量SOCが所定値以上の場合、燃料電池制御部105は、車両の要求駆動力を生成可能な電力の一部又は全部を目標発電電力として燃料電池26による発電を制御する。この場合、燃料電池26から出力される電力は、インバータ70を介して駆動用モータ40に供給される。
学習制御部107は、燃料電池26の出力電流I_fcにおける拡散過電圧に起因する電圧降下が生じる境界電流値Id0を学習する。また、学習制御部107は、境界電流値Id0の学習時の出口側冷却水温T_c及び吸入空気の圧力(以下、「給気過給圧」ともいう。)P_aに基づいて、出力上限電流値I_fc_maxを設定したマップ情報を更新する。ここで、出口側冷却水温T_cは、冷却水温センサ57により検出される値であって、本実施形態において、燃料電池26の温度に相関する第1の状態値として用いられる。また、給気過給圧P_aは、酸素圧力センサ24により検出される値であって、本実施形態において、燃料電池26に供給される酸素分圧に相関する第2の状態値として用いられる。
次に、本実施形態に係る燃料電池車両の制御装置100による制御処理動作について説明する。
図7は、制御装置100による学習制御処理の一例を示すフローチャートである。
まず、制御装置100の学習制御部107は、燃料電池26の出力電流I_fc、出力電圧V_fc、給気過給圧P_a及び出口側冷却水温T_cを取得する(ステップS11)。例えば、学習制御部107は、所定サイクルごとに、燃料電池26の出力電流I_fc、出力電圧V_fc、給気過給圧P_a及び出口側冷却水温T_cを取得する
図8は、制御装置100による燃料電池車両1の駆動制御処理の一例を示すフローチャートである。図8に示す駆動制御処理の例は、燃料電池26による発電電力を主として使用しつつ、不足分を二次電池30により補う燃料電池車両1の駆動制御の例である。
10 水素タンク
20 コンプレッサ
24 酸素圧力センサ
26 燃料電池
30 二次電池
40 駆動用モータ
50 燃料電池冷却水回路
57 冷却水温センサ
60 DCDCコンバータ
70 インバータ
100 制御装置
101 モータ制御部
103 コンバータ制御部
105 燃料電池制御部
107 学習制御部
Claims (7)
- 燃料電池と、前記燃料電池から供給される電力によって駆動される駆動用モータと、を備えた燃料電池車両の制御装置において、
前記燃料電池の出力電流における拡散過電圧に起因する電圧降下が生じる境界電流値を、前記燃料電池の温度に相関する第1の状態値、及び、前記燃料電池に供給される酸素分圧に相関する第2の状態値とともに記憶させ、前記燃料電池により発電させる電力の電流値の上限である出力上限電流値の情報を前記境界電流値、前記第1の状態値及び前記第2の状態値に基づいて更新する学習制御部と、
検出される前記第1の状態値及び前記第2の状態値に対応する出力上限電流値未満の領域で前記燃料電池の発電電力を制御する燃料電池制御部と、
を備えた、燃料電池車両の制御装置。 - 前記学習制御部は、
前記燃料電池の駆動制御中の電流増加速度(dI/dt)に対する電圧上昇速度(dV/dt)の比である電圧降下率(dV/dI)に基づいて前記境界電流値を学習する、
請求項1に記載の燃料電池車両の制御装置。 - 前記学習制御部は、
前記燃料電池の出力電流の増加速度が速いほど、前記電流増加速度(dI/dt)及び前記電圧上昇速度(dV/dt)を求める周期(dt)を短くする、
請求項2に記載の燃料電池車両の制御装置。 - 前記学習制御部は、
前記第1の状態値が所定範囲にある場合、前記燃料電池の電流増加速度(dI/dt)が所定値以上にある場合、又は前記燃料電池の起動時からの経過時間が所定範囲にある場合の少なくとも1つの条件が成立している場合に、前記境界電流値を学習する、
請求項1~3のいずれか1項に記載の燃料電池車両の制御装置。 - 前記学習制御部は、
直前の前記境界電流値の学習時以降、前記燃料電池の生成水の排出が進行したと推定される場合に、前記出力上限電流値を大きくする、
請求項1~4のいずれか1項に記載の燃料電池車両の制御装置。 - 前記第1の状態値が、
前記燃料電池に冷却水を循環させる冷却水回路における前記燃料電池の出口側の水温、前記燃料電池に供給される吸入空気の温度、又は外気温のうちのいずれかである、
請求項1~5のいずれか1項に記載の燃料電池車両の制御装置。 - 前記第2の状態値が、
前記燃料電池に供給される吸入空気の圧力である、
請求項1~6のいずれか1項に記載の燃料電池車両の制御装置。
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