JP7247727B2 - 燃料電池車両および燃料電池車両の制御方法 - Google Patents
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Description
この形態の燃料電池車両によれば、回生摩擦協調ブレーキによる制動中に掃気準備条件を満たす場合には、掃気処理に先立って応答性向上処理を実行することにより、摩擦制動力の応答性を高めることができる。そのため、回生摩擦協調ブレーキによる制動中に掃気処理を実行したときに、燃料電池の発電量が増大して回生ブレーキの制動力が一時的に低減する場合であっても、高い応答性にて摩擦ブレーキシステムの制動力を増加させて、回生摩擦協調ブレーキの制動力を、より安定させることができる。
(2)上記形態の燃料電池車両において、前記摩擦ブレーキシステムは、ドライバからの制動操作により作動流体の液圧を発生させるマスターシリンダと、前記作動流体の液圧が伝達されて車輪に制動力を付与するホイールシリンダと、前記マスターシリンダと前記ホイールシリンダとの間で前記作動流体の液圧を伝達する液圧回路と、を備え、前記応答性向上処理は、前記ホイールシリンダよりも前記マスターシリンダ側の前記作動流体の液圧であるブレーキ準備液圧を高める処理であることとしてもよい。この形態の燃料電池車両によれば、伝達途中の作動流体の圧力であるブレーキ準備液圧を高めることにより、摩擦ブレーキシステムの制動力の応答性を高めることができる。
(3)上記形態の燃料電池車両において、前記制御部は、前記燃料電池の内部に滞留する前記滞留水の量を推定すると共に、前記滞留水の量の増加速度を導出し、推定した前記滞留水の量に加えて、導出した前記滞留水の量の増加速度を用いて、前記掃気準備条件を満たすか否かを判断することとしてもよい。この形態の燃料電池車両によれば、応答性向上処理を行なう必要があるか否かの判断のタイミングを、より適正化し、適切なタイミングで応答性向上処理を実行する精度を高めることができる。
(4)上記形態の燃料電池車両において、前記制御部は、前記蓄電装置を充電する電力の上限として定められた許容充電電力が、前記掃気処理を行なった場合に前記燃料電池が発電すると予測される掃気時発電電力と前記回生電力との合計以上であるときには、前記応答性向上処理を実行することなく、前記滞留水の量が前記基準値に達したときに前記掃気処理を実行することとしてもよい。この形態の燃料電池車両によれば、応答性向上処理の必要がないと判断されるときに応答性向上処理を実行しないことにより、応答性向上処理の実行に起因する不都合の発生を抑えることができる。
本発明は、燃料電池車両以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、燃料電池車両の制御方法、燃料電池車両に搭載された燃料電池の掃気方法等の形態で実現することができる。
(A-1)車両の全体構成:
図1は、第1実施形態における燃料電池車両20の概略構成を示す説明図である。燃料電池車両20は、燃料電池100と蓄電装置421とを含む燃料電池システム30と、駆動モータ40と、摩擦ブレーキ50と、ブレーキペダル80と、アクセルペダル85と、制御部500と、を備えている。燃料電池車両20は、アクセルペダル85の操作に応じて駆動され、ブレーキペダル80の操作に応じて制動される。本実施形態の駆動モータ40は、燃料電池車両20を駆動する力行運転を実行する力行モードと、回生電力を発生して燃料電池車両20を制動する回生運転を実行する回生モードと、において動作可能である。力行モード時の駆動モータ40は、燃料電池システム30から電力の供給を受けて、前輪FWと後輪RWとの少なくとも一方を回転させることによって燃料電池車両20を駆動する。回生モード時の駆動モータ40は、燃料電池車両20の運動エネルギを電力に変換することによって燃料電池車両20を制動する。回生モード時の駆動モータ40による制動のことを、回生ブレーキとも呼ぶ。本実施形態の燃料電池車両20は、回生ブレーキと摩擦ブレーキ50とを併用して制動力を発生させる回生摩擦協調ブレーキによって制動することができる。摩擦ブレーキによる制動力のことを摩擦制動力と呼び、回生ブレーキによる制動力のことを回生制動力と呼び、これらを合わせた回生摩擦協調ブレーキによる制動力のことを回生摩擦協調制動力と呼ぶ。
図2は、本実施形態の摩擦ブレーキ50を備える摩擦ブレーキシステム51の概略を表わす説明図である。摩擦ブレーキシステム51は、液圧制御式の制動装置であり、マスターシリンダ13と、ブースタ12と、ブレーキペダル80と、リザーバタンク14と、左前輪ホイールシリンダFLと、右前輪ホイールシリンダFRと、左後輪ホイールシリンダRLと、右後輪ホイールシリンダRRと、ブレーキアクチュエータ2と、を備える。なお、図1に示す摩擦ブレーキ50は、図2における左前輪ホイールシリンダFL、右前輪ホイールシリンダFR、左後輪ホイールシリンダRL、および右後輪ホイールシリンダRRに対応する。
図3は、回生摩擦協調制動力の変化の様子の一例を、模式的に示す説明図である。横軸は、回生摩擦協調ブレーキによる制動を開始してから燃料電池車両20が停車するまでの時間を表している。縦軸は、回生摩擦協調制動力を表している。上述したように、回生摩擦協調制動力は、摩擦制動力と、回生制動力とを合わせた制動力である。図3は、掃気処理を行なわない場合の、回生制動力と摩擦制動力の変化の様子を示す。
図6は、燃料電池車両20の制御部500ので実行される制動時掃気制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。本ルーチンは、燃料電池車両20を走行可能にするために燃料電池システム30を始動させる指示が入力されたとき、具体的には、運転者によりスタートスイッチ(図示せず)が押されたときに起動され、停止の指示が入力されるまで(例えば、スタートスイッチがオフにされるまで)、繰り返し実行される。
第1実施形態では、ステップS120において、滞留水量に基づいて掃気準備条件を満たすか否かの判断を行なったが、滞留水量に加えて、さらに、滞留水量の増加速度を用いて、掃気準備条件を満たすか否かの判断を行なってもよい。以下に、このような動作を、第2実施形態として説明する。第2実施形態の燃料電池車両20は、第1実施形態と同様の構成を有するため、第1実施形態と共通する部分には同じ参照番号を付す。
上記第1および第2実施形態では、滞留水量が掃気準備閾値に増加したときには応答性向上処理を行なったが、例えば、回生摩擦協調制動中に掃気処理を行なっても図4で説明したような回生制動力の一時的な低減が生じないと判断されるときには、応答性向上処理を行なわないこととしてもよい。このような構成を、第3実施形態として以下に説明する。
(D1)上述した各実施形態における燃料電池車両20では、回生摩擦協調ブレーキによる制動中には、エアコンプレッサ313による空気の供給を停止すると共に、燃料電池100の上限電圧を高電位回避電圧VFCに維持して電流を掃引することによって燃料電池100を発電させているが、異なる制御を行なってもよい。例えば、回生摩擦協調ブレーキによる制動中において、燃料電池100に供給する酸化ガス量を停止することなく抑制し、且つ、燃料電池100の上限電圧を設定して電流を掃引する状態で、掃気処理を行なうならば、供給酸化ガス量の増大により燃料電池100の発電電力が増大し得る。このように、回生摩擦協調ブレーキによる制動中の掃気処理に伴って燃料電池100の発電電力が増大し得る場合には、掃気処理の実行に先立って、応答性向上処理に係る既述した動作を実行することで、実施形態と同様の効果が得られる。
Claims (5)
- 燃料電池車両であって、
燃料電池と、
前記燃料電池に反応ガスを供給するガス供給部と、
前記燃料電池車両を制動する摩擦ブレーキシステムと、
前記燃料電池車両を駆動する力行運転と、回生電力を発生して前記燃料電池車両を制動する回生運転と、を実行可能な駆動モータと、
前記燃料電池が発電した電力と、回生運転時に前記駆動モータが発生した前記回生電力と、を蓄電可能な蓄電装置と、
前記摩擦ブレーキシステムと前記駆動モータとを駆動して、前記摩擦ブレーキシステムによる摩擦制動力と、前記駆動モータが回生運転することにより生じる回生制動力と、を用いることで、要求された制動力を得る制御と、前記ガス供給部を駆動して前記燃料電池の内部に滞留する滞留水を前記燃料電池の外部に排出させる掃気処理を行なうための制御と、を実行する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記摩擦ブレーキシステムによる摩擦制動力と前記回生運転によって生じる回生制動力とによって前記燃料電池車両が制動中であるときに、
前記燃料電池の内部に滞留する前記滞留水の量を推定して、推定した前記滞留水の量を用いて、前記掃気処理が行なわれる前段階であることを示す掃気準備条件を満たすか否かを判断し、
前記掃気準備条件を満たすときに、前記摩擦ブレーキシステムの制動力の応答性を高める応答性向上処理を実行し、
前記応答性向上処理が完了し、且つ、推定した前記滞留水の量が増加して、予め定められた基準値に達したときに、前記掃気処理を実行する
燃料電池車両。 - 請求項1に記載の燃料電池車両であって、
前記摩擦ブレーキシステムは、ドライバからの制動操作により作動流体の液圧を発生させるマスターシリンダと、前記作動流体の液圧が伝達されて車輪に制動力を付与するホイールシリンダと、前記マスターシリンダと前記ホイールシリンダとの間で前記作動流体の液圧を伝達する液圧回路と、を備え、
前記応答性向上処理は、前記ホイールシリンダよりも前記マスターシリンダ側の前記作動流体の液圧であるブレーキ準備液圧を高める処理である
燃料電池車両。 - 請求項1または請求項2に記載の燃料電池車両であって、
前記制御部は、
前記燃料電池の内部に滞留する前記滞留水の量を推定すると共に、前記滞留水の量の増加速度を導出し、
推定した前記滞留水の量に加えて、導出した前記滞留水の量の増加速度を用いて、前記掃気準備条件を満たすか否かを判断する
燃料電池車両。 - 請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の燃料電池車両であって、
前記制御部は、前記蓄電装置を充電する電力の上限として定められた許容充電電力が、前記掃気処理を行なった場合に前記燃料電池が発電すると予測される掃気時発電電力と前記回生電力との合計以上であるときには、前記応答性向上処理を実行することなく、前記滞留水の量が前記基準値に達したときに前記掃気処理を実行する
燃料電池車両。 - 燃料電池車両の制御方法であって、
前記燃料電池車両は、
燃料電池と、
前記燃料電池に反応ガスを供給するガス供給部と、
前記燃料電池車両を制動する摩擦ブレーキシステムと、
前記燃料電池車両を駆動する力行運転と、回生電力を発生して前記燃料電池車両を制動する回生運転と、を実行可能な駆動モータと、
前記燃料電池が発電した電力と、回生運転時に前記駆動モータが発生した前記回生電力と、を蓄電可能な蓄電装置と、
を備え、
前記摩擦ブレーキシステムによる摩擦制動力と前記駆動モータの前記回生運転による回生制動力とを用いて前記燃料電池車両を制動している期間に、
前記燃料電池の内部に滞留する滞留水の量を推定して、推定した前記滞留水の量を用いて、前記ガス供給部を駆動して前記滞留水を前記燃料電池の外部に排出させる掃気処理が行なわれる前段階であることを示す掃気準備条件を満たすか否かを判断し、
前記掃気準備条件を満たす場合に、前記摩擦ブレーキシステムの前記摩擦制動力の応答性を高める応答性向上処理を実行し、
前記応答性向上処理が完了した後、推定した前記滞留水の量が増加して予め定められた基準値に達したときに、前記掃気処理を実行する
燃料電池車両の制御方法。
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