KR100497834B1 - 연료전지와 충·방전가능한 축전부를 이용한 전력공급장치, 이 장치의 제어방법, 이 장치를 구비하는 동력출력장치 및 차량 - Google Patents

연료전지와 충·방전가능한 축전부를 이용한 전력공급장치, 이 장치의 제어방법, 이 장치를 구비하는 동력출력장치 및 차량 Download PDF

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KR100497834B1
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도요다 지도샤 가부시끼가이샤
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Abstract

연료전지의 출력 응답성을 확보하면서 연료전지의 유효 활용을 도모한다.
모터를 구동력원으로 하는 차량에 있어서, 모터의 전원으로서 연료전지와 배터리를 탑재한다. 연료전지의 출력이 요구 전력의 변화에 추종할 수 있는 범위에서 연료전지의 목표 출력값을 설정한다. 배터리는 요구 전력에 대한 연료전지의 출력 지연을 보상하도록 충·방전한다. 배터리의 잔존용량이 적을수록 연료전지의 목표 출력값을 크게 설정함으로써, 출력 응답성을 확보하면서 연료전지의 전력을 유효 활용할 수 있다.

Description

연료전지와 충·방전가능한 축전부를 이용한 전력공급장치, 이 장치의 제어방법, 이 장치를 구비하는 동력출력장치 및 차량{SUPPLY OF ELECTRIC POWER USING FUEL CELL AND CHARGEABLE/DISCHARGEABLE STORAGE}
본 발명은 연료전지와 충·방전 가능한 축전부를 이용한 전력 공급에 관한 것이다.
최근 지구환경을 고려하여 연료전지를 전원으로 하는 모터를 구동력원으로 탑재한 전기자동차 및 하이브리드 자동차가 제안되고 있다. 연료전지란 수소와 산소의 전기화학반응에 의해 발전시키는 장치이다. 연료전지로부터 배출되는 것은 주로 수증기이기 때문에, 연료전지를 사용한 하이브리드 자동차 또는 전기자동차는 환경성이 우수하다.
그러나 연료전지는 일반적으로 요구 전력에 대한 출력 응답성이 낮다는 특성이 있다. 즉, 액셀이 급격하게 조작된 경우에, 그에 따른 전력을 신속하게 공급할 수 없는 경우가 있다. 이것은 연료가스의 공급 응답성이 낮은 것에 기인한다.
요구 전력에 관계없이 연료전지에 대량의 연료가스를 항상 계속 공급함으로써 출력 응답성의 향상은 가능하지만, 연료가스를 공급하기 위해 펌프 등의 구동에 에너지가 낭비되어 에너지효율이 손실된다.
종래, 연료전지와 배터리를 병용하여 배터리의 전력에 의해 연료전지의 응답지연을 보상하는 방법도 제안되었다. 예컨대 연료전지와 배터리를 전원으로 하여 연료전지가 추종할 수 있는 정도로 요구 전력의 변동이 작은 경우에는, 연료전지가 단독으로 전력을 출력하고, 요구 전력의 변동이 큰 경우에는, 연료전지와 배터리의 양자가 전력을 출력한다. 배터리는 연료전지에 의해 적절히 충전된다.
연료전지는 최근 개발되고 있는 장치이다. 따라서 그 제어에 의해 응답성을 향상시키는 가능성에 대해 충분히 검토되어 있지 않다. 또 연료전지와 배터리 등 충·방전 가능한 전원을 병용하는 경우에, 양자가 갖는 특성의 장점을 최적하게 조합한 전력의 공급방법은 충분히 검토되지 않았다.
도 1 은 제 1 실시예의 하이브리드 차량의 개략 구성도이다.
도 2 는 연료전지 시스템의 개략 구성을 나타낸 설명도이다.
도 3 은 제어 유닛 (70) 에 대한 입출력신호의 결선을 나타낸 설명도이다.
도 4 는 차량의 주행상태와 동력원의 관계를 나타낸 설명도이다.
도 5 는 영역 (MG) 에서의 동력 출력 처리 루틴의 플로우차트이다.
도 6 은 잔존용량 (SOC), 액셀 개도 및 목표 출력값과의 관계를 나타낸 설명도이다.
도 7 은 연료전지 (60) 의 목표 출력값, 실제 출력, 배터리 (50) 로부터의 출력의 변화를 나타낸 타임차트이다.
도 8 은 연료전지 (60) 의 목표출력값, 실제 출력, 배터리 (50) 로부터의 출력 변화를 나타낸 비교예로서의 타임차트이다.
도 9 는 제 2 실시예에서의 목표 출력값의 설정처리의 플로우차트이다.
도 10 은 연료전지 (60) 의 목표 출력값, 실제 출력, 배터리 (50) 로부터의 출력 변화를 나타낸 타임차트이다.
도 11 은 제 3 실시예의 하이브리드 차량의 개략 구성도이다.
도 12 는 제 3 실시예의 동력 출력 처리 루틴의 플로우차트이다.
도 13 은 목표 출력값 보정처리의 플로우차트이다.
도 14 는 연료전지 (60) 의 목표 출력값, 실제 출력, 배터리 (50) 로부터의 출력 변화를 나타낸 타임차트이다.
도 15 는 전기차량의 개략 구성도이다.
본 발명은 연료전지에 대해 요구 전력에 대한 출력 응답성을 확보하여, 전원으로서 보다 유효하게 활용하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 문제의 적어도 일부를 해결하기 위해, 본 발명은 다음의 구성을 채택하였다.
본 발명의 제 1 전력공급장치는,
연료전지와 충·방전 가능한 축전부를 전원으로 하여 전력을 공급하는 전력공급장치에 있어서,
상기 전력 공급부에 대한 요구 전력을 수시 입력하는 요구 전력 입력부와,
상기 요구 전력과 상기 연료전지가 출력해야 하는 목표 출력값과의 관계에 있어서, 이 요구 전력의 변화량에 대한 이 목표 출력값의 변화량의 기울기가 상기 연료전지의 출력 응답성에 의거하여 결정되는 소정값을 초과하지 않는 범위에서 결정된 관계를 기억하는 기억부와,
상기 기억부를 참조하여 상기 요구 전력에 따라 상기 목표 출력값을 설정하는 목표 출력 설정부와,
상기 목표 출력값에 따라 상기 연료전지의 운전을 제어하는 연료전지 제어부와,
상기 요구 전력과 상기 목표 출력값에 의거하여 상기 축전부의 충·방전을 실시하는 충·방전부를 구비하는 것을 요지로 한다.
본 발명에서는 연료전지의 출력 응답성에 의거하여 결정하는 소정값을 초과하지 않는 범위, 즉, 요구 전력의 변화에 대해 연료전지의 출력을 추종할 수 있는 범위에서 연료전지의 목표 출력값을 설정한다. 따라서, 연료전지는 목표 출력값에 추종하여 안정적으로 전력을 출력할 수 있다. 그 결과, 연료전지의 출력을 원활하게 제어할 수 있어, 축전부의 과도한 충·방전을 억제할 수 있다.
연료전지가 추종가능한 범위를 초과하여 그 목표 출력값을 설정하면, 연료전지의 운전은 그때그때의 상황에 따라 정해지게 되어, 실질적으로 제어할 수 없다. 본 발명에서는 목표 출력값의 설정범위를 제한함으로써, 연료전지의 제어를 유지할 수 있다. 따라서 연료전지의 능력을 충분히 활용할 수 있다. 그 결과, 축전부의 과도한 충·방전을 억제하면서, 높은 응답성으로 전력을 출력할 수 있다.
요구 전력은 각종 파라미터에 의해 입력할 수 있다. 예컨대 본 발명을 차량에 적용한 경우에는, 예컨대 액셀 개도를 파라미터로 할 수 있다.
본 발명의 전력공급장치에 있어서,
충·방전부는 상기 요구 전력과 상기 연료전지가 공급하는 전력과의 차를 보상하는 제어를 실시하는 것이 바람직하다.
축전부로서는 예컨대 2차전지나 캐패시터를 적용할 수 있다. 보상이란 적어도 연료전지의 출력이 요구 전력에 부족할 때에, 축전부의 방전에 의해 부족분을 보충하는 것을 의미한다. 그리고 연료전지의 출력이 요구 전력을 웃돌 때에는 여잉 전력을 충전하는 것이 보다 바람직하다.
상기 전력공급장치에 있어서,
상기 관계는, 상기 요구 전력이 낮은 제 1 소정 영역에 있어서, 상기 목표 출력값이 이 요구 전력보다도 커지도록 설정할 수 있다. 상기 요구 전력이 높은 제 2 소정 영역에 있어서, 상기 목표 출력값이 이 요구 전력보다도 작아지도록 설정할 수도 있다.
이들 설정에 의해 연료전지의 평균적인 운전효율을 향상시킬 수 있다.
연료전지는 요구 전력에 따라 발전효율이 변동된다. 요구 전력이 비교적 낮은 경우에 운전효율이 높고, 비교적 높은 경우에 운전효율이 낮은 경우가 많다. 상기 관계에 의거하여 목표 출력값을 설정함으로써, 요구 전력이 낮은 경우에는, 연료전지로부터 여잉 전력을 출력하여 축전부를 충전할 수 있다. 요구 전력이 높은 경우에는, 연료전지로부터의 전력을 억제하여, 부족한 전력을 축전부로부터의 출력으로 보충할 수 있다. 이렇게 함으로써, 연료전지를 고효율 범위에서 운전할 수 있어, 전력공급장치의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
제 1 및 제 2 영역은, 연료전지의 발전효율, 축전부의 충전효율, 운전기간중을 통한 요구전력의 표준적인 평균값 등을 고려하여 적절히 설정할 수 있다. 제 1 영역이 과잉으로 넓으면 축전부의 만충전을 초래한다. 제 2 영역이 과잉으로 넓으면 축전부의 전력부족을 초래한다. 어느 경우도 전력공급장치의 전체적인 에너지 효율은 저감된다. 제 1 및 제 2 영역 설정시에 표준적인 평균값을 고려함으로써, 축전부의 충·방전량을 상쇄시킬 수 있어, 에너지효율을 향상시킬 수 있다.
또 본 발명의 전력공급장치에 있어서, 또한,
상기 축전부의 잔존용량을 검출하는 검출부를 구비하고,
상기 관계는, 이 잔존용량마다 설정되어 있고,
상기 목표 출력값 설정부는, 상기 잔존용량도 고려하여, 상기 목표 출력값을 설정하는 것이 바람직하다.
예컨대,
상기 관계는, 상기 잔존용량이 적을수록 상기 목표 출력값이 크게 결정된 관계로 하는 것이 바람직하다.
이렇게 함으로써, 축전부의 잔존용량 저감시에, 연료전지에 의해 충전할 수 있다. 축전부의 충전량을 소정 범위로 용이하게 유지할 수 있기 때문에, 축전부의 소형화 및 전력공급장치의 소형화를 도모할 수 있다.
본 발명의 제 2 전력공급장치는,
연료전지와 충·방전 가능한 축전부를 전원으로 하여 전력을 공급하는 전력공급장치에 있어서,
소정의 목표 출력값에 따라 상기 연료전지의 운전을 제어하는 연료전지 제어부와,
요구 전력과 상기 연료전지가 출력 가능한 전력의 차를 보상하도록 상기 축전부의 충·방전을 실시하는 충·방전부와,
상기 요구 전력의 변화율을 검출하는 변화율 검출부와,
상기 변화율의 절대값이 소정의 값을 초과했을 때에, 상기 목표 출력값을 상기 요구 전력에 따라 변경하는 목표 출력값 설정부를 구비하는 것을 요지로 한다.
제 2 전력공급장치는, 목표 출력값의 설정 타이밍을 제한하는 태양에 상당한다. 목표 출력값의 빈번한 변동을 회피함으로써, 연료전지의 안정적인 운전을 실현할 수 있다.
즉, 본 발명에서는, 요구 전력의 변화율이 소정값을 초과했을 때에 새로운 목표 출력값을 설정한다. 변화율이 작은 경우에는 목표 출력값은 유지된다. 이렇게 함으로써, 요구 전력이 작은 변동에 대한 연료전지의 목표 출력값 설정의 감도를 둔화시킨다. 그 결과, 연료전지를 안정되게 제어할 수 있다. 요구 전력의 작은 변동에 의해 발생하는 연료전지로부터의 출력의 과부족은, 축전부에서 보상할 수 있다. 따라서 제 1 전력공급장치와 동일하게, 요구 전력에 대한 출력 응답성을 확보하면서, 연료전지의 유효 활용을 도모할 수 있다.
제 2 전력공급장치는, 장치 전체의 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 이점도 있다. 만약, 연료전지의 출력을 일정값으로 하고, 요구 전력에 대한 과부족을 축전부에서 보상하는 제어를 생각해 보자. 이 경우, 연료전지의 출력과 요구 전력의 차가 클수록, 축전부에서 보상하는 전력이 커진다. 이와 같은 상태에서의 전력공급은, 축전부의 충·방전의 언밸런스를 초래하기 쉽다. 또 충·방전은 에너지 손실을 수반하기 때문에, 에너지효율의 저하도 초래한다. 제 2 전력공급장치에서는, 소정 시간에 연료전지의 목표 출력값을 갱신하기 때문에, 연료전지의 출력을 요구 전력 근방에 유지할 수 있어, 축전부에서 보상하는 전력을 억제할 수 있다. 그 결과, 상기 폐해를 회피할 수 있어 에너지 효율의 향상을 도모할 수 있다.
제 2 전력공급장치에서도, 잔존용량의 변화에 따라 상기 목표 출력값을 보정하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 축전부의 잔존용량을 비교적 용이하게 소정 범위로 유지할 수 있다.
본 발명의 제 3 전력공급장치는,
연료전지와 충·방전 가능한 축전부를 전원으로 하여 전력을 공급하는 전력공급장치에 있어서,
요구 전력을 수시 입력하는 요구 전력 입력부와,
소정 시간후에 장래 요구 전력을 예측하는 요구 전력 예측부와,
상기 장래 요구 전력, 현재 요구 전력 및 상기 연료전지의 출력 응답성에 의거하여, 현시점에서 상기 연료전지가 출력해야 하는 목표 출력값을 설정하는 목표 출력값 설정부와,
상기 목표 출력값에 따라 상기 연료전지의 운전을 제어하는 연료전지 제어부와,
상기 현재 요구 전력과 상기 연료전지가 출력 가능한 전력의 차를 보상하도록 상기 축전부의 충·방전을 실시하는 충·방전부를 구비하는 것을 요지로 한다.
제 3 전력공급장치는, 장래의 예측에 의거하여 미리 연료전지의 목표 출력값을 변화시켜 둠으로써, 응답성을 향상시킬 수 있다. 또한 축전부의 충·방전량을 억제할 수 있다.
목표 출력값의 설정은, 예컨대 장래 요구 전력의 증가에 따라 미리 목표 출력값을 증가시키는 태양, 장래 요구 전력의 감소에 따라 미리 상기 목표 출력값을 감소시키는 태양을 채택할 수 있다.
제 3 전력공급장치에서도, 잔존용량의 변화에 따라 상기 목표 출력값을 보정하는 것이 바람직하다.
전력의 예측은,
예컨대 전력공급장치로부터의 전력공급을 받는 부하의 장래적인 운전상태를 규정하는 부하 정보를 미리 기억한 부하 정보 기억부를 구비하고,
이 부하 정보에 의거하여 실시할 수 있다.
부하 정보란 예컨대 장래의 운전계획에 상당하는 정보이다. 본 발명의 전력공급장치를 차량에 탑재한 경우에는, 네비게이션 시스템으로부터 부여되는 경로 정보를 이 부하 정보로 이용할 수 있다.
경로 정보에는 차량이 주행하는 통로의 구배 등의 정보가 포함된다. 이와 같은 경로 정보의 이용에 의해, 예컨대 본 발명을 자동차에 적용한 경우에, 진행하고자 하는 곳에 오르막길이 있는 경우나, 고속도로에 진입하는 경우에는, 미리 연료전지의 목표 출력값을 올려 출력을 올려 둘 수 있다.
전력 예측은 그 밖에도 과거 이력 등 각종 정보를 이용하여 실시할 수 있다.
본 발명은, 상기 전력공급장치의 구성 외에, 전력공급장치의 제어방법으로서 구성해도 된다. 전력공급장치 및 이를 전원으로 하는 모터와의 조합으로 동력출력장치로서 구성해도 된다. 또한 이 모터를 구동력원으로 하는 전기자동차 또는 하이브리드 차량으로서 구성할 수도 있다.
본 발명의 실시형태를 하이브리드 차량에 적용한 예에 의거하여 설명한다.
(1) 장치의 구성 :
도 1 은 제 1 실시예의 하이브리드 차량의 개략 구성도이다. 본 실시예의 하이브리드 차량의 동력원은 엔진 (10) 과 모터 (20) 이다. 도시하는 바와 같이, 본 실시예의 하이브리드 차량의 동력 계통은, 상류측으로부터 엔진 (10), 입력 클러치 (18), 모터 (20), 토크 컨버터 (30) 및 변속기 (100) 를 직렬로 결합한 구성을 갖는다. 즉, 엔진 (10) 의 크랭크 샤프트 (12) 는, 입력 클러치 (18) 를 통해 모터 (20) 에 결합되어 있다. 입력 클러치 (18) 를 온ㆍ오프함으로써, 엔진 (10) 으로부터의 동력 전달을 단속 (斷續) 할 수 있다. 모터 (20) 의 회전축 (13) 은, 또 토크 컨버터 (30) 에도 결합되어 있다. 토크 컨버터 (30) 의 출력축 (14) 은 변속기 (100) 에 결합되어 있다. 변속기 (100) 의 출력축 (15) 은 디퍼런셜 기어 (16) 를 통해 차축 (17) 에 결합되어 있다. 이하 각각의 구성요소에 대해 순서대로 설명한다.
엔진 (10) 은 통상의 가솔린 엔진이다. 단, 엔진 (10) 은 가솔린과 공기의 혼합기를 실린더에 흡입하기 위한 흡기 밸브 및 연소후의 배기를 실린더로부터 배출하기 위한 배기밸브의 개폐 타이밍을, 피스톤의 상하운동에 대해 상대적으로 조정할 수 있는 기구를 갖고 있다 (이하, 이 기구를 VVT 기구라고 함). VVT 기구의 구성에 대해서는, 널리 알려져 있기 때문에, 여기에서는 상세한 설명은 생략한다. 엔진 (10) 은, 피스톤의 상하운동에 대해 각 밸브가 느리게 닫히도록 개폐 타이밍을 조정함으로써, 소위 펌핑 로스를 저감시킬 수 있다. 그 결과, 엔진 (10) 을 모터링할 때에 모터 (20) 로부터 출력해야 하는 토크를 저감시킬 수도 있다. 가솔린을 연소시켜 동력을 출력할 때에는, VVT 기구는 엔진 (10) 의 회전수에 따라 가장 연소효율이 양호한 타이밍으로 각 밸브가 개폐되도록 제어된다.
모터 (20) 는, 3상의 동기 모터로, 외주면에 복수개의 영구자석을 갖는 로터 (22) 와, 회전자계를 형성하기 위한 3상 코일이 감긴 스테이터 (24) 를 구비한다. 모터 (20) 는 로터 (22) 에 구비된 영구자석에 의한 자계와 스테이터 (24) 의 3상 코일에 의해 형성되는 자계와의 상호작용에 의해 회전구동된다. 또 로터 (22) 가 외력에 의해 회전되는 경우에는, 이들 자계의 상호작용에 의해 3상 코일의 양단에 기전력을 발생시킨다. 또한 모터 (20) 에는, 로터 (22) 와 스테이터 (24) 사이의 자속밀도가 원주방향으로 정현분포되는 정현파 착자 모터를 적용할 수도 있지만, 본 실시예에서는, 비교적 큰 토크를 출력할 수 있는 비정현파 착자 모터를 적용하였다.
모터 (20) 의 전원으로는, 배터리 (50) 와 연료전지 시스템 (60) 이 구비되어 있다. 단, 주전원은 연료전지 시스템 (60) 이다. 배터리 (50) 는 연료전지 시스템 (60) 이 고장난 경우나, 충분한 전력을 출력할 수 없는 과도적인 운전상태인 경우 등에, 이것을 보완하도록 모터 (20) 에 전력을 공급하는 전원으로 사용된다. 배터리 (50) 의 전력은, 주로 하이브리드 차량을 제어하는 제어 유닛 (70) 이나, 조명장치 등의 전력기기에 주로 공급된다.
모터 (20) 와 각 전원 사이에는, 접속상태를 전환하기 위한 전환 스위치 (84) 가 설치되어 있다. 전환 스위치 (84) 는, 배터리 (50), 연료전지 시스템 (60), 모터 (20) 의 3자간의 접속상태를 임의로 전환할 수 있다. 스테이터 (24) 는 전환 스위치 (84) 및 구동회로 (51) 를 통해 배터리 (50) 에 전기적으로 접속된다. 또 전환 스위치 (84) 및 구동회로 (52) 를 통해 연료전지 시스템 (60) 에 접속된다. 구동회로 (51, 52) 는, 각각 트랜지스터 인버터로 구성되어 있고, 모터 (20) 의 3상 각각에 대해, 소스측과 싱크측의 2개를 1세트로 하여 트랜지스터가 복수 구비되어 있다. 이들 구동회로 (51, 52) 는, 제어 유닛 (70) 과 전기적으로 접속되어 있다. 제어 유닛 (70) 이 구동회로 (51, 52) 의 각 트랜지스터의 온ㆍ오프의 시간을 PWM 제어하면 배터리 (50) 및 연료전지 시스템 (60) 을 전원으로 하는 의사 3상 교류가 스테이터 (24) 의 3상 코일에 흘러 회전자계가 형성된다. 모터 (20) 는, 이와 같은 회전자계의 작용에 의해, 앞에 설명한 바와 같은 모터 또는 발전기로서 기능 한다. 또한 연료전지 시스템 (60) 과, 배터리 (50) 와, 구동회로 (51, 52) 와, 제어 유닛 (70) 과, 전환 스위치 (84) 는, 전력공급장치로서 기능 한다. 또 이들과 모터 (20) 나 엔진 (10) 등을 포함하여 동력출력장치로서 기능 한다.
도 2 는 연료전지 시스템의 개략 구성을 나타내는 설명도이다. 연료전지 시스템 (60) 은, 메탄올을 저장하는 메탄올 탱크 (61), 물을 저장하는 물탱크 (62), 연소가스를 발생시키는 버너 (63), 공기를 압축하는 압축기 (64), 버너 (63) 와 압축기 (64) 를 병설한 증발기 (65), 개질반응에 의해 연료가스를 생성하는 개질기 (改質器, 66), 연료가스중의 일산화탄소 (CO) 농도를 저감하는 CO 저감부 (67), 전기화학반응에 의해 기전력을 얻는 연료전지 (60A) 를 주된 구성요소로 한다. 이들 각 부의 동작은 제어 유닛 (70) 에 의해 제어된다.
연료전지 (60A) 는 고체 고분자 전해질형의 연료전지로, 전해질막, 캐소드, 애노드 및 세퍼레이터로 구성되는 셀을 복수 적층하여 구성되어 있다. 전해질막은 예컨대 불소계 수지 등의 고체 고분자 재료로 형성된 프로톤 전도성의 이온교환막이다. 캐소드 및 애노드는 모두 탄소섬유로 이루어진 카본 크로스에 의해 형성되어 있다. 세퍼레이터는 카본을 압축하여 가스 불투과로 한 치밀질 카본 등 가스 불투과의 도전성 부재에 의해 형성되어 있다. 캐소드 및 애노드 사이에 연료가스 및 산화가스의 유료를 형성한다.
연료전지 시스템 (60) 의 각 구성요소는 다음과 같이 접속되어 있다. 메탄올 탱크 (61) 는 배관으로 증발기 (65) 에 접속되어 있다. 배관의 도중에 설치된 펌프 (P2) 는 유량을 조정하면서, 원연료인 메탄올을 증발기 (65) 에 공급한다. 물탱크 (62) 도 동일하게 배관으로 증발기 (65) 에 접속되어 있다. 배관의 도중에 설치된 펌프 (P3) 는, 유량을 조정하면서, 물을 증발기 (65) 에 공급한다. 메탄올의 배관과 물의 배관은, 각각 펌프 (P2, P3) 의 하류측에서 하나의 배관에 합류되어, 증발기 (65) 에 접속된다.
증발기 (65) 는 공급된 메탄올과 물을 기화시킨다. 증발기 (65) 에는 버너 (63) 와 압축기 (64) 가 병설되어 있다. 증발기 (65) 는 버너 (63) 로부터 공급되는 연소가스에 의해 메탄올과 물을 비등, 기화시킨다. 버너 (63) 의 연료는 메탄올이다. 메탄올 탱크 (61) 는 증발기 (65) 에 추가하여 버너 (63) 에도 배관으로 접속되어 있다. 메탄올은, 이 배관의 도중에 설치된 펌프 (P1) 에 의해, 버너 (63) 에 공급된다. 버너 (63) 에는, 또 연료전지 (60A) 에서의 전기화학반응에서 소비되지 않고 남은 연료 배출가스도 공급된다. 버너 (63) 는 메탄올과 연료 배출가스 중, 후자를 주로 연소시킨다. 버너 (63) 의 연소온도는 센서 (T1) 의 출력에 의거하여 제어되고 있고, 약 800℃ 내지 1000℃로 유지된다. 버너 (63) 의 연소가스는, 증발기 (65) 에 이송될 때에 터빈을 회전시키고, 압축기 (64) 를 구동시킨다. 압축기 (64) 는, 연료전지 시스템 (60) 의 외부로부터 공기를 받아들여 이것을 압축하고, 이 압축공기를 연료전지 (60A) 의 양극측에 공급한다.
증발기 (65) 와 개질기 (66) 는 배관으로 접속되어 있다. 증발기 (65) 에서 얻어진 원연료가스, 즉 메탄올과 수증기의 혼합가스는, 개질기 (66) 에 반송된다. 개질기 (66) 는 공급된 메탄올과 물로 이루어지는 원연료가스를 개질하여 수소가 풍부한 연료가스를 생성한다. 또한 증발기 (65) 로부터 개질기 (66) 로의 반송배관의 도중에는 온도센서 (T2) 가 설치되어 있고, 이 온도가 통상 약 250℃의 소정값이 되도록 버너 (63) 에 공급하는 메탄올량이 제어된다. 또한 개질기 (66) 에서의 개질반응에서는 산소가 관여한다. 이 개질반응에 필요한 산소를 공급하기 위해, 개질기 (66) 에는 외부로부터 공기를 공급하기 위한 블로어 (68) 가 병설되어 있다.
개질기 (66) 와 CO 저감부 (67) 는 배관으로 접속되어 있다. 개질기 (66) 에서 얻어진 수소가 풍부한 연료가스는, CO 저감부 (67) 에 공급된다. 개질기 (66) 에서의 반응과정에서, 통상은 연료가스에 일산화탄소 (CO) 가 일정량 함유된다. CO 저감부 (67) 는 이 연료가스중의 일산화탄소 농도를 저감시킨다. 고체 고분자형의 연료전지에서는, 연료가스중에 함유되는 일산화탄소가, 애노드에서의 반응을 저해하여 연료전지의 성능을 저하시키기 때문이다. CO 저감부 (67) 는, 연료가스중의 일산화탄소를 이산화탄소로 산화시킴으로서, 일산화탄소 농도를 저감시킨다.
CO 저감부 (67) 와 연료전지 (60A) 의 애노드는 배관으로 접속되어 있다. 일산화탄소 농도가 내려간 연료가스는, 연료전지 (60A) 의 음극측에서의 전지반응에 사용된다. 또 앞에 설명한 바와 같이, 연료전지 (60A) 의 캐소드측에는 압축된 공기를 보내기 위한 배관이 접속되어 있다. 이 공기는, 산화가스로서 연료전지 (60A) 의 양극측에서의 전지반응에 사용된다.
이상의 구성을 갖는 연료전지 시스템 (60) 은, 메탄올과 물을 사용한 화학반응에 의해 전력을 공급할 수 있다. 본 실시예에서는, 메탄올 및 물을 사용하는 연료전지 시스템 (60) 을 탑재하고 있지만, 연료전지 시스템 (60) 은, 이것에 한정되지 않고, 가솔린ㆍ천연가스 개질이나, 순수소를 사용한 것 등, 각종 구성을 적용할 수 있다. 또한 이하의 설명에서는 연료전지 시스템 (60) 을 모두 연료전지 (60) 로 칭하는 것으로 한다.
토크 컨버터 (30 ; 도 1) 는 유체를 이용한 널리 알려진 동력전달기구이다. 토크 컨버터 (30) 의 입력축, 즉 모터 (20) 의 출력축 (13) 과, 토크 컨버터 (30) 의 출력축 (14) 은 기계적으로 결합되어 있지는 않아, 서로 미끄럼 상태에서 회전가능하다. 또 토크 컨버터 (30) 에는, 양 회전축의 미끄럼이 발생하지 않도록 소정의 조건하에서 양자를 결합하는 로크업 클러치도 설치되어 있다. 로크업 클러치의 온ㆍ오프는 제어 유닛 (70) 에 의해 제어된다.
변속기 (100) 는, 내부에 복수의 기어, 클러치, 원웨이 클러치, 브레이크 등을 구비하고, 변속비를 전환함으로써 토크 컨버터 (30) 의 출력축 (14) 의 토크 및 회전수를 변환하여 출력축 (15) 에 전달가능한 기구이다. 본 실시예에서는 전진 5단, 후진 1단의 변속단을 실현할 수 있는 변속기를 적용하였다. 변속기 (100) 의 변속단은, 제어 유닛 (70) 이 차속 등에 따라 설정된다. 운전자는, 차내에 구비된 시프트 레버를 수동으로 조작하여, 시프트 포지션을 선택함으로써, 사용되는 변속단의 범위를 변경할 수 있다.
본 실시예의 하이브리드 차량에서는, 엔진 (10), 모터 (20), 토크 컨버터 (30), 변속기 (100), 보기 (補機) 구동용 모터 (80) 등의 운전을 제어 유닛 (70) 이 제어하고 있다 (도 1 참조). 제어 유닛 (70) 은, 내부에 CPU, RAM, ROM 등을 구비하는 원칩ㆍ마이크로컴퓨터이고, ROM 에 기록된 프로그램에 따라, CPU가 후술하는 각종 제어처리를 실시한다. 제어 유닛 (70) 에는 이와 같은 제어를 실현하기 위해 각종 입출력신호가 접속되어 있다. 도 3 은 제어 유닛 (70) 에 대한 입출력신호의 결선을 나타내는 설명도이다. 도면 중의 좌측에 제어 유닛 (70) 에 입력되는 신호를 나타내고, 우측에 제어 유닛 (70) 으로부터 출력되는 신호를 나타낸다.
제어 유닛 (70) 에 입력되는 신호는, 각종 스위치 및 센서로부터의 신호이다. 이와 같은 신호에는, 예컨대, 연료전지 온도, 연료전지 연료잔량, 배터리 잔존용량 (SOC), 배터리 온도, 엔진 (10) 의 수온, 이그니션 스위치, 엔진 (10) 의 회전수, ABS 컴퓨터, 디포거, 에어콘의 온ㆍ오프, 차속, 토크 컨버터 (30) 의 오일온도, 시프트 포지션, 사이드 브레이크의 온ㆍ오프, 풋 브레이크의 밟음량, 엔진 (10) 의 배기를 정화하는 촉매의 온도, 액셀 페달 (55) 의 조작량에 따른 액셀 개도, 캠각 센서, 구동력원 브레이크력 스위치, 리졸버 신호 등이 있다. 제어 유닛 (70) 에는 그 외에도 많은 신호가 입력되어 있지만, 여기에서는 도면에 나타내지 않았다.
제어 유닛 (70) 으로부터 출력되는 신호는, 엔진 (10), 모터 (20), 토크 컨버터 (30), 변속기 (100) 등을 제어하기 위한 신호이다. 이와 같은 신호에는, 예컨대 전자 스로틀 밸브를 제어하기 위한 신호, 엔진 (10) 의 점화시기를 제어하는 점화신호, 연료분사를 제어하는 연료분사신호, 모터 (20) 의 운전을 제어하는 모터제어신호, 감속장치의 제어신호, ABS 액츄에이터의 제어신호, 모터 (20) 의 전원 전환스위치 (84) 의 제어신호, 배터리 (50) 의 제어신호, 연료전지 시스템 (60) 의 제어신호 등이 있다. 제어 유닛 (70) 으로부터는, 그 외에도 많은 신호가 출력되고 있지만, 여기에서는 도면에 나타내지 않았다.
(2) 일반적 동작 :
다음에 본 실시예의 하이브리드 차량의 일반적인 동작에 대해 설명한다. 앞에 도 1 에서 설명한 바와 같이, 본 실시예의 하이브리드 차량은 동력원으로서 엔진 (10) 과 모터 (20) 를 구비한다. 제어 유닛 (70) 은, 차량의 주행상태, 즉 차속 및 토크에 따라 양자를 구분해서 사용하여 주행한다. 양자의 분리 사용은 미리 맵으로서 설정되어, 제어 유닛 (70) 내의 ROM 에 기억되어 있다.
도 4 는 차량의 주행상태와 동력원의 관계를 나타낸 설명도이다. 도면중의 영역 (MG) 은 모터 (20) 를 동력원으로 하여 주행하는 영역이다. 영역 (MG) 의 외측 영역은, 엔진 (10) 을 동력원으로 하여 주행하는 영역 (영역 EG) 이다. 이하 전자를 EV 주행이라고 하고, 후자를 엔진 주행이라고 한다. 도 1 의 구성에 의하면, 엔진 (10) 과 모터 (20) 의 쌍방을 동력원으로 하여 주행할 수도 있지만, 본 실시예에서는 이와같은 주행영역은 형성되어 있지 않다.
도시하는 바와 같이, 본 실시예의 하이브리드 차량은, 이그니션 스위치 (88) 가 온 상태에서 주행을 개시하면, 먼저 EV 주행으로 발진한다. 이와 같은 영역에서는, 입력 클러치 (18) 를 오프로 하여 주행한다. EV 주행에 의해 발진한 차량이 도 4 의 맵에서의 영역 MG 와 영역 EG 의 경계근방의 주행상태에 도달한 시점에서, 제어 유닛 (70) 은, 입력 클러치 (18) 를 온으로 함과 동시에, 엔진 (10) 을 시동한다. 입력 클러치 (18) 를 온으로 하면, 엔진 (10) 은 모터 (20) 에 의해 회전된다. 제어 유닛 (70) 은 엔진 (10) 의 회전수가 소정값까지 증가된 타이밍으로 연료를 분사하여 점화한다. 이렇게 하여 엔진 (10) 이 시동된 이후, 영역 EG 내에서는 엔진 (10) 만을 동력원으로 하여 주행한다. 이와 같은 영역에서의 주행이 개시되면, 제어 유닛 (70) 은 구동회로 (51, 52) 의 트랜지스터를 전부 셧 다운시킨다. 그 결과, 모터 (20) 는 단순히 공회전한 상태로 된다.
제어 유닛 (70) 은, 이와 같이 차량의 주행상태에 따라 동력원을 전환하는 제어를 실시함과 동시에, 변속기 (100) 의 변속단을 전환하는 처리도 실시한다. 변속단의 전환은 동력원의 전환과 동일하게, 차량의 주행상태에 미리 설정된 맵에 의거하여 이루어진다. 맵은 시프트 포지션에 의해서도 상이하다. 도 5 에는 D 포지션, 4 포지션, 3 포지션에 상당하는 맵을 나타냈다. 이 맵에 나타낸 바와 같이, 제어 유닛 (70) 은, 차속이 증가함에 따라 변속비가 작아지도록 변속단을 전환한다.
(3) 동력출력처리 :
영역 MG 에서의 동력출력처리에 대해 설명한다. 도 5 는 제 1 실시예에서의 영역 MG 에서의 동력출력처리 루틴의 플로우차트이다. 차량이 작동상태에 있는 경우, 환언하면, 이그니션 스위치 (88) 가 온의 상태에 있는 경우에 실행되는 처리이다. 이그니션 스위치 (88) 가 오프인 경우에는, 차량 전체의 작동이 정지되어 있기 때문에, 이 처리는 실행되지 않는다. 이 처리가 개시되면, CPU 는 각종 센서 및 스위치의 신호를 입력한다 (스텝 S100). 다음에 CPU 는 연료전지 (FC : Fuel Cell ; 60) 가 발전 가능한 상태인지 여부를 판정한다 (스텝 S110).
제어 유닛 (70) 에 입력된 연료전지 온도나 연료전지 연료잔량 등으로부터 판단하여, 연료전지 (60) 가 발전 가능한 상태이면, 연료전지 (60) 가 출력해야 하는 목표 출력값을 설정처리한다 (스텝 S120). 이 처리에서는, 스텝 S100 에서 입력된 신호 중, 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 과 액셀 개도가 사용된다. 그리고 후술하는 ROM 에 기억된 테이블을 참조하여, 이들에 따라 연료전지 (60) 의 목표 출력값이 설정된다. 여기에서 액셀 개도는, 연료전지 (60) 및 배터리 (50) 를 포함하는 전력공급장치에 대한 요구 전력에 관여한 파라미터로, 액셀 페달 (55) 의 조작량에 의해 결정된다.
도 6 은 제 1 실시예에서의 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 과, 액셀 개도와, 연료전지 (60) 의 목표 출력값과의 관계를 나타낸 설명도이다. 또 액셀 개도에 따른 전력공급장치에 대한 요구 전력을 가는 선 L 로 나타냈다. 본 실시예에서는, 액셀 개도와 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 에 따라 연료전지 (60) 의 목표 출력값이 설정된다. 실선으로 나타낸 선 L1 과, 파선으로 나타낸 선 L2 와, 일점쇄선으로 나타낸 선 L3 은, 각각 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 이 다르고, 이 순서로 낮아진다. 이들 관계는 테이블로써 제어 유닛 (70) 내의 ROM 에 기억되어 있다. 또한 실시예에서는, 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 에 따라 액셀 개도에 대한 연료전지 (60) 의 목표 출력값을 3단계로 설정했지만, 보다 다단계 또는 연속적으로 변화하도록 설정하도록 해도 된다.
본 실시예에서는, 도 6 에 나타낸 바와 같이, 액셀 개도의 변화량에 대한 목표 출력값의 변화량의 기울기가 소정의 최대 기울기를 초과하지 않도록 설정하였다. 이 최대값은, 액셀 개도가 급변하여도, 연료전지 (60) 의 출력이 목표 출력값에 추종할 수 있는 값이다.
액셀 개도가 비교적 작은 영역 (도면중의 영역 (X)) 에서는, 요구 전력보다도 목표 출력값을 높게 설정하고, 액셀 개도가 비교적 큰 영역 (도면중의 영역 (Y)) 에서는, 요구 전력보다도 목표 출력값을 낮게 설정하였다. 즉, 연료전지 (60) 의 출력이 도시한 영역 (A) 에 수렴되도록 하였다. 본 실시예의 연료전지 (60) 는, 도시한 영역 (A) 에서 발전효율이 높다. 따라서 이와 같이 목표 출력값을 설정함으로써, 연료전지 (60) 를 효율적으로 활용할 수 있다.
예컨대 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 이 통상의 상태일 때에 (선 (L1)), 액셀 개도로서 비교적 작은 값 (P) 이 입력되면, 요구 전력 (Di) 보다도 높은 목표값 (Dp1) 이 설정된다. 이렇게 함으로서 요구 전력보다도 큰 전력이 연료전지 (60) 로부터 출력된다. 연료전지 (60) 로부터 출력된 전력중의 잉여 전력은 배터리 (50) 에 충전된다.
또 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 이 적은 상태일 때에 (선 L2), 액셀 개도로서 값 (P) 이 입력되면, 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 이 통상의 상태일 때의 목표 출력값 (Dp1) 보다도 높은 목표 출력값 (Dp2) 이 설정된다. 이렇게 함으로써 통상보다도 큰 전력이 연료전지 (60) 로부터 출력된다. 연료전지 (60) 로부터 출력된 전력중의 잉여 전력은, 잔존용량 (SOC) 이 감소되고 있는 배터리 (50) 에 충전된다.
본 실시예에서는, 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 이 적을수록 연료전지 (60) 의 목표 출력값을 높게 설정하고 있다. 이렇게 함으로써, 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 이 적을 때에, 보다 급속하게 충전하여 조기에 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 을 회복할 수 있다.
연료전지 (60) 의 목표 출력값이 설정되면, 연료전지 (60) 는 이에 따라 전력을 출력한다 (도 5 의 스텝 S130). 그리고 배터리 (50) 는, 연료전지 (60) 의 출력과 액셀 개도에 따른 요구 전력과의 차를 보상하도록 충·방전한다 (스텝 S140). 이들 제어는, 제어 유닛 (70) 으로부터 출력되는 전원 전환 스위치 (84) 의 제어신호에 따라 실행된다. 즉, 배터리 (50) 의 충·방전이 필요한 경우에는, 배터리 (50) 와 모터 (20) 와 연료전지 (60) 의 접속을 전환 스위치 (84) 에 의해 전환하고, 전압차에 따른 충·방전이 실시된다.
이상에서는, 연료전지 (60) 가 발전 가능한 상태일 때의 전력의 출력에 대하여 설명하였다. 도 5 의 스텝 S110 에서 연료전지 (60) 가 발전 불능인 상태이면, 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 이 그 제어 하한 (LoS%) 이상인지 여부를 판정한다 (스텝 S150). 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 이 LoS% 미만이면, 엔진 (10) 을 시동시켜 동력을 출력한다 (스텝 S160). 또, 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 이 LoS% 이상이면, 배터리 (50) 를 주전원으로 하여 출력한다 (스텝 S170).
이들 처리는 일정한 간격으로 수시 액셀 개도 및 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 을 샘플링하여 실시된다.
다음으로 제 1 실시예의 제어에 대한 구체예를 나타낸다. 도 7 은 제 1 실시예에 있어서의 액셀 개도에 대한 연료전지 (60) 의 목표 출력값과, 실제의 연료전지 (60) 로부터의 출력과, 배터리 (50) 로부터의 출력을 일례로 한 타임차트이다.
시각 0∼t2 에서 액셀 개도는 0 으로 한다. 이 기간, 연료전지 (60) 의 목표 출력값, 연료전지 (60) 의 출력, 배터리 (50) 의 출력도 0 이다. 또한, 시각 t1 에서 이그니션 스위치 (88) 가 온으로 되면, 실제로는 연료전지 (60) 의 난기 (暖機) 운전이 필요하지만, 연료전지 (60) 및 배터리 (50) 는 출력 가능한 상태가 되는 것으로 한다.
시각 t2 에서 액셀 개도가 급격하게 증가되었다고 가정하자. 그러면, 연료전지 (60) 의 목표 출력값도 테이블 (도 6 참조) 에 따라 급격하게 증가한다. 또한 도 6 에서 알 수 있는 바와 같이, 목표 출력값과 요구 전력은 반드시 일치하지 않는다. 시각 t2 에서의 목표 출력값은, 주행에 필요한 요구 전력보다도 큰 값이 설정된다. 연료전지 (60) 의 출력은, 응답성이 낮기 때문에 목표 출력값의 급증에 추종할 수 없으므로, 최대의 기울기로 증가한다. 이 때 배터리 (50) 는 연료전지 (60) 의 출력 부족분을 보상하도록 출력한다. 이에 의해 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 은 감소한다.
시각 t2∼t4 에서 액셀 개도는 완만하게 증가된 것으로 가정하자. 그러면, 연료전지 (60) 의 목표 출력값도 테이블에 따라 완만하게 증가한다. 또한 도 6 에서 알 수 있는 바와 같이, 연료전지 (60) 의 목표 출력값의 변화율은, 액셀 개도에 따른 요구 전력의 변화율보다도 작아진다. 제어 유닛 (70) 은 시각 t3 에서 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 이 저하되고 있는 것을 검지한 것으로 가정하자. 그러면 그 저하에 따라 목표 출력값을 통상의 목표 출력값보다도 증가시킨다. 연료전지 (60) 의 출력은, 시각 t3' 에서 연료전지 (60) 의 목표 출력값에 도달할 때까지는 최대의 기울기로 증가한다. 시각 t3'∼t4 에서는 목표 출력값의 변화율이 연료전지 (60) 의 출력 응답성보다도 작게 추종할 수 있으므로, 연료전지 (60) 의 출력은 목표 출력값에 따라 증가한다. 배터리 (50) 는, 시각 t3' 에서 연료전지 (60) 의 출력이 목표 출력값에 도달할 때까지는 연료전지 (60) 의 출력 부족분을 보상하도록 출력한다. 시각 t3' 이후의 연료전지 (60) 의 출력은, 요구 전력보다도 크므로, 그 여잉 전력을 사용하여 배터리 (50) 의 충전을 실시한다. 배터리 (50) 는, 시각 t3'∼t4 에서는 연료전지 (60) 의 출력만으로 요구 전력을 출력할 수 있으므로 출력하지 않는다.
시각 t4 에서 액셀 개도가 급격하게 감소된 것으로 가정하자. 그러면, 연료전지 (60) 의 목표 출력값도 테이블에 따라 급격하게 감소된다. 또한 시각 t4 에서 제어 유닛 (70) 은, 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 은 충분히 충전된 것을 검지하여, 통상의 목표 출력값으로 되돌아간다. 연료전지 (60) 의 출력은, 목표 출력값의 변화율이 연료전지의 출력 응답성보다도 작으므로 추종할 수 있어, 목표 출력값에 따라 감소된다. 배터리 (50) 는, 연료전지 (60) 의 출력만으로 액셀 개도에 따른 요구 전력을 출력할 수 있으므로 출력하지 않는다.
시각 t4 이후, 액셀 개도는 시각 t4∼t5 에서 증가하고, 시각 t5∼t6 에서 감소되며, 시각 t6 이후에서 증가한 것으로 가정하자. 이 기간, 연료전지 (60) 의 목표 출력값도 테이블에 따라 엑셀 개도의 변화율보다도 작은 변화율로 증감되고, 연료전지 (60) 의 출력은 목표 출력값에 추종하여 증감된다. 배터리 (50) 는 연료전지 (60) 의 출력만으로 액셀 개도에 따른 요구 전력을 출력할 수 있으므로 출력하지 않는다.
상기 제 1 실시예의 제어 효과를 보다 명확하게 하기 위해, 연료전지 (60) 와 배터리 (50) 의 종래의 제어를 비교예로 나타낸다. 도 8 은 비교예의 액셀 개도에 대한 연료전지 (60) 의 목표 출력값과, 실제의 연료전지 (60) 로부터의 출력과, 배터리 (50) 로부터의 출력을 나타낸 일례로서의 타임차트이다. 액셀 개도는 도 7 에 나타낸 것과 동일하다. 비교예의 연료전지 (60) 의 목표 출력값은 액셀 개도에 따른 요구 전력과 동일한 값이 설정된다.
시각 0∼t2 에서 액셀 개도는 0 이다. 이 기간, 연료전지 (60) 의 목표 출력값, 연료전지 (60) 의 출력, 배터리 (50) 의 출력도 0 이다.
시각 t2 에서 액셀 개도가 급격하게 증가한다. 그러면, 연료전지 (60) 의 목표 출력값도 액셀 개도에 따라 급격하게 증가된다. 연료전지 (60) 의 출력은 응답성이 낮기 때문에 목표 출력값의 급증에 추종할 수 없으므로, 최대의 기울기로 증가한다. 이 때 배터리 (50) 는, 연료전지 (60) 의 출력 부족분을 보상하도록 출력한다. 이에 의해 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 은 감소된다.
시각 t2∼t4 에서 액셀 개도는 완만하게 증가한다. 그러면, 연료전지 (60) 의 목표 출력값도 액셀 개도에 따라 완만하게 증가한다. 연료전지 (60) 의 출력은, 시각 t3 에서 연료전지 (60) 의 목표 출력값에 도달할 때까지는 최대의 기울기로 증가한다. 배터리 (50) 는, 시각 t3 에서 연료전지 (60) 의 출력이 목표 출력값에 도달할 때까지는 연료전지 (60) 의 출력 부족분을 보상하도록 출력한다. 시각 t3∼t4 에서는 목표 출력값의 변화율이 연료전지 (60) 의 출력 응답성보다도 작게 추종할 수 있으므로, 연료전지 (60) 의 출력은 목표 출력값에 따라 증가한다. 배터리 (50) 는, 시각 t3∼t4 에서는 연료전지 (60) 의 출력만으로 요구 전력을 출력할 수 있으므로 출력하지 않는다.
시각 t4 에서 액셀 개도가 급격하게 감소된다. 그러면, 연료전지 (60) 의 목표 출력값도 액셀 개도에 따라 급격하게 감소된다. 이 때, 연료전지 (60) 의 출력은 목표 출력값에 추종할 수 있어, 목표 출력값에 따라 감소된다. 배터리 (50) 는, 연료전지 (60) 의 출력만으로 액셀 개도에 따른 요구 전력을 출력할 수 있으므로 출력하지 않는다.
시각 t4∼t5 에서 액셀 개도를 증가한다. 이 기간, 연료전지 (60) 의 목표 출력값은 액셀 개도에 따라 증가된다. 연료전지 (60) 의 출력은, 연료전지 (60) 의 목표 출력값의 변화율이 제 1 실시예보다도 크기 때문에, 목표 출력값에 추종할 수 없어 최대의 기울기로 증가된다. 배터리 (50) 는, 연료전지 (60) 의 출력 부족분을 보상하도록 출력한다. 이에 의해 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 은 감소된다.
시각 t5∼t6 에서 액셀 개도는 감소된다. 이 기간, 연료전지 (60) 의 목표 출력값은 액셀 개도에 따라 증가된다. 연료전지 (60) 의 출력은, 목표 출력값에 도달하는 시각 t5' 까지 최대의 기울기로 증가되고, 도달후에는 목표 출력값에 맞춰 감소된다. 배터리 (50) 는 연료전지 (60) 의 출력이 목표 출력값에 도달하는 시각 t5' 까지 연료전지 (60) 의 출력 부족분을 보상하도록 출력하고, 도달후는 연료전지 (60) 만으로 액셀 개도에 따른 요구 전력을 출력할 수 있으므로 출력하지 않는다.
시각 t6 이후에서 액셀 개도는 증가된다. 이 기간, 연료전지 (60) 의 목표 출력값은 액셀 개도에 따라 증가된다. 연료전지 (60) 의 출력은, 목표 출력값의 변화율이 연료전지의 출력 응답성보다도 작으므로, 목표 출력값에 추종하여 증감된다. 배터리 (50) 는, 연료전지 (60) 의 출력만으로 액셀 개도에 따른 요구 전력을 출력할 수 있으므로 출력하지 않는다.
이와 같이 비교예에서도, 제 1 실시예와 동일하게 배터리 (50) 가 연료전지 (60) 의 출력 부족분을 보상하도록 출력하므로 응답성은 확보할 수 있다. 그러나 연료전지 (60) 의 목표 출력값이 요구 전력과 동일한 값으로 설정되므로, 액셀 개도의 변동이 큰 경우에는, 연료전지 (60) 의 출력이 목표 출력값에 추종할 수 없어, 목표 출력값에 따른 안정된 제어를 실시할 수 없는 경우가 발생한다. 또 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 에 따른 목표 출력값의 설정을 실시하지 않기 때문에, 잔존용량 (SOC) 을 확보할 수 없고, 잔존용량 (SOC) 이 소정값 이하로 된 경우, 충전을 위해 엔진 (10) 을 운전해야만 되는 경우가 발생할 수 있다.
한편, 제 1 실시예에 의하면, 액셀 개도의 변동이 큰 경우에도, 연료전지 (60) 의 목표 출력값의 변동은 출력 응답성보다도 작으므로, 연료전지 (60) 의 출력을 안정되게 제어할 수 있다. 그 결과, 액셀 개도에 따라 출력 응답성을 확보하면서, 연료전지 (60) 를 전력공급원으로 하여 유효하게 활용할 수 있다. 또 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 에 따른 목표 출력값을 설정하고 있으므로, 신속하게 효율적으로 배터리 (50) 의 충전을 실시할 수 있다. 그 결과, 배터리 (50) 의 용량을 작게 할 수 있어, 전력공급장치의 소형화 및 경량화를 도모할 수 있다.
(4) 제 2 실시예 :
제 1 실시예에서는, 일정 간격으로 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 과 액셀 개도를 샘플링하여, 수시로 이들에 맞춰 연료전지 (60)의 목표 출력값을 설정하였다. 제 2 실시예에서는, 일정 간격으로 샘플링한 액셀 개도로부터 액셀 개도의 변화율을 산출하고, 이에 따라 연료전지 (60) 의 목표 출력값의 설정처리를 변경하는 경우를 나타낸다. 장치의 구성은 제 1 실시예와 동일하다. 또 연료전지 (60) 의 목표 출력값의 설정처리 이외의 동력출력처리 루틴의 흐름도 동일하다.
도 9 는 제 2 실시예에서의 연료전지 (60) 의 목표 출력값의 설정처리를 나타낸 플로우차트이다. 이 처리가 개시되면, CPU 는 먼저 액셀 개도를 판독한다 (스텝 S200). 그리고 전회 판독한 액셀 개도와, 금회 판독한 액셀 개도와, 샘플링 시간으로부터 액셀 개도의 변화율 (r) 을 산출하고 (스텝 S210), 액셀 개도의 변화율의 절대값 ┃r┃과 미리 ROM 에 기억된 변화율의 임계값 (Rth) 을 비교한다 (스텝 S220). 액셀 개도의 변화율의 절대값 ┃r┃이 임계값 (Rth) 을 초과하면, 액셀 개도에 따라 새로 목표 출력값을 설정한다 (스텝 S230). 여기에서 설정하는 목표 출력값은, 도 6 에 나타낸 제 1 실시예의 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 이 통상의 상태일 때의 목표 출력값이다. 단, 액셀 개도와 연료전지 (60) 의 목표 출력값과의 관계를 기억한 테이블 (도 6 참조) 은 임의로 설정할 수 있다. 액셀 개도의 변화율의 절대값 ┃r┃이 임계값 (Rth) 이하이면, 새로운 목표 출력값은 설정하지 않고, 직전의 목표 출력값이 그대로 유지된다. 즉, 액셀 개도의 변화율이 큰 때에 새로운 목표 출력값으로 변경하고, 변화율이 작은 때에는 수시 목표 출력값의 변경은 하지 않는 제어를 실시한다.
또한 임계값 (Rth) 은 임의로 설정할 수 있다. 예컨대 임계값 (Rth) 은 고정시켜도 된다. 또 드라이버의 액셀 페달 (55) 의 조작 경향이나, 과거의 연료전지 (60) 및 배터리 (50) 의 운전상황으로부터 판단하여, 수시 변경하도록 해도 된다. 또 액셀 개도의 변화율 (r) 이 양일 때와 음일 때에 임계값 (Rth) 을 다른 값으로 해도 된다.
다음에 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 을 판독하고 (스텝 S240), 잔존용량 (SOC) 이 소정값 (LO%) 이상인지 여부를 판정한다 (스텝 S250). 잔존용량 (SOC) 이 소정값 (LO%) 이상이면, 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 은 충분한 것으로 판단하여, 이 처리를 종료한다. 잔존용량 (SOC) 이 소정값 (LO%) 미만이면, 연료전지 (60) 로부터의 출력에 의해 배터리 (50) 를 충전할 수 있도록 목표 출력값을 높이기 위한 보정값을 설정하고 (스텝 S260), 그것을 더하여 새로운 목표 출력값으로 한다 (스텝 S270).
또한 소정값 (LO) 은 임의로 설정할 수 있다. 단, LO 를 너무 높게 설정하면, 스텝 S260, S270 의 목표 출력값의 보정이 빈번하게 실시되어, 연료전지 (60) 의 운전을 안정적으로 실행할 수 없게 되는 경우가 있다. 한편, LO 를 너무 낮게 설정하면, 배터리 (50) 의 사용이 많아져, 연료전지 (60) 를 효율적으로 활용할 수 없는 경우가 있다.
다음에 제 2 실시예의 제어에 대한 구체예를 나타내다. 도 10 은 제 2 실시예에서의 액셀 개도에 대한 연료전지 (60) 의 목표 출력값과, 실제의 연료전지 (60) 로부터의 출력과, 배터리 (50) 로부터의 출력을 나타내는 일례로서의 타임차트이다. 액셀 개도는 도 7 에 나타낸 것과 동일하다.
시각 0∼t2 에서 액셀 개도는 0 이다. 이 기간, 연료전지 (60) 의 목표 출력값, 연료전지 (60) 의 출력, 배터리 (50) 의 출력도 0 이다.
시각 t2 에서 액셀 개도가 급격하게 증가한다. 이 때, 액셀 개도의 변화율의 절대값이 임계값 (Rth) 을 초과한 것으로 가정하자. 그러면, 연료전지 (60) 의 목표 출력값도 액셀 개도애 따라 급격하게 증가한다. 연료전지 (60) 의 출력은 응답성이 낮기 때문에 목표 출력값의 급증에 추종할 수 없으므로, 최대의 기울기로 증가한다. 이 때 배터리 (50) 는 연료전지 (60) 의 출력 부족분을 보상하도록 출력한다.
시각 t2∼t4 에서 액셀 개도는 완만하게 증가한다. 이 가간, 액셀 개도의 변화율의 절대값은 임계값 (Rth) 이하로 한다. 연료전지 (60) 의 목표 출력값은 시각 t2 에서 설정된 값이 유지된다. 연료전지 (60) 의 출력은 시각 t3 에서 목표 출력값에 도달할 때까지는 최대의 기울기로 증가한다. 시각 t3∼t4 에서는 목표 출력값에 따라 일정한 전력을 출력한다. 배터리 (50) 는 연료전지 (60) 의 출력 부족분을 보상하도록 출력한다.
시각 t4 에서 액셀 개도가 급격하게 감소된다. 이 때 액셀 개도의 변화율의 절대값이 임계값 (Rth) 을 초과한 것으로 가정하자. 그러면, 연료전지 (60) 의 목표 출력값도 액셀 개도에 따라 급격하게 감소된다. 연료전지 (60) 의 출력은 목표 출력값에 추종하여 감소된다. 배터리 (50) 는, 연료전지 (60) 의 출력만으로 액셀 개도에 따른 요구 전력을 출력할 수 있으므로 출력하지 않는다.
시각 t4∼t5 에서 액셀 개도는 증가한다. 이 기간, 액셀 개도의 변화율의 절대값이 임계값 (Rth) 이하인 것으로 가정하자. 그러면, 연료전지 (60) 의 목표 출력값은 시각 t4 에서 설정된 값이 유지된다. 연료전지 (60) 는 목표 출력값에 따라 일정한 전력을 출력한다. 배터리 (50) 는 연료전지 (60) 의 출력 부족분을 보상하도록 출력한다.
시각 t5∼t6 에서 액셀 개도는 감소된다. 이 기간, 액셀 개도의 변화율의 절대값이 임계값 (Rth) 이하인 것으로 가정하자. 그러면, 연료전지 (60) 의 목표 출력값은, 제어 유닛 (70) 이 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 이 LO% 미만으로 된 것을 검지하는 시각 t5' 까지, 시각 t4 (또는 시각 t5) 의 값이 유지된다. 연료전지 (60) 는 시각 t5' 까지 목표 출력값에 따라 출력한다. 배터리 (50) 는 연료전지 (60) 의 출력 부족분을 보상하도록 출력한다.
시각 t5' 에서 제어 유닛 (70) 은, 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 이 LO% 미만이 된 것을 검지하는 것으로 가정하자. 그러면, 이 시각, 액셀 개도는 감소되지만, 연료전지 (60) 의 목표 출력값은, 배터리 (50) 를 신속하게 충전할 수 있도록 높게 보정된다. 연료전지 (60) 의 출력은 응답성이 낮기 때문에, 이 목표 출력값의 증가에 추종할 수 없어, 최대의 기울기로 증가한다.
시각 t6 이후에서 액셀 개도는 완만하게 증가된다. 이 기간, 액셀 개도의 변화율의 절대값은 임계값 (Rth) 이하인 것으로 가정하자. 그러면, 연료전지 (60) 의 목표 출력값은 시각 t5' 에서 설정된 값이 유지된다. 연료전지 (60) 는 목표 출력값에 따라 일정한 전력을 출력한다. 배터리 (50) 는 연료전지 (60) 의 출력만으로 액셀 개도에 따른 요구 전력을 출력할 수 있으므로 출력하지 않는다. 도면에 나타낸 시각 t5' 이후의 연료전지 (60) 의 출력은 요구 전력보다도 크므로, 그 여잉 전력을 사용하여 배터리 (50) 의 충전을 실시한다. 또한 도시하지 않지만, 액셀 개도가 급격하게 증가된 후에 완만하게 감소하는 경우, 즉, 엑셀 개도의 변화율의 절대값이 임계값 (Rth) 이하인 경우에도, 연료전지 (60) 의 목표 출력값은 감소되지 않으므로, 배터리 (50) 의 충전을 실시할 수 있다.
제 2 실시예에서는, 액셀 개도에 대한 출력 응답성이 낮은 연료전지 (60) 에 대해서는, 액셀 개도에 대한 감도를 나쁘게 함으로써, 연료전지 (60) 를 안정되게 운전하는 제어를 실시하고 있다. 그리고 액샐 개도의 급변에 대해서는 출력 응답성이 좋은 배터리 (50) 를 사용하고 있다. 이와 같이 함으로써도, 액셀 개도에 따라 출력 응답성을 확보하면서, 배터리 (50) 의 과도한 충·방전을 억제하여, 연료전지 (60) 를 전력공급원으로서 유효하게 활용할 수 있다.
(5) 제 3 실시예
제 3 실시예의 하이브리드 차량은 네비게이션 시스템을 탑재하고 있다. 도 11 은 제 3 실시예의 하이브리드 차량의 개략 구성도이다. 네비게이션 시스템 (90) 은 제어 유닛 (70A) 에 접속되어 있고, 제어 유닛 (70A) 에는 차량이 장래에 주행하는 경로 정보가 입력된다. 이 이외의 하드 구성은 제 1 실시예와 동일하다. 또 제 1 실시예와 제 3 실시예에서는 동력출력처리가 일부 다르다.
도 12 는 제 3 실시예의 동력출력처리 루틴의 플로우차트이다. 이 처리가 개시되면, CPU 는 각종 센서 및 스위치의 신호를 입력한다 (스텝 S300). 다음에 CPU 는 연료전지 (60) 가 발전 가능한 상태인지 여부를 판정한다 (스텝 S310).
연료전지 (60) 가 발전 가능한 상태이면, 연료전지 (60) 가 출력해야 하는 목표 출력값을 설정처리한다 (스텝 S320). 이 처리는 제 1 실시예와 동일하다. 연료전지 (60) 의 목표 출력값이 설정되면, 네비게이션 시스템 (90) 을 사용하여 주행중인지 여부를 판정한다 (스텝 S330). 네비게이션 시스템 (90) 을 사용하여 주행하고 있지 않으면, 제 1 실시예와 동일하게, 연료전지 (60) 는 목표 출력값에 따라 전력을 출력하고 (스텝 S350), 배터리 (50) 는 연료전지 (60) 의 출력과, 액셀 개도에 따른 요구 전력과의 차를 보상하도록 충·방전한다 (스텝 S360). 네비게이션 시스템 (90) 을 사용하여 주행하고 있는 경우에는, 목표 출력값에 네비게이션 시스템 주행용의 보정처리를 실시한다.
또한 차량정체중인 경우나 신호대기로 정지해 있는 경우 등에는, 스텝 S330 에서 네비게이션 시스템 (90) 을 사용하여 주행하고 있지 않는 것으로 판정하도록 해도 된다.
도 13 은 네비게이션 시스템 주행용의 목표 출력값 보정처리의 플로우차트이다. 이 처리가 개시되면, CPU 는 네비게이션 시스템 (90) 으로부터 경로 정보를 판독한다 (스텝 S400). 이 경로 정보에는 오르막길이나 내리막길의 구배에 대한 정보 또는 고속도로의 정보 등이 포함된다. 그리고 이 경로 정보에 의거하여 장래의 소정 상태에서의 요구 전력을 예측한다 (스텝 S410). 예컨대 CPU 는, 네비게이션 시스템 (90) 으로부터 앞에 오르막길이 있는 것을 검지하면, 그 오르막길을 오르기 위해 필요한 전력을 예측한다. 그리고 예측된 장래의 요구 전력에 의거하여 장래의 소정 시간에서의 목표 출력값을 설정한다 (스텝 S420). 다음에 이 장래의 목표 출력값과, 도 12 의 스텝 S320 에서 설정된 목표 출력값과, 장래의 소정 상태에서의 목표 출력값과, 연료전지 (60) 의 출력특성 (출력 가능한 최대의 기울기) 으로부터 목표 출력값의 보정을 실시한다 (스텝 S430).
도 14 는 제 3 실시예에서의 액셀 개도에 대한 연료전지 (60) 의 목표 출력값과, 실제의 연료전지 (60) 로부터의 출력과, 배터리 (50) 로부터의 출력을 나타내는 일례로서의 타임차트이다. 액셀 개도는 시각 t2 까지 일정하고, 전력 PW1 을 요구한다. 시각 t2∼t3 에서 오르막길이 되어 PW2 까지 증가되고, 시각 t3∼t5 에서 일정해진다. 시각 t5∼t6 에서는 내리막길이 되어 PW1 까지 감소된다. 시각 t6 이후는 일정하다.
제어 유닛 (70) 은, 네비게이션 시스템 (90) 으로부터의 경로 정보에 의거하여, 오르막길에 접어드는 시각 t2 이전에 앞에 오르막길이 존재하는 것을 인식할 수 있다. 그리고 현재의 목표 출력값 PW1 와 장래의 목표 출력값 PW2 와 연료전지 (60) 의 출력특성으로부터, 연료전지 (60) 의 출력이 PW1 에서 PW2 로 증가되는데 필요한 응답시간을 구하고, 시각 t1 에서 목표 출력값 PW2 로 증가시켜야 하는 것을 산출하여 목표 출력값을 보정한다. 연료전지 (60) 는, 이 보정된 목표 출력값에 따라 출력을 미리 증가시켜 두고, 장래적인 출력 증가에 대비해 둘 수 있다. 또한 도 14 에서는, 시각 t1 에서 연료전지 (60) 의 목표 출력값을 PW1 에서 PW2 로 급증시키고 있지만, 오르막길에 접어들 때에 액셀 개도에 따라 연료전지 (60) 가 요구 전력을 출력할 수 있도록 서서히 증가시켜도 된다.
또 제어 유닛 (70) 은 네비게이션 시스템 (90) 으로부터의 경로 정보에 의거하여, 내리막길에 접어드는 시각 t5 이전에 앞에 내리막길이 존재하는 것을 인식할 수 있다. 그리고 현재의 목표 출력값 PW2 와, 장래의 목표 출력값 PW1 과, 연료전지 (60) 의 출력특성으로부터, 시각 t4 에서 목표 출력값을 PW2 로 감소시켜, 배터리 (50) 의 전력을 소비해도, 내리막길에서 충전할 수 있는 것을 인식하여 목표 출력값을 보정한다. 시각 t4∼t6 에서는 연료전지 (60) 로부터의 출력은 요구 전력에 부족하므로, 배터리 (50) 가 부족분을 출력한다.
또한 상기 설명에서는, 연료전지 (60) 의 출력의 증가 및 감소를 오르막길과 내리막길의 경우에 적용하여 설명했지만, 예컨대 고속도로에 진입하여 가속하는 경우에 적용하여 출력의 증가에 대비하도록 할 수도 있다.
이상에서는, 연료전지 (60) 가 발전 가능한 상태일 때의 동력의 출력에 대해 설명하였다. 도 12 의 스텝 S310 에서 연료전지 (60) 가 발전 불능의 상태이면, 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 이 그 제어 하한 (LoS%) 이상인지 여부를 판정한다 (스텝 S370). 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 이 LoS% 미만이면, 엔진 (10) 을 시동시켜 동력을 출력한다 (스텝 S380). 또, 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 이 LoS% 이상이면, 배터리 (50) 를 주전원으로 하여 출력한다 (스텝 S390).
이와 같이 제 3 실시예에 의하면, 네비게이션 시스템 (90) 을 탑재한 차량에 있어서, 액셀 개도에 대한 출력 응답성을 확보하면서, 연료전지 (60) 를 전력공급원으로서 유효하게 활용할 수 있다.
(6) 변형예 :
이상 본 발명의 몇개의 실시형태에 대해 설명했는데, 본 발명은 이와 같은 실시형태에 조금도 한정되지 않고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위내에서 다양한 태양에서의 실시가 가능하다. 예컨대 이하와 같은 변형예도 가능하다.
상기 제 1 실시에에서는, 도 6 에 나타낸 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 과, 액셀 개도와, 연료전지 (60) 의 목표 출력값과의 관계를 테이블로 하여 기억하고 있지만, 배터리 (50) 의 잔존용량 (SOC) 과, 액셀 개도를 파라미터로 하여 연료전지 (60) 의 목표 출력값을 구하도록 해도 된다.
상기 제 2 실시예에서는, 액셀 개도의 변화율에 대해 연료전지 (60) 의 목표 출력값의 보정을 실시하는지 여부를 판정하지만, 액셀 개도의 변화율과 액셀 개도의 변화량에 의해, 연료전지 (60) 의 목표 출력값의 보정을 실시하도록 해도 된다. 이렇게 함으로써, 액셀 개도의 변화율이 작은 상태에서 액셀 개도가 소정값 이상으로 변화된 경우에, 배터리 (50) 의 과도한 충·방전을 억제하여, 적절한 목표 출력값을 설정할 수 있다.
또 상기 제 2 실시예에서는, 일정 간격으로 샘플링한 액셀 개도로부터 액셀 개도의 변화율을 산출하지만, 액셀 개도의 변화율은 직접적으로 센서를 사용해 검출해도 된다.
상기 실시예에서는, 본 발명을 하이브리드 차량에 적용한 경우에 대해 예시했으나, 엔진을 탑재하지 않은 전기차량에 적용하는 것으로 해도 된다. 도 15 는 전기차량의 개략 구성도이다. 이 전기차량은 연료전지 (60B) 와, 배터리 (50B) 와, 제어 유닛 (70B) 과, 전환 스위치 (84B) 와, 인버터 (52B) 와, 모터 (20B) 와, 액셀 페달 (55B) 과, 디퍼런셜 기어 (16B) 와, 차축 (17B) 등에 의해 구성된다. 도 15 에서는 주요한 신호, 전력 및 동력의 전달경로만을 나타내고, 도 1 에 나타낸 보기 구동장치 (82) 나 변속기 (100) 등은 생략하였다.
상기 실시예에서는 충·방전 가능한 축전부로서 배터리 (50) 를 사용하지만, 캐패시터 등의 축전 수단을 사용하도록 해도 된다.
상기 실시예에서는 엔진 (10) 의 동력을 차축 (17) 에 전달가능한 하이브리드 차량, 즉 병렬 하이브리드 차량을 예시했으나, 직렬 하이브리드 차량에 적용해도 된다.
상기 실시예에서는 각종 제어처리를 CPU 가 소프트웨어를 실행함으로써 실현하고 있지만, 이들 제어처리를 하드적으로 실현할 수도 있다.
본 발명은 연료전지와 축전부를 전원으로 하는 전력공급장치의 제어에 이용할 수 있다.

Claims (23)

  1. 삭제
  2. 삭제
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  6. 삭제
  7. 연료전지와 충·방전 가능한 축전부를 전원으로 하여 전력을 공급하는 전력공급장치에 있어서,
    소정의 목표 출력값에 따라 상기 연료전지의 운전을 제어하는 연료전지 제어부와,
    요구 전력과 상기 연료전지가 출력 가능한 전력의 차를 보상하도록 상기 축전부의 충·방전을 실시하는 충·방전부와,
    상기 요구 전력의 변화율을 검출하는 변화율 검출부와,
    상기 변화율의 절대값이 소정의 값을 초과했을 때에, 상기 목표 출력값을 상기 요구 전력에 따라 변경하는 목표 출력값 설정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력공급장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 추가로 상기 축전부의 잔존용량을 검출하는 검출부와,
    상기 잔존용량에 따라 상기 목표출력값을 보정하는 목표출력값 보정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력공급장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 추가로,
    요구 전력을 수시 입력하는 요구 전력 입력부와,
    소정 시간 후에 장래 요구 전력을 예측하는 요구 전력 예측부를 구비하고,
    상기 목표 출력값 설정부는, 상기 장래 요구 전력, 현재 요구 전력 및 상기 연료전지의 출력 응답성에 의거하여, 현 시점에서 상기 연료전지가 출력해야 하는 목표 출력값을 설정하도록 하며,
    이 목표 출력값에 따라 상기 연료전지의 제어부는 연료전지의 운전을 제어하고,
    상기 충·방전부는 상기 현재 요구전력과 상기 연료전지가 출력 가능한 전력의 차를 보상하도록 상기 축전부의 충·방전을 실시하는 것을 특징으로 하는 전력공급장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 목표 출력값 설정부는, 상기 장래 요구 전력의 증가에 따라 미리 목표 출력값을 증가시키는 것을 특징으로 하는 전력공급장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 목표출력값 설정부는, 상기 장래 요구 전력의 감소에 따라 미리 상기 목표 출력값을 감소시키는 것을 특징으로 하는 전력공급장치.
  12. 제 9 항에 있어서, 추가로 상기 축전부의 잔존용량을 검출하는 검출부와,
    상기 잔존용량의 변화에 따라 상기 목표 출력값을 보정하는 목표 출력값 보정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력공급장치.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 전력공급장치로부터의 전력공급을 받는 부하의 장래적인 운전상태를 규정하는 부하 정보를 미리 기억한 부하 정보 기억부를 구비하고,
    상기 요구 전력 예측부는, 이 부하 정보에 의거하여 상기 장래 요구 전력을 예측하는 것을 특징으로 하는 전력공급장치.
  14. 삭제
  15. 연료전지와 충·방전 가능한 축전부를 구비하는 전력공급장치의 제어방법에 있어서,
    (a) 요구 전력에 따라 상기 연료전지가 출력해야 하는 목표 출력값을 소정의 타이밍으로 설정하는 공정과,
    (b) 상기 목표출력값에 따라 상기 연료전지와 상기 축전부의 운전을 제어하는 공정을 구비하고,
    상기 공정 (a) 에서의 상기 소정의 타이밍은, 상기 요구 전력의 변화율이 소정값을 초과한 타이밍인 것을 특징으로 하는 제어방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 추가로,
    (c) 요구 전력을 수시 입력하는 공정과,
    (d) 소정 시간후에서의 장래 요구 전력을 예측하는 공정과,
    (e) 상기 장래 요구 전력, 현재 요구 전력 및 상기 연료전지의 출력 응답성에 의거하여, 현시점에서 상기 연료전지가 출력해야 하는 목표 출력값을 설정하는 공정과,
    (f) 이 목표출력값에 따라 상기 연료전지의 운전을 제어하는 공정과,
    (g) 상기 현재 요구 전력과 상기 연료전지가 출력 가능한 전력의 차를 보상하도록 상기 축전부의 충·방전을 실시하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 제 9 항에 기재된 전력공급장치와, 이 전력공급장치로부터 공급되는 전력에 의해 구동되는 모터를 구비하는 차량.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 차량이 장래적으로 주행하는 경로 정보를 미리 기억한 경로 정보 기억부를 구비하고,
    상기 요구 전력 예측부는, 이 경로 정보에 의거하여 상기 장래 요구 전력을 예측하는 것을 특징으로 하는 차량.
  22. 삭제
  23. 제 7 항에 있어서, 추가로
    요구 전력을 수시 입력하는 요구 전력 입력부와,
    소정 시간후에 장래 요구 전력을 예측하는 요구 전력 예측부를 구비하고,
    상기 목표 출력값 설정부는, 상기 목표 출력값을, 상기 장래 요구 전력, 현재의 요구 전력 및 상기 연료전지의 출력 응답성에 의거하여 보정하는 것을 특징으로 하는 전력공급장치.
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