KR100960696B1 - 연료전지 자동차 - Google Patents

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마사히로 시게
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도요타 지도샤（주）
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Abstract

연료전지 자동차(10)에서는, 연료전지 스택(30)을 어시스트하는 배터리 어시스트량을 모드포지션(MP)과 액셀러레이터 개도 변화율(ΔAcc)에 따라 적절하게 설정한다. 구체적으로는, 개도 변화율(ΔAcc)이 클 때에는 운전자는 급가속을 요구하고 있다고 추정되므로, 배터리 어시스트량을 크게 하여 충분한 가속감을 맛볼 수 있도록 하고, 반대로 액셀러레이터 개도 변화율(ΔAcc)이 작을 때에는 완만한 가속을 요구하고 있다고 추측되므로, 배터리 어시스트량을 작게 하여 가속을 억제하여 연비를 향상시킨다. 또, 스포츠 모드시에는 가속을 우선하고 싶다고 추정되므로 다른 모드시와 비교하여 배터리 어시스트량을 크게 하여 충분한 가속감을 얻을 수 있도록 하고, 에코 모드시에는 연비를 우선하고 싶다고 추정되므로 다른 모드시와 비교하여 배터리 어시스트량을 작게 하여 연비를 개선한다.

Description

연료전지 자동차{FUEL CELL VEHICLE}
본 발명은, 연료전지 자동차에 관한 것으로, 상세하게는, 연료가스와 산화가스와의 전기화학반응에 의해 전기에너지를 발생하는 연료전지를 탑재한 자동차에 관한 것이다.
종래부터, 연료가스와 산화가스와의 전기화학반응에 의해 전기에너지를 발생하는 연료전지를 탑재한 연료전지 자동차가 알려져 있다. 이러한 종류의 연료전지 자동차로서는, 연료전지와 함께 배터리를 탑재하여, 가속시의 연료전지에 대한 요구 파워를 배터리의 충전량에 따라 제어하는 연료전지 자동차도 제안되어 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 액셀러레이터 밟음 변화량이 소정의 변화량일 때, 배터리 충전량이 충분하면 가속 요구가 크더라도 배터리가 충분한 파워를 어시스트할 수 있으므로 연료전지에 대한 요구 파워는 그렇게 크게 하지 않아도 되나, 배터리 충전량이 적을 때에는 가속 요구가 작더라도 배터리에서 충분한 파워를 어시스트할 수 없으므로 연료전지에 대한 요구 파워를 크게 한다는 제어가 제안되어 있다.
[특허문헌 1]
일본국 특개2001-339810호 공보
그러나, 특허문헌 1에서는 가속 요구의 크기와 배터리 충전량을 고려하여 배터리에 따른 어시스트량을 결정하고 있으나, 그 밖의 요인에 대해서는 고려하고 있지 않으므로, 운전상태에 따라서는 드라이버빌리티(drivability)가 악화되거나 연비가 저하된다는 문제가 있었다.
본 발명은, 이러한 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 종래의 연료전지 자동차와 비교하여 드라이버빌리티를 개선할 수 있는 연료전지 자동차를 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다. 또, 종래의 연료전지 자동차와 비교하여 연비를 개선할 수 있는 연료전지 자동차를 제공하는 것을 또 하나의 목적으로 한다.
본 발명은, 상기한 목적의 적어도 일부를 달성하기 위하여 이하의 수단을 채용하였다.
즉, 본 발명의 제 1 연료전지 자동차는,
차륜을 회전구동하는 전동기와,
연료가스와 산화가스와의 전기화학반응에 의해 전기에너지를 발생하는 연료전지와,
전기에너지의 충방전이 가능한 축전수단과,
운전자가 설정한 주행 모드를 검출하는 주행 모드 검출수단과,
요구동력을 산출하는 요구동력 산출수단과,
상기 요구동력에 의거하여 상기 연료전지에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값과 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정하는 데 있어서, 상기 요구동력이 증대하였을 때에는 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 상기 주행 모드 검출수단에 의하여 검출된 주행 모드에 의거하여 설정하는 목표값 설정수단과,
상기 연료전지에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지와 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지가 상기 목표값 설정수단에 의해 설정된 각 목표값에 일치하도록 상기 연료전지 및 상기 축전수단을 제어하는 제어수단을 구비한 것이다.
이 연료전지 자동차에서는, 요구동력에 의거하여 연료전지에서 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값과 축전수단에서 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정하는 데 있어서, 요구동력이 증대하였을 때에는 축전수단에서 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 주행 모드에 의거하여 설정하고, 연료전지에서 전동기로 출력되는 전기에너지와 축전수단에서 전동기로 출력되는 전기에너지가 각 목표값에 일치하도록 연료전지 및 축전수단을 제어한다. 이와 같이, 요구동력이 증대하였을 때에는 축전수단에서 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 주행 모드에 따라 적절하게 설정하기 때문에, 종래와 비교하여 드라이버빌리티나 연비를 개선할 수 있다. 또한, 주행 모드 검출수단은, 주행 모드 스위치로 하여도 좋고 시프트포지션센서로 하여도 좋다.
여기서, 상기 주행 모드 검출수단은, 적어도 연비 우선의 주행 모드와 가속 우선의 주행 모드를 포함하는 복수의 주행 모드 중에서 운전자가 설정한 주행 모드를 검출하고, 상기 목표값 설정수단은, 상기 요구동력이 증대하였을 때에 상기 주행 모드 검출수단에 의하여 검출된 주행 모드에 의거하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정할 때, 상기 주행 모드가 가속 우선의 주행 모드일 때에는 연비 우선의 주행 모드일 때 보다도 상기 목표값이 커지도록 하여도 좋다. 이렇게 하면, 가속보다 연비를 우선하고 싶다는 운전자의 의사나 연비보다 가속을 우선하고 싶다는 운전자의 의사에 따라 드라이버빌리티를 개선하거나 연비를 개선할 수 있다.
또, 이와 같이 주행 모드 검출수단을 구비한 연료전지 자동차에서, 운전자의 가속 의사에 관련되는 가속 의사 파라미터를 산출하는 가속 의사 파라미터 산출수단을 구비하고, 상기 목표값 설정수단은, 상기 요구동력이 증대하였을 때에는 상기 주행 모드 검출수단에 의하여 검출된 주행 모드와 상기 가속 의사 파라미터 산출수단에 의하여 산출된 가속 의사 파라미터에 의거하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정하여도 좋다. 이렇게 하면, 운전자의 가속 의사에 따라 충분한 가속감을 맛볼 수 있도록 하거나 반대로 가속을 억제하여 연비를 향상시킬 수 있다.
또한, 이와 같이 주행 모드 검출수단을 구비한 연료전지 자동차에서, 상기 가속 의사 파라미터 산출수단에 더하여, 운전자의 가속 의사에 관련되는 파라미터와 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값과의 관계를 주행 모드 마다 기억하는 기억수단을 구비하고, 상기 목표값 설정수단은, 상기 요구동력이 증대하였을 때에 상기 주행 모드 검출수단에 의하여 검출된 주행 모드에 의거하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정할 때, 상기 주행 모드 검출수단에 의하여 검출된 주행 모드에 대응하는 상기 관계를 상기 기억수단에서 판독하고, 상기 관계에 상기 가속 의사 파라미터 산출수단에 의하여 산출된 가속 의사 파라미터를 참조하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 도출하여도 좋다.
본 발명의 제 2 연료전지 자동차는,
차륜을 회전구동하는 전동기와,
연료가스와 산화가스와의 전기화학반응에 의해 전기에너지를 발생하는 연료전지와,
전기에너지의 충방전이 가능한 축전수단과,
차속을 검출하는 차속 검출수단과,
요구동력을 산출하는 요구동력 산출수단과,
상기 요구동력에 의거하여 상기 연료전지에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값과 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정하는 데 있어서, 상기 요구동력이 증대하였을 때에는 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 상기 차속 검출수단에 의하여 검출된 차속에 의거하여 설정하는 목표값 설정수단과,
상기 연료전지에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지와 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지가 상기 목표값 설정수단에 의하여 설정된 각 목표값에 일치하도록 상기 연료전지 및 상기 축전수단을 제어하는 제어수단을 구비한 것이다.
이 연료전지 자동차에서는, 요구동력에 의거하여 연료전지에서 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값과 축전수단에서 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정하는 데 있어서, 요구동력이 증대하였을 때에는 축전수단에서 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 차속에 의거하여 설정하고, 연료전지에서 전동기로 출력되는 전기에너지와 축전수단에서 전동기로 출력되는 전기에너지가 각 목표값에 일치하도록 연료전지 및 축전수단을 제어한다. 이와 같이, 요구동력이 증대하였을 때에는 축전수단에서 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 차속에 따라 적절하게 설정하기 때문에, 종래와 비교하여 드라이버빌리티나 연비를 개선할 수 있다. 또한, 차속 검출수단은, 차축과 전동기의 회전축이 직결되어 있을 때에는 전동기의 회전수를 검출하는 수단으로 하여도 좋다.
여기서, 상기 목표값 설정수단은, 상기 요구동력이 증대하였을 때에 상기 차속 검출수단에 의하여 검출된 차속에 의거하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정할 때, 상기 차속이 고차속역(高車速域)일 때에는 저차속역(低車速域)일 때보다 상기 목표값이 커지도록 하여도 좋다. 이렇게 하면, 고차속일때와 저차속일 때에 있어서 축전수단에 의한 전동기로의 토오크를 대략 동등하게 할 수 있기 때문에, 운전자가 체감하는 가속감이 차속과 상관없이 동등하게 되어, 드라이버빌리티가 향상된다. 즉, 전동기에 부여되는 파워는 전동기의 회전수와 전동기의 토오크와의 곱으로 나타내어지므로, 축전수단에 의한 전동기로의 파워가 같더라도 전동기의 회전수가 높은 고차속일 때에는 전동기의 회전수가 낮은 저차속일 때와 비교하여 토오크가 작아지나, 여기서는 고차속일 때에는 저차속일 때와 비교하여 축전수단에서 전동기로 출력되는 전기에너지를 크게 하고 있기 때문에 결과적으로 고차속일 때도 저차속일 때도 축전수단에 의한 전동기로의 토오크를 대략 동등하게 할 수 있는 것이다.
또, 이와 같이 차속 검출수단을 구비한 연료전지 자동차에서, 운전자의 가속 의사에 관련되는 가속 의사 파라미터를 산출하는 가속 의사 파라미터 산출수단을 구비하고, 상기 목표값 설정수단은, 상기 요구동력이 증대하였을 때에는 상기 차속 검출수단에 의하여 검출된 차속과 상기 가속 의사 파라미터 산출수단에 의하여 산출된 가속 의사 파라미터에 의거하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정하여도 좋다. 이렇게 하면, 운전자의 가속 의사에 따라 충분한 가속감을 맛볼 수 있도록 하거나 반대로 가속을 억제하여 연비를 향상시킬 수 있다.
또한, 이와 같이 차속 검출수단을 구비한 연료전지 자동차에서, 상기 가속 의사 파라미터 산출수단에 더하여, 운전자의 가속 의사에 관련되는 파라미터와 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값과의 관계를 미리 정한 차속역(車速域)마다 기억하는 기억수단을 구비하고, 상기 목표값 설정수단은, 상기 요구동력이 증대하였을 때에 상기 차속 검출수단에 의하여 검출된 차속에 의거하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정할 때, 상기 차속 검출수단에 의하여 검출된 차속에 대응하는 상기 관계를 상기 기억수단에서 판독하고, 상기 관계에 상기 가속 의사 파라미터 산출수단에 의하여 산출된 가속 의사 파라미터를 참조하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 도출하여도 좋다.
본 발명의 제 3 연료전지 자동차는,
차륜을 회전구동하는 전동기와,
연료가스와 산화가스와의 전기화학반응에 의해 전기에너지를 발생하는 연료전지와,
전기에너지의 충방전이 가능한 축전수단과,
노면의 오르막 구배(勾配)를 검출하는 구배 검출수단과,
요구동력을 산출하는 요구동력 산출수단과,
상기 요구동력에 의거하여 상기 연료전지에서 상기 전동기로 출력되는 전기 에너지의 목표값과 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정하는 데 있어서, 상기 요구동력이 증대하였을 때에는 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 상기 구배 검출수단에 의하여 검출된 오르막 구배에 의거하여 설정하는 목표값 설정수단과,
상기 연료전지에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지와 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지가 상기 목표값 설정수단에 의하여 설정된 각 목표값에 일치하도록 상기 연료전지 및 상기 축전수단을 제어하는 제어수단을 구비한 것이다.
이 연료전지 자동차에서는, 요구동력에 의거하여 연료전지에서 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값과 축전수단에서 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정하는 데 있어서, 요구동력이 증대하였을 때에는 축전수단에서 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 오르막 구배에 의거하여 설정하고, 연료전지에서 전동기로 출력되는 전기에너지와 축전수단에서 전동기로 출력되는 전기에너지가 각 목표값에 일치하도록 연료전지 및 축전수단을 제어한다. 이와 같이, 요구동력이 증대하였을 때에는 축전수단에서 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 오르막 구배에 따라 적절하게 설정하기 때문에, 종래와 비교하여 드라이버빌리티나 연비를 개선할 수 있다.
여기서, 상기 목표값 설정수단은, 상기 요구동력이 증대하였을 때에 상기 구배 검출수단에 의하여 검출된 오르막 구배에 의거하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정할 때, 상기 오르막 구배가 클수록 상기 목표값이 커지는 경향을 나타내도록 설정하여도 좋다. 일반적으로 오르막 구배가 클 때에는 오르막 구배가 작을 때와 비교하여 가속하기 어렵기 때문에 축전수단에서 전동기로 출력되는 전기에너지를 크게 함으로써, 운전자가 체감하는 가속도를 오르막 구배와 상관없이 대략 동등하게 할 수 있다.
또, 이와 같이 구배 검출수단을 구비한 연료전지 자동차에서, 운전자의 가속 의사에 관련되는 가속 의사 파라미터를 산출하는 가속 의사 파라미터 산출수단을 구비하고, 상기 목표값 설정수단은, 상기 요구동력이 증대하였을 때에는 상기 구배 검출수단에 의하여 검출된 오르막 구배와 상기 가속 의사 파라미터 산출수단에 의하여 산출된 가속 의사 파라미터에 의거하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정하여도 좋다. 이렇게 하면, 운전자의 가속 의사에 따라 충분한 가속감을 맛볼 수 있도록 하거나 반대로 가속을 억제하여 연비를 향상시킬 수 있다.
또한, 이와 같이 구배 검출수단을 구비한 연료전지 자동차에서, 상기 가속 의사 파라미터 산출수단에 더하여, 운전자의 가속 의사에 관련되는 파라미터와 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값과의 관계를 미리 정한 오르막 구배영역마다 기억하는 기억수단을 구비하고, 상기 목표값 설정수단은, 상기 요구동력이 증대하였을 때에 상기 구배 검출수단에 의하여 검출된 오르막 구배에 의거하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정할 때, 상기 구배 검출수단에 의하여 검출된 오르막 구배에 대응하는 상기 관계를 상기 기억수단에서 판독하고, 상기 관계에 상기 가속 의사 파라미터 산출수단에 의하여 산출된 가속 의사 파라미터를 참조하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 도출하여도 좋다.
본 발명의 제 4 연료전지 자동차는,
차륜을 회전구동하는 전동기와,
연료가스와 산화가스와의 전기화학반응에 의해 전기에너지를 발생하는 연료전지와,
전기에너지의 충방전이 가능한 축전수단과,
노면 마찰계수를 검출하는 마찰계수 검출수단과,
요구동력을 산출하는 요구동력 산출수단과,
상기 요구동력에 의거하여 상기 연료전지에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값과 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정하는 데 있어서, 상기 요구동력이 증대하였을 때에는 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 상기 마찰계수 검출수단에 의하여 검출된 노면 마찰계수에 의거하여 설정하는 목표값 설정수단과,
상기 연료전지에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지와 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지가 상기 목표값 설정수단에 의하여 설정된 각 목표값에 일치하도록 상기 연료전지 및 상기 축전수단을 제어하는 제어수단을 구비한 것이다.
이 연료전지 자동차에서는, 요구동력에 의거하여 연료전지에서 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값과 축전수단에서 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정하는 데 있어서, 요구동력이 증대하였을 때에는 축전수단에서 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 노면 마찰계수에 의거하여 설정하고, 연료전지에서 전동기로 출력되는 전기에너지와 축전수단에서 전동기로 출력되는 전기에너지가 각 목표값에 일치하도록 연료전지 및 축전수단을 제어한다. 이와 같이, 요구동력이 증대하였을 때에는 축전수단에서 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 노면 마찰계수에 따라 적절하게 설정하기 때문에, 종래와 비교하여 드라이버빌리티나 연비를 개선할 수 있다.
여기서, 상기 목표값 설정수단은, 상기 요구동력이 증대하였을 때에 상기 마찰계수 검출수단에 의하여 검출된 노면 마찰계수에 의거하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정할 때, 상기 노면 마찰계수가 작을수록 상기 목표값이 작아지는 경향을 나타내도록 설정하여도 좋다. 일반적으로 노면 마찰계수가 작을 때에는 노면 마찰계수가 클 때와 비교하여 미끄러지기 쉽기 때문에, 축전수단에서 전동기로 출력되는 전기에너지를 작게 하여 갑자기 큰 토오크가 걸리는 것을 방지함으로써, 드라이버빌리티가 향상된다.
또, 이와 같이 마찰계수 검출수단을 구비한 연료전지 자동차에서, 운전자의 가속 의사에 관련되는 가속 의사 파라미터를 산출하는 가속 의사 파라미터 산출수단을 구비하고, 상기 목표값 설정수단은, 상기 요구동력이 증대하였을 때에는 상기 마찰계수 검출수단에 의하여 검출된 노면 마찰계수와 상기 가속 의사 파라미터 산출수단에 의하여 산출된 가속 의사 파라미터에 의거하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정하여도 좋다. 이렇게 하면, 미끄러지기 어려운 노면에서는 충분한 가속감을 맛볼 수 있도록 하거나 반대로 가속을 억제하여 연비를 향상시킬 수 있고, 미끄러지기 쉬운 노면에서는 미끄러짐의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 이와 같이 마찰계수 검출수단을 구비한 연료전지 자동차에서, 상기 가속 의사 파라미터 산출수단에 더하여, 운전자의 가속 의사에 관련되는 파라미터와 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값과의 관계를 미리 정한 노면 마찰계수 영역마다 기억하는 기억수단을 구비하고, 상기 목표값 설정수단은, 상기 요구동력이 증대하였을 때에 상기 마찰계수 검출수단에 의하여 검출된 노면 마찰계수에 의거하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정할 때, 상기 마찰계수 검출수단에 의하여 검출된 노면 마찰계수에 대응하는 상기 관계를 상기 기억수단에서 판독하고, 상기 관계에 상기 가속 의사 파라미터 산출수단에 의하여 산출된 가속 의사 파라미터를 참조하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 도출하여도 좋다.
본 발명의 제 5 연료전지 자동차는,
차륜을 회전구동하는 전동기와,
연료가스와 산화가스와의 전기화학반응에 의해 전기에너지를 발생하는 연료전지와,
전기에너지의 충방전이 가능한 축전수단과,
요구동력을 산출하는 요구동력 산출수단과,
상기 요구동력에 의거하여 상기 연료전지에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값과 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정하는 데 있어서, 상기 연료전지의 운전을 정지하고 있는 상태에서 상기 연료전지의 운전을 재개한 직후는, 통상시와 비교하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 크게 설정하는 목표값 설정수단과,
상기 연료전지에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지와 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지가 상기 목표값 설정수단에 의하여 설정된 각 목표값에 일치하도록 상기 연료전지 및 상기 축전수단을 제어하는 제어수단을 구비한 것이다.
상기 연료전지 자동차에서는, 요구동력에 의거하여 연료전지에서 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값과 축전수단에서 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정하는 데 있어서, 연료전지의 운전을 정지하고 있는 상태에서 상기 연료전지의 운전을 재개한 직후는, 통상시와 비교하여 축전수단에서 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 크게 설정하고, 연료전지에서 전동기로 출력되는 전기에너지와 축전수단에서 전동기로 출력되는 전기에너지가 각 목표값에 일치하도록 연료전지 및 축전수단을 제어한다. 일반적으로 연료전지의 운전을 정지하고 있는 상태에서 연료전지의 운전을 재개한 직후는, 통상시와 비교하여 연료전지의 응답성이 좋지 않다. 또, 일반적으로 연료전지의 응답성과 비교하여 축전수단의 응답성의 쪽이 우수하다. 이 때문에, 연료전지의 운전를 정지하고 있는 상태에서 연료전지의 운전을 재개한 직후는, 통상시와 비교하여 축전수단에서 전동기로 출력되는 전기에너지가 커지도록 하면 응답성이 개선되고, 드라이버빌리티의 악화를 억제할 수 있다.
여기서, 상기 연료전지의 운전을 정지하고 있는 상태에서 상기 연료전지의 운전을 재개한 직후란, 상기 소정의 연료전지 정지조건이 성립하여 상기 연료전지의 운전을 정지한 후 소정의 연료전지 재개조건이 성립함으로써 상기 연료전지의 운전이 재개된 직후라 하여도 좋다.
또, 이러한 연료전지 자동차에서, 운전자의 가속 의사에 관련되는 가속 의사 파라미터를 산출하는 가속 의사 파라미터 산출수단을 구비하고, 상기 목표값 설정수단은, 상기 요구동력에 의거하여 상기 연료전지에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값과 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정하는 데 있어서, 통상시에는 상기 가속 의사 파라미터 산출수단에 의하여 산출된 가속 의사 파라미터에 의거하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정하고, 상기 연료전지의 운전을 정지하고 있는 상태에서 상기 연료전지의 운전을 재개한 직후에는 통상시와 비교하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 크게 설정하여도 좋다. 이렇게 하면, 운전자의 가속 의사에 따라 충분한 가속감을 맛볼 수 있도록 하거나 반대로 가속을 억제하여 연비를 향상시킬 수 있다.
또한, 이러한 연료전지 자동차에서, 상기 가속 의사 파라미터수단에 더하여, 운전자의 가속 의사에 관련되는 파라미터와 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값과의 관계를 통상시와 연료전지 운전 재개 직후로 나누어 기억하는 기억수단을 구비하고, 상기 목표값 설정수단은, 상기 연료전지가 통상시의 운전상태인지 연료전지 운전 재개 직후의 운전상태인지에 따라 상기 관계를 상기 기억수단에서 판독하고, 상기 관계에 상기 가속 의사 파라미터 산출수단에 의하여 산출된 가속 의사 파라미터를 참조하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 도출하여도 좋다.
상기한 연료전지 자동차 중 어느 하나가 가속 의사 파라미터 산출수단을 구비하고 있는 경우에는, 상기 가속 의사 파라미터 산출수단은, 운전자의 액셀러레이터 밟음량의 시간변화인 액셀러레이터 개도 변화율을 상기 가속 의사 파라미터로서 산출하도록 하여도 좋다. 또는, 운전자의 액셀러레이터 밟음량에 따라 결정되는 주행요구 파워의 시간변화를 상기 가속 의사 파라미터로서 산출하도록 하여도 좋다.
도 1은 연료전지 자동차의 구성의 개략을 나타내는 구성도,
도 2는 연료전지의 구성의 개략을 나타내는 구성도,
도 3은 구동제어 루틴의 플로우차트,
도 4는 요구 토오크 설정용 맵의 일례를 나타내는 설명도,
도 5는 배터리 어시스트량 맵을 나타내는 설명도로서, (a)는 연비우선 맵, (b)는 노멀 맵, (c)는 가속우선 맵을 나타내는 도,
도 6은 연료전지의 특성을 나타내는 그래프로서, (a)는 P-I 특성을 나타내고, (b)는 I-V 특성을 나타내는 그래프,
도 7은 경과시간과 출력파워의 합산값과의 관계를 나타내는 그래프,
도 8은 경과시간과 출력파워의 합산값의 관계를 나타내는 그래프로서, (a)는 모드 포지션(MP)이 에코 모드일 때, (b)는 모드 포지션(MP)이 통상 모드일 때, (c)는 모드 포지션(MP)이 스포츠 모드일 때를 나타내는 그래프,
도 9는 고차속이 될수록 어시스트량 시간 변화율이 커지도록 한 배터리 어시스트량 맵을 나타내는 설명도,
도 10은 배터리 어시스트량 맵을 나타내는 설명도로서, (a)는 작은 구배 영역 맵, (b)는 중간 구배 영역 맵, (c)는 큰 구배 영역 맵을 나타내는 도,
도 11은 배터리 어시스트량 맵을 나타내는 설명도로서, (a)는 저μ노면 맵, (b)는 노멀 맵을 나타내는 도,
도 12는 다른 구동제어 루틴의 플로우차트,
도 13은 배터리 어시스트량 맵을 나타내는 설명도로서, (a)는 FC 통상시 맵, (b)는 FC 발전응답성 저하시 맵을 나타내는 도면이다.
다음에, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를, 도면에 의거하여 이하에 설명한다.
도 1은, 본 발명의 일례를 나타내는 연료전지 자동차(10)의 구성의 개략을 나타내는 구성도이다.
연료전지 자동차(10)는, 연료가스로서의 수소와 산화가스로서의 공기중의 산소와의 전기화학반응에 의해 발전하는 연료전지(40)가 복수 적층된 연료전지 스택(30)과, 이 연료전지 스택(30)과 인버터(54)를 거쳐 접속된 모터(52)와, 인버터(54)와 연료전지 스택(30)을 접속하는 전력라인(53)에 DC/DC 컨버터(56)를 거쳐 접속된 배터리(58)와, 시스템 전체를 컨트롤하는 전자제어 유닛(70)을 구비하고 있다. 또한, 구동축(64)은, 디퍼런셜 기어(62)를 거쳐 구동륜(63, 63)에 접속되어 있고, 모터(52)에서 출력된 동력은 구동축(64)을 거쳐 최종적으로는 구동륜(63, 63)으로 출력되도록 되어 있다.
연료전지 스택(30)은, 고체 고분자형 연료전지(40)를 복수(예를 들면 수백개) 적층한 것이다. 도 2에 연료전지(40)의 개략구성을 나타낸다. 도면에 나타내는 바와 같이, 연료전지(40)는, 불소계 수지 등의 고분자 재료에 의해 형성된 프로톤 전도성의 막체인 고체 전해질막(42)과, 백금 또는 백금과 다른 금속으로 이루어지는 합금의 촉매가 이겨넣어진 카본클로스에 의해 형성되어 촉매가 이겨넣어진 면에서 고체 전해질막(42)을 끼워 유지하여 샌드위치구조를 구성하는 가스확산 전극으로서의 애노드(43) 및 캐소드(44)와, 이 샌드위치구조를 양측에서 끼우면서 애노드(43)와의 사이에 연료가스유로(46)를 형성하고, 캐소드(44)와의 사이에 산화가스 유로(47)를 형성함과 동시에, 인접하는 연료전지(40)와의 격벽을 이루는 2개의 세퍼레이터(45)에 의해 구성되어 있다. 그리고, 연료가스유로(46)를 통과하는 수소가스는, 애노드(43)에서 가스확산되어 촉매에 의하여 프로톤과 전자로 분리된다. 이 중 프로톤은 습윤 상태의 고체 전해질막(42)을 전도하여 캐소드(44)로 이동하고, 전자는 외부 회로를 통하여 캐소드(44)로 이동한다. 또, 산화가스유로(47)를 통과하는 에어에 포함되는 산소는, 캐소드(44)에서 가스확산되어 촉매상에서 프로톤과 전자와 에어 중의 산소가 반응하여 물이 생성된다. 이상의 전기화학반응에 의해 각 연료전지(40)에는 기전력이 생겨 전기에너지가 발생한다. 상기 연료전지 스택(30)에는, 전류계(31)와 전압계(33)가 설치되고, 전류계(31)는 연료전지 스택(30)에서 출력되는 전류를 검출하고, 전압계(33)는 연료전지 스택(30)에서 출력되는 전압을 검출하도록 되어 있다.
연료전지 스택(30)에는, 수소를 공급하는 수소봄베(12)와, 공기를 압송하는 에어컴프레서(22)가 설치되어 있다. 수소봄베(12)는, 수십 MPa의 고압수소를 축적하고 있고, 레귤레이터(14)에 의해 압력 조정된 수소를 연료전지 스택(30)에 공급하는 것이다. 연료전지 스택(30)에 공급된 수소는, 각 연료전지(40)의 연료가스유로(46)(도 2 참조)를 통과한 후 연료가스배출관(32)으로 도출된다. 이 연료가스배출관(32)에는, 연료전지 스택(30) 내의 수소농도를 높이기 위해 사용되는 애노드 퍼지밸브(18)가 설치되어 있다. 도 2에 나타내는 연료가스유로(46) 내의 수소농도는 산화가스유로(47) 내의 공기중의 질소가 애노드(43) 측으로 유입됨으로써 저하하기 때문에, 소정의 간격마다 소정의 개방시간만 애노드 퍼지밸브(18)를 개방하여 연료가스유로(46) 내의 질소를 방출하도록 하고 있다. 또, 수소순환펌프(20)는, 연료가스배출관(32) 중 연료전지 스택(30)과 애노드 퍼지밸브(18)와의 사이에서 연료전지 스택(30)과 레귤레이터(14)와의 사이에 연료가스배출관(32) 내의 수소함유가스를 합류시키는 것으로, 그 회전수를 변동시킴으로써 수소공급량을 조정할 수 있다.
한편, 에어컴프레서(22)는, 도시 생략한 에어클리너를 거쳐 대기중에서 흡입한 공기를 연료전지 스택(30)으로 압송하는 것으로, 그 회전수를 변동시킴으로써 산소공급량을 조정할 수 있다. 상기 에어컴프레서(22)와 연료전지 스택(30)과의 사이에는 가습기(24)가 설치되고, 이 가습기(24)는 에어컴프레서(22)에 의하여 압송된 공기를 가습하여 연료전지 스택(30)에 공급한다. 연료전지 스택(30)에 공급된 공기는, 각 연료전지(40)의 산화가스유로(47)(도 2 참조)를 통과한 후 산화가스배출관(34)으로부터 배출된다. 상기 산화가스배출관(34)에는, 공기 조압 밸브(26)가 설치되고, 상기 공기 조압 밸브(26)에 의해 산화가스유로(47) 내의 압력이 조정된다. 또한, 연료전지 스택(30)에서 산화가스배출관(34)으로 배출되는 공기는 전기화학반응에 의하여 생긴 물에 의해 다습하게 되어 있으나, 가습기(24)에서는 상기 다습인 공기에서 압송공기와 수증기를 교환한다.
또한, 도 1에서의 보조기계류란, 레귤레이터(14), 가습기(24), 애노드 퍼지밸브(18), 수소순환펌프(20), 에어컴프레서(22), 공기 조압 밸브(26) 등이며, 이들은 연료전지 스택(30) 또는 배터리(58)로부터 전력의 공급을 받는다.
모터(52)는, 구동축(64)에 접속되고, 발전기로서 구동할 수 있음과 동시에 전동기로서도 구동할 수 있는 주지의 동기 발전 전동기로서 구성되어 있고, 인버터(54)를 거쳐 배터리(58)나 연료전지 스택(30)과 전력의 주고받음을 행한다.
배터리(58)는, 주지의 니켈 수소 2차 전지나, 리튬 이온 2차 전지에 의해 구성되어 있고, DC/DC 컨버터(56)를 거쳐 연료전지 스택(30)과 병렬로 접속되어 있다. 상기 배터리(58)는, 차량 감속시의 회생 에너지나 연료전지 스택(30)에서 발생한 전기에너지를 흡수하거나, 축적한 전기에너지를 방전하여 연료전지 스택(30)만으로는 부족한 전력을 모터(52)에 공급한다. 후자의 동작은, 연료전지 스택(30)만으로는 부족한 전력을 모터(52)에 공급하는 것이므로, 배터리(58)에 의한 연료전지 스택(30)의 어시스트라 부르거나 단지 배터리 어시스트라 부른다. 또한, 배터리(58) 대신 커패시터를 채용하여도 좋다.
전자제어 유닛(70)은, CPU(72)를 중심으로 하여 구성된 원 칩 마이크로프로세서로서 구성되어 있고, 처리 프로그램을 기억한 ROM(74)과, 일시적으로 데이터를 기억하는 RAM(76)과, 입출력 포트(도시 생략)를 구비하고 있다. 상기 전자제어 유닛(70)에는, 전류계(31)나 전압계(33)에서 검출되는 연료전지 스택(30)의 출력전류(Ifc)나 출력전압(Vfc), 도시 생략한 유량계나 온도계에서 연료전지 스택(30)에 공급되는 수소 및 공기의 유량이나 온도에 관한 신호, 가습기(24)나 에어컴프레서(22)의 운전상태에 관한 신호, 모터(52)를 제어하기 위해 필요한 신호[예를 들면 모터(52)의 회전수(Nm)나 모터(52)에 인가되는 상전류 등], 배터리(58)를 관리하기 위해 필요한 충방전 전류 등이 입력 포트를 거쳐 입력된다. 또한, 전자제어 유닛(70)은, 배터리(58)의 충방전 전류의 적산값에 의거하여 잔류 용량(SOC)을 계산 하고, 연료전지 스택(30)의 출력전류(Ifc) 및 출력전압(Vfc)에 의거하여 출력파워( Pfc)를 계산한다. 또, 차속센서(88)에서의 차속(V), 시프트 레버(81)의 위치를 검출하는 시프트 포지션 센서(82)에서의 시프트 포지션(SP), 액셀러레이터 페달(83)의 밟음량을 검출하는 액셀러레이터 페달 포지션 센서(84)에서의 액셀러레이터 개도(Acc), 브레이크 페달(85)의 밟음량을 검출하는 브레이크 페달 포지션 센서(86)에서의 브레이크 페달 포지션(BP), 노면의 구배를 검출하는 구배센서(89)에서의 노면구배(Rθ), 운전자에 의해 설정되는 주행 모드 스위치(90)에서의 모드 포지션(MP), 구동륜(63, 63)에 설치된 구동륜 속도센서(91)에서의 구동륜 속도(Vw) 등도 입력 포트를 거쳐 입력된다. 본 실시형태에서는, 주행 모드 스위치(90)는, 연비를 우선하는 에코 모드와 가속을 우선하는 스포츠 모드와 양자 중간의 통상 모드 3가지 중 어느 하나를 운전자가 설정하도록 되어 있다. 한편, 전자제어 유닛(70)에서는, 에어컴프레서(22)로의 구동신호, 가습기(16)로의 제어신호, 레귤레이터(14)나 애노드 퍼지밸브(18), 공기 조압 밸브(26)로의 제어신호, 인버터(54)로의 제어신호, DC/DC 컨버터(56)로의 제어신호 등이 출력 포트를 거쳐 출력된다.
다음에, 이렇게 해서 구성된 실시예의 연료전지 자동차(10)의 동작에 대하여 설명한다. 도 3은, 연료전지 스택(30)이 발전중이고 또한 연료전지 자동차(10)가 주행 중일 때 전자제어 유닛(70)에 의해 소정시간 마다(예를 들면 8 msec 마다) 반복하여 실행되는 구동제어 루틴의 일례를 나타내는 플로우차트이다. 또한, 설명의 편의를 위해, 여기서는 전제로서, 주행 요구 파워(Pdr＊)는 연료전지 스택(30)에서의 출력파워(Pfc)만으로 공급할 수 있는 것으로 하고, 배터리(58)의 SOC는 충전을 필요로 하지 않는 적정 범위에 있는 것으로 한다.
이 구동제어 루틴이 실행되면, 전자제어 유닛(70)의 CPU(72)는, 먼저, 액셀러레이터 페달 포지션 센서(84)에서의 액셀러레이터 개도(Acc)나 차속센서(88)에서의 차속(V), 모터(52)의 회전수(Nm), 전류계(31)에서의 연료전지 스택(30)의 출력전류(Ifc), 전압계(33)에서의 연료전지 스택(30)의 출력전압(Vfc), 모드 스위치(90)에서의 모드 포지션(MP), 배터리(50)의 충방전 전류 등 제어에 필요한 데이터를 입력하는 처리를 실행한다(단계 S110).
이렇게 하여 데이터를 입력하면, 입력한 액셀러레이터 개도(Acc)와 차속(V) 에 의거하여 차량에 요구되는 토오크로서 구동륜(63, 63)에 연결된 구동축(64)에 출력해야 할 주행 요구 토오크(Tdr＊)와 연료전지 스택(30)에 요구되는 FC 요구 파워(Pfc＊)를 설정한다(단계 S115). 주행 요구 토오크(Tdr＊)는, 본 실시형태에서는, 액셀러레이터 개도(Acc)와 차속(V)과 주행 요구 토오크(Tdr＊)와의 관계를 미리 정하여 요구 토오크 설정용 맵으로서 ROM(74)에 기억하여 두고, 액셀러레이터 개도(Acc)와 차속(V)이 주어지면 기억한 맵에서 대응하는 주행 요구 토오크(Tdr＊)를 도출하여 설정하는 것으로 하였다. 도 4에 요구 토오크 설정용 맵의 일례를 나타낸다. FC 요구 파워(Pfc＊)는, 설정한 주행 요구 토오크(Tdr＊)에 구동축(64)의 회전수(Ndr)를 곱한 것[즉 주행 요구 파워(Pdr＊)]과 배터리(50)가 요구하는 충방전 요구 파워(Pb＊)와의 합으로서 계산할 수 있으나, 이미 설명한 바와 같이, 여기서는 주행 요구 파워(Pdr＊)는 연료전지 스택(30)에서의 출력파워(Pfc)만으로 공급할 수 있는 것으로 하고, 배터리(58)의 SOC는 충전을 필요로 하지 않는 적정 범위 에 있다고 하였기 때문에, FC 요구 파워(Pfc＊)는 주행 요구 파워(Pdr＊)와 일치한다. 또한, 본 실시형태에서는 모터(52)의 회전축이 구동축(64)과 직결되어 있기 때문에 구동축(64)의 회전수(Ndr)는 모터(52)의 회전수(Nm)와 일치한다.
이어서, 주행 모드 스위치(90)에서의 모드 포지션(MP)에 의거하여 배터리 어시스트량 맵을 선택한다(단계 S120). 배터리 어시스트량 맵은, 도 5에 나타내는 바와 같이 액셀러레이터 개도 변화율(ΔAcc)과 어시스트량 시간 변화율과의 관계를 나타내는 맵이고, 에코 모드, 통상 모드, 스포츠 모드의 각 모드마다 작성되어, ROM(74)에 기억되어 있다. 여기서, 액셀러레이터 개도 변화율(ΔAcc)은, 금회의 구동제어 루틴인 단계 S110에서 입력한 액셀러레이터 개도(Acc)와 전회의 구동제어 루틴의 단계 S110에서 입력한 액셀러레이터 개도(Acc)와의 차분이고, 운전자의 가속 요구 의사를 추측하기 위한 파라미터이다. 예를 들면, 액셀러레이터 개도 변화율(ΔAcc)이 클 때에는, 액셀러레이터 페달(83)이 갑자기 크게 밟혔다는 것이므로 운전자가 급가속을 요구하고 있는 것으로 추측할 수 있고, 액셀러레이터 개도 변화율(ΔAcc)이 작을 때에는, 액셀러레이터 페달(83)이 천천히 밟혔다는 것이므로 운전자가 완만한 가속을 요구하고 있는 것으로 추측할 수 있다. 또, 어시스트량 시간 변화율은, 어시스트 개시시로부터의 경과시간을 곱함으로써 배터리(58)에 의한 어시스트량( Past)을 산출하기 위한 것이다. 각 배터리 어시스트량 맵 모두, 액셀러레이터 개도 변화율(ΔAcc)이 미리 정한 문턱값(Aref) 이하일 때에는, 배터리(58)에서 어시스트 시간 변화율이 제로가 되도록 작성되고, 액셀러레이터 개도 변화율(ΔAcc)이 문턱값(Aref)을 넘었을 때에는, 액셀러레이터 개도 변화율(ΔAcc)이 커 질수록 배터리(58)의 어시스트량 시간 변화율이 커지는 경향을 가지며, 또한 연비 우선 맵, 노멀 맵, 가속 우선 맵의 순으로 어시스트량 시간 변화율이 커지도록 작성되어 있다. 또, 각 배터리 어시스트량 맵 모두, 액셀러레이터 개도 변화율(ΔAcc)이 소정값 이상일 때에는 최대의 어시스트량 시간 변화율(t)이 되도록 작성되어 있다. 그리고, 단계 S120에서 모드 포지션(MP)이 에코 모드일 때에는 연비 우선 맵이 선택되고, 통상 모드일 때에는 노멀 맵이 선택되며, 스포츠 모드일 때에는 가속 우선 맵이 선택된다.
이어서, 액셀러레이터 개도 변화율(ΔAcc)을 산출하고(단계 S125), 그 액셀러레이터 개도 변화율(ΔAcc)이 문턱값(Aref)을 넘었는지의 여부를 판정한다(단계 S130). 여기서, 문턱값(Aref)은, 운전자가 완만한 가속을 요구하고 있는지 급가속을 요구하고 있는지의 경계를 나타내는 값으로, 실험을 반복함으로써 구한 값이다. 구체적으로는, 액셀러레이터 개도 변화율(ΔAcc)이 문턱값(Aref)일 때의 주행 요구 파워(Pdr＊)의 증가분을 연료전지 스택(30)만으로 공급하는 경우에 요하는 시간과 운전자가 기대하는 가속에 요하는 시간과의 어긋남이 거의 없도록 설정되어 있다.
지금, 정상운전에서 운전자가 급가속을 요구한 직후를 생각하면, 액셀러레이터 개도 변화율(ΔAcc)이 문턱값(Aref)을 넘으므로, 과도상태 플래그(F)에 값 1을 세트한다(단계 S135). 여기서, 과도상태 플래그(F)는, 연료전지 스택(30)이 과도상태일 때에 값 1로 세트 되고, 과도상태가 아닐 때에 제로로 리세트 되는 플래그이다. 또, 과도상태란, 연료전지 스택(30)의 출력파워(Pfc)가 주행 요구 파워(Pdr＊)에 도달할 때까지 상승하는 과정을 말한다. 이러한 과도상태가 생기는 것은, 연료 전지 스택(30)은 전기화학반응에 의해 발전하여 출력파워(Pfc)를 출력하기 때문에, 운전자가 급한 가속을 요구하였을 때에 설정되는 주행 요구 파워(Pdr＊)를 출력할 때까지 시간이 필요하기 때문이다. 이어서, 단계 S120에서 선택한 배터리 어시스트량 맵을 이용하여 액셀러레이터 개도 변화율(ΔAcc)에 대응하는 액셀러레이터량 시간 변화율을 구하고(단계 S140), 그 액셀러레이터량 시간 변화율과 액셀러레이터 개도 변화율(ΔAcc)이 문턱값(Aref)를 넘은 시점에서의 경과시간을 곱한 값을 임시 어시스트량(Pasttmp)으로 한다(단계 S145). 또, 주행 요구 파워(Pdr＊)와 현재의 연료전지 스택(30)에서의 출력파워(Pfc)와의 차분(ΔP)을 산출하고(단계 S150), 차분(ΔP)이 실질 제로인지의 여부를 판정한다(단계 S155). 여기서는, 정상운전에서 운전자가 급가속을 요구한 직후를 생각하고 있으므로 차분(ΔP)은 실질 제로가 아니라고 판정된다. 이어서, 단계 S150에서 산출한 임시 어시스트량(Pasttmp)이 차분(ΔP)보다 큰지의 여부를 판정한다(단계 S160). 여기서는, 정상운전에서 운전자가 급가속을 요구한 직후를 생각하고 있으므로, 차분(ΔP)은 큰 값으로 되어 있고 임시 어시스트량(Pasttmp)은 차분(ΔP) 이하로 되어 있다고 한다. 그렇게 하면, 단계 S160에서는 부정적인 판정이 이루어진다. 이어서 배터리(58)의 SOC나 배터리 온도 등으로부터 현시점에서 어시스트 가능한 상한값인 어시스트량 상한값(Pastmax)을 산출하고(단계 S165), 임시 어시스트량(Pasttmp)과 어시스트량 상한값(Pastmax) 중 작은 쪽을 어시스트량(Past)으로서 설정한다(단계 S170). 그 후, 연료전지 스택(30) 및 배터리(58)의 파워 컨트롤을 실행한다(단계 S175). 구체적으로는, 연료전지 스택(30)에서 FC 요구 파워(Pfc＊)[= 주행 요구 파워(Pdr＊)]가 출력되도록 에어컴프레서(22)의 회전수를 조절하여 공기량을 증가 또는 감소시킴과 동시에, 연료전지 스택(30)의 동작점을 DC/DC 컨버터(56)에 의하여 이동시킨다. 이 때, 수소는 수소봄베(12)에서 레귤레이터(14)를 거쳐 연료전지 스택(30)에 공급되나, 소비되지 않고 연료가스 배출관(32)으로 배출된 수소는 수소순환펌프(20)에 의하여 다시 연료전지 스택(30)에 공급되고, 소비된 만큼은 수소봄베(12)에서 보급된다. 또, 어시스트량(Past)이 배터리(58)에서 DC/DC 컨버터(56)나 인버터(54)를 거쳐 모터(52)에 공급되도록 한다.
여기서, 연료전지 스택(30)의 동작점의 제어는, FC 요구 파워(Pfc＊)가 결정되면, 도 6(a)에 나타내는 전력-전류 특성(P-I 특성)에서 그 FC 요구 파워(Pfc＊)를 출력하기 위한 전류(Ifc＊)를 결정하고, 도 6(b)에 나타내는 전류-전압 특성(I-V 특성)에서 그 전류(Ifc＊)에 대응한 전압(Vfc＊)을 결정하고, 그 전압(Vfc＊)을 목표전압으로 하여 DC/DC 컨버터(56)에서 연료전지 스택(30)의 출력전압을 제어함으로써 행한다. 이에 따라, 연료전지 스택(30)의 동작점, 즉 출력파워를 제어할 수 있다. 또한, P-I 특성과 P-V 특성은, 온도 등 여러가지 요인에 의하여 변동되기 때문에 정기적으로 보정한다.
그런데, 단계 S110∼S175의 처리가 반복되는 동안에, 운전자에 의한 액셀러레이터 페달(83)의 밟음량이 안정되어 단계 S130에서 액셀러레이터 개도 변화율(ΔAcc)이 문턱값(Aref) 이하라고 판정되었을 때, 전자제어 유닛(70)의 CPU(72)는 과도상태 플래그(F)가 값 1인지의 여부를 판정한다(단계 S180). 지금, 액셀러레이터 개도 변화율(ΔAcc)이 문턱값(Aref)을 넘었던 상태에서 비로소 문턱값(Aref) 이하 가 되었던 때를 생각하면, 과도상태 플래그(F)는 값 1이기 때문에 단계 S180에서 긍정적인 판정이 이루어지고, 그 후 단계 S145∼단계 S170의 처리가 실행되어 어시스트량(Past)이 설정되고, 단계 S175에서 연료전지 스택(30) 및 배터리(58)의 파워 컨트롤이 실행된다. 이에 따라, 액셀러레이터 개도 변화율(ΔAcc)이 문턱값(Aref) 이하가 된 후에도, 배터리(58)가 연료전지 스택(30)을 어시스트함으로써 배터리(58)에서의 출력파워(Pb)와 연료전지 스택(30)에서의 출력파워(Pb)의 합산값이 주행 요구 파워(Pdr＊)에 가까워지도록 제어된다.
그 후, 단계 S110∼S130, S180, S145∼S175의 처리가 반복되는 동안에, 단계 S160에서 임시 어시스트량(Pasttmp)이 차분(ΔP)보다 크다고 판정되면, 임시 어시스트량(Pasttmp)의 값을 차분(ΔP)으로 변경한다(단계 S185). 이와 같이 임시 어시스트량(Pasttmp)의 값을 차분(ΔP)으로 변경하는 것은, 어시스트량(Past)이 차분(ΔP)을 넘어버리면, 배터리(58)의 출력파워(Pb)와 연료전지 스택(30)의 출력파워(Pfc)와의 합산값이 주행 요구 파워(Pdr＊)를 넘어버리기 때문이다. 그 후, 단계 S165, S170를 지나 어시스트량(Past)을 설정하고, 단계 S175에서 연료전지 스택(30) 및 배터리(58)의 파워 컨트롤이 실행된다. 이에 따라, 배터리(58)의 출력파워(Pb)와 연료전지 스택(30)의 출력파워(Pfc)와의 합산값이 주행 요구 파워(Pdr＊)를 넘지 않도록 제어된다.
그 후, 단계 S110∼S130, S180, S145∼S160, S185, S165∼S175의 처리가 반복되는 동안에, 단계 S155에서 차분(ΔP)이 실질 제로라고 판정되면, 어시스트량(Past)을 제로로 설정함과 동시에 과도상태 플래그(F)를 제로로 리세트한다(단계 S190). 차분(ΔP)이 실질 제로라는 것은, 주행 요구 파워(Pdr＊)를 연료전지 스택(30)에서의 출력파워(Pfc)만으로 출력 가능한 상태가 되었다는 것이므로, 어시스트량(Past)을 제로로 하여 배터리(58)에 의한 어시스트를 종료하는 것이다. 그 후, 단계 S175에서 연료전지 스택(30)의 파워 컨트롤이 실행되고, 연료전지 스택(30)에서 모터(58)로 주행 요구 파워(Pdr＊)가 출력된다.
이러한 구동제어 루틴을 실행하고 있을 때의 배터리(58)에서의 출력파워(Pb)와 연료전지 스택(30)에서의 출력파워(Pfc)의 합산값의 추이에 대하여, 도 7의 그래프에 의거하여 설명한다. 도 7은 액셀러레이터 개도 변화율(ΔAcc)이 문턱값(Aref)를 넘은 시각 t0으로부터의 경과시간과 배터리(58)에서의 출력파워(Pb)와 연료전지 스택(30)에서의 출력파워(Pfc)의 합산값과의 관계를 나타내는 그래프이다. 여기서는, 설명의 편의상, 임시 어시스트량(Pasttmp)이 어시스트량 상한값(Pastmax) 이하이고, 어시스트량(Past)은 임시 어시스트량(Pasttmp)과 일치하는 것으로서 설명한다. 도 7에 있어서, 시각 t2는 임시 어시스트량(Pasttmp)이 차분(ΔP)과 일치한 시점이고, 시각 t3는 차분(ΔP)이 실질 제로가 된 시점이다. 시각 tO∼시각 t1에서는, 어시스트량(Past)은 어시스트량 시간 변화율에 경과시간을 곱하여 산출되기 때문에 시간의 경과에 따라 서서히 증대되어 간다. 시각 t1∼시각 t2에서는, 어시스트량(Past)은 차분(ΔP)이 되기 때문에, 양 파워(Pb, Pfc)의 합산값은 주행 요구 파워(Pdr＊)가 된다. 시각 t2 이후는, 차분(ΔP)이 실질 제로가 되기 때문에, 배터리(58)의 어시스트는 행하여지지 않고 연료전지 스택(30)에서 출력되는 파워(Pfc)만으로 주행 요구 파워(Pdr＊)를 공급하게 된다. 즉, 당초부터 배터 리(58)의 어시스트없이 연료전지 스택(30)에서 출력되는 파워(Pfc)만으로 대처한다고 하면 시각 t2가 되지 않으면 주행 요구 파워(Pdr＊)가 출력되지 않는 것에 대하여, 배터리(58)로 어시스트함으로써 시각 t1의 시점에서 주행 요구 파워(Pdr＊)가 출력되게 된다.
도 8은, 도 7과 마찬가지로, 액셀러레이터 개도 변화율(ΔAcc)이 문턱값(Aref)을 넘은 시각 t0으로부터의 경과시간과 배터리(58)에서의 출력파워(Pb)와 연료전지 스택(30)에서의 출력파워(Pfc)의 합산값과의 관계를 나타내는 그래프이고, 도 8(a)는 모드 포지션(MP)이 에코 모드일 때, 도 8(b)는 모드 포지션(MP)이 통상 모드일 때, 도 8(c)는 모드 포지션(MP)이 스포츠 모드일 때를 나타낸다. 이들 그래프를 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 배터리 어시스트분은 스포츠 모드가 가장 크고, 이어서 통상 모드가 크고, 에코 모드가 가장 작다. 이 때문에, 파워 합산값이 주행 요구 파워(Pdr＊)에 도달하는 시각은, 스포츠 모드가 가장 빠르고(시각 t13), 이어서 통상 모드가 빠르며(시각 t12), 에코 모드가 가장 느리다(시각 t11). 즉, 가속시의 액셀러레이터 워크에 대한 반응은, 스포츠 모드가 가장 좋고, 이어서 통상 모드, 에코 모드의 순이 된다. 한편, 가속시의 연비는, 배터리(58)와 인버터(54)와의 사이에 DC/DC 컨버터(56)가 개재하고 있기 때문에 배터리 어시스트량이 클수록 DC/DC 컨버터(56)에서의 충방전 효율의 악화가 연비에 불리하게 작용하게 됨으로, 에코 모드가 가장 좋고, 이어서 통상 모드, 스포츠 모드 순이 된다.
이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 연료전지 자동차(10)에 의하면, 배터리(58)에 의한 어시스트량(= 어시스트량 시간 변화율 × 경과시간)을 모 드 포지션(MP)과 액셀러레이터 개도 변화율(ΔAcc)에 따라 적절하게 설정하기 때문에, 종래와 비교하여 드라이버빌리티나 연비를 개선할 수 있다. 구체적으로는, 액셀러레이터 개도 변화율(ΔAcc)이 클 때에는 운전자는 급가속을 요구하고 있다고 추정되므로, 어시스트량을 크게 하여 충분한 가속감을 맛볼 수 있도록 하고, 반대로 액셀러레이터 개도 변화율(ΔAcc)이 작을 때에는 운전자는 완만한 가속을 요구하고 있다고 추지(推知)되므로, 어시스트량을 작게 하고 가속을 억제하여 연비를 향상시킬 수 있다. 또, 모드 포지션(MP)이 스포츠 모드일 때에는 운전자는 연비보다도 가속을 우선하고 싶다는 의사표시를 하고 있다고 추정되므로 다른 모드일 때와 비교하여 어시스트량을 크게 하여 충분한 가속감이 얻어지도록 하고, 모드 포지션(MP)이 에코 모드일 때에는 운전자는 가속보다도 연비를 우선하고 싶다는 의사 표시를 하고 있다고 추정되므로 다른 모드일 때와 비교하여 어시스트량을 작게 하여 연비가 개선되도록 한다.
또한, 본 발명은 상기한 실시형태에 어떠한 한정이 되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 한 여러가지 형태로 실시할 수 있음은 물론이다.
예를 들면, 상기한 실시형태에서는 주행 모드 스위치(90)에 의해 선택 가능한 모드를 스포츠 모드, 통상 모드, 에코 모드의 3가지로 하였으나, 토오크의 급격한 증가를 방지하기 위하여 어시스트량을 다른 모드 보다도 작게 하는 스노우 모드 등의 다른 모드를 가하여도 좋다. 또한, 에코 모드시에는 배터리 어시스트를 행하지 않도록 하여도 좋다.
또, 상기한 실시형태에서는, 문턱값(ΔAref)을 어느 모드에서도 같은 값으로 하였으나, 에코 모드시의 연비 우선 맵, 통상 모드시의 노멀 맵, 스포츠 모드시의 가속 우선 맵의 순으로 문턱값(ΔAref)이 작아지도록 하여도 좋다. 이렇게 하면, 배터리 어시스트를 행하는 빈도는 스포츠 모드시가 가장 많아지고 에코 모드시가 가장 적어지므로, 에코 모드시의 연비가 한층 향상된다.
또한, 상기한 실시형태에서는, 차속을 고려하지 않고 배터리 어시스트량을 산출하였으나, 차속을 고려하여 배터리 어시스트량을 산출하여도 좋다. 예를 들면 도 9에 나타내는 바와 같이 고차속이 될수록 어시스트량 시간 변화율이 커지도록 한다. 이렇게 하면, 고차속일 때나 저차속일 때에도 배터리(58)에 의한 모터(52)에의 어시스트 토오크를 대략 동등하게 할 수 있으므로, 운전자가 체감하는 가속감이 차속과 상관없이 동등하게 되어, 드라이버빌리티가 향상된다. 즉, 모터(52)에 부여되는 파워는 모터(52)의 회전수와 토오크와의 곱으로 나타내어지므로, 어시스트량(파워)이 같아도 모터(52)의 회전수가 높은 고차속일 때에는 모터(52)의 회전수가 낮은 저차속일 때와 비교하여 토오크가 작아지나, 여기서는 고차속일 때에는 저차속일 때와 비교하여 어시스트량을 크게 하고 있으므로 결과적으로 고차속일 때나 저차속일 때에도 모터(52)의 어시스트 토오크를 대략 동등하게 할 수 있다. 또한, 상기한 실시형태에서는, 구동축(64)과 모터(52)의 회전축이 직결되어 있으므로 차속(V) 대신 모터(52)의 회전수(Nm)를 사용하여도 좋다.
또한, 상기한 실시형태에서는, 도 3의 구동제어 루틴의 단계 S120에서, 주행 모드 스위치(90)에서의 모드 포지션(MP)에 의거하여 배터리 어시스트량 맵을 선택하도록 하였으나, 그 대신 이하의 (1)∼(3) 중 어느 하나와 같이 하여 배터리 어시 스트량 맵을 선택하여도 좋다.
(1) 운전자가 시프트 레버(81)를 조작함으로써 스포츠 모드의 시프트 위치와 통상 모드의 시프트 위치와 에코 모드의 시프트 위치 중에서 시프트 위치를 선택할 수 있도록 하고, 도 3의 구동제어 루틴의 단계 S120에서 시프트 포지션 센서(82)에서의 시프트 포지션(SP)에 의거하여 상기한 실시형태와 동일하게 하여 각 모드에 대응하는 배터리 어시스트량 맵을 선택하도록 하여도 좋다. 이 경우에도, 상기한 실시형태와 동일한 효과가 얻어진다.
(2) 오르막 구배(Rθ)의 범위를 미리 작은 구배 영역과 중간 구배 영역과 큰 구배 영역으로 나누고, 도 10(a)∼(c)에 나타내는 바와 같이, 작은 구배 영역의 배터리 어시스트량 맵을 상기한 실시형태의 에코 모드의 배터리 어시스트량 맵으로 하고, 중간 구배 영역의 배터리 어시스트량 맵을 상기한 실시형태의 통상 모드의 배터리 어시스트량 맵으로 하고, 큰 구배 영역의 배터리 어시스트량 맵을 상기한 실시형태의 스포츠 모드의 배터리 어시스트량 맵으로 하여, 도 3의 구동제어 루틴의 단계 S120에서 구배센서(89)에서의 오르막 구배(Rθ)에 의거하여 어느 하나의 배터리 어시스트량 맵을 선택하도록 하여도 좋다. 이렇게 하면, 배터리 어시스트량을 오르막 구배(Rθ)에 따라 적절하게 설정할 수 있으므로, 종래와 비교하여 드라이버빌리티나 연비를 개선할 수 있다. 즉, 일반적으로 오르막 구배(Rθ)가 클 때에는 오르막 구배(Rθ)가 작을 때와 비교하여 가속하기 어려우므로 어시스트량을 크게 함으로써, 운전자가 체감하는 가속도를 오르막 구배(Rθ)와 상관없이 대략 동등하게 할 수 있다. 또한, 상기한 실시형태와 마찬가지로, 배터리 어시스트량은 액셀 러레이터 개도 변화율(ΔAcc)에 따라서도 변하므로, 운전자의 가속 의사에 따라 충분한 가속감을 맛볼 수 있게 하거나 반대로 가속을 억제하여 연비를 향상시킬 수 있다.
(3) 도 3의 구동제어 루틴의 단계 S120에서, 차속(V)과 구동륜 속도(Vw)와의 편차에서 구동륜(63, 63)의 슬립율을 검출하고, 상기 검출한 슬립율이 미리 정한 저μ노면의 슬립율 범위(예를 들면 20% 이상)에 들어가는 경우에는 현재 주행중인 노면이 저μ노면[노면 마찰계수(μ)가 작다]이라고 판정하여 도 11(a)에 나타내는 바와 같이 배터리 어시스트량 맵을 상기한 실시형태의 에코 모드의 배터리 어시스트량 맵으로 하고, 저μ노면의 슬립율 범위에 들어가지 않는 경우에는 저μ노면이 아니다[노면 마찰계수(μ)가 크다]라고 판정하여 도 11(b)에 나타내는 바와 같이 배터리 어시스트량 맵을 상기한 실시형태의 통상 모드의 배터리 어시스트량 맵으로 하여도 좋다. 이렇게 하면, 배터리 어시스트량을 노면 마찰계수(μ)에 따라 적절하게 설정할 수 있으므로, 종래와 비교하여 드라이버빌리티나 연비를 개선할 수 있다. 즉, 일반적으로 노면 마찰계수(μ)가 작을 때에는 노면 마찰계수(μ)가 클 때와 비교하여 미끄러지기 쉬우므로 어시스트량을 작게 하여 갑자기 큰 토오크가 걸리는 것을 방지함으로써, 드라이버빌리티가 향상된다. 또한, 상기한 실시형태와 마찬가지로, 배터리 어시스트량은 액셀러레이터 개도 변화율(ΔAcc)에 따라서도 변하므로, 미끄러지기 어려운 노면에서는 충분한 가속감을 맛볼 수 있도록 하거나 반대로 가속을 억제하여 연비를 향상시킬 수 있고, 미끄러지기 쉬운 저μ노면에서는 미끄러짐의 발생을 방지할 수 있다.
그리고 또, 상기한 실시형태의 도 3의 구동제어 루틴 대신, 도 12에 나타내는 구동제어 루틴을 채용하여도 좋다. 도 12의 구동제어 루틴에서는, 도 3의 구동제어 루틴의 단계 S110∼S120 대신 단계 S100∼S108을 채용한 것 이외에는 도 3의 구동제어 루틴과 동일하기 때문에, 여기서는 그 상위점에 대해서만 설명한다. 단, 여기서는 전제로서, 연비를 향상시키도록, 전자제어 유닛(70)의 CPU(72)는, 소정의 정지조건이 성립하였을 때[예를 들면 FC 요구 파워(Pfc＊)가 연료전지 스택(30)의 운전효율이 나빠질 정도로 낮아졌을 때]에는 연료전지 스택(30)으로의 수소나 공기의 공급을 정지하여 연료전지 스택(30)의 운전을 정지시키고, 그 후 소정의 재개조건이 성립하였을 때[예를 들면 배터리(58)만으로 연료전지 자동차(10)에 필요한 전력을 공급할 수 없게 되었을 때]에는 수소나 공기의 공급을 재개하여 연료전지 스택(30)의 운전을 재개하는 제어를 행하고 있는 것으로 한다.
도 12의 구동제어 루틴이 개시되면, 전자제어 유닛(70)의 CPU(72)는, 먼저, 연료전지 스택(30)의 운전을 정지한 후, 운전를 재개한 시점에서 미리 정한 일정기간 내에 들어가는지의 여부를 판정한다(단계 S100). 여기서, 연료전지 스택(30)은 운전 정지상태에서 운전을 재개한 후, 잠깐 동안은 통상시와 비교하여 연료전지의 응답성이 좋지 않으므로, 실험을 반복함으로써 그 기간을 구하고, 그것을 일정기간으로 하였다. 단계 S100에서 현시점이 그 일정기간 외일 때에는 도 13(a)에 나타내는 통상시의 배터리 어시스트량 맵을 선택하고(단계 S102), 그 일정기간 내일 때에는 도 13(b)에 나타내는 정지 후 재개시의 배터리 어시스트량 맵, 즉 발전 응답성 저하시 맵을 선택한다(단계 S104). 즉, 운전 재개시부터 일정기간은, 통상시와 비 교하여 어시스트량이 커지도록 하고 있다. 여기서, 통상시의 배터리 어시스트량 맵은 상기한 실시형태의 통상 모드의 맵과 같은 것으로 하고, 정지 후 재개시의 배터리 어시스트량 맵은 상기한 실시형태의 스포츠 모드의 맵과 같은 것으로 한다. 그 후, 제어에 필요한 데이터를 입력하고(단계 S106), 입력한 액셀러레이터 개도(Acc)와 차속(V)에 의거하여 차량에 요구되는 토오크로서 구동륜(63, 63)에 연결된 구동축(64)에 출력해야 할 주행 요구 토오크(Tdr＊)와 연료전지 스택(30)에 요구되는 FC 요구 파워(Pfc＊)를 설정한다(단계 S108). 이 이후의 처리는 도 3의 구동제어 루틴과 동일하기 때문에 그 설명을 생략한다. 이렇게 하면, 연료전지 스택(30)의 운전을 정지하고 있는 상태에서 운전를 재개한 후의 일정기간은, 통상시와 비교하여 연료전지 스택(30)의 발전 응답성이 좋지 않으므로, 응답성이 좋은 배터리(58)에 의한 어시스트량을 늘림으로써, 응답성을 개선함과 동시에 드라이버빌리티의 악화를 억제할 수 있다. 또한, 상기한 실시형태와 마찬가지로, 배터리 어시스트량은 액셀러레이터 개도 변화율(ΔAcc)에 따라서도 변하므로, 운전자의 가속 의사에 따라 충분한 가속감을 맛볼 수 있도록 하거나 반대로 가속을 억제하여 연비를 향상시킬 수 있다.
본 발명은, 2005년 8월 4일에 출원된 일본국 특원2005-226684호를 우선권주장의 기초로 하고 있고, 그 내용 모두가 편입된다.
본 발명은, 승용차나 버스, 트럭 등의 자동차에 관한 산업에 이용 가능하다.

Claims (27)

  1. 차륜을 회전구동하는 전동기와,
    연료가스와 산화가스와의 전기화학반응에 의해 전기에너지를 발생하는 연료전지와,
    전기에너지의 충방전이 가능한 축전수단과,
    운전자가 설정한 주행 모드를 검출하는 주행 모드 검출수단과,
    요구동력을 산출하는 요구동력 산출수단과,
    상기 요구동력에 의거하여 상기 연료전지에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값과 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정하는 데 있어서, 상기 요구동력이 증대하였을 때에는 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 상기 주행 모드 검출수단에 의하여 검출된 주행 모드에 의거하여 설정하는 목표값 설정수단과,
    상기 연료전지에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지와 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지가 상기 목표값 설정수단에 의하여 설정된 각 목표값에 일치하도록 상기 연료전지 및 상기 축전수단을 제어하는 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 주행 모드 검출수단은, 적어도 연비 우선의 주행 모드와 가속 우선의 주행 모드를 포함하는 복수의 주행 모드 중에서 운전자가 설정한 주행 모드를 검출하고,
    상기 목표값 설정수단은, 상기 요구동력이 증대하였을 때에 상기 주행 모드 검출수단에 의하여 검출된 주행 모드에 의거하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정할 때, 상기 주행 모드가 가속 우선의 주행 모드일 때에는 연비 우선의 주행 모드시 보다도 상기 목표값이 커지도록 하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    운전자의 가속 의사에 관련되는 가속 의사 파라미터를 산출하는 가속 의사 파라미터 산출수단을 구비하고,
    상기 목표값 설정수단은, 상기 요구동력이 증대하였을 때에는 상기 주행 모드 검출수단에 의하여 검출된 주행 모드와 상기 가속 의사 파라미터 산출수단에 의해 산출된 가속 의사 파라미터에 의거하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차.
  4. 제 3항에 있어서,
    운전자의 가속 의사에 관련되는 파라미터와 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값과의 관계를 주행 모드마다 기억하는 기억수단을 구비하고,
    상기 목표값 설정수단은, 상기 요구동력이 증대하였을 때에 상기 주행 모드 검출수단에 의하여 검출된 주행 모드에 의거하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정할 때, 상기 주행 모드 검출수단에 의하여 검출된 주행 모드에 대응하는 상기 관계를 상기 기억수단에서 판독하고, 상기 관계에 상기 가속 의사 파라미터 산출수단에 의하여 산출된 가속 의사 파라미터를 참조하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 도출하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 주행 모드 검출수단은, 주행 모드 스위치 또는 시프트 포지션 센서인 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차.
  6. 차륜을 회전구동하는 전동기와,
    연료가스와 산화가스와의 전기화학반응에 의해 전기에너지를 발생하는 연료전지와,
    전기에너지의 충방전이 가능한 축전수단과,
    차속을 검출하는 차속 검출수단과,
    요구동력을 산출하는 요구동력 산출수단과,
    상기 요구동력에 의거하여 상기 연료전지에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값과 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정하는 데 있어서, 상기 요구동력이 증대하였을 때에는 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 상기 차속 검출수단에 의하여 검출된 차속이 고차속역일 때에는 저차속역일 때 보다도 커지도록 설정하는 목표값 설정수단과,
    상기 연료전지에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지와 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지가 상기 목표값 설정수단에 의하여 설정된 각 목표값에 일치하도록 상기 연료전지 및 상기 축전수단을 제어하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차.
  7. 삭제
  8. 제 6항에 있어서,
    운전자의 가속 의사에 관련되는 가속 의사 파라미터를 산출하는 가속 의사 파라미터 산출수단을 구비하고,
    상기 목표값 설정수단은, 상기 요구동력이 증대하였을 때에는 상기 차속 검출수단에 의하여 검출된 차속과 상기 가속 의사 파라미터 산출수단에 의하여 산출된 가속 의사 파라미터에 의거하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차.
  9. 제 8항에 있어서,
    운전자의 가속 의사에 관련되는 파라미터와 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값과의 관계를 미리 정한 차속역마다 기억하는 기억수단을 구비하고,
    상기 목표값 설정수단은, 상기 요구동력이 증대하였을 때에 상기 차속 검출수단에 의하여 검출된 차속에 의거하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정할 때, 상기 차속 검출수단에 의하여 검출된 차속에 대응하는 상기 관계를 상기 기억수단에서 판독하고, 상기 관계에 상기 가속 의사 파라미터 산출수단에 의하여 산출된 가속 의사 파라미터를 참조하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 도출하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차.
  10. 제 6항, 제 8항 및 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차속 검출수단은, 차축과 상기 전동기의 회전축이 직결되어 있을 때에는 상기 전동기의 회전수를 검출하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차.
  11. 차륜을 회전구동하는 전동기와,
    연료가스와 산화가스와의 전기화학반응에 의해 전기에너지를 발생하는 연료전지와,
    전기에너지의 충방전이 가능한 축전수단과,
    노면의 오르막 구배(勾配)를 검출하는 구배 검출수단과,
    요구동력을 산출하는 요구동력 산출수단과,
    상기 요구동력에 의거하여 상기 연료전지에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값과 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정하는 데 있어서, 상기 요구동력이 증대하였을 때에는 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 상기 구배 검출수단에 의하여 검출된 오르막 구배에 의거하여 설정하는 목표값 설정수단과,
    상기 연료전지에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지와 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지가 상기 목표값 설정수단에 의하여 설정된 각 목표값에 일치하도록 상기 연료전지 및 상기 축전수단을 제어하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 목표값 설정수단은, 상기 요구동력이 증대하였을 때에 상기 구배 검출수단에 의하여 검출된 오르막 구배에 의거하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정할 때, 상기 오르막 구배가 클수록 상기 목표값이 커지는 경향을 나타내도록 설정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차.
  13. 제 11항 또는 제 12항에 있어서,
    운전자의 가속 의사에 관련되는 가속 의사 파라미터를 산출하는 가속 의사 파라미터 산출수단을 구비하고,
    상기 목표값 설정수단은, 상기 요구동력이 증대하였을 때에는 상기 구배 검출수단에 의하여 검출된 오르막 구배와 상기 가속 의사 파라미터 산출수단에 의하여 산출된 가속 의사 파라미터에 의거하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차.
  14. 제 13항에 있어서,
    운전자의 가속 의사에 관련되는 파라미터와 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값과의 관계를 미리 정한 오르막 구배영역마다 기억하는 기억수단을 구비하고,
    상기 목표값 설정수단은, 상기 요구동력이 증대하였을 때에 상기 구배 검출수단에 의하여 검출된 오르막 구배에 의거하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정할 때, 상기 구배 검출수단에 의하여 검출된 오르막 구배에 대응하는 상기 관계를 상기 기억수단에서 판독하고, 상기 관계에 상기 가속 의사 파라미터 산출수단에 의하여 산출된 가속 의사 파라미터를 참조하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 도출하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차.
  15. 차륜을 회전구동하는 전동기와,
    연료가스와 산화가스와의 전기화학반응에 의해 전기에너지를 발생하는 연료전지와,
    전기에너지의 충방전이 가능한 축전수단과,
    노면 마찰계수를 검출하는 마찰계수 검출수단과,
    요구동력을 산출하는 요구동력 산출수단과,
    상기 요구동력에 의거하여 상기 연료전지에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값과 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정하는 데 있어서, 상기 요구동력이 증대하였을 때에는 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 상기 마찰계수 검출수단에 의하여 검출된 노면 마찰계수에 의거하여 설정하는 목표값 설정수단과,
    상기 연료전지에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지와 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지가 상기 목표값 설정수단에 의하여 설정된 각 목표값에 일치하도록 상기 연료전지 및 상기 축전수단을 제어하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 목표값 설정수단은, 상기 요구동력이 증대하였을 때에 상기 마찰계수 검출수단에 의하여 검출된 노면 마찰계수에 의거하여 상기 축전수단에서 상기 전동 기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정할 때, 상기 노면 마찰계수가 작을수록 상기 목표값이 작아지는 경향을 나타내도록 설정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차.
  17. 제 15항 또는 제 16항에 있어서,
    운전자의 가속 의사에 관련되는 가속 의사 파라미터를 산출하는 가속 의사 파라미터 산출수단을 구비하고,
    상기 목표값 설정수단은, 상기 요구동력이 증대하였을 때에는 상기 마찰계수 검출수단에 의하여 검출된 노면 마찰계수와 상기 가속 의사 파라미터 산출수단에 의하여 산출된 가속 의사 파라미터에 의거하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차.
  18. 제 17항에 있어서,
    운전자의 가속 의사에 관련되는 파라미터와 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값과의 관계를 미리 정한 노면 마찰계수영역마다 기억하는 기억수단을 구비하고,
    상기 목표값 설정수단은, 상기 요구동력이 증대하였을 때에 상기 마찰계수 검출수단에 의하여 검출된 노면 마찰계수에 의거하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정할 때, 상기 마찰계수 검출수단에 의하여 검출된 노면 마찰계수에 대응하는 상기 관계를 상기 기억수단에서 판독하고, 상 기 관계에 상기 가속 의사 파라미터 산출수단에 의하여 산출된 가속 의사 파라미터를 참조하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 도출하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차.
  19. 차륜을 회전구동하는 전동기와,
    연료가스와 산화가스와의 전기화학반응에 의해 전기에너지를 발생하는 연료전지와,
    전기에너지의 충방전이 가능한 축전수단과,
    요구동력을 산출하는 요구동력 산출수단과,
    상기 요구동력에 의거하여 상기 연료전지에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값과 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정하는 데 있어서, 상기 연료전지의 운전을 정지하고 있는 상태에서 상기 연료전지의 운전을 재개한 직후는, 통상시와 비교하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 크게 설정하는 목표값 설정수단과,
    상기 연료전지에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지와 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지가 상기 목표값 설정수단에 의하여 설정된 각 목표값에 일치하도록 상기 연료전지 및 상기 축전수단을 제어하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 연료전지의 운전을 정지하고 있는 상태에서 상기 연료전지의 운전을 재개한 직후란, 소정의 연료전지 정지조건이 성립하여 상기 연료전지의 운전을 정지한 후, 소정의 연료전지 재개조건이 성립함으로써 상기 연료전지의 운전이 재개된 직후인 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차.
  21. 제 19항 또는 제 20항에 있어서,
    운전자의 가속 의사에 관련되는 가속 의사 파라미터를 산출하는 가속 의사 파라미터 산출수단을 구비하고,
    상기 목표값 설정수단은, 상기 요구동력에 의거하여 상기 연료전지에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값과 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정하는 데 있어서, 통상시에는 상기 가속 의사 파라미터 산출수단에 의하여 산출된 가속 의사 파라미터에 의거하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 설정하고, 상기 연료전지의 운전을 정지하고 있는 상태에서 상기 연료전지의 운전을 재개한 직후에는 통상시와 비교하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 크게 설정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차.
  22. 제 21항에 있어서,
    운전자의 가속 의사에 관련되는 파라미터와 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값과의 관계를 통상시와 연료전지 운전 재개 직후로 나누어 기억하는 기억수단을 구비하고,
    상기 목표값 설정수단은, 상기 연료전지가 통상시의 운전상태인지 연료전지 운전 재개 직후의 운전상태인지에 따라 상기 관계를 상기 기억수단에서 판독하고, 상기 관계에 상기 가속 의사 파라미터 산출수단에 의하여 산출된 가속 의사 파라미터를 참조하여 상기 축전수단에서 상기 전동기로 출력되는 전기에너지의 목표값을 도출하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차.
  23. 제 3항에 있어서,
    상기 가속 의사 파라미터 산출수단은, 운전자의 액셀러레이터 밟음량의 시간변화인 액셀러레이터 개도 변화율을 상기 가속 의사 파라미터로서 산출하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차.
  24. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 가속 의사 파라미터 산출수단은, 운전자의 액셀러레이터 밟음량의 시간 변화인 액셀러레이터 개도 변화율을 상기 가속 의사 파라미터로서 산출하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차.
  25. 제 13항에 있어서,
    상기 가속 의사 파라미터 산출수단은, 운전자의 액셀러레이터 밟음량의 시간 변화인 액셀러레이터 개도 변화율을 상기 가속 의사 파라미터로서 산출하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차.
  26. 제 17항에 있어서,
    상기 가속 의사 파라미터 산출수단은, 운전자의 액셀러레이터 밟음량의 시간 변화인 액셀러레이터 개도 변화율을 상기 가속 의사 파라미터로서 산출하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차.
  27. 제 21항에 있어서,
    상기 가속 의사 파라미터 산출수단은, 운전자의 액셀러레이터 밟음량의 시간 변화인 액셀러레이터 개도 변화율을 상기 가속 의사 파라미터로서 산출하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차.
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