KR101955173B1 - 연료 전지 차량 제어 방법 및 연료 전지 차량 제어 장치 - Google Patents

연료 전지 차량 제어 방법 및 연료 전지 차량 제어 장치 Download PDF

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미츠노리 구마다
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

연료 전지와, 해당 연료 전지에 공기를 공급하는 공기 공급 장치와, 연료 전지로부터의 전력에 의해 연료 전지 차량을 구동하는 구동 모터와, 해당 구동 모터와 구동륜 사이의 동력 전달 경로에 설치되는 변속기를 갖는 연료 전지 차량에서 실행되고, 연료 전지의 요구 발전 전력에 따라 출력 전류를 변화시켜, 해당 출력 전류의 변화에 따라 상기 공기 공급 장치에 의한 공기의 공급 유량을 조절하는 연료 전지 차량 제어 방법이며, 변속기에 의한 변속이 업시프트의 이너셔 페이즈인 경우에, 연료 전지의 요구 발전 전력의 저하에 따라 출력 전류를 감소시키고, 공기의 공급 유량을, 출력 전류의 감소에 따른 공기의 공급 유량보다도 큰 이너셔 페이즈 공급 유량으로 제어하는, 연료 전지 차량 제어 방법.

Description

연료 전지 차량 제어 방법 및 연료 전지 차량 제어 장치
본 발명은 연료 전지 차량 제어 방법 및 연료 전지 차량 제어 장치에 관한 것이다.
JP2008-154387A에는, 종래의 차량 제어 장치로서, 연료 전지, 모터 및 변속기를 구비하고, 변속기의 업시프트 시에 모터에 대한 공급 전력량을 줄임으로써, 모터 토크를 운전자가 요구하는 토크보다도 저하시키는 제어 장치가 기재되어 있다. 이 제어 장치에서는, 업시프트 시에 있어서의 모터의 요구 전력에 따라 연료 전지의 출력이 조절된다.
상술한 종래의 차량 제어 장치에서는, 업시프트 시에 있어서 연료 전지의 출력의 저하에 맞추어, 스택에 대한 공급 공기량을 조절하고 있다. 그러나, 연료 전지에 공기를 공급하는 컴프레서 등의 공기계의 응답성은 낮아, 업시프트 시에 있어서의 연료 전지의 출력 전력 목표값의 저하에 맞추어 스택 공급 유량 목표값을 저하시켜도, 실제로 컴프레서의 출력이 저하되어 스택 공급 유량이 저하될 때까지 지연이 발생한다. 이에 의해, 변속 시간의 장시간화가 발생하고 있었다.
본 발명은 이러한 문제점에 주목하여 이루어진 것이며, 업시프트 시에 있어서의 변속 시간의 장시간화를 억제할 수 있는 연료 전지 차량 제어 방법 및 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 어느 한 형태에 의하면, 연료 전지와, 해당 연료 전지에 공기를 공급하는 공기 공급 장치와, 상기 연료 전지로부터의 전력에 의해 연료 전지 차량을 구동하는 구동 모터와, 해당 구동 모터와 구동륜 사이의 동력 전달 경로에 설치되는 변속기를 갖는 연료 전지 차량에서 실행되는 연료 전지 차량 제어 방법이 제공된다. 또한, 이 연료 전지 차량 제어 방법에서는, 연료 전지의 요구 발전 전력에 따라 출력 전류를 변화시켜, 해당 출력 전류의 변화에 따라 공기 공급 장치에 의한 공기의 공급 유량을 조절한다. 그리고, 이 연료 전지 차량 제어 방법에서는, 변속기에 의한 변속이 업시프트의 이너셔 페이즈인 경우에, 연료 전지의 발전 전력의 저하 요구에 따라 출력 전류를 감소시켜, 공기의 공급 유량을, 출력 전류의 감소에 따른 공기의 공급 유량보다도 큰 이너셔 페이즈 공급 유량으로 제어한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 차량의 개략 구성도이다.
도 2는 변속기의 변속단을 1속으로부터 2속으로 변경하는 업시프트 변속에 대하여 설명하는 타임차트이다.
도 3은 모터 회전 속도와 모터 토크의 관계를 나타낸 것이다.
도 4는 본 실시 형태에 관한 연료 전지 차량의 제어에 대하여 설명하는 흐름도이다.
도 5는 모터 토크 기본값 산출 처리의 상세에 대하여 설명하는 흐름도이다.
도 6은 요구 구동력을 산출하는 맵이다.
도 7은 흡수 가능 전력 산출 처리의 상세에 대하여 설명하는 흐름도이다.
도 8은 모터 토크 하한값 산출 처리의 상세에 대하여 설명하는 흐름도이다.
도 9는 모터 토크 하한값을 산출하는 맵이다.
도 10은 발전 전력의 기본 목표값 산출 처리에 대하여 설명하는 흐름도이다.
도 11은 스택 공급 유량의 기본 목표값 산출 처리에 대하여 설명하는 흐름도이다.
도 12는 업시프트 요구 판정 처리에 대하여 설명하는 흐름도이다.
도 13은 변속 맵이다.
도 14는 비이너셔 페이즈 중의 출력 전력 및 스택 공급 유량의 제어에 대하여 설명하는 흐름도이다.
도 15는 변속 시에 있어서 발전 전력을 저하시킬지 여부를 판단하는 흐름을 나타낸 블록도이다.
도 16은 이너셔 페이즈 중의 출력 전력 및 스택 공급 유량의 제어에 대하여 설명하는 흐름도이다.
도 17은 차속과 발전 전력의 이너셔 페이즈 목표값의 관계를 나타내는 맵이다.
도 18은 차속과 변속 전후의 모터 회전 속도의 속도차의 관계를 도시하는 도면이다.
도 19는 이너셔 페이즈 중에 있어서의 스택 공급 유량이나 출력 전류 목표값의 변화를 설명하는 타임차트이다.
도 20은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 HFR 제어에 대하여 설명하는 흐름도이다.
도 21은 HFR 기준 목표값을 보정할지 여부를 판단하는 흐름을 나타낸 블록도이다.
도 22는 HFR 보정 처리의 흐름을 나타낸 블록도이다.
도 23은 본 실시 형태에 관한 HFR값의 변화의 일례를 나타내는 타임차트이다.
도 24는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 HFR 보정 처리의 흐름을 나타낸 블록도이다.
도 25는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 토크 페이즈 출력 전력 상승 처리의 흐름을 설명하는 흐름도이다.
도 26은 허용 발전 가능 전력 상한을 산출하는 방법을 설명하는 블록도이다.
도 27은 토크 페이즈 출력 전력 상승 처리를 행한 경우에 있어서의 요구 발전 전력과 HFR값의 관계를 나타내는 타임차트의 일례이다.
이하, 도면 등을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다.
(제1 실시 형태)
연료 전지(10)는 전해질막을 애노드 전극(연료극)과 캐소드 전극(산화제극)에 의해 물고, 애노드 전극에 수소를 함유하는 애노드 가스(연료 가스), 캐소드 전극에 산소를 함유하는 캐소드 가스(공기)를 공급함으로써 발전한다. 애노드 전극 및 캐소드 전극의 양쪽 전극에 있어서 진행하는 전극 반응은 이하와 같다.
애노드 전극: 2H2→4H++4e-…(1)
캐소드 전극: 4H++4e-+O2→2H2O …(2)
이 (1), (2)의 전극 반응에 의해 연료 전지(10)는 1볼트 정도의 기전력을 발생시킨다.
연료 전지(10)를 차량용 전력원으로서 사용하는 경우에는, 요구되는 전력이 크기 때문에, 수백매의 연료 전지를 적층한 연료 전지 스택(110)으로서 사용한다. 그리고, 연료 전지 스택(110)에 애노드 가스 및 캐소드 가스를 공급할 연료 전지 시스템(100)을 구성하고, 차량 구동용의 전력을 취출한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 차량(1)의 개략 구성도이다.
차량(1)은 연료 전지 시스템(100)과, 구동 시스템(200)과, 컨트롤러(300)를 구비한다.
연료 전지 시스템(100)은, 연료 전지 스택(110)과, 캐소드 가스 급배 장치(120)와, 애노드 가스 급배 장치(130)와, 전류 센서(140)와, 전압 센서(150)와, 배터리(160)와, DC/DC 컨버터(170)와, 차량 보조 기계(180)를 구비한다.
연료 전지 스택(110)은, 복수매의 연료 전지(10)를 적층하는 것이며, 애노드 가스 및 캐소드 가스의 공급을 받아, 차량(1)을 구동하기 위하여 필요한 전력을 발전한다. 연료 전지 스택(110)은, 전력을 취출하는 단자로서, 애노드 전극측 출력 단자(11)와, 캐소드 전극측 출력 단자(12)를 구비한다.
캐소드 가스 급배 장치(120)는 연료 전지 스택(110)에 캐소드 가스(공기)를 공급함과 함께, 연료 전지 스택(110)으로부터 배출되는 캐소드 오프 가스를 외기로 배출한다. 캐소드 가스 급배 장치(120)는 캐소드 가스 공급 통로(121)와, 캐소드 가스 배출 통로(122)와, 필터(123)와, 컴프레서(124)와, 수분 회수 장치(Water Recovery Device; 이하 「WRD」라고도 기재한다)(125)와, 캐소드 조압 밸브(126)와, 바이패스 통로(127)와, 바이패스 밸브(128)와, 제1 에어 플로우 센서(301)와, 제2 에어 플로우 센서(302)와, 캐소드 압력 센서(303)를 구비한다.
캐소드 가스 공급 통로(121)는 연료 전지 스택(110)에 공급하는 공기가 흐르는 통로이다. 캐소드 가스 공급 통로(121)는 일단부가 필터(123)에 접속되고, 타단부가 연료 전지 스택(110)의 캐소드 가스 입구 구멍에 접속된다.
캐소드 가스 배출 통로(122)는 연료 전지 스택(110)으로부터 배출되는 캐소드 오프 가스가 흐르는 통로이다. 캐소드 가스 배출 통로(122)는 일단부가 연료 전지 스택(110)의 캐소드 가스 출구 구멍에 접속되고, 타단부가 개구단으로 되어 있다. 캐소드 오프 가스는, 전극 반응으로 사용되지 않은 산소나 캐소드 가스 중에 포함되는 질소, 그리고 전극 반응에 의해 발생한 수증기 등의 혼합 가스이다.
필터(123)는 캐소드 가스 공급 통로(121)에 도입하는 공기 중의 이물을 제거한다.
컴프레서(124)는 캐소드 가스 공급 통로(121)에 설치된다. 컴프레서(124)는 필터(123)를 통하여 공기를 캐소드 가스 공급 통로(121)에 도입하여, 연료 전지 스택(110)에 공급한다. 또한, 컴프레서(124)의 출력은, 컨트롤러(300)에 의해 제어된다.
WRD(125)는, 캐소드 가스 공급 통로(121) 및 캐소드 가스 배출 통로(122) 각각에 접속되어, 캐소드 가스 배출 통로(122)를 흐르는 캐소드 오프 가스 중의 수분을 회수하고, 그 회수된 수분으로 캐소드 가스 공급 통로(121)를 흐르는 공기를 가습한다. 또한, 컴프레서(124)와 WRD(125) 사이의 캐소드 가스 공급 통로(121)에 공기를 냉각하기 위한 인터쿨러를 설치할 수도 있다.
캐소드 조압 밸브(126)는 WRD(125)보다도 하류의 캐소드 가스 배출 통로(122)에 설치된다. 캐소드 조압 밸브(126)는 컨트롤러(300)에 의해 개폐 제어되어, 연료 전지 스택(110)에 공급되는 공기의 압력을 원하는 압력으로 조절한다. 또한, 캐소드 조압 밸브(126)를 설치하지 않고, 오리피스 등의 교축 밸브를 설치해도 된다.
바이패스 통로(127)는 컴프레서(124)로부터 토출된 공기의 일부를, 필요에 따라 연료 전지 스택(110)을 경유시키지 않고 직접 캐소드 가스 배출 통로(122)로 배출할 수 있도록 설치된 통로이다. 바이패스 통로(127)는 일단부가 컴프레서(124)와 WRD(125) 사이의 캐소드 가스 공급 통로(121)에 접속되고, 타단부가 캐소드 조압 밸브(126)보다도 하류의 캐소드 가스 배출 통로(122)에 접속된다.
바이패스 밸브(128)는 바이패스 통로(127)에 설치된다. 바이패스 밸브(128)는 컨트롤러(300)에 의해 개폐 제어되어, 바이패스 통로(127)를 흐르는 공기의 유량(이하 「바이패스 유량」이라고도 기재한다)을 조절한다.
제1 에어 플로우 센서(301)는 컴프레서(124)보다도 상류의 캐소드 가스 공급 통로(121)에 설치된다. 제1 에어 플로우 센서(301)는 컴프레서(124)에 공급되는 공기의 유량(이하 「컴프레서 공급 유량」이라고도 기재한다)을 검출한다.
제2 에어 플로우 센서(302)는 바이패스 통로(127)와의 접속부보다 하류의 캐소드 가스 공급 통로(121)에 설치된다. 제2 에어 플로우 센서(302)는 컴프레서(124)로부터 토출된 공기 중 연료 전지 스택(110)에 공급되는 공기의 유량(이하 「스택 공급 유량」이라고도 기재한다)을 검출한다. 또한, 스택 공급 유량은, 컴프레서 공급 유량에서 바이패스 유량을 뺀 유량이다.
캐소드 압력 센서(303)는 WRD(125)의 캐소드 가스 입구측 근방의 캐소드 가스 공급 통로(121)에 설치된다. 캐소드 압력 센서(303)는 WRD(125)의 캐소드 가스 입구측 근방의 공기의 압력을 검출한다. 바꾸어 말하면, 연료 전지 스택(110)에 공급되는 공기의 압력(이하, 공기 압력이라고도 기재한다)을 검출한다.
애노드 가스 급배 장치(130)는 연료 전지 스택(110)에 애노드 가스를 공급함과 함께, 연료 전지 스택(110)으로부터 배출되는 애노드 오프 가스를, 캐소드 가스 배출 통로(122)로 배출한다. 애노드 가스 급배 장치(130)는 고압 탱크(131)와, 애노드 가스 공급 통로(132)와, 애노드 조압 밸브(133)와, 애노드 압력 센서(304)와, 애노드 가스 배출 통로(134)와, 버퍼 탱크(135)와, 퍼지 통로(136)와, 퍼지 밸브(137)를 구비한다.
고압 탱크(131)는 연료 전지 스택(110)에 공급하는 애노드 가스(수소)를 고압 상태로 유지하여 저장한다.
애노드 가스 공급 통로(132)는 고압 탱크(131)로부터 배출되는 애노드 가스를 연료 전지 스택(110)에 공급하기 위한 통로이다. 애노드 가스 공급 통로(132)는 일단부가 고압 탱크(131)에 접속되고, 타단부가 연료 전지 스택(110)의 애노드 가스 입구 구멍에 접속된다.
애노드 조압 밸브(133)는 애노드 가스 공급 통로(132)에 설치된다. 애노드 조압 밸브(133)는 컨트롤러(300)에 의해 개폐 제어되어, 연료 전지 스택(110)에 공급되는 애노드 가스의 압력을 원하는 압력으로 조절한다.
애노드 압력 센서(304)는 애노드 조압 밸브(133)보다도 하류의 애노드 가스 공급 통로(132)에 설치되고, 연료 전지 스택(110)에 공급되는 애노드 가스의 압력(이하 「애노드 압력」이라고도 기재한다)을 검출한다. 본 실시 형태에서는, 이 애노드 압력을, 연료 전지 스택(110)부터 버퍼 탱크(135)까지의 애노드계 내의 압력으로서 사용하고 있다.
애노드 가스 배출 통로(134)는 일단부가 연료 전지 스택(110)의 애노드 가스 출구 구멍에 접속되고, 타단부가 버퍼 탱크(135)에 접속된다. 애노드 가스 배출 통로(134)에는, 전극 반응에 사용되지 않은 잉여의 애노드 가스와, 연료 전지 내에서 캐소드측으로부터 애노드측으로 투과해 온 질소나 수분(생성수나 수증기) 등을 포함하는 불활성 가스의 혼합 가스(이하 「애노드 오프 가스」라고도 기재한다)가 배출된다.
버퍼 탱크(135)는 애노드 가스 배출 통로(134)를 흘러 온 애노드 오프 가스를 일단 축적한다. 버퍼 탱크(135)에 저류된 애노드 오프 가스는, 퍼지 밸브(137)가 개방되어 있을 때에, 퍼지 통로(136)를 통하여 캐소드 가스 배출 통로(122)로 배출된다.
퍼지 통로(136)는 일단부가 애노드 가스 배출 통로(134)에 접속되고, 타단부가 캐소드 가스 배출 통로(122)에 접속된다.
퍼지 밸브(137)는 퍼지 통로(136)에 설치된다. 퍼지 밸브(137)는 컨트롤러(300)에 의해 개폐 제어되어, 애노드 가스 배출 통로(134)로부터 캐소드 가스 배출 통로(122)로 배출하는 애노드 오프 가스의 유량(이하 「퍼지 유량」이라고도 기재한다)을 제어한다.
애노드 가스 배출 통로(134)를 통하여 캐소드 가스 배출 통로(122)로 배출된 애노드 오프 가스는, 캐소드 가스 배출 통로(122) 내에서 캐소드 오프 가스와 혼합되어 연료 전지 시스템(100)의 외부로 배출된다. 애노드 오프 가스에는, 전극 반응에 사용되지 않은 잉여의 수소가 포함되어 있으므로, 캐소드 오프 가스와 혼합시켜 연료 전지 시스템(100)의 외부로 배출함으로써, 그 배출 가스 중의 수소 농도가 미리 정해진 소정 농도 이하로 되도록 하고 있다.
전류 센서(140)는 연료 전지 스택(110)으로부터 취출되어, 배터리(160), 구동 모터(210) 및 컴프레서(124) 등의 차량 보조 기계(180)에 공급되는 전류(이하 「출력 전류」라고도 기재한다)를 검출한다.
전압 센서(150)는 애노드 전극측 출력 단자(11)와 캐소드 전극측 출력 단자(12) 사이의 단자간 전압(이하 「출력 전압」이라고도 기재한다)을 검출한다. 전압 센서(150)는 연료 전지 스택(110)을 구성하는 연료 전지(10)의 1매마다의 전압(이하 「셀 전압」이라고도 기재한다)을 검출하여, 연료 전지(10)의 총 전압을 출력 전압으로서 검출하고 있다. 또한, 연료 전지(10)의 복수매마다의 전압(셀군전압)을 검출하도록 해도 된다.
배터리(160)는 충방전이 가능한 이차 전지이다. 배터리(160)는 연료 전지 스택(110)의 발전 전력(출력 전류×출력 전압)의 잉여분 및 구동 모터(210)의 회생 전력을 충전한다. 배터리(160)에 충전된 전력은, 필요에 따라 차량 보조 기계(180) 및 구동 모터(210)에 공급된다.
DC/DC 컨버터(170)는 복수의 스위칭 소자와 리액터를 포함하고, 연료 전지 스택(110)의 출력 전압을 승강압시키는 쌍방향성의 직류 전압 변환기이다. DC/DC 컨버터(170)에 의해 연료 전지 스택(110)의 출력 전압을 제어함으로써, 연료 전지 스택(110)의 출력 전류, 나아가서는 발전 전력이 제어됨과 함께, 배터리(160)의 충방전이 제어된다.
차량 보조 기계(180)는 컴프레서(124) 등의 차량(1)을 운전할 때에 구동되는 구동 모터(210) 이외의 전기 기기이다.
구동 시스템(200)은, 구동 모터(210)와, 인버터(220)와, 변속기(230)를 구비한다.
구동 모터(210)는 차량(1)을 구동하기 위한 구동원이다. 구동 모터(210)는 로터에 영구 자석을 매설하고, 스테이터에 스테이터 코일을 감은 삼상 교류 동기 모터이다. 구동 모터(210)는 연료 전지 스택(110) 및 배터리(160)로부터 전력의 공급을 받아 회전 구동하는 전동기로서의 기능과, 로터가 외력에 의해 회전되는 차량(1)의 감속 시에 스테이터 코일의 양단에 기전력을 발생시키는 발전기로서의 기능을 갖는다.
인버터(220)는 예를 들어 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등의 복수의 스위칭 소자로 구성된다. 인버터(220)의 스위칭 소자는, 컨트롤러(300)에 의해 개폐 제어되고, 이에 의해 직류 전력이 교류 전력으로, 또는 교류 전력이 직류 전력으로 변환된다. 인버터(220)는 구동 모터(210)를 전동기로서 기능시킬 때는, 연료 전지 스택(110)의 발전 전력과 배터리(160)의 출력 전력의 합성 직류 전력을 삼상 교류 전력으로 변환하여 구동 모터(210)에 공급한다. 한편, 구동 모터(210)를 발전기로서 기능시킬 때는, 구동 모터(210)의 회생 전력(삼상 교류 전력)을 직류 전력으로 변환하여 배터리(160)에 공급한다.
변속기(230)는 전진 2단의 자동 변속기이며, 구동 모터(210)의 출력축에 접속된다. 변속기(230)의 출력축은, 차동 장치(240)를 개재시켜 구동륜(250)의 구동축에 접속된다. 변속기(230)는 구동 모터(210)의 출력축의 회전 속도(이하 「모터 회전 속도」라고도 기재한다)를 변속하여 구동축으로 전달한다.
습윤 상태 검출 장치(270)는 전류 센서(140)에 의한 출력 전류의 검출값 및 전압 센서(150)에 의한 출력 전압의 검출값에 기초하여, 연료 전지 스택(110)의 고주파수대(예를 들어, 수십K㎐ 이상)의 내부 임피던스값(HFR값)을 취득한다. 그리고, 습윤 상태 검출 장치(270)는 이 검출한 HFR값과 연료 전지의 전해질막의 습윤도의 관계를 나타내는 맵에 기초하여, 연료 전지 스택(110)을 구성하는 연료 전지 셀의 전해질막의 습윤 상태를 검출한다. 이 맵에 있어서, HFR값과 전해질막의 습윤도는, HFR값이 커질수록 전해질막의 습윤도가 작아지는 관계에 있다.
컨트롤러(300)는 중앙 연산 장치(CPU), 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM) 및 입출력 인터페이스(I/O 인터페이스)를 구비한 마이크로컴퓨터로 구성된다. 본 실시 형태에서는, 컨트롤러(300)는 공급 공기량 유량 설정 장치로서 기능한다.
컨트롤러(300)에는, 전류 센서(140), 전압 센서(150), 제2 에어 플로우 센서(302), 연료 전지 스택(110)의 부하에 상당하는 액셀러레이터 페달의 답입량(이하 「액셀러레이터 답입량」이라고도 기재한다)을 검출하는 액셀러레이터 스트로크 센서(310), 모터 회전 속도(=변속기의 입력 회전 속도)를 검출하는 제1 회전 속도 센서(311), 변속기(230)의 출력 회전 속도를 검출하는 제2 회전 속도 센서(312) 등의 각종 센서로부터의 신호가 입력된다.
컨트롤러(300)는 구동 모터(210)의 요구 전력이나 차량 보조 기계(180)의 요구 전력, 배터리(160)의 충방전 요구에 기초하여 발전 전력의 목표값을 산출한다.
또한 컨트롤러(300)는 스택 요구 및 희석 요구를 동시에 만족하도록, 컴프레서(124) 및 바이패스 밸브(128)를 피드백 제어한다. 여기에서 말하는 스택 요구는, 발전 전력을 목표값으로 하는 데 있어서, 산소 분압의 확보나 전해질막의 HFR 등을 고려하여, 최적의 상태에서 연료 전지 스택(110)을 발전시킨다는 요구이다. 희석 요구는, 연료 전지 시스템(100)의 외부로 배출되는 배출 가스 중의 수소 농도를 소정 농도 이하로 한다는 요구이다.
또한, 컨트롤러(300)는 컴프레서(124)의 제어에 제1 에어 플로우 센서(301)의 검출값(컴프레서 공급 유량의 검출값)을 사용하고, 바이패스 밸브(128)의 제어에 제2 에어 플로우 센서(302)의 검출값(스택 공급 유량의 검출값)을 사용하고 있다.
또한, 컨트롤러(300)는 차량(1)의 운전 상태에 기초하여, 변속기(230)의 변속단을 변경한다.
도 2는 변속기(230)의 변속단을 1속으로부터 2속으로 변경하는 업시프트 변속에 대하여 설명하는 타임차트이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 업시프트 변속은, 토크 페이즈 및 이너셔 페이즈를 거쳐 완료한다. 토크 페이즈는, 업시프트의 진행 도중에 발생하는 변속 페이즈의 하나이며, 모터 회전 속도는 변화하지 않고, 변속기(230)의 출력축 토크(이하 「변속기 출력 토크」라고도 기재한다)가 변화하는 변속 페이즈이다. 이너셔 페이즈는, 업시프트의 진행 도중에 발생하는 변속 페이즈의 하나이며, 구동계의 이너셔가 변화함으로써, 모터 회전 속도가 변화하는 변속 페이즈를 의미한다. 구체적으로는, 업시프트의 씬에 있어서, 모터 회전 속도는, 변속 전의 회전 속도 N1로부터, 1속의 변속비 Rlow와 2속의 변속비 Rhigh의 비를 곱한 회전 속도 N2(N2=N1×Rhigh/Rlow)까지 저하된다.
시각 t1에서 업시프트 변속이 개시되어, 토크 페이즈가 되면, 변속기(230)의 1속측의 클러치를 개방하면서, 2속측의 클러치의 체결이 개시된다. 이에 의해, 모터 회전 속도는 변속 전의 모터 회전 속도 N1로부터 변화하지 않고, 변속기 출력 토크가 서서히 저하되어 간다. 즉, 변속기 출력 토크가, 변속 전의 모터 토크 T1에 1속의 변속비 Rlow를 곱한 토크값(T1×Rlow)으로부터, 변속 전의 모터 토크 T1에 2속의 변속비 Rhigh를 곱한 토크값(T1×Rhigh)을 향하여 저하된다.
시각 t2에서, 변속기 출력 토크가, 모터 토크 T1에 2속의 변속비 Rhigh를 곱한 토크값(T1×Rhigh)까지 저하되면, 이너셔 페이즈로 이행한다. 이너셔 페이즈에서는, 변속기(230)에서 소위 슬립 제어를 행하면서, 모터 회전 속도를 N1로부터 N2로 저하시킨다. 그 때, 구동계 회전 속도 변화에 수반하는 이너셔 토크에 의해, 변속기 출력 토크가 증가되어 버리는 것을 억제하기 위하여, 모터 토크를 일시적으로 저하시킨다. 또한, 이너셔 페이즈 종료 시에는, 변속 전후에 토크 단차에 의한 쇼크가 발생하지 않도록, 모터 토크를 변속 전의 모터 토크 T1로부터 변속 후의 목표 모터 토크 T2로 증가시킬 필요가 있다. 즉, 변속 후의 변속기 출력 토크(T2×Rhigh)가 변속 전의 변속기 출력 토크(T1×Rlow)에 일치하도록, 모터 토크를 목표 모터 토크 T2로 증가시킬 필요가 있다.
도 3은 모터 회전 속도와 모터 토크의 관계를 나타낸 것이며, 모터 회전 속도가 N2일 때의 모터 토크 T2는, 모터 회전 속도가 N1일 때의 모터 토크 T1보다 높아진다. 따라서, 모터 토크를 목표 모터 토크 T2로 증가시키기 위해서는, 모터 회전 속도를 저하시킬 필요가 있다. 여기서, 변속 시간을 단축하기 위해서는, 모터 회전 속도를 변속 전의 모터 회전 속도 N1로부터 목표 모터 토크 T2에 대응하는 모터 회전 속도 N2까지 빠르게 저하시켜, 이너셔 페이즈의 기간을 단축하는 것이 유효하다.
그 때문에 본 실시 형태에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 시각 t2에서 이너셔 페이즈로 이행하면, 일시적으로 구동 모터(210)를 역행 운전으로부터 회생 운전으로 전환하고 있다. 이에 의해, 모터 회전 속도를 변속 전의 모터 회전 속도 N1로부터 목표 모터 토크 T2에 대응하는 모터 회전 속도 N2까지 빠르게 저하시키고 있다.
시각 t3에서, 모터 회전 속도가 N2까지 저하되는 타이밍에 구동 모터(210)를 역행 운전으로 되돌려 모터 토크 T2를 출력하고, 이너셔 페이즈를 종료한다.
이렇게 본 실시 형태에서는, 업시프트의 이너셔 페이즈 중에, 변속 시간을 단축하기 위하여 구동 모터(210)를 일시적으로 역행 운전으로부터 회생 운전으로 전환하고 있다.
또한, 연료 전지 스택(110)의 발전 전력은, 통상 연료 전지 스택(110)의 부하인 구동 모터(210), 차량 보조 기계(180)에서 소비됨과 함께, 동일하게 부하인 배터리(160)에 출력된다. 그러나, 이너셔 페이즈로 이행하면, 모터 회전 속도를 저하시키기 위하여 일시적으로 구동 모터(210)가 회생 운전으로 전환된다. 따라서, 구동 모터(210)의 소비 전력이 없어지기는 커녕 오히려 발전하는 상태로 되므로, 요구 발전 전력이 저하되게 된다. 그로 인해, 이너셔 페이즈에서는, 발전 전력(출력 전력)을 저하시켜 공급 전력이 과잉이 되지 않도록 하고 있다.
즉, 종래에는, 업시프트의 이너셔 페이즈로 이행하면, 이너셔 페이즈로 이행하기 직전의 발전 전력으로부터 이너셔 페이즈 중으로 설정되는 발전 전력의 목표값을 향하도록, 발전 전력을 저하시키고 있었다. 그리고, 이 발전 전력의 저하에 맞추어, DC/DC 컨버터(170)에 의해 출력 전압의 조절을 행하여, 배터리(160)나 차량 보조 기계(180)에 의해 연료 전지 스택(110)으로부터 취출하는 전류인 출력 전류를 저하시키고 있다. 또한, 종래에는, 이 출력 전류의 저하에 맞추어 스택 공급 유량을 감소시키기 위하여, 컴프레서(124)의 출력 제한이나 바이패스 밸브(128)의 개방도 증가를 행하고 있었다.
그러나, 컴프레서(124)나 바이패스 밸브(128) 등의 공기계는 응답 지연이 커, 이들에 명령을 내리고 나서 스택 공급 유량이 실제로 저하될 때까지 타임 래그가 발생한다. 이로 인해, 출력 전류의 저하를 공기계의 응답 지연에 맞추어 소정 시간에 걸쳐 행하고 있었다. 또한, 이너셔 페이즈의 종료 단계에 있어서 발전 전력을 복귀(증가)시키는 경우에 있어서는, 반대로 출력 전류를 증가시키므로, 출력 전류의 증가에 맞추어 컴프레서(124)의 출력을 상승시키는 등의 공기계의 제어를 행할 필요가 있다. 그러나, 이 경우도, 응답 지연의 문제로 인하여, 출력 전류의 증가를 소정 시간에 걸쳐 행할 필요가 있다. 따라서, 이너셔 페이즈로의 이행 시 및 그 종료 시에 있어서, 변속 시간이 길어진다는 문제가 있었다.
이에 반하여, 본 발명자들은, 상기 변속 시간의 장기화를 방지할 수 있는 연료 전지 차량 제어 방법을 알아내었다. 이하, 이 연료 전지 차량 제어 방법에 대하여 설명한다.
도 4는 본 실시 형태에 관한 연료 전지 차량의 제어에 대하여 설명하는 흐름도이다. 컨트롤러(300)는 이 루틴을 소정의 연산 주기로 반복 실행한다.
스텝 S10에 있어서, 컨트롤러(300)는 모터 회전 속도와, 모터 회전 속도를 변속기(230)의 출력축의 회전 속도(이하 「출력 회전 속도」라고도 기재한다)로 나누어 얻어지는 변속기(230)의 실변속비와, 미리 ROM에 기억된 차륜 직경 및 차동 장치(240)의 감속비에 기초하여 차속을 연산한다. 또한, 변속기(230)의 출력 회전 속도, 차륜 직경 및 감속비에 기초하여 차속을 산출할 수도 있다.
스텝 S20에 있어서, 컨트롤러(300)는 모터 토크 기본 산출 처리를 실시한다. 모터 토크 기본 산출 처리는, 운전자가 요구하는 모터 토크의 목표값(이하 「모터 토크 기본값」이라고도 기재한다)을, 운전자 요구에 상당하는 액셀러레이터 답입량(구동 모터(210)의 부하)에 기초하여 산출하기 위한 처리이다. 모터 토크 기본값은, 바꾸어 말하면, 차량(1)의 구동력을 운전자가 요구하는 구동력(이하 「요구 구동력」이라고도 기재한다)으로 하기 위하여 필요한 모터 토크의 목표값이다.
도 5는 모터 토크 기본값 산출 처리의 상세에 대하여 설명하는 흐름도이다.
스텝 S21에 있어서, 컨트롤러(300)는 도 6에 도시하는 요구 구동력 맵을 참조하여, 액셀러레이터 답입량과 차속에 기초하여, 요구 구동력을 산출한다.
스텝 S22에 있어서, 컨트롤러(300)는 스텝 S21에서 산출된 요구 구동력을 변속기(230)의 실변속비로 나눔으로써, 모터 토크 기본값을 산출한다.
도 4로 되돌아가, 스텝 S30에 있어서, 컨트롤러(300)는 흡수 가능 전력 산출 처리를 실시한다.
도 7은 흡수 가능 전력 산출 처리의 상세에 대하여 설명하는 흐름도이다.
스텝 S31에 있어서, 컨트롤러(300)는 미리 설정된 배터리(160)의 수용 가능 전력을 읽어들인다. 수용 가능 전력은, 단위 시간당 배터리(160)에서 수용하는 것이 가능한 전력, 즉 충전하는 것이 가능한 전력의 상한값이다. 또한, 상한값에 대하여 여유를 갖는 값을 수용 가능 전력이라고 해도 된다.
스텝 S32에 있어서, 컨트롤러(300)는 현재 작동 중인 차량 보조 기계(180)의 소비 전력(이하 「보조 기계 소비 전력」이라고도 기재한다)을 산출한다. 보조 기계 소비 전력은, 바꾸어 말하면, 컴프레서(124) 등의 차량 보조 기계(180)에서 흡수할 수 있는 전력이다.
스텝 S33에 있어서, 컨트롤러(300)는 스텝 S31의 배터리(160)의 수용 가능 전력과, 스텝 S32에서 산출한 차량 보조 기계(180)의 소비 전력의 합을 흡수 가능 전력으로서 산출한다. 흡수 가능 전력은, 바꾸어 말하면, 배터리(160) 및 차량 보조 기계(180)에서 흡수할 수 있는 전력의 최댓값이다.
본 실시 형태에서는, 필요에 따라 배터리(160) 및 차량 보조 기계(180)를 총칭하여 「전력 흡수 요소(400)」라고 한다. 또한, 배터리(160)만을 전력 흡수 요소(400)라고 할 수도 있다.
스텝 S34에 있어서, 컨트롤러(300)는 스텝 S33에서 산출한 흡수 가능 전력이, 미리 정해져 있는 컨버터 통과 전력 상한값 이하인지 여부를 판정한다.
여기서, 컨버터 통과 전력 상한값이란, DC/DC 컨버터(170)의 열화를 방지하는 관점에서 정해지는 소정의 상한값이다. 즉, 발전 전력을 전력 흡수 요소(400)에서 흡수할 때에 DC/DC 컨버터(170)를 통과하는 전력(이하 「컨버터 통과 전력」이라고도 기재한다)이 커지면, DC/DC 컨버터(170)의 구성 부품인 리액터를 통과하는 전류도 커져 정격 이상의 전류가 흐를 가능성이 있다. 이렇게 리액터에 정격 전류 이상의 전류를 흘려 버리면, 리액터, 나아가서는 DC/DC 컨버터(170)가 열화될 우려가 있다. 그로 인해, 컨버터 통과 전력에는, 상술한 상한값이 설정되어 있다.
따라서, 흡수 가능 전력이 컨버터 통과 전력 상한값 이하일 때에는, 흡수 가능 전력 모두를 전력 흡수 요소(400)에서 흡수할 수 있음에도 불구하고, 전력 흡수 요소(400)에서 흡수하는 전력을 컨버터 통과 전력 상한값으로 제한할 필요가 있다.
따라서 컨트롤러(300)는 흡수 가능 전력이 컨버터 통과 전력 상한값 이하이면 스텝 S35로 진행하여, 스텝 S33에서 산출한 흡수 가능 전력을 그대로 최종적인 흡수 가능 전력으로 한다. 한편, 흡수 가능 전력이 컨버터 통과 전력 상한값보다도 크면, 스텝 S36으로 진행하여, 컨버터 통과 전력 상한값을 최종적인 흡수 가능 전력으로 한다.
도 4로 되돌아가, 스텝 S40에 있어서, 컨트롤러(300)는 모터 토크 하한값 산출 처리를 실시한다. 모터 토크 하한값 산출 처리는, 업시프트의 이너셔 페이즈에 있어서의 모터 토크의 하한값(이하 「모터 토크 하한값」이라고도 기재한다)을 산출하기 위한 처리이다.
도 8은 모터 토크 하한값 산출 처리의 상세에 대하여 설명하는 흐름도이다.
스텝 S41에 있어서, 컨트롤러(300)는 전류 센서(140)에서 검출되는 출력 전류와 전압 센서(150)에서 검출되는 출력 전압에 기초하여, 연료 전지 스택(110)의 발전 전력을 산출한다.
스텝 S42에 있어서, 컨트롤러(300)는 발전 전력으로부터 흡수 가능 전력을 감한 전력을 「잉여 전력」으로서 산출한다. 이 잉여 전력이 플러스의 값으로서 산출되었을 때는, 연료 전지 스택(110)이 전력 흡수 요소(400)에서 완전히 흡수할 수 없는 잉여의 전력을 발전하고 있을 때이며, 산출된 잉여 전력을 구동 모터(210)에서 소비할 필요가 있다. 한편, 이 잉여 전력이 마이너스의 값으로서 산출되었을 때는, 그 마이너스만큼 구동 모터(210)에 의한 회생이 가능하다.
스텝 S43에 있어서, 컨트롤러(300)는 도 9에 도시하는 모터 토크 하한값 맵을 참조하여, 잉여 전력과 모터 회전 속도에 기초하여, 모터 토크 하한값을 산출한다. 또한, 모터 토크 하한값을 산출하는 데 있어서 모터 회전 속도는 반드시 필요한 것은 아니며, 잉여 전력으로부터만 모터 토크 하한값을 산출해도 된다. 모터 토크 하한값은, 바꾸어 말하면, 업시프트의 이너셔 페이즈 중에 있어서, 배터리(160)에 수용 가능 전력 이상의 전력을 충전하지 않기 위하여 설정되는 모터 토크의 하한값이다.
도 4로 되돌아가, 스텝 S50에 있어서, 컨트롤러(300)는 발전 전력의 기본 목표값 산출 처리를 실시한다.
도 10은 발전 전력의 기본 목표값의 산출 처리에 대하여 설명하는 흐름도이다.
스텝 S51에 있어서, 컨트롤러(300)는 모터 토크를 모터 토크 기본값으로 제어했을 때에 구동 모터(210)에서 소비되는 전력을 산출한다. 이 전력은, 예를 들어 모터 토크 기본값과 구동 모터(210)의 소비 전력을 대응지은 테이블 등을 미리 설정해 두고, 모터 토크 기본값에 기초하여 산출할 수 있다.
스텝 S52에 있어서, 컨트롤러(300)는 도시하지 않은 SOC 센서에 의해 검출되는 배터리 충전량에 기초하여 배터리 충방전 전력을 산출한다. 또한, 배터리 충전량이 소정의 역치보다 큰 경우에는, 배터리(160)로부터 전력을 방전하기 위하여, 마이너스의 전력값을 배터리 충방전 전력으로서 산출한다.
스텝 S53에 있어서, 컨트롤러(300)는 스텝 S51에서 산출한 전력, 스텝 S52에서 산출한 배터리 충방전 전력 및 보조 기계 소비 전력의 총합을, 발전 전력의 기본 목표값으로서 산출한다. 즉 컨트롤러(300)는 연료 전지 스택(110)에 접속된 부하의 상태에 기초하여, 발전 전력의 기본 목표값을 산출한다.
도 4로 되돌아가, 스텝 S60에 있어서, 컨트롤러(300)는 스텝 S50에서 산출한 발전 전력의 기본 목표값에 기초하여, 스택 공급 유량의 기본 목표값을 산출한다.
도 11은 스택 공급 유량의 기본 목표값의 산출 처리에 대하여 설명하는 흐름도이다.
스텝 S61에 있어서, 컨트롤러(300)는 스텝 S50에서 산출한 발전 전력의 기본 목표값을 출력 전류의 기본 목표값으로 변환한다.
스텝 S62에 있어서, 컨트롤러(300)는 스텝 S61에서 구한 출력 전류의 기본 목표값으로부터 스택 공급 유량의 기본 목표값을 산출한다. 구체적으로는, 예를 들어 출력 전류와 스택 공급 유량의 관계를 나타낸 소정의 맵을 사용하여, 출력 전류의 기본 목표값으로부터 스택 공급 유량의 기본 목표값을 산출한다.
도 4로 되돌아가, 스텝 S70에 있어서, 컨트롤러(300)는 업시프트 요구 판정 처리를 실시한다. 업시프트 요구 판정 처리는, 변속기(230)의 업시프트 요구가 있는지 여부를 판정하기 위한 처리이다.
도 12는 업시프트 요구 판정 처리의 상세에 대하여 설명하는 흐름도이다.
스텝 S71에 있어서, 컨트롤러(300)는 변속기(230)의 변속단이 1속인지 여부를 판정한다. 컨트롤러(300)는 변속단이 1속이면 스텝 S72의 처리를 행하고, 2속이면 스텝 S75의 처리를 행한다.
스텝 S72에 있어서, 컨트롤러(300)는 변속기(230)의 업시프트 변속을 금지할지 여부를 판정한다. 구체적으로는, 컨트롤러(300)는 흡수 가능 전력이 소정값 미만이면 업시프트 변속을 금지한다. 한편, 흡수 가능 전력이 소정값 이상이면 업시프트 변속을 허가한다.
컨트롤러(300)는 업시프트 변속을 금지하고 있을 때는 스텝 S75의 처리를 행하고, 업시프트 변속을 허가하였을 때는 스텝 S73의 처리를 행한다.
스텝 S73에 있어서, 컨트롤러(300)는 도 13의 변속 맵을 참조하여, 차량(1)의 운전 상태를 나타내는 액셀러레이터 답입량 및 차속에 기초하여, 운전자에 의한 업시프트 요구가 있는지 여부를 판정한다. 컨트롤러(300)는 도 13의 변속 맵 상에 있어서, 액셀러레이터 답입량 및 차속으로부터 정해지는 동작점이 2속 영역에 있으면, 업시프트 요구가 있다고 판정한다. 컨트롤러(300)는 운전자에 의한 업시프트 요구가 있으면 스텝 S74의 처리를 행하고, 없으면 스텝 S75의 처리를 행한다.
스텝 S74에 있어서, 컨트롤러(300)는 업시프트 변속 중 플래그를 1로 설정한다. 업시프트 변속 중 플래그는, 업시프트 변속 중에 1로 설정되는 플래그이다. 즉, 업시프트 변속 중 플래그가 1로 설정되어 있는 경우는, 현재의 변속단이 1속이고, 업시프트 변속이 금지되어 있지 않아, 업시프트 요구가 있는 상태이므로, 업시프트 변속 중이라고 판단할 수 있다.
스텝 S75에 있어서, 컨트롤러(300)는 업시프트 변속 중 플래그를 0으로 설정한다. 이 경우는, 업시프트 변속 중이 아니라고 판단할 수 있다.
도 4로 되돌아가, 스텝 S80에 있어서, 컨트롤러(300)는 업시프트 변속 중인지 여부를 판정한다. 구체적으로는, 스텝 S70의 업시프트 요구 판정 처리에 있어서 설정된 업시프트 변속 중 플래그가 1인지 여부를 판정한다. 컨트롤러(300)는, 업시프트 변속 중이 아니라고(업시프트 변속 중 플래그=0) 판정하면, 스텝 S90의 처리를 행한다. 한편, 컨트롤러(300)는 업시프트 변속 중이라고(업시프트 변속 중 플래그=1) 판정하면, 스텝 S100의 처리를 행한다.
스텝 S90에 있어서, 컨트롤러(300)는 비이너셔 페이즈 중의 전력 제어 및 유량 제어를 행한다.
도 14는 비이너셔 페이즈 중의 출력 전력 제어 및 스택 공급 유량 제어의 상세에 대하여 설명하는 흐름도이다.
스텝 S121에 있어서, 컨트롤러(300)는 모터 토크가 도 4에 도시하는 스텝 S20에서 산출한 모터 토크 기본값이 되도록, 인버터(220)를 제어하여 구동 모터(210)에 대한 공급 전력을 제어한다. 즉 구동 모터(210)에 의해 취출되는 전류를 제어한다.
스텝 S122에 있어서, 컨트롤러(300)는 발전 전력을 기본 목표값으로 제어한다. 구체적으로는, 출력 전류가 스텝 S61에서 산출한 출력 전류의 기본 목표값을 취하도록, 출력 전류를 조절한다.
스텝 S123에 있어서, 컨트롤러(300)는 스택 공급 유량이, 도 11에 도시하는 스텝 S62에서 산출된 스택 공급 유량의 기본 목표값을 취하도록 제어를 행한다.
구체적으로는, 컨트롤러(300)는 스텝 S61에서 산출된 출력 전류의 기본 목표값에 기초하여 공기 압력의 기본 목표값을 산출하고, 동일하게 출력 전류의 기본 목표값에 기초하여 컴프레서 공급 유량의 기본 목표값을 산출한다. 그리고, 컨트롤러(300)는 캐소드 압력 센서(303)에 의한 공기 압력의 검출값, 제1 에어 플로우 센서(301)에 의한 컴프레서 공급 유량의 검출값 및 제2 에어 플로우 센서(302)에 의한 스택 공급 유량의 검출값이, 각각 공기 압력의 기본 목표값, 컴프레서 공급 유량의 기본 목표값 및 스택 공급 유량의 기본 목표값을 취하도록, 캐소드 조압 밸브(126)의 개방도, 바이패스 밸브(128)의 개방도 및 컴프레서(124)의 토크를 제어한다.
도 4로 되돌아가, 상술 스텝 S80에 있어서 업시프트 변속 중이라고 판정되면, 스텝 S100에 있어서, 컨트롤러(300)는 이 업시프트 변속이 이너셔 페이즈인지 여부를 판정한다.
구체적으로는, 컨트롤러(300)는 모터 회전 속도를 변속기(230)의 출력 회전 속도로 나눈 실변속비가, 업시프트 전의 변속비(=1속의 변속비)보다도 작으면, 업시프트의 이너셔 페이즈라고 판정하고, 업시프트 전의 변속비 이상이면, 이너셔 페이즈가 아니라고 판정한다. 그리고, 컨트롤러(300)는 이너셔 페이즈라고 판정했을 때는, 스텝 S110의 처리를 행한다. 한편, 컨트롤러(300)는 이너셔 페이즈가 아니라고 판정한 경우, 먼저 설명한 스텝 S90의 처리를 행하고, 본 루틴을 종료한다.
스텝 S110에 있어서, 컨트롤러(300)는 발전 전력을 저하시킬지 여부의 판정을 행한다. 여기서, 본 실시 형태에서는 업시프트 변속의 이너셔 페이즈에 있어서는, 상기 도 2에 있어서 설명한 바와 같이, 구동 모터(210)가 역행 운전으로부터 회생 운전으로 전환됨으로써, 연료 전지 스택(110)의 발전 전력이 잉여하는(요구 발전 전력이 저하되는) 경우가 있고, 이 경우에는 발전 전력 목표값을 저하시킬 필요가 있다. 한편, 예를 들어 배터리(160)의 충전량에 여유가 있어, 연료 전지 스택(110)의 발전 전력을 배터리(160)에 충분히 공급할 수 있는 경우에는, 이너셔 페이즈에 있어서도 연료 전지 스택(110)의 발전량을 제한하지 않아도 된다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 이너셔 페이즈에 있어서 연료 전지 스택(110)의 발전 전력 목표값을 저하시킬지 여부에 기초하여, 후술하는 바와 같이 이후의 제어 패턴이 나뉘게 된다. 이 연료 전지 스택(110)의 발전 전력 목표값을 저하시킬지 여부의 판단에 대하여 설명한다.
도 15는 변속 시에 있어서 발전 전력을 저하시킬지 여부를 판단하는 흐름을 나타낸 블록도이다. 또한, 이후에 설명하는 각 블록도에 도시된 블록의 기능은 컨트롤러(300)에 의해 실현된다. 도시와 같이, 당해 블록은, 변속 차속 산출 블록 B101과, 회전 속도차 산출 블록 B102와, 목표 변속 시간 산출 블록 B103과, 이너셔 페이즈 회생 전력 최댓값 산출 블록 B104와, 실질 흡수 가능 전력 산출 블록 B105와, 변속 시 발전 전력 저하 판단 블록 B106을 갖고 있다.
우선, 변속 차속 산출 블록 B101에는, 액셀러레이터 스트로크 센서(310)에서 검출된 액셀러레이터 답입량이 입력된다. 변속 차속 산출 블록 B101은, 도 13에 도시한 변속 맵을 기억하고 있으며, 이 변속 맵에 기초하여, 검출된 액셀러레이터 답입량으로부터 변속 시의 차속(이하에서는, 「변속 차속」이라고도 기재한다)을 구한다. 구체적으로 변속 차속은, 검출된 액셀러레이터 답입량과 도 13에 도시한 1속 영역과 2속 영역의 경계인 변환선의 교점에 있어서의 차속이다.
그리고, 회전 속도차 산출 블록 B102에는, 변속 차속 산출 블록 B101에서 산출된 변속 차속이 입력된다. 회전 속도차 산출 블록 B102는, 미리 준비된 변속 차속-회전 속도차 맵에 기초하여, 산출된 변속 차속으로부터, 1속과 2속 사이의 구동 모터(210)의 회전수의 차(이하에서는, 「모터 회전 속도차」라고도 기재한다)를 산출한다. 이 맵의 일례를 도 18에 도시한다. 도 18을 참조하면 이해할 수 있듯이, 변속 차속이 결정됨으로써, 1속의 모터 회전 속도와 2속의 모터 회전 속도의 차를 구할 수 있다. 변속 차속이 클수록, 회전 속도차도 커진다.
한편, 목표 변속 시간 산출 블록 B103에는, 배터리(160)의 수용 가능 전력이 입력된다. 목표 변속 시간 산출 블록 B103은, 미리 준비된 배터리 수용 가능 전력과 목표 변속 시간의 관계를 나타내는 맵에 기초하여, 배터리(160)의 수용 가능 전력으로 목표 변속 시간을 산출한다. 또한, 배터리(160)의 수용 가능 전력이 클수록, 목표 변속 시간은 작아진다.
그리고, 이너셔 페이즈 회생 전력 최댓값 산출 블록 B104에는, 회전 속도차 산출 블록 B102에서 산출된 모터 회전 속도차 및 목표 변속 시간 산출 블록 B103에서 산출된 목표 변속 시간이 입력된다. 이너셔 페이즈 회생 전력 최댓값 산출 블록 B104는, 미리 준비된 맵에 기초하여, 모터 회전 속도차, 목표 변속 시간 및 미리 설정된 압박 토크값에 기초하여, 이너셔 페이즈에 있어서의 회생 전력의 최댓값(이하에서는 「이너셔 페이즈 회생 전력 최댓값」이라고도 기재한다)을 산출한다.
여기서, 상술한 모터 회전 속도차에 의한 에너지는, 회생 에너지와 클러치의 마찰 에너지에 의해 흡수되기 때문에, 회생 가능한 전력의 합계는, 모터 회전 속도차로부터 클러치의 마찰에 의한 열 에너지 소비분을 감하여 결정된다. 따라서, 모터 회전 속도차가 클수록, 회생 전력의 최댓값이 커진다. 한편, 목표 변속 시간이 길어지면, 변속 동작 중의 클러치 마찰에 의해 소비되는 열 에너지가 증가되므로, 회생 전력의 최댓값이 작아진다. 또한, 압박 토크가 커지면, 클러치의 마찰에 의한 열 에너지가 증대되므로, 회생 전력의 최댓값은 작아진다.
또한, 실질 흡수 가능 전력 산출 블록 B105에는, 이너셔 페이즈 회생 전력 최댓값 산출 블록 B104에서 산출된 이너셔 페이즈 회생 전력 최댓값과, 상기 도 7의 스텝 S33에서 산출된 흡수 가능 전력이 입력된다. 그리고, 실질 흡수 가능 전력 산출 블록 B105는, 이 흡수 가능 전력으로부터 이너셔 페이즈 회생 전력 최댓값을 감산함으로써, 실질적으로 흡수가 가능한 실질 흡수 가능 전력을 산출한다.
변속 시 발전 전력 저하 판단 블록 B106에는, 실질 흡수 가능 전력 산출 블록 B105에서 산출된 실질 흡수 가능 전력과, 연료 전지 스택(110)의 출력 전압 및 출력 전류의 검출값으로부터 정해지는 출력 전력이 입력된다. 변속 시 발전 전력 저하 판단 블록 B106은, 이 실질 흡수 가능 전력과 출력 전력을 비교한다. 그리고, 변속 시 발전 전력 저하 판단 블록 B106은, 출력 전압이 실질 흡수 가능 전력보다도 큰 경우에는, 발전 전력의 저하가 필요하다고 판단하고, 출력 전압이 실질 흡수 가능 전력 이하인 경우에는, 발전 전력의 저하가 필요하지 않다고 판단한다. 그리고, 출력 전압이 실질 흡수 가능 전력보다도 큰 경우에는, 도 4에 있어서의 스텝 S90의 처리를 행하고, 본 루틴을 종료한다. 한편, 출력 전압이 실질 흡수 가능 전력 이하인 경우에는, 스텝 S120의 처리로 진행한다.
스텝 S120에 있어서, 컨트롤러(300)는 변속 진척도가 소정값 미만인지 여부를 판정한다. 구체적으로는, 모터 회전 속도를 변속기(230)의 출력 회전 속도로 나눈 실변속비가, 업시프트 후의 변속비(=2속의 변속비)보다도 약간 큰 소정 역치보다도 작아졌는지 여부를 판정한다.
여기서, 모터 회전 속도를 변속기(230)의 출력 회전 속도로 나눈 실변속비는, 이너셔 페이즈의 진척도를 의미한다. 따라서, 실제 감속비가 업시프트 전의 변속비로부터 업시프트 후의 변속비 근방까지 저하되면, 이너셔 페이즈가 종료되었다고 판정할 수 있게 된다. 그리고, 이렇게 이너셔 페이즈가 종료되었다고 판정되면, 스텝 S90의 처리를 행하고, 본 루틴을 종료한다.
한편, 컨트롤러(300)는 변속 진척도가 소정값 미만, 즉, 이너셔 페이즈 중이라고 판정하면, 스텝 S130의 처리를 행한다.
여기서, 본 실시 형태에 있어서 컨트롤러(300)는 스택 공급 유량의 목표값을 이너셔 페이즈용의 목표값(이하에서는, 「이너셔 페이즈 스택 공급 유량 목표값」이라고도 기재한다)으로 함과 함께, 발전 전력을 기본 목표값으로부터 이너셔 페이즈용의 목표값(이하에서는, 「이너셔 페이즈 전력 목표값」이라고도 기재한다)으로 저하시킨다. 이하에서는, 이 컨트롤러(300)에 의한 제어의 상세를 설명한다.
도 16은 이너셔 페이즈 중의 전력·유량 제어의 상세를 설명하는 흐름도이다.
스텝 S131에 있어서, 컨트롤러(300)는 업시프트의 이너셔 페이즈 중에 있어서의 모터 토크의 목표값(이하 「이너셔 페이즈 모터 토크목표값」이라고도 기재한다)을 산출한다. 구체적으로는, 모터 회전 속도를 저하시키기 위하여 미리 ROM에 기억되어 있는 소정의 목표 회생 토크와, 모터 토크 하한값 중 큰 쪽을 모터 토크 목표값으로서 산출한다.
스텝 S132에 있어서, 컨트롤러(300)는 구동 모터(210)의 회전 속도를 저하시키기 위한 변속용 전력 제어를 인버터(220)에 의해 실시하여, 모터 토크를 스텝 S131에서 산출된 이너셔 페이즈 모터 토크 목표값으로 제어한다.
스텝 S133에 있어서, 컨트롤러(300)는 도 17에 도시하는 테이블을 참조하여, 차속에 기초하여 발전 전력의 이너셔 페이즈 목표값을 산출하여, 발전 전력을 이너셔 페이즈 목표값으로 제어한다. 또한, 도 17로부터 이해되는 바와 같이, 발전 전력의 이너셔 페이즈 목표값은, 차속이 높을수록 작아지도록 설정된다.
여기서, 변속 전후의 모터 회전 속도의 속도차는, 차속이 높아질수록 커지기 때문이다(도 15의 블록 B102 참조). 그리고, 차속이 높아지고, 모터 회전 속도의 변속 전후의 모터 회전 속도의 속도차가 커질수록, 이너셔 페이즈 중에 있어서의 모터 회전 속도의 하락폭이 커진다. 따라서, 차속이 높아질수록 이너셔 페이즈 중의 구동 모터(210)의 회생량도 많아져, 발전 전력을 낮출 필요가 있으므로, 발전 전력의 이너셔 페이즈 목표값은, 차속이 높을수록 작아지도록 설정되게 된다. 또한, 차속과 상관없이, 발전 전력의 이너셔 페이즈 목표값을 제로로 설정할 수도 있다.
그리고, 발전 전력의 이너셔 페이즈 목표값은, 발전 전력의 기본 목표값과 비교하여 낮은 값을 취한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 발전 전력의 이너셔 페이즈 목표값으로부터, 연료 전지 스택(110)의 IV 특성을 참조하여, 출력 전류의 목표값(이하에서는 「이너셔 페이즈 전류 목표값」이라고도 기재한다)이 구해져 설정된다.
스텝 S134에 있어서, 컨트롤러(300)는 업시프트의 이너셔 페이즈 중에 있어서의 스택 공급 유량의 목표값(이하 「이너셔 페이즈 스택 공급 유량 목표값」이라고도 기재한다)을 산출한다.
본 실시 형태에 있어서, 이 이너셔 페이즈 스택 공급 유량 목표값은, HFR값이 너무 높아지지 않도록, 즉 연료 전지 스택(110)을 구성하는 연료 전지(10)의 전해질막이 과건조가 되지 않도록 하면서도, 출력 전류의 감소에 맞추어 대폭 저하시키지 않는 범위에서 임의로 설정할 수 있다.
그러나, 본 실시 형태에 있어서는, 이너셔 페이즈 스택 공급 유량 목표값을, 이너셔 페이즈로 이행하기 직전의 스택 공급 유량 목표값인 스택 공급 유량의 기본 목표값과 동일한 값으로 하는 것이 가장 바람직하다.
스텝 S135에 있어서, 컨트롤러(300)는 스택 공급 유량이 스텝 S134에서 산출한 이너셔 페이즈 스택 공급 유량 목표값을 취하도록 제어를 행한다.
구체적으로는, 우선 컨트롤러(300)는 상기 스텝 S133에서 산출된 이너셔 페이즈 전류 목표값에 기초하여 이너셔 페이즈에 있어서의 공기 압력의 목표값(이하 「이너셔 페이즈 공기 압력 목표값」이라고도 기재한다)을 산출한다.
또한, 컨트롤러(300)는 이너셔 페이즈 전류 목표값에 기초하여 이너셔 페이즈에 있어서의 컴프레서 공급 유량의 목표값(이하 「이너셔 페이즈 컴프레서 유량 목표값」이라고도 기재한다)을 산출한다.
그리고, 컨트롤러(300)는 캐소드 압력 센서(303)에 의한 공기 압력의 검출값, 제1 에어 플로우 센서(301)에 의한 컴프레서 공급 유량의 검출값 및 제2 에어 플로우 센서(302)에 의한 스택 공급 유량의 검출값이, 각각 이너셔 페이즈 공기 압력 목표값, 이너셔 페이즈 컴프레서 유량 목표값 및 이너셔 페이즈 스택 공급 유량 목표값을 취하도록, 캐소드 조압 밸브(126)의 개방도, 바이패스 밸브(128) 및 컴프레서(124)의 토크를 제어한다.
또한, 상술한 바와 같이, 이너셔 페이즈 스택 공급 유량 목표값을, 이너 페이즈로 이행하기 직전의 스택 공급 유량 목표값인 스택 공급 유량의 기본 목표값과 동일하게 설정하는 경우에는, 캐소드 조압 밸브(126)의 개방도, 바이패스 밸브(128) 및 컴프레서(124)의 토크의 제어 상태를 변경할 필요가 없다. 따라서, 이 경우, 이너셔 페이즈에 있어서도, 스택 공급 유량의 변경에 걸리는 컴프레서(124)를 포함하는 공기계의 제어를 생략할 수 있어, 당해 공기계의 응답 지연의 영향을 확실하게 방지할 수 있다.
이상, 설명한 본 실시 형태에 관한 연료 전지 차량 제어 방법의 작용에 대하여 설명한다.
도 19는 본 실시 형태에 관한 연료 전지 차량 제어 방법에 있어서의 이너셔 페이즈 중의 동작의 일례를 설명하는 타임차트이다. 또한, 도면에 있어서는, 참고를 위하여, 종래의 제어를 파선으로 나타내고 있다. 또한, 도 19에서는, 이너셔 페이즈 스택 공급 유량 목표값을, 이너 페이즈로 이행하기 직전의 스택 공급 유량 목표값인 스택 공급 유량의 기본 목표값과 동일하게 설정한 경우, 즉 이너셔 페이즈에 있어서, 컴프레서 공급 유량이나 스택 공급 유량을 변경하지 않는 경우에 대하여 설명한다.
도 19의 (A)에 도시한 바와 같이, 이너셔 페이즈 이행 시각 t2에 있어서, 토크 페이즈로부터 이너셔 페이즈로 이행한다. 이미 설명한 바와 같이, 이너셔 페이즈로 이행하면, 배터리(160), 차량 보조 기계(180) 및 구동 모터(210)에서 흡수할 수 있는 전력이 저하되므로, 요구되는 발전 전력은 저하된다. 따라서, 도 19의 (E)에 도시하는 바와 같이 연료 전지 스택(110)의 출력 전력을, 이너셔 페이즈 전력 목표값까지 저하시키게 된다. 이 출력 전력의 저하는, 이너셔 페이즈 동안, 즉 이너셔 페이즈 이행 시각 t2부터 이너셔 페이즈 종료 시각 t3까지 동안에 있어서 유지된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 이미 설명한 바와 같이, 출력 전력을 이너셔 페이즈 전력 목표값에 접근하기 위하여, DC/DC 컨버터(170)에 의해 출력 전압의 조절을 행하여, 이너셔 페이즈 이행 시각 t2에 있어서 출력 전류를 이너셔 페이즈 전류 목표값까지 저하시키게 된다(도 19의 (D) 참조). 또한, 이 이너셔 페이즈 전류 목표값은, 이너셔 페이즈 기간 t2 내지 t3에 있어서 유지된다.
여기서, 도 19의 (D) 및 도 19의 (E)에 있어서 파선으로 나타낸 바와 같이, 종래의 제어에 있어서는, 이너셔 페이즈 이행 시각 t2에 있어서 출력 전류를 순간적으로 감소시키는 것이 아니고, 소정 시간 Δt2에 걸쳐 감소시키고 있다. 또한, 이너셔 페이즈 종료 시각 t3에 있어서도, 출력 전류를 순간적으로 복귀시키는 것이 아니고, 소정 시간 Δt3에 걸쳐 복귀시키고 있다.
이렇게 종래에 있어서, 이너셔 페이즈로의 이행 시 또는 그 종료 시에 있어서, 출력 전류를 소정 시간을 걸쳐 변화시키고 있는 이유는, 컴프레서(124)를 포함하는 공기계의 응답 지연을 고려했기 때문이다.
즉, 컴프레서(124)를 포함하는 공기계의 응답 속도가 전력·전류 제어의 응답 속도와 비교하여 낮기 때문에, 이너셔 페이즈 이행 시각 t2 및 이너셔 페이즈 종료 시각 t3에 있어서 컴프레서(124)의 출력을 변화시키는 명령을 내렸다고 해도, 실제로 스택 공급 유량이 변화할 때까지 타임 래그가 발생하기 때문이다. 따라서, 출력 전류도, 이 타임 래그 Δt2, Δt3에 맞추어 소정 시간 Δt2, Δt3에 걸쳐 변경하였다. 그러나, 이와 같이 출력 전류를 소정 시간에 걸쳐 변경하면, 이너셔 페이즈가 장시간화되어 버려(도면의 예에서는 적어도 시간 Δt3만큼은 연장되어 있다), 결과적으로 업시프트에 있어서의 변속 시간이 장시간화되는 요인이 되고 있었다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 이너셔 페이즈 t2 내지 t3에 있어서 스택 공급 유량의 목표값이 되는 이너셔 페이즈 스택 공급 유량 목표값을, 이너셔 페이즈 이행 시각 t2의 직전의 목표값인 스택 공급 유량 기본 목표값과 동일한 값으로 하고 있다. 즉, 이너셔 페이즈 t2 내지 t3에 있어서 스택 공급 유량의 목표값을 변경하지 않도록 하고, 응답 지연을 초래하는 공기계의 제어 형태를 변경하지 않도록 했다. 이에 의해, 이너셔 페이즈 t2 내지 t3에 있어서 공기계의 응답 지연의 영향을 받는 것이 방지된다.
게다가, 본 실시 형태에서는, 도 19의 (E)의 실선으로 나타낸 바와 같이, 요구 출력 전력에 맞춘 출력 전력의 목표값을, 출력 전류를 급속하게 감소시킴으로써, 소정 시간 내로 거의 순간적으로 변경하고 있다. 따라서, 출력 전류를 상기 타임 래그 Δt2 및 Δt3을 설정하지 않고 변경할 수 있으므로, 이너셔 페이즈 기간을 단축할 수 있어, 변속 시간의 장기화가 방지된다.
이상 설명한 본 실시 형태에 관한 연료 전지 차량(1)의 제어 방법에 의하면, 이하의 효과를 얻을 수 있다.
본 실시 형태에 관한 연료 전지 차량 제어 방법은, 연료 전지인 연료 전지 스택(110)과, 해당 연료 전지 스택(110)에 공기를 공급하는 공기 공급 장치인 컴프레서(124)와, 연료 전지 스택(110)으로부터의 전력에 의해 연료 전지 차량(1)을 구동하는 구동 모터(210)와, 해당 구동 모터(210)와 구동륜(250) 사이의 동력 전달 경로에 설치되는 변속기(230)를 갖는 연료 전지 차량(1)에서 실행된다. 이 연료 전지 차량 제어 방법에서는, 연료 전지 스택(110)의 요구 발전 전력(요구 출력 전력)에 따라 출력 전류를 변화시켜, 출력 전류의 변화에 따라 컴프레서(124)에 의한 공기의 공급 유량을 조절한다. 그리고, 변속기(230)에 의한 변속이 업시프트의 이너셔 페이즈인 경우에, 연료 전지 스택(110)의 요구 발전 전력의 저하에 따라 출력 전류를 감소시키고(도 19의 (D)), 공기의 공급 유량을, 출력 전류의 감소에 따른 공기의 공급 유량(도 19의 (C)의 파선)보다도 큰 이너셔 페이즈 공급 유량으로 제어한다(도 16의 스텝 S135 및 도 19의 (C)).
즉, 본 실시 형태에서는, 업시프트의 이너셔 페이즈에 있어서, 구동 모터(210) 등으로 공급 가능한 전력이 감소되는 등의 요인으로 연료 전지 스택(110)의 요구 발전 전력의 저하가 발생하여 출력 전류를 감소시키는 경우라도, 이 출력 전류의 감소에 따라 정해지는 공급 유량(도 19의 (C) 참조)이 아니라, 그것보다도 큰 이너셔 페이즈 공급 유량으로 연료 전지 스택(110)에 공기를 공급한다. 따라서, 종래와 같이 이너셔 페이즈에 있어서의 출력 전류의 감소에 맞춘 스택 공급 유량의 대폭적인 감소가 요구되지 않게 되므로, 공기계의 응답 지연에 의한 변속 시간의 장기화를 억제할 수 있다.
또한, 본래라면, 출력 전류의 감소에 맞추어 정해지는 공급 유량보다도 큰 공급 유량으로 공기를 공급하면, 연료 전지(10) 내의 전해질막의 건조나 과전압의 요인이 될 수 있지만, 본 실시 형태에서는 비교적 짧은 기간인 업시프트의 이너셔 페이즈에 있어서 공급 유량을 증가시키는 것에 지나지 않으므로, 전해질막의 건조나 과전압의 발생 빈도는 최대한 억제되게 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 이너셔 페이즈 공급 유량을, 이너셔 페이즈로 이행하기 직전의 공급 공기 유량의 목표값과 동일한 목표값(이너셔 페이즈 스택 공급 유량 목표값)으로 제어한다(도 19의 (C)). 이에 의해, 이너셔 페이즈에 있어서의 컴프레서(124)의 출력 조절 등의 공기계의 제어를 생략할 수 있으므로, 컴프레서(124)의 응답 지연의 영향을 보다 확실하게 배제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 연료 전지 차량 제어 방법에서는, 상술한 바와 같이 이너셔 페이즈에 있어서의 컴프레서(124)의 출력 조절 등의 공기계의 제어를 생략할 수 있으므로, 출력 전류를 변화시키는 데 있어서 공기계의 제어를 고려할 필요가 않게 된다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 출력 전류를, 이너셔 페이즈 이행 시 t1 및 이너셔 페이즈 종료 시 t2에 맞추어 소정 시간 이내(대략 순시)로 변화시킬 수 있다(도 19의 (D) 참조). 이에 의해, 연료 전지 스택(110)의 출력 전류의 저하나 복귀가 거의 순간적으로 행하여지게 되므로, 변속 시간의 단축에 이바지하게 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 연료 전지 스택(110)의 출력 전력이, 구동 모터(210) 이외의 연료 전지 스택(110)의 부하(배터리(160), 차량 보조 기계(180))에 공급 가능한 전력으로부터 구동 모터(210)의 회생 전력의 최댓값을 감하여 얻어지는 실질 흡수 가능 전력보다도 큰 경우에, 연료 전지 스택(110)의 요구 발전 전력의 저하가 발생하고 있다고 판단하여, 출력 전류를 감소시킨다(도 4의 스텝 S110 및 도 15의 블록 B106).
또한, 상기 스텝 S110에 있어서의 발전 전력을 저하시킬지 여부의 판정은, 스텝 S100의 이너셔 페이즈인지 여부의 판정 전에 행하도록 해도 된다.
(제2 실시 형태)
이어서, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 실시 형태는, 제1 실시 형태에 관한 처리 외에도, 변속이 업시프트로 이행할 것이 예측되거나, 또는 업시프트 중이라고 판단된 경우에, 연료 전지(10)의 전해질막 HFR을 증가시키는 HFR 보정 처리를 행한다. 또한, 이하에 나타내는 각 실시 형태에서는 전술한 제1 실시 형태와 마찬가지의 기능을 하는 부분에는, 동일한 부호를 사용하여 중복되는 설명을 적절히 생략한다.
여기서, 제1 실시 형태에서는, 이너셔 페이즈 중에 있어서는, 상기 이너셔 페이즈 공급 유량 목표값을 스택 공급 유량의 목표값으로서 설정했다. 따라서, 이 경우, 연료 전지 스택(110)에 공급되는 공기가 잉여가 되어, 연료 전지 스택(110)을 구성하는 연료 전지(10)의 전해질막이 과건조될 가능성을 생각할 수 있다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 변속이 업시프트로 이행한다고 예측되거나, 또는 업시프트 중이라고 판단된 경우에, 이 전해질막의 과건조를 억제할 수 있는 제어가 실행된다.
도 20은 본 실시 형태에 관한 HFR 제어에 대하여 설명하는 흐름도이다. 또한, 본 처리는, 제1 실시 형태에 있어서의 도 4에 도시하는 처리와 병렬하거나 또는 독립적으로 행한다.
도시한 바와 같이, 스텝 S210에 있어서, 컨트롤러(300)는 HFR 기준 목표값의 산출 처리를 행한다. 구체적으로는, 우선 이미 설명한 스텝 S50(도 10)에서 행하여진 방법과 마찬가지의 방법에 의해 발전 전력의 기본 목표값을 산출한다. 그리고, 후술하는 도 22의 HFR 기준 목표값 산출 블록 B201에 도시한 바와 같이, 이 발전 전력의 기본 목표값에 의해, 예를 들어 미리 준비된 발전 전력과 HFR의 관계를 나타내는 맵을 사용하여, 구해진 HFR을 HFR 기준 목표값으로 한다.
스텝 S220에 있어서, 컨트롤러(300)는 HFR 기준 목표값을 보정할지 여부의 판정을 행한다.
도 21은 HFR 기준 목표값을 보정할지 여부를 판단하는 흐름을 나타낸 블록도이다. 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 HFR 기준 목표값을 보정할지 여부의 판단에 대해서는, 제1 실시 형태의 도 15에 있어서 설명한 변속 시에 있어서 발전 전력을 저하시킬지 여부를 판단하는 흐름과 마찬가지이다. 따라서, 당해 블록을 구성하는 각 블록 B101 내지 B106의 설명은 생략한다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 컨트롤러(300)는 연료 전지 스택(110)의 출력 전압이, 차량 보조 기계(180)에서 소비되는 전력 및 배터리(160)에 수용 가능한 전력에 기초하는 실질 흡수 가능 전력보다도 큰 경우에는, 업시프트로 이행할 것이 예측되거나 업시프트 중이라고 판단하여 HFR 기준 목표값의 보정이 필요하다고 판단하고, 출력 전압이 실질 흡수 가능 전력 이하인 경우에는, 업시프트로의 이행이 예측되지 않는다고 판단되어 HFR 기준 목표값의 보정의 필요가 없다고 판단한다.
그리고, HFR 기준 목표값의 보정이 필요하다고 판단되면, 도 20의 스텝 S230의 HFR 기준 목표값 보정 처리로 진행한다. 한편, 상기 HFR 기준 목표값의 보정이 필요하지 않다고 판단되면, 스텝 S240으로 진행하고, HFR의 목표값은 HFR 기준 목표값으로 유지되어 처리를 종료한다. 이하에서는, 스텝 S230의 HFR 기준 목표값 보정 처리의 내용에 대하여 설명한다.
도 22는 HFR 기준 목표값의 보정의 흐름을 나타낸 블록도이다. 당해 블록은, HFR 기준 목표값 산출 블록 B201과, 차속 편차 산출 블록 B202와, HFR 감산 보정값 산출 블록 B203과, 보정 후 HFR 목표값 산출 블록 B204를 갖고 있다.
HFR 기준 목표값 산출 블록 B201에는, 연료 전지 스택(110)의 출력 전압이 입력된다. 또한, HFR 기준 목표값 산출 블록 B201은, 미리 정해진 발전 전력과 HFR의 관계를 나타내는 맵에 기초하여, 연료 전지 스택(110)의 출력 전압으로부터 HFR 기준 목표값을 산출한다. 또한, 일반적으로 출력 전압이 높아질수록 전해질막을 보다 습윤시킬 필요가 있으므로, 이 발전 전력-HFR맵에서는, 출력 전압이 높아짐에 따라 HFR 기준 목표값이 낮게 되어 있다.
한편, 차속 편차 산출 블록 B202에는, 도 15의 변속 차속 산출 블록 B101에서 산출된 변속 차속과, 액셀러레이터 스트로크 센서(310)에서 검출된 액셀러레이터 답입량에 의해 정해지는 현재의 차속이 입력된다. 차속 편차 산출 블록 B202는, 변속 차속으로부터 현재의 차속을 감산하여 차속 편차로서 산출한다.
HFR 감산 보정값 산출 블록 B203에는, 차속 편차 산출 블록 B202에서 산출된 차속 편차가 입력된다. 그리고, HFR 감산 보정값 산출 블록 B203은, 미리 정해진 차속 편차와 HFR 감산 보정값의 관계를 나타내는 보정값 맵에 기초하여, 차속 편차로부터 HFR 감산 보정값을 산출한다.
여기서, 차속 편차는, 변속 차속과 현재의 차속의 차이므로, 이 차속 편차의 값이 상대적으로 작으면, 현재의 차속이 변속 차속에 가까워, 업시프트 변속으로의 이행이 가깝다고 판단할 수 있다. 한편, 차속 편차의 값이 상대적으로 크면, 아직 업시프트 변속으로의 이행이 멀다고 판단할 수 있다. 또한, 차속 편차가 실질적으로 0인 경우에는, 현재의 상태가 업시프트 중이라고 판단할 수 있다.
따라서, 상기 보정값 맵에서는, 차속 편차가 상대적으로 작은 값이며 업시프트로의 이행이 가깝거나 또는 업시프트 중인 경우에는, 전해질막을 보다 습윤시키도록, 산출되는 HFR 감산 보정값이, 상대적으로 큰 값이 된다. 특히, 차속 편차가 0인 경우에 HFR 감산 보정값은 최댓값을 취한다.
한편, 차속 편차가 상대적으로 큰 값이고 업시프트로의 이행이 아직이라고 판단할 수 있는 경우에는, 전해질막을 바로 습윤시킬 필요성은 낮다. 따라서, 이 경우, HFR 기준 목표값을 크게 변경하지 않도록, HFR 감산 보정값이 상대적으로 작은 값으로서 산출된다. 특히, 차속 편차가 일정 이상 큰 값인 경우에는, HFR 감산 보정값은 0으로 하고 있다.
그리고, 보정 후 HFR 목표값 산출 블록 B204에는, HFR 기준 목표값 산출 블록 B201에서 산출된 HFR 기준 목표값과, HFR 감산 보정값 산출 블록 B203에서 산출된 HFR 감산 보정값이 입력된다. 보정 후 HFR 목표값 산출 블록 B204는, HFR 기준 목표값으로부터 HFR 감산 보정값을 감산하여, 보정 후 HFR 목표값으로서 산출한다.
따라서, 본 실시 형태에 있어서, 상술한 바와 같이 연료 전지 스택(110)의 출력 전압이, 실질 흡수 가능 전력보다도 커, 업시프트로 이행할 것이 예측되거나 업시프트 중이라고 판단하여 HFR 기준 목표값의 보정이 필요하다고 판단되는 경우에는, HFR 기준 목표값보다 낮은 습윤측의 보정 후 HFR 목표값에 기초하여 전해질막의 HFR값이 제어되게 된다. 이에 의해, 상술한 바와 같이, 업시프트의 이너셔 페이즈 중에 있어서 스택 공급 유량이 잉여가 되는 상태가 발생했다고 해도, 전해질막의 과건조를 효과적으로 방지할 수 있다.
도 23은 본 실시 형태에 관한 HFR값의 변화의 일례를 나타내는 타임차트이다. 도 23에서는, 토크 페이즈로 이행하기 전의 시각 t0에서 업시프트로 이행할 것이 예측되어, 상기 보정 후 HFR 목표값이 설정된 경우를 상정하고 있다.
도시와 같이, 보정 후 HFR 목표값이 설정된 시각 t0 이행으로 HFR값이 감소되고, 토크 페이즈 이행하는 시각 t1의 단계에서 HFR값이 보정 후 HFR 목표값을 취하고 있다. 따라서, 이너셔 페이즈로 이행하는 시각 t2에 있어서는, HFR값이 HFR 기준 목표값에 비교하여 낮은(보다 습윤되어 있는) 상태가 된다. 이에 의해, 이너셔 페이즈 중의 시각 t2 내지 t3에 있어서 스택 공급 유량이 잉여가 되어 HFR값이 상승되도록 작용했다고 해도, 도면에 도시하는 바와 같이 HFR값이 HFR 기준 목표값을 초과하지 않도록 할 수 있어, 전해질막의 과건조가 방지된다.
이상 설명한 본 실시 형태에 관한 연료 전지 차량(1)의 제어 방법에 의하면, 이하의 효과를 얻을 수 있다.
본 실시 형태에 관한 연료 전지 차량 제어 방법에서는, 변속기(230)에 의한 변속이 업시프트로 이행할 것이 예측되거나, 또는 업시프트 중이라고 판단된 경우에, 연료 전지 스택(110)의 전해질막의 HFR값을 감소시키는 HFR 보정 처리(도 22)를 행한다.
이에 의해, 스택 공급 유량의 목표값으로서 이너셔 페이즈 공급 유량 목표값을 설정함으로써, 이너셔 페이즈 중에 스택 공급 유량이 잉여가 되는 상태가 발생했다고 해도, 전해질막의 과건조를 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 연료 전지 차량 제어 방법에서는, 연료 전지 스택(110)의 출력 전력이, 구동 모터(210) 이외의 연료 전지 스택(110)의 부하(배터리(160), 차량 보조 기계(180))에 공급 가능한 전력으로부터 구동 모터(210)의 회생 전력의 최댓값을 감하여 얻어지는 실질 흡수 가능 전력보다도 큰 경우에, 업시프트로 이행할 것이 예측되거나 또는 업시프트 중이라고 판단하여 HFR 보정 처리를 실행한다(도 21). 이에 의해, 이너셔 페이즈에 있어서 스택 공급 유량이 잉여가 되어 과건조가 염려되는 씬에 맞추어 HFR 보정 처리를 실행할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 연료 전지 스택(110)의 출력 전력이, 실질 흡수 가능 전력보다도 큰 경우에, 업시프트로 이행할 것이 예측되거나 또는 업시프트 중이라고 판단하도록 했다. 그러나, 업시프트로 이행할 것이 예측되거나 또는 업시프트 중이라는 판단의 방법은, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 상기 차속 편차가 소정값 이하인 경우에, 업시프트로 이행할 것이 예측되거나 또는 업시프트 중이라고 판단하도록 해도 된다.
(제3 실시 형태)
이하, 본 발명의 제3 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에서는, 제2 실시 형태와 상이한 HFR 보정 처리가 행하여진다. 또한, 본 실시 형태는, 이 산출 방법 이외의 구성은 제2 실시 형태와 마찬가지이다. 따라서, 제2 실시 형태와 마찬가지의 기능을 하는 부분에는, 동일한 부호를 사용하여 중복되는 설명을 적절히 생략한다.
본 실시 형태에서는, HFR 보정 처리에 있어서, 연료 전지 차량(1)의 차속과 변속 차속의 차인 차속 편차가 작아짐에 따라, 전해질막의 HFR값을 보다 감소시킨다.
도 24는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 보정 후 HFR 목표값을 산출하는 흐름을 나타낸 블록도이다. 당해 블록은, HFR 기준 목표값 산출 블록 B201과, 차속 편차 산출 블록 B202와, 목표 변속 시간 산출 블록 B301과, HFR 감산 보정값 산출 블록 B302와, 보정 후 HFR 목표값 산출 블록 B204를 갖고 있다.
HFR 기준 목표값 산출 블록 B201은, 제2 실시 형태와 마찬가지로 연료 전지 스택(110)의 출력 전압에 기초하여 HFR 기준 목표값을 산출한다. 차속 편차 산출 블록 B202도, 제2 실시 형태와 마찬가지로 변속 차속으로부터 현재의 차속을 감산하여 차속 편차로서 산출한다.
목표 변속 시간 산출 블록 B301은, 제1 실시 형태에 있어서 도 15에서 설명한 목표 변속 시간 산출 블록 B103과 마찬가지의 기능을 갖는 것이며, 배터리(160)의 수용 가능 전력으로부터 목표 변속 시간을 산출한다.
그리고, 본 실시 형태에 관한 HFR 감산 보정값 산출 블록 B302에는, 차속 편차 산출 블록 B202에서 산출된 차속 편차와, 목표 변속 시간 산출 블록 B301에서 산출된 목표 변속 시간이 입력된다.
HFR 감산 보정값 산출 블록 B302는, 미리 준비된 맵에 기초하여, 차속 편차 및 목표 변속 시간으로부터, HFR 감산 보정값을 산출한다.
여기서, 본 실시 형태에서는, 차속 편차가 상대적으로 작으면 업시프트로의 이행이 가까워졌거나, 혹은 업시프트 중이라고 판단할 수 있다. 따라서, 상기 맵에서는, 차속 편차가 작아질수록, 전해질막을 보다 습윤시키도록, HFR 감산 보정값이 커진다. 한편, 목표 변속 시간이 길어지면, 이너셔 페이즈 중에 있어서 스택 공급 유량이 잉여적인 상태가 오래 계속될 가능성이 있다. 따라서, 목표 변속 시간이 길어질수록, 전해질막을 보다 습윤시키도록, HFR 감산 보정값이 커진다.
보정 후 HFR 목표값 산출 블록 B204는, 제2 실시 형태와 마찬가지로, HFR 기준 목표값으로부터 HFR 감산 보정값을 감산하여, 보정 후 HFR 목표값으로서 산출한다.
이상 설명한 본 실시 형태에 관한 연료 전지 차량(1)의 제어 방법에 의하면, 이하의 효과를 얻을 수 있다.
본 실시 형태에서는, HFR 보정 처리(도 24)에 있어서, 연료 전지 차량(1)의 차속과, 차량 변속 시의 차속으로서 정해지는 변속 차속을 비교하여(차속 편차 산출 블록 B202), 연료 전지 차량(1)의 차속과 변속 차속의 차가 작아짐에 따라, 전해질막의 HFR값을 보다 감소시킨다.
이와 같이, 차속과 변속 차속의 차(차속 편차)가 작아짐에 따라, 전해질막의 HFR값을 보다 감소시키도록(전해질막을 보다 습윤시키도록) 함으로써, 업시프트로의 이행이 가까운 경우에 있어서, 보다 확실하게 전해질막을 습윤시키도록 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 변속에 있어서의 목표 변속 시간이 길어짐에 따라, HFR값을 보다 감소시킨다. 이에 의해, 업시프트로의 이행이 가까운 경우에 있어서, 전해질막의 습윤을 더욱 확실하게 실행할 수 있다.
(제4 실시 형태)
이하, 본 발명의 제4 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에서는, 제2 실시 형태 또는 제3 실시 형태의 구성을 전제로 하여, 업시프트에 있어서의 토크 페이즈 중에 있어서, 연료 전지 스택(110)의 발전 전력을 토크 페이즈 중의 발전 전력의 기본 목표값보다 높여, 출력 전력을 증가시키는 제어를 행한다. 또한, 제2 실시 형태 또는 제3 실시 형태와 마찬가지의 기능을 하는 부분에는, 동일한 부호를 사용하여 중복되는 설명을 적절히 생략한다.
도 25는 본 실시 형태에 관한 토크 페이즈 출력 전력 상승 처리의 흐름을 설명하는 흐름도이다.
스텝 S410에 있어서, HFR 목표값 산출 처리가 행하여진다. 이 HFR 목표값 산출 처리에서는, 제2 실시 형태나 제3 실시 형태와 마찬가지로 HFR 기준 목표값 또는 보정 후 HFR 목표값을 산출하여, HFR의 목표값으로서 설정한다.
스텝 S420에 있어서, 발전 전력 기본값 목표값 산출 처리가 행하여진다. 이 발전 전력 기본값 목표값 산출 처리는, 도 10에 있어서 설명한 방법과 마찬가지의 방법으로 행해진다.
스텝 S430에 있어서, 현재의 상태가 업시프트의 토크 페이즈인지 여부가 판정된다. 구체적으로는, 예를 들어 제1 실시 형태에 관한 도 4의 스텝 S80에서 설명한 방법에 의해 업시프트 변속 중인지 여부를 판단한다. 그리고, 업시프트 변속 중이라고 판단된 경우에는, 예를 들어 모터 회전 속도를 변속기(230)의 출력 회전 속도로 나눈 실변속비가, 업시프트 전의 변속비(=1속의 변속비)와 실질적으로 동일하면 토크 페이즈라고 판정하고, 상이하면 토크 페이즈가 아니라고 판단한다.
업시프트의 토크 페이즈 중이 아니라고 판정되면, 스텝 S440으로 진행하고, 발전 전력의 목표값을 스텝 S420에서 산출한 발전 전력 기본값 목표값으로 설정하고, 본 루틴을 종료한다. 한편, 업시프트의 토크 페이즈 중이라고 판정된 경우에는, 스텝 S450으로 진행한다.
스텝 S450에 있어서는, HFR 검출값이, 스텝 S410에서 산출된 HFR 목표값보다도 높은지 여부가 판정된다. 검출되는 HFR이, HFR 목표값보다도 낮다(즉, 전해질막이 요구보다도 습윤측이다)고 판정된 경우에는, 상기 스텝 S440의 처리가 행하여진다. 즉, 이 경우, 전해질막이 충분히 습윤되어 있어, 발전 전력을 상승시킬 필요가 없다고 판단되고 있다.
한편, HFR 검출값이, 스텝 S410에서 산출된 HFR 목표값보다도 높다(즉, 전해질막이 요구보다도 건조측이다)고 판정된 경우에는, 스텝 S460의 처리가 행하여진다.
스텝 S460에서는, 발전 전력의 목표값이, 발전 전력 기본값 목표값보다도 높은 허용 발전 가능 전력 상한으로 설정된다. 즉, 연료 전지 스택(110)의 발전 전력을 향상시키는 처리가 행하여진다.
도 26은 허용 발전 가능 전력 상한을 산출하는 방법을 도시하는 블록도이다. 도시와 같이, 허용 발전 가능 전력 상한은, 구동 모터(210)의 소비 전력, 차량 보조 기계(180)의 소비 전력 및 배터리(160)의 수용 가능 전력의 총합과, 연료 전지 스택(110)의 최대 출력 전력 중 낮은 쪽의 값으로서 설정된다. 즉, 허용 발전 가능 전력 상한이란, 구동 모터(210), 차량 보조 기계(180) 및 배터리(160)에서 흡수할 수 있는 전력의 제한을 고려하면서도, 연료 전지 스택(110)으로부터 가능한 한 큰 전력을 출력하는 것을 의도하여 설정되는 값이다.
이렇게 연료 전지 스택(110)으로부터 가능한 한 큰 전력을 출력하도록 허용 발전 가능 전력 상한을 설정함으로써, 업시프트의 토크 페이즈 중이며 전해질막이 건조되어 있는 경우라도, 연료 전지 스택(110)을 구성하는 연료 전지(10) 내의 생성수를 증가시켜, 전해질막을 보다 습윤시킬 수 있다. 따라서, 이너셔 페이즈에 있어서 스택 공급 유량이 잉여 상태로 되었다고 해도, 전해질막의 과건조를 더 효과적으로 방지할 수 있다.
도 27은 본 실시 형태에 있어서, 토크 페이즈 출력 전력 상승 처리를 행한 경우에 있어서의 요구 발전 전력과 HFR값의 관계를 나타내는 타임차트의 일례이다. 또한, 도면에 있어서는, 작용 효과를 명확히 하기 위하여, 토크 페이즈 출력 전력 상승 처리를 행하지 않는 경우에 있어서의 요구 발전 전력과 HFR값을 파선으로 나타내고 있다.
도 27에서는, 토크 페이즈로 이행하는 시각 t1까지는 발전 전력 기본 목표값에 기초하여 연료 전지 스택(110)의 발전이 행하여지고 있는바, 당해 발전에 의한 생성수의 영향으로 서서히 HFR값이 저하되고 있다. 그리고, 토크 페이즈 이행 시각 t1에 있어서, 발전 전력의 목표값으로서 상기 허용 발전 가능 전력 상한이 설정되어 있다. 이에 의해, 토크 페이즈 이행 시각 t1부터 HFR값의 감소량이 증가하고, 이너셔 페이즈 이행 시각 t2에 있어서는, 토크 페이즈 출력 전력 상승 처리를 행하지 않는 경우(파선 참조)에 비하여 HFR값이 보다 낮아지고 있다. 따라서, 이너셔 페이즈 중의 시각 t2 내지 t3에 있어서 스택 공급 유량이 잉여가 되어 HFR값이 상승했다고 해도, HFR값이 HFR 기준 목표값을 초과하지 않도록 할 수 있어, 전해질막의 과건조가 방지된다.
이상 설명한 본 실시 형태에 관한 연료 전지 차량(1)의 제어 방법에 의하면, 이하의 효과를 얻을 수 있다.
본 실시 형태에 관한 연료 전지 차량 제어 방법에 의하면, 업시프트의 토크 페이즈에 있어서의 발전 전력의 목표값을, 허용되는 상한의 값인 허용 발전 가능 전력 상한으로 설정한다.
이에 의해, 토크 페이즈에 있어서 연료 전지 스택(11)의 출력 전력이 증가하게 되고, 당해 출력 전력의 증가에 수반하여, 연료 전지(10) 내에 있어서의 반응이 보다 촉진되어 생성수가 증가되어, 결과적으로 전해질막을 보다 습윤시킬 수 있다. 따라서, 이너셔 페이즈에 있어서 스택 공급 유량이 잉여 상태가 되었다고 해도, 연료 전지(10)의 전해질막의 과건조를 더 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 연료 전지 차량 제어 방법에 의하면, 연료 전지 스택(110)의 HFR값이 해당 HFR값의 기준 목표값보다도 낮은 경우에, 허용 발전 가능 전력 상한을 발전 전력의 목표값으로서 설정한다. 이에 의해 과건조가 염려되는 씬에 맞추어 허용 발전 가능 전력 상한을 설정할 수 있어, 연료 전지(10)의 전해질막의 과건조를 보다 정확하게 방지할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명했지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 일부를 나타낸 것에 지나지 않으며, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성에 한정하는 취지가 아니다. 예를 들어, 상기 제1 실시 형태 내지 제4 실시 형태에 있어서는, 이너셔 페이즈 공급 유량을, 이너셔 페이즈로 이행하기 직전의 공급 공기 유량의 목표값(스택 유량 기본 목표값)과 동일한 목표값으로 제어하는 것을 중심으로 설명했다. 그러나, 공기계의 응답 지연의 영향이 적어, 업시프트의 변속 시간에 큰 지연을 초래하지 않을 정도라면, 이너셔 페이즈 공급 유량 목표값을 스택 유량 기본 목표값으로부터 변경하도록 해도 된다.
상기 제1 실시 형태 내지 제4 실시 형태는, 임의로 조합하는 것이 가능하다.

Claims (11)

  1. 연료 전지와, 해당 연료 전지에 공기를 공급하는 공기 공급 장치와, 상기 연료 전지로부터의 전력에 의해 연료 전지 차량을 구동하는 구동 모터와, 해당 구동 모터와 구동륜 사이의 동력 전달 경로에 설치되는 변속기를 갖는 연료 전지 차량에서 실행되고,
    상기 연료 전지의 요구 발전 전력에 따라 출력 전류를 변화시켜, 해당 출력 전류의 변화에 따라 상기 공기 공급 장치에 의한 공기의 공급 유량을 조절하는 연료 전지 차량 제어 방법이며,
    상기 변속기에 의한 변속이 업시프트의 이너셔 페이즈인 경우에, 상기 연료 전지의 요구 발전 전력을 이너셔 페이즈 직전의 요구 발전 전력보다도 작은 전력으로 설정함과 함께,
    상기 공기의 공급 유량을, 상기 이너셔 페이즈 중의 상기 연료 전지의 출력 전류의 감소에 따른 공기의 공급 유량보다도 큰 이너셔 페이즈 공급 유량으로 제어하는, 연료 전지 차량 제어 방법.
  2. 연료 전지와, 해당 연료 전지에 공기를 공급하는 공기 공급 장치와, 상기 연료 전지로부터의 전력에 의해 연료 전지 차량을 구동하는 구동 모터와, 해당 구동 모터와 구동륜 사이의 동력 전달 경로에 설치되는 변속기를 갖는 연료 전지 차량에서 실행되고,
    상기 구동 모터의 요구 전력에 기초하여 상기 연료 전지의 요구 발전 전력을 설정하고, 상기 연료 전지의 요구 발전 전력에 따라 출력 전류를 변화시켜, 해당 출력 전류의 변화에 따라 상기 공기 공급 장치에 의한 공기의 공급 유량을 조절하는 연료 전지 차량 제어 방법이며,
    상기 변속기에 의한 변속이 업시프트의 이너셔 페이즈인 경우에, 상기 구동 모터의 요구 전력을 저하시킴과 함께,
    상기 공기의 공급 유량을, 상기 출력 전류의 감소에 따른 공기의 공급 유량보다도 큰 이너셔 페이즈 공급 유량으로 제어하는, 연료 전지 차량 제어 방법.
  3. 연료 전지와, 해당 연료 전지에 공기를 공급하는 공기 공급 장치와, 상기 연료 전지로부터의 전력에 의해 연료 전지 차량을 구동하는 구동 모터와, 해당 구동 모터와 구동륜 사이의 동력 전달 경로에 설치되는 변속기를 갖는 연료 전지 차량에서 실행되고,
    상기 연료 전지의 요구 발전 전력에 따라 출력 전류를 변화시켜, 해당 출력 전류의 변화에 따라 상기 공기 공급 장치에 의한 공기의 공급 유량을 조절하는 연료 전지 차량 제어 방법이며,
    상기 변속기에 의한 변속이 업시프트의 이너셔 페이즈인 경우에, 상기 연료 전지의 요구 발전 전력의 저하에 따라 출력 전류를 감소시키고,
    상기 이너셔 페이즈 중의 공기의 공급 유량인 이너셔 페이즈 공급 유량을, 상기 이너셔 페이즈로 이행하기 직전의 공급 공기 유량의 목표값과 동일한 목표값으로 제어하는, 연료 전지 차량 제어 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 이너셔 페이즈 공급 유량을, 상기 이너셔 페이즈로 이행하기 직전의 공급 공기 유량의 목표값과 동일한 목표값으로 제어하는, 연료 전지 차량 제어 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변속기에 의한 변속이 업시프트로 이행할 것이 예측되거나, 또는 업시프트 중이라고 판단된 경우에, 상기 연료 전지의 전해질막의 HFR값을 감소시키는 HFR 보정 처리를 행하는, 연료 전지 차량 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 HFR 보정 처리에 있어서,
    상기 연료 전지 차량의 차속과, 차량 변속 시의 차속으로서 정해지는 변속 차속을 비교하여,
    상기 연료 전지 차량의 차속과 상기 변속 차속의 차가 작아짐에 따라, 상기 전해질막의 HFR값을 감소시키는, 연료 전지 차량 제어 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 HFR 보정 처리에 있어서,
    상기 변속기에 의한 변속에 있어서의 목표 변속 시간이 길어짐에 따라, 상기 HFR값을 감소시키는, 연료 전지 차량 제어 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 연료 전지의 출력 전력이, 상기 구동 모터 이외의 상기 연료 전지의 부하에 공급 가능한 전력으로부터 상기 구동 모터의 회생 전력의 최댓값을 감하여 얻어지는 실질 흡수 가능 전력보다도 큰 경우에, 상기 업시프트로 이행할 것이 예측되거나 또는 상기 업시프트 중이라고 판단하여 상기 HFR 보정 처리를 실행하는, 연료 전지 차량 제어 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 업시프트의 토크 페이즈에 있어서의 발전 전력의 목표값을, 허용되는 상한의 값인 허용 발전 가능 전력 상한으로 설정하는, 연료 전지 차량 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 연료 전지의 HFR값이 해당 HFR값의 기준 목표값보다도 낮은 경우에, 상기 허용 발전 가능 전력 상한을 상기 발전 전력의 목표값으로서 설정하는, 연료 전지 차량 제어 방법.
  11. 연료 전지와,
    해당 연료 전지에 공기를 공급하는 컴프레서와,
    상기 연료 전지로부터의 출력 전력을 사용하여 연료 전지 차량을 구동하는 구동 모터와 해당 구동 모터와 구동륜 사이의 동력 전달 경로에 설치되는 변속기와,
    상기 연료 전지의 요구 발전 전력을 설정하는 연료 전지 요구 발전 전력 설정 장치와,
    상기 연료 전지의 요구 발전 전력에 따라 출력 전류를 변화시키는 출력 전류 조절 장치와,
    해당 출력 전류의 변화에 따라 상기 컴프레서에 의한 공기의 공급 유량을 조절하는 공급 공기량 조절 장치
    를 갖는 연료 전지 차량 제어 시스템에 있어서,
    상기 연료 전지 요구 발전 전력 설정 장치는, 상기 변속기에 의한 변속이 업시프트의 이너셔 페이즈인 경우에, 상기 연료 전지의 요구 발전 전력을 이너셔 페이즈 직전의 요구 발전 전력보다도 작은 전력으로 설정하고,
    상기 공급 공기량 조절 장치는, 상기 공기의 공급 유량을, 이너셔 페이즈 중의 상기 연료 전지의 출력 전류의 감소에 따른 공기의 공급 유량보다도 큰 이너셔 페이즈 공급 유량으로 제어하는 공급 공기량 유량 설정 장치를 구비한, 연료 전지 차량 제어 장치.
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