動機驅動,將發電所使用的氧(空氣)向燃料電池110供給。
[0052]二次電池140是蓄積電力能量且能夠反復進行充電和放電的蓄電裝置,例如,可以由鋰離子電池構成。需要說明的是,作為二次電池140,也可以是鉛蓄電池、鎳鉻電池、鎳氫電池等其他的種類的電池。二次電池140經由低壓直流配線DCL而與PCU130中包含的DC/DC轉換器134連接,而且,經由DC/DC轉換器134而與高壓直流配線DCH連接。
[0053]SOC檢測部142檢測二次電池140的蓄電量(State of Charge: SOC) [%],向控制裝置180發送。需要說明的是,在本說明書中,“蓄電量(S0C)”是指二次電池140的充電剩余量相對于當前的充電容量的比率。SOC檢測部142檢測二次電池140的溫度Tba、輸出電壓V、輸出電流I,并基于這些檢測值,檢測蓄電量(SOC)。需要說明的是,本實施方式的SOC檢測部142將二次電池140的溫度Tba也向控制裝置180發送。
[0054]FC輔機150與低壓直流配線DCL連接,由從燃料電池110或二次電池140供給的電力驅動。FC輔機150是向燃料電池110供給反應氣體的燃料栗、及向燃料電池110供給制冷劑的制冷劑栗等的燃料電池110的發電用的輔機類。加速踏板位置檢測部190檢測駕駛者的加速踏板的踏入量(加速踏板踏入量Dacc) [%],向控制裝置180發送。
[0055]控制裝置180由具備中央處理裝置和主存儲裝置的微型計算機構成。控制裝置180當檢測到駕駛者的加速踏板操作等操作時,根據其操作內容,來控制燃料電池110的發電或二次電池140的充放電。控制裝置180生成與加速踏板踏入量Dacc對應的驅動信號向電動機驅動器132和DC/DC轉換器134分別發送。電動機驅動器132根據控制裝置180的驅動信號,對交流電壓的脈沖寬度進行調整等,使牽引電動機136進行與加速踏板踏入量Dacc對應的旋轉驅動。控制裝置180具備表示二次電池140負擔的電力相對于使牽引電動機136進行與加速踏板踏入量Dacc對應的旋轉驅動所需的電力的比例(二次電池輔助率)與二次電池140的溫度及蓄電量(SOC)的關系的二次電池輔助控制映射,使用該映射來決定二次電池輔助率。本實施方式的“控制裝置180”相當于“控制部”。
[0056]圖2是用于說明控制裝置180的結構的圖。控制裝置180包括PM-ECUl 81、FC-ECU182、FDC-ECU183、MG-ECU184這4個ECU(Electronic Control Unit) JM-ECUISI取得燃料電池車輛1的加速踏板踏入量Dacc,對于其他的ECU發出為了以與加速踏板踏入量Dacc對應的轉速驅動牽引電動機136所需的各種要求或指示。FC-ECU182對燃料電池110及FC輔機150進行控制,當從PM-E⑶181接收到后述的要求信號SREQ時,將與燃料電池110的發電能力或特性對應的回答信號SRES向PM-ECU181發出。FDC-ECU183對FC升壓轉換器120進行控制,當從PM-ECU181接收到后述的動力指示PCOM時,將與動力指示PCOM對應的電力從燃料電池110向牽引電動機136及々0?138供給。]\^40]184對電動機驅動器132^0?驅動器137及0(:/0〇轉換器134進行控制,當從PM-E⑶181接收到后述的轉矩指示TCOM時,使牽引電動機136及ACP138產生與轉矩指示TCOM對應的轉矩。以下說明4個E⑶的具體的動作的一例。
[0057]PM-ECU181在加速踏板由駕駛者踏入時,接收由加速踏板位置檢測部190檢測到的加速踏板踏入量D/HPM-ECU181當接收到加速踏板踏入量0虹時,算出與加速踏板踏入量Dacc對應的牽引電動機136所需的轉矩量即加速踏板要求轉矩TACC[N.m]。加速踏板要求轉矩Tacc例如可以根據表不Dacc與Tacc的關系的運算式算出。PM-ECU181還根據加速踏板要求轉矩Tacx算出駕駛要求轉矩Tmcid[N.m]。駕駛要求轉矩Tmcid在加速踏板要求轉矩Tacx的變化量ATacc[N.m/s]為閾值(限率器)Δ Tthl以上的情況下,以對于變化量Δ Tacc進行率處理(平順處理)而使變化量A Tacc減少的方式算出。當對應于加速踏板要求轉矩Tacc而控制燃料電池車輛10的加減速時,加減速變得陡峭且舒適性下降,因此設定駕駛要求轉矩1'_^1^0]181向MG-E⑶184發出算出的包含駕駛要求轉矩Tkid的轉矩指示TCOM JG-E⑶184當接收到包含駕駛要求轉矩Tmod的轉矩指示TCOM時,以產生與駕駛要求轉矩Tmod對應的輸出轉矩的方式控制牽引電動機136。將牽引電動機136實際產生的轉矩也稱為執行轉矩Tact。而且,將由于執行轉矩的產生而牽引電動機136消耗的電力也稱為T/Μ消耗電力Pcons。
[0058]PM-ECU181根據算出的駕駛要求轉矩Tmod而算出車輛要求電力Pvhcl [W]。車輛要求電力Pvhcl是為了將燃料電池車輛10形成為與駕駛要求轉矩Tmod對應的運轉狀態所需的電力,是燃料電池110的發電要求電力(指示電力Pom)。車輛要求電力PVHa根據下述的式(I)來算出。
[0059 ] Pvhcl=max {Ρτ/Μ+PAux+Pchg,Poc}…(I)
[0060] 在此,PT/M是牽引電動機136的驅動要求電力[W],Paux是FC輔機150或ACP138的驅動要求電力[W],Pchg是向二次電池140充電的電力[WLPqc是在間歇運轉時等為了形成為高電位回避電壓所需的電力[WLPt/m例如可以根據表示牽引電動機136的轉速及要求轉矩與PT/M的關系的電動機特性來算出。Pmix例如可以基于當前的FC輔機150、ACPl38的消耗電力的實測值來算出。需要說明的是,Pmix可以將FC輔機150的消耗電力設為常數,ACP138的消耗電力根據表示電動機的轉速、要求轉矩與消耗電力的關系的電動機特性來算出。例如可以根據表示二次電池140的目標的SOC(例如,60 % )、當前的SOC、Pchg的關系的映射來算出。Poc可以根據燃料電池110的電力-電流特性(P-1特性)、電流-電壓特性(1-V特性)算出。需要說明的是,Poc可以是固定值。該“車輛要求電力Pvhcl”相當于“燃料電池的發電要求電力”。“PV相當于“充電電力”。
[0061 ] PM-ECU181而且根據算出的駕駛要求轉矩Tkid及二次電池140的狀態來算出燃料電池110的上限要求電力Pmax[W]。上限要求電力Pmax是燃料電池110的發電要求電力、即車輛要求電力Pvhcl的上限值(保護值)。上限要求電力Pmax根據下述的式(2)算出。
[0062]Pmax = Pt/m+Paux+ci.Pwin-..(2)
[0063]在此,?》^是根據二次電池140的溫度及蓄電量而設定的充電電力的上限值[WLa是校正系數。Pwin可以根據二次電池140的SOC充放電特性及溫度充放電特性來算出。SOC充放電特性是將二次電池140的蓄電量(SOC)、輸入(充電)電力Pin的允許輸入上限值Win及輸出(放電)電力Pcmt的允許輸出上限值Wcmt建立了對應的映射。溫度充放電特性是將二次電池140的溫度Tba、輸入電力的允許輸入上限值^及輸出電力的允許輸出上限值評咖建立了對應的映射。PM-E⑶181可以采用根據從SOC檢測部142取得的蓄電量(SOC)和SOC充放電特性來確定的允許輸入上限值Win、根據從SOC檢測部142取得的溫度Tba和溫度充放電特性來確定的允許輸入上限值Win中的小的一方作為Pwin。校正系數α通過后述的校正系數設定控制來算出。以后,將α與Pwin之積(α.Pwin)也稱為二次電池140的“允許充電電力”。本實施方式的“PM-ECU181”相當于“發電要求電力計算部”及“上限要求電力計算部”。
[0064]PM-ECU181進行分別算出的車輛要求電力Pvhcl(指不電力Pccim)與上限要求電力Pmax的比較,判斷車輛要求電力Pvhcl是否未超過上限要求電力Ρμαχ。在車輛要求電力Pvhcl未超過上限要求電力Pmax的情況下,PM-ECU181將包含算出的車輛要求電力Pvhcl的要求信號SREQ向FC-E⑶182發出。另一方面,在車輛要求電力Pvhcl超過上限要求電力Pmax的情況下,將上限要求電力Pmax的值設定作為車輛要求電力Pvhcl。然后,將包含值為Pmax的車輛要求電力Pvhcl的要求信號SREQ向FC-ECU182發出。
[0065]FC-ECU182當接收到包含車輛要求電力Pvhcl的要求信號SREQ時,進行車輛要求電力Pvhcl是否超過燃料電池110的允許電力Palw[W]的判斷。允許電力Palw是當前的燃料電池110能夠發電的電力的上限值,根據表示燃料電池110的當前的狀態的各種參數能夠算出。表示燃料電池110的當前的狀態的參數包括例如燃料電池110的溫度、ACP138取入的外氣的量、貯藏向燃料電池110供給的氫的氫罐內的氫的剩余量、燃料電池110的陽極壓力及陰極壓力等。FC-ECU182可以根據表示上述的參數與允許電力Palw的對應關系的映射來算出允許電力Palw JC-ECU182在車輛要求電力Pvhcl未超過允許電力Palw時,將包含與車輛要求電力Pvhcl對應的電流值I[A]及電壓值V[V]的回答信號SRES向PM-ECU181發出。與車輛要求電力Pvhcl對應的電流值I及電壓值V可以根據燃料電池110的P-1特性、1-V特性算出。FC-E⑶182在車輛要求電力Pvhcl超過允許電力Palw時,將包含與允許電力Palw對應的電流值I及電壓值V的回答信號SRES向PM-ECU181發出。
[0066]PM-E⑶181當接收到包含與車輛要求電力Pvhcl或允許電力Palw對應的電流值I及電壓值V的回答信號SRES時,將接收到的電流值I及電壓值V作為動力指示PCOM向n)C-ECU183發出。在動力指示PCOM中,除了包含與車輛要求電力Pvhcl或允許電力Palw對應的電流值I及電壓值V之外,還可以包含上限要求電力Ρμαχ。即,對動力指示PCOM也可以實施上限保護。roC-ECUl 83當接收到動力指示PCOM時,以使燃料電池110輸出與動力指示PCOM對應的電流值I及電壓值V的方式控制FC升壓轉換器120。將燃料電池110實際輸出的電力也稱為FC發電電力Pfc。在動力指示PCOM包含上限要求電力Pmax的情況下,可以是,FDC-E⑶183以使電流值I及電壓值V成為上限要求電力Pmax以下的方式適當校正電流值I及電壓值V,并以使燃料電池110輸出校正后的電流值I及電壓值V的方式控制FC升壓轉換器120。
[0067]另一方面,PM-ECU181根據加速踏板要求轉矩Tacc來算出ACP驅動要求電力Prq[W]。ACP驅動要求電力Prq是為了使ACP138成為與加速踏板要求轉矩Tm對應的驅動狀態所需的電力,例如,可以根據表示Tacc與Prq的關系的運算式來算出。PM-ECU181將包含算出的ACP驅動要求電力Prq的要求信號SREQ向FC-ECU182發出。
[0068]FC-ECU182當接收到包含ACP驅動要求電力Prq的要求信號SREQ時,算出與ACP驅動要求電力Prq對應的ACP138的轉速(所需轉速)RRQ[rpm]。所需轉速Rrq例如可以通過以下的方法算出。首先,根據ACP驅動要求電力Prq的值、燃料電池110的P_I特性、1-V特性,算出用于產生ACP驅動要求電力Prq的燃料電池110的電流值I。并且,根據與算出的電流值I對應的電荷量、及發電時的電化學反應式,算出用于產生ACP驅動要求電力Prq的氧量。并且,根據算出的氧量及空氣的成分比率,算出用于產生ACP驅動