JP2007244036A - 車両制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料残量が少なくなった場合において燃費を向上させて、燃料切れとなるまでの走行距離を長くすることが可能な車両制御装置を提供する。
【解決手段】車両制御装置1は、水素タンク11の燃料残量が所定値以下である場合に、車両減速時の減速度を高めて駆動モータ16からバッテリ17への電力回収率を高める。このため、燃料残量が少なくなったときには、減速時のエネルギーを通常時より多く発電に用い、通常時よりも多く得られる発電電力を走行に利用することが可能となる。これにより、燃料電池10による発電量を減少させることができ、水素タンク11の燃料の消費も抑えることができる。従って、燃費を向上させ、燃料切れとなるまでの走行距離を長くすることができる。
【選択図】図1
【解決手段】車両制御装置1は、水素タンク11の燃料残量が所定値以下である場合に、車両減速時の減速度を高めて駆動モータ16からバッテリ17への電力回収率を高める。このため、燃料残量が少なくなったときには、減速時のエネルギーを通常時より多く発電に用い、通常時よりも多く得られる発電電力を走行に利用することが可能となる。これにより、燃料電池10による発電量を減少させることができ、水素タンク11の燃料の消費も抑えることができる。従って、燃費を向上させ、燃料切れとなるまでの走行距離を長くすることができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、車両制御装置に関する。
従来、車両の燃料残量が少なくなった場合にバッテリへの充電量を増やしてバッテリの残容量を高くしておき、燃料切れとなった場合にバッテリの電力を利用して走行することにより、車両の走行距離をできるだけ長くする車両の車両制御装置が知られている(例えば特許文献1参照)。
特開2004−320946号公報
しかし、従来の車両制御装置では、燃料残量が少なくなった場合にバッテリの残容量を高くするため、燃料切れのときに車両の走行距離を長くすることができるものの、燃料残量が少ないときに燃料切れとなりにくいようにすることができない。
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、燃料残量が少なくなった場合において燃費を向上させて、燃料切れとなるまでの走行距離を長くすることが可能な車両制御装置を提供することにある。
本発明の車両制御装置は、発電手段と、電動機と、蓄電手段と、残量検出手段と、制御手段とを備えている。発電手段は、車両の燃料を消費して発電するものである。電動機は、車両減速時に車両の運動エネルギーを回生して回生発電を行うと共に、発電手段により発電された電力の供給を受けて駆動するものである。蓄電手段は、電動機および発電手段にて発電された電力を蓄電すると共に、電動機及び車載電気負荷部品に電力を供給することが可能なものである。残量検出手段は、発電手段に供給する燃料の残量を検出するものである。制御手段は、残量検出手段により検出された残量が所定値以下である場合に、車両減速時の回生発電量を高めて電動機から蓄電手段への電力回収率を高めるものである。
本発明によれば、燃料残量が所定値以下である場合に、車両減速時の回生発電量を高めて電動機から蓄電手段への電力回収率を高めることとしている。このため、燃料残量が少なくなったときには、減速時のエネルギーを通常時より多く発電に用い、通常時よりも多く電動機で発電することができる。これにより、発電手段による発電量を抑えて燃料消費量を減少させることができ、通常制御時よりも燃費を向上させることができる。従って、燃料切れとなるまでの走行距離を長くすることができる。
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る車両制御装置の構成図である。同図に示すように、車両制御装置1は、燃料電池(発電手段)10と、水素タンク11、第1ポンプ12、コンプレッサ13、コンプレッサ用モータ14、電力制御装置15、駆動モータ(電動機)16、バッテリ(蓄電手段)17、インバータ18、圧力センサ19、温度センサ20、燃料電池補機21、車両補機22、制御ユニット(残量検出手段、制御手段)23、第2ポンプ24、およびラジエータ25を有している。
燃料電池10は、車両の燃料を消費して発電するものである。詳しくは燃料電池10は、燃料ガス(水素ガス)の供給を受ける燃料極と、酸化剤ガス(酸素)の供給を受ける酸化剤極とを有し、供給された燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電する構成となっている。また、燃料極と酸化剤極とは固体高分子電解質膜を挟んで重ね合わされて発電セルを構成しており、燃料電池10は、これら発電セルが複数層積層されたスタック構造となっている。なお、燃料電池10は、固体高分子型に限らず、溶解炭酸塩型など他の種類のものであってもよい。
水素タンク11は、燃料電池10の燃料極に供給する水素ガスを蓄えておくものであり、水素ガスを燃料電池10に供給するようになっている。また、車両制御装置1は、水素タンク11に代えてガソリンなどのタンクと改質器とを備え、ガソリンなどを改質して生成される水素を燃料電池10に供給するようにしてもよい。
第1ポンプ12は、燃料電池10の燃料極側から排出されたガスを循環させて再度燃料電池10の燃料極側に送り込む動力源となるものである。この第1ポンプ12が駆動することにより、発電に寄与することなく排出された燃料ガスを再度燃料電池10の上流に循環させ再利用することができる。
コンプレッサ13は、外気を取り込み圧縮して燃料電池10の酸化剤極に送り込むものである。このコンプレッサ13は、コンプレッサ用モータ14によって駆動されるようになっている。このため、コンプレッサ13は、コンプレッサ用モータ14の回転が制御されることで、圧送する酸化剤ガス量が制御されるようになっている。
電力制御装置15は、燃料電池10により発電された電力の供給を制御するものである。駆動モータ16は、車両の駆動動力源となるものであり、燃料電池10により発電された電力の供給を受けて駆動するようになっている。また、駆動モータ16は、車両減速時(制動時)に車両の運動エネルギーを回生して回生発電を行う構成となっている。
バッテリ17は、駆動モータ16や燃料電池10により発電された電力を蓄電するものである。また、バッテリ17は、燃料電池10から駆動モータ16への電力供給が不足する場合、駆動モータ16に不足分の電力を供給する構成となっている。インバータ18は、燃料電池10やバッテリ17から供給される電力を3相交流に変換して駆動モータ16に供給するものである。また、インバータ18は、駆動モータ16の発電時に発電された電力をDC電力に変換し、バッテリ17に供給する構成となっている。
圧力センサ19は、水素タンク11の内部に設置され、水素タンク11の内圧を検出するものである。温度センサ20は、水素タンク11の内部に設置され、水素タンク11の内部温度を検出するものである。また、これらセンサ19,20は検出情報を制御ユニット23に送信する構成となっている。
燃料電池補機21は、燃料電池10を運転するために必要なバルブ類やセンサ類などの機器である。車両補機22は、外気温センサ、冷却水温センサ、および車速センサなどの車両の補助的な機器である。燃料電池補機21、車両補機22に加え、前述の第1ポンプ12、コンプレッサ用モータ14、及び、後述する第2ポンプ24を総称して、車載電気負荷部品と称する。
制御ユニット23は、車両制御装置1の全体を制御するものであり、例えばコンプレッサ用モータ14、電力制御装置15および燃料電池補機21などを制御する。また、制御ユニット23は、燃料電池10に供給する燃料の残量を検出する構成となっている。このとき、制御ユニット23は、圧力センサ19により検出された内圧と、温度センサ20により検出された内部温度とから、演算によって燃料残量を検出する。なお、車両制御装置1は、圧力センサ19および温度センサ20に代えて水素タンク11から燃料電池10に供給されるガス流量を検出する流量センサを備え、制御ユニット23は、流量センサにより検出された流量から燃料消費量を求めて燃料残量を検出する構成であってもよい。
また、制御ユニット23は、検出した残量が所定値以下である場合に、車両減速時の減速度を高めて駆動モータ16からバッテリ17への電力回収率を高める構成となっている。すなわち、制御ユニット23は、燃料残量が少なくなったときに車両減速時の減速度を高めて、燃料残量が少なくなっていないときよりも多くの回生発電を駆動モータ16で行い、駆動モータ16にて多く得られた発電電力をバッテリ17に蓄電させる構成となっている。
第2ポンプ24は、冷却水を循環させることにより、コンプレッサ13、電力制御装置15、駆動モータ16およびインバータ18を冷却するものである。ラジエータ25は、上記各部を冷却することによって暖められた冷却水を再び冷却するものである。
次に、本実施形態に係る車両制御装置1の動作の概略を説明する。まず、燃料電池10は、水素タンク11から燃料ガスの供給を受け、コンプレッサ13から酸化剤ガスの供給を受ける。そして、燃料電池10は、これらガスを反応させて発電を行う。発電された電力は、電力制御装置15およびインバータ18を介して駆動モータ16に供給される。これにより、駆動モータ16は駆動し車両が走行することとなる。
また、車両の急発進時などには、燃料電池10の発電応答遅れが発生し、燃料電池10の発電電力のみでは駆動モータ16の駆動に要する電力(以下必要電力という)が一時的に不足する。このため、バッテリ17は、電力の不足分を補うべく駆動モータ16に電力供給する。これにより、必要電力が急激に上昇した場合であっても、必要電力分だけの電力供給を確実に行うようにしている。一方、車両減速時(制動時)には、駆動モータ16が発電機として機能することとなる。駆動モータ16にて発電された電力はインバータ18を介してバッテリ17に蓄電される。
このような動作を行っている間、制御ユニット23は、圧力センサ19と温度センサ20とからの信号に基づいて、燃料の残量を常時検出している。そして、燃料残量が所定値以下となった場合、制御ユニット23は、車両減速時の減速度を高めて駆動モータ16からバッテリ17への電力回収率を高める。
図2は、アクセル開度と車速とトルクとの関係を示す図である。なお、図2において、縦軸はトルクを示し、横軸は車速を示している。図2に示すように、トルクは、車速が大きくなるに従って小さくなる傾向がある。また、トルクは、アクセル開度が大きくなるに従って大きくなる傾向がある。また、トルクが「0」より小さい領域においては、駆動モータ16において発電が行われる。
図3は、燃料残量が所定値以下のときのアクセル開度と車速とトルクとの関係を示す図である。なお、図3において縦軸はトルクを示し、横軸は車速を示している。また、図3において実線は燃料残量が所定値を超えるときのトルク等を示し、破線は燃料残量が所定値以下のときのトルク等を示している。
燃料残量が所定値以下のとき、制御ユニット23は減速度を高める。これにより、図3に示すように燃料残量が所定値を超えるときよりも、トルクの値が全体的に減少する。すなわち、図3に示すように、トルクが「0」より小さい領域が広くなり、図2に示す例よりも駆動モータ16において多くの発電が行われることとなる。
これにより、車両減速時における駆動モータ16での回生発電量は多くなり、バッテリ17には多くの電力が充電されることとなる。そして、制御ユニット23は、駆動モータ16からバッテリ17に多く充電される電力を走行に利用し、燃料電池10での発電を抑制する。このように、車両制御装置1では、燃料残量が所定値以下のときに、燃料電池10での発電を抑制するため、燃料の消費が抑えられ、燃費が向上することとなる。
次に、本実施形態に係る車両制御装置1の詳細動作を説明する。図4は、本実施形態に係る車両制御装置1の詳細動作の一例を示すフローチャートである。図4に示すように、まず、制御ユニット23は、燃料残量を検出し、検出した燃料残量が所定値以下であるか否かを判断する(ST1)。燃料残量が所定値以下でないと判断した場合(ST1:NO)、図4に示す処理は終了する。
一方、燃料残量が所定値以下であると判断した場合(ST1:YES)、制御ユニット23は、燃料残量警告灯を点灯させる(ST2)。そして、制御ユニット23は、燃料残量警告灯が点灯したときに、車両減速時の減速度を高める(ST3)。すなわち、制御ユニット23は、図3に示したようなトルクマップの変更を行う。これにより、車両減速時における駆動モータ16の回生発電量が増加することとなる。
次に、制御ユニット23は、目標充電量(目標SOC)を変更する(ST4)。上記のように、減速度を高めた場合、駆動モータ16による回生発電量が増加する。このため、その発電量の増加分をバッテリ17に蓄電させるためにバッテリ17の空き容量を確保する必要がある。そこで、制御ユニット23は、目標SOCを低める。これにより、バッテリ17の蓄電可能容量が増加し、増加する発電量を確実に蓄電することができる。
次いで、制御ユニット23は、バッテリ17のSOCを検出する(ST5)。その後、制御ユニット23は、アシスト割合を変更する(ST6)。ここで、アシスト割合とは、前述の車載電気負荷部品に供給される電力量のうちバッテリ17から供給される電力量の割合をいう。減速度を高めて多くの回生発電を行った場合、多く発電した分だけバッテリ17から車載電気負荷部品に多くの電力を供給できることとなる。このため、制御ユニット23は、ステップST6においてアシスト割合を増加させる。
より詳しく説明すると、制御ユニット23は、ステップST5において検出したSOCに応じてバッテリ17から車載電気負荷部品への供給電力量の最大値を示す放電電力量最大値を求める。そして、制御ユニット23は、この放電電力量最大値以内であればバッテリ17から車載電気負荷部品へ電力を供給し、この放電電力量最大値を超える分については燃料電池10から電力を供給することとなる。
図5は、放電電力量最大値を示す図である。なお、図5において縦軸は放電電力量最大値を示し、横軸はSOCを示している。基本的にステップST4において目標SOCが定められていることから、バッテリ17の充電量は目標SOCが基準となる。ここで、車両が減速して充電が行われた場合、ステップST5において検出されたSOCは、目標SOCよりも高くなる。制御ユニット23は、図5に示すように、検出SOCが目標SOCよりも高くなるに従って放電電力量最大値を高くする。これにより、車両減速時の減速度を高めてバッテリ17に多くの電力が充電されることとなっても、バッテリ17から車載電気負荷部品に多く電力を供給することとなり、バッテリ17の蓄電可能容量(すなわち空き容量)を確保することができる。さらに、バッテリ17から車載電気負荷部品に多く電力が供給されることから、燃料電池10による燃料消費を抑制することができる。
再度、図4を参照する。アシスト割合を変更した後、制御ユニット23は、駆動モータ16の出力を制限する(ST7)。詳しく説明すると、燃料が不足していない状態での急加速時などでは、燃料電池10から駆動モータ16に電力を供給すると共に燃料電池10の応答遅れ分を補うようにバッテリ17から駆動モータ16に電力が供給される。ところが、本実施形態では燃料の消費を抑制するためにバッテリ17から駆動モータ16へ多く電力供給することとしている。このため、急加速時などでは、既にバッテリ17から多くの電力を駆動モータ16に供給している関係上、バッテリ17は燃料電池10の応答遅れ分を補う電力供給ができず、車両は加速途中で失速感が得られてしまう。
図6を参照してさらに説明する。図6は、駆動モータ16への電力供給の様子を示す図であり、(a)は燃料残量が所定値を超える場合の電力供給の様子を示し、(b)は燃料残量が所定値以下である場合の電力供給の様子を示し、(c)は燃料残量が所定値以下で且つ出力制限をした場合の電力供給の様子を示している。なお、図6において縦軸は電力量を示し、横軸は時刻を示している。
燃料残量が所定値を超える場合、図6(a)に示すように、時刻tにおいて急加速を行うべく運転者がアクセルを深く踏み込むと、それに応じて駆動モータ16に供給すべき電力量が増大する。ところが、この増大に応じて燃料電池10から駆動モータ16に供給される電力が増大せず、遅れを生じてしまう。そこで、バッテリ17は、燃料電池10の応答遅れ分を補うように駆動モータ16に電力を供給する(図6(a)の斜線部分)。
また、燃料残量が所定値以下の場合、図6(b)に示すように、燃料電池10から駆動モータ16に供給される電力量は抑えられており、その分バッテリ17から駆動モータ16に電力が供給されている(図6(b)の斜線部分)。このため、時刻tにおいて急加速を行うべく運転者がアクセルを深く踏み込むと、バッテリ17から駆動モータ16に供給すべき電力量が図6(a)のときよりも大きくなってしまう。そして、バッテリ17から駆動モータ16に供給すべき電力量が大きくなりすぎると、バッテリ17は燃料電池10の応答遅れ分を補うことができず、駆動モータ16は必要電力を得られなくなり、車両の加速途中で失速感が得られてしまうことがある。
そこで、本実施形態において制御ユニット23は、駆動モータ16の出力変化速度を制限することで、加速途中の失速感を防止する。すなわち、制御ユニット23は、図6(c)に示すように、駆動モータ16の出力変化速度を制限する。これにより、駆動モータ16の必要電力の上昇度合いを抑え、駆動モータ16が必要電力を得られずに車両の加速途中で失速感が得られてしまうことを防止することができる。
なお、制御ユニット23は、放電電力量最大値が大きくなるに従って駆動モータ16の出力を大きく制限する。放電電力量最大値が大きいと、バッテリ17から多くの電力が駆動モータ16に供給されることとなり、図6に示した最大不足分が大きくなる傾向にあるためである。
再度、図4を参照する。出力変化速度制限を行った後、制御ユニット23は、出力トルクの変化率を変更する(ST8)。図7は、出力トルクが変化したときの一例を示す図である。また、図8は、出力トルクが変化するときの様子を示す図であり、(a)はアクセル開度の変化の様子を示し、(b)は目標となるトルクの変化の様子を示している。なお、図7において、縦軸はトルクを示し、横軸は車速を示している。また、図8(a)において縦軸はアクセル開度を示し、横軸は時刻を示している。さらに、図8(b)において縦軸は目標トルクを示し、横軸は時刻を示している。
例えば、図7に示すように、アクセル開度が大きくなり、トルクが負の値(図中点A)から「0」(図中点B)になったとする。ここで、トルクが負である場合に駆動モータ16によって発電が行われることから、図7に示すようにトルク値が上昇した場合、駆動モータ16による発電は終了することとなる。
また、図8(a)に示すようにアクセル開度が上昇した場合、燃料残量が所定値を超える場合には、駆動モータ16の目標トルクは図8(b)の実線に示すように速やかに上昇する。ところが、燃料残量が所定値以下の場合、制御ユニット23は、ステップST8において出力トルクの変化率を小さくする。これにより、トルクは、図8(b)の破線に示すようになだらかに上昇することとなる。図7について言えば、燃料残量が所定値を超える場合には、アクセル開度の上昇に伴い、出力トルクは点Aから点Bに速やかに変化するが、燃料残量が所定値以下の場合、出力トルクは点Aから点Bにゆっくりと変化する。これにより、燃料残量が所定値以下の場合、トルクは負である時間が長くなり、発電を行う時間が長くなることとなる。これにより、発電電力量を多くすることができる。さらに、駆動モータ16の出力トルクをゆっくりと変化させることから、過渡的な変化を抑えて急激な電力消費を抑えることができる。
再度、図4を参照する。出力トルクの変化率を変更した後、図4に示す処理は終了することとなる。なお、図4に示す処理は、車両の電源がオフされるまで繰り返し実行されるものとする。また、図4に示すステップST8において、制御ユニット23は、コンプレッサ13の駆動電力が所定電力以下となるように、駆動モータ16のトルク変化量を小さくすることが望ましい。これにより、コンプレッサ13の駆動についても過渡的な変化を抑えて急激な電力消費を抑えることができるからである。
このようにして、第1実施形態に係る車両制御装置1によれば、燃料残量が所定値以下である場合に、車両減速時の減速度を高めて駆動モータ16からバッテリ17への電力回収率を高めることとしている。このため、燃料残量が少なくなったときには、減速時のエネルギーを通常時より多く発電に用い、通常時よりも多く駆動モータ16で回生発電することができる。これにより、バッテリ17による発電量を抑えて燃料消費量を減少させることができ、通常制御時よりも燃費を向上させることができる。従って、燃料切れとなるまでの走行距離を長くすることができる。
また、燃料残量が所定値以下であり、且つ燃料残量の警告灯が点灯したときに車両減速時の減速度を高めるため、運転者に車両の制御方法が変化することを伝えることができ、運転性の変化によって運転者に与える違和感を軽減することができる。
また、車両減速時の減速度を高めた場合にはバッテリ17の目標SOCを低める。このため、バッテリ17の蓄電可能容量が増加し、車両減速時において増加する発電量分の蓄電を確実に行うことができる。従って、発電電力を効率よく回収することができる。
また、車両減速時の減速度を高めた場合に、アクセル開度が増加して駆動モータ16の目標となる駆動トルクが増加するときには、駆動モータ16の駆動トルクの変化量を、車両減速時の減速度を高めていない場合よりも小さくする。このように、駆動トルクの増加時にトルクの変化量を小さくすれば、トルクが急激に増加する場合よりも駆動モータ16による発電時間を長く確保でき、発電電力量を多くすることができる。また、過渡的な変化を抑えることができ、急激な電力消費を抑えることができる。
また、燃料電池10に酸化剤ガスを供給するコンプレッサ13の駆動電力が所定電力以下となるように、駆動モータ16の駆動トルクの変化量を、車両減速時の減速度を高めていない場合よりも小さくする。これにより、コンプレッサ13の駆動についても過渡的な変化を抑えて急激な電力消費を抑制することができる。
また、車両減速時の減速度を高めた場合、バッテリ17の検出SOCが大きくなるに従って、バッテリ17から駆動モータ16への電力供給量を大きくする。このため、車両減速時の減速度を高めてバッテリ17に多くの電力が充電されることとなっても、バッテリ17から駆動モータ16に多く電力が供給され、バッテリ17の充電可能容量を確保することができる。さらに、バッテリ17から車載電気負荷部品に多く電力が供給されることから、燃料電池10による燃料消費を抑制することができる。
また、検出SOCに応じてバッテリ17の放電電力量の最大値を求め、この最大値に応じて駆動モータ16の出力を制限する。燃料が不足していない状態での急加速時などでは、燃料電池10から駆動モータ16に電力を供給すると共に燃料電池10の応答遅れ分を補うようにバッテリ17から駆動モータ16に電力が供給される。ところが、本実施形態では燃料の消費を抑制するためにバッテリ17から駆動モータ16へ多く電力供給することとしている。このため、急加速時などでは、既にバッテリ17から多くの電力を駆動モータ16に供給している関係上、燃料電池10の応答遅れ分を補う電力供給ができず、加速途中で失速感が得られてしまう。そこで、検出SOCに応じてバッテリ17の放電電力量の最大値を求め、この最大値に応じて駆動モータ16の出力を制限することで、加速途中の失速感を防止することができる。
次に、本発明の第2実施形態を説明する。第2実施形態に係る車両制御装置2は、第1実施形態のものと同様であるが、処理内容が異なっている。以下、第1実施形態との相違点を説明する。
第2実施形態において燃料残量が所定値以下となった場合、制御ユニット23は、燃料残量が少なくなるほど車両減速時の減速度の増加割合を大きくすることとしている。以下、詳細に説明する。
図9は、本発明の第2実施形態に係る車両制御装置2の詳細動作の一例を示すフローチャートである。まず、制御ユニット23は、燃料残量を検出し、検出した燃料残量が所定値以下であるか否かを判断する(ST11)。燃料残量が所定値以下でないと判断した場合(ST11:NO)、図9に示す処理は終了する。
一方、燃料残量が所定値以下であると判断した場合(ST11:YES)、制御ユニット23は、燃料残量に応じて減速度の変化割合を算出する(ST12)。図10は、減速度の変化割合を示す図であり、縦軸は変化割合を示し、横軸は燃料残量を示している。図10に示すように、制御ユニット23は、燃料残量が所定値以下である場合、燃料残量が少なくなるほど減速度の変化割合を大きくする。
再度、図9を参照する。減速度の変化割合を算出した後、制御ユニット23は、算出した変化割合に基づいて減速度を上昇させる(ST13)。図11は、変化割合に基づく減速度上昇の様子を示す図であり、(a)は変化割合を示し、(b)は減速度の変化の様子を示している。なお、図11(a)において縦軸は変化割合を示し、横軸は燃料残量を示している。また、図11(b)において縦軸はトルクを示し、横軸は車速を示している。
例えば図11(a)に示すように、変化割合が「0.5」と算出されていたとする。この場合、図11(b)に示すように、変化割合が「1」である場合と比べて減速度を半分だけ上昇させる。すなわち、減速度は、変化割合が「0」であるときと「1」であるときとの中間とされる。
再度、図9を参照する。以上のように、変化割合に応じて減速度を高めた後、制御ユニット23は、図4に示したステップST4,ST5の処理と同様に、目標SOCを変更し、SOCを検出する(ST14,ST15)。次いで、制御ユニット23は、アシスト割合を変更する(ST16)。ここで、図11等から明らかなように上記変化割合が大きくなるほどバッテリ17への充電量が大きくなる傾向にある。よって、制御ユニット23は、減速度の増加割合が大きくなるほど、バッテリ17から車載電気負荷部品への電力供給量を大きくする。逆に、変化割合が小さくなるほどバッテリ17への充電量が小さくなるため、制御ユニット23は、減速度の増加割合が小さくなるほど、バッテリ17から駆動モータ16への電力供給量を小さくする。そして、制御ユニット23は、出力制限および出力トルクの変化率の変更を行い、その後、図9に示す処理は終了する。
このようにして、第2実施形態に係る車両制御装置2によれば、第1実施形態と同様に、燃料切れとなるまでの走行距離を長くすることができ、発電電力を効率よく回収することができる。また、発電電力量を多くすると共に、過渡的な変化を抑えることができ、急激な電力消費を抑えることができる。さらに、コンプレッサ13の駆動についても過渡的な変化を抑えて急激な電力消費を抑制することができ、燃料電池10による燃料消費を抑制することができる。さらには、加速途中の失速感を防止することができる。
また、第2実施形態によれば、制御ユニット23は、燃料残量が少なくなるに従って車両減速時の減速度の増加割合を大きくする。ここで、車両減速時の減速度を高める制御を行うと、運転性が変化し、車両運転者に対して違和感を与える可能性がある。このため、燃料残量が少なくなるに従って車両減速時の減速度の増加割合を大きくすることで、運転性の変化を徐々に行うこととなり、運転者に与える違和感を軽減することができる。
また、制御ユニット23は、減速度の増加割合が大きくなるほど、バッテリ17から駆動モータ16への電力供給量を大きくする。このため、減速度の増加割合が大きく駆動モータ16からバッテリ17に多く充電される状況において、多くの電力をバッテリ17から駆動モータ16へ供給することとなる。一方、減速度の増加割合が小さく駆動モータ16からバッテリ17にあまり充電されない状況において、あまり多くの電力をバッテリ17から駆動モータ16へ供給しないこととなる。このように、回収した電力量に応じて、電動機に電力供給することとなり、無駄の無い電力供給を行うことができる。
次に、本発明の第3実施形態を説明する。第3実施形態に係る車両制御装置3は、第1実施形態のものと同様であるが、処理内容が異なっている。以下、第1実施形態との相違点を説明する。
第3実施形態に係る車両制御装置3は、燃料残量が所定値以下となった場合、アクセル操作の様子から運転者が急加速を望むと判断できるときには、スムーズな急加速が行えるように上記した減速度上昇制御を行わず、通常の制御を行うようになっている。以下、詳細に説明する。
図12は、本発明の第3実施形態に係る車両制御装置3の詳細動作の一例を示すフローチャートである。なお、図12に示すステップST21〜ST23の処理は、図4に示したステップST1〜ST3の処理を同様であるため、説明を省略する。
減速度を上昇させた後(ST23の後)、制御ユニット23は、アクセル開度の変化量ΔAPSを検出する(ST24)。次に、制御ユニット23は、アクセル操作をした時間(以下操作時間という)を検出する。
そして、制御ユニット23は、ステップST24にて検出したアクセル開度の変化量ΔAPSとステップST25にて検出した操作時間とから、加速度合いを判断する。図13は、加速度合い等を示す図である。なお、図13において縦軸は操作時間を示し、横軸はアクセル開度の変化量ΔAPSを示している。同図に示すように、アクセル開度の変化量ΔAPSが大きく、操作時間が短いほど、運転者は急加速を望んでいると言える。
再度、図12を参照する。加速度合いを判断した後、制御ユニット23は、加速度合いが所定度合い以上か否かを判断する(ST26)。そして、加速度合いが所定度合い以上であると判断された場合(ST26:YES)、制御ユニット23は、減速度を通常に戻す(ST27)。その後、処理は終了する。一方、加速度合いが所定度合い以上でないと判断された場合(ST26:NO)、制御ユニット23は、減速度を通常に戻すことなく、処理は終了する。
なお、ステップST26において、加速度合いは数値として求める必要はなく、例えば、図13に示すマップを記憶し、アクセル開度の変化量ΔAPSと操作時間とをマップに当てはめ、マップ上でどの程度の箇所に位置するかを認識することで、加速度合いを求めるようにしてもよい。
このようにして、第3実施形態に係る車両制御装置3によれば、第1実施形態と同様に、燃料切れとなるまでの走行距離を長くすることができ、運転性の変化によって運転者に与える違和感を軽減することができる。
さらに、第3実施形態によれば、アクセル開度の変化量ΔAPSとアクセルの操作時間とから加速度合いを判断し、加速度合いが所定度合い以上と判断できる場合には、燃料残量が所定値以下であっても、車両減速時の減速度を高める処理を実行しない。このため、運転者の急加速を行いたい場合には、通常の制御を行うこととなり、加速性能が確保されることとなる。従って、加速時に違和感を与えないようにすることができる。
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、各実施形態を組み合わせるようにしてもよい。例えば、上記実施形態では発電手段を燃料電池10としているが、これに限らず、他の発電手段を採用してもよい。
1〜3…車両制御装置
10…燃料電池(発電手段)
11…水素タンク
12…第1ポンプ
13…コンプレッサ
14…コンプレッサ用モータ
15…電力制御装置
16…駆動モータ(電動機)
17…バッテリ(蓄電手段)
18…インバータ
19…圧力センサ
20…温度センサ
21…燃料電池補機
22…車両補機
23…制御ユニット(残量検出手段、制御手段)
24…第2ポンプ
25…ラジエータ
10…燃料電池(発電手段)
11…水素タンク
12…第1ポンプ
13…コンプレッサ
14…コンプレッサ用モータ
15…電力制御装置
16…駆動モータ(電動機)
17…バッテリ(蓄電手段)
18…インバータ
19…圧力センサ
20…温度センサ
21…燃料電池補機
22…車両補機
23…制御ユニット(残量検出手段、制御手段)
24…第2ポンプ
25…ラジエータ
Claims (11)
- 車両の燃料を消費して発電する発電手段と、
車両減速時に車両の運動エネルギーを回生して回生発電を行うと共に、前記発電手段により発電された電力の供給を受けて駆動する電動機と、
前記電動機および前記発電手段にて発電された電力を蓄電すると共に、前記電動機及び車載電気負荷部品に電力を供給することが可能な蓄電手段と、
前記発電手段に供給する燃料の残量を検出する残量検出手段と、
前記残量検出手段により検出された残量が所定値以下である場合に、車両減速時の回生発電量を高めて前記電動機から前記蓄電手段への電力回収率を高める制御手段と、
を備えることを特徴とする車両制御装置。 - 前記制御手段は、前記残量検出手段により検出された残量が所定値以下であり、且つ燃料残量の警告灯が点灯したときに、車両減速時の回生発電量を高める
ことを特徴とする請求項1に記載の車両制御装置。 - 前記制御手段は、車両減速時の回生発電量を高めた場合には、前記蓄電手段の目標充電量を低める
ことを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の車両制御装置。 - 前記制御手段は、車両減速時の回生発電量を高めた場合に、アクセル開度が増加して前記電動機の目標となる駆動トルクが増加するときには、前記電動機の駆動トルクの変化量を、車両減速時の回生発電量を高めていない場合よりも小さくする
ことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の車両制御装置。 - 前記発電手段は、供給された燃料ガスを反応させて発電する燃料電池である
ことを特徴とする請求項4に記載の車両制御装置。 - 前記制御手段は、前記燃料電池に空気を供給するコンプレッサの駆動電力が所定電力以下となるように、前記電動機の駆動トルクの変化量を、車両減速時の回生発電量を高めていない場合よりも小さくする
ことを特徴とする請求項5に記載の車両制御装置。 - 前記制御手段は、車両減速時の回生発電量を高めた場合、前記蓄電手段の検出充電量が大きくなるに従って、前記蓄電手段から前記車載電気負荷部品への電力供給量を大きくする
ことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の車両制御装置。 - 前記制御手段は、前記残量検出手段により検出された残量が所定値以下である場合、この残量が少なくなるに従って車両減速時の回生発電量の増加割合を大きくする
ことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の車両制御装置。 - 前記制御手段は、減速度の増加割合が大きくなるほど、前記蓄電手段から前記車載電気負荷部品への電力供給量を大きくする
ことを特徴とする請求項8に記載の車両制御装置。 - 前記制御手段は、車両減速時の回生発電量を高めた場合、前記蓄電手段の検出充電量に応じて前記蓄電手段の放電電力量の最大値を求め、この最大値に応じて前記電動機の出力を制限する
ことを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の車両制御装置。 - 前記制御手段は、アクセル開度の変化量とアクセルの操作時間とから加速度合いを判断し、加速度合いが所定度合い以上と判断できる場合には、前記残量検出手段により検出された残量が所定値以下であっても、車両減速時の回生発電量を高める処理を実行しない
ことを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の車両制御装置。
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JP2006059928A JP2007244036A (ja) | 2006-03-06 | 2006-03-06 | 車両制御装置 |
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JP2021090324A (ja) * | 2019-12-06 | 2021-06-10 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池車両の制御方法及び燃料電池車両 |
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-
2006
- 2006-03-06 JP JP2006059928A patent/JP2007244036A/ja active Pending
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