JP6237583B2 - 燃料電池システムおよびエアコンプレッサの回転数制御方法 - Google Patents
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Description
燃料電池車両に搭載される燃料電池システムであって、
前記燃料電池車両に備えられた燃料電池に酸化剤ガスを供給するためのエアコンプレッサと、
前記エアコンプレッサの回転数の測定値を取得し、前記燃料電池に対する要求電力に基づいて前記エアコンプレッサの回転数指令値を算出し、前記算出された回転数指令値と前記エアコンプレッサの現在の回転数とに基づいて前記エアコンプレッサのトルク指令値を算出し、前記算出されたトルク指令値に基づいて前記エアコンプレッサの回転数を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記取得した回転数の前記測定値と、前記算出されたトルク指令値の履歴とに基づいて、前記エアコンプレッサの回転数の予測値を算出し、前記算出された予測値を前記現在の回転数として用いることによって前記トルク指令値の算出を行う、燃料電池システム。
A.ハードウェアの構成:
図1は、本発明の一実施形態としての燃料電池車両20の概略構成を示す説明図である。燃料電池車両20は、四輪自動車であり、燃料電池システム30、バッテリ80、電力供給機構85、および駆動機構90を備える。
図2は、エアコンプレッサ62の回転数制御を説明するための制御ブロック図である。図示するように、アクセル位置センサ150sで検出されたアクセル位置θは、第3ECU130に送られる。
図3は、本実施形態によって実現されるエアコンプレッサ62の回転数とトルク指令値の時間変化を示すタイミングチャートである。図中の(a)には回転数が示され、図中の(b)にはトルク指令値が示される。
・変形例1:
前記実施形態では、エアコンプレッサ62の回転数の測定値を受信するのに遅れが生じる理由として、フィルタ処理があることと、第3ECU130と第2ECU120との間で通信遅れがあることとの2つがあるが、上記2つの理由のうちのいずれか一方を理由として、エアコンプレッサの回転数の測定値を受信するのに遅れが生じるシステムに本発明を適用してもよい。また、上記の2つの理由に限る必要はなく、要は、エアコンプレッサの回転数の測定値を受信するのに遅れが生じるシステムであれば、いずれの構成にも適用することができる。
前記実施形態では、第3ECU130によって求められたトルク指令値Stに対して、第2ECU120のACPモータトルク指令値入力処理部122によってなまし処理を施して、そのなまし処理後のトルク指令実効値St*1に基づいて、ACPインバータ電流指令値算出部124によるトルク実行を行うようにしていた。これに対して、ACPモータトルク指令値入力処理部122によるなまし処理は行わずに、第3ECU130によって求められたトルク指令値Stを用いてトルク実行を行うようにしてもよい。この場合には、第3ECU130では、ACPモータトルク実行予測値演算部134の処理を行わずに、ACPモータトルク指令値演算部132によって求められたトルク指令値Stについての最新から遡って複数回分(例えば、3回分)をトルク指令値の履歴として、ACP回転数生値予測値演算部136に送信すればよい。
前記実施形態では、第3ECU130において、アクセル位置θに基づいて、燃料電池スタック40に対する要求電力を算出していたが、これに限る必要はなく、例えば、自動運転を行う車両においては、アクセル位置θに関わらず車両の運転状態に応じて要求電力を算出するようにしてもよい。
30…燃料電池システム
40…燃料電池スタック
41…単セル
43…電圧センサ
60…空気供給排出機構
61…空気供給路
62…エアコンプレッサ
62m…エアコンプレッサ用モータ
62s…エアコンプレッサ用回転数センサ
65…圧力センサ
66…空気排出路
80…バッテリ
85…電力供給機構
90…駆動機構
91…モータ
92…駆動輪
100…制御ユニット
110…第1ECU
112…回転数指令値演算部
120…第2ECU
122…ACPモータトルク指令値入力処理部
124…ACPインバータ電流指令値算出部
126…ACP回転数測定値演算部
128…フィルタ処理部
130…第3ECU
131…要求電力演算部
132…ACPモータトルク指令値演算部
134…ACPモータトルク実行予測値演算部
136…ACP回転数生値予測値演算部
150…アクセルペダル
150s…アクセル位置センサ
St…トルク指令値
St*1…トルク指令実行値
St*2…トルク実行予測値
Ne…回転数生値予測値
Si…インバータ電流指令値
Sn…回転数指令値
Ns…回転数測定値
Ns*…回転数フィルタ処理値
Claims (6)
- 燃料電池車両に搭載される燃料電池システムであって、
前記燃料電池車両に備えられた燃料電池に酸化剤ガスを供給するためのエアコンプレッサと、
前記エアコンプレッサの回転数の測定値を取得し、前記燃料電池に対する要求電力に基づいて前記エアコンプレッサの回転数指令値を算出し、前記算出された回転数指令値と前記エアコンプレッサの現在の回転数とに基づいて前記エアコンプレッサのトルク指令値を算出し、前記算出されたトルク指令値に基づいて前記エアコンプレッサの回転数を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
取得した前記回転数の測定値と、前記算出されたトルク指令値の履歴とに基づいて、前記エアコンプレッサの回転数の予測値を算出し、前記算出された予測値を前記現在の回転数として用いることによって前記トルク指令値の算出を行う、燃料電池システム。 - 請求項1に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、
取得した前記回転数の測定値に対してフィルタ処理を施し、前記フィルタ処理後の前記測定値を用いることによって前記予測値の算出を行う、燃料電池システム。 - 請求項1または請求項2に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、
前記トルク指令値の算出を行う第1のコンピュータと、
前記トルク指令値に基づく前記エアコンプレッサの回転数の制御を行う第2のコンピュータと、
を有し、
前記第2のコンピュータは、
前記エアコンプレッサの回転数の測定値を取得することを行い、取得した前記回転数の測定値を前記第1のコンピュータに転送する、燃料電池システム。 - 請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、
前記算出されたトルク指令値になまし処理を施し、前記なまし処理後のトルク指令値をトルク指令実行値として、前記トルク指令実行値を用いて前記回転数の制御を行い、
前記算出されたトルク指令値の履歴のそれぞれに対応する前記トルク指令実行値を予測し、前記予測した各トルク指令実行値と、回転数の前記測定値とに基づいて前記現在の回転数の予測を行う、燃料電池システム。 - 請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、
前記算出されたトルク指令値の履歴は、前記算出によって得られたトルク指令値についての最新から遡って複数回分である、燃料電池システム。 - 燃料電池車両に備えられた燃料電池に酸化剤ガスを供給するためのエアコンプレッサを備える燃料電池システムにおけるエアコンプレッサの回転数制御方法であって、
前記エアコンプレッサの回転数の測定値を取得する工程と、
前記燃料電池に対する要求電力に基づいて前記エアコンプレッサの回転数指令値を算出する工程と、
前記算出された回転数指令値と前記エアコンプレッサの現在の回転数とに基づいて前記エアコンプレッサのトルク指令値を算出する工程と、
前記算出されたトルク指令値に基づいて前記エアコンプレッサの回転数を制御する工程と、
を備え、
前記トルク指令値を算出する工程は、
前記回転数の測定値を取得する工程によって取得した前記回転数の測定値と、前記算出されたトルク指令値の履歴とに基づいて、前記エアコンプレッサの回転数の予測値を算出し、前記算出された予測値を前記現在の回転数として用いることによって前記トルク指令値の算出を行う、エアコンプレッサの回転数制御方法。
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