燃料電池汽車的製作方法

2023-06-08 10:30:31

專利名稱：燃料電池汽車的製作方法
技術領域：
本發明涉及燃料電池汽車，具體涉及一種搭載通過燃料氣體和氧 化氣體之間的電化學反應產生電能的燃料電池的汽車。
背景技術：
以往，公知有搭載通過燃料氣體和氧化氣體之間的電化學反應產 生電能的燃料電池的汽車。作為這種燃料電池汽車，還公開有如下燃 料電池汽車搭載有燃料電池與蓄電池，根據蓄電池的充電量控制加 速時對燃料電池的需求電力。例如在專利文獻1公開了如下的控制 加速踏板踏入變化量為規定的變化量時，如果蓄電池充電量充分，則 即使加速要求較大蓄電池也能夠輔助充分的電力，從而對燃料電池的 需求電力不太大也可以，但蓄電池充電量較小時，即使加速要求較小 也由蓄電池不能輔助充分的電力，從而增大對燃料電池的需求電力。專利文獻l:日本特開2001-339810發明內容但是，在專利文獻1中考慮加速要求的大小和蓄電池充電量來決 定蓄電池的輔助量，但由於未考慮其他因素，因而存在因駕駛狀態不 同導致駕駛性能變差或燃耗增大的問題。本發明是為了解決這種問題而作出的，其目的之一在於提供一種 能夠相比現有的燃料電池汽車改善駕駛性能的燃料電池汽車。並且， 目的之一在於提供一種能夠相比現有的燃料電池汽車改善燃耗的燃料 電池汽車。本發明為了達成上述目的中至少一部分而採取以下方案。艮P，本發明的第一燃料電池汽車，其中，包括 電動機，對車輪進行旋轉驅動；燃料電池，通過燃料氣體和氧化氣體之間的電化學反應產生電能; 蓄電單元，能夠充放電能；行駛模式檢測單元，檢測由駕駛員設定的行駛模式； 需求動力計算單元，計算需求動力；目標值設定單元，用於根據所述需求動力設定從所述燃料電池向 所述電動機輸出的電能的目標值和從所述蓄電單元向所述電動機輸出 的電能的目標值，在所述需求動力增大時根據由所述行駛模式檢測單 元檢測出的行駛模式設定從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的 目標值；禾口控制單元，對所述燃料電池及所述蓄電單元進行控制，以使從所 述燃料電池向所述電動機輸出的電能及從所述蓄電單元向所述電動機 輸出的電能與由所述目標值設定單元設定的各目標值一致。在該燃料電池汽車中，根據需求動力設定從燃料電池向電動機輸 出的電能的目標值和從蓄電單元向電動機輸出的電能的目標值時，根 據行駛模式設定需求動力增大時從蓄電單元向電動機輸出的電能的目 標值，對燃料電池和蓄電單元進行控制，以使從燃料電池向電動機輸 出的電能和從蓄電單元向電動機輸出的電能與各目標值一致。由此， 在需求動力增大時與行駛模式對應地適當設定從蓄電單元向電動機輸 出的電能的目標值，因而與以往相比能夠改善駕駛性能、燃耗。另外， 行駛模式檢測單元可以是行駛模式開關，也可以是換擋位置傳感器。在這裡，所述行駛模式檢測單元，從至少包含燃耗優先行駛模式 和加速優先行駛模式的多個行駛模式中檢測由駕駛員設定的行駛模 式，所述目標值設定單元，在所述需求動力增大時根據由所述行駛模 式檢測單元檢測出的行駛模式設定從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標值之際，使所述行駛模式為加速優先行駛模式時的所述 目標值大於為燃耗優先行駛模式時的所述目標值。由此，可與使燃耗 優先於加速的駕駛員的意圖、或使加速燃耗優先於燃耗的駕駛員的意 圖對應地改善駕駛性能或改善燃耗。並且，在這樣具有行駛模式檢測單元的燃料電池汽車中，也可以 包括加速意圖參數計算單元，用於計算與駕駛員的加速意圖有關的加 速意圖參數，所述目標值設定單元，在所述需求動力增大時根據由所 述行駛模式檢測單元檢測出的行駛模式和由所述加速意圖參數計算單 元算出的加速意圖參數設定從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能 的目標值。由此，能夠與駕駛員的加速意圖對應地施加賦予的加速感 或相反地抑制加速而改善燃耗。並且，在這樣具有行駛模式檢測單元的燃料電池汽車中，除了上 述加速意圖參數計算單元以外，也可以包括存儲單元，對應每個行駛 模式存儲與駕駛員的加速意圖有關的參數和從所述蓄電單元向所述電 動機輸出的電能的目標值之間的關係，所述目標值設定單元，在所述 需求動力增大時根據由所述行駛模式檢測單元檢測出的行駛模式設定 從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標值之際，從所述存儲 單元讀取與由所述行駛模式檢測單元檢測出的行駛模式對應的所述關 系，在該關係中對照由所述加速意圖參數計算單元算出的加速意圖參 數而導出從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標值。本發明的第二燃料電池汽車，其中，包括 電動機，對車輪進行旋轉驅動；燃料電池，通過燃料氣體和氧化氣體之間的電化學反應產生電能; 蓄電單元，能夠充放電能； 車速檢測單元，檢測車速； 需求動力計算單元，計算需求動力；目標值設定單元，用於根據所述需求動力設定從所述燃料電池向所述電動機輸出的電能的目標值和從所述蓄電單元向所述電動機輸出 的電能的目標值，在所述需求動力增大時根據由所述車速檢測單元檢 測出的車速設定從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標值； 和控制單元，對所述燃料電池及所述蓄電單元進行控制，以使從所 述燃料電池向所述電動機輸出的電能和從所述蓄電單元向所述電動機 輸出的電能與由所述目標值設定單元設定的各目標值一致。在該燃料電池汽車中，根據需求動力設定從燃料電池向電動機輸 出的電能的目標值和從蓄電單元向電動機輸出的電能的目標值時，根 據車速設定需求動力增大時從蓄電單元向電動機輸出的電能的目標 值，對燃料電池和蓄電單元進行控制，以使從燃料電池向電動機輸出 的電能和從蓄電單元向電動機輸出的電能與各目標值一致。由此，在 需求動力增大時與車速對應地適當設定從蓄電單元向電動機輸出的電 能的目標值，因而與以往相比能夠改善駕駛性能、燃耗。另外，車速 檢測單元，在車軸和電動機的旋轉軸直接連接時也可以是檢測電動機 的轉速的單元。在這裡，上述目標值設定單元，也可以在所述需求動力增大時根 據由所述車速檢測單元檢測出的車速設定從所述蓄電單元向所述電動 機輸出的電能的目標值之際，使所述車速處於高車速區域時的所述目 標值比處於低車速區域時的所述目標值大。這樣一來，由於在高車速 時刻和低車速時刻，都能夠使由蓄電單元對電動機的扭矩大致相等， 因而駕駛員所感受的加速感相同，而與車速無關，從而提高駕駛性能。 即，賦予電動機的電力可由電動機的轉速與電動機的扭矩的積來表示， 因而即使蓄電單元向電動機供給的電力相同，在電動機的轉速高的高 車速時比在電動機的轉速低的低車速時的扭矩變小，但在這裡由於高 車速時刻與低車速時刻相比從蓄電單元向電動機輸出的電能變大，因 而其結果，無論高車速時刻還是低車速時刻，都能夠使蓄電單元對電 動機的扭矩大致相同。並且，在這樣具有車速檢測單元的燃料電池汽車中，也可以包括 加速意圖參數計算單元，計算與駕駛員的加速意圖有關的加速意圖參 數，所述目標值設定單元，在所述需求動力增大時根據由所述車速檢 測單元檢測出的車速和由所述加速意圖參數計算單元算出的加速意圖 參數設定從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標值。由此， 能夠與駕駛員的加速意圖對應地賦予充分的加速感或相反地抑制加速 而提高燃耗。並且，在這樣具有車速檢測單元的燃料電池汽車中，除了上述加速意圖參數計算單元以外，也可以包括存儲單元，對應每個預定的車速區域存儲與駕駛員的加速意圖有關的參數和從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標值之間的關係，所述目標值設定單元，在所述需求動力增大時根據由所述車速檢測單元檢測出的車速設定從所述 蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標值之際，從所述存儲單元讀取與由所述車速檢測單元檢測出的車速對應的所述關係，在該關係中 對照由所述加速意圖參數計算單元算出的加速意圖參數而導出從所述 蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標值。本發明的第三燃料電池汽車，其中，包括 電動機，對車輪進行旋轉驅動；燃料電池，通過燃料氣體和氧化氣體之間的電化學反應產生電能； 蓄電單元，能夠充放電能； 坡度檢測單元，檢測路面的上坡坡度； 需求動力計算單元，計算需求動力；目標值設定單元，用於根據所述需求動力設定從所述燃料電池向 所述電動機輸出的電能的目標值和從所述蓄電單元向所述電動機輸出 的電能的目標值，在所述需求動力增大時根據由所述坡度檢測單元檢 測出的上坡坡度設定從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標 值；和控制單元，對所述燃料電池及所述蓄電單元進行控制，以使從所 述燃料電池向所述電動機輸出的電能及從所述蓄電單元向所述電動機 輸出的電能與由所述目標值設定單元設定的各目標值一致。在該燃料電池汽車中，根據需求動力設定從燃料電池向電動機輸 出的電能的目標值和從蓄電單元向電動機輸出的電能的目標值時，在 需求動力增大時根據上坡坡度設定從蓄電單元向電動機輸出的電能的 目標值，對燃料電池和蓄電單元進行控制，以使從燃料電池向電動機 輸出的電能和從蓄電單元向電動機輸出的電能與各目標值一致。由此， 在需求動力增大時與上坡坡度對應地適當設定從蓄電單元向電動機輸 出的電能的目標值，從而與以往相比能夠改善駕駛性能、燃耗。在這裡，上述目標值設定單元，也可以在所述需求動力增大時根 據由所述坡度檢測單元檢測出的上坡坡度設定從所述蓄電單元向所述 電動機輸出的電能的目標值之際，設定成顯示出所述上坡坡度越大所 述目標值越變大的趨勢。由於一般在上坡坡度較大時比上坡坡度較小 時不易加速，因而通過增大從蓄電單元向電動機輸出的電能，使駕駛 員感受的加速度與上坡坡度無關而大致均等。並且，在這樣具有坡度檢測單元的燃料電池汽車中，也可以包括 包括加速意圖參數計算單元，計算與駕駛員的加速意圖有關的加速意 圖參數，所述目標值設定單元，在所述需求動力增大時根據由所述坡 度檢測單元檢測出的上坡坡度和由所述加速意圖參數計算單元算出的 加速意圖參數設定從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標 值。由此，能夠與駕駛員的加速意圖對應地賦予充分的加速感或相反 地抑制加速而提高燃耗。並且，在這樣具有坡度檢測單元的燃料電池汽車中，除了上述加 速意圖參數計算單元以外，也可以包括存儲單元，對應每個預定的上 坡坡度區域存儲與駕駛員的加速意圖有關的參數和從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標值之間的關係，所述目標值設定單元， 在所述需求動力增大時根據由所述坡度檢測單元檢測出的上坡坡度設 定從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標值之際，從所述存 儲單元讀取與由所述坡度檢測單元檢測出的上坡坡度對應的所述關 系，在該關係中對照由所述加速意圖參數計算單元算出的加速意圖參 數而導出從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標值。本發明的第四燃料電池汽車，其中，包括 電動機，對車輪進行旋轉驅動；燃料電池，通過燃料氣體和氧化氣體之間的電化學反應產生電能； 蓄電單元，能夠充放電能； 摩擦係數檢測單元，檢測路面摩擦係數； 需求動力計算單元，計算需求動力；目標值設定單元，用於根據所述需求動力設定從所述燃料電池向 所述電動機輸出的電能的目標值和從所述蓄電單元向所述電動機輸出 的電能的目標值，在所述需求動力增大時根據由所述摩擦係數檢測單 元檢測出的路面摩擦係數設定從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電 能的目標值；和控制單元，對所述燃料電池及所述蓄電單元進行控制，以使從所 述燃料電池向所述電動機輸出的電能及從所述蓄電單元向所述電動機 輸出的電能與由所述目標值設定單元設定的各目標值一致。在該燃料電池汽車中，根據需求動力設定從燃料電池向電動機輸 出的電能的目標值和從蓄電單元向電動機輸出的電能的目標值時，在 需求動力增大時根據路面摩擦係數設定從蓄電單元向電動機輸出的電 能的目標值，對燃料電池和蓄電單元進行控制，以使從燃料電池向電 動機輸出的電能和從蓄電單元向電動機輸出的電能與各目標值一致。 由此，在需求動力增大時與路面摩擦係數對應地適當設定從蓄電單元 向電動機輸出的電能的目標值，從而與以往相比能夠改善駕駛性能、 燃耗。在這裡，上述目標值設定單元，也可以在所述需求動力增大時根 據由所述摩擦係數檢測單元檢測出的路面摩擦係數設定從所述蓄電單 元向所述電動機輸出的電能的目標值之際，設定成顯示出所述路面摩 擦係數越小所述目標值越變小的趨勢。由於通常路面摩擦係數較小時 與路面摩擦係數較大時相比容易滑動，因而減小從蓄電單元向電動機 輸出的電能以防止急速地施加較大的扭矩，從而提高駕駛性能。並且，在這樣具有摩擦係數檢測單元的燃料電池汽車中，也可以 包括加速意圖參數計算單元，計算與駕駛員的加速意圖有關的加速意 圖參數，所述目標值設定單元，在所述需求動力增大時根據由所述摩 擦係數檢測單元檢測出的路面摩擦係數和由所述加速意圖參數計算單 元算出的加速意圖參數設定從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能 的目標值。這樣一來，能夠既能夠在難以滑動的路面上賦予充分的加 速感或相反地抑制加速而提高燃耗，也能夠在容易滑動的路面上防止 產生滑動。並且，在這樣具有摩擦係數檢測單元的燃料電池汽車中，除了上 述加速意圖參數計算單元以外，也可以包括存儲單元，對應每個預定 的路面摩擦係數區域存儲與駕駛員的加速意圖有關的參數和從所述蓄 電單元向所述電動機輸出的電能的目標值之間的關係，所述目標值設定單元，在所述需求動力增大時根據由所述摩擦係數檢測單元檢測出 的路面摩擦係數設定從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標 值之際，從所述存儲單元讀取與由所述摩擦係數檢測單元檢測出的路 面摩擦係數對應的所述關係，在該關係中對照由所述加速意圖參數計 算單元算出的加速意圖參數而導出從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標值。本發明的第五燃料電池汽車，其中，包括 電動機，對車輪進行旋轉驅動；燃料電池，通過燃料氣體和氧化氣體之間的電化學反應產生電能; 蓄電單元，能夠充放電能； 需求動力計算單元，計算需求動力；目標值設定單元，用於根據所述需求動力設定從所述燃料電池向 所述電動機輸出的電能的目標值和從所述蓄電單元向所述電動機輸出 的電能的目標值，在所述燃料電池從該燃料電池停止運轉的狀態剛剛 重新開始運轉後，將從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標 值設定得大於通常時刻的目標值；和控制單元，對所述燃料電池及所述蓄電單元進行控制，以使從所 述燃料電池向所述電動機輸出的電能及從所述蓄電單元向所述電動機 輸出的電能與由所述目標值設定單元設定的各目標值一致。在該燃料電池汽車中，根據需求動力設定從燃料電池向電動機輸 出的電能的目標值和從蓄電單元向電動機輸出的電能的目標值時，從 停止上述燃料電池的運轉的狀態起剛剛重新開始該燃料電池的運轉後 與通常時刻相比，從蓄電單元向電動機輸出的電能的目標值設定得較 大，對燃料電池和蓄電單元進行控制，以使從燃料電池向電動機輸出 的電能和從蓄電單元向電動機輸出的電能與各目標值一致。通常從停 止燃料電池的運轉的狀態起剛剛重新開始燃料電池的運轉後，相比通 常時刻燃料電池的響應性不好。並且，通常蓄電單元的響應性優於燃 料電池的響應性。因此，從停止燃料電池的運轉的狀態起剛剛重新開 始燃料電池的運轉後，相比通常時刻提高從蓄電單元向電動機輸出的 電能則可改善響應性，能夠抑制駕駛性能的惡化。在這裡，從停止燃料電池的運轉的狀態起剛剛重新開始燃料電池 的運轉後可以是指，在所述規定的燃料電池停止運轉條件成立而使所 述燃料電池停止運轉後、由於規定的燃料電池重新開始運轉條件成立 而使所述燃料電池剛剛重新開始運轉後。並且，在這種燃料電池汽車中，也可以包括加速意圖參數計算單元，計算與駕駛員的加速意圖有關的加速意圖參數，所述目標值設定 單元，用於根據所述需求動力設定從所述燃料電池向所述電動機輸出 的電能的目標值和從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標 值，在通常時刻根據由所述加速意圖參數計算單元算出的加速意圖參 數設定從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標值，在所述燃 料電池從該燃料電池停止運轉的狀態剛剛重新開始運轉後，將從所述 蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標值設定得大於通常時刻的目 標值。由此，能夠與駕駛員的加速意圖對應地賦予充分的加速感或相 反地抑制加速而提高燃耗。並且，在這種燃料電池汽車中，除了上述加速意圖參數計算單元 以外，也可以包括存儲單元，將與駕駛員的加速意圖有關的參數和從 所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標值之間的關係分為通常 時刻和燃料電池剛剛重新開始運轉後而進行存儲，所述目標值設定單 元，根據所述燃料電池是處於通常時刻的運轉狀態還是處於燃料電池 剛剛重新開始運轉後的運轉狀態而從所述存儲單元讀取所述關係，在 該關係中對照由所述加速意圖參數計算單元算出的加速意圖參數而導 出從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標值。上述任一燃料電池汽車中具有加速意圖參數計算單元的情況下， 該加速意圖參數計算單元，也可以算出作為駕駛員的加速踏板踏入量 的時間變化的加速踏板開度變化率作為上述加速意圖參數。或者也可 以算出根據駕駛員的加速踏板踏入量所決定的行駛需求電力的時間變化作為上述加速意圖參數。


圖1是表示燃料電池汽車的結構的概況的結構圖。圖2是表示燃料電池的結構的概況的結構圖。 圖3是驅動控制程序的流程圖。圖4是表示用於設定需求扭矩的映射的一例的說明圖。圖5是表示蓄電池輔助量映射的說明圖，(a)表示燃耗優先映射， (b)表示普通映射，(c)表示加速優先映射。圖6是表示燃料電池的特性的圖表，(a)表示P-I特性，(b)表 示I-V特性。圖7是表示經過時間和輸出電力的總計值之間關係的圖表。 圖8是表示經過時間和輸出電力的總計值的關係的圖表，(a)表 示模式位置MP為節能模式的時刻，(b)表示模式位置MP為通常模 式的時刻，(c)表示模式位置MP為運動模式的時刻。圖9是表示車速越高輔助量時間變化率越大的蓄電池輔助量映射 的說明圖。圖10是表示蓄電池輔助量映射的說明圖，(a)表示小坡度區域 映射，(b)表示中坡度區域映射，(c)表示大坡度區域映射。圖11是表示蓄電池輔助量映射的說明圖，(a)表示低u路面映 射，(b)表示普通映射。圖12是另一驅動控制程序的流程圖。圖13是表示蓄電池輔助量映射的說明圖，(a)表示FC通常時的 映射，(b)表示FC發電響應性降低時的映射。
具體實施方式
接著，下面參照附圖對用於實施本發明的最佳實施方式進行說明。 圖1是表示用於表示本發明的一例的燃料電池汽車10的結構的概況的 結構圖。燃料電池汽車IO，包括燃料電池組，層壓有多個燃料電池40， 該燃料電池40通過作為燃料氣體的氫和作為氧化氣體的空氣中的氧之 間的電化學反應發電；馬達52，通過變換器54與該燃料電池組30相 連；蓄電池58，通過DC/DC轉換器56與連接變換器54和燃料電池組 30的電力線53相連；和電子控制單元70，控制系統整體。另外，驅 動軸64通過差速齒輪62與驅動輪63、 63相連，從馬達52輸出的動 力經由驅動軸64最終向驅動輪63、 63輸出。燃料電池組30層壓有多個(例如數百個)固體高分子型的燃料電池40。在圖2表示燃料電池40的簡要結構。如圖所示，燃料電池40 由如下部件構成固體電解質膜42，其為由氟類樹脂等高分子材料形 成的質子傳導性的膜體；作為氣體擴散電極的陽極43及陰極44，由碳 布形成且以凝固有催化劑的面夾持固體電解質膜42而構成夾層結構， 在所述碳布上凝固有白金或由白金與其他金屬形成的合金的催化劑； 和2個分離器45，從兩側夾住該夾層結構、在其與陽極43之間形成燃 料氣體流路46，在其與陰極44之間形成氧化氣體流路47，並且形成 與相鄰的燃料電池40之間的隔壁。在燃料氣體流路46通過的氫氣， 在陽極43進行氣體擴散並被催化劑分解為質子和電子。其中，質子在 溼潤狀態的固體電解質膜42中傳導而向陰極44移動，電子通過外部 電路向陰極44移動。並且，在氧化氣體流路47通過的空氣中所含有 的氧，在陰極44進行氣體擴散，質子和電子以及空氣中的氧在催化劑 上反應而生成水。通過以上電化學反應，在各燃料電池40產生電動勢， 產生電能。在該燃料電池組30上安裝有電流計31和電壓計33，電流 計31檢測從燃料電池組30輸出的電流，電壓計33檢測從燃料電池組 30輸出的電壓。在燃料電池組30上安裝有供給氫的氫氣瓶12和壓送空氣的空氣 壓縮機22。氫氣瓶12積蓄有數十MPa的高壓氫，用於通過調節器14 向燃料電池組30供給壓力調整後的氫。供給到燃料電池組30的氫， 通過各燃料電池40的燃料氣體流路46 (參照圖2)後向燃料氣體排出 管32導出。在該燃料氣體排出管32上安裝有陽極掃氣閥18，為了提 高燃料電池組30內的氫濃度而使用該陽極掃氣閥18。由於氧化氣體流 路47內的空氣中的氮氣向陽極43側流入而降低圖2所示的燃料氣體 流路46內的氫濃度，每隔規定的間隔以規定的開放時間打開陽極掃氣 閥18趕走燃料氣體流路46內的氮。並且，氫循環泵20用於使燃料氣 體排出管32內的含氫的氣體從燃料氣體排出管32中的燃料電池組30 和陽極掃氣閥18之間向燃料電池組30和調節器14之間匯合，可通過改變其轉速調整氫供給量。另一方面，空氣壓縮機22通過未圖示的空氣濾清器將從大氣吸入的空氣向燃料電池組30壓送，可通過改變其轉速調整氧供給量。在該 空氣壓縮機22和燃料電池組30之間設有加溼器24，該加溼器24對由 空氣壓縮機22壓送的空氣進行加溼而向燃料電池組30供給。供給到 燃料電池組30的空氣，通過各燃料電池40的燃料氣體流路47 (參照 圖2)後向氧化氣體排出管34導出。在該氧化氣體排出管34上設有空 氣調壓閥26，可通過該空氣調壓閥26調整氧化氣體流路47內的壓力。 另外，從燃料電池組30向氧化氣體排出管34排出的空氣因電化學反 應所產生的水而變得溼潤，但在加溼器24從該溼潤的空氣向壓送空氣 交換水蒸氣。另外，圖1的輔助設備有調節器14、加溼器24、陽極掃氣閥18、 氫循環泵20、空氣壓縮機22、空氣調壓閥26等，這些設備從燃料電 池組30或蓄電池58接受電力的供給。馬達52構成如下的公知的同步發電電動機，即，與驅動軸64相 連，可作為發電機驅動，並且還可以作為電動機驅動，通過變換器54 進行與蓄電池58、燃料電池組30的電力交換。蓄電池58由公知的鎳氫二次電池、鋰離子二次電池構成，通過 DC/DC轉換器56與燃料電池組30並列連接。該蓄電池58吸收車輛減 速時的再生能、由燃料電池組30產生的電能，或將積蓄的電能放電而 向馬達52供給僅由燃料電池組30所不足的電力。由於後一動作用於 向馬達52供給僅由燃料電池組30所不足的電力，因而稱為蓄電池58 對燃料電池組30的輔助或僅稱為蓄電池輔助。另外，代替蓄電池58 也可以採用電容器。電子控制單元70構成以CPU72為中心而構成的單晶片微處理器，包括存儲處理程序的ROM74、暫時存儲數據的RAM76以及輸入輸出 埠 (未圖示)。在該電子控制單元70中，通過輸入埠輸入由電流 計31、電壓計33檢測出的燃料電池組30的輸出電流Ifc、輸出電壓 Vfc、來自未圖示的流量計、溫度計的與向燃料電池組30供給的氫及 空氣的流量、溫度有關的信號、與加溼器24、空氣壓縮機22的運轉狀 態有關的信號、控制馬達52所必需的信號(例如馬達52的轉速Nm、 施加在馬達52上的相電流等)、管理蓄電池58所必需的充放電流等。 另外，電子控制單元70，根據蓄電池58的充放電流的累計值計算剩餘 容量(SOC)，根據燃料電池組30的輸出電流Ifc和輸出電壓Vfc計 算輸出電力Pfc。並且，通過輸入埠還輸入來自車速傳感器88的車 速V、來自檢測變速杆81的位置的換擋位置傳感器82的換擋位置SP、 來自檢測加速踏板83的踏入量的加速踏板位置傳感器84的加速踏板 開度Acc、來自檢測制動踏板85的踏入量的制動踏板位置傳感器86 的制動踏板位置BP、來自檢測路面坡度的坡度傳感器89的路面坡度R 6、由駕駛員設定的來自行駛模式開關90的模式位置MP、來自安裝 在驅動輪63、 63上的驅動輪速度傳感器91的驅動輪速度Vw等。在本 實施方式中，行駛模式開關卯，由駕駛員設定優先燃耗的節能模式、 優先加速的運動模式以及兩者中間的普通模式這三種模式當中的任一 種。另一方面，從電子控制單元70通過輸出埠輸出對空氣壓縮機22 的驅動信號、對加溼器16的控制信號、對調節器14、陽極掃氣閥18、 空氣調壓閥26的控制信號、對變換器54的控制信號、對DC/DC轉換 器56的控制信號等。接著，對這樣構成的實施例的燃料電池汽車IO的動作進行說明。 圖3是表示燃料電池組30處於發電期間且燃料電池汽車10處於行駛 期間時通過電子控制單元每隔規定時間(例如每隔8毫秒)反覆執行 的驅動控制程序的一例的流程圖。為便於說明，在這裡作為前提，將 行駛需求電力Pd"設為僅以來自燃料電池組30的輸出電力Pfc即可供 給，將蓄電池58的SOC設成處於無需充電的適合區域內。執行該驅動控制程序時，電子控制單元70的CPU72,首先執行輸 入來自加速踏板位置傳感器84的加速踏板開度Acc、來自車速傳感器 88的車速V、馬達52的轉速Nm、來自電流計31的燃料電池組30的 輸出電流Ifc、來自電壓計33的燃料電池組30的輸出電壓Vfc、來自 模式開關90的模式位置MP、蓄電池50的充放電流等控制必需的數據 的處理(步驟S110)。這樣輸入數據時，根據輸入的加速踏板開度Acc和車速V,設定 要向與驅動輪63、 63連接的驅動軸64輸出的行駛需求扭矩Td產和燃 料電池組30所要求的FC需求電力PfcM乍為車輛需求的扭矩(步驟 S115)。行駛需求扭矩Tdr*，在本實施方式中設定如下，g卩，預先確 定加速踏板開度Acc和車速V與行駛需求扭矩Td"之間的關係作為用 於設定需求扭矩的映射而存儲在ROM74中，對加速踏板開度Acc和車 速V賦值時從所存儲的映射導出對應的行駛需求扭矩Tdi^。圖4表示 用於設定需求扭矩的映射的一例。FC需求電力Pfc、作為所設定的行 駛需求扭矩Td^與驅動軸64的轉速Ndr的乘積(即行駛需求電力Pdr" 與蓄電池50所要求的充放需求電力PM之和而進行計算，但如上所述， 在這裡由於將行駛需求電力Pd產設為僅由來自燃料電池組30的輸出電 力Pfc即可供給的值，將蓄電池58的SOC設在無需充電的適合區域內， 因而FC需求電力Pf(^與行駛需求扭矩Td^—致。另外，在本實施方 式中，由於馬達52的旋轉軸與驅動軸64直接連接，因而驅動軸64的 轉速Ndr與馬達52的轉速Nm —致。接著，根據來自行駛模式開關90的模式位置MP選擇蓄電池輔助 量映射(步驟S120)。如圖5所示，蓄電池輔助量映射為表示加速踏 板開度變化率AAcc與輔助量時間變化率之間的關係的映射，對應節能 模式、普通模式、運動模式的各模式生成並存儲在ROM74中。在這裡， 加速踏板開度變化率AAcc是在當前驅動控制程序的步驟S110中輸入 的加速踏板開度Acc與在上一次驅動控制程序的步驟S110中輸入的加 速踏板開度Acc之間的差分，是用於推測駕駛員的加速要求意圖的參數。例如，在加速踏板開度變化率八Acc較大時，由於加速踏板83迅速且較大地被踏入，因而可推測為駕駛員要求急速加速，在加速踏板開度變化率AAcc較小時，由於加速踏板83緩慢地被踏入，因而可推 測為駕駛員要求緩慢加速。並且，輔助量時間變化率為用於乘以從輔 助開始時刻的經過時間來算出由蓄電池58進行的輔助量Past的值。各 蓄電池輔助量映射如下生成，即，在加速踏板開度變化率AAcc處於預 定的閾值Aref以下時，蓄電池58的輔助時間變化率成為零，在加速踏 板開度變化率A Acc超過閾值Aref時，具有加速踏板開度變化率A Acc 越大、蓄電池58的輔助量時間變化率越變大的趨勢，且輔助量時間變 化率以燃耗優先映射、普通映射、加速優先映射的順序變大。並且， 各蓄電池輔助量映射如下生成，即，加速踏板開度變化率AAcc在規定 值以上時輔助量時間變化率t變為最大。在步驟S120中，在模式位置 MP為節能模式時選擇燃耗優先映射，為普通模式時選擇普通映射，為 運動模式時選擇加速優先映射。接著，計算加速踏板開度變化率AAcc (步驟S125)，判斷該加 速踏板開度變化率AAcc是否超過閾值Aref (步驟S130)。在這裡， 閾值Aref是表示駕駛員要求緩慢加速還是急速加速的邊界的值，是通 過反覆進行實驗求出的值。具體來說，將加速踏板開度變化率AAcc 為閾值Aref時的行駛需求電力Pd^的增加量設定成，使僅由燃料電池 組30供給時所需的時間和駕駛員所期待的加速所需的時間之間的偏差 幾乎不存在。現在，考慮駕駛員剛從穩定駕駛要求急速加速後時，由於加速踏 板開度變化率A Acc超過閾值Aref，對於過渡狀態標誌F設定值1 (步 驟S135)。在這裡，過渡狀態標誌F在燃料電池組30處於過渡狀態時 被設為值l，不是過渡狀態時被設為零。並且，過渡狀態是指燃料電池 組30的輸出電力Pfc上升至達到行駛需求電力Pd"為止的過程。產生 這種過渡狀態的原因在於，燃料電池組30因電化學反應發電而輸出輸 出電力Pfc，因此輸出駕駛員要求急速加速時設定的行駛需求電力Pdr*為止需要時間。接著利用在步驟S120選擇的蓄電池輔助量映射求出與 加速踏板開度變化率AAcc對應的加速踏板量時間變化率(步驟S140)， 將該加速踏板量時間變化率乘以從加速踏板開度變化率AAcc超過閾 值Aref的時點經過的時間的值設為臨時輔助量Pasttmp (步驟S145)。 並且，計算行駛需求電力Pd"與從當前的燃料電池組30輸出的輸出電 力Pfc之間的差分△ P (步驟S150)，判斷差分A P是否實質上為零(步 驟S155)。在這裡，由於考慮駕駛員剛從穩定駕駛要求急速加速後， 因而差分AP被判斷為實質上為零。接著，判斷在步驟S150算出的臨 時輔助量Pasttmp是否大於差分AP (步驟S160)。在這裡，由於考慮 駕駛員剛從穩定駕駛要求急速加速後，因而差分AP成為較大的值，臨 時輔助量Pasttmp在差分AP以下。這樣，在步驟S160作出否定的判 斷。接著由蓄電池58的SOC、蓄電池溫度等算出在當前時點可輔助的 上限值、即輔助量上限值Pastmax (步驟S165)，將臨時輔助量Pasttmp 和輔助量上限值Patmax中的較小的一方設定為輔助量Past (步驟 S170)。然後，執行燃料電池組30和蓄電池58的電力控制(步驟S175)。 具體來說，調節空氣壓縮機22的轉速而使空氣量增加或減少的同時通 過DC/DC轉換器56使燃料電池組30的動作點移動，以從燃料電池組 30輸出FC需求電力Pfc^ (-行駛需求電力Pdr*)。此時，氫從氫氣瓶 12通過調節器14向燃料電池組30供給，但不被消耗而排出至燃料氣 體排出管32的氫通過氫循環泵20再次供給燃料電池組30，被消耗的 量由氫氣瓶12補給。並且，輔助量Past從蓄電池58通過DC/DC轉換 器56、變換器54向馬達52供給。在這裡，燃料電池組30的動作點的控制如下FC需求電力Pfc* 被確定時，從圖6 (a)所示的電力-電流特性(P-I特性)決定用於輸 出該FC需求電力Pf^的電流Ifc、從圖6 (b)所示的電流-電壓特性 (I-V特性)決定與該電流1&*對應的電壓Vfc*，將該電壓Vfc^作為 目標電壓而通過DC/DC轉換器56控制燃料電池組30的輸出電壓。由 此，能夠控制燃料電池組30的動作點即輸出電力。另外，P-I特性和 P-V特性由於因溫度等各種原因發生變動，因而定期進行校正。由此，反覆步驟S110 S175的處理過程中，駕駛員對加速踏板 83的踏入量穩定、在步驟S130判斷加速踏板開度變化率△ Acc在閾值 Aref以下時，電子控制單元70的CPU72判斷過渡狀態標誌F是否為 值l (步驟S180)。此時，考慮加速踏板開度變化率AAcc從超過閾值 Aref的狀態開始首次處於閾值Aref以下時，由於過渡狀態標誌F為值 1，因而在步驟S180作出肯定的判斷，然後執行步驟S145 步驟S170 的處理而設定輔助量Past,在步驟S175執行燃料電池組30及蓄電池 58的電力控制。由此，即使在加速踏板開度變化率AAcc成為閾值Aref 以下後，也通過蓄電池58對燃料電池組30進行輔助，將來自蓄電池 58的輸出電力Pb和來自燃料電池組30的輸出電力Pfc的總計值控制 成接近行駛需求電力Pdr*。然後，在反覆步驟S110 S130、 S180、 S145 S175的處理的過 程中，在步驟S160判斷臨時輔助量Pasttmp大於差分厶P時，將臨時 輔助量Pasttmp的值變更為差分厶P (步驟S185)。這樣將臨時輔助量 Pasttmp的值變更為差分AP的原因在於，輔助量Past超過差分△ P時， 蓄電池58的輸出電力Pb和燃料電池組30的輸出電力Pfc的總計值超 過行駛需求電力Pdr、然後，經由步驟S165、 S170設定輔助量Past， 在步驟S175執行燃料電池組30和蓄電池58的電力控制。由此，將蓄 電池58的輸出電力Pb和燃料電池組30的輸出電力Pfc的總計值控制 為不超過行駛需求電力Pdr*。然後，在反覆步驟S110 S130、 S180、 S145 S160、 S185、 S165 S175的處理的過程中，在步驟S155判斷差分AP實質上為零時，將輔 助量Past設定為零，並且將過渡狀態標誌F復位為零(步驟S190)。 差分A P實質上為零，是指變成僅由來自燃料電池組30的輸出電力Pfc 即可輸出行駛需求電力Pd^的狀態，由此使輔助量Past成為零而結束 由蓄電池58進行的輔助。然後，在步驟S175執行燃料電池組30的電 力控制，從燃料電池組30向馬達58輸出行駛需求電力Pdr*。關於執行這種驅動控制程序時的來自蓄電池58的輸出電力Pb和來自燃料電池組30的輸出電力Pfc的總計值的推移，根據圖7的圖表 進行說明。圖7是表示從加速踏板開度變化率AAcc超過閾值Aref的 時刻t0經過的經過時間與來自蓄電池58的輸出電力Pb和來自燃料電 池組30的輸出電力Pfc的總計值之間的關係的圖表。在這裡，為便於 說明，設臨時輔助量Pasttmp為輔助量上限值Pastmax以下，輔助量Past 與臨時輔助量Pasttmp —致而進行說明。在圖7中，時刻t2是臨時輔 助量Pasttmp與差分A P—致的時點，時刻t3為差分AP實際成為零的 時點。在時刻tO至時刻tl，由於輔助量Past在輔助量時間變化率上乘 以經過時間而算出，因而隨著時間的經過慢慢增大。在時刻tl至時刻 t2，由於輔助量Past成為差分AP，因而兩個電力Pb、 Pfc的總計值成 為行駛需求電力Pd^。時刻t2以後，由於差分AP實質上為零，因而 不進行蓄電池58的輔助而僅以從燃料電池組30輸出的電力Pfc供給行 駛需求電力Pd^。即，如果從起初開始沒有蓄電池58的輔助而僅以從 燃料電池組30輸出的電力Pfc應對，沒到達時刻t2就不能輸出行駛需 求電力Pd一，相對於此，通過用蓄電池58進行輔助，在時刻tl的時點 可以輸出行駛需求電力Pdr*。圖8是與圖7相同地表示從加速踏板開度變化率AAcc超過閾值 Aref的時刻tO經過的經過時間與來自蓄電池58的輸出電力Pb和來自 燃料電池組30的輸出電力Pfc的總計值之間的關係的圖表，圖8 (a) 表示模式位置MP為節能模式的時刻，圖8 (b)表示模式位置MP為 普通模式的時刻，圖8 (c)表示模式位置MP為運動模式的時刻。比 較這些圖表時可知，蓄電池輔助量中運動模式最大，接著普通模式較 大，節能模式最小。因此，電力總計值到達行駛需求電力Pd^的時刻， 運動模式最早(時刻t13)，接著普通模式較早(時刻t12)，節能模 式最遲(時刻tll) 。 g卩，加速時的相對於加速踏板工作的響應，運動 模式最好，接著依次是普通模式、節能模式。另一方面，加速時的燃 耗，由於DC/DC轉換器56介於蓄電池58和變換器54之間，因而蓄電池輔助量越大，DC/DC轉換器56中的充放電效率的惡化越導致燃耗 不利，因而節能模式最好，接著依次是普通模式、運動模式。如以上詳細說明，根據本實施方式的燃料電池汽車10，由於與模 式位置MP和加速踏板開度變化率AAcc對應而適當設定由蓄電池58 進行的輔助量(-輔助量時間變化率X經過時間)，因而能夠與以往相 比改善駕駛性能、燃耗。具體來說，加速踏板開度變化率AAcc較大時 推測為駕駛員要求急速加速，從而使輔助量較大而賦予充分的加速感， 相反加速踏板開度變化率A Acc較小時推測為駕駛員要求緩慢加速，從 而使輔助量較小而抑制加速、提高燃耗。並且，模式位置MP為運動模 式時推測駕駛員作出使加速優先於燃耗的意圖表示，因而相比其他模 式時刻增加輔助量而得到充分加速感，模式位置MP為節能模式時推測 駕駛員作出使燃耗優先於加速的意圖表示，因而相比其他模式時刻減 少輔助量而改善燃耗。另外，本發明不限於上述任何實施方式，不言而喻，只要屬於本 發明的技術範圍即能夠以各種方式實施。例如，在上述實施方式中將可通過行駛模式開關90選擇的模式設 為運動模式、普通模式、節能模式這3個，但也可以為了防止扭矩急 劇增加而增加輔助量小於其他模式的雪地模式等其他模式。另外，也 可以在節能模式時不進行蓄電池輔助。並且，在上述實施方式中，在任意模式下都將閾值AAref設為相 同的值，但也可以以節能模式時的燃耗優先映射、普通模式時的普通 映射、運動模式時的加速優先映射的順序減少閾值AAref。這樣一來， 由於進行蓄電池輔助的頻度在運動模式時最多，在節能模式時最少， 因而節能模式時的燃耗進一步提高。並且，在上述實施方式中，不考慮車速而算出蓄電池輔助量，但也可以考慮車速而算出蓄電池輔助量。例如圖9所示，越是高車速， 輔助量時間變化率越大。這樣一來，由於無論在高車速時刻還是在低車速時刻，都能夠使由蓄電池58對馬達52的輔助扭矩大致相等，因 而駕駛員所感受的加速感相同且與車速無關，從而提高駕駛性能。艮P， 賦予馬達52的電力可由馬達52的轉速與扭矩的積來表示，因而即使 輔助量(電力)相同，馬達52的轉速高的高車速時刻比馬達52的轉 速低的低車速時刻的扭矩更小，但在這裡由於高車速時刻與低車速時 刻相比輔助量變大，因而其結果，無論高車速時刻還是低車速時刻， 都能夠使馬達52的輔助扭矩大致相同。另外，在上述實施方式中，由 於驅動軸64和馬達52的旋轉軸直接連接，因而代替車速V，也可以 利用馬達52的轉速Nm。並且，在上述實施方式中，在圖3的驅動控制程序的步驟S120， 根據來自行駛模式開關90的模式位置MP選擇蓄電池輔助量映射，但 代替這些，也可以如以下(1)至(3)的任意一項選擇蓄電池輔助量 映射。(1) 駕駛員通過對變速杆81進行操作而可從運動模式的換擋位 置和普通模式的換擋位置以及節能模式的換擋位置中選擇換擋位置， 在圖3的驅動控制程序的步驟S120中，可根據來自換擋位置傳感器82 的換擋位置SP，與上述實施方式相同地選擇與各模式對應的蓄電池輔 助量映射。在這種情況下，也能夠得到與上述實施方式相同的效果。(2) 也可以預先將上坡坡度R0的區域分為小坡度區域、中坡度 區域和大坡度區域，如圖10 (a)至圖10 (c)所示，將小坡度區域的 蓄電池輔助量映射作為上述實施方式的節能模式的蓄電池輔助量映 射，將中坡度區域的蓄電池輔助量映射作為上述實施方式的普通模式 的蓄電池輔助量映射，將大坡度區域的蓄電池輔助量映射作為上述實 施方式的運動模式的蓄電池輔助量映射，在圖3的驅動控制程序的步 驟S120中，可根據來自坡度傳感器89的上坡坡度移R0選擇任一蓄電池輔助量映射。這樣一來，由於可與上坡坡度R e對應地適當設定蓄 電池輔助量，因而與以往相比能夠改善駕駛性能、燃耗。即，由於一般在上坡坡度R0大時比上坡坡度R e小時不易加速，因而通過增大輔 助量，使駕駛員感受的加速度與上坡坡度Re無關而大致均等。另外， 與上述實施方式相同地，由於蓄電池輔助量還與加速踏板開度變化率AAcc對應變化，因而可根據駕駛員的加速意圖賦予充分的加速感、或相反抑制加速而提高燃耗。(3)在圖3的驅動控制程序的步驟S120，從車速V和驅動輪速 度Vw之間的偏差檢測驅動輪63、 63的滑動率，在該檢測出的滑動率 進入預定的低P路面的滑動率範圍(例如20%以上)的情況下，判斷 為當前行駛中的路面為低U路面(路面摩擦係數y較小)而如圖11 (a) 所示將蓄電池輔助量映射作為上述實施方式的節能模式的蓄電池輔助 量映射，在沒有進入低y路面的滑動率範圍的情況下，判斷為不是低 u路面(路面摩擦係數u較大)而如圖11 (b)所示將蓄電池輔助量映射作為上述實施方式的普通模式的蓄電池輔助量映射。這樣一來，由 於可與路面摩擦係數u對應地適當設定蓄電池輔助量，因而與以往相比能夠改善駕駛性能、燃耗。即，由於通常路面摩擦係數較小時與路 面摩擦係數較大時相比容易滑動，因而通過減小輔助量以防止急速地 施加較大的扭矩，從而提高駕駛性能。另外，與上述實施方式相同地， 由於蓄電池輔助量還與加速踏板開度變化率AAcc對應而發生變化，因 而既能夠在不易滑動的路面賦予充分的加速感或相反抑制加速而提高 燃耗，又能夠在容易滑動的低u路面防止滑動的產生。另外，代替上述實施方式的圖3的驅動控制程序，也可以採用如 圖12所示的驅動控制程序。在圖12的驅動控制程序中，代替圖3的 驅動控制程序的步驟S110至S120採用步驟S100至S108，其他與圖3 的驅動控制程序相同，因而在這裡僅對其不同點進行說明。其中，在 這裡作為前提，為了提高燃耗，使電子控制單元70的CPU72進行如下 的控制在規定的停止條件成立時(例如FC需求電力Pf(^降低至燃料電池組30的運轉效率變差的程度時)，停止向燃料電池組30供給氫、空氣而使燃料電池組30的運轉停止，然後在規定的重新開始條件成立 時(例如不能僅由蓄電池58供給燃料電池汽車10所需的電力時)重 新供給氫、空氣而重新開始進行燃料電池組30的運轉。圖12的驅動控制程序開始時，電子控制單元70的CPU72，首先 判斷是否處於從停止燃料電池組30的運轉後重新開始運轉的時點至預 定的一定期間內(步驟SIOO)。在這裡，燃料電池組30在從運轉停止 狀態開始重新運轉後的短暫的期間，與通常時刻相比，其燃料電池響 應性不好，因而通過重複實驗求出該期間，並將其設為一定期間。在 步驟SIOO，當前時點在該一定期間以外時選擇圖13 (a)所示的通常 時刻的蓄電池輔助量映射(步驟S102)，在該一定期間內時選擇圖13 (b)所示的停止後重新開始時的蓄電池輔助量映射、即發電響應性降 低時映射(步驟S104) 。 g口，重新開始運轉後的一定期間內與通常時 刻相比輔助量變大。在這裡，設通常時刻的蓄電池輔助量映射與上述 實施方式的普通模式的映射相同，停止後重新開始時的蓄電池輔助量 映射與上述實施方式的運動模式的映射相同。然後，輸入控制所需的 數據(步驟S106),根據輸入的加速踏板開度Acc和車速V，作為車 輛要求的扭矩而設定用於向與驅動輪63、 63連接的驅動軸64輸出的 行駛需求扭矩Td^和燃料電池組30所要求的FC需求電力Pfc* (步驟 S108)。由於此後的處理與圖3的驅動控制程序相同，因而說明其說 明。這樣一來，從燃料電池組30的運轉停止的狀態起至重新開始運轉 後的一定期間內，由於相比通常時刻燃料電池組30的發電響應性不好， 因而基於響應性良好的蓄電池58的輔助量增加，由此可改善響應性， 同時可以抑制駕駛性能的惡化。另外，與上述實施方式相同地，由於 蓄電池輔助量還與加速踏板開度變化率A Acc對應而變化，因而可根據 駕駛員的加速意圖賦予充分的加速感或相反抑制加速而提高燃耗。本發明以2005年8月4日提出的日本專利申請2005-226684號作 為主張優先權的基礎，援引其全部內容。工業實用性本發明可利用在與轎車、公共汽車、卡車等汽車有關的產業。
權利要求
1.一種燃料電池汽車，其中，包括電動機，對車輪進行旋轉驅動；燃料電池，通過燃料氣體和氧化氣體之間的電化學反應產生電能；蓄電單元，能夠充放電能；行駛模式檢測單元，檢測由駕駛員設定的行駛模式；需求動力計算單元，計算需求動力；目標值設定單元，用於根據所述需求動力設定從所述燃料電池向所述電動機輸出的電能的目標值和從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標值，在所述需求動力增大時根據由所述行駛模式檢測單元檢測出的行駛模式設定從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標值；和控制單元，對所述燃料電池及所述蓄電單元進行控制，以使從所述燃料電池向所述電動機輸出的電能及從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能與由所述目標值設定單元設定的各目標值一致。
2. 如權利要求l所述的燃料電池汽車，其中， 所述行駛模式檢測單元，從至少包含燃耗優先行駛模式和加速優先行駛模式的多個行駛模式中檢測由駕駛員設定的行駛模式，所述目標值設定單元，在所述需求動力增大時根據由所述行駛模 式檢測單元檢測出的行駛模式設定從所述蓄電單元向所述電動機輸出 的電能的目標值之際，使所述行駛模式為加速優先行駛模式時的所述 目標值大於為燃耗優先行駛模式時的所述目標值。
3. 如權利要求1或2所述的燃料電池汽車，其中， 包括加速意圖參數計算單元，用於計算與駕駛員的加速意圖有關的加速意圖參數，所述目標值設定單元，在所述需求動力增大時根據由所述行駛模 式檢測單元檢測出的行駛模式和由所述加速意圖參數計算單元算出的加速意圖參數設定從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標 值。
4. 如權利要求3所述的燃料電池汽車，其中，包括存儲單元，對應每個行駛模式存儲與駕駛員的加速意圖有關 的參數和從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標值之間的關 系，所述目標值設定單元，在所述需求動力增大時根據由所述行駛模 式檢測單元檢測出的行駛模式設定從所述蓄電單元向所述電動機輸出 的電能的目標值之際，從所述存儲單元讀取與由所述行駛模式檢測單 元檢測出的行駛模式對應的所述關係，在該關係中對照由所述加速意 圖參數計算單元算出的加速意圖參數而導出從所述蓄電單元向所述電 動機輸出的電能的目標值。
5. 如權利要求1至4中任一項所述的燃料電池汽車，其中，所述 行駛模式檢測單元是行駛模式開關或換擋位置傳感器。
6. —種燃料電池汽車，其中，包括 電動機，對車輪進行旋轉驅動；燃料電池，通過燃料氣體和氧化氣體之間的電化學反應產生電能； 蓄電單元，能夠充放電能； 車速檢測單元，檢測車速； 需求動力計算單元，計算需求動力；目標值設定單元，用於根據所述需求動力設定從所述燃料電池向 所述電動機輸出的電能的目標值和從所述蓄電單元向所述電動機輸出 的電能的目標值，在所述需求動力增大時根據由所述車速檢測單元檢 測出的車速設定從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標值； 禾口控制單元，對所述燃料電池及所述蓄電單元進行控制，以使從所 述燃料電池向所述電動機輸出的電能和從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能與由所述目標值設定單元設定的各目標值一致。
7. 如權利要求6所述的燃料電池汽車，其中，所述目標值設定單元，在所述需求動力增大時根據由所述車速檢測單元檢測出的車速設定從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標值之際，使所述車 速處於高車速區域時的所述目標值比處於低車速區域時的所述目標值大。
8. 如權利要求6或7所述的燃料電池汽車，其中， 包括加速意圖參數計算單元，計算與駕駛員的加速意圖有關的加速意圖參數，所述目標值設定單元，在所述需求動力增大時根據由所述車速檢 測單元檢測出的車速和由所述加速意圖參數計算單元算出的加速意圖 參數設定從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標值。
9. 如權利要求8所述的燃料電池汽車，其中， 包括存儲單元，對應每個預定的車速區域存儲與駕駛員的加速意圖有關的參數和從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標值之 間的關係，所述目標值設定單元，在所述需求動力增大時根據由所述車速檢 測單元檢測出的車速設定從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的 目標值之際，從所述存儲單元讀取與由所述車速檢測單元檢測出的車 速對應的所述關係，在該關係中對照由所述加速意圖參數計算單元算 出的加速意圖參數而導出從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的 目標值。
10. 如權利要求6至9中任一項所述的燃料電池汽車，其中，所 述車速檢測單元，在所述車軸和所述電動機的旋轉軸直接連接時檢測 所述電動機的轉速。
11. 一種燃料電池汽車，其中，包括 電動機，對車輪進行旋轉驅動；燃料電池，通過燃料氣體和氧化氣體之間的電化學反應產生電能; 蓄電單元，能夠充放電能； 坡度檢測單元，檢測路面的上坡坡度； 需求動力計算單元，計算需求動力；目標值設定單元，用於根據所述需求動力設定從所述燃料電池向 所述電動機輸出的電能的目標值和從所述蓄電單元向所述電動機輸出 的電能的目標值，在所述需求動力增大時根據由所述坡度檢測單元檢 測出的上坡坡度設定從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標 值；和控制單元，對所述燃料電池及所述蓄電單元進行控制，以使從所 述燃料電池向所述電動機輸出的電能及從所述蓄電單元向所述電動機 輸出的電能與由所述目標值設定單元設定的各目標值一致。
12. 如權利要求11所述的燃料電池汽車，其中，所述目標值設定 單元，在所述需求動力增大時根據由所述坡度檢測單元檢測出的上坡 坡度設定從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標值之際，設 定成顯示出所述上坡坡度越大所述目標值越變大的趨勢。
13. 如權利要求11或12所述的燃料電池汽車，其中， 包括加速意圖參數計算單元，計算與駕駛員的加速意圖有關的加速意圖參數，所述目標值設定單元，在所述需求動力增大時根據由所述坡度檢 測單元檢測出的上坡坡度和由所述加速意圖參數計算單元算出的加速 意圖參數設定從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標值。
14. 如權利要求13所述的燃料電池汽車，其中， 包括存儲單元，對應每個預定的上坡坡度區域存儲與駕駛員的加速意圖有關的參數和從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標值之間的關係，所述目標值設定單元，在所述需求動力增大時根據由所述坡度檢 測單元檢測出的上坡坡度設定從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電 能的目標值之際，從所述存儲單元讀取與由所述坡度檢測單元檢測出的上坡坡度對應的所述關係，在該關係中對照由所述加速意圖參數計 算單元算出的加速意圖參數而導出從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標值。
15. —種燃料電池汽車，其中，包括 電動機，對車輪進行旋轉驅動；燃料電池，通過燃料氣體和氧化氣體之間的電化學反應產生電能； 蓄電單元，能夠充放電能； 摩擦係數檢測單元，檢測路面摩擦係數； 需求動力計算單元，計算需求動力；目標值設定單元，用於根據所述需求動力設定從所述燃料電池向 所述電動機輸出的電能的目標值和從所述蓄電單元向所述電動機輸出 的電能的目標值，在所述需求動力增大時根據由所述摩擦係數檢測單 元檢測出的路面摩擦係數設定從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電 能的目標值；和控制單元，對所述燃料電池及所述蓄電單元進行控制，以使從所 述燃料電池向所述電動機輸出的電能及從所述蓄電單元向所述電動機 輸出的電能與由所述目標值設定單元設定的各目標值一致。
16. 如權利要求15所述的燃料電池汽車，其中，所述目標值設定 單元，在所述需求動力增大時根據由所述摩擦係數檢測單元檢測出的 路面摩擦係數設定從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標值 之際，設定成顯示出所述路面摩擦係數越小所述目標值越變小的趨勢。
17. 如權利要求15或16所述的燃料電池汽車，其中， 包括加速意圖參數計算單元，計算與駕駛員的加速意圖有關的加速意圖參數，所述目標值設定單元，在所述需求動力增大時根據由所述摩擦系 數檢測單元檢測出的路面摩擦係數和由所述加速意圖參數計算單元算 出的加速意圖參數設定從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目 標值。
18. 如權利要求17所述的燃料電池汽車，其中， 包括存儲單元，對應每個預定的路面摩擦係數區域存儲與駕駛員的加速意圖有關的參數和從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的 目標值之間的關係，所述目標值設定單元，在所述需求動力增大時根據由所述摩擦系 數檢測單元檢測出的路面摩擦係數設定從所述蓄電單元向所述電動機 輸出的電能的目標值之際，從所述存儲單元讀取與由所述摩擦係數檢 測單元檢測出的路面摩擦係數對應的所述關係，在該關係中對照由所 述加速意圖參數計算單元算出的加速意圖參數而導出從所述蓄電單元 向所述電動機輸出的電能的目標值。
19. 一種燃料電池汽車，其中，包括 電動機，對車輪進行旋轉驅動；燃料電池，通過燃料氣體和氧化氣體之間的電化學反應產生電能； 蓄電單元，能夠充放電能；需求動力計算單元，計算需求動力；目標值設定單元，用於根據所述需求動力設定從所述燃料電池向 所述電動機輸出的電能的目標值和從所述蓄電單元向所述電動機輸出 的電能的目標值，在所述燃料電池從該燃料電池停止運轉的狀態剛剛 重新開始運轉後，將從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標值設定得大於通常時刻的目標值；和控制單元，對所述燃料電池及所述蓄電單元進行控制，以使從所述燃料電池向所述電動機輸出的電能及從所述蓄電單元向所述電動機 輸出的電能與由所述目標值設定單元設定的各目標值一致。
20. 如權利要求19所述的燃料電池汽車，其中，所述燃料電池從 該燃料電池停止運轉的狀態剛剛重新開始運轉後是指，在所述規定的 燃料電池停止運轉條件成立而使所述燃料電池停止運轉後、由於規定 的燃料電池重新開始運轉條件成立而使所述燃料電池剛剛重新開始運 轉後。
21. 如權利要求19或20所述的燃料電池汽車，其中， 包括加速意圖參數計算單元，計算與駕駛員的加速意圖有關的加速意圖參數，所述目標值設定單元，用於根據所述需求動力設定從所述燃料電 池向所述電動機輸出的電能的目標值和從所述蓄電單元向所述電動機 輸出的電能的目標值，在通常時刻根據由所述加速意圖參數計算單元 算出的加速意圖參數設定從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的 目標值，在所述燃料電池從該燃料電池停止運轉的狀態剛剛重新開始 運轉後，將從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標值設定得 大於通常時刻的目標值。
22. 如權利要求21所述的燃料電池汽車，其中， 包括存儲單元，將與駕駛員的加速意圖有關的參數和從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的目標值之間的關係分為通常時刻和燃 料電池剛剛重新開始運轉後而進行存儲，所述目標值設定單元，根據所述燃料電池是處於通常時刻的運轉 狀態還是處於燃料電池剛剛重新開始運轉後的運轉狀態而從所述存儲 單元讀取所述關係，在該關係中對照由所述加速意圖參數計算單元算 出的加速意圖參數而導出從所述蓄電單元向所述電動機輸出的電能的 目標值。
23. 如權利要求3、 4、 8、 9、 13、 14、 17、 18、 21或22所述的燃料電池汽車，其中，所述加速意圖參數計算單元，算出駕駛員的加速踏板踏入量的時間變化、即加速踏板開度變化率而作為所述加速意 圖參數。
全文摘要
在燃料電池汽車(10)中，根據模式位置MP和加速踏板開度變化率ΔAcc適當設定輔助燃料電池組(30)的蓄電池輔助量。具體來說，ΔAcc較大時推測為駕駛員要求急速加速，從而使蓄電池輔助量增大而賦予充分的加速感，相反加速踏板開度變化率ΔAcc較小時推測為要求緩慢加速，從而使蓄電池輔助量減小，抑制加速而提高燃耗。並且，在運動模式時推測為優先加速，因而相比其他模式時刻增加蓄電池輔助量以得到充分的加速感，在節能模式時推測為優先燃耗，因而相比其他模式時刻減少蓄電池輔助量而改善燃耗。
文檔編號B60L11/18GK101238006SQ200680029038
公開日2008年8月6日 申請日期2006年7月19日 優先權日2005年8月4日
發明者繁雅裕 申請人:豐田自動車株式會社