(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モーターによって駆動する車両であって、
前記モーターに電力を供給する二次電池と、
前記車両の制動時に回収した回生電力を前記二次電池に供給する電力回生部と、
前記二次電池の蓄電量を検出する蓄電量検出部と、
前記車両の速度を検出する速度検出部と、
前記二次電池の温度を検出する温度検出部と、
前記二次電池の充放電を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記速度検出部によって検出された前記車両の速度を用いて、前記速度に相当する前記車両の運動エネルギーを前記電力回生部によって回生させた場合に得られる電力を前記車両が得られる回生電力として推定し、
推定した前記回生電力と、前記温度検出部によって検出された前記二次電池の温度に応じて定まる前記二次電池の充電能力に対応させるための充電制限率と、を含む式を用いて、推定した前記回生電力を前記二次電池に供給したときの前記蓄電量の増加量に相当する見込み蓄電増加量を推定し、
前記蓄電量検出部によって検出された実際の蓄電量と、推定した前記見込み蓄電増加量との合計から仮想蓄電量を算出し、
前記仮想蓄電量が、予め設定された前記仮想蓄電量の上限値と下限値の間となるように、前記仮想蓄電量に基づき前記二次電池の充放電をおこなう、車両。
【請求項２】
請求項１に記載の車両であって、
前記制御部は、推定した前記見込み蓄電増加量が、予め設定された前記見込み蓄電増加量の上限値より大きいか否かを判定し、推定した前記見込み蓄電増加量が前記見込み蓄電増加量の上限値よりも大きい場合には、前記見込み蓄電増加量の上限値と前記実際の蓄電量との合計から前記仮想蓄電量を算出する、車両。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の車両は、さらに、
前記モーターおよび前記二次電池に電力を供給可能な電力発生部を備えており、
前記制御部は、前記電力発生部を用いて前記二次電池の充電をおこなうとともに、前記二次電池および前記電力発生部から前記モーターに供給される電力の制御をおこなう、車両。
【請求項４】
車両に搭載される二次電池の充放電の制御方法であって、
前記車両の速度を検出するとともに、検出された前記車両の速度を用いて、前記速度に相当する前記車両の運動エネルギーを回生させた場合に得られる電力を前記車両が得られる回生電力として推定し、
前記二次電池の温度を検出し、
推定した前記回生電力と、検出した前記二次電池の温度に応じて定まる前記二次電池の充電能力に対応させるための充電制限率と、を含む式を用いて、推定した前記回生電力を前記二次電池に供給したときの前記二次電池の蓄電量の増加量に相当する見込み蓄電増加量を推定し、
検出した実際の蓄電量と、推定した前記見込み蓄電増加量との合計から仮想蓄電量を算出し、
前記仮想蓄電量が、予め設定された前記仮想蓄電量の上限値と下限値の間となるように、前記仮想蓄電量に基づき前記二次電池の充放電をおこなう、制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モーターによって駆動する車両、および、車両に搭載される二次電池の充放電の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、燃料電池車両やハイブリッド車両など、モーターに電力を供給する二次電池を搭載する車両において、二次電池の蓄電量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）が、予め設定された上限値と下限値の間に保たれるように二次電池の充放電を制御する技術が知られている。この技術に関して、車両の制動時の回生エネルギーをより効率的に取得するために、車両の走行経路上に存在する所定標高差の下り区間を特定し、特定した区間を走行する際に、この上限値と下限値との間の管理幅を拡大させる駆動制御装置が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１６０２６９号公報
【特許文献２】特開２０１４−１５０７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、二次電池の充放電を制御する技術に関しては、なお、改善の余地があった。例えば、特許文献１のように二次電池の蓄電量（ＳＯＣ）の管理幅を変更する場合、この管理幅の変更にともなって、管理幅に影響を受ける駆動制御装置の他の部分についても設定の変更が必要となり、制御が煩雑であるという問題があった。また、例えば、特許文献１では、車両の現在の運動エネルギーを回生した場合に得られる回生エネルギーついて十分に考慮されていなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
［形態１］
モーターによって駆動する車両であって、
前記モーターに電力を供給する二次電池と、
前記車両の制動時に回収した回生電力を前記二次電池に供給する電力回生部と、
前記二次電池の蓄電量を検出する蓄電量検出部と、
前記車両の速度を検出する速度検出部と、
前記二次電池の温度を検出する温度検出部と、
前記二次電池の充放電を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記速度検出部によって検出された前記車両の速度を用いて、前記速度に相当する前記車両の運動エネルギーを前記電力回生部によって回生させた場合に得られる電力を前記車両が得られる回生電力として推定し、
推定した前記回生電力と、前記温度検出部によって検出された前記二次電池の温度に応じて定まる前記二次電池の充電能力に対応させるための充電制限率と、を含む式を用いて、推定した前記回生電力を前記二次電池に供給したときの前記蓄電量の増加量に相当する見込み蓄電増加量を推定し、
前記蓄電量検出部によって検出された実際の蓄電量と、推定した前記見込み蓄電増加量との合計から仮想蓄電量を算出し、
前記仮想蓄電量が、予め設定された前記仮想蓄電量の上限値と下限値の間となるように、前記仮想蓄電量に基づき前記二次電池の充放電をおこなう、車両。
この形態によれば、車両の運動エネルギーを回生させたときの二次電池の見込み蓄電増加量を考慮して、二次電池の充放電制御をおこなうことができる。例えば、回生電力による二次電池の蓄電量の増加が見込める場合には、見込めない場合よりも充電を抑制できる。これにより、その後の回生電力の回収時に、二次電池の飽和による回生電力の破棄量を低減でき、運動エネルギーの回収効率の向上を図ることができる。また、回生電力による二次電池の蓄電量の増加が見込める場合には、見込めない場合よりも二次電池をより積極的に放電させることができる。これにより、この構成を燃料電池車両やハイブリット車両に適用した場合には、二次電池からモーターへの電力供給量を増加させることで燃料電池やエンジンによる発電量を抑制して、燃費の向上を図ることができる。また、この構成によれば、蓄電量の上限値や下限値の管理幅を変更する必要がないため、管理幅を変更する場合よりも制御が簡易である。また、蓄電量の上限値や下限値の管理幅を変更しないため、充放電の制御マップ自体は既存のマップを利用することができる。また、この形態によれば、見込み蓄電増加量の推定に充電制限率を用いることで、二次電池の充電能力に制約がある場合には、見込み蓄電増加量を低減させることができる。また、仮想蓄電量に基づいて容易に二次電池の充放電制御をおこなうことができる。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、モーターによって駆動する車両が提供される。この車両は、前記モーターに電力を供給する二次電池と、前記車両の制動時に回収した回生電力を前記二次電池に供給する電力回生部と、前記二次電池の蓄電量を検出する蓄電量検出部と、前記二次電池の充放電を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記車両が得られる回生電力を推定し、推定した前記回生電力を前記二次電池に供給したときの前記蓄電量の増加量に相当する見込み蓄電増加量を推定し、前記蓄電量検出部によって検出された実際の蓄電量と、推定した前記見込み蓄電増加量との合計から仮想蓄電量を算出し、前記仮想蓄電量に基づき前記二次電池の充放電をおこなうように構成されている。この構成によれば、車両の運動エネルギーを回生させたときの二次電池の見込み蓄電増加量を考慮して、二次電池の充放電制御をおこなうことができる。例えば、回生電力による二次電池の蓄電量の増加が見込める場合には、見込めない場合よりも充電を抑制できる。これにより、その後の回生電力の回収時に、二次電池の飽和による回生電力の破棄量を低減でき、運動エネルギーの回収効率の向上を図ることができる。また、回生電力による二次電池の蓄電量の増加が見込める場合には、見込めない場合よりも二次電池をより積極的に放電させることができる。これにより、この構成を燃料電池車両やハイブリット車両に適用した場合には、二次電池からモーターへの電力供給量を増加させることで燃料電池やエンジンによる発電量を抑制して、燃費の向上を図ることができる。また、この構成によれば、蓄電量の上限値や下限値の管理幅を変更する必要がないため、管理幅を変更する場合よりも制御が簡易である。また、蓄電量の上限値や下限値の管理幅を変更しないため、充放電の制御マップ自体は既存のマップを利用することができる。
【０００７】
（２）上記形態の車両において、前記制御部は、推定した前記見込み蓄電増加量が、予め設定された前記見込み蓄電増加量の上限値より大きいか否かを判定し、推定した前記見込み蓄電増加量が前記見込み蓄電増加量の上限値よりも大きい場合には、前記見込み蓄電増加量の上限値と前記実際の蓄電量との合計から前記仮想蓄電量を算出するように構成されていてもよい。この構成によれば、推定した見込み蓄電増加量と、実際に得られた回収エネルギーによる蓄電量の増加量との誤差による過度なＳＯＣ低下や二次電池の劣化を抑制することができる。
【０００８】
（３）上記形態の車両は、さらに、前記モーターおよび前記二次電池に電力を供給可能な電力発生部を備えており、前記制御部は、前記電力発生部を用いて前記二次電池の充電をおこなうとともに、前記二次電池および前記電力発生部から前記モーターに供給される電力の制御をおこなうように構成されていてもよい。この構成によれば、二次電池の充放電を容易におこなうことができる。
【０００９】
（４）上記形態の車両は、さらに、前記車両の速度を検出する速度検出部を備えており、前記制御部は、前記速度検出部によって検出された前記車両の速度を用いて、前記速度に相当する前記車両の運動エネルギーを前記電力回生部によって回生させた場合に得られる電力を前記車両が得られる回生電力として推定するとともに、前記仮想蓄電量が、予め設定された前記仮想蓄電量の上限値と下限値の間となるように、前記二次電池の充放電をおこなうように構成されていてもよい。この構成によれば、車速から、車両の運動エネルギーを回生させたときの二次電池の見込み蓄電増加量を推定することができる。また、仮想蓄電量に基づいて容易に二次電池の充放電制御をおこなうことができる。
【００１０】
（５）本発明の他の形態によれば、車両に搭載される二次電池の充放電の制御方法が提供される。この制御方法は、前記二次電池の蓄電量を検出するとともに、前記車両が得られる回生電力を推定し、推定した前記回生電力を前記二次電池に供給したときの前記蓄電量の増加量に相当する見込み蓄電増加量を推定し、検出した実際の蓄電量と、推定した前記見込み蓄電増加量との合計から仮想蓄電量を算出し、前記仮想蓄電量に基づき前記二次電池の充放電をおこなうように構成されている。この構成によれば、車両の運動エネルギーを回生させたときの二次電池の見込み蓄電増加量を考慮して、二次電池の充放電制御をおこなうことができるため、上述のように、運動エネルギーの回収効率の向上を図ることができる。また、この構成を燃料電池車両やハイブリット車両に適用した場合には、燃費の向上を図ることができる。また、この構成によれば、蓄電量の管理幅を変更する場合よりも制御が簡易であり、充放電の制御マップ自体は既存のマップを利用することができる。
【００１１】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、燃料電池車両、ハイブリッド自動車、電気自動車、車両に搭載される二次電池の制御装置、などの形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態の燃料電池車両の構成を示す概略図である。
【図２】制御装置によるＳＯＣ補正制御を説明するためのフローチャートである。
【図３】ＳＯＣ補正制御マップを説明するための図である。
【図４】二次電池アシスト制御マップを説明するための図である。
【図５】燃料電池における発電効率と出力電圧との関係を例示した説明図である。
【図６】第２実施形態のＳＯＣ補正制御マップを説明するための図である。
【図７】第２実施形態の二次電池アシスト制御マップを説明するための図である。
【図８】変形例のＳＯＣ補正制御マップを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
Ａ．第１実施形態：
図１は、第１実施形態における燃料電池車両１０の構成を示す概略図である。燃料電池車両１０は、燃料電池１１０と、ＦＣ昇圧コンバーター１２０と、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）１３０と、モーター１３６と、エアコンプレッサー（ＡＣＰ）１３８と、車速検出部１３９と、二次電池１４０、ＳＯＣ検出部１４２と、ＦＣ補機１５０と、空調装置１６０と、制御装置１８０と、車輪ＷＬと、を備える。燃料電池車両１０は、燃料電池１１０および二次電池１４０から供給される電力によってモーター１３６を駆動させて走行する。
【００１４】
燃料電池１１０は、反応ガスとして水素と酸素の供給を受けて発電する固体高分子形燃料電池である。なお、燃料電池１１０としては、固体高分子形燃料電池に限らず、他の種々のタイプの燃料電池を採用することができる。燃料電池１１０は、ＦＣ昇圧コンバーター１２０を介して高圧直流配線ＤＣＨに接続され、高圧直流配線ＤＣＨを介してＰＣＵ１３０に含まれるモータードライバー１３２に接続されている。ＦＣ昇圧コンバーター１２０は、燃料電池１１０の出力電圧ＶＦＣをモータードライバー１３２で利用可能な高圧電圧ＶＨに昇圧する。
【００１５】
モータードライバー１３２は、三相インバーター回路によって構成され、モーター１３６に接続されている。モータードライバー１３２は、ＦＣ昇圧コンバーター１２０を介して供給される燃料電池１１０の出力電力、および、ＤＣ／ＤＣコンバーター１３４を介して供給される二次電池１４０の出力電力を三相交流電力に変換してモーター１３６に供給する。モーター１３６は、三相コイルを備える同期モーターによって構成され、ギア等を介して車輪ＷＬを駆動する。また、モーター１３６は、燃料電池車両１０の制動時において、燃料電池車両１０の運動エネルギーを回生させて回生電力を発生させる発電機としても機能する。車速検出部１３９は、燃料電池車両１０の車速Ｖｖｅを検出し、制御装置１８０に送信する。
【００１６】
ＤＣ／ＤＣコンバーター１３４は、制御装置１８０からの駆動信号に応じて高圧直流配線ＤＣＨの電圧レベルを調整し、二次電池１４０の充電／放電の状態を切り替える。なお、モーター１３６において回生電力が発生する場合には、その回生電力は、モータードライバー１３２によって直流電力に変換され、ＤＣ／ＤＣコンバーター１３４を介して二次電池１４０に充電される。
【００１７】
ＡＣＰドライバー１３７は、三相インバーター回路によって構成され、ＡＣＰ１３８に接続されている。ＡＣＰドライバー１３７は、ＦＣ昇圧コンバーター１２０を介して供給される燃料電池１１０の出力電力、および、ＤＣ／ＤＣコンバーター１３４を介して供給される二次電池１４０の出力電力を三相交流電力に変換してＡＣＰ１３８に供給する。ＡＣＰ１３８は、三相コイルを備える同期モーターによって構成され、供給された電力に応じてモーターを駆動させ、発電に使用される酸素（空気）を燃料電池１１０に供給する。
【００１８】
二次電池１４０は、電力エネルギーを蓄え、充電と放電を繰り返すことができる蓄電装置であり、例えば、リチウムイオン電池で構成することができる。なお、二次電池１４０としては、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池など他の種類の電池であってもよい。二次電池１４０は、低圧直流配線ＤＣＬを介してＰＣＵ１３０に含まれるＤＣ／ＤＣコンバーター１３４に接続され、さらに、ＤＣ／ＤＣコンバーター１３４を介して高圧直流配線ＤＣＨに接続されている。
【００１９】
ＳＯＣ検出部１４２は、二次電池１４０の蓄電量（ＳＯＣ）を検出し、制御装置１８０に送信する。なお、本明細書において「蓄電量（ＳＯＣ）」とは、二次電池１４０の現在の充電容量に対する充電残量の比率を意味する。以後、ＳＯＣ検出部１４２によって検出される二次電池１４０の蓄電量（ＳＯＣ）を「蓄電量Ｒｓｏｃ」とも呼ぶ。ＳＯＣ検出部１４２は、二次電池１４０の温度Ｔｂａや、出力電圧、出力電流を検出し、それらの検出値に基づき、蓄電量Ｒｓｏｃを検出する。なお、本実施形態の１ＳＯＣ検出部１４２は、二次電池１４０の温度Ｔｂａについても制御装置１８０に送信する。
【００２０】
ＦＣ補機１５０と空調装置１６０は、それぞれ、低圧直流配線ＤＣＬに接続され、燃料電池１１０や二次電池１４０から供給される電力によって駆動する。ＦＣ補機１５０は、燃料電池１１０に反応ガスを供給する燃料ポンプ、及び、燃料電池１１０に冷媒を供給する冷媒ポンプ等の燃料電池１１０の発電のための補機類である。空調装置１６０は、エアコンなどの空調機器である。
【００２１】
制御装置１８０は、中央処理装置と主記憶装置とを備えるマイクロコンピュータによって構成されている。制御装置１８０は、運転者によるアクセル操作などの操作を検出すると、その操作内容に応じて、燃料電池１１０の発電や二次電池１４０の充放電を制御する。制御装置１８０は、モータードライバー１３２と、ＤＣ／ＤＣコンバーター１３４とにそれぞれ、アクセル開度に応じた駆動信号を生成して送信する。モータードライバー１３２は、制御装置１８０の駆動信号に応じて、交流電圧のパルス幅を調整するなどして、モーター１３６にアクセル開度に応じた回転駆動をさせる。制御装置１８０は、二次電池アシスト率と、二次電池１４０の蓄電量（ＳＯＣ）との関係が示された二次電池アシスト制御マップと、ＨＶ要求電力と二次電池出力との関係が示され、システムの損失が最小となる電力配分が示されたマップとを備えている。制御装置１８０は、モーター１３６をアクセル開度に応じた回転駆動せるために必要な電力（要求電力）に対して、二次電池アシスト制御マップから算出される二次電池アシスト率と、ＨＶ要求電力と二次電池出力との関係が示されたマップ（ＨＶ要求電力−二次電池出力マップ）から算出される二次電池出力との積によって二次電池の出力を決定する。二次電池アシスト制御マップの構成については後述する。
【００２２】
制御装置１８０は、ＳＯＣ検出部１４２が検出した蓄電量Ｒｓｏｃを取得し、取得した蓄電量Ｒｓｏｃに基づき、二次電池１４０の蓄電量が所定の範囲内に収まるように、二次電池１４０の充放電を制御する。この制御装置１８０によるＳＯＣの検出値に基づく二次電池１４０の充放電制御を「ＳＯＣ補正制御」とも呼ぶ。制御装置１８０は、ＳＯＣフィードバック制御を開始する際に、二次電池１４０の蓄電量の許容範囲を規定するための基準となる上限値と下限値を予め設定する。制御装置１８０は、二次電池１４０の蓄電量（ＳＯＣ）と、二次電池１４０の蓄電量を所定の範囲内にするために必要な充放電量との関係が示されたＳＯＣ補正制御マップを備えており、このマップを用いて、二次電池１４０の充放電量を決定する。ＳＯＣ補正制御マップの構成については後述する。
【００２３】
図２は、制御装置１８０によるＳＯＣ補正制御を説明するためのフローチャートである。制御装置１８０は、ドライバーによるイグニッションＯＮなどの特定の操作を検出するとＳＯＣ補正制御を開始する。まず、制御装置１８０は、車速検出部１３９から車速Ｖｖｅを取得し、ＳＯＣ検出部１４２から二次電池１４０の蓄電量Ｒｓｏｃを取得する（ステップＳ１１０）。本実施形態の制御装置１８０は、このとき、ＳＯＣ検出部１４２から二次電池１４０の温度Ｔｂａも取得する。
【００２４】
少なくとも車速Ｖｖｅを取得した後、制御装置１８０は、見込み蓄電増加量ΔＣｓｏｃの推定をおこなう（ステップＳ１２０）。見込み蓄電増加量ΔＣｓｏｃとは、車速検出部１３９によって検出された車速Ｖｖｅにおいて、燃料電池車両１０を制動させた場合に得られる回生電力を二次電池１４０に供給したときの蓄電量Ｒｓｏｃの増加量に相当する。言い換えれば、車速Ｖｖｅに相当する燃料電池車両１０の運動エネルギーをモーター１３６によって回生させたときの蓄電量Ｒｓｏｃの見込みの増加量である。このように、制御装置１８０は、燃料電池車両１０が得られる回生電力を推定する回生量推定部としての機能も含んでいる。なお、回生量推定部としての制御装置１８０は、例えば、ナビ情報によってこれから下り坂が続くときには、その情報から燃料電池車両１０が得られる回生電力を推定してもよい。
【００２５】
本実施形態では、見込み蓄電増加量ΔＣｓｏｃは、検出された車速Ｖｖｅを用いて、下記の式（１）によって算出される。
ΔＣｓｏｃ＝０．５・Ｗｖｅ・（Ｖｖｅ）２・Ｅｒｃ・Ｅｔｒ・Ｅｃｈ・Ｕｃｏ・Ｗｉｎ    ・・・（１）
ここで、Ｗｖｅは、燃料電池車両１０の重量である。Ｅｒｃ・Ｅｔｒ・Ｅｃｈは、燃料電池車両１０の運動エネルギーが二次電池１４０に蓄えられる電気エネルギー（回生エネルギー）となるまでの間のエネルギー効率であり、既知の値として設定されている。Ｅｒｃは、モーター１３６において運動エネルギーを回生エネルギーに変換するときの効率（回生回収効率）である。Ｅｔｒは、モーター１３６で発生した回生電力がモータードライバー１３２やＤＣ／ＤＣコンバーター１３４を通過する際の効率である。Ｅｃｈは、回生電力を二次電池１４０に充電するときの効率（充電効率）である。Ｕｃｏは、二次電池１４０に蓄えられる回生エネルギーを二次電池１４０の蓄電量（ＳＯＣ）に換算するための係数（単位換算係数）である。Ｗｉｎは、二次電池１４０の温度Ｔｂａに応じて変化する二次電池１４０の充電能力に対応させるための充電制限率であり、ＳＯＣ検出部１４２によって検出された温度Ｔｂａから一意に算出される。ΔＣｓｏｃの算出式にＷｉｎを含むことによって、二次電池１４０の充電能力に制約がある場合には、見込み蓄電増加量ΔＣｓｏｃを低減させることができる。
【００２６】
見込み蓄電増加量ΔＣｓｏｃを推定した後、制御装置１８０は、見込み蓄電増加量ΔＣｓｏｃがガード値として設定されている上限値Ｔｓｏｃより大きいか否の判定をおこなう（ステップＳ１３０）。上限値Ｔｓｏｃとは、見込み蓄電増加量ΔＣｓｏｃと、その後の制動によって得られる蓄電量Ｒｓｏｃの実際の増加量との誤差によって過度なＳＯＣ低下や二次電池１４０が劣化するのを抑制するための値である。推定した見込み蓄電増加量ΔＣｓｏｃが上限値Ｔｓｏｃより大きい場合、制御装置１８０は、上限値Ｔｓｏｃを蓄電増加量ΔＣｓｏｃとして設定する（ステップＳ１４０）。これにより、実際に車両の制動時に得られた回生エネルギーが見込みよりも大幅に小さかった場合であっても、蓄電量Ｒｓｏｃが蓄電量の許容下限値を下回りにくくすることができる。これにより、二次電池１４０の保護を図ることができる。
【００２７】
見込み蓄電増加量ΔＣｓｏｃを推定した後、制御装置１８０は、見込み蓄電増加量ΔＣｓｏｃと、蓄電量Ｒｓｏｃとを用いて、仮想蓄電量Ｖｓｏｃの算出をおこなう（ステップＳ１５０）。仮想蓄電量Ｖｓｏｃとは、二次電池１４０の実際の蓄電量Ｒｓｏｃに、将来回生エネルギーとして回収されると予想される燃料電池車両１０の運動エネルギーを見込んだ二次電池１４０の仮想の蓄電量である。仮想蓄電量Ｖｓｏｃは、以下の式（２）によって算出される。
Ｖｓｏｃ＝Ｒｓｏｃ＋ΔＣｓｏｃ    ・・・（２）
【００２８】
制御装置１８０は、算出した仮想蓄電量ＶｓｏｃをＳＯＣ補正制御マップに適用することによって、二次電池１４０の充放電をおこなうか否か、および、充放電をおこなう場合の充放電量を決定する。具体的には、制御装置１８０は、まず、仮想蓄電量Ｖｓｏｃが、下記の式（３）を満たすか否か、すなわち、仮想蓄電量Ｖｓｏｃが、蓄電量の上限値Ｕｔｈと下限値Ｄｔｈとの間にあるか否かの判定をおこなう（ステップＳ１６０）。
Ｕｔｈ≧Ｖｓｏｃ≧Ｄｔｈ    ・・・（３）
【００２９】
仮想蓄電量Ｖｓｏｃが上限値Ｕｔｈと下限値Ｄｔｈとの間にある場合には、仮想蓄電量Ｖｓｏｃが目標とする蓄電量付近にあるため、制御装置１８０は、二次電池１４０の蓄電量を調整するための充放電をおこなわない。そして、制御装置１８０は、再度、ステップＳ１１０の処理を実施する。一方、仮想蓄電量Ｖｓｏｃが上限値Ｕｔｈと下限値Ｄｔｈとの間にない場合には、仮想蓄電量Ｖｓｏｃを目標とする蓄電量に近づけるために、二次電池１４０の充放電をおこなう（ステップＳ１７０）。二次電池１４０の充放電量は、仮想蓄電量ＶｓｏｃとＳＯＣ補正制御マップから決定される。その後、制御装置１８０は、再度、ステップＳ１１０の処理を実施する。このように、制御装置１８０は、図２の各処理を繰り返しおこなうことで、仮想蓄電量Ｖｓｏｃが上限値Ｕｔｈと下限値Ｄｔｈとの間に保たれるように二次電池１４０の充放電をおこなう。
【００３０】
図３は、ＳＯＣ補正制御マップを説明するための図である。ＳＯＣ補正制御マップには、二次電池１４０の蓄電量（ＳＯＣ）と、ＳＯＣ補正のための二次電池１４０の充放電量との関係が示されている。図３の横軸は、二次電池１４０の蓄電量（ＳＯＣ）を示しており、縦軸は二次電池１４０の充放電量を示している。また、図３には、二次電池１４０の実際の蓄電量Ｒｓｏｃと、算出された仮想蓄電量Ｖｓｏｃとが例示されている。
【００３１】
制御装置１８０は、ＳＯＣ補正制御マップにおける仮想蓄電量Ｖｓｏｃの位置に基づいて、二次電池１４０の充放電の制御をおこなう。図３では、仮想蓄電量Ｖｓｏｃは、上限値Ｕｔｈと下限値Ｄｔｈとの間にあるため、制御装置１８０は、二次電池１４０の充放電をおこなわない。一方、従来のように、実際の蓄電量Ｒｓｏｃに基づいて二次電池１４０の充放電の制御をおこなった場合には、蓄電量Ｒｓｏｃは下限値Ｄｔｈよりも小さいため、二次電池１４０への充電がおこなわれる。このように、仮想蓄電量Ｖｓｏｃによって制御おこなうことによって、回生電力による二次電池１４０の蓄電量の増加が見込める場合には、見込めない場合よりも二次電池１４０への充電を抑制できる。これにより、燃料電池１１０の不要な発電を抑制し燃費の向上を図ることができる。また、その後の回生電力の供給時に、その不要な発電によりＳＯＣが上昇して、ＳＯＣが放電側（図３の右側）に振れることで効率のよい電力分配に従った二次電池からの出力供給とならず燃費悪化する場面を低減できる。また、回生電力による二次電池の蓄電量の増加が見込める場合には、二次電池１４０をより積極的に放電させることができる。これにより、二次電池１４０からモーター１３６への電力供給量を増加させることで燃料電池１１０による発電量を抑制して、燃料電池車両１０の燃費の向上を図ることができる。
【００３２】
図４は、二次電池アシスト制御マップを説明するための図である。二次電池アシスト制御マップには、二次電池１４０の蓄電量（ＳＯＣ）と、二次電池アシスト率との関係が示されている。二次電池１４０の出力は、二次電池アシスト率と、ＨＶ要求電力−二次電池出力マップから算出される二次電池出力との積によって決定される。例えば、二次電池アシスト率が０％のときは、燃料電池１１０からのみ電力がモーター１３６に供給されることを意味する。図４の横軸は、二次電池１４０の蓄電量（ＳＯＣ）を示しており、縦軸は二次電池アシスト率を示している。また、図４には、二次電池１４０の実際の蓄電量Ｒｓｏｃと、算出された仮想蓄電量Ｖｓｏｃとが例示され、また、ＳＯＣ補正制御マップが破線で例示されている。
【００３３】
制御装置１８０は、二次電池アシスト制御マップにおける仮想蓄電量Ｖｓｏｃの位置に基づいて、二次電池アシスト率を決定する。すなわち、図４では、仮想蓄電量Ｖｓｏｃの位置から、二次電池アシスト率が１００％となる。すなわち、二次電池１４０からのみ電力がモーター１３６に供給され、燃料電池１１０からモーター１３６に電力は供給されない。一方、従来のように、実際の蓄電量Ｒｓｏｃに基づいて二次電池アシスト率を決定した場合には、図４では、二次電池アシスト率は０％となる。すなわち、ＨＶ要求電力−二次電池出力マップから算出される二次電池出力が二次電池１４０の出力となる。このように、仮想蓄電量Ｖｓｏｃに基づいてアシスト率を決定することによって、回生電力による二次電池１４０の蓄電量の増加が見込める場合には、見込めない場合よりも二次電池アシスト率を高くすることができる。これにより、燃料電池１１０によるモーター１３６への電力の負担割合を減らすことができ、燃費の向上を図ることができる。
【００３４】
図５は、燃料電池１１０における発電効率と出力電圧との関係を例示した説明図である。燃料電池１１０は、比較的低負荷の出力電圧Ｖ１のときに最も発電効率が高くなり、そこから負荷が高くなるほど発電効率が低下する。モーター１３６の要求電力に対する二次電池１４０のアシスト率を高めることによって、燃料電池１１０の負荷が軽減されるため、燃料電池１１０を高効率で運転することができる。これにより、燃料電池１１０の燃費の向上を図ることができる。
【００３５】
以上説明した、本実施形態の燃料電池車両１０によれば、燃料電池車両１０が有する運動エネルギーを回生させたときの二次電池１４０の見込み蓄電増加量ΔＣｓｏｃを考慮して、二次電池１４０の充放電制御をおこなうことができるため、運動エネルギーの回収効率の向上を図ることができる。例えば、図３からわかるように、回生電力による二次電池１４０の蓄電量の増加が見込める場合（見込み蓄電増加量ΔＣｓｏｃ＞＞０）には、見込めない場合見込み蓄電増加量ΔＣｓｏｃ≒０）よりも燃料電池１１０の発電による充電が抑制される。これにより、不要な発電による水素消費を抑制し、その後の回生電力の供給時に、二次電池１４０の飽和による回生電力の破棄量を低減できる。すなわち、本実施形態によれば、二次電池１４０の蓄電量Ｒｓｏｃを破綻させることなく、充放電量を増やすことができる。また、二次電池１４０の蓄電量Ｒｓｏｃから算出した仮想蓄電量Ｖｓｏｃに基づいて充放電をおこなう本実施形態の構成は、ＳＯＣ補正制御マップの上限値Ｕｔｈや下限値Ｄｔｈの管理幅を変更する構成よりも、制御が簡易であるため、制御装置の簡素化を図ることができる。また、本実施形態は、上限値Ｕｔｈや下限値Ｄｔｈの管理幅を変更しないため、ＳＯＣ補正制御マップ自体は既存のマップを利用することができる。
【００３６】
Ｂ．第２実施形態：
図６は、第２実施形態のＳＯＣ補正制御マップを説明するための図である。第１実施形態では、制御装置１８０は、二次電池１４０の実際の蓄電量Ｒｓｏｃから仮想蓄電量Ｖｓｏｃを算出し、算出した仮想蓄電量ＶｓｏｃをＳＯＣ補正制御マップに適用することによって二次電池１４０の充放電制御をおこなった。第２実施形態の制御装置１８０は、式（１）によって見込み蓄電増加量ΔＣｓｏｃを推定した後、推定した見込み蓄電増加量ΔＣｓｏｃに応じてＳＯＣ補正制御マップの修正をおこなう。具体的には、図６に示すように、制御装置１８０は、ＳＯＣ補正制御マップにおいて、二次電池１４０の蓄電量（ＳＯＣ）と、ＳＯＣ補正のための二次電池１４０の充放電量との対応関係を、見込み蓄電増加量ΔＣｓｏｃの分だけずらして（ここでは、左方向に移動させて）新たにＳＯＣ補正制御マップを作成する。制御装置１８０は、検出された実際の蓄電量Ｒｓｏｃを新たに作成されたＳＯＣ補正制御マップに適用することによって二次電池１４０の充放電制御をおこなう。
【００３７】
図７は、第２実施形態の二次電池アシスト制御マップを説明するための図である。上述した第２実施形態のＳＯＣ補正制御マップと同様に、制御装置１８０は、推定した見込み蓄電増加量ΔＣｓｏｃに応じて二次電池アシスト制御マップの修正をおこなう。具体的には、図７に示すように、制御装置１８０は、二次電池アシスト制御マップにおいて、二次電池１４０の蓄電量（ＳＯＣ）と、二次電池アシスト率との対応関係を、見込み蓄電増加量ΔＣｓｏｃの分だけずらして（ここでは、左方向に移動させて）新たに二次電池アシスト制御マップを作成する。制御装置１８０は、検出された実際の蓄電量Ｒｓｏｃを新たに作成された次電池アシスト制御マップに適用することによって二次電池１４０のアシスト率を決定する。
【００３８】
このような、構成であっても、燃料電池車両１０が有する運動エネルギーを回生させたときの二次電池１４０の見込み蓄電増加量ΔＣｓｏｃを考慮して、二次電池１４０の充放電制御をおこなうことができるため、運動エネルギーの回収効率の向上を図ることができる。回生電力による二次電池１４０の蓄電量の増加が見込める場合には燃料電池１１０の発電による充電が抑制されるためである。また、二次電池１４０をより積極的に放電させることができるため、二次電池１４０からモーター１３６への電力供給量を増加させることができる。これにより、燃料電池１１０による発電量を抑制でき、燃費の向上を図ることができる。
【００３９】
Ｃ．変形例：
なお、この発明は上記の実施形態や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００４０】
Ｃ−１．変形例１：
本実施形態では、燃料電池車両１０として実現されているが、本発明は、燃料電池を備えていない車両に対しても適用が可能である。例えば、本発明はハイブリッド車両にも適用が可能である。この場合であっても、ハイブリッド車両が有する運動エネルギーを回生させたときの二次電池の見込み蓄電増加量ΔＣｓｏｃを考慮して、二次電池の充放電制御をおこなうことができるため、運動エネルギーの回収効率の向上を図ることができる。また、二次電池をより積極的に放電させることができるため、二次電池からモーターへの電力供給量を増加させることができる。これにより、エンジンによる発電量を抑制でき、燃費の向上を図ることができる。
【００４１】
Ｃ−２．変形例２：
燃料電池車両１０は、車速Ｖｖｅを検出する車速検出部１３９を備えているが、車速検出部１３９の代わりに、モーター１３６の回転数や、モーター１３６に供給される電力量等、車速Ｖｖｅと相関性のあるパラメータを検出する検出部を備えていてもよい。また、燃料電池車両１０は、二次電池１４０を備えているが、二次電池１４０の代わりに、キャパシタ、フライホイール、超伝導コイル、蓄圧器等、エネルギーを電気的に蓄積し放電する機能を有している装置を備えていてもよい。また、燃料電池車両１０は、車輪ＷＬを駆動するモーター１３６が燃料電池車両１０の運動エネルギーを回生する発電機としても機能しているが、モーター１３６とは別に発電機を備えていてもよい。
【００４２】
Ｃ−３．変形例３：
本実施形態では、制御装置１８０は、車速Ｖｖｅから、車速Ｖｖｅに相当する燃料電池車両１０の運動エネルギーをモーター１３６によって回生させたときの蓄電量Ｒｓｏｃの見込みの増加量（見込み蓄電増加量ΔＣｓｏｃ）を算出する。しかし、制御装置１８０は、車速Ｖｖｅ以外から見込み蓄電増加量ΔＣｓｏｃを推定してもよい。例えば、制御装置１８０は、ナビ情報によってこれから下り坂が続くときには、その情報から見込み蓄電増加量ΔＣｓｏｃを推定してもよい。
【００４３】
Ｃ−４．変形例４：
図８は、変形例のＳＯＣ補正制御マップを説明するための図である。第１実施形態では、制御装置１８０は、仮想蓄電量Ｖｓｏｃが、蓄電量の上限値Ｕｔｈと下限値Ｄｔｈとの間に位置するように二次電池１４０の充放電制御をおこなうものとして説明した。しかし、ＳＯＣ補正制御マップには、蓄電量の上限値Ｕｔｈと下限値Ｄｔｈが設定されていなくてもよい。この場合、制御装置１８０は、仮想蓄電量Ｖｓｏｃの位置に基づいて、二次電池１４０の充放電制御をおこなう。
【符号の説明】
【００４４】
１０…燃料電池車両
１１０…燃料電池
１２０…ＦＣ昇圧コンバーター
１３０…パワーコントロールユニット
１３２…モータードライバー
１３６…モーター
１３７…ＡＣＰドライバー
１３８…エアコンプレッサー
１３９…車速検出部
１４０…二次電池
１４２…ＳＯＣ検出部
１５０…ＦＣ補機
１６０…空調装置
１８０…制御装置
ＷＬ…車輪
【図１】
0006319053.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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