(57)【要約】【課題】改質型燃料電池と、この燃料電池が発生させた電気を蓄える蓄電装置とを含んで構成される電源装置において、容量の比較的に小さな蓄電装置により燃料電池からの電力の余剰分を常に回収可能とする。【解決手段】燃料電池の発電中に、改質装置への原燃料の供給を停止させた場合に燃料電池の発電が実際に停止するまでに燃料電池が発生させる余剰発電量Ａｇを推定する。バッテリの目標充電状態Ｔｓｏｃを推定した余剰発電量Ａｇに応じて変化させ、余剰発電量Ａｇが大きいときほど目標充電状態Ｔｓｏｃを減少させる。【選択図】  図５
2005005009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原燃料を改質して水素を発生させる改質装置と、
改質装置が発生させた水素により発電する燃料電池と、
燃料電池が発生させた電気を蓄える蓄電装置と、を含んで構成される電源装置の制御装置であって、
燃料電池の発電中に、改質装置への原燃料の供給を停止させた場合に燃料電池の発電が実際に停止するまでに燃料電池が発生させる余剰発電量を推定する余剰発電量推定手段と、
推定した余剰発電量に基づいて蓄電装置の充電状態を制御する充電状態制御手段と、を含んで構成される電源装置の制御装置。
【請求項２】
余剰発電量推定手段は、燃料電池の運転状態を検出し、検出した運転状態に基づく演算値として余剰発電量を推定する請求項１に記載の電源装置の制御装置。
【請求項３】
余剰発電量推定手段は、前記運転状態として燃料電池が発生させている電力を検出する請求項２に記載の電源装置の制御装置。
【請求項４】
余剰発電量推定手段は、改質装置が発生させている水素の量を検出し、検出した水素の量に基づく演算値として燃料電池が発生させている電力を検出する請求項３に記載の電源装置の制御装置。
【請求項５】
余剰発電量推定手段は、改質装置の温度を検出し、検出した水素の量及び改質装置の温度に基づく演算値として燃料電池が発生させている電力を検出する請求項４に記載の電源装置の制御装置。
【請求項６】
余剰発電量推定手段は、蓄電装置に入力され又は蓄電装置から出力される電力を蓄電装置の入出力電力として検出し、検出した蓄電装置の入出力電力に基づく演算値として燃料電池が発生させている電力を検出する請求項３に記載の電源装置の制御装置。
【請求項７】
充電状態制御手段は、蓄電装置の劣化度合いを検出し、推定した余剰発電量及び検出した蓄電装置の劣化度合いに基づいて蓄電装置の充電状態を制御する請求項１〜６のいずれかに記載の電源装置の制御装置。
【請求項８】
充電状態制御手段は、蓄電装置の目標充電状態を設定し、蓄電装置の充電状態を設定した目標充電状態に制御する場合に、推定した余剰発電量に応じて目標発電量を変化させる請求項１〜７のいずれかに記載の電源装置の制御装置。
【請求項９】
蓄電装置が蓄える電気により作動する補機を更に含んで構成され、充電状態制御手段は、前記補機により蓄電装置が蓄える電気を消費させて蓄電装置の充電状態を制御する請求項１〜８のいずれかに記載の電源装置の制御装置。
【請求項１０】
電源装置の電力供給対象として、燃料電池が発生させた電気と、蓄電装置が放電した電気とが供給される共通の電気装置が含まれる請求項１〜９のいずれかに記載の電源装置の制御装置。
【請求項１１】
エンジンと、エンジンにより駆動されて発電する発電装置とを更に含んで構成され、発電装置が発生させた電気が前記共通の電気装置に供給される場合に、充電状態制御手段は、エンジンの運転状態を検出し、検出したエンジンの運転状態に基づいて蓄電装置の充電状態を制御する請求項１０に記載の電源装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源装置の制御装置に関し、詳細には、改質型燃料電池と、この燃料電池が発生させた電気を蓄える蓄電装置とを含んで構成される電源装置において、蓄電装置の充電状態を制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
メタノール又はガソリン等の原燃料を改質して発生させた水素により発電する燃料電池は、改質型燃料電池として知られており、改質型燃料電池を含んで構成される電源装置として、この燃料電池が発生させた電気を蓄える蓄電装置を備えるものが知られている。また、このような電源装置を含んで構成された駆動源を備える電気自動車又はハイブリッド自動車が知られており（特許文献１）、この電気自動車等の駆動源において、燃料電池及び蓄電装置は、駆動輪を回転させる共通の電気モータに接続される。主として燃料電池からの電力により電気モータを作動させ、要求電力に対する不足分が生じたときは、その不足分を蓄電装置からの電力により賄う。逆に、燃料電池からの電力が要求電力を上回るときは、余剰分を蓄電装置の充電に充てる。このように燃料電池からの電力に要求電力に対する過不足が生じるのは、燃料電池の出力応答性が低いためであり、この燃料電池の出力応答性の低さは、原燃料の改質反応に起因する。すなわち、原燃料の改質には反応速度の制限があるため、要求電力の変化に応じ、改質装置に供給する原燃料を増加させたとしても発生する水素はすぐには増加せず、また、供給する原燃料を減少させたとしても発生する水素はすぐには減少しない。燃料電池及び蓄電装置を併設して電源装置を構成することで、出力応答性が低いという燃料電池の特性を蓄電装置により補い、電源装置として高い出力応答性を確保するとともに、燃料電池の特性を利用して蓄電装置を効率的に充電することが可能である。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３２５９７６号公報（段落番号００４１，００６５）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の電源装置には、次のような問題がある。すなわち、上記の電源装置では、燃料電池からの電力に要求電力に対する余剰分が生じたときは、その余剰分を蓄電装置の充電に充てることとしている。ここで、要求電力が瞬時に０に減少されることにより燃料電池からの電力に大きな余剰分が生じ、かつそのときの蓄電装置の充電状態が満状態に近く、この余剰分を蓄電装置に良好に回収させることができないときは、過充電により蓄電装置を劣化させたり、電気自動車等の運転性を悪化させたりすることが考えられる。このような事態を回避するため、余剰分のすべてを常に回収可能とするには、蓄電装置の容量を必要以上に大きなものとしなければならない。
【０００５】
本発明は、改質型燃料電池と、この燃料電池が発生させた電力を蓄える蓄電装置とを含んで構成される電源装置において、容量の比較的に小さな蓄電装置により燃料電池からの電力の余剰分を常に回収可能とし、蓄電装置の劣化等の不具合を防止しつつ蓄電装置を効率的に充電することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、原燃料を改質して水素を発生させる改質装置と、改質装置が発生させた水素により発電する燃料電池と、燃料電池が発生させた電気を蓄える蓄電装置とを含んで構成される電源装置の制御装置を提供する。本発明に係る装置は、燃料電池の発電中に、改質装置への原燃料の供給を停止させた場合に燃料電池の発電が実際に停止するまでに燃料電池が発生させる余剰発電量を推定し、推定した余剰発電量に基づいて蓄電装置の充電状態を制御することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、改質装置への原燃料の供給を停止させた場合に燃料電池が発生させる電力の余剰分を見越して蓄電装置の充電状態が制御されることになるので、生じた余剰分のすべてを常に蓄電装置の充電に充て、劣化等の不具合を防止しつつ蓄電装置を効率的に充電することが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電気自動車の駆動系１０１の構成を示している。
【０００９】
この駆動系１０１は、動力源として電気モータ１を備えており、電気モータ１からのトルクＴｒをディファレンシャルギア２を介して車軸３，３に伝達させ、車軸３，３と結合する駆動輪４，４を回転させるように構成されている。電気モータ１の電源装置は、燃料電池１１１と、蓄電装置としての充電及び放電が可能なバッテリ１２１とを含んで構成される。燃料電池１１１に対し、原燃料としてのガソリンを改質して水素を発生させる改質装置１１２が設けられており、燃料電池１１１は、発生した水素を燃料として発電する。電気モータ１は、要求出力や、バッテリ１１２の充電状態等に応じ、燃料電池１１１及びバッテリ１２１のいずれか一方又はこれらの双方からの電力により作動する。
【００１０】
電気モータ１のトルクＴｒは、統合コントローラ１５１からのモータトルク指令値Ｄｔｍに応じてモータコントローラ１８１により制御される。電気モータ１に供給される電力は、統合コントローラ１５１からの指令値に応じ、燃料電池コントローラ１６１が燃料電池１１１の発電電力Ｐｗ１を制御し、バッテリコンロローラ１７１がバッテリ１２１の充放電電力Ｐｗ２を制御することにより制御される。
【００１１】
具体的には、統合コントローラ１５１に対してアクセルセンサ１５２及び車速センサ１５３が設けられており、統合コントローラ１５１は、検出されたアクセル開度ＡＰＯ及び車速ＶＳＰに基づいて電気モータ１の目標駆動出力を算出する。統合コントローラ１５１は、目標駆動出力を電気モータ１の回転速度（車速ＶＳＰに比例する。）で除算して電気モータ１の目標トルクを算出し、目標トルクに応じた大きさのモータトルク指令値Ｄｔｍをモータコントローラ１８１に出力する。また、統合コントローラ１５１は、目標駆動出力に電気モータ１の損失分を加算して電気モータ１の消費電力を算出し、消費電力にバッテリ１２１の目標充放電電力を加算して燃料電池１１１の目標発電電力を算出する。統合コントローラ１５１は、目標発電電力に応じた大きさの発電指令値Ｄｇを燃料電池コントローラ１６１に出力する。統合コントローラ１５１は、バッテリ１２１の目標充電状態Ｔｓｏｃと実際の充電状態ＳＯＣとの偏差に応じた目標充放電電力を設定し、バッテリ１２１の充電状態をフィードバック制御する。
【００１２】
燃料電池コントローラ１６１は、統合コントローラ１５１から発電指令値Ｄｇを入力し、入力したＤｇに基づいて原燃料噴射量Ｑｆを演算する。改質装置１１２には、図示しないインジェクタが設置されており、インジェクタは、開弁率（原燃料噴射量Ｑｆに比例する。）に応じた量のガソリンを噴射する。改質装置１１２では、噴射されたガソリンの量に応じた量の水素が改質により発生する。燃料電池１１１は、発生した水素の量に応じた大きさの電力を発生させ、電気モータ１に供給する。
【００１３】
バッテリ１２１には、電圧センサ１７２及び電流センサ１７３が設置されており、検出されたバッテリ１２１の電圧Ｖ及び電流ｉは、バッテリコントローラ１７１に出力される。バッテリコントローラ１７１は、入力したＶ，ｉに基づいてバッテリ１２１の充電状態ＳＯＣ、劣化度合い及び入出力可能電力Ｐｂ１を演算する。バッテリコントローラ１７１は、算出したＳＯＣ等を統合コントローラ１５１に出力する。本実施形態では、バッテリ１２１の劣化度合いを示す指標として、バッテリ１２１の内部抵抗Ｒを採用する。
【００１４】
モータコントローラ１８１は、統合コントローラ１５１からモータトルク指令値Ｄｔｍを入力し、入力したＤｔｍに応じて電気モータ１が発生させるトルクＴｒを制御する。
【００１５】
本実施形態では、改質装置１１２に対して水素発生量計１９１が設けられており、水素発生量計１９１により燃料電池１１１の余剰発電量Ａｇが演算され、統合コントローラ１５１に出力される。改質装置１１２には、改質装置１１２の温度（以下「改質温度」という。）Ｔｒを検出する温度センサ１９２と、改質装置１１２内の水素圧力Ｐｈを検出する圧力センサ１９３とが設置されており、検出された改質温度Ｔｒ及び水素圧力Ｐｈは、水素発生量計１９１に出力される。水素発生量計１９１は、入力したＴｒ，Ｐｈに基づいて水素発生量Ｑｈを演算するとともに、余剰発電量Ａｇを演算する。
【００１６】
次に、水素発生量計１９１の動作をフローチャートにより説明する。
図２は、余剰発電量演算ルーチンのフローチャートであり、たとえば１０ｍｓ毎に実行される。
【００１７】
Ｓ１０１では、原燃料噴射量Ｑｆ（燃料電池コントローラ１６１から出力される。）を読み込むとともに、改質温度Ｔｒ及び水素圧力Ｐｈを読み込む。
Ｓ１０２では、読み込んだＱｆ，Ｔｒに基づいて水素発生量Ｑｈを演算する。水素発生量Ｑｈの演算は、原燃料噴射量Ｑｆに応じた基本値（＝Ｑｆ×ｒ：ｒをガソリンの水素含有率とする。）を算出し、これに改質温度Ｔｒに応じた補正値Ｋｔｒを乗算することにより行う（Ｑｈ＝Ｑｆ×ｒ×Ｋｔｒ）。補正値Ｋｔｒは、原燃料噴射量Ｑｆ及び改質温度Ｔｒに応じてＫｔｒを割り付けたマップを検索して算出する。
【００１８】
Ｓ１０３では、水素発生量Ｑｈ及び水素圧力Ｐｈに基づいて燃料電池１１１の発電電力Ｐｇを演算する。発電電力Ｐｇの演算は、水素発生量Ｑｈ及び水素圧力Ｐｈに応じてＰｇを割り付けたマップを検索することにより行う。
【００１９】
Ｓ１０４では、算出したＰｇに基づいて燃料電池１１１の余剰発電量Ａｇを演算し、算出したＡｇを統合コントローラ１５１に出力する。余剰発電量Ａｇは、統合コントローラ１５１からの発電指令値Ｄｇが０に減少された場合に、改質装置１１２へのガソリンの供給が停止された後、燃料電池１１１の発電が実際に停止するまでに燃料電池１１１が発生させる発電量である。図３は、発電指令値Ｄｇが０に減少された場合の燃料電池１１１の発電電力Ｐｗ１の変化を示している。改質装置１１２における改質反応のため、燃料電池１１１の発電は、発電指令値Ｄｇが０に減少された後も継続し、発電電力Ｐｗ１は、その後時間の経過とともに減少する。改質装置１１２へのガソリンの供給が停止された時刻ｔ１から燃料電池１１１の発電電力Ｐｗ１が０となる時刻ｔ２までの発電電力Ｐｗ１の積算値（すなわち、図中の斜線部の面積）が余剰発電量Ａｇに相当する。
【００２０】
次に、統合コントローラ１５１の動作をフローチャートにより説明する。
図４は、充電状態制御ルーチンのフローチャートであり、たとえば１０ｍｓ毎に実行される。
【００２１】
Ｓ２０１では、余剰発電量Ａｇ、バッテリ１２１の充電状態ＳＯＣ及び内部抵抗Ｒを読み込む。
Ｓ２０２では、読み込んだＡｇに基づいてバッテリ１２１の目標充電状態Ｔｓｏｃを設定する。目標充電状態Ｔｓｏｃの設定は、次のようにテーブルを検索することにより行う。
【００２２】
図５は、余剰発電量Ａｇに応じて設定すべき目標充電状態Ｔｓｏｃを定めたテーブルを示している。図５に示すテーブルにおいて、目標充電状態Ｔｓｏｃは、Ａｇ＝０に対応する最大値（以下「最小出力時目標充電状態」という。）Ａと、Ａｇ＝最大値に対応する最小値（以下「最大出力時目標充電状態」という。）Ｂとの間を負の傾きで変化するように設定されている。目標充電状態Ａ，Ｂは、バッテリ１２１の劣化度合い（すなわち、内部抵抗Ｒ）に応じて変更され、図６に示すように内部抵抗Ｒが大きいときほど小さな値に設定される。内部抵抗Ｒがバッテリ１２１が故障していることを示す所定値Ｒ１であるときは、目標充電状態Ａ，Ｂは、目標充電状態Ｔｓｏｃの下限値Ｔｓｏｃ０に設定される。なお、制動操作時等に電気モータ１により電気を回生させるときは、そのときに発生する回生発電量をも考慮して目標充電状態Ｔｓｏｃを設定する。この場合の目標充電状態Ｔｓｏｃの設定は、たとえば余剰発電量Ａｇにより図５に示すテーブルから読み出した目標充電状態Ｔｓｏｃを基本値として、これを車速ＶＳＰ（回生発電量は、車速ＶＳＰが高いときほど大きいと考えられる。）に応じて補正することにより行う。
【００２３】
Ｓ２０３では、バッテリ１２１の充電状態ＳＯＣが目標充電状態Ｔｓｏｃよりも大きいか否かを判定する。Ｔｓｏｃよりも大きいときは、Ｓ２０４へ進み、Ｔｓｏｃ以下であるときは、このルーチンをリターンする。
【００２４】
Ｓ２０４では、充電状態ＳＯＣの目標充電状態Ｔｓｏｃに対する偏差（以下「充電状態偏差」という。）ΔＳＯＣ（＝ＳＯＣ−Ｔｓｏｃ）を算出し、その大きさに応じた電力をバッテリ１２１から放電させて、バッテリ１２１の充電状態ＳＯＣを目標充電状態Ｔｓｏｃに制御する。図７は、充電状態偏差ΔＳＯＣに応じて消費すべきバッテリ１２１からの電力Ｌｅを示しており、消費電力Ｌｅは、充電状態偏差ΔＳＯＣの増大に応じて大きな値に設定される。統合コントローラ１５１は、消費電力Ｌｅに応じた数の補機を作動させ、電気負荷を変化させる。すなわち、統合コントローラ１５１は、消費電力Ｌｅの増大に応じて作動させる補機の数を増加させる。
【００２５】
次に、バッテリコントローラ１７１の動作をフローチャートにより説明する。
図８は、充電状態及び内部抵抗演算ルーチンのフローチャートであり、たとえば１０ｍｓ毎に実行される。
【００２６】
Ｓ３０１では、バッテリ１２１の電圧Ｖ及び電流ｉを読み込む。
Ｓ３０２では、読み込んだＶ，ｉに基づいてバッテリ１２１の充電状態ＳＯＣを演算する。充電状態ＳＯＣの演算は、電圧Ｖと電流ｉとを乗算して電力を算出するとともに、電力を積算し、算出した電力積算値をバッテリ１２１の容量Ｃで除算することにより行う（ＳＯＣ＝Σ（Ｖ×ｉ）／Ｃ）。
【００２７】
Ｓ３０３では、バッテリ１２１の劣化度合いとしての内部抵抗Ｒを検出する。内部抵抗Ｒの検出は、バッテリ１２１が充電又は放電する際に複数組の電流ｉ及び電圧Ｖをサンプリングし、その結果から特定される電流−電圧直線の傾き（内部抵抗Ｒに相当する。）を算出することにより行う。
【００２８】
Ｓ３０４では、バッテリ１２１の充電状態ＳＯＣ及び内部抵抗Ｒを統合コントローラ１５１に出力する。
本実施形態では、図２に示すフローチャート全体の機能を備える水素発生量計１９１が余剰発電量推定手段を、図４のフローチャート全体の機能を備える統合コントローラ１５１が充電状態制御手段を構成する。
【００２９】
本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
第１に、燃料電池１１１の発電中に燃料電池１１１の余剰発電量Ａｇを推定し、推定したＡｇに基づいてバッテリ１２１の目標充電状態Ｔｓｏｃを設定することとしたので、発電指令値Ｄｇが０に減少された後に生じる実際の余剰発電量をバッテリ１２１の充電に充て、バッテリ１２１を効率的に充電することができる。ここで、目標充電状態Ｔｓｏｃを余剰発電量Ａｇが大きいときほど減少させることとしたので、実際の余剰発電量を常に、かつ劣化等の不具合を生じさせることなくバッテリ１２１に回収させることができる。
【００３０】
第２に、バッテリ１２１の充電状態ＳＯＣが目標充電状態Ｔｓｏｃを上回る場合に、充電状態偏差ΔＳＯＣに応じた数の補機を作動させることによりバッテリ１２１からの電力Ｌｅを積極的に消費することとしたので、充電状態偏差ΔＳＯＣを速やかに０に収束させることができる。なお、本実施形態では、統合コントローラ１５１により充電状態ＳＯＣをフィードバック制御することとしているので、目標充電状態Ｔｓｏｃを低下させるだけでもバッテリ１２１からの電力Ｌｅを消費することができる。すなわち、目標充電状態Ｔｓｏｃが低下して充電状態偏差ΔＳＯＣが正の値となれば、バッテリ１２１の目標充放電電力が放電を要求する負の値となり、燃料電池１１１の目標発電電力が電気モータ１の消費電力よりも小さくなるので、バッテリ１２１からの電力Ｌｅは、電気モータ１により消費される。本実施形態により補機を作動させることとすれば、充電状態偏差ΔＳＯＣをより速やかに０に収束させることができる。
【００３１】
第３に、燃料電池１１１の発電電力Ｐｇを水素発生量Ｑｈ以外に改質装置１１２の温度Ｔｒに基づいて演算することとしたので、発電電力Ｐｇを正確な値として算出し、余剰発電量Ａｇを高い精度で推定することができる。
【００３２】
第４に、バッテリ１２１の目標充電状態Ｔｓｏｃをバッテリ１２１の内部抵抗Ｒの増大に応じて減少させることとしたので、バッテリ１２１に対し、余剰発電量を回収するための余裕を常に持たせておくことができる。
【００３３】
以下に、他の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態に係るものと同じ機能を持つ構成要素は、同じ符号で示すこととする。
図９は、本発明の第２の実施形態に係る電気自動車の駆動系２０１の構成を示している。
【００３４】
この駆動系２０１は、余剰発電量推定手段として水素発生量計１９１に代え、発電電力計２９１を設置した点に特徴がある。発電電力計２９１には、統合コントローラ１５１から発電指令値Ｄｇが、バッテリコントローラ１７１からバッテリ１２１の入出力電力Ｐｂ２が入力される。発電指令値Ｄｇは、燃料電池コントローラ１６１にも入力される。発電電力計２９１は、入力したＤｇ，Ｐｂ２に基づいて燃料電池１１１の余剰発電量Ａｇを演算し、算出したＡｇを統合コントローラ１５１に出力する。バッテリコントローラ１７１は、電圧センサ１７２及び電流センサ１７３からバッテリ１２１の電圧Ｖ及び電流ｉを入力し、入力したＶ，ｉに基づいて入出力電力Ｐｂ２を演算する。
【００３５】
次に、発電電力計２９１の動作をフローチャートにより説明する。
図１０は、余剰発電量演算ルーチンのフローチャートであり、たとえば１０ｍｓ毎に実行される。
【００３６】
Ｓ４０１では、発電指令値Ｄｇ及び入出力電力Ｐｂ２を読み込む。
Ｓ４０２では、読み込んだＤｇからＰｂ２を減算し、燃料電池１１１の発電電力Ｐｇ（＝Ｄｇ−Ｐｂ２）を算出する。
【００３７】
Ｓ４０３では、算出したＰｇに基づいて燃料電池１１１の余剰発電量Ａｇを演算し、算出したＡｇを統合コントローラ１５１に出力する。
本実施形態によれば、水素発生量計１９１による場合と比較して、燃料電池１１１の発電電力Ｐｇを簡単に算出することができる。
【００３８】
図１１は、本発明の第３の実施形態に係る自動車の駆動系３０１の構成を示している。
この駆動系３０１は、動力源としてエンジン５を備えており、エンジン５からのトルクＴｒをトランスミッション６により増減させた後、ディファレンシャルギア２を介して車軸３，３に伝達させ、車軸３，３と結合する駆動輪４，４を回転させるように構成されている。また、エンジン５からのトルクＴｒは、発電装置としてのオルタネータ７にも伝達される。オルタネータ７が発生させた電気は、補機３０６の作動及びバッテリ１２１の充電のために使用される。補機３０６は、オルタネータ７以外に燃料電池１１１及びバッテリ１２１とも接続されており、主として燃料電池１１１からの電力により作動し、負荷に応じてオルタネータ７及びバッテリ１２１のいずれか又はこれらの双方から電力が供給される。
【００３９】
エンジン５のトルクＴｒは、統合コントローラ１５１からのエンジントルク指令値Ｄｔｅ（アクセル開度ＡＰＯに基づいて演算される。）に基づいてエンジンコントローラ１８１により制御される。エンジンコントローラ１８１は、エンジントルク指令値Ｄｔｅに応じたストッロル開度ＴＶＯを設定し、トルクＴｒを制御する。また、エンジン５には、クランク角センサ１８２が設置されており、エンジンコントローラ１８１は、検出された単位クランク角信号又は基準クランク角信号に基づいてエンジン回転数Ｎｅを演算し、算出したＮｅを統合コントローラ１５１に出力する。
【００４０】
燃料電池１１１の発電電力Ｐｗ１は、統合コントローラ１５１からの発電指令値Ｄｇに基づいて燃料電池コントローラ１６１により制御される。統合コントローラ１５１は、補機３０６の要求電力Ｐｒに応じた発電指令値Ｄｇを設定し、燃料電池コントローラ１６１に出力する。燃料電池コントローラ１６１は、入力したＤｇに基づいて改質装置１１２に設けられた図示しないインジェクタを制御する。改質装置１１２は、噴射された原燃料（ガソリンを使用する。）の量に応じた量の水素を発生させ、燃料電池１１１に供給する。燃料電池１１１は、供給された水素の量に応じた大きさの電力を発生させる。燃料電池１１１の発電電力Ｐｗ１の要求電力Ｐｒに対する不足分は、オルタネータ７又はバッテリ１２１からの電力により賄われ、余剰分は、バッテリ１２１の充電に充てられる。
【００４１】
バッテリ１２１には、電圧センサ１７２及び電流センサ１７３が設置されており、検出されたバッテリ１２１の電圧Ｖ及び電流ｉは、バッテリコントローラ１７１に出力される。バッテリコントローラ１７１は、入力したＶ，ｉに基づいてバッテリ１２１の充電状態ＳＯＣ、内部抵抗Ｒ（劣化度合いを示す。）及び入出力可能電力Ｐｂ１を演算し、算出したＳＯＣ等を統合コントローラ１５１に出力する。統合コントローラ１５１は、バッテリ１５１の目標充電状態Ｔｓｏｃを設定し、充電状態偏差ΔＳＯＣ（＝ＳＯＣ−Ｔｓｏｃ）に応じてバッテリ１２１の充電状態を制御する。
【００４２】
本実施形態では、余剰発電量推定手段として水素発生量計１９１が設けられている。水素発生量計１９１は、図２に示すフローチャートにより改質装置１１２における水素発生量Ｑｈを演算するとともに、燃料電池１１１の余剰発電量Ａｇを演算し、算出したＡｇを統合コントローラ１５１に出力する。
【００４３】
次に、統合コントローラ１５１の動作をフローチャートにより説明する。
図１２は、充電状態制御ルーチンのフローチャートであり、たとえば１０ｍｓ毎に実行される。
【００４４】
Ｓ５０１では、エンジントルク指令値Ｄｔｅ及びエンジン回転数Ｎｅを読み込む。
Ｓ５０２では、読み込んだＤｔｅ，Ｎｅを乗算し、エンジン出力Ｐｅ（＝Ｄｔｅ×Ｎｅ）を算出する。
【００４５】
Ｓ５０３では、燃料電池１１１の余剰発電量Ａｇ、バッテリ１２１の充電状態ＳＯＣ及び内部抵抗Ｒを読み込む。
Ｓ５０４では、エンジン出力Ｐｅに基づいて最小出力時目標充電状態Ａ及び最大出力時目標充電状態Ｂの補正値Ｋａ，Ｋｂを演算する。補正値Ｋａ，Ｋｂの演算は、エンジン出力Ｐｅにより図１３に示すテーブルを検索することにより行う。図１３に示すテーブルにおいて、補正値Ｋａ，Ｋｂは、大きなエンジン出力Ｐｅに対応するものほど小さな値に設定されている。
【００４６】
Ｓ５０５では、目標充電状態Ｔｓｏｃを設定する。目標充電状態Ｔｓｏｃの設定は、内部抵抗Ｒに応じて定められる図５のテーブルの最小及び最大出力時目標充電状態Ａ，Ｂを、補正値Ｋａ，Ｋｂを乗算することにより補正し、エンジン出力Ｐｅによる補正後のテーブルを余剰発電量Ａｇにより検索して行う。
【００４７】
Ｓ５０６では、バッテリ１２１の充電状態ＳＯＣが目標充電状態Ｔｓｏｃよりも大きいか否かを判定する。Ｔｓｏｃよりも大きいときは、Ｓ５０７へ進み、Ｔｓｏｃ以下であるときは、このルーチンをリターンする。
【００４８】
Ｓ５０７では、充電状態偏差ΔＳＯＣを算出し、その大きさに応じた数の補機を作動させて、バッテリ１２１の充電状態ＳＯＣを目標充電状態Ｔｓｏｃに制御する。
【００４９】
本実施形態では、図１２に示すフローチャート全体の機能を備える統合コントローラ１５１が充電状態制御手段を構成する。
本実施形態によれば、燃料電池１１１を補助動力源として用いる場合に、出力応答性の低さをバッテリ１２１からの電力により補うとともに、余剰発電量Ａｇを劣化等の不具合を生じさせずにバッテリ１２１に回収させ、バッテリ１２１を効率的に充電することができる。
【００５０】
また、バッテリ１２１の目標充電状態Ｔｓｏｃをエンジン出力Ｐｅに応じて変化させることとしたので、燃料電池１１１からの電力Ｐｗ１の要求電力Ｐｒに対する不足分をオルタネータ７からの電力Ｐｗ３により賄うことができるときは、バッテリ１２１の充電状態を低く抑え、余剰発電量Ａｇを確実に回収することのできる状態にしておくことができる。
【００５１】
図１４は、本発明の第４の実施形態に係る自動車の駆動系４０１の構成を示している。
この駆動系４０１は、エンジン５を動力源とするものにおいて、余剰発電量推定手段として発電電力計２９１を設けた点に特徴がある。発電電力計２９１は、統合コントローラ１５１から発電指令値Ｄｇを、バッテリコントローラ１７１からバッテリ１２１の入出力電力Ｐｂ２を入力する。入力したＤｇ，Ｐｂ２に基づいて図１０に示すフローチャートにより燃料電池１１１の発電電力Ｐｇを演算するとともに、余剰発電量Ａｇを演算し、算出したＡｇを統合コントローラ１５１に出力する。
【００５２】
本実施形態によれば、燃料電池１１１の発電電力Ｐｇを簡単に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電気自動車の駆動系
【図２】余剰発電量演算ルーチンのフローチャート
【図３】余剰発電量Ａｇの説明
【図４】充電状態制御ルーチンのフローチャート
【図５】目標充電状態Ｔｓｏｃのテーブル
【図６】最小及び最大出力時目標充電状態Ａ，Ｂのテーブル
【図７】充電状態制御時消費電力Ｌｅのテーブル
【図８】充電状態及び内部抵抗演算ルーチンのフローチャート
【図９】本発明の第２の実施形態に係る電気自動車の駆動系
【図１０】余剰発電量演算ルーチンのフローチャート
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る自動車の駆動系
【図１２】充電状態制御ルーチンのフローチャート
【図１３】最小及び最大出力時目標充電状態補正値Ｋａ，Ｋｂのテーブル
【図１４】本発明の第４の実施形態に係る自動車の駆動系
【符号の説明】
１…電気モータ、２…ディファレンシャル、３…車軸、４…駆動輪、５…エンジン、６…トランスミッション、７…発電装置としてのオルタネータ、１１１…燃料電池、１２１…蓄電装置としてのバッテリ、１５１…統合コントローラ、１５２…アクセルセンサ、１５３…車速センサ、１６１…燃料電池コントローラ、１７１…バッテリコントローラ、１７２…バッテリ電圧センサ、１７３…バッテリ電流センサ、１８１…モータコントローラ、１９１…水素発生量計、１９２…改質温度センサ、１９３…水素圧力センサ、２９１…発電電力計。
【図１】
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【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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