(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料電池車両の加速時におけるアクセル踏込量に対する加速感の悪化を低減する。【解決手段】燃料電池車両１０に搭載される燃料電池システム１００は、車両を駆動するモーター１３６に電力を供給する燃料電池１１０と、酸素を燃料電池に供給するポンプ（ＦＣ補機１５０）と、車両のアクセル踏込量を検出するアクセル位置検出部１９０と、アクセル踏込量に基づいて、燃料電池の発電要求電力及びポンプの駆動要求電力を算出するとともに、駆動要求電力に基づいてポンプを制御する制御部１８０とを備える。制御部は、算出する発電要求電力が増加するときに、発電要求電力の増加速度よりも駆動要求電力の増加速度が速くなるように駆動要求電力を算出する。【選択図】図１
2016096650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される燃料電池システムであって、
前記車両を駆動するモーターに電力を供給する燃料電池と、
酸素を前記燃料電池に供給するポンプと、
前記車両のアクセル踏込量を検出するアクセル位置検出部と、
前記アクセル踏込量に基づいて、前記燃料電池の発電要求電力、および、前記ポンプの駆動要求電力を算出するとともに、前記駆動要求電力に基づいて前記ポンプを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、算出する前記発電要求電力が増加するときに、前記発電要求電力の増加速度よりも前記駆動要求電力の増加速度が速くなるように前記駆動要求電力を算出する、燃料電池システム。
【請求項２】
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、前記車両の車重および前記車両の転がり抵抗によって生じる、前記アクセル踏込量に対する前記モーターの回転数の遅れを補うための電力であって、前記車重および前記転がり抵抗にそれぞれ相当する値として予め設定された値を用いて算出される電力を、前記アクセル踏込量に基づいて算出した前記駆動要求電力に加えることによって、前記駆動要求電力の値を補正する、燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料電池システムは、さらに、
前記モーターに電力を供給する二次電池を備えており、
前記制御部は、前記二次電池に充電するための電力であって、前記二次電池の温度および蓄電量に応じて設定される充電電力の上限値を用いて算出される電力を、前記アクセル踏込量に基づいて算出した前記駆動要求電力に加えることによって、前記駆動要求電力の値を補正する、燃料電池システム。
【請求項４】
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、前記発電要求電力と前記燃料電池の実際の発電電力との差分が第１の閾値以上であり、かつ、前記発電電力が第２の閾値以下の場合に、前記アクセル踏込量に基づいて算出した前記発電要求電力に対して、前記差分が減少するように前記発電要求電力の値を補正する、燃料電池システム。
【請求項５】
車両であって、
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と、
前記燃料電池システムから供給される電力によって前記車両を駆動させるモーターと、を備える車両。
【請求項６】
車両に搭載される燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池システムは、前記車両を駆動するモーターに電力を供給する燃料電池と、酸素を前記燃料電池に供給するポンプとを含んでおり、
前記制御方法は、
前記車両のアクセル踏込量を検出し、前記アクセル踏込量に基づいて、前記燃料電池の発電要求電力、および、前記ポンプの駆動要求電力を算出するとともに、前記駆動要求電力に基づいて前記ポンプを制御し、
算出する前記発電要求電力が増加するときに、前記発電要求電力の増加速度よりも前記駆動要求電力の増加速度が速くなるように前記駆動要求電力を算出する、制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される燃料電池システム、燃料電池車両、および、その制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両に搭載される燃料電池システムにおいて、アクセル踏込量に応じて燃料電池の発電要求電力を算出し、燃料電池の発電電力が発電要求電力に一致するように、燃料電池に供給される酸素量および水素量を制御するものが知られている（特許文献１）。この燃料電池システムは、車両の加速時に燃料電池の発電要求電力が増加するときには、燃料電池に酸素を供給するエアコンプレッサーの回転数を増加させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３１２９０７号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４２０３３号公報
【特許文献３】特開２０１０−２３８５３０号公報
【特許文献４】特開２０１０−２３８５２８号公報
【特許文献５】特開２００９−２３１２２３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、エアコンプレッサーはイナーシャにより応答が遅いため、例えば、アクセル踏込量の急増などによって発電要求電力が急増してもコンプレッサーの回転数が必要な回転数になるまでに遅れがあった。これによって、車両の駆動モーターに加速に必要な電力が十分に供給されず、アクセル踏込量に対する加速感が悪化する問題があった。また、このような車両の急加速が繰り返されると、二次電池から駆動モーターへの電力の供給が繰り返され、これにより、二次電池の蓄電量（ＳＯＣ）が低下して加速感の悪化が継続する問題があった。
【０００５】
一方、上述のように、車両の加速時にエアコンプレッサーの応答の遅れなどによって、燃料電池の発電電力が発電要求電力に対して遅れると、その後、発電電力が急峻に立ち上がったときに、駆動モーターに供給される電力が急増して、一時的な急加速（トルクショック）が発生する問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
（１）本発明の一形態によれば、車両に搭載される燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは、前記車両を駆動するモーターに電力を供給する燃料電池と、酸素を前記燃料電池に供給するポンプと、前記車両のアクセル踏込量を検出するアクセル位置検出部と、前記アクセル踏込量に基づいて、前記燃料電池の発電要求電力、および、前記ポンプの駆動要求電力を算出するとともに、前記駆動要求電力に基づいて前記ポンプを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、算出する前記発電要求電力が増加するときに、前記発電要求電力の増加速度よりも前記駆動要求電力の増加速度が速くなるように前記駆動要求電力を算出する。この構成によれば、発電要求電力が増加するときには、発電要求電力の増加速度よりも速く駆動要求電力が増加するため、駆動要求電力に対してコンプレッサーによる必要な酸素の供給が遅れても、発電電力が発電要求電力を下回りにくくすることができる。これにより、車両の加速時などの発電要求電力の急増時に、駆動モーターに必要な電力が供給されないことによる加速感の悪化を低減できる。
【０００８】
（２）上記形態の燃料電池システムにおいて、前記制御部は、前記車両の車重および前記車両の転がり抵抗によって生じる、前記アクセル踏込量に対する前記モーターの回転数の遅れを補うための電力であって、前記車重および前記転がり抵抗にそれぞれ相当する値として予め設定された値を用いて算出される電力を、前記アクセル踏込量に基づいて算出した前記駆動要求電力に加えることによって、前記駆動要求電力の値を補正するように構成されていてもよい。この構成によれば、車重および転がり抵抗によるモーターの回転数の遅れを補うための電力が駆動要求電力に追加されるため、車両の加速時において、アクセル踏込量に対する加速感の悪化をより抑制することができる。
【０００９】
（３）上記形態の燃料電池システムは、さらに、前記モーターに電力を供給する二次電池を備えており、前記制御部は、前記二次電池に充電するための電力であって、前記二次電池の温度および蓄電量に応じて設定される充電電力の上限値を用いて算出される電力を、前記アクセル踏込量に基づいて算出した前記駆動要求電力に加えることによって、前記駆動要求電力の値を補正するように構成されていてもよい。この構成によれば、二次電池に充電するための電力が駆動要求電力に追加されるため、燃料電池車両１０の加速の繰り返しによる二次電池の蓄電量（ＳＯＣ）の低下を抑制して加速感をより継続させることができる。
【００１０】
（４）上記形態の燃料電池システムにおいて、前記制御部は、前記発電要求電力と前記燃料電池の実際の発電電力との差分が第１の閾値以上であり、かつ、前記発電電力が第２の閾値以下の場合に、前記アクセル踏込量に基づいて算出した前記発電要求電力に対して、前記差分が減少するように前記発電要求電力の値を補正するように構成されてもよい。この構成によれば、車両の加速時に発電電力が発電要求電力に対して遅れても、発電要求電力と発電電力との差分の増加が抑制されるため、その後、発電電力が急峻に立ち上がっても、トラクションモーターに供給される電力の急増が抑制される。これにより、車両の加速時におけるトルクショックを抑制することができる。
【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、燃料電池を搭載した車両、車両に搭載される燃料電池システムの制御方法、この制御方法を実行する制御装置、この制御方法を実現するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体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システムを搭載した燃料電池車両の概略図である。
【図２】制御装置の構成を説明するための図である。
【図３】第１実施形態の燃料電池車両の状態を例示したタイミングチャートである。
【図４】比較例１の燃料電池車両の状態を例示したタイミングチャートである。
【図５】第２実施形態の燃料電池車両の状態を例示したタイミングチャートある。
【図６】補正処理の開始条件および停止条件を例示したタイミングチャートある。
【図７】第３実施形態の燃料電池車両の状態を例示したタイミングチャートある。
【図８】第４実施形態の燃料電池車両の状態を例示したタイミングチャートである。
【図９】比較例２の燃料電池車両の状態を例示したタイミングチャートである。
【図１０】第５実施形態の燃料電池車両の状態を示したタイミングチャートである。
【図１１】第５実施形態のカウント値とレート値との関係を例示した説明図である。
【図１２】第６実施形態の差分とカウントアップ量との関係を示した説明図である。
【図１３】第７実施形態の燃料電池車両の状態を示したタイミングチャートである。
【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実施形態の燃料電池システム１００を搭載した燃料電池車両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、トラクションモーター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と、ＳＯＣ検出部１４２と、ＦＣ補機１５０と、制御装置１８０と、アクセル位置検出部１９０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トラクションモーター１３６を駆動させて走行する。燃料電池システム１００は、例えば、上述した燃料電池車両１０の機能部のうち、トラクションモーター１３６と、車輪ＷＬとを除いた機能部によって構成される。
【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及びＡＣＰドライバー１３７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及びＡＣＰドライバー１３７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、トラクションモーター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トラクションモーター１３６に供給する。トラクションモーター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、トラクションモーター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ＳＶＨＣＬ［ｋｍ／ｈ］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、トラクションモーター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の最大の充電容量に対する現在の充電残量の比率を意味する。ＳＯＣ検出部１４２は、二次電池１４０の温度Ｔｂａや、出力電圧Ｖ、出力電流Ｉを検出し、それらの検出値に基づき、蓄電量（ＳＯＣ）を検出する。なお、本実施形態のＳＯＣ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は、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。アクセル位置検出部１９０は、運転者によるアクセルの踏み込み量（アクセル踏込量ＤＡＣＣ）［％］を検出し、制御装置１８０に送信する。
【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、アクセル踏込量ＤＡＣＣ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、トラクションモーター１３６にアクセル踏込量ＤＡＣＣに応じた回転駆動をさせる。制御装置１８０は、トラクションモーター１３６をアクセル踏込量ＤＡＣＣに応じた回転駆動せるために必要な電力ＰＴ／Ｍに対して、二次電池１４０が負担する電力の割合（二次電池アシスト率）と、二次電池１４０の温度および蓄電量（ＳＯＣ）との関係が示された二次電池アシスト制御マップを備えており、このマップを用いて、二次電池アシスト率を決定する。
【００２２】
図２は、制御装置１８０の構成を説明するための図である。制御装置１８０は、ＰＭ−ＥＣＵ１８１と、ＦＣ―ＥＣＵ１８２と、ＦＤＣ−ＥＣＵ１８３と、ＭＧ−ＥＣＵ１８４と、の４つのＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）を含んでいる。ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、燃料電池車両１０のアクセル踏込量ＤＡＣＣを取得し、トラクションモーター１３６をアクセル踏込量ＤＡＣＣに応じた回転数で駆動させるために必要な種々の要求や指令を他のＥＣＵに対して発行する。ＦＣ―ＥＣＵ１８２は、燃料電池１１０およびＦＣ補機１５０を制御し、ＰＭ−ＥＣＵ１８１から、後述する要求信号ＳＲＥＱを受信すると、燃料電池１１０の発電能力や特性に応じた回答信号ＳＲＥＳをＰＭ−ＥＣＵ１８１に発行する。ＦＤＣ―ＥＣＵ１８３は、ＦＣ昇圧コンバーター１２０を制御し、ＰＭ−ＥＣＵ１８１から、後述するパワー指令ＰＣＯＭを受信すると、パワー指令ＰＣＯＭに応じた電力を燃料電池１１０からトラクションモーター１３６およびＡＣＰ１３８に供給させる。ＭＧ−ＥＣＵ１８４は、モータードライバー１３２、ＡＣＰドライバー１３７、および、ＤＣ／ＤＣコンバーター１３４を制御し、ＰＭ−ＥＣＵ１８１から、後述するトルク指令ＴＣＯＭを受信すると、トルク指令ＴＣＯＭに応じたトルクをトラクションモーター１３６およびＡＣＰ１３８に発生させる。４つのＥＣＵの具体的な動作の一例を以下で説明する。
【００２３】
ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、アクセルペダルが運転者により踏み込まれた際に、アクセル位置検出部１９０によって検出されたアクセル踏込量ＤＡＣＣを受信する。ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、アクセル踏込量ＤＡＣＣを受信すると、アクセル踏込量ＤＡＣＣに応じたトラクションモーター１３６の必要なトルク量であるアクセル要求トルクＴＡＣＣ［Ｎ・ｍ］を算出する。アクセル要求トルクＴＡＣＣは、例えば、ＤＡＣＣとＴＡＣＣとの関係を示す演算式から算出することができる。ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、また、アクセル要求トルクＴＡＣＣからドラビリ要求トルクＴＭＯＤ［Ｎ・ｍ］を算出する。ドラビリ要求トルクＴＭＯＤは、アクセル要求トルクＴＡＣＣの変化量ΔＴＡＣＣ［Ｎ・ｍ／ｓ］が閾値（レートリミッター）ΔＴＨＴＡＣＣ以上である場合に、変化量ΔＴＡＣＣに対してレート処理（なめし処理）をおこなって変化量ΔＴＡＣＣが減少するように算出される。アクセル要求トルクＴＡＣＣに対応させて燃料電池車両１０の加減速を制御すると、加減速が急峻になり快適性が低下するため、ドラビリ要求トルクＴＭＯＤが設定される。ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、算出したドラビリ要求トルクＴＭＯＤを含むトルク指令ＴＣＯＭをＭＧ−ＥＣＵ１８４に発行する。ＭＧ−ＥＣＵ１８４は、ドラビリ要求トルクＴＭＯＤを含むトルク指令ＴＣＯＭを受信すると、ドラビリ要求トルクＴＭＯＤに応じた出力トルクが発生するようにトラクションモーター１３６を制御する。これにより、トラクションモーター１３６の実際の回転数（Ｔ／Ｍ実回転数）ＲＴ／Ｍは、ドラビリ要求トルクＴＭＯＤに対応する回転数（Ｔ／Ｍ必要回転数ＲＴ／ＭＲＱ）に近づく。トラクションモーター１３６に実際に発生するトルクを実行トルクＴＡＣＴとも呼ぶ。また、実行トルクの発生によってトラクションモーター１３６が消費する電力をＴ／Ｍ消費電力ＰＣＯＮＳとも呼ぶ。
【００２４】
ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、算出したドラビリ要求トルクＴＭＯＤから車両要求電力ＰＶＨＣＬ［Ｗ］を算出する。車両要求電力ＰＶＨＣＬは、燃料電池車両１０をドラビリ要求トルクＴＭＯＤに対応する運転状態とするために必要な電力であり、燃料電池１１０の発電要求電力である。車両要求電力ＰＶＨＣＬは、下記の式（１）から算出される。
ＰＶＨＣＬ＝ｍａｘ{ＰＴ／Ｍ＋ＰＡＵＸ＋Ｐｃｈｇ ，ＰＯＣ}    ・・・（１）
ここで、ＰＴ／Ｍは、トラクションモーター１３６の駆動要求電力［Ｗ］であり、ＰＡＵＸ［Ｗ］は、ＦＣ補機１５０やＡＣＰ１３８の駆動要求電力であり、Ｐｃｈｇ［Ｗ］は、二次電池１４０を充放電する電力である。ＰＯＣ［Ｗ］は、間欠運転時等において高電位回避電圧とするために必要な電力である。ＰＴ／Ｍは、例えば、トラクションモーター１３６の回転数および要求トルクと、ＰＴ／Ｍとの関係を示すモーター特性から算出することができる。ＰＡＵＸは、例えば、現在のＦＣ補機１５０、ＡＣＰ１３８の消費電力の実測値に基づいて算出することができる。なお、ＰＡＵＸは、ＦＣ補機１５０の消費電力を定数とし、ＡＣＰ１３８の消費電力はモーターの回転数、要求トルクと、消費電力との関係を示すモーター特性から算出してもよい。Ｐｃｈｇは、例えば、二次電池１４０を目標のＳＯＣ（例えば、６０％）と、現在のＳＯＣと、Ｐｃｈｇとの関係を示したマップから算出することができる。ＰＯＣは、高電位回避電圧と、燃料電池１１０の電力―電流特性（Ｐ−Ｉ特性）と、電流―電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）から算出することができる。なお、ＰＯＣは固定値であってもよい。この「車両要求電力ＰＶＨＣＬ」は、特許請求の範囲の「発電要求電力」に該当する。
【００２５】
ＦＣ―ＥＣＵ１８２は、車両要求電力ＰＶＨＣＬを含む要求信号ＳＲＥＱを受信すると、車両要求電力ＰＶＨＣＬが燃料電池１１０の許容電力ＰＡＬＷ［Ｗ］を越えているか否の判定をおこなう。許容電力ＰＡＬＷとは、現在の燃料電池１１０が発電可能な電力の上限値であり、燃料電池１１０の現在の状態を示す種々のパラメーターから算出することができる。燃料電池１１０の現在の状態を示すパラメーターとは、例えば、燃料電池１１０の温度、ＡＣＰ１３８が取り込む外気の量、燃料電池１１０に供給される水素を貯蔵する水素タンク内の水素の残量、燃料電池１１０のアノード圧力およびカソード圧力などが含まれる。ＦＣ―ＥＣＵ１８２は、これらのパラメーターと許容電力ＰＡＬＷとの対応関係が示されたマップから許容電力ＰＡＬＷを算出することができる。ＦＣ―ＥＣＵ１８２は、車両要求電力ＰＶＨＣＬが許容電力ＰＡＬＷを越えていなければ、車両要求電力ＰＶＨＣＬに対応する電流値Ｉ［Ａ］および電圧値Ｖ［Ｖ］を含む回答信号ＳＲＥＳをＰＭ−ＥＣＵ１８１に発行する。車両要求電力ＰＶＨＣＬに対応する電流値Ｉおよび電圧値Ｖは、燃料電池１１０のＰ−Ｉ特性、Ｉ−Ｖ特性から算出することができる。ＦＣ―ＥＣＵ１８２は、車両要求電力ＰＶＨＣＬが許容電力ＰＡＬＷを越えていれば、許容電力ＰＡＬＷに対応する電流値Ｉおよび電圧値Ｖを含む回答信号ＳＲＥＳをＰＭ−ＥＣＵ１８１に発行する。
【００２６】
ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、車両要求電力ＰＶＨＣＬまたは許容電力ＰＡＬＷに対応する電流値Ｉおよび電圧値Ｖを含む回答信号ＳＲＥＳを受信すると、受信した電流値Ｉおよび電圧値Ｖをパワー指令ＰＣＯＭとしてＦＤＣ―ＥＣＵ１８３に発行する。ＦＤＣ―ＥＣＵ１８３は、パワー指令ＰＣＯＭを受信すると、パワー指令ＰＣＯＭに応じた電流値Ｉおよび電圧値Ｖを燃料電池１１０が出力するようにＦＣ昇圧コンバーター１２０を制御する。燃料電池１１０が実際に出力する電力をＦＣ発電電力ＰＦＣ［Ｗ］とも呼ぶ。
【００２７】
一方、ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、アクセル要求トルクＴＡＣＣからＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱ［Ｗ］を算出する。ＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱは、ＡＣＰ１３８をアクセル要求トルクＴＡＣＣに対応する駆動状態とするために必要な電力であり、例えば、ＴＡＣＣとＰＲＱとの関係を示す演算式から算出することができる。ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、算出したＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱを含む要求信号ＳＲＥＱをＦＣ―ＥＣＵ１８２に発行する。この「ＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱ」は、特許請求の範囲の「駆動要求電力」に該当する。
【００２８】
ＦＣ―ＥＣＵ１８２は、ＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱを含む要求信号ＳＲＥＱを受信すると、ＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱに対応するＡＣＰ１３８の回転数（ＡＣＰ必要回転数）ＲＲＱ［ｒｐｍ］を算出する。必要回転数ＲＲＱは、例えば、以下の方法で算出することができる。まず、ＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱの値、燃料電池１１０のＰ−Ｉ特性、Ｉ−Ｖ特性から、ＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱを発生させるための燃料電池１１０の電流値Ｉを算出する。そして、算出した電流値Ｉに対応する電荷量、および、発電時の電気化学反応式から、ＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱ発生させるための酸素量を算出する。そして、算出した酸素量、および、空気の成分比率から、ＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱを発生させるための空気量を算出し、算出した空気量からＡＣＰ１３８の必要回転数ＲＲＱを算出する。ＦＣ―ＥＣＵ１８２は、算出した必要回転数ＲＲＱを含む回答信号ＳＲＥＳをＰＭ−ＥＣＵ１８１に発行する。
【００２９】
ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、必要回転数ＲＲＱを含む回答信号ＳＲＥＳを受信すると、必要回転数ＲＲＱからＡＣＰ要求トルクＴＡＣＰ［Ｎ・ｍ］を算出する。ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、算出したＡＣＰ要求トルクＴＡＣＰを含むトルク指令ＴＣＯＭをＭＧ−ＥＣＵ１８４に発行する。ＭＧ−ＥＣＵ１８４は、ＡＣＰ要求トルクＴＡＣＰを含むトルク指令ＴＣＯＭを受信すると、ＡＣＰ要求トルクＴＡＣＰに応じた出力トルクが発生するようにＡＣＰ１３８を制御する。これにより、ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、ＡＣＰの実際の回転数（ＡＣＰ実回転数）ＲＡＣＴをＡＣＰ必要回転数ＲＲＱに近づける。
【００３０】
上述のように、本実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１は、車両要求電力ＰＶＨＣＬをドラビリ要求トルクＴＭＯＤから算出し、ＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱをアクセル要求トルクＴＡＣＣから算出するように構成されている。この構成により、算出した車両要求電力ＰＶＨＣＬ、すなわち、燃料電池１１０の発電要求電力が増加するときには、ＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱの増加速度を、発電要求電力（車両要求電力ＰＶＨＣＬ）の増加速度よりも速くすることができる。これにより、車両の急加速時、すなわち、車両要求電力ＰＶＨＣＬの急増時において、エアコンプレッサーの反応の遅れによる車両の加速感の悪化を低減させることができる。具体的には、ＡＣＰ１３８はイナーシャにより応答が遅く、車両要求電力ＰＶＨＣＬが急増にともなってＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱが増加しても、ＡＣＰ１３８が対応する回転数となるまでに遅れがある。従来の構成では、これによって、車両のトラクションモーターに必要な電力が十分に供給されず、アクセル踏込量に対する加速感が悪化する。一方、本実施形態では、ＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱの増加速度を、車両要求電力ＰＶＨＣＬの増加速度よりも速くすることで、ＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱに対してＡＣＰ１３８が遅れて供給した酸素量が、その時点において車両要求電力ＰＶＨＣＬに必要な空気量に近づくように構成される。これにより、必要な酸素の供給不足によってＦＣ発電電力ＰＦＣが車両要求電力ＰＶＨＣＬを下回る状態を発生しにくくし、トラクションモーター１３６に必要な電力が十分に供給されずに加速感が悪化する状態を発生しにくくすることができる。
【００３１】
図３は、本実施形態の燃料電池車両１０の状態を例示したタイミングチャートである。図３には、アクセル踏込量ＤＡＣＣと、アクセル要求トルクＴＡＣＣと、ドラビリ要求トルクＴＭＯＤと、実行トルクＴＡＣＴと、ＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱと、車両要求電力ＰＶＨＣＬと、ＦＣ発電電力ＰＦＣと、ＡＣＰ必要回転数ＲＲＱと、ＡＣＰ実回転数ＲＡＣＴとの時系列変化が例示されている。また、図３には、比較例１として、ＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱをドラビリ要求トルクＴＭＯＤから算出した場合におけるＡＣＰ必要回転数（比較例必要回転数ＲＣＥＲＱ）と、ＡＣＰの実際の回転数（比較例実回転数ＲＣＥＡＴ）が例示されている。ここでは、Ｔ１〜Ｔ２期間において運転者がアクセルを急激に踏み込んだものとして説明する。
【００３２】
アクセル要求トルクＴＡＣＣは、アクセル踏込量ＤＡＣＣに対応するため、Ｔ１〜Ｔ２期間において増加する。ドラビリ要求トルクＴＭＯＤは、アクセル要求トルクＴＡＣＣに対してレート処理されるため、アクセル要求トルクＴＡＣＣよりも緩やかに増加する。
車両要求電力ＰＶＨＣＬ、ＦＣ発電電力ＰＦＣ、および、実行トルクＴＡＣＴは、ドラビリ要求トルクＴＭＯＤに対応するため、同様にＴ１〜Ｔ３期間にかけて緩やかに増加する。ＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱは、アクセル要求トルクＴＡＣＣに対応するため、Ｔ１〜Ｔ２期間にかけて増加する。
【００３３】
ＡＣＰ必要回転数ＲＲＱは、ＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱに対応するため、Ｔ１〜Ｔ２期間において増加する。ＡＣＰ実回転数ＲＡＣＴは、ＡＣＰ必要回転数ＲＲＱに対して遅れるため、ここでは、Ｔ１〜Ｔ３期間において増加する。この結果、ＡＣＰ実回転数ＲＡＣＴの増加速度は、ＡＣＰ比較例実回転数ＲＣＥＡＴよりも、車両要求電力ＰＶＨＣＬの増加速度に近づく。すなわち、ＡＣＰ必要回転数ＲＲＱに対してＡＣＰ１３８が遅れて供給した空気量が、その時点において車両要求電力ＰＶＨＣＬに必要な空気量に近づく。これにより、ＦＣ発電電力ＰＦＣが車両要求電力ＰＶＨＣＬを下回ることを抑制できる。
【００３４】
一方、比較例１では、ＡＣＰ比較例必要回転数ＲＣＥＲＱは、ドラビリ要求トルクＴＭＯＤに対応するため、Ｔ１〜Ｔ３期間にかけて増加する。そのため、ＡＣＰ比較例実回転数ＲＣＥＡＴは、ここでは、Ｔ１〜Ｔ４期間にかけて増加する。この結果、ＡＣＰ比較例実回転数ＲＣＥＡＴの増加速度は、車両要求電力ＰＶＨＣＬの増加速度に対して大きく遅れる。すなわち、比較例必要回転数ＲＣＥＲＱに対してＡＣＰ１３８が遅れて供給した空気量は、その時点において車両要求電力ＰＶＨＣＬに必要な空気量よりも少なくなり、ＦＣ発電電力ＰＦＣが車両要求電力ＰＶＨＣＬを下回る。
【００３５】
図４は、比較例１の燃料電池車両の状態を例示したタイミングチャートである。図４には、アクセル踏込量ＤＡＣＣと、車両要求電力ＰＶＨＣＬと、ＦＣ発電電力ＰＦＣと、二次電池のアシスト電力ＰＡＳＳと、ＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱとの時系列変化が例示されている。比較例１の燃料電池車両は、上述したように、ＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱをドラビリ要求トルクＴＭＯＤから算出する点以外は本実施形態の燃料電池車両１０と同じである。上述したように、比較例１の燃料電池車両では、上述のように、アクセル踏込量ＤＡＣＣの急増時に、ＦＣ発電電力ＰＦＣが車両要求電力ＰＶＨＣＬを下回る。これにより、トラクションモーター１３６に必要な電力が十分に供給されないため、ドラビリ要求トルクに対して実行トルクが低下する。これにより、アクセル踏込量に対する加速感が悪化する。また、車両要求電力ＰＶＨＣＬに対してＦＣ発電電力ＰＦＣが不足した場合、不足分の一部をアシストするように、二次電池１４０の出力電力Ｐｏｕｔの少なくとも一部であるアシスト電力ＰＡＳＳがトラクションモーター１３６に供給される。しかし、車両の急加速が繰り返されると、二次電池からトラクションモーターへのアシスト電力ＰＡＳＳの供給が繰り返され、これにより、二次電池の蓄電量（ＳＯＣ）が低下して加速感の悪化が継続する。一方、本実施形態の燃料電池車両１０によれば、ＡＣＰ必要回転数ＲＲＱに対してＡＣＰ１３８の実回転数が遅れても、ＡＣＰ１３８が供給した空気量が、その時点において車両要求電力ＰＶＨＣＬに必要な空気量に近づくため、ＦＣ発電電力ＰＦＣが車両要求電力ＰＶＨＣＬを下回ることを抑制できる。これにより、アクセル踏込量ＤＡＣＣの急増時に、トラクションモーター１３６に必要な電力が十分に供給されない状態の発生を低減でき、加速感の悪化を抑制できる。また、二次電池からトラクションモーターへのアシスト電力ＰＡＳＳの供給を抑制できるため、車両の急加速が繰り返しによる、二次電池の蓄電量（ＳＯＣ）が低下を抑制できる。
【００３６】
以上説明した、本実施形態の燃料電池車両１０によれば、発電要求電力（車両要求電力ＰＶＨＣＬ）が急増するときには、発電要求電力の増加速度よりも速くＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱが増加するため、駆動要求電力に対してＡＣＰ１３８による必要な酸素の供給が遅れても、発電電力が発電要求電力を下回りにくくすることができる。これにより、車両の加速時などの発電要求電力の急増時に、トラクションモーター１３６に必要な電力が供給されないことによる加速感の悪化を低減できる。
【００３７】
Ｂ．第２実施形態：
第２実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１Ａは、第１実施形態と同様に、アクセル要求トルクＴＡＣＣからＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱを算出することによって、ＡＣＰ１３８の反応の遅れによる車両の加速感の悪化を抑制させる。一方、第２実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１Ａは、さらに、車両の急加速時に、ＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱの値を補正する補正処理を実行して、燃料電池車両１０の車重と転がり抵抗による加速感の悪化を抑制する。具体的には、第２実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１Ａは、トラクションモーター１３６のＴ／Ｍ消費電力ＰＣＯＮＳが急増する条件として予め設定されている条件を満たしたときにＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱの値を補正する補正処理を実行する。補正処理の開始条件については後述する。補正処理では、ＰＭ−ＥＣＵ１８１Ａは、アクセル要求トルクＴＡＣＣから算出したＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱに対して、燃料電池車両１０の車重および転がり抵抗によるトラクションモーター１３６の回転数のアクセル踏込量ＤＡＣＣに対する遅れを補うための電力を加えることによって、ＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱの値を補正する。
【００３８】
ＰＭ−ＥＣＵ１８１Ａは、まず、アクセル要求トルクＴＡＣＣを用いて、アクセル要求トルクＴＡＣＣによって燃料電池車両１０に生じる力（駆動力）ＦＴａｃｃを算出する。算出したＦＴａｃｃと、下記の式（２）から燃料電池車両１０の予測加速度ＡＥＸＰを算出する。
ＦＴａｃｃ＋ＦＲＲ＝ＭＶＨＣＬ・ＡＥＸＰ    ・・・（２）
ここで、ＦＲＲは、燃料電池車両１０の転がり抵抗に相当する値として予め設定された値である。ＭＶＨＣＬは燃料電池車両１０の車重に相当する値として予め設定された値である。ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、算出した予測加速度ＡＥＸＰを積算することによってトラクションモーター１３６の予測回転数ＲＥＸＰを算出する。ＰＭ−ＥＣＵ１８１Ａは、この予測回転数ＲＥＸＰに基づいてＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱを補正する。予測回転数ＲＥＸＰに基づいてＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱを補正する方法としては、例えば、予測回転数ＲＥＸＰと補正量（追加電力）との関係を示したマップによって、予測回転数ＲＥＸＰから補正量を算出してもよい。
【００３９】
図５は、第２実施形態の燃料電池車両１０Ａの状態を例示したタイミングチャートある。図５には、アクセル踏込量ＤＡＣＣと、アクセル要求トルクＴＡＣＣと、予測回転数ＲＥＸＰと、Ｔ／Ｍ実回転数ＲＴ／Ｍと、補正後のＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱと、補正前のＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱとの時系列変化が例示されている。補正前のＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱは、第１実施形態のＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱである。補正後のＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱは、Ｔ／Ｍ実回転数ＲＴ／Ｍに対する予測回転数ＲＥＸＰの増加分に相当する電力が追加されるため、補正前のＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱよりも値が大きくなる。第２実施形態の燃料電池車両１０Ａによれば、燃料電池車両１０の重量および転がり抵抗による加速感の悪化を抑制できる。これにより、車両の加速時において、アクセル踏込量に対する加速感の悪化をより低減させることができる。
【００４０】
図６は、補正処理の開始条件および停止条件を例示したタイミングチャートある。図６には、アクセル踏込量ＤＡＣＣと、補正処理の実行の有無と、Ｔ／Ｍ消費電力ＰＣＯＮＳとの時系列変化が例示されている。ここでは、「Ｔ／Ｍ消費電力ＰＣＯＮＳが急増する条件」として、アクセル踏込量ＤＡＣＣの増加速度、すなわち、単位時間あたりの増加幅ΔＤＡＣＣ［％／ｓ］が閾値ΔＤｔｈ以上となり、かつ、アクセル踏込量ＤＡＣＣが閾値Ｄｔｈ以上となった後から、トラクションモーター１３６が消費するＴ／Ｍ消費電力ＰＣＯＮＳの増加速度、すなわち、単位時間あたりの増加幅ΔＰＣＯＮＳ［％／ｓ］が閾値ΔＰｔｈ以下となるまでの間、が設定されている。すなわち、第２実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１Ａは、アクセル踏込量ＤＡＣＣの単位時間あたりの増加幅ΔＤＡＣＣが閾値ΔＤｔｈ以上となり、かつ、アクセル踏込量ＤＡＣＣが閾値Ｄｔｈ以上となると補正処理を開始し、Ｔ／Ｍ消費電力ＰＣＯＮＳの単位時間あたりの増加幅ΔＰＣＯＮＳが閾値ΔＰｔｈ以下となると補正処理を停止する。これにより、Ｔ／Ｍ消費電力ＰＣＯＮＳが急増する状態を容易に検出することができる。なお、「Ｔ／Ｍ消費電力ＰＣＯＮＳが急増する条件」は上記に限定されず、任意に設定することができる。
【００４１】
Ｃ．第３実施形態：
第３実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｂは、第１実施形態と同様に、アクセル要求トルクＴＡＣＣからＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱを算出することによって、ＡＣＰ１３８の反応の遅れによる車両の加速感の悪化を抑制させる。一方、第３実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｂは、さらに、二次電池１４０に充電余力がある場合は、ＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱの値を補正する補正処理を実行して、燃料電池車両１０の加速の繰り返しによる二次電池１４０の蓄電量（ＳＯＣ）の低下を抑制する。具体的には、第３実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｂは、トラクションモーター１３６のＴ／Ｍ消費電力ＰＣＯＮＳ、が急増する条件として予め設定されている条件を満たしたときにＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱの値を補正する補正処理を実行する。補正処理の開始条件および停止条件については第２実施形態と同様（図６）である。補正処理では、ＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｂは、アクセル要求トルクＴＡＣＣから算出したＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱに対して、二次電池１４０に充電するための電力（充電電力Ｐｉｎ）を加えることによって、前記駆動要求電力の値を補正する。ここでは、ＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｂは、二次電池１４０の温度および蓄電量に応じて設定される充電電力の上限値ＰＷｉｎ［Ｗ］を算出し、上限値ＰＷｉｎに相当する充電電力ＰｉｎをＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱに上乗せする。なお、充電電力Ｐｉｎは上限値Ｗｉｎ以下であってもよい。
【００４２】
ＰＷｉｎは、二次電池１４０のＳＯＣ充放電特性および温度充放電特性から算出することができる。ＳＯＣ充放電特性とは、二次電池１４０の蓄電量（ＳＯＣ）と、入力（充電）電力Ｐｉｎの許容入力上限値Ｗｉｎおよび出力（放電）電力Ｐｏｕｔの許容出力上限値Ｗｏｕｔと、が対応付けられたマップである。温度充放電特性とは、二次電池１４０の温度Ｔｂａと、入力電力の許容入力上限値Ｗｉｎおよび出力電力の許容出力上限値Ｗｏｕｔと、が対応付けられたマップである。ＰＭ−ＥＣＵ１８１は、ＳＯＣ検出部１４２から取得した蓄電量（ＳＯＣ）とＳＯＣ充放電特性から特定される許容入力上限値Ｗｉｎと、ＳＯＣ検出部１４２から取得した温度Ｔｂａと温度充放電特性から特定される許容入力上限値Ｗｉｎと、の小さい方をＰＷｉｎとして採用することができる。
【００４３】
図７は、第３実施形態の燃料電池車両１０Ｂの状態を例示したタイミングチャートある。図７には、アクセル踏込量ＤＡＣＣと、補正後のＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱと、補正前のＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱと、二次電池への充電電力Ｐｉｎとの時系列変化が例示されている。補正前のＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱは、第１実施形態のＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱである。補正後のＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱは、二次電池への充電電力Ｐｉｎに相当する電力が追加されるため、補正前のＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱよりも値が大きくなる。第３実施形態の燃料電池車両１０Ｂによれば、ＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱの上乗せ分を二次電池１４０に供給することができるため、燃料電池車両１０の加速の繰り返しによる二次電池１４０の蓄電量（ＳＯＣ）の低下を抑制して加速感をより継続させることができる。
【００４４】
Ｄ．第４実施形態：
第４実施形態の燃料電池車両１０Ｃは、燃料電池車両の加速時のトルクショックを抑制するためのトルクショック回避制御をおこなう点以外は、第１実施形態の燃料電池車両１０と同様である。燃料電池車両の加速時のトルクショックは、例えば、以下のようにして発生する。燃料電池車両の加速の開始時に、ＦＣ発電電力ＰＦＣが発電要求電力（車両要求電力ＰＶＨＣＬ）に対して遅れ、トラクションモーターへの供給電力が一時的に不足する。その後、ＦＣ発電電力ＰＦＣが急峻に立ち上がったときに、トラクションモーターに供給される電力が急増して実行トルクが急増し、一時的な急加速（トルクショック）が発生する。第４実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｃは、第４実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｃは、加速時にトルクショックが発生する条件として予め設定されている条件を満たしたときに、トルクショック回避制御を実行する。この「加速時にトルクショックが発生する条件」については後述する。トルクショック回避制御では、ＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｃは、第１実施形態と同様の方法で算出した車両要求電力ＰＶＨＣＬに対して、車両要求電力ＰＶＨＣＬと、ＦＣ発電電力ＰＦＣとの差分（不足量）ＤＩＦが減少するように車両要求電力ＰＶＨＣＬを補正する。ここでは、車両要求電力ＰＶＨＣＬに対してレートリミットを実施することによって車両要求電力ＰＶＨＣＬの値を低減させる。
【００４５】
図８は、第４実施形態の燃料電池車両１０Ｃの状態を例示したタイミングチャートである。図８には、アクセル踏込量ＤＡＣＣと、ドラビリ要求トルクＴＭＯＤと、実行トルクＴＡＣＴと、車両要求電力ＰＶＨＣＬと、ＦＣ発電電力ＰＦＣとの時系列変化が例示されている。また、図８には、レートリミットがおこなわれなかった場合の車両要求電力ＰＶＨＣＬの一部が比較例２として示されている。車両要求電力ＰＶＨＣＬは、Ｔ１〜Ｔ２期間において、ドラビリ要求トルクＴＭＯＤの増加にともなって増加する。一方、ＦＣ発電電力ＰＦＣは、車両要求電力ＰＶＨＣＬに対して遅れが生じるため、同期間においてほぼ増加していない。そのため、Ｔ１〜Ｔ２期間では、車両要求電力ＰＶＨＣＬと、ＦＣ発電電力ＰＦＣとの差分ＤＩＦが増大する。
【００４６】
ここでは、「加速時にトルクショックが発生する条件」として、ＦＣ発電電力ＰＦＣが閾値ＴＨＰＦＣ以下（ＴＨＰＦＣ≧ＰＦＣ）となり、かつ、車両要求電力ＰＶＨＣＬとＦＣ発電電力ＰＦＣとの差分ＤＩＦが閾値ＴＨＤＩＦ以上（ＤＩＦ≧ＴＨＤＩＦ）となること、が設定されている。この「閾値ＴＨＰＦＣ」は、特許請求の範囲の「第２の閾値」に該当し、「閾値ＴＨＤＩＦ」は、特許請求の範囲の「第１の閾値」に該当する。「閾値ＴＨＰＦＣ」および「閾値ＴＨＤＩＦ」は、例えば、実験等によってＦＣ発電電力ＰＦＣが急峻に立ち上がるタイミングを特定することによって得られる。
【００４７】
ここでは、Ｔ２時点において、この条件を満たしている。ＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｃは、Ｔ２時点において、上記条件を満たしていると判定すると、車両要求電力ＰＶＨＣＬに対してレートリミットを実施する。ここでは、レートリミットとして、算出された車両要求電力ＰＶＨＣＬに対して、車両要求電力ＰＶＨＣＬをＦＣ発電電力ＰＦＣにおきかえて、その値から設定されたレート値（固定値）ＲＤ［Ｗ／ｍｓ］で上昇させる。なお、レートリミットとしては、上記に限定されず、例えば、算出された車両要求電力ＰＶＨＣＬに対して、予め設定されたレート値（固定値）ＲＤ［Ｗ／ｍｓ］が差し引かれてもよい。これにより、Ｔ２時点以降において、車両要求電力ＰＶＨＣＬの値が減少し、車両要求電力ＰＶＨＣＬとＦＣ発電電力ＰＦＣとの差分ＤＩＦが減少する。これによって、ＦＣ発電電力ＰＦＣが車両要求電力ＰＶＨＣＬの値まで急峻に立ち上がっても、トラクションモーターに供給される電力が急増しないため、実行トルクは急増せず、トルクショックの発生が抑制される。一方、比較例２の車両要求電力ＰＶＨＣＬは、Ｔ２時点以降においても、値が減少しないため、車両要求電力ＰＶＨＣＬとＦＣ発電電力ＰＦＣとの差分ＤＩＦは減少しない。
【００４８】
図９は、比較例２の燃料電池車両の状態を例示したタイミングチャートである。図９には、アクセル踏込量ＤＡＣＣと、ドラビリ要求トルクＴＭＯＤと、実行トルクＴＡＣＴと、車両要求電力ＰＶＨＣＬと、ＦＣ発電電力ＰＦＣとの時系列変化が例示されている。
比較例２の燃料電池車両は、トルクショック回避制御を実施しない点以外は第４実施形態の燃料電池車両１０Ｃと同じである。上述したように、比較例２の燃料電池車両は、Ｔ２時点において、車両要求電力ＰＶＨＣＬに対してレートリミットを実施しないため、Ｔ２時点において差分ＤＩＦが減少しない。よって、その後、Ｔ３時点において、ＦＣ発電電力ＰＦＣが車両要求電力ＰＶＨＣＬの値まで急峻に立ち上がったときに、実行トルクは急増し、トルクショックが発生する。一方、本実施形態の燃料電池車両１０Ｃによれば、トルクショック回避制御によって差分ＤＩＦの増大が抑制されるため、トルクショックの発生を低減できる。
【００４９】
Ｅ．第５実施形態：
第５実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｄは、第４実施形態と同様に、トルクショック回避制御をおこなう。一方、第４実施形態のレート値ＲＤは固定値として説明したが、第５実施形態のレート値ＲＤは、「加速時にトルクショックが発生する条件」を満たしてからの経過時間によって、値が変化するように構成されている。それ以外の構成は第４実施形態と同様である。
【００５０】
図１０は、第５実施形態の燃料電池車両１０Ｄの状態を例示したタイミングチャートである。図１０には、車両要求電力ＰＶＨＣＬと、ＦＣ発電電力ＰＦＣと、差分ＤＩＦと、カウント処理の実行の有無と、カウント値ＣＯとの時系列変化が例示されている。第５実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｄは、トルクショック回避制御において、「加速時にトルクショックが発生する条件」を満たしてからの経過時間をカウントする「カウント処理」をおこなう。ここでは、「加速時にトルクショックが発生する条件」として、第４実施形態と同様に、ＦＣ発電電力ＰＦＣが閾値ＴＨＰＦＣ以下となり、かつ、差分ＤＩＦが閾値ＴＨＤＩＦ以上となること、が設定されている。ＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｄは、Ｔ１時点において、この条件を満たしていると判定すると、トルクショック回避制御とともにカウント処理を開始する。ここでは、カウント処理によって得られるカウント値ＣＯは、「加速時にトルクショックが発生する条件」を満たしてからの経過時間と正比例する。ＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｄは、カウント値ＣＯに応じたレート値ＲＤを用いて、算出した車両要求電力ＰＶＨＣＬに対してレートリミットを実施する。
【００５１】
図１１は、第５実施形態のカウント値ＣＯとレート値ＲＤとの関係を例示した説明図である。ＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｄは、図１１に対応したマップを備えており、カウント処理によって得られるカウント値ＣＯと、図１１に対応するマップからレート値ＲＤを算出する。そして、算出したレート値ＲＤを用いて、車両要求電力ＰＶＨＣＬに対してレートリミットを実施する。すなわち、算出された車両要求電力ＰＶＨＣＬに対して、車両要求電力ＰＶＨＣＬをＦＣ発電電力ＰＦＣにおきかえて、その値から設定されたレート値（変動値）ＲＤで上昇させる。なお、算出された車両要求電力ＰＶＨＣＬに対して、算出したレート値（変動値）ＲＤが差し引かれてもよい。この構成によれば、例えば、「加速時にトルクショックが発生する条件」を満たしてからの経過時間の増加によってＦＣ発電電力ＰＦＣの増加が開始し、カウント値ＣＯが小さいときに、レート値ＲＤを大きくすることができる。これにより、車両要求電力ＰＶＨＣＬに対するレートリミットの実施によって、車両要求電力ＰＶＨＣＬが必要以上に減少して車両の加速感が悪化することを抑制できる。
【００５２】
Ｆ．第６実施形態：
第６実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｅは、第５実施形態と同様に、トルクショック回避制御およびカウント処理をおこなう。一方、第５実施形態のカウント値ＣＯは、経過時間に正比例するものとして説明したが、第６実施形態のカウント値ＣＯは、差分ＤＩＦに応じて、増加量（カウントアップ量ＣＵ）が変化するように構成されている。それ以外の構成は第５実施形態と同様である。
【００５３】
図１２は、第６実施形態の差分ＤＩＦとカウントアップ量ＣＵとの関係を例示した説明図である。本実施形態では、差分ＤＩＦが大きくなるほど、カウントアップ量ＣＵが大きくなるように構成されている。ＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｅは、図１２に対応したマップを備えており、カウント処理を開始すると、差分ＤＩＦと、図１２に対応するマップからカウントアップ量ＣＵを算出する。そして、算出したカウントアップ量ＣＵでカウント値ＣＯを増加させる。この構成によれば、例えば、車両要求電力ＰＶＨＣＬの立ち上がりが速いときに、カウント値ＣＯを素早く増加させることができる。これにより、その後、ＦＣ発電電力ＰＦＣが増加し、カウント値ＣＯが減少したときに、レート値ＲＤを小さくすることができる。
【００５４】
Ｇ．第７実施形態：
第７実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｆは、第４実施形態と同様に、トルクショック回避制御をおこなう。一方、第４実施形態では、車両要求電力ＰＶＨＣＬを補正する方法として、車両要求電力ＰＶＨＣＬに対してレートリミットを実施していたが、第７実施形態では、これ以外の方法によっても、車両要求電力ＰＶＨＣＬの補正をおこなうように構成されている。それ以外の構成は第４実施形態と同様である。
【００５５】
図１３は、第７実施形態の燃料電池車両１０Ｆの状態を例示したタイミングチャートである。図１３には、トルクショック回避制御の実行の有無と、車両要求電力ＰＶＨＣＬと、ＦＣ発電電力ＰＦＣとの時系列変化が例示されている。第７実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｆは、トルクショック回避制御において、ＦＣ発電電力ＰＦＣが第２の閾値ＴＨ２ＰＦＣ以下か否かによって、車両要求電力ＰＶＨＣＬを補正する方法を切り換える。具体的には、第７実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｆは、トルクショック回避制御において、ＦＣ発電電力ＰＦＣが第２の閾値ＴＨ２ＰＦＣ以下の場合、第４実施形態と異なり、ＦＣ発電電力ＰＦＣに対してレート処理をおこなった値を補正後の車両要求電力ＰＶＨＣＬとする。すなわち、レート値ＲＤと、車両要求電力ＰＶＨＣＬから補正後の車両要求電力ＰＶＨＣＬを算出するのではなく、ＦＣ発電電力ＰＦＣから補正後の車両要求電力ＰＶＨＣＬを算出する。一方、第７実施形態のＰＭ−ＥＣＵ１８１Ｆは、トルクショック回避制御において、ＦＣ発電電力ＰＦＣが第２の閾値ＴＨ２ＰＦＣより大きい場合、第４実施形態と同様に、車両要求電力ＰＶＨＣＬに対してレートリミットを実施して補正後の車両要求電力ＰＶＨＣＬを算出する。なお、本実施形態では、第２の閾値ＴＨ２ＰＦＣは、「加速時にトルクショックが発生する条件」に含まれる閾値ＴＨＰＦＣよりも小さい（ＴＨＰＦＣ＞ＴＨ２ＰＦＣ）。この構成によれば、ＦＣ発電電力ＰＦＣの値を用いて値を低減させた車両要求電力ＰＶＨＣＬを算出するため、車両要求電力ＰＶＨＣＬに対してレートリミットを実施して補正後の車両要求電力ＰＶＨＣＬを算出する場合よりも算出時間を短くすることができる。これにより、制御の遅れによるトルクショックの発生を低減できる。
【００５６】
Ｈ．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。
【００５７】
Ｈ−１．変形例１：
第１実施形態〜第７実施形態の構成は適宜組み合わせることができる。例えば、第３実施形態の構成と第４実施形態の構成とを組み合わせてもよい。この場合、ＰＭ−ＥＣＵは、二次電池１４０に充電余力がある場合は、ＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱの値を補正する補正処理を実行し、加速時にトルクショックが発生する条件を満たしたときに、トルクショック回避制御を実行する。
【００５８】
Ｈ−２．変形例２：
第１〜７実施形態の燃料電池１１０は、エアコンプレッサー（ＡＣＰ）１３８によって酸素が供給されているが、燃料電池１１０に酸素を供給する手段はエアコンプレッサー以外のポンプであってもよい。また、第１〜７実施形態では、ＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱは、ＡＣＰ１３８をアクセル要求トルクＴＡＣＣに対応する駆動状態とするために必要な電力であるとした。しかし、ＡＣＰ駆動要求電力ＰＲＱには、バルブの駆動電力などＡＣＰ１３８の駆動電力以外の電力が含まれていてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１０…燃料電池車両
１００…燃料電池システム
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…トラクションモーター
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
１８０…制御装置
１９０…アクセル位置検出部
ＷＬ…車輪
【図１】
2016096650.tif 000003
【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】
2016096650.tif 000009
【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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