特開 2024-119351 発電制御装置、発電制御方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024119351

(43)【公開日】2024-09-03

(54)【発明の名称】発電制御装置、発電制御方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04858 20160101AFI20240827BHJP

   H01M 8/04313 20160101ALI20240827BHJP

   H01M 8/04537 20160101ALI20240827BHJP

   H01M 8/00 20160101ALI20240827BHJP

   B60L 58/40 20190101ALI20240827BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04858

H01M8/04313

H01M8/04537

H01M8/00 A

H01M8/00 Z

B60L58/40

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023026180

(22)【出願日】2023-02-22

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2024-06-18

(71)【出願人】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004222

【氏名又は名称】弁理士法人創光国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100166006

【弁理士】

【氏名又は名称】泉 通博

(74)【代理人】

【識別番号】100154070

【弁理士】

【氏名又は名称】久恒 京範

(74)【代理人】

【識別番号】100153280

【弁理士】

【氏名又は名称】寺川 賢祐

(74)【代理人】

【識別番号】100167793

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 学

(72)【発明者】

【氏名】吉永 寛史

【テーマコード（参考）】

5H125

5H127

【Ｆターム（参考）】

5H125AA01

5H125AC07

5H125AC12

5H125BC05

5H125BC15

5H125BD02

5H125CA01

5H125DD01

5H125EE27

5H125EE33

5H125EE42

5H125EE52

5H125EE61

5H127AB04

5H127AB29

5H127AC05

5H127BA02

5H127BB02

5H127DB66

5H127DB69

5H127DB91

5H127DB92

5H127DB99

5H127DC45

5H127DC96

5H127FF12

(57)【要約】

【課題】交差点を走行する際の発電による燃料電池スタックの劣化を抑制する。
【解決手段】発電制御装置１０は、車両の速度、車両と進行方向前方の信号機との距離、及び信号機の各灯火色の変更時刻を示す信号機情報を取得する取得部１２１と、速度と距離とに基づいて車両が信号機を通過する時刻を算出し、信号機情報に基づいて信号機を通過する時刻に信号機が灯火する色を特定する色特定部１２２と、車両に要求された駆動トルクで走行するために車両が備えるモータが消費する消費電力と、車両が備える燃料電池スタックが供給している供給電力との差である不足電力を特定する電力特定部１２３と、色特定部１２２が特定した、信号機が灯火する色が赤色又は黄色である場合、燃料電池スタックからモータに供給電力を供給するとともに、車両が備えるバッテリからモータに不足電力を供給することを決定する決定部１２４と、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の速度、前記車両と進行方向前方の信号機との距離、及び前記信号機の各灯火色の変更時刻を示す信号機情報を取得する取得部と、
前記速度と前記距離とに基づいて前記車両が前記信号機を通過する時刻を算出し、前記信号機情報に基づいて前記信号機を通過する時刻に前記信号機が灯火する色を特定する色特定部と、
前記車両に要求された駆動トルクで走行するために前記車両が備えるモータが消費する消費電力と、前記車両が備える燃料電池スタックが供給している供給電力との差である不足電力を特定する電力特定部と、
前記色特定部が特定した、前記信号機が灯火する色が赤色又は黄色である場合、前記燃料電池スタックから前記モータに前記供給電力を供給するとともに、前記車両が備えるバッテリから前記モータに前記不足電力を供給することを決定する決定部と、
を有する発電制御装置。

【請求項2】

前記取得部は、前記信号機情報として、前記信号機が灯火している色、前記変更時刻、及び当該変更時刻の後に灯火する色を取得する、
請求項１に記載の発電制御装置。

【請求項3】

前記取得部は、前記車両のアクセル開度をさらに取得し、
前記決定部は、走行中の前記車両の前記消費電力に対応する第１駆動トルクよりも前記アクセル開度に対応する第２駆動トルクが大きく、かつ前記信号機が灯火する色が赤色又は黄色である場合、前記燃料電池スタックから前記モータに前記供給電力を供給するとともに、前記第２駆動トルクに対応する消費電力と前記供給電力との差である不足電力を前記バッテリから前記モータに供給することを決定する、
請求項１に記載の発電制御装置。

【請求項4】

前記決定部は、前記色特定部が特定した、前記信号機が灯火する色が赤色又は黄色であり、且つ前記バッテリの充電率が閾値以上である場合、前記バッテリから前記モータに前記不足電力を供給することを決定する、
請求項１に記載の発電制御装置。

【請求項5】

前記決定部は、前記バッテリが前記モータに前記不足電力を供給した後に前記車両が停止し、且つ前記バッテリの充電率が閾値未満である場合、前記燃料電池スタックから前記バッテリに電力を供給することを決定する、
請求項１に記載の発電制御装置。

【請求項6】

燃料電池スタックとバッテリとから供給された電力で動作するモータを備える車両を制御する発電制御装置であって、
現在の時刻における車両の進行方向前方の信号機の第１状態を示す第１情報、及び前記車両が前記信号機を通過する時刻における前記信号機の第２状態を示す第２情報を取得する取得部と、
前記第１状態と前記第２状態とが異なる場合は、前記第１状態と前記第２状態とが同じ場合よりも、前記燃料電池スタックの発電量の変化が小さくなるように、前記燃料電池スタック及び前記バッテリから前記モータに供給する電力量を決定する決定部と、
を有する発電制御装置。

【請求項7】

前記決定部は、前記第１状態と前記第２状態とが異なる場合、前記車両が加速する動作により増加した前記モータに供給する電力を前記バッテリから供給するように決定する、
請求項６に記載の発電制御装置。

【請求項8】

プロセッサが実行する、
車両の速度、前記車両と進行方向前方の信号機との距離、及び前記信号機の各灯火色の変更時刻を示す信号機情報を取得するステップと、
前記速度と前記距離とに基づいて前記車両が前記信号機を通過する時刻を算出し、前記信号機情報に基づいて前記信号機を通過する時刻に前記信号機が灯火する色を特定するステップと、
前記車両に要求された駆動トルクで走行するために前記車両が備えるモータが消費する消費電力と、前記車両が備える燃料電池スタックが供給している供給電力との差である不足電力を算出するステップと、
前記信号機が灯火する色を特定するステップにおいて特定した色が赤色又は黄色である場合、前記燃料電池スタックから前記モータに前記供給電力を供給するとともに、前記車両が備えるバッテリから前記モータに前記不足電力を供給することを決定するステップと、
を有する発電制御方法。

【請求項9】

プロセッサに、
車両の速度、前記車両と進行方向前方の信号機との距離、及び前記信号機の各灯火色の変更時刻を示す信号機情報を取得するステップと、
前記速度と前記距離とに基づいて前記車両が前記信号機を通過する時刻を算出し、前記信号機情報に基づいて前記信号機を通過する時刻に前記信号機が灯火する色を特定するステップと、
前記車両に要求された駆動トルクで走行するために前記車両が備えるモータが消費する消費電力と、前記車両が備える燃料電池スタックが供給している供給電力との差である不足電力を算出するステップと、
前記信号機が灯火する色を特定するステップにおいて特定した色が赤色又は黄色である場合、前記燃料電池スタックから前記モータに前記供給電力を供給するとともに、前記車両が備えるバッテリから前記モータに前記不足電力を供給することを決定するステップと、
を実行させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発電制御装置、発電制御方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１のハイブリッド車両の制御装置は、交差点の有無に応じて、モータで走行するために出力する電力の上限値を設定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－５２６５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、電力を出力する燃料電池スタックの触媒に塗布された白金粒子は、発電時の負荷の変動に伴い電圧が変動することで、溶出又は析出して粗大化するため、燃料電池スタックが劣化しやすい。その結果、従来の制御装置においては、車両が交差点の手前で加速した後に信号機の色が黄色又は赤色に変化したことにより減速すると、必要な電力量の変動に伴い負荷が変動するため、燃料電池スタックの劣化が進むという問題があった。

【0005】

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、交差点を走行する際の発電による燃料電池スタックの劣化を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１の態様に係る発電制御装置は、車両の速度、前記車両と進行方向前方の信号機との距離、及び前記信号機の各灯火色の変更時刻を示す信号機情報を取得する取得部と、前記速度と前記距離とに基づいて前記車両が前記信号機を通過する時刻を算出し、前記信号機情報に基づいて前記信号機を通過する時刻に前記信号機が灯火する色を特定する色特定部と、前記車両に要求された駆動トルクで走行するために前記車両が備えるモータが消費する消費電力と、前記車両が備える燃料電池スタックが供給している供給電力との差である不足電力を特定する電力特定部と、前記色特定部が特定した、前記信号機が灯火する色が赤色又は黄色である場合、前記燃料電池スタックから前記モータに前記供給電力を供給するとともに、前記車両が備えるバッテリから前記モータに前記不足電力を供給することを決定する決定部と、を有する。

【0007】

前記取得部は、前記信号機情報として、前記信号機が灯火している色、前記変更時刻、及び当該変更時刻の後に灯火する色を取得してもよい。

【0008】

前記取得部は、前記車両のアクセル開度をさらに取得し、前記決定部は、走行中の前記車両の前記消費電力に対応する第１駆動トルクよりも前記アクセル開度に対応する第２駆動トルクが大きく、かつ前記信号機が灯火する色が赤色又は黄色である場合、前記燃料電池スタックから前記モータに前記供給電力を供給するとともに、前記第２駆動トルクに対応する消費電力と前記供給電力との差である不足電力を前記バッテリから前記モータに供給することを決定してもよい。

【0009】

前記決定部は、前記色特定部が特定した、前記信号機が灯火する色が赤色又は黄色であり、且つ前記バッテリの充電率が閾値以上である場合、前記バッテリから前記モータに前記不足電力を供給することを決定してもよい。

【0010】

前記決定部は、前記バッテリが前記モータに前記不足電力を供給した後に前記車両が停止し、且つ前記バッテリの充電率が閾値未満である場合、前記燃料電池スタックから前記バッテリに電力を供給することを決定してもよい。

【0011】

本発明の第２の態様に係る発電制御装置は、燃料電池スタックとバッテリとから供給された電力で動作するモータを備える車両を制御する発電制御装置であって、現在の時刻における車両の進行方向前方の信号機の第１状態を示す第１情報、及び前記車両が前記信号機を通過する時刻における前記信号機の第２状態を示す第２情報を取得する取得部と、前記第１状態と前記第２状態とが異なる場合は、前記第１状態と前記第２状態とが同じ場合よりも、前記燃料電池スタックの発電量の変化が小さくなるように、前記燃料電池スタック及び前記バッテリから前記モータに供給する電力量を決定する決定部と、を有する。

【0012】

前記決定部は、前記第１状態と前記第２状態とが異なる場合、前記車両が加速する動作により増加した前記モータに供給する電力を前記バッテリから供給するように決定してもよい。

【0013】

本発明の第３の態様に係る発電制御方法は、プロセッサが実行する、車両の速度、前記車両と進行方向前方の信号機との距離、及び前記信号機の各灯火色の変更時刻を示す信号機情報を取得するステップと、前記速度と前記距離とに基づいて前記車両が前記信号機を通過する時刻を算出し、前記信号機情報に基づいて前記信号機を通過する時刻に前記信号機が灯火する色を特定するステップと、前記車両に要求された駆動トルクで走行するために前記車両が備えるモータが消費する消費電力と、前記車両が備える燃料電池スタックが供給している供給電力との差である不足電力を算出するステップと、前記信号機が灯火する色を特定するステップにおいて特定した色が赤色又は黄色である場合、前記燃料電池スタックから前記モータに前記供給電力を供給するとともに、前記車両が備えるバッテリから前記モータに前記不足電力を供給することを決定するステップと、を有する。

【0014】

本発明の第４の態様に係るプログラムは、プロセッサに、車両の速度、前記車両と進行方向前方の信号機との距離、及び前記信号機の各灯火色の変更時刻を示す信号機情報を取得するステップと、前記速度と前記距離とに基づいて前記車両が前記信号機を通過する時刻を算出し、前記信号機情報に基づいて前記信号機を通過する時刻に前記信号機が灯火する色を特定するステップと、前記車両に要求された駆動トルクで走行するために前記車両が備えるモータが消費する消費電力と、前記車両が備える燃料電池スタックが供給している供給電力との差である不足電力を算出するステップと、前記信号機が灯火する色を特定するステップにおいて特定した色が赤色又は黄色である場合、前記燃料電池スタックから前記モータに前記供給電力を供給するとともに、前記車両が備えるバッテリから前記モータに前記不足電力を供給することを決定するステップと、を実行させる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、交差点を走行する際の発電による燃料電池スタックの劣化を抑制するという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本実施形態に係る車両Ｓの概要を説明するための図である。

【図2】電力の供給元を決定する動作を説明するための図である。

【図3】モータ７に供給する電力量を説明するための図である。

【図4】発電制御装置１０における処理シーケンスの例を示す図である。

【図5】変形例に係る車両Ｓの概要を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

＜車両Ｓの概要＞
図１は、本実施形態に係る車両Ｓの概要を説明するための図である。図１に示す車両Ｓは、受信装置１と、距離特定装置２と、速度センサ３と、アクセルセンサ４と、ＦＣ（Fuel Cell）スタック５と、バッテリ６と、モータ７と、を備える。車両Ｓは、例えば、ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle；すなわちハイブリッド車）又はＥＶ（Electric Vehicle；すなわち電気自動車）であり、車両Ｓが走行するためにモータ７が消費する電力をＦＣスタック５から供給するハイブリッドモードで動作する。

【0018】

受信装置１は、Ｖ２Ｘ（Vehicle-to-Everything）通信を介して、車両Ｓの周囲の送信装置から情報を受信する無線通信装置である。無線通信の規格は、例えばＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communications）であるが、これに限らない。送信装置は、例えば、車両Ｓの周囲の信号機又は当該信号機と通信可能な情報処理装置である。送信装置から受信する情報は、例えば、信号機が灯火している色、信号機の灯火色を変更する時刻及び変更後の灯火色である。

【0019】

距離特定装置２は、車両Ｓの進行方向前方に設置された信号機と車両Ｓとの距離を特定する処理を実行する。距離特定装置２は、例えば、車両Ｓに搭載されたＡＤＡＳ（Advanced Driver-Assistance Systems；先進運転支援システム）が備えるＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）等の三次元レーザ（不図示）が車両Ｓの周囲の物体を測定して生成した点群データに基づいて、信号機と車両Ｓとの距離を特定する。信号機と車両Ｓとの距離は、信号機が設置された位置と車両Ｓの位置との距離でもよいし、信号機に対応する一時停止線の位置と車両Ｓの位置との距離でもよい。

【0020】

速度センサ３は、車両Ｓの速度を検出して発電制御装置１０に送信する。アクセルセンサ４は、車両Ｓが備えるアクセルペダル（不図示）の踏込量を検出し、踏込量に対応するアクセル開度を発電制御装置１０に送信する。

【0021】

ＦＣスタック５は、複数の燃料電池セルを積層（スタック）した燃料電池スタックであり、例えば、水素ガス等の燃料ガスと、空気中の酸素等の酸化剤ガスとの化学反応により発電を行う。ＦＣスタック５は、発電した電気を、バッテリ６又はモータ７に供給する。バッテリ６は、充放電可能な蓄電池であり、車両Ｓが備える電装品（不図示）に電気を供給する。また、バッテリ６は、ＦＣスタック５が発電した電気とモータ７が発生した回生電力とを充電する。モータ７は、ＦＣスタック５から供給された電気を用いて、車両Ｓが駆動するための動力を発生させる動力源である。モータ７は、車両Ｓがブレーキ（不図示）を用いて減速する場合に回生電力を発生し、バッテリ６に電気を供給する。

【0022】

発電制御装置１０は、車両Ｓに要求されたトルクをモータ７に発生させるために、ＦＣスタック５の発電量を決定する処理を実行する。発電制御装置１０は、電子部品を含む筐体を有していてもよく、電子部品が実装されたプリント基板であってもよい。

【0023】

ところで、ＦＣスタック５においては、触媒金属として用いられる白金が塗布されている。白金は、ＦＣスタック５が発電する際の負荷の変動に伴い電圧が変動することで溶出又は析出して粗大化するため、ＦＣスタック５は、発電量が変動すると劣化しやすくなる。一例として、信号機の手前で加速した車両Ｓが当該信号機を通過するまでに、信号機の灯火色が変わる場合（すなわち、車両Ｓが交差点の手前で加速した後に信号機の灯火色が黄色又は赤色に変化するような場合）は、車両Ｓが加速した直後に減速することが想定される。このような場合、モータ７に発生させるトルクの変化に伴いＦＣスタック５が発電する際の負荷が変動するため、ＦＣスタック５が劣化しやすくなる。

【0024】

そこで、発電制御装置１０は、車両Ｓの進行方向前方に設置された信号機と車両Ｓとの距離、及び信号機の灯火色が変化する時刻に基づいて、車両Ｓが加速した直後に減速することが想定されると判定した場合は、ＦＣスタック５に加えてバッテリ６からもモータ７に電気を供給する。すなわち、発電制御装置１０は、車両Ｓが信号機を通過するまでに信号機の状態が変化する場合は、信号機の状態が変化しない場合よりも、ＦＣスタック５の発電量の変化が小さくなるように、ＦＣスタック５及びバッテリ６から供給する電力量を制御する。具体的には、車両Ｓが信号機を通過する前に消費電力が増加した場合は、バッテリ６から供給する電力を増加させ、信号機の状態が変化することによりモータ７に要求されるトルクが変化したとしても、ＦＣスタック５の発電量の変化を抑制する。このように動作することで、要求されたトルクのうち車両Ｓの加速に伴い変動するトルクに対応する電力をバッテリ６から供給できるため、ＦＣスタック５の発電量の変動を抑制できる。その結果、ＦＣスタック５の劣化を抑制することができる。
以下、発電制御装置１０の構成及び動作を詳細に説明する。

【0025】

＜発電制御装置１０の構成＞
発電制御装置１０は、記憶部１１と、制御部１２と、を有する。制御部１２は、取得部１２１と、色特定部１２２と、電力特定部１２３と、決定部１２４と、走行制御部１２５と、を有する。

【0026】

記憶部１１は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶媒体を有する。記憶部１１は、制御部１２が実行するプログラムを記憶している。記憶部１１は、ＦＣスタック５及びバッテリ６からモータ７に電気を供給するための各種の情報を記憶している。一例として、記憶部１１は、車両Ｓのアクセル開度と速度とに対応するモータ７のトルクを示すトルクマップを記憶している。トルクマップは、アクセル開度と速度とを軸とする二次元空間上の平面として表されており、当該平面には、アクセル開度と速度とに関連付けられたモータ７のトルクが示されている。

【0027】

制御部１２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＥＣＵ（Electronic Control Unit）等のプロセッサである。制御部１２は、記憶部１１に記憶されたプログラムを実行することにより、取得部１２１、色特定部１２２、電力特定部１２３、決定部１２４及び走行制御部１２５として機能する。なお、制御部１２は、１つのプロセッサで構成されていてもよいし、複数のプロセッサ又は１以上のプロセッサと電子回路との組み合わせにより構成されていてもよい。
以下、制御部１２により実現される各部の構成を説明する。

【0028】

取得部１２１は、車両Ｓの速度、車両Ｓのアクセル開度、車両Ｓと進行方向前方の信号機との距離、及び信号機の各灯火色の変更時刻を示す信号機情報を取得する。信号機情報は、例えば、信号機が灯火している色、灯火色の変更時刻、及び当該変更時刻の後に灯火する色を含む。取得部１２１は、例えば、受信装置１が信号機から受信した信号機情報、距離特定装置２が特定した信号機と車両Ｓとの距離、速度センサ３が検出した車両Ｓの速度、及びアクセルセンサ４が検出したアクセル開度を取得する。なお、信号機と車両Ｓとの距離は、信号機が設置された位置と車両Ｓの位置との距離、又は信号機に対応する一時停止線の位置と車両Ｓの位置との距離のいずれかである。

【0029】

色特定部１２２は、車両Ｓが進行方向前方の信号機を通過する時刻における信号機の灯火色を特定する。例えば、色特定部１２２は、現在の時刻、車両Ｓの速度及び信号機と車両Ｓとの距離に基づいて、車両Ｓが信号機を通過する時刻を算出する。そして、色特定部１２２は、信号機情報に基づいて信号機を通過する時刻に信号機が灯火する色を特定する。

【0030】

例えば、信号機を通過する時刻「９時５分３０秒」を色特定部１２２が算出し、信号機情報が「灯火している色は青色」、「変更時刻は９時５分３５秒」及び「変更時刻の後に灯火する色は黄色」を示すとする。この場合、色特定部１２２は、信号機を通過する時刻における信号機の灯火色を「青色」に特定する。

【0031】

電力特定部１２３は、車両Ｓに要求された駆動トルクで走行するために車両Ｓが備えるモータ７が消費する消費電力と、車両Ｓが備えるＦＣスタック５が供給している供給電力との差である不足電力を特定する。例えば、電力特定部１２３は、記憶部１１に記憶されたトルクマップが示すモータ７のトルクを参照することにより、車両Ｓのアクセル開度と速度とに対応するモータ７のトルクを特定する。続いて、電力特定部１２３は、特定したトルクを発生させるためにモータが消費する消費電力を算出し、当該消費電力と現時刻におけるＦＣスタック５の発電量（すなわち供給電力）との差である不足電力を特定する。

【0032】

決定部１２４は、モータ７に電力を供給する供給元（すなわち、ＦＣスタック５及びバッテリ６の少なくともいずれか）と、供給元が供給する電力量とを決定する。決定部１２４は、色特定部１２２が特定した、車両Ｓが信号機を通過する時刻における信号機の灯火色が青色である場合、ＦＣスタック５からモータ７に、電力特定部１２３が算出した消費電力を供給することを決定する。一方で、決定部１２４は、色特定部１２２が特定した信号機の灯火色が赤色又は黄色である場合、ＦＣスタック５からモータ７に供給電力を供給するとともに、車両Ｓが備えるバッテリ６からモータ７に不足電力を供給することを決定する。

【0033】

図２は、電力の供給元を決定する動作を説明するための図である。図２に示す車両Ｓは、道路Ａを交差点Ｔに向かって走行しており、信号機Ｒ１に対応する一時停止線Ｋ１を通過しようとしている。図２において、位置Ｌ０は車両Ｓの先頭の位置を示し、位置Ｌ１は車両Ｓが加速を開始した位置を示し、位置Ｌ２は信号機Ｒ１の灯火色が黄色に変化したことにより車両Ｓが減速を開始した位置を示す。

【0034】

まず、色特定部１２２は、取得部１２１が取得した車両Ｓの速度及び一時停止線Ｋ１と位置Ｌ０との距離に基づいて、車両Ｓが一時停止線Ｋ１を通過する時刻を算出する。色特定部１２２は、取得部１２１が取得した信号機Ｒ１の信号機情報に基づいて、算出した時刻における信号機Ｒ１の灯火色が赤色であるか否かを判定する。色特定部１２２が信号機Ｒ１の灯火色が赤色であると判定した場合、決定部１２４は、ＦＣスタック５からモータ７に供給電力を供給する。さらに決定部１２４は、車両Ｓが加速する場合に、バッテリ６からモータ７に加速に伴う不足電力を供給することを決定する。すなわち、決定部１２４は、車両Ｓが信号機Ｒ１を通過する前に信号機Ｒ１の状態が変化する場合に、信号機Ｒ１の状態が変化しない場合よりもＦＣスタック５の発電量の変化を抑制するために、バッテリ６からモータ７に加速に伴う不足電力を供給することを決定する。決定部１２４がこのように動作することで、車両Ｓの加速及び減速に伴い変動する消費電力と、ＦＣスタック５が供給する供給電力との差である不足電力をバッテリ６からモータ７に供給できるため、ＦＣスタック５の発電量の変動を抑制できる。その結果、ＦＣスタック５の劣化を抑制できる。

【0035】

なお、決定部１２４は、図２に示す位置Ｌ１において車両Ｓが加速し、位置Ｌ２において車両Ｓが減速しなかった場合、車両Ｓが交差点Ｔを通過する時刻より前の時刻においては、不足電力をバッテリ６から供給し、当該時刻を経過した後は、不足電力をＦＣスタック５から供給することを決定してもよい。車両Ｓが交差点Ｔを通過する時刻は、例えば、色特定部１２２が算出した、車両Ｓが信号機Ｒ１を通過する時刻（図２においては一時停止線Ｋ１を通過する時刻）である。決定部１２４がこのように動作することで、不足電力を供給し続けたバッテリ６の充電率が、放電可能な充電率の範囲よりも低くなることを抑制できる。

【0036】

決定部１２４は、車両Ｓに要求された駆動トルクにさらに基づいて、モータ７に電力を供給する供給元と、供給する電力量とを決定してもよい。決定部１２４は、例えば、走行中の車両Ｓの消費電力に対応する第１駆動トルクよりもアクセル開度に対応する第２駆動トルクが大きく、かつ車両Ｓが一時停止線Ｋ１を通過する時刻において信号機Ｒ１の灯火色が赤色又は黄色であるか否かを判定する。第１駆動トルクは、所定の時刻にモータ７が発生しているトルクであり、第２駆動トルクは、所定の時刻のアクセル開度に基づいて、所定の時刻の次の時刻にモータ７が発生させるトルクである。

【0037】

続いて、決定部１２４は、第１駆動トルクより第２駆動トルクが大きく、かつ車両Ｓが一時停止線Ｋ１を通過する時刻において信号機Ｒ１の灯火色が赤色又は黄色であると判定した場合に、ＦＣスタック５からモータ７に供給電力を供給するとともに、第２駆動トルクに対応する消費電力と供給電力との差である不足電力をバッテリ６からモータ７に供給することを決定する。すなわち、決定部１２４は、車両Ｓに加速することが要求され、かつ色特定部１２２が特定した信号機Ｒ１の灯火色が赤色又は黄色である場合に、ＦＣスタック５から供給電力を供給するとともに、バッテリ６から不足電力を供給することを決定する。

【0038】

図３は、モータ７に供給する電力量を説明するための図である。図３（ａ）は、電力特定部１２３が算出した消費電力を示し、図３（ｂ）は、ＦＣスタック５がモータ７に供給する供給電力を示し、図３（ｃ）は、バッテリ６がモータ７に供給する不足電力を示す。図３の横軸は時刻を示し、図３の縦軸は電力量を示す。図３に示す時刻Ｔ１は、車両Ｓが加速を開始する時刻（図２に示す位置Ｌ１を車両Ｓの先頭が走行する時刻）であり、図３に示す時刻Ｔ２は、車両Ｓが加速を終了するとともに減速を開始する時刻（図２に示す位置Ｌ２を車両Ｓの先頭が走行する時刻）である。図３においては、色特定部１２２が、図２に示す信号機Ｒ１の灯火色を赤色に特定したものとする。

【0039】

例えば、図３に示す時刻Ｔ０において、電力特定部１２３は、記憶部１１に記憶されたトルクマップを参照することにより、時刻Ｔ０に取得部１２１が取得した車両Ｓの速度とアクセル開度とに関連付けられたトルクを第２駆動トルクに特定する。決定部１２４は、時刻Ｔ０における消費電力Ｗ１に対応する第１駆動トルクと電力特定部１２３が特定した第２駆動トルクとが同じであることにより、時刻Ｔ０において車両Ｓが加速を要求されていないことを特定する。そして、決定部１２４は、時刻Ｔ０の次の時刻にモータ７に供給する電力量が、ＦＣスタック５が供給する供給電力Ｗ１であり、バッテリ６からモータ７に供給する不足電力が０であることを決定する。

【0040】

続いて、車両Ｓが加速を開始した時刻Ｔ１において、取得部１２１は、時刻Ｔ１より前の時刻に取得したアクセル開度よりも大きいアクセル開度を取得する。電力特定部１２３は、時刻Ｔ１に取得部１２１が取得した車両の速度とアクセル開度とに基づいて、時刻Ｔ１における消費電力Ｗ１に対応する第１駆動トルクよりも大きい第２駆動トルクを特定する。決定部１２４は、時刻Ｔ１における第２駆動トルクが第１駆動トルクよりも大きいことにより、車両Ｓが加速を要求されていることを特定し、時刻Ｔ１の次の時刻である時刻Ｔ３の消費電力が、当該第２駆動トルクに対応する消費電力Ｗ３であることを特定する。そして、決定部１２４は、時刻Ｔ３において、供給電力Ｗ１をＦＣスタック５からモータ７に供給するとともに、不足電力「Ｗ３－Ｗ１」をバッテリ６からモータ７に供給することを決定する。

【0041】

発電制御装置１０が上記のように動作することで、車両Ｓが加速することにより、モータ７の消費電力が増加するとしても、増加する電力（すなわち、不足電力）をバッテリ６からモータ７に供給できる。その結果、ＦＣスタック５からモータ７に供給する供給電力の電力量の変動を抑制できるため、ＦＣスタック５の劣化を抑制できる。

【0042】

決定部１２４は、色特定部１２２が特定した、信号機Ｒ１が灯火する色が赤色又は黄色であり、且つバッテリ６の充電率が閾値以上である場合、バッテリ６からモータ７に不足電力を供給することを決定してもよい。閾値は、バッテリ６が放電可能な充電率の下限値であり、例えば３０％である。決定部１２４は、色特定部１２２が特定した、信号機Ｒ１が灯火する色が赤色又は黄色であり、且つバッテリ６の充電率が閾値未満である場合、ＦＣスタック５からモータ７に消費電力を供給することを決定する。決定部１２４がこのように動作することで、バッテリ６が放電できないことにより車両Ｓが備える電装品（不図示）に電気を供給できなくなることを防ぐことができる。

【0043】

決定部１２４は、バッテリ６がモータ７に不足電力を供給した後に車両Ｓが停止し、且つバッテリ６の充電率が閾値未満である場合、ＦＣスタック５からバッテリ６に電力を供給することを決定してもよい。例えば、図２に示す位置Ｌ１から位置Ｌ２までの距離においてバッテリ６が不足電力を供給した後に、車両Ｓが一時停止線Ｋ１で停止したとする。この場合、決定部１２４は、バッテリ６の充電率が放電可能な充電率の下限値未満である場合は、ＦＣスタック５からバッテリ６に電力を供給する。決定部１２４がこのように動作することで、バッテリ６が放電できなくなることを防ぐことができる。

【0044】

走行制御部１２５は、例えば、ＶＣＵ（Vehicle Control Unit）であり、ＦＣスタック５及びバッテリ６からモータ７に電力を供給させる。走行制御部１２５は、決定部１２４がＦＣスタック５からモータ７に供給電力を供給することを決定した場合に、ＦＣスタック５からモータ７に供給電力を供給させる。走行制御部１２５は、決定部１２４がバッテリ６からモータ７に不足電力を供給することを決定した場合に、バッテリ６からモータ７に不足電力を供給させる。なお、本実施形態においては、走行制御部１２５が発電制御装置１０に含まれているが、走行制御部１２５は、発電制御装置１０の外部にある電子機器として車両Ｓに搭載されていてもよい。

【0045】

＜発電制御装置１０における処理シーケンス＞
図４は、発電制御装置１０における処理シーケンスの例を示す図である。図４に示す処理シーケンスは、モータ７に電力を供給する供給元を決定する動作を示す。発電制御装置１０は、図４に示す処理シーケンスを一定時間ごとに繰り返す。

【0046】

まず、取得部１２１は、車両Ｓの速度、車両Ｓの進行方向前方に設置された信号機と車両Ｓとの距離、及び当該信号機から受信した信号機情報を取得する（Ｓ１１）。色特定部１２２は、取得部１２１が取得した速度及び距離に基づいて、車両Ｓが信号機を通過する時刻を算出し、信号機情報に基づいて、算出した時刻に信号機が灯火する色を特定する（Ｓ１２）。

【0047】

続いて、取得部１２１は、アクセルセンサ４が検出したアクセル開度を取得する（Ｓ１３）。電力特定部１２３は、記憶部１１に記憶されたトルクマップを参照することにより、車両Ｓの速度及びアクセル開度に関連付けられたトルクを車両Ｓに要求された駆動トルクに特定する。電力特定部１２３は、駆動トルクをモータ７が発生するための消費電力を算出し、当該消費電力とＦＣスタック５が供給する供給電力との差である不足電力を特定する（Ｓ１４）。不足電力が０である場合（Ｓ１５のＮＯ）、発電制御装置１０は、Ｓ１３及びＳ１４の動作を繰り返す。不足電力が０よりも大きい場合（Ｓ１５のＹＥＳ）、決定部１２４は、色特定部１２２が特定した信号機の灯火色に基づいて不足電力の供給元を決定する。

【0048】

色特定部１２２が特定した灯火色が赤色又は黄色である場合（Ｓ１６のＹＥＳ）、決定部１２４は、バッテリ６からモータ７に不足電力を供給することを決定する（Ｓ１７）。すなわち、決定部１２４は、ＦＣスタック５からモータ７に供給電力を供給するとともに、バッテリ６からモータ７に不足電力を供給することを決定する。色特定部１２２が特定した灯火色が赤色又は黄色ではない場合（Ｓ１６のＮＯ）、決定部１２４は、ＦＣスタック５からモータ７に不足電力を供給することを決定する（Ｓ１８）。すなわち、決定部１２４は、供給電力と不足電力とを加算した消費電力をＦＣスタック５からモータ７に供給することを決定する。

【0049】

＜変形例＞
以上の説明においては、発電制御装置１０が、車両Ｓが進行方向前方の信号機Ｒ１を通過する時刻における信号機Ｒ１の灯火色が赤色又は黄色である場合に、ＦＣスタック５からモータ７に供給電力を供給するとともに、バッテリ６からモータ７に不足電力を供給することを決定する動作を説明したが、これに限らない。

【0050】

発電制御装置１０は、信号機Ｒ１の灯火色を示す情報と異なる情報（以下、「信号機の状態を示す情報」という）を取得して、モータ７に電力を供給する供給元を決定してもよい。信号機の状態を示す情報は、信号機が示す交通に関する指示であり、例えば、停止を指示する状態（赤色を示す灯火色に対応する状態）、安全に停止できない場合を除き停止を指示する状態（黄色を示す灯火色に対応する状態）、及び、進行可能な状態（青色を示す灯火色に対応する状態）のいずれかを示す情報である。信号機の状態を示す情報は、方向指示を含む複数の指示を含んでいてもよい。

【0051】

図５は、変形例に係る変形例に係る車両Ｓの概要を説明するための図である。図５に示す車両Ｓは、色特定部１２２を有しない点と状態特定部１２６を有する点とにおいて図１に示す車両Ｓと異なり、他の点において同じである。状態特定部１２６の詳細は後述するが、受信装置１から信号機の状態を示す情報を取得し、信号機Ｒ１の状態を特定する動作を行う。

【0052】

取得部１２１は、受信装置１を介して、信号機Ｒ１から、現在の信号機の第１状態を示す第１情報（現在情報）を取得する。取得部１２１は、信号機Ｒ１の状態が変化する時刻と、信号機Ｒ１の状態が変化する時刻の前の時刻と、信号機Ｒ１の状態が変化する時刻の次の時刻と、の少なくともいずれかにおける信号機Ｒ１の第２状態を示す第２情報（変化情報）を取得する。

【0053】

状態特定部１２６は、取得した現在情報及び変化情報に基づいて、車両Ｓの進行方向前方の信号機Ｒ１が、車両Ｓが信号機Ｒ１を通過する時刻までに信号機Ｒ１の状態が変化するか否かを判定する。すなわち、状態特定部１２６は、第１情報が示す第１状態と第２情報が示す第２状態とが同じであるか否かを判定する。状態特定部１２６は、判定結果を決定部１２４に出力する。

【0054】

決定部１２４は、状態特定部１２６から取得した判定結果及び電力特定部１２３が特定したトルク値に基づいて、ＦＣスタック５及びバッテリ６からモータ７に供給する電力を決定する。決定部１２４は、車両Ｓの進行方向前方の信号機Ｒ１の状態が、車両Ｓが信号機Ｒ１を通過する時刻よりも前の時刻に変化する場合（すなわち、状態特定部１２６から取得した判定結果が、第１状態と第２状態とが異なることを示す場合）、車両Ｓが信号機Ｒ１を通過するまでは、供給電力の変化量が小さくなるように、バッテリ６からモータ７に供給する不足電力を決定する。これにより、車両Ｓの加減速動作に伴う消費電力の変動によって、ＦＣスタック５から出力される供給電力が変化することを抑制できる。

【0055】

信号機Ｒ１の状態が、「進行可能を示す状態」から「停止指示を示す状態」へ変化する場合、運転者は、信号機Ｒ１が進行可能を示す状態（青灯火）である間に、交差点を通過するために車両Ｓを加速させ、信号機Ｒ１が停止指示を示す状態（赤灯火又は黄灯火）に変化したことに応じて車両Ｓを減速させることが想定される。そこで、状態特定部１２６は、車両Ｓが信号機Ｒ１を通過する時刻よりも前の時刻における信号機Ｒ１の状態が、進行可能を示す状態から停止指示を示す状態へ変化するか否かを判定し、判定結果を決定部１２４に出力してもよい。この時、決定部１２４は、車両Ｓの進行方向前方の信号機Ｒ１の状態が、車両Ｓが信号機Ｒ１を通過する時刻よりも前に「進行可能を示す状態」から「停止指示を示す状態」へ変化する場合に、消費電力の変動量をバッテリ６から供給するように、バッテリ６からモータ７に供給する不足電力を決定する。このように動作することで、信号機の状態の変化が予測される場合に、ＦＣスタック５からの電力供給を抑制し、バッテリ６からの電力供給を促進できる。

【0056】

また、信号機Ｒ１の状態が「停止指示を示す状態」から「進行可能を示す状態へ変化」する場合、運転者は、減速させる操作から加速させる操作に切り替え、且つ信号機Ｒ１を通過したのち、加速させる操作を中止する（すなわち一定の速度で走行させる操作に切り替える）ことが想定される。そこで、信号機Ｒ１の状態が、「停止指示を示す状態」から「進行可能を示す状態」へ変化する場合は、上述のような制御を行わなくてもよい。すなわち、決定部１２４が、電力特定部１２３が特定した消費電力をＦＣスタック５に供給させるように決定してもよい。

【0057】

上記のように動作することで、車両Ｓが走行中に信号機Ｒ１のある交差点に差し掛かり、前記車両Ｓが信号機Ｒ１を通過するまでに信号機Ｒ１の状態が変化する（信号機Ｒ１の変化により車両Ｓに加減速が発生する可能性がある）場合、少なくとも交差点を通過するまでは、ＦＣスタック５の発電量の変化を抑制するように、ＦＣスタック５とバッテリ６とを制御するということができる。したがって、ＦＣスタック５の劣化を抑制することが可能である。

【0058】

＜発電制御装置１０による効果＞
以上説明したように、発電制御装置１０は、車両Ｓが進行方向前方の信号機を通過する時刻における当該信号機の灯火色を特定する色特定部１２２と、モータ７が消費する消費電力とＦＣスタック５が供給する供給電力との差である不足電力を特定する電力特定部１２３と、色特定部１２２が特定した灯火色が赤色又は黄色である場合に、ＦＣスタック５からモータ７に供給電力を供給するとともに、バッテリ６からモータ７に不足電力を供給することを決定する決定部１２４と、を有する。

【0059】

発電制御装置１０がこのように構成されることで、車両Ｓが交差点の手前で加速した直後に減速することにより、モータ７が発生するトルクが変化し、モータ７が消費する電力が変化したとしても、ＦＣスタック５に加えてバッテリ６からもモータ７に電気を供給するため、ＦＣスタック５の発電量の変動を抑制できる。その結果、ＦＣスタック５の劣化を抑制できる。

【0060】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

【符号の説明】

【0061】

１ 受信装置
２ 距離特定装置
３ 速度センサ
４ アクセルセンサ
５ ＦＣスタック
６ バッテリ
７ モータ
１０ 発電制御装置
１１ 記憶部
１２ 制御部
１２１ 取得部
１２２ 色特定部
１２３ 電力特定部
１２４ 決定部
１２５ 走行制御部
１２６ 状態特定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【手続補正書】

【提出日】2024-03-15

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の速度、前記車両と進行方向前方の信号機との距離、及び前記信号機の各灯火色の変更時刻を示す信号機情報を取得する取得部と、
前記速度と前記距離とに基づいて前記車両が前記信号機を通過する時刻を算出し、前記信号機情報に基づいて前記信号機を通過する時刻に前記信号機が灯火する色を特定する色特定部と、
前記車両に要求された駆動トルクで走行するために前記車両が備えるモータが消費する消費電力と、前記車両が備える燃料電池スタックが供給している供給電力との差である不足電力を特定する電力特定部と、
前記色特定部が特定した、前記信号機が灯火する色が赤色又は黄色である場合、前記燃料電池スタックから前記モータに前記供給電力を供給するとともに、前記車両が備えるバッテリから前記モータに前記不足電力を供給することを決定する決定部と、
を有する発電制御装置。

【請求項2】

前記取得部は、前記信号機情報として、前記信号機が灯火している色、前記変更時刻、及び当該変更時刻の後に灯火する色を取得する、
請求項１に記載の発電制御装置。

【請求項3】

前記取得部は、前記車両のアクセル開度をさらに取得し、
前記決定部は、走行中の前記車両の前記消費電力に対応する第１駆動トルクよりも前記アクセル開度に対応する第２駆動トルクが大きく、かつ前記信号機が灯火する色が赤色又は黄色である場合、前記燃料電池スタックから前記モータに前記供給電力を供給するとともに、前記第２駆動トルクに対応する消費電力と前記供給電力との差である不足電力を前記バッテリから前記モータに供給することを決定する、
請求項１に記載の発電制御装置。

【請求項4】

前記決定部は、前記色特定部が特定した、前記信号機が灯火する色が赤色又は黄色であり、且つ前記バッテリの充電率が閾値以上である場合、前記バッテリから前記モータに前記不足電力を供給することを決定する、
請求項１に記載の発電制御装置。

【請求項5】

前記決定部は、前記バッテリが前記モータに前記不足電力を供給した後に前記車両が停止し、且つ前記バッテリの充電率が閾値未満である場合、前記燃料電池スタックから前記バッテリに電力を供給することを決定する、
請求項１に記載の発電制御装置。

【請求項6】

プロセッサが実行する、
車両の速度、前記車両と進行方向前方の信号機との距離、及び前記信号機の各灯火色の変更時刻を示す信号機情報を取得するステップと、
前記速度と前記距離とに基づいて前記車両が前記信号機を通過する時刻を算出し、前記信号機情報に基づいて前記信号機を通過する時刻に前記信号機が灯火する色を特定するステップと、
前記車両に要求された駆動トルクで走行するために前記車両が備えるモータが消費する消費電力と、前記車両が備える燃料電池スタックが供給している供給電力との差である不足電力を算出するステップと、
前記信号機が灯火する色を特定するステップにおいて特定した色が赤色又は黄色である場合、前記燃料電池スタックから前記モータに前記供給電力を供給するとともに、前記車両が備えるバッテリから前記モータに前記不足電力を供給することを決定するステップと、
を有する発電制御方法。

【請求項7】

プロセッサに、
車両の速度、前記車両と進行方向前方の信号機との距離、及び前記信号機の各灯火色の変更時刻を示す信号機情報を取得するステップと、
前記速度と前記距離とに基づいて前記車両が前記信号機を通過する時刻を算出し、前記信号機情報に基づいて前記信号機を通過する時刻に前記信号機が灯火する色を特定するステップと、
前記車両に要求された駆動トルクで走行するために前記車両が備えるモータが消費する消費電力と、前記車両が備える燃料電池スタックが供給している供給電力との差である不足電力を算出するステップと、
前記信号機が灯火する色を特定するステップにおいて特定した色が赤色又は黄色である場合、前記燃料電池スタックから前記モータに前記供給電力を供給するとともに、前記車両が備えるバッテリから前記モータに前記不足電力を供給することを決定するステップと、
を実行させるためのプログラム。