特許 7347325 車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-11

(45)【発行日】2023-09-20

(54)【発明の名称】車両

(51)【国際特許分類】

   B60L 7/14 20060101AFI20230912BHJP

   B60L 58/40 20190101ALI20230912BHJP

   B60L 58/15 20190101ALI20230912BHJP

   H01M 8/00 20160101ALI20230912BHJP

   H01M 8/04537 20160101ALI20230912BHJP

   H01M 8/04858 20160101ALI20230912BHJP

   H01M 8/04313 20160101ALI20230912BHJP

【ＦＩ】

B60L7/14

B60L58/40

B60L58/15

H01M8/00 Z

H01M8/00 A

H01M8/04537

H01M8/04858

H01M8/04313

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020090026

(22)【出願日】2020-05-22

(65)【公開番号】P2021184681

(43)【公開日】2021-12-02

【審査請求日】2022-05-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高崎 明日香

【審査官】上野 力

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－２０４５０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０２５４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１８０４６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１３５８６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｌ ７／１４

Ｂ６０Ｌ ５８／４０

Ｂ６０Ｌ ５８／１５

Ｈ０１Ｍ ８／００

Ｈ０１Ｍ ８／０４５３７

Ｈ０１Ｍ ８／０４８５８

Ｈ０１Ｍ ８／０４３１３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発電機と、
前記発電機による発電電力を蓄えるバッテリと、
前記バッテリからの放電電力によって車輪を駆動するとともに、前記バッテリへ回生電力を供給することによって前記車輪を制動する走行用のモータジェネレータと、
少なくとも一つの補機と、
前記バッテリの充電余力が所定のレベルを下回るときに、前記回生電力の少なくとも一部を余剰電力として、前記少なくとも一つの補機によって消費する余剰電力消費制御を実行可能な制御装置と、を備える車両であって、
前記余剰電力消費制御は、
前記車両の速度である車速を検出する処理と、
前記余剰電力と前記車速とに基づいて、前記少なくとも一つの補機が消費すべき電力値を示す消費要求値と、前記発電機が発電すべき電力値を示す発電要求値とを設定する処理と、を含み、
前記車速が第１速度を下回るときに、前記消費要求値は、前記余剰電力よりも大きな値に設定され、前記発電要求値は、前記消費要求値と前記余剰電力との差分に応じて設定され、
前記車速が前記第１速度を上回るときに、前記消費要求値は、前記余剰電力と等しい値に設定され、前記発電要求値は、ゼロに設定される、
車両。

【請求項2】

前記車速が前記第１速度と等しいときに、前記消費要求値は、前記余剰電力よりも大きな値に設定され、前記発電要求値は、前記消費要求値と前記余剰電力との差分に応じて設定される、請求項１に記載の車両。

【請求項3】

前記消費要求値に設定される、前記余剰電力よりも大きな値は、予め定められた固定値である、請求項１又は２に記載の車両。

【請求項4】

前記余剰電力消費制御は、前記車速に基づいて、前記バッテリが放電すべき電力値を示す放電要求値を設定する処理をさらに含み、
前記車速が第２速度を下回るときに、前記放電要求値はゼロでない値に設定されるとともに、前記消費要求値及び前記発電要求値を設定する処理では、設定された前記放電要求値が前記余剰電力に加算される、請求項１から３のいずれか一項に記載の車両。

【請求項5】

前記車速が前記第２速度を上回るときに、前記放電要求値はゼロに設定される、請求項４に記載の車両。

【請求項6】

前記車速が前記第２速度と等しいときに、前記放電要求値はゼロでない値に設定されるとともに、前記消費要求値及び前記発電要求値を設定する処理において、設定された前記放電要求値が前記余剰電力に加算される、請求項４又は５に記載の車両。

【請求項7】

前記放電要求値に設定される前記ゼロでない値は、前記余剰電力の値に応じて決定される、請求項４から６のいずれか一項に記載の車両。

【請求項8】

前記余剰電力消費制御は、前記車速が前記第２速度を下回るときに、前記バッテリに対して設定されている放電電力の上限値を、一時的に緩和する処理をさらに含む、請求項４から７のいずれか一項に記載の車両。

【請求項9】

前記第１速度は、前記第２速度よりも大きい、請求項４から８のいずれか一項に記載の車両。

【請求項10】

前記発電機は、燃料電池である、請求項１から９のいずれか一項に記載の車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書が開示する技術は、走行用のモータジェネレータを有する車両に関する。

【背景技術】

【0002】

引用文献１に、車両が開示されている。この車両は、燃料電池車であって、発電機である燃料電池と、燃料電池による発電電力を蓄えるバッテリと、バッテリからの放電電力によって車輪を駆動する走行用のモータジェネレータとを備える。モータジェネレータはさらに、バッテリへ回生電力を供給することによって、車輪を制動するように構成されている。以下、走行用のモータジェネレータを、単に走行用モータと称することがある。

【0003】

バッテリが満充電の状態になると、走行用モータによる回生電力を、バッテリに蓄電することができなくなる。即ち、車両を回生制動することができなくなる。このような状況を避けるために、従来の車両では、バッテリの充電余力が所定のレベルを下回るときに、回生電力の少なくとも一部を余剰電力として、複数の補機によって消費することが行われている。以下、このような補機を利用して余剰電力を消費する制御処理を、余剰電力消費制御と称する。

【0004】

余剰電力消費制御では、先ず、走行用モータや補機による電力需給に基づいて、余剰電力が決定される。次いで、決定された余剰電力に基づいて、補機に対する消費電力の要求値が設定される。そして、設定された要求値に基づいて、一又は複数の補機を特別に動作させる（即ち、本来の機能を発揮する目的ではなく、余剰電力消費制御のために動作させる）ことにより、余剰電力を消費することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１９－１６１６８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

例えば、車両が上り坂で坂道発進するときに、車両が一時的に後退してから前進することがある。この場合、車両が後退している間は、走行用モータが回生電力を発生するので、必要に応じて余剰電力消費制御が実行される。その後、車両が前進し始めると、走行用モータが電力消費を開始するので、必要に応じて発電機による発電が開始される。この間、車両は極めて低速で走行するので、走行用モータへの供給電力に変動が生じると、その変動が車両の挙動（特に速度）にも強く現れやすい。このような状態において、発電機の動作が開始されると、発電機による発電電力が安定するまでの間、車両の挙動が不安定となるおそれがある。このような問題は、車両の坂道発進に限られず、例えば車両が後退から前進へ切り替わるときにも起こり得る。

【0007】

上記の問題を鑑みて、本明細書は、余剰電力消費制御を実行する車両において、進行方向の切り替わり時に生じ得る不安定な挙動を抑制するための技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本明細書が開示する技術は、車両に具現化される。この車両は、発電機と、発電機による発電電力を蓄えるバッテリと、バッテリからの放電電力によって車輪を駆動するとともに、バッテリへ回生電力を供給することによって車輪を制動する走行用のモータジェネレータとを備える。この車両はさらに、少なくとも一つの補機と、バッテリの充電余力が所定のレベルを下回るときに、回生電力の少なくとも一部を余剰電力として、少なくとも一つの補機によって消費する余剰電力消費制御を実行可能な制御装置とを備える。

【0009】

余剰電力消費制御は、車両の速度である車速を検出する処理と、余剰電力と車速とに基づいて、少なくとも一つの補機が消費すべき電力値を示す消費要求値と、発電機が発電すべき電力値を示す発電要求値とを設定する処理とを含む。そして、車速が第１速度を下回るときに、消費要求値は、余剰電力よりも大きな値に設定され、発電要求値は、消費要求値と余剰電力との差分に応じて設定される。

【0010】

上記した構成によると、車両の速度が第１速度を下回るときは、余剰電力が生じている場合でも、それ以上の電力が補機によって消費されることで、発電機による発電が実施される。従って、例えば車両が坂道発進するときは、車両が後退している段階から、発電機による発電が開始される。このように、車両の進行方向が切り替わるのに先立って、発電機による発電が予め開始されていれば、その後に車両の進行方向が切り替わるタイミング迄に、発電機の動作を安定させることができる。これにより、走行用モータへの供給電力が変動することを回避して、車両の挙動を安定させることができる。

【0011】

ところで、余剰電力消費制御では、補機に対して設定された消費要求値と、補機による実際の電力消費値との間に、誤差が生じることがある。そして、このような誤差の発生は、走行用モータの回生電力や供給電力に影響を与えることから、前述した坂道発進のときのように、車両の進行方向が切り替わる状況において、車両の挙動を不安定にするおそれがある。

【0012】

上記の問題を鑑み、本明細書が開示する技術は、次の車両にも具現化される。この車両は、発電機と、発電機による発電電力を蓄えるバッテリと、バッテリからの放電電力によって車輪を駆動するとともに、バッテリへ回生電力を供給することによって車輪を制動する走行用のモータジェネレータとを備える。この車両はさらに、少なくとも一つの補機と、バッテリの充電余力が所定のレベルを下回るときに、回生電力の少なくとも一部を余剰電力として、少なくとも一つの補機によって消費する余剰電力消費制御を実行可能な制御装置とを備える。

【0013】

余剰電力消費制御は、車両の速度である車速を検出する処理と、余剰電力と車速とに基づいて、バッテリが放電すべき電力値を示す放電要求値と、少なくとも一つの補機が消費すべき電力値を示す消費要求値とを設定する処理とを含む。そして、車速が第２速度を下回るときに、放電要求値は、ゼロでない値に設定されるとともに、消費要求値については、設定された放電要求値を前記した余剰電力に加算した値に設定される。

【0014】

上記した構成によると、車両の速度が第２速度を下回るときは、余剰電力が生じている場合でも、それを超える電力が補機によって消費されることで、バッテリによる放電が実施される。従って、例えば車両が坂道発進するときは、車両が後退している段階から、バッテリによる放電が開始される。その結果、補機に対して設定された消費要求値と、補機による実際の電力消費値との間に誤差が生じた場合でも、それに応じてバッテリの放電電力が受動的に変動することで、走行用モータに与える影響を回避又は抑制することができる。このように、車両の進行方向が切り替わるのに先立って、バッテリによる放電を開始しておくことによって、補機による消費電力の誤差を許容することができる。その結果、車両が極めて低速で走行する状況においても、車両の挙動を安定させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施例の車両１０の構成を模式的に示すブロック図。

【図2】制御装置３０が実行し得る余剰電力消費制御を示すフローチャート。

【図3】余剰電力消費制御において、車速Ｖと発電要求値ＦＣ＿ＲＱとの関係を示すグラフ。

【図4】制御装置３０が実行し得る余剰電力消費制御の他の一例を示すフローチャート。

【図5】制御装置３０が実行し得る余剰電力消費制御のさらに別の一例を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本技術の一実施形態において、車速が第１速度を上回るときに、消費要求値は余剰電力と等しい値に設定され、発電要求値はゼロに設定されてもよい。即ち、車速が特に低速でない場合は、余剰電力が発生している状況下で、発電機による発電を無用に行う必要はない。

【0017】

本技術の一実施形態において、車速が第１速度と等しいときに、消費要求値は、余剰電力よりも大きな値に設定され、発電要求値は、消費要求値と前記余剰電力との差分に応じて設定されてもよい。即ち、車速が第１速度と等しいときは、車速が第１速度を下回るときと同様に、消費要求値及び発電要求値が設定されてもよい。但し、他の実施形態として、車速が第１速度と等しいときは、前述した車速が第１速度を上回るときと同様に、消費要求値が余剰電力と等しい値に設定され、発電要求値はゼロに設定されてもよい。

【0018】

本技術の一実施形態において、消費要求値に設定される値であって、前記した余剰電力よりも大きな値は、予め定められた固定値であってもよい。このような構成によると、消費設定値を設定する処理や、それに応じて他の要求値を設定する処理等が、複雑になることを避けることができる。

【0019】

本技術の一実施形態において、前記した余剰電力消費制御は、車速に基づいて、バッテリが放電すべき電力値を示す放電要求値を設定する処理をさらに含んでもよい。この場合、車速が第２速度を下回るときに、放電要求値はゼロでない値に設定されるとともに、前述した消費要求値及び発電要求値を設定する処理において、設定された放電要求値が余剰電力に加算されるとよい。このような構成によると、車両の速度が第２速度を下回るときは、余剰電力が生じている場合でも、それを超える電力が補機によって消費されることで、バッテリによる放電が実施される。従って、前述した説明から理解されるように、補機に対して設定された消費要求値と、補機による実際の電力消費値との間に誤差が生じた場合でも、それに応じてバッテリの放電電力が受動的に変動することで、走行用モータに与える影響を回避又は抑制することができる。従って、車両が極めて低速で走行する状況においても、車両の挙動を安定させることができる。

【0020】

上記に加えて、車速が第２速度を上回るときに、放電要求値はゼロに設定されてもよい。即ち、車速が特に低速でない場合は、余剰電力が発生している状況下で、バッテリによる放電を無用に行う必要はない。

【0021】

本技術の一実施形態において、車速が第２速度と等しいときに、放電要求値はゼロでない値に設定されるとともに、消費要求値及び発電要求値を設定する処理では、設定された放電要求値が余剰電力に加算されてもよい。即ち、車速が第２速度と等しいときは、車速が第２速度を下回るときと同様に、放電要求値、消費要求値及び発電要求値が設定されてもよい。但し、他の実施形態として、車速が第２速度と等しいときは、車速が第２速度を上回るときと同様に、放電要求値がゼロに設定されてもよい。

【0022】

本技術の一実施形態において、放電要求値に設定される値であって、前記したゼロでない値は、余剰電力の値に応じて決定されてもよい。但し、放電要求値に設定される値は、例えば固定値であってもよく、他の指標に応じて決定されてもよい。

【0023】

本技術の一実施形態において、余剰電力消費制御は、車速が第２速度を下回るときに、バッテリに対して設定されている放電電力の上限値を、一時的に緩和する処理をさらに含んでもよい。通常、バッテリには、その保護を目的として、放電電力の上限値が設定されている。放電電力の上限値は、例えばバッテリの温度に応じて変更され、比較的に小さな値に設定されることもある。この場合、バッテリに対して前述の放電要求値を設定しても、バッテリによる実際の放電電力が、当該上限値によって制限されるおそれがある。従って、車速が第２速度を下回るときは、必要に応じて、放電電力の上限値を緩和する処理を行うとよい。なお、車速が第２速度を下回る状況は一時的であるので、放電電力の上限値を緩和したとしても、バッテリに与えられる影響は比較的に小さい。

【0024】

本技術の一実施形態において、第１速度は、第２速度よりも大きくてもよい。但し、第１速度と第２速度との大小関係は特に限定されず、他の実施形態として、第１速度は第２速度と等しくてもよく、あるいは、第１速度は第２速度よりも小さくてもよい。

【0025】

本技術の一実施形態において、発電機は、燃料電池であってもよい。燃料電池は、動作を開始してから発電電力が安定するまでに、一定の時間を要するという特徴を有する。そのことから、車両の発電機が燃料電池である場合、本技術を好適に採用してその効果を顕著に得ることができる。

【実施例】

【0026】

図面を参照して、実施例の車両１０について説明する。図１に示すように、本実施例の車両１０は、発電機として燃料電池１２を備える燃料電池車である。車両１０はさらに、燃料電池１２による発電電力を蓄えるバッテリ１４と、バッテリ１４からの放電電力によって車輪２を駆動する走行用の走行用モータ１８（以下、走行用モータ１８と称する）を備える。走行用モータ１８は、バッテリ１４へ回生電力を供給することによって、車輪２を制動することもできる。特に限定されないが、本実施例における走行用モータ１８は、三相同期型のモータジェネレータである。従って、走行用モータ１８は、インバータ１６を介して、燃料電池１２及びバッテリ１４へ接続されている。

【0027】

ここで、燃料電池１２とバッテリ１４との間には、必要に応じて、ＤＣ－ＤＣコンバータが設けられてもよい。これにより、燃料電池１２とバッテリ１４との間で、それらが互いに異なる定格電圧を有することができる。同様に、燃料電池１２とインバータ１６との間、あるいは、バッテリ１４とインバータ１６との間にも、必要に応じて、ＤＣ－ＤＣコンバータが設けられてもよい。これにより、燃料電池１２とインバータ１６（即ち、走行用モータ１８）との間で、あるいは、バッテリ１４とインバータ１６（即ち、走行用モータ１８）との間で、互いに異なる定格電圧を有することができる。

【0028】

車両１０はさらに、複数の補機２２と、制御装置３０とを備える。各々の補機２２や制御装置３０は、例えば１２ボルト以下（又は２４ボルト以下）といった低電圧で動作する低電圧部品である。一方、前述した燃料電池１２、バッテリ１４及び走行用モータ１８等は、例えば１００ボルト以上の高電圧で動作する高電圧部品である。従って、複数の補機２２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０を介して、燃料電池１２、バッテリ１４、走行用モータ１８等を含む高電圧回路に接続されている。特に限定されないが、複数の補機２２には、例えば暖房用のヒータ（ＨＥＡＴ）、熱回路用のウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）、ラジエータファン（Ｒ／Ｆ）、送風機（ＡＣＰ）等や、補機バッテリが含まれている。但し、本技術を実施する上で、各々の補機２２の具体的な種類は特に限定されない。

【0029】

制御装置３０は、燃料電池１２、バッテリ１４、インバータ１６及び複数の補機２２を含む、車両１０に設けられた各種の電気機器の動作を制御することができる。例えば、制御装置３０は、インバータ１６を制御することによって、走行用モータ１８に供給される駆動電力や、走行用モータ１８で生成される回生電力を調節することができる。また、制御装置３０は、複数の補機２２のそれぞれを、選択的に動作させたり、その動作を停止させたりすることができる。ここで、本実施例における制御装置３０は、特に限定されないが、複数の電子制御ユニット（ＥＣＵ）の集合を意味しており、その複数の電子制御ユニットには、例えば燃料電池１２と一体に設けられた燃料電池ＥＣＵや、バッテリ１４と一体に設けられたバッテリＥＣＵ、さらに、それらのＥＣＵを統括的に制御するシステムＥＣＵ等が含まれる。

【0030】

前述したように、走行用モータ１８は、バッテリ１４へ回生電力を供給することによって、車輪２を制動することができる。しかしながら、例えばバッテリ１４が満充電の状態になると、走行用モータ１８による回生電力を、バッテリ１４に蓄電することができなくなる。この場合、車両１０を回生制動することができない。このような状況を避けるために、制御装置３０は、バッテリ１４の充電余力が所定のレベルを下回るときに、余剰電力消費制御を実行するように構成されている。余剰電力消費制御では、回生電力の少なくとも一部を余剰電力として、それを複数の補機２２によって消費する。これにより、バッテリ１４が満充電又はそれに近い状態となり、走行用モータ１８による回生電力をバッテリ１４に蓄電できない場合でも、車両１０の回生制動が不能となることを防止することができる。

【0031】

余剰電力消費制御に関して、例えば車両１０が上り坂で坂道発進する際に、車両１０が一時的に後退してから前進することがある。この場合、車両１０が後退している間は、走行用モータ１８が回生電力を発生するので、必要に応じて余剰電力消費制御が実行される。その後、車両１０が前進し始めると、走行用モータ１８が電力消費を開始するので、必要に応じて燃料電池１２による発電が開始される。この間、車両１０は極めて低速で走行するので、走行用モータ１８への供給電力に変動が生じると、その変動が車両１０の挙動（特に速度）にも強く現れやすい。このような状態において、燃料電池１２の動作が開始されると、燃料電池１２による発電電力が安定するまでの間、車両１０の挙動が不安定となるおそれがある。

【0032】

上記の問題に関して、本実施例における余剰電力消費制御では、先ず、車両１０の速度である車速を検出する処理が実行され、次いで、余剰電力と車速とに基づいて、一又は複数の補機２２が消費すべき電力値（以下、消費要求値という）と、燃料電池１２が発電すべき電力値（以下、発電要求値）とを設定する処理とが実行される。特に、車速が所定の閾値（後述する第１速度Ｄ）を下回り、極めて低速であると判断されるときは、一又は複数の補機２２に対する消費要求値が、余剰電力よりも大きな値に設定される。そして、燃料電池１２に対する発電要求値が、消費要求値と余剰電力との差分に応じて設定される。即ち、車速が極めて低速であるときは、余剰電力が生じている場合でも、それ以上の電力が補機２２によって消費されることで、燃料電池１２による発電が実施される。

【0033】

従って、例えば車両１０が坂道発進するときは、車両１０が後退している段階から、燃料電池１２による発電が開始される。このように、車両１０の進行方向が切り替わるのに先立って、燃料電池１２による発電が予め開始されていれば、その後に車両１０の進行方向が切り替わるタイミング迄に、燃料電池１２の動作を安定させることができる。これにより、走行用モータ１８への供給電力が変動することを回避して、車両１０の挙動を安定させることができる。

【0034】

図２、図３を参照して、上述した余剰電力消費制御の一例を説明する。図２は、制御装置３０が実行する余剰電力消費制御の流れを示すフローチャートである。図３は、その余剰電力消費制御によって設定される発電要求値ＦＣ＿ＲＱを、車速（Ｖ）との関係で示すグラフである。先ず、ステップＳ１２において、制御装置３０は、バッテリ１４の許容充電電力Ｗｉｎが、所定の閾値Ａよりも大きいのか否かを判定する。なお、許容充電電力Ｗｉｎは、バッテリ１４が許容し得る充電電力の上限値を示す指標であり、主にバッテリ１４の保護を目的として、例えばバッテリ１４の温度等に応じて適宜調整される。特に限定されないが、本実施例における許容充電電力Ｗｉｎは、常に負となる指標であり、許容充電電力Ｗｉｎの値が小さいときほど、許容し得る充電電力が大きく、バッテリ１４の充電余力が大きいことを意味する。許容充電電力Ｗｉｎが所定の閾値Ａよりも大きい場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）、制御装置３０は、バッテリ１４の充電余力が比較的に小さいと判断して、ステップＳ１４の処理へ進む。一方、そうでなければ（ステップＳ１２でＮＯ）、制御装置３０は、バッテリ１４の充電余力が十分にあると判断して、ステップＳ１８の処理へ進む。

【0035】

ステップＳ１４へ進むと、制御装置３０は、バッテリ１４の充電量ＳＯＣが、所定の閾値Ｂよりも大きいのか否かを判定する。充電量ＳＯＣが所定の閾値Ｂよりも大きい場合（ステップＳ１４でＹＥＳ）、制御装置３０は、バッテリ１４の充電余力が比較的に小さいと判断して、ステップＳ１６の処理へ進む。一方、そうでなければ（ステップＳ１４でＮＯ）、制御装置３０は、バッテリ１４の充電余力が十分にあると判断して、ステップＳ１８の処理へ進む。以上のステップＳ１２、Ｓ１４により、制御装置３０は、許容充電電力Ｗｉｎ及び充電量ＳＯＣの両観点から、バッテリ１４の充電余力が所定のレベルを下回るのか否かを判断する。

【0036】

ステップＳ１６へ進むと、制御装置３０は、車両パワーＶＰが、負の値であるのか否かを判断する。ここで、車両パワーＶＰとは、モータ駆動電力と車両維持電力との合計から、充放電要求値ＢＡＴ＿ＲＱを差し引いた電力値を示す指標である。モータ駆動電力とは、走行用モータ１８に供給される駆動電力であり、モータ駆動電力が負の値となるときは、走行用モータ１８が回生電力を発生することを意味する。車両維持電力とは、車両１０の通常の動作を維持するために、複数の補機２２等が必要とする電力である。そして、充放電要求値ＢＡＴ＿ＲＱは、バッテリ１４が充電又は放電すべき電力値を示す指標であり、充放電要求値ＢＡＴ＿ＲＱが負の値であれば、バッテリ１４が充電すべきことを示し、充放電要求値ＢＡＴ＿ＲＱが正の値であれば、バッテリ１４が放電すべきことを示す。従って、車両パワーＶＰが負の値となるときは、走行用モータ１８が回生電力を発生しているとともに、その少なくとも一部が余剰電力となっていることを意味する。車両パワーＶＰが負の値である場合（ステップＳ１６でＹＥＳ）、制御装置３０は、余剰電力消費制御を実行する必要があると判断して、ステップＳ３０の処理へ進む。一方、そうでなければ（ステップＳ１６でＮＯ）、制御装置３０は、余剰電力消費制御は不要であると判断して、ステップＳ１８の処理へ進む。

【0037】

ステップＳ３０へ進むと、制御装置３０は、充放電要求値ＢＡＴ＿ＲＱをゼロに設定する。即ち、バッテリ１４による充放電を禁止する。なお、後述する他の実施例から理解されるように、充放電要求値ＢＡＴ＿ＲＱは、必ずしもゼロに設定される必要はなく、必要に応じてバッテリ１４による放電が許容されてもよい。

【0038】

次のステップＳ３２において、制御装置３０は、車両１０の速度である車速Ｖを検出して、検出された車速Ｖが所定の第１速度Ｄを上回るのか否か判定する。車速Ｖが第１速度Ｄを上回る場合（ステップＳ３２でＹＳＥ）、制御装置３０は、車速Ｖが極めて低速ではないと判断して、ステップＳ３４の処理に進む。ステップＳ３４において、制御装置３０は、公知の余剰電力消費制御と同様に、消費要求値ＡＵＸ＿ＲＱに余剰電力と等しい値を設定する。即ち、ＡＵＸ＿ＲＱ＝ＶＰ×（－１）の関係が成立する。次いで、ステップＳ３６において、制御装置３０は、発電要求値ＦＣ＿ＲＱをゼロに設定する。ここで、消費要求値ＡＵＸ＿ＲＱとは、一又は複数の補機２２が消費すべき電力値を示す指標であり、発電要求値ＦＣ＿ＲＱは、燃料電池１２が発電すべき電力値を示す指標である。

【0039】

一方、車速Ｖが第１速度Ｄを下回る、又は、第１速度Ｄと等しい場合（ステップＳ３２でＮＯ）、制御装置３０は、車速Ｖが極めて低速であると判断して、ステップＳ３８の処理に進む。ステップＳ３８において、制御装置３０は、消費要求値ＡＵＸ＿ＲＱに所定の固定値ＦＩＸを設定する。この固定値ＦＩＸには、想定される余剰電力よりも大きな値が設定されている。なお、ここで設定される消費要求値ＡＵＸ＿ＲＱは、必ずしも固定値ＦＩＸでなくてもよく、想定される余剰電力よりも大きな値である限り、一又は複数の指標に応じて変化する値であってもよい。次いで、ステップＳ４０において、制御装置３０は、発電要求値ＦＣ＿ＲＱに、消費要求値ＡＵＸ＿ＲＱと余剰電力（－ＶＰ）との差分に等しい値を設定する。即ち、ＦＣ＿ＲＱ＝ＶＰ＋ＡＵＸ＿ＲＱの関係が成り立つ。

【0040】

以上の処理により、余剰電力消費制御のための充放電要求値ＢＡＴ＿ＲＱ、消費要求値ＡＵＸ＿ＲＱ、及び、発電要求値ＦＣ＿ＲＱがそれぞれ設定される。制御装置３０は、それらの設定した要求値に基づいて、燃料電池１２、バッテリ１４及びインバータ１６等を制御する。これにより、余剰電力消費制御が実際に実行される。

【0041】

一方、ステップＳ１２、Ｓ１４、Ｓ１６の処理において、余剰電力消費制御が不要と判断された場合、制御装置３０はステップＳ１８へ進む。ステップＳ１８において、制御装置３０は、充放電要求値ＢＡＴ＿ＲＱを、例えば車両パワーＶＰの関数として設定する。即ち、ＢＡＴ＿ＲＱ＝ｆ（ＶＰ）の関係が成立する。次のステップＳ２０において、制御装置３０は、消費要求値ＡＵＸ＿ＲＱをゼロに設定する。次いで、制御装置３０はステップＳ２２へ進み、発電要求値ＦＣ＿ＲＱを決定する。このときの発電要求値ＦＣ＿ＲＱには、特に限定されないが、車両パワーＶＰと等しい値を設定することができる。なお、車両パワーＶＰが負の値であるときは、発電要求値ＦＣ＿ＲＱにゼロを設定するとよい。

【0042】

以上、制御装置３０が実行する余剰電力消費制御の一例として、図３に示す一連の処理について説明した。この一連の処理によると、前述したように、車速Ｖが第１速度Ｄを下回るときは、余剰電力が生じている場合（即ち、ＶＰ＜０）であっても、それ以上の電力が補機２２によって消費されることで、燃料電池１２による発電が実施される。従って、図３に示すように、例えば車両１０が坂道発進するときは、車両１０が後退している段階から、発電要求値ＦＣ＿ＲＱがゼロでない値に設定されて、燃料電池１２による発電が開始される。その結果、車速Ｖが極めて低速な状態（図３中の範囲Ｘ）において、燃料電池１２の動作が開始されることがなく、その後に車両１０の進行方向が切り替わるタイミング迄に、燃料電池１２の動作を安定させることができる。これにより、走行用モータ１８への供給電力が変動することを回避して、車両１０の挙動を安定させることができる。

【0043】

次に、図４を参照して、上述した車両１０の制御装置３０に採用し得る、余剰電力消費制御の他の一例について説明する。なお、図４に示す一連の処理において、図２の処理と共通するものについては、同一の符号を付すことによって重複する説明を避けることとする。先ず、図４に示すステップＳ１２－Ｓ２２までの処理は、図２に示すステップＳ１２－Ｓ２２までの処理と共通しているので、それらの説明は省略する。

【0044】

ステップＳ１６において、車両パワーＶＰが負の値である場合（ステップＳ１６でＹＥＳ）、制御装置３０は、余剰電力消費制御を実行する必要があると判断して、ステップＳ１０２の処理へ進む。ステップＳ１０２において、制御装置３０は、車両１０の速度である車速Ｖを検出して、検出された車速Ｖが所定の第２速度Ｃを上回るのか否か判定する。車速Ｖが第２速度Ｃを上回る場合（ステップＳ１０２でＹＳＥ）、制御装置３０は、車速Ｖが極めて低速ではないと判断して、ステップＳ３０、Ｓ３４、Ｓ３６の処理を順に実行する。これらのステップＳ３０、Ｓ３４、Ｓ３６の処理は、図２に示すステップＳ３０、Ｓ３４、Ｓ３６の処理と同じであるので、ここでは重複する説明を省略する。即ち、車速Ｖが第２速度Ｃを上回る場合は、通常の余剰電力消費制御が実行される。ここで、第２速度Ｃは、前述した第１速度Ｄと同じであってもよいし、第１速度Ｄと異なる値であってもよい。

【0045】

一方、ステップＳ１０２において、車速Ｖが第２速度Ｃを下回る、又は、第２速度Ｃと等しい場合（ステップＳ１０２でＮＯ）、制御装置３０は、車速Ｖが極めて低速であると判断して、ステップＳ１０４の処理に進む。

【0046】

ステップＳ１０４において、制御装置３０は、充放電要求値ＢＡＴ＿ＲＱにゼロでない正の値を設定する。この場合、特に限定されないが、充放電要求値ＢＡＴ＿ＲＱは、車速Ｖに応じて変化する値であってよい。即ち、ＢＡＴ＿ＲＱ＝ｆ（Ｖ）の関係が成立してもよい。本明細書では、充放電要求値ＢＡＴ＿ＲＱが正の値である場合、その充放電要求値ＢＡＴ＿ＲＱを単に放電要求値ＢＡＴ＿ＲＱと称することがある。例えば、放電要求値ＢＡＴ＿ＲＱにゼロでない値を設定するとは、バッテリ１４に放電させることを前提として、充放電要求値ＢＡＴ＿ＲＱにゼロでない正の値を設定することを意味する。

【0047】

次のステップＳ１０６において、制御装置３０は、バッテリ１４の許容放電電力Ｗｏｕｔが、所定の閾値Ｅよりも小さいのか否かを判定する。なお、許容放電電力Ｗｏｕｔは、バッテリ１４が許容し得る放電電力の上限値を示す指標であり、主にバッテリ１４の保護を目的として、例えばバッテリ１４の温度等に応じて適宜調整される。許容放電電力Ｗｏｕｔが所定の閾値Ｅよりも小さい場合（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、制御装置３０は、許容放電電力Ｗｏｕｔが比較的に小さいと判断して、ステップＳ１０８の処理へ進む。一方、そうでなければ（ステップＳ１０６でＮＯ）、制御装置３０は、ステップＳ３４の処理へ進む。

【0048】

ステップＳ１０８において、制御装置３０は、許容放電電力Ｗｏｕｔを一時的に上昇させる。許容放電電力Ｗｏｕｔは、例えばバッテリ１４の温度等に応じて、比較的に小さな値に設定されることもある。この場合、バッテリ１４に対して前述の放電要求値ＢＡＴ＿ＲＱを設定しても、バッテリ１４による実際の放電電力が、許容放電電力Ｗｏｕｔによって意図せず制限されるおそれがある。そのような状況を避けるために、このステップＳ１０８の処理では、放電電力の上限値である許容放電電力Ｗｏｕｔを一時的に緩和する。なお、車速Ｖが第２速度Ｃを下回る状況は一時的であるので、許容放電電力Ｗｏｕｔを緩和したとしても、バッテリ１４に与えられる影響は比較的に小さい。その後、制御装置３０はステップＳ３４の処理に進む。

【0049】

ステップＳ３４の処理では、前述したステップＳ３４の処理と同じく、消費要求値ＡＵＸ＿ＲＱに符号を反転させた車両パワーが設定される。即ち、ＡＵＸ＿ＲＱ＝ＶＰ×（－１）の関係が成立する。但し、先に説明したステップＳ３４の処理では、放電要求値ＢＡＴ＿ＲＱがゼロに設定されていたので、消費要求値ＡＵＸ＿ＲＱには、余剰電力と等しい値が設定されていた。それに対して、ここで説明するステップＳ３４の処理では、放電要求値ＢＡＴ＿ＲＱにゼロでない値が設定されているので、消費要求値ＡＵＸ＿ＲＱには、余剰電力に加えて、設定された放電要求値ＢＡＴ＿ＲＱが加算される。最後に、ステップＳ３６において、制御装置３０は、発電要求値ＦＣ＿ＲＱをゼロに設定する。

【0050】

以上の処理により、余剰電力消費制御のための充放電要求値ＢＡＴ＿ＲＱ、消費要求値ＡＵＸ＿ＲＱ、及び、発電要求値ＦＣ＿ＲＱがそれぞれ設定される。制御装置３０は、それらの設定した要求値に基づいて、燃料電池１２、バッテリ１４及びインバータ１６等を制御する。これにより、余剰電力消費制御が実際に実行される。

【0051】

図４に示す余剰電力消費制御では、車速Ｖが第２速度Ｃを下回る場合、余剰電力が生じている場合でも、それを超える電力が補機２２によって消費されることで、バッテリ１４による放電が実施される。従って、例えば車両１０が坂道発進するときは、車両１０が後退している段階から、バッテリ１４による放電が開始される。その結果、補機２２に対して設定された消費要求値ＡＵＸ＿ＲＱと、補機２２による実際の電力消費値との間に誤差が生じた場合でも、それに応じてバッテリ１４の放電電力が受動的に変動することで、走行用モータ１８に与える影響を回避又は抑制することができる。このように、車両１０の進行方向が切り替わるのに先立って、バッテリ１４による放電を予め開始しておくことによって、補機２２による消費電力の誤差を許容することができる。その結果、車両１０が極めて低速で走行する状況においても、車両１０の挙動を安定させることができる。

【0052】

次に、図５を参照して、車両１０の制御装置３０に採用し得る、余剰電力消費制御のさらに別の一例について説明する。図５に示す余剰電力消費制御は、図２に示す余剰電力消費制御と、図４に示す余剰電力消費制御とを組み合わせたものである。図５に示す一連の処理において、図２、図３の処理と共通するものについては、同一の符号が付されている。先ず、図５に示すステップＳ１２－Ｓ２２までの処理は、図２、図３に示すステップＳ１２－Ｓ２２までの処理と共通しているので、それらの説明は省略する。

【0053】

ステップＳ１６において、車両パワーＶＰが負の値である場合（ステップＳ１６でＹＥＳ）、制御装置３０は、余剰電力消費制御を実行する必要があると判断して、ステップＳ１０２の処理へ進む。ステップＳ１０２からステップＳ３２へ至るまでの処理は、図４に示す余剰電力消費制御と総じて共通する。ステップＳ１０２において、制御装置３０は、車両１０の速度である車速Ｖを検出して、検出された車速Ｖが所定の第２速度Ｃを上回るのか否か判定する。車速Ｖが第２速度Ｃを上回る場合（ステップＳ１０２でＹＳＥ）、制御装置３０は、車速Ｖが極めて低速ではないと判断して、ステップＳ３２の処理へ進む。

【0054】

一方、ステップＳ１０２において、車速Ｖが第２速度Ｃを下回る、又は、第２速度Ｃと等しい場合（ステップＳ１０２でＮＯ）、制御装置３０は、車速Ｖが極めて低速であると判断して、ステップＳ１０４、Ｓ１０６、Ｓ１０８の処理が順に実行される。これらのステップＳ１０４、Ｓ１０６、Ｓ１０８の処理は、図４に示すステップＳ１０４、Ｓ１０６、Ｓ１０８の処理と同じである。即ち、ステップＳ１０４において、放電要求値ＢＡＴ＿ＲＱがゼロでない値を設定されるとともに、ステップＳ１０６、Ｓ１０８において、許容放電電力Ｗｏｕｔが必要に応じて一時的に緩和される。その後、制御装置３０は、ステップＳ３２の処理へ進む。

【0055】

ステップＳ３２において、制御装置３０は、車速Ｖが所定の第１速度Ｄを上回るのか否か判定する。車速Ｖが第１速度Ｄを上回る場合（ステップＳ３２でＹＳＥ）、制御装置３０は、車速Ｖが極めて低速ではないと判断して、ステップＳ３４、Ｓ３６の処理を順に実行する。これらのステップＳ３４、Ｓ３６の処理は、図２、４に示すステップＳ３４、Ｓ３６の処理と同じである。即ち、ステップＳ３４では、消費要求値ＡＵＸ＿ＲＱが車両パワーＶＰに応じて設定され、ステップＳ３６では、発電要求値ＦＣ＿ＲＱがゼロに設定される。なお、先のステップＳ１０４おいて、放電要求値ＢＡＴ＿ＲＱがゼロでない値に設定されている場合、ステップＳ３４で設定される消費要求値ＡＵＸ＿ＲＱは、放電要求値ＢＡＴ＿ＲＱの分だけ、余剰電力よりも大きな値に設定される。

【0056】

一方、車速Ｖが第１速度Ｄを下回る、又は、第１速度Ｄと等しい場合（ステップＳ３２でＮＯ）、制御装置３０は、車速Ｖが極めて低速であると判断して、ステップＳ３８、Ｓ４０の処理を順に実行する。これらのステップＳ３８、Ｓ４０の処理は、図２に示すステップＳ３８、Ｓ４０の処理と同じである。即ち、ステップＳ３８では、消費要求値ＡＵＸ＿ＲＱが所定の固定値ＦＩＸに設定され、ステップＳ４０では、発電要求値ＦＣ＿ＲＱに、消費要求値ＡＵＸ＿ＲＱと余剰電力（－ＶＰ）との差分に等しい値が設定される。また、先のステップＳ１０４おいて、放電要求値ＢＡＴ＿ＲＱがゼロでない値に設定されている場合、ここでいう余剰電力（－ＶＰ）には、設定された放電要求値ＢＡＴ＿ＲＱが加算される。

【0057】

以上のように、図５に示す余剰電力消費制御は、図２、図４に示す二つの余剰電力消費制御の特徴を包含するものであり、それら二つの余剰電力消費制御のそれぞれの効果を併せ持つ。従って、図５に示す余剰電力消費制御によると、例えば坂道発進のときのように、車両１０の進行方向が切り替わる状況であって、車両１０が極めて低速で走行する場合においても、車両１０の挙動を安定させることができる。

【符号の説明】

【0058】

２：車輪
１０：車両
１２：燃料電池
１４：バッテリ
１６：インバータ
１８：モータジェネレータ
２０：ＤＣ／ＤＣコンバータ
２２：補機
３０：制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】