特許 7363845 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】2023-10-10

(45)【発行日】2023-10-18

(54)【発明の名称】車両

(51)【国際特許分類】

   B60L 58/33 20190101AFI20231011BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20231011BHJP

   H02J 7/34 20060101ALI20231011BHJP

   B60L 50/75 20190101ALI20231011BHJP

   H01M 8/00 20160101ALI20231011BHJP

   H01M 8/04858 20160101ALI20231011BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20231011BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20231011BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20231011BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20231011BHJP

【ＦＩ】

B60L58/33

H02J7/00 303E

H02J7/00 P

H02J7/34 D

B60L50/75

H01M8/00 A

H01M8/00 Z

H01M8/04858

H01M8/04 Z

H01M10/44 P

H01M10/48 P

H01M8/10 101

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021050799

(22)【出願日】2021-03-24

(65)【公開番号】P2022148927

(43)【公開日】2022-10-06

【審査請求日】2022-08-09

(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】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】天野 貴士

(72)【発明者】

【氏名】河井 孝吉

【審査官】清水 康

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－０５３０５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２７７８１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０９１２５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０５７３０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０９９９８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２８００４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１４９２６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｌ １／００ － ３／１２

Ｂ６０Ｌ ７／００ － １３／００

Ｂ６０Ｌ １５／００ － ５８／４０

Ｈ０１Ｍ ８／００ － ８／２４９５

Ｈ０１Ｍ １０／４２ － １０／４８

Ｈ０２Ｊ ７／００ － ７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４ － ７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電装置と、
前記蓄電装置から電力の供給を受けて車両を駆動させるための駆動力を発生させる力行動作と前記蓄電装置に蓄電される電力を発生させる回生動作とが可能な回転電機と、
前記蓄電装置に供給する電力を発生させる発電ユニットと、
前記回転電機及び前記発電ユニットからの排熱を放熱する放熱部と、
を備えた車両であって、
前記回転電機及び前記発電ユニットによる発電量は、前記放熱部により放熱することが可能な放熱可能量から算出される許容発電電力以下であり、
前記車両の駆動による車両要求パワーと前記発電ユニットによる発電量との関係を前記回転電機の力行側と回生側とで示すマップを用いて、前記回転電機の力行時には、前記力行側の前記マップにおいて前記車両要求パワーが前記発電ユニットによる発電量のピークとなる所定値よりも正側に大きくなるほど、前記発電ユニットによる発電量が小さくなるように、前記発電ユニットによる発電を制御し、前記回転電機の回生時には、前記回生側の前記マップにおいて前記車両要求パワーが負側に絶対値で大きくなる前記回転電機の回生による発電量が大きくなるほど、前記発電ユニットによる発電量が小さくなるように、前記発電ユニットによる発電を制御する制御装置を備えることを特徴とする車両。

【請求項2】

前記放熱部は、前記車両に設けられた補機からの排熱も放熱し、
前記車両要求パワーには、前記補機を駆動するために消費する補機消費電力を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両。

【請求項3】

前記制御装置は、前記車両が目的地に到着するまでに必要な電力を予測して、前記発電ユニットによる発電を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の車両。

【請求項4】

前記制御装置は、前記蓄電装置の残容量が所定容量よりも小さい場合に、前記回転電機の駆動を制御させて、前記発電ユニットによる発電を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両。

【請求項5】

前記車両は高真空環境下で走行可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ハイブリッド車両において、必要要求負荷の指標であるアクセル開度の増加に応じて、発電機による発電量を増加させる技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平１１－１４６５０３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、必要要求負荷（アクセル開度）が大きくなるほど、発電機による発電量を増加させることによって、発電機などからの排熱を放熱する放熱部の放熱能力限界に到達するおそれがある。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、放熱部からの放熱量が制限される中でも蓄電装置の残容量を確保して、航続可能距離を延ばすことが可能な車両を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る車両は、蓄電装置と、前記蓄電装置から電力の供給を受けて車両を駆動させるための駆動力を発生させる力行動作と前記蓄電装置に蓄電される電力を発生させる回生動作とが可能な回転電機と、前記蓄電装置に供給する電力を発生させる発電ユニットと、前記回転電機及び前記発電ユニットからの排熱を放熱する放熱部と、を備えた車両であって、前記回転電機及び前記発電ユニットによる発電量は、前記放熱部により放熱することが可能な放熱可能量から算出される許容発電電力以下であり、前記車両の駆動による車両要求パワーと前記発電ユニットによる発電量との関係を前記回転電機の力行側と回生側とで示すマップを用いて、前記回転電機の力行時には、前記力行側の前記マップにおいて前記車両要求パワーが前記発電ユニットによる発電量のピークとなる所定値よりも正側に大きくなるほど、前記発電ユニットによる発電量が小さくなるように、前記発電ユニットによる発電を制御し、前記回転電機の回生時には、前記回生側の前記マップにおいて前記車両要求パワーが負側に絶対値で大きくなる前記回転電機の回生による発電量が大きくなるほど、前記発電ユニットによる発電量が小さくなるように、前記発電ユニットによる発電を制御する制御装置を備えることを特徴とするものである。

【0007】

これにより、放熱部の放熱量が制限される中でも蓄電装置の残容量を確保して、航続可能距離を延ばすことが可能となる。

【0010】

また、上記において、前記放熱部は、前記車両に設けられた補機からの排熱も放熱し、前記車両要求パワーには、前記補機を駆動するために消費する補機消費電力を含むようにしてもよい。

【0011】

これにより、補機消費電力に応じた補機からの排熱も考慮して発電ユニットによる発電を行うことが可能となる。

【0012】

また、上記において、前記制御装置は、前記車両が目的地に到着するまでに必要な電力を予測して、前記発電ユニットによる発電を制御するようにしてもよい。

【0013】

これにより、発電ユニットによる過剰な発電を抑制し、放熱部から放熱する発電ユニットからの排熱が、無駄に増加することを抑制することができる。

【0014】

また、上記において、前記制御装置は、前記蓄電装置の残容量が所定容量よりも小さい場合に、前記回転電機の駆動を制御させて、前記発電ユニットによる発電を行うようにしてもよい。

【0015】

これにより、蓄電装置の残容量を確保することができる。

【0016】

また、上記において、前記車両は高真空環境下で走行可能に構成されていてもよい。

【0017】

これにより、高地や宇宙環境下などの高真空環境下で放熱部の排熱量が制限される中でも蓄電装置の残容量を確保して、航続可能距離を延ばすことが可能となる。

【発明の効果】

【0018】

本発明に係る車両は、放熱部の放熱量が制限される中でも蓄電装置の残容量を確保して、航続可能距離を延ばすことが可能となるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、実施形態１に係る車両の構成の概略を示す構成図である。

【図2】図２は、実施形態１に係る車両に設けられた各冷却回路の構成の一例を示した図である。

【図3】図３は、実施形態１に係るメインＥＣＵがＦＣ発電の制御に用いるＦＣ発電マップの一例を示した図である。

【図4】図４は、実施形態１に係る車両における車両要求パワーと排熱量との関係の一例を示した図である。

【図5】図５は、実施形態２に係るメインＥＣＵがＦＣ発電の制御に用いるＦＣ発電マップの一例を示した図である。

【図6】図６は、実施形態２に係る車両における車両要求パワーと排熱量との関係の一例を示した図である。

【図7】図７は、実施形態３に係る車両に設けられた各冷却回路の構成の一例を示した図である。

【図8】図８は、実施形態３に係る車両における車両要求パワーと排熱量との関係の一例を示した図である。

【図9】図９は、実施形態３に係るメインＥＣＵがＦＣ発電の制御に用いるＦＣ発電マップの一例を示した図である。

【図10】図１０は、実施形態３に係るメインＥＣＵがＦＣ発電の制御に用いる複数のＦＣ発電マップの一例を示した図である。

【図11】図１１は、メインＥＣＵが実施するＦＣ発電の制御の一例を示したフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

（実施形態１）
以下に、本発明に係る車両の実施形態１について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。

【0021】

図１は、実施形態１に係る車両１の構成の概略を示す構成図である。実施形態１に係る車両１は、例えば、高地や宇宙環境下などの高真空環境下で走行可能に構成された、シリーズＨＶまたはＰＨＶなどのハイブリッド車両である。実施形態１に係る車両１は、回転電機であるモータ３２と、インバータ３４と、モータ用電子制御装置であるモータＥＣＵ３５と、蓄電装置であるバッテリ３６と、バッテリ用電子制御装置であるバッテリＥＣＵ３７と、システムメインリレー３８と、バッテリ用昇圧コンバータ４０と、ＦＣ用昇圧コンバータ４８と、燃料電池５０と、冷却装置６０と、メイン用電子制御装置であるメインＥＣＵ８０とを備えている。

【0022】

モータ３２は、同期発電電動機として構成されており、永久磁石が埋め込まれた回転子と、三相コイルが巻回された固定子とを備える。このモータ３２の回転子は、駆動輪２２ａ，２２ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して連結された駆動軸２６に接続されている。インバータ３４は、モータ３２に接続されると共に高電圧側電力ライン４２に接続されている。モータ３２は、モータＥＣＵ３５によってインバータ３４のトランジスタがスイッチング制御されることにより回転駆動する。モータ３２は、車両１の駆動輪２２を駆動する駆動源であり、車両１を駆動する力行運転を実行する力行モードと、制動時に発電機として動作して回生電力を発生すると共に車両の制動力を生じさせる回生モードと、において動作可能である。

【0023】

モータＥＣＵ３５は、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、及び、通信ポートなどを備える。モータＥＣＵ３５には、例えば、モータ３２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ３２ａからの回転位置などが、入力ポートを介して入力される。また、モータＥＣＵ３５からは、インバータ３４のトランジスタへのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力される。モータＥＣＵ３５は、回転位置検出センサ３２ａからのモータ３２の回転子の回転位置に基づいて、モータ３２の回転数を演算する。

【0024】

バッテリ３６は、例えば、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、低電圧側電力ライン４４に接続されている。バッテリ３６は、バッテリＥＣＵ３７によって管理されている。バッテリ３６は、燃料電池５０が発電した電力や、車両１の制動時にモータ３２で発生した回生電力を蓄電可能であり、モータ３２や、空調装置や電装装置などの各種の補機などを含む負荷に電力供給する電源として機能する。

【0025】

バッテリＥＣＵ３７は、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、及び、通信ポートなどを備える。バッテリＥＣＵ３７には、バッテリ３６の端子間に取り付けられた電圧センサ３６ａからの電圧、バッテリ３６の出力端子に取り付けられた電流センサ３６ｂからの電流、及び、バッテリ３６に取り付けられた温度センサ３６ｃからの電池温度などが入力ポートを介して入力されている。バッテリＥＣＵ３７は、電流センサ３６ｂからの電流の積算値に基づいて、蓄電割合ＳＯＣを演算している。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ３６の全容量に対するバッテリ３６から放電可能な電力の容量の割合である。また、バッテリＥＣＵ３７は、蓄電割合ＳＯＣや温度センサ３６ｃからの電池温度に基づいて、バッテリ３６から充放電してもよい最大許容電力であるバッテリ入力制限及びバッテリ出力制限Ｗも演算している。さらに、バッテリＥＣＵ３７は、蓄電割合ＳＯＣに基づいて、バッテリ３６が要求する充放電要求パワー（放電側が正）も設定している。

【0026】

バッテリ用昇圧コンバータ４０は、高電圧側電力ライン４２と低電圧側電力ライン４４とに接続されている。高電圧側電力ライン４２の正極母線と負極母線とには、平滑用のコンデンサ４６が接続されている。また、低電圧側電力ライン４４には、システムメインリレー３８が取り付けられている。ＦＣ用昇圧コンバータ４８は、燃料電池５０の出力端子と高電圧側電力ライン４２とに接続されている。

【0027】

燃料電池５０は、電解質膜と、この電解質膜を挟持するアノード電極及びカソード電極とからなる単セルを、セル間の隔壁をなすセパレータと共に複数積層してなる固体高分子型燃料電池スタックとして構成されている。この燃料電池５０は、水素タンク５２から水素バルブ５４を介してアノード電極に供給される水素と、酸素タンク５６から酸素バルブ５８を介してカソード電極に供給される酸素との電気化学反応によって発電する。なお、本実施形態においては、燃料電池５０による発電をＦＣ（Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）発電ともいう。また、燃料電池５０のカソード電極には、空気中の酸素をブロワからカソード電極に供給するように構成してもよい。実施形態１に係る車両１においては、燃料電池５０、水素タンク５２、水素バルブ５４、酸素タンク５６、及び、酸素バルブ５８などによって、発電ユニットが構成されている。

【0028】

図２は、実施形態１に係る車両１に設けられた各冷却回路の構成の一例を示した図である。燃料電池５０は、冷却装置６０により冷媒との熱交換によって冷却されるようになっている。冷却装置６０は、ラジエータ６４と燃料電池５０とを接続する循環流路６２、及び、循環流路６２内の冷媒を循環させる循環ポンプ６６を備えた冷却回路によって構成されている。また、実施形態１に係る車両１では、図２に示すように、モータ３２、インバータ３４、及び、バッテリ３６などのパワートレーンを構成する各コンポーネントの排熱を、それぞれに対応させて設けられた各冷却回路１１０，１２０，１３０から、冷却装置６０の循環流路６２を流れる冷媒に移動させて、ラジエータ６４から放熱させている。

【0029】

モータ３２に対応させて設けられた冷却回路１１０は、モータ３２と熱交換器１４０とを接続する循環流路１１２、及び、循環流路１１２内の冷媒を循環させる循環ポンプ１１４を備えている。インバータ３４に対応させて設けられた冷却回路１２０は、インバータ３４と熱交換器１４０と熱交換器１４２とを接続する循環流路１２２、及び、循環流路１２２内の冷媒を循環させる循環ポンプ１２４を備えている。バッテリ３６に対応させて設けられた冷却回路１３０は、バッテリ３６と熱交換器１４４とを接続する循環流路１３２、及び、循環流路１３２内の冷媒を循環させる循環ポンプ１３４を備えている。モータ３２の排熱は、冷却回路１１０の循環流路１１２を流れる冷媒から熱交換器１４０を介して、冷却回路１２０の循環流路１２２を流れる冷媒に移動する。そして、冷却回路１２０において、循環流路１２２を流れる冷媒に移動されたモータ３２の排熱とともに、インバータ３４の排熱は、循環流路１２２を流れる冷媒から熱交換器１４２を介して、冷却装置６０の循環流路６２を流れる冷媒に移動する。また、バッテリ３６の排熱は、冷却回路１３０の循環流路１３２を流れる冷媒から熱交換機１４４介して、冷却装置６０の循環流路６２を流れる冷媒に移動する。このようにして、モータ３２とインバータ３４とバッテリ３６のそれぞれの排熱は、各冷却回路１１０，１２０，１３０から、冷却装置６０の循環流路６２を流れる冷媒に移動して、ラジエータ６４から放熱される。

【0030】

メインＥＣＵ８０は、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、及び、通信ポートなどを備える。

【0031】

メインＥＣＵ８０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。メインＥＣＵ８０に入力される信号としては、例えば、ラジエータ６４に冷媒が流入するラジエータ入口付近に取り付けられた温度センサ６２ａからのラジエータ入口の冷媒温度や、ラジエータ６４から冷媒が流出するラジエータ出口付近に取り付けられた温度センサ６２ｂからのラジエータ出口の冷媒温度を挙げることができる。また、メインＥＣＵ８０は、車両の駆動制御装置としても機能するため、走行制御に必要な情報も入力されている。これらの情報としては、例えば、イグニッションスイッチ９０からのイグニッション信号、シフトレバー９１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ９２からのシフトポジション、アクセルペダル９３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ９４からのアクセル開度、ブレーキペダル９５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ９６からのブレーキペダルポジション、及び、車速センサ９８からの車速などを挙げることができる。

【0032】

メインＥＣＵ８０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。メインＥＣＵ８０から出力される信号としては、例えば、システムメインリレー３８への駆動制御信号やバッテリ用昇圧コンバータ４０のトランジスタへのスイッチング制御信号や、ＦＣ用昇圧コンバータ４８のトランジスタへのスイッチング制御信号を挙げることができる。また、循環ポンプ６６を駆動するポンプモータへの駆動信号、水素バルブ５４を駆動する水素バルブ駆動用モータへの駆動信号、及び、酸素バルブ５８を駆動する酸素バルブ駆動用モータへの駆動信号なども挙げることができる。

【0033】

メインＥＣＵ８０は、モータＥＣＵ３５及びバッテリＥＣＵ３７と通信可能に接続されており、モータＥＣＵ３５及びバッテリＥＣＵ３７と各種情報や信号のやり取りを行なう。メインＥＣＵ８０は、イグニッションスイッチ９０がオンされると、システムメインリレー３８をオンすると共に燃料電池５０を起動して車両を走行可能な状態（レディオン状態）とする。メインＥＣＵ８０は、燃料電池５０の起動を伴ってレディオン状態となると、燃料電池５０の発電電力やバッテリ３６の充放電電力を用いてアクセル開度に応じた要求トルクが駆動軸２６に出力されるように、燃料電池５０を運転制御すると共に、モータ３２を駆動制御する。また、メインＥＣＵ８０は、燃料電池５０が起動すると、燃料電池５０の温度が適温に保持されるように冷却装置６０を制御する。

【0034】

実施形態１に係る車両１において、モータ３２及び発電ユニットによる発電量は、ラジエータ６４から放熱することが可能な放熱可能量から算出される許容発電電力以下である。そして、実施形態１に係る車両１では、車両１の駆動による車両要求パワーが所定より小さいとき、前記所定より大きい場合と比較してＦＣ発電量を大きくするように、発電ユニットによる発電を制御する。

【0035】

図３は、実施形態１に係るメインＥＣＵ８０がＦＣ発電の制御に用いるＦＣ発電マップの一例を示した図である。図４は、実施形態１に係る車両１における車両要求パワーと排熱量との関係の一例を示した図である。

【0036】

実施形態１に係る車両１においては、図３に示すような、車両要求パワーに対してＦＣ発電量がおおよそ反比例するＦＣ発電マップ、具体的には、車両要求パワーが大きくなるほどＦＣ発電量を小さくするＦＣ発電マップを有している。なお、本実施形態において車両要求パワーは、車両１が走行するための走行要求パワーと、補機類などによって消費される車両消費電力との合計である。

【0037】

図４に示すように、車両要求パワーが大きくなるほどパワートレーン排熱は大きくなり、ラジエータ放熱能力限界からパワートレーン排熱を差し引いたラジエータ６４の放熱余力は、車両要求パワーが大きくなるほど小さくなる。ここで、ラジエータ６４の放熱余力は、例えば、所定の車両要求パワーにおけるパワートレーン排熱に対して上乗せ可能なＦＣ発電による発熱量の範囲を表している。

【0038】

そのため、実施形態１に係る車両１においては、ラジエータ６４の放熱余力の範囲内でＦＣ発電によって生じる排熱量がおさまるように、例えば、メインＥＣＵ８０が、図３に示したＦＣ発電マップを用いて、車両要求パワーが大きくなるほどＦＣ発電量が小さくなるようにＦＣ発電の制御を行う。これにより、実施形態１に係る車両１では、ラジエータ放熱能力限界を超えないようにＦＣ発電によって生じる排熱量が制限される中でも、ＦＣ発電を行ってバッテリ３６の残容量を確保して、車両１の航続可能距離を延ばすことが可能となる。

【0039】

また、実施形態１に係る車両１においては、車両要求パワーが小さいほどＦＣ発電量が大きくなるようにＦＣ発電を行うことによって、例えば、車両要求パワーが大きいときのＦＣ発電量で車両要求パワーが小さいときにもＦＣ発電を行う場合よりも、確実にバッテリ３６の残容量を確保することが可能となる。

【0040】

（実施形態２）
次に、実施形態２に係る車両１について説明する。なお、実施形態２の説明では、実施形態１と同様の構成については参照符号を引用し、適宜説明を省略する。実施形態２に係る車両１においてＦＣ発電量は、ラジエータ６４から放熱（排熱）することが可能な放熱可能量（排熱可能量）から算出される許容発電電力以下である。そして、実施形態２に係る車両１では、モータ３２の力行時及び回生時において、車両要求パワーが所定値よりも絶対値で大きくなるほどＦＣ発電量を小さくする。

【0041】

図５は、実施形態２に係るメインＥＣＵ８０がＦＣ発電の制御に用いるＦＣ発電マップの一例を示した図である。図６は、実施形態２に係る車両１における車両要求パワーと排熱量との関係の一例を示した図である。

【0042】

また、実施形態２に係る車両１においては、図５に示すような、モータ３２における力行側及び回生側のそれぞれに対して、車両要求パワーにＦＣ発電量がおおよそ反比例するＦＣ発電マップを有している。なお、図５に示したＦＣ発電マップでは、ＦＣ発電量のピークが、車両要求パワーが０のときよりも、例えば、車両要求パワーの正側（走行要求パワーが０で車両消費電力分の車両要求パワー）に位置しているが、車両要求パワーが０のときにＦＣ発電量がピークなるようにしてもよい。

【0043】

図５に示した力行側のＦＣ発電マップでは、車両要求パワーが正側に大きくなるほどＦＣ発電量が小さくなるように設定されている。また、図５に示した回生側のＦＣ発電マップでは、車両要求パワーが負側に大きくなるほど、言い換えれば、モータ３２の回生による発電量が大きくなるほどＦＣ発電量が小さくなるように設定されている。なお、力行側のＦＣ発電マップと回生側のＦＣ発電マップとは、各コンポーネント（モータ３２やバッテリ３６など）やシステム設計などによって変化するため、対称性を有することに限定されない。

【0044】

ここで、図６に示すように、車両要求パワーが０のときを基準にして、車両要求パワーが正側に大きくなるほどパワートレーン排熱が大きくなり、車両要求パワーが負側に大きくなるほどパワートレーン排熱が大きくなる。そのため、ラジエータ放熱能力限界からパワートレーン排熱を差し引いたラジエータ６４の放熱余力は、車両要求パワーが０のときを基準して、車両要求パワーが正側に大きくなるほど小さくなり、車両要求パワーが負側に大きくなるほど小さくなる。

【0045】

実施形態２に係る車両１では、ラジエータ６４の放熱余力の範囲内でＦＣ発電によって生じる排熱量がおさまるように、例えば、メインＥＣＵ８０が、図５に示したＦＣ発電マップを用いてＦＣ発電の制御を行う。すなわち、メインＥＣＵ８０は、モータ３２の力行時に、力行側のＦＣ発電マップにおいて、車両要求パワーがＦＣ発電量のピークとなる所定値よりも正側に大きくなるほど、ＦＣ発電量が小さくなるようにＦＣ発電の制御を行う。また、メインＥＣＵ８０は、モータ３２の回生時に、回生側のＦＣ発電マップにおいて、車両要求パワーが負側に大きくなるほど、ＦＣ発電量が小さくなるようにＦＣ発電の制御を行う。これにより、実施形態２に係る車両１では、モータ３２の力行時及び回生時において、ラジエータ放熱能力限界を超えないようにＦＣ発電によって生じる排熱量が制限される中でも、ＦＣ発電を行ってバッテリ３６の残容量を確保して、車両１の航続可能距離を延ばすことが可能となる。

【0046】

（実施形態３）
次に、実施形態３に係る車両１について説明する。なお、実施形態３の説明では、実施形態１と同様の構成については参照符号を引用し、適宜説明を省略する。

【0047】

実施形態３に係る車両１において、モータ３２及び発電ユニットによる発電量は、ラジエータ６４から放熱することが可能な放熱可能量から算出される許容発電電力以下である。そして、実施形態３に係る車両１では、車両要求パワーが所定値よりも絶対値で大きくなるほどＦＣ発電量を小さくする。

【0048】

図７は、実施形態３に係る車両１に設けられた各冷却回路の構成の一例を示した図である。実施形態３に係る車両１においては、ラジエータ６４をパワートレーン排熱だけではなく、補機などのパワートレーン以外の排熱（以下、その他の排熱という）も放熱処理するように構成されている。実施形態３に係る車両１では、例えば、図７に示すように、補機１００の排熱を、補機１００に対応させて設けられた冷却回路１５０から冷却装置６０の循環流路６２を流れる冷媒に移動させて、ラジエータ６４から放熱させている。補機１００に対応させて設けられた冷却回路１５０は、補機１００と熱交換器１４６とを接続する循環流路１５２、及び、循環流路１５２内の冷媒を循環させる循環ポンプ１５４を備えている。補機１００の排熱は、冷却回路１５０の循環流路１５２を流れる冷媒から熱交換器１４６を介して、冷却回路１２０の循環流路１２２を流れる冷媒に移動する。このようにして、実施形態３に係る車両１においては、モータ３２とインバータ３４とバッテリ３６と補機１００のそれぞれの排熱が、各冷却回路１１０，１２０，１３０，１５０から、冷却装置６０の循環流路６２を流れる冷媒に移動して、ラジエータ６４から放熱される。なお、その他の排熱には、例えば、高地や宇宙環境下などの高真空環境下での搭乗者の生命維持装置や運転支援装置などからの排熱も含まれ、それらに対応させて設けられた冷却回路から冷却装置６０の循環流路６２を流れる冷媒に移動させて、ラジエータ６４から放熱させる。

【0049】

図８は、実施形態３に係る車両１における車両要求パワーと排熱量との関係の一例を示した図である。図９は、実施形態３に係るメインＥＣＵ８０がＦＣ発電の制御に用いるＦＣ発電マップの一例を示した図である。

【0050】

実施形態３に係る車両１では、図８に示すように、ラジエータ放熱能力限界からパワートレーン排熱とパワートレーン以外の排熱との合計（パワートレーン排熱＋パワートレーン以外の排熱）を差し引いたラジエータ６４の放熱余力の範囲内で、ＦＣ発電によって生じる排熱量がおさまるようにＦＣ発電の制御を行う。

【0051】

なお、実施形態３に係る車両１では、図８に示すように、ラジエータ放熱能力限界からパワートレーン排熱とその他の排熱との合計（パワートレーン排熱＋その他の排熱）を差し引いたラジエータ６４の放熱余力が、同じ大きさの車両要求パワーに対して、ラジエータ放熱能力限界からパワートレーン排熱を差し引いたラジエータ６４の放熱余力よりも小さくなっている。そのため、実施形態３に係る車両１では、パワートレーン排熱とその他の排熱との合計でのラジエータ６４の放熱余力を考慮して、例えば、図９に示すように、パワートレーン排熱のみでのラジエータ６４の放熱余力を考慮した実施形態２で図５に示したＦＣ発電マップに対して、ＦＣ発電量が小さくなるようにＦＣ発電量の０の位置を設定したＦＣ発電マップを用いる。

【0052】

実施形態３に係る車両１では、ラジエータ６４の放熱余力の範囲内でＦＣ発電によって生じる排熱量がおさまるように、例えば、メインＥＣＵ８０が、図９に示したＦＣ発電マップを用いてＦＣ発電の制御を行う。すなわち、メインＥＣＵ８０は、モータ３２の力行時に、力行側のＦＣ発電マップにおいて、車両要求パワーがＦＣ発電量のピークとなる所定値よりも正側に大きくなるほど、ＦＣ発電量が小さくなるようにＦＣ発電の制御を行う。また、メインＥＣＵ８０は、モータ３２の回生時に、回生側のＦＣ発電マップにおいて、車両要求パワーが負側に大きくなるほど、ＦＣ発電量が小さくなるようにＦＣ発電の制御を行う。これにより、実施形態３に係る車両１では、モータ３２の力行時及び回生時において、ラジエータ６４が放熱処理する排熱が、パワートレーン排熱とその他の排熱との合計である場合に、ラジエータ放熱能力限界を超えないようにＦＣ発電によって生じる排熱量が制限される中でも、ＦＣ発電を行ってバッテリ３６の残容量を確保して、車両１の航続可能距離を延ばすことが可能となる。

【0053】

図１０は、実施形態３に係るメインＥＣＵ８０がＦＣ発電の制御に用いる複数のＦＣ発電マップの一例を示した図である。なお、図１０中、（１）～（４）はラジエータ６４の放熱余力の大きさに応じた複数のＦＣ発電マップであり、（５）はラジエータ放熱能力限界となるＦＣ発電マップである。また、ＦＣ発電マップ（１）、ＦＣ発電マップ（２）、ＦＣ発電マップ（３）、ＦＣ発電マップ（４）、の順で、ラジエータ６４の放熱余力が小さいためＦＣ発電量が小さくなっている。ＦＣ発電マップ（１）～（４）は、例えば、実験などによって予め準備される。

【0054】

実施形態３に係る車両１では、例えば、ラジエータ６４の向きと日光照射の相対向きなどの外部環境の変化や、補機消費電力の変化や、パワートレーンの排熱の処理状況などによって、ラジエータ６４の放熱性能は刻々と変化する。そのため、実施形態３に係る車両１においては、ラジエータ６４の放熱性能の変化に応じて、ＦＣ発電の制御に用いるＦＣ発電マップをその都度補正する。

【0055】

例えば、図１０に示すように、ラジエータ６４の放熱余力の大きさに応じた複数のＦＣ発電マップ（１）～（４）を用意しておく。そして、メインＥＣＵ８０は、ラジエータ６４の放熱余力が大きいほどＦＣ発電量を増加させたＦＣ発電マップを用い、ラジエータ６４の放熱余力が小さいほどＦＣ発電量を減少させたＦＣ発電マップを用いる。例えば、メインＥＣＵ８０は、複数のＦＣ発電マップ（１）～（４）のうち、ラジエータ６４の放熱余力が最も大きい場合にＦＣ発電マップ（１）を選択し、ＦＣ発電マップ（４）はラジエータ６４の放熱余力が最も小さい場合にＦＣ発電マップ（４）を選択する。なお、ＦＣ発電マップの補正は、複数のＦＣ発電マップを用いて行うことに限定されず、例えば、補正用のリファレンスデータなどに基づいて、メインＥＣＵ８０がＦＣ発電マップを連続可変させて行ってもよい。

【0056】

また、実施形態３に係る車両１では、航法誘導（車両１の走行経路の先読み）によって、ＦＣ発電マップを補正するようにしてもよい。例えば、車両１の到着地点（目的地）が予め分かっている場合に、バッテリ３６の残容量で到着地点（目的地）まで車両１が走行可能である場合には、過剰なＦＣ発電を抑える。これにより、ラジエータ６４から放熱する排熱が、無駄に増加することを抑制することができる。そして、例えば、車両１に太陽光発電装置を設けておき、車両１の走行中と、車両１が到着地点（目的地）に到着した後との少なくとも一方で、太陽光発電によってバッテリ３６を充電するようにしてもよい。また、例えば、車両１にバッテリ３６を外部充電可能な充電装置を設けておき、車両１が到着地点（目的地）に到着した後、到着地点（目的地）に設置された外部充電設備を用いてバッテリ３６を充電するようにしてもよい。また、実施形態３に係る車両１においては、バッテリ３６の残容量が所定容量よりも小さい場合に、モータ３２の駆動を停止させて、ＦＣ発電を行い、バッテリ３６の残容量を確保するようにしてもよい。

【0057】

図１１は、メインＥＣＵ８０が実施するＦＣ発電の制御の一例を示したフローチャートである。

【0058】

まず、メインＥＣＵ８０は、ステップＳ１において、現在の車両要求パワーを取得する。次に、メインＥＣＵ８０は、ステップＳ２において、現在の補機消費電力を取得する。次に、メインＥＣＵ８０は、ステップＳ３において、現在の各コンポーネント（モータ３２やバッテリ３６など）の冷媒温度を、各コンポーネントに対応する冷却回路に設けられた温度センサなどを用いて取得する。次に、メインＥＣＵ８０は、ステップＳ４において、現在のラジエータ６４で放熱処理を行う車両排熱量（パワートレーン排熱＋その他の排熱）を算出する。

【0059】

次に、メインＥＣＵ８０は、ステップＳ５において、ラジエータ放熱能力限界から車両排熱量（パワートレーン排熱＋その他の排熱）を差し引いた、現在の車両要求パワーにおけるラジエータ６４の放熱余力を算出する。次に、メインＥＣＵ８０は、ステップＳ６において、ＦＣ発電によって生じる排熱量がラジエータ６４の放熱余力の範囲におさまるように、ＦＣ発電マップを用いて車両要求パワーに対するＦＣ発電量を決定する。次に、メインＥＣＵ８０は、ステップＳ７において、ＦＣ発電量の補正用のリファレンスデータとして、ラジエータ出口での冷媒温度の予測値を算出する。なお、冷媒温度の予測値は、所定の範囲に属する温度を指す。次に、メインＥＣＵ８０は、ステップＳ８において、ラジエータ出口での冷媒温度の実測値（実冷媒温度）を温度センサ６２ｂから取得する。

【0060】

次に、メインＥＣＵ８０は、ステップＳ９において、ラジエータ出口での冷媒温度が、実冷媒温度＜予測値の関係を満たすか否かを判断する。メインＥＣＵ８０は、ラジエータ出口での冷媒温度が、実冷媒温度＜予測値の関係を満たすと判断した場合（ステップＳ９にてＹｅｓ）、ステップＳ１０において、ＦＣ発電量を増加させるようにＦＣ発電を制御する。その後、メインＥＣＵ８０は、一連の制御をリターンする。

【0061】

一方、メインＥＣＵ８０は、ラジエータ出口での冷媒温度が、実冷媒温度＜予測値の関係を満たさないと判断した場合（ステップＳ９にてＮｏ）、ステップＳ１１において、ラジエータ出口の冷媒温度が、実冷媒温度＞予測値の関係を満たすか否かを判断する。メインＥＣＵ８０は、ラジエータ出口の冷媒温度が、実冷媒温度＞予測値の関係を満たすと判断した場合（ステップＳ１１にてＹｅｓ）、ステップＳ１２において、ＦＣ発電量を減少させるようにＦＣ発電を制御する。その後、メインＥＣＵ８０は、一連の制御を終了する。一方、メインＥＣＵ８０は、ラジエータ出口の冷媒温度が、実冷媒温度＞予測値の関係を満たさないと判断した場合（ステップＳ１１にてＮｏ）、ステップＳ１３において、ＦＣ発電量を維持するようにＦＣ発電を制御する。その後、メインＥＣＵ８０は、一連の制御をリターンする。

【0062】

実施形態３に係る車両１においては、ラジエータ出口における実冷媒温度が冷媒温度の予測値よりも低く、ラジエータ６４の放熱能力に余力がある場合に、ＦＣ発電量を増加させて、車両１の航続可能距離を延ばすためにバッテリ３６の残容量を確保することができる。また、実施形態３に係る車両１においては、ラジエータ出口における実冷媒温度が冷媒温度の予測値よりも高く、ラジエータ６４の放熱能力に余力がない場合に、ＦＣ発電量を減少させてＦＣ発電によって生じる排熱量を小さくし、ラジエータ６４の放熱能力を確保することができる。よって、実施形態３に係る車両１は、ラジエータ放熱能力限界を超えないようにＦＣ発電によって生じる排熱量が制限される中でも、ＦＣ発電を行ってバッテリ３６の残容量を確保して、車両１の航続可能距離を延ばすことが可能となる。

【0063】

また、実施形態１、２及び３に係る車両１において、メインＥＣＵ８０が行うＦＣ発電の制御は、高真空環境下だけではなく、例えば、トンネル走行や市街地走行をする際、ラジエータ６４に放熱制約がある場合においても好適である。

【0064】

また、実施形態１、２及び３においては、燃料電池５０などによってＦＣ発電を行う発電ユニットを備えた車両１を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、発電ユニットとして内燃機関などで構成された発電機を備える車両１であってもよい。一方で、ＦＣ発電を行う発電ユニットを備えた場合には、重量エネルギー密度の高いＦＣ発電を好適に使用するロジックにより、内燃機関などで構成された発電機を用いる場合よりも、バッテリ容量を最小化できるため、車両１の軽量化を図ることが可能となる。

【符号の説明】

【0065】

１ 車両
２２ａ，２２ｂ 駆動輪
２４ デファレンシャルギヤ
２６ 駆動軸
３２ モータ
３２ａ 回転位置検出センサ
３４ インバータ
３５ モータＥＣＵ
３６ バッテリ
３６ａ 電圧センサ
３６ｂ 電流センサ
３６ｃ 温度センサ
３７ バッテリＥＣＵ
３８ システムメインリレー
４０ バッテリ用昇圧コンバータ
４２ 高電圧側電力ライン
４４ 低電圧側電力ライン
４８ ＦＣ用昇圧コンバータ
５０ 燃料電池
５２ 水素タンク
５４ 水素バルブ
５６ 酸素タンク
５８ 酸素バルブ
６０ 冷却装置
６２，１１２，１２２，１３２，１５２ 循環流路
６２ａ，６２ｂ 温度センサ
６４ ラジエータ
６６，１１４，１２４，１３４，１５４ 循環ポンプ
８０ メインＥＣＵ
９０ イグニッションスイッチ
９１ シフトレバー
９２ シフトポジションセンサ
９３ アクセルペダル
９４ アクセルペダルポジションセンサ
９５ ブレーキペダル
９６ ブレーキペダルポジションセンサ
９８ 車速センサ
１００ 補機
１１０，１２０，１３０，１５０ 冷却回路
１４０，１４２，１４４，１４６ 熱交換器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】