燃料电池汽车的制作方法

专利名称：燃料电池汽车的制作方法
技术领域：
本发明涉及燃料电池汽车，具体涉及一种搭载通过燃料气体和氧 化气体之间的电化学反应产生电能的燃料电池的汽车。
背景技术：
以往，公知有搭载通过燃料气体和氧化气体之间的电化学反应产 生电能的燃料电池的汽车。作为这种燃料电池汽车，还公开有如下燃 料电池汽车搭载有燃料电池与蓄电池，根据蓄电池的充电量控制加 速时对燃料电池的需求电力。例如在专利文献1公开了如下的控制 加速踏板踏入变化量为规定的变化量时，如果蓄电池充电量充分，则 即使加速要求较大蓄电池也能够辅助充分的电力，从而对燃料电池的 需求电力不太大也可以，但蓄电池充电量较小时，即使加速要求较小 也由蓄电池不能辅助充分的电力，从而增大对燃料电池的需求电力。专利文献l:日本特开2001-339810发明内容但是，在专利文献1中考虑加速要求的大小和蓄电池充电量来决 定蓄电池的辅助量，但由于未考虑其他因素，因而存在因驾驶状态不 同导致驾驶性能变差或燃耗增大的问题。本发明是为了解决这种问题而作出的，其目的之一在于提供一种 能够相比现有的燃料电池汽车改善驾驶性能的燃料电池汽车。并且， 目的之一在于提供一种能够相比现有的燃料电池汽车改善燃耗的燃料 电池汽车。本发明为了达成上述目的中至少一部分而采取以下方案。艮P，本发明的第一燃料电池汽车，其中，包括 电动机，对车轮进行旋转驱动；燃料电池，通过燃料气体和氧化气体之间的电化学反应产生电能; 蓄电单元，能够充放电能；行驶模式检测单元，检测由驾驶员设定的行驶模式； 需求动力计算单元，计算需求动力；目标值设定单元，用于根据所述需求动力设定从所述燃料电池向 所述电动机输出的电能的目标值和从所述蓄电单元向所述电动机输出 的电能的目标值，在所述需求动力增大时根据由所述行驶模式检测单 元检测出的行驶模式设定从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的 目标值；禾口控制单元，对所述燃料电池及所述蓄电单元进行控制，以使从所 述燃料电池向所述电动机输出的电能及从所述蓄电单元向所述电动机 输出的电能与由所述目标值设定单元设定的各目标值一致。在该燃料电池汽车中，根据需求动力设定从燃料电池向电动机输 出的电能的目标值和从蓄电单元向电动机输出的电能的目标值时，根 据行驶模式设定需求动力增大时从蓄电单元向电动机输出的电能的目 标值，对燃料电池和蓄电单元进行控制，以使从燃料电池向电动机输 出的电能和从蓄电单元向电动机输出的电能与各目标值一致。由此， 在需求动力增大时与行驶模式对应地适当设定从蓄电单元向电动机输 出的电能的目标值，因而与以往相比能够改善驾驶性能、燃耗。另外， 行驶模式检测单元可以是行驶模式开关，也可以是换挡位置传感器。在这里，所述行驶模式检测单元，从至少包含燃耗优先行驶模式 和加速优先行驶模式的多个行驶模式中检测由驾驶员设定的行驶模 式，所述目标值设定单元，在所述需求动力增大时根据由所述行驶模 式检测单元检测出的行驶模式设定从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标值之际，使所述行驶模式为加速优先行驶模式时的所述 目标值大于为燃耗优先行驶模式时的所述目标值。由此，可与使燃耗 优先于加速的驾驶员的意图、或使加速燃耗优先于燃耗的驾驶员的意 图对应地改善驾驶性能或改善燃耗。并且，在这样具有行驶模式检测单元的燃料电池汽车中，也可以 包括加速意图参数计算单元，用于计算与驾驶员的加速意图有关的加 速意图参数，所述目标值设定单元，在所述需求动力增大时根据由所 述行驶模式检测单元检测出的行驶模式和由所述加速意图参数计算单 元算出的加速意图参数设定从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能 的目标值。由此，能够与驾驶员的加速意图对应地施加赋予的加速感 或相反地抑制加速而改善燃耗。并且，在这样具有行驶模式检测单元的燃料电池汽车中，除了上 述加速意图参数计算单元以外，也可以包括存储单元，对应每个行驶 模式存储与驾驶员的加速意图有关的参数和从所述蓄电单元向所述电 动机输出的电能的目标值之间的关系，所述目标值设定单元，在所述 需求动力增大时根据由所述行驶模式检测单元检测出的行驶模式设定 从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标值之际，从所述存储 单元读取与由所述行驶模式检测单元检测出的行驶模式对应的所述关 系，在该关系中对照由所述加速意图参数计算单元算出的加速意图参 数而导出从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标值。本发明的第二燃料电池汽车，其中，包括 电动机，对车轮进行旋转驱动；燃料电池，通过燃料气体和氧化气体之间的电化学反应产生电能; 蓄电单元，能够充放电能； 车速检测单元，检测车速； 需求动力计算单元，计算需求动力；目标值设定单元，用于根据所述需求动力设定从所述燃料电池向所述电动机输出的电能的目标值和从所述蓄电单元向所述电动机输出 的电能的目标值，在所述需求动力增大时根据由所述车速检测单元检 测出的车速设定从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标值； 和控制单元，对所述燃料电池及所述蓄电单元进行控制，以使从所 述燃料电池向所述电动机输出的电能和从所述蓄电单元向所述电动机 输出的电能与由所述目标值设定单元设定的各目标值一致。在该燃料电池汽车中，根据需求动力设定从燃料电池向电动机输 出的电能的目标值和从蓄电单元向电动机输出的电能的目标值时，根 据车速设定需求动力增大时从蓄电单元向电动机输出的电能的目标 值，对燃料电池和蓄电单元进行控制，以使从燃料电池向电动机输出 的电能和从蓄电单元向电动机输出的电能与各目标值一致。由此，在 需求动力增大时与车速对应地适当设定从蓄电单元向电动机输出的电 能的目标值，因而与以往相比能够改善驾驶性能、燃耗。另外，车速 检测单元，在车轴和电动机的旋转轴直接连接时也可以是检测电动机 的转速的单元。在这里，上述目标值设定单元，也可以在所述需求动力增大时根 据由所述车速检测单元检测出的车速设定从所述蓄电单元向所述电动 机输出的电能的目标值之际，使所述车速处于高车速区域时的所述目 标值比处于低车速区域时的所述目标值大。这样一来，由于在高车速 时刻和低车速时刻，都能够使由蓄电单元对电动机的扭矩大致相等， 因而驾驶员所感受的加速感相同，而与车速无关，从而提高驾驶性能。 即，赋予电动机的电力可由电动机的转速与电动机的扭矩的积来表示， 因而即使蓄电单元向电动机供给的电力相同，在电动机的转速高的高 车速时比在电动机的转速低的低车速时的扭矩变小，但在这里由于高 车速时刻与低车速时刻相比从蓄电单元向电动机输出的电能变大，因 而其结果，无论高车速时刻还是低车速时刻，都能够使蓄电单元对电 动机的扭矩大致相同。并且，在这样具有车速检测单元的燃料电池汽车中，也可以包括 加速意图参数计算单元，计算与驾驶员的加速意图有关的加速意图参 数，所述目标值设定单元，在所述需求动力增大时根据由所述车速检 测单元检测出的车速和由所述加速意图参数计算单元算出的加速意图 参数设定从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标值。由此， 能够与驾驶员的加速意图对应地赋予充分的加速感或相反地抑制加速 而提高燃耗。并且，在这样具有车速检测单元的燃料电池汽车中，除了上述加速意图参数计算单元以外，也可以包括存储单元，对应每个预定的车速区域存储与驾驶员的加速意图有关的参数和从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标值之间的关系，所述目标值设定单元，在所述需求动力增大时根据由所述车速检测单元检测出的车速设定从所述 蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标值之际，从所述存储单元读取与由所述车速检测单元检测出的车速对应的所述关系，在该关系中 对照由所述加速意图参数计算单元算出的加速意图参数而导出从所述 蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标值。本发明的第三燃料电池汽车，其中，包括 电动机，对车轮进行旋转驱动；燃料电池，通过燃料气体和氧化气体之间的电化学反应产生电能； 蓄电单元，能够充放电能； 坡度检测单元，检测路面的上坡坡度； 需求动力计算单元，计算需求动力；目标值设定单元，用于根据所述需求动力设定从所述燃料电池向 所述电动机输出的电能的目标值和从所述蓄电单元向所述电动机输出 的电能的目标值，在所述需求动力增大时根据由所述坡度检测单元检 测出的上坡坡度设定从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标 值；和控制单元，对所述燃料电池及所述蓄电单元进行控制，以使从所 述燃料电池向所述电动机输出的电能及从所述蓄电单元向所述电动机 输出的电能与由所述目标值设定单元设定的各目标值一致。在该燃料电池汽车中，根据需求动力设定从燃料电池向电动机输 出的电能的目标值和从蓄电单元向电动机输出的电能的目标值时，在 需求动力增大时根据上坡坡度设定从蓄电单元向电动机输出的电能的 目标值，对燃料电池和蓄电单元进行控制，以使从燃料电池向电动机 输出的电能和从蓄电单元向电动机输出的电能与各目标值一致。由此， 在需求动力增大时与上坡坡度对应地适当设定从蓄电单元向电动机输 出的电能的目标值，从而与以往相比能够改善驾驶性能、燃耗。在这里，上述目标值设定单元，也可以在所述需求动力增大时根 据由所述坡度检测单元检测出的上坡坡度设定从所述蓄电单元向所述 电动机输出的电能的目标值之际，设定成显示出所述上坡坡度越大所 述目标值越变大的趋势。由于一般在上坡坡度较大时比上坡坡度较小 时不易加速，因而通过增大从蓄电单元向电动机输出的电能，使驾驶 员感受的加速度与上坡坡度无关而大致均等。并且，在这样具有坡度检测单元的燃料电池汽车中，也可以包括 包括加速意图参数计算单元，计算与驾驶员的加速意图有关的加速意 图参数，所述目标值设定单元，在所述需求动力增大时根据由所述坡 度检测单元检测出的上坡坡度和由所述加速意图参数计算单元算出的 加速意图参数设定从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标 值。由此，能够与驾驶员的加速意图对应地赋予充分的加速感或相反 地抑制加速而提高燃耗。并且，在这样具有坡度检测单元的燃料电池汽车中，除了上述加 速意图参数计算单元以外，也可以包括存储单元，对应每个预定的上 坡坡度区域存储与驾驶员的加速意图有关的参数和从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标值之间的关系，所述目标值设定单元， 在所述需求动力增大时根据由所述坡度检测单元检测出的上坡坡度设 定从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标值之际，从所述存 储单元读取与由所述坡度检测单元检测出的上坡坡度对应的所述关 系，在该关系中对照由所述加速意图参数计算单元算出的加速意图参 数而导出从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标值。本发明的第四燃料电池汽车，其中，包括 电动机，对车轮进行旋转驱动；燃料电池，通过燃料气体和氧化气体之间的电化学反应产生电能； 蓄电单元，能够充放电能； 摩擦系数检测单元，检测路面摩擦系数； 需求动力计算单元，计算需求动力；目标值设定单元，用于根据所述需求动力设定从所述燃料电池向 所述电动机输出的电能的目标值和从所述蓄电单元向所述电动机输出 的电能的目标值，在所述需求动力增大时根据由所述摩擦系数检测单 元检测出的路面摩擦系数设定从所述蓄电单元向所述电动机输出的电 能的目标值；和控制单元，对所述燃料电池及所述蓄电单元进行控制，以使从所 述燃料电池向所述电动机输出的电能及从所述蓄电单元向所述电动机 输出的电能与由所述目标值设定单元设定的各目标值一致。在该燃料电池汽车中，根据需求动力设定从燃料电池向电动机输 出的电能的目标值和从蓄电单元向电动机输出的电能的目标值时，在 需求动力增大时根据路面摩擦系数设定从蓄电单元向电动机输出的电 能的目标值，对燃料电池和蓄电单元进行控制，以使从燃料电池向电 动机输出的电能和从蓄电单元向电动机输出的电能与各目标值一致。 由此，在需求动力增大时与路面摩擦系数对应地适当设定从蓄电单元 向电动机输出的电能的目标值，从而与以往相比能够改善驾驶性能、 燃耗。在这里，上述目标值设定单元，也可以在所述需求动力增大时根 据由所述摩擦系数检测单元检测出的路面摩擦系数设定从所述蓄电单 元向所述电动机输出的电能的目标值之际，设定成显示出所述路面摩 擦系数越小所述目标值越变小的趋势。由于通常路面摩擦系数较小时 与路面摩擦系数较大时相比容易滑动，因而减小从蓄电单元向电动机 输出的电能以防止急速地施加较大的扭矩，从而提高驾驶性能。并且，在这样具有摩擦系数检测单元的燃料电池汽车中，也可以 包括加速意图参数计算单元，计算与驾驶员的加速意图有关的加速意 图参数，所述目标值设定单元，在所述需求动力增大时根据由所述摩 擦系数检测单元检测出的路面摩擦系数和由所述加速意图参数计算单 元算出的加速意图参数设定从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能 的目标值。这样一来，能够既能够在难以滑动的路面上赋予充分的加 速感或相反地抑制加速而提高燃耗，也能够在容易滑动的路面上防止 产生滑动。并且，在这样具有摩擦系数检测单元的燃料电池汽车中，除了上 述加速意图参数计算单元以外，也可以包括存储单元，对应每个预定 的路面摩擦系数区域存储与驾驶员的加速意图有关的参数和从所述蓄 电单元向所述电动机输出的电能的目标值之间的关系，所述目标值设定单元，在所述需求动力增大时根据由所述摩擦系数检测单元检测出 的路面摩擦系数设定从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标 值之际，从所述存储单元读取与由所述摩擦系数检测单元检测出的路 面摩擦系数对应的所述关系，在该关系中对照由所述加速意图参数计 算单元算出的加速意图参数而导出从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标值。本发明的第五燃料电池汽车，其中，包括 电动机，对车轮进行旋转驱动；燃料电池，通过燃料气体和氧化气体之间的电化学反应产生电能; 蓄电单元，能够充放电能； 需求动力计算单元，计算需求动力；目标值设定单元，用于根据所述需求动力设定从所述燃料电池向 所述电动机输出的电能的目标值和从所述蓄电单元向所述电动机输出 的电能的目标值，在所述燃料电池从该燃料电池停止运转的状态刚刚 重新开始运转后，将从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标 值设定得大于通常时刻的目标值；和控制单元，对所述燃料电池及所述蓄电单元进行控制，以使从所 述燃料电池向所述电动机输出的电能及从所述蓄电单元向所述电动机 输出的电能与由所述目标值设定单元设定的各目标值一致。在该燃料电池汽车中，根据需求动力设定从燃料电池向电动机输 出的电能的目标值和从蓄电单元向电动机输出的电能的目标值时，从 停止上述燃料电池的运转的状态起刚刚重新开始该燃料电池的运转后 与通常时刻相比，从蓄电单元向电动机输出的电能的目标值设定得较 大，对燃料电池和蓄电单元进行控制，以使从燃料电池向电动机输出 的电能和从蓄电单元向电动机输出的电能与各目标值一致。通常从停 止燃料电池的运转的状态起刚刚重新开始燃料电池的运转后，相比通 常时刻燃料电池的响应性不好。并且，通常蓄电单元的响应性优于燃 料电池的响应性。因此，从停止燃料电池的运转的状态起刚刚重新开 始燃料电池的运转后，相比通常时刻提高从蓄电单元向电动机输出的 电能则可改善响应性，能够抑制驾驶性能的恶化。在这里，从停止燃料电池的运转的状态起刚刚重新开始燃料电池 的运转后可以是指，在所述规定的燃料电池停止运转条件成立而使所 述燃料电池停止运转后、由于规定的燃料电池重新开始运转条件成立 而使所述燃料电池刚刚重新开始运转后。并且，在这种燃料电池汽车中，也可以包括加速意图参数计算单元，计算与驾驶员的加速意图有关的加速意图参数，所述目标值设定 单元，用于根据所述需求动力设定从所述燃料电池向所述电动机输出 的电能的目标值和从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标 值，在通常时刻根据由所述加速意图参数计算单元算出的加速意图参 数设定从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标值，在所述燃 料电池从该燃料电池停止运转的状态刚刚重新开始运转后，将从所述 蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标值设定得大于通常时刻的目 标值。由此，能够与驾驶员的加速意图对应地赋予充分的加速感或相 反地抑制加速而提高燃耗。并且，在这种燃料电池汽车中，除了上述加速意图参数计算单元 以外，也可以包括存储单元，将与驾驶员的加速意图有关的参数和从 所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标值之间的关系分为通常 时刻和燃料电池刚刚重新开始运转后而进行存储，所述目标值设定单 元，根据所述燃料电池是处于通常时刻的运转状态还是处于燃料电池 刚刚重新开始运转后的运转状态而从所述存储单元读取所述关系，在 该关系中对照由所述加速意图参数计算单元算出的加速意图参数而导 出从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标值。上述任一燃料电池汽车中具有加速意图参数计算单元的情况下， 该加速意图参数计算单元，也可以算出作为驾驶员的加速踏板踏入量 的时间变化的加速踏板开度变化率作为上述加速意图参数。或者也可 以算出根据驾驶员的加速踏板踏入量所决定的行驶需求电力的时间变化作为上述加速意图参数。


图1是表示燃料电池汽车的结构的概况的结构图。图2是表示燃料电池的结构的概况的结构图。 图3是驱动控制程序的流程图。图4是表示用于设定需求扭矩的映射的一例的说明图。图5是表示蓄电池辅助量映射的说明图，(a)表示燃耗优先映射， (b)表示普通映射，(c)表示加速优先映射。图6是表示燃料电池的特性的图表，(a)表示P-I特性，(b)表 示I-V特性。图7是表示经过时间和输出电力的总计值之间关系的图表。 图8是表示经过时间和输出电力的总计值的关系的图表，(a)表 示模式位置MP为节能模式的时刻，(b)表示模式位置MP为通常模 式的时刻，(c)表示模式位置MP为运动模式的时刻。图9是表示车速越高辅助量时间变化率越大的蓄电池辅助量映射 的说明图。图10是表示蓄电池辅助量映射的说明图，(a)表示小坡度区域 映射，(b)表示中坡度区域映射，(c)表示大坡度区域映射。图11是表示蓄电池辅助量映射的说明图，(a)表示低u路面映 射，(b)表示普通映射。图12是另一驱动控制程序的流程图。图13是表示蓄电池辅助量映射的说明图，(a)表示FC通常时的 映射，(b)表示FC发电响应性降低时的映射。
具体实施方式
接着，下面参照附图对用于实施本发明的最佳实施方式进行说明。 图1是表示用于表示本发明的一例的燃料电池汽车10的结构的概况的 结构图。燃料电池汽车IO，包括燃料电池组，层压有多个燃料电池40， 该燃料电池40通过作为燃料气体的氢和作为氧化气体的空气中的氧之 间的电化学反应发电；马达52，通过变换器54与该燃料电池组30相 连；蓄电池58，通过DC/DC转换器56与连接变换器54和燃料电池组 30的电力线53相连；和电子控制单元70，控制系统整体。另外，驱 动轴64通过差速齿轮62与驱动轮63、 63相连，从马达52输出的动 力经由驱动轴64最终向驱动轮63、 63输出。燃料电池组30层压有多个(例如数百个)固体高分子型的燃料电池40。在图2表示燃料电池40的简要结构。如图所示，燃料电池40 由如下部件构成固体电解质膜42，其为由氟类树脂等高分子材料形 成的质子传导性的膜体；作为气体扩散电极的阳极43及阴极44，由碳 布形成且以凝固有催化剂的面夹持固体电解质膜42而构成夹层结构， 在所述碳布上凝固有白金或由白金与其他金属形成的合金的催化剂； 和2个分离器45，从两侧夹住该夹层结构、在其与阳极43之间形成燃 料气体流路46，在其与阴极44之间形成氧化气体流路47，并且形成 与相邻的燃料电池40之间的隔壁。在燃料气体流路46通过的氢气， 在阳极43进行气体扩散并被催化剂分解为质子和电子。其中，质子在 湿润状态的固体电解质膜42中传导而向阴极44移动，电子通过外部 电路向阴极44移动。并且，在氧化气体流路47通过的空气中所含有 的氧，在阴极44进行气体扩散，质子和电子以及空气中的氧在催化剂 上反应而生成水。通过以上电化学反应，在各燃料电池40产生电动势， 产生电能。在该燃料电池组30上安装有电流计31和电压计33，电流 计31检测从燃料电池组30输出的电流，电压计33检测从燃料电池组 30输出的电压。在燃料电池组30上安装有供给氢的氢气瓶12和压送空气的空气 压縮机22。氢气瓶12积蓄有数十MPa的高压氢，用于通过调节器14 向燃料电池组30供给压力调整后的氢。供给到燃料电池组30的氢， 通过各燃料电池40的燃料气体流路46 (参照图2)后向燃料气体排出 管32导出。在该燃料气体排出管32上安装有阳极扫气阀18，为了提 高燃料电池组30内的氢浓度而使用该阳极扫气阀18。由于氧化气体流 路47内的空气中的氮气向阳极43侧流入而降低图2所示的燃料气体 流路46内的氢浓度，每隔规定的间隔以规定的开放时间打开阳极扫气 阀18赶走燃料气体流路46内的氮。并且，氢循环泵20用于使燃料气 体排出管32内的含氢的气体从燃料气体排出管32中的燃料电池组30 和阳极扫气阀18之间向燃料电池组30和调节器14之间汇合，可通过改变其转速调整氢供给量。另一方面，空气压縮机22通过未图示的空气滤清器将从大气吸入的空气向燃料电池组30压送，可通过改变其转速调整氧供给量。在该 空气压縮机22和燃料电池组30之间设有加湿器24，该加湿器24对由 空气压縮机22压送的空气进行加湿而向燃料电池组30供给。供给到 燃料电池组30的空气，通过各燃料电池40的燃料气体流路47 (参照 图2)后向氧化气体排出管34导出。在该氧化气体排出管34上设有空 气调压阀26，可通过该空气调压阀26调整氧化气体流路47内的压力。 另外，从燃料电池组30向氧化气体排出管34排出的空气因电化学反 应所产生的水而变得湿润，但在加湿器24从该湿润的空气向压送空气 交换水蒸气。另外，图1的辅助设备有调节器14、加湿器24、阳极扫气阀18、 氢循环泵20、空气压縮机22、空气调压阀26等，这些设备从燃料电 池组30或蓄电池58接受电力的供给。马达52构成如下的公知的同步发电电动机，即，与驱动轴64相 连，可作为发电机驱动，并且还可以作为电动机驱动，通过变换器54 进行与蓄电池58、燃料电池组30的电力交换。蓄电池58由公知的镍氢二次电池、锂离子二次电池构成，通过 DC/DC转换器56与燃料电池组30并列连接。该蓄电池58吸收车辆减 速时的再生能、由燃料电池组30产生的电能，或将积蓄的电能放电而 向马达52供给仅由燃料电池组30所不足的电力。由于后一动作用于 向马达52供给仅由燃料电池组30所不足的电力，因而称为蓄电池58 对燃料电池组30的辅助或仅称为蓄电池辅助。另外，代替蓄电池58 也可以采用电容器。电子控制单元70构成以CPU72为中心而构成的单芯片微处理器，包括存储处理程序的ROM74、暂时存储数据的RAM76以及输入输出 端口 (未图示)。在该电子控制单元70中，通过输入端口输入由电流 计31、电压计33检测出的燃料电池组30的输出电流Ifc、输出电压 Vfc、来自未图示的流量计、温度计的与向燃料电池组30供给的氢及 空气的流量、温度有关的信号、与加湿器24、空气压縮机22的运转状 态有关的信号、控制马达52所必需的信号(例如马达52的转速Nm、 施加在马达52上的相电流等)、管理蓄电池58所必需的充放电流等。 另外，电子控制单元70，根据蓄电池58的充放电流的累计值计算剩余 容量(SOC)，根据燃料电池组30的输出电流Ifc和输出电压Vfc计 算输出电力Pfc。并且，通过输入端口还输入来自车速传感器88的车 速V、来自检测变速杆81的位置的换挡位置传感器82的换挡位置SP、 来自检测加速踏板83的踏入量的加速踏板位置传感器84的加速踏板 开度Acc、来自检测制动踏板85的踏入量的制动踏板位置传感器86 的制动踏板位置BP、来自检测路面坡度的坡度传感器89的路面坡度R 6、由驾驶员设定的来自行驶模式开关90的模式位置MP、来自安装 在驱动轮63、 63上的驱动轮速度传感器91的驱动轮速度Vw等。在本 实施方式中，行驶模式开关卯，由驾驶员设定优先燃耗的节能模式、 优先加速的运动模式以及两者中间的普通模式这三种模式当中的任一 种。另一方面，从电子控制单元70通过输出端口输出对空气压縮机22 的驱动信号、对加湿器16的控制信号、对调节器14、阳极扫气阀18、 空气调压阀26的控制信号、对变换器54的控制信号、对DC/DC转换 器56的控制信号等。接着，对这样构成的实施例的燃料电池汽车IO的动作进行说明。 图3是表示燃料电池组30处于发电期间且燃料电池汽车10处于行驶 期间时通过电子控制单元每隔规定时间(例如每隔8毫秒)反复执行 的驱动控制程序的一例的流程图。为便于说明，在这里作为前提，将 行驶需求电力Pd"设为仅以来自燃料电池组30的输出电力Pfc即可供 给，将蓄电池58的SOC设成处于无需充电的适合区域内。执行该驱动控制程序时，电子控制单元70的CPU72,首先执行输 入来自加速踏板位置传感器84的加速踏板开度Acc、来自车速传感器 88的车速V、马达52的转速Nm、来自电流计31的燃料电池组30的 输出电流Ifc、来自电压计33的燃料电池组30的输出电压Vfc、来自 模式开关90的模式位置MP、蓄电池50的充放电流等控制必需的数据 的处理(步骤S110)。这样输入数据时，根据输入的加速踏板开度Acc和车速V,设定 要向与驱动轮63、 63连接的驱动轴64输出的行驶需求扭矩Td产和燃 料电池组30所要求的FC需求电力PfcM乍为车辆需求的扭矩(步骤 S115)。行驶需求扭矩Tdr*，在本实施方式中设定如下，g卩，预先确 定加速踏板开度Acc和车速V与行驶需求扭矩Td"之间的关系作为用 于设定需求扭矩的映射而存储在ROM74中，对加速踏板开度Acc和车 速V赋值时从所存储的映射导出对应的行驶需求扭矩Tdi^。图4表示 用于设定需求扭矩的映射的一例。FC需求电力Pfc、作为所设定的行 驶需求扭矩Td^与驱动轴64的转速Ndr的乘积(即行驶需求电力Pdr" 与蓄电池50所要求的充放需求电力PM之和而进行计算，但如上所述， 在这里由于将行驶需求电力Pd产设为仅由来自燃料电池组30的输出电 力Pfc即可供给的值，将蓄电池58的SOC设在无需充电的适合区域内， 因而FC需求电力Pf(^与行驶需求扭矩Td^—致。另外，在本实施方 式中，由于马达52的旋转轴与驱动轴64直接连接，因而驱动轴64的 转速Ndr与马达52的转速Nm —致。接着，根据来自行驶模式开关90的模式位置MP选择蓄电池辅助 量映射(步骤S120)。如图5所示，蓄电池辅助量映射为表示加速踏 板开度变化率AAcc与辅助量时间变化率之间的关系的映射，对应节能 模式、普通模式、运动模式的各模式生成并存储在ROM74中。在这里， 加速踏板开度变化率AAcc是在当前驱动控制程序的步骤S110中输入 的加速踏板开度Acc与在上一次驱动控制程序的步骤S110中输入的加 速踏板开度Acc之间的差分，是用于推测驾驶员的加速要求意图的参数。例如，在加速踏板开度变化率八Acc较大时，由于加速踏板83迅速且较大地被踏入，因而可推测为驾驶员要求急速加速，在加速踏板开度变化率AAcc较小时，由于加速踏板83缓慢地被踏入，因而可推 测为驾驶员要求缓慢加速。并且，辅助量时间变化率为用于乘以从辅 助开始时刻的经过时间来算出由蓄电池58进行的辅助量Past的值。各 蓄电池辅助量映射如下生成，即，在加速踏板开度变化率AAcc处于预 定的阈值Aref以下时，蓄电池58的辅助时间变化率成为零，在加速踏 板开度变化率A Acc超过阈值Aref时，具有加速踏板开度变化率A Acc 越大、蓄电池58的辅助量时间变化率越变大的趋势，且辅助量时间变 化率以燃耗优先映射、普通映射、加速优先映射的顺序变大。并且， 各蓄电池辅助量映射如下生成，即，加速踏板开度变化率AAcc在规定 值以上时辅助量时间变化率t变为最大。在步骤S120中，在模式位置 MP为节能模式时选择燃耗优先映射，为普通模式时选择普通映射，为 运动模式时选择加速优先映射。接着，计算加速踏板开度变化率AAcc (步骤S125)，判断该加 速踏板开度变化率AAcc是否超过阈值Aref (步骤S130)。在这里， 阈值Aref是表示驾驶员要求缓慢加速还是急速加速的边界的值，是通 过反复进行实验求出的值。具体来说，将加速踏板开度变化率AAcc 为阈值Aref时的行驶需求电力Pd^的增加量设定成，使仅由燃料电池 组30供给时所需的时间和驾驶员所期待的加速所需的时间之间的偏差 几乎不存在。现在，考虑驾驶员刚从稳定驾驶要求急速加速后时，由于加速踏 板开度变化率A Acc超过阈值Aref，对于过渡状态标志F设定值1 (步 骤S135)。在这里，过渡状态标志F在燃料电池组30处于过渡状态时 被设为值l，不是过渡状态时被设为零。并且，过渡状态是指燃料电池 组30的输出电力Pfc上升至达到行驶需求电力Pd"为止的过程。产生 这种过渡状态的原因在于，燃料电池组30因电化学反应发电而输出输 出电力Pfc，因此输出驾驶员要求急速加速时设定的行驶需求电力Pdr*为止需要时间。接着利用在步骤S120选择的蓄电池辅助量映射求出与 加速踏板开度变化率AAcc对应的加速踏板量时间变化率(步骤S140)， 将该加速踏板量时间变化率乘以从加速踏板开度变化率AAcc超过阈 值Aref的时点经过的时间的值设为临时辅助量Pasttmp (步骤S145)。 并且，计算行驶需求电力Pd"与从当前的燃料电池组30输出的输出电 力Pfc之间的差分△ P (步骤S150)，判断差分A P是否实质上为零(步 骤S155)。在这里，由于考虑驾驶员刚从稳定驾驶要求急速加速后， 因而差分AP被判断为实质上为零。接着，判断在步骤S150算出的临 时辅助量Pasttmp是否大于差分AP (步骤S160)。在这里，由于考虑 驾驶员刚从稳定驾驶要求急速加速后，因而差分AP成为较大的值，临 时辅助量Pasttmp在差分AP以下。这样，在步骤S160作出否定的判 断。接着由蓄电池58的SOC、蓄电池温度等算出在当前时点可辅助的 上限值、即辅助量上限值Pastmax (步骤S165)，将临时辅助量Pasttmp 和辅助量上限值Patmax中的较小的一方设定为辅助量Past (步骤 S170)。然后，执行燃料电池组30和蓄电池58的电力控制(步骤S175)。 具体来说，调节空气压缩机22的转速而使空气量增加或减少的同时通 过DC/DC转换器56使燃料电池组30的动作点移动，以从燃料电池组 30输出FC需求电力Pfc^ (-行驶需求电力Pdr*)。此时，氢从氢气瓶 12通过调节器14向燃料电池组30供给，但不被消耗而排出至燃料气 体排出管32的氢通过氢循环泵20再次供给燃料电池组30，被消耗的 量由氢气瓶12补给。并且，辅助量Past从蓄电池58通过DC/DC转换 器56、变换器54向马达52供给。在这里，燃料电池组30的动作点的控制如下FC需求电力Pfc* 被确定时，从图6 (a)所示的电力-电流特性(P-I特性)决定用于输 出该FC需求电力Pf^的电流Ifc、从图6 (b)所示的电流-电压特性 (I-V特性)决定与该电流1&*对应的电压Vfc*，将该电压Vfc^作为 目标电压而通过DC/DC转换器56控制燃料电池组30的输出电压。由 此，能够控制燃料电池组30的动作点即输出电力。另外，P-I特性和 P-V特性由于因温度等各种原因发生变动，因而定期进行校正。由此，反复步骤S110 S175的处理过程中，驾驶员对加速踏板 83的踏入量稳定、在步骤S130判断加速踏板开度变化率△ Acc在阈值 Aref以下时，电子控制单元70的CPU72判断过渡状态标志F是否为 值l (步骤S180)。此时，考虑加速踏板开度变化率AAcc从超过阈值 Aref的状态开始首次处于阈值Aref以下时，由于过渡状态标志F为值 1，因而在步骤S180作出肯定的判断，然后执行步骤S145 步骤S170 的处理而设定辅助量Past,在步骤S175执行燃料电池组30及蓄电池 58的电力控制。由此，即使在加速踏板开度变化率AAcc成为阈值Aref 以下后，也通过蓄电池58对燃料电池组30进行辅助，将来自蓄电池 58的输出电力Pb和来自燃料电池组30的输出电力Pfc的总计值控制 成接近行驶需求电力Pdr*。然后，在反复步骤S110 S130、 S180、 S145 S175的处理的过 程中，在步骤S160判断临时辅助量Pasttmp大于差分厶P时，将临时 辅助量Pasttmp的值变更为差分厶P (步骤S185)。这样将临时辅助量 Pasttmp的值变更为差分AP的原因在于，辅助量Past超过差分△ P时， 蓄电池58的输出电力Pb和燃料电池组30的输出电力Pfc的总计值超 过行驶需求电力Pdr、然后，经由步骤S165、 S170设定辅助量Past， 在步骤S175执行燃料电池组30和蓄电池58的电力控制。由此，将蓄 电池58的输出电力Pb和燃料电池组30的输出电力Pfc的总计值控制 为不超过行驶需求电力Pdr*。然后，在反复步骤S110 S130、 S180、 S145 S160、 S185、 S165 S175的处理的过程中，在步骤S155判断差分AP实质上为零时，将辅 助量Past设定为零，并且将过渡状态标志F复位为零(步骤S190)。 差分A P实质上为零，是指变成仅由来自燃料电池组30的输出电力Pfc 即可输出行驶需求电力Pd^的状态，由此使辅助量Past成为零而结束 由蓄电池58进行的辅助。然后，在步骤S175执行燃料电池组30的电 力控制，从燃料电池组30向马达58输出行驶需求电力Pdr*。关于执行这种驱动控制程序时的来自蓄电池58的输出电力Pb和来自燃料电池组30的输出电力Pfc的总计值的推移，根据图7的图表 进行说明。图7是表示从加速踏板开度变化率AAcc超过阈值Aref的 时刻t0经过的经过时间与来自蓄电池58的输出电力Pb和来自燃料电 池组30的输出电力Pfc的总计值之间的关系的图表。在这里，为便于 说明，设临时辅助量Pasttmp为辅助量上限值Pastmax以下，辅助量Past 与临时辅助量Pasttmp —致而进行说明。在图7中，时刻t2是临时辅 助量Pasttmp与差分A P—致的时点，时刻t3为差分AP实际成为零的 时点。在时刻tO至时刻tl，由于辅助量Past在辅助量时间变化率上乘 以经过时间而算出，因而随着时间的经过慢慢增大。在时刻tl至时刻 t2，由于辅助量Past成为差分AP，因而两个电力Pb、 Pfc的总计值成 为行驶需求电力Pd^。时刻t2以后，由于差分AP实质上为零，因而 不进行蓄电池58的辅助而仅以从燃料电池组30输出的电力Pfc供给行 驶需求电力Pd^。即，如果从起初开始没有蓄电池58的辅助而仅以从 燃料电池组30输出的电力Pfc应对，没到达时刻t2就不能输出行驶需 求电力Pd一，相对于此，通过用蓄电池58进行辅助，在时刻tl的时点 可以输出行驶需求电力Pdr*。图8是与图7相同地表示从加速踏板开度变化率AAcc超过阈值 Aref的时刻tO经过的经过时间与来自蓄电池58的输出电力Pb和来自 燃料电池组30的输出电力Pfc的总计值之间的关系的图表，图8 (a) 表示模式位置MP为节能模式的时刻，图8 (b)表示模式位置MP为 普通模式的时刻，图8 (c)表示模式位置MP为运动模式的时刻。比 较这些图表时可知，蓄电池辅助量中运动模式最大，接着普通模式较 大，节能模式最小。因此，电力总计值到达行驶需求电力Pd^的时刻， 运动模式最早(时刻t13)，接着普通模式较早(时刻t12)，节能模 式最迟(时刻tll) 。 g卩，加速时的相对于加速踏板工作的响应，运动 模式最好，接着依次是普通模式、节能模式。另一方面，加速时的燃 耗，由于DC/DC转换器56介于蓄电池58和变换器54之间，因而蓄电池辅助量越大，DC/DC转换器56中的充放电效率的恶化越导致燃耗 不利，因而节能模式最好，接着依次是普通模式、运动模式。如以上详细说明，根据本实施方式的燃料电池汽车10，由于与模 式位置MP和加速踏板开度变化率AAcc对应而适当设定由蓄电池58 进行的辅助量(-辅助量时间变化率X经过时间)，因而能够与以往相 比改善驾驶性能、燃耗。具体来说，加速踏板开度变化率AAcc较大时 推测为驾驶员要求急速加速，从而使辅助量较大而赋予充分的加速感， 相反加速踏板开度变化率A Acc较小时推测为驾驶员要求缓慢加速，从 而使辅助量较小而抑制加速、提高燃耗。并且，模式位置MP为运动模 式时推测驾驶员作出使加速优先于燃耗的意图表示，因而相比其他模 式时刻增加辅助量而得到充分加速感，模式位置MP为节能模式时推测 驾驶员作出使燃耗优先于加速的意图表示，因而相比其他模式时刻减 少辅助量而改善燃耗。另外，本发明不限于上述任何实施方式，不言而喻，只要属于本 发明的技术范围即能够以各种方式实施。例如，在上述实施方式中将可通过行驶模式开关90选择的模式设 为运动模式、普通模式、节能模式这3个，但也可以为了防止扭矩急 剧增加而增加辅助量小于其他模式的雪地模式等其他模式。另外，也 可以在节能模式时不进行蓄电池辅助。并且，在上述实施方式中，在任意模式下都将阈值AAref设为相 同的值，但也可以以节能模式时的燃耗优先映射、普通模式时的普通 映射、运动模式时的加速优先映射的顺序减少阈值AAref。这样一来， 由于进行蓄电池辅助的频度在运动模式时最多，在节能模式时最少， 因而节能模式时的燃耗进一步提高。并且，在上述实施方式中，不考虑车速而算出蓄电池辅助量，但也可以考虑车速而算出蓄电池辅助量。例如图9所示，越是高车速， 辅助量时间变化率越大。这样一来，由于无论在高车速时刻还是在低车速时刻，都能够使由蓄电池58对马达52的辅助扭矩大致相等，因 而驾驶员所感受的加速感相同且与车速无关，从而提高驾驶性能。艮P， 赋予马达52的电力可由马达52的转速与扭矩的积来表示，因而即使 辅助量(电力)相同，马达52的转速高的高车速时刻比马达52的转 速低的低车速时刻的扭矩更小，但在这里由于高车速时刻与低车速时 刻相比辅助量变大，因而其结果，无论高车速时刻还是低车速时刻， 都能够使马达52的辅助扭矩大致相同。另外，在上述实施方式中，由 于驱动轴64和马达52的旋转轴直接连接，因而代替车速V，也可以 利用马达52的转速Nm。并且，在上述实施方式中，在图3的驱动控制程序的步骤S120， 根据来自行驶模式开关90的模式位置MP选择蓄电池辅助量映射，但 代替这些，也可以如以下(1)至(3)的任意一项选择蓄电池辅助量 映射。(1) 驾驶员通过对变速杆81进行操作而可从运动模式的换挡位 置和普通模式的换挡位置以及节能模式的换挡位置中选择换挡位置， 在图3的驱动控制程序的步骤S120中，可根据来自换挡位置传感器82 的换挡位置SP，与上述实施方式相同地选择与各模式对应的蓄电池辅 助量映射。在这种情况下，也能够得到与上述实施方式相同的效果。(2) 也可以预先将上坡坡度R0的区域分为小坡度区域、中坡度 区域和大坡度区域，如图10 (a)至图10 (c)所示，将小坡度区域的 蓄电池辅助量映射作为上述实施方式的节能模式的蓄电池辅助量映 射，将中坡度区域的蓄电池辅助量映射作为上述实施方式的普通模式 的蓄电池辅助量映射，将大坡度区域的蓄电池辅助量映射作为上述实 施方式的运动模式的蓄电池辅助量映射，在图3的驱动控制程序的步 骤S120中，可根据来自坡度传感器89的上坡坡度移R0选择任一蓄电池辅助量映射。这样一来，由于可与上坡坡度R e对应地适当设定蓄 电池辅助量，因而与以往相比能够改善驾驶性能、燃耗。即，由于一般在上坡坡度R0大时比上坡坡度R e小时不易加速，因而通过增大辅 助量，使驾驶员感受的加速度与上坡坡度Re无关而大致均等。另外， 与上述实施方式相同地，由于蓄电池辅助量还与加速踏板开度变化率AAcc对应变化，因而可根据驾驶员的加速意图赋予充分的加速感、或相反抑制加速而提高燃耗。(3)在图3的驱动控制程序的步骤S120，从车速V和驱动轮速 度Vw之间的偏差检测驱动轮63、 63的滑动率，在该检测出的滑动率 进入预定的低P路面的滑动率范围(例如20%以上)的情况下，判断 为当前行驶中的路面为低U路面(路面摩擦系数y较小)而如图11 (a) 所示将蓄电池辅助量映射作为上述实施方式的节能模式的蓄电池辅助 量映射，在没有进入低y路面的滑动率范围的情况下，判断为不是低 u路面(路面摩擦系数u较大)而如图11 (b)所示将蓄电池辅助量映射作为上述实施方式的普通模式的蓄电池辅助量映射。这样一来，由 于可与路面摩擦系数u对应地适当设定蓄电池辅助量，因而与以往相比能够改善驾驶性能、燃耗。即，由于通常路面摩擦系数较小时与路 面摩擦系数较大时相比容易滑动，因而通过减小辅助量以防止急速地 施加较大的扭矩，从而提高驾驶性能。另外，与上述实施方式相同地， 由于蓄电池辅助量还与加速踏板开度变化率AAcc对应而发生变化，因 而既能够在不易滑动的路面赋予充分的加速感或相反抑制加速而提高 燃耗，又能够在容易滑动的低u路面防止滑动的产生。另外，代替上述实施方式的图3的驱动控制程序，也可以采用如 图12所示的驱动控制程序。在图12的驱动控制程序中，代替图3的 驱动控制程序的步骤S110至S120采用步骤S100至S108，其他与图3 的驱动控制程序相同，因而在这里仅对其不同点进行说明。其中，在 这里作为前提，为了提高燃耗，使电子控制单元70的CPU72进行如下 的控制在规定的停止条件成立时(例如FC需求电力Pf(^降低至燃料电池组30的运转效率变差的程度时)，停止向燃料电池组30供给氢、空气而使燃料电池组30的运转停止，然后在规定的重新开始条件成立 时(例如不能仅由蓄电池58供给燃料电池汽车10所需的电力时)重 新供给氢、空气而重新开始进行燃料电池组30的运转。图12的驱动控制程序开始时，电子控制单元70的CPU72，首先 判断是否处于从停止燃料电池组30的运转后重新开始运转的时点至预 定的一定期间内(步骤SIOO)。在这里，燃料电池组30在从运转停止 状态开始重新运转后的短暂的期间，与通常时刻相比，其燃料电池响 应性不好，因而通过重复实验求出该期间，并将其设为一定期间。在 步骤SIOO，当前时点在该一定期间以外时选择图13 (a)所示的通常 时刻的蓄电池辅助量映射(步骤S102)，在该一定期间内时选择图13 (b)所示的停止后重新开始时的蓄电池辅助量映射、即发电响应性降 低时映射(步骤S104) 。 g口，重新开始运转后的一定期间内与通常时 刻相比辅助量变大。在这里，设通常时刻的蓄电池辅助量映射与上述 实施方式的普通模式的映射相同，停止后重新开始时的蓄电池辅助量 映射与上述实施方式的运动模式的映射相同。然后，输入控制所需的 数据(步骤S106),根据输入的加速踏板开度Acc和车速V，作为车 辆要求的扭矩而设定用于向与驱动轮63、 63连接的驱动轴64输出的 行驶需求扭矩Td^和燃料电池组30所要求的FC需求电力Pfc* (步骤 S108)。由于此后的处理与图3的驱动控制程序相同，因而说明其说 明。这样一来，从燃料电池组30的运转停止的状态起至重新开始运转 后的一定期间内，由于相比通常时刻燃料电池组30的发电响应性不好， 因而基于响应性良好的蓄电池58的辅助量增加，由此可改善响应性， 同时可以抑制驾驶性能的恶化。另外，与上述实施方式相同地，由于 蓄电池辅助量还与加速踏板开度变化率A Acc对应而变化，因而可根据 驾驶员的加速意图赋予充分的加速感或相反抑制加速而提高燃耗。本发明以2005年8月4日提出的日本专利申请2005-226684号作 为主张优先权的基础，援引其全部内容。工业实用性本发明可利用在与轿车、公共汽车、卡车等汽车有关的产业。
权利要求
1.一种燃料电池汽车，其中，包括电动机，对车轮进行旋转驱动；燃料电池，通过燃料气体和氧化气体之间的电化学反应产生电能；蓄电单元，能够充放电能；行驶模式检测单元，检测由驾驶员设定的行驶模式；需求动力计算单元，计算需求动力；目标值设定单元，用于根据所述需求动力设定从所述燃料电池向所述电动机输出的电能的目标值和从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标值，在所述需求动力增大时根据由所述行驶模式检测单元检测出的行驶模式设定从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标值；和控制单元，对所述燃料电池及所述蓄电单元进行控制，以使从所述燃料电池向所述电动机输出的电能及从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能与由所述目标值设定单元设定的各目标值一致。
2. 如权利要求l所述的燃料电池汽车，其中， 所述行驶模式检测单元，从至少包含燃耗优先行驶模式和加速优先行驶模式的多个行驶模式中检测由驾驶员设定的行驶模式，所述目标值设定单元，在所述需求动力增大时根据由所述行驶模 式检测单元检测出的行驶模式设定从所述蓄电单元向所述电动机输出 的电能的目标值之际，使所述行驶模式为加速优先行驶模式时的所述 目标值大于为燃耗优先行驶模式时的所述目标值。
3. 如权利要求1或2所述的燃料电池汽车，其中， 包括加速意图参数计算单元，用于计算与驾驶员的加速意图有关的加速意图参数，所述目标值设定单元，在所述需求动力增大时根据由所述行驶模 式检测单元检测出的行驶模式和由所述加速意图参数计算单元算出的加速意图参数设定从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标 值。
4. 如权利要求3所述的燃料电池汽车，其中，包括存储单元，对应每个行驶模式存储与驾驶员的加速意图有关 的参数和从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标值之间的关 系，所述目标值设定单元，在所述需求动力增大时根据由所述行驶模 式检测单元检测出的行驶模式设定从所述蓄电单元向所述电动机输出 的电能的目标值之际，从所述存储单元读取与由所述行驶模式检测单 元检测出的行驶模式对应的所述关系，在该关系中对照由所述加速意 图参数计算单元算出的加速意图参数而导出从所述蓄电单元向所述电 动机输出的电能的目标值。
5. 如权利要求1至4中任一项所述的燃料电池汽车，其中，所述 行驶模式检测单元是行驶模式开关或换挡位置传感器。
6. —种燃料电池汽车，其中，包括 电动机，对车轮进行旋转驱动；燃料电池，通过燃料气体和氧化气体之间的电化学反应产生电能； 蓄电单元，能够充放电能； 车速检测单元，检测车速； 需求动力计算单元，计算需求动力；目标值设定单元，用于根据所述需求动力设定从所述燃料电池向 所述电动机输出的电能的目标值和从所述蓄电单元向所述电动机输出 的电能的目标值，在所述需求动力增大时根据由所述车速检测单元检 测出的车速设定从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标值； 禾口控制单元，对所述燃料电池及所述蓄电单元进行控制，以使从所 述燃料电池向所述电动机输出的电能和从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能与由所述目标值设定单元设定的各目标值一致。
7. 如权利要求6所述的燃料电池汽车，其中，所述目标值设定单元，在所述需求动力增大时根据由所述车速检测单元检测出的车速设定从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标值之际，使所述车 速处于高车速区域时的所述目标值比处于低车速区域时的所述目标值大。
8. 如权利要求6或7所述的燃料电池汽车，其中， 包括加速意图参数计算单元，计算与驾驶员的加速意图有关的加速意图参数，所述目标值设定单元，在所述需求动力增大时根据由所述车速检 测单元检测出的车速和由所述加速意图参数计算单元算出的加速意图 参数设定从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标值。
9. 如权利要求8所述的燃料电池汽车，其中， 包括存储单元，对应每个预定的车速区域存储与驾驶员的加速意图有关的参数和从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标值之 间的关系，所述目标值设定单元，在所述需求动力增大时根据由所述车速检 测单元检测出的车速设定从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的 目标值之际，从所述存储单元读取与由所述车速检测单元检测出的车 速对应的所述关系，在该关系中对照由所述加速意图参数计算单元算 出的加速意图参数而导出从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的 目标值。
10. 如权利要求6至9中任一项所述的燃料电池汽车，其中，所 述车速检测单元，在所述车轴和所述电动机的旋转轴直接连接时检测 所述电动机的转速。
11. 一种燃料电池汽车，其中，包括 电动机，对车轮进行旋转驱动；燃料电池，通过燃料气体和氧化气体之间的电化学反应产生电能; 蓄电单元，能够充放电能； 坡度检测单元，检测路面的上坡坡度； 需求动力计算单元，计算需求动力；目标值设定单元，用于根据所述需求动力设定从所述燃料电池向 所述电动机输出的电能的目标值和从所述蓄电单元向所述电动机输出 的电能的目标值，在所述需求动力增大时根据由所述坡度检测单元检 测出的上坡坡度设定从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标 值；和控制单元，对所述燃料电池及所述蓄电单元进行控制，以使从所 述燃料电池向所述电动机输出的电能及从所述蓄电单元向所述电动机 输出的电能与由所述目标值设定单元设定的各目标值一致。
12. 如权利要求11所述的燃料电池汽车，其中，所述目标值设定 单元，在所述需求动力增大时根据由所述坡度检测单元检测出的上坡 坡度设定从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标值之际，设 定成显示出所述上坡坡度越大所述目标值越变大的趋势。
13. 如权利要求11或12所述的燃料电池汽车，其中， 包括加速意图参数计算单元，计算与驾驶员的加速意图有关的加速意图参数，所述目标值设定单元，在所述需求动力增大时根据由所述坡度检 测单元检测出的上坡坡度和由所述加速意图参数计算单元算出的加速 意图参数设定从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标值。
14. 如权利要求13所述的燃料电池汽车，其中， 包括存储单元，对应每个预定的上坡坡度区域存储与驾驶员的加速意图有关的参数和从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标值之间的关系，所述目标值设定单元，在所述需求动力增大时根据由所述坡度检 测单元检测出的上坡坡度设定从所述蓄电单元向所述电动机输出的电 能的目标值之际，从所述存储单元读取与由所述坡度检测单元检测出的上坡坡度对应的所述关系，在该关系中对照由所述加速意图参数计 算单元算出的加速意图参数而导出从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标值。
15. —种燃料电池汽车，其中，包括 电动机，对车轮进行旋转驱动；燃料电池，通过燃料气体和氧化气体之间的电化学反应产生电能； 蓄电单元，能够充放电能； 摩擦系数检测单元，检测路面摩擦系数； 需求动力计算单元，计算需求动力；目标值设定单元，用于根据所述需求动力设定从所述燃料电池向 所述电动机输出的电能的目标值和从所述蓄电单元向所述电动机输出 的电能的目标值，在所述需求动力增大时根据由所述摩擦系数检测单 元检测出的路面摩擦系数设定从所述蓄电单元向所述电动机输出的电 能的目标值；和控制单元，对所述燃料电池及所述蓄电单元进行控制，以使从所 述燃料电池向所述电动机输出的电能及从所述蓄电单元向所述电动机 输出的电能与由所述目标值设定单元设定的各目标值一致。
16. 如权利要求15所述的燃料电池汽车，其中，所述目标值设定 单元，在所述需求动力增大时根据由所述摩擦系数检测单元检测出的 路面摩擦系数设定从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标值 之际，设定成显示出所述路面摩擦系数越小所述目标值越变小的趋势。
17. 如权利要求15或16所述的燃料电池汽车，其中， 包括加速意图参数计算单元，计算与驾驶员的加速意图有关的加速意图参数，所述目标值设定单元，在所述需求动力增大时根据由所述摩擦系 数检测单元检测出的路面摩擦系数和由所述加速意图参数计算单元算 出的加速意图参数设定从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目 标值。
18. 如权利要求17所述的燃料电池汽车，其中， 包括存储单元，对应每个预定的路面摩擦系数区域存储与驾驶员的加速意图有关的参数和从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的 目标值之间的关系，所述目标值设定单元，在所述需求动力增大时根据由所述摩擦系 数检测单元检测出的路面摩擦系数设定从所述蓄电单元向所述电动机 输出的电能的目标值之际，从所述存储单元读取与由所述摩擦系数检 测单元检测出的路面摩擦系数对应的所述关系，在该关系中对照由所 述加速意图参数计算单元算出的加速意图参数而导出从所述蓄电单元 向所述电动机输出的电能的目标值。
19. 一种燃料电池汽车，其中，包括 电动机，对车轮进行旋转驱动；燃料电池，通过燃料气体和氧化气体之间的电化学反应产生电能； 蓄电单元，能够充放电能；需求动力计算单元，计算需求动力；目标值设定单元，用于根据所述需求动力设定从所述燃料电池向 所述电动机输出的电能的目标值和从所述蓄电单元向所述电动机输出 的电能的目标值，在所述燃料电池从该燃料电池停止运转的状态刚刚 重新开始运转后，将从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标值设定得大于通常时刻的目标值；和控制单元，对所述燃料电池及所述蓄电单元进行控制，以使从所述燃料电池向所述电动机输出的电能及从所述蓄电单元向所述电动机 输出的电能与由所述目标值设定单元设定的各目标值一致。
20. 如权利要求19所述的燃料电池汽车，其中，所述燃料电池从 该燃料电池停止运转的状态刚刚重新开始运转后是指，在所述规定的 燃料电池停止运转条件成立而使所述燃料电池停止运转后、由于规定 的燃料电池重新开始运转条件成立而使所述燃料电池刚刚重新开始运 转后。
21. 如权利要求19或20所述的燃料电池汽车，其中， 包括加速意图参数计算单元，计算与驾驶员的加速意图有关的加速意图参数，所述目标值设定单元，用于根据所述需求动力设定从所述燃料电 池向所述电动机输出的电能的目标值和从所述蓄电单元向所述电动机 输出的电能的目标值，在通常时刻根据由所述加速意图参数计算单元 算出的加速意图参数设定从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的 目标值，在所述燃料电池从该燃料电池停止运转的状态刚刚重新开始 运转后，将从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标值设定得 大于通常时刻的目标值。
22. 如权利要求21所述的燃料电池汽车，其中， 包括存储单元，将与驾驶员的加速意图有关的参数和从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的目标值之间的关系分为通常时刻和燃 料电池刚刚重新开始运转后而进行存储，所述目标值设定单元，根据所述燃料电池是处于通常时刻的运转 状态还是处于燃料电池刚刚重新开始运转后的运转状态而从所述存储 单元读取所述关系，在该关系中对照由所述加速意图参数计算单元算 出的加速意图参数而导出从所述蓄电单元向所述电动机输出的电能的 目标值。
23. 如权利要求3、 4、 8、 9、 13、 14、 17、 18、 21或22所述的燃料电池汽车，其中，所述加速意图参数计算单元，算出驾驶员的加速踏板踏入量的时间变化、即加速踏板开度变化率而作为所述加速意 图参数。
全文摘要
在燃料电池汽车(10)中，根据模式位置MP和加速踏板开度变化率ΔAcc适当设定辅助燃料电池组(30)的蓄电池辅助量。具体来说，ΔAcc较大时推测为驾驶员要求急速加速，从而使蓄电池辅助量增大而赋予充分的加速感，相反加速踏板开度变化率ΔAcc较小时推测为要求缓慢加速，从而使蓄电池辅助量减小，抑制加速而提高燃耗。并且，在运动模式时推测为优先加速，因而相比其他模式时刻增加蓄电池辅助量以得到充分的加速感，在节能模式时推测为优先燃耗，因而相比其他模式时刻减少蓄电池辅助量而改善燃耗。
文档编号B60L11/18GK101238006SQ200680029038
公开日2008年8月6日 申请日期2006年7月19日 优先权日2005年8月4日
发明者繁雅裕 申请人:丰田自动车株式会社