JP4670128B2 - 燃料電池を備える移動体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池を電源とする電動機を駆動源として移動する移動体およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃料電池を電源として走行する車両が提案されている。燃料電池とは、水素と酸素の電気化学反応によって発電する装置をいう。燃料電池から排出されるのは主として水蒸気であり、有害な成分が含まれないため、環境性に非常に優れるという利点がある。
【０００３】
燃料電池と二次電池とを電源として併用する車両も提案されている（例えば、特開平１１−１６４４０２記載の車両）。この車両では、二次電池は一種の電力バッファとして使用され、二次電池の充電状態を管理目標値に維持しながら走行する。例えば、充電状態が管理目標値に満たない場合には、燃料電池で発電して充電を行う。この際、車両の運動エネルギを電動発電機で回生することも考慮して、管理目標値を車速や運動エネルギなどのパラメータによって変動させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に燃料電池は、発電要求に対する応答性が低い特性がある。燃料ガスの拡散の低応答性が原因の一つである。燃料電池を搭載した従来の車両では、各時点での要求動力に応じて燃料電池の発電量が制御されていたため、運転者の操作に対する応答性が低いという課題があった。
【０００５】
二次電池をも電源として搭載した車両では、燃料電池からの不足電力を二次電池で補償することにより、低応答性をある程度回避することが可能ではあった。しかしながら、この構成では、二次電池の充電状態を管理目標値に維持するために、燃料電池の発電が無駄に行われることがあった。特に、特開平１１−１６４４０２記載の車両では、停車中には何ら管理目標値の調整が行われず、無駄な発電を招く可能性が高かった。ここでは、車両を例にとって課題を説明したが、航空機、船舶など種々の移動体に燃料電池を搭載した場合に、同様の課題が生じ得る状況にあった。
【０００６】
本発明は、少なくとも燃料電池を電源として使用する移動体において、発電量の低応答性による影響を抑制することを目的とする。また、および燃料電池の無駄な発電を抑制して運転効率を高めることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題を解決するために、本発明は燃料電池を電源とする電動機を駆動源として移動する移動体において、第１の構成として、操作部と、操作状態検出手段と、動力変動予測手段と、発電制御手段とを備えるものとした。ここでいう移動体には、例えば、車両、航空機、船舶が含まれる。
【０００８】
操作部は、運転者が移動体を運転するためのユニットである。車両について言えば、いわゆるアクセルペダル、ブレーキペダル、変速用のシフトレバーなどが含まれる。操作状態検出手段は、操作部の操作状態を検出するセンサ、演算回路などである。動力変動予測手段は、検出された操作状態に基づいて、動力の将来的な変動を予測するユニットである。操作状態のみに基づいて予測するユニット、操作状態とその他のパラメータを総合的に考慮して予測するユニットの双方が含まれる。予測は、例えば、操作状態と動力変動との間で予め設定された関係に基づいて行うことができる。発電制御手段は、この予測結果を考慮して前記燃料電池の発電量を制御する。予測結果のみから発電量を制御する態様、各時点における要求電力に予測結果を反映させて発電量を制御する態様が含まれる。
【０００９】
本発明の移動体によれば、動力の変動を予測して燃料電池の発電量を制御するため、応答性を向上することができる。例えば、移動中に加速が予想される場合には、予め燃料電池の発電量を高くしておくことにより、加速開始時に要求された電力を速やかに発電することができる。
【００１０】
運転者の意図は操作部の操作状態に顕著に現れるから、本発明では、操作状態を利用することにより、運転者の意図を反映した的確な予測が可能となる。一例として、車両について、走行中に運転者がブレーキペダルを踏み込んで減速している場合を考える。車両が停車していないにも関わらず、運転者がブレーキペダルから足を離したとすれば、次にアクセルペダルが踏み込まれ、加速が行われる可能性が非常に高い。本発明では、かかる判断の下、例えば、ブレーキペダルが踏み込まれなくなったことを検出することにより、動力の増大を予測するのである。
【００１１】
動力変動予測手段および発電制御手段は、該移動体の停止時に機能する手段とすることもできる。例えば、停止中に電力を必要とする補機の動作状態を予測して発電量を制御してもよい。移動体が移動を開始するか否かを予測して発電量を制御してもよい。車両の場合、シフトポジションが移動中に使用されない位置にあるか否か、ブレーキペダルが踏み込まれているか否かなどの操作状態によって移動の開始を予測することができる。
【００１２】
本発明は、電源として利用可能かつ前記燃料電池から充電可能に接続された蓄電器と、その充電状態を検出する充電状態検出手段とを備える移動体に適用することもできる。蓄電器は、二次電池、キャパシタなどを利用できる。
【００１３】
この場合、発電制御手段は、
予想結果に応じて蓄電器の充電状態の管理目標値を設定する管理目標値設定手段と、
蓄電器の充電状態が管理目標値となるよう燃料電池の発電を制御する充電制御手段とを備える手段とすることができる。管理目標値を予測結果に応じて変動させることにより、間接的に燃料電池の運転に予測結果を反映させる態様に相当する。動力の予測に応じて管理目標値を変動させるため、極端な過不足のない充電状態を維持することができる。また、無用に高い充電状態を維持するために、燃料電池が発電することを抑制できる。
【００１４】
蓄電器を備える構成においては、動力の増大が所定値以下と予測された場合には、蓄電器の充電状態に関わらず前記燃料電池の発電を停止する発電停止手段を備えるものとしてもよい。動力の増大、即ち、要求される電力の増大の可能性が低い場合には、燃料電池の応答遅れに起因する電力不足が生じる可能性も低い。かかる場合に発電を停止するものとすれば、燃料電池の無駄な発電を抑えることができる。
【００１５】
この構成は、特に移動体の停止時に有効である。一般に停止時は、蓄電器の電力の消費が緩やかであり、管理目標値を維持する必要性が低い場合がある。充電状態が管理目標値に満たない場合でも燃料電池の発電を停止しても差し支えないことが多い。従って、上記制御を停止時に適用することにより、無駄な発電を抑制することができる。発電停止手段は、例えば、管理目標値を、各時点における蓄電器の充電状態よりも低い値に強制的に設定することによって実現してもよい。
【００１６】
移動体が、燃料電池用の燃料（以下、「ＦＣ燃料」と呼ぶ）の残量を検出する残燃料検出手段を備える場合には、検出されたＦＣ燃料の残量が所定値以上の時に発電制御手段を機能させても良い。ＦＣ燃料が十分に残っている場合に、動力変動の予測結果を反映した運転を行う態様に相当する。ＦＣ燃料が不足しているときは、燃料電池の運転を完全に停止するか、所定の電力範囲に抑制する。こうすることにより、ＦＣ燃料の不足時には、予測結果に関わらず発電を抑制することができ、ＦＣ燃料の浪費を回避することができる。
【００１７】
この場合、駆動源として熱機関を備える場合には、ＦＣ燃料の残量が所定値に満たない時には、燃料電池の発電量の少なくとも一部を代替するように熱機関を運転することも望ましい。こうすれば、動力変動の予測結果を反映しつつ、燃料電池による電動機と熱機関という二つの駆動源を使い分けることができる。熱機関の動力は、そのまま移動体の移動に用いるものとしてもよいし、発電機に入力し蓄電器の充電に利用するものとしてもよい。
【００１８】
さらに、移動体が熱機関用の燃料の残量を検出する熱機関残燃料検出手段を備える場合には、熱機関用の燃料残量が所定値以上の場合に、熱機関を運転させるものとしてもよい。熱機関の燃料が不足しているときは、その運転を抑制し、燃料の浪費を抑制することができる。
【００１９】
本発明は、第２の構成として、熱機関と燃料電池とを駆動源とする移動体において、該駆動源を利用するための操作部と、該操作部の操作状態を検出する操作状態検出手段と、検出された操作状態に基づいて、前記駆動源の将来的な出力を予測する出力予測手段と、該予測結果を考慮して前記燃料電池の発電量を制御する発電制御手段とを備える構成とすることもできる。移動に要する動力の予測のみならず、その他の利用も含めて駆動源に要求される出力に基づいて燃料電池の発電量を制御する態様である。例えば、電気機器を使用可能にするためにアウトレット、コンセントを備え、駆動源がその電源に使用される移動体において、電力に利用可否を操作するスイッチの状態に応じて発電制御を行ってもよい。例えば、このスイッチがオンとなっている場合には電力が抽出される可能性が高いと予測し、発電量を増やす制御を行うことができる。その他、移動体の照明装置、空調機器その他の電力機器のスイッチに応じて出力の予測を行ってもよい。かかる構成の移動体においても、蓄電器を備えることができ、その管理目標値に応じた充電制御手段を適用すること、その他第１の構成で説明した種々の構成要素の適用が可能である。
【００２０】
本発明は、移動体としての構成の他、移動体の駆動装置として構成してもよい。また、移動体の制御方法、駆動方法、燃料電池の運転の制御方法など、種々の態様で構成可能である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、ハイブリッド車両に適用した実施例を、以下の項目に分けて説明する。
Ａ．装置の構成：
Ｂ．一般的動作：
Ｃ．停止時充電制御：
Ｃ１．管理目標値の設定：
Ｃ２．充電制御処理：
Ｄ．走行時充電制御：
Ｅ．走行時発電制御：
【００２２】
Ａ．装置の構成：
図１は実施例としてのハイブリッド車両の概略構成図である。本実施例のハイブリッド車両の動力源は、エンジン１０とモータ２０である。図示する通り、本実施例のハイブリッド車両の動力系統は、上流側からエンジン１０、入力クラッチ１８、モータ２０、トルクコンバータ３０、および変速機１００を直列に結合して構成されている。変速機１００の出力軸１５はディファレンシャルギヤ１６を介して車軸１７に結合されている。入力クラッチ１８は、エンジン１０のクランクシャフト１２とモータ２０間の動力の伝達を断続する機構である。
【００２３】
エンジン１０は種々の熱機関を適用できる。本実施例では通常のガソリンエンジンとした。モータ２０は、直流モータ、交流モータのいずれも適用できる。本実施例では、三相の同期モータを用いた。トランジスタインバータとして構成された駆動回路５２で生成される三相交流によってモータ２０は回転する。モータ２０の電源としては、バッテリ５０と燃料電池５４とが備えられている。主電源は燃料電池５４であり、バッテリ５０は燃料電池５４の発電が不十分な状況下でこれを補償する電源として使用される。バッテリ５０の電力は、制御ユニット７０や、照明装置などの電力機器に主として供給される。
【００２４】
トルクコンバータ３０はいわゆる流体継手である。変速機１００は、前進５段、後進１段の有段変速機を用いた。変速機１００の変速段の切り替えは、油圧制御部１０４がポンプ１０２から変速機１００への油圧系統を切り替えることにより実現される。なお、運転者がシフトレバーを操作することによって変速段の切り替え範囲を調整することができる。シフトレバーは、パーキング（Ｐ）、リバース（Ｒ）、ニュートラル（Ｎ）、ドライブポジション（Ｄ）、および４ポジション〜Ｌポジションの各ポジションを選択可能である。変速段は、各シフトポジションに応じて予め設定された範囲で行われる。
【００２５】
車軸１７への動力伝達系統の他に、エンジン１０には補機駆動装置８２が結合されている。補機には、エアコンのコンプレッサやパワーステアリング用のポンプ、燃料電池５４の冷却用のポンプなどが含まれる。ここでは、エンジン１０の動力を利用して駆動される補機類をまとめて補機駆動装置８２として示した。補機駆動装置８２は、具体的にはエンジン１０のクランクシャフトに補機クラッチ１９を介して設けられたプーリにベルトを介して結合されており、クランクシャフトの回転動力によって駆動される。
【００２６】
補機駆動装置８２には、補機駆動用モータ８０も結合されている。補機駆動用モータ８０は、直流モータ、交流モータのいずれも適用できる。本実施例では、三相同期モータとした。補機駆動用モータ８０は、トランジスタインバータとして構成された駆動回路５６で、バッテリ５０および燃料電池５４を電源として生成された三相交流により回転する。エンジン１０が運転を停止している時は、補機駆動用モータ８０により、補機駆動装置８２を駆動することができる。このときは、負荷軽減のため、クラッチ１９が解放される。補機駆動用モータ８０は、エンジン１０の動力によって発電する発電機としても機能する。こうして発電された電力は、バッテリ５０に充電することができる。
【００２７】
駆動回路５２、５６と各電源との間には、接続状態を３カ所に切り替え可能な切替スイッチ５１，５５が設けられている。切替スイッチ５５の動作により、燃料電池５４は、駆動回路５６に接続された状態（図中の回路ａ）、駆動回路５２に接続された状態（図中の回路ｂ）、バッテリ５０に接続された状態（図中の回路ｃ）の３通りの接続状態を実現することができる。同様に、切替スイッチ５１の動作により、バッテリ５０は、選択先を駆動回路５６、駆動回路５２、燃料電池５４の３通りに切り替えることができる。
【００２８】
上述した各ユニットの動作は、制御ユニット７０により制御される。制御ユニットは、内部にＣＰＵ、メモリ等を備えたマイクロコンピュータとして構成されている。制御ユニット７０には、制御の実行上必要となる種々の信号が入力される。入力される信号としては、例えば、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー、パーキングブレーキなどの操作部７４の各操作状態を検出する操作状態センサ７３からの信号、エンジン１０用の燃料タンクＥＧのガソリン残量を検出する残量センサ７５、燃料電池５４用の燃料タンクＦＣのＦＣ燃料残量を検出する残量センサ７６などが挙げられる。その他種々のセンサからの信号が制御ユニット７０に入力されるが、ここでは図示を省略した。
【００２９】
制御ユニット７０には、制御を実現するための種々の機能ブロックが用意されている。図１中には、本実施例に特徴的な機能ブロックとして、負荷変動予測部７１と発電制御部７２を示した。負荷変動予測部７１は、操作部７４の操作状態に基づいて、将来的に要求される動力を予測する機能を奏する。発電制御部７２は、この結果を受け、予測通りの動力が要求された場合に、遅れなくモータ２０から動力を出力できるよう燃料電池５４の発電状態を制御する機能を奏する。これらの機能ブロックにより実現される制御処理については、後に詳述する。本実施例では、これらの機能ブロックは、ソフトウェア的に構成されているが、もちろん、ハードウェア的に構築しても構わない。
【００３０】
Ｂ．一般的動作：
本実施例のハイブリッド車両は、車速およびトルクに応じて２つの動力源、即ちエンジン１０とモータ２０を使い分けて走行する。両者の使い分けは予めマップとして設定され、制御ユニット７０内のＲＯＭに記憶されている。
【００３１】
図２は車両の走行状態と動力源との関係を示す説明図である。図中の領域ＭＧはモータ２０を動力源として走行（以下「ＥＶ走行」と呼ぶ）する領域である。
領域ＭＧの外側の領域、即ちＥＧ領域は、エンジン１０を動力源として走行（以下、「エンジン走行」と呼ぶ）する領域である。本実施例の車両は、エンジン１０とモータ２０の双方を動力源として走行することも可能ではあるが、かかる運転モードは原則的には使用しないものとした。
【００３２】
本実施例のハイブリッド車両は、入力クラッチ１８をオフにしてまずＥＶ走行で発進する。車速およびアクセル開度が、領域ＭＧと領域ＥＧの境界近傍の走行状態に達すると、制御ユニット７０は、入力クラッチ１８をオンにするとともに、エンジン１０を始動する。その後は、エンジン１０のみを動力源として走行する。エンジン走行中は、モータ２０は単に空回りした状態となる。
【００３３】
制御ユニット７０は、動力源の使い分けとともに、変速段の切り替え制御も行う。変速段の切り替えは、車両の走行状態に予め設定されたマップに基づいてなされる。図２にはＤポジションにおけるマップを示した。図示するように制御ユニット７０は、車速が増すにつれて変速比が小さくなるように変速段の切り替えを実行する。
【００３４】
Ｃ．停止時充電制御：
燃料電池５４は出力の応答性が低い特性がある。本実施例では、バッテリ５０が燃料電池５４の電力不足を補償する。従って、バッテリ５０には、この補償に足る電力が確保されている必要がある。その一方で、常にバッテリ５０の充電状態を高く維持しようとすれば、燃料電池５４で頻繁に発電を行ってバッテリ５０を充電する必要が生じる。本実施例では、動力変動の予測に基づいてバッテリ５０に確保されるべき電力、即ちバッテリ５０の管理目標値を動的に変化させることにより、燃料電池５４の無駄な発電を抑制しつつ、必要な電力の確保を図っている。
【００３５】
Ｃ１．管理目標値の設定：
図３は充電状態の管理目標値の動的な設定例を示す説明図である。停車中の設定例を示した。管理目標値は３つのパラメータ、即ち走行開始確率、電気負荷、電気負荷の予測値から定まる。走行開始確率は、動力変動の予測に相当するパラメータである。停車中から走行が開始される確率が高い程、将来的に要求される動力が大きくなると予測されることを意味する。図３（ｃ）から図３（ａ）の順に走行開始確率が高い場合に相当する。図示する通り、走行開始確率が大きくなるにつれて管理目標値も高くなる。
【００３６】
本実施例では、操作部の操作状態に対応付けて３段階の走行開始確率を設定した。シフトポジションがＮまたはＰポジションにある場合やパーキングブレーキが引かれている場合には、走行開始確率は「小」である。これらの操作部は、走行可能な状態にあるが、ブレーキペダルが踏み込まれている場合には、走行開始確率は、「中」である。ブレーキペダルが踏み込まれておらず、アクセルペダルも踏み込まれていない場合には、走行開始確率は、「大」である。走行開始確率と操作状態との関係は、これに限定されず種々の設定が可能である。
【００３７】
電気負荷とは、各時点でバッテリ５０に要求されている電力をいう。停車中に補機の駆動や照明、空調などの電力機器によって消費されるバッテリ５０の電力に相当する。電気負荷の予測値とは、過去の電気負荷の経緯から将来の変動を予測した値である。停車中に電気負荷が増大しつつあるときには、その予測値は、現時点の電気負荷よりも１〜２段階高い値となる。管理目標値は、電気負荷およびその予測値の増大とともに高くなる。これらのパラメータ値が大きいときは、バッテリ５０の電力消費が激しいことを意味するから、十分な電力を確保するために管理目標値を高くするのである。逆に、これらのパラメータ値が小さいときは、燃料電池５４の無駄な発電を抑制するため、管理目標値を低くする。なお、本実施例では、電気負荷および予測値を３段階ずつ設定しているが、電力値の関数として管理目標値を連続的に設定してもよい。
【００３８】
Ｃ２．充電制御処理：
図３に示した管理目標値を用いた充電制御は、次の処理により実現される。図４は停車時の充電制御のフローチャートである。制御ユニット７０のＣＰＵが他の制御処理とともに繰り返し実行する処理である。主として図１中に示した負荷変動予測部７１、発電制御部７２によって実現される処理に相当する。
【００３９】
この処理では、車両が停車中か（ステップＳ１０）、ガソリン残量が所定の値ＦＬより多いか（ステップＳ１２）が判断され、双方が共に満たされる時に、動的に設定された管理目標値による制御が行われる。停車中でない場合、またはガソリンが所定値ＦＬ以下である場合のいずれかに該当する場合には、かかる制御の解除、即ち、管理目標値Ｌｏ１を標準値であるDefaultに設定し、必要に応じて燃料電池５４を運転してバッテリ５０の充電を行う（ステップＳ１６）。なお、所定値ＦＬは、制御内容の切り替えとなる基準値であり、任意に設定可能である。
【００４０】
停車中かつガソリンが十分に残っている場合には、ＣＰＵは、シフトポジションがＮポジションまたはＰポジションか否かを判定する（ステップＳ１４）。これらのシフトポジションにあるときは、車両は走行できないため、ＣＰＵは車両の走行開始確率が非常に低いものと判断する。従って、モータ２０から出力すべき動力の変動、ひいては消費電力が急激に増大する可能性は低いと判断し、燃料電池５４によるバッテリ５０の充電を停止する（ステップ１８）。バッテリ５０の充電状態が現時点の管理目標値に満たない場合でも、充電を停止する。走行確率が非常に低い場合には、バッテリ５０の充電状態を管理目標値に維持する必然性が低いからである。但し、その後の走行に支障が生じる程、電力が消費されるのを避けるため、バッテリ５０の充電状態が非常に低く設定された所定値以下の場合や、電力の消費率が所定値以上の激しい状態にある場合には、充電を行うものとしてもよい。
【００４１】
ＮポジションまたはＰポジションでない場合（ステップＳ１４）には、バッテリ５０の管理目標値Ｌｏ１を設定する（ステップＳ２０）。本実施例では、先に図３で示した管理目標値をテーブルとして予め記憶しておき、これを参照して設定するものとした。管理目標値Ｌｏ１の設定に必要なパラメータ、即ち走行開始確率、電気負荷、電気負荷の予測値は、ステップＳ０またはそれに先だって入力された種々のセンサ信号に基づいて判断される。こうして動力の変動予測を反映した管理目標値Ｌｏ１が設定される。
【００４２】
ＣＰＵは、バッテリ５０の充電量ＳＯＣが管理目標値Ｌｏ１となるよう、燃料電池５４とエンジン１０で駆動される補機駆動用モータ８０とを使い分けて充電を行う。バッテリ５０の充電量ＳＯＣが管理目標値Ｌｏ１以上である場合には（ステップＳ２２）、それ以上の充電は不要であるため、ＣＰＵは充電を停止、即ち燃料電池の発電またはエンジン１０の運転を停止する（ステップＳ２４）。
【００４３】
充電量ＳＯＣが管理目標値Ｌｏ１に満たない場合には（ステップＳ２２）、バッテリ５０の充電を行う。ＦＣ燃料が予め設定した所定値ＦＣＬより多いときは、燃料電池５４を利用して充電し（ステップＳ２８）、そうでない場合には、エンジン１０で補機駆動用モータ８０を運転して充電する（ステップＳ３０）。ＦＣＬは、充電時のＦＣ燃料の浪費を避ける観点に基づき任意の値に設定可能である。
【００４４】
以上の処理を繰り返し実行することにより、ＣＰＵは、バッテリ５０の充電状態を動力の変動予測を反映した値に維持することができる。
【００４５】
Ｄ．走行時充電制御：
動力変動の予測を反映した充電制御は、走行時にも適用可能である。図５は走行時充電制御処理のフローチャートである。制御ユニット７０のＣＰＵが繰り返し実行する処理である。走行時の制御処理なので、停車中の場合には（ステップＳ４０）、ＣＰＵは、何も処理を行わずにこの制御処理を完了する。
【００４６】
走行中においては、ＣＰＵは走行状態からＭＧ領域に該当するか否かを判定する（ステップＳ４２）。ＭＧ領域でない場合、つまりＥＧ領域である場合には、エンジン１０の動力によって走行しているから、バッテリ５０の充電もその動力を利用して行う（ステップＳ５６）。ＥＧ領域内でも、燃料電池５４の電力によるアシストを行う場合には、ステップＳ４２による判定を省略してもよい。
【００４７】
次に、ＣＰＵは操作部の操作状態に基づいて動力変動を予測する。走行中の動力変動は、車両の加減速に相当する。本実施例では、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトポジションより段階的に加速確率を求めるものとした（ステップＳ４４）。例えば、車両が加速中にアクセルペダルの開度が小さくなれば、加速確率は小さいと判断される。車両が減速中にブレーキペダルの踏み込み量が０となれば、次にアクセルペダルが踏み込まれて加速に移行する可能性が大きいと判断される。車両の加速または巡行中にシフトダウンが行われれば、加速の可能性が高いと判断される。操作状態と加速可能性との関係は、これらに限らず種々設定可能である。
【００４８】
ＣＰＵは、こうして予測された加速確率に基づいて、バッテリ５０の管理目標値Ｌｏ１を設定する（ステップＳ４８）。管理目標値Ｌｏ１の設定方法は、停車時と同様である。つまり、走行時の制御用に図３に示した形式のテーブルが予め記憶されており、これを参照することによって管理目標値Ｌｏ１が設定される。
図３における、走行開始確率に変えて、加速確率をパラメータとして用いる点で相違する。
【００４９】
こうして管理目標値Ｌｏ１が設定されると、ＣＰＵは停止時と同じく燃料電池５４とエンジン１０とを使い分けてバッテリ５０の充電を行う（ステップＳ４８〜Ｓ５６）。燃料電池５４はＦＣ燃料の残量が所定値ＦＣＬよりも多い時に使用される（ステップＳ５２，Ｓ５４）。この判断基準となる値ＦＣＬは停車時と同じ値でもよいし、異なる値としてもよい。車速等に応じて変動する値としてもよい。
【００５０】
Ｅ．走行時発電制御：
動力変動の予測を、充電に関わらず走行時の燃料電池の運転制御に反映することもできる。図６は走行時の運転制御処理のフローチャートである。ＭＧ領域において、燃料電池５４とエンジン１０とを動力源として使い分けて走行する際の制御処理に相当する。
【００５１】
ＣＰＵは、停車中と判断される場合には何も行わずにこの処理を終了する（ステップＳ６０）。走行している場合において、走行状態がＭＧ領域でないと判断される場合には（ステップＳ６２）、エンジン１０を動力源として走行する（ステップＳ７２）。
【００５２】
ＭＧ領域においては、ＣＰＵは操作部の操作状態から加速確率を算出し（ステップＳ６４）、将来の電力予想値を設定する（ステップＳ６６）。加速確率の算出方法は、走行時の充電制御（図５）と同じである。電力予想値は、現在の走行状態において要求されている要求電力に加速確率を反映することによって求められる。例えば、加速確率に応じて設定された電力を要求電力に加えるものとしてもよいし、加速確率に応じた係数を要求電力に乗じてもよい。
【００５３】
次に、ＣＰＵはＦＣ燃料と所定値ＦＣＬとを比較して動力源の使い分けを行う。つまり、ＦＣ燃料が所定値ＦＣＬよりも多い場合には（ステップＳ６８）、燃料電池５４を動力源として使用する（ステップＳ７０）。このとき、燃料電池５４は、電力予想値を指令値として運転される。例えば、加速確率が高い場合には、電力予想値、即ち指令値は要求電力よりも高くなる。指令値を予め高めておくことにより、加速時には必要な電力を速やかに出力することができる。ＦＣ燃料が書体値ＦＣＬに満たない場合には（ステップＳ６８）、ＭＧ領域であってもエンジン１０を動力源として走行する（ステップＳ７２）。
【００５４】
以上で説明した本実施例のハイブリッド車両によれば、操作部の操作状態によって予測される動力変動を見込んで充電制御を行うことができる。従って、バッテリ５０の充電量を適切な状態に維持しつつ、燃料電池５４の無駄な発電を抑制することができる。従って、ＦＣ燃料の浪費を避けることができるようになる。結果として、車両の運転効率を向上することができる。また、走行時の発電制御に動力変動を見込むことによって、燃料電池５４の低応答性による影響を緩和することができる。これらの動力変動は、操作部の操作状態に基づいて予測されるため、運転者の意図に沿った制御を実現しやすい利点もある。
【００５５】
実施例では、ハイブリッド車両への適用例を示したが、本発明は、モータ２０のみを動力源とする電気自動車に適用してもよい。実施例では、ＦＣ燃料に応じて燃料電池とエンジンとの使い分けを実現しているが（図４のステップＳ２５，図５のステップＳ５２，図６のステップＳ６８）、電気自動車への適用時には、この処理を省略することができる。
【００５６】
更に、バッテリ５０を省略した構成に適用してもよい。走行時の運転制御処理（図６）は、バッテリ５０が搭載されていない場合でも、そのまま適用可能である。バッテリ５０とエンジン１０の双方共に省略した構成では、図６において、ステップＳ６８，Ｓ７２の処理を省略すればよい。
【００５７】
停止時の充電制御（図４）においては、特定のシフトポジションで充電停止する処理（ステップＳ１４，Ｓ１８）を省略してもよい。また、ガソリン不足時における動力変動の予測を反映した制御の解除処理（ステップＳ１２，Ｓ１６）も省略しても構わない。以上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができることはいうまでもない。例えば、以上の制御処理はソフトウェアで実現する他、ハードウェア的に実現するものとしてもよい。実施例では、車両の移動に要する動力の予測に応じた発電制御を例示したが、その他の電力機器、外部への電力出力用のアウトレットなどに対応したスイッチの状態に基づいて要求電力を予測し、発電制御を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例としてのハイブリッド車両の概略構成図である。
【図２】車両の走行状態と動力源との関係を示す説明図である。
【図３】充電状態の管理目標値の動的な設定例を示す説明図である。
【図４】停車時の充電制御のフローチャートである。
【図５】走行時充電制御処理のフローチャートである。
【図６】走行時の運転制御処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１０…エンジン
１２…クランクシャフト
１５…出力軸
１６…ディファレンシャルギヤ
１７…車軸
１８…入力クラッチ
１９…補機クラッチ
１９…クラッチ
２０…モータ
３０…トルクコンバータ
５０…バッテリ
５１，５５…切替スイッチ
５２、５６…駆動回路
５４…燃料電池
７０…制御ユニット
７１…負荷変動予測部
７２…発電制御部
７３…操作状態センサ
７４…操作部
７５、７６…残量センサ
８０…補機駆動用モータ
８２…補機駆動装置
１００…変速機
１０２…ポンプ
１０４…油圧制御部

Claims (10)

1. 燃料電池を電源とする電動機を駆動源として移動する移動体であって、
   該移動体の運転状態に運転者の意図を反映させるために操作される操作部であって、アクセルペダルを含む操作部と、
   該操作部の操作状態を検出する操作状態検出手段と、
   前記アクセルペダルが踏まれていないことが検出されたときに、検出された操作状態に基づいて、動力の将来的な変動を予測する動力変動予測手段と、
   該予測結果を考慮して、前記アクセルペダルが踏まれていないことが検出されたときに、前記燃料電池の発電量を制御する発電制御手段とを備える移動体。
2. 燃料電池を電源とする電動機を駆動源として移動する移動体であって、
   該移動体の運転状態に運転者の意図を反映させるために操作される操作部と、
   該操作部の操作状態を検出する操作状態検出手段と、
   検出された操作状態に基づいて、動力の将来的な変動を予測する動力変動予測手段と、
   該予測結果を考慮して前記燃料電池の発電量を制御する発電制御手段とを備え、
   前記動力変動予測手段および発電制御手段は、該移動体の停止時に機能する手段である、移動体。
3. 前記動力変動予測手段は、停止時に該移動体が移動を開始するか否かを予測する手段である請求項２記載の移動体。
4. 請求項１記載の移動体であって、
   前記電源として利用可能かつ前記燃料電池から充電可能に接続された蓄電器と、
   該蓄電器の充電状態を検出する充電状態検出手段とを備え、
   前記発電制御手段は、
   前記予想結果に応じて前記蓄電器の充電状態の管理目標値を設定する管理目標値設定手段と、
   前記蓄電器の充電状態が該管理目標値となるよう前記燃料電池の発電を制御する充電制御手段とを備える手段である移動体。
5. 請求項４記載の移動体であって、
   前記動力の増大が所定値以下と予測された場合には、前記蓄電器の充電状態に関わらず前記燃料電池の発電を停止する発電停止手段を備える移動体。
6. 請求項１記載の移動体であって、
   前記燃料電池用の燃料残量を検出する残燃料検出手段と、
   検出された燃料残量が所定値以上の時に前記発電制御手段を機能させる機能制御手段とを備える移動体。
7. 請求項６記載の移動体であって、
   前記駆動源として熱機関を備え、
   前記機能制御手段は、検出された燃料残量が前記所定値に満たない時には、前記燃料電池の発電量の少なくとも一部を代替するように前記熱機関を運転する手段である移動体。
8. 請求項７記載の移動体であって、
   前記熱機関用の燃料の残量を検出する熱機関残燃料検出手段を備え、
   前記機能制御手段は、該熱機関用の燃料残量が所定の値以上の場合に機能する手段である移動体。
9. 熱機関と燃料電池とを駆動源とする移動体であって、
   該駆動源の運転状態に運転者の意図を反映させるために操作される操作部であって、アクセルペダルを含む操作部と、
   該操作部の操作状態を検出する操作状態検出手段と、
   前記アクセルペダルが踏まれていないことが検出されたときに、検出された操作状態に基づいて、前記駆動源の将来的な出力を予測する出力予測手段と、
   該予測結果を考慮して、前記アクセルペダルが踏まれていないことが検出されたときに、前記燃料電池の発電量を制御する発電制御手段とを備える移動体。
10. 移動体の駆動源への電源として搭載された燃料電池の運転を制御する制御方法であって、
    （ａ） 該移動体の運転状態に運転者の意図を反映させるために操作される操作部の操作状態を検出する工程と、
    （ｂ） 前記アクセルペダルが踏まれていないことが検出されたときに、検出された操作状態に基づいて、動力の将来的な変動を予測する工程と、
    （ｃ） 前記アクセルペダルが踏まれていないことが検出されたときに、該予測結果を前記燃料電池の運転に反映する工程とを備える制御方法。

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