JP4706540B2 - 燃料電池車両のファン制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池車両のファン制御装置に関する。

従来、車両が停車してエンジン等の作動音が存在しないときには、バッテリファンを停止させ、またはバッテリファンの回転数を低下させることで、バッテリファンの作動音を車両乗員に認識させ難くしたファン制御装置が知られている。また、このファン制御装置がハイブリッド車や燃料電池車両に搭載されている場合、該装置は、アイドル停止が予測されるときに、アイドル停止される以前にバッテリファンへの作動指令を低下させる構成となっている（例えば特許文献１参照）。

ところが、ハイブリッド車などがアイドル運転停止の状態であっても、音響機器や空調機の動作状態によっては車室内が静寂とは限らず、騒音レベルが高い場合もあり得る。このような場合、バッテリファンを高回転させてバッテリを冷却することが望ましい。

そこで、アイドル運転停止の状態であっても車室内の騒音レベルに基づいて、バッテリファンの動作状態を制御するファン制御装置が知られている。この装置では、アイドル運転停止の状態であっても車室内が静寂でなければ、バッテリの温度上昇を防ぐために、バッテリファンを駆動させ、好適にバッテリ温度を抑制するようにしている（例えば特許文献２参照）。
特開２００１−１０３６１２号公報 特開２００４−０４８９８１号公報

燃料電池車両では大気中の空気をコンプレッサによって圧縮して燃料電池へ供給する構成となっている。このコンプレッサは車室内の騒音レベルを上げる一因となっており、車室内の騒音レベルを考慮した従来の特許文献２に記載の発明を燃料電池車両に適用した場合、コンプレッサの作動音（回転数）に応じてバッテリファンを回転させることとなる。

しかし、コンプレッサの回転数に応じてバッテリファンを回転させると、車両乗員にとって違和感があるものとなってしまう。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、車両乗員に与える違和感を軽減することが可能な燃料電池車両のファン制御装置を提供することにある。

本発明のファン制御装置は、燃料電池システムと、駆動モータと、２次電池と、バッテリファンと、制御手段とを備えている。燃料電池システムは燃料ガスとコンプレッサから供給される酸化剤ガスとを反応させて発電するものである。駆動モータは燃料電池システムから電力の供給を受けて車両走行のための推進力を発生させる。２次電池は燃料電池システムおよび駆動モータと電力の授受を行う。バッテリファンは２次電池を冷却するものである。制御手段はバッテリファンの回転数を制御するものである。さらに、制御手段は、運転者のアクセルペダルの踏み込み量が大きくなるに従って、バッテリファンの回転数を高くする構成となっている。

本発明によれば、運転者のアクセルペダルの踏み込み量が大きくなるに従って、バッテリファンの回転数を高くすることとしている。このため、バッテリファンの作動音と運転者の操作と同期させることとなり、違和感を軽減することできる。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係るファン制御装置の構成図である。なお、図１において、二重実線は機械力の伝達経路を示し、実線は電力線を示し、細い破線は制御線を示し、太い破線は冷却水の循環経路を示している。同図に示すように、ファン制御装置１は、燃料電池システム１０と、駆動モータ２０と、バッテリ（２次電池）３０と、バッテリファン４０と、車両コントローラ（制御手段）５０とを備えている。

燃料電池システム１０は、水素ガスなどの燃料ガスとコンプレッサ（不図示）から供給される空気（酸素）などの酸化剤ガスとを反応させて発電するものである。駆動モータ２０は、燃料電池システム１０から電力の供給を受けて車両走行のための推進力を発生させるものである。バッテリ３０は、燃料電池システム１０および駆動モータ２０と電力の授受を行うものである。バッテリ３０は、例えばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池および鉛電池などの各種電池や、電気二重層キャパシタおよびレドックスキャパシタなどの各種キャパシタが用いられる。バッテリファン４０は、ファンが回転させられることにより送風を行い、この送風によってバッテリ３０を冷却するものである。車両コントローラ５０は、バッテリファン４０の回転数を制御するものである。

このようなファン制御装置１が搭載される燃料電池車両は、燃料電池システム１０により発電を行い、得られた電力を駆動モータ２０に供給して走行することとなる。また、燃料電池システム１０は、バッテリ３０の充電量が不足している場合、発電電力をバッテリ３０に供給する。また、バッテリ３０は、燃料電池システム１０から駆動モータ２０に供給される電力量が、必要とされる電力量に満たない場合、不足分の電力を駆動モータ２０に供給する。さらに、車両減速時などには、駆動モータ２０は発電機として機能し、得られた発電電力をバッテリ３０に供給することとなる。

ファン制御装置１の構成についてより詳しく説明する。燃料電池システム１０は、燃料電池１１と、燃料電池駆動補器１２と、燃料電池系循環ポンプ１３と、第１ラジエータ１４と、ラジエータファン１５と、水温センサ１６と、大気圧センサ１７と、燃料電池コントローラ１８とを有している。

燃料電池１１は、燃料ガスの供給を受ける燃料極と、酸化剤ガスの供給を受ける酸化剤極とを有し、供給された燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電する構成となっている。また、燃料極と酸化剤極とは固体高分子電解質膜を挟んで重ね合わされて発電セルを構成しており、燃料電池１１は、これら発電セルが複数層積層されたスタック構造となっている。

燃料電池駆動補器１２は、各種弁、センサ、および流量計などである。燃料電池系循環ポンプ１３は、燃料電池１１および燃料電池駆動補器１２などを冷却するための冷却水を循環させるための駆動源となるものである。第１ラジエータ１４は、外気と熱交換することにより、燃料電池１１などを冷却することによって暖められた冷却水を再冷却するものである。ラジエータファン１５は、ファンが回転させられることにより送風を行い、この送風によって第１ラジエータ１４の冷却能力を調整するものである。水温センサ１６は、燃料電池１１および燃料電池駆動補器１２などを冷却するための冷却水の温度を検出するものである。大気圧センサ１７は、燃料電池車両の周囲の気圧を検出するものである。

燃料電池コントローラ１８は、燃料電池駆動補器１２や燃料電池系循環ポンプ１３の回転数を制御するものである。また、燃料電池コントローラ１８は、水温センサ１６の検出値に基づいて、ラジエータファン１５のファン回転数を制御し、冷却水の温度を調整する構成となっている。さらに、燃料電池コントローラ１８は、車両コントローラ５０から指令される発電量に応じて燃料電池１１に供給する燃料ガス量や酸化剤ガス量を制御するようになっている。このとき、燃料電池コントローラ１８は、コンプレッサを回転させて燃料電池１１に酸化剤ガスを供給する。コンプレッサの回転数は、供給すべき酸化剤ガス量と大気圧センサ１７の検出値とから決定される。

また、ファン制御装置１は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ６１、インバータ６２、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ６３、減速装置６４、駆動輪６５、差動装置６６、強電系冷却水ポンプ６７、第２ラジエータ６８、温度センサ６９、バッテリコントローラ７０、ナビゲーションシステム７１、アクセル開度センサ７２、外気温センサ７３、および車室内騒音センサ７４を備えている。

第１ＤＣ／ＤＣコンバータ６１は、燃料電池１１とバッテリ３０との電圧を等電位に調整したうえで、インバータ６２を介して駆動モータ２０に電力供給するものである。第２ＤＣ／ＤＣコンバータ６３は、燃料電池１１やバッテリ３０の高電圧を低電圧へ変換し、燃料電池駆動補器１２やウィンカーやライトなどの車両補器（不図示）へ電力を分配するものである。減速装置６４は、駆動モータ２０の駆動力を所定の減速比で減速し駆動輪６５に伝えるものであり、差動装置６６は、カーブなどで左右の駆動輪６５の回転をスムーズにするためのものである。

強電系冷却水ポンプ６７は、第１および第２ＤＣ／ＤＣコンバータ６１，６３、インバータ６２、駆動モータ２０、減速装置６４、および燃料電池駆動補器１２を冷却するための冷却水を循環させるための駆動源となるものである。第２ラジエータ６８は、外気と熱交換することにより、駆動モータ２０などを冷却することによって暖められた冷却水を再冷却するものである。この第２ラジエータ６８は、上記したラジエータファン１５によって冷却能力が調整されるようになっている。温度センサ６９は、バッテリ３０の温度を検出するものである。バッテリコントローラ７０は、バッテリ３０の充電量を検出するものである。

ナビゲーションシステム７１は、走行中の自車両の現在位置および進行方向などの情報を人工衛星・地磁気計・走行距離計などを利用して測定し、自車位置から目的地に至るまでの経路を車両乗員に案内するものである。アクセル開度センサ７２はアクセル開度を検出するものである。外気温センサ７３は燃料電池車両の周囲の外気温度を検出するものである。車室内騒音センサ７４は車室内の騒音の大きさを検出するものである。

さらに、上記した車両コントローラ５０について詳細に説明する。車両コントローラ５０は、マイクロコンピュータやその周辺部品から構成されており、運転者からの要求に応じて駆動モータ２０のトルクを制御し、燃料電池コントローラ１８に対しインバータ６２に供給すべき電力量の情報を送信する構成となっている。また、車両コントローラ５０は、バッテリコントローラ７０により検出された充電量に応じて、燃料電池コントローラ１８に対しバッテリ３０に供給すべき電力量の情報を送信する。また、車両コントローラ５０は、減速時等に駆動モータ２０によって発電された電力のバッテリ３０への充電量を制御する構成となっている。

さらに、車両コントローラ５０は、バッテリファン４０の回転数を制御するようになっている。バッテリ３０は充放電を繰り返すことにより内部抵抗によって発熱し温度が上昇してしまう。そして、バッテリ３０の温度が高くなると内部抵抗が増大するなどの性能劣化が助長されてしまう。車両コントローラ５０は、性能劣化を抑制すべくバッテリファン４０の送風によってバッテリ３０の温度を下げることとしている。なお、車両コントローラ５０は、バッテリファン４０の回転数をコンプレッサの回転数に応じて制御するようにしていない。図２を参照して、バッテリファン４０の回転数をコンプレッサの回転数に応じて制御しない理由を説明する。

図２は、車両加速時における各種出力等を示す図である。まず、時刻ａにおいて車両が停止しているとする。そして、時刻ｂにおいて車両が加速し始め、車速は時刻ｂから時刻ｆまで掛けてゆっくりと上昇する。また、駆動モータ２０の駆動力は、時刻ｂから上昇し、時刻ｄで最大となり、その後時刻ｆまで掛けてやや減少しながら安定していくようになっている。一方、コンプレッサは、時刻ｂ〜ｃにおいて燃料電池１１に酸化剤ガスを供給すべく高回転するが、その後、時刻ｃにおいて一度回転数が減少する。そして、コンプレッサは時刻ｃから時刻ｆまで掛けて回転数が安定していくこととなる。

この図２からも明らかなように、コンプレッサの回転数は、車速や駆動モータ２０の駆動力と同期していない。ここで、運転者は、運転操作（アクセルの踏み込み量）とバッテリファン４０の回転数とが同期すると、違和感を感じにくい傾向にある。故に、コンプレッサの回転数に応じてバッテリファンを回転させるとすると、アクセルの踏み込み量とバッテリファン４０の回転数とが同期せず、車両乗員、特に運転者に違和感を与えてしまう。

そこで、本実施形態において車両コントローラ５０は、コンプレッサの回転数によらず、運転者のアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）が大きくなるに従って、バッテリファン４０の回転数を高くするようにしている。これにより、バッテリファン４０の作動音と運転者のアクセル操作と同期させることとなり、違和感を軽減することができる。

図３は、図１に示した車両コントローラ５０の詳細を示す構成図である。なお、図３では、接続関係を明確とするため、車両コントローラ５０以外の構成についても図示するものとする。

車両コントローラ５０は、バッテリ温度レベル判定部５１、バッテリファン基本動作決定部５２、バッテリファン運転点演算部５３、車室内騒音レベル判定部５４、およびバッテリファン運転点指令値演算部５５を備えている。バッテリ温度レベル判定部５１は、温度センサ６９の検出値に基づいて、バッテリ３０の温度を判定するものである。このバッテリ温度レベル判定部５１は、バッテリ温度を４段階に判定するようになっている。すなわち、バッテリ温度レベル判定部５１は、バッテリ温度が「レベル１（低温）」「レベル２（やや低温）」「レベル３（やや高温）」および「レベル４（高温）」のいずれに属するかを判定するようになっている。

バッテリファン基本動作決定部５２は、バッテリ温度レベル判定部５１により判定された温度レベルに応じて、バッテリファン４０の基本となる回転数（以下基本回転数という）を決定するものである。このバッテリファン基本動作決定部５２は、図４に示すような動作マップを記憶しており、このマップに従ってバッテリファン４０の基本回転数を決定するようになっている。

図４は、図３に示すバッテリファン基本動作決定部５２が記憶する動作マップを示す図である。同図に示すように、バッテリファン基本動作決定部５２は、温度レベルが高くなるに従ってバッテリファン４０の基本回転数を高く決定する。これにより、バッテリ３０の温度が高くなるに従って送風量を多くすることとなり、バッテリ３０を適切に冷却することができる。

再度、図３を参照する。バッテリファン運転点演算部５３は、アクセル開度センサ７２の検出値に応じて、バッテリファン基本動作決定部５２により決定されたバッテリファン４０の基本回転数を補正するものである。このバッテリファン運転点演算部５３は、図５に示すようなマップを記憶しており、このマップから得られる風量係数に基づいてバッテリファン４０の回転数を補正するようになっている。具体的にバッテリファン運転点演算部５３は、バッテリファン基本動作決定部５２により決定されたバッテリファン４０の回転数から得られる風量を求め、この風量に風量係数を乗じて補正風量を求め、求めた補正風量が得られるバッテリファン４０の回転数を算出することによって、バッテリファン４０の基本回転数を補正するようになっている。

図５は、図３に示すバッテリファン運転点演算部５３が記憶するマップを示す図である。同図に示すように、バッテリファン運転点演算部５３は、アクセル開度が大きくなるに従って、風量係数を高く決定する。風量係数は最小が「０．１」で最大が「３」であり、アクセル開度がＡ％以上の領域では最大の「３」となる。この補正により、車両コントローラ５０は、アクセルペダルの踏み込み量が大きくなるに従ってバッテリファン４０の回転数を高くすることとなる。なお、温度レベル４の場合、バッテリファン運転点演算部５３は、バッテリファン４０の基本回転数の補正を行わず最大の回転数とする。

図６は、補正後のバッテリファン４０の風量を示す図である。同図に示すように、温度レベル１〜温度レベル３のいずれの場合においても、アクセル開度が大きくなるに従ってバッテリファン４０の風量が高くなっている。なお、バッテリファン４０の風量には最大風量があり、図６からも明らかなようにバッテリファン運転点演算部５３は、温度レベル２および温度レベル３の場合、最大風量を超えないように補正することとなる。

再度、図３を参照する。車室内騒音レベル判定部５４は、車室内の騒音の大きさを判定するものである。この車室内騒音レベル判定部５４は、車室内騒音センサ７４の検出値に基づいて車室内の騒音の大きさを判定する。また、車室内騒音レベル判定部５４は、図３に示すように空調装置７５や音響装置７６に接続され、それぞれの稼働状態の情報を読み込んで、車室内の騒音の大きさを判定するように構成されていてもよい。さらに、車室内騒音レベル判定部５４は、大気圧センサ１７により検出される燃料電池車両の周囲の気圧に応じて、燃料電池車両の車室内の騒音を補正することが望ましい。高地などの大気圧が低い環境下では、燃料電池１１の発電量が同じであっても、コンプレッサの回転数は高くしなければならず、コンプレッサによる騒音が大きくなるためである。

バッテリファン運転点指令値演算部５５は、バッテリファン運転点演算部５３により補正されたバッテリファン４０の回転数を、車室内騒音レベル判定部５４により判定された騒音レベルに応じて再度補正するものである。このバッテリファン運転点指令値演算部５５は、図７に示すマップを記憶しており、このマップから得られる回転数係数に基づいてバッテリファン４０の回転数を再補正するようになっている。

図７は、図３に示すバッテリファン運転点指令値演算部５５が記憶するマップを示す図である。同図に示すように、バッテリファン運転点指令値演算部５５は、車室内騒音が大きくなるに従って、回転数係数を高く決定する。回転数係数は最小が「０．１」で最大が「３」であり、車室内騒音がＢ（ｄｂ）以上の領域では最大の「３」となる。この補正により、車両コントローラ５０は、燃料電池車両の車室内の騒音が大きくなるに従って、バッテリファン４０の回転数を高くすることとなる。すなわち、車室内の騒音が小さい場合にはバッテリファン４０の回転数を小さくすることとなる。これにより、車室内騒音が小さい場合にバッテリファン４０の回転による騒音が目立ってしまい、車両乗員を不快にしてしまう事態を防止することができる。なお、バッテリファン運転点指令値演算部５５の補正によっても、バッテリファン４０の回転数は最大回転数を超えることはない。

次に、本実施形態に係るファン制御装置１の動作を説明する。図８は、本実施形態に係るファン制御装置１の詳細を示すフローチャートである。同図に示すように、まず、車両コントローラ５０のバッテリ温度レベル判定部５１は、バッテリコントローラ７０からバッテリ温度の情報を取得し、バッテリ３０の温度レベルを判定する（ＳＴ１）。このとき、バッテリ温度レベル判定部５１は、バッテリ３０の温度が温度レベル１〜４のいずれに属するかを判定する。

次に、バッテリ温度レベル判定部５１は、バッテリ３０の温度レベルが「４」であるか否かを判断する（ＳＴ２）。ここで、バッテリ３０の温度レベルが「４」であると判断した場合（ＳＴ２：ＹＥＳ）、車両コントローラ５０は、バッテリ３０を冷却すべくバッテリファン４０の回転数を最大回転数とする（ＳＴ３）。そして、処理はステップＳＴ９に移行する。

一方、バッテリ３０の温度レベルが「４」でないと判断した場合（ＳＴ２：ＮＯ）、バッテリファン基本動作決定部５２は、バッテリファン４０の基本回転数を決定する（ＳＴ４）。このとき、バッテリファン基本動作決定部５２は、図４を参照して説明したように、バッテリ３０の温度レベルに応じて基本回転数を決定する。

その後、アクセル開度センサ７２はアクセル開度を検出する（ＳＴ５）。次いで、バッテリファン運転点演算部５３は、検出されたアクセル開度に基づいて、基本回転数を補正する（ＳＴ６）。このとき、バッテリファン運転点演算部５３は、図５を参照して説明したように風量係数を求め、風量係数からバッテリファン４０の基本回転数を補正する。

その後、車室内騒音レベル判定部５４は、車室内の騒音レベルを判定する（ＳＴ７）。次いで、バッテリファン運転点指令値演算部５５は、バッテリファン４０の回転数を再補正する（ＳＴ８）。このとき、バッテリファン運転点指令値演算部５５は、図７を参照して説明したように回転数係数を求め、回転数係数からバッテリファン４０の回転数を再補正する。そして、処理はステップＳＴ９に移行する。

ステップＳＴ９において車両コントローラ５０は、決定・補正した回転数となるように、バッテリファン４０に指令をする（ＳＴ９）。その後、図８に示す処理は終了する。なお、図８に示す処理は、ファン制御装置１の電源がオフするまで繰り返し実行されるものとする。

このようにして、第１実施形態に係るファン制御装置１によれば、運転者のアクセルペダルの踏み込み量が大きくなるに従って、バッテリファン４０の回転数を高くすることとしている。このため、バッテリファン４０の作動音と運転者の操作と同期させることとなり、違和感を軽減することできる。すなわち、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ場合にバッテリファン４０の回転数を高くすることで、バッテリファン４０の作動音は運転者の操作に応じて変化することとなり、運転者に違和感を与え難くすることができる。一方、運転者がアクセルペダルを離した場合、バッテリファン４０の回転数を下げることで、同様に運転者に違和感を与え難くすることができる。

ここで、アクセルペダルの踏み込み量に応じてバッテリファン４０の回転数を制御して違和感を軽減させたとしても、車室の防音性能によってはバッテリファン４０の回転によって車室内環境を不快とさせてしまう可能性がある。そこで、本実施形態では、燃料電池車両の車室内の騒音が大きくなるに従ってバッテリファン４０の回転数を高くする。これにより、車室内の騒音が小さい場合にはバッテリファン４０の回転数を小さくすることとなり、不快感を軽減することができる。

また、燃料電池システム１０が発電する際には、発電量に応じた空気量をコンプレッサにて圧縮し、燃料電池１１へ供給する必要がある。このため、高地などの大気圧が低い環境下では、燃料電池１１の発電量が同じであっても、コンプレッサの回転数は高くしなければならない。そこで、本実施形態では、燃料電池車両の周囲の気圧に応じて燃料電池車両の車室内の騒音を補正することで、車室内の騒音レベルを適切に判断し、バッテリファン４０の回転による不快感を適切に軽減することができる。

また、バッテリ３０の温度が高くなるに従ってバッテリファン４０の回転数を高くするため、バッテリ３０を適切に冷却することができる。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態に係るファン制御装置は、第１実施形態のものと同様であるが、構成および処理内容が異なっている。以下、第１実施形態との相違点を説明する。

図９は、本発明の第２実施形態に係るファン制御装置の構成図である。同図に示すように、第２実施形態に係るファン制御装置２は、アクセル開度センサ７２に代えて、燃料電池車両の車速を検出する車速センサ７７を備えている。また、車両コントローラ５０は、アクセル開度に代えて、駆動モータ２０の駆動力に応じてバッテリファン４０の基本回転数を補正する構成となっている。

図１０は、図９に示した車両コントローラ５０の詳細を示す構成図である。なお、図１０では、接続関係を明確とするため、車両コントローラ５０以外の構成についても図示するものとする。

第２実施形態において車両コントローラ５０は、駆動モータ２０の駆動力が大きくなるに従ってバッテリファン４０の回転数を高くする。具体的に説明すると、車両コントローラ５０は駆動力推定部５６を有しており、この駆動力推定部５６において駆動モータ２０の駆動力を推定するようになっている。駆動力推定部５６は、自車両が走行する路面の勾配情報をナビゲーションシステム７１から入力する。また、駆動力推定部５６は、車速センサ７７から自車両の車速情報を入力する。さらに、駆動力推定部５６は、走行抵抗マップを記憶しており、ナビゲーションシステム７１からの勾配情報と車速センサ７７からの車速情報とを、走行抵抗マップに照らし合わせて走行抵抗を求める。そして、駆動力推定部５６は、求めた走行抵抗を駆動モータ２０の駆動力とする。なお、走行抵抗は、主に車速の２乗に比例する空気抵抗と、車速に比例するタイヤ転がり抵抗と、勾配によって算出される値である。また、走行抵抗マップとは、駆動モータ２０のＮ−Ｔ特性と各勾配の走行抵抗曲線の釣り合いを表すマップであり、勾配情報と車速とから車両の走行抵抗を求めることができるものをいう。また、駆動モータ２０の駆動力は、これに限るものでなく、他の方法等によって取得されてもよい。

さらに、第２実施形態においてバッテリファン運転点演算部５３は、アクセル開度によらず、駆動モータ２０の駆動力に応じてバッテリファン４０の基本回転数を補正する構成となっている。具体的にバッテリファン運転点演算部５３は、図１１に示すようなマップを記憶しており、このマップから得られる風量係数に基づいてバッテリファン４０の回転数を補正する。

図１１は、図１０に示すバッテリファン運転点演算部５３が記憶するマップを示す図である。同図に示すように、バッテリファン運転点演算部５３は、駆動モータ２０の駆動力が大きくなるに従って、風量係数を高く決定する。風量係数は、第１実施形態と同様であり、最小が「０．１」で最大が「３」であり、駆動力がＣ以上の領域では最大の「３」となる。この補正により、車両コントローラ５０は、駆動モータ２０の駆動力が大きくなるに従ってバッテリファン４０の回転数を高くすることとなる。

このようにして、第２実施形態に係るファン制御装置２によれば、駆動モータ２０の駆動力が大きくなるに従ってバッテリファン４０の回転数を高くしている。ここで、第１実施形態のように、運転者のアクセルペダルの踏み込み量が大きくなるに従ってバッテリファン４０の回転数を高くすると、バッテリファン４０の作動音を運転者の操作に同期させ、運転者の違和感を軽減することができる。しかし、駆動モータ２０の応答性よりも早いアクセル操作がなされた場合には、アクセルペダルを操作したにも拘わらず車両の挙動に変化がない時間帯が発生し、この時間帯では、車両の挙動よりもバッテリファン４０の作動音が先行することになる。この場合、運転者に関してはアクセルペダルの操作とバッテリファン４０の回転数とが同期するため違和感が少ないが、運転者以外の乗員については車両の挙動とバッテリファン４０の回転数とが遊離して感じられ違和感を感じてしまう可能性がある。ところが、第２実施形態によれば、駆動モータ２０の駆動力が大きくなるに従ってバッテリファン４０の回転数を高くするため、駆動モータ２０の応答性よりも早いアクセル操作がされた場合であっても、運転者以外の乗員に与える違和感を軽減することできる。

また、走行抵抗マップ等を用いて車両の走行抵抗を求め、この走行抵抗を駆動モータ２０の駆動力としてバッテリファン４０の回転数を制御することとしている。ここで、図２を参照すると、車両が運転者の目標とする車速に近くなった場合（時刻ｅ以降）、アクセルペダルの踏み込み量が減少して駆動モータ２０の駆動力は小さくなる（時刻ｅ〜ｆ）。そして、その後加速度は零になる（時刻ｆ以降）。このため、時刻ｅ〜ｆ間では車速が上昇しているにも拘わらず駆動モータ２０の駆動力が小さくなり、実際の駆動モータ２０の駆動力を計測してバッテリファン４０の回転数を制御することとなると、車速が上昇しているにも拘わらずバッテリファン４０の回転数は減少することとなる。これにより、車速とバッテリファン４０の回転数とに遊離が生じて運転者以外の乗員に違和感を与えることとなる。ところが、本実施形態では、車両の走行抵抗を駆動モータ２０の駆動力としてバッテリファン４０の回転数を制御するため、車速の上昇に応じてバッテリファン４０の回転数を制御することとなり、運転者以外の乗員に与える違和感を軽減することできる。

さらに、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、不快感を軽減することができ、バッテリファン４０の回転による不快感を適切に軽減することができ、バッテリ３０を適切に冷却することができる。

次に、本発明の第３実施形態を説明する。第３実施形態に係るファン制御装置は、第２実施形態のものと同様であるが、構成および処理内容が異なっている。以下、第２実施形態との相違点を説明する。

図１２は、第３実施形態に係るファン制御装置の車両コントローラ５０の詳細を示す構成図である。なお、図１２では、接続関係を明確とするため、車両コントローラ５０以外の構成についても図示するものとする。

第２実施形態において車両コントローラ５０は、燃料電池車両の加速度が大きくなるに従って、バッテリファン４０の回転数を高くする。具体的に説明すると、車両コントローラ５０は加速度演算部５７を有しており、この加速度演算部５７において車両加速度を演算するようになっている。このとき、加速度演算部５７は、車速センサ７７から自車両の車速情報を入力し、車速から加速度を演算するようになっている。なお、加速度演算部５７は、車速から加速度を演算する場合に限らず、他の方法等によって加速度を演算してもよい。また、ファン制御装置３が加速度センサを備え、車両コントローラ５０が加速度の検出値を入力する構成となっていてもよい。

さらに、第３実施形態においてバッテリファン運転点演算部５３は、駆動モータ２０の駆動力によらず、車両の加速度に応じてバッテリファン４０の基本回転数を補正する構成となっている。具体的にバッテリファン運転点演算部５３は、図１３に示すようなマップを記憶しており、このマップから得られる風量係数に基づいてバッテリファン４０の回転数を補正する。

図１３は、図１２に示すバッテリファン運転点演算部５３が記憶するマップを示す図である。同図に示すように、バッテリファン運転点演算部５３は、燃料電池車両の加速度が大きくなるに従って、風量係数を高く決定する。風量係数は、第１実施形態と同様であり、最小で「０．１」であり最大で「３」であり、加速度がＤ（Ｇ）以上の領域では最大の「３」となる。この補正により、車両コントローラ５０は、加速度が大きくなるに従ってバッテリファン４０の回転数を高くすることとなる。

このようにして、第３実施形態に係るファン制御装置３によれば、燃料電池車両の加速度が大きくなるに従って、バッテリファン４０の回転数を高くすることとしている。ここで、平坦路、登坂路および降坂路では、同じ量だけアクセルペダルを踏み込んでも車両の挙動は異なる。すなわち、同じ量だけアクセルペダルを踏み込んだ場合、降坂路、平坦路、および登坂路の順に加速度は大きくなる。また、乗車人数や荷物の積載量によっても加速度は異なる。この場合、第１実施形態のように、運転者に関してはアクセルペダルの操作とバッテリファン４０の回転数とが同期すれば加速度によらず違和感が少なくなるが、運転者以外の乗員については車両の挙動とバッテリファン４０の回転数とが遊離して感じられ違和感を与えてしまう可能性がある。ところが、第３実施形態によれば、燃料電池車両の加速度が大きくなるに従って、バッテリファン４０の回転数を高くするため、走行路面や積載量などが変化した場合であっても、運転者以外の乗員に与える違和感を軽減することできる。

さらに、第３実施形態によれば、第２実施形態と同様に、不快感を軽減することができ、バッテリファン４０の回転による不快感を適切に軽減することができ、バッテリ３０を適切に冷却することができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、各実施形態を組み合わせるようにしてもよい。

本発明の第１実施形態に係るファン制御装置の構成図である。 車両加速時における各種出力等を示す図である。 図１に示した車両コントローラの詳細を示す構成図である。 図３に示すバッテリファン基本動作決定部が記憶する動作マップを示す図である。 図３に示すバッテリファン運転点演算部が記憶するマップを示す図である。 補正後のバッテリファンの風量を示す図である。 図３に示すバッテリファン運転点指令値演算部が記憶するマップを示す図である。 本実施形態に係るファン制御装置の詳細を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係るファン制御装置の構成図である。 図９に示した車両コントローラの詳細を示す構成図である。 図１０に示すバッテリファン運転点演算部が記憶するマップを示す図である。 第３実施形態に係るファン制御装置の車両コントローラ５０の詳細を示す構成図である。 図１２に示すバッテリファン運転点演算部が記憶するマップを示す図である。

符号の説明

１〜３…ファン制御装置
１０…燃料電池システム
１１…燃料電池
１２…燃料電池駆動補器
１３…燃料電池系循環ポンプ
１４…第１ラジエータ
１５…ラジエータファン
１６…水温センサ
１７…大気圧センサ
１８…燃料電池コントローラ
２０…駆動モータ
３０…バッテリ（２次電池）
４０…バッテリファン
５０…車両コントローラ（制御手段）
５１…バッテリ温度レベル判定部
５２…バッテリファン基本動作決定部
５３…バッテリファン運転点演算部
５４…車室内騒音レベル判定部
５５…バッテリファン運転点指令値演算部
５６…駆動力推定部
５７…加速度演算部
６１…第１ＤＣ／ＤＣコンバータ
６２…インバータ
６３…第２ＤＣ／ＤＣコンバータ
６４…減速装置
６５…駆動輪
６６…差動装置
６７…強電系冷却水ポンプ
６８…第２ラジエータ
６９…温度センサ
７０…バッテリコントローラ
７１…ナビゲーションシステム
７２…アクセル開度センサ
７３…外気温センサ
７４…車室内騒音センサ
７５…空調装置
７６…音響装置
７７…車速センサ

Claims (7)

1. 燃料ガスとコンプレッサから供給される酸化剤ガスとを反応させて発電する燃料電池システムと、
   前記燃料電池システムから電力の供給を受けて車両走行のための推進力を発生させる駆動モータと、
   前記燃料電池システムおよび前記駆動モータと電力の授受を行う２次電池と、
   前記２次電池を冷却するバッテリファンと、
   前記バッテリファンの回転数を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、運転者のアクセルペダルの踏み込み量が大きくなるに従って、前記バッテリファンの回転数を高くする
   ことを特徴とする燃料電池車両のファン制御装置。
2. 燃料ガスとコンプレッサから供給される酸化剤ガスとを反応させて発電する燃料電池システムと、
   前記燃料電池システムから電力の供給を受けて車両走行のための駆動力を発生させる駆動モータと、
   前記燃料電池システムおよび前記駆動モータと電力の授受を行う２次電池と、
   前記２次電池を冷却するバッテリファンと、
   前記バッテリファンの回転数を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記駆動モータの駆動力が大きくなるに従って、前記バッテリファンの回転数を高くする
   ことを特徴とする燃料電池車両のファン制御装置。
3. 前記制御手段は、車両の走行抵抗を前記駆動モータの駆動力として前記バッテリファンの回転数を制御する
   ことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池車両のファン制御装置。
4. 燃料ガスとコンプレッサから供給される酸化剤ガスとを反応させて発電する燃料電池システムと、
   前記燃料電池システムから電力の供給を受けて車両走行のための駆動力を発生させる駆動モータと、
   前記燃料電池システムおよび前記駆動モータと電力の授受を行う２次電池と、
   前記２次電池を冷却するバッテリファンと、
   前記バッテリファンの回転数を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、燃料電池車両の加速度が大きくなるに従って、前記バッテリファンの回転数を高くする
   ことを特徴とする燃料電池車両のファン制御装置。
5. 前記制御手段は、燃料電池車両の車室内の騒音が大きくなるに従って、前記バッテリファンの回転数を高くする
   ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の燃料電池車両のファン制御装置。
6. 前記制御手段は、燃料電池車両の周囲の気圧に応じて、燃料電池車両の車室内の騒音を補正する
   ことを特徴とする請求項５に記載の燃料電池車両のファン制御装置。
7. 前記制御手段は、前記２次電池の温度が高くなるに従って、前記バッテリファンの回転数を高くする
   ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の燃料電池車両のファン制御装置。

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