燃料电池车辆以及燃料电池车辆的控制方法

技术领域

本公开涉及一种燃料电池车辆以及燃料电池车辆的控制方法，更特定的是涉及一种搭载有燃料电池和蓄电装置这两者的燃料电池车辆及其控制方法。

背景技术

近年来，伴随着环境意识的提高，例如国际公开第2011/004493号所公开那样的燃料电池车辆(FCV：Fuel CellVehicle)的开发正在进行。

一般而言，在车辆的仪表板(Instrumentpanel)上显示有各种信息。例如能在汽油车中显示关于燃料效率的信息，能在电动汽车中显示关于电效率的信息。特别考虑在燃料电池车辆中使仪表板显示“瞬间燃料效率”和“瞬间电效率”。用户能通过在燃料电池车辆的驾驶过程中确认瞬间燃料效率和瞬间电效率的显示而意识到环境负荷。

“瞬间燃料效率”是指预先确定的短时间内的燃料效率。短时间是指足以根据燃料电池车辆的行驶状况(加速器工作等)使燃料效率的显示值时时刻刻发生变化的短时间，例如几秒左右。燃料电池车辆的燃料效率是指每单位重量的氢燃料的行驶距离，由[km/kg]表示。“瞬间电效率”也同样是指短时间(几秒左右)内的电效率。电效率是指每单位电量的行驶距离，由[km/kWh]表示。不过，电效率的单位也可以是上述的倒数，即每单位行驶距离的消耗电量[kWh/km]。

燃料电池车辆中存在具有几种行驶模式的车辆。在这些行驶模式中可包括“EV模式”、“FC模式”以及“FCEV模式”。EV模式是指停止由燃料电池实现的发电，从电池将电力供给至马达的模式。FC模式是指，以来自燃料电池的供电为主的模式，即，从燃料电池供给至马达的电力比从电池供给至马达的电力大的模式。FCEV模式是指，以来自电池的供电为主的模式，即，从电池供给至马达的电力比从燃料电池供给至马达的电力大的模式。

本发明的发明人着眼于下述方面，即，在使仪表板显示瞬间燃料效率和瞬间电效率时，根据燃料电池车辆的行驶模式，可能会产生用户难以直观地理解瞬间燃料效率和/或瞬间电效率所指的内容的状况。希望通过对用户来说易于理解的显示来提高可用性。

发明内容

本公开是为了解决上述问题而完成的，本公开的目的在于，在燃料电池车辆中提高关于燃料效率和电效率的可用性。

(1)本公开的一个方案的燃料电池车辆具备：马达，使燃料电池车辆的驱动力产生；燃料电池，将使用氢燃料产生的电力供给至马达；蓄电装置，将蓄存的电力供给至马达；显示装置；以及控制装置，被配置为控制显示装置。燃料电池车辆具有第一行驶模式和第二行驶模式。第一行驶模式(EV模式)是停止燃料电池的发电，将电力从蓄电装置供给至马达的模式。第二行驶模式(FC模式)是从燃料电池供给至马达的电力比从蓄电装置供给至马达的电力大的模式。控制装置在第一行驶模式下以显示燃料电池车辆的瞬间电效率而不显示燃料电池车辆的瞬间燃料效率的方式控制显示装置。控制装置在第二行驶模式下以显示燃料电池车辆的瞬间燃料效率而不显示燃料电池车辆的瞬间电效率的方式控制显示装置。

在停止燃料电池的发电的第一行驶模式下显示瞬间燃料效率的情况下，在第一行驶模式下不消耗氢燃料，因此瞬间燃料效率可能变为过大的值。另一方面，在燃料电池是主要的供电源的第二行驶模式下显示瞬间电效率的情况下，在第二行驶模式下可能几乎不消耗蓄电装置的电力，瞬间电效率可能变为过大的值。因此，在上述(1)的构成中，在第一行驶模式下使显示装置仅显示瞬间电效率，在第二行驶模式下使显示装置仅显示瞬间燃料效率。由此，能避免在第一行驶模式下作为瞬间燃料效率显示出过大的值或在第二行驶模式下作为瞬间电效率显示出过大的值的情形。因此，根据上述(1)的构成，能提高关于燃料效率和电效率的可用性。

(2)燃料电池车辆还具有第三行驶模式，所述第三行驶模式是从蓄电装置供给至马达的电力比从燃料电池供给至马达的电力大的模式。控制装置在第三行驶模式下以显示燃料电池车辆的瞬间电效率而不显示燃料电池车辆的瞬间燃料效率的方式控制显示装置。

在第三行驶模式下，从蓄电装置供给至马达的电力比从燃料电池供给至马达的电力大(优先消耗来自蓄电装置的电力)。由此，在第三行驶模式下使显示装置仅显示瞬间电效率。由此，能避免在第三行驶模式下作为瞬间燃料效率显示出过大的值的情形。因此，根据上述(2)的构成，能提高关于燃料效率和电效率的可用性。

(3)燃料电池车辆还具有第三行驶模式(FCEV模式)，所述第三行驶模式是从蓄电装置供给至马达的电力比从燃料电池供给至马达的电力大的模式。控制装置在第三行驶模式下以显示燃料电池车辆的瞬间燃料效率和瞬间电效率这两者的方式控制显示装置。

在典型的燃料电池车辆中，蓄电装置的容量明显比燃料电池所能产生的电能小(例如几分之一～几十分之一)，因此容易产生来自燃料电池的电力也在某种程度上被消耗的状况。因此，除了瞬间电效率以外，也可以显示与来自燃料电池的电力消耗相关的瞬间燃料效率。由此，根据上述(3)的构成，用户不仅能获知瞬间电效率，也能获知瞬间燃料效率，其结果是能进一步提高对于环境负荷的意识。

(4)控制装置以显示燃料电池车辆使用能由燃料电池产生的电力和蓄存于蓄电装置的电力所能行驶的总行驶距离的方式控制显示装置。

根据上述(4)的构成，用户能掌握在消耗了全部电力的情况下的总行驶距离(最大可行驶距离)，因此用户容易确定补充氢燃料或对蓄电装置充电的适当时期。

(5)在本公开的其他方案的燃料电池车辆的控制方法中，燃料电池车辆具有第一行驶模式和第二行驶模式。第一行驶模式是停止燃料电池的发电，将电力从蓄电装置供给至马达的模式。第二行驶模式是从燃料电池供给至马达的电力比从蓄电装置供给至马达的电力大的模式。控制方法包括第一步骤和第二步骤。第一步骤是在燃料电池车辆以第一行驶模式的行驶过程中，使显示装置显示燃料电池车辆的瞬间电效率而不使显示装置显示燃料电池车辆的瞬间燃料效率的步骤。第二步骤是在燃料电池车辆以第二行驶模式的行驶过程中，使显示装置显示燃料电池车辆的瞬间燃料效率而不使显示装置显示燃料电池车辆的瞬间电效率的步骤。

根据上述(5)的方法，与上述(1)的构成同样地，能提高关于燃料效率和电效率的可用性。

通过结合附图来理解的关于本发明的以下详细说明，本发明的上述以及其他目的、特征、方案及优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是概略地表示实施方式的车辆的整体构成的电路框图。

图2是表示显示装置的构成的一个例子的图。

图3是用于说明车辆的行驶模式的图。

图4是表示实施方式的对于多信息显示器的显示控制的流程图。

图5是表示在EV模式下的多信息显示器的显示的一个例子的图。

图6是表示在FC模式下的多信息显示器的显示的一个例子的图。

图7是表示在FCEV模式下的多信息显示器的显示的一个例子的图。

图8是表示变形例的对于多信息显示器的显示控制的流程图。

图9是表示在FCEV模式下的多信息显示器的显示的另一个例子的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本实施方式进行详细说明。需要说明的是，对于图中相同或相当部分附上相同附图标记，不再重复其说明。

[实施方式]

＜车辆的整体构成＞

图1是概略地表示实施方式的车辆的整体构成的电路框图。参照图1，在本实施方式中，车辆1是燃料电池车辆。此外，车辆1还被配置为能通过从车辆1的外部供给的电力进行外部充电(所谓的插入充电)。即，车辆1是插入式燃料电池车辆(PFCV：Plug-in FuelCell Vehicle)。不过，车辆1并非必须是可插入充电的。

车辆1具备：氢罐11、燃料电池(FC堆)12、继电器13、升压转换器14、DC入口21、AC入口22、充电继电器23、24、充电器25、系统主继电器(SMR：System Main Relay)31、电池32、电压传感器33、电流传感器34、PCU(Power Control Unit：动力控制单元)4、电动发电机5、驱动轮6、显示装置7、模式切换开关8、车速传感器9、ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)100以及电力线PL。

氢罐11内储存氢。虽然未作图示，但车辆1还设有从氢站接受氢的供给的供给口等。

FC堆12是串联层叠有多个(例如几十～几百)FC单体电池的构造体。FC堆12按照来自ECU100的控制指令消耗储存于氢罐11的氢而进行发电。更详细而言，储存于氢罐11的氢由氢泵(未图示)送至FC堆12的阳极侧。另一方面，空气由气泵(未图示)送至FC堆12的阴极侧。由此，FC堆12通过使氢与空气中的氧发生电化学反应而进行发电。

继电器13电连接于FC堆12与升压转换器14之间。继电器13按照来自ECU100的控制指令开放/闭合。

升压转换器14按照来自ECU100的控制指令，将通过FC堆12产生的电力的电压升压，将升压后的电力供给至电力线PL。

DC入口21和AC入口22的每一个被配置为可插入从充电站等充电设备延伸出的充电电缆的连接器(未图示)。DC入口21是接受从充电站供给来的高压的直流电力的所谓的快速充电用充电入口。DC入口21经由继电器13电连接于电力线PL。AC入口22是接受从充电站供给来的交流电力的所谓的普通充电用充电入口。AC入口22经由充电继电器24电连接于充电器25。充电继电器23、24按照来自ECU100的控制指令开放/闭合。需要说明的是，对于车辆1的插入充电而言，并非必须是DC入口21和AC入口22这两者，也可以仅设有DC入口21和AC入口22中的任一方。

虽然均未作图示，但充电器25包括变换器(inverter)和升压转换器(converter)。变换器按照来自ECU100的控制指令，将从充电设备经由AC入口22供给来的交流电力转换为直流电力，将该直流电力输出至升压转换器。升压转换器按照来自ECU100的控制指令，将来自变换器的直流电力的电压升压，将升压后的直流电力输出至电力线PL。

SMR31电连接于电力线PL与电池32之间。SMR31按照来自ECU100的控制指令，将电池32与电力线PL电连接或将电池32从电力线PL电切断。

电池32经由SMR31电连接于电力线PL。电池32包括由多个单体电池(例如大约200个单体电池)构成的电池组。构成电池组的各单体电池是锂离子电池或镍氢电池等二次电池。电池32将用于产生车辆1的驱动力的电力供给至PCU4或蓄存来自PCU4的再生电力。需要说明的是，也可以采用双电层电容器等电容器来代替电池32。需要说明的是，电池32是本公开的“蓄电装置”的一个例子。

电压传感器33检测电池32的电压VB。电流传感器34检测输出输入于电池32的电流IB。各传感器将其检测结果输出至ECU100。

PCU4包括未图示的变换器。除了变换器以外，PCU4还可以包括双向DC/DC转换器。PCU4按照来自ECU100的控制指令，将在电力线PL中传输的直流电力转换为交流电力，将该交流电力输出至电动发电机5。

电动发电机5是交流旋转电机，例如是在转子中埋设有永久磁铁的三相交流同步电动机。电动发电机5从PCU4接受交流电力的供给而工作，驱动驱动轮6。

显示装置7按照来自ECU100的控制指令，显示关于车辆1的各种信息。利用图2对显示装置7进行说明。

模式切换开关8是用于区分使用对电动发电机5供电的供电源的开关。模式切换开关8接收由用户进行的行驶模式的切换操作，将表示被用户选择的行驶模式的信号输出至ECU100。利用图3对行驶模式的详情进行说明。

车速传感器9计算出车辆1的行驶速度(车速V)。具体而言，车速传感器9能根据驱动轮6等车轮的转速乘以系数(车轮的圆周等)而得到的每规定时间的移动距离来计算出车速V。

ECU100包括：CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)等处理器；ROM(ReadOnly Memory：只读存储器)和RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等存储器；以及输入输出端口(均未图示)。ECU100根据来自传感器等的信号，以使车辆1成为期望的状态的方式输出各种控制指令，由此来控制设备类。也可以是，ECU100按每个功能被分割为多个单元。

＜显示装置＞

图2是表示显示装置7的构成的一个例子的图。参照图2，车辆1包括多信息显示器(MID：Multi-Information Display)71、平视显示器(HUD：Head-Up Display)72以及导航屏73作为显示装置7。

MID71被配置于仪表板的上部且前窗玻璃的附近。MID71被配置为显示车辆1的信息(例如，电池32的余量(SOC：State Of Charge；荷电状态)、车速V、行驶距离、外部气温、燃料效率以及电效率等)。

HUD72将各种信息作为虚像投影于用户(驾驶员)的视野前方。HUD72也显示车辆1的车速、向目的地的行进方向、交通标志等。

导航屏73是配置在仪表板内的导航系统(未图示)的显示器。导航系统包括用于基于来自人造卫星(未图示)的电波来确定车辆1的位置的GPS(Global Positioning System：全球定位系统)接收器。导航系统基于车辆1的GPS信息和存储于存储器(未图示)的道路地图数据，在导航屏73上显示车辆1的当前位置和前往车辆1的目的地的推荐路径。

＜行驶模式＞

图3是用于说明车辆1的行驶模式的图。参照图3，车辆1具有被称为“EV模式”、“FC模式”以及“FCEV模式”的三个行驶模式。需要说明的是，对于行驶模式从某一模式向另一模式的转换，既可以基于用户对模式切换开关8的操作进行，也可以根据车辆1的行驶状况(例如电池32的SOC)进行(自动切换)。

EV模式是指将电力从电池32供给至电动发电机5的模式。在EV模式下，停止通过FC堆12实现的发电。EV模式相当于本公开的“第一行驶模式”。

FC模式是指将对电动发电机5的主要供电源设为FC堆12的模式。即，在FC模式下，从FC堆12供给至电动发电机5的电力比从电池32供给至电动发电机5的电力大。FC模式相当于本公开的“第二行驶模式”。

FCEV模式是指将对电动发电机5的主要供电源设为电池32的模式。即，在FCEV模式下，从电池32供给至电动发电机5的电力比从FC堆12供给至电动发电机5的电力大。FCEV模式相当于本公开的“第三行驶模式”。

需要说明的是，车辆1还可以具有充电模式(记为“CHG模式”)。在CHG模式下，在蓄存于电池32的电力快要耗尽的情况下(例如电池32的电力低于规定范围的下限值的情况下)，在车辆1的停车过程中通过FC堆12进行发电，将其发电电力对电池32进行充电。

＜燃料效率和电效率的显示＞

考虑使MID71显示车辆1的瞬间燃料效率和瞬间电效率这两者。用户能通过在车辆1的驾驶过程中确认瞬间燃料效率和瞬间电效率的显示而意识到环境负荷。此外，用户能通过获得自身的驾驶给环境带来的负荷是否大的反馈，提高能降低环境负荷的驾驶(Eco-Drive：生态驾驶)技术。

本发明的发明人着眼于下述方面，即，在使MID71显示瞬间燃料效率和瞬间电效率时，根据车辆1的行驶模式，可能会产生用户难以直观地理解瞬间燃料效率和/或瞬间电效率所指的内容的状况。详细而言，在EV模式下显示瞬间燃料效率的情况下，在EV模式下停止通过FC堆12实现的发电而不消耗氢燃料，因此瞬间燃料效率可能变为过大的值。换言之，瞬间燃料效率可能以接近瞬间燃料效率的显示仪的上限值(例如99.9[km/kg])的方式显示为固定值。

此外，在FC模式下，对电动发电机5的主要供电源是FC堆12，因此可能几乎不进行从电池32向电动发电机5的供电。由此，在FC模式下显示瞬间电效率的情况下，瞬间电效率变为过大的值，例如瞬间电效率可能以接近瞬间电效率的显示仪的上限值(例如99.9[km/kWh])的方式显示。

于是，在本实施方式中，根据车辆1的行驶模式切换瞬间燃料效率和瞬间电效率的显示。在EV模式下，MID71显示瞬间电效率而不显示瞬间燃料效率。在FC模式下，MID71显示瞬间燃料效率而不显示瞬间电效率。由此，能防止因作为瞬间燃料效率或瞬间电效率显示出过大的值而导致用户混乱的情形。因此，能提高关于燃料效率和电效率的可用性。

需要说明的是，在本实施方式中，对使MID71显示瞬间燃料效率和/或瞬间电效率的例子进行说明。然而，也可以使显示装置7所包含的其他设备(HUD72或导航屏73)显示瞬间燃料效率和/或瞬间电效率。

＜控制流程＞

图4是表示本实施方式的对于MID71的显示控制的流程图。对于图4以及后述的图8所示的流程图，例如每当经过规定的周期来执行。这些流程图所包含的各步骤基本通过由ECU100实现的软件处理来实现，但也可以通过制作在ECU100内的专用的硬件(电路)来实现。以下将步骤简称为“S”。

在S11中，ECU100计算出车辆1的瞬间燃料效率。ECU100能根据由车速传感器9获得的每规定时间(例如几秒)的车辆1的移动距离和由设于FC堆的传感器(未图示)获得的每规定时间的氢燃料的消耗量，计算出瞬间燃料效率。

在S12中，ECU100计算出车辆1的瞬间电效率。ECU100能根据由车速传感器9获得的每规定时间的车辆1的移动距离和由设在电池32的电压传感器33和电流传感器34求出的每规定时间的耗电量，计算出瞬间电效率。

在S13中，ECU100判定车辆1的行驶模式是哪个模式。在车辆1的行驶模式是EV模式的情况下(S13中是“EV模式”)，ECU100将处理推进到S14，使MID71显示在S12中计算出的瞬间电效率。

图5是表示在EV模式下的MID71的显示的一个例子的图。参照图5，在MID71上显示电池32的SOC和氢罐11内的剩余燃料(图5的上部)。而且，如图5的左下所示，在MID71上显示车辆1的瞬间电效率(在本例子中是10.5[km/kWh])。另一方面，在MID71上不显示瞬间燃料效率。

需要说明的是，瞬间电效率的显示方式不限定于图5中示例出的显示方式。例如，可以进行用模拟表盘的指针所指的位置表示瞬间电效率的仪表显示，也可以进行用阶段性的分段数表示瞬间电效率的分段显示。此外，不显示瞬间燃料效率的方式也不限定于如图5所示那样的横线(条)显示。例如，既可以是不显示瞬间燃料效率的数值，也可以是包括数值和单位在内完全不显示瞬间燃料效率。或者，也可以采用通过降低瞬间燃料效率的亮度或使色调变暗而足够不显眼的显示(所谓的暗淡(gray out)显示)。暗淡显示也可以包含在“不显示”中。

回到图4，在车辆1的行驶模式是FC模式的情况下(S13中是“FC模式”)，ECU100将处理推进到S15，使MID71显示在S11中计算出的瞬间燃料效率。另一方面，在MID71上不显示瞬间电效率。

图6是表示在FC模式下的MID71的显示的一个例子的图。参照图6，在MID71上显示车辆1的瞬间燃料效率(在本例子中是5.3[km/kg])而不显示瞬间电效率。作为瞬间燃料效率的显示方式和瞬间电效率的不显示方式，可以采用与图5的说明同样的各种方式。

回到图4，在车辆1的行驶模式是FCEV模式的情况下(S13中是“FCEV模式”)，ECU100将处理推进到S16，使MID71显示在S12中计算出的瞬间电效率。另一方面，在MID71上不显示瞬间燃料效率。

图7是表示在FCEV模式下的MID71的显示的一个例子的图。参照图7，在MID71上显示车辆1的瞬间电效率(例如10.5[km/kWh])而不显示瞬间燃料效率。需要说明的是，S14～S16中的瞬间燃料效率和/或瞬间电效率的显示值保持为相同值直至下次更新时(下次周期到来时)为止。

再次参照图4，当S14～S16中的任一处理结束时，ECU100计算出车辆1的可行驶总距离，使MID71显示计算出的值(S17)。车辆1的可行驶总距离例如可计算为车辆1利用蓄存于氢罐11的氢燃料的余量所能行驶的距离D1与车辆1利用蓄存于电池32的剩余电量所能行驶的距离D2的总和(D1+D2)。需要说明的是，可根据氢燃料的余量和车辆1的平均燃料效率(既可以是规格值，也可以是实际值)计算出距离D1。也可同样地根据剩余电量和车辆1的平均电效率计算出距离D2。当S17的处理结束时，处理返回至主例程，每当周期到来时重复一系列的处理。

如上所述，在本实施方式中，在停止FC堆12的发电的EV模式下，仅显示瞬间电效率而不显示瞬间燃料效率。由此，能避免在EV模式下瞬间燃料效率显示为接近上限值。此外，在FC堆12是对电动发电机5供电的主要供电源的FC模式下，仅显示瞬间燃料效率而不显示瞬间电效率。由此，能避免在FC模式下瞬间电效率显示为接近上限值。而且，在电池32是对电动发电机5供电的主要供电源的FCEV模式下，仅显示瞬间电效率而不显示瞬间燃料效率。由此，能避免在FCEV模式下瞬间燃料效率显示为接近上限值。因此，根据本实施方式，能防止可能导致用户混乱的显示，因此能提高关于燃料效率和电效率的可用性。

[变形例]

图8是表示变形例的对于MID71的显示控制的流程图。参照图8，本流程图与实施方式的流程图(参照图4)的不同点在于，包括S26的处理来代替S16的处理。其他处理与实施方式中的对应的处理相同，因此在此省略说明。

在车辆1的行驶模式是FCEV模式的情况下(S23中是“FCEV模式”)，ECU100将处理推进到S26。在S26中，ECU100使MID71显示在S21中计算出的瞬间燃料效率和在S22中计算出的瞬间电效率这两者。

图9是表示在FCEV模式下的MID71的显示的另一个例子的图。参照图9，在本变形例的MID71上显示车辆1的瞬间燃料效率(例如5.3[km/kg])和瞬间电效率(例如10.5[km/kWh])这两者。

如上所述，在本变形例中，在FCEV模式下，除了瞬间电效率以外，在MID71上还显示瞬间燃料效率。在典型的燃料电池车辆中，电池的容量明显比燃料电池(FC堆)所能产生的电能小(例如几分之一～几十分之一)。因此，容易产生FC堆12的发电电力也在某种程度上被电动发电机5消耗的状况。因此，除了瞬间电效率以外，还显示与来自FC堆12的电力消耗相关的瞬间燃料效率，由此用户能一边意识到瞬间燃料效率和瞬间电效率这两者一边驾驶。

虽然对本发明的实施方式进行了说明，但应该理解本次公开的实施方式在所有方面都是示例而不是限制性的记载。本发明的范围由权利要求书表示，意图在于包含与权利要求书等同的含义和范围内的所有变更。