JP2003338303A - 燃料電池システムの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料電池の暖機中にモータ出力制限による違
和感を減少するとともに、暖機状態の進展に伴って回生
容量を向上させることができる燃料電池システムの制御
装置を提供する。 【解決手段】 燃料電池システム制御装置１３は、燃料
電池の暖機状態の指標を検出する暖機状態検出手段２５
と、暖機状態検出手段２５が検出した指標に応じて、２
次電池１１の目標蓄電量を変化させる目標蓄電量変更手
段２７と、目標蓄電量に応じて２次電池１１の充電及び
放電を制御する充放電制御手段２９とを備えている。暖
機状態の具体的な指標としては、起動後経過時間、起動
後の水素タンク５１の圧力変化、冷却水温度と外気温度
との温度差がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２次電池を備えた
燃料電池システムの制御装置に係り、特に燃料電池の暖
機状態に応じて２次電池の目標蓄電量を制御する燃料電
池システムの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池は、水素を含む燃料ガスを燃料
極に供給し、酸化剤として酸素を含む空気を酸化剤極に
供給し、両極における電気化学反応により直接発電する
ものである。このような燃料電池は、高い発電効率を得
ることが可能であることに加えて、窒素酸化物などの排
出や発電時の騒音が少ないことなど環境性にも優れてい
るため、電動車両の電源としての利用が期待されてい
る。

【０００３】燃料電池の運転温度は、動作温度の低い固
体高分子型電解質を用いた場合でも１００℃程度と常温
より高い温度である。このため起動直後の暖機中は、充
分な負荷を取り出すことができない。このため燃料電池
と２次電池とを併用して、燃料電池が定格出力可能とな
るまでに不足する電力を２次電池から補うことが考えら
れている。

【０００４】このような従来技術としては、特開平９−
２３１９９１号公報記載の技術がある。この従来技術に
よれば、燃料電池の暖機状態を検出し、暖機終了前のと
きには燃料電池から電力を補機類へ供給するとともに、
２次電池よりモータ等の負荷に電力の供給を行うという
ものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術を燃料電池車両に適用しようとすれば、車両駆動モ
ータへの要求出力が高い場合、かつ継続される場合に
は、２次電池の蓄電分を使いきるおそれがあるので、モ
ータ出力を制限しなければならず、乗員がより早く違和
感を感じるという問題点があった。

【０００６】また、暖機終了後に回生ブレーキによるエ
ネルギーの回収を行うためには、２次電池充電状態に余
裕がないと蓄電できないため、２次電池の目標蓄電量
（充放電切り換え目標値）を低くする必要がある。

【０００７】従来は２次電池の目標蓄電量が一定であっ
たため、上記暖機終了前の早期電力使いきり対策と暖機
終了後の回生の両立が難しいという問題点があった。

【０００８】以上の問題点に鑑み本発明の目的は、燃料
電池の暖機中にモータ出力制限による違和感を減少する
とともに、暖機状態の進展に伴って回生容量を向上させ
ることができる燃料電池システムの制御装置を提供する
ことである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記目的を達成するため、燃料電池と２次電池とを備
え、少なくとも一方の電池から負荷に対して電力の供給
を行う燃料電池システムにおいて、前記燃料電池の暖機
状態の指標を検出する暖機状態検出手段と、該暖機状態
検出手段が検出した指標に応じて、前記２次電池の目標
蓄電量を変化させる目標蓄電量変更手段と、前記目標蓄
電量に応じて前記２次電池の充電及び放電を制御する充
放電制御手段と、を備えたことを要旨とする燃料電池シ
ステムの制御装置である。

【００１０】請求項２記載の発明は、上記目的を達成す
るため、請求項１記載の燃料電池システムの制御装置に
おいて、前記暖機状態検出手段は、前記燃料電池の起動
後経過時間を計測する起動後経過時間計測手段を備え、
該起動後経過時間計測手段が計測した起動後経過時間を
前記暖機状態の指標とすることを要旨とする。

【００１１】請求項３記載の発明は、上記目的を達成す
るため、請求項１記載の燃料電池システムの制御装置に
おいて、前記燃料電池システムは、水素タンクの圧力を
検出する圧力検出手段を備え、前記暖機状態検出手段
は、起動時の水素タンク圧力と現在の水素タンク圧力と
の差圧を前記暖機状態の指標とすることを要旨とする。

【００１２】請求項４記載の発明は、上記目的を達成す
るため、請求項１記載の燃料電池システムの制御装置に
おいて、前記燃料電池システムは、外気温度を検出する
外気温度検出手段と、燃料電池の冷却水温度を検出する
冷却水温度検出手段と、を備え、前記暖機状態検出手段
は、前記外気温度検出手段が検出した外気温度と前記冷
却水温度検出手段が検出した冷却水温度との温度差を前
記暖機状態の指標とすることを要旨とする。

【００１３】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、暖機状態
検出手段が検出した暖機状態の指標に応じて２次電池の
目標蓄電量を変化させる構成としたため、暖機状態が進
展して燃料電池の取り出し可能電力が大きくなればなる
ほど、２次電池の目標蓄電量を下げることができ、燃料
電池の暖機中にモータ出力制限による違和感を減少する
とともに、暖機状態の進展に伴って回生容量を向上させ
ることができるという効果がある。

【００１４】請求項２記載の発明によれば、請求項１に
おいて、燃料電池システムを起動してからの経過時間を
暖機状態の指標としたので、簡単な構成で請求項１の発
明の効果を得ることができる。

【００１５】請求項３記載の発明によれば、請求項１に
おいて、水素タンク圧力の減少分を暖機状態の指標とし
たので、起動後に消費した水素量から発熱量を推定で
き、燃料電池の暖機状態をより正確に把握できるため、
請求項１に対してより適切に２次電池の目標蓄電量を設
定できる。

【００１６】請求項４記載の発明によれば、請求項１に
おいて、外気温度と燃料電池の冷却水温度との温度差を
暖機状態の指標としたので、より早く回生容量を増やせ
るため、更に燃料電池システムの効率を高めることがで
きる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る燃料電池シ
ステムの制御装置を備えた燃料電池車両の構成を説明す
る構成図である。

【００１８】図１において、燃料電池車両１は、水素ガ
スなどの燃料ガスと酸素を有する酸化ガスとを電解質を
介して電気化学的に反応させ、電極間から電気エネルギ
を直接取り出す燃料電池システム３と、燃料電池システ
ム３または２次電池１１の直流を交流に変換してモータ
７へ供給する一方モータ７の回生電力を直流に変換して
２次電池を充電するコンバータ５と、駆動輪９を回転さ
せる一方回生ブレーキ時に回生電力を発電するモータ７
と、モータ７により回転され車両を駆動する駆動輪９
と、燃料電池システム３の発電電力またはモータ７の回
生電力により充電され必要に応じて放電する２次電池１
１と、車両の各種状態を入力して燃料電池システムの発
電を制御する燃料電池システム制御装置１３と、燃料電
池システムの運転／停止を指示するキーＳＷ１５と、ア
クセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサ１
７と、車速センサ１９と、ブレーキペダルの踏み込み量
を検出するブレーキセンサ２１と、従動輪２３とを備え
ている。

【００１９】燃料電池システム１とモータ７と２次電池
１１との間に設けられているコンバータ５の動作モード
は、燃料電池システム制御装置１３により制御されてい
る。

【００２０】コンバータ５の動作モードには、２次電池
１１単独でモータ７へ電力を供給するモード、燃料電池
システム３単独でモータ７へ電力を供給するモード、２
次電池１１と燃料電池システム３が協同してモータ７へ
電力を供給するモード、モータ７が回生したエネルギー
を２次電池１１へ充電するモード、燃料電池システム３
から２次電池１１に充電するモード、燃料電池システム
３からモータ７と２次電池１１に電力を供給するモード
の各モードが可能となっている。

【００２１】燃料電池システム制御装置１３は、２次電
池１１の後述する容量センサ８９からその充電状態（Ｓ
ＯＣ）、キーＳＷ１５からキーＳＷのオン／オフ状態、
アクセルセンサ１７からアクセルペダルの踏み込み量、
車速センサ１９から車両速度、ブレーキセンサ２１から
ブレーキペダルの踏み込み量をそれぞれ入力して、燃料
電池に対する負荷を判断し、燃料電池システム３の起動
／停止制御、運転状態制御を行うものである。通常、キ
ーＳＷ１５のターンオンにより燃料電池システム３を起
動し、起動後に燃料電池システム３の暖機が完了すれば
通常運転状態に入る。暖機中には、主として２次電池１
１からコンバータ５を介してモータ７へ電力が供給され
るが、暖機中にも燃料電池システム３から出力可能とな
れば、コンバータ５を介してモータ７へ駆動電力を供給
する。

【００２２】上記燃料電池車両１では、燃料電池システ
ム３の発電量は、基本的にドライバが要求する駆動力に
応じて決定される。駆動力はアクセルセンサ１７が検出
するアクセル踏み込み量、及び車速センサ１９が検出す
る車速等によって時々刻々演算されるので、燃料電池の
発電量もそれに応じて変化する。燃料電池は前述のよう
に、燃料ガスと酸化ガスとを反応させて電気エネルギを
取り出すものであるので、燃料電池へのガス供給量を発
電量にしたがって変化させるのが効率的である。

【００２３】図２は、燃料電池システム３及び燃料電池
システム制御装置１３の詳細な構成を説明する構成図で
ある。同図において、燃料電池システム３は、空気極７
７および水素極７９により発電する燃料電池スタック７
５と、空気及び水素を加湿して燃料電池スタック７５へ
供給する加湿器６５と、空気を加圧して加湿器６５へ送
り込むコンプレッサ５９と、水素を高圧で貯蔵する水素
タンク５１と、水素タンクの圧力を検出する水素圧力セ
ンサ５３と、水素タンク５１からの水素ガス圧力を調整
する水素圧力調整弁５５と、水素極７９からの排気と水
素圧力調整弁５５からの水素を混合するエゼクタ５７
と、空気極７７の出口から未使用の空気を大気へ放出す
る空気圧力調整弁８１と、水素極７９の出口から水素を
外部へ放出する水素パージ弁８３と、空気極７７の入口
圧力を検出する空気圧力センサ７１と、水素極７９の入
口圧力を検出する水素圧力センサ７３と、燃料電池スタ
ック７５の冷却水温度を検出する冷却水温度センサ８５
と、外気温度えお検出する外気温度センサ８７と、２次
電池１１の蓄電量を検出する２次電池容量センサ８９と
を備えている。

【００２４】空気は、大気からコンプレッサ５９で加圧
され、空気加湿器６７で加湿された後、燃料電池スタッ
ク７５の空気極７７へ供給され、燃料電池スタック７５
で未使用の空気は、空気圧力調整弁８１により大気へ排
出される。

【００２５】燃料電池スタック７５の空気極７７へ供給
される空気の流量と圧力は、コンプレッサ５９の回転数
および空気圧力調整弁８１の開度により制御される。

【００２６】コンプレッサ５９はコンプレッサモータ６
１により駆動され、燃料電池システム制御装置１３はモ
ータ回転センサ６３を参照して、コンプレッサモータ６
１が目標の回転数となるように制御する。

【００２７】また、燃料電池システム制御装置１３は空
気圧力センサ７１を参照し、燃料電池スタック７５の空
気極７７へ供給される空気の圧力が目標の圧力となるよ
うに空気圧力調整弁８１を制御する。

【００２８】一方燃料ガスである水素は、水素タンク５
１から水素圧力調整弁５５、エゼクタ５７を経由して、
水素加湿器１２２で図示しない純水で加湿された後、燃
料電池スタック７５の水素極７９へ供給され、燃料電池
スタック７５で未使用の水素は、エゼクタ５７によって
燃料電池スタック７５の水素極７９へ循環される。燃料
電池スタック７５の水素極７９へ供給される水素の圧力
は、水素圧力調整弁５５の開度で制御される。燃料電池
システム制御装置１３は水素圧力センサ７３を参照し、
燃料電池スタック７５の水素極７９へ供給される水素の
圧力が目標の圧力となるように水素圧力調整弁５５を制
御する。

【００２９】水素パージ弁８３は、燃料電池スタック７
５の状態に応じて開閉することにより、燃料電池スタッ
ク７５の内部の水つまりや、空気極７７から水素極７９
への空気のリークによる出力低下および効率低下を防止
するために使用するものである。

【００３０】また、燃料電池システム制御装置１３は、
燃料電池の暖機状態の指標を検出する暖機状態検出手段
２５と、暖機状態検出手段２５が検出した指標に応じ
て、２次電池１１の目標蓄電量を変化させる目標蓄電量
変更手段２７と、目標蓄電量に応じて２次電池１１の充
電及び放電を制御する充放電制御手段２９とを備えてい
る。さらに燃料電池システム制御装置１３には、外気温
度を検出する外気温度センサ８７と、２次電池の蓄電量
を検出する２次電池容量センサ８９とが接続されてい
る。２次電池容量センサ８９は、特に限定されないが、
例えば２次電池１１に内蔵され、２次電池１１の充放電
電流をモニタして、その時間積分値に基づいて２次電池
１１の蓄電量を検出するものである。

【００３１】燃料電池システム制御装置１３は、本実施
形態では、マイクロコンピュータであり、暖機状態検出
手段２５と、目標蓄電量変更手段２７と、充放電制御手
段２９とは、このマイクロコンピュータのプログラムに
より実現されている。

【００３２】ここで、暖機状態検出手段２５は、例えば
特開平９−２３１９９１号公報に示されるように、燃料
電池の内部温度を検出する暖機状態検出手段でもよい。

【００３３】燃料電池システム制御装置１３は、暖機状
態検出手段２５により暖機終了前と判別された場合に
は、２次電池１１の目標蓄電量を暖機終了後に設定され
る値に比べて高めの値に設定する。

【００３４】こうすることにより、暖機中に、アクセル
センサ１７等よりモータ７の高出力を要求された場合で
も、燃料電池スタック７５が暖機中に出力可能な電力以
上分は２次電池１１から放電することにより補充し、よ
りドライバーの意思にそった制御が、２次電池１１のみ
で制御していたときより長い時間可能となる。

【００３５】図３は、第１実施形態における燃料電池シ
ステムの制御装置１３による２次電池１１の目標蓄電量
制御を説明する制御フローチャートであり、図７は、各
実施形態に共通である２次電池の充放電制御を説明する
制御フローチャートである。本実施形態では、図３、図
７のいずれフローチャートも一定時間毎に呼び出される
サブルーチンとして構成されている。

【００３６】図３において、まずステップ（以下、ステ
ップをＳと略す）１０で、暖機状態の指標を検出し（暖
機状態検出手段に相当）、次いでＳ１２で、暖機状態の
指標から暖機が完了したか否かを判定する。Ｓ１２の判
定で暖機が完了していれば、Ｓ１４で、予め記憶された
暖機完了後の２次電池の目標蓄電量ＢＡＴ_ｔを読み出
して、Ｓ１８へ移る。

【００３７】Ｓ１２の判定で暖機が完了していなけれ
ば、Ｓ１６で暖機状態の指標値に基づいて、２次電池の
目標蓄電量ＢＡＴ_ｔを算出し、Ｓ１８へ移る。Ｓ１８
では、２次電池の目標蓄電量ＢＡＴ_ｔを後述する２次
電池の充放電制御ルーチンが参照する記憶エリアに格納
してリターンする。Ｓ１２からＳ１８の過程により、暖
機状態の指標に基づいて２次電池の目標蓄電量ＢＡＴ_
ｔを変更することができる（目標蓄電量変更手段に相
当）。

【００３８】尚、Ｓ１６の目標蓄電量の算出において、
図８に示すような暖機状態の指標値に対する目標蓄電量
ＢＡＴ_ｔのマップを参照してもよいし、予め記憶した
近似式を計算してもよい。

【００３９】図７において、２次電池の充放電制御は、
まずＳ９０において２次電池容量センサ８９により、２
次電池１１の蓄電容量ＢＡＴ_ｃを検出する。次いでＳ
９２で２次電池の目標蓄電量ＢＡＴ_ｔを読み出し、Ｓ
９４で両者の差を次の式（１）で算出する。

【００４０】

【数１】 ｄＢＡＴ＝ＢＡＴ_ｔ−ＢＡＴ_ｃ …（１）

【００４１】次いで、Ｓ９６でｄＢＡＴの値が正か否か
を判定し、ｄＢＡＴが正ならば、Ｓ９８で充電モードを
設定してリターンし、ｄＢＡＴが正でなければ（０か負
のとき）、Ｓ１００で放電モードを設定してリターンす
る（充放電制御手段に相当）。

【００４２】ここで充電モードとは、２次電池の蓄電量
を目標蓄電量に近づけるために、要求出力より燃料電池
の発電出力を増加して、余剰分を２次電池へ充電するモ
ードである。また、放電モードとは、２次電池の蓄電量
を目標蓄電量に近づけるために、要求出力より燃料電池
の発電出力を減少して、不足分を２次電池から放電する
モードである。

【００４３】本実施形態によれば、暖機状態検出手段が
検出した暖機状態の指標に応じて２次電池の目標蓄電量
を変化させる構成としたため、暖機状態が進展して燃料
電池の取り出し可能電力が大きくなればなるほど、２次
電池の目標蓄電量を下げることができ、燃料電池の暖機
中にモータ出力制限による違和感を減少するとともに、
暖機状態の進展に伴って回生容量を向上させることがで
きるという効果がある。

【００４４】〔第２実施形態〕第２実施形態の構成は、
図１及び図２に示した第１実施形態の構成と同様であ
る。図４の制御フローチャートを参照して、第２実施形
態における燃料電池システムの制御装置１３による２次
電池１１の目標蓄電量制御を説明する。尚、本実施形態
における２次電池の充放電制御を説明する制御フローチ
ャートは、第１実施形態の図７と同様である。

【００４５】図４において、Ｓ２０で、キーＳＷ１５の
オン（ＯＮ）／オフ（オフ）状態を検出し、Ｓ２２でオ
ンであるか否かを判定する。Ｓ２２の判定でキーＳＷ１
５がオンであれば、Ｓ２４でタイマーによる起動後経過
時間の計測を行い、Ｓ２８へ移る。Ｓ２２の判定でキー
ＳＷ１５がオフであれば、Ｓ２６でタイマーをリセット
して、リターンする。

【００４６】Ｓ２８では、起動後経過時間が所定時間を
経過したか否かを判定する。この所定時間は、燃料電池
車両１が利用される最も寒冷な条件下で、図２の燃料電
池スタック７５を含む燃料電池システムが暖機完了と見
なせる時間（例えば、定格出力の８０％を出力可能な時
間）であり、実験的に求めた時間である。

【００４７】Ｓ２８の判定で、所定時間経過していれ
ば、Ｓ３０へ移り、予め記憶された暖機完了後の２次電
池の目標蓄電量ＢＡＴ_ｔを読み出し、Ｓ３４へ移る。

【００４８】Ｓ２８の判定で、所定時間経過していなけ
れば、Ｓ３２へ移り、タイマー値に応じた２次電池の目
標蓄電量ＢＡＴ_ｔを算出して、Ｓ３４へ移る。Ｓ３４
では、２次電池の目標蓄電量ＢＡＴ_ｔを２次電池の充
放電制御ルーチンが参照する記憶エリアに格納してリタ
ーンする。Ｓ２８からＳ３４の過程により、暖機状態の
指標としての起動後経過時間に基づいて２次電池の目標
蓄電量ＢＡＴ_ｔを変更することができる（目標蓄電量
変更手段に相当）。

【００４９】尚、Ｓ３２の目標蓄電量の算出において、
図９に示すような起動後経過時間に対する目標蓄電量Ｂ
ＡＴ_ｔのマップを参照してもよいし、予め記憶した近
似式を計算してもよい。

【００５０】こうして本実施形態によれば、起動後経過
時間を示すタイマー値を暖機状態の指標とすることによ
り、タイマー値が大きくなればなるほど、２次電池の目
標蓄電量が下がるような目標蓄電量を決めることができ
る。

【００５１】〔第３実施形態〕第３実施形態の構成は、
図１及び図２に示した第１実施形態の構成と同様であ
る。図５の制御フローチャートを参照して、第３実施形
態における燃料電池システムの制御装置１３による２次
電池１１の目標蓄電量制御を説明する。尚、本実施形態
における２次電池の充放電制御を説明する制御フローチ
ャートは、第１実施形態の図７と同様である。

【００５２】図５においては、前回判定したキーＳＷの
状態を記憶する制御用のフラグを用い、フラグの値が”
０”の時は前回のキーＳＷ状態がオフ、フラグの値が”
１”の時は前回のキーＳＷ状態がオンと定義している。

【００５３】まずＳ４０で、キーＳＷ１５のオン／オフ
状態を検出し、Ｓ４２でキーＳＷの状態がオンであるか
否かを判定する。Ｓ４２の判定でキーＳＷ１５がオンで
なければ、Ｓ４４でフラグの値を”０”に設定して、リ
ターンする。

【００５４】Ｓ４２の判定でキーＳＷ１５がオンであれ
ば、Ｓ４６でフラグの値を判定し、フラグの値が”０”
であれば、キーＳＷ１５がターンオンされてから最初の
処理であるのでＳ４８へ移り、水素タンク５１の初期圧
力Ｐ0 を検出し、Ｓ５０でＰ0 を格納して、Ｓ６４へ移
る。

【００５５】Ｓ４６の判定でフラグの値が”０”でなけ
れば、キーＳＷ１５がターンオンされてから２回目以降
の処理であるのでＳ５２へ移り、水素タンク５１の圧力
Ｐを検出し、Ｓ５４で初期圧力との差圧ΔＰを次の式
（２）により算出する。

【００５６】

【数２】 ΔＰ＝Ｐ0 −Ｐ …（２）

【００５７】次いで、Ｓ５６で差圧ΔＰが所定値以上か
否かを判定する。この所定値は、燃料電池車両１が利用
される最も寒冷な条件下で、図２の燃料電池スタック７
５を含む燃料電池システムが暖機完了と見なせる水素消
費量に対応する差圧であり、実験的に求めた値である。

【００５８】Ｓ５６の判定で、差圧ΔＰが所定値以上で
あれば、Ｓ５８で、予め記憶された暖機完了後の２次電
池の目標蓄電量ＢＡＴ_ｔを読み出し、Ｓ６２へ移る。

【００５９】Ｓ５６の判定で、差圧ΔＰが所定値未満で
あれば、Ｓ６０へ移り、差圧ΔＰに応じた２次電池の目
標蓄電量ＢＡＴ_ｔを算出して、Ｓ６２へ移る。Ｓ６２
では、２次電池の目標蓄電量ＢＡＴ_ｔを２次電池の充
放電制御ルーチンが参照する記憶エリアに格納し、Ｓ６
４へ移る。Ｓ６４では、フラグの値を”１”に設定して
リターンする。Ｓ５６からＳ６２の過程により、暖機状
態の指標としての水素タンク５１の起動後の圧力変化
（差圧ΔＰ）に基づいて２次電池の目標蓄電量ＢＡＴ_
ｔを変更することができる（目標蓄電量変更手段に相
当）。

【００６０】尚、Ｓ６０の目標蓄電量の算出において、
図１０に示すような差圧ΔＰに対する目標蓄電量ＢＡＴ
_ｔのマップを参照してもよいし、予め記憶した近似式
を計算してもよい。

【００６１】こうして本実施形態によれば、水素タンク
５１の起動後の圧力変化（差圧ΔＰ）を暖機状態の指標
とすることにより、差圧ΔＰが大きくなればなるほど、
２次電池の目標蓄電量が下がるような目標蓄電量を決め
ることができる。

【００６２】本実施形態によれば、水素タンク５１の圧
力変化を暖機状態の指標とすることで、暖機開始からの
水素使用量が検出でき、水素使用量に基づいて発熱量が
推定できるため、燃料電池の暖機状態をより正確に把握
できる。

【００６３】このように設定することで、適切に２次電
池１１の蓄電量が管理され、暖機後には回生容量が高ま
り、燃料電池の暖機は短時間で行われるため、より効率
のよいシステムにすることができる。

【００６４】〔第４実施形態〕第４実施形態の構成は、
図１及び図２に示した第１実施形態の構成と同様であ
る。図６の制御フローチャートを参照して、第４実施形
態における燃料電池システムの制御装置１３による２次
電池１１の目標蓄電量制御を説明する。尚、本実施形態
における２次電池の充放電制御を説明する制御フローチ
ャートは、第１実施形態の図７と同様である。

【００６５】図６において、まずＳ７０で、キーＳＷ１
５のオン／オフ状態を検出し、Ｓ７２でキーＳＷの状態
がオンであるか否かを判定する。Ｓ７２の判定でキーＳ
Ｗ１５がオンでなければ、何もせずに、リターンする。

【００６６】Ｓ７２の判定でキーＳＷ１５がオンであれ
ば、Ｓ７４で外気温度センサ８７により外気温度Ｔａを
検出し、Ｓ７６で冷却水温度センサ８５により冷却水温
度Ｔｗを検出する。

【００６７】次いで、Ｓ７８で冷却水温度Ｔｗと外気温
度Ｔａとの温度差ΔＴを次の式（３）により算出する。

【００６８】

【数３】 ΔＴ＝Ｔｗ−Ｔａ …（３）

【００６９】次いで、Ｓ８０で温度差ΔＴが所定値以上
か否かを判定する。この所定値は、燃料電池車両１が利
用される最も寒冷な条件下で、図２の燃料電池スタック
７５を含む燃料電池システムが暖機完了と見なせる温度
差ΔＴであり、実験的に求めた値である。

【００７０】Ｓ８０の判定で、温度差ΔＴが所定値未満
であれば、Ｓ８２へ移り、温度差ΔＴに応じた２次電池
の目標蓄電量ＢＡＴ_ｔを算出して、Ｓ８６へ移る。

【００７１】Ｓ８０の判定で、温度差ΔＴが所定値以上
であれば、Ｓ８４で、予め記憶された暖機完了後の２次
電池の目標蓄電量ＢＡＴ_ｔを読み出し、Ｓ８６へ移
る。

【００７２】Ｓ８６では、２次電池の目標蓄電量ＢＡＴ
_ｔを２次電池の充放電制御ルーチンが参照する記憶エ
リアに格納してリターンする。

【００７３】Ｓ８０からＳ８６の過程により、暖機状態
の指標としての冷却水温度Ｔｗと外気温度Ｔａとの温度
差ΔＴに基づいて２次電池の目標蓄電量ＢＡＴ_ｔを変
更することができる（目標蓄電量変更手段に相当）。

【００７４】尚、Ｓ８２の目標蓄電量の算出において、
図１１に示すような温度差ΔＴに対する目標蓄電量ＢＡ
Ｔ_ｔのマップを参照してもよいし、予め記憶した近似
式を計算してもよい。

【００７５】本実施形態によれば、燃料電池システムの
暖機が終了後に、低負荷のためにアイドリングストップ
し、その後再起動するときに、冷却水温度Ｔｗが充分高
ければ、Ｓ８０の判定がＹｅｓとなり、直ちに暖機完了
後の目標蓄電量を設定することができ、より効率がよく
なる。

【００７６】以上説明したように本発明によれば、適切
に２次電池の目標蓄電量が管理され、暖機後には回生容
量が高まり、燃料電池の暖機は短時間で行われるため、
より効率のよいシステムにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃料電池システムの制御装置を適
用した燃料電池車両を説明する全体構成図である。

【図２】燃料電池システム及びその制御装置の詳細を説
明する構成図である。

【図３】第１実施形態における目標蓄電量制御を説明す
る制御フローチャートである。

【図４】第２実施形態における目標蓄電量制御を説明す
る制御フローチャートである。

【図５】第３実施形態における目標蓄電量制御を説明す
る制御フローチャートである。

【図６】第４実施形態における目標蓄電量制御を説明す
る制御フローチャートである。

【図７】各実施形態に共通である２次電池の充放電制御
を説明する制御フローチャートである。

【図８】暖機状態の指標に対する目標蓄電量の関係図で
ある。

【図９】起動後経過時間に対する目標蓄電量の関係図で
ある。

【図１０】起動後の水素タンク圧力変化に対する目標蓄
電量の関係図である。

【図１１】外気温度と冷却水温度との温度差に対する目
標蓄電量の関係図である。

【符号の説明】 １…燃料電池車両 ３…燃料電池システム ５…コンバータ ７…モータ ９…駆動輪 １１…２次電池 １３…燃料電池システム制御装置 １５…キーＳＷ １７…アクセルセンサ １９…車速センサ ２１…ブレーキセンサ ２３…従動輪 ２５…暖機状態検出手段 ２７…目標蓄電量変更手段 ２９…充放電制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山浦 喜宏 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 5H027 AA06 DD03 KK00 KK01 KK11 KK41 KK48 5H115 PA01 PA11 PG04 PI18 PU01 PV09 QE01 QI04 SE06 TI01 TO05 TO21 TO23 TR19

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料電池と２次電池とを備え、少なくと
   も一方の電池から負荷に対して電力の供給を行う燃料電
   池システムにおいて、 前記燃料電池の暖機状態の指標を検出する暖機状態検出
   手段と、 該暖機状態検出手段が検出した指標に応じて、前記２次
   電池の目標蓄電量を変化させる目標蓄電量変更手段と、 前記目標蓄電量に応じて前記２次電池の充電及び放電を
   制御する充放電制御手段と、 を備えたことを特徴とする燃料電池システムの制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記暖機状態検出手段は、前記燃料電池
   の起動後経過時間を計測する起動後経過時間計測手段を
   備え、 該起動後経過時間計測手段が計測した起動後経過時間を
   前記暖機状態の指標とすることを特徴とする請求項１記
   載の燃料電池システムの制御装置。
3. 【請求項３】 前記燃料電池システムは、水素タンクの
   圧力を検出する圧力検出手段を備え、 前記暖機状態検出手段は、起動時の水素タンク圧力と現
   在の水素タンク圧力との差圧を前記暖機状態の指標とす
   ることを特徴とする請求項１記載の燃料電池システムの
   制御装置。
4. 【請求項４】 前記燃料電池システムは、外気温度を検
   出する外気温度検出手段と、燃料電池の冷却水温度を検
   出する冷却水温度検出手段と、を備え、 前記暖機状態検出手段は、前記外気温度検出手段が検出
   した外気温度と前記冷却水温度検出手段が検出した冷却
   水温度との温度差を前記暖機状態の指標とすることを特
   徴とする請求項１記載の燃料電池システムの制御装置。