JP2005108832A - 燃料電池搭載装置およびそのシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】 不必要な保温運転の実行を抑えて、無駄な燃料消費を防止する。
【解決手段】 電気自動車の運転停止中に、外気温T2から燃料電池スタック20の内部での水の凍結を予測して(S120〜S140)、その予測結果をデータ通信により電気自動車10から離れた通信端末装置60に送信する(S150)。通信端末装置60の利用者は、通信端末装置60から送られてくる予測結果をディスプレイユニット80から見て(S210)、その予測結果に基づいて保温運転の要否を判断する。利用者は、通信端末装置60から、その判断結果を電気自動車10のECU40に対して送信する(S230)。ECU40は、その判断結果を受信して(160)、保温運転を行なう保温運転実行ルーチンの実行を、その判断結果に基づいて許可したり、禁止したりする(S170,S180)。
【選択図】 図3

Description

本発明は、燃料電池を搭載する燃料電池搭載装置および燃料電池搭載装置を備える燃料電池搭載装置システムに関する。
近年、燃料電池を搭載する自動車が実用化されつつある。一般に、燃料電池では、電気化学反応の進行に伴って水が生じる。また、燃料電池に供給する水素を生成するために水蒸気改質反応を利用する場合には、燃料電池に供給する水素含有ガス中には所定量の水蒸気が含まれることになる。そのため、燃料電池の内部温度が0℃以下になると、燃料電池内部で上記水が凍結してしまう可能性がある。例えば、環境温度が0℃以下であるときに燃料電池の発電を停止させると、燃料電池内部で水が凍結する場合がある。このようにガス流路内の水が凍結すると、凍結した水がガス流路を塞いでしまい、次回燃料電池を起動したときに、ガスの供給が妨げられて、電気化学反応が充分進行しない状態となる可能性がある。そのため、例えば特許文献1では、燃料電池が停止状態にあるとき(以下、「燃料電池停止中」とも呼ぶ)に、外気温が所定のしきい値以下に低下したときには、燃料電池を運転する保温運転を行ない、凍結を防止する技術が開示されている。
しかしながら、前記従来の技術では、燃料電池停止中において、外気温が低くなると保温運転を繰り返すので、燃料電池停止の状態が長期間に亘ると、必要時でもないのに、保温運転が実行されることになる。このために、無駄に燃料(水素)を消費するという問題が発生した。
特開平11−214025号公報
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、不必要な保温運転の実行を抑えて、無駄な燃料消費を防止することを目的とする。
前述した課題の少なくとも一部を解決するための手段として、以下に示す構成をとった。
この発明の第1の燃料電池搭載装置は、
燃料電池を搭載する燃料電池搭載装置であって、
当該燃料電池搭載装置の運転停止要求があった以後に、前記燃料電池を暖機運転する暖機運転実行手段と、
前記運転停止要求があった以後の所定の時期に、当該燃料電池搭載装置の外気温に関わる温度情報を取得する温度情報取得手段と、
前記温度情報取得手段により取得した温度情報に基づいて、前記燃料電池の内部での水の凍結を予測する凍結予測手段と、
前記凍結予測手段による予測結果を利用者に報知する報知手段と、
前記報知手段による報知を受けた前記利用者による前記暖機運転の要否の判断結果を取り込む暖機運転要否取込手段と、
該取り込んだ判断結果に基づいて、前記暖機運転実行手段による暖機運転を許可または禁止する暖機運転許可・禁止手段と
を備えることを要旨としている。
かかる構成の燃料電池搭載装置によれば、燃料電池搭載装置の運転停止要求があった以後の所定の時期に外気温に関わる温度情報を取得して、その温度情報から燃料電池の内部での水の凍結を予測して、その予測結果を報知手段により利用者に報知する。利用者は、その報知された予測結果に基づいて暖機運転の要否を判断するが、燃料電池搭載装置は、その判断結果を、暖機運転要否取込手段により取り込んで、その判断結果に基づいて暖機運転を許可または禁止する。
したがって、利用者が暖機運転が必要であると判断したときだけ、暖機運転を実行可能とすることができる。このために、不必要時に暖機運転が実行されることがなくなることから、無駄に燃料(水素)が消費されることを防止することができる。
この発明の第2の燃料電池搭載装置は、
燃料電池を搭載する燃料電池搭載装置であって、
当該燃料電池搭載装置の運転停止要求があった以後に、前記燃料電池を暖機運転する暖機運転実行手段と、
前記運転停止要求があった以後の所定の時期に、当該燃料電池搭載装置の外気温に関わる温度情報を取得する温度情報取得手段と、
前記温度情報取得手段により取得した温度情報を利用者に報知する報知手段と、
前記報知手段による報知を受けた前記利用者による前記暖機運転の要否の判断結果を取り込む暖機運転要否取込手段と、
該取り込んだ判断結果に基づいて、前記暖機運転実行手段による暖機運転を許可または禁止する暖機運転許可・禁止手段と
を備えることを要旨としている。
この第2の燃料電池搭載装置によれば、燃料電池搭載装置の運転停止要求があった以後の所定の時期に外気温に関わる温度情報を取得して、その温度情報を報知手段により利用者に報知する。利用者は、その報知された温度情報に基づいて暖機運転の要否を判断するが、燃料電池搭載装置は、その判断結果を、暖機運転要否取込手段により取り込んで、その判断結果に基づいて暖機運転を許可または禁止する。
したがって、利用者が暖機運転が必要であると判断したときだけ、暖機運転を実行可能とすることができる。このために、不必要時に暖機運転が実行されることがなくなることから、無駄に燃料が消費されることを防止することができる。
前記構成の第1または第2の燃料電池搭載装置において、前記暖機運転実行手段は、当該燃料電池搭載装置が運転停止状態にある時に、前記燃料電池を保温運転する構成であり、前記温度情報取得手段は、当該燃料電池搭載装置が運転停止状態にある時に、前記温度情報を取得する構成とすることができる。
この構成によれば、燃料電池搭載装置が運転停止状態にある時に実行される保温運転について、利用者が必要であると判断したときだけ実行可能とすることができる。このため、不必要時に前記保温運転が実行されることがなくなることから、無駄に燃料が消費されることを防止することができる。
前記保温運転を実行する構成の燃料電池搭載装置において、前記報知手段は、当該燃料電池搭載装置から離れた通信端末装置との間でデータ通信を行なう通信手段を利用して報知を行なう構成であり、前記保温運転要否取込手段は、前記通信手段を利用して取り込みを行なう構成としてもよい。
この構成によれば、利用者は、通信端末装置を利用して燃料電池搭載装置から離れた場所から、保温運転の要否を指示して、燃料消費の節約を図ることができる。
前記温度情報取得手段は、燃料電池搭載装置の外気温を前記温度情報として検出する外気温検出手段により構成してもよい。
この構成によれば、外気温から水の凍結の予測を行なうか、あるいは利用者は、外気温から保温運転の要否を判断することが可能となる。
また、前記温度情報取得手段は、当該燃料電池搭載装置の周囲の最低気温についての予報データを前記温度情報として取得する予報データ取得手段により構成してもよい。
この構成によれば、天気予報のような、最低気温についての予報データから予測を行なうか、あるいは利用者は、その予報データから保温運転の要否を判断することが可能となる。
前記構成の第1または第2の燃料電池搭載装置において、前記暖機運転実行手段は、当該燃料電池搭載装置の運転停止要求があった時に、前記燃料電池を所定期間継続運転する構成であり、前記温度情報取得手段は、当該燃料電池搭載装置の運転停止要求があった時に、前記温度情報を取得する構成とすることができる。
この構成によれば、燃料電池搭載装置の運転停止要求があった時に実行される暖機運転について、利用者が必要であると判断したときだけ実行可能とすることができる。このため、不必要時に前記暖機運転が実行されることがなくなることから、無駄に燃料が消費されることを防止することができる。
さらに、前記運転停止要求があったときの暖機運転を実行する構成の燃料電池搭載装置において、前記温度情報取得手段は、燃料電池搭載装置の外気温を前記温度情報として検出する外気温検出手段により構成することができる。また、前記温度情報取得手段は、当該燃料電池搭載装置の周囲の最低気温についての予報データを前記温度情報として取得する予報データ取得手段により構成することができる。
前記構成の第1の燃料電池搭載装置において、前記凍結予測手段は、前記燃料電池の内部での水が凍結に至るまでの凍結時間を予測する構成とすることができる。
この構成によれば、燃料電池の内部での水が凍結に至るまでの凍結時間を利用者に対して報知する。利用者は、その凍結時間に至る前なら、燃料電池搭載装置を暖機なく再起動可能であると判断することができることから、運転停止要求があった以後に実行される暖機運転の要否の判断を一層適切に行なうことができる。
本発明の第3の燃料電池搭載装置は、
燃料電池を搭載する燃料電池搭載装置であって、
当該燃料電池搭載装置の運転停止要求があった以後に、前記燃料電池を暖機運転する暖機運転実行手段と、
前記運転停止要求があった以後の所定の時期に、当該燃料電池搭載装置の外気温に関わる温度情報を取得する温度情報取得手段と、
前記温度情報取得手段により取得した温度情報に基づいて、前記燃料電池の内部での水の凍結を予測する凍結予測手段と、
前記凍結予測手段による予測結果を利用者に報知する報知手段と
を備えることを要旨としている。
かかる構成の燃料電池搭載装置によれば、燃料電池搭載装置の運転停止中に、外気温に関わる温度情報から燃料電池の内部での水の凍結を予測して、その予測結果を報知手段により利用者に報知する。したがって、利用者は、その凍結の予測結果から、暖機運転が必要であるかを判断して、暖機運転の実行を行なったり取りやめたり等の何らかの処置を採ることが可能となる。
本発明の第4の燃料電池搭載装置は、
燃料電池を搭載する燃料電池搭載装置であって、
当該燃料電池搭載装置の運転停止要求があった以後に、前記燃料電池を暖機運転する暖機運転実行手段と、
利用者による入力装置からの入力操作に基づいて、当該燃料電池搭載装置の次回運転の予定日に関する情報を入力する運転予定情報入力手段と、
現在の日付を示す計時手段と、
前記運転予定情報入力手段により入力された情報と前記計時手段で示される現在の日付に基づいて、前記暖機運転実行手段による暖機運転を許可または禁止する暖機運転許可・禁止手段と
を備えることを要旨としている。
かかる構成の燃料電池搭載装置によれば、利用者が入力した次回運転の予定日に現在の日付が近づいたときに限り、暖機運転を実行可能とすることができる。このために、不必要時に暖機運転が実行されることがなくなることから、無駄に燃料(水素)が消費されることを防止することができる。
本発明の第5の燃料電池搭載装置は、
燃料電池を搭載する燃料電池搭載装置であって、
当該燃料電池搭載装置の運転停止要求があった以後に、前記燃料電池を暖機運転する暖機運転実行手段と、
利用者による入力装置からの入力操作に基づいて、前記暖機運転を実行可能とする期間に関する情報を入力する運転予定情報入力手段と、
現在の日付を示す計時手段と、
前記運転予定情報入力手段により入力された情報と前記計時手段で示される現在の日付に基づいて、前記暖機運転実行手段による暖機運転を許可または禁止する暖機運転許可・禁止手段と
を備えることを要旨としている。
かかる構成の燃料電池搭載装置によれば、利用者が入力した暖機運転を実行可能とする期間に、現在の日付が含まれるときに限り、暖機運転を実行可能とすることができる。このために、不必要時に暖機運転が実行されることがなくなることから、無駄に燃料(水素)が消費されることを防止することができる。
前記3ないし第5のいずれかの燃料電池搭載装置において、前記暖機運転実行手段は、当該燃料電池搭載装置が運転停止状態にある時に、前記燃料電池を保温運転する構成であり、前記温度情報取得手段は、当該燃料電池搭載装置が運転停止状態にある時に、前記温度情報を取得する構成とすることができる。また、前記3ないし第5のいずれかの燃料電池搭載装置において、前記暖機運転実行手段は、当該燃料電池搭載装置の運転停止要求があった時に、前記燃料電池を所定期間継続運転する構成であり、前記温度情報取得手段は、当該燃料電池搭載装置の運転停止要求があった時に、前記温度情報を取得する構成とすることができる。
本発明の第6の燃料電池搭載装置は、
燃料電池を搭載する燃料電池搭載装置であって、
当該燃料電池搭載装置が運転停止状態にある時に、前記燃料電池を保温運転する保温運転実行手段と、
利用者による入力装置の入力操作を受け付けて、前記保温運転の要否を指示する信号を出力する保温運転要否指示手段と、
前記保温運転要否指示手段からの信号を取り込んで、該信号に基づいて、前記保温運転実行手段による保温運転を許可または禁止する保温運転許可・禁止手段と
を備えることを要旨としている。
かかる構成の燃料電池搭載装置によれば、利用者による入力操作に従って保温運転が必要であると指示を受けたときに限り、保温運転を実行可能とすることができる。このために、不必要時に保温運転が実行されることがなくなることから、無駄に燃料(水素)が消費されることを防止することができる。
前述してきた第1ないし第6の燃料電池搭載装置は、移動体である態様とすることが好ましい。
本発明の第1の燃料電池搭載装置システムは、
燃料電池を搭載する燃料電池搭載装置と、該燃料電池搭載装置との間でデータ通信可能な通信端末装置とを備えた燃料電池搭載装置システムであって、
前記燃料電池搭載装置は、
当該燃料電池搭載装置の運転停止要求があった以後に、前記燃料電池を暖機運転する暖機運転実行手段と、
前記運転停止要求があった以後の所定の時期に、当該燃料電池搭載装置の外気温に関わる温度情報を取得する温度情報取得手段と、
前記温度情報取得手段により取得した温度情報に基づいて、前記燃料電池の内部での水の凍結を予測する凍結予測手段と、
前記凍結予測手段による予測結果を、データ通信によって前記通信端末装置に送信する送信手段と
を備え、
前記通信端末装置は、
前記予測結果を受信する受信手段と、
該受信した予測結果を利用者に報知する報知手段と、
前記報知手段による報知を受けた前記利用者による前記暖機運転の要否の判断結果を、データ通信によって前記燃料電池搭載装置に送信する暖機運転要否送信手段と
を備え、
さらに、前記燃料電池搭載装置は、
前記通信端末装置から送られてくる前記判断結果を受信する暖機運転要否受信手段と、
該受信した判断結果に基づいて、前記暖機運転実行手段による暖機運転を許可または禁止する暖機運転許可・禁止手段と
を備えることを要旨としている。
かかる構成の燃料電池搭載装置システムによれば、燃料電池搭載装置では、運転停止中に、外気温に関わる温度情報から燃料電池の内部での水の凍結を予測して、その予測結果をデータ通信によって通信端末装置に送信する。通信端末装置では、その予測結果を受信して利用者に報知する。利用者は、その報知された予測結果に基づいて暖機運転の要否を判断するが、通信端末装置では、その判断結果を、データ通信によって燃料電池搭載装置に送信する。次いで、燃料電池搭載装置では、その判断結果を受信して、その判断結果に基づいて暖機運転を許可または禁止する。
したがって、利用者が暖機運転が必要であると判断したときだけ、暖機運転を実行可能とすることができる。このために、不必要時に暖機運転が実行されることがなくなることから、無駄に燃料(水素)が消費されることを防止することができる。また、利用者は、通信端末装置を利用して燃料電池搭載装置から離れた場所から、暖機運転の要否を指示して、燃料消費の節約を図ることができるという効果も奏する。
本発明の第2の燃料電池搭載装置システムは、
燃料電池を搭載する燃料電池搭載装置と、該燃料電池搭載装置との間でデータ通信可能な通信端末装置とを備えた燃料電池搭載装置システムであって、
前記燃料電池搭載装置は、
当該燃料電池搭載装置の運転停止要求があった以後に、前記燃料電池を暖機運転する暖機運転実行手段と、
前記運転停止要求があった以後の所定の時期に、当該燃料電池搭載装置の外気温に関わる温度情報を取得する温度情報取得手段と、
前記温度情報取得手段により取得した温度情報を、データ通信によって前記通信端末装置に送信する送信手段と
を備え、
前記通信端末装置は、
前記温度情報を受信する受信手段と、
該受信した温度情報を利用者に報知する報知手段と、
前記報知手段による報知を受けた前記利用者による前記暖機運転の要否の判断結果を、データ通信によって前記燃料電池搭載装置に送信する暖機運転要否送信手段と
を備え、
さらに、前記燃料電池搭載装置は、
前記通信端末装置から送られてくる前記判断結果を受信する暖機運転要否受信手段と、
該受信した判断結果に基づいて、前記暖機運転実行手段による暖機運転を許可または禁止する暖機運転許可・禁止手段と
を備えることを要旨としている。
かかる構成の燃料電池搭載装置システムによれば、燃料電池搭載装置では、運転停止中に、外気温に関わる温度情報をデータ通信によって通信端末装置に送信する。通信端末装置では、その温度情報を受信して利用者に報知する。利用者は、その温度情報に基づいて暖機運転の要否を判断するが、通信端末装置では、その判断結果を、データ通信によって燃料電池搭載装置に送信する。次いで、燃料電池搭載装置では、その判断結果を受信して、その判断結果に基づいて暖機運転を許可または禁止する。
したがって、利用者が暖機運転が必要であると判断したときだけ、暖機運転を実行可能とすることができる。このために、不必要時に暖機運転が実行されることがなくなることから、無駄に燃料(水素)が消費されることを防止することができる。また、利用者は、通信端末装置を利用して燃料電池搭載装置から離れた場所から、暖機運転の要否を指示して、燃料消費の節約を図ることができるという効果も奏する。
前記第1または第2の燃料電池搭載装置システムにおいて、前記暖機運転実行手段は、当該燃料電池搭載装置が運転停止状態にある時に、前記燃料電池を保温運転する構成とし、前記温度情報取得手段は、当該燃料電池搭載装置が運転停止状態にある時に、前記温度情報を取得する構成でとすることができる。
前記第1または第2の燃料電池搭載装置システムにおいて、燃料電池搭載装置は、移動体である態様とすることが好ましい。
発明の他の態様
この発明は、以下のような他の態様も含んでいる。その態様は、この発明の第1ないし第5のいずれかの燃料電池搭載装置、または第1または第2の燃料電池搭載装置システムに備えられる暖機運転実行手段を、「当該燃料電池搭載装置の運転停止要求があった以後において前記燃料電池の内部温度が所定値以下に低下した場合に、前記燃料電池を暖機運転する暖機運転実行手段」とした態様である。この態様では、燃料電池の内部温度が低下したときに限り、暖機運転を実行させることができる。上記「燃料電池の内部温度」は、燃料電池の内部温度を反映する値であれば、種々の測定値を用いることができる。また、この発明の第6の燃料電池搭載装置に備えられる保温運転実行手段を、「当該燃料電池搭載装置が運転停止状態にある時において前記燃料電池の内部温度が所定値以下に低下した場合に、前記燃料電池を保温運転する保温運転実行手段」とした態様である。
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
A.装置の全体構成:
B.動作:
C.作用、効果:
D.変形例:
E.第2実施例とその変形例:
F.第3実施例とその変形例:
G.第4実施例とその変形例:
H.第5実施例とその変形例:
I.第6実施例とその変形例:
A.装置の全体構成:
図1は、本発明の第1実施例としての電気自動車10の構成の概略を表わす概略構成図である。電気自動車10は、主電源として燃料電池スタック20を備える。また、燃料電池スタック20の周辺装置として、水素供給装置24、ブロワ26、冷却装置30を備えている。燃料電池スタック20としては種々の種類のものを適用可能であるが、本実施例では、固体高分子型燃料電池を用いている。
水素供給装置24は、内部に水素を貯蔵し、水素ガスを燃料ガスとして燃料電池スタック20のアノードに供給する装置である。例えば、水素供給装置24は、水素ボンベや、水素吸蔵合金を内部に有する水素タンクを備えることとすれば良い。なお、電気化学反応に供されてアノードから排出された燃料排ガスは、水素供給装置24と燃料電池スタック20とを接続する流路に導いて、再び電気化学反応に供することができる(図示せず)。また、燃料電池スタック20のカソードには、ブロワ26が取り込んだ空気が、酸化ガスとして供給される。
冷却装置30は、燃料電池スタック20内部を通過するように形成された冷却水流路32と、ラジエータ34と、ポンプ36とを備えている。ポンプ36を駆動することで、冷却水流路32内で冷却水を循環させることができる。燃料電池スタック20では、電気化学反応の進行と共に熱が生じるため、発電中は、燃料電池スタック20内に冷却水を循環させ、この冷却水をラジエータ34で冷却することによって、燃料電池スタック20の内部温度を所定の範囲内に保つ。ラジエータ34は、図示しない冷却ファンを備えており、この冷却ファンを駆動することで、ラジエータ34における冷却水の冷却を促進することができる。なお、冷却水流路32において、燃料電池スタック20との接続部近傍であって、燃料電池スタック20内から冷却水が排出される側には、温度センサ38が設けられている。図1では、冷却水流路32内を冷却水が循環する方向を矢印で示している。
電気自動車10は、燃料電池スタック20の他に、補助電源としての2次電池(バッテリ)50を備えている。2次電池50は、DC/DCコンバータ52を介して燃料電池スタック20と並列に接続されている。インバータ54は、これらの直流電源から三相交流電源を生成して、車両駆動用のモータ56に供給し、モータ56の回転数とトルクとを制御する。
電気自動車10は、電子制御ユニット(ECU)40を備える。ECU40は、マイクロコンピュータを中心とした論理回路として構成され、電気自動車10の各部の動きを制御している。すなわち、上記温度センサ38の検出信号など、電気自動車10に設けられた種々のセンサやスイッチから信号を受信すると共に、水素供給装置24、ブロワ26やポンプ36に制御信号を出力して、燃料電池スタック20の運転を制御し、あるいはDC/DCコンバータ52やインバータ54に制御信号を出力して、モータ56の運転を制御する。
上記センサやスイッチとしては、電気自動車10の外周に設けられて外気温を検出する外気温センサ57、車両全体のシステムの始動と停止の指示を入力するための始動スイッチ58等が備えられる。始動スイッチ58は、車室内前部に設けられたインストルメントパネルに設けられており、運転者により操作可能となっている。
ECU40は、温度センサ38、外気温センサ57および始動スイッチ58からの信号を受信して、燃料電池スタック20の運転制御の一つとして、保温運転制御を行なう。保温運転制御は、電気自動車10が運転停止状態にある時(以下、「運転停止中」とも呼ぶ)に、燃料電池スタック20を保温運転する運転制御である。また、電気自動車10は、通信装置59を備えており、ECU40は、通信装置59を介して、電気自動車10から離れた場所に載置された通信端末装置60との間でデータ通信可能な構成となっている。ECU40は、通信装置59を介して通信端末装置60と間でデータのやり取りを行ないながら、前記保温運転制御を行なう。
通信端末装置60は、いわゆるパーソナルコンピュータにより構成され、通信装置を搭載することで電気自動車10に搭載される通信装置59との間で無線通信可能な構成となっている。通信端末装置60は、例えば、電気自動車10の利用者の自宅に載置されている。なお、通信端末装置60と電気自動車10の間を直接無線でやり取りする構成に換えて、電気自動車10から一旦中継センターまで無線通信を行なって、中継センターとパーソナルコンピュータとの間は、インターネットのような有線によるネットワークにより通信を行なう構成とすることもできる。また、通信端末装置60は、パーソナルコンピュータのような汎用な装置ではなく、専用機によって構成することもできる。
B.動作:
図2は、保温運転制御時における電気自動車10と通信端末装置60の動作を機能的に示すブロック図である。図示するように、電気自動車10のECU40は、機能的には、保温運転実行部41、温度情報取得部41a、凍結予測部42、送信部43、保温運転要否受信部44および保温運転許可・禁止部45を備える。保温運転実行部41は、始動スイッチ58と温度センサ38からの信号に応じて、ブロワ26およびポンプ36を駆動させて燃料電池スタック20を起動する。温度情報取得部41aは、始動スイッチ58からの出力信号によって電気自動車10が運転停止中を検出したときに、外気温センサ57からの出力信号を取得する。凍結予測部42は、温度情報取得部41aにより取得した温度情報に基づいて、燃料電池スタック20の内部に凍結が発生するおそれがあるか否かを予測する。
次いで、送信部43により、その予測結果を通信装置59に送り、通信装置59からデータ通信によって通信端末装置60に送信する。通信端末装置60は、前述したようにパーソナルコンピュータにより構成されたもので、装置本体70、ディスプレイユニット80、キーボード90およびマウス91等を備える。装置本体70は、機能的には、受信部71、報知部72、保温運転要否送信部73を備える。ECU40から送られてくる前記予測結果を、受信部71により受信して、報知部72により、利用者に対してその予測結果を報知する。具体的には、予測結果をディスプレイユニット80に表示させる。
利用者は、その表示された予測結果をみて保温運転の要否を判断して、その判断結果をキーボード90(またはマウス91)から入力する。通信端末装置60の装置本体70では、キーボード90から入力された前記判断結果を、保温運転要否送信部73により、データ通信によって電気自動車10のECU40に送信する。次いで、電気自動車10のECU40では、その送られてくる判断結果を、保温運転要否受信部44により受信して、その判断結果に基づいて、保温運転許可・禁止部45により、保温運転実行部41による保温運転を許可または禁止する。
図2で説明した電気自動車10のECU40と通信端末装置60の動作を実現する制御処理について、次に説明する。図3は、電気自動車10のECU40で実行される保温運転制御ルーチンと、通信端末装置60の装置本体70にて実行される保温運転指令ルーチンとを示すフローチャートである。
保温運転制御ルーチンは、電気自動車10のECU40において、所定時間毎に繰り返し実行される。ここで、所定時間とは、例えば、1時間毎である。図示するように、電気自動車10のECU40に内蔵されるCPUは、処理が開始されると、まず、始動スイッチ58はオフ状態であるか否かを判定する(ステップS100)。これは、電気自動車10が運転停止中であるか否かを判定するものであり、ここでオフ状態でない、すなわち運転中であると判定された場合には、「リターン」に抜けてこの保温運転制御ルーチンを一旦終了する。
一方、ステップS100で、始動スイッチ58はオフ状態である、すなわち電気自動車10が運転停止中にあると判定された場合には、ステップS110に処理を進める。ステップS110では、外気温センサ57により検出された外気温T2を取り込む。次いで、CPUは、その外気温T2が所定値Tb(例えば、0℃)以下であるか否かを判定する(ステップS120)。ここで、外気温T2が所定値Tb以下であると判定された場合、CPUは、燃料電池スタック20の内部で水の凍結が発生するおそれが有るとして、予測結果を「凍結のおそれ有り」と記憶する(ステップS130)。
一方、外気温T2が所定値Tbを上回ると判定された場合、CPUは、燃料電池スタック20の内部で水の凍結が発生するおそれが無いとして、予測結果を「凍結のおそれ無し」と記憶する(ステップS140)。ステップS130またはS140の実行後、CPUは、その記憶した予測結果を通信装置59に送り、通信装置59からデータ通信によって予測結果を通信端末装置60に送信する処理を行なう(ステップS150)。
通信端末装置60の装置本体70では、保温運転指令ルーチンが実行開始されており、CPUは、ステップS200で、電気自動車10のECU40から送られて来る前記予測結果を受信する。その後、装置本体70のCPUは、その受信した予測結果をディスプレイユニット80に表示させる(ステップS210)。
図4は、前記予測結果を表示するディスプレイユニット80の画面DSの表示例を示す説明図である。図4中の(a)は、予測結果が「凍結のおそれ有り」の場合であり、(b)は、予測結果が「凍結のおそれ無し」の場合である。図示するように、画面DSの下方には、「保温運転 要」のボタンBT1と「保温運転 否」のボタンBT2とが表示される。
利用者は、そのディスプレイユニット80に表示された予測結果をみて、電気自動車10の保温運転の要否を判断して、その判断結果をキーボード90またはマウス91から入力する。具体的には、利用者は、図4で示したボタンBT1,BT2のいずれかをマウス91を用いてクリックすることにより入力を行なう。装置本体70のCPUは、マウス91から入力された前記判断結果を取り込んで(ステップS220)、その判断結果を、データ通信によって電気自動車10に送信する(ステップS230)。
次いで、電気自動車10のECU40では、電気自動車10から送られてくる前記判断結果を受信して(ステップS160)、その判断結果が、要否のいずれであるかを判定する(ステップS170)。ステップS170で、判断結果が保温運転を必要とする旨のものであると判定された場合には、ECU40のCPUは、後述する保温運転実行ルーチンを実行して(ステップS180)、その後、「リターン」に抜けて、この保温運転制御ルーチンを一旦終了する。一方、ステップS170で、判断結果が保温運転を不要とする旨のものであると判定された場合には、CPUは、「リターン」に抜けて、この保温運転制御ルーチンを一旦終了する。
図5は、ステップS180で実行される保温運転実行ルーチンを示すフローチャートである。この保温運転実行ルーチンに処理が移行すると、ECU40のCPUは、まず、温度センサ38により検出された冷却水温T1を取り込む(ステップS300)。次いで、CPUは、その冷却水温T1が第1の基準温度Ta1以下であるか否かを判断する(ステップS310)。ここで、冷却水温T1は、燃料電池スタック20の内部温度を反映している。また、第1の基準温度Ta1とは、燃料電池スタック20内で水が凍結する可能性がある場合に対応する冷却水温であり、予め設定してECU40内に記憶されている。例えば、本実施例では、この第1の基準温度Ta1は2℃に設定されている。ステップS310において、冷却水温T1が第1の基準温度Ta1を上回ると判断したときには、燃料電池スタック20内で水が凍結することはないと判断してステップS300に戻る。そして、ステップS300およびS310の処理を繰り返す。
ステップS310において、冷却水温T1が第1の基準温度Ta1以下であると判断すると、CPUは、燃料電池スタック20の周辺の各部に駆動信号を出力して、保温運転を開始する(ステップS320)。具体的には、CPUは、水素供給装置24およびブロワ26を駆動して、燃料電池スタック20に対して、燃料ガスである水素ガスおよび酸化ガスである空気の供給を開始させる。また、ポンプ36を駆動して、冷却水流路32内で冷却水の循環を開始させる。なお、この保温運転は、燃料電池スタック20内の温度低下を防止するためのものであるため、保温運転を行なう際には、ラジエータ34が備える図示しない冷却ファンは駆動されない。また、モータ56を駆動する必要がないため、保温運転時における発電量は極めて低いレベルに保たれる。具体的には、燃料電池スタック20の発電量は、水素供給装置24やブロワ26やポンプ36などの燃料電池補機の消費電力量を賄うために要するレベルに抑えられる。
保温運転を開始すると、CPUは、温度センサ38から冷却水温T1を取り込む(ステップS330)。CPUは、次に、この冷却水温T1が第2の基準温度Ta2以上であるか否かを判断する(ステップS340)。ここで、第2の基準温度Ta2とは、燃料電池スタック20内の温度が充分に昇温したことを示す基準となる温度であり、予め設定してECU40内に記憶されている。例えば、本実施例では、この第2の基準温度Ta2は7℃に設定されている。ステップS340において、冷却水温T1が第2の基準温度Ta2に達していないときには、燃料電池スタック20内で水が凍結する可能性があると判断してステップS330に戻り、ステップS340において検出した冷却水温T1と第2の基準温度Ta2とを比較する動作を繰り返す。
ステップS340において、冷却水温T1が第2の基準温度Ta2以上であると判断すると、CPUは、保温運転を停止し(ステップS350)、保温運転実行ルーチンを一旦終了する。このような動作を繰り返すことで、始動スイッチ58がオフ状態となった後にも、燃料電池スタック20は、内部で水が凍結する可能性の無い温度範囲に保たれる。
この保温運転実行ルーチンの一連の処理が、図2における保温運転実行部41に対応する。また、保温運転制御ルーチンにおけるステップS100〜S110、ステップS120〜S140、S150、S160、S170〜180が、図2における温度情報取得部41a、凍結予測部42、送信部43、保温運転要否受信部44、保温運転許可・禁止部45にそれぞれ対応する。
C.作用、効果:
以上のように構成された第1実施例の電気自動車10によれば、電気自動車10の運転停止中に、外気温T2から燃料電池スタック20の内部での水の凍結を予測して、その予測結果をデータ通信により電気自動車10から離れた通信端末装置60に送信する。通信端末装置60の利用者(=電気自動車10の所有者)は、通信端末装置60から送られてくる予測結果をディスプレイユニット80から見て、その予測結果に基づいて保温運転の要否を判断する。前記利用者は、通信端末装置60から、その判断結果を電気自動車10のECU40に対して送信する。ECU40は、その判断結果を受信して、保温運転を行なう保温運転実行ルーチンの実行を、その判断結果に基づいて許可したり、禁止したりする。
したがって、利用者が保温運転が必要であると判断したときだけ、保温運転を実行可能とすることができる。例えば、近日中に電気自動車10を運転する予定がないような場合には、例え「凍結のおそれ有り」の観測結果を受信しても、保温運転を実行させないようにすることができる。このために、不必要時に保温運転が実行されることがなくなることから、無駄に水素が消費されることを防止することができる。特に、電気自動車10から離れた場所からでも、保温運転の要否を指示して、燃料消費の節約を図ることができる。
D.変形例:
この第1実施例の変形例について、次に説明する。
(1−1)前記第1実施例では、保温運転実行部41(保温運転実行ルーチン)において、冷却水温T1に基づいて保温運転を実行させているが、これに換えて、燃料電池スタック20の内部温度を直接検出して保温運転を実行させてもよい。要は、燃料電池の内部温度が所定値以下に低下した場合に、保温運転を行なうようにすればよく、「燃料電池の内部温度」としては、燃料電池スタック20の内部温度を反映する値であれば、その内部温度を必ずしも直接検出したものである必要もなく、種々の測定値を用いることができる。例えば、水素供給装置24として、水素ガスを貯蔵する装置に代えて改質器を備える装置を用いることとすれば、改質器の内部温度や、燃料電池スタック20に供給される燃料ガスの温度に基づいて判断することができる。また、燃料電池スタック20の内部温度を反映する値の一つとして、外気温を検出することとしてもよい。
(1−2)また、前記第1実施例では、凍結予測部42において、外気温T2に基づいて、燃料電池スタック20の内部での水の凍結を予測しているが、外気温T2に換えて、燃料電池スタック20の外気温に関わる温度情報であれば種々の値を用いることができる。例えば、冷却水温T1を用いることができる。冷却水温T1によっても燃料電池停止中においては、外気温を間接的に検知することができるためである。また、冷却水温T1以外にも、前述した「燃料電池の内部温度」とすることのできる測定値に代替することもできる。
(1−3)前記第1実施例およびその変形例(1−1)、(1−2)では、凍結予測部42において、一つの時点の温度情報に基づいて、凍結予測を行なっていたが、これに換えて、外気温T2や冷却水温T1等の経時変化を求めて、この経時変化から所定時間後の温度情報を予測し、その温度情報の予測値が、所定のしきい値以下となったときに、「凍結のおそれ有り」と予測する構成とすることもできる。この構成によれば、予測結果の精度を向上させることができる。
(1−4)前記第1実施例では、凍結おそれの有り無しの予測結果を、電気自動車10から離れた通信端末装置60に対して報知する構成としていたが、これに換えて、電気自動車10に載置された表示装置(例えば、ナビゲーションシステムの画面)を用いて電気自動車10内で報知を行なう構成とすることもできる。この構成によれば、利用者は、電気自動車10に乗り込んで、電気自動車10の停止中に上記保温運転の要否の判断結果を、電気自動車10に搭載したキー入力装置等から入力することになる。かかる構成によっても、第1実施例と同様に、利用者が保温運転が必要であると判断したときだけ、保温運転を実行可能とすることができることから、無駄に水素が消費されることを防止することができる。
(1−5)前記第1実施例では、電気自動車10に搭載されるECU40により、外気温T2から燃料電池スタック20の内部での水の凍結を予測して、その予測結果をデータ通信により通信端末装置60に送信する構成としていたが、これに換えて、外気温T2をそのままデータ通信により通信端末装置60に送信する構成とすることもできる。この構成によれば、通信端末装置60側で外気温T2に基づく水の凍結の予測を行なって、その予測結果を利用者に報知する。かかる構成によっても第1実施例と同様の効果を奏する。
(1−6)さらに変形例(1−5)の変形例として、通信端末装置60側では水の凍結の予測を行なわず、電気自動車10から送られて来た外気温T2をそのまま通信端末装置60に表示する構成としてもよい。通信端末装置60の利用者は、その外気温T2を見て、頭の中で外気温T2から燃料電池スタック20で凍結の発生のおそれがあるかを予測して、保温運転の要否の判断を行なう。かかる構成によっても第1実施例と同様の効果を奏する。
(1−7)前記第1実施例およびその変形例(1−1)〜(1−6)では、予測結果や外気温についての利用者に対する報知は、画面への表示によって実現していたが、これに換えて、ナビゲーションシステムに内蔵される音声発生装置を用いる等して、音声によって知らせる構成とすることもできる。
前記第1実施例およびその変形例(1−1)〜(1−3)では、凍結予測部42において凍結予測の基となる温度情報を、センサ等の測定値としていたが、これに換えて、外部から提供される外気温に関わる温度情報とすることもできる。この変形例を、以下、第2実施例として詳述する。
E.第2実施例とその変形例:
本発明の第2実施例について説明する。この第2実施例は、第1実施例と比較して、ハードウェアとしては、ナビゲーションシステムが加わった点が相違し、その他の点は同じである。ソフトウェアとしては、保温運転制御ルーチンの構成が相違し、その他の点は同じである。この第2実施例では、第1実施例と同じハードウェアのパーツには同じ番号をつけて説明する。
図6は、第2実施例における保温運転制御ルーチンの一部を示すフローチャートである。この保温運転制御ルーチンは、電気自動車10のECU40において、所定時間(例えば、1時間)毎に繰り返し実行される。この保温運転制御ルーチンにおけるステップS400、S450〜S470は、第1実施例におけるステップS100、S130〜S150と同一の内容である。ステップS470以降については、図中省略されているが、第1実施例のステップS160以降が実際は備えられている。なお、通信端末装置60で実行される印刷運転指令ルーチンについては、第1実施例と同一の処理が実行される。
図6に示すように、ECU40に内蔵されるCPUは、処理が開始されると、まず、始動スイッチ58はオフ状態であるか否かを判定し(ステップS400)、オフ状態であると判定された場合には、ナビゲーションシステムから電気自動車10の現在の位置情報を取り込む(ステップS410)。次いで、CPUは、通信装置59を用いて、インターネット等のネットワーク上にある天気予報データベースにアクセスして、ステップS410で取り込んだ車両位置情報から定まる位置付近の天気予報データを取り込む(ステップS420)。その後、取り込んだ天気予報データから最低気温の予測値T3を抽出する(ステップS430)。なお、ステップS420,S430では、車両位置付近の天気予報データを取り込んでから、その中から最低気温予測値T3を求めているが、これに換えて、ステップS420で全ての天気予報データを取り込んで、ステップS430でその中から車両位置付近についての最低気温予測値T3を抽出する構成としてもよいし、天気予報データベースから車両位置付近についての最低気温予測値T3を直接取り込む構成としてもよい。
ステップS430の実行後、その最低気温予測値T3が所定値Tc(例えば、0℃)以下であるか否かを判定する(ステップS440)。ここで、最低気温予測値T3が所定値Tc以下であると判定された場合には、CPUは、予測結果を「凍結のおそれ有り」と記憶し(ステップS450)、一方、最低気温予測値T3が所定値Tcを上回ると判定された場合には、CPUは、予測結果を「凍結のおそれ無し」と記憶する(ステップS460)。ステップS450またはS460の実行後、CPUは、その記憶した予測結果を通信端末装置60に送信する(ステップS470)。その後、第1実施例のステップS150ないしS180を実行して、この制御ルーチンを一旦終了する。なお、ステップS180で実行される保温運転制御ルーチンについても第1実施例と同じ構成である。
以上のように構成された第2実施例の電気自動車10によれば、天気予報のような、最低気温についての予報データから燃料電池スタック20内部での水の凍結を予測して、その予測結果を利用者に報知する。利用者は、その予測結果から保温運転が必要であると判断したときだけ、保温運転を実行可能とすることができる。したがって、不必要時に保温運転が実行されることがなくなることから、無駄に水素が消費されることを防止することができる。また、第1実施例と同様に、電気自動車10から離れた場所から、燃料消費の節約を図ることができる。
この第2実施例の変形例について、次に説明する。
(2−1)前記第1実施例と第2実施例とを併せた構成として、外気温T2と車両位置付近の最低気温予測値T3の双方に基づいて、燃料電池内部の凍結を予測する構成とすることもできる。この構成によれば、凍結予測の精度を向上させることができる。
(2−2)前記第1実施例に対する変形例(1−4)と同様に、この第2実施例においても、凍結おそれの有り無しの予測結果を、電気自動車10内で報知して、電気自動車10内で保温運転要否の判断結果を入力する構成とすることもできる。
(2−3)前記第1実施例に対する変形例(1−5)と同様に、この第2実施例においても、車両位置付近の最低気温予測値T3をそのままデータ通信により通信端末装置60に送信する構成とすることもできる。この構成によれば、通信端末装置60側で車両位置付近の最低気温予測値T3に基づく水の凍結の予測を行なって、その予測結果を利用者に報知する。かかる構成によっても第2実施例と同様の効果を奏することができる。
(2−4)前記第1実施例に対する変形例(1−6)と同様に、この第2実施例においても、通信端末装置60側では水の凍結の予測を行なわず、電気自動車10から送られて来た最低気温予測値T3をそのまま通信端末装置60に表示する構成とすることもできる。
(2−5)前記第2実施例およびその変形例(2−1)〜(2−4)では、予測結果や最低気温予測値についての利用者に対する報知は、画面への表示によって実現していたが、これに換えて、ナビゲーションシステムに内蔵される音声発生装置を用いる等して、音声によって知らせる構成とすることもできる。
F.第3実施例とその変形例:
本発明の第3実施例について、次に説明する。図7は、本発明の第3実施例としての電気自動車400の構成の概略を表わす概略構成図である。この第3実施例は、第1実施例と比較して、外気温センサ57と通信装置59を備えない点を除いて同一の構成を備える。その上で、キー入力装置410とタイマ412を備える。図中、第1実施例と同じパーツには同じ番号をつけた。
キー入力装置410とタイマ412は、ECU40と電気的にそれぞれ接続されている。キー入力装置410は、利用者(電気自動車400の運転者)による入力操作を受け付けて、文字や数値を入力するためのものである。具体的には、ナビゲーションシステムの画面(タッチパネルを兼用)上に文字や数値に対応するボタンを表示して、ボタンに対する利用者のキータッチを受け付けることにより、文字や数値の入力を行なう。タイマ412は、現在の日時を計る。
図8は、キー入力装置410を構成するナビゲーションシステムの画面DS2の一例を示す説明図である。図示するように、画面DS2には、カレンダCL1が表示されており、利用者は、カレンダCL1に含まれる日付部分DY1をキータッチすることで、電気自動車400の次回の運転予定日(以下、単に「次回運転日」と呼ぶ)を入力することができる。なお、この入力は、例えば、電気自動車10の運転停止時(始動スイッチ58をオン状態からオフ状態に切り換えた時)に行なわれる。
図9は、第3実施例における保温運転制御ルーチンを示すフローチャートである。この保温運転制御ルーチンは、電気自動車400のECU40において、所定時間(例えば、1時間)毎に繰り返し実行される。この保温運転制御ルーチンにおけるステップS500、S540は、第1実施例におけるステップS100、S180と同一の内容である。
図9に示すように、ECU40に内蔵されるCPUは、処理が開始されると、まず、始動スイッチ58はオフ状態であるか否かを判定し(ステップS500)、オフ状態でない、すなわち運転中であると判定された場合には、「リターン」に抜けてこの保温運転制御ルーチンを一旦終了する。一方、ステップS500で、オフ状態であると判定された場合には、ステップS510に処理を進める。
ステップS510では、キー入力装置410からの前述した次回運転日(Xday)の入力が済んでいるか否かを判定する。ここで済んでいないと判定された場合には、「リターン」に抜けてこの保温運転制御ルーチンを一旦終了する。一方、ステップS510で、入力が済んでいると判定された場合には、タイマ412より、現在の日付(Yday)を取り込む(ステップS520)。
その後、CPUは、現在の日付(Yday)が、入力した次回運転日(Xday)より3日前以降であるか否かを判定する(ステップS530)。図10は、この判定を説明するための説明図である。図中「−3」と記載されている日付が、次回運転日(Xday)より3日前に相当し、ステップS530では、この「−3」と記載されている日付以降の期間に、現在の日付(Yday)が含まれるか否かを判定する。
図9に戻り、ステップS530で、現在の日付(Yday)が次回運転日(Xday)より3日前以降であると判定された場合には、保温運転実行ルーチンを実行して(ステップS540)、その後、この制御ルーチンを一旦終了する。保温運転実行ルーチンは、第1実施例と同一の処理である。一方、ステップS530で、現在の日付(Yday)が次回運転日(Xday)より3日前以降でないと判定された場合には、直ちに「リターン」に抜けて、この制御ルーチンを一旦終了する。
以上のように構成されたこの第3実施例では、図10に示すように、次回運転日(Xday)より3日前以降であれば、保温運転の実行が許可されることになり、次回運転日(Xday)より3日前より前であれば、保温運転の実行が禁止される。このために、長期間、燃料電池が運転されないようなときには、保温運転が実行されることがないから、無駄に燃料(水素)が消費されることを防止することができる。
なお、ステップS530で判断した前記3日前という日にち(日にちの長さ)は、3日の間に、保温運転が起動される温度制限(保温運転実行ルーチンのステップS310における冷却水温T1の判定)を満たす日が来るだろうという予測のもとで、ECU40で予め設定されたものである。したがって、より確実性を高めるために、4日、5日というようにより長い日にちを予め設定してもよいし、あるいは、2日、1日というようにより短い日にちを予め設定することも可能である。また、この日にちを利用者によって、キー入力装置410等から設定可能な構成とすることもできる。
前記第3実施例の変形例について、次に説明する。
(3−1)第3実施例では、利用者は、次回運転日を入力するように構成していたが、これに換えて、保温運転を実行可能とする期間、すなわち保温運転を許可する期間(以下、「許可期間」と呼ぶ)を入力する構成とすることもできる。この許可期間は、利用者によって次回の運転予定日を考慮して設定されるもので、予定日に関わる予定日情報と言える。図11は、この変形例のキー入力装置410(第3実施例と同じパーツには同一の番号をつけた)を構成するナビゲーションシステムの画面DS3の一例を示す説明図である。図示するように、画面DS3には、カレンダCL2が表示されており、利用者は、カレンダCL2に含まれる日付部分DY2をキータッチすることで、電気自動車400の許可期間の初日を入力することができる。また、カレンダCL2には、許可期間の長さを入力するための矢印ボタンBT3が設けられている。利用者は、矢印ボタンBT3をキータッチして、長さの表示を増減することにより、許可期間の長さを入力することができる。なお、この入力は、例えば、電気自動車10の運転停止時に行なわれる。
図12は、第3実施例の変形例(3−1)における保温運転制御ルーチンを示すフローチャートである。この保温運転制御ルーチンは、電気自動車400のECU40において、所定時間毎に繰り返し実行される。この保温運転制御ルーチンにおけるステップS600、S620、S640は、第3実施例におけるステップS500、S520、S540と同一の内容である。
図12に示すように、ECU40に内蔵されるCPUは、処理が開始されると、まず、始動スイッチ58はオフ状態であるか否かを判定し(ステップS600)、オフ状態でない、すなわち運転中であると判定された場合には、「リターン」に抜けてこの保温運転制御ルーチンを一旦終了する。一方、ステップS600で、オフ状態であると判定された場合には、ステップS610に処理を進める。
ステップS610では、キー入力装置410からの前述した許可期間(初日Zday、長さL)の入力が済んでいるか否かを判定する。ここで済んでいないと判定された場合には、「リターン」に抜けてこの保温運転制御ルーチンを一旦終了する。一方、ステップS610で、入力が済んでいると判定された場合には、タイマ412より、現在の日付(Yday)を取り込む(ステップS620)。
その後、CPUは、現在の日付(Yday)が、キー入力装置410から入力された許可期間に含まれるか否かを判定する(ステップS630)。すなわち、Ydayが、許可期間の初日(Zday)から長さL日の間に含まれるか否かを判定する。図13は、この判定を説明するための説明図である。例えば、長さLを3日として、図中「−3」と記載されている日が、初日(Zday)とすると、そのZdayにL日を加えた日が、図中「0」と記載されている日となる。この「−3」と記載されている日から「0」と記載されている日までの期間に、現在の日付(Yday)が含まれるか否かを判定する。
ステップS630で、現在の日付(Yday)が入力された許可期間に含まれると判定された場合には、保温運転制御ルーチンを実行して(ステップS640)、その後、この制御ルーチンを一旦終了する。保温運転制御ルーチンは、第1実施例と同一の処理である。一方、ステップS630で、現在の日付(Yday)が入力された許可期間に含まれないと判定された場合には、直ちに「リターン」に抜けて、この制御ルーチンを一旦終了する。
以上のように構成されたこの第3実施例の第1変形例では、図13に示すように、現在の日付(Yday)が、初日(Zday)と長さ(L日)により入力した許可期間に含まれる場合には、保温運転の実行が許可され、含まれない場合には、保温運転の実行が禁止される。このために、第3実施例と同様に、長期間、燃料電池が運転されないようなときには、保温運転が実行されることがないから、無駄に燃料(水素)が消費されることを防止することができる。
(3−2)第3実施例のもう一つの変形例について説明する。この変形例では、前記第3実施例において、さらに、第1実施例と同様の通信装置59を備える構成として、次回運転日(Xday)を、キー入力装置410に換えて、電気自動車400から離れた場所に載置された通信端末装置によってデータ通信によって設定可能とする。
図14は、第3実施例の変形例(3−2)における保温運転制御ルーチンを示すフローチャートである。この保温運転制御ルーチンにおけるステップS500ないしS540は、第3実施例と同一のものである。ステップS510で、次回運転日(Xday)の入力(通信端末装置からの入力)が済んでいないと判定された場合には、ステップS700に処理を進めて、未入力である旨のメッセージを、通信端末装置に送信する。その後、通信端末装置からの次回運転日(Xday)の入力が済んだか否かを判定して(ステップS710)、済んでいると判定されると、ステップS520に処理を進める。一方、ステップS710で、未だ設定済でないと判定されると、この制御ルーチンを一旦終了する。
以上のように構成されたこの第3実施例の変形例(3−2)では、第3実施例と同様に、不必要時に保温運転が実行されることがなくなることから、無駄に水素が消費されることを防止することができる。特に、この変形例(3−2)では、電気自動車400から離れた場所から、燃料消費の節約を図ることができる。
(3−3)前記第3実施例の変形例(3−2)では、第3実施例の構成において、通信端末装置からの入力を可能とした構成であるが、同様に、第3実施例の変形例(3−1)において、通信端末装置からの許可期間(初日Zday、長さL)の入力を可能とした構成とすることもできる。
(3−4)また、前記第3実施例および変形例(3−1)、(3−2)、(3−3)では、利用者によって入力される次回運転日(Xday)や許可期間(初日Zday、長さL)や、タイマ412から取り込むデータは、日にちを単位とするものであったが、これに換えて、日にちと時刻を単位としてもよい。
(3−5)さらに、前記第3実施例または変形例(3−1)において、本運転制御ルーチンの実行の許可条件として、第1実施例および第2実施例の凍結予測結果を追加する構成としてもよい。第3実施例において、ステップS530で肯定判別されたとき、第1実施例のステップS110ないしS140の処理(あるいは、第2実施例のステップS310ないしS360)を行ない、予測結果が、「凍結おそれ有り」となったときに、初めて保温運転実行ルーチンの実行を許可する。また、第3実施例の変形例(3−1)において、ステップS630で肯定判別されたとき、第1実施例のステップS110ないしS140の処理(あるいは、第2実施例のステップS310ないしS360)を行ない、予測結果が、「凍結おそれ有り」となったときに、初めて保温運転実行ルーチンの実行を許可する。これらの構成によれば、第3実施例および第3実施例変形例(3−1)と同様な効果を奏し、さらには、保温運転を確実に動作させることもできる。
(3−6)前記第3実施例の変形例として、さらに次のような構成とすることもできる。前記第3実施例では、利用者によってキー入力された次回の運転予定日と現在の日付から、保温運転の許可または禁止を定めていたが、これに換えて、単に利用者によってキー入力された保温運転の要否の操作スイッチからの出力信号に基づいて、保温運転の許可または禁止を定める構成とすることもできる。すなわち、利用者は、頭の中で、次回の運転予定日まで長い期間があると判断した場合には、運転停止時(始動スイッチ58をオン状態からオフ状態に切り換えた時)に、操作スイッチを保温運転「否」の方に切り換え、一方、自動車を長期放置する予定がない場合には、操作スイッチを保温運転「要」の方に切り換える。CPUは、操作スイッチからの「要」か「否」かの出力信号を取り込んで、その信号に基づいて、保温運転実行ルーチンの実行を許可または禁止する。この保温運転実行ルーチンにおいては、前述したように、冷却水温T1に基づいて保温運転を実行されている。これに換えて、燃料電池の内部温度を示す他のパラメータに基づくものとしてもよいし、その他の条件に基づくものとすることもできる。
この変形例によっても、不必要時に保温運転が実行されることがなくなることから、無駄に水素が消費されることを防止することができる。なお、上記操作スイッチの操作は、必ずしも運転停止時に限る必要もなく、運転停止中であればどのようなタイミングであってもよい。
前述してきた各実施例および各変形例では、「特許請求の範囲」の欄でいうところの暖機運転実行手段は、電気自動車が運転停止状態にある時に、燃料電池スタックを保温運転する構成としていたが、これに換えて、電気自動車の運転停止要求があった時、すなわち、始動スイッチ58をオン状態からオフ状態に切り換えた時(以下、「運転停止時」と呼ぶ)に、燃料電池スタックを所定期間継続運転する構成とすることもできる。この実施形態を、以下、第4実施例として詳述する。この運転停止時に燃料電池スタックを所定期間継続運転することを、以下、「停止時暖機運転」とも呼ぶ。
G.第4実施例とその変形例:
本発明の第4実施例について、次に説明する。図15は、本発明の第4実施例としての電気自動車1000の構成の概略を表わす概略構成図である。この第4実施例は、第1実施例と比較して、通信装置59を備えない点を除いて同一の構成を備える。その上で、モニタ装置1010およびキー入力装置1020を備える。図中、第1実施例と同じパーツには同じ番号をつけた。
モニタ装置1010およびキー入力装置1020は、ECU40と電気的にそれぞれ接続されている。モニタ装置1010は、文字や画像等を表示するためのものである。キー入力装置1020は、利用者(この場合には、電気自動車1000の運転者)による入力操作を受け付けて、文字や数値を入力するためのものである。具体的には、モニタ装置1010およびキー入力装置1020は、ナビゲーションシステムによって構成される。ナビゲーションシステムの画面(タッチパネルを兼用)に文字や画像等の表示を行なうと共に、画面上に文字や数値に対応するボタンを表示して、ボタンに対する利用者のキータッチを受け付けることにより、文字や数値の入力を行なう。
図16は、停止時暖機運転時における電気自動車1000のECU40の動作を機能的に示すブロック図である。図示するように、電気自動車10のECU40は、機能的には、暖機運転実行部1041、温度情報取得部1042、凍結予測部1043、報知部1044、暖機運転要否取込部1045および暖機運転許可・禁止部1046を備える。ECU40の各部1041〜1046によって実現される制御処理について、次に説明する。
図17は、第4実施例における停止時暖機運転制御ルーチンを示すフローチャートである。この停止時暖機運転制御ルーチンは、電気自動車10のECU40において、所定時間(例えば、100msec)毎に繰り返し実行される。この停止時暖機運転制御ルーチンにおけるステップS1110ないしS1140は、第1実施例におけるステップS110ないしS140と同一の内容である。
図示するように、ECU40に内蔵されるCPUは、処理が開始されると、まず、始動スイッチ58がオン状態からオフ状態へ切り換えられた時であるか否かを判定する(ステップS1100)。始動スイッチ58は、運転者によりオン状態からオフ状態へ切り換えられる操作がなされると、ECU40に対して運転停止要求としての停止指令信号を発する。ステップS1100では、ECU40のCPUは、この停止指令信号を受け取ったか否かを判定する。
CPUは、ステップS1100で、停止指令信号を受け取ったと判定されると、ステップS1110に処理を進め、一方、停止指令信号を受け取っていないと判定された場合には、「リターン」に抜けてこの停止時暖機運転制御ルーチンを一旦終了する。
ステップS1110に処理が進むと、CPUは、外気温T2を取り込んで、その後、その取り込んだ外気温T2が所定値Tb以下であるか否かから、「凍結のおそれ有り」か「凍結のおそれ無し」かの予測結果を判定して(ステップS1120〜S1140)、その予測結果をモニタ装置1010に表示する(ステップS1150)。なお、上記所定値Tbは、第1実施例と同じ0℃であってもよいし、この実施例固有の値であってもよい。
図18は、第4実施例における前記予測結果を表示するモニタ装置1010の画面DS4の表示例を示す説明図である。図18中の(a)は、予測結果が「凍結のおそれ有り」の場合であり、(b)は、予測結果が「凍結のおそれ無し」の場合である。図示するように、画面DS4の下方には、「停止時暖機運転 要」のボタンBT11と「停止時暖機運転 否」のボタンBT12とが表示される。
利用者は、そのモニタ装置1010に表示された予測結果をみて、電気自動車10の停止時暖機運転の要否を判断して、その判断結果に応じて、ボタンBT11,BT12のいずれかをキータッチする。利用者は、短時間の内に電気自動車10を運転する予定がある場合には、燃料電池スタック20が余熱により温まっていることから、暖機運転は必要ないとして、「停止時暖機運転 否」のボタンBT12をキータッチすればよい。ECU40に内蔵されるCPUは、キータッチにより入力された前記判断結果を取り込む(ステップS1160)。
次いで、ECU40のCPUは、その判断結果が、要否のいずれであるかを判定する(ステップS1170)。ここで、判断結果が停止時暖機運転を必要とする旨のものであると判定された場合には、ECU40のCPUは、後述する暖機運転実行ルーチンを実行する(ステップS1180)。その後、CPUは、ブロワ26およびポンプ36を停止させて燃料電池スタック20の発電を停止する(ステップS1190)。ステップS1190の実行後、「リターン」に抜けて、この停止時暖機運転制御ルーチンを一旦終了する。
一方、ステップS1170で、判断結果が停止時暖機運転を不要とする旨のものであると判定された場合には、ステップS1180の処理を実行することなく、ステップS1190に処理を進めて、燃料電池スタック20の発電を停止する。
図19は、ステップS1180で実行される暖機運転実行ルーチンを示すフローチャートである。この暖機運転実行ルーチンに処理が移行すると、ECU40のCPUは、まず、温度センサ38により検出された冷却水温T1を取り込む(ステップS1300)。次いで、CPUは、その冷却水温T1が基準温度Td以下であるか否かを判断する(ステップS1310)。ここで、基準温度Tdとは、燃料電池スタック20内で水が凍結する可能性がある場合に対応する冷却水温であり、予め設定してECU40内に記憶されている。例えば、本実施例では、第1実施例における第1の基準温度Ta1と同一の値である2℃であってもよいし、この実施例固有の値であってもよい。
ステップS1310において、冷却水温T1が基準温度Td以下であると判断された場合には、燃料電池スタック20の暖機運転を行なうべく、CPUは、燃料電池スタック20の発電を継続させる(ステップS1320)。ステップS1320の処理は、具体的には、所定時間だけ遅延させる等して、発電状態にある燃料電池スタック20の運転を継続させるだけのものである。ステップS1320の実行後、ステップS1300に処理を戻して、ステップS1300、S1310の処理を繰り返し実行させる。
一方、ステップS1310において、冷却水温T1が基準温度Tdを上回ると判断したときには、燃料電池スタック20内で水が凍結する可能性がないとして、CPUは、暖機運転を行なうことなく、「リターン」に抜けて、この暖機運転実行ルーチンを一旦終了する。すなわち、上記構成の暖機運転実行ルーチンによれば、冷却水温T1が基準温度Tdを上回るまで燃料電池スタック20の発電が継続され、基準温度Tdに達すると、燃料電池スタック20の発電が停止される。
この暖機運転実行ルーチンの一連の処理が、図16における暖機運転実行部1041に対応する。また、停止時暖機運転制御ルーチンにおけるステップS1100〜S1110、ステップS1120〜S1140、S1150、S1160、S1170〜1190が、図16における温度情報取得部1042、凍結予測部1043、報知部1044、暖機運転要否取込部1045、暖機運転許可・禁止部1046にそれぞれ対応する。
以上のように構成された第4実施例の電気自動車10によれば、始動スイッチ58がオン状態からオフ状態へ切り換えられた時に、外気温T2から燃料電池スタック20の内部での水の凍結が予測されて、その予測結果がモニタ装置1010に表示される。電気自動車10の操作者は、その予測結果を見て、その予測結果に基づいて停止時暖機運転の要否を判断する。その判断結果はキー入力装置1020からECU40に入力されて、ECU40は、暖機運転を行なう暖機運転実行ルーチンの実行を、その判断結果に基づいて許可したり、禁止したりする。
したがって、利用者が停止時暖機運転が必要であると判断したときだけ、停止時暖機運転を実行可能とすることができる。例えば、短時間の内に電気自動車10を運転する予定がある場合には、燃料電池スタック20が余熱により温まっていることから例え「凍結のおそれ有り」の観測結果を受信しても、暖機運転を実行させないようにすることができる。このために、不必要時に停止時暖機運転が実行されることがなくなることから、無駄に水素が消費されることを防止することができる。
この第4実施例の変形例について、次に説明する。
(4−1)前記第4実施例では、暖機運転実行部1041(暖機運転実行ルーチン)において、冷却水温T1に基づいて暖機運転を実行させているが、これに換えて、燃料電池スタック20の内部温度を直接検出して暖機運転を実行させてもよい。要は、燃料電池の内部温度が所定値以下に低下した場合に、暖機運転を行なうようにすればよく、「燃料電池の内部温度」としては、燃料電池スタック20の内部温度を反映する値であれば、その内部温度を必ずしも直接検出したものである必要もなく、種々の測定値を用いることができる。例えば、水素供給装置24として、水素ガスを貯蔵する装置に代えて改質器を備える装置を用いることとすれば、改質器の内部温度や、燃料電池スタック20に供給される燃料ガスの温度に基づいて判断することができる。また、燃料電池スタック20の内部温度を反映する値の一つとして、外気温を検出することとしてもよい。
(4−2)また、前記第4実施例では、凍結予測部42において、外気温T2に基づいて、燃料電池スタック20の内部での水の凍結を予測しているが、外気温T2に換えて、燃料電池スタック20への吸入空気の温度、冷却水温(運転に伴う温度上昇が少ない例えば運転時間が短い時等に利用可能)等、燃料電池スタック20の外気温に関わる温度情報であれば種々の値を用いることができる。
(4−3)前記第4実施例およびその変形例(1−1)、(1−2)では、凍結予測部42において、一つの時点の温度情報に基づいて、凍結予測を行なっていたが、これに換えて、外気温T2の経時変化を求めて、この経時変化から所定時間後の温度情報を予測し、その温度情報の予測値が、所定のしきい値以下となったときに、「凍結のおそれ有り」と予測する構成とすることもできる。この構成によれば、予測結果の精度を向上させることができる。
(4−4)前記第4実施例では、電気自動車10に搭載されるECU40により、外気温T2から燃料電池スタック20の内部での水の凍結を予測して、その予測結果をモニタ装置1010に表示する構成としていたが、これに換えて、外気温T2をそのままモニタ装置1010に表示する構成とすることもできる。この構成によれば、利用者は、その外気温T2を見て、頭の中で外気温T2から燃料電池スタック20で凍結の発生のおそれがあるかを予測して、暖機運転の要否の判断を行なう。かかる構成によっても第4実施例と同様の効果を奏する。
(4−5)前記第4実施例では、電気自動車10に搭載されるECU40により、外気温T2から燃料電池スタック20の内部での水の凍結を予測して、その予測結果をモニタ装置1010に表示する構成としていたが、これに換えて、その予測結果をスピーカ等から音声により報知する構成とすることもできる。また、上記変形例(4−4)において、外気温T2を音声により報知する構成とすることもできる。
(4−6)前記第4実施例およびその変形例(4−1)〜(4−5)では、凍結予測部42において凍結予測の基となる温度情報を、センサ等の測定値としていたが、これに換えて、外部から提供される外気温に関わる温度情報とすることもできる。温度情報としては、第1実施例に対する変形例としての第2実施例の場合と同様に、天気予報データから抽出した最低気温の予測値T3とすることができる。すなわち、第2実施例と同様に、ナビゲーションシステムから電気自動車10の現在の位置情報を取り込み、インターネット等のネットワーク上にある天気予報データベースにアクセスして、その取り込んだ車両位置情報から定まる位置付近の天気予報データを取り込む。そして、その取り込んだ天気予報データから最低気温の予測値T3を抽出する。この最低気温の予測値T3に基づいて凍結予測を行なう。
(4−7)前記変形例(4−6)では、凍結予測部42において、最低気温の予測値T3に基づいて凍結予測を行なっていたが、これに換えて、最低気温の予測値T3と外気温T2との双方を基に凍結予測を行なう構成とすることもできる。この構成によれば、予測精度を一層向上することができる。
H.第5実施例とその変形例:
本発明の第5実施例について説明する。この第5実施例は、第4実施例と比較して、ハードウェアについては同一である。ソフトウェアについては、停止時暖機運転制御ルーチンの構成が相違し、その他の点は同一である。この第5実施例では、第4実施例と同じハードウェアのパーツには同じ番号をつけて説明する。
図20は、第5実施例における停止時暖機運転制御ルーチンを示すフローチャートである。この停止時暖機運転制御ルーチンは、電気自動車10のECU40において、所定時間(例えば、100msec)毎に繰り返し実行される。この停止時暖機運転制御ルーチンにおけるステップS1500、S1510、S1550ないしS1580は、第1実施例におけるS1100、S1110、S1160ないしS1190と同一の内容である。
図示するように、ECU40に内蔵されるCPUは、ステップS1510の実行後、ステップS1520に処理を進めて、温度センサ38により検出された冷却水温T1を取り込む。次いで、CPUは、その冷却水温T1とステップS1510で取り込んだ外気温T2に基づいて、再起動可能停止時間TMを算出する処理を行なう(ステップS1530)。電気自動車100を停止した直後においては、燃料電池スタック20は余熱により温まっており、燃料電池スタック20の内部は直ちに凍結することはない。その後、経時と共に燃料電池スタック20は冷えていき、内部は凍結に至る。この電気自動車100を運転停止してから燃料電池スタック20の内部での水が凍結に至るまでの凍結時間を、再起動可能停止時間TMとして、ステップS1530でその算出を図っている。
図21は、冷却水温T1と外気温T2と再起動可能停止時間TMとの関係を示すグラフである。図示するように、冷却水温T1が一定であれば、外気温T2が高くなるほど、再起動可能停止時間TMは長くなり、さらに、冷却水温T1が高くなるほど、再起動可能停止時間TMは長くなる。この実施例では、上記グラフに示した関係を示すマップが、ECU40のROMに予め記憶されており、ステップS1530では、そのマップをROMから読み出して、ステップS1510,S1520で取り込んだ外気温T2と冷却水温T1を上記マップに照らし合わせることで、外気温T2と冷却水温T1に応じた再起動可能停止時間TMを求めている。
図20に戻り、CPUは、ステップS1530の実行後、ステップS1530で算出した再起動可能停止時間TMをモニタ装置1010に表示する(ステップS1540)。モニタ装置1010の表示画面には、図示はしないが、その再起動可能停止時間TMとともに、図18に示した「停止時暖機運転 要」のボタンBT11と「停止時暖機運転 否」のボタンBT12とが表示される構成とする。利用者は、表示された再起動可能停止時間TMを見て、その再起動可能停止時間TMの内に電気自動車10を運転する予定がある場合には、燃料電池スタック20の凍結のおそれはないとして、「停止時暖機運転 否」のボタンBT12をキータッチし、電気自動車10の次回の運転予定が、再起動可能停止時間TMを超える時間である場合には、「停止時暖機運転 要」のボタンBT11をキータッチする。
ステップS1550では、CPUは、キータッチにより入力された停止時暖機運転の要否の判断結果を取り込む。ステップS1550の実行後、ステップS1560に処理を進める。
以上のように構成された第5実施例の電気自動車10によれば、始動スイッチ58がオン状態からオフ状態へ切り換えられた時に、外気温T2と冷却水温T1に基づいて再起動可能停止時間TMが算出されて、その算出結果がモニタ装置1010に表示される。電気自動車10の操作者は、その再起動可能停止時間TMを見て停止時暖機運転の要否を判断する。その判断結果はキー入力装置1020からECU40に入力されて、ECU40は、暖機運転を行なう暖機運転実行ルーチンの実行を、その判断結果に基づいて許可したり、禁止したりする。
したがって、利用者が停止時暖機運転が必要であると判断したときだけ、停止時暖機運転を実行可能とすることができる。例えば、再起動可能停止時間TM内に電気自動車10を運転する予定がある場合には、暖機運転を実行させないようにすることができる。このために、不必要時に停止時暖機運転が実行されることがなくなることから、無駄に水素が消費されることを防止することができる。
この第5実施例の変形例について、次に説明する。
(5−1)前記第5実施例では、再起動可能停止時間TMの算出の基となる外気温に関わる温度情報を、外気温センサ57により検出された外気温T2としていたが、この外気温T2に換えて、吸気温度センサ(図示せず)により検出される燃料電池スタック20への吸入空気の温度等、燃料電池スタック20の外気温に関わる温度情報を反映する様々な値を用いることができる。
(5−2)前記第5実施例およびその変形例(5−1)では、「外気温に関わる温度情報」を、センサ等の測定値としていたが、これに換えて、外部から提供される外気温に関わる温度情報とすることもできる。温度情報としては、第1実施例に対する変形例としての第2実施例の場合と同様に、天気予報データから抽出した最低気温の予測値T3とすることができる。すなわち、第2実施例と同様に、ナビゲーションシステムから電気自動車10の現在の位置情報を取り込み、インターネット等のネットワーク上にある天気予報データベースにアクセスして、その取り込んだ車両位置情報から定まる位置付近の天気予報データを取り込む。そして、その取り込んだ天気予報データから最低気温の予測値T3を抽出する。この最低気温の予測値T3と、冷却水温T1に基づいて再起動可能停止時間TMを算出する。
(5−3)前記第5実施例では、再起動可能停止時間TMの算出の基となる他のパラメータとして冷却水温T1を用いているが、この冷却水温T1は、燃料電池スタック20の内部温度を反映する様々な値に換えることができる。
(5−4)ステップS1540では、再起動可能停止時間TMをモニタ装置1010に表示することにより、利用者に対する報知を行なっていたが、これに換えて、再起動可能停止時間TMを音声により報知する構成とすることもできる。
(5−5)前記第5実施例では、運転停止時における暖機運転を行なうに際して、燃料電池スタック20の内部での水が凍結に至るまでの凍結時間を予測して、その予測結果を利用者に報知していたが、これに換えて、運転停止中における保温運転を行なうに際しても、燃料電池スタック20の内部での水が凍結に至るまでの凍結時間を予測して、その予測結果を利用者に報知する構成とすることもできる。例えば、第1実施例の保温運転制御ルーチン(図3)において、ステップS110ないしS140を、前記第5実施例の停止時暖機運転制御ルーチンにおけるステップS1510ないしS1530に換えて、ステップS150で、ステップS1530で算出した再起動可能停止時間(運転停止中であるから、ここでは「起動可能停止時間」と呼ぶのが好ましい)TMを、予測結果として送信する構成とすればよい。
I.第6実施例とその変形例:
本発明の第6実施例について説明する。この第6実施例は、第3実施例(図7参照)と比較して、同一のハードウェア構成を備える。その上で、ソフトウェアについては、保温運転制御ルーチンに換えて停止時暖機運転制御ルーチンが実行される。この第6実施例では、第3実施例と同じハードウェアのパーツには同じ番号をつけて説明する。
図22は、第6実施例における停止時暖機運転制御ルーチンを示すフローチャートである。この停止時暖機運転制御ルーチンは、ECU40において、所定時間(例えば、100msec)毎に繰り返し実行される。この停止時暖機運転制御ルーチンにおけるステップS1710ないしS1730は、図12に示した第3実施例の変形例(3−1)の保温運転制御ルーチンにおけるステップS610ないし630と同一である。
図22に示すように、ECU40に内蔵されるCPUは、処理が開始されると、まず、始動スイッチ58がオン状態からオフ状態へ切り換えられた時であるか否かを判定する(ステップS1700)。このステップS1700は、前述した第4実施例におけるステップS1100と同一のものである。ここで、オン状態からオフ状態へ切り換えた時でない、すなわち運転停止時でないと判定された場合には、「リターン」に抜けてこの停止時暖機運転制御ルーチンを一旦終了する。一方、ステップS1700で、運転停止時であると判定された場合には、ステップS1710に処理を進める。
ステップS1710では、キー入力装置410からの許可期間(初日Zday、長さL)の入力が済んでいるか否かを判定する。この許可期間の入力は、キー入力装置410を構成するナビゲーションシステムの画面から行なわれる。
図23は、第6実施例におけるナビゲーションシステムの画面DS5の一例を示す説明図である。図示するように、画面DS5には、カレンダCL3が表示されており、利用者は、カレンダCL3に含まれる日付部分DY3をキータッチすることで、停止時暖機運転を実行可能とする期間、すなわち停止時暖機運転を許可する期間(上記許可期間)の初日を入力することができる。また、カレンダCL3には、許可期間の長さを入力するための矢印ボタンBT21が設けられている。利用者は、矢印ボタンBT21をキータッチして、長さの表示を増減することにより、許可期間の長さを入力することができる。なお、この入力は、別ルーチンにより様々なタイミングで行なうことができる。
図22に戻って、ステップS1710では、前述した許可期間(初日Zday、長さL)の入力が済んでいるか否かを判定する。ここで済んでいないと判定された場合には、「リターン」に抜けてこの停止時暖機運転制御ルーチンを一旦終了する。一方、ステップS1710で、入力が済んでいると判定された場合には、タイマ412より、現在の日付(Yday)を取り込み(ステップS1720)、現在の日付(Yday)が、キー入力装置410から入力された許可期間に含まれるか否かを判定する(ステップS1730)。すなわち、Ydayが、許可期間の初日(Zday)から長さL日の間に含まれるか否かを判定する。
図24は、この判定を説明するための説明図である。例えば、長さLを3日として、図中「−3」と記載されている日が、初日(Zday)とすると、そのZdayにL日を加えた日が、図中「0」と記載されている日となる。この「−3」と記載されている日から「0」と記載されている日までの期間に、現在の日付(Yday)が含まれるか否かを判定する。
ステップS1730で、現在の日付(Yday)が入力された許可期間に含まれると判定された場合には、暖機運転制御ルーチンを実行する(ステップS1740)。暖機運転制御ルーチンは、第4実施例と同一の処理である。その後、CPUは、ブロワ26およびポンプ36を停止させて燃料電池スタック20の発電を停止する(ステップS1750)。ステップS1750の実行後、「リターン」に抜けて、この停止時暖機運転制御ルーチンを一旦終了する。
一方、ステップS1730で現在の日付(Yday)が入力された許可期間に含まれないと判定された場合には、ステップS1740の処理を実行することなく、ステップS1750に処理を進めて、燃料電池スタック20の発電を停止する。
以上のように構成されたこの第6実施例では、図24に示すように、現在の日付(Yday)が、初日(Zday)と長さ(L日)により入力した許可期間に含まれる場合には、停止時暖機運転の実行が許可され、含まれない場合には、停止時暖機運転の実行が禁止される。このために、長期間、電気自動車が運転されないようなときには停止時暖機運転が実行されることがないから、無駄に燃料(水素)が消費されることを防止することができる。例えば、寒冷地への旅行が決まっているような場合に、その旅行期間を前記画面DS5から指定することで、その旅行期間だけ停止時暖機運転を実行させて、それ以外の日には暖機運転は実行させないことができる。
前記第6実施例の変形例について、次に説明する。
(6−1)第6実施例では、利用者は、停止時暖機運転を実行可能とする許可期間を入力するように構成していたが、これに換えて、燃料電池スタック20の内部で水が凍結するおそれのある運転予定日(以下、「凍結運転予定日」と呼ぶ)を入力する構成とすることもできる。図25は、この変形例のキー入力装置410(第6実施例と同じパーツには同一の番号をつけた)を構成するナビゲーションシステムの画面DS6の一例を示す説明図である。図示するように、画面DS6には、カレンダCL4が表示されており、利用者は、カレンダCL4に含まれる日付部分DY4をキータッチすることで、上記凍結運転予定日を入力することができる。なお、この入力は、別ルーチンにより様々なタイミングで行なうことができる。
図26は、第6実施例の変形例(6−1)における停止時暖機運転制御ルーチンを示すフローチャートである。この停止時暖機運転制御ルーチンは、電気自動車400のECU40において、所定時間毎に繰り返し実行される。この停止時暖機運転制御ルーチンにおけるステップS1800、S1820、S1840、1850は、第3実施例におけるステップS1700、S1720、S1740、1750と同一の内容である。
図26に示すように、ECU40に内蔵されるCPUは、処理が開始されると、まず、始動スイッチ58がオン状態からオフ状態へ切り換えられた時であるか否かを判定し(ステップS1800)、その切り換えた時でない、すなわち運転停止時でないと判定された場合には、「リターン」に抜けてこの保温運転制御ルーチンを一旦終了する。一方、ステップS1800で、運転停止時であると判定された場合には、ステップS1810に処理を進める。
ステップS1810では、キー入力装置410からの前述した凍結運転予定日の入力が済んでいるか否かを判定する。ここで済んでいないと判定された場合には、「リターン」に抜けてこの停止時暖機運転制御ルーチンを一旦終了する。一方、ステップS1810で、入力が済んでいると判定された場合には、タイマ412より、現在の日付(Yday)を取り込む(ステップS1820)。
その後、CPUは、現在の日付(Yday)が、入力した凍結運転予定日(Wday)より3日前以降であるか否かを判定する(ステップS1830)。図27は、この判定を説明するための説明図である。図中「−3」と記載されている日付が、凍結運転予定日(Wday)より3日前に相当し、ステップS530では、この「−3」と記載されている日付以降の期間に、現在の日付(Yday)が含まれるか否かを判定する。
図26に戻り、ステップS1930で、現在の日付(Yday)が次回運転日(Wday)より3日前以降であると判定された場合には、停止時暖機運転実行ルーチンを実行する(ステップS1840)、その後、CPUは、ブロワ26およびポンプ36を停止させて燃料電池スタック20の発電を停止する(ステップS1850)。ステップS1850の実行後、「リターン」に抜けて、この停止時暖機運転制御ルーチンを一旦終了する。
一方、ステップS1830で現在の日付(Yday)が入力された許可期間に含まれないと判定された場合には、ステップS1840の処理を実行することなく、ステップS1850に処理を進めて、燃料電池スタック20の発電を停止する。
以上のように構成されたこの第6実施例の変形例では、図27に示すように、凍結運転予定日(Wday)より3日前以降であれば、停止時暖機運転の実行が許可されることになり、凍結運転予定日(Wday)より3日前より前であれば、停止時暖機運転の実行が禁止される。このために、長期間、電気自動車が凍結状態で運転を行なうような予定がないときには停止時暖機運転が実行されることがないから、無駄に燃料(水素)が消費されることを防止することができる。例えば、寒冷地への移転が決まっているような場合に、その移転日を前記画面DS5から指定することで、その移転日より3日前以降に停止時暖機運転を実行させて、その日以前には暖機運転は実行させないことができる。
なお、上記3日前というのは、予定日に対して3日間の誤差を許容させるためのもので、ECU40で予め設定されたものである。したがって、より確実性を高めるために、4日、5日というようにより長い日にちを予め設定してもよいし、あるいは、2日、1日というようにより短い日にちを予め設定することも可能である。また、この日にちを利用者によって、キー入力装置410等から設定可能な構成とすることもできる。
(6−2)第6実施例のもう一つの変形例について説明する。この変形例では、前記第6実施例において、さらに、第1実施例と同様の通信装置59を備える構成として、第3実施例に対する変形例(3−3)と同様に、停止時暖機運転を許可する許可期間(初日Zday、長さL)を、キー入力装置410に換えて、電気自動車400から離れた場所に載置された通信端末装置によってデータ通信によって設定可能とすることができる。
(6−3)前記第6実施例の変形例(6−2)では、第6実施例の構成において、通信端末装置からの入力を可能とした構成であるが、同様に、第6実施例の変形例(6−1)において、通信端末装置からの凍結運転予定日(Wday)の入力を可能とした構成とすることもできる。
(6−4)また、前記第6実施例および変形例(6−1)、(6−2)、(6−3)では、利用者によって入力される許可期間(初日Zday、長さL)や凍結運転予定日(Wday)、タイマ412から取り込むデータは、日にちを単位とするものであったが、これに換えて、日にちと時刻を単位としてもよい。
(6−5)さらに、前記第6実施例または変形例(6−1)において、本運転制御ルーチンの実行の許可条件として、第1実施例および第2実施例の凍結予測結果を追加する構成としてもよい。第6実施例において、ステップS1730で肯定判別されたとき、第1実施例のステップS110ないしS140の処理(あるいは、第2実施例のステップS310ないしS360)を行ない、予測結果が、「凍結おそれ有り」となったときに、初めて暖機運転実行ルーチンの実行を許可する。また、第6実施例の変形例(6−1)において、ステップS1830で肯定判別されたとき、第1実施例のステップS110ないしS140の処理(あるいは、第2実施例のステップS310ないしS360)を行ない、予測結果が、「凍結おそれ有り」となったときに、初めて暖機運転実行ルーチンの実行を許可する。これらの構成によれば、第6実施例および第6実施例変形例(6−1)と同様な効果を奏し、さらには、停止時暖機運転を確実に動作させることもできる。
さらに、本発明は上記の実施例や変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
例えば、第4ないし第6実施例およびそれらの変形例において、暖機運転実行部1041(暖機運転実行ルーチン)は、燃料電池スタックの発電を停止するに際して、冷却水温T1が基準温度Td以下となる期間だけ燃料電池スタックを継続運転する構成であったが、これに換えて、予め定めた時間だけ燃料電池スタックの継続運転を行なう構成とすることができる。あるいは、冷却水温T1に基づいて定められた所定時間だけ継続運転を行なう構成とすることもできる。
また、暖機運転実行手段として、第1ないし第3実施例およびそれらの変形例では、電気自動車が運転停止状態にある時(運転停止中)に、燃料電池スタックを保温運転する構成とし、第4ないし第6実施例およびそれらの変形例では、電気自動車の運転停止要求があった時に、燃料電池スタックを暖機運転する構成としていたが、要は、電気自動車の運転停止要求があった以後に、燃料電池を暖機運転する構成であればいずれの暖機運転にも適用することができる。
さらに、第1ないし第6実施例およびそれらの変形例において、冷却水流路32の燃料電池スタック入口側にヒータを設けて、運転停止中における保温運転時、あるいは運転停止時における暖機運転時に、燃料電池スタック20の発電を利用して、前記ヒータを通電させる構成とすることもできる。ヒータにより燃料電池スタック20を加熱することで、燃料電池スタック20の昇温を早めることができる。
また、自動車に限る必要もなく、自動車に換えてオートバイ、船舶等の他の移動体に適用する構成とすることができる。また、必ずしも移動体に限る必要もなく、燃料電池を搭載する定置用の装置に適用することもできる。さらに、利用者に対する予測結果をディスプレイへの表示に換えて、音声で報知したり、報知灯を点灯させたりすることによって報知する構成等でも可能である。
本発明の第1実施例としての電気自動車10の構成の概略を表わす概略構成図である。 保温運転制御時における電気自動車10と通信端末装置60の動作を機能的に示すブロック図である。 電気自動車10のECU40で実行される保温運転制御ルーチンと、通信端末装置60の装置本体70にて実行される保温運転指令ルーチンとを示すフローチャートである。 予測結果を表示するディスプレイユニットの画面DSの表示例を示す説明図である。 ステップS180で実行される保温運転実行ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の第2実施例における保温運転制御ルーチンの一部を示すフローチャートである。 本発明の第3実施例としての電気自動車400の構成の概略を表わす概略構成図である。 キー入力装置410を構成するナビゲーションシステムの画面DS2の一例を示す説明図である。 第3実施例における保温運転制御ルーチンを示すフローチャートである。 ステップS530による判定を説明するための説明図である。 第3実施例の変形例(3−1)のキー入力装置410を構成するナビゲーションシステムの画面DS3の一例を示す説明図である。 第3実施例の変形例(3−1)における保温運転制御ルーチンを示すフローチャートである。 ステップS630による判定を説明するための説明図である。 第3実施例の変形例(3−2)における保温運転制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の第4実施例としての電気自動車1000の構成の概略を表わす概略構成図である。 停止時暖機運転時における電気自動車1000のECU40の動作を機能的に示すブロック図である。 第4実施例における停止時暖機運転制御ルーチンを示すフローチャートである。 予測結果を表示するモニタ装置1010の画面DS4の表示例を示す説明図である。 ステップS1180で実行される暖機運転実行ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の第5実施例における停止時暖機運転制御ルーチンを示すフローチャートである。 冷却水温T1と外気温T2と再起動可能停止時間TMとの関係を示すグラフである。 本発明の第6実施例における停止時暖機運転制御ルーチンを示すフローチャートである。 第6実施例におけるナビゲーションシステムの画面DS5の一例を示す説明図である。 ステップS1730による判定を説明するための説明図である。 第6実施例の変形例(6−1)を構成するナビゲーションシステムの画面DS6の一例を示す説明図である。 変形例(6−1)における停止時暖機運転制御ルーチンを示すフローチャートである。 ステップS1830における判定を説明するための説明図である。
符号の説明
10...電気自動車
20...燃料電池スタック
24...水素供給装置
26...ブロワ
30...冷却装置
32...冷却水流路
34...ラジエータ
36...ポンプ
38...温度センサ
40...電子制御ユニット(ECU)
41...保温運転実行部
41a...温度情報取得部
42...凍結予測部
43...送信部
44...保温運転要否受信部
45...保温運転許可・禁止部
50...2次電池
52...DC/DCコンバータ
54...インバータ
56...モータ
57...外気温センサ
58...始動スイッチ
59...通信装置
60...通信端末装置
70...装置本体
71...受信部
72...報知部
73...保温運転要否送信部
80...ディスプレイユニット
90...キーボード
91...マウス
400...電気自動車
410...キー入力装置
412...タイマ
1000...電気自動車
1010...モニタ装置
1020...キー入力装置
1041...暖機運転実行部
1042...温度情報取得部
1043...凍結予測部
1044...報知部
1045...暖機運転要否取込部
1046...暖機運転許可・禁止部
T1...冷却水温
T2...外気温
T3...最低気温予測値

Claims (23)

  1. 燃料電池を搭載する燃料電池搭載装置であって、
    当該燃料電池搭載装置の運転停止要求があった以後に、前記燃料電池を暖機運転する暖機運転実行手段と、
    前記運転停止要求があった以後の所定の時期に、当該燃料電池搭載装置の外気温に関わる温度情報を取得する温度情報取得手段と、
    前記温度情報取得手段により取得した温度情報に基づいて、前記燃料電池の内部での水の凍結を予測する凍結予測手段と、
    前記凍結予測手段による予測結果を利用者に報知する報知手段と、
    前記報知手段による報知を受けた前記利用者による前記暖機運転の要否の判断結果を取り込む暖機運転要否取込手段と、
    該取り込んだ判断結果に基づいて、前記暖機運転実行手段による暖機運転を許可または禁止する暖機運転許可・禁止手段と
    を備える燃料電池搭載装置。
  2. 燃料電池を搭載する燃料電池搭載装置であって、
    当該燃料電池搭載装置の運転停止要求があった以後に、前記燃料電池を暖機運転する暖機運転実行手段と、
    前記運転停止要求があった以後の所定の時期に、当該燃料電池搭載装置の外気温に関わる温度情報を取得する温度情報取得手段と、
    前記温度情報取得手段により取得した温度情報を利用者に報知する報知手段と、
    前記報知手段による報知を受けた前記利用者による前記暖機運転の要否の判断結果を取り込む暖機運転要否取込手段と、
    該取り込んだ判断結果に基づいて、前記暖機運転実行手段による暖機運転を許可または禁止する暖機運転許可・禁止手段と
    を備える燃料電池搭載装置。
  3. 請求項1または2に記載の燃料電池搭載装置であって、
    前記暖機運転実行手段は、当該燃料電池搭載装置が運転停止状態にある時に、前記燃料電池を保温運転する構成であり、
    前記温度情報取得手段は、当該燃料電池搭載装置が運転停止状態にある時に、前記温度情報を取得する構成である
    燃料電池搭載装置。
  4. 請求項3に記載の燃料電池搭載装置であって、
    前記報知手段は、当該燃料電池搭載装置から離れた通信端末装置との間でデータ通信を行なう通信手段を利用して報知を行なう構成であり、
    前記暖機運転要否取込手段は、前記通信手段を利用して取り込みを行なう構成である
    燃料電池搭載装置。
  5. 請求項3または4に記載の燃料電池搭載装置であって、
    前記温度情報取得手段は、当該燃料電池搭載装置の外気温を前記温度情報として検出する外気温検出手段により構成される燃料電池搭載装置。
  6. 請求項3ないし5のいずれかに記載の燃料電池搭載装置であって、
    前記温度情報取得手段は、当該燃料電池搭載装置の周囲の最低気温についての予報データを前記温度情報として取得する予報データ取得手段により構成される燃料電池搭載装置。
  7. 請求項1または2に記載の燃料電池搭載装置であって、
    前記暖機運転実行手段は、当該燃料電池搭載装置の運転停止要求があった時に、前記燃料電池を所定期間継続運転する構成であり、
    前記温度情報取得手段は、当該燃料電池搭載装置の運転停止要求があった時に、前記温度情報を取得する構成である
    燃料電池搭載装置。
  8. 請求項7に記載の燃料電池搭載装置であって、
    前記温度情報取得手段は、当該燃料電池搭載装置の外気温を前記温度情報として検出する外気温検出手段により構成される燃料電池搭載装置。
  9. 請求項7または8のいずれかに記載の燃料電池搭載装置であって、
    前記温度情報取得手段は、当該燃料電池搭載装置の周囲の最低気温についての予報データを前記温度情報として取得する予報データ取得手段により構成される燃料電池搭載装置。
  10. 請求項1に記載の燃料電池搭載装置であって、
    前記凍結予測手段は、前記燃料電池の内部での水が凍結に至るまでの凍結時間を予測する構成である
    燃料電池搭載装置。
  11. 燃料電池を搭載する燃料電池搭載装置であって、
    当該燃料電池搭載装置の運転停止要求があった以後に、前記燃料電池を暖機運転する暖機運転実行手段と、
    前記運転停止要求があった以後の所定の時期に、当該燃料電池搭載装置の外気温に関わる温度情報を取得する温度情報取得手段と、
    前記温度情報取得手段により取得した温度情報に基づいて、前記燃料電池の内部での水の凍結を予測する凍結予測手段と、
    前記凍結予測手段による予測結果を利用者に報知する報知手段と
    を備える燃料電池搭載装置。
  12. 燃料電池を搭載する燃料電池搭載装置であって、
    当該燃料電池搭載装置の運転停止要求があった以後に、前記燃料電池を暖機運転する暖機運転実行手段と、
    利用者による入力装置からの入力操作に基づいて、当該燃料電池搭載装置の次回運転の予定日に関する情報を入力する運転予定情報入力手段と、
    現在の日付を示す計時手段と、
    前記運転予定情報入力手段により入力された情報と前記計時手段で示される現在の日付に基づいて、前記暖機運転実行手段による暖機運転を許可または禁止する暖機運転許可・禁止手段と
    を備える燃料電池搭載装置。
  13. 燃料電池を搭載する燃料電池搭載装置であって、
    当該燃料電池搭載装置の運転停止要求があった以後に、前記燃料電池を暖機運転する暖機運転実行手段と、
    利用者による入力装置からの入力操作に基づいて、前記暖機運転を実行可能とする期間に関する情報を入力する運転予定情報入力手段と、
    現在の日付を示す計時手段と、
    前記運転予定情報入力手段により入力された情報と前記計時手段で示される現在の日付に基づいて、前記暖機運転実行手段による暖機運転を許可または禁止する暖機運転許可・禁止手段と
    を備える燃料電池搭載装置。
  14. 請求項11ないし13のいずれかに記載の燃料電池搭載装置であって、
    前記暖機運転実行手段は、当該燃料電池搭載装置が運転停止状態にある時に、前記燃料電池を保温運転する構成であり、
    前記温度情報取得手段は、当該燃料電池搭載装置が運転停止状態にある時に、前記温度情報を取得する構成である
    燃料電池搭載装置。
  15. 請求項11ないし13のいずれかに記載の燃料電池搭載装置であって、
    前記暖機運転実行手段は、当該燃料電池搭載装置の運転停止要求があった時に、前記燃料電池を所定期間継続運転する構成であり、
    前記温度情報取得手段は、当該燃料電池搭載装置の運転停止要求があった時に、前記温度情報を取得する構成である
    燃料電池搭載装置。
  16. 燃料電池を搭載する燃料電池搭載装置であって、
    当該燃料電池搭載装置が運転停止状態にある時に、前記燃料電池を保温運転する保温運転実行手段と、
    利用者による入力装置の入力操作を受け付けて、前記保温運転の要否を指示する信号を出力する保温運転要否指示手段と、
    前記保温運転要否指示手段からの信号を取り込んで、該信号に基づいて、前記保温運転実行手段による保温運転を許可または禁止する保温運転許可・禁止手段と
    を備える燃料電池搭載装置。
  17. 前記燃料電池搭載装置は、移動体である請求項1ないし16のいずれかに記載の燃料電池搭載装置。
  18. 燃料電池を搭載する燃料電池搭載装置と、該燃料電池搭載装置との間でデータ通信可能な通信端末装置とを備えた燃料電池搭載装置システムであって、
    前記燃料電池搭載装置は、
    当該燃料電池搭載装置の運転停止要求があった以後に、前記燃料電池を暖機運転する暖機運転実行手段と、
    前記運転停止要求があった以後の所定の時期に、当該燃料電池搭載装置の外気温に関わる温度情報を取得する温度情報取得手段と、
    前記温度情報取得手段により取得した温度情報に基づいて、前記燃料電池の内部での水の凍結を予測する凍結予測手段と、
    前記凍結予測手段による予測結果を、データ通信によって前記通信端末装置に送信する送信手段と
    を備え、
    前記通信端末装置は、
    前記予測結果を受信する受信手段と、
    該受信した予測結果を利用者に報知する報知手段と、
    前記報知手段による報知を受けた前記利用者による前記暖機運転の要否の判断結果を、データ通信によって前記燃料電池搭載装置に送信する暖機運転要否送信手段と
    を備え、
    さらに、前記燃料電池搭載装置は、
    前記通信端末装置から送られてくる前記判断結果を受信する暖機運転要否受信手段と、
    該受信した判断結果に基づいて、前記暖機運転実行手段による暖機運転を許可または禁止する暖機運転許可・禁止手段と
    を備える燃料電池搭載装置システム。
  19. 燃料電池を搭載する燃料電池搭載装置と、該燃料電池搭載装置との間でデータ通信可能な通信端末装置とを備えた燃料電池搭載装置システムであって、
    前記燃料電池搭載装置は、
    当該燃料電池搭載装置の運転停止要求があった以後に、前記燃料電池を暖機運転する暖機運転実行手段と、
    前記運転停止要求があった以後の所定の時期に、当該燃料電池搭載装置の外気温に関わる温度情報を取得する温度情報取得手段と、
    前記温度情報取得手段により取得した温度情報を、データ通信によって前記通信端末装置に送信する送信手段と
    を備え、
    前記通信端末装置は、
    前記温度情報を受信する受信手段と、
    該受信した温度情報を利用者に報知する報知手段と、
    前記報知手段による報知を受けた前記利用者による前記暖機運転の要否の判断結果を、データ通信によって前記燃料電池搭載装置に送信する暖機運転要否送信手段と
    を備え、
    さらに、前記燃料電池搭載装置は、
    前記通信端末装置から送られてくる前記判断結果を受信する暖機運転要否受信手段と、
    該受信した判断結果に基づいて、前記暖機運転実行手段による暖機運転を許可または禁止する暖機運転許可・禁止手段と
    を備える燃料電池搭載装置システム。
  20. 請求項18または19に記載の燃料電池搭載装置システムであって、
    前記暖機運転実行手段は、当該燃料電池搭載装置が運転停止状態にある時に、前記燃料電池を保温運転する構成であり、
    前記温度情報取得手段は、当該燃料電池搭載装置が運転停止状態にある時に、前記温度情報を取得する構成である
    燃料電池搭載装置システム。
  21. 請求項20に記載の燃料電池搭載装置システムであって、
    前記温度情報取得手段は、当該燃料電池搭載装置の外気温を前記温度情報として検出する外気温検出手段により構成される燃料電池搭載装置システム。
  22. 請求項20に記載の燃料電池搭載装置システムであって、
    前記温度情報取得手段は、当該燃料電池搭載装置の周囲の最低気温についての予報データを前記温度情報として取得する予報データ取得手段により構成される燃料電池搭載装置システム。
  23. 前記燃料電池搭載装置は、移動体である請求項18ないし22のいずれかに記載の燃料電池搭載装置システム。
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