JP2007026822A - 燃料電池システムの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 アイドルストップ後の蓄電量不足により、車両運転性が低下することを防止する。
【解決手段】 燃料電池発電電力検出手段９は燃料電池２の発電電力Ｐ２を検出する。駆動モータ電力検出手段１０は駆動モータ４の消費電力Ｐ１を検出する。蓄電装置入出力電力検出手段１１は蓄電装置７の入出力電力Ｐ３を検出する。パワープラント補機電力推定手段１２はパワープラント補機５の消費電力Ｐ４を推定する。制御装置８は、Ｐ１〜Ｐ４に基づいて、車両補機６の消費電力Ｐ５を算出し、Ｐ５が所定値より小さいとき、燃料電池システムの停止を許可する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電力需要が低下したときにアイドルストップを行う燃料電池システムの制御装置に関する。

従来、燃料電池に対する要求電力が所定値以下に低下したとき、蓄電装置の残量が所定値以上である場合に、燃料電池の発電を停止し、蓄電装置の残量が所定値以下となったとき発電を再開する燃料電池車両のアイドル制御装置が知られている（例えば、特許文献１）。
特開２００１−３５９２０４号公報（第５ページ、図２）

しかしながら、上記従来技術にあっては、アイドルストップ制御の可否を車両の補機消費電力を十分に考慮せずに判断していたため、ラジエターファンが作動していたり、エアコンの負荷が大きいときなど蓄電装置からの持ち出しが大きいと、アイドルストップできる時間が非常に短く、音の変化が乗員に違和感を与えたり、登坂路での発進のように連続して高負荷運転を行わなければならないときなどに、蓄電量が足りず、運転性を確保できないという問題点があった。

上記問題点を解決するために、本発明は、燃料電池と、前記燃料電池に空気を供給するコンプレッサ、前記燃料電池の燃料ガスを循環させる循環ポンプ、前記燃料電池に冷却水を循環させる冷却水ポンプのうちの少なくとも一つであるパワープラント補機と、前記燃料電池の余剰電力を充電するとともに発電電力が不足するときに放電する蓄電装置と、前記燃料電池及び前記蓄電池の電力を用いて車両を駆動する駆動モータと、を備えた燃料電池システムの制御装置において、前記燃料電池の発電電力を検出する燃料電池発電電力検出手段と、前記駆動モータの電力を検出する駆動モータ電力検出手段と、前記蓄電装置の入出力電力を検出する蓄電装置入出力電力検出手段と、前記パワープラント補機の電力を推定するパワープラント補機電力推定手段とを備え、前記検出又は推定された電力に基づいて燃料電池システムを停止したときの消費電力を算出し、該消費電力が所定値より小さいとき、燃料電池システムの停止を許可することを要旨とする。

本発明によれば、消費電力が大きいときの燃料電池システムの停止を避けることができ、燃料電池システムの発電復帰中の電力不足により、車両の運転性を損なうことを防止できるという効果がある。

次に、本発明に係る燃料電池システムの制御装置の実施形態について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係る燃料電池システムの制御装置が適用された燃料電池車両の概略構成図である。同図において、燃料電池システム１は、例えば固体高分子型の燃料電池２と、燃料電池２からの電力取り出しを制御するパワーマネジャー（Ｐ／Ｍ）３と、車両を駆動するとともに車両制動時に運動エネルギーを電力に回生する駆動モータ４と、燃料電池２の補機であるパワープラント補機５と、車両補機６と、蓄電装置７と、燃料電池システムの制御装置である制御装置８とを備えている。

パワーマネジャー３は、負荷に応じて変動する燃料電池２の電圧を所定の電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータを備えている。

駆動モータ４は、供給された直流を交流に変換するＤＣ／ＡＣインバータ及び交流回生電力を整流して直流に変換する整流回路を内蔵している。また駆動モータ４には、その電圧及び電流を検出するセンサが設けられ、図示しない信号線により制御装置８に電圧値、電流値が伝送される。

パワープラント補機５としては、燃料電池２に空気を供給するコンプレッサ、燃料電池２の燃料ガスを循環させる循環ポンプ、燃料電池２に冷却水を循環させる冷却水ポンプを備えていて、図２を参照して後述される。車両補機６には、図示しないエアコンディショナーやラジエターファン、各種ライト、カーステレオやナビゲーション装置等があげられる。

蓄電装置７は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の２次電池、或いは、電気二重層コンデンサ等の大容量コンデンサである。本実施例では、蓄電装置７として、バッテリーを備えているものとし、バッテリーは、その充放電電流をモニタすることにより充電状態（ＳＯＣ）を算出するバッテリーコントローラを備えているものとする。

ここで、パワーマネジャー３と、駆動モータ４とパワープラント補機５と、車両補機６と蓄電装置７は、互いに接続され、所定の直流電圧（例えば、数百［Ｖ］）で電力の授受を行う構成となっている。燃料電池２で発電された電力は、パワーマネジャー３を介して駆動モータ４、パワープラント補機５、車両補機６、及び蓄電装置７に供給する。燃料電池システム１を停止するときは、燃料電池２からの電力供給はストップし、蓄電装置７から駆動モータ４、車両補機６へ電力供給される。

制御装置８は、燃料電池２の発電電力を検出する燃料電池発電電力検出手段９と、駆動モータ４の電力を検出する駆動モータ電力検出手段１０と、蓄電装置７の入出力電力を検出する蓄電装置入出力電力検出手段１１と、パワープラント補機５の電力を推定するパワープラント補機電力推定手段１２とを備えている。そして、制御装置８は、前記検出又は推定された電力に基づいて燃料電池システムを停止したときの消費電力を算出し、該消費電力が所定値より小さいとき、燃料電池システムの停止を許可するとともに、燃料電池システム全体を制御する。

図２は、燃料電池２とパワープラント補機５の構成を説明するパワープラント構成図である。燃料電池２は、例えば固体高分子電解質を用いた高分子電解質型燃料電池である。高圧水素タンク等の水素貯蔵装置や燃料改質装置を用いた燃料供給装置２１は、燃料電池２の図示しないアノード（燃料極）へ燃料ガスとしての水素を供給する。アノードで発電反応に利用されなかった水素ガスは、燃料循環路２２及び循環ポンプ２３により再度燃料電池２へ供給される。燃料電池２のアノード及び燃料循環路２２に不純物が蓄積した場合、パージ弁２４を開いて不純物を含んだ燃料ガスを系外へ放出する。

酸化剤ガスとしての空気は、コンプレッサー２５により圧縮されて燃料電池２の図示しないカソード（酸化剤極）へ供給される。カソード出口には、空気圧調整弁２６が設けられ、その開度を調整することによりカソードの空気圧力が調整可能となっている。

冷却水ポンプ２７は、冷却水タンク２９と燃料電池２内部の図示しない冷却水経路との間で冷却水を循環させることにより、燃料電池２の温度を運転に適した温度に維持する。ここで、循環ポンプ２３、コンプレッサー２５及び冷却水ポンプ２７は、燃料電池２の発電電力で駆動されるパワープラント補機５である。

ところで、図１の車両補機６の消費電力は、車両周囲の環境、即ち、昼夜の別、温度、日射量、天候などや、車の使われ方によりさまざまであり、また多種のものとなるため、見積が非常に難しい。

次に、図３、４を参照して、車両補機６の消費電力と蓄電装置７の充電状態（ＳＯＣ）の変化について説明する。燃料電池システム１を停止する時には、ＳＯＣが所定値未満であれば、所定以上となるように燃料電池２の発電を継続して、この電力で蓄電装置７を充電し、ＳＯＣが所定値以上となるように制御する。

燃料電池２の発電停止後は、車両補機６の消費電力が大きいときには急激にＳＯＣが減り、短時間でＳＯＣがアイドルストップから発電状態への復帰する下限値にまで到達してしまう。一方、車両補機６の消費電力が小さいときには、ゆっくりＳＯＣが減っていくため、アイドルストップ復帰ＳＯＣに到達するまでの放電時間は長くなる。

また、蓄電装置７であるバッテリーの充電は、図３に示すように、バッテリーの温度が低いときと高いときとで充電できる速度が異なる。図４に示すように充電時間に比べて、放電時間が短いような場合には、運転者には、燃料電池システム１をアイドル停止している時間が短く感じられる。逆に充電時間に対して放電時間が長い場合には、燃料電池システム１をアイドル停止している時間が長く感じられる。

図５に、バッテリーＳＯＣの詳細な変化の一例を示す。制御装置８は、時刻ｔ０で燃料電池２の発電を停止すると判断すると、ｔ０からｔ１まで発電停止のための準備操作を行う。この停止準備操作には、燃料供給装置２１からの燃料供給停止、燃料供給停止後にアノードに残留した燃料ガスを発電により消費させてアノード圧力を低下させること、アノード圧力の低下に応じてカソード圧力を低下させること、燃料電池２の温度を所定温度以下に低下させること等が含まれる。

この停止準備時間（ｔ０〜ｔ１）には、車両補機６とともにパワープラント補機５のコンプレッサー２５、循環ポンプ２３、冷却水ポンプ２７が電力を消費するため、ＳＯＣの低下率が大きい。停止準備が終了すると、ｔ１からｔ２までは、パワープラント補機５の電力消費が無くなり、車両補機６のみによる電力消費となるため、ＳＯＣの低下率は小さくなる。

そして、ＳＯＣがアイドルストップ復帰判断ＳＯＣまで低下する（時刻ｔ２）と、制御装置は、アイドルストップを中断して燃料電池の運転状態に復帰するための発電準備操作を開始する。発電準備操作には、燃料供給装置２１からの燃料供給開始や、循環ポンプ２２、コンプレッサー２５及び冷却水ポンプ２７の起動等が含まれる。即ち、時刻ｔ２からｔ３までが発電準備時間となる。

この発電準備時間では、停止準備時間と同様に、車両補機６に加えてパワープラント補機５が作動するため、ＳＯＣの低下率が大きくなる。この発電準備時間中に、ＳＯＣがバッテリ固有の下限ＳＯＣ以下とならないように、アイドルストップ復帰判断ＳＯＣが設定されている。発電準備時間が時刻ｔ３に終了して、燃料電池２の発電が開始されると、燃料電池２の発電電力が車両補機６及びパワープラント補機５に供給される。このとき、駆動モータ４に電力供給の必要がなければ、蓄電装置７に充電が開始され、ＳＯＣが回復する。この充電は、ＳＯＣが目標ＳＯＣ（アイドルストップ開始ＳＯＣ）まで継続される。そして、ＳＯＣが目標ＳＯＣに到達すると、再びアイドルストップ準備が開始される。

図６は、本実施例１における制御装置８が実行する制御フローチャートである。まず、ステップ（以下、ステップをＳと略す）１０において、燃料電池システム１の停止要求の有無を判定する。例えば、車速が０［ｋｍ／ｈ］、ブレーキが踏まれている、アクセルペダルの踏み込み量が０、バッテリーＳＯＣが所定値以上、という条件が全て成立した場合に、燃料電池システムの停止要求が有ると判断する。車速センサ、ブレーキセンサ、ＳＯＣセンサの各検出値は、それぞれ制御装置に入力されているものとする。Ｓ１０の判断がＮＯの場合、Ｓ１９へ進んで、燃料電池システムの運転を継続して、リターンする。

Ｓ１０の判断がＹＥＳのとき、Ｓ１１において、駆動モータ４の電圧電流からその消費電力Ｐ１を算出する（駆動モータ電力検出手段）。

次いで、Ｓ１２で、燃料電池２の発電電力Ｐ２を算出する。発電電力Ｐ２は、パワーマネジャー３が取り出している電流ｉ２とそのときの電圧Ｖ２より算出する（燃料電池発電電力検出手段）。

次いで、Ｓ１３において、バッテリー入出電力Ｐ３を算出する。この値もバッテリーの電圧Ｖ３と出し入れされている電流ｉ３から算出する（蓄電装置入出力電力検出手段）。次いで、Ｓ１４において、パワープラント補機電力Ｐ４を算出する。コンプレッサー２５の消費電力の場合には、例えば、コンプレッサー回転数とコンプレッサー負荷（空気圧力）から、予め実験的に求めて記憶しておいた制御マップを参照して求められる。同様に冷却水ポンプ、循環ポンプについても消費電力が算出され、これら、コンプレッサー、冷却水ポンプ、循環ポンプの消費電力の合計をパワープラント補機電力Ｐ４として算出する（パワープラント補機消費電力推定手段）。

次いで、Ｓ１５において、これらの電力収支を示す式（１）を変形した式（２）により、車両補機電力Ｐ５を算出する。

Ｐ２＋Ｐ３ ＝ Ｐ１＋Ｐ４＋Ｐ５ …（１）
Ｐ５＝Ｐ２＋Ｐ３−（Ｐ１＋Ｐ４） …（２）
次いでＳ１６で、車両補機電力Ｐ５に基づいて、燃料電池システムを停止するか否かを判断する。Ｓ１６では、燃料電池システムを停止すると判断した場合、燃料電池停止フラグの値１、燃料電池システムを停止しないと判断した場合、燃料電池停止フラグの値０を返すものとする。

次いで、Ｓ１７で燃料電池停止フラグの値を判断して、値０の場合Ｓ１９へ進む。値１の場合、Ｓ１８へ進み、燃料電池システムを停止する。Ｓ１８の燃料電池システム停止には、図５で説明したように、停止準備操作を行ってから、循環ポンプ２３，コンプレッサー２５及び冷却水ポンプ２７を停止させて、リターンする。

次に、図７の詳細フローチャートを参照して、図６のＳ１６における燃料電池システム停止判断を説明する。まず、Ｓ２０において、蓄電装置（バッテリー）７のバッテリモニタからＳＯＣを取得することによりＳＯＣを検出する。ここで、ＳＯＣは、バッテリーの満充電状態に対する割合［％］で示されるものとする。次いで、Ｓ２１で、図１０に示すような予め記憶したＳＯＣ−放電可能電力量マップを参照して、ＳＯＣ［％］を放電可能電力量Ｑ１［ｋＷｈ］に換算する。

次いでＳ２２で、アイドルストップ復帰ＳＯＣ［％］を電力量Ｑ２［ｋＷｈ］に換算する。次いでＳ２３で、Ｓ１５で算出したＰ５の消費電力が続いたと仮定したとき、バッテリーの放電によりＳＯＣがアイドルストップ復帰ＳＯＣまで到達するまでの時間、言い換えれば放電可能時間Δｔ１を式（３）により算出する。

Δｔ１＝（Ｑ１−Ｑ２）／Ｐ５ …（３）
次いでＳ２４で、アイドルストップ可能ＳＯＣ［％］を電力量Ｑ３［ｋＷｈ］に換算する。次いでＳ２５で、ＳＯＣ［％］とバッテリー温度から充電可能電力［ｋＷ］Ｐ７を算出する。バッテリーは、通常、ＳＯＣと温度に応じて、充電可能電力の上限値が定まる。このため予め実験等により、ＳＯＣと温度に応じて充電可能電力のマップを求め、制御装置に記憶しておくものとする。次いでＳ２６で、充電所要時間Δｔ２を式（４）により算出する。

Δｔ２＝（Ｑ３−Ｑ２）／Ｐ７ …（４）
次いでＳ２７で、燃料電池システム１の停止準備時間及び発電準備時間の和Δｔ３を算出する。これらの停止準備時間、発電準備時間は、図２では図示しないセンサにより、燃料電池２の温度、燃料ガスの圧力等を測定した結果である燃料電池の運転状態に基づいて、予め記憶した制御マップを参照して算出する。

次いでＳ２８で、放電可能時間Δｔ１が所定値を超えているか否かを判定する。Δｔ１があまり短い場合には、アイドルストップしてもすぐに発電に復帰しなければならず、停止準備や発電準備に要する電力を考慮すると、結果として燃費性能の向上に寄与しないので、放電可能時間Δｔ１が所定値以下の場合には、Ｓ３１へ進み、燃料電池停止フラグに０をセットして、リターンする。この所定値は、予め実験的に求めて制御装置に記憶しておく。

次いでＳ２９で、以下の式（５）が成立するか否かを判定する。

Δｔ２ ＜ Δｔ１＋Δｔ３ …（５）
Ｓ２９で式（５）が成立すると判定した場合、Ｓ３０へ進み、燃料電池停止フラグに１をセットして、リターンする。Ｓ２９で式（５）が成立しない場合、Ｓ３１へ進み、燃料電池停止フラグに０をセットして、リターンする。

尚、Ｓ２９の判定に加えて、車両補機電力Ｐ５が、バッテリーのＳＯＣとバッテリー温度から定まる放電可能電力以下であるか否かを燃料電池停止可能判定に加えてもよい。図１２は、バッテリーのＳＯＣとバッテリー温度から予め実験的に求めた放電可能電力のマップであり、制御装置８に記憶しておいて、前記判定に利用するものとする。

以上説明した実施例１によれば、消費電力が大きいときの燃料電池システムの停止を避けることができ、発電復帰中の電力不足により運転性を損なうことを防止できるという効果がある。

また、本実施例によれば、燃料電池の運転状況により変化する停止、復帰のための時間が長くなるとき、不必要なアイドルストップを避けることができ、燃料電池システムの燃費性能を低下させることが無くなるという効果がある。

次に、本発明に係る燃料電池システムの制御装置の実施例２を説明する。実施例２の制御装置が適用された燃料電池車両の概略構成図、及び燃料電池２とパワープラント補機５の構成図は、それぞれ図１、図２に示した実施例１と同様である。本実施例２は、車両補機電力Ｐ５を算出する際に、駆動モータ４への電流供給を停止し、且つパワープラント補機は停止せずに燃料電池２の発電を一時的にゼロにすることを特徴とする。

図８は、本実施例２における制御装置８が実行する制御フローチャートである。まず、Ｓ４０において、燃料電池システム１の停止要求の有無を判定する。例えば、車速が０［ｋｍ／ｈ］、ブレーキが踏まれている、アクセルペダルの踏み込み量が０、バッテリーＳＯＣが所定値以上、という条件が全て成立した場合に、燃料電池システムの停止要求が有ると判断する。車速センサ、ブレーキセンサ、ＳＯＣセンサの各検出値は、それぞれ制御装置に入力されているものとする。Ｓ４０の判断がＮＯの場合、Ｓ４９へ進んで、燃料電池システムの運転を継続して、リターンする。

Ｓ４０の判断がＹＥＳのとき、Ｓ４１において、駆動モータ４への電力供給を０［ｋＷ］とし（Ｐ１＝０）、駆動モータを停止する。

次いで、Ｓ４２で、パワーマネジャー３に対して燃料電池取出電流を０とする指令を発する。これにより燃料電池２から取り出される電力は０（Ｐ２＝０）となる。

次いで、Ｓ４３において、バッテリー入出電力Ｐ３を算出する。この値はバッテリーの電圧Ｖ３と出し入れされている電流ｉ３から算出する（蓄電装置入出力電力検出手段）。次いで、Ｓ４４において、パワープラント補機電力Ｐ４を算出する。コンプレッサー２５の消費電力の場合には、例えば、コンプレッサー回転数とコンプレッサー負荷（空気圧力）から、予め実験的に求めて記憶しておいた制御マップを参照して求められる。同様に冷却水ポンプ、循環ポンプについても消費電力が算出され、これら、コンプレッサー、冷却水ポンプ、循環ポンプの消費電力の合計をパワープラント補機電力Ｐ４として算出する（パワープラント補機消費電力推定手段）。

次いで、Ｓ４５において、これらの電力収支を示す式（６）を変形した式（７）により、車両補機電力Ｐ５を算出する。

Ｐ３ ＝ Ｐ４＋Ｐ５ …（６）
Ｐ５ ＝ Ｐ３−Ｐ４ …（７）
次いでＳ４６で、車両補機電力Ｐ５に基づいて、燃料電池システムを停止するか否かを判断する。Ｓ４６では、燃料電池システムを停止すると判断した場合、燃料電池停止フラグの値１、燃料電池システムを停止しないと判断した場合、燃料電池停止フラグの値０を返すものとする。Ｓ４６の詳細は、図７で説明したＳ１６と同様である。

次いで、Ｓ４７で燃料電池停止フラグの値を判断して、値０の場合Ｓ４９へ進む。値１の場合、Ｓ４８へ進み、燃料電池システムを停止する。Ｓ４８の燃料電池システム停止には、図５で説明したように、停止準備操作を行ってから、循環ポンプ２３，コンプレッサー２５及び冷却水ポンプ２７を停止させて、リターンする。

本実施例２によれば、駆動モータ４の消費電力見積もりによる誤差要因を取り除き、より正確に車両補機６の消費電力を見積もることができるという効果がある。

次に、本発明に係る燃料電池システムの制御装置の実施例３を説明する。実施例３の制御装置が適用された燃料電池車両の概略構成図、及び燃料電池２とパワープラント補機５の構成図は、それぞれ図１、図２に示した実施例１と同様である。本実施例３は、パワープラント補機電力推定手段は、パワープラント補機を稼動させたときの消費電力とパワープラント補機を停止させたときの消費電力との差から求めたパワープラント補機消費電力の値を記憶する記憶手段を備え、該記憶手段から読み出したパワープラント補機消費電力値を使用して、消費電力の算出を行うことを特徴とする。

図９は、本実施例３における制御装置８が実行する制御フローチャートである。まず、Ｓ７０において、燃料電池システム１の停止要求の有無を判定する。例えば、車速が０［ｋｍ／ｈ］、ブレーキが踏まれている、アクセルペダルの踏み込み量が０、バッテリーＳＯＣが所定値以上、という条件が全て成立した場合に、燃料電池システムの停止要求が有ると判断する。車速センサ、ブレーキセンサ、ＳＯＣセンサの各検出値は、それぞれ制御装置に入力されているものとする。Ｓ７０の判断がＮＯの場合、Ｓ８５へ進んで、燃料電池システムの運転を継続して、リターンする。

Ｓ７０の判断がＹＥＳのとき、Ｓ７１において、駆動モータ４への電力供給を０［ｋＷ］とし（Ｐ１＝０）、駆動モータを停止する。

次いで、Ｓ７２で、パワーマネジャー３に対して燃料電池取出電流を０とする指令を発する。これにより燃料電池２から取り出される電力は０（Ｐ２＝０）となる。

次いで、Ｓ７３において、バッテリー入出電力Ｐ３を算出する。この値はバッテリーの電圧Ｖ３と出し入れされている電流ｉ３から算出する（蓄電装置入出力電力検出手段）。次いで、Ｓ７４において、電力収支の関係より、車両補機電力とパワープラント補機電力との和Ｐ６は、式（８）に示すように、バッテリー出力電力Ｐ３に等しいとする。言い換えれば、バッテリー入出力電力Ｐ３により、Ｐ６が測定されたことになる。この測定タイミングは、図１３の（ａ）コンプレッサーが動作している時刻ｔB から時刻ｔ0 までの期間である。

Ｐ３ ＝ Ｐ４＋Ｐ５ ＝ Ｐ６ …（８）
次いで、Ｓ７５において、前回停止時におけるパワープラント補機電力Ｐ４の記憶値があるか否かを判定する。パワープラント補機電力Ｐ４の記憶値があれば、Ｓ７６へ進み、その記憶値を読み出して、パワープラント補機電力Ｐ４とし、Ｓ７８へ進む。Ｓ７５の判定において、パワープラント補機電力Ｐ４の記憶値がなければ、Ｓ７７へ進み、パワープラント補機電力Ｐ４を推定し、Ｓ７８へ進む。Ｓ７７におけるパワープラント補機電力Ｐ４の推定方法は、実施例１におけるＳ１４と同様の算出による。

Ｓ７８では、車両補機電力Ｐ５を式（９）により算出する。

Ｐ５ ＝ Ｐ６−Ｐ４ …（９）
次いで、Ｓ７９では、車両補機電力Ｐ５に基づいて、燃料電池システムを停止するか否かを判断する。Ｓ７９では、燃料電池システムを停止すると判断した場合、燃料電池停止フラグの値１、燃料電池システムを停止しないと判断した場合、燃料電池停止フラグの値０を返すものとする。Ｓ７９の詳細は、図７で説明したＳ１６と同様である。

次いで、Ｓ８０で燃料電池停止フラグの値を判断して、値０の場合Ｓ８５へ進む。値１の場合、Ｓ８１へ進み、燃料電池システムを停止する。Ｓ８１の燃料電池システム停止には、図５で説明したように、停止準備操作を行ってから、循環ポンプ２３，コンプレッサー２５及び冷却水ポンプ２７を停止させる。

次いで、Ｓ８２で車両補機電力Ｐ５をバッテリー出力電力Ｐ３として測定する。このとき、駆動モータ４及びパワープラント補機５は停止しており、燃料電池２も発電していないので、バッテリー出力電力Ｐ３と車両補機電力Ｐ５は等しい。次いでＳ８３において、Ｓ７４で測定した車両補機電力とパワープラント補機電力との和Ｐ６からＳ８２で測定した車両補機電力Ｐ５を減じることにより、Ｓ７４の時点におけるパワープラント補機電力Ｐ４を計算する。次いでＳ８４で、Ｓ８３で計算したパワープラント補機電力Ｐ４を制御装置内部に記憶する。このＰ４記憶値は、次回のアイドルストップ時にＳ７６で読み出して使用される。

以上説明した本実施例３によれば、燃料電池パワープラント停止の前後の消費電力からパワープラント補機の消費電力を正確に算出し、この消費電力値を次回のアイドルストップ時に使用することで、パワープラント補機電力の個体ばらつきによる誤差を減じて、より精度高く燃料電池システムの停止の可否判定を行うことができ、燃料電池システムの音響振動レベルの低減、燃費性能の向上を実現できる。

本発明に係る燃料電池システムの制御装置の構成を説明する構成図である。 燃料電池パワープラントの補機を説明する構成図である。 低消費電力時のＳＯＣ変化と放電時間及び充電時間の説明図である。 高消費電力時のＳＯＣ変化と放電時間及び充電時間の説明図である。 ＳＯＣの詳細な変化を説明するタイムチャートである。 実施例１の概略制御フローチャートである。 実施例１における燃料電池システム停止判断の詳細フローチャートである。 実施例２の概略制御フローチャートである。 実施例３の概略制御フローチャートである。 ＳＯＣと放電可能電力量との対応図である。 ＳＯＣと充電可能電力との対応図（充電特性図）である。 ＳＯＣと放電可能電力との対応図（放電特性図）である。 （ａ）コンプレッサー消費電力、（ｂ）パワーマネジャ取り出し電力、（ｃ）駆動トルク、（ｄ）車速、（ｅ）ＳＯＣをそれぞれ示すタイムチャートである。 燃料電池システム停止（アイドルストップ）可否判断におけるＳＯＣのタイムチャートである。

符号の説明

１：燃料電池システム
２：燃料電池
３：パワーマネジャ（Ｐ／Ｍ）
４：駆動モータ
５：パワープラント補機
６：車両補機
７：蓄電装置
８：制御装置
９：燃料電池発電電力検出手段
１０：駆動モータ電力検出手段
１１：蓄電装置入出力検出手段
１２：パワープラント補機電力推定手段

Claims (6)

1. 燃料電池と、
   前記燃料電池に空気を供給するコンプレッサ、前記燃料電池の燃料ガスを循環させる循環ポンプ、前記燃料電池に冷却水を循環させる冷却水ポンプのうちの少なくとも一つであるパワープラント補機と、
   前記燃料電池の余剰電力を充電するとともに発電電力が不足するときに放電する蓄電装置と、
   前記燃料電池及び前記蓄電池の電力を用いて車両を駆動する駆動モータと、
   を備えた燃料電池システムの制御装置において、
   前記燃料電池の発電電力を検出する燃料電池発電電力検出手段と、
   前記駆動モータの電力を検出する駆動モータ電力検出手段と、
   前記蓄電装置の入出力電力を検出する蓄電装置入出力電力検出手段と、
   前記パワープラント補機の電力を推定するパワープラント補機電力推定手段とを備え、
   前記検出又は推定された電力に基づいて燃料電池システムを停止したときの消費電力を算出し、該消費電力が所定値より小さいとき、燃料電池システムの停止を許可することを特徴とする燃料電池システムの制御装置。
2. 前記パワープラント補機電力推定手段は、前記パワープラント補機を稼動させたときの消費電力と前記パワープラント補機を停止させたときの消費電力との差から求めたパワープラント補機消費電力の値を記憶する記憶手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システムの制御装置。
3. 前記蓄電装置の放電可能電力量と前記消費電力とに基づいて、燃料電池の発電停止後に蓄電装置が前記消費電力を賄える放電可能時間を算出する放電可能時間算出手段と、
   前記燃料電池の発電停止準備時間及び発電開始準備時間の合計である準備時間を推定する準備時間推定手段と、を備え、
   前記放電可能時間より前記準備時間が短い場合には、燃料電池システムの停止を許可することを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池システムの制御装置。
4. 燃料電池システムの停止中の下限まで前記蓄電装置の充電状態が低下した後、燃料電池システムの発電を再開して再度燃料電池システムの停止を許可する前記蓄電装置の充電状態へ到達するまでの充電時間を算出する充電時間算出手段を備え、
   該充電時間と前記放電可能時間とを比較し、充電時間の方が放電可能時間より短い場合には、燃料電池システムの停止を許可することを特徴とする請求項３に記載の燃料電池システムの制御装置。
5. 燃料電池システムの停止中の下限まで前記蓄電装置の充電状態が低下した後、燃料電池システムの発電を再開して再度燃料電池システムの停止を許可する前記蓄電装置の充電状態へ到達するまでの充電時間を算出する充電時間算出手段を備え、
   前記放電可能時間と前記準備時間との和と、前記充電時間と、を比較し、充電時間の方が前記和より短い場合には、燃料電池システムの停止を許可することを特徴とする請求項３に記載の燃料電池システムの制御装置。
6. 前記放電可能時間を算出するときに、前記駆動モータの消費電力、及び燃料電池からの取り出し電力をともに０とすることを特徴とする請求項３乃至請求項５の何れか１項に記載の燃料電池システムの制御装置。

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