JP2008016256A

JP2008016256A - Vehicular control device

Info

Publication number: JP2008016256A
Application number: JP2006184577A
Authority: JP
Inventors: Kengo Iketani; 謙吾池谷
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2006-07-04
Filing date: 2006-07-04
Publication date: 2008-01-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicular control device securing an idle stop time long enough even in case a capacitor is adopted as a high-voltage power storage device, and that capable of supplying enough power to an inverter for driving a motor from the capacitor at starting of the vehicle after idle stop. <P>SOLUTION: The vehicular control device is provided with a control means equipped with an idle stop mode for stopping a fuel battery, in case it is judged that a vehicle is at a stop state, a charging state of a storage battery is higher than a set value, and the capacitor is at a fully charged state. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は車両用制御装置に係り、特に、燃料電池とキャパシタとを備えた車両の走行性能を落とすことなく、燃料の消費を低減することが可能な車両用制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle control device, and more particularly to a vehicle control device capable of reducing fuel consumption without degrading the running performance of a vehicle including a fuel cell and a capacitor.

燃料電池（燃料電池スタック）を搭載した車両（燃料電池自動車）においては、車両の総合効率を向上させるために、あるいは、燃料電池の負荷応答特性を補完するために、二次電池やキャパシタ（電気二重層コンデンサ）等の電力貯蔵装置を搭載したハイブリッドシステムを採用しているものがある。
中でも、キャパシタは、充放電において二次電池のような化学変化を伴わないため、一般的に長寿命で出力密度が高く、また、燃料電池の出力電圧にも良く追従し、さらに、燃料電池との間に大型のＤＣ／ＤＣコンバータ等の電圧調整装置を必ずしも必要としない等の利点が多い。これにより、キャパシタは、ハイブリッドシステムが簡素化されるだけでなく、システム効率の向上にも寄与している。 In a vehicle (fuel cell vehicle) equipped with a fuel cell (fuel cell stack), in order to improve the overall efficiency of the vehicle or to complement the load response characteristics of the fuel cell, a secondary battery or a capacitor (electric Some adopt a hybrid system equipped with a power storage device such as a double layer capacitor.
Among them, capacitors are not accompanied by chemical changes like secondary batteries in charge and discharge, so they generally have a long life and high output density, and also follow the output voltage of the fuel cell well. There are many advantages such as not necessarily requiring a voltage regulator such as a large DC / DC converter. Thereby, the capacitor not only simplifies the hybrid system but also contributes to the improvement of system efficiency.

従来の燃料電池とキャパシタとを備えた車両用制御装置には、燃料電池の発電を停止するアイドルストップ中にキャパシタの残容量が所定値以下に低下した時に、キャパシタの電力によりコンプレッサを駆動して燃料電池を再起動し、この再起動した燃料電池を通常時の運転領域よりも発電効率の良い運転領域で発電させて、キャパシタを充電させるものがある。
特開２００４−５６８６８号公報 In a conventional vehicle control device including a fuel cell and a capacitor, when the remaining capacity of the capacitor drops below a predetermined value during idle stop for stopping the power generation of the fuel cell, the compressor is driven by the power of the capacitor. There is a fuel cell that is restarted, and the restarted fuel cell is caused to generate power in an operation region where the power generation efficiency is higher than the normal operation region to charge the capacitor.
JP 2004-56868 A

従来の燃料電池とキャパシタとを備えた車両用制御装置には、車両を駆動するモータが低負荷状態にある場合に、キャパシタからモータへの電力供給を切り離して燃料電池のみでモータを駆動し、さらに、燃料電池からの電力でキャパシタを充電させて、モータによる回生発電が発生する前でもキャパシタに充電させるものがある。
特開２００５−１４９９２０号公報 In a conventional vehicle control device including a fuel cell and a capacitor, when the motor driving the vehicle is in a low load state, the power supply from the capacitor to the motor is disconnected and the motor is driven only by the fuel cell. Furthermore, there is a battery that charges a capacitor with electric power from a fuel cell and charges the capacitor even before regenerative power generation by a motor occurs.
JP 2005-149920 A

従来の燃料電池と二次電池とを備えた車両用制御装置には、低負荷領域では燃料電池を停止して二次電池から負荷電力を供給するようにした燃料電池の間欠運転を行い、この際、燃料電池の停止・起動の閾値を停止状態の燃料電池の開回路電圧に応じて調整し、燃料電池停止時の開回路電圧を維持するための燃料消費を回避するものがある。
特開２００５−７１７９７号公報 In a conventional vehicle control device including a fuel cell and a secondary battery, the fuel cell is stopped in a low load region and the fuel cell is intermittently operated to supply load power from the secondary battery. In some cases, the threshold for stopping / starting the fuel cell is adjusted according to the open circuit voltage of the fuel cell in the stopped state to avoid fuel consumption for maintaining the open circuit voltage when the fuel cell is stopped.
JP 2005-71797 A

ところで、車両を駆動するモータに対して並列に接続された燃料電池とキャパシタ（電気二重層コンデンサ）とを備えた車両用制御装置においては、車両減速時のエネルギ回生により車両効率が向上するという利点があるものの、キャパシタのエネルギ容量が二次電池に比べて小さいため、燃料電池を停止するアイドルストップが実施できない、あるいはアイドルストップの実施に時間的制約を受けるという不利があった。
さらに、アイドルストップ中の補機消費電力をキャパシタから供給する場合は、次回発進時におけるキャパシタの充電状態（ＳｔａｔｅｏｆＣｈａｒｇｅ：ＳＯＣ）が低下している問題がある。アイドルストップ後の加速時においては、燃料電池システムが再起動完了するまでの間、モータを駆動するインバータヘの電力はすべてキャパシタから供給する必要がある。しかし、このようにキャパシタの充電状態が低い状態では、加速時において、キャパシタからモータヘの十分な電力供給を確保することができなくなる問題があった。
また、前記特許文献１には、燃料電池を停止するアイドルストップ中にキャパシタの残容量が低下した時には、キャパシタの電力によりコンプレッサを駆動して燃料電池を再起動するアイドル復帰手段と、再起動した燃料電池を通常の運転領域よりも高効率領域で発電させて、キャパシタを充電させるアイドル充電手段とを備えた車両用制御装置が開示されている。しかし、この特許文献１によると、アイドルストップ中の補機への電力供給はキャパシタから行われ、キャパシタの充電状態が低下した場合に燃料電池システムを再起動してキャパシタを補充電するため、アイドルストップ後のキャパシタ電圧が低い場合が多く、故に加速時において、キャパシタから車両を駆動するモータヘの十分な電力供給を確保することができなくなる問題がある。 By the way, in a vehicle control device including a fuel cell and a capacitor (electric double layer capacitor) connected in parallel to a motor for driving the vehicle, an advantage that vehicle efficiency is improved by energy regeneration during vehicle deceleration. However, since the energy capacity of the capacitor is smaller than that of the secondary battery, there is a disadvantage that the idle stop for stopping the fuel cell cannot be performed or the time limit is imposed on the execution of the idle stop.
Further, when the auxiliary machine power consumption during idling stop is supplied from the capacitor, there is a problem that the state of charge (SOC) of the capacitor at the next start is lowered. At the time of acceleration after idling stop, it is necessary to supply all the electric power to the inverter that drives the motor from the capacitor until the restart of the fuel cell system is completed. However, in such a state where the state of charge of the capacitor is low, there is a problem that sufficient power supply from the capacitor to the motor cannot be secured during acceleration.
Further, in Patent Document 1, when the remaining capacity of the capacitor is reduced during the idle stop for stopping the fuel cell, an idle return means for driving the compressor by the power of the capacitor and restarting the fuel cell is restarted. There is disclosed a vehicle control device including idle charging means for generating power in a fuel cell in a higher efficiency region than in a normal operation region and charging a capacitor. However, according to this Patent Document 1, power is supplied to the auxiliary machine during idle stop from the capacitor, and when the charge state of the capacitor is lowered, the fuel cell system is restarted to supplement the capacitor. In many cases, the capacitor voltage after the stop is low, and therefore, there is a problem that sufficient power supply from the capacitor to the motor driving the vehicle cannot be secured during acceleration.

この発明の目的は、高電圧電力貯蔵装置としてキャパシタを採用した場合においても十分に長いアイドルストップ時間を確保し、なおかつアイドルストップ後の車両発進時にはキャパシタからモータを駆動するインバータに対して十分な電力供給が可能な車両用制御装置を提供することにある。 An object of the present invention is to secure a sufficiently long idle stop time even when a capacitor is employed as a high-voltage power storage device, and to provide sufficient power for an inverter that drives a motor from the capacitor when the vehicle starts after the idle stop. An object of the present invention is to provide a vehicle control device that can be supplied.

この発明は、車両を駆動するモータを備え、このモータに対して並列に接続された燃料電池とキャパシタとを備えた車両用制御装置において、前記燃料電池を含む燃料電池システムを備え、前記燃料電池の端子間電圧を燃料電池電圧として検出する燃料電池電圧検出手段を備え、前記キャパシタの端子間電圧をキャパシタ電圧として検出するキャパシタ電圧検出手段を備え、前記燃料電池に接続された燃料電池出力回路と前記モータに接続された電力供給回路とを接続又は遮断する燃料電池側接続手段を備え、前記電力供給回路と前記キャパシタとを接続するキャパシタ回路を接続又は遮断するキャパシタ側接続手段を備え、電圧調整装置を介して前記モータに対して並列に接続された蓄電池を備え、前記車両が停止状態であると判断され、前記蓄電池の充電状態が設定値よりも高く、かつ前記キャパシタが満充電状態であると判断された場合には、前記燃料電池システムを停止させるアイドルストップモードを備えた制御手段を備えていることを特徴とする。 The present invention provides a vehicle control device including a motor for driving a vehicle, a fuel cell and a capacitor connected in parallel to the motor, the fuel cell system including the fuel cell, and the fuel cell. A fuel cell voltage detecting means for detecting a voltage between terminals of the capacitor as a fuel cell voltage, a capacitor voltage detecting means for detecting a voltage between the terminals of the capacitor as a capacitor voltage, and a fuel cell output circuit connected to the fuel cell; A fuel cell side connection means for connecting or disconnecting the power supply circuit connected to the motor, a capacitor side connection means for connecting or disconnecting a capacitor circuit for connecting the power supply circuit and the capacitor, and voltage adjustment Comprising a storage battery connected in parallel to the motor via a device, it is determined that the vehicle is in a stopped state, When it is determined that the state of charge of the storage battery is higher than a set value and the capacitor is in a fully charged state, control means having an idle stop mode for stopping the fuel cell system is provided. Features.

この発明の車両用制御装置は、燃料電池システムを停止するアイドルストップモードは、キャパシタが満充電状態でないと実施されないため、アイドルストップモード直後の加速走行時において、キャパシタに蓄積された電力量が不足することによる加速不良を起こすことはない。これにより、この車両用制御装置は、車両の走行性能を落とすことなく、燃料電池の燃料の消費量低減を実現することができる。 In the vehicle control device according to the present invention, the idle stop mode for stopping the fuel cell system is not performed unless the capacitor is fully charged. Therefore, the amount of electric power stored in the capacitor is insufficient during acceleration traveling immediately after the idle stop mode. Acceleration failure will not occur. Thereby, this vehicle control device can realize a reduction in fuel consumption of the fuel cell without degrading the running performance of the vehicle.

この発明の車両用制御装置は、車両が停止状態であり、蓄電池の充電状態が設定値よりも高く、かつキャパシタが満充電状態である場合に、アイドルストップモードを実施して燃料電池システムを停止させることにより、アイドルストップモード直後の加速走行時にキャパシタに蓄積された電力量が不足することを回避し、車両の走行性能を落とすことなく、燃料電池の燃料の消費量低減を実現するものである。
以下、図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。 The vehicle control device according to the present invention performs the idle stop mode and stops the fuel cell system when the vehicle is in a stopped state, the storage battery is charged higher than a set value, and the capacitor is fully charged. By doing so, it is possible to avoid a shortage of the amount of electric power stored in the capacitor during acceleration traveling immediately after the idle stop mode, and to reduce the fuel consumption of the fuel cell without degrading the traveling performance of the vehicle. .
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail and specifically based on the drawings.

図１〜図３は、この発明の実施例を示すものである。図１は車両用制御装置のシステム構成図、図２は車両用制御装置の制御状態の遷移図、図３は車両用制御装置の制御のフローチャートである。
図１において、１は車両（燃料電池自動車）の車両用制御装置である。車両用制御装置１は、車両を駆動するモータ２を備え、このモータ２に対して並列に接続された燃料電池（燃料電池スタック：ＦＣ）３とキャパシタ４（電力貯蔵装置）とを備えている。燃料電池３とキャパシタ４とは、インバータ５を介してモータ２に接続されている。
この車両用制御装置１は、モータ２及びこのモータ２に電力を供給するインバータ５等を含む車両システム６と、燃料電池３及びこの燃料電池３に圧縮空気（酸化剤）を供給するエアコンプレッサ等やキャパシタ４を含む燃料電池システム（ＦＣシステム）７と、を設けている。
前記モータ２とインバータ５とは、三相電線８により接続している。前記燃料電池３とインバータ５とは、並列した第１・第２メイン電線９・１０により接続している。また、第１・第２メイン電線９・１０には、並列した第１・第２サブ電線１１・１２の一端側を夫々接続し、第１・第２サブ電線１１・１２の他端側をキャパシタ４に接続している。これにより、燃料電池３とキャパシタ４とは、モータ２に対して並列に接続している。
燃料電池３は、燃料（水素ガス）及び酸化剤（空気）の供給を受けて発電する。インバータ５は、燃料電池３で発電された直流電力を三相交流電力に変換し、この変換した三相交流電力をモータ２に供給する。モータ２は、インバータ５から供給された三相交流電力によって駆動され、変速機を介して駆動輪を駆動する。インバータ５は、モータ２の駆動制御に加え、車両減速時にモータ２の負トルクを電力に変換する回生制御を行う。
キャパシタ４は、モータ２に対して燃料電池３と共に並列に接続され、インバータ５への電力供給を補助するとともに、燃料電池３の発電した電力や、車両減速時におけるインバータ５からの回生電力を受け入れる。なお、燃料電池システム７では、燃料電池３とキャパシタ４との間に、それらの電圧や電流を調整するＤＣ／ＤＣコンバータ（電圧調整装置）等の装置を備えていない。
キャパシタ４からインバータ５ヘの電力の供給、あるいは燃料電池３やインバータ５からキャパシタ４ヘの電力の供給は、キャパシタ４と高電圧バスの第１・第２メイン電線９・１０との電圧関係により決まる。なお、キャパシタ４としては、大容量電気二重層コンデンサ、あるいは、金属錯体高分子を電極材に用いたキャパシタ等のように、負荷変動に伴う燃料電池電圧の変動に対してダイナミックに電圧追従する電力（エネルギ）貯蔵装置を使用することが可能である。 1 to 3 show an embodiment of the present invention. 1 is a system configuration diagram of the vehicle control device, FIG. 2 is a transition diagram of a control state of the vehicle control device, and FIG. 3 is a flowchart of control of the vehicle control device.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a vehicle control device for a vehicle (fuel cell vehicle). The vehicle control device 1 includes a motor 2 that drives the vehicle, and includes a fuel cell (fuel cell stack: FC) 3 and a capacitor 4 (power storage device) connected in parallel to the motor 2. . The fuel cell 3 and the capacitor 4 are connected to the motor 2 via the inverter 5.
The vehicle control device 1 includes a vehicle system 6 including a motor 2 and an inverter 5 that supplies electric power to the motor 2, a fuel cell 3, an air compressor that supplies compressed air (oxidant) to the fuel cell 3, and the like. And a fuel cell system (FC system) 7 including a capacitor 4.
The motor 2 and the inverter 5 are connected by a three-phase electric wire 8. The fuel cell 3 and the inverter 5 are connected by first and second main electric wires 9 and 10 in parallel. The first and second main electric wires 9 and 10 are connected to one end side of the first and second sub electric wires 11 and 12 in parallel, and the other end side of the first and second sub electric wires 11 and 12 is connected to the first and second main electric wires 9 and 10, respectively. The capacitor 4 is connected. Thereby, the fuel cell 3 and the capacitor 4 are connected in parallel to the motor 2.
The fuel cell 3 generates power by receiving supply of fuel (hydrogen gas) and oxidant (air). The inverter 5 converts the DC power generated by the fuel cell 3 into three-phase AC power, and supplies the converted three-phase AC power to the motor 2. The motor 2 is driven by the three-phase AC power supplied from the inverter 5 and drives the drive wheels via the transmission. The inverter 5 performs regenerative control that converts the negative torque of the motor 2 into electric power when the vehicle is decelerated, in addition to the drive control of the motor 2.
The capacitor 4 is connected to the motor 2 in parallel with the fuel cell 3 to assist the power supply to the inverter 5 and to accept the power generated by the fuel cell 3 and the regenerative power from the inverter 5 during vehicle deceleration. . The fuel cell system 7 does not include a device such as a DC / DC converter (voltage adjustment device) that adjusts the voltage and current between the fuel cell 3 and the capacitor 4.
Supply of power from the capacitor 4 to the inverter 5 or supply of power from the fuel cell 3 or the inverter 5 to the capacitor 4 depends on the voltage relationship between the capacitor 4 and the first and second main electric wires 9 and 10 of the high voltage bus. Determined. In addition, as the capacitor 4, a power that dynamically follows the fluctuation of the fuel cell voltage due to the load fluctuation, such as a large-capacity electric double layer capacitor or a capacitor using a metal complex polymer as an electrode material. It is possible to use (energy) storage devices.

前記第１・第２サブ電線１１・１２の接続部分よりも燃料電池３側の第１・第２メイン電線９・１０には、燃料電池側接続手段である燃料電池用リレー１３を設けている。この燃料電池用リレー１３と燃料電池３との間の第１・第２メイン電線９・１０には、燃料電池３の端子間電圧を燃料電池電圧として検出する燃料電池電圧検出手段である燃料電池用電圧計１４を接続している。燃料電池３と燃料電池用電圧計１４との間の第１メイン電線９には、逆流防止ダイオード１５を設けている。逆流防止ダイオード１５は、インバータ５側から燃料電池３側への電流の逆流を防止する。
前記第１・第２サブ電線１１・１２には、第１・第２メイン電線９・１０とキャパシタ４との間に、キャパシタ側接続手段であるキャパシタ用リレー１６を設けている。キャパシタ用リレー１６とキャパシタ４との間の第１・第２サブ電線１１・１２には、キャパシタ４の端子間電圧をキャパシタ電圧として検出するキャパシタ電圧検出手段であるキャパシタ用電圧計１７を設けている。
前記第１・第２サブ電線１１・１２には、キャパシタ用リレー１６を迂回する並列した第３・第４サブ電線１８・１９を接続している。第３・第４サブ電線１８・１９には、プリチャージ回路２０を設けている。プリチャージ回路２０は、キャパシタ４を充電可能であり、充電電流を制限しながらキャパシタ４を充電する。プリチャージ回路２０は、一般的に電流制限のための半導体素子や制限抵抗器を備え、あるいは、スイッチング制御が可能な半導体素子等の部品から構成される。
このプリチャージ回路２０は、キャパシタ４側のキャパシタ電圧の値がインバータ５側の電圧の値に比べて低い場合に、キャパシタ用リレー１６を接続した際に生じ得る過電流を防止するために、キャパシタ用リレー１６を接続するのに先立ち、キャパシタ４を電流制限しながら充電するものである。
前記燃料電池用リレー１３は、開閉動作することで、燃料電池３に接続された燃料電池出力回路（燃料電池バス）２１と、インバータ５を介してモータ２に接続された電力供給回路（高電圧バス）２２とを接続又は遮断する。また、前記キャパシタ用リレー１６は、開閉動作することで、モータ２に接続された電力供給回路２２と、キャパシタ４に接続されたキャパシタ回路（キャパシタバス）２３とを接続又は遮断する。
これにより、前記第１・第２メイン電線９・１０と第１・第２サブ電線１１・１２とは、燃料電池用リレー１３とキャパシタ用リレー１６とにより、燃料電池出力回路２１と電力供給回路２２とキャパシタ回路２３とに分けられる。これら３つの回路２１〜２３のバス電圧は、燃料電池用リレー１３とキャパシタ用リレー１６とが共に接続された状態においては一致するが、これら燃料電池用リレー１３とキャパシタ用リレー１６とが開放された状態においては差異が生じる場合がある。インバータ５には、入力段に電力供給回路２２の入力電圧の変動を抑制するための平滑化コンデンサを備えている。 The first and second main electric wires 9 and 10 closer to the fuel cell 3 than the connecting portions of the first and second sub electric wires 11 and 12 are provided with fuel cell relays 13 serving as fuel cell side connection means. . The first and second main electric wires 9 and 10 between the fuel cell relay 13 and the fuel cell 3 are fuel cells which are fuel cell voltage detecting means for detecting the voltage across the terminals of the fuel cell 3 as the fuel cell voltage. A voltmeter 14 is connected. A backflow prevention diode 15 is provided on the first main electric wire 9 between the fuel cell 3 and the fuel cell voltmeter 14. The backflow prevention diode 15 prevents backflow of current from the inverter 5 side to the fuel cell 3 side.
The first and second sub-wires 11 and 12 are provided with capacitor relays 16 serving as capacitor-side connection means between the first and second main wires 9 and 10 and the capacitor 4. The first and second sub wires 11 and 12 between the capacitor relay 16 and the capacitor 4 are provided with a capacitor voltmeter 17 which is a capacitor voltage detecting means for detecting a voltage between terminals of the capacitor 4 as a capacitor voltage. Yes.
The first and second sub electric wires 11 and 12 are connected to the third and fourth sub electric wires 18 and 19 arranged in parallel to bypass the capacitor relay 16. A precharge circuit 20 is provided on the third and fourth sub wires 18 and 19. The precharge circuit 20 can charge the capacitor 4 and charges the capacitor 4 while limiting the charging current. The precharge circuit 20 generally includes a semiconductor element for limiting current and a limiting resistor, or is configured from components such as a semiconductor element capable of switching control.
This precharge circuit 20 is provided with a capacitor in order to prevent an overcurrent that may occur when the capacitor relay 16 is connected when the value of the capacitor voltage on the capacitor 4 side is lower than the value of the voltage on the inverter 5 side. Prior to connection of the relay 16, the capacitor 4 is charged while limiting the current.
The fuel cell relay 13 opens and closes, thereby allowing a fuel cell output circuit (fuel cell bus) 21 connected to the fuel cell 3 and a power supply circuit (high voltage) connected to the motor 2 via the inverter 5. Bus) 22 is connected or disconnected. The capacitor relay 16 opens or closes to connect or disconnect the power supply circuit 22 connected to the motor 2 and the capacitor circuit (capacitor bus) 23 connected to the capacitor 4.
Accordingly, the first and second main electric wires 9 and 10 and the first and second sub electric wires 11 and 12 are connected to the fuel cell output circuit 21 and the power supply circuit by the fuel cell relay 13 and the capacitor relay 16. 22 and capacitor circuit 23. The bus voltages of these three circuits 21 to 23 match when the fuel cell relay 13 and the capacitor relay 16 are connected together, but the fuel cell relay 13 and the capacitor relay 16 are opened. There may be differences in the conditions. The inverter 5 is provided with a smoothing capacitor at the input stage for suppressing fluctuations in the input voltage of the power supply circuit 22.

前記第１・第２メイン電線９・１０には、第５・第６サブ電線２４・２５の一端側を夫々接続している。第５・第６サブ電線２４・２５の他端側は、高電圧系統の高電圧補機類２６に接続している。高電圧補機類２６は、燃料電池３に圧縮空気を供給するためのエアコンプレッサや、車両空調装置の空調用コンプレッサ等の高電圧で駆動される各種補機からなる。この高電圧補機類２６の各種補機は、夫々インバータを介して第５・第６サブ電線２４・２５の他端側に接続され、インバータ内部の入力段に電力供給回路２２からの入力電圧の変動を抑制するための平滑化コンデンサを備えている。
また、前記第１・第２メイン電線９・１０には、第７・第８サブ電線２７・２８の一端側を夫々接続している。第７・第８サブ電線２７・２８の他端側は、電圧調整装置である双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ２９を介して蓄電池としての補機駆動用バッテリ３０に接続している。双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ２９と補機駆動用バッテリ３０との間の第７・第８サブ電線２７・２８には、並列した第９・第１０サブ電線３１・３２の一端側を夫々接続し、第９・第１０サブ電線３１・３２の他端側を低電圧系統の車両補機類３３に接続している。
前記双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ２９は、キャパシタ４と並列にインバータ５に接続され、燃料電池３やキャパシタ４からの電力、あるいは、インバータ５からの回生電力の電圧を、車両補機類３３を駆動するための電圧（通常は１２Ｖ系統）に変換し、また、逆に、補機駆動用バッテリ３０の電圧を高電圧補機類２６を駆動するための電圧に変換し、あるいは、キャパシタ４を補充電するための電圧に変換する。なお、電圧調整装置としては、双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ２９に限るものではなく、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータと降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータとの両方を並列に備えたＤＣ／ＤＣコンバータとすることも可能である。
前記補機駆動用バッテリ３０は、双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ２９の低電圧側に接続され且つモータ２に対して燃料電池３及びキャパシタ４と並列に接続されている。補機駆動用バッテリ３０は、充電状態（ＳｔａｔｅｏｆＣｈａｒｇｅ：ＳＯＣ）を測定するための充電状態検出手段である充電状態センサ３４を備え、また、高電圧補機類２６及び車両補機類３３を駆動する。
前記車両補機類３３は、車両の前照灯やラジオ、水ポンプ等の低電圧系統の車両用の各種補機からなり、双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ２９に対して補機駆動用バッテリ３０と並列に接続される。 One end sides of fifth and sixth sub wires 24 and 25 are connected to the first and second main wires 9 and 10, respectively. The other ends of the fifth and sixth sub-wires 24 and 25 are connected to a high-voltage auxiliary device 26 of a high-voltage system. The high-voltage auxiliary machines 26 include various auxiliary machines driven at a high voltage such as an air compressor for supplying compressed air to the fuel cell 3 and an air-conditioning compressor of a vehicle air conditioner. The various auxiliary machines of the high-voltage auxiliary machines 26 are connected to the other ends of the fifth and sixth sub-wires 24 and 25 through inverters, respectively, and the input voltage from the power supply circuit 22 is connected to the input stage inside the inverter. A smoothing capacitor is provided to suppress fluctuations in the above.
The first and second main electric wires 9 and 10 are connected to one end sides of the seventh and eighth sub electric wires 27 and 28, respectively. The other end side of the seventh and eighth sub electric wires 27 and 28 is connected to an auxiliary machine driving battery 30 as a storage battery via a bidirectional DC / DC converter 29 which is a voltage adjusting device. The seventh and eighth sub electric wires 27 and 28 between the bidirectional DC / DC converter 29 and the auxiliary drive battery 30 are connected to one end side of the ninth and tenth sub electric wires 31 and 32 in parallel, respectively. The other end side of the ninth and tenth sub electric wires 31 and 32 is connected to the vehicle auxiliary equipment 33 of the low voltage system.
The bidirectional DC / DC converter 29 is connected to the inverter 5 in parallel with the capacitor 4, and the electric power from the fuel cell 3 and the capacitor 4 or the voltage of the regenerative power from the inverter 5 is supplied to the vehicle auxiliary equipment 33. The voltage for driving (usually 12V system) is converted, and conversely, the voltage of the battery 30 for driving the auxiliary machine is converted into the voltage for driving the high voltage auxiliary machine 26, or the capacitor 4 is Convert to voltage for auxiliary charge. The voltage adjustment device is not limited to the bidirectional DC / DC converter 29, and is a DC / DC converter including both a step-up DC / DC converter and a step-down DC / DC converter in parallel. It is also possible.
The auxiliary drive battery 30 is connected to the low voltage side of the bidirectional DC / DC converter 29 and connected to the motor 2 in parallel with the fuel cell 3 and the capacitor 4. The auxiliary drive battery 30 includes a charge state sensor 34 that is a charge state detection unit for measuring a state of charge (SOC), and includes a high voltage auxiliary device 26 and a vehicle auxiliary device 33. To drive.
The vehicle auxiliary machinery 33 is composed of various auxiliary devices for a low voltage system vehicle such as a vehicle headlamp, a radio, a water pump, etc., and the auxiliary drive battery 30 for the bidirectional DC / DC converter 29. Connected in parallel.

前記インバータ５と燃料電池用リレー１３と燃料電池用電圧計１４とキャパシタ用リレー１６とキャパシタ用電圧計１７とプリチャージ回路２０と高電圧補機類２６と双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ２９と車両補機類３３と充電状態センサ３４とは、制御手段３５に接続している。
この制御手段３５には、エンジンキーの操作によってオン・オフするキースイッチ３６と、車両停止状態を判定するための車速を検出する車速センサ３７と、ブレーキペダルの踏込み・放し操作によってオン・オフするブレーキスイッチ３８と、変速機のシフト位置（レンジ）を検出するシフト位置スイッチ３９とが接続され、内部にスイッチ・センサ類３６〜３９により収集した各種情報を記憶するメモリ４０を設けている。
制御手段３５は、スイッチ・センサ類３６〜３９により収集した各種情報及び内部のメモリ４０に格納された情報を基に、車両補機類３３等の各制御対象を駆動して車両システム６を制御するとともに、燃料電池３に空気を圧送するエアコンプレッサ等の各制御対象を駆動して燃料電池システム７を制御する。 The inverter 5, the fuel cell relay 13, the fuel cell voltmeter 14, the capacitor relay 16, the capacitor voltmeter 17, the precharge circuit 20, the high voltage auxiliary machinery 26, the bidirectional DC / DC converter 29, and the vehicle The auxiliary machinery 33 and the charge state sensor 34 are connected to the control means 35.
The control means 35 includes a key switch 36 that is turned on / off by an operation of an engine key, a vehicle speed sensor 37 that detects a vehicle speed for determining a vehicle stop state, and an on / off operation of a brake pedal. A brake switch 38 and a shift position switch 39 for detecting a shift position (range) of the transmission are connected, and a memory 40 for storing various information collected by the switches / sensors 36 to 39 is provided therein.
The control means 35 controls the vehicle system 6 by driving each control object such as the vehicle auxiliary machine 33 based on various information collected by the switches / sensors 36 to 39 and information stored in the internal memory 40. At the same time, each control object such as an air compressor that pumps air to the fuel cell 3 is driven to control the fuel cell system 7.

このように、車両を駆動するモータ２を備え、このモータ２に対して並列に接続された燃料電池３とキャパシタ４とを備えた車両用制御装置１は、燃料電池３を含む燃料電池システム７を備え、燃料電池３の端子間電圧を燃料電池電圧として検出する燃料電池用電圧計１４を備え、キャパシタ４の端子間電圧をキャパシタ電圧として検出するキャパシタ用電圧計１７を備え、燃料電池３に接続された燃料電池出力回路２１とモータ２に接続された電力供給回路２２とを接続又は遮断する燃料電池用リレー１３を備え、電力供給回路２２とキャパシタ４とを接続するキャパシタ回路２３を接続又は遮断するキャパシタ用リレー１６を備え、ＤＣ／ＤＣコンバータ２９を介してモータ２に対して並列に接続された補機駆動用バッテリ３０を備えている。
この車両用制御装置１の制御手段３５には、図２に示す各種モード（Ｍ１〜Ｍ５）を設定するモード設定部４１と、このモード設定部４１に設定された各種モードを所定に切り替えるモード切替部４２と、車両の停止か否かを判定する車両停止判定部４３とを設けている。
制御手段３５は、モード設定部４１に、通常運転モード（Ｍ１）と、車両停止モード（Ｍ２）と、キャパシタ補充電モード（Ｍ３）と、アイドルストップモード（Ｍ４）と、再起動モード（Ｍ５）とを備えている。制御手段３５は、上記の各種モード（Ｍ１〜Ｍ５）を、所定条件下でモード切替部４２において所定のモードに切り替え制御する。
制御手段３５は、キャパシタ補充電モード（Ｍ３）において、キャパシタ４が満充電状態ではないと判定された場合には、補機駆動用バッテリ３０によりキャパシタ４を補充電する。制御手段３５は、キャパシタ４を補充電する時には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２９の出力電圧を、キャパシタ４の最大電圧と等しい値に設定する。
制御手段３５は、アイドルストップモード（Ｍ４）において、車両が停止状態であると判断され、補機駆動用バッテリ３０の充電状態（ＳＯＣ）が設定値（閾値）よりも高く、且つキャパシタ４が満充電状態であると判断された場合には、燃料電池システム７を停止させる。
制御手段３５は、再起動モード（Ｍ５）において、このアイドルストップモード（Ｍ４）の実行中において、車両が停止状態でないと判断された場合、あるいは補機駆動用バッテリ３０の充電状態（ＳＯＣ）が設定値以下であると判断された場合には、燃料電池システム７を再起動する。制御手段３５は、再起動モード（Ｍ５）である時において、モータ２から出力要求があった場合には、キャパシタ４から電力を供給している。制御手段３５は、再起動モードにおいては、燃料電池システム７を補機駆動用バッテリ３０の電力を用いて再起動する。 As described above, the vehicle control device 1 that includes the motor 2 that drives the vehicle and includes the fuel cell 3 and the capacitor 4 that are connected in parallel to the motor 2 includes the fuel cell system 7 that includes the fuel cell 3. A fuel cell voltmeter 14 that detects the voltage between the terminals of the fuel cell 3 as a fuel cell voltage, and a capacitor voltmeter 17 that detects the voltage between the terminals of the capacitor 4 as a capacitor voltage. A fuel cell relay 13 for connecting or blocking the connected fuel cell output circuit 21 and the power supply circuit 22 connected to the motor 2 is provided, and a capacitor circuit 23 for connecting the power supply circuit 22 and the capacitor 4 is connected or A capacitor relay 16 that cuts off and an auxiliary drive battery 30 that is connected in parallel to the motor 2 via a DC / DC converter 29 are provided. That.
The control unit 35 of the vehicle control device 1 includes a mode setting unit 41 for setting various modes (M1 to M5) shown in FIG. 2 and a mode switching for selectively switching the various modes set in the mode setting unit 41. A unit 42 and a vehicle stop determination unit 43 that determines whether or not the vehicle is stopped are provided.
The control means 35 includes, in the mode setting unit 41, the normal operation mode (M1), the vehicle stop mode (M2), the capacitor auxiliary charge mode (M3), the idle stop mode (M4), and the restart mode (M5). And. The control means 35 controls to switch the various modes (M1 to M5) to a predetermined mode in the mode switching unit 42 under a predetermined condition.
When it is determined that the capacitor 4 is not in the fully charged state in the capacitor supplement charging mode (M3), the control unit 35 supplementarily charges the capacitor 4 with the auxiliary device driving battery 30. The controller 35 sets the output voltage of the DC / DC converter 29 to a value equal to the maximum voltage of the capacitor 4 when the capacitor 4 is supplementarily charged.
In the idle stop mode (M4), the control means 35 determines that the vehicle is in a stopped state, the state of charge (SOC) of the accessory driving battery 30 is higher than a set value (threshold), and the capacitor 4 is full. When it is determined that the battery is in the charged state, the fuel cell system 7 is stopped.
In the restart mode (M5), the control means 35 determines that the vehicle is not in a stop state during execution of the idle stop mode (M4), or the charge state (SOC) of the auxiliary device drive battery 30 is If it is determined that the fuel cell system 7 is below the set value, the fuel cell system 7 is restarted. The control means 35 supplies power from the capacitor 4 when there is an output request from the motor 2 in the restart mode (M5). In the restart mode, the control means 35 restarts the fuel cell system 7 using the electric power of the auxiliary drive battery 30.

次に、車両用制御装置１の制御を、図２に示す制御状態の遷移図を用いて説明する。
図２に示すように、通常運転モード（Ｍ１）においては、燃料電池３とキャパシタ４とが共に電力供給回路２２に接続され、燃料電池３及びキャパシタ４により負荷への電力供給が行われ、車両減速時の回生エネルギがキャパシタ４に蓄えられる。
この通常運転モード（Ｍ１）あるいは燃料電池システム７の再起動モード（Ｍ５）においては、車両停止判定部４３により車両の停止が判断され、且つ補機駆動用バッテリ３０の充電状態が設定値（閾値）よりも十分高い場合には、車両停止モード（Ｍ２）ヘと移行する。
ここで、補機駆動用バッテリ３０の充電状態が十分高い場合とは、キャパシタ４の補充電やアイドルストップモード（Ｍ４）における電力を供給するのに足りるエネルギを貯蔵しているということである。補機駆動用バッテリ３０の充電状態が十分高いという条件は、キャパシタ４の充電状態やアイドルストップモード（Ｍ４）における負荷、想定アイドルストップモードの時間等に応じて決められる。
車両の停止は、例えば、車速センサ３７による車速が零（０）となり、且つブレーキスイッチ３８がオン、又はシフト位置スイッチ３９による変速機のシフト位置が「Ｎ」又は「Ｐ」の状態が設定時間以上継続すること等により判断される。
通常運転モード（Ｍ１）においては、燃料電池３とキャパシタ４とが電力供給回路２２に接続されているため、キャパシタ電圧は常に燃料電池電圧以上となる。また、車両減速時には、インバータ５により回生されたエネルギがキャパシタ４に蓄積されるため、車両停止モード（Ｍ２）におけるキャパシタ電圧は、燃料電池３のアイドル電圧以上で、且つキャパシタ４の最大電圧以下となる。
前記車両停止モード（Ｍ２）において、キャパシタ電圧によりキャパシタ４が満充電状態でないと判断された場合は、キャパシタ補充電モード（Ｍ３）に移行する。キャパシタ補充電モード（Ｍ３）においては、補機駆動用バッテリ３０の電力を、双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ２９を介してキャパシタ４に供給し、キャパシタ４が満充電状態となるまで補充電する。キャパシタ４は、補充電によりキャパシタ電圧が上昇しても、燃料電池３の出力段に備えられた逆流防止ダイオード１４により、その上昇したキャパシタ電圧が燃料電池３の出力端に直接印加されることはなく、故に、燃料電池３に対して何ら悪影響を与えることはない。
なお、キャパシタ補充電モード（Ｍ３）において、運転者の発進要求があった場合、つまり、ブレーキスイッチ３８のオフ、あるいは、シフト位置スイッチ３９によりシフト位置の「Ｄ」又は「Ｒ」への移行が検出された場合、若しくは、補機駆動用バッテリ３０の充電状態が設定値（閾値）を下回った場合は、補機駆動用バッテリ３０からキャパシタ４への補充電を中止し、通常運転モード（Ｍ１）に戻す。
車両停止モード（Ｍ２）においてキャパシタ４が満充電状態であると判断された場合、及び、キャパシタ補充電モード（Ｍ３）においてキャパシタ４が満充電となった場合には、燃料電池出力回路２１を電力供給回路２２に接続するための燃料電池用リレー１３を開放することにより燃料電池３を電力供給回路２２から分離し、燃料電池システム７を停止するアイドルストップモード（Ｍ４）へと移行する。
アイドルストップモード（Ｍ４）においては、燃料電池３に圧縮空気を供給するためのエアコンプレッサ等の燃料電池システム７の補機類を全て停止し、必要に応じて車両システム６の補機類のみが補機駆動用バッテリ３０の電力により駆動される。即ち、アイドルストップモード（Ｍ４）においては、ラジオや前照灯等の低電圧系の車両補機類３３へは補機駆動用バッテリ３０から電力を直接供給し、空調用コンプレッサ等の高電圧系の高電圧補機類２６の駆動要求がある場合には補機駆動用バッテリ３０から双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ２９を介して昇圧した電力を供給する。
このとき、アイドルストップモード（Ｍ４）における高電圧補機類２６へのキャパシタ４からの電力供給を防止するために、即ち、キャパシタ４を満充電状態で維持するために、補機駆動用バッテリ３０とキャパシタ４との間に備える双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ２９の昇圧側出力電圧をキャパシタ４の最大電圧に設定する。
アイドルストップモード（Ｍ４）において、ブレーキスイッチ３８のオフ、あるいは、シフト位置スイッチ３９によりシフト位置の「Ｄ」又は「Ｒ」への移行が検出された場合、若しくは、補機駆動用バッテリ３０の充電状態が設定値を下回った場合には、燃料電池システム７の再起動モード（Ｍ５）ヘと移行する。
この燃料電池システム７の再起動モード（Ｍ５）においては、補機駆動用バッテリ３０から双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ２９を介して燃料電池システム７の補機であるエアコンプレッサ等に昇圧した電力を供給して燃料電池システム７を起動すると同時に、モータ２の駆動要求があった場合には、燃料電池システム７の再起動が終了する前であってもキャパシタ４からインバータ５に対して電力を供給する。
燃料電池システム７の再起動モード（Ｍ５）において、燃料電池システム７の起動が完了すると、燃料電池用リレー１３を接続して燃料電池出力回路２１を電力供給回路２２に接続し、通常運転モード（Ｍ１）ヘと移行する。 Next, the control of the vehicle control device 1 will be described with reference to the transition diagram of the control state shown in FIG.
As shown in FIG. 2, in the normal operation mode (M1), the fuel cell 3 and the capacitor 4 are both connected to the power supply circuit 22, and the fuel cell 3 and the capacitor 4 supply power to the load. Regenerative energy during deceleration is stored in the capacitor 4.
In the normal operation mode (M1) or the restart mode (M5) of the fuel cell system 7, the vehicle stop determination unit 43 determines that the vehicle is stopped, and the charge state of the auxiliary battery 30 is a set value (threshold value). ), The vehicle shifts to the vehicle stop mode (M2).
Here, the case where the state of charge of the auxiliary machine driving battery 30 is sufficiently high means that energy sufficient to supply power in the auxiliary charging of the capacitor 4 or in the idle stop mode (M4) is stored. The condition that the state of charge of the auxiliary device driving battery 30 is sufficiently high is determined according to the state of charge of the capacitor 4, the load in the idle stop mode (M4), the time of the assumed idle stop mode, and the like.
For example, when the vehicle speed is zero (0) by the vehicle speed sensor 37 and the brake switch 38 is on, or the shift position of the transmission by the shift position switch 39 is “N” or “P”, the vehicle is stopped. This is determined by continuing the above.
In the normal operation mode (M1), since the fuel cell 3 and the capacitor 4 are connected to the power supply circuit 22, the capacitor voltage is always equal to or higher than the fuel cell voltage. Further, when the vehicle decelerates, the energy regenerated by the inverter 5 is stored in the capacitor 4, so that the capacitor voltage in the vehicle stop mode (M 2) is not less than the idle voltage of the fuel cell 3 and not more than the maximum voltage of the capacitor 4. Become.
In the vehicle stop mode (M2), when it is determined by the capacitor voltage that the capacitor 4 is not fully charged, the mode is shifted to the capacitor auxiliary charge mode (M3). In the capacitor auxiliary charging mode (M3), the electric power of the auxiliary machine driving battery 30 is supplied to the capacitor 4 via the bidirectional DC / DC converter 29, and the auxiliary charging is performed until the capacitor 4 is fully charged. Even if the capacitor voltage rises due to supplementary charging, the capacitor 4 is directly applied to the output terminal of the fuel cell 3 by the backflow prevention diode 14 provided in the output stage of the fuel cell 3. Therefore, the fuel cell 3 is not adversely affected.
In the capacitor auxiliary charging mode (M3), when the driver requests to start, that is, the brake switch 38 is turned off, or the shift position switch 39 shifts the shift position to “D” or “R”. If detected, or if the charge state of the auxiliary drive battery 30 falls below a set value (threshold), the auxiliary charge from the auxiliary drive battery 30 to the capacitor 4 is stopped, and the normal operation mode (M1) is stopped. Return to).
When it is determined that the capacitor 4 is fully charged in the vehicle stop mode (M2), and when the capacitor 4 is fully charged in the capacitor auxiliary charge mode (M3), the fuel cell output circuit 21 is powered. By opening the fuel cell relay 13 for connection to the supply circuit 22, the fuel cell 3 is separated from the power supply circuit 22, and shifts to an idle stop mode (M 4) in which the fuel cell system 7 is stopped.
In the idle stop mode (M4), all the auxiliary devices of the fuel cell system 7 such as an air compressor for supplying compressed air to the fuel cell 3 are stopped, and only the auxiliary devices of the vehicle system 6 are required as necessary. It is driven by the electric power of the auxiliary drive battery 30. That is, in the idle stop mode (M4), electric power is directly supplied from the accessory driving battery 30 to the low-voltage vehicle auxiliary equipment 33 such as a radio and a headlight, and a high-voltage system such as an air conditioning compressor is supplied. When there is a request for driving the high-voltage auxiliary machinery 26, the boosted power is supplied from the auxiliary device driving battery 30 via the bidirectional DC / DC converter 29.
At this time, in order to prevent the power supply from the capacitor 4 to the high voltage auxiliary machinery 26 in the idle stop mode (M4), that is, in order to maintain the capacitor 4 in a fully charged state, the auxiliary device driving battery 30 And the booster side output voltage of the bidirectional DC / DC converter 29 provided between the capacitor 4 and the capacitor 4 is set to the maximum voltage of the capacitor 4.
In the idle stop mode (M4), when the brake switch 38 is turned off or the shift position switch 39 detects the shift position to “D” or “R”, or the auxiliary drive battery 30 is charged. When the state falls below the set value, the fuel cell system 7 shifts to the restart mode (M5).
In the restart mode (M5) of the fuel cell system 7, the boosted electric power is supplied from the auxiliary device driving battery 30 to the air compressor or the like that is an auxiliary device of the fuel cell system 7 via the bidirectional DC / DC converter 29. When the drive of the motor 2 is requested at the same time as supplying and starting the fuel cell system 7, power is supplied from the capacitor 4 to the inverter 5 even before the restart of the fuel cell system 7 is completed. To do.
In the restart mode (M5) of the fuel cell system 7, when the start of the fuel cell system 7 is completed, the fuel cell relay 13 is connected, the fuel cell output circuit 21 is connected to the power supply circuit 22, and the normal operation mode ( M1) to move to (f).

次いで、図３のフローチャートに沿って、車両用制御装置１の制御を説明する。
車両用制御装置１は、図３に示すように、通常運転モード（Ｍ１）の状態において（Ｓ０１）、車両が停止状態となり且つ補機駆動用バッテリ３０の充電状態が設定値よりも高いか否かを判断する（Ｓ０２）。この判断（Ｓ０２）において、車両が停止していない場合、及び、車両が停止状態であっても補機駆動用バッテリ３０の充電状態が設定値よりも低く、ＮＯと判断された場合は、通常運転モード（Ｍ１）に留まり、この判断（Ｓ０２）を継続する。
前記判断（Ｓ０２）において、車両が停止状態となり且つ補機駆動用バッテリ３０の充電状態が設定値よりも高く、ＹＥＳと判断された場合は、車両停止モード（Ｍ２）に移行し、キャパシタ電圧（Ｖｃａｐ）を測定する（Ｓ０３）。この測定したキャパシタ電圧（Ｖｃａｐ）を基に、キャパシタ４の充電状態が満充電状態であるか否かを判定する（Ｓ０４）。
この判断（Ｓ０４）において、キャパシタ４が満充電状態であり、ＹＥＳと判断された場合は、アイドルストップが開始され（Ｓ１０）、アイドルストップモード（Ｍ４）に移行する。この判断（Ｓ０４）において、キャパシタ４が満充電状態でなく、ＮＯと判断された場合は、補機駆動用バッテリ３０から双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ２９を介してキャパシタ４を補充電するキャパシタ補充電モード（Ｍ３）ヘと移行する（Ｓ０５）。
キャパシタ補充電モード（Ｍ３）においては、運転者の発進意思と補機駆動用バッテリ３０の充電状態の確認として、車両が停止状態であり且つ補機駆動用バッテリ３０の充電状態が設定値よりも高くなっているか否かを判断する（Ｓ０６）。
この判断（Ｓ０６）において、運転者の発進要求が認められた場合、即ち、ブレーキスイッチ３８がオフ、あるいは、シフト位置スイッチ３９によりシフト位置が「Ｄ」又は「Ｒ」へ移行したことが検出される等して、車両が停止状態でないと判断された場合、あるいは、補機駆動用バッテリ３０の充電状態が設定値よりも低下し、ＮＯと判断された場合は、前記判断（Ｓ０２）の通常運転モード（Ｍ１）に戻る。
この判断（Ｓ０６）において、依然として車両が停止状態且つ補機駆動用バッテリ３０の充電状態も設定値よりも高いと判断された場合は、再度、キャパシタ電圧（Ｖｃａｐ）を測定する（Ｓ０７）。この測定したキャパシタ電圧（Ｖｃａｐ）を基に、キャパシタ４の充電状態が満充電状態であるか否かを判断する（Ｓ０８）。
この判断（Ｓ０８）において、キャパシタ４が依然として満充電状態でなく、ＮＯの場合は、前記判断（Ｓ０６）に戻る。この判断（Ｓ０８）において、キャパシタ４が満充電状態となって、ＹＥＳの場合には、キャパシタ４の補充電を終了する（Ｓ０９）。
キャパシタ４が満充電状態となって補機駆動用バッテリ３０からの補充電が終了すると（Ｓ０９）、アイドルストップが開始され（Ｓ１０）、アイドルストップモード（Ｍ４）ヘと移行する。
アイドルストップモード（Ｍ４）においては、車両が停止状態であり且つ補機駆動用バッテリ３０の充電状態が設定値よりも高いか否かを判断する（Ｓ１１）。
この判断（Ｓ１１）において、車両が停止状態であり且つ補機駆動用バッテリ３０の充電状態が設定値よりも高く、ＹＥＳの場合は、アイドルストップモード（Ｍ４）を実行し、この判断（Ｓ１１）を継続する。
この判断（Ｓ１１）において、車両の停止状態解除、即ち、ブレーキスイッチ３８がオフ、あるいは、シフト位置スイッチ３９によりシフト位置が「Ｄ」又は「Ｒ」へ移行したことが検出された場合、若しくは、補機駆動用バッテリ３０の充電状態が設定値を下回り、ＮＯの場合は、燃料電池システム７の再起動が行われ、燃料電池システム７の再起動モード（Ｍ５）に移行する（Ｓ１２）。
再起動モード（Ｍ５）において（Ｓ１２）、再起動が終了すると、前記判断（Ｓ０２）に戻り、通常運転モード（Ｍ１）ヘと移行する。 Next, the control of the vehicle control device 1 will be described along the flowchart of FIG.
As shown in FIG. 3, the vehicle control apparatus 1 determines whether or not the vehicle is stopped and the charge state of the accessory driving battery 30 is higher than a set value in the normal operation mode (M1) (S01). Is determined (S02). In this determination (S02), when the vehicle is not stopped, and when the state of charge of the auxiliary machine driving battery 30 is lower than the set value even when the vehicle is stopped, and NO is determined, The operation mode (M1) remains, and this determination (S02) is continued.
In the determination (S02), when the vehicle is stopped and the state of charge of the auxiliary battery 30 is higher than the set value and it is determined YES, the vehicle shifts to the vehicle stop mode (M2) and the capacitor voltage ( Vcap) is measured (S03). Based on the measured capacitor voltage (Vcap), it is determined whether or not the charged state of the capacitor 4 is a fully charged state (S04).
In this determination (S04), when the capacitor 4 is in a fully charged state and it is determined YES, the idle stop is started (S10), and the process proceeds to the idle stop mode (M4). If it is determined in this determination (S04) that the capacitor 4 is not in a fully charged state but is NO, the capacitor compensation that supplementarily charges the capacitor 4 from the auxiliary device driving battery 30 via the bidirectional DC / DC converter 29 is performed. A transition is made to the charging mode (M3) (S05).
In the capacitor auxiliary charging mode (M3), as the confirmation of the driver's intention to start and the charging state of the auxiliary device driving battery 30, the vehicle is in a stopped state and the charging state of the auxiliary device driving battery 30 is lower than the set value. It is determined whether or not it is high (S06).
In this determination (S06), when the driver's start request is recognized, that is, it is detected that the brake switch 38 is turned off or the shift position is shifted to "D" or "R" by the shift position switch 39. If it is determined that the vehicle is not in a stopped state, or if the state of charge of the auxiliary device driving battery 30 is lower than the set value and it is determined NO, the normality of the determination (S02) Return to the operation mode (M1).
In this determination (S06), when it is determined that the vehicle is still stopped and the state of charge of the auxiliary battery 30 is higher than the set value, the capacitor voltage (Vcap) is measured again (S07). Based on the measured capacitor voltage (Vcap), it is determined whether or not the charged state of the capacitor 4 is a fully charged state (S08).
In this determination (S08), if the capacitor 4 is not yet fully charged and the determination is NO, the process returns to the determination (S06). In this determination (S08), if the capacitor 4 is fully charged and if YES, the auxiliary charging of the capacitor 4 is terminated (S09).
When the capacitor 4 is fully charged and the auxiliary charging from the auxiliary machine driving battery 30 is completed (S09), the idle stop is started (S10), and the process proceeds to the idle stop mode (M4).
In the idle stop mode (M4), it is determined whether or not the vehicle is in a stopped state and the state of charge of the accessory driving battery 30 is higher than a set value (S11).
In this determination (S11), when the vehicle is in a stopped state and the charging state of the auxiliary machine driving battery 30 is higher than the set value, if YES, the idle stop mode (M4) is executed, and this determination (S11) Continue.
In this determination (S11), when the stop state of the vehicle is released, that is, when the brake switch 38 is turned off or the shift position switch 39 detects that the shift position has shifted to "D" or "R", or If the state of charge of the auxiliary drive battery 30 is lower than the set value and the determination is NO, the fuel cell system 7 is restarted, and the process proceeds to the restart mode (M5) of the fuel cell system 7 (S12).
When the restart is completed in the restart mode (M5) (S12), the process returns to the determination (S02) and shifts to the normal operation mode (M1).

次に、通常運転モード（Ｍ１）から車両停止モード（Ｍ２）ヘと移行するための条件としての、補機駆動用バッテリ３０の充電状態（ＳＯＣ）の設定値（閾値）の算出方法について説明する。
車両停止モード（Ｍ２）から燃料電池システム７の再起動モード（Ｍ５）までの間に、補機駆動用バッテリ３０が供給しなければならないエネルギ（電力）は、
（１）キャパシタ補充電モード（Ｍ３）におけるキャパシタ補充電エネルギと、
（２）アイドルストップモード（Ｍ４）における車両システム６の補機駆動エネルギと、
（３）燃料電池システム７の再起動モード（Ｍ５）における燃料電池システム７の補機駆動エネルギと、
の総和である。
従って、通常運転モード（Ｍ１）における補機駆動用バッテリ３０の充電状態が、（１）キャパシタ補充電エネルギと、（２）車両システム６の補機駆動エネルギと、（３）燃料電池システム７の補機駆動エネルギとの総和以上でなければ、燃料電池システム７の再起動ができなくなる等の問題が生じる。
（１）キャパシタ補充電エネルギと、（２）車両システム６の補機駆動エネルギと、（３）燃料電池システム７の補機駆動エネルギとは、以下のように算出される。
前記（１）キャパシタ補充電エネルギは、車両停止モード（Ｍ２）におけるキャパシタ電圧から、満充電状態に補充電するのに要するエネルギとして算出される（キャパシタ電圧に依存する変数）。
前記（２）車両システム６の補機駆動エネルギは、アイドルストップモード（Ｍ４）における平均あるいは最大消費電力と、希望アイドルストップ時間との積から算出される（定数として、制御手段３５のメモリ４０に格納される）。
前記（３）燃料電池システム７の補機駆動エネルギは、燃料電池システム７の再起動モード（Ｍ５）における燃料電池システム７の補機を駆動するのに要するエネルギとして算出される（定数として、制御手段３５のメモリ４０に格納される）。
従って、通常運転モード（Ｍ１）から車両停止モード（Ｍ２）に移行する際の補機駆動用バッテリ３０の充電状態の設定値は、制御手段３５のメモリ４０に定数として格納されている前記（２）車両システム６の補機駆動エネルギ及び前記（３）燃料電池システム７の補機駆動エネルギと、キャパシタ電圧から算出される前記（１）キャパシタ補充電エネルギとの和よりも大きくする必要がある。つまり、補機駆動用バッテリ３０の充電状態（ＳＯＣ）の設定値は、キャパシタ電圧の関数として決定することが可能である。
以上のように、車両用制御装置１は、車両システム６及び燃料電池システム７を制御することにより、十分に長いアイドルストップ時間を確保し、さらにアイドルストップに先立ってキャパシタ４を満充電状態とすることにより、次回の車両発進時にはキャパシタ４から十分な電力をモータ４に供給することができる。 Next, a method for calculating the set value (threshold value) of the state of charge (SOC) of the auxiliary machine driving battery 30 as a condition for shifting from the normal operation mode (M1) to the vehicle stop mode (M2) will be described. .
The energy (electric power) that the auxiliary drive battery 30 must supply during the period from the vehicle stop mode (M2) to the restart mode (M5) of the fuel cell system 7 is:
(1) Capacitor auxiliary charging energy in the capacitor auxiliary charging mode (M3);
(2) Auxiliary drive energy of the vehicle system 6 in the idle stop mode (M4),
(3) Auxiliary drive energy of the fuel cell system 7 in the restart mode (M5) of the fuel cell system 7,
Is the sum of
Therefore, the charging state of the auxiliary machine driving battery 30 in the normal operation mode (M1) is (1) capacitor auxiliary charging energy, (2) auxiliary machine driving energy of the vehicle system 6, and (3) fuel cell system 7 If the sum is not more than the sum of the auxiliary drive energy, there arises a problem that the fuel cell system 7 cannot be restarted.
(1) Capacitor auxiliary charging energy, (2) auxiliary machine driving energy of vehicle system 6, and (3) auxiliary machine driving energy of fuel cell system 7 are calculated as follows.
The (1) capacitor auxiliary charging energy is calculated from the capacitor voltage in the vehicle stop mode (M2) as energy required for auxiliary charging to a fully charged state (variable depending on the capacitor voltage).
(2) The auxiliary drive energy of the vehicle system 6 is calculated from the product of the average or maximum power consumption in the idle stop mode (M4) and the desired idle stop time (as a constant, in the memory 40 of the control means 35). Stored).
(3) The auxiliary drive energy of the fuel cell system 7 is calculated as energy required to drive the auxiliary device of the fuel cell system 7 in the restart mode (M5) of the fuel cell system 7 (as a constant, control Stored in the memory 40 of the means 35).
Therefore, the set value of the state of charge of the auxiliary device driving battery 30 when shifting from the normal operation mode (M1) to the vehicle stop mode (M2) is stored as a constant in the memory 40 of the control means 35 (2 It is necessary to make it larger than the sum of the auxiliary driving energy of the vehicle system 6 and the auxiliary driving energy of the (3) fuel cell system 7 and the (1) capacitor auxiliary charging energy calculated from the capacitor voltage. That is, the set value of the state of charge (SOC) of the auxiliary device driving battery 30 can be determined as a function of the capacitor voltage.
As described above, the vehicle control device 1 controls the vehicle system 6 and the fuel cell system 7 to ensure a sufficiently long idle stop time and to fully charge the capacitor 4 prior to the idle stop. Thus, sufficient electric power can be supplied from the capacitor 4 to the motor 4 at the next vehicle start.

このように、車両用制御装置１は、車両が停止状態であると判断され、補機駆動用バッテリ３０の充電状態が設定値よりも高く、かつキャパシタ４が満充電状態であると判断された場合には、燃料電池システム７を停止させるアイドルストップモード（Ｍ４）を備えている。
したがって、この車両用制御装置１は、燃料電池システム７を停止するアイドルストップモード（Ｍ１）は、キャパシタ４が満充電状態でないと実施されないため、アイドルストップモード（Ｍ１）直後の加速走行時において、キャパシタ４に蓄積された電力量が不足することによる加速不良を起こすことはない。これにより、この車両用制御装置１は、車両の走行性能を落とすことなく、燃料電池３の燃料（水素）の消費量低減を実現することができる。
制御手段３５は、キャパシタ４が満充電状態ではないと判定された場合には、補機駆動用バッテリ３０によりキャパシタ４を補充電するキャパシタ補充電モードを備えている。
制御手段３５は、キャパシタ４を補充電する時には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２９の出力電圧を、キャパシタ４の最大電圧と等しい値に設定している。したがって、車両用制御装置１は、車両の停止時において、空調用コンプレッサ等の高電圧補機類２６が稼動する場合においても、キャパシタ４から電力が供給されることはない。これにより、この車両用制御装置１は、キャパシタ４に蓄積された電力量を維持することができる。
また、この車両用制御装置１は、車両が停止状態であると判断され、補機駆動用バッテリ３０の充電状態が設定値よりも高く、かつキャパシタ４が満充電状態であると判断された場合には、燃料電池システム７を停止させるアイドルストップモード（Ｍ４）と、アイドルストップモード（Ｍ４）実行中において、車両が停止状態でないと判断された場合、あるいは補機駆動用バッテリ３０の充電状態が設定値以下であると判断された場合には、燃料電池システム７を再起動する再起動モード（Ｍ５）とを備えている。
したがって、この車両用制御装置１は、車両の発進を操作し、あるいは補機駆動用バッテリ３０の蓄電量が低下した場合には、燃料電池システム７を再起動するので、アイドルストップ実施後における運転者の発進要求に即座に対応することが可能である。これにより、この車両用制御装置１は、発進性能を落とすことなく、燃料電池３の燃料（水素）の消費量低減を実現することができる。
制御手段３５は、再起動モード（Ｍ３）である時において、モータ２から出力要求があった場合には、キャパシタ４から電力を供給する。これにより、この車両用制御装置１は、アイドルストップ実施後における運転者の発進加速要求に即座に対応することが可能である。
制御手段３５は、再起動モード（Ｍ３）においては、燃料電池システム７を補機駆動用バッテリ３０の電力を用いて再起動する。これにより、この車両用制御装置１は、キャパシタ４に蓄積された電力使用することなく、燃料電池システム７を再起動することが可能である。
上述実施例においては、アイドルストップモードへ移行する条件の一つとして、「キャパシタが満充電であること」を前提として記載してきたが、再起動モードにおいて、すべての駆動エネルギをキャパシタから供給しなければならない状態でも、キャパシタの能力が勝っている場合には、キャパシタ満充電ではなく、「キャパシタのＳＯＣがある設定された閾値以上」という条件に変更してアイドルストップモードを実施することも可能である。 Thus, vehicle control apparatus 1 determines that the vehicle is in a stopped state, determines that the charging state of auxiliary machine driving battery 30 is higher than the set value, and capacitor 4 is fully charged. In some cases, an idle stop mode (M4) for stopping the fuel cell system 7 is provided.
Therefore, the vehicle control apparatus 1 does not execute the idle stop mode (M1) for stopping the fuel cell system 7 unless the capacitor 4 is in a fully charged state. Therefore, during acceleration running immediately after the idle stop mode (M1), Acceleration failure due to a shortage of the amount of power stored in the capacitor 4 does not occur. Thereby, this vehicle control device 1 can realize a reduction in the amount of fuel (hydrogen) consumed by the fuel cell 3 without degrading the running performance of the vehicle.
The control means 35 has a capacitor supplement charging mode in which the capacitor 4 is supplemented by the auxiliary device driving battery 30 when it is determined that the capacitor 4 is not fully charged.
The control means 35 sets the output voltage of the DC / DC converter 29 to a value equal to the maximum voltage of the capacitor 4 when the capacitor 4 is supplementarily charged. Therefore, the vehicle control device 1 is not supplied with power from the capacitor 4 even when the high-voltage auxiliary machinery 26 such as an air-conditioning compressor is operating when the vehicle is stopped. Thereby, this vehicle control apparatus 1 can maintain the amount of electric power stored in the capacitor 4.
Further, the vehicle control device 1 determines that the vehicle is in a stopped state, determines that the charging state of the accessory driving battery 30 is higher than a set value, and the capacitor 4 is fully charged. In the idle stop mode (M4) for stopping the fuel cell system 7 and the idle stop mode (M4), when it is determined that the vehicle is not in the stopped state, or the charge state of the auxiliary drive battery 30 is When it is determined that the fuel cell system 7 is below the set value, a restart mode (M5) for restarting the fuel cell system 7 is provided.
Therefore, the vehicle control device 1 operates the vehicle after starting or restarts the fuel cell system 7 when the amount of power stored in the auxiliary drive battery 30 decreases. It is possible to respond immediately to a person's start request. Thereby, this vehicle control device 1 can realize a reduction in the amount of fuel (hydrogen) consumed by the fuel cell 3 without degrading the starting performance.
The control means 35 supplies electric power from the capacitor 4 when there is an output request from the motor 2 in the restart mode (M3). Thereby, this vehicle control device 1 can immediately respond to the driver's start acceleration request after the idle stop is performed.
In the restart mode (M3), the control means 35 restarts the fuel cell system 7 using the electric power of the auxiliary drive battery 30. Thus, the vehicle control device 1 can restart the fuel cell system 7 without using the electric power stored in the capacitor 4.
In the above embodiment, one of the conditions for shifting to the idle stop mode has been described on the assumption that the capacitor is fully charged. However, in the restart mode, all drive energy must be supplied from the capacitor. Even if it is necessary, if the capacity of the capacitor is superior, it is possible to implement the idle stop mode by changing the condition to “capacitor SOC is more than a set threshold value” instead of full capacitor charge. is there.

この発明の車両用制御装置は、燃料電池システムを停止させるアイドルストップモード直後の加速走行時にキャパシタに蓄積された電力量が不足することを回避し、車両の走行性能を落とすことなく、燃料電池の燃料の消費量低減を実現するものであり、燃料電池を搭載した車両の制御以外の他の装置の制御にも適用することができる。 The vehicle control device of the present invention avoids a shortage of the amount of electric power stored in the capacitor during acceleration traveling immediately after the idle stop mode for stopping the fuel cell system, and without degrading the traveling performance of the vehicle. The fuel consumption is reduced, and the present invention can be applied to the control of other devices other than the control of a vehicle equipped with a fuel cell.

車両用制御装置のシステム構成図である。It is a system block diagram of the control apparatus for vehicles. 車両用制御装置の制御状態の遷移図である。It is a transition diagram of the control state of the control device for vehicles. 車両用制御装置の制御のフローチャートである。It is a flowchart of control of the control apparatus for vehicles.

Explanation of symbols

１車両用制御装置
２モータ
３燃料電池
４キャパシタ
５インバータ
６車両システム
７燃料電池システム
１３燃料電池用リレー
１４燃料電池用電圧計
１５逆流防止ダイオード
１６キャパシタ用リレー
１７キャパシタ用電圧計
２０プリチャージ回路
２１燃料電池出力回路
２２電力供給回路
２３キャパシタ回路
２６高電圧補機類
２９双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ
３０補機駆動用バッテリ
３３車両補機類
３４充電状態センサ
３５制御手段
３７車速センサ
３８ブレーキスイッチ
３９シフト位置スイッチ
４０メモリ
４１モード設定部
４２モード切替部
４３車両停止判定部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle control apparatus 2 Motor 3 Fuel cell 4 Capacitor 5 Inverter 6 Vehicle system 7 Fuel cell system 13 Fuel cell relay 14 Fuel cell voltmeter 15 Backflow prevention diode 16 Capacitor relay 17 Capacitor voltmeter 20 Precharge circuit 21 Fuel Cell Output Circuit 22 Power Supply Circuit 23 Capacitor Circuit 26 High Voltage Auxiliary Equipment 29 Bidirectional DC / DC Converter 30 Auxiliary Drive Battery 33 Vehicle Auxiliary Equipment 34 Charging State Sensor 35 Control Unit 37 Vehicle Speed Sensor 38 Brake Switch 39 Shift position switch 40 Memory 41 Mode setting unit 42 Mode switching unit 43 Vehicle stop determination unit

Claims

A vehicle control device comprising a motor for driving a vehicle and comprising a fuel cell and a capacitor connected in parallel to the motor, comprising a fuel cell system including the fuel cell, and a terminal voltage of the fuel cell A fuel cell voltage detecting means for detecting the voltage between the terminals of the capacitor as a capacitor voltage, and a fuel cell output circuit connected to the fuel cell and connected to the motor. A fuel cell side connection means for connecting or disconnecting the power supply circuit, and a capacitor side connection means for connecting or disconnecting a capacitor circuit for connecting the power supply circuit and the capacitor. A storage battery connected in parallel to the motor, the vehicle is determined to be stopped, and the storage battery When it is determined that the power state is higher than a set value and the capacitor is in a fully charged state, control means having an idle stop mode for stopping the fuel cell system is provided. Vehicle control device.

2. The vehicle according to claim 1, wherein the control unit includes a capacitor supplement charge mode in which the capacitor is supplemented by the storage battery when it is determined that the capacitor is not fully charged. 3. Control device.

3. The vehicle control device according to claim 2, wherein when the capacitor is supplementarily charged, the output voltage of the voltage adjusting unit is set to a value equal to the maximum voltage of the capacitor.

A vehicle control device comprising a motor for driving a vehicle and comprising a fuel cell and a capacitor connected in parallel to the motor, comprising a fuel cell system including the fuel cell, and a terminal voltage of the fuel cell A fuel cell voltage detecting means for detecting the voltage between the terminals of the capacitor as a capacitor voltage, and a fuel cell output circuit connected to the fuel cell and connected to the motor. A fuel cell side connection means for connecting or disconnecting the power supply circuit, and a capacitor side connection means for connecting or disconnecting a capacitor circuit for connecting the power supply circuit and the capacitor. A storage battery connected in parallel to the motor, the vehicle is determined to be stopped, and the storage battery When it is determined that the power state is higher than a set value and the capacitor is fully charged, the vehicle is stopped during the idle stop mode in which the fuel cell system is stopped and the idle stop mode is being executed. When it is determined that the storage battery is not in a state, or when it is determined that the state of charge of the storage battery is equal to or less than a set value, a control means including a restart mode for restarting the fuel cell system A control apparatus for a vehicle.

5. The vehicle control device according to claim 4, wherein the control unit supplies electric power from the capacitor when there is an output request from the motor in the restart mode.

5. The vehicle control device according to claim 4, wherein the control unit restarts the fuel cell system using electric power of the storage battery in the restart mode.