JP2008017576A - Vehicle controller - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the stoppage of a fuel cell system caused by an abrupt drop of fuel cell voltage or the deterioration of a fuel cell by preventing the burning or fault of high-voltage components caused by overcurrents, in a vehicle controller which is equipped with a motor, a fuel cell, and a capacitor. <P>SOLUTION: A control means connects a fuel cell output circuit with a power supply circuit by means of a connecting means on fuel cell side after the fuel cell system is restarted by executing a restart mode in the case that there is a power output request from the motor during the execution of the restart mode, whereby power supplied from the capacitor is set to such a value that the capacitor voltage does not fall lower than a fuel cell idle voltage at connection between the fuel cell output circuit and the power supply circuit. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、車両用制御装置に係り、特に車両駆動用のモータと燃料電池（燃料電池スタック）とキャパシタ（電力貯蔵装置）とを備えた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 including a vehicle driving motor, a fuel cell (fuel cell stack), and a capacitor (power storage device).

車両には、燃料電池（燃料電池スタック）やエアコンプレッサ等の補機を含む燃料電池システムからの電力により車両駆動用のモータを駆動して走行可能な車両用制御装置を搭載した燃料電池自動車がある。
この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。特に、電力貯蔵装置としてのキャパシタは、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、燃料電池からの電力である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ものである。これにより、車両用制御装置が簡素化されるだけではなく、システム効率の向上にも寄与している。 The vehicle includes a fuel cell vehicle equipped with a vehicle control device capable of running by driving a motor for driving the vehicle with electric power from a fuel cell system including auxiliary devices such as a fuel cell (fuel cell stack) and an air compressor. is there.
In this fuel cell vehicle, a hybrid system equipped with a power storage device such as a secondary battery or a capacitor is adopted in order to improve the overall efficiency of the vehicle or to complement the load response characteristics of the fuel cell. Yes. In particular, a capacitor as a power storage device is not accompanied by a chemical change such as a secondary battery in charge and discharge, and therefore generally has a long life and a high output density, and an output voltage that is power from a fuel cell. In addition, there are many advantages such as not necessarily requiring a voltage regulator such as a large DC / DC converter between the fuel cell and the fuel cell. This not only simplifies the vehicle control device, but also contributes to an improvement in system efficiency.

従来、燃料電池システムの制御装置には、燃料電池と二次電池とを備え、少なくとも一方の電池から負荷に対して電力の供給を行うシステムにおいて、暖機状態の指標に応じて二次電池の目標蓄電量を変化させ、暖機状態が進展して燃料電池の取り出し可能電力が大きくなる程、二次電池の目標蓄電量を下げ、燃料電池の暖機中にモータ出力制限による違和感を減少するとともに、暖機状態の進展に伴って回生容量を向上するものがある。
また、燃料電池車両のアイドル制御装置には、アイドル停止中に蓄電手段の残容量が所定値以下に低下した時には、蓄電手段の電力によりエア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を設けるとともに、このアイドル復帰手段により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蓄電手段を充電させるアイドル充電手段を設けることにより、総合的な発電効率を高めて燃費を向上するものがある。
特開２００３−３３８３０３号公報 特開２００４−０５６８６８号公報 2. Description of the Related Art Conventionally, a control device for a fuel cell system includes a fuel cell and a secondary battery, and in a system that supplies power from at least one battery to a load, As the warm-up condition progresses and the power that can be taken out of the fuel cell increases, the target charge amount of the secondary battery is lowered and the uncomfortable feeling due to the motor output restriction is reduced during the warm-up of the fuel cell. At the same time, there is one that improves the regenerative capacity as the warm-up state progresses.
Further, the idle control device for the fuel cell vehicle includes an idle return means for driving the air compressor with the electric power of the power storage means and restarting the fuel cell when the remaining capacity of the power storage means falls below a predetermined value during idling stop. And an idle charging means for charging the power storage means by generating power in the operating region where the power generation efficiency is higher than that in the normal operating range and providing the power storage means. To improve fuel efficiency.
JP 2003-338303 A JP 2004-056868 A

ところで、従来、車両駆動用のモータと燃料電池とキャパシタとが備えられた車両用制御装置を搭載した燃料電池自動車においては、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、アイドルストップができなかったり、あるいは、時間的制約を受けるという不具合があった。
また、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には、次回車両発進時におけるキャパシタの充電状態（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：ＳＯＣ）が低下している。そして、アイドルストップ後の車両加速時においては、燃料電池システムの再起動が完了するまでの間、モータを駆動するインバータヘの電力は全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、車両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が受けられない可能性があった。
そこで、アイドルストップに先立ってキャパシタを満充電とし、さらにアイドルストップ中の電力を補機駆動用バッテリから供給することで、アイドルストップ後の車両発進時におけるインバータヘの十分な電力供給を得るという方法がある。
しかしながら、この方法では、燃料電池システムの再起動中にモータ駆動要求が検出された場合に、インバータヘの電力は全てキャパシタから供給されるため、仮に、モータ駆動電力の要求が非常に大きい場合、あるいは、キャパシタのエネルギ容量が小さい場合に限っては、燃料電池システムの再起動モードにおいて燃料電池システムの再起動が終了する前に、キャパシタ電圧が大きく低下してしまう可能性がある。
この場合、キャパシタ電圧が燃料電池アイドル電圧を大きく下回ってしまうと、燃料電池システムの再起動が終了し、燃料電池に接続された燃料電池出力回路（燃料電池バス）とモータに接続された電力供給回路（メイン高電圧バス）とを接続する際に、燃料電池からキャパシタに向かって非常に大きな電流が生じ、車両システムの高電圧系統構成部品の焼損や故障、あるいは、燃料電池の出力電圧が急激に低下してしまうため、燃料電池システムの停止や燃料電池の劣化につながるおそれがあった。
また、上記の特許文献２の発明では、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、キャパシタの電力によりエアコンプレッサを駆動して燃料電池システムを再起動するアイドル復帰手段と、再起動した燃料電池システム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ているが、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、よって、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、このため、車両加速時のキャパシタからモータヘの十分な電力供給が受けられない可能性があった。 By the way, conventionally, in a fuel cell vehicle equipped with a vehicle control device equipped with a vehicle driving motor, a fuel cell, and a capacitor, although there is an advantage that vehicle efficiency is improved by energy regeneration during vehicle deceleration, Since the energy capacity of the capacitor is smaller than that of the secondary battery, there has been a problem that idle stop cannot be performed or time restrictions are imposed.
Further, when the auxiliary machine power consumption during idling stop is supplied from the capacitor, the state of charge (SOC) of the capacitor at the next vehicle start-up is lowered. When the vehicle is accelerated after the idle stop, all the electric power to the inverter that drives the motor needs to be supplied from the capacitor until the restart of the fuel cell system is completed. However, in this state where the charged state of the capacitor is low, there is a possibility that sufficient power supply from the capacitor to the motor cannot be received during vehicle acceleration.
Therefore, a method of obtaining sufficient power supply to the inverter at the start of the vehicle after the idle stop by fully charging the capacitor prior to the idle stop and further supplying the power during the idle stop from the battery for driving the auxiliary machine There is.
However, in this method, when a motor drive request is detected during the restart of the fuel cell system, since all the power to the inverter is supplied from the capacitor, if the motor drive power request is very large, Alternatively, only when the energy capacity of the capacitor is small, there is a possibility that the capacitor voltage greatly decreases before the restart of the fuel cell system is completed in the restart mode of the fuel cell system.
In this case, if the capacitor voltage greatly falls below the fuel cell idle voltage, the restart of the fuel cell system is completed, and the fuel cell output circuit (fuel cell bus) connected to the fuel cell and the power supply connected to the motor When connecting the circuit (main high-voltage bus), a very large current is generated from the fuel cell to the capacitor, causing burnout or failure of the high-voltage system components of the vehicle system, or the output voltage of the fuel cell suddenly Therefore, the fuel cell system may be stopped or the fuel cell may be deteriorated.
Further, in the invention of the above-mentioned Patent Document 2, when the remaining capacity of the capacitor is reduced during idle stop, the idle return means for restarting the fuel cell system by driving the air compressor by the power of the capacitor, and the restarted fuel The battery system is provided with idle charging means for generating power in a higher efficiency region than in a normal operation region and charging the capacitor. However, power is supplied from the capacitor to the auxiliary machine during idle stop. When the state of charge of the battery drops, the fuel cell system is restarted and the capacitor is supplementarily charged.Therefore, the capacitor voltage after idling stop is often low, and therefore sufficient power from the capacitor to the motor during vehicle acceleration There was a possibility that the supply could not be received.

そこで、この発明の目的は、燃料電池システムの再起動中でモータを駆動するインバータヘの電力供給を燃料電池に並列に設けたキャパシタから行う車両用制御装置において、燃料電池システムの再起動中のキャパシタからの電力供給を制限し、燃料電池からキャパシタに向かって過電流が生ずるのを防止する車両用制御装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a vehicle control apparatus that uses a capacitor provided in parallel to a fuel cell to supply power to an inverter that drives a motor while the fuel cell system is restarting. An object of the present invention is to provide a vehicle control device that limits power supply from a capacitor and prevents an overcurrent from flowing from the fuel cell toward the capacitor.

この発明は、車両を駆動するモータと、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設け、前記燃料電池の端子間電圧としての燃料電池電圧を検出する燃料電池電圧検出手段を設け、前記キャパシタの端子間電圧としてのキャパシタ電圧を検出するキャパシタ電圧検出手段を設け、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設け、前記電力供給回路と前記キャパシタに接続されたキャパシタ回路とを接続又は遮断するキャパシタ側接続手段を設け、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設け、前記車両が停止状態であると判断するとともに前記蓄電池の充電状態が設定値よりも高く且つ前記キャパシタが満充電であると判断した場合に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とこのアイドルストップモードの実行中で前記車両が停止状態でなくなった場合あるいは前記蓄電池の充電状態が前記設定値以下の場合には前記燃料電池システムを再起動する再起動モードとが備えられた制御手段を設け、この制御手段は、前記再起動モードの実行中で前記モータから電力出力要求があった場合に、前記再起動モードを実施することによって前記燃料電池システムが再起動した後で前記燃料電池側接続手段により前記燃料電池出力回路と前記電力供給回路とを接続し、前記キャパシタから供給される電力を前記燃料電池出力回路と前記電力供給回路との接続時においてキャパシタ電圧が燃料電池アイドル電圧未満にならないような値に設定す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 connected in parallel to the motor, and a capacitor, and includes a fuel cell system including the fuel cell. A fuel cell voltage detecting means for detecting a fuel cell voltage as a voltage between terminals of the capacitor; a capacitor voltage detecting means for detecting a capacitor voltage as a voltage between terminals of the capacitor; and a fuel cell output connected to the fuel cell. Fuel cell side connection means for connecting or disconnecting the circuit and the power supply circuit connected to the motor is provided, and capacitor side connection means for connecting or disconnecting the power supply circuit and the capacitor circuit connected to the capacitor is provided Providing a storage battery connected in parallel to the motor via a voltage regulator, and determining that the vehicle is in a stopped state In addition, an idle stop mode for stopping the fuel cell system when it is determined that the state of charge of the storage battery is higher than a set value and the capacitor is fully charged, and the vehicle is in a stopped state during execution of the idle stop mode. When there is no charge or when the state of charge of the storage battery is less than or equal to the set value, there is provided control means provided with a restart mode for restarting the fuel cell system, and the control means executes the restart mode. The fuel cell output circuit and the power supply circuit are connected by the fuel cell side connection means after the fuel cell system is restarted by executing the restart mode when there is a power output request from the motor. And connecting the fuel cell output circuit and the power supply circuit with the electric power supplied from the capacitor. Capacitor voltage and sets a value that does not go below the fuel cell idle voltage at.

この発明の車両用制御装置は、燃料電池に接続された燃料電池出力回路とモータに接続された電力供給回路との接続時において燃料電池からキャパシタに向かって過電流が生ずることを防止することにより、過電流による高電圧系構成部品の焼損や故障を防止し、また、燃料電池電圧の急激な低下による燃料電池システムの停止や燃料電池の劣化を防止することができる。   The vehicle control device according to the present invention prevents overcurrent from being generated from the fuel cell toward the capacitor when the fuel cell output circuit connected to the fuel cell is connected to the power supply circuit connected to the motor. In addition, it is possible to prevent burning and failure of the high voltage system components due to overcurrent, and it is possible to prevent the fuel cell system from being stopped or the fuel cell from being deteriorated due to a rapid drop in the fuel cell voltage.

この発明は、燃料電池からの過電流による高電圧系構成部品の焼損や故障を防止し、また、燃料電池電圧の急激な低下による燃料電池システムの停止や燃料電池スタックの劣化を防止する目的を、燃料電池システムの再起動後、燃料電池に接続された燃料電池回路とキャパシタに接続されたモータとを接続しても、燃料電池からキャパシタに向かって過電流が生ずることを防止して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。 It is an object of the present invention to prevent burning and failure of high-voltage system components due to overcurrent from the fuel cell, and to prevent the shutdown of the fuel cell system and the deterioration of the fuel cell stack due to a rapid drop in the fuel cell voltage. After restarting the fuel cell system, even if the fuel cell circuit connected to the fuel cell and the motor connected to the capacitor are connected, overcurrent is prevented from being generated from the fuel cell toward the capacitor. Is.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail and specifically based on the drawings.

図１〜図４は、この発明の実施例を示すものである。図４において、１は燃料電池自動車（以下「車両」という）の車両用制御装置である。この車両用制御装置１は、車両を駆動するモータ２と、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とを備えている。また、車両用制御装置１には、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等の補機を含む車両システム６と、燃料電池３やエアコンプレッサ等の補機を含む燃料電池システム（ＦＣシステム）７とが設けられている。
燃料電池３は、燃料（ガス）及び酸化剤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。このモータ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する。このモータ２で発生した駆動力は、変速機（自動変速機）を介して駆動輪に伝達される。
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。インバータ５は、モータ２の駆動制御に加え、車両減速時にはモータ２の負トルクを電力に変換する回生制御を行う。
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。この第１、第２メイン電線９、１０の途中には、燃料電池３側で、燃料電池側接続手段である燃料電池用リレー１１が設けられている。
また、この燃料電池用リレー１１と燃料電池３との間において、第１、第２メイン電線９、１０には、燃料電池３の端子間電圧としての燃料電池電圧を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１２が接続している。この燃料電池用電圧計１２は、一端側が第１メイン電線９に一側接続部１３で接続するとともに、他端側が第２メイン電線９に他側接続部１４で接続し、燃料電池電圧を検出する。
更に、燃料電池３と燃料電池用電圧計１２の一側接続部１３との間において、燃料電池３の出力段の第１メイン電線９には、逆流防止ダイオード１５が設けられる。この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。 1 to 4 show an embodiment of the present invention. In FIG. 4, reference numeral 1 denotes a vehicle control device for a fuel cell vehicle (hereinafter referred to as “vehicle”). The vehicle control device 1 includes a motor 2 that drives the vehicle, a fuel cell (fuel cell stack: FC) 3 connected in parallel to the motor 2, and a capacitor 4. The vehicle control apparatus 1 includes a vehicle system 6 including a motor 2 and auxiliary devices such as an inverter 5 that supplies electric power to the motor 2, and a fuel cell system including auxiliary devices such as a fuel cell 3 and an air compressor ( FC system) 7 is provided.
The fuel cell 3 generates power by receiving supply of fuel (gas) and oxidant. 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. The driving force generated by the motor 2 is transmitted to driving wheels via a transmission (automatic transmission).
The motor 2 and the inverter 5 are connected by a three-phase electric wire 8. 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 drive control of the motor 2.
The fuel cell 3 and the inverter 5 are connected by the first and second main electric wires 9 and 10 arranged in parallel. In the middle of the first and second main electric wires 9 and 10, a fuel cell relay 11 serving as a fuel cell side connection means is provided on the fuel cell 3 side.
Further, between the fuel cell relay 11 and the fuel cell 3, the first and second main electric wires 9, 10 have fuel cell voltage detection means for detecting the fuel cell voltage as the voltage across the terminals of the fuel cell 3. The fuel cell voltmeter 12 is connected. The fuel cell voltmeter 12 has one end connected to the first main electric wire 9 via the one-side connecting portion 13 and the other end connected to the second main electric wire 9 via the other-side connecting portion 14 to detect the fuel cell voltage. To do.
Further, a backflow prevention diode 15 is provided on the first main electric wire 9 at the output stage of the fuel cell 3 between the fuel cell 3 and the one-side connecting portion 13 of the fuel cell voltmeter 12. The backflow prevention diode 15 prevents a backflow of current from the inverter 5 side to the fuel cell 3 side.

また、第１、第２メイン電線９、１０には、燃料電池用リレー１１よりもインバータ５側において、並列した第１、第２サブ電線１６、１７によりキャパシタ４が接続している。第１サブ電線１６は、第１メイン電線９に第１接続部１８で接続している。第２サブ電線１７は、第２メイン電線１０に第２接続部１９で接続している。よって、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。
第１、第２サブ電線１６、１７には、第１、第２接続部１８、１９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２０が接続している。また、第１、第２サブ電線１６、１７には、キャパシタ用リレー２０とキャパシタ４との間で、キャパシタ４の端子間電圧としてのキャパシタ電圧を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２１が設けられている。このキャパシタ用電圧計２１は、一端側が第１サブ電線１６に一側接続部２２で接続するとともに、他端側が第２サブ電線１７に他側接続部２２で接続し、キャパシタ４の端子間電圧を検出する。
この実施例において、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。
このキャパシタ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共に、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。また、このキャパシタ４は、一般的に、燃料電池３に比べて、負荷応答性に優れているため、車両負荷要求に対して非常に良く応答し、また、その特性上、充放電に電圧変化を伴うため、燃料電池３からの電力である出力電圧の変化に良く追従する。
更に、第１、第２サブ電線１６、１７には、並列した第３、第４サブ電線２４、２５によりプリチャージ回路２６が接続している。第３サブ電線２４は、一端側がキャパシタ用リレー２０よりも第１接続部１８側の第１サブ電線１６に一側接続部２７で接続するとともに、他端側がキャパシタ用リレー２０よりもキャパシタ４側の第１サブ電線１６に他側接続部２８で接続している。第４サブ電線２５は、一端側がキャパシタ用リレー２０よりも第２接続部１９側の第２サブ電線１７に一側接続部２９で接続するとともに、他端側がキャパシタ用リレー２０よりもキャパシタ４側の第２サブ電線１７に他側接続部３０で接続している。
プリチャージ回路２６は、キャパシタ用リレー２０と並列に設けられ、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。このため、プリチャージ回路２６は、一般的に、電流制限のための制限抵抗器を備えたり、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２６は、キャパシタ４側のキャパシタ電圧の値が燃料電池３側の燃料電池電圧の値に比べて低い場合に、キャパシタ用リレー２０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２０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。 In addition, the capacitor 4 is connected to the first and second main electric wires 9 and 10 by the first and second sub electric wires 16 and 17 arranged in parallel on the inverter 5 side of the fuel cell relay 11. The first sub electric wire 16 is connected to the first main electric wire 9 by the first connecting portion 18. The second sub electric wire 17 is connected to the second main electric wire 10 by the second connecting portion 19. Therefore, the fuel cell 3 and the capacitor 4 are connected in parallel to the motor 2.
A capacitor relay 20, which is a capacitor-side connection means, is connected between the first and second sub wires 16 and 17 between the first and second connecting portions 18 and 19 and the capacitor 4. Further, the first and second sub wires 16 and 17 include a capacitor voltmeter which is a capacitor voltage detecting means for detecting a capacitor voltage as a voltage between terminals of the capacitor 4 between the capacitor relay 20 and the capacitor 4. 21 is provided. The capacitor voltmeter 21 has one end connected to the first sub-wire 16 via the one-side connecting portion 22, and the other end connected to the second sub-wire 17 via the other-side connecting portion 22. Is detected.
In this embodiment, as the capacitor 4, a high-capacity electric double layer capacitor or a capacitor using a metal complex polymer as an electrode material is used to dynamically change the voltage of the fuel cell with a load change. It is possible to use a following power storage device.
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 generate power generated by the fuel cell 3 and regenerative power from the inverter 5 during vehicle deceleration. accept. In addition, the capacitor 4 is generally superior in load responsiveness compared to the fuel cell 3, so that it responds very well to vehicle load demands and, due to its characteristics, changes in voltage during charging and discharging. Therefore, it follows the change in the output voltage, which is the power from the fuel cell 3, well.
Further, a precharge circuit 26 is connected to the first and second sub wires 16 and 17 by third and fourth sub wires 24 and 25 arranged in parallel. One end side of the third sub electric wire 24 is connected to the first sub electric wire 16 closer to the first connecting portion 18 than the capacitor relay 20 by the one side connecting portion 27, and the other end side is connected to the capacitor 4 side of the capacitor relay 20. The second sub-connection 16 is connected to the first sub-electric wire 16 by the other-side connection portion 28. The fourth sub electric wire 25 has one end connected to the second sub electric wire 17 on the second connecting portion 19 side with respect to the capacitor relay 20 by the one side connecting portion 29 and the other end side on the capacitor 4 side with respect to the capacitor relay 20. The second sub electric wire 17 is connected by the other side connection part 30.
The precharge circuit 26 is provided in parallel with the capacitor relay 20, can charge the capacitor 4, and charges the capacitor 4 while limiting the charging current. For this reason, the precharge circuit 26 generally includes a limiting resistor for limiting the current, or is configured from a component such as a semiconductor element capable of switching control.
This precharge circuit 26 prevents an overcurrent that may occur when the capacitor relay 20 is connected when the value of the capacitor voltage on the capacitor 4 side is lower than the value of the fuel cell voltage on the fuel cell 3 side. In addition, prior to connecting the capacitor relay 20, the capacitor 4 is charged while limiting the current.

また、並列した高電圧系統の第５、第６サブ電線３１、３２により高電圧補機類３３が接続している。第５サブ電線３１は、第１メイン電線９に第３接続部３４で接続している。第４サブ電線３２は、第２メイン電線１０に第４接続部３５で接続している。
高電圧補機類３３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。また、この高電圧補機類３３の各補機は、各補機用インバータを介して第１、第２メイン電線９、１０に接続するとともに、内部の入力段に第１、第２メイン電線９、１０側からの高い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。 Moreover, the high voltage auxiliary machinery 33 is connected by the 5th, 6th sub electric wires 31 and 32 of the parallel high voltage system. The fifth sub electric wire 31 is connected to the first main electric wire 9 by the third connection portion 34. The fourth sub electric wire 32 is connected to the second main electric wire 10 by the fourth connection portion 35.
The high-voltage auxiliary machines 33 include various auxiliary machines driven by 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. In addition, each auxiliary machine of the high voltage auxiliary machine 33 is connected to the first and second main electric wires 9 and 10 via each auxiliary inverter, and the first and second main electric cables are connected to the internal input stage. 9, a smoothing capacitor is provided for suppressing fluctuations in the high input voltage from the 10 and 10 sides.

更に、第１、第２メイン電線９、１０には、並列した第７、第８サブ電線３６、３７により、電圧調整装置である双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ３８を介して蓄電池としての補機駆動用バッテリ（補機用バッテリ）３９が接続している。第７サブ電線３６は、第３接続部３４よりもインバータ５側の第１メイン電線９に第５接続部４０で接続している。第８サブ電線３７は、第４接続部３５よりもインバータ５側の第２メイン電線９に第６接続部４１で接続している。補機駆動用バッテリ３９は、双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ３８の低電圧側に接続し且つモータ２に対して並列に設けられている。
第７、第８サブ電線３６、３７には、双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ３８と補機駆動用バッテリ３９との間で、並列した第９、第１０サブ電線４２、４３により低電圧系統の車両補機類４４が接続している。第９サブ電線４２は、第７サブ電線３６に一側接続部４５で接続している。第１０サブ電線４３は、第８サブ電線３７に他側接続部４６で接続している。車両補機類４４は、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る。 Further, the first and second main electric wires 9 and 10 are connected in parallel by seventh and eighth sub electric wires 36 and 37, and an auxiliary machine as a storage battery via a bidirectional DC / DC converter 38 which is a voltage adjusting device. A drive battery (auxiliary battery) 39 is connected. The seventh sub electric wire 36 is connected to the first main electric wire 9 closer to the inverter 5 than the third connecting portion 34 by the fifth connecting portion 40. The eighth sub electric wire 37 is connected to the second main electric wire 9 closer to the inverter 5 than the fourth connecting portion 35 by the sixth connecting portion 41. The auxiliary device driving battery 39 is connected to the low voltage side of the bidirectional DC / DC converter 38 and is provided in parallel to the motor 2.
The seventh and eighth sub electric wires 36 and 37 are connected to the low voltage system by the ninth and tenth sub electric wires 42 and 43 arranged in parallel between the bidirectional DC / DC converter 38 and the auxiliary battery 39. Vehicle auxiliary equipment 44 is connected. The ninth sub electric wire 42 is connected to the seventh sub electric wire 36 by the one-side connecting portion 45. The tenth sub electric wire 43 is connected to the eighth sub electric wire 37 by the other side connection portion 46. The vehicle auxiliary machinery 44 includes various auxiliary devices for low voltage system vehicles such as a headlamp, a radio, and a water pump.

補機駆動用バッテリ３９は、通常、１２Ｖ系統の蓄電池からなり、充電状態（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：ＳＯＣ）を測定するための充電状態検出センサ４７を備え、また、車両補機類４４を駆動する。
双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ３８は、キャパシタ４と並列にインバータ５に接続し、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４４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３９の電圧を高電圧補機類３３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３８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。
この実施例の車両用制御装置１においては、燃料電池３とキャパシタ４との間では電圧や電流を調整するＤＣ／ＤＣコンバータ等の調整装置が存在しなく、構成の簡略化を図るとともに、システム効率を向上することができる。 The auxiliary device drive battery 39 is normally composed of a 12V storage battery, and includes a charge state detection sensor 47 for measuring a state of charge (SOC), and drives the vehicle auxiliary devices 44.
The bidirectional DC / DC converter 38 is connected to the inverter 5 in parallel with the capacitor 4, and drives the vehicle auxiliary equipment 44 with the power from the fuel cell 3 and the capacitor 4 or the voltage of the regenerative power from the inverter 5. Is converted to a voltage (usually a 12V system) for driving, and conversely, the voltage of the auxiliary device driving battery 39 is converted to a voltage for driving the high voltage auxiliary devices 33, or the capacitor 4 is supplemented. Convert to voltage for charging. The voltage adjustment device is not limited to the bidirectional DC / DC converter 38, but 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.
In the vehicle control device 1 of this embodiment, there is no adjustment device such as a DC / DC converter for adjusting the voltage and current between the fuel cell 3 and the capacitor 4, and the system is simplified and the system is simplified. Efficiency can be improved.

従って、車両用制御装置１においては、燃料電池用リレー１１とキャパシタ用リレー２０とにより、高電圧系統で、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）４８と、モータ２側のインバータ５に接続された電力供給回路（メイン高電圧バス）４９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）５０との３つに分けられる。
燃料電池用リレー１１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４８とモータ２に接続された電力供給回路４９とを接続又は遮断する燃料電池側接続手段である。また、キャパシタ用リレー２０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４８とキャパシタ４に接続されたキャパシタ回路５０とを接続又は遮断するキャパシタ側接続手段である。
そして、車両用制御装置１の高電圧系統において、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と電力供給回路４９との電圧関係により決まる。
そして、燃料電池用リレー１１とキャパシタ用リレー２０とが共に接続された状態では、燃料電池出力回路４８と電力供給回路４９とキャパシタ回路５０との電圧は一致するが、燃料電池用リレー１１とキャパシタ用リレー２０とが夫々開放された状態では、燃料電池出力回路４８と電力供給回路４９とキャパシタ回路５０との電圧には夫々差異が生ずる場合がある。インバータ５には、入力段に、電力供給回路４９の電圧リップルの抑制のために、平滑化コンデンサ５１が備えられている。 Therefore, in the vehicle control device 1, the fuel cell relay 11 and the capacitor relay 20, the fuel cell output circuit (fuel cell bus) 48 connected to the fuel cell 3 in the high voltage system, and the motor 2 side The power supply circuit (main high voltage bus) 49 connected to the inverter 5 and the capacitor circuit (capacitor bus) 50 connected to the capacitor 4 are divided into three.
The fuel cell relay 11 is a fuel cell side connection means for connecting or blocking the fuel cell output circuit 48 connected to the fuel cell 3 and the power supply circuit 49 connected to the motor 2 by opening and closing operation. The capacitor relay 20 is a capacitor-side connection unit that opens or closes to connect or disconnect the fuel cell output circuit 48 connected to the fuel cell 3 and the capacitor circuit 50 connected to the capacitor 4.
In the high voltage system of the vehicle control device 1, the supply of power from the capacitor 4 to the inverter 5 or the supply of power from the fuel cell 3 or the inverter 5 to the capacitor 4 is performed by the capacitor 4 and the power supply circuit 49. It depends on the voltage relationship.
When the fuel cell relay 11 and the capacitor relay 20 are connected together, the voltages of the fuel cell output circuit 48, the power supply circuit 49, and the capacitor circuit 50 match, but the fuel cell relay 11 and the capacitor When the relays 20 are opened, there may be differences in the voltages of the fuel cell output circuit 48, the power supply circuit 49, and the capacitor circuit 50, respectively. The inverter 5 is provided with a smoothing capacitor 51 at the input stage in order to suppress the voltage ripple of the power supply circuit 49.

インバータ３と燃料電池システム７と燃料電池用リレー１１と燃料電池用電圧計１２とキャパシタ用リレー２０とキャパシタ用電圧計２１とプリチャージ回路２６と高電圧補機類３３と双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ３８と車両補機類４４と充電状態検出センサ４７とは、制御手段５２に接続している。また、この制御手段５２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５３が連絡し、また、車両停止状態を検出するように、車速を検出する車速センサ５４とブレーキペダルの動作によってオン・オフするブレーキスイッチ５５と変速機のシフト位置を検出するシフトポジションセンサ５６とが連絡し、更に、各種情報を記憶するメモリ５７が内部に設けられている。そして、この制御手段５２は、各センサ類より収集した情報及び内部のメモリ５７に格納された情報を基に、上記の車両補機類４４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、燃料電池システム７を制御する。   Inverter 3, fuel cell system 7, fuel cell relay 11, fuel cell voltmeter 12, capacitor relay 20, capacitor voltmeter 21, precharge circuit 26, high voltage auxiliaries 33, and bidirectional DC / DC Converter 38, vehicle accessories 44, and charging state detection sensor 47 are connected to control means 52. The control means 52 is in communication with a key switch 53 that is turned on / off by operating an engine key, and is turned on by operation of a vehicle speed sensor 54 that detects the vehicle speed and a brake pedal so as to detect a vehicle stop state. A brake switch 55 to be turned off and a shift position sensor 56 for detecting the shift position of the transmission communicate with each other, and a memory 57 for storing various information is provided therein. The control means 52 controls the vehicle system 6 by driving each control object such as the vehicle auxiliary equipment 44 based on the information collected from each sensor and the information stored in the internal memory 57. At the same time, the fuel cell system 7 is controlled.

制御手段５２には、図１に示す各種モード（Ｍ１〜Ｍ５）を設定するモード設定部５８と、このモード設定部５８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５９と、車両の停止か否かを判定する車両停止判定部６０とが設けられている。
詳しくは、制御手段５２は、図１に示すように、モード設定部５８において、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、車両停止判定部６０で車両が停止状態であると判断するとともに蓄電池である補機駆動用バッテリ３９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が満充電であると判断した場合に燃料電池システム７を停止させるアイドルストップモード（Ｍ４）と、このアイドルストップモードの実行中で車両が停止状態でなくなった場合あるいは蓄電池である補機駆動用バッテリ３９の充電状態（ＳＯＣ）が前記設定値以下の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。そして、この制御手段５２は、上記の各種モード（Ｍ１〜Ｍ５）を、所定条件下でモード切替部５９において所定のモードに切り替え制御する。
また、この制御手段５２は、前記再起動モード（Ｍ５）の実行中でモータ２から電力出力要求があった場合に、前記再起動モード（Ｍ５）を実施することによって燃料電池システム７が再起動した後で燃料電池側接続手段である燃料電池用リレー１１により燃料電池出力回路４８と電力供給回路４９とを接続し、キャパシタ４から供給される電力を燃料電池出力回路４８と電力供給回路４９との接続時においてキャパシタ電圧が燃料電池アイドル電圧未満にならないような値に設定する。
前記キャパシタ４から供給される電力は、前記再起動モード（Ｍ５）時におけるキャパシタ最大電圧と燃料電池アイドル電圧と燃料電池システム７の再起動に要する時間とから算出された値に設定される。 The control means 52 includes a mode setting unit 58 for setting various modes (M1 to M5) shown in FIG. 1, a mode switching unit 59 for switching various modes set in the mode setting unit 58, and a vehicle stoppage. The vehicle stop determination part 60 which determines whether it is is provided.
Specifically, as shown in FIG. 1, in the mode setting unit 58, the control unit 52 includes a normal operation mode (M1), a vehicle stop mode (M2), a capacitor auxiliary charge mode (M3), and a vehicle stop determination unit. When it is determined at 60 that the vehicle is in a stopped state and the state of charge (SOC) of the auxiliary drive battery 39 as a storage battery is higher than a set value (threshold) and the capacitor 4 is fully charged, the fuel The idle stop mode (M4) for stopping the battery system 7 and the state of charge (SOC) of the auxiliary drive battery 39, which is a storage battery, when the vehicle is not stopped during execution of the idle stop mode are the set values. In the following cases, a restart mode (M5) for restarting the fuel cell system 7 is provided. Then, the control means 52 controls to switch the various modes (M1 to M5) to a predetermined mode in the mode switching unit 59 under a predetermined condition.
The control unit 52 restarts the fuel cell system 7 by executing the restart mode (M5) when a power output request is received from the motor 2 while the restart mode (M5) is being executed. After that, the fuel cell output circuit 48 and the power supply circuit 49 are connected by the fuel cell relay 11 which is the fuel cell side connection means, and the power supplied from the capacitor 4 is supplied to the fuel cell output circuit 48 and the power supply circuit 49. The capacitor voltage is set to a value that does not become less than the fuel cell idle voltage at the time of connection.
The electric power supplied from the capacitor 4 is set to a value calculated from the capacitor maximum voltage, the fuel cell idle voltage, and the time required for restarting the fuel cell system 7 in the restart mode (M5).

次に、この発明の車両用制御装置１の制御手段５２における制御を、図１に示す状態遷移図を用いて説明する。
図１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４９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、また、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６０により車両の停止が判断され、且つ、補機駆動用バッテリ３９の充電状態（ＳＯＣ）が十分高い場合には、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３９の充電状態（ＳＯＣ）が十分高いとは、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に足りるエネルギを貯蔵するということであり、キャパシタ４の充電状態（ＳＯＣ）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、車速が零（０）となり、且つブレーキスイッチ５５がオン又はシフトポジションが「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４９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、燃料電池アイドル電圧以上で且つキャパシタ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４が満充電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。この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３９の電力を、双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ３８を介してキャパシタ４に供給し、キャパシタ４が満充電となるまで補充電する。このキャパシタ４への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１５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は与えない。
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、つまり、ブレーキスイッチ５５のオフ、あるいは、シフトポジションの「Ｄ」又は「Ｒ」への移行が判断された場合、若しくは、補機駆動用バッテリ３９の充電状態（ＳＯＣ）が設定値（閾値）を下回った場合は、補機駆動用バッテリ３９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。 Next, the control in the control means 52 of the vehicle control apparatus 1 of the present invention will be described using the state transition diagram shown in FIG.
As shown in FIG. 1, in the normal operation mode (M1), the fuel cell 3 and the capacitor 4 are both connected to the power supply circuit 49, and the fuel cell 3 and the capacitor 4 supply power to the load. The regenerative energy during vehicle 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 60 determines that the vehicle is stopped, and the charge state (SOC) of the accessory drive battery 39 is the same. If it is sufficiently high, the vehicle shifts to the vehicle stop mode (M2). Here, the state of charge (SOC) of the auxiliary device driving battery 39 is sufficiently high to store energy sufficient to supply power in the auxiliary charge or idle stop mode (M4) of the capacitor 4. 4 in accordance with the state of charge (SOC), the load in the idle stop mode (M4), the time in the assumed idle stop mode, and the like.
The stop of the vehicle is determined, for example, when the vehicle speed becomes zero (0) and the brake switch 55 is on or the shift position is “N” or “P” for a set time or longer.
In the normal operation mode (M1), since the fuel cell 3 and the capacitor 4 are connected to the power supply circuit 49, the capacitor voltage is always higher than the fuel cell voltage. Further, when the vehicle decelerates, the energy regenerated by the inverter 5 is accumulated in the capacitor 4, so that the capacitor voltage in the vehicle stop mode (M2) is not less than the fuel cell idle voltage and not more than the capacitor maximum voltage.
In the vehicle stop mode (M2), when it is determined that the capacitor 4 is not fully charged, the mode proceeds to the capacitor auxiliary charge mode (M3). In this capacitor auxiliary charging mode (M3), the power of the auxiliary device driving battery 39 is supplied to the capacitor 4 via the bidirectional DC / DC converter 38, and the auxiliary charging is performed until the capacitor 4 is fully charged. Even if the capacitor voltage rises due to the auxiliary charging of the capacitor 4, the raised capacitor voltage is directly applied to the output terminal of the fuel cell 3 by the backflow prevention diode 15 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's start request, that is, the brake switch 55 is turned off or the shift position is shifted to “D” or “R” is determined, When the state of charge (SOC) of the drive battery 39 falls below a set value (threshold value), the auxiliary charge from the auxiliary device drive battery 39 to the capacitor 4 is stopped and the normal operation mode (M1) is restored.

車両停止モード（Ｍ２）においてキャパシタ４が満充電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、燃料電池用リレー１１を開放することによって燃料電池３を電力供給回路４９から遮断し、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。
この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の補機類は全て停止され、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３９の電力により駆動される。即ち、ラジオや前照灯等の低電圧系の車両補機類４４へは、補機駆動用バッテリ３９から電力を直接供給し、そして、エアコンコンプレッサ等の高電圧系の高電圧補機類３３の駆動要求がある場合には、補機駆動用バッテリ３９から双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ３８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３３へのキャパシタ４からの電力供給を防止するために、つまり、キャパシタ４を満充電で維持するために、補機駆動用バッテリ３９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３８の昇圧側出力電圧は、キャパシタ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５５のオフ、あるいは、シフトポジションの「Ｄ」又は「Ｒ」への移行が判断された場合、若しくは、補機駆動用バッテリ３９の充電状態（ＳＯＣ）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３９から双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ３８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に対して電力が供給される。
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１１が接続され、燃料電池出力回路４８と電力供給回路４９とが接続し、通常運転モード（Ｍ１）ヘと移行する。 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 relay 11 is opened. As a result, the fuel cell 3 is disconnected from the power supply circuit 49, and the mode is shifted to the idle stop mode (M4) 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. Is driven by the electric power of the auxiliary device driving battery 39. That is, electric power is directly supplied from the auxiliary drive battery 39 to the low-voltage vehicle auxiliary machinery 44 such as a radio and a headlight, and the high-voltage high-voltage auxiliary machinery 33 such as an air conditioner compressor is supplied. Is supplied from the auxiliary device driving battery 39 via the bidirectional DC / DC converter 38. At this time, in order to prevent the power supply from the capacitor 4 to the high voltage auxiliary machinery 33 in the idle stop mode (M4), that is, to maintain the capacitor 4 at full charge, The boost side output voltage of the bidirectional DC / DC converter 38 provided between the capacitor 4 and the capacitor 4 is set to the capacitor maximum voltage.
In the idle stop mode (M4), when it is determined that the brake switch 55 is turned off or the shift position is shifted to “D” or “R”, or the state of charge (SOC) of the auxiliary battery 39 is If it 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 39 to the air compressor or the like that is an auxiliary device of the fuel cell system 7 via the bidirectional DC / DC converter 38. When the drive of the motor 2 is requested at the same time when the fuel cell system 7 is supplied and started, power is supplied from the capacitor 4 to the inverter 5 even before the restart of the fuel cell system 7 is completed. Is done.
When the start of the fuel cell system 7 is completed in the restart mode (M5) of the fuel cell system 7, the fuel cell relay 11 is connected, the fuel cell output circuit 48 and the power supply circuit 49 are connected, and the normal operation mode is established. Shift to (M1).

次いで、図２のフローチャートに沿って車両制御ルーチンについて説明する。
図２に示すように、通常運転モードの状態において（ステップＳ０１）、車両が停止状態となり且つ補機駆動用バッテリ３９の充電状態（ＳＯＣ）が設定値よりも高くなったか否かを判断する（ステップＳ０２）。このステップＳ０２がＮＯで、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３９の充電状態（ＳＯＣ）が低いと判断された場合には、通常運転モードに留まり、この判断を継続する。
このステップＳ０２がＹＥＳで、車両が停止状態となり且つ補機駆動用バッテリ３９の充電状態（ＳＯＣ）が設定値よりも高くなった場合には、車両停止モードに移行し、キャパシタ電圧（Ｖｃａｐ）が測定される（ステップＳ０３）。
そして、この測定されたキャパシタ電圧（Ｖｃａｐ）を基に、キャパシタ４の充電状態として、キャパシタ４が満充電であるか否かを判定する（ステップＳ０４）。
このステップＳ０４がＮＯで、キャパシタ４が満充電でないと判断された場合には、補機駆動用バッテリ３９から双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ３８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ヘと移行する（ステップＳ０５）。
そして、このキャパシタ補充電モードにおいては、運転者の発進意思と補機駆動用バッテリ３９の充電状態（ＳＯＣ）の確認として、車両が停止状態で且つ補機駆動用バッテリ３９の充電状態（ＳＯＣ）が設定値よりも高くなっているか否かを判断する（ステップＳ０６）。
このステップＳ０６がＮＯで、運転者の発進要求が認められた場合、つまり、ブレーキスイッチ５５がオフ、あるいは、シフトポジションが「Ｄ」又は「Ｒ」への移行が検出される等して車両の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３９の充電状態（ＳＯＣ）が低下したと判断された場合には、前記ステップＳ０２の通常運転モードに戻る。
このステップＳ０６がＹＥＳで、依然として車両が停止状態且つ補機駆動用バッテリ３９の充電状態（ＳＯＣ）も設定値よりも高いと判断された場合には、再度、キャパシタ電圧（Ｖｃａｐ）が測定される（ステップＳ０７）。
そして、この測定されたキャパシタ電圧（Ｖｃａｐ）を基に、キャパシタ４の充電状態として、キャパシタ４が満充電であるか否かを判断する（ステップＳ０８）。
このステップＳ０８がＮＯで、キャパシタ４が依然として満充電でない場合には、前記ステップＳ０６に戻る。
このステップＳ０８がＹＥＳで、キャパシタ４が満充電となって補機駆動用バッテリ３９からの補充電が終了した場合には、キャパシタ４の補充電を終了する（ステップＳ０９）。
そして、このステップＳ０９におけるキャパシタ４の補充電の終了後、及び、前記ステップＳ０４がＹＥＳで、キャパシタ４が満充電の場合には、アイドルストップが開始され、アイドルストップモードヘと移行する（ステップＳ１０）。
このアイドルストップモードにおいては、車両が停止状態となり且つ補機駆動用バッテリ３９の充電状態（ＳＯＣ）が設定値よりも高くなったか否かを判断する（ステップＳ１１）。
このステップＳ１１がＹＥＳの場合には、この判断を継続する。
このステップＳ１１がＮＯで、車両停止状態の解除、つまり、ブレーキスイッチ５５のオン、あるいは、シフトポジションの「Ｄ」又は「Ｒ」への移行が判断された場合、若しくは、補機駆動用バッテリ３９の充電状態（ＳＯＣ）が設定値を下回った場合には、燃料電池システム（ＦＣシステム）７の再起動が行われ、再起動モードに移行する（ステップＳ１２）。
その後、この燃料電池システム７の再起動モードにおいて、再起動が終了すると、前記ステップＳ０２に戻り、通常運転モードヘと移行する。 Next, the vehicle control routine will be described along the flowchart of FIG.
As shown in FIG. 2, in the state of the normal operation mode (step S01), it is determined whether or not the vehicle is stopped and the state of charge (SOC) of the auxiliary battery 39 is higher than a set value ( Step S02). When this step S02 is NO and the vehicle is not stopped, and when it is determined that the state of charge (SOC) of the auxiliary device driving battery 39 is low even when the vehicle is stopped, the normal operation mode is set. And continue this decision.
If this step S02 is YES and the vehicle is stopped and the state of charge (SOC) of the auxiliary battery 39 is higher than the set value, the vehicle shifts to the vehicle stop mode and the capacitor voltage (Vcap) is Measured (step S03).
Then, based on the measured capacitor voltage (Vcap), it is determined whether the capacitor 4 is fully charged as the charged state of the capacitor 4 (step S04).
If this step S04 is NO and it is determined that the capacitor 4 is not fully charged, the operation proceeds to the capacitor auxiliary charging mode in which the capacitor 4 is auxiliary charged from the auxiliary device driving battery 39 via the bidirectional DC / DC converter 38. Transition is made (step S05).
In this capacitor auxiliary charging mode, the vehicle is in a stopped state and the state of charge (SOC) of the auxiliary device driving battery 39 as confirmation of the driver's intention to start and the state of charge (SOC) of the auxiliary device driving battery 39. Is determined to be higher than the set value (step S06).
If this step S06 is NO and the driver's start request is accepted, that is, the brake switch 55 is turned off, or the shift position is detected to shift to “D” or “R”, etc. If it is determined that the engine is not in the stop state, or if it is determined that the state of charge (SOC) of the auxiliary battery 39 is lowered, the process returns to the normal operation mode in step S02.
If it is determined that step S06 is YES and the vehicle is still stopped and the state of charge (SOC) of the auxiliary drive battery 39 is higher than the set value, the capacitor voltage (Vcap) is measured again. (Step S07).
Then, based on the measured capacitor voltage (Vcap), it is determined whether the capacitor 4 is fully charged as the charged state of the capacitor 4 (step S08).
If this step S08 is NO and the capacitor 4 is still not fully charged, the process returns to step S06.
When this step S08 is YES and the capacitor 4 is fully charged and the auxiliary charging from the auxiliary device driving battery 39 is ended, the auxiliary charging of the capacitor 4 is ended (step S09).
Then, after the completion of the auxiliary charging of the capacitor 4 in step S09 and when the step S04 is YES and the capacitor 4 is fully charged, an idle stop is started and a transition to the idle stop mode is made (step S10). ).
In the idle stop mode, it is determined whether or not the vehicle is stopped and the state of charge (SOC) of the auxiliary device driving battery 39 is higher than a set value (step S11).
If step S11 is YES, this determination is continued.
If this step S11 is NO and it is determined that the vehicle stop state is released, that is, the brake switch 55 is turned on, or the shift position shifts to “D” or “R”, or the auxiliary drive battery 39 When the state of charge (SOC) of the fuel cell system is lower than the set value, the fuel cell system (FC system) 7 is restarted and shifts to the restart mode (step S12).
Thereafter, in the restart mode of the fuel cell system 7, when the restart is completed, the process returns to step S02, and shifts to the normal operation mode.

次に、通常運転モードから車両停止モードヘと移行するための条件としての、補機駆動用バッテリ３９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。
車両停止モードから燃料電池システム７の再起動モードまでの間に補機駆動用バッテリ３９が供給しなければならないエネルギ（電力）は、キャパシタ補充電モードにおけるキャパシタ補充電エネルギとアイドルストップモードにおける車両システム６の補機駆動エネルギと燃料電池システム７の再起動モードにおける燃料電池システム７の補機駆動エネルギとを総和した値である。
通常運転モードにおける補機駆動用バッテリ３９の充電状態（ＳＯＣ）が、前記キャパシタ補充電エネルギと前記車両システム６の補機駆動エネルギと前記燃料電池システム７の補機駆動エネルギとの総和以上の値でなければ、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。
前記キャパシタ補充電エネルギと前記車両システム６の補機駆動エネルギと前記燃料電池システム７の補機駆動エネルギとは、以下のように算出される。
前記キャパシタ補充電エネルギは、車両停止モードにおけるキャパシタ電圧から満充電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アイドルストップモードの補機エネルギとして算出される（定数として、制御手段５２のメモリ５７に格納される）。
前記燃料電池システム７の補機駆動エネルギは、燃料電池システム７の再起動モードにおける燃料電池システム７の補機駆動エネルギとして算出される（定数として、制御手段５２のメモリ５７に格納される）。
通常運転モードから車両停止モードに移行する際の補機駆動用バッテリ３９の充電状態（ＳＯＣ）の設定値は、制御手段５２のメモリ５７に定数として格納されている前記車両システム６の補機駆動エネルギ及び前記燃料電池システム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、キャパシタ電圧の関数として、補機駆動用バッテリ３９の充電状態（ＳＯＣ）の設定値を決定することは、可能である。
ところで、燃料電池システム７の再起動モードにおいてインバータ５やその他の補機類への電力をキャパシタ４から供給する燃料電池システム７では、モータ２の駆動電力の要求が非常に大きい場合、あるいは、キャパシタ４のエネルギ容量が小さい場合に、燃料電池システム７の再起動時間が長いと、燃料電池システム７の再起動が終了する前にキャパシタ電圧が大きく低下してしまう。
燃料電池システム７の再起動後には、燃料電池３を電力供給回路４９に接続する必要があるが、この場合、電力供給回路４９の電圧はキャパシタ電圧に等しく、これが燃料電池システム７の再起動後の燃料電池電圧、つまり、燃料電池アイドル電圧より過度に低い場合には、燃料電池用リレー１１を閉じた瞬間に燃料電池３から電力供給回路４９に向かって過大な電流が生じ、燃料電池用リレー１１やキャパシタ４の故障や破損、あるいは、燃料電池３の電圧の急激な低下に伴うシステムの停止や燃料電池３の劣化につながる懸念がある。このような不具合を避けるため、燃料電池システム７の再起動モード終了時のキャパシタ電圧を燃料電池アイドル電圧と同等以上に維持する必要がある。 Next, a method for calculating the set value (threshold value) of the state of charge (SOC) of the auxiliary device driving battery 39 as a condition for shifting from the normal operation mode to the vehicle stop mode will be described.
The energy (electric power) that must be supplied by the auxiliary device drive battery 39 from the vehicle stop mode to the restart mode of the fuel cell system 7 is the capacitor auxiliary charge energy in the capacitor auxiliary charge mode and the vehicle system in the idle stop mode. 6 is a sum total of the auxiliary machine drive energy of 6 and the auxiliary machine drive energy of the fuel cell system 7 in the restart mode of the fuel cell system 7.
The state of charge (SOC) of the auxiliary device driving battery 39 in the normal operation mode is a value equal to or higher than the sum of the capacitor auxiliary charging energy, the auxiliary driving energy of the vehicle system 6 and the auxiliary driving energy of the fuel cell system 7. Otherwise, there arises a problem that the fuel cell system 7 cannot be restarted.
The capacitor auxiliary charging energy, the auxiliary machine driving energy of the vehicle system 6 and the auxiliary machine driving energy of the fuel cell system 7 are calculated as follows.
The capacitor auxiliary charging energy is calculated as the energy required for auxiliary charging to full charge from the capacitor voltage in the vehicle stop mode (variable depending on the capacitor voltage).
The auxiliary machine drive energy of the vehicle system 6 is calculated as the auxiliary machine energy in the idle stop mode from the product of the average or maximum power consumption in the idle stop mode and the desired idle stop time (as a constant, the memory 57 of the control means 52). Stored in).
The auxiliary driving energy of the fuel cell system 7 is calculated as auxiliary driving energy of the fuel cell system 7 in the restart mode of the fuel cell system 7 (stored as a constant in the memory 57 of the control means 52).
The set value of the state of charge (SOC) of the battery 39 for driving the auxiliary machine when shifting from the normal operation mode to the vehicle stop mode is stored as a constant in the memory 57 of the control means 52. It is necessary to make it larger than the sum of the energy and the auxiliary driving energy of the fuel cell system 7 and the capacitor auxiliary charging energy calculated from the capacitor voltage. That is, it is possible to determine the set value of the state of charge (SOC) of the auxiliary device driving battery 39 as a function of the capacitor voltage.
By the way, in the fuel cell system 7 that supplies power to the inverter 5 and other auxiliary machines from the capacitor 4 in the restart mode of the fuel cell system 7, the driving power of the motor 2 is very large, or the capacitor When the energy capacity of 4 is small and the restart time of the fuel cell system 7 is long, the capacitor voltage is greatly lowered before the restart of the fuel cell system 7 is completed.
After the fuel cell system 7 is restarted, it is necessary to connect the fuel cell 3 to the power supply circuit 49. In this case, the voltage of the power supply circuit 49 is equal to the capacitor voltage, and this is after the fuel cell system 7 is restarted. When the fuel cell voltage is excessively lower than the fuel cell idle voltage, an excessive current is generated from the fuel cell 3 toward the power supply circuit 49 at the moment when the fuel cell relay 11 is closed, and the fuel cell relay 11 or the capacitor 4 may fail or be damaged, or the system may be stopped or the fuel cell 3 may be deteriorated due to a rapid drop in the voltage of the fuel cell 3. In order to avoid such a problem, it is necessary to maintain the capacitor voltage at the end of the restart mode of the fuel cell system 7 at or above the fuel cell idle voltage.

そこで、この発明の燃料電池システム７においては、燃料電池システム７の再起動に要する時間とキャパシタ電圧の値とキャパシタ４の充電状態（ＳＯＣ）とから、モータ２を駆動するインバータ５及びその他の補機類に供給可能な電力を算出する。
キャパシタ４に蓄えられる電気エネルギは、その電圧（Ｖ）及び静電容量（Ｃ）を用いてＣＶ２／２で表される。従って、キャパシタ４がキャパシタ最大電圧（Ｖｍａｘ）から燃料電池アイドル電圧（Ｖｆｃ）まで放電する間に放出する電気エネルギ（Ｕ）は、
Ｕ＝Ｃ（Ｖｍａｘ２−Ｖｆｃ２）／２
となる。
ここで、燃料電池システム７の再起動に必要な時間を（ｔ）とすれば、キャパシタ４からモータ２を駆動するインバータ５及びその他の補機類へ出力値（Ｕ／ｔ）が、再起動時間（ｔ）に亘って常時供給されても、キャパシタ電圧が燃料電池アイドル電圧（Ｖｆｃ）を下回ることはなく、これにより、燃料電池システム７の再起動終了後の燃料電池３の電力供給回路４９ヘの接続時に、問題が生じることはない。このため、燃料電池システム７の再起動モードにおけるキャパシタ最大電圧であるキャパシタ最大供給出力値を、前記出力値（Ｕ／ｔ）とする。 Therefore, in the fuel cell system 7 of the present invention, the inverter 5 for driving the motor 2 and other supplements are calculated from the time required for restarting the fuel cell system 7, the value of the capacitor voltage, and the charged state (SOC) of the capacitor 4. Calculate the power that can be supplied to the machine.
Electrical energy stored in the capacitor 4 is represented by CV 2/2 using the voltage (V) and capacitance (C). Therefore, the electrical energy (U) released while the capacitor 4 is discharged from the capacitor maximum voltage (Vmax) to the fuel cell idle voltage (Vfc) is
U = C (Vmax 2 −Vfc 2 ) / 2
It becomes.
Here, if the time required for restarting the fuel cell system 7 is (t), the output value (U / t) from the capacitor 4 to the inverter 5 driving the motor 2 and other auxiliary machines is restarted. Even if it is constantly supplied over time (t), the capacitor voltage does not fall below the fuel cell idle voltage (Vfc), whereby the power supply circuit 49 of the fuel cell 3 after the restart of the fuel cell system 7 is completed. There will be no problems when connecting to F. For this reason, the capacitor maximum supply output value that is the capacitor maximum voltage in the restart mode of the fuel cell system 7 is defined as the output value (U / t).

この制御の様子は、図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）に示されている。
図３（Ａ）は、燃料電池システム７の再起動時におけるモータ２を駆動するインバータ５の要求出力値の一例である。
運転者による車両加速要求からインバータ５ヘの出力要求値（Ｐ＿ｒｅｑ）が決定されるが、この場合、燃料電池システム７の再起動時間（ｔ）までの間には、
Ｕ＿ｒｅｑ＝Ｐ＿ｒｅｑ＊ｔ
のエネルギ（Ｕ＿ｒｅｑ）が、キャパシタ４に要求される。
実際には、モータ２には出力立ち上がり遅れがあるため、正確に、出力要求値（Ｐ＿ｒｅｑ＊ｔ）とはならないが、ここでは、簡単にするために、モータ２の応答が十分速いものとする。
このとき、上述のように計算したキャパシタ４の供給可能なエネルギ（Ｕ）が、前記エネルギ（Ｕ＿ｒｅｑ）以上であれば、燃料電池システム７の再起動後のキャパシタ電圧は、燃料電池アイドル電圧（Ｖｆｃ）を下回らず、燃料電池３の電力供給回路４９ヘの接続時に問題は生じない。
ところが、キャパシタ４の供給可能なエネルギ（Ｕ）が、前記エネルギ（Ｕ＿ｒｅｑ）よりも小さい場合には、燃料電池システム７の再起動後のキャパシタ電圧は、燃料電池アイドル電圧（Ｖｆｃ）を下回ってしまう。
このため、図３（Ｂ）に示すように、燃料電池システム７の再起動中のキャパシタ最大供給出力値を前記出力要求値（Ｐ＿ｒｅｑ）よりも小さな特定の一定値（制限値）（Ｐ＿ａｃｔ）に設定する必要があるが、
一定値（Ｐ＿ａｃｔ）＝出力値（Ｕ／ｔ）
とすれば良い。
即ち、一定値（Ｐ＿ａｃｔ）は、キャパシタ最大電圧（Ｖｍａｘ）と燃料電池アイドル電圧（Ｖｆｃ）と燃料電池システム７の再起動時間（ｔ）とにより算出することができる。
なお、上述の計算方法は、燃料電池システム７の再起動モード中におけるキャパシタ最大供給出力値を、一定値（Ｐ＿ａｃｔ）とするものであるが、キャパシタ最大供給出力値は必ずしも一定値（Ｐ＿ａｃｔ）とする必要はなく、燃料電池システム７の再起動モードにおけるキャパシタ電圧の瞬時値と燃料電池システム７の再起動に要する残り時間とから、上述と同様に、算出することも可能である。
図３（Ｃ）には、燃料電池システム７の再起動時間（ｔ）のうち、前半の時間（ｔ１）までは、出力要求値が前記一定値（Ｐ＿ａｃｔ）よりも小さな第１の出力要求値（Ｐ＿ｒｅｑ１）とし、そして、時間（ｔ１）から再起動時間（ｔ）までの間の出力要求値が前記一定値（Ｐ＿ａｃｔ）よりも大きな第２の出力要求値（Ｐ＿ｒｅｑ２）として段階に変化させた場合の例を示す。
この場合、上述のように燃料電池システム７の再起動モード中におけるキャパシタ最大供給出力値を前記出力値（Ｕ／ｔ）で求められる一定値（Ｐ＿ａｃｔ）としてしまうと、
Ｐ＿ｒｅｑ１＜Ｐ＿ａｃｔ＜Ｐ＿ｒｅｑ２
であるから、時間（ｔ１）までの第１の出力要求値（Ｐ＿ｒｅｑ１）を供給することができるが、時間（ｔ１）から再起動時間（ｔ）の間の第２の出力要求値（Ｐ＿ｒｅｑ２）という要求には応えられない。
そこで、時間（ｔ１）におけるキャパシタ電圧瞬時値（Ｖｔ１）を用い、このキャパシタ電圧瞬時値（Ｖｔ１）から燃料電池アイドル電圧（Ｖｆｃ）まで放電する間に放出可能な電気エネルギ（Ｕｔ１）を、
Ｕｔ１＝Ｃ（Ｖｔ１２−Ｖｆｃ２）／２
で求め、さらに、燃料電池システム７の再起動に要する残り時間（ｔ−ｔ１）を踏まえて、Ｕｔ１／（ｔ−ｔ１）として、時間（ｔ１）におけるキャパシタ供給可能出力を算出することができる。
このとき、Ｕｔ１／（ｔ−ｔ１）＞Ｕ／ｔであるため、時間（ｔ１）から再起動時間（ｔ）の間において、さらに要求出力値に近い電力をキャパシタ４から供給することが可能であり、Ｐ＿ｒｅｑ２＜Ｕｔ１／（ｔ−ｔ１）の場合には、要求された第２の要求出力値（Ｐ＿ｒｅｑ２）を供給することができる利点がある。
いずれの場合においても、この発明の燃料電池システム７においては、制御手段５２で算出したキャパシタ最大供給出力値をインバータ５ヘと送り、このインバータ５はこの設定されたキャパシタ最大供給出力値に基づいてモータ２を制御することにより、燃料電池システム７の再起動終了後のキャパシタ電圧を燃料電池アイドル電圧（Ｖｆｃ）と同等以上に維持し、これにより、燃料電池３の電力供給回路４９ヘの接続時の過電流の発生を防止することができる。 The state of this control is shown in FIG. 3 (A), FIG. 3 (B), and FIG. 3 (C).
FIG. 3A is an example of a required output value of the inverter 5 that drives the motor 2 when the fuel cell system 7 is restarted.
The output request value (P_req) to the inverter 5 is determined from the vehicle acceleration request by the driver. In this case, until the restart time (t) of the fuel cell system 7,
U_req = P_req * t
Energy (U_req) of the capacitor 4 is required.
Actually, since the output rise delay of the motor 2 is not exactly the output request value (P_req * t), it is assumed here that the response of the motor 2 is sufficiently fast for simplicity. .
At this time, if the energy (U) that can be supplied to the capacitor 4 calculated as described above is equal to or higher than the energy (U_req), the capacitor voltage after the restart of the fuel cell system 7 is the fuel cell idle voltage (Vfc). No problem occurs when the fuel cell 3 is connected to the power supply circuit 49.
However, when the energy (U) that can be supplied by the capacitor 4 is smaller than the energy (U_req), the capacitor voltage after the restart of the fuel cell system 7 falls below the fuel cell idle voltage (Vfc). .
For this reason, as shown in FIG. 3B, the capacitor maximum supply output value during the restart of the fuel cell system 7 is set to a specific constant value (limit value) (P_act) smaller than the output request value (P_req). Need to be set,
Constant value (P_act) = Output value (U / t)
What should I do?
That is, the constant value (P_act) can be calculated from the capacitor maximum voltage (Vmax), the fuel cell idle voltage (Vfc), and the restart time (t) of the fuel cell system 7.
In the above calculation method, the capacitor maximum supply output value during the restart mode of the fuel cell system 7 is a constant value (P_act). However, the capacitor maximum supply output value is not necessarily a constant value (P_act). It is not necessary to perform the calculation, and the calculation can be performed in the same manner as described above from the instantaneous value of the capacitor voltage in the restart mode of the fuel cell system 7 and the remaining time required for the restart of the fuel cell system 7.
FIG. 3C shows a first output request value whose output request value is smaller than the predetermined value (P_act) until the first half time (t1) of the restart time (t) of the fuel cell system 7. (P_req1), and the output request value between time (t1) and restart time (t) is changed in stages as a second output request value (P_req2) larger than the constant value (P_act). An example of the case is shown.
In this case, if the capacitor maximum supply output value during the restart mode of the fuel cell system 7 is set to a constant value (P_act) obtained from the output value (U / t) as described above,
P_req1 <P_act <P_req2
Therefore, the first output request value (P_req1) up to the time (t1) can be supplied, but the second output request value (P_req2) between the time (t1) and the restart time (t). It cannot respond to the request.
Therefore, using the capacitor voltage instantaneous value (Vt1) at time (t1), the electric energy (Ut1) that can be released while discharging from the capacitor voltage instantaneous value (Vt1) to the fuel cell idle voltage (Vfc)
Ut1 = C (Vt1 2 −Vfc 2 ) / 2
Further, based on the remaining time (t−t1) required for restarting the fuel cell system 7, the capacitor supplyable output at time (t1) can be calculated as Ut1 / (t−t1).
At this time, since Ut1 / (t−t1)> U / t, it is possible to supply power closer to the required output value from the capacitor 4 between the time (t1) and the restart time (t). In the case of P_req2 <Ut1 / (t−t1), there is an advantage that the requested second requested output value (P_req2) can be supplied.
In any case, in the fuel cell system 7 of the present invention, the capacitor maximum supply output value calculated by the control means 52 is sent to the inverter 5, and the inverter 5 is based on the set capacitor maximum supply output value. By controlling the motor 2, the capacitor voltage after the restart of the fuel cell system 7 is maintained equal to or higher than the fuel cell idle voltage (Vfc), whereby the fuel cell 3 is connected to the power supply circuit 49. The occurrence of overcurrent can be prevented.

従って、この実施例によれば、燃料電池システム７の再起動モードにおけるキャパシタ４からの供給電力に制限を設ける。また、キャパシタ最大供給出力値を、キャパシタ４が燃料電池システム７の再起動中に供給可能なエネルギ量を基に算出する。更に、キャパシタ最大供給出力値を、燃料電池システム７の再起動時間を基に算出する。これにより、燃料電池システム７の再起動終了後の燃料電池３の電力供給回路４９ヘの接続時の燃料電池３からの過電流を防止することができる。
また、キャパシタ最大供給出力値を、キャパシタ４が燃料電池システム７の再起動中に供給可能なエネルギ量を燃料電池システム７の再起動時間で除することにより決定する。これにより、燃料電池システム７の再起動終了後のキャパシタ電圧に影響を与える２つのパラメータからキャパシタ最大供給出力値を定数として算出することができる。
更に、キャパシタ最大供給出力値を、燃料電池システム７の再起動完了までの残り時間と、その時に測定されたキャパシタ電圧とから決定する。これにより、キャパシタ４の瞬時瞬時の最大供給電力を算出できるため、さらに要求出力に近い値に設定することができる。
更にまた、最大負荷時における要求出力と燃料電池システム７の再起動時間とからキャパシタ４に要求されるエネルギを算出し、この算出されたエネルギを基にキャパシタ４の静電容量やシステム電圧を決定する。これにより、燃料電池システム７の再起動モードにおけるキャパシタ４の供給電力の制限を行わなくて良くなる。 Therefore, according to this embodiment, there is a limit to the power supplied from the capacitor 4 in the restart mode of the fuel cell system 7. Further, the capacitor maximum supply output value is calculated based on the amount of energy that the capacitor 4 can supply while the fuel cell system 7 is restarted. Further, the capacitor maximum supply output value is calculated based on the restart time of the fuel cell system 7. Thereby, an overcurrent from the fuel cell 3 when the fuel cell 3 is connected to the power supply circuit 49 after the restart of the fuel cell system 7 can be prevented.
Further, the capacitor maximum supply output value is determined by dividing the amount of energy that the capacitor 4 can supply during the restart of the fuel cell system 7 by the restart time of the fuel cell system 7. Thereby, the capacitor maximum supply output value can be calculated as a constant from the two parameters affecting the capacitor voltage after the restart of the fuel cell system 7 is completed.
Further, the capacitor maximum supply output value is determined from the remaining time until the restart of the fuel cell system 7 and the capacitor voltage measured at that time. Thereby, since the instantaneous maximum supply power of the capacitor 4 can be calculated, it can be set to a value closer to the required output.
Furthermore, the energy required for the capacitor 4 is calculated from the required output at the maximum load and the restart time of the fuel cell system 7, and the capacitance and system voltage of the capacitor 4 are determined based on the calculated energy. To do. Thereby, it is not necessary to limit the power supplied to the capacitor 4 in the restart mode of the fuel cell system 7.

以上、この発明の実施例について説明してきたが、上述の実施例の制御を請求項毎に当てはめて説明する。
先ず、請求項１に記載の発明において、制御手段５２は、車両が停止状態であると判断するとともに蓄電池である補機駆動用バッテリ３９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が満充電であると判断した場合に燃料電池システム７を停止させるアイドルストップ制御モードとこのアイドルストップ制御モード実行中で車両が停止状態でなくなった場合あるいは補機駆動用バッテリ３９の充電状態（ＳＯＣ）が設定値以下の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とを備えている。また、制御手段５２は、前記再起動モード実行中でモータ２から出力要求があった場合に、前記再起動モードを実施することによって燃料電池システム７が再起動した後で燃料電池側接続手段である燃料電池用リレー１１により燃料電池出力回路４８と電力供給回路４９とを接続し、キャパシタ４から供給される電力を燃料電池出力回路４８と電力供給回路４９との接続時においてキャパシタ電圧が燃料電池アイドル電圧未満にならないような値に設定する。
これにより、燃料電池システム７の再起動後、燃料電池出力回路４８とキャパシタ４に接続されたモータ２とを接続しても、燃料電池３からキャパシタ４に向かって過電流が生ずることを防止することができる。この結果、過電流による高電圧系の構成部品の焼損や故障を防ぐことができ、また、燃料電池電圧の急激な低下による燃料電池システム７の停止や、燃料電池３の劣化を防止することが可能である。
また、請求項２に記載の発明において、前記キャパシタから供給される電力は、前記再起動モード時におけるキャパシタ最大電圧と燃料電池アイドル電圧と燃料電池システム７の再起動に要する時間とから算出された値に設定される。
これにより、燃料電池システム７の再起動時毎に測定された値（キャパシタ最大電圧）を用いて電力量を算出しているので、精度の高い供給電力量を算出することができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the control of the above-described embodiments will be described for each claim.
First, in the first aspect of the present invention, the control means 52 determines that the vehicle is in a stopped state, and the state of charge (SOC) of the auxiliary drive battery 39 as a storage battery is higher than a set value (threshold). When it is determined that the capacitor 4 is fully charged, the idle stop control mode in which the fuel cell system 7 is stopped, and when the vehicle is not stopped during the execution of the idle stop control mode, or the auxiliary device drive battery 39 is charged. A restart mode for restarting the fuel cell system 7 when the state (SOC) is equal to or less than the set value is provided. The control means 52 is a fuel cell side connection means after the fuel cell system 7 is restarted by executing the restart mode when the output request is received from the motor 2 while the restart mode is being executed. A fuel cell relay 11 connects a fuel cell output circuit 48 and a power supply circuit 49, and when the fuel cell output circuit 48 and the power supply circuit 49 are connected to each other, the capacitor voltage is set to the fuel cell. Set to a value that does not fall below the idle voltage.
Thereby, even after the fuel cell system 7 is restarted, even if the fuel cell output circuit 48 and the motor 2 connected to the capacitor 4 are connected, an overcurrent from the fuel cell 3 toward the capacitor 4 is prevented. be able to. As a result, it is possible to prevent burning and failure of high-voltage components due to overcurrent, and it is possible to prevent the fuel cell system 7 from being stopped or the fuel cell 3 from being deteriorated due to a rapid drop in the fuel cell voltage. Is possible.
In the invention according to claim 2, the power supplied from the capacitor is calculated from the maximum capacitor voltage, the fuel cell idle voltage, and the time required for restarting the fuel cell system 7 in the restart mode. Set to a value.
Thereby, since the electric energy is calculated using the value (capacitor maximum voltage) measured every time the fuel cell system 7 is restarted, the supplied electric energy with high accuracy can be calculated.

なお、この発明においては、上述の実施例に限定されず、種々応用改変が可能であることは勿論である。
例えば、上述の実施例では、アイドルストップ中の必要エネルギを補機駆動用バッテリから供給し、キャパシタは満充電で維持するシステムについて言及したが、アイドルストップ中におけるエネルギをキャパシタから供給するシステムについても同様であり、燃料電池システムの再起動モードにおけるキャパシタの電力を制限することで、キャパシタの過度な電圧低下を防止することができる。
また、上述の実施例では、アイドルストップ後の燃料電池システムの再起動モードにおいて、キャパシタの残存エネルギが十分でない場合には、モータを駆動するインバータ及び補機類への最大供給可能電力を制限したが、電力制限を行わないようにするためには、最大負荷時における要求出力と燃料電池システムの再起動時間とからキャパシタに要求されるエネルギを算出し、この算出されたエネルギを基にキャパシタの静電容量やシステム電圧を決定すれば良い。
更に、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、キャパシタが満充電ではなく、「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。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various application modifications are of course possible.
For example, in the above-described embodiment, the system is described in which the energy required during idle stop is supplied from the battery for driving the auxiliary machine and the capacitor is maintained at full charge. However, the system for supplying energy during idle stop from the capacitor is also described. Similarly, by limiting the power of the capacitor in the restart mode of the fuel cell system, an excessive voltage drop of the capacitor can be prevented.
Further, in the above-described embodiment, in the restart mode of the fuel cell system after the idle stop, when the remaining energy of the capacitor is not sufficient, the maximum power that can be supplied to the inverter that drives the motor and the auxiliary devices is limited. However, in order not to limit the power, the energy required for the capacitor is calculated from the required output at the maximum load and the restart time of the fuel cell system, and the capacitor is calculated based on the calculated energy. What is necessary is just to determine an electrostatic capacitance and a system voltage.
Furthermore, although one of the conditions for shifting to the idle stop mode has been described on the premise that the capacitor is fully charged, even in a state where all driving energy must be supplied from the capacitor in the restart mode. When the capacity of the capacitor is superior, the idle stop mode can be implemented by changing to a condition that the capacitor is not fully charged but “the SOC of the capacitor is equal to or greater than a set threshold value”.

燃料電池に接続された燃料電池出力回路とモータに接続された電力供給回路との接続時において燃料電池からキャパシタに向かって過電流が生ずることを防止することを、燃料電池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。   In addition to the control of the fuel cell vehicle, it is possible to prevent an overcurrent from occurring from the fuel cell toward the capacitor when the fuel cell output circuit connected to the fuel cell is connected to the power supply circuit connected to the motor. It can also be applied to the control of the apparatus.

車両用制御の状態遷移図である。It is a state transition diagram of control for vehicles. 車両用制御のフローチャートである。It is a flowchart of control for vehicles. （Ａ）は燃料電池の再起動時におけるインバータの要求出力値を示す図である。 （Ｂ）は燃料電池の再起動中の出力電圧値をインバータへの要求出力値よりも小さく設定した場合を示す図である。 （Ｃ）は燃料電池の再起動時間において要求出力値を前半と後半とで異ならせた場合を示す図である。(A) is a figure which shows the required output value of the inverter at the time of restart of a fuel cell. (B) is a figure which shows the case where the output voltage value during restart of a fuel cell is set smaller than the request | requirement output value to an inverter. (C) is a diagram showing a case where the required output value is made different between the first half and the second half in the restart time of the 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.

符号の説明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
１１ 燃料電池用リレー
１２ 燃料電池用電圧計
２０ キャパシタ用リレー
２１ キャパシタ用電圧計
３３ 高電圧補機類
３８ 双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ
３９ 補機駆動用バッテリ
４４ 車両補機類
４７ 充電状態検出センサ
４８ 燃料電池出力回路
４９ 電力供給回路
５０ キャパシタ回路
５２ 制御手段
５４ 車速センサ
５５ ブレーキスイッチ
５６ シフトポジションセンサ
５７ メモリ
５８ モード設定部
５９ モード切替部
６０ 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 11 Fuel cell relay 12 Fuel cell voltmeter 20 Capacitor relay 21 Capacitor voltmeter 33 High voltage auxiliary machine 38 Bidirectional DC / DC converter 39 Auxiliary drive battery 44 Vehicle accessories 47 Charging state detection sensor 48 Fuel cell output circuit 49 Power supply circuit 50 Capacitor circuit 52 Control means 54 Vehicle speed sensor 55 Brake switch 56 Shift position sensor 57 Memory 58 Mode Setting unit 59 Mode switching unit 60 Vehicle stop determination unit

Claims (2)

車両を駆動するモータと、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設け、前記燃料電池の端子間電圧としての燃料電池電圧を検出する燃料電池電圧検出手段を設け、前記キャパシタの端子間電圧としてのキャパシタ電圧を検出するキャパシタ電圧検出手段を設け、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設け、前記電力供給回路と前記キャパシタに接続されたキャパシタ回路とを接続又は遮断するキャパシタ側接続手段を設け、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設け、前記車両が停止状態であると判断するとともに前記蓄電池の充電状態が設定値よりも高く且つ前記キャパシタが満充電であると判断した場合に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とこのアイドルストップモードの実行中で前記車両が停止状態でなくなった場合あるいは前記蓄電池の充電状態が前記設定値以下の場合には前記燃料電池システムを再起動する再起動モードとが備えられた制御手段を設け、この制御手段は、前記再起動モードの実行中で前記モータから電力出力要求があった場合に、前記再起動モードを実施することによって前記燃料電池システムが再起動した後で前記燃料電池側接続手段により前記燃料電池出力回路と前記電力供給回路とを接続し、前記キャパシタから供給される電力を前記燃料電池出力回路と前記電力供給回路との接続時においてキャパシタ電圧が燃料電池アイドル電圧未満にならないような値に設定することを特徴とする車両用制御装置。   In a vehicle control device including a motor for driving a vehicle, a fuel cell connected in parallel to the motor, and a capacitor, a fuel cell system including the fuel cell is provided, and a voltage between terminals of the fuel cell is provided. A fuel cell voltage detecting means for detecting the fuel cell voltage as a capacitor voltage detecting means for detecting a capacitor voltage as a voltage across the terminals of the capacitor, a fuel cell output circuit connected to the fuel cell, and the motor A fuel cell side connection means for connecting or disconnecting the power supply circuit connected to the capacitor; and a capacitor side connection means for connecting or disconnecting the power supply circuit and the capacitor circuit connected to the capacitor. And a storage battery connected in parallel to the motor via the front side and determining that the vehicle is in a stopped state The idle stop mode for stopping the fuel cell system when it is determined that the state of charge of the storage battery is higher than a set value and the capacitor is fully charged, and the vehicle is not stopped during the execution of the idle stop mode. Or a control unit provided with a restart mode for restarting the fuel cell system when the state of charge of the storage battery is equal to or lower than the set value, and the control unit is in execution of the restart mode. When there is a power output request from the motor, the fuel cell output circuit and the power supply circuit are connected by the fuel cell side connection means after the fuel cell system is restarted by executing the restart mode. The power supplied from the capacitor when the fuel cell output circuit and the power supply circuit are connected. Vehicle control apparatus characterized by Pashita voltage is set to a value that does not go below the fuel cell idle voltage. 前記キャパシタから供給される電力は、前記再起動モード時におけるキャパシタ最大電圧と燃料電池アイドル電圧と前記燃料電池システムの再起動に要する時間とから算出された値に設定されることを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。   The power supplied from the capacitor is set to a value calculated from a capacitor maximum voltage, a fuel cell idle voltage, and a time required for restarting the fuel cell system in the restart mode. Item 4. The vehicle control device according to Item 1.
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