JP2010004628A - 燃料電池車両 - Google Patents

Abstract

【課題】予備ＤＣ／ＤＣコンバータを廃止してコスト低減を図ると共に、車両の制御系が異常になったときのリンプホーム可能な距離と時間を長くする燃料電池車両を提供する。
【解決手段】燃料電池車両１０の走行中にＤＣ／ＤＣコンバータ８が故障すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ８は自己診断によってフェール確定を行う。フェール確定後は、直ちに燃料電池１の運転を停止し、１２Ｖバッテリ１１の電圧でＥＣＵ１２や電磁弁コイル１４ａ，１４ｂを作動させてＦＣ停止処理を行うと共に、高圧バッテリ２の電力によってＥＶ走行を継続する。ＦＣ停止処理が完了した後も、１２Ｖバッテリ１１の電圧がＥＶ走行の限界値に達するまでは車両はＥＶ走行を継続する。
【選択図】図３

Description

本発明は、燃料電池と二次電池とを併用して走行する燃料電池車両に関する。

近年、車両の駆動源として燃料電池（Fuel Cell：ＦＣ）を備えた燃料電池車両が提案されている。この種の燃料電池車両は、燃料電池と二次電池（以下、高圧バッテリという）とを並列接続してモータを駆動させながら走行を行っている。このような燃料電池車両を停止させる際には、燃料電池の保護及び次回の起動（特に、低温起動）を容易にするために、所定の燃料電池停止処理（以下、ＦＣ停止処理という）を行っている（例えば、特許文献１参照）。

このＦＣ停止処理は、補助電池である１２Ｖバッテリから制御装置や燃料ガス系統を開閉させるための弁などへ電力供給（供給停止）を行うことによって実行している。すなわち、補助電池（１２Ｖバッテリ）を電源として制御装置や弁などを動作させてＦＣ停止処理を行うことにより、燃料電池内や燃料ガス系統（以下、燃料電池システムという）の残留水を排出したり、燃料電池のアノードへ空気を導入して燃料電池内の水素をパージしたり、抵抗を介して燃料電池のアノードとカソードを接続して燃料電池内の残留電荷を放電したりして、燃料電池の始動性を向上させている。また、補助電池（１２Ｖバッテリ）は、車両の補機類などに電力を供給している。

また、従来の燃料電池車両において、補助電池（１２Ｖバッテリ）は、燃料電池又は高圧バッテリからの高圧電圧を低圧電圧に変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータ（降圧コンバータ）によって常時充電されるようになっている。したがって、このＤＣ／ＤＣコンバータが故障した場合は、１２Ｖバッテリの電圧が低下して所定の電力が取り出せなくなる前に、ＦＣ停止処理を完了させなければならない。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータが故障したときは、１２Ｖバッテリの電圧がＦＣ停止処理の限界値まで低下したときに燃料電池の発電を停止して燃料電池車両を停止させている。

このようなＦＣ停止処理にあたっては、予備ＤＣ／ＤＣコンバータを備えて燃料電池内の水素希釈の制御を確実に行っている。言い換えると、燃料電池内の水素希釈を行うためのエア供給用のコンプレッサの電源は燃料電池又は高圧バッテリであるが、燃料電池のアノードへエアを導入して水素希釈の制御を行うための制御装置や弁などの電源は１２Ｖバッテリであるので、ＤＣ／ＤＣコンバータが故障したときには、１２Ｖバッテリの電圧がＦＣ停止処理の限界値に達した後は、ＦＣ停止処理を行える程度の小容量の予備ＤＣ／ＤＣコンバータによって１２Ｖバッテリを補充充電しながら制御装置や弁などを動作させてＦＣ停止処理を継続し、燃料電池内の水素希釈を確実に行っている。

特開２００５−１８３１９７号公報（段落番号００２２〜００２９、図１、図２参照）

しかしながら、上記従来の燃料電池車両においては、ＦＣ停止処理を行うためには補助電池（１２Ｖバッテリ）から制御装置や弁などへ電力供給を行わなければならないため、ＤＣ／ＤＣコンバータとＦＣ停止処理専用の予備ＤＣ／ＤＣコンバータとを並列に配置し、ＤＣ／ＤＣコンバータが故障した場合は、予備ＤＣ／ＤＣコンバータを駆動させてＦＣ停止処理を確実に行う必要がある。そのため、予備ＤＣ／ＤＣコンバータを常設しなければならないので、燃料電池車両におけるＦＣ停止処理機構のコストや重量やスペース効率が不利になってしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、予備ＤＣ／ＤＣコンバータを廃止してＦＣ停止処理機構のコストや重量やスペース効率を有利にすると共に、車両の駆動系又は制御系が異常になったときのリンプホームが可能である燃料電池車両を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、請求項１に係る発明の燃料電池車両は、燃料電池と、燃料電池の出力電力により充電される蓄電装置と、燃料電池及び蓄電装置から供給される電力により駆動する駆動モータと、燃料電池の制御装置及び燃料ガス経路に配置された弁へ電力供給を行う補助電池と、弁を制御して燃料電池の水素希釈を行うと共に、燃料電池の発電停止処理を行う発電停止手段と、燃料電池及び蓄電装置からの電力を電圧変換して補助電池へ供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、を備えた燃料電池車両であって、ＤＣ／ＤＣコンバータの故障を検知する故障検知手段と、故障検知手段による故障の検知と連動して、駆動モータへの電力供給経路を蓄電装置に切り替えると共に、燃料電池の発電停止処理を発電停止手段に行わせる電力経路切替手段と、をさらに備える構成を採っている。

このような構成によれば、故障検知手段がＤＣ／ＤＣコンバータの故障を検知すると、直ちに、電力経路切替手段が、駆動モータへの電力供給経路を蓄電装置に切り替えて電気自動車走行のモードにすると共に、燃料電池の発電停止処理を行う。したがって、予備ＤＣ／ＤＣコンバータを廃止することができると共に、燃料電池の発電停止処理を確実に行いながら、蓄電装置の電力によって車両を継続走行させることができる。これによって、車両のリンプホームが可能である。

また、請求項２に係る発明の燃料電池車両は、前記請求項１に係る発明の構成において、補助電池は、発電停止手段が燃料電池の発電停止処理を行った後は、制御装置及び弁の少なくとも一方への電力供給を遮断することを特徴とする。

このような構成によれば、燃料電池の発電停止処理を完了した後は、補助電池から制御装置及び弁の少なくとも一方への電力供給を停止しても蓄電装置によって電気自動車走行を継続することができるので、補助電池の電力を有効に利用することが可能となるので、燃料電池車両をより長く走行させることができ、リンプホームが可能である。

本発明の燃料電池車両によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ（降圧コンバータ）の故障時に、燃料電池の発電停止処理を行って燃料電池内の水素希釈を確実に行いつつ、高圧バッテリによるＥＶ（Electric Vehicle：電気自動車）走行によって車両を継続走行させて、リンプホームが可能である。また、燃料電池のアノード電極とカソード電極との間に放電抵抗を設けていないので、発電停止処理時に燃料電池に蓄えられた残留電荷を高圧バッテリに蓄電したり、エアコンプレッサの駆動電力として使用したりすることが可能となるので、エネルギを有効に利用することができる。さらに、予備ＤＣ／ＤＣコンバータを廃止することができるので、ＦＣ停止処理機構のコストや重量やスペース効率を有利にすることが可能となる。

《本実施形態の概要》
本実施形態の燃料電池車両は、ＤＣ／ＤＣコンバータ（降圧コンバータ）が故障して補助電池（１２Ｖバッテリ）の電圧が低下した場合には、水素希釈を確実に行いつつ燃料電池の発電を停止して、高圧バッテリのみを電源としたＥＶ走行（電気自動車走行）に切り替えることを特徴としている。このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータの故障検出は、１２Ｖバッテリの電圧が所定の値より低下したこと、ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する電圧指示値に対して１２Ｖバッテリの電圧が低いこと、又は１２Ｖバッテリのラインに流れる電流値が所定の値より低いこと、などによって行う。以下、本発明に係る燃料電池車両の実施形態について詳細に説明する。

《実施形態の詳細》
（燃料電池車両のシステム構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池車両のシステム構成を示すブロック図である。図１に示すように、燃料電池車両１０のシステムは、燃料電池１、蓄電装置としての高圧バッテリ２、電力分配装置３、インバータなどで構成されるＰＤＵ（Power Drive Unit）４、図示しない車輪を回転駆動させて燃料電池車両１０を走行させる駆動モータ５、燃料電池１へエア（酸素ガス）を供給するエアコンプレッサ６、燃料電池１へ供給するための水素ガス（燃料ガス）が充填された水素ボンベ７、降圧コンバータであるＤＣ／ＤＣコンバータ８、及び制御システム９を備えて構成されている。

制御システム９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８によって降圧されて充電される補助電池（１２Ｖバッテリ）１１、燃料電池車両１０全体の制御を行うＥＣＵ（Electronic Control Unit：制御装置）１２、水素漏れ検出を行う水素センサ１３、燃料ガス系統の各種バルブ（弁）の開閉を行う電磁弁コイル１４ａ，１４ｂ、燃料電池車両１０の各種要素を駆動させるための補機１５、燃料電池１のメイン回路の開閉を行うＦＣコンタクタ１６、カーステレオやナビゲータなどのアクセサリ１７などを備えて構成されている。

燃料電池車両１０の主要な電力系統は、燃料電池１と高圧バッテリ２とが電力分配装置３を介して並列に接続され、電力分配装置３から出力された直流電圧がＰＤＵ４によって３相交流電圧に変換されて駆動モータ５を駆動するように構成された系統である。通常は、燃料電池１は高圧バッテリ２を充電しながら駆動モータ５へ電力を供給しているが、燃料電池１からの供給電力が不足した場合は高圧バッテリ２から駆動モータ５へ電力を供給する。そして、駆動モータ５の駆動力がトランスミッション（図示せず）を介して駆動輪であるタイヤ（図示せず）に伝達され、車両を走行させるように構成されている。なお、高圧バッテリ２は、リチウム−イオン電池やニッケル水素電池などの単位セルが組み合わされた組電池によって高圧電圧を発生する。

燃料電池１は、複数（例えば、２００〜４００個）の単セル（図示略）が厚み方向に積層されて直列に配列され、剛性の高い筐体に収納されている。この単セルは、特に図示されていないが、それぞれ電解質膜と、その両面にそれぞれ配置されるアノード電極及びカソード電極と、燃料ガス（水素）の流路及び酸化ガス（エア（酸素））の流路が設けられているセパレータとを、構成要素としている。このように構成される単セルは、燃料ガス（水素ガス）と酸化ガス（酸素ガス）との電気化学反応により０．７Ｖ程度の起電力を発生すると共に、積層する単セルが直列に配列された燃料電池１は、発電作用によってセル全体として数百Ｖの起電力を発生する。

高圧バッテリ２は、燃料電池１と並列に接続され、電力分配装置３を介して、燃料電池１から発電電力（ＦＣ出力）を受けることによって充電可能であると共に、駆動モータ５などのメイン負荷やシステム負荷に対して電力供給可能な蓄電装置である。
電力分配装置３は、ＥＣＵ（制御装置）１２による出力電力の配分指令に基づいて、駆動モータ５へ供給する燃料電池１と高圧バッテリ２との出力電力の配分を行う。
ＰＤＵ４は、電力分配装置３から直流電力を入力して３相交流電力に変換して駆動モータ５を駆動させるためのインバータなどの電力変換器である。

駆動モータ５は、トランスミッション（図示せず）を介してタイヤ（図示せず）を回転駆動させて燃料電池車両１０を走行させる駆動力を発生させる駆動源である。なお、燃料電池車両１０の降坂中や減速中においてはタイヤからの逆駆動力が得られるので、トランスミッションを介して駆動モータ５が回転させられて、駆動モータ５に回生電力が発生する。この回生電力はＰＤＵ４によって直流電圧に変換され、電力分配装置３を介して高圧バッテリ２に充電されるように構成されている。この場合、前記駆動モータ５をインホイルモータとしてタイヤを直接駆動させるように構成してもよい。

エアコンプレッサ６は燃料電池１へエア（酸素ガス）を供給するための供給源である。
水素ボンベ７は、水素ガスが充填されていて、電磁弁コイル１４ａの励磁によってインタンクバルブ７ａが開になったときに燃料電池１へ水素ガスを供給するタンクである。
ＤＣ／ＤＣコンバータ８は、電力分配装置３を介して燃料電池１又は高圧バッテリ２の高圧電圧を受電し、ＤＣ１２Ｖ程度の低圧電圧に降圧して制御システム９へ電力を供給する降圧コンバータである。

制御システム９において、補助電池（以下、１２Ｖバッテリともいう）１１は、制御システム９内の各種要素の電源であり、特に、燃料電池１の発電制御を行うとき、ＦＣ停止処理を行うときの制御用電源となる。

ＥＣＵ（制御装置）１２は、高圧バッテリ２から電流Ｉ、電圧Ｖ、温度Tempなどを検出して高圧バッテリ２の残容量（ＳＯＣ：State Of Charge）を計算し、そのＳＯＣの値に基づいて、電力分配装置３に対して燃料電池１の出力電力と高圧バッテリ２の出力電力の配分指令を行う。さらに、ＥＣＵ１２は、燃料電池１の発電及び発電停止の制御を行う。

水素センサ１３は、燃料電池システムの水素漏れを検知するセンサである。
電磁弁コイル１４ａは、その励磁動作によって水素ボンベ７のインタンクバルブ７ａの開閉を行い、電磁弁コイル１４ｂは、その励磁動作によって燃料電池１のパージ弁１ａの開閉を行う。なお、水素は循環使用されるが、その循環経路は図示を省略している。
補機１５は、燃料電池車両１０におけるパワーステアリングやその他の各種機構を駆動させるための駆動要素である。
アクセサリ１７は、ヘッドライト、エアコン、カーステレオ、カーナビなどの各種電装部品である。

〈燃料電池の発電停止動作〉
以上のように構成された燃料電池車両１０において、燃料電池１の発電作用によって車両を走行させる通常の動作は周知の技術であるので説明を省略し、以下、本実施形態に係る燃料電池車両１０において、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の故障時における燃料電池１の発電停止動作について詳細に説明する。なお、以下の説明では、理解を容易にするために、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の故障時における従来の発電停止動作と対比しながら本実施形態の発電停止動作について説明する。

（従来の発電停止動作）
図２は、燃料電池車両のＤＣ／ＤＣコンバータ故障時における従来の発電停止動作の流れを示すタイムチャートである。図２において、横軸は時間の流れを示し、縦軸は補助電池である１２Ｖバッテリの電圧レベルを示している。なお、縦軸の下の方へ行くに従って電圧レベルが低下する状態を示している。また、図１の燃料電池車両１０のシステム構成は本実施形態と従来技術とで基本的に変わりはないので（図示しない予備のＤＣ／ＤＣコンバータの有無の違い）、図２のタイムチャートの説明にあたっては、図１の燃料電池車両１０のシステム構成を参照することにする。

まず、時刻ｔ０において、ＤＣ／ＤＣコンバータ８が正常な充電動作を行っていて、１２Ｖバッテリ１１が所定の電圧レベルにあるときは、燃料電池１の運転動作（発電）によって燃料電池車両１０は正常な走行を行っている。

ここで、時刻ｔ１において、ＤＣ／ＤＣコンバータ８（Ｄ／Ｖ、ダウンコンバータ）が故障すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ８から１２Ｖバッテリ１１への充電が行われなくなるので、時刻ｔ１以降においては１２Ｖバッテリ１１の電圧レベルが徐々に低下して行く。しかし、１２Ｖバッテリ１１の電圧レベルはＦＣ停止処理の限界値より充分に高いレベルにあるので、制御システム９のＥＣＵ１２などの電源電圧は正常状態にあるため、時刻ｔ１以降においても燃料電池１は正常な運転動作をそのまま継続している。
そして、時刻ｔ２において、ＤＣ／ＤＣコンバータ８は、自己に流れる過電流や温度上昇などを自己診断して故障であることを検知し、フェール確定信号を外部へ送信する。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の故障検知は外部の検知手段によって行ってもよい。

時刻ｔ２におけるフェール確定の後においても、１２Ｖバッテリ１１の電圧レベルは低下し続けるが、１２Ｖバッテリ１１の電圧レベルは未だＦＣ停止処理の限界値にまで低下していないので、燃料電池１は運転動作をそのまま継続して燃料電池車両１０を走行させている。

そして、時刻ｔ３において、１２Ｖバッテリ１１の電圧レベルがＦＣ停止処理の限界値に達すると、燃料電池１は運転動作を停止して燃料電池車両１０の走行を停止させる。このとき（つまり、時刻ｔ３において）、図１では図示されていないが、予備ＤＣ／ＤＣコンバータが起動して１２Ｖバッテリ１１を補助充電するので、時刻ｔ３以降においては１２Ｖバッテリ１１の電圧レベルの低下傾向はやや緩やかになる。

そして、時刻ｔ３で燃料電池車両１０を停止させた以降においては、１２Ｖバッテリ１１のＦＣ停止処理の限界値以下の電圧レベルで燃料電池１のＦＣ停止処理を行い、燃料電池１内の水素希釈を行う。すなわち、１２Ｖバッテリ１１の電圧レベルはＦＣ停止処理の限界値以下の電圧レベルに低下するが、予備ＤＣ／ＤＣコンバータから１２Ｖバッテリ１１への補助充電によってＦＣ停止処理を継続させることができるので、燃料電池１の水素希釈を確実に行うことができる。

時刻ｔ４においてＦＣ停止処理が完了した時点では、１２Ｖバッテリ１１の電圧レベルがさらに低下するが、予備ＤＣ／ＤＣコンバータからの補助充電によって、１２Ｖバッテリ１１の電圧レベルはＦＣ停止処理を完了させることができる電圧レベルにあるので、燃料電池１の水素希釈を確実に完了させることができる。

このようにして、従来の燃料電池車両１０において、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の故障時におけるＦＣ停止処理においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ８が故障したときには、１２Ｖバッテリ１１の電圧レベルがＦＣ停止処理の限界値まで低下したときに燃料電池１の運転を停止し、かつ燃料電池車両１０を停止させている。そして、燃料電池１の運転停止後は、予備ＤＣ／ＤＣコンバータから１２Ｖバッテリ１１への補助充電によって、１２Ｖバッテリ１１の電圧レベルの更なる低下を防ぎながらＦＣ停止処理を継続し、燃料電池１の水素希釈を確実に行っている。

このように、従来の燃料電池車両１０におけるＦＣ停止処理においては、ＦＣ停止処理の限界値で燃料電池１が運転を停止した時点で燃料電池車両１０の走行を停止させる。そのため、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の故障時において、予備のＤＣ／ＤＣコンバータが必要であった。

（本実施形態の発電停止動作）
図３は、燃料電池車両のＤＣ／ＤＣコンバータ故障時における本実施形態の発電停止動作の流れを示すタイムチャートである。図３において、横軸は時間の流れを示し、縦軸は補助電池である１２Ｖバッテリの電圧レベルを示している。なお、縦軸の下の方へ行くに従って電圧レベルが低下する状態を示している。以下、図１の燃料電池車両１０のシステム構成を参照しながら、図３の発電停止動作の流れを示すタイムチャートを説明する。

まず、時刻ｔ０において、ＤＣ／ＤＣコンバータ８が正常な充電動作を行っていて、１２Ｖバッテリ１１が所定の電圧レベルにあるときは、燃料電池１の運転動作（発電）によって燃料電池車両１０は正常な走行を行っている。
ここで、時刻ｔ１において、ＤＣ／ＤＣコンバータ８が故障すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ８から１２Ｖバッテリ１１への充電が行われなくなるので、１２Ｖバッテリ１１の電圧レベルが徐々に低下して行くが、その電圧レベルはＦＣ停止処理の限界値より充分に高いレベルにあるので、燃料電池１は運転動作を継続している。
そして、時刻ｔ２において、ＤＣ／ＤＣコンバータ８は、自己に流れる過電流や温度上昇などを自己診断して自己の故障を検知すると、フェール確定信号を外部へ送信する。

時刻ｔ２においてＤＣ／ＤＣコンバータ８のフェールが確定されたら、直ちに、燃料電池１の運転を停止して、そのときの１２Ｖバッテリ１１の電圧レベルで燃料電池１のＦＣ停止処理を行うと共に、燃料電池車両１０は高圧バッテリ２のみの電力によってＥＶ走行（電気自動車走行）を開始する。ここで、燃料電池１のＦＣ停止処理は、燃料電池１の入力ラインのＦＣコンタクタ１６のＯＦＦ、電磁弁コイル１４ａの作動に伴う水素ボンベ７のインタンクバルブ７ａの閉による燃料電池１への水素ガスの供給停止、電磁弁コイル１４ｂの作動に伴う燃料電池１のパージ弁１ａの開による燃料電池１内の水素希釈、エアコンプレッサ６の停止処理などである。なお、燃料電池１のパージ弁１ａが開放されて燃料電池１の水素希釈が行われた場合は、燃料電池１から排気された水素ガスは図示しない希釈器に導入される。

上記のような燃料電池１のＦＣ停止処理は時刻ｔ３までに完了するが、この時点（時刻ｔ３）以降においても、１２Ｖバッテリ１１の電圧レベルはＥＶ走行の限界値より充分に高い電圧レベルにあるので、１２Ｖバッテリ１１の電圧によって制御システム９のＥＣＵ１２や補機１５やアクセサリ１７を駆動させてＥＶ走行を継続させることができる。なお、ＦＣ停止処理を完了した後は、１２バッテリ１１からのＥＣＵ１２及び電磁弁コイル１４ａ，１４ｂの少なくとも一方への電力供給を遮断（停止）してもよい。１２Ｖバッテリ１１からＥＣＵ１２及び電磁弁コイル１４ａ，１４ｂの少なくとも一方への電力供給を停止しても、高圧バッテリ２によってＥＶ走行を継続することができるので、１２バッテリ１１の電力を有効に利用することが可能となり、燃料電池車両１０をより長く走行させることができ、リンプホームが可能である。

このようにして、高圧バッテリ２のみを電源としたＥＶ走行によって車両が走行可能なところまで走行させ、１２Ｖバッテリ１１の電圧レベルがＥＶ走行の限界値に達した時点（時刻ｔ４）でＥＶ走行は停止する。なお、図３では、１２Ｖバッテリ１１の電圧レベルがＥＶ走行の限界値まで達した時点までＥＶ走行可能となっているが、実際には、高圧バッテリ２の残容量（ＳＯＣ）で走行可能な距離又は時間と、１２Ｖバッテリ１１の電圧レベルがＥＶ走行の限界値に達するまで走行できる距離又は時間との短い方で車両のＥＶ走行は停止する。ちなみに、従来に比べて、エアコンプレッサ６の停止を早く行うので、エアコンプレッサ６を早く停止した分の電力をＥＶ走行に充てることができるのでその分、リンプホームが可能である。

このようにして、本実施形態の燃料電池車両１０におけるＤＣ／ＤＣコンバータ故障時のＦＣ停止処理においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ８が故障したときには、フェール確定後、直ちに燃料電池１の運転を停止して、ＦＣ停止処理の限界値より高い電圧レベルにある１２Ｖバッテリの残容量の電圧でＦＣ停止処理を行って燃料電池１の水素希釈を確実に行いつつ、同時に、高圧バッテリ２のみによってＥＶ走行を継続させている。これによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の故障時においてリンプホームが可能であると共に、予備ＤＣ／ＤＣコンバータを廃止して１２Ｖバッテリの残容量のみによってＦＣ停止処理を確実に行うことができる。

なお、従来の燃料電池車両１０の発電停止動作では、アノード電極とカソード電極の間に放電抵抗を用いて、発電停止時の残留電荷を放電抵抗によって消費させていたが、本実施形態による燃料電池車両１０の発電停止動作では、放電抵抗を搭載していないので、燃料電池１で生成された残留電荷を高圧バッテリ２に蓄電したり、エアコンプレッサ６の駆動電力に消費したりしているので、燃料電池１の発電停止時における残留エネルギを有効に利用することができる。

また、図１で示すＥＣＵ（制御装置）１２は、詳細には、エアコンプレッサＥＣＵ、燃料電池ＥＣＵ、及び車両制御ＥＣＵに分離され、それぞれの機能は次の通りである。
エアコンプレッサＥＣＵは、車両制御ＥＣＵからエアコンプレッサ６の回転速度を取得してエアコンプレッサ６を駆動制御する機能を有している。
燃料電池ＥＣＵは、燃料電池１のセル電圧を監視する機能を有している。
車両制御ＥＣＵは、エアコンプレッサ６の回転速度指令や電磁弁コイル１４ａ，１４ｂの励磁制御を行って対応するバルブ（パージ弁１ａやインタンクバルブ７ａ）の開閉を行う機能を有している。すなわち、電磁弁コイル１４ａ，１４ｂは、車両制御ＥＣＵによって対応するバルブを開動作させるように指令されると、１２Ｖバッテリ１１の電力が電磁弁コイル１４ａ，１４ｂに通電されて、該当するバルブを開状態にする。

なお、本実施形態の発電停止手段は、図１の燃料電池車両１０における補助電池（１２Ｖバッテリ）１１、ＥＣＵ１２、電磁弁コイル１４ａ，１４ｂ（パージ弁１ａ、インタンクバルブ７ａ）などによって実現される。また、本実施形態の故障検知手段は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８が備える自己診断機能によって実現される。さらに、本実施形態の電力経路切替手段は、ＥＣＵ１２、高圧バッテリ（蓄電装置）２、電力分配装置３などによって実現される。

図４は、本実施形態の燃料電池車両１０における走行モード切替の流れを示すフローチャートである。図４において、まず、燃料電池車両１０のイグニッション（ＩＧ）がＯＮされたか否かが判定され（ステップＳ１）、イグニッションがＯＮされていれば（ステップＳ１でＹｅｓ）、ＤＣ／ＤＣコンバータ８が故障したか否かが判定される（ステップＳ２）。ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ８が故障していなければ（ステップＳ２でＮｏ）、燃料電池車両１０は燃料電池１と高圧バッテリ２の並列運転による通常運転モードによって走行する（ステップＳ３）。

一方、ステップＳ２においてＤＣ／ＤＣコンバータ８が故障していれば（ステップＳ２でＹｅｓ）、燃料電池１の運転を停止して高圧バッテリ２のみによるＥＶ走行モードによって走行する（ステップＳ４）と共に、補助電池（１２Ｖバッテリ）１１によって燃料電池１のＦＣ停止処理を行う（ステップＳ５）。そして、燃料電池１のＦＣ停止処理が完了したか否かが判定され（ステップＳ６）、ＦＣ停止処理が完了していれば（ステップＳ６でＹｅｓ）、走行モード切替処理を終了する。また、ステップＳ６でＦＣ停止処理が完了していなければ（ステップＳ６でＮｏ）、ＦＣ停止処理を実行した後に（ステップＳ７）、走行モード切替処理を終了する。

なお、ステップＳ１において、イグニッションがＯＮされていなければ（ステップＳ１でＮｏ）、車両は停止されているが（ステップＳ８）、ＦＣ停止処理が完了したか否かが判定され（ステップＳ６）、ＦＣ停止処理が完了していれば（ステップＳ６でＹｅｓ）、走行モード切替処理を終了するが、ＦＣ停止処理が完了していなければ（ステップＳ６でＮｏ）、ＦＣ停止処理を実行した後（ステップＳ７）、走行モード切替処理を終了する。

《まとめ》
以上、従来技術と対比しながら、本実施形態における燃料電池車両１０の発電停止動作について説明した。補助電池（１２Ｖバッテリ）１１の残容量を正確に把握することは、高価な測定機器が必要になり難しい。ＤＣ／ＤＣコンバータ８が故障した後に、制御装置（ＥＣＵ）１２や電磁弁コイル１４ａ，１４ｂに供給する電力を確保できる限界レベルぐらいまで燃料電池１の発電を継続させ、その後において、１２Ｖバッテリ１１の下限値に近い蓄電量で制御装置（ＥＣＵ）１２や電磁弁コイル１４ａ，１４ｂに電力を供給して発電停止処理を行うというのは、１２Ｖバッテリ１１の残容量を正確に把握する必要があるため、現実的には非常に難しい。本実施形態によれば、このような問題は生じない。

本発明の一実施形態に係る燃料電池車両のシステム構成を示すブロック図である。 燃料電池車両のＤＣ／ＤＣコンバータ故障時における従来の発電停止動作の流れを示すタイムチャートである。 燃料電池車両のＤＣ／ＤＣコンバータ故障時における本実施形態の発電停止動作の流れを示すタイムチャートである。 本実施形態の燃料電池車両における走行モード切替の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 燃料電池
１ａ パージ弁
２ 高圧バッテリ（蓄電装置）
３ 電力分配装置
４ ＰＤＵ（Power Drive Unit）
５ 駆動モータ
６ エアコンプレッサ
７ 水素ボンベ
７ａ インタンクバルブ
８ ＤＣ／ＤＣコンバータ（降圧コンバータ）
９ 制御システム
１０ 燃料電池車両
１１ 補助電池（１２Ｖバッテリ）
１２ ＥＣＵ（Electronic Control Unit）
１３ 水素センサ
１４ａ，１４ｂ 電磁弁コイル
１５ 補機
１６ ＦＣコンタクタ
１７ アクセサリ

Claims (2)

1. 燃料電池と、
   前記燃料電池の出力電力により充電される蓄電装置と、
   前記燃料電池及び前記蓄電装置から供給される電力により駆動する駆動モータと、
   前記燃料電池の制御装置及び燃料ガス経路に配置された弁へ電力供給を行う補助電池と、
   前記弁を制御して前記燃料電池の水素希釈を行うと共に、該燃料電池の発電停止処理を行う発電停止手段と、
   前記燃料電池及び前記蓄電装置からの電力を電圧変換して前記補助電池へ供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、を備えた燃料電池車両であって、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータの故障を検知する故障検知手段と、
   前記故障検知手段による故障の検知と連動して、前記駆動モータへの電力供給経路を前記蓄電装置に切り替えると共に、前記燃料電池の発電停止処理を前記発電停止手段に行わせる電力経路切替手段と、をさらに備える
   ことを特徴とする燃料電池車両。
2. 前記補助電池は、前記発電停止手段が前記燃料電池の発電停止処理を行った後は、前記制御装置及び前記弁の少なくとも一方への電力供給を遮断することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両。

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