JP2010063211A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池搭載の車両の燃料の残量が少なくなった場合に運転者に燃料補給を適切に促すことができるようにする。
【解決手段】ユニットコントローラ４４は、電圧計４２によって得られたキャパシタ電圧検出情報と、電流計４３によって得られた電流検出情報とに基づいて、平均電力を算出する。ユニットコントローラ４４は、算出した平均電力と、圧力計３８１によって得られた水素残圧検出情報とに基づいて、水素タンク３８に残る水素によって今後フォークリフト１１が稼働可能な残り時間を算出する。算出された残り時間が基準時間に満たない場合、且つフォークリフト１１が無負荷状態である場合、ユニットコントローラ４４は、非常発電制御を行なう。非常発電制御は、キャパシタ４０の電圧維持レベルを低減して、燃料電池システム３７を発電させる制御である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動駆動手段の駆動動作に制限を掛けることが可能な車両に関する。

電動モータに電気を供給して車両を走行させる車両では、電気供給源としてバッテリが用いられる（例えば、特許文献１参照）。バッテリは、車両の走行に伴って放電するので、バッテリの容量が次第に減少する。特許文献１に開示の電気自動車では、バッテリの端子電圧を検出し、バッテリの端子電圧が所定電圧以下になると、電動モータの出力を低下させる技術が開示されている。電動モータの出力を低下させると、通常運転時における車両の最大速度又は加速の度合いが低下する。運転者は、電動モータの出力低下に伴う最大速度の低下又は加速の度合いの低下に基づいて、バッテリの残存容量が少ないことを知ることができる。

燃料電池によって発電した電気をバッテリに蓄え、このバッテリの電気を電動モータに供する車両（例えば特許文献２参照）では、燃料電池の出力電圧（例えば１００ボルト）は、バッテリの端子電圧よりも高く、充電は、燃料電池の出力電圧をＤＣ／ＤＣコンバータを介して降圧（例えば燃料電池の出力電圧１００ボルトを４８ボルトに降圧）させて行われる。空気と反応させる水素は、車両に搭載された水素貯留手段に蓄えられる。水素貯留手段に蓄えられている水素の残量が少なくなった場合には、水素貯留手段に水素を補給する必要がある。水素貯留手段に蓄えられている水素の残量が少なくなった場合に運転者に水素補給を促すため、水素の圧力が所定圧力以下になった場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータによる燃料電池の出力電圧の降圧を例えば４８ボルトから４０ボルトに強制的に降圧させ、この強制的降圧の検出に基づいて電動モータの出力を低下させる手法を用いることが考えられる。
特開平９−２９４３０２号公報 特開２００３−７０１０６号公報

しかし、通常作業状態ではバッテリの端子電圧は、作業状態に応じて短時間で変動しているため、短時間でのバッテリの端子電圧の変動からバッテリの残存容量を算出することはなく、長い時間でのバッテリの端子電圧の変動からバッテリの残存容量を算出することが行われる。そのため、強制的降圧によるバッテリの残存容量の低下を判定するのに非常に長い時間が掛かり、強制的降圧を開始した時から電動モータの出力を低下させるまでに非常に長い時間が掛かる。これは、水素の残量が少なくなった場合に運転者に水素補給を促す上で不都合である。

本発明は、燃料電池搭載の車両の燃料の残量が少なくなった場合に運転者に燃料補給を適切に促すことができるようにすることを目的とする。

本発明は、電動駆動手段と、前記電動駆動手段へ電力を供給する蓄電装置を含む電力供給手段と、前記蓄電装置の電圧を計測して蓄電容量を計測する容量計測手段と、前記容量計測手段によって計測された蓄電容量が予め設定された基準容量に満たない場合には、燃料補給を催促する燃料補給催促手段と、車両の負荷の状態を判断する負荷状態判断手段とを備えた車両を対象とし、請求項１の発明では、燃料電池と、前記燃料電池に燃料を供給する燃料貯留源とを備えた燃料電池システムを含む前記電力供給手段と、前記燃料貯留源における燃料の貯留量を計測又は推測して把握する貯留量把握手段と、前記貯留量把握手段によって把握された燃料貯留量の情報を用いて無負荷時の前記蓄電装置の電圧維持レベルを下げる状態か否かを判断する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記蓄電装置の電圧維持レベルを下げる状態と判断し、且つ前記負荷状態判断手段が無負荷状態と判断した場合には、前記蓄電装置の電圧維持レベルを下げる非常発電制御を行なう。

電動駆動手段は、車両を走行させるための電動モータや、産業車両では荷役用の駆動手段を含む。車両の負荷が無い無負荷状態は、電動駆動手段を作動しない状態（走行や荷役をしない状態）である。蓄電装置の電圧維持レベルを下げる状態にあって車両が無負荷状態にある間の非常発電制御では、この間の容量計測手段による蓄電容量計測は、蓄電容量の減少を計測したことになる。燃料電池の燃料の残量が少なくなったときの容量計測手段による蓄電容量計測は、燃料電池の燃料の残量が少なくなったことを精度良く反映しており、燃料電池の燃料の残量が少なくなった場合の燃料補給の催促が適切に行われる。

好適な例では、前記制御手段は、前記蓄電装置の電圧維持レベルを下げない状態と判断し、且つ前記負荷状態判断手段が無負荷状態と判断した場合には、前記蓄電装置の電圧維持レベルを下げない通常発電制御を行なう。

蓄電装置の電圧維持レベルを下げない状態は、燃料貯留量が燃料を消費してしまうまでに余裕があるときのことであり、このようなときには非常発電制御は行われない。
好適な例では、前記蓄電装置の電圧を検出する電圧検出手段を備え、前記通常発電制御は、前記電圧検出手段によって検出された電圧が予め設定された下限閾値以下の場合には、前記蓄電装置の電圧を上げる発電制御であり、前記非常発電制御は、前記下限閾値を低減して設定する制御である。

非常発電制御を行なうときには下限閾値が下げられるため、平均電圧が減少し、蓄電容量の減少が計測される。
好適な例では、前記電力供給手段の出力電力を検出する電力検出手段を備え、前記制御手段は、前記電力検出手段によって得られる電力検出情報と、前記貯留量把握手段によって把握された燃料貯留量の情報とに基づいて、車両の残り稼働可能時間を特定し、特定された前記残り稼働可能時間が予め設定された基準時間に達した場合には、前記制御手段は、前記蓄電装置の電圧維持レベルを下げる状態と判断する。

蓄電装置の電圧維持レベルを下げる状態は、残存燃料によって車両を稼働可能な時間が基準時間以下となっているときのことである。
好適な例では、前記燃料補給催促手段は、前記電動駆動手段の駆動動作に制限を掛ける制限手段である。

電動駆動手段の駆動動作に制限を掛けると、車両の走行や荷役動作が通常よりも緩慢になる。このような制限状態への移行は、運転者に燃料補給を促す方法として好適である。

本発明は、燃料電池搭載の車両の燃料の残量が少なくなった場合に運転者に燃料補給を適切に促すことができるという優れた効果を奏する。

以下、本発明をフォークリフトに具体化した第１の実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
図１（ａ）に示すように、フォークリフト１１の車体フレーム１２の前部にはマスト１３が立設されている。マスト１３は、車体フレーム１２に対して前後に傾動可能に支持された左右一対のアウタマスト１３１と、これにスライドして昇降するインナマスト１３２とからなる。各アウタマスト１３１の後部には油圧式のリフトシリンダ１４が配設されている。リフトシリンダ１４のピストンロッド１４１の先端は、インナマスト１３２の上部に連結されている。インナマスト１３２の上部に支承されたチェーンホイール１５にはチェーン１７が巻き掛けられている。チェーン１７の一端は、リフトシリンダ１４のボディ又はアウタマスト１３１の上部に固定されており、チェーン１７の他端は、リフトブラケット１６に連結されている。フォーク１８は、リフトシリンダ１４の伸縮によりチェーン１７に吊り下げられたリフトブラケット１６と共に昇降するようになっている。

マスト１３は、油圧式の左右一対のチルトシリンダ１９を介して車体フレーム１２に対して傾動可能に連結支持されている。チルトシリンダ１９は、その基端側が車体フレーム１２に対して回動可能に連結されているとともに、ピストンロッド１９１の先端でアウタマスト１３１に回動可能に連結されている。マスト１３は、チルトシリンダ１９が伸縮駆動されることで前後に傾動する。リフトシリンダ１４及びチルトシリンダ１９は、電動駆動手段としての荷役用モータ３０から駆動力を得る。

運転室２０には運転座席２０１が設けられており、運転座席２０１の前方にはステアリングホイール２１、リフトレバー２２及びチルトレバー２３が装備されている。運転座席２０１の前側且つ下方にはアクセルペダル２８が設けられている。

ステアリングホイール２１は、操舵輪２４（後輪）の舵角を変更するためのものである。リフトレバー２２は、フォーク１８を昇降させるときに操作するものであり、チルトレバー２３は、マスト１３を傾動させるときに操作するものである。アクセルペダル２８は、フォークリフト１１を走行させるものである。

リフトレバー２２の操作が行われると、この操作に応じた電気的操作情報が車両コントローラ２７へ送られ、車両コントローラ２７は、該電気的操作情報の入力に基づいて、フォーク１８の昇降を制御する。チルトレバー２３の操作が行われると、この操作に応じた電気的操作情報が車両コントローラ２７へ送られ、車両コントローラ２７は、該電気的操作情報の入力に基づいて、マスト１３の傾動を制御する。

駆動輪２５（前輪）は、電動駆動手段としての走行用モータ２６によって回転駆動される。走行用モータ２６は、車両コントローラ２７の制御を受ける。アクセルペダル２８の踏む込み操作が行われると、この操作に応じた電気的操作信号が車両コントローラ２７へ送られる。車両コントローラ２７は、該電気的操作信号の入力に基づいて、走行用モータ２６の回転速度を制御する。

運転室２０のフロアの下側には収納室３１が備えられている。収納室３１には電力供給手段としての燃料電池ユニットＦＵが搭載されている。収納室３１にはコネクタＫ〔図１（ｂ）に図示〕が設けられている。

図１（ｂ）に示すように、コネクタＫは、燃料電池ユニットＦＵ側の配線３２と、フォークリフト１１側の電力回路を構成する配線３３とを電気的に接続している。車両側の配線３３には走行用インバータ３４、荷役用インバータ３５及び電圧計３６が接続されている。走行用インバータ３４は、コネクタＫを介して燃料電池ユニットＦＵから供給される直流を交流に変換する。走行用モータ２６及び荷役用モータ３０は、走行用インバータ３４により変換された交流により駆動される。

電圧計３６、走行用インバータ３４及び荷役用インバータ３５は、車両コントローラ２７に電気的に接続されている。車両コントローラ２７は、走行用インバータ３４の動作を制御して走行用モータ２６に供給される交流の電圧を調節することによって走行用モータ２６の回転数を制御する。同様に、車両コントローラ２７は、荷役用インバータ３５の動作を制御して荷役用モータ３０に供給される交流の電圧を調節することによって荷役用モータ３０の回転数を制御する。

車両コントローラ２７には表示装置Ｄ、音声装置Ｈ及び車両キースイッチ２９が電気的に接続されている。車両キースイッチ２９がＯＮ操作されると、車両コントローラ２７は、走行用インバータ３４及び荷役用インバータ３５の動作の制御を開始して走行用モータ２６及び荷役用モータ３０への電力供給の制御を開始する。

次に、収納室３１に搭載された燃料電池ユニットＦＵについて説明する。
図１（ｂ）に示すように、燃料電池ユニットＦＵは、燃料電池システム３７を備えている。燃料電池システム３７は、燃料電池ＦＣ、水素を貯蔵するとともに燃料電池ＦＣに対して水素を供給する水素タンク３８、及び燃料電池ＦＣに対して空気を供給するコンプレッサ３９を備えている。燃料貯留源としての水素タンク３８内の圧力（水素残圧）は、圧力計３８１によって検出される。水素の貯留量を計測する貯留量把握手段としての圧力計３８１によって得られた圧力検出情報は、燃料電池ユニットコントローラ４４へ送られる。

燃料電池システム３７は、燃料電池ユニットＦＵ側の配線３２に電気的に接続されている。配線３２には電気二重層キャパシタ４０（以下、キャパシタ４０と示す）が燃料電池ＦＣに対して並列となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ４１を介して電気的に接続されている。キャパシタ４０は、燃料電池システム３７からＤＣ／ＤＣコンバータ４１を介して電力供給を受けて充電する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４１は、燃料電池システム３７で発電された所定の電圧（例えば１００ボルト）の電力を所定の電圧（例えば５０ボルト）に変換する。

配線３２には電圧計４２（ユニット用電圧計）がキャパシタ４０に対して並列となるように接続されている。電圧計４２は、キャパシタ４０の電圧（以下、「キャパシタ電圧」と示す）Ｖｃを検出する電圧検出手段である。電圧計３６もキャパシタ４０のキャパシタ電圧Ｖｃを検出する。

車両コントローラ２７は、電圧計３６によって得られたキャパシタ電圧Ｖｃに基づいてキャパシタ４０の蓄電容量を把握する。この場合、車両コントローラ２７は、所定時間（例えば５分間）でのキャパシタ電圧Ｖｃの平均値から蓄電容量を把握する。例えば、キャパシタ電圧Ｖｃの平均値が４８ボルトであれば、蓄電容量は１００％、キャパシタ電圧Ｖｃの平均値が４６ボルトであれば、蓄電容量は５０％というように把握する。電圧計３６及び車両コントローラ２７は、蓄電容量を計測する容量計測手段を構成する。

車両コントローラ２７は、キャパシタ４０における蓄電容量Ｘと予め設定された基準容量Ｘｏとの大小比較を行なう。蓄電容量Ｘが基準容量Ｘｏに満たない場合、車両コントローラ２７は、水素残量が少なくなったことを表示装置Ｄに表示させると共に、水素残量が少なくなったことを音声装置Ｈに警告させる。表示装置Ｄ及び音声装置Ｈは、蓄電容量を知らせる容量報知手段である。又、車両コントローラ２７は、走行用モータ２６の回転速度を本来の回転速度よりも低下させると共に、荷役用モータ３０の回転速度を本来の回転速度よりも低下させるという動作制限制御へ移行する。

車両コントローラ２７は、容量計測手段によって計測された蓄電容量が予め設定された基準容量に満たない場合には、電動駆動手段の駆動動作に制限を掛ける制限手段である。車両コントローラ２７、走行用モータ２６及び荷役用モータ３０は、燃料補給催促手段を構成する。

キャパシタ４０とコネクタＫとの間の配線３２には電流計４３が設けられている。電流計４３は、コネクタＫを経由してインバータ３４，３５へ流れる電流を検出する。
ＤＣ／ＤＣコンバータ４１、電圧計４２、電流計４３及び燃料電池システム３７は、燃料電池ユニットコントローラ４４に電気的に接続されている。燃料電池ユニットコントローラ４４は、燃料電池システム３７による発電の開始及び停止や、その発電量を制御する。燃料電池ユニットコントローラ４４は、燃料電池システム３７が発電する電力の電圧をキャパシタ４０の充電に適した所定の電圧に変換するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１を制御する。又、燃料電池ユニットコントローラ４４は、電流計４３によって検出された電流値からフォークリフト１１の稼働の有無、つまりフォークリフト１１が負荷有状態と無負荷状態とのいずれかであるかを判断する。燃料電池ユニットコントローラ４４は、フォークリフト１１の負荷の状態を判断する負荷状態判断手段である。

燃料電池ユニットコントローラ４４は、車両コントローラ２７と電気的に接続されている。車両キースイッチ２９がＯＮ操作されると、車両コントローラ２７は、燃料電池ユニットコントローラ４４へユニット起動信号を出力する。燃料電池ユニットコントローラ４４は、ユニット起動信号の入力に基づいて、燃料電池システム３７における発電の制御を開始する。

図３は、水素補給催促制御プログラムを表すフローチャートである。以下、図３のフローチャートに従って水素補給催促制御を説明する。
ユニット起動信号が入力されると、燃料電池ユニットコントローラ４４は、電圧計４２によって得られたキャパシタ電圧検出情報と、電流計４３によって得られた電流検出情報とを取り込む（ステップＳ１）。燃料電池ユニットコントローラ４４は、取り込んだキャパシタ電圧検出情報と電流検出情報とに基づいて、予め設定された所定時間の平均電力を算出する（ステップＳ２）。又、燃料電池ユニットコントローラ４４は、圧力計３８１によって得られた水素残圧検出情報を取り込む（ステップＳ３）。

燃料電池ユニットコントローラ４４は、算出した平均電力と、取り込んだ水素残圧検出情報とに基づいて、水素タンク３８に残る水素によって今後フォークリフト１１が稼働可能な残り稼働可能時間Ｔｅを算出する（ステップＳ４）。燃料電池ユニットコントローラ４４は、算出した残り稼働可能時間Ｔｅと、予め設定された基準時間Ｔｏとの大小比較を行なう（ステップＳ５）。

残り稼働可能時間Ｔｅが基準時間Ｔｏ以上である場合（ステップＳ５においてＹＥＳ）、燃料電池ユニットコントローラ４４は、燃料電池システム３７に対して通常発電の制御を行なう（ステップＳ６）。

図２（ａ）のグラフは、通常発電制御を表す。横軸は、時刻を表し、縦軸は、キャパシタ４０のキャパシタ電圧Ｖｃを表す。フォークリフト１１の稼働（フォークリフト１１の走行あるいはフォーク１８の荷役動作）に伴ってキャパシタ４０の充電電気が消費（放電）されると共に、キャパシタ４０の充電電気の消費に伴って燃料電池システム３７の発電が制御され、キャパシタ４０のキャパシタ電圧Ｖｃが変動する。図２（ａ）のグラフにおける曲線Ｎは、キャパシタ電圧Ｖｃの変動を表す。時刻ｔ１から時刻ｔ２にわたる期間は、フォークリフト１１が無負荷状態（走行及び荷役のいずれも行われない状態）にあるときである。時刻ｔ１から時刻ｔ２にわたる期間における曲線Ｎの部分Ｎ１は、フォークリフト１１が無負荷状態のときの通常発電制御によるキャパシタ電圧Ｖｃの変動を表す。

燃料電池ユニットコントローラ４４は、通常発電制御の開始時にはキャパシタ電圧Ｖｃを下げる発電制御（発電停止）を行ない、キャパシタ電圧Ｖｃが下限閾値Ｖｃ１になるとキャパシタ電圧Ｖｃを上げる発電制御を行ない、キャパシタ電圧Ｖｃが上限閾値Ｖｃ２（＞Ｖｃ１）になるとキャパシタ電圧Ｖｃを下げる発電制御（発電停止）を行なう。通常発電制御の間のキャパシタ電圧Ｖｃの低下は、車両コントローラ２７、燃料電池ユニットコントローラ４４、冷却装置の作動のための電力消費によるものである。通常発電制御の間のキャパシタ電圧Ｖｃの上昇は、燃料電池システム３７の発電によるものである。

通常発電制御は、フォークリフト１１が無負荷状態のときには電圧計４２によって検出されたキャパシタ電圧Ｖｃが予め設定された下限閾値Ｖｃ１以上且つ予め設定された上限閾値Ｖｃ２以下となるように、つまりキャパシタ電圧Ｖｃを閾値Ｖｃ１，Ｖｃ２間に維持するように、燃料電池システム３７を発電させる制御である。電圧範囲〔Ｖｃ１，Ｖｃ２〕で示す電圧維持レベルは、急な負荷に備えた高さに設定されている。

無負荷状態における通常発電制御は、燃料電池ユニットコントローラ４４、車両コントローラ２７、燃料電池システム３７冷却用の冷却装置（図示略）等の作動を維持するために行われる。

ステップＳ５においてＮＯの場合（残り稼働可能時間Ｔｅが基準時間Ｔｏに満たない場合）、燃料電池ユニットコントローラ４４は、電流計４３によって得られる電流検出情報から把握されるフォークリフト１１の負荷有無情報に基づいて、フォークリフト１１が無負荷状態か否かを判断する（ステップＳ７）。フォークリフト１１が無負荷状態でない場合（ステップＳ７においてＮＯ）、燃料電池ユニットコントローラ４４は、ステップＳ６へ移行する。

フォークリフト１１が無負荷状態である場合（ステップＳ７においてＹＥＳ）、燃料電池ユニットコントローラ４４は、燃料電池システム３７に対して非常発電の制御を行なう（ステップＳ８）。

図２（ｂ）のグラフは、非常発電制御を表す。横軸は、時刻を表し、縦軸は、キャパシタ４０のキャパシタ電圧Ｖｃを表す。図２（ｂ）のグラフにおける曲線Ｅは、キャパシタ電圧Ｖｃの変動を表す。時刻ｔ３から時刻ｔ４にわたる期間は、フォークリフト１１が無負荷状態（走行及び荷役のいずれも行われない状態）にあるときである。時刻ｔ３から時刻ｔ４にわたる期間における曲線Ｅの部分Ｅ１は、フォークリフト１１が無負荷状態のときの非常発電制御によるキャパシタ電圧Ｖｃの変動を表す。

燃料電池ユニットコントローラ４４は、非常発電制御の開始時にはキャパシタ電圧Ｖｃを下げる発電制御（発電停止）を行ない、キャパシタ電圧Ｖｃが下限閾値Ｖｃ３（＜Ｖｃ１）になるとキャパシタ電圧Ｖｃを上げる発電制御を行ない、キャパシタ電圧Ｖｃが上限閾値Ｖｃ４（＞Ｖｃ３であって、本実施形態ではＶｃ４−Ｖｃ３＝Ｖｃ２−Ｖｃ１）になるとキャパシタ電圧Ｖｃを下げる発電制御（例えば発電停止）を行なう。非常発電制御の間のキャパシタ電圧Ｖｃの低下は、車両コントローラ２７、燃料電池ユニットコントローラ４４、冷却装置の作動のための電量消費によるものである。非常発電制御の間のキャパシタ電圧Ｖｃの上昇は、燃料電池システム３７の発電によるものである。この場合の燃料電池システム３７の発電は、電圧範囲〔Ｖｃ４−Ｖｃ３〕を考慮しつつキャパシタ４０の前記した所定時間における平均電圧に変化をもたらさないように制御される発電である。

非常発電制御は、フォークリフト１１が無負荷状態のときにはキャパシタ電圧Ｖｃが予め設定された下限閾値Ｖｃ３以上且つ予め設定された上限閾値Ｖｃ４（＞Ｖｃ３）以下となるように、つまりキャパシタ電圧Ｖｃを閾値Ｖｃ３，Ｖｃ４間に維持するように、燃料電池システム３７を発電させる制御である。

下限閾値Ｖｃ３は、無負荷状態における燃料電池ユニットコントローラ４４、車両コントローラ２７、図示しない冷却装置等の作動を維持するために必要な最小限の値に設定されている。

ステップＳ６又はステップＳ８の処理後、燃料電池ユニットコントローラ４４は、ステップＳ１へ移行する。
燃料電池ユニットコントローラ４４は、燃料電池の出力電圧を下げる状態と判断し、且つ負荷状態判断手段が無負荷状態と判断した場合には、キャパシタ４０の電圧維持レベルを下げる非常発電制御を行なう制御手段である。電圧計４２、電流計４３及び燃料電池ユニットコントローラ４４は、電力供給手段の出力電力を検出する電力検出手段を構成する。

以上は、燃料電池ユニットコントローラ４４による水素補給催促制御であり、ステップＳ６での通常発電制御では、車両コントローラ２７は、無負荷状態でのキャパシタ電圧Ｖｃの平均値が下限閾値Ｖｃ１以上と認識する。しかし、ステップＳ８での非常発電制御では、図２（ｂ）に示すように、無負荷状態でのキャパシタ電圧Ｖｃの低下が長く続くため、車両コントローラ２７は、キャパシタ電圧Ｖｃの平均値が低下したと認識する。図２（ａ），（ｂ）に示すように、負荷有状態のときにはキャパシタ電圧Ｖｃの上下の繰り返し変動が頻繁であるため、車両コントローラ２７は、キャパシタ電圧Ｖｃの平均値が低下したとは認識しない。

つまり、図３のステップＳ６のＮＯの判断以後の無負荷状態が長く続けば、車両コントローラ２７は、キャパシタ電圧Ｖｃの平均値の低下を認識する。そして、図３のステップＳ６のＮＯの判断以後の無負荷状態でのキャパシタ電圧Ｖｃの平均値の低下によってキャパシタ電圧Ｖｃの平均値が予め設定された基準容量Ｘｏに対応する基準キャパシタ電圧以下になると、車両コントローラ２７は、フォークリフト１１の動作に制限を掛ける動作制限制御に移行する。さらに、燃料電池ユニットコントローラ４４は、水素残量が少ない旨の表示を表示装置Ｄに行わせ、且つ水素残量が少ない旨の警報を音声装置Ｈに行わせる。

本実施形態では以下の効果が得られる。
（１）キャパシタ４０の電圧維持レベルを下げる状態にあってフォークリフト１１が無負荷状態にある間は、キャパシタ４０の電圧維持レベルを〔Ｖｃ１，Ｖｃ２〕から〔Ｖｃ３，Ｖｃ４〕へ下げる非常発電制御が行われるため、この間の平均電圧が低下する。従って、非常発電制御の間の容量計測手段による蓄電容量計測は、蓄電容量の減少を計測したことになる。この減少によって蓄電容量が予め設定された基準容量Ｘｏを下回ると、車両コントローラ２７は、走行用モータ２６及び荷役用モータ３０の駆動動作に制限を掛ける。燃料電池ＦＣの燃料（水素）の残量が少なくなったときの容量計測手段による蓄電容量計測は、燃料（水素）の残量が少なくなったことを精度良く反映しており、燃料電池ＦＣの燃料の残量が少なくなった場合の燃料補給の催促が適切に行われる。

（２）キャパシタ４０の電圧維持レベルを下げる状態は、水素タンク３８の水素貯留量が水素を消費してしまうまでの時間にあまり余裕がないときのことであるが、負荷有状態のときには非常発電制御は行われない。従って、蓄電容量Ｘが基準容量Ｘｏ以下にならない限りは、フォークリフト１１の駆動は、制限無く通常の通りに行われ、フォークリフト１１の動作の緩慢化による作業の遅滞は生じない。

（３）非常発電制御におけるキャパシタ４０の電圧降下の継続時間が長いほど、キャパシタ４０の平均電圧の大きな低下の確実性が高まる。無負荷状態における燃料電池ユニットコントローラ４４、車両コントローラ２７、冷却装置等の作動を維持するために必要な最小限の値に下限閾値Ｖｃ３を設定した構成は、キャパシタ４０の平均電圧の大きな低下をもたらす上で、特に好ましい。

（４）フォークリフト１１では、無負荷状態の時間割合が大きい（負荷有状態：無負荷状態＝５５：４５程度の状況が多い）。無負荷状態におけるキャパシタ４０の平均電圧の低下を計測する本実施形態は、無負荷状態の時間割合が大きいフォークリフト１１への適用に、特に好適である。

（５）鉛バッテリを電力供給手段として搭載するように構成されたフォークリフトでは、鉛バッテリの電圧を検出して鉛バッテリの蓄電容量を計測するための容量計測手段（電圧計３６と車両コントローラ２７との組み合わせ）が用いられる。本実施形態のフォークリフト１１は、鉛バッテリと置き換えて燃料電池ユニットＦＵを搭載した構成となっており、鉛バッテリの搭載を前提として用いられる容量計測手段（電圧計３６と車両コントローラ２７との組み合わせ）をそのまま利用しても、残存水素が少なくなった場合に水素補給を運転者に適切に促すことができる。

本発明では、以下のような実施形態も可能である。
○第１の実施形態において、Ｖｃ２−Ｖｃ１≠Ｖｃ４−Ｖｃ３であってもよい。
○第１の実施形態において、キャパシタ４０の電圧基準レベルを下げる場合、下限閾値Ｖｃ１のみを下限閾値Ｖｃ３に下げるようにしてもよい。

○負荷有状態における負荷が小さいような場合（例えば荷物を積まないで走行するような場合）には、図３のステップＳ５のＮＯ以後における負荷有状態においても、非常発電制御を行なうようにしてもよい。この場合、電圧範囲〔Ｖｃ３，Ｖｃ４〕で示す電圧維持レベルを上げるようにしてもよいし、上げないようにしてもよい。電圧維持レベルを上げる場合には、下限閾値Ｖｃ３が閾値Ｖｃ１に達しないようにすればよい。

○水素残量のみからフォークリフト１１の残り稼働可能時間を求めるようにしてもよい。
○フォークリフト１１の時間平均の水素消費量を実験によって予め計測しておき、この実験によって得られる時間平均の水素消費量と、フォークリフト１１の作動経過時間とに基づいて、水素タンク３８における水素残量を算出（推測）するようにしてもよい。

○リフトレバー２２の操作、チルトレバー２３の操作あるいはアクセルペダル２８の踏む込み操作に伴う電気的操作信号の入力の有無に基づいて、車両コントローラ２７がフォークリフト１１の稼働の有無、つまりフォークリフト１１が負荷有状態と無負荷状態とのいずれかであるかを判断するようにしてもよい。この場合、負荷状態判断手段である車両コントローラ２７によって行われた負荷有無判断の情報は、燃料電池ユニットコントローラ４４へ送るようにすればよい。

○燃料電池システムとして、メタノールや天然ガスなど水素以外の燃料を用いて発電する燃料電池システムを採用してもよい。
○フォークリフト以外の他の車両に本発明を適用してもよい。

前記した実施形態から把握できる技術思想について以下にその効果と共に記載する。
〔１〕前記車両は、前記燃料電池システムと蓄電装置とを交換可能な収納室を備えている請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の車両。

蓄電装置を搭載可能であって車両コントローラ２７及び燃料電池ユニットコントローラ４４を備えた車両を利用することができる。
〔２〕前記蓄電容量を知らせる容量報知手段が設けられている前記〔１〕項及び請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の車両。

〔３〕前記車両は、フォークリフトである前記〔１〕，〔２〕項及び請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の車両。
無負荷状態が多いフォークリフトは、本発明の適用対象として好適である。

第１の実施形態を示し、（ａ）は、フォークリフトを示す正面図。（ｂ）は、電気ブロック図。 （ａ）は、通常発電制御を説明するためのグラフ。（ｂ）は、非常発電制御を説明するためのグラフ。 水素補給催促制御プログラムを表すフローチャート。

符号の説明

１１…車両としてのフォークリフト。２６…電動駆動手段としての走行用モータ。２７…燃料補給催促手段としての制限手段及び制御手段としての車両コントローラ。３０…電動駆動手段としての荷役用モータ。３７…燃料電池システム。３８…燃料貯留源としての水素タンク。３８１…貯留量把握手段としての圧力計。３６…容量計測手段を構成する電圧計。４０…蓄電装置としてのキャパシタ。４２…電圧検出手段であって、電力検出手段を構成する電圧計。４３…電力検出手段を構成する電流計。４４…負荷状態判断手段である燃料電池ユニットコントローラ。ＦＣ…燃料電池。ＦＵ…電力供給手段としての燃料電池ユニット。Ｘ…蓄電容量。Ｘｏ…基準容量。Ｔｅ…残り稼働可能時間。Ｔｏ…基準時間。Ｖｃ１，Ｖｃ３…下限閾値。Ｖｃ…キャパシタ電圧。

Claims (5)

1. 電動駆動手段と、前記電動駆動手段へ電力を供給する蓄電装置を含む電力供給手段と、前記蓄電装置の電圧を計測して蓄電容量を計測する容量計測手段と、前記容量計測手段によって計測された蓄電容量が予め設定された基準容量に満たない場合には、燃料補給を催促する燃料補給催促手段と、車両の負荷の状態を判断する負荷状態判断手段とを備えた車両において、
   燃料電池と、前記燃料電池に燃料を供給する燃料貯留源とを備えた燃料電池システムを含む前記電力供給手段と、
   前記燃料貯留源における燃料の貯留量を計測又は推測して把握する貯留量把握手段と、
   前記貯留量把握手段によって把握された燃料貯留量の情報を用いて無負荷時の前記蓄電装置の電圧維持レベルを下げる状態か否かを判断する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記蓄電装置の電圧維持レベルを下げる状態と判断し、且つ前記負荷状態判断手段が無負荷状態と判断した場合には、前記蓄電装置の電圧維持レベルを下げる非常発電制御を行なう車両。
2. 前記制御手段は、前記蓄電装置の電圧維持レベルを下げない状態と判断し、且つ前記負荷状態判断手段が無負荷状態と判断した場合には、前記蓄電装置の電圧維持レベルを下げない通常発電制御を行なう請求項１に記載の車両。
3. 前記蓄電装置の電圧を検出する電圧検出手段を備え、前記通常発電制御は、前記電圧検出手段によって検出された電圧が予め設定された下限閾値以下の場合には、前記蓄電装置の電圧を上げる発電制御であり、前記非常発電制御は、前記下限閾値を低減して設定する制御である請求項２に記載の車両。
4. 前記電力供給手段の出力電力を検出する電力検出手段を備え、前記制御手段は、前記電力検出手段によって得られる電力検出情報と、前記貯留量把握手段によって把握された燃料貯留量の情報とに基づいて、車両の残り稼働可能時間を特定し、特定された前記残り稼働可能時間が予め設定された基準時間に達した場合には、前記制御手段は、前記蓄電装置の電圧維持レベルを下げる状態と判断する請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の車両。
5. 前記燃料補給催促手段は、前記電動駆動手段と、前記電動駆動手段の駆動動作に制限を掛ける制限手段とから構成されている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の車両。

Images