JP2021068518A - 燃料電池車両、及び燃料電池車両の起動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池システムの発電安定性を得つつ、起動時の待機時間を一層短くすることができる燃料電池車両、及び燃料電池車両の起動方法を提供する。【解決手段】燃料電池車両１１は、燃料電池スタック１２と、バッテリＢｔとを有する燃料電池システム１０を搭載している。また燃料電池車両１１は、ＥＣＵ８２により燃料電池システム１０の動作を制御して、起動から走行を許可するまで待機発電を行うと共に、走行を許可した後に運転中発電を行う。起動方法では、運転中発電において低温時効率化レートＲｌに沿うように発電電流を上昇させ、待機発電において発電電力をバッテリＢｔに充電すると共に、低温時効率化レートＲｌよりも上昇率が低い待機時安定化レートＲｗに沿うように発電電流を上昇させる。【選択図】図５

Description

本発明は、燃料電池システムを搭載した燃料電池車両、及び燃料電池車両の起動方法に関する。

燃料電池車両に搭載される燃料電池システムは、特許文献１に開示されているように、燃料電池車両の走行状態に応じた発電要求等に基づき燃料電池スタックの発電量を制御する。また、特許文献１に開示の燃料電池システムは、外部負荷が要求する電圧よりも燃料電池の発電電圧が低い場合に燃料電池の電流制限処理を実施し、その後に上限値以下で燃料電池の出力電流を増加させる処理を行っている。

特開２０１５−２０１４０７号公報

ところで、この種の燃料電池車両は、周辺環境が低温（例えば、氷点下以下）の状態で燃料電池システムを起動する際に、燃料電池スタックが安定的に発電可能な温度になるまで暖機（待機発電）を行う。この暖機中はユーザの走行操作を受け付けないため、待機発電の時間が長いとユーザの使い勝手が低下することになる。

しかしながら、燃料電池車両は、低温起動が想定される場合に燃料電池スタック内の凍結を予防するために、燃料電池スタック内の水分を低下させる掃気処理等を実施している。そのため、待機発電の時間を短くする目的で反応ガスの供給量を急激に増やし続けても、燃料電池スタック内の水分量が足りないために、燃料電池スタックの発電が不安定となってしまう。結局、待機発電の時間短縮が不充分となり、また燃費を悪化させる原因ともなる。

本発明は、上記の課題を解決するものであり、簡単な構成によって燃料電池システムの発電安定性を得つつ、起動時の待機時間を一層短くすることができる燃料電池車両、及び燃料電池車両の起動方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明の第１の態様は、燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックが発電した電力を充電するバッテリとを有する燃料電池システムを搭載し、前記燃料電池スタック及び前記バッテリの電力を用いて走行を行う燃料電池車両であって、当該燃料電池車両は、周辺環境が低温の際、走行に先立って前記燃料電池システムの動作を制御して、起動から走行を許可するまで待機発電を行うと共に、走行を許可した後に運転中発電を行う制御部を有し、前記制御部は、前記運転中発電において、第１電流上昇レートに沿うように前記燃料電池スタックの発電電流を上昇させ、前記待機発電において、前記燃料電池スタックが発電した電力を前記バッテリに充電すると共に、温度情報に基づいて設定された待機時切換電流値を前記燃料電池スタックの発電電流が超えると、前記第１電流上昇レートよりも上昇率が低い第２電流上昇レートに切り替えて当該第２電流上昇レートに沿うように前記燃料電池スタックの発電電流を上昇させる。

また前記の目的を達成するために、本発明の第２の態様は、燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックが発電した電力を充電するバッテリとを有する燃料電池システムを搭載し、前記燃料電池スタック及び前記バッテリの電力を用いて走行を行う燃料電池車両の起動方法であって、当該燃料電池車両は、周辺環境が低温の際、走行に先立って制御部により前記燃料電池システムの動作を制御して、起動から走行を許可するまで待機発電を行うと共に、走行を許可した後に運転中発電を行う構成であり、前記起動方法では、前記運転中発電において、第１電流上昇レートに沿うように前記燃料電池スタックの発電電流を上昇させ、前記待機発電において、前記燃料電池スタックが発電した電力を前記バッテリに充電すると共に、温度情報に基づいて設定された待機時切換電流値を前記燃料電池スタックの発電電流が超えると、前記第１電流上昇レートよりも上昇率が低い第２電流上昇レートに切り替えて当該第２電流上昇レートに沿うように前記燃料電池スタックの発電電流を上昇させる。

上記の燃料電池車両、及び燃料電池車両の起動方法は、簡単な構成によって燃料電池システムの発電安定性を得つつ、起動時の待機時間を一層短くすることができる。

本発明の一実施形態に係る燃料電池車両の全体構成を示す説明図である。 燃料電池システムの電気系統を示すブロック図である。 燃料電池スタックの起動時の発電電流を示すグラフである。 燃料電池システムのＥＣＵ内の機能ブロックを示すブロック図である。 燃料電池車両の起動方法を示すフローチャートである。 燃料電池システムの起動時の動作及び発電電流の変化を示すタイムチャートである。

以下、本発明について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

本発明の一実施形態に係る燃料電池システム１０は、図１に示すように、燃料電池スタック１２、アノード系装置１４、カソード系装置１６及び冷却装置１８を備える。この燃料電池システム１０は、燃料電池車両１１（燃料電池自動車：以下、単に車両１１ともいう）のモータルームに搭載され、燃料電池スタック１２の発電電力をバッテリＢｔや走行用モータＭｔ等に供給して車両１１を走行させる。

燃料電池スタック１２は、アノードガス（水素等の燃料ガス）とカソードガス（エア等の酸化剤ガス）の電気化学反応により発電を行う発電セル２０を複数備える。複数の発電セル２０は、燃料電池スタック１２を車両１１に搭載した状態で、電極面を立位姿勢にして車幅方向に沿って積層された積層体２１に構成されている。なお、複数の発電セル２０は、車両１１の車長方向（前後方向）や重力方向に積層されていてもよい。

各発電セル２０は、電解質膜・電極構造体２２（以下、「ＭＥＡ２２」という）と、ＭＥＡ２２を挟持する一対のセパレータ２４（第１セパレータ２４ａ、第２セパレータ２４ｂ）とで構成される。ＭＥＡ２２は、電解質膜２６（例えば、固体高分子電解質膜（陽イオン交換膜））と、電解質膜２６の一方の面に設けられたアノード電極２８と、電解質膜２６の他方の面に設けられたカソード電極３０とを有する。第１及び第２セパレータ２４ａ、２４ｂは、ＭＥＡ２２と対向し合う面の各々に、アノードガスを流通させるアノードガス流路３２と、カソードガスを流通させるカソードガス流路３４とを形成する。また、複数の発電セル２０の積層により第１及び第２セパレータ２４ａ、２４ｂ同士が対向し合う面には、冷媒を流通させる冷媒流路３６が形成される。

さらに、燃料電池スタック１２は、アノードガス、カソードガス及び冷媒の各々を、積層体２１の積層方向に沿って流通させる図示しない複数の連通孔（アノードガス連通孔、カソードガス連通孔、冷媒連通孔）を備える。アノードガス連通孔はアノードガス流路３２に連通しており、カソードガス連通孔はカソードガス流路３４に連通しており、冷媒連通孔は冷媒流路３６に連通している。

燃料電池スタック１２は、アノード系装置１４によりアノードガスが供給される。燃料電池スタック１２内においてアノードガスは、アノードガス連通孔（アノードガス入口連通孔）を流通してアノードガス流路３２に流入し、アノード電極２８において発電に使用される。発電に使用されたアノードオフガス（未反応の水素を含む）は、アノードガス流路３２からアノードガス連通孔（アノードガス出口連通孔）に流出して燃料電池スタック１２からアノード系装置１４に排出される。

また、燃料電池スタック１２は、カソード系装置１６によりカソードガスが供給される。燃料電池スタック１２内においてカソードガスは、カソードガス連通孔（カソードガス入口連通孔）を流通してカソードガス流路３４に流入し、カソード電極３０において発電に使用される。発電に使用されたカソードオフガスは、カソードガス流路３４からカソードガス連通孔（カソード出口連通孔）に流出して燃料電池スタック１２からカソード系装置１６に排出される。

さらに、燃料電池スタック１２は、冷却装置１８により冷媒が供給される。燃料電池スタック１２内において冷媒は、冷媒連通孔（冷媒入口連通孔）を流通して冷媒流路３６に流入し、発電セル２０を冷却する。発電セル２０を冷却した冷媒は、冷媒流路３６から冷媒連通孔（冷媒出口連通孔）に流出して燃料電池スタック１２から冷却装置１８に排出される。

また本実施形態に係る燃料電池スタック１２は、スタックケース（不図示）内に積層体２１を収容している。積層体２１の積層方向両端には、図示しないターミナルプレート、絶縁プレート、エンドプレートが外方に向かって順に配置されている。エンドプレートは、各発電セル２０の積層方向に沿って締付荷重を付与する。

燃料電池システム１０のアノード系装置１４は、燃料電池スタック１２にアノードガスを供給するアノード供給路４０と、燃料電池スタック１２からアノードオフガスを排出するアノード排出路４２とを有する。また、アノード供給路４０とアノード排出路４２の間には、アノード排出路４２のアノードオフガスに含まれる未反応の水素をアノード供給路４０に戻すためのアノード循環路４４が接続されている。さらに、アノード循環路４４には、アノード系装置１４の循環回路からアノードオフガスを排出するパージ路４６が接続されている。

アノード供給路４０の一端（上流端）には、アノードガス（高圧水素ガス）を貯留するタンク４８が接続されている。タンク４８は、インタンク電磁弁（不図示）の開閉に基づきアノードガスをアノード供給路４０に流出する。

タンク４８と燃料電池スタック１２の間のアノード供給路４０には、アノード系装置１４の補機として、インジェクタ５０、エジェクタ５２が設けられている。インジェクタ５０は、燃料電池システム１０の動作時に、アノード供給路４０よりも上流側（高圧側）のアノードガスが所定の圧力となるように開閉動作して、下流側（低圧側）にアノードガスを噴出する。

エジェクタ５２は、インジェクタ５０から噴出されたアノードガスの移動によって発生する負圧により、アノード循環路４４からアノードオフガスを吸引しつつ下流側の燃料電池スタック１２にアノードガスを供給する。

アノード排出路４２の一端には、アノードオフガスに含まれる水（発電時の生成水）を、アノードオフガスから分離する気液分離器５４が設けられる。気液分離器５４の上部にアノード循環路４４が接続され、気液分離器５４のアノードオフガス（気体）はこのアノード循環路４４に流出する。気液分離器５４の底部には、分離した水を排出するドレイン路５６の一端が接続される。ドレイン路５６には、流路を開閉するドレイン弁５６ａが設けられる。

また、パージ路４６は、ドレイン路５６に接続されると共に、その途上に流路を開閉するパージ弁４６ａを備える。なお、アノード系装置１４は、上記構成に限定されるものではない。例えば、アノード供給路４０には、熱交換器等の他の補機が設けられてもよい。また、インジェクタ５０は複数設けられていてもよい。或いは、アノード循環路４４には、アノードオフガスを循環させる循環ポンプが設けられてもよい。

燃料電池システム１０のカソード系装置１６は、燃料電池スタック１２にカソードガスを供給するカソード供給路５８と、燃料電池スタック１２からカソードオフガスを排出するカソード排出路６０とを有する。カソード供給路５８とカソード排出路６０の間には、カソード供給路５８のカソードガスをカソード排出路６０に迂回させるカソードバイパス路６２が接続されている。

カソード供給路５８には、大気（空気）を圧縮して燃料電池スタック１２に供給するコンプレッサ６４が設けられている。またカソード供給路５８は、コンプレッサ６４の下流側且つカソードバイパス路６２の上流側に供給側開閉弁５８ａを備えると共に、供給側開閉弁５８ａの下流側に加湿器６６を備える。

加湿器６６は、カソード排出路６０の上流側（燃料電池スタック１２側）にも設けられている。加湿器６６は、カソード排出路６０のカソードオフガスに含まれる水分によりカソード供給路５８のカソードガスを加湿する。

また、カソード排出路６０は、加湿器６６の下流側に排出側開閉弁６０ａ及び背圧弁６０ｂを備える。さらに、カソード排出路６０には、アノード系装置１４のドレイン路５６が接続されている。カソードバイパス路６２には、流通するカソードガスの流量を調整する流量調整弁６２ａが設けられている。

なお、カソード系装置１６も、上記の構成に限定されるものではない。例えば、カソード供給路５８には、カソードガスを冷却するインタクーラ等の他の補機が設けられてもよい。また、カソード排出路６０には、気液分離器、エキスパンダ等の他の補機が設けられていてもよい。さらに、カソード供給路５８とカソード排出路６０の間には、カソードオフガスを循環させる循環路（ポンプ等を含む）が設けられていてもよい。

燃料電池システム１０の冷却装置１８は、燃料電池スタック１２に冷媒を供給する冷媒供給路６８と、燃料電池スタック１２から冷媒を排出する冷媒排出路７０とを有する。冷媒供給路６８及び冷媒排出路７０は、冷媒を冷却するラジエータ７２に接続されている。また冷媒供給路６８には、燃料電池スタック１２とラジエータ７２の間で冷媒を循環させる冷媒ポンプ７４が設けられている。

さらに、燃料電池システム１０は、反応ガスの圧力を検出する圧力センサ７６、及び車両１１の周辺環境の温度又は燃料電池システム１０の所定箇所の温度を検出する温度センサ７８を複数有する。圧力センサ７６としては、アノード供給路４０に設けられるアノード供給側圧力センサ７６ａ、カソード供給路５８に設けられるカソード供給側圧力センサ７６ｂ、カソード排出路６０に設けられるカソード排出側圧力センサ７６ｃ等があげられる。温度センサ７８としては、車両１１の外気温を検出する外気温センサ７８ａ、冷媒排出路７０の燃料電池スタック１２の近傍に設けられる冷媒出口温度センサ７８ｂ等があげられる。

以上の燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１２の発電電力を分配する電力系統８０、及び車両１１の電力管理を行うＥＣＵ８２（制御部：Electronic Control Unit）を有する。電力系統８０は、燃料電池スタック１２の発電電力を走行用モータＭｔやバッテリＢｔに電力を供給し、また走行用モータＭｔ（及びコンプレッサ６４等の補機）の回生電力をバッテリＢｔに供給する構成となっている。次に図２を参照して、この電力系統８０について説明する。

燃料電池スタック１２（ＦＣ）と走行用モータ（ＴＲＣ）Ｍｔの間には、燃料電池スタック１２から順に、ＦＣコンタクタ８４、昇圧コンバータ８６（ＦＣＶＣＵ８６という）及びインバータ８８（ＭＯＴＰＤＵ８８という）が直列に接続されている。

また、走行用モータＭｔには、ＢＡＴコンタクタ９０及び昇降圧コンバータ９２（ＢＡＴＶＣＵ９２という）を介してバッテリＢｔが接続されている。ＦＣＶＣＵ８６とＢＡＴＶＣＵ９２の各々は、２次側の接点αで走行用モータＭｔに対して並列に接続されている。さらにＢＡＴＶＣＵ９２の１次側には、複数の補機が並列に接続される。補機としては、例えばカソード系装置１６のコンプレッサ６４、車両１１の空調制御を行うエアコンディショナ９４（Ａ／Ｃ９４という）、車両１１の座席や燃料電池システム１０の所定の補機等を加温する１以上のヒータ９６等があげられる。また、ＢＡＴＶＣＵ９２の一時側には、降圧コンバータ９８（ＤＣ／ＤＣ９８という）が接続されている。ＤＣ／ＤＣ９８は、補機に供給される電力を所定の電圧まで降圧する。

ＦＣコンタクタ８４は、ＥＣＵ８２に接続され、ＥＣＵ８２の制御下に燃料電池スタック１２とＦＣＶＣＵ８６の１次側との接続及び遮断を切り替える。

ＦＣＶＣＵ８６は、チョッパ回路を備える電圧調整装置（Voltage Control Unit）である。ＦＣＶＣＵ８６は、ＥＣＵ８２に接続され、ＥＣＵ８２の制御下に１次側の電圧を昇圧して２次側に印加する。

ＭＯＴＰＤＵ８８は３相ブリッジ型に構成され、接点α（ＦＣＶＣＵ８６及びＢＡＴＶＣＵ９２）側の直流電圧を交流電圧に変換し、ＥＣＵ８２から出力される目標回転数の制御信号に応じて走行用モータＭｔの駆動を制御する。また、ＭＯＴＰＤＵ８８は、走行用モータＭｔの回生時に順変換のコンバータとして機能し、走行用モータＭｔで発生する交流電圧を直流電圧に変換する。

走行用モータＭｔは、ＭＯＴＰＤＵ８８の３相交流電力により回転駆動して、図示しないトランスミッション等を介してこの回転力を車輪に伝達することで、車両１１を推進させる。また車両１１の減速時等において、走行用モータＭｔは、回生電力をバッテリＢｔや補機に出力する発電機となる。

バッテリＢｔは、電力を充放電可能に構成され、走行用モータＭｔや補機の実消費電力に対する燃料電池スタック１２の発電量の不足分を放電する。またバッテリＢｔは、適宜のタイミングにおいて実消費電力に対する燃料電池スタック１２や走行用モータＭｔの発電電力の超過分を充電する。バッテリＢｔの充電状態（ＳＯＣ：state of charge）は、ＥＣＵ８２により監視される。

ＢＡＴコンタクタ９０は、ＥＣＵ８２に接続され、ＥＣＵ８２の制御下にバッテリＢｔとＢＡＴＶＣＵ９２の１次側との接続及び遮断を切り替える。

ＢＡＴＶＣＵ９２は、ＦＣＶＣＵ８６と同様に、チョッパ回路を備える電圧調整装置に構成されている。ＢＡＴＶＣＵ９２は、ＥＣＵ８２に接続され、ＥＣＵ８２の制御下に、力行時には１次側の電圧を昇圧して２次側に印加し、回生時には２次側の電圧を降圧して１次側に印加する。

コンプレッサ６４は、エアポンプＰＤＵ６４ａ（Ａ／ＰＰＤＵ６４ａという）を介してＢＡＴＶＣＵ９２の１次側に接続されている。Ａ／ＰＰＤＵ６４ａは３相ブリッジ型のインバータを備え、１次側の直流電圧を交流電圧に変換し、ＥＣＵ８２から出力される目標回転数の制御信号に応じてコンプレッサ６４の駆動制御を行う。

燃料電池システム１０のＥＣＵ８２は、図示しないプロセッサ、メモリ及び入出力インターフェースを有するコンピュータ（マイクロコントローラを含む）に構成されている。ＥＣＵ８２は、燃料電池システム１０の１回の運転において起動、運転中発電、停止処理を順次制御する。また起動時に、ＥＣＵ８２は、車両１１の走行を一時的に不許可とし、待機発電を実施する。

ＥＣＵ８２は、運転中発電時に、車両１１の走行用モータＭｔの駆動状態を制御するモータＥＣＵ（不図示）からの発電要求指令等に基づき、燃料電池スタック１２の目標発電電流値を設定する。さらにＥＣＵ８２は、目標発電電流値に応じた目標発電電圧値を設定し、ＦＣＶＣＵ８６を介して燃料電池スタック１２からＭＯＴＰＤＵ８８までの電源ラインの電圧を調整する。

そして、ＥＣＵ８２は、目標発電電流値に応じたアノードガスの目標供給量と、アノード供給側圧力センサ７６ａが検出するアノード圧とに基づきインジェクタ５０の開閉等を制御して、適量のアノードガスを燃料電池スタック１２に供給する。また、ＥＣＵ８２は、目標発電電流値に応じたカソードガスの目標供給量と、カソード供給側圧力センサ７６ｂ、カソード排出側圧力センサ７６ｃが検出するカソード圧とに基づきコンプレッサ６４、流量調整弁６２ａ等を制御して、適量のカソードガスを燃料電池スタック１２に供給する。これにより燃料電池スタック１２は、発電要求指令に応じた発電電流を電力系統８０に出力する。

また図３に示すように、ＥＣＵ８２は、燃料電池システム１０の起動において、燃料電池スタック１２の電力をバッテリＢｔに充電すると共に、設定した上限電流値（目標発電電流値）及び電流上昇レートに基づき燃料電池スタック１２の発電を制御する。特に、ＥＣＵ８２は、車両１１の周辺環境が低温（例えば氷点下以下）の際に、上限電流値及び電流上昇レートを複数用意して制御を行うことで、発電安定性を得つつ待機発電の実施期間の短縮化を図っている。

詳細には、ＥＣＵ８２は、低温時において燃料電池スタック１２の発電電流を制限する電流上限値として、低温運転時上限電流値Ｌｏ、待機時上限電流値Ｌｗを設定する。またＥＣＵ８２は、待機発電時に、電流上昇レートの切換タイミングとなる待機時切換電流値Ｌｐｗを設定する。

低温運転時上限電流値Ｌｏは、待機発電後の車両１１の走行許可時に、燃料電池システム１０が運転中発電を行う場合に、燃料電池スタック１２の発電電流を制限するものである。ＥＣＵ８２は、車両１１の走行初期において発電要求指令に応じつつ、低温運転時上限電流値Ｌｏを超えないように燃料電池システム１０の発電を制御する。なお、低温運転時上限電流値Ｌｏは、燃料電池スタック１２の温度や外気温等の温度情報に応じて変動することが好ましい。例えばＥＣＵ８２は、低温運転時上限電流値Ｌｏと温度情報との関係を示す図示しない運転中発電マップ情報（又は関数）を有し、検出した外気温に応じて適宜の低温運転時上限電流値Ｌｏを取得するとよい。

一方、待機時上限電流値Ｌｗは、待機発電の実施時に設定され、燃料電池スタック１２の待機発電の電流を制限するものである。待機時上限電流値Ｌｗは、低温運転時上限電流値Ｌｏよりも低い値であり、例えば、低温運転時上限電流値Ｌｏの３０〜７０％の範囲内に設定される。ＥＣＵ８２は、監視しているバッテリＢｔのＳＯＣから最大充電可能量を算出して、この最大充電可能量と待機発電の実施期間とに基づきバッテリＢｔを適切に充電し得る（廃電を抑えた）待機時上限電流値Ｌｗを算出する。待機発電において、燃料電池スタック１２の発電電流を上昇させてこの待機時上限電流値Ｌｗに達した場合には、ＥＣＵ８２は、燃料電池スタック１２の発電電流を徐々に減少させる制御を行うとよい。

また、待機時切換電流値Ｌｐｗは、温度情報（例えば、外気温、冷媒出口温度）に応じて変動する値であり、氷点下以下では待機時上限電流値Ｌｗよりも低く設定される。ＥＣＵ８２は、待機時切換電流値Ｌｐｗと温度情報との関係を示す図示しない待機時マップ情報（又は関数）を有し、検出した温度情報に応じて適宜の待機時切換電流値Ｌｐｗを設定する。

また、ＥＣＵ８２は、燃料電池スタック１２の発電電流を時間経過に応じて徐々に（線形的に）上昇させる２種類の電流上昇レート（低温時効率化レートＲｌ、待機時安定化レートＲｗ）を設定する（図４も参照）。図３中において低温時効率化レートＲｌ及び待機時安定化レートＲｗは、燃料電池スタック１２の発電電流の傾きとして示される。ＥＣＵ８２は、燃料電池スタック１２の待機発電において、この電流上昇レートに基づきＦＣＶＣＵ８６の目標電流値や目標電圧値を設定すると共に、アノードガス及びカソードガスの供給量を電流上昇レートに応じて変化させる。

低温時効率化レートＲｌは、低温起動の実施時に、燃料電池スタック１２の発電電流を最も効率的に上昇させる第１電流上昇レートである。つまり、ＥＣＵ８２は、燃料電池スタック１２内の発電環境（水分量、温度等）が適切であれば、低温時効率化レートＲｌに沿ってアノードガス及びカソードガスを供給して燃料電池スタック１２を発電させることで、最も短時間に高出力を得ることができる。燃料電池システム１０は、仮に低温時効率化レートＲｌよりも急な傾きで燃料電池スタック１２の発電電流を上昇させた場合には、燃料電池スタック１２の発電安定性が低下する。

一方、待機時安定化レートＲｗは、待機発電における反応ガスと燃料電池スタック１２の水分量のバランスをとることで、発電セル２０の触媒活性（電極の面内活性）を安定的に得つつ発電電流を上昇させるレートである。従って、待機時安定化レートＲｗは、低温時効率化レートＲｌに比べて、電流が上昇する割合（傾き）が緩やかとなっている。

ここで、燃料電池システム１０は、発電セル２０の電極面が凍結することを抑制するために、停止処理時に周辺環境が低温となることが予測される場合に、燃料電池スタック１２内の水分を排出する掃気処理を実施する。この掃気処理により電極面の凍結に伴う発電不能エリアが減るものの、起動時には燃料電池スタック１２内の水分が少なくなる。よって、ＥＣＵ８２は、起動からある程度時間が経過した後、待機時安定化レートＲｗに沿って発電電流を増加させる制御を行う。これにより燃料電池スタック１２内では、発電電流の急な増加に伴う発電安定性の低下が抑制され、また発電に伴って水分が適切に得られる。

具体的には、ＥＣＵ８２は、待機発電の実施中に、先に低温時効率化レートＲｌを設定し、所定のタイミング（発電電流が待機時切換電流値Ｌｐｗを超えた時点）で待機時安定化レートＲｗに切り換える。そして以降の待機発電の実施期間中は、待機時安定化レートＲｗに沿うように燃料電池スタック１２の発電を制御する。

ＥＣＵ８２は、上記の動作を実施するために、メモリに記憶されたプログラム（不図示）を実行することにより、図４に示すような機能ブロックを構築する。具体的には、低温起動判定部１００、バッテリ充電判定部１０１、低温時基準設定部１０２、起動制御部１０４及び運転中発電制御部１０６がＥＣＵ８２内に形成される。

低温起動判定部１００は、燃料電池システム１０の低温起動の実施又は非実施を判定する。低温起動判定部１００は、外気温センサ７８ａの温度情報が所定の温度閾値（例えば、０℃）を下回る場合に低温起動の実施を判定し、温度閾値以上の場合に低温起動の非実施を判定する。なお、低温起動の判定手段は、特に限定されず、他の温度センサ７８（例えば、冷媒出口温度センサ７８ｂ）の温度情報に基づき判定してもよい。或いは、低温起動判定部１００は、前回の停止時の掃気処理を実施した場合に低温起動の実施を判定し、掃気処理の非実施の場合に低温起動の非実施を判定してよい。

バッテリ充電判定部１０１は、燃料電池システム１０の起動時に、バッテリＢｔのＳＯＣに基づき待機発電の発電電力をバッテリＢｔに充電するか否かを判定する。そしてＥＣＵ８２は、バッテリＢｔへの充電を行う場合に、低温時効率化レートＲｌや待機時安定化レートＲｗに沿うように発電電流を上昇させる制御を行う。バッテリＢｔに充電を行わない場合に待機発電の発電電流を高めると、アノードガスが無駄に消費されてしまうからである。

低温時基準設定部１０２は、低温起動判定部１００による低温起動の実施の判定に基づき、低温時における発電電流の上限を規定する低温運転時上限電流値Ｌｏ、及び発電電流の上昇度合を規定する低温時効率化レートＲｌをセットする。すなわち、ＥＣＵ８２は、低温時においてまず基本的な電流上限値及び電流上昇レートを設定する。

起動制御部１０４は、車両１１の起動指令に基づき、アノード系装置１４、カソード系装置１６及び冷却装置１８の各構成の動作を制御して燃料電池スタック１２の待機発電を制御する。この起動制御部１０４内には、待機発電電流設定部１０８、電流判定部１１０、要求電流制御部１１２、待機発電時間判定部１１４及びカウント部１１６が構築される。

待機発電電流設定部１０８は、低温起動を実施した際の待機発電で設定する待機時上限電流値Ｌｗ、待機時切換電流値Ｌｐｗ及び待機時安定化レートＲｗをセットする。待機発電電流設定部１０８は、まずバッテリＢｔのＳＯＣに基づき待機時上限電流値Ｌｗを設定し、次に外気温センサ７８ａの温度に基づき待機時切換電流値Ｌｐｗを設定する。また待機発電電流設定部１０８は、待機発電の開始初期時には低温時効率化レートＲｌに基づき燃料電池スタック１２の発電を実施させる。そして、待機発電電流設定部１０８は、発電電流が待機時切換電流値Ｌｐｗ以上となった場合に、低温時効率化レートＲｌから待機時安定化レートＲｗに切り換える。

電流判定部１１０は、燃料電池スタック１２の出力電流を測定する電流計１１８の検出電流値に基づき発電電流を監視する。例えば、待機発電の開始初期時に、電流判定部１１０は、検出電流値と待機時切換電流値Ｌｐｗを比較する。また例えば、電流判定部１１０は、待機時安定化レートＲｗに切り換えた後は、検出電流値と待機時上限電流値Ｌｗを比較して、検出電流値が待機時上限電流値Ｌｗを超えた場合にはその情報を要求電流制御部１１２に送信する。

要求電流制御部１１２は、低温時基準設定部１０２や待機発電電流設定部１０８により設定された電流上限値及び電流上昇レートに基づき、アノード系装置１４、カソード系装置１６、冷却装置１８、電力系統８０の制御を行う。要求電流制御部１１２は、制御時に適宜の検出部（圧力センサ７６、温度センサ７８、電流計１１８等）の検出情報をフィードバッグすることで、反応ガスの供給量、燃料電池スタック１２の出力及び冷媒の循環速度を調整するとよい。

また、待機発電時間判定部１１４は、待機発電の実施期間を設定し、この実施期間とカウント時間を比較して待機発電の継続又は終了を判定する。この実施期間は、適宜の温度情報に応じて変動するように構成される。例えば、待機発電時間判定部１１４は、温度情報と実施期間の関係を示す図示しない実施期間マップ情報を予め有し、起動時の温度センサ７８（例えば、外気温センサ７８ａ）の温度情報に基づき適宜の実施期間を抽出する。一例として、外気温が−１０℃の場合には実施期間として２０秒をセットし、また外気温が０℃の場合には実施期間として０秒をセットする。またカウント部１１６は、待機発電の開始（起動指令）からの時間を計測し、待機発電時間判定部１１４にカウント時間を提供する。

ＥＣＵ８２の運転中発電制御部１０６は、待機発電の終了後（走行許可後）に、燃料電池システム１０の発電（運転中発電）の動作を制御する。例えば、運転中発電制御部１０６は、運転中発電の初期時に、燃料電池スタック１２の発電電流を低温時効率化レートＲｌに沿って上昇させ、また低温運転時上限電流値Ｌｏ付近で発電電流が一定となる（低温運転時上限電流値Ｌｏ以下とする）ように制御を行う。

運転中発電制御部１０６は、走行許可後に、バッテリＢｔのＳＯＣを監視し続けバッテリＢｔの充電容量に余裕がある場合、且つ発電要求指令に基づく目標発電電流値が小さい場合に充電を継続するとよい。これにより、車両１１の走行（加速等の高負荷時）に使用する電力が一層確実に確保される。

本実施形態に係る燃料電池車両１１（車両１１）は、基本的には以上のように構成され、以下その動作（起動方法）について説明する。

車両１１は、停止状態においてユーザの起動操作（イグニッションやスタータスイッチのオン操作、ユーザからの起動通信等）に基づき燃料電池システム１０のＥＣＵ８２に起動指令を出力する。ＥＣＵ８２は、起動に伴って図４に示す機能ブロックを構築して、適宜の機能部の動作下に図５に示す処理フロー（起動方法）を実行する。

ＥＣＵ８２は、まず低温起動判定部１００により低温起動の実施又は非実施を判定する（ステップＳ１０）。そして、低温起動判定部１００が低温起動の非実施を判定した場合（ステップＳ１０：ＮＯ）には、ステップＳ１１に進み、ステップＳ１１において通常の起動制御を実施する。一方、低温起動判定部１００が低温起動の実施を判定した場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）には、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２において、ＥＣＵ８２は、バッテリＢｔのＳＯＣを取得して（又はバッテリＢｔのチャージ要求の有無に基づき）、待機発電の電力をバッテリＢｔに充電可能か否かを判定する。そして、充電が不能な（チャージ要求がない）場合（ステップＳ１２：ＮＯ）にはステップＳ１１に進む一方で、充電が可能な場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）にはステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３において、ＥＣＵ８２は、低温時基準設定部１０２により低温運転時上限電流値Ｌｏ及び低温時効率化レートＲｌを設定する。さらにＥＣＵ８２は、待機発電電流設定部１０８により待機時上限電流値Ｌｗ、待機時切換電流値Ｌｐｗを設定する（ステップＳ１４）。

その後、要求電流制御部１１２は、低温時効率化レートＲｌに基づいて燃料電池システム１０を制御し待機発電を行う（ステップＳ１５）。この際、ＥＣＵ８２は、電力系統８０のＦＣコンタクタ８４、ＢＡＴコンタクタ９０内で接続状態することで、燃料電池スタック１２の電力をバッテリＢｔに充電させる。なおＥＣＵ８２は、燃料電池スタック１２の電力の一部を他の補機（コンプレッサ６４等）に供給してもよい。

また待機発電中に、電流判定部１１０は、電流計１１８の電流検出値と待機時切換電流値Ｌｐｗとを比較し、電流検出値が待機時切換電流値Ｌｐｗを上回ったか否かを判定する（ステップＳ１６）。電流検出値が待機時切換電流値Ｌｐｗ以下の場合（ステップＳ１６：ＮＯ）には、ステップＳ１５に戻り待機発電を継続する。一方、電流検出値が待機時切換電流値Ｌｐｗを上回った場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）にはステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７において、待機発電電流設定部１０８は、電流上昇レートについて低温時効率化レートＲｌから待機時安定化レートＲｗに設定し直す（切り換える）。

そして、要求電流制御部１１２は、待機時安定化レートＲｗに基づいて燃料電池システム１０を制御し待機発電を継続する（ステップＳ１８）。

さらに、ＥＣＵ８２は、待機発電時間判定部１１４により、起動時の温度に基づき設定した待機発電と実施期間とカウント部１１６のカウント時間とを比較し、カウント時間が実施期間に達したか否かを判定する（ステップＳ１９）。カウント時間が実施期間に達していない場合（ステップＳ１９：ＮＯ）には、ステップＳ１８に戻り待機発電を継続する。一方、カウント時間が実施期間に達した場合（ステップＳ１９：ＹＥＳ）にはステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０において、ＥＣＵ８２は、待機発電電流設定部１０８により待機時上限電流値Ｌｗ及び待機時安定化レートＲｗを解除して待機発電を終了し、運転中発電に移行する。すなわち車両１１は、走行不許可から走行許可状態となり、燃料電池システム１０による運転中発電を実施しつつ走行を行う。

運転中発電において、ＥＣＵ８２の運転中発電制御部１０６は、低温運転時上限電流値Ｌｏ及び低温時効率化レートＲｌに基づく燃料電池システム１０の制御を行う。そして、例えば車両１１が大きく加速した際には、燃料電池スタック１２の発電電流を低温運転時上限電流値Ｌｏにより抑えつつ、バッテリＢｔの充電電力により不足分を補う。従って、車両１１の加速を快適に行うことができる。

次に、上記の起動方法に基づく発電電流の変化及び燃料電池システム１０の各構成の動作について、図６のタイムチャートを参照して説明する。

車両１１は、時点ｔ０において、燃料電池システム１０に起動指令を送信する。これによりＥＣＵ８２は、燃料電池システム１０の動作を制御して待機発電を開始する。この待機発電の開始時に、ＥＣＵ８２は、電流上昇レートとして低温時効率化レートＲｌを設定している（図６中では、電流上昇レートの状態管理として１をセットしている）。この低温時効率化レートＲｌのセット状態において、コンプレッサ６４は、ＥＣＵ８２の制御下に、カソードガスの供給量を時間経過に伴って上昇させる。また冷媒ポンプ７４は、ＥＣＵ８２の制御下に、低温時効率化レートＲｌに応じた流速まで回転速度を高めて冷媒を循環させる。

これにより燃料電池スタック１２の発電電流は、低温時効率化レートＲｌに沿って上昇し、この発電電流がバッテリＢｔに充電される。この開始初期の発電により、燃料電池スタック１２の温度が緩やかに上昇し、燃料電池スタック１２内の水分量も徐々に上昇していく。そして上記したように、ＥＣＵ８２は、燃料電池スタック１２の発電電流（電流計１１８の検出電流値）が待機時切換電流値Ｌｐｗに達するまで、この発電状態を継続する。

発電電流が待機時切換電流値Ｌｐｗを超えた時点ｔ１において、ＥＣＵ８２は、電流上昇レートとして待機時安定化レートＲｗを設定する（図６中では、電流上昇レートの状態管理として２をセットしている）。コンプレッサ６４は、ＥＣＵ８２の制御下にこの待機時安定化レートＲｗに沿うように、時点ｔ０〜ｔ１におけるカソードガスの供給量の上昇率よりも低い上昇率でカソードガスの供給量を上昇させる。同様に、冷媒ポンプ７４は、ＥＣＵ８２の制御下に、待機時安定化レートＲｗに沿って流速（回転速度）徐々に高める。

これにより燃料電池スタック１２の発電電流は、待機時安定化レートＲｗに沿って上昇し、この発電電流がバッテリＢｔに充電される。この時点ｔ１以降の発電において、燃料電池スタック１２は暖気が促進されて温度が上昇し、また内部の水分量も徐々に上昇していく。

ここで、待機発電においてバッテリＢｔの充電を実施しない比較例の制御について説明する。比較例の制御は、バッテリＢｔの充電を行わないために、待機発電中において図６中の２点鎖線で示すように燃料電池スタック１２の発電を高めずに低い発電電流を出力し続ける。燃料電池スタック１２の発電分だけアノードガスを消費することになり燃費の悪化につながるからである。このため、比較例の制御では、燃料電池スタック１２の温度上昇が、本実施形態の制御（バッテリＢｔに充電する制御）による燃料電池スタック１２の温度上昇に比べて緩やかとなる。また比較例の制御では、燃料電池スタック１２内の水分量の上昇が、本実施形態の制御による水分量の上昇に比べて緩やかになる。従って、比較例の制御では、時点ｔ１以降において行う待機発電の実施期間が大幅に長くなる。なお図６中では、比較例の制御でも、本実施形態の走行許可となる時点ｔ３において走行許可とした例を示しているが、実際の制御上は燃料電池スタック１２が安定的に発電できる温度まで待機発電を継続して走行を許可しない制御を行う。

一方、本実施形態の制御では、燃料電池スタック１２の発電電流が安定的に増えることで、燃料電池スタック１２の温度及び内部の水分量の上昇が速まり、待機発電の実施期間が短くなる。さらに待機発電のバッテリＢｔへの充電によりアノードガスの消費が無駄とならない。

また、発電電流が待機時上限電流値Ｌｗ以上となる時点ｔ２以降において、ＥＣＵ８２は、発電電流を減らす処理を行う。待機時上限電流値ＬｗはバッテリＢｔのＳＯＣに基づき設定されるので、発電電流が待機時上限電流値Ｌｗ以上となった場合は、バッテリＢｔのＳＯＣが充分に高くなった状態と言え、また時点ｔ２から待機発電が終了する時点ｔ３まの期間は短い。このため、時点ｔ２以降は燃料電池スタック１２の発電電流を減らすことで、アノードガスの消費を抑制することを優先する。燃料電池スタック１２の発電量を抑える制御を行っても、燃料電池スタック１２の温度及び内部の水分量を上昇させることができる。

そして、車両１１は、待機発電の実施期間が終了する時点ｔ３において車両１１の走行を許可する。この際、ＥＣＵ８２は、電流上昇レートとして待機時安定化レートＲｗから低温時効率化レートＲｌに再び設定し直す（図６中では、電流上昇レートの状態管理として１をセットしている）。このため、時点ｔ３以降においてコンプレッサ６４は、この低温時効率化レートＲｌに沿ってカソードガスの供給量を上昇させ、また低温運転時上限電流値Ｌｏ付近で運転中発電が一定となるように供給量を調整する。同様に、冷媒ポンプ７４は、低温時効率化レートＲｌに沿って流速（回転速度）を上昇させ、また低温運転時上限電流値Ｌｏ付近で運転中発電が一定となるように流速を調整する。

燃料電池スタック１２は、待機発電時に内部の水分量が目標含水量Ｗｔに達していることで、運転中発電において安定的に発電を行うことができ、また発電電流が上昇する期間も短くなる。これに対し比較例の制御では、走行許可以後も、燃料電池スタック１２の水分量が少ないので水素イオンの移動効率が低くなる。そして燃料電池スタック１２の温度が低い場合には電極の面内活性が不充分のままとなる。そのため比較例の制御では、運転中発電が不安定となっており、例えば、発電電流が乱高下している。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されず、発明の要旨に沿って種々の改変が可能である。低温時効率化レートＲｌ及び待機時安定化レートＲｗを用いた本実施形態の制御は、低温起動の実施中だけでなく、他の状態で実施してもよい。例えば、車両１１は、燃料電池スタック１２内が乾燥状態である場合に、同様の制御（起動方法）を行って燃料電池システム１０を起動してもよい。

また、ＥＣＵ８２は、低温運転時上限電流値Ｌｏ、待機時上限電流値Ｌｗ、待機時切換電流値Ｌｐｗ等について必要に応じて設定すればよい。例えば、バッテリＢｔのＳＯＣが低い場合に、待機時上限電流値Ｌｗを設定せずに待機時安定化レートＲｗに沿った発電電流の上昇を継続してもよい。また例えば、温度が氷点下付近であれば運転中発電において燃料電池スタック１２の温度が低下し難いので、低温運転時上限電流値Ｌｏを設定せずに発電電流を高めてもよい。

上記の実施形態から把握し得る技術的思想及び効果について、以下に記載する。

本発明の第１の態様は、燃料電池スタック１２と、燃料電池スタック１２が発電した電力を充電するバッテリＢｔとを有する燃料電池システム１０を搭載し、燃料電池スタック１２及びバッテリＢｔの電力を用いて走行を行う燃料電池車両１１であって、当該燃料電池車両１１は、周辺環境が低温の際、走行に先立って燃料電池システム１０の動作を制御して、起動から走行を許可するまで待機発電を行うと共に、走行を許可した後に運転中発電を行う制御部（ＥＣＵ８２）を有し、制御部は、運転中発電において、第１電流上昇レート（低温時効率化レートＲｌ）に沿うように燃料電池スタック１２の発電電流を上昇させ、待機発電において、燃料電池スタック１２が発電した電力をバッテリＢｔに充電すると共に、温度情報に基づいて設定された待機時切換電流値Ｌｐｗを燃料電池スタック１２の発電電流が超えると、第１電流上昇レートよりも上昇率が低い第２電流上昇レート（待機時安定化レートＲｗ）に切り替えて当該第２電流上昇レートに沿うように燃料電池スタック１２の発電電流を上昇させる。

上記の燃料電池車両１１は、待機発電において、第１電流上昇レート（低温時効率化レートＲｌ）よりも上昇率が低い第２電流レート（待機時安定化レートＲｗ）に沿って燃料電池スタック１２の発電を制御する。これにより発電安定性を得つつ、発電電流をバッテリＢｔに充電していくことができる。すなわち、第２電流レートに沿った反応ガスの供給量により、燃料電池スタック１２内の水分量のバランスをとりつつ発電電流を安定的に上昇させて、この発電による昇温に伴い電極面の面内活性が不安定な温度領域を短時間に抜けることができる。結果的に、燃料電池車両１１は待機発電の実施期間を大幅に短くすることができる。また、燃料電池車両１１は、待機発電においてバッテリＢｔの充電量を増やすため、走行許可後も燃料電池スタック１２の出力電力を少なくすることができ、発電安定性を良好に維持することが可能となる。

制御部（ＥＣＵ８２）は、燃料電池システム１０の起動時に、周辺環境が低温の状態で行う低温起動の実施又は非実施を判定し、低温起動の実施の判定に伴い第１電流上昇レート（低温時効率化レートＲｌ）及び第２電流上昇レート（待機時安定化レートＲｗ）に沿った制御を行う。燃料電池車両１１は、電極面の面内活性が低い低温起動において第１及び第２電流上昇レートに沿った制御を行うことで、低温の状態の燃料電池スタック１２をよりスムーズに昇温していくことができる。

また、制御部（ＥＣＵ８２）は、燃料電池システム１０の起動時に、バッテリＢｔの充電状態を取得して、充電状態に基づき第１電流上昇レート（低温時効率化レートＲｌ）及び第２電流上昇レート（待機時安定化レートＲｗ）に沿った制御を行う否かを判定する。これにより、燃料電池車両１１は、燃料電池スタック１２の待機発電の電力をバッテリＢｔに確実に充電することができ、燃費の悪化を一層抑制することが可能となる。

また、制御部（ＥＣＵ８２）は、待機発電の開始直後から待機時切換電流値Ｌｐｗを燃料電池スタック１２の発電電流が超えるまでの間、第１電流上昇レート（低温時効率化レートＲｌ）に沿うように燃料電池スタック１２の発電電流を上昇させる。これにより、燃料電池車両１１は、待機発電の開始直後に燃料電池スタック１２の発電電流を短時間に上昇しても問題ない期間では第１電流上昇レートに沿わせることで時間短縮を図り、その後に第２電流上昇レートに沿わせることで発電安定性を得ることができる。

また、制御部（ＥＣＵ８２）は、温度情報と待機時切換電流値Ｌｐｗとの関係を示す待機時マップ情報を有し、燃料電池システム１０の起動時に待機時マップ情報を参照して、取得した温度情報に基づき待機時切換電流値Ｌｐｗを設定する。これにより、第１電流上昇レート（低温時効率化レートＲｌ）から第２電流上昇レート（待機時安定化レートＲｗ）に切り換わるタイミングを、温度情報に基づく待機時切換電流値Ｌｐｗによって適切に設定することができる。

また、制御部（ＥＣＵ８２）は、バッテリＢｔの充電状態に基づき待機発電における燃料電池スタック１２の発電電流の上限である待機時上限電流値Ｌｗを設定し、燃料電池スタック１２の発電電流が待機時上限電流値Ｌｗ以下となるように制御する。燃料電池車両１１は、バッテリＢｔの充電状態に応じて設定された待機時上限電流値Ｌｗ以下となるように待機発電を行うことで、バッテリＢｔに電力を確実に充電させることができる。

また、制御部（ＥＣＵ８２）は、第２電流上昇レート（待機時安定化レートＲｗ）に沿うように燃料電池スタック１２の発電電流を上昇させる制御を、当該発電電流が待機時上限電流値Ｌｗを超えるまで実施する。これにより、燃料電池車両１１は、待機発電をより安定的に継続して燃料電池スタック１２を昇温することができる。

また、制御部（ＥＣＵ８２）は、運転中発電の発電電流の上限である運転時上限電流値（低温運転時上限電流値Ｌｏ）を設定し、燃料電池スタック１２の発電電流を運転時上限電流値以下に抑える。燃料電池車両１１は、運転中発電時に、発電電流が大きい程燃料電池スタック１２内の生成水（水分量）が増加することで発電が不安定となるが、運転時上限電流値を設定して燃料電池スタック１２の発電電流を抑えることで発電安定性を良好に確保することができる。

また、制御部（ＥＣＵ８２）は、燃料電池システム１０の起動時に、取得した温度情報に基づき待機発電の実施期間を設定し、カウント時間が待機発電の実施期間を経過すると運転中発電に移行する。燃料電池車両１１は、温度情報に基づく実施期間だけ待機発電を実施することで、待機発電が長くなることを回避してユーザの使用性を高めることができる。また待機発電の電力をバッテリＢｔに充電しているので、待機発電が終了しても運転中発電時の電力不足を良好に補うことができる。

また、本発明の第２の態様は、燃料電池スタック１２と、燃料電池スタック１２が発電した電力を充電するバッテリＢｔとを有する燃料電池システム１０を搭載し、燃料電池スタック１２及びバッテリＢｔの電力を用いて走行を行う燃料電池車両１１の起動方法であって、当該燃料電池車両１１は、周辺環境が低温の際、走行に先立って制御部（ＥＣＵ８２）により燃料電池システム１０の動作を制御して、起動から走行を許可するまで待機発電を行うと共に、走行を許可した後に運転中発電を行う構成であり、起動方法では、運転中発電において、第１電流上昇レート（低温時効率化レートＲｌ）に沿うように燃料電池スタック１２の発電電流を上昇させ、待機発電において、燃料電池スタック１２が発電した電力をバッテリＢｔに充電すると共に、温度情報に基づいて設定された待機時切換電流値Ｌｐｗを燃料電池スタック１２の発電電流が超えると、第１電流上昇レートよりも上昇率が低い第２電流上昇レート（待機時安定化レートＲｗ）に切り替えて当該第２電流上昇レートに沿うように燃料電池スタック１２の発電電流を上昇させる。これにより、燃料電池車両１１の起動方法では、簡単な構成によって燃料電池システム１０の発電安定性を得つつ、起動時の待機期間を一層短くすることができる。

１０…燃料電池システム １１…燃料電池車両（車両）
１２…燃料電池スタック １４…アノード系装置
１６…カソード系装置 １８…冷却装置
７８…温度センサ ８２…ＥＣＵ
Ｂｔ…バッテリ Ｌｏ…低温運転時上限電流値
Ｌｐｗ…待機時切換電流値 Ｌｗ…待機時上限電流値
Ｒｌ…低温時効率化レート Ｒｗ…待機時安定化レート

Claims (10)

1. 燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックが発電した電力を充電するバッテリとを有する燃料電池システムを搭載し、前記燃料電池スタック及び前記バッテリの電力を用いて走行を行う燃料電池車両であって、
   当該燃料電池車両は、周辺環境が低温の際、走行に先立って前記燃料電池システムの動作を制御して、起動から走行を許可するまで待機発電を行うと共に、走行を許可した後に運転中発電を行う制御部を有し、
   前記制御部は、
   前記運転中発電において、第１電流上昇レートに沿うように前記燃料電池スタックの発電電流を上昇させ、
   前記待機発電において、前記燃料電池スタックが発電した電力を前記バッテリに充電すると共に、温度情報に基づいて設定された待機時切換電流値を前記燃料電池スタックの発電電流が超えると、前記第１電流上昇レートよりも上昇率が低い第２電流上昇レートに切り替えて当該第２電流上昇レートに沿うように前記燃料電池スタックの発電電流を上昇させる
   燃料電池車両。
2. 請求項１記載の燃料電池車両において、
   前記制御部は、前記燃料電池システムの起動時に、周辺環境が低温の状態で行う低温起動の実施又は非実施を判定し、前記低温起動の実施の判定に伴い前記第１電流上昇レート及び前記第２電流上昇レートに沿った制御を行う
   燃料電池車両。
3. 請求項１又は２記載の燃料電池車両において、
   前記制御部は、前記燃料電池システムの起動時に、前記バッテリの充電状態を取得して、前記充電状態に基づき前記第１電流上昇レート及び前記第２電流上昇レートに沿った制御を行う否かを判定する
   燃料電池車両。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池車両において、
   前記制御部は、前記待機発電の開始直後から前記待機時切換電流値を前記燃料電池スタックの発電電流が超えるまでの間、前記第１電流上昇レートに沿うように前記燃料電池スタックの発電電流を上昇させる
   燃料電池車両。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池車両において、
   前記制御部は、前記温度情報と前記待機時切換電流値との関係を示す待機時マップ情報を有し、前記燃料電池システムの起動時に前記待機時マップ情報を参照して、取得した温度情報に基づき前記待機時切換電流値を設定する
   燃料電池車両。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池車両において、
   前記制御部は、前記バッテリの充電状態に基づき前記待機発電における前記燃料電池スタックの発電電流の上限である待機時上限電流値を設定し、前記燃料電池スタックの発電電流が前記待機時上限電流値以下となるように制御する
   燃料電池車両。
7. 請求項６記載の燃料電池車両において、
   前記制御部は、前記第２電流上昇レートに沿うように前記燃料電池スタックの発電電流を上昇させる制御を、当該発電電流が前記待機時上限電流値を超えるまで実施する
   燃料電池車両。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の燃料電池車両において、
   前記制御部は、前記運転中発電の発電電流の上限である運転時上限電流値を設定し、前記燃料電池スタックの発電電流を前記運転時上限電流値以下に抑える
   燃料電池車両。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃料電池車両において、
   前記制御部は、前記燃料電池システムの起動時に、取得した温度情報に基づき前記待機発電の実施期間を設定し、カウント時間が前記待機発電の実施期間を経過すると前記運転中発電に移行する
   燃料電池車両。
10. 燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックが発電した電力を充電するバッテリとを有する燃料電池システムを搭載し、前記燃料電池スタック及び前記バッテリの電力を用いて走行を行う燃料電池車両の起動方法であって、
    当該燃料電池車両は、周辺環境が低温の際、走行に先立って制御部により前記燃料電池システムの動作を制御して、起動から走行を許可するまで待機発電を行うと共に、走行を許可した後に運転中発電を行う構成であり、
    前記起動方法では、
    前記運転中発電において、第１電流上昇レートに沿うように前記燃料電池スタックの発電電流を上昇させ、
    前記待機発電において、前記燃料電池スタックが発電した電力を前記バッテリに充電すると共に、温度情報に基づいて設定された待機時切換電流値を前記燃料電池スタックの発電電流が超えると、前記第１電流上昇レートよりも上昇率が低い第２電流上昇レートに切り替えて当該第２電流上昇レートに沿うように前記燃料電池スタックの発電電流を上昇させる
    燃料電池車両の起動方法。

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