JP4193639B2 - 燃料電池搭載車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池の発電電力を用いてモータを駆動させ、駆動トルクによって走行する燃料電池搭載車両の制御装置に関する。

従来より、燃料電池を搭載した車両を走行開始させるに際して、走行トルクを発生させる駆動モータや、燃料電池を起動させるための補機に電力を供給するために、二次電池に蓄積しておいた電力を駆動モータや補機に供給する技術が、下記の特許文献１や特許文献２などにて知られている。

特許文献１には、燃料電池システムが起動を完了するまでには時間を要するため、起動するまでの間は二次電池を電源として駆動モータによる走行を行う移動体用燃料電池システムが記載されている。このような移動体用燃料電池システムでは、燃料電池が運転中で車両が停止している時には、二次電池に通常よりも高い目標充電量を設定して十分な充電量を確保しておく。そして、この移動体用燃料電池システムでは、次回の燃料電池の起動時に、燃料電池起動中における駆動源を二次電池として、駆動モータに電力供給をしている。

特許文献２には、車両の走行トルクを発生させるための駆動源としてエンジン及び燃料電池装置を備え、現在位置と目的地との距離によって燃料電池装置の起動の要否を判定するエネルギ出力装置が記載されている。このようなエネルギ出力装置では、燃料電池装置を起動して燃料電池から安定した電力を取り出すためにはある程度の起動時間を要するために、現在位置から目的地までの距離が所定距離よりも近い場合には燃料電池装置の起動を禁止し、エンジンのみを駆動エネルギ源として使用している。
特開２００２−２８９２０９号公報 特開２００２−３４３４０１号公報

上述した特許文献１に記載された移動体用燃料電池システムにおいて、燃料電池の起動中に二次電池の電力を駆動モータに供給して車両走行をさせるためには、二次電池に充電された電力を駆動モータのみならず燃料電池を起動させるための補機にも供給する必要がある。そのため、燃料電池の起動中に走行を開始させるためには、二次電池に十分な充電量が要求され、車両を停止する前に充電量を確保するだけでなく、二次電池自体の容量を大きくする必要があった。

したがって、従来においては、二次電池として容量が大きいものを使用する必要があり、結果としてコストの増大を招いていた。また、車両を停止する前に二次電池の充電量を確保する技術では、車両を停止させる際に、十分に充電を行ってから燃料電池の発電を停止する必要がある。したがって、従来においては、燃料電池の発電が停止するまでの待機時間が必要であり、ユーザに対する簡便性を損なうという問題点がった。

一方、特許文献２に記載されているように、駆動モータのみならずエンジンをも駆動源として搭載した燃料電池システムにおける二次電池は、容量があまり大きくないものが使用可能であるが、駆動モータに必要な電力と補機に必要な消費電力が同時に高くなったような場合は、二次電池から持出す電力が過大になって二次電池の過放電が発生する可能性がある。特に、燃料電池起動途中において、電流消費が比較的大きい補機を駆動開始させた時に、駆動モータの電力消費が最大となった場合には、二次電池の過放電が発生する可能性が高くなる。

このような二次電池の過放電の発生を防止するためには、単に充電量を高くしておくだけでなく、二次電池の最大可能放電能力を高くする必要がある。したがって、二次電池の過放電を防止するためには、単に大きい容量の二次電池を使用するのみでは対応することが困難であった。

そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、燃料電池の起動中に二次電池に充電した電力のみによって車両走行を開始させた場合に、二次電池の過放電を防止すると共に、車両走行に必要な走行トルクを確実に発生させることができる燃料電池搭載車両の制御装置を提供することを目的とする。

本発明では、電気化学反応を行って発電する燃料電池及び当該燃料電池を発電させる補機を有する燃料電池システムを起動させて、充電した燃料電池の発電電力を二次電池から駆動モータに供給して燃料電池搭載車両を走行させるに際し、当該燃料電池搭載車両の制御装置では、二次電池の放電電力を補機に供給して燃料電池の起動状態を監視し、当該燃料電池の起動が開始された後における走行開始許可タイミングとなる所定の状態になった場合に、二次電池の充電電力及び燃料電池が起動完了するまでの時間に基づいて二次電池の放電電力の上限値を設定し、当該上限値を二次電池から駆動モータに供給させて駆動トルクを発生させることにより、上述の課題を解決する。

本発明に係る燃料電池搭載車両の制御装置によれば、燃料電池の起動状態が所定の状態になった場合に、二次電池の充電電力及び燃料電池が起動完了するまでの時間に基づいて二次電池の放電電力の上限値を設定し、当該上限値を二次電池から駆動モータに供給させて駆動トルクを発生させるので、燃料電池の起動中に二次電池に充電した電力のみによって車両走行を開始させた場合に、二次電池の過放電を防止すると共に、車両走行に必要な走行トルクを確実に発生させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

本発明は、例えば図１に示すように構成された燃料電池車両に適用される。

［燃料電池車両の構成］
この燃料電池車両は、駆動モータ１に供給する電力を燃料電池システム２により発電させると共に二次電池３に蓄積しておき、燃料電池システム２又は二次電池３から駆動モータ１に電力供給をすることにより、駆動モータ１に走行トルクを発生させるものである。

また、この燃料電池車両は、駆動モータ１と二次電池３との間の電力線にメインスイッチ４が設けられると共に、二次電池３と駆動モータ１との間に変圧回路５が設けられ、更に、駆動モータ１、燃料電池システム２及び二次電池３の動作を制御する車両制御部６を備える。

駆動モータ１は、例えば三相交流モータからなり、図示しないインバータによって燃料電池システム２又は二次電池３からの直流電力が所望の交流電力に変換されて供給される。これにより、駆動モータ１では、燃料電池車両が走行するための走行トルクを発生する。

燃料電池システム２は、駆動モータ１に供給するための電力を発電する燃料電池スタック１１、当該燃料電池スタック１１を発電させるための補機１２及び当該補機１２を制御する燃料電池起動制御部１３を備えて構成されている。

燃料電池スタック１１は、発電反応を発生させるための水素を多量に含む燃料ガスと酸素を含む酸化剤ガスとが供給されることによって発電する。この燃料電池スタック１は、例えば、固体高分子電解質膜を挟んで、酸化剤ガスとして空気が供給される空気極と燃料ガスとして水素が供給される水素極とを対設した燃料電池セル構造体をセパレータで挟持し、セル構造体を複数積層することによって構成されている。すなわち、この燃料電池スタック１による発電は、水素極にて水素が電子を放出してイオン化し、生成された水素イオン（Ｈ^＋）が高分子電解質膜を通過してカソード極に到達し、この水素イオンが空気極にて酸素と結合して水（Ｈ_２Ｏ）を生成することによって行われる。

補機１２は、燃料電池スタック１１に水素ガスを供給するための水素貯蔵タンクや水素圧力調整弁、循環ポンプが配管によって接続されてなる水素供給系、燃料電池スタック１１に空気を供給するためのコンプレッサや空気圧力調整弁が配管によって接続されてなる空気供給系、燃料電池スタック１１の温度を調整する冷却水循環系を備えて構成されている。

このような補機１２は、燃料電池スタック１１を発電させるに際して、二次電池３からの電力が、変圧回路５によって電圧調整されて供給される。また、補機１２は、上述の各部が燃料電池起動制御部１３からの制御信号によって制御されることにより、燃料電池スタック１１に要求される発電量に応じた水素や空気を供給するように動作する。

燃料電池起動制御部１３は、補機１２を制御して燃料電池スタック１１の発電反応を制御する。この燃料電池起動制御部１３は、例えば図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶部に、燃料電池スタック１１を起動して駆動モータ１や二次電池３に電力供給を行う一連の処理手順を記述したプログラムを格納し、補機１２に含まれる各種センサからの信号を読み込み、当該プログラムを図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）等によって実行して補機１２へと制御信号を送る。

二次電池３は、燃料電池システム２の発電電力や駆動モータ１の回生電力が供給され、当該供給された電力を充電する。また、二次電池３は、駆動モータ１や補機１２を駆動させるに際して、蓄積した電力を放電する。この二次電池３による充放電動作は、車両制御部６によって監視され、車両制御部６からの制御信号に応じて制御される。

車両制御部６は、燃料電池システム２の発電電力及び二次電池３の充電電力を駆動モータ１に供給して、駆動モータ１に走行トルクを発生させる制御をする。このとき、車両制御部６では、メインスイッチ４の開閉動作を制御することにより、燃料電池システム２と駆動モータ１及び二次電池３との接続状態を制御する。

また、車両制御部６は、燃料電池車両の走行開始時であって、燃料電池スタック１１の起動時に燃料電池システム２及び駆動モータ１を制御する起動時走行制御部２１を備える。この車両制御部６では、例えば図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶部に、燃料電池システム２や二次電池３を制御して駆動モータ１に電力供給を行う一連の処理手順を記述したプログラムを格納し、当該プログラムを図示しないＣＰＵ等によって実行して車両起動処理を行う。

この車両起動処理は、運転者の車両操作に応じて燃料電池車両を走行開始させる時に、、二次電池３の電力によって補機１２を駆動開始させて燃料電池システム２の起動を開始させ、燃料電池スタック１１の起動が完了したらメインスイッチ４を閉状態にして、燃料電池スタック１１から駆動モータ１への電力供給を開始する。ここで、車両起動処理では、燃料電池スタック１１の起動開始時からメインスイッチ４を閉状態にする時刻までの間、二次電池３の電力のみを用いた駆動モータ１による走行開始の許可時期、及び二次電池３から駆動モータ１に供給する上限電力を演算する。

［燃料電池車両による車両起動処理］
つぎに、上述したように構成された燃料電池車両における車両起動処理の処理手順について図２のフローチャートを参照して説明する。

燃料電池車両では、例えば車両運転者によってＩＧＮスイッチがオン状態とされたことを車両制御部６により検出したことに応じ、補機１２を動作させて燃料電池スタック１１を発電可能な状態にする制御信号を燃料電池起動制御部１３に送る。そして、車両制御部６では、燃料電池スタック１１の起動が開始された後における走行開始許可タイミングを演算するために、ステップＳ１の処理を開始する。なお、車両制御部６では、後述するように、二次電池３の充電電力によって駆動モータ１を駆動開始して、燃料電池車両を走行開始するまでステップＳ１以降の処理を繰り返す。

このステップＳ１においては、起動時走行制御部２１により、例えば図示しないメモリに記憶しておいた燃料電池スタック１１の起動度合いを示す起動状態遷移番号を読み出す。この起動状態遷移番号は、燃料電池スタック１１の暖機作業等を行うことによって起動が進むに従って、起動時走行制御部２１により値が大きく設定される。ここで、起動時走行制御部２１は、補機１２及び燃料電池スタック１１の状態を制御する燃料電池起動制御部１３から、燃料電池スタック１１の起動状態を示す情報を受けることによって、起動状態遷移番号を更新する。

そして、起動時走行制御部２１では、燃料電池スタック１１によって安定した発電ができない起動初期状態であると起動状態遷移番号の値から判定した場合には、ステップＳ２に処理を進め、前回の車両起動処理にてステップＳ２〜ステップＳ４を行っていて起動初期状態でないと起動状態遷移番号の値から判定した場合には、ステップＳ５に処理を進める。

ステップＳ２においては、起動時走行制御部２１により、図３に示すような処理を行うことにより、燃料電池スタック１１の起動方式を選択する。すなわち、起動時走行制御部２１では、予め設定しておいた複数の起動方式Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・のうち、何れかの起動方式を選択し（ステップＳ１１）、当該選択した起動方式を決定して燃料電池起動制御部１３に起動方式を指定する制御信号を送る（ステップＳ１２）。

ここで、起動時走行制御部２１は、燃料電池車両周囲の環境状況、例えば大気温度が所定値以上か否かに応じて異なる起動方式を選択しても良く、燃料電池スタック１１の温度調整をするための純水温度が所定以上か否かに応じて異なる起動方式を選択しても良い。

次に起動時走行制御部２１は、ステップＳ３において二次電池３の充電量を読み込み、ステップＳ４において読み込んだ二次電池３の充電量を用いて、図４に示すような処理を行うことにより、二次電池３の電力のみを使用した走行を開始させることを許可するための走行許可判定番号ＳＲＵＮを求める。

すなわち、起動時走行制御部２１では、先ず図５に示すように、起動方式ごとに、燃料電池スタック１１の起動時の二次電池３の充電量（ＳＯＣ０）と走行許可番号ＳＲＣとの関係を設定したマップデータを参照する。そして、起動時走行制御部２１では、二次電池３の充電量（ＳＯＣ）が高いほど、当該二次電池３の電力により走行を許可するための走行許可番号ＳＲＣを低く設定し、ステップＳ３にて選択した起動方式及びステップＳ４にて検出した二次電池３のＳＯＣに応じた走行許可番号ＳＲＣを求める（ステップＳ２１）。そして、起動時走行制御部２１では、求めた走行許可番号ＳＲＣを、後のステップＳ５及びステップＳ６にて燃料電池車両の走行開始をするか否かを判定するための走行許可判定番号ＳＲＵＮに設定する（ステップＳ２２）。

次のステップＳ５においては、起動時走行制御部２１により、起動状態遷移番号が、ステップＳ４にて設定した走行許可判定番号ＳＲＵＮ以上か否かを判定することにより、燃料電池スタック１１の起動状態を示す起動状態遷移番号が走行許可判定番号ＳＲＵＮとなったか否かを判定し、二次電池３の電力を使用した燃料電池車両の走行を許可するか否かを判定する。起動時走行制御部２１では、起動状態遷移番号が走行許可判定番号ＳＲＵＮとなった場合には燃料電池車両の走行を許可すると判定してステップＳ６に処理を進める。

ステップＳ６においては、起動時走行制御部２１により、起動状態遷移番号が走行許可判定番号ＳＲＵＮと同値か否かを判定し、起動状態遷移番号と走行許可判定番号ＳＲＵＮとが同値であると判定した場合にはステップＳ７に処理を進め、起動状態遷移番号が走行許可判定番号ＳＲＵＮよりも大きい場合には、ステップＳ８に処理を進める。

ステップＳ７においては、起動時走行制御部２１により、図６に示すような処理を行うことにより、二次電池３の放電電力のみによって駆動モータ１に駆動トルクを発生させて走行させるときの、二次電池３から駆動モータ１に供給する電力の上限値を算出する処理を行う。

すなわち、起動時走行制御部２１では、先ず図７に示すように、起動方式ごとに設定した、起動状態遷移番号と、燃料電池スタック１１の起動終了までの時間との関係を設定したマップデータを参照する。そして、起動時走行制御部２１では、前のステップＳ２にて選択された起動方式、及びステップＳ６にて走行許可判定番号ＳＲＵＮと同値と判定された起動状態遷移番号に応じて、図７のマップデータを参照して燃料電池スタック１１の起動終了までの時間ＴＳを算出する（ステップＳ３１）。ここで、起動状態遷移番号が走行許可判定番号ＳＲＵＮとなった時刻Ｔ１から起動終了までの時間ＴＳは、図８に示すように、前のステップＳ２にて選択した起動方式によって異なり、当該起動方式ごとに異なる値が設定されることになる。

次に起動時走行制御部２１では、現時点での二次電池３の充電量を検出して、当該二次電池３のＳＯＣ（ＳＯＣ１）と、起動終了までの時間ＴＳとを用いて、下記の式１に示すように、
ＭＡＸＰ＝ＫＰ×（ＳＯＣ１−ＢＳＯＣ）／ＴＳ （式１）
という演算を行うことにより、二次電池３から放電する電力の上限値ＭＡＸＰを算出する（ステップＳ３２）。このような式１により求められる二次電池３の放電電力の上限値は、現在の二次電池３の充電量から燃料電池スタック１１を起動するための電力を差し引いて、当該差し引いた電力を燃料電池車両の走行に使用可能な電力とし、当該使用可能な電力を時間ＴＳで除算することにより、時間ＴＳおける単位時間当たりの電力となる。

ここで、上記式１におけるＢＳＯＣは、燃料電池スタック１１の起動終了時に確保しておきたい二次電池３のＳＯＣであって、予め設定された値を使用する。また、ＢＳＯＣは、予め大気温度や純水温度に応じた燃料電池スタック１１の起動に必要なテーブルデータを起動時走行制御部２１にて保持しておき、燃料電池車両周囲の大気温度や補機１２における純水温度に応じて変化させても良い。

また、上記式１におけるＫＰは、下記の式２に示すように、
ＫＰ＝ＰＢ１×Ｔ１／ΔＳＯＣ （式２）
という演算を行うことにより予め求められる。ここで、式２は、図９に示すように一定時間Ｔ２において一定放電電力ＰＢ１を二次電池３から放電した場合のＳＯＣの低下幅ΔＳＯＣによってＫＰを決定している。そして、このステップＳ３２においては、予め求めておいたＫＰを使用して、式１の演算を行うことになる。

また、このステップＳ７においては、図１０に示すように起動終了までの時間ＴＳと、二次電池３の放電電力の上限値との関係をマップデータとして保持しておき、図７に示すようなマップデータと図１０に示すマップデータとを参照して、二次電池３の放電電力の上限値を求めても良い。

次のステップＳ８においては、起動時走行制御部２１により、メインスイッチ４を開状態に保持した状態で、二次電池３から駆動モータ１への電力放電をさせて、二次電池３の電力による燃料電池車両の走行を許可する。ここで、起動時走行制御部２１では、起動状態遷移番号と走行許可判定番号ＳＲＵＮとが同値である場合には、ステップＳ７にて設定した放電電力の上限値ＭＡＸＰにて二次電池３を放電させる。また、この起動時走行制御部２１では、二次電池３の放電電力によって燃料電池車両の走行を許可した後のステップＳ８においては、起動終了までの残り時間ＴＳによって図１０に示すようなマップデータを参照して、二次電池３の放電電力の上限値を求めても良い。

そして、起動時走行制御部２１では、ステップＳ１０において、燃料電池起動制御部１３から燃料電池スタック１１の起動状態を示す情報を受けることによって燃料電池スタック１１が発電可能な状態になったか否かを判定することにより起動が終了したか否かを判定して、起動終了でないと判定した場合にはステップＳ１１に処理を進め、起動終了と判定した場合には処理を終了する。

一方、ステップＳ５において起動状態遷移番号が走行許可判定番号ＳＲＵＮよりも小さいと判定された後のステップＳ９においては、二次電池３の電力のみによる走行開始を不許可とし、ステップＳ１１において、起動時走行制御部２１により、燃料電池起動制御部１３からの燃料電池スタック１１の起動状態を示す情報を受けることによって、起動状態遷移番号を更新して、再度ステップＳ１からの処理を繰り返す。ここで、起動時走行制御部２１では、燃料電池スタック１１が所定の状態となってから、例えばコンプレッサ等の消費電力が大きい補機１２を起動開始させ、当該コンプレッサが起動開始した後に起動状態遷移番号が走行許可判定番号ＳＲＵＮとなるようにしても良い。

これにより、起動時走行制御部２１では、ステップＳ８にて二次電池３の電力による燃料電池車両の走行を許可し、燃料電池スタック１１の起動が完了するまでステップＳ１以降の処理を繰り返すことになる。また、起動時走行制御部２１では、二次電池３を放電させて燃料電池車両を走行開始した後であっても、燃料電池スタック１１の起動終了まで起動状態遷移番号の更新を行うことになる。

このような燃料電池車両によれば、上述した車両起動処理を行うことにより、図１１に示すように、先ず、車両運転者の操作により燃料電池車両に電源投入された時刻ｔ０における起動状態遷移番号は「０」となっており（図１１（ａ））、二次電池３のＳＯＣの値はＳＯＣ０となっている（図１１（ｃ））。このような状態において、燃料電池車両では、燃料電池スタック１１を起動させるために、時刻ｔ１において、二次電池３から補機１２に電力供給を開始し、燃料電池起動制御部１３により補機１２を制御して、何れかの起動方式によって燃料電池スタック１１の起動を開始する。これにより、燃料電池車両では、二次電池３の収支電流が放電方向となると共に（図１１（ｂ））、二次電池３の電圧及びＳＯＣが低下し始める（図１１（ｃ）、（ｄ））。

そして、燃料電池車両では、燃料電池スタック１１の起動状態に応じて起動状態遷移番号を増加させていき（図１１（ａ））、時刻ｔ２において、起動状態遷移番号が走行許可判定番号ＳＲＵＮとなると、二次電池３から駆動モータ１への電力供給を開始して走行開始する。

その後、燃料電池車両では、起動終了までの時間ＴＳに応じて、例えば図１０のマップデータを参照して二次電池３から駆動モータ１への放電電力の上限値を更新する処理と共に、起動状態遷移番号を更新する処理を繰り返し、時刻ｔ３において起動状態遷移番号が燃料電池スタック１１の起動が完了したことを示す値となったら、二次電池３から駆動モータ１への電力供給を停止させる。なお、起動時走行制御部２１では、二次電池３の電力のみによって走行開始した後においては、燃料電池スタック１１の発電状態（セル電圧ばらつきや電圧上昇速度）によって起動状態遷移番号及び二次電池３の放電電力の上限値を更新しても良い。

また、この燃料電池車両は、時刻ｔ３以降では、メインスイッチ４を開状態から閉状態に制御して、燃料電池スタック１１から駆動モータ１への電力供給を開始すると共に、二次電池３への充電を開始する。

［実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本発明を適用した燃料電池車両によれば、二次電池３の電力のみを駆動モータ１に供給して走行開始するに際して、二次電池３の放電電力を補機１２に供給して燃料電池スタック１１を起動開始し、起動状態遷移番号から燃料電池スタック１１の起動状態が所定の状態になった場合に、二次電池３の充電電力及び燃料電池スタック１１が起動完了するまでの時間ＴＳに基づいて二次電池３の放電電力の上限値を設定し、当該上限値を二次電池３から駆動モータ１に供給させて駆動トルクを発生させるので、燃料電池スタック１１の起動中に二次電池３に充電した電力のみによって車両走行を開始させた場合に、二次電池３の過放電を防止すると共に、車両走行に必要な走行トルクを確実に発生させることができる。また、この燃料電池車両によれば、燃料電池スタック１１の起動状態が所定の状態となったら二次電池３から駆動モータ１に電力供給を開始するので、走行開始までの時間を短縮することができる。

すなわち、この燃料電池車両によれば、燃料電池スタック１１が起動するまでの時間内での二次電池３の放電電力の上限値を設定し、当該上限値の電力を駆動モータ１に供給するので、二次電池３を過放電させることなく補機１２及び駆動モータ１に電力供給をすることができる。したがって、この燃料電池車両によれば、二次電池３の容量を大きくしなくても良く、更には燃料電池スタック１１の停止時に二次電池３に多くの電力を蓄積する動作の必要性を無くすことができる。

また、この燃料電池車両によれば、図５及び図７を用いて説明したように、二次電池３の充電電力量に応じて起動時の走行許可番号ＳＲＣを設定し、起動状態遷移番号に応じた起動終了までの時間ＴＳを設定するので、例えば環境条件等によって燃料電池スタック１１の起動時間に差がある場合であっても、二次電池３を過放電することがないタイミングで走行開始させることができる。

更に、この燃料電池車両によれば、起動前の二次電池３の充電量が低い場合には二次電池３の放電電力の上限値を低く設定するので、二次電池３の充電量によらず二次電池３の過放電を防止できる。

更にまた、この燃料電池車両によれば、燃料電池スタック１１の起動完了までの時間を考慮して二次電池３の放電電力の上限値を制限することができるので、二次電池３の過放電を防止するための適切な上限値を算出することができる。

更にまた、この燃料電池車両によれば、電力の消費が多い補機１２を作動開始させた後に、二次電池３から消費電力の高い補機１２に電力供給をしてから走行開始させることができるので、駆動モータ１の電力消費と補機１２の作動があいまうことによる二次電池３の過放電を防止することができる。

更にまた、この燃料電池車両によれば、燃料電池車両の周囲状況に応じて、走行開始までの時間を短縮するために異なる起動方式を選択した場合であっても、当該起動方式によって起動終了までの時間ＴＳ及び二次電池３の放電電力の上限値を設定することができるので、起動方式が異なる場合であっても二次電池３の過放電を防止することができる。例えば、氷点下などの環境状態で燃料電池スタック１１の起動を行う場合は、純水の解凍などの工程が増えるなどして補機１２の電力消費が通常と異なる場合があるが、燃料電池車両によれば、二次電池３による走行の開始タイミングを電力消費の観点より適正な時期に設定することができる。

なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

本発明を適用した燃料電池車両の構成を示すブロック図である。 本発明を適用した燃料電池車両における車両起動処理の処理手順を示すフローチャートである。 車両起動処理において、燃料電池スタックの起動方式を選択する処理の処理手順を示すフローチャートである。 車両起動処理において、走行許可判定番号を算出する処理の処理手順を示すフローチャートである。 車両起動処理において、起動方式ごとに異なる、二次電池の充電量と走行許可番号との関係を示す図である。 車両起動処理において、二次電池の放電電力の上限値を設定する処理の処理手順を示すフローチャートである。 車両起動処理において、起動状態遷移番号と起動終了までの時間との関係を示す図である。 車両起動処理において、起動方式ごとに異なる起動状態遷移番号の変化を示す図である。 車両起動処理において、ＫＰを設定する処理を示す図である。 車両起動処理において、起動終了までの残り時間と、二次電池の放電電力の上限値との関係を示す図である。 車両起動処理を行ったときの燃料電池車両の動作を説明するタイミングチャートであって、（ａ）は起動状態遷移番号、（ｂ）は二次電池の収支電流、（ｃ）は二次電池の電圧、（ｄ）は二次電池のＳＯＣを示す図である。

符号の説明

１ 駆動モータ
２ 燃料電池システム
３ 二次電池
４ メインスイッチ
５ 変圧回路
６ 車両制御部
１１ 燃料電池スタック
１２ 補機
１３ 燃料電池起動制御部
２１ 起動時走行制御部

Claims (6)

1. 電気化学反応を行って発電する燃料電池及び当該燃料電池を発電させる補機を有する燃料電池システムと、
   前記燃料電池の発電電力を充電すると共に放電をする二次電池と、
   前記燃料電池の発電電力及び前記二次電池の放電電力を用いて駆動トルクを発生させる駆動モータとを備えた燃料電池搭載車両の制御装置であって、
   前記燃料電池搭載車両を走行開始させるに際して、前記二次電池の放電電力を前記補機に供給して前記燃料電池の起動状態を監視し、当該燃料電池の起動が開始された後における走行開始許可タイミングとなる所定の状態になった場合に、前記二次電池の充電電力及び前記燃料電池が起動完了するまでの時間に基づいて前記二次電池の放電電力の上限値を設定し、当該上限値を前記二次電池から前記駆動モータに供給させて駆動トルクを発生させることを特徴とする燃料電池搭載車両の制御装置。
2. 前記二次電池の放電電力により前記駆動モータに駆動トルクを発生させている場合に、前記二次電池の充電電力量及び前記燃料電池が起動完了するまでの残時間とに基づいて前記二次電池の放電電力の上限値を設定することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池搭載車両の制御装置。
3. 前記補機のうち、消費電力が多い補機を前記二次電池の放電電力により動作させた後に、駆動モータに前記二次電池の放電電力を供給することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池搭載車両の制御装置。
4. 前記燃料電池搭載車両の周囲状況に応じて異なる起動方式を選択し、各起動方式ごとに、前記二次電池の放電電力を前記駆動モータに供給する異なる前記燃料電池の所定の状態を設定することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池搭載車両の制御装置。
5. 前記各起動方式ごとに、異なる起動終了までの時間を設定することを特徴とする請求項４に記載の燃料電池搭載車両の制御装置。
6. 前記燃料電池搭載車両の周囲状況とは少なくとも車両の外気温度であることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池搭載車両の制御装置。

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