JP4551170B2 - 燃料電池システムの制御装置および制御方法 - Google Patents
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Description
さらに具体的に、例えば燃料電池システムが搭載された燃料電池自動車であって、起動スイッチがイグニションスイッチ(IGSW)である場合、トリガー信号としては、ドアロック状態を検知するドアロック状態検知センサによる解錠信号、シートに設けられ人の着座状態を検知する着座センサによる着座信号、ドアの開閉状態を検知するドア開閉状態検知センサによるドア開放信号、リモコンスタータによるリモコンスタート信号、トランク(バックドア)の開放信号などを挙げることができる。
なお、後記する第1実施形態では、トリガー信号を発信する機器としては、ドアロック状態センサと着座センサを例としている。
ここで、第2所定条件としては、例えば、「メインユニットの電源をOFFした後、第2所定時間が経過すること」や、「メインユニットの電源をOFFした後、蓄電器の残量が所定値以下に低下すること」などが相当する。
本発明の第1実施形態に係る燃料電池自動車および燃料電池システムの制御装置について、図1から図12を適宜に参照して説明する。
参照する図面において、図1は、第1実施形態に係る燃料電池自動車および燃料電池システムの制御装置の構成を示すブロック図である。図2は、キャパシタの放電限界電圧と放電後に必要な充電時間との関係を示すグラフである。図3は、トリガー信号検知後のキャパシタ電圧の経時変化を示すグラフである。図4は、トリガー信号検知時のキャパシタ電圧と第1所定時間との関係を示すグラフである。図5は、第1実施形態に係る燃料電池システムの制御装置の基本制御を示すフローチャートである。図6は、図5に示すトリガー信号の使用可否判定処理を示すフローチャートである。図7は、図5に示す監視ユニット・メインユニットの電源ON/OFF処理を示すフローチャートである。図8は、図5に示すECU電源OFF処理を示すフローチャートである。図9から図12は、第1実施形態に係る燃料電池自動車のタイミングチャートであり、図9は通常の場合、図10はドアロックの解錠後、施錠した場合、図11はドアロックを解錠したにも関わらずIGSWをなかなかONしなかった場合、図12はトリガー信号を発信するドアロック状態検出センサ(トリガー信号発信機器)などが故障しトリガー信号が使用不可となった場合にそれぞれ対応する。
なお、第1実施形態では、特許請求の範囲における「燃料電池システム」を搭載した燃料電池自動車に、「燃料電池システムの制御装置」を取り付けた場合について説明する。
以下、燃料電池自動車、燃料電池システムの制御装置の順で説明する。
図1に示すように、第1実施形態に係る燃料電池自動車Cは、主として、燃料電池システムと、この燃料電池システムを起動させる起動スイッチであるIGSW31(イグニションスイッチ)と、ドアロック状態検出センサ32と、着座センサ33と、燃料電池システムの制御装置1とを備えている。
燃料電池システムは、主として、図示しない燃料電池スタック(以下、「燃料電池」とする)と、この燃料電池に水素・空気(反応ガス)を供給し燃料電池を発電させるメインユニット41と、燃料電池に供給される水素の濃度を監視する監視ユニット42と、燃料電池の発電を制御するECU43と、メインユニット41、監視ユニット42およびECU43に電力を供給する蓄電器50とを備えている。
メインユニット41は、燃料電池のアノード側に水素(反応ガス)を供給し、カソード側に酸素を含む空気(反応ガス)を供給するユニットである。さらに説明すると、メインユニット41は、アノード側の系においては高圧水素タンク、遮断弁、減圧弁などを備えており、カソード側の系においては空気圧縮ポンプなどを備えている。そして、メインユニット41は、スイッチ71を介して蓄電器50に接続している。メインユニット41の電源がON(スイッチ71がON)となると、遮断弁や、空気圧縮ポンプなどが作動し、燃料電池に水素および空気を供給可能となっている。
監視ユニット42は、第1実施形態では、公知の水素センサを複数備えている。この複数の水素センサは、メインユニット41から燃料電池に供給される水素の濃度、漏洩を監視可能なように、前記高圧水素タンクと燃料電池のアノード側を接続する配管、燃料電池の内部、水素排出側の配管、車内などの適所に配置されている。そして、監視ユニット42は、スイッチ72を介して蓄電器50に接続している。監視ユニット42の電源がON(スイッチ72がON)となると、蓄電器50から監視ユニット42に電力が供給されて、複数の水素センサが作動し、監視ユニット42は水素の濃度などを監視可能となっている。
なお、第1実施形態に係る水素センサは、監視ユニット42の電源のON直後から水素を検知することはできず、所定時間(例えば10秒)の経過後(暖機後)に検知可能となる。
ECU43は、主として燃料電池の発電を制御するユニットである。また、ECU43は、スイッチ73を介して蓄電器50に接続している。
蓄電器50は、主として、キャパシタ51と、12Vバッテリ52と、スイッチ53と、残量検出器54を備えている。そして、スイッチ53を切り換えて、キャパシタ51または12Vバッテリ52から、メインユニット41、監視ユニット42およびECU43に電力の供給が可能となっている。
スイッチ53は、後記する電源制御手段13の操作により、キャパシタ51から優先的に放電・充電するように動作するようになっている。すなわち、蓄電器50は、優先的にキャパシタ51で放電・充電を行い、キャパシタ51の放電が進み、キャパシタ51の電圧が後記するキャパシタ51の放電限界電圧V放電限界に低下すると、スイッチ53を切り換えて、12Vバッテリ52で放電・充電を行うようになっている。その後、12Vバッテリ52の残量が、その限界残量まで低下すると、蓄電器50からメインユニット41などに十分な電力を供給できず、燃料電池をスムーズに作動できなくなるが、第1実施形態では、キャパシタ51および12Vバッテリ52に接続する残量検出器54で、各残量を検出して、過放電を防止している。
燃料電池自動車Cに組み込まれたキャパシタ51は、所定の放電レートΔV放電(V/秒)、所定の充電レートΔV充電(V/秒)、所定の放電限界電圧V放電限界を有している。放電レートΔV放電(V/秒)は、メインユニット41などの電力が供給される機器の出力に依存する。充電レートΔV充電(V/秒)は、燃料電池からの充電性能などに依存する。放電限界電圧V放電限界とは、これ以上下がると、メインユニット41などがスムーズに作動可能となる電力を供給不能となる電圧である。
なお、放電限界電圧V放電限界に低下した時、IGSW31がONでない場合(燃料電池が未発電)、キャパシタ51の放電を停止するが、その後、IGSW31を再びONして燃料電池自動車Cを始動させるとき、メインユニット41、監視ユニット42およびECU43に必要最小な電力を供給するため、これを考慮して放電限界電圧V放電限界は設定される。
ここでは、「ケースa・基準」のように、トリガー信号の検知時(放電開始時)のキャパシタ電圧が「Vトリカ゛ONa」であった時に、後記する監視ユニット42の電源がONされて、キャパシタ51が放電する場合について説明する。
なお、最大放電時間T最大放電は、後記する第1所定時間に相当する。
なお、式(2)を変形すると、前記した式(1)となる。
充電側: V放電限界=V走行可−(ΔV充電×T必要充電) …(3)
T最大放電=(Vトリカ゛ON/ΔV消費)−(V放電限界/ΔV消費) …(4)
図1に戻って説明を続ける。
IGSW31は、主として、燃料電池システムの起動(ON/OFF)を手動で行う起動スイッチである。ドアロック状態検出センサ32は、燃料電池自動車Cのドアのロック状態(解錠/施錠)を検出するセンサすると共に、解錠/施錠に基づいて所定長さ(例えば2秒)のトリガー信号を発信するトリガー信号発信機器である。着座センサ33は、燃料電池自動車Cのシートに設けられており、人が着座しているか否かを検出することで、車内に人が居るか否かを検出するセンサであると共に、着座/非着座に基づいて、トリガー信号を発信するトリガー信号発信機器である。
次に、燃料電池システムの制御装置1の構成について説明する。
図1に示すように、燃料電池システムの制御装置1は、主として、IGSW信号検知手段11と、トリガー信号検知手段12と、電源制御手段13と、クロック14と、監視ユニット電源OFF判定手段15と、トリガー信号使用可否判定手段16と、蓄電器データ記憶手段17とを備えている。燃料電池システムの制御装置1は、図示しない配線を介して蓄電器50に電気的に接続しており、IGSW31のON/OFFに関わらず動作可能(例えば、IGSW31のOFF状態でもトリガー信号検知手段12は検知可能)となっている。
なお、燃料電池システムの制御装置1を構成する各手段などは、CPU、ROM、I/O、記憶ユニットなどから構成され、電気的に接続されており、信号・データのやり取りが自在となっている。そして、電源制御手段13に記憶された制御プログラムが実行することで動作可能となっている。
また、このような燃料電池システムの制御装置1は、燃料電池自動車Cが製造されるときに組み込まれる場合や、既に流通する燃料電池自動車Cに取り付けられる場合(いわゆる後付け)などがある。
IGSW信号検知手段11(起動スイッチ信号検知手段)は、IGSW31に接続しており、IGSW31のON信号(起動スイッチのON信号)を検知する手段である。
トリガー信号検知手段12は、ドアロック状態検出センサ32および着座センサ33(トリガー信号発信機器)に接続しており、これらから発信されるトリガー信号(起動スイッチのON信号以外のトリガー信号)を検知する手段である。
電源制御手段13は、IGSW信号検知手段11、トリガー信号検知手段12、クロック14、監視ユニット電源OFF判定手段15、トリガー信号使用可否判定手段16、蓄電器50のスイッチ53と、スイッチ71、72、73とに接続している。電源制御手段13には、所定の制御プログラムが記憶されており、この所定の制御プログラムが実行することで、主として、IGSW31のON信号に基づいてメインユニット41の電源をON(スイッチ71をON)にすると共に、トリガー信号に基づいて監視ユニット42の電源をON(スイッチ72をON)にする手段である。
クロック14は、常に時刻を刻んでおり、この時刻は電源制御手段13に送られている。
監視ユニット電源OFF判定手段15は、電源制御手段13および蓄電器データ記憶手段17と、蓄電器50の残量検出器54に接続している。
監視ユニット電源OFF判定手段15は、燃料電池自動車C(燃料電池システム)の始動時においては、トリガー信号検知手段12がトリガー信号(ドアロックの解錠信号など)を検知し、電源制御手段13が監視ユニット42の電源をONした後、第1所定時間が経過(第1所定条件が成立)するまでに、IGSW信号検知手段11がIGSW31のON信号を検知しなかった場合、監視ユニット42の電源をOFFすることを判定し、電源制御手段13に対して、監視ユニット42の電源をOFFするように指示する手段である。
なお、式(4)は、前記したように、「トリガー信号検知時のキャパシタ電圧Vトリカ゛ON」と「第1所定時間(最大放電時間T最大放電)」との関係を示す式であり、蓄電器データ記憶手段17に記憶されている。
これに対し、「ケースb−キャパシタ電圧Vトリカ゛ONが低い」とき、つまり、キャパシタ電圧が「Vトリカ゛ONa」より低い「Vトリカ゛ONb」でトリガー信号を検知したとき、第1所定時間は「最大放電時間T最大放電a」より短い「最大放電時間T最大放電b」となる。
一方、「ケースc−キャパシタ電圧Vトリカ゛ONが高い」とき、つまり、キャパシタ電圧が「Vトリカ゛ONa」より高い「Vトリカ゛ONc」でトリガー信号を検知したとき、第1所定時間は、「最大放電時間T最大放電a」より長い「最大放電時間T最大放電c」となる。
因みに、トリガー信号検知時のキャパシタ電圧Vトリカ゛ONが、キャパシタ放電限界電圧V放電限界以下の場合、キャパシタ51から電力を供給することはできない。
また、監視ユニット電源OFF判定手段15は、IGSW31をOFFする燃料電池自動車C(燃料電池システム)の停止時においては、IGSW31が再びONされる場合に備えて、メインユニット41の電源をOFFした後、第2所定時間が経過(第2所定条件が成立)するまでは、「運転者が降車した、ドアロックが施錠されたなど」に基づく信号を検知しない限り、電源制御手段13に対して監視ユニット42への電源をONするように指示する手段でもある。
第2所定時間についての詳細な説明は、第1所定時間と略同様であるため省略する。
トリガー信号使用可否判定手段16は、トリガー信号検知手段12が、トリガー信号使用可否判定時間が経過する間、トリガー信号のON状態を連続して検知した場合、トリガー信号を発信するトリガー信号発信機器(ドアロック状態検出センサ32など)が故障しており、トリガー信号は使用不可であると判定する手段である。
トリガー信号使用可否判定時間は、トリガー信号使用可否判定手段16に予め記憶された時間であり、トリガー信号発信機器(ドアロック状態検出センサ32など)が発信する前記所定長さのトリガー信号のON時間(例えば2秒)よりも長く設定された時間(例えば5秒)である。
蓄電器データ記憶手段17には、最大の第1所定時間を求める際に使用する前記した式(4)が記憶されている(図4参照)。
次に、燃料電池システムの制御装置1に設定された制御フローについて、図5から図8に示すフローチャートを適宜に参照して説明する。
図5を参照して、燃料電池システムの制御装置1よる基本制御フローについて説明する。なお、前記したように燃料電池システムの制御装置1は、IGSW31のON/OFFに関わらず常に作動しており、図5に示す「スタート→各処理→リターン→スタート→…」を連続的に行っている。さらに、燃料電池システムの制御装置1は、次の表1に示す3つのフラグを利用している。
Frag(TrigA)は、「トリガー信号は検知済か否か」を示すフラグであり、「Frag(TrigA)=0」は「トリガー信号は未検知」に、「Frag(TrigA)=1」は「トリガー信号は検知済」にそれぞれ対応する。
Frag(TrigB)は、「トリガー信号の使用可否」を示すフラグであり、「Frag(TrigB)=0」は「トリガー信号は使用可能」に、「Frag(TrigB)=1」は「トリガー信号は使用不可」にそれぞれ対応する。
Frag(IGSW)は「IGSW31はON済か否か」を示すフラグであり、「Frag(IGSW)=0」は「IGSW31はON済でない、つまり未だONされていない」に、「Frag(IGSW)=1」は「IGSW31はON済である」にそれぞれ対応する。
因みに初期状態は、「Frag(TrigA)=0」、「Frag(TrigB)=0」、「Frag(IGSW)=0」である。
電源制御手段13は、ステップS01で、「IGSW31はONか否か」を判定する。
「IGSW31はONである」と判定した場合(S01、Yes)、ステップS06に進む。一方、「IGSW31はONでない(つまりOFF)」と判定した場合(S01、No)、ステップS02に進む。
「Frag(TrigB)=0」と判定した場合(S02、Yes)、ステップS03に進む。一方、「Frag(TrigB)≠0(つまり、Frag(TrigB)=1)」と判定した場合(S02、No)、リターンに進む。
「Frag(TrigA)=1である、つまりトリガー信号は検知済である」と判定した場合(S03、Yes)、ステップS06に進む。一方、「Frag(TrigA)≠1、つまりFrag(TrigA)=0(トリガー信号は未検知)」と判定した場合(S03、No)、ステップS04に進む。
「トリガー信号を検知した」と判定した場合(S04、Yes)、ステップS05に進み、「トリガー信号は検知済である」として、Frag(TrigA)に1を代入した後、ステップS06に進む。これにより、トリガー信号のON時間は一般に短いが(例えば2秒)、一旦、トリガー信号を検知した後は「Frag(TrigA)=1」となり、ステップS03での判定がYesとなる。
一方、「トリガー信号は未検知である」と判定した場合(S04、No)、リターンに進む。
その後、トリガー信号の使用可否判定処理(S700)、監視ユニット・メインユニットの電源ON/OFF処理(S800)、ECUの電源OFF処理(S900)を順に実行し、リターンに進む。
次に、図5に示す「トリガー信号の使用可否判定処理に係るステップS700」について、図6を参照して説明する。
一方、トリガー信号使用可否判定手段16が「トリガー信号がトリガー信号使用可否判定時間連続してON状態でない(ドアロック状態検出センサ32などは正常に動作している、若しくは、トリガー信号がOFFの状態である)」と判定した場合(S701、No)、電源制御手段13での処理はステップS704に進む。
ステップS702においては、「トリガー信号は使用不可」として、Frag(TrigB)に1を代入し、記憶する。そして、使用不可であるトリガー信号に基づいて、図7に示すステップS816で電源がONされた監視ユニット42の電源をOFFした後(S703)、リターンに進んで、図5の基本制御フローに戻り、ステップS800に進む。
さらにその後、図5に示す基本制御フローでは、「Frag(TrigB)=1」であるため、ステップS02でNoの判定がされる。そして、IGSW31がONとなったときに、ステップS01でYesの判定がされ、ステップS06でECU43の電源がONされる。次いで、図7に示すステップS801でYesの判定がされ、ステップS803で監視ユニット42の電源と、ステップS804でメインユニット41の電源とがそれぞれONされる。
また、このように「トリガー信号が使用不可」と判定された後、例えば、故障したドアロック状態検出センサ32(トリガー信号発信機器)などが交換・修理されて、トリガー信号がOFFとなった場合、ステップ701でYesの判定がされる。そして、ステップ704において、Frag(TrigB)に0が代入される。
これにより、図4に示すステップS02でYesの判定がされる。そして、再度、トリガー信号を検知したとき、図1に示すステップS04でYesの判定がされ、この再度検知したトリガー信号に基づいて、図7に示すステップS816で監視ユニット42の電源をONし、燃料電池自動車C(燃料電池システム)の早期の始動が可能となっている。
一方、ステップS704においては、「トリガー信号は使用可能」として、Frag(TrigB)に0を代入した後、リターンに進んで、図5の基本制御フローに戻り、ステップS800に進む。
次に、図5に示す「監視ユニット・メインユニットの電源ON/OFF処理に係るステップS800」について、図7を参照して説明する。
「発電停止処理は未終了である」と判定した場合(S806、No)、ステップS803、ステップS804の順に進み、監視ユニット42およびメインユニット41の電源は継続してONされる。一方、「発電停止処理は終了した」と判定した場合(S806、Yes)、ステップS807に進み、メインユニット41の電源をOFFした後、ステップS808に進む。
「人は車外にいる(車内にいない)」と判定した場合(S808、Yes)、監視ユニット42の電源をOFFし(S809)、リターンに進む。一方、「人は車外にいない(車内にいる)」と判定した場合(S808、No)、ステップS810に進む。
なお、ステップS808における判定は、着座センサ33の他に、スマートカードシステムなどによって行ってもよい。後記するステップS813における判定も同様である。
一方、監視ユニット電源OFF判定手段15が、「第2所定時間は未だ経過していない(第2所定条件が未成立)」と判定した場合(S810、No)、電源制御手段13での処理はステップS811に進み、監視ユニット42の電源は継続してONされた後、リターンに進む。
ステップS812において、電源制御手段13は、ドアロック状態検出センサ32からの信号に基づいて、「ドアロック状態は解錠状態にあるか否か」を判定する。
「ドアロックは解錠状態にない(施錠されている)」と判定したとき(S812、No)、ステップS813に進む。一方、「ドアロックが解錠状態にある」と判定したとき(S812、Yes)、ステップS814に進む。
なお、この第1所定時間は、前記したように、予め設定された所定長さの時間(30秒、60秒など)であってもよいし、最大の第1所定時間(最大放電時間T最大放電)であってもよい。
次に、図5に示す「ECUの電源OFF処理S900」について、図8を参照して説明する。
「IGSW31はON状態にある」と判定した場合(S901、Yes)、ステップS902に進み、ECU43の電源は継続してONされた後、リターンに進んで、図5の基本制御フローに戻る。一方、「IGSW31はON状態でない、つまりOFF」と判定した場合(S901、No)、ステップS903に進む。
「監視ユニット42の電源はOFFである」と判定した場合(S903、Yes)、ステップS904に進む。一方、「監視ユニット42の電源はOFFでない、つまりONである」と判定した場合(S903、No)、ステップS902に進み、ECU43の電源は継続してONされる。
「メインユニット41の電源はOFFである」と判定した場合(S904、Yes)、ステップS905に進み、ECU43の電源をOFFにし(S905)、Frag(TrigA)およびFrag(IGSW)にそれぞれ0を代入し初期化した後(S906)、リターンに進む。一方、「メインユニット41の電源はOFFでない、つまりONである」と判定した場合(S904、No)、ステップS902に進む。
続いて、図9から図12に示すタイミングチャートを適宜参照して、燃料電池システムの制御装置1を搭載した燃料電池自動車Cの動作について説明する。
まず、図9を主に参照して、通常に燃料電池自動車Cを始動、走行、停止させる場合について説明する。
まず、燃料電池自動車Cの始動について説明する。なお、ここではキーレスエントリーによりドアロックが解錠された後に、IGSW31がONとなった場合について説明する。
キーレスエントリーによりドアロックが解錠されると、ドアロック状態検出センサ32は、ドアロックの解錠状態を検出し、解錠信号をトリガー信号検知手段12に送る。トリガー信号検知手段12は、前記解錠信号をトリガー信号として検知し、トリガー信号を検知したことを電源制御手段13に送る。
その後、IGSW31がONされるまでは、図7に示すステップS801でNoの判定がされ、続いて、ステップS805、ステップS812、ステップS814を進み、ステップS816で監視ユニット42の電源をONする。これら各ステップの判定・処理は、僅かな時間で行われるため、実際には図9に示すように、ドアロックの解錠に伴うトリガー信号のONに連動して、ECU43および監視ユニット42の電源がONとなり、監視ユニット42の水素センサが検出可能となった後、ECU43は水素濃度を検出し始める。
なお、この監視ユニット42の電源のONが、特許請求の範囲における第1工程に相当する。
次に、燃料電池自動車Cの走行中について、簡単に説明する。
燃料電池自動車Cの走行中、つまり燃料電池の発電中は、IGSW31はON状態であるので、ステップS801でYesの判定がされる。したがって、監視ユニット42の電源は継続してONされ(S803)、メインユニット41の電源は継続してONされる(S804)。また、図8に示すステップS901ではYesの判定がされ、ECU43の電源は継続してONされる(S902)。
次に、燃料電池自動車Cを停止する場合について、簡単に説明する。
運転者が燃料電池自動車Cを停止させるため、IGSW31をOFFすると、ECU43は、燃料電池や配管内の水を吐き出して掃除するなどの発電停止処理を行う。
IGSW31がOFFされると、電源制御手段13は、図7に示すステップS801でNoの判定をするが、次のステップS805では、始動時のステップS802により「Frag(IGSW)=1」となっているため、Yesの判定がされる。そして、ECU43による発電停止処理が終了するまで、ステップS806でNoの判定がされ、監視ユニット42およびメインユニット41の電源は継続してONされる(S803、S804)。
因みに、監視ユニット42およびECU43の電源は、燃料電池自動車Cの再始動に備えてONのままである(燃料電池システムの再起動待機)。これに並行して、監視ユニット電源OFF判定手段15は、クロック14からの時刻に基づいて、メインユニット41の電源をOFFしてからの時間を計測し、前記第2所定時間との比較を行っている(図7、S810)。
なお、図9に示すタイミングチャートは、燃料電池自動車Cの停止の際に、メインユニット41の電源をOFFした後、前記第2所定時間が経過(第2所定条件が成立)する前に、着座センサ33が人の降車を検知し、この降車に基づいて着座センサ33が発信した前記停止トリガー信号発信を検知したため、燃料電池システムの制御装置1は、燃料電池システムが再始動されることはないと判断し、監視ユニット42の電源をOFFした場合を示している。
次に、図10を主に参照して、キーレスエントリーにより、燃料電池自動車Cの車外からドアロックを解錠したが、乗車せずにドアロックを施錠した場合について説明する。
ドアロックが解錠されると、前記した燃料電池自動車Cの通常の始動と同様に、電源制御手段13は、前記解錠に連動して、ECU43および監視ユニット42の電源をONする(図5のステップS06でECU43の電源をON、図7のステップS816で監視ユニット42の電源をON)。
乗車せずにドアロックを施錠すると、電源制御手段13は、図7に示すステップS812でNoの判定をし、続いて、ステップS813でYesの判定をした後、ステップS815で監視ユニット42の電源をOFFする。そして、監視ユニット42の電源がOFFになると、図8に示すステップS903でYesの判定がされ、ステップS904でYesの判定をした後、ステップS905でECU43の電源がOFFされる。
このようにして、図10に示すように、ドアロックの施錠に連動して、監視ユニット42およびECU43の電源はOFFとなる。
次に、図11を主に参照して、ドアロックを解錠したものの、なかなかIGSW31をONしなかった場合について説明する。
まず、ドアロックが解錠されると、前記した燃料電池自動車Cの通常の始動と同様に、電源制御手段13は、前記ドアロックの解錠に連動して、ECU43および監視ユニット42の電源をONする。
なお、この監視ユニット42の電源のOFFが、特許請求の範囲における第2工程に相当する。
その後の燃料電池自動車Cの始動について、図11に従って説明する。
IGSW31がONされると、図5に示すステップS01でYesの判定がされ、ステップS06にてECU43の電源がONされる。そして、図7に示すステップS801でYesの判定がされ、ステップS803で監視ユニット42の電源がONされ、ステップS804でメインユニット41の電源がONされる。
このようにして、図11に示すように、IGSW31のONに連動して、ECU43、監視ユニット42およびメインユニット41の電源が略同時にONとなる。
なお、図11では監視ユニット42の電源がOFFされた後、IGSW31がONされた場合について説明したが、IGSW31がONされる前に、トリガー信号を検知した場合は、ステップS04での判定がYesとなり、初回のトリガー信号に基づく制御と同様の制御を繰り返す。
次に、図12を主に参照して、トリガー信号が使用不可と判定された場合、つまり、トリガー信号発信機器(ドアロック状態検出センサ32など)が故障し、トリガー信号が連続してONし続けた場合について説明する。
まず、ドアロックが解錠されると、前記した燃料電池自動車Cの通常の始動と同様に、電源制御手段13は、前記解錠に連動して、ECU43および監視ユニット42の電源をONする。
また、前記計測した時間がトリガー信号使用可否判定時間を越えた場合、トリガー信号使用可否判定手段16は、前記電源制御手段13に対して、監視ユニット42およびECU43の電源を一旦、OFFするように指示する。
次に、その後の燃料電池自動車Cの始動について、図12に従って説明する。
IGSW31がONされると、図5に示すステップS01でYesの判定がされ、ステップS06でECU43の電源がONされる。因みに、IGSW31がONされるまでは、Frag(TrigB)=1が記憶されているため、ステップS02でNoの判定がされる。
そして、図7に示すステップS801でYesの判定がされ、ステップS803で監視ユニット42の電源がONされ、ステップS804でメインユニット41の電源がONされる。したがって、図12に示すように、IGSW31のONに連動して、ECU43、監視ユニット42およびメインユニット41の電源が略同時にONとなる。
次に、このように始動した燃料電池自動車Cを走行した後に停止させる流れは、図9に示すタイミングチャートと同様に行われるため、ここでの説明は省略する。
次に、このように停止し、且つ、トリガー信号が使用不可の燃料電池自動車Cを再始動する場合について説明する。なお、図12に示すように、トリガー信号は使用不可であり、ON状態が継続したままであり、電源制御手段13には「Frag(TrigB)=1(トリガー信号は使用不可)」が記憶されている
その後、IGSW31がONされると、図5に示すステップS02でYesの判定がされ、ステップS06でECU43の電源がONされる。そして、図7に示すステップS801でYesの判定がされ、ステップS803で監視ユニット42の電源がONされ、ステップS804でメインユニット41の電源がONされる。
次に、本発明の第2実施形態に係る燃料電池自動車および燃料電池システムの制御装置について、図13から図15を適宜に参照して説明する。
参照する図面において、図13は、第2実施形態に係る監視ユニット・メインユニットの電源ON/OFF処理を示すフローチャートである。図14および図15は、第2実施形態に係る燃料電池自動車のタイミングチャートであり、図14は通常の場合、図15はドアロックを解錠したにも関わらずIGSWをなかなかONしなかった場合に、それぞれ対応する。
第2実施形態に係る燃料電池システムの制御装置は、残量検出器54(図1参照)を介して蓄電器50の残量を監視しており、燃料電池自動車C(燃料電池システム)の始動時に、トリガー信号に基づいて監視ユニット42の電源をONした後、蓄電器50の残量が予め設定された所定値以下に低下(第1所定条件が成立)するまでに、IGSW31がONされなかった場合、監視ユニット42の電源をOFFして、蓄電器50からの無駄な電力の供給を防止する。
「所定値以下である(第1所定条件が成立)」と判定した場合(S804A、Yes)、監視ユニット42の電源をOFFする(S815)。一方、「所定値以下でない(第1所定条件が未成立)」と判定した場合(S814A、No)、監視ユニット42の電源は継続してONされる(S816)。
図14に示すように、通常の燃料電池自動車Cの始動時において、ドアロックが解錠されると、第1実施形態と同様に、電源制御手段13は、前記解錠に連動して、ECU43および監視ユニット42の電源をONする。この電源のONに伴って、蓄電器50の残量は減少する。そして、IGSW31がONされると、メインユニット41の電源がONされて燃料電池が発電し、蓄電器50は充電される。すなわち、図14は、監視ユニット42の電源のON後、蓄電器50の残量が所定値以下に低下(第1所定条件が成立)する前に、IGSW31がONされた場合を示す。
その後、図15に示すように、IGSW31がONされると、これに連動してECU43、監視ユニット42、メインユニッ41の電源がONされる。そして、監視ユニット42の水素センサが水素濃度検出可能状態となった後、燃料電池が発電し、蓄電器50は充電される。
また、第2実施形態に係る燃料電池システムの制御装置の監視ユニット電源OFF判定手段15は、走行中の燃料電池自動車C(作動中の燃料電池システム)の停止時において、IGSW31が再びONされる場合に備えて、メインユニット41の電源をOFFした後、蓄電器50の残量が予め設定された所定値以下に低下(第2所定条件が成立)するまで、「運転者が降車したなど」に基づく信号を検知しない限り、電源制御手段13に対して監視ユニット42の電源をONするように指示する。
「所定値以下である(第2所定条件が成立)」と判定した場合(S810A、Yes)、監視ユニット42の電源をOFFする(S809)。一方、「所定値以下でない(第2所定条件が未成立)」と判定した場合(S814A、No)、監視ユニット42の電源は継続してONされる(S811)。
図14に示すように、燃料電池自動車Cを停止させる時、IGSW31がOFFされた後、燃料電池の発電停止処理が終了すると(図13、S806・Yes)、メインユニット41の電源がOFFされる(図13、S807)。一方、監視ユニット42の電源は、再起動に備えてONされたままであるため、蓄電器50の残量が減少する。この後、運転者が降車したことを着座センサ33により検知すると(図13、S808・Yes)、監視ユニット42の電源はOFFされる(図13、S809)。
その他に例えば、燃料電池システムは自動車などに搭載されず、家庭用の据え置き型の燃料電池システムであってもよい。この場合、例えば玄関のドアロックの解錠信号をトリガー信号としてもよい。
1 燃料電池システムの制御装置
11 IGSW信号検知手段(起動スイッチ信号検知手段)
12 トリガー信号検知手段
13 電源制御手段
14 クロック
15 監視ユニット電源OFF判定手段
16 トリガー信号使用可否判定手段
17 蓄電器データ記憶手段
31 IGSW(起動スイッチ)
32 ドアロック状態検出センサ(起動トリガー信号発信機器)
33 着座センサ(起動トリガー信号発信機器)
41 メインユニット
42 監視ユニット
43 ECU
50 蓄電器
51 キャパシタ
52 12Vバッテリ
54 残量検出器
71、72、73 スイッチ
Claims (7)
- 燃料電池と、当該燃料電池に反応ガスを供給し前記燃料電池を発電させるメインユニットと、前記燃料電池に供給される反応ガスを監視する監視ユニットと、前記メインユニットおよび前記監視ユニットに電力を供給する蓄電器とを具備し、起動スイッチにより起動する燃料電池システムに対して、前記メインユニットおよび前記監視ユニットの電源のON/OFFを制御する燃料電池システムの制御装置であって、
前記起動スイッチのON信号を検知する起動スイッチ信号検知手段と、
前記起動スイッチのON信号以外のトリガー信号を検知するトリガー信号検知手段と、
前記起動スイッチのON信号に基づいて前記メインユニットの電源をONすると共に、前記トリガー信号に基づいて前記監視ユニットの電源をONする電源制御手段と、
前記トリガー信号検知手段が前記トリガー信号を検知し前記監視ユニットの電源をONした後、第1所定条件が成立するまでに、前記起動スイッチ信号検知手段が前記起動スイッチのON信号を検知しなかった場合、前記監視ユニットの電源のOFFを判定し、前記電源制御手段に対して前記監視ユニットの電源のOFFを指示する監視ユニット電源OFF判定手段と、
を備えたことを特徴とする燃料電池システムの制御装置。 - 前記第1所定条件は、監視ユニットの電源をONした後、第1所定時間が経過することであることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システムの制御装置。
- 前記第1所定時間は、前記監視ユニット電源OFF判定手段により、前記トリガー信号を検知した時の前記蓄電器の残量に基づいて設定されることを特徴とする請求項2に記載の燃料電池システムの制御装置。
- 前記第1所定条件は、前記監視ユニットの電源をONした後、前記蓄電器の残量が所定値以下に低下することであることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システムの制御装置。
- 前記トリガー信号検知手段が、トリガー信号使用可否判定時間、前記トリガー信号のONを検知した場合、前記トリガー信号は使用不可と判定し、前記電源制御手段に対して、前記トリガー信号に代えて前記起動スイッチのON信号に基づいて、前記監視ユニットの電源をONするように指示するトリガー信号使用可否判定手段を、さらに備えたことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の燃料電池システムの制御装置。
- 前記監視ユニット電源OFF判定手段は、作動する燃料電池システムを停止させる際に前記メインユニットの電源をOFFした後、第2所定条件が成立するまで、前記電源制御手段に対して、前記監視ユニットの電源をONするように指示することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の燃料電池システムの制御装置。
- 燃料電池と、当該燃料電池に反応ガスを供給し前記燃料電池を発電させるメインユニットと、前記燃料電池に供給される反応ガスを監視する監視ユニットと、前記メインユニットおよび前記監視ユニットに電力を供給する蓄電器とを具備し、起動スイッチにより起動する燃料電池システムに対して、前記メインユニットおよび前記監視ユニットの電源ON/OFFを制御する燃料電池システムの制御方法であって、
前記起動スイッチのON信号以外のトリガー信号を検知したときに、前記監視ユニットの電源をONする第1工程と、
当該監視ユニットの電源のON後、第1所定条件が成立するまでに、前記起動スイッチのON信号を検知しなかった場合、前記監視ユニットの電源をOFFする第2工程と、
を含むことを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
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