JP4893127B2 - 燃料電池車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は燃料電池車両の制御装置に関するものであり、特に燃料電池車両の起動時、停止時の制御に関するものである。

燃料電池を搭載した燃料電池車両においては、燃料電池と駆動モータと間にスイッチを備え、燃料電池から駆動モータへの電力の供給をスイッチによって選択的に切り替えるものが特許文献１に開示されている。
特開２００４−１４１６０号公報

しかし、燃料電池と駆動モータとの間に設けたスイッチを選択的に切り替えることで、燃料電池から駆動モータへの電力供給を切り替える場合、例えば燃料電池車両の起動時などに、燃料電池の開放端子間電圧が高い状態で、スイッチによって燃料電池と駆動モータとを接続した場合に、燃料電池から取り出される電流が大きくなり、燃料電池のアノードの水素欠乏によって、燃料電池が劣化するおそれがある。

本発明ではこのような問題点を解決するために発明されたもので、燃料電池と駆動モータとの間に設けたスイッチを切り替える際に生じうる燃料電池の劣化を抑制することを目的とする。

本発明では、車両を駆動させるモータと、水素と酸化剤ガスとの電気化学反応によって発電し、モータに電力を供給する燃料電池と、モータに対して燃料電池と並列に配置するＤＣ／ＤＣコンバータと、モータにＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続する蓄電装置と、を有する燃料電池車両の制御装置において、ＤＣ／ＤＣコンバータと前記燃料電池との間に配設し、前記燃料電池とＤＣ／ＤＣコンバータとの電気的な接続または解放を切り替える切替手段と、ＤＣ／ＤＣコンバータと切替手段との間の目標電圧を設定するＤＣ／ＤＣコンバータ目標電圧設定手段と、ＤＣ／ＤＣコンバータと切替手段との間の電圧が目標電圧となるように制御する電圧制御手段と、ＤＣ／ＤＣコンバータと切替手段との間の電圧を検出する第１電圧検出手段と、燃料電池の電圧を検出する第２電圧検出手段と、ＤＣ／ＤＣコンバータと前記燃料電池とを電気的に接続する場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータと切替手段との間の電圧を、燃料電池の電圧に略一致させてから、ＤＣ／ＤＣコンバータと燃料電池とを切替手段によって電気的に接続させる制御手段と、燃料電池の電流を検出する電流検出手段と、を備え、ＤＣ／ＤＣコンバータ目標電圧設定手段は、ＤＣ／ＤＣコンバータと燃料電池とを電気的に接続させる場合に、目標電圧を電圧検出手段によって検出する燃料電池の電圧に設定し、ＤＣ／ＤＣコンバータと燃料電池とを電気的に接続した後に、燃料電池の電圧が、燃料電池の劣化を抑制する第１所定電圧以上である場合には、目標電圧を第１所定電圧に設定し、燃料電池へ水素の供給が開始されてから、燃料電池の電流が所定電流となる、または所定時間が経過した場合に、燃料電池へ酸化剤ガスの供給が開始され、水素または酸化剤ガスの流量に応じた燃料電池の電圧に基づいて、目標電圧を設定する。

また、車両を駆動させるモータと、水素と酸化剤ガスとの電気化学反応によって発電し、前記モータに電力を供給する燃料電池と、モータに対して燃料電池と並列に配置するＤＣ／ＤＣコンバータと、モータにＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続する蓄電装置と、を有する燃料電池車両の制御装置において、ＤＣ／ＤＣコンバータと燃料電池との間に配設し、燃料電池とＤＣ／ＤＣコンバータとの電気的な接続または解放を切り替える切替手段と、燃料電池と切替手段との間に燃料電池へ電流が流れることを防止する逆流防止手段と、ＤＣ／ＤＣコンバータと切替手段との間の目標電圧を設定するＤＣ／ＤＣコンバータ目標電圧設定手段と、ＤＣ／ＤＣコンバータと切替手段との間の電圧が前記目標電圧となるように制御する電圧制御手段と、ＤＣ／ＤＣコンバータと切替手段との間の電圧を検出する第１電圧検出手段と、燃料電池の電圧を検出する第２電圧検出手段と、ＤＣ／ＤＣコンバータと燃料電池とを電気的に接続する場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータと切替手段との間の電圧を、燃料電池の電圧よりも高くしてから、ＤＣ／ＤＣコンバータと燃料電池とを切替手段によって電気的に接続させる制御手段と、を備え、ＤＣ／ＤＣコンバータ目標電圧設定手段は、ＤＣ／ＤＣコンバータと燃料電池とを電気的に接続した後に、燃料電池の電圧が燃料電池の劣化を抑制する第１所定電圧以上である場合には、目標電圧を第１所定電圧に設定し、燃料電池へ水素の供給が開始されてから、燃料電池の電流が所定電流以下となる、または所定時間が経過した場合に、目標電圧をアイドル電圧に設定する。

本発明によると、燃料電池とＤＣ／ＤＣコンバータとを電気的に接続する場合、つまり燃料電池から電流を取り出す場合に、燃料電池から取り出される電流が大きくなることを抑制し、燃料電池の水素欠乏による劣化を抑制することができる。

本発明の第１実施形態の燃料電池システムを搭載した燃料電池車両について図１の概略構成図を用いて説明する。

この実施形態の燃料電池車両は、燃料電池１を有する燃料電池システム１００と、燃料電池システム１００から供給される直流を三相交流に変換するインバータ２と、インバータ２によって変換された交流によって車輪４に伝達する駆動力を生じさせるモータ３と、を備える。

燃料電池システム１００は、燃料電池１と、二次電池（蓄電装置）５、６と、燃料電池１と二次電池５との間に設けたＤＣ／ＤＣコンバータ７と、ＤＣ／ＤＣコンバータ７と二次電池６との間に設けたＤＣ／ＤＣコンバータ８と、ＤＣ／ＤＣコンバータ７と燃料電池１との間に設けたリレー（切替手段）９と、を備える。

燃料電池１は単位セル３０を複数枚積層して構成される。単位セル３０について図２の概略構成図を用いて説明する。

単位セル３０は、プロトン伝導性を有する高分子電解質膜（以下、電解質膜とする）３１と、電解質膜３１を挟持するアノード３２とカソード３３と、を備える。

アノード３２とカソード３３は、カーボン繊維などの多孔質体から構成したガス拡散層３２ａ、３３ａと、触媒として白金を担持したカーボン担体から構成した触媒層３２ｂ、３３ｂを備える。単位セルは図示しないが、例えば水素ボンベから水素が供給され、外部からコンプレッサなどによって空気が供給され、水素と酸素との電気化学反応によって発電を行う。

なお、燃料電池１のアノード３２から排出された排出水素は、詳しくは図示しないが、環流し、再度アノード３２へ供給される。これによって、水素を有効に利用することができる。また、水素、空気の流量は流量調整弁などによって制御される。

二次電池５は、例えばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池である。また、例えばキャパシタなどの充放電可能な蓄電装置を用いてもよい。二次電池５は、インバータ２を介してモータ３に電力を供給することが可能であり、二次電池５に蓄えられた電力によってモータ３を駆動することで、燃料電池１の出力をゼロ、または小さくして車両を走行させることができ、燃料電池システムの効率を良くすることができる。なお、車両の制動時には、モータ３によって発電した電力によって充電することができる。また、燃料電池１からも充電することができる。二次電池５と燃料電池１とは、インバータ２と電気的に並列に接続する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ７は、二次電池５とインバータ２との間に設けられる。燃料電池１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ７と二次電池５と、はインバータ２、モータ３に対して並列に接続する。燃料電池１と二次電池５とをモータ３を駆動するための電源として適切使い分けるためには、燃料電池１と二次電池５との相対的な電圧差を制御する必要がある。ＤＣ／ＤＣコンバータ７は、燃料電池１と二次電池５との電圧差を制御する直流の電圧変換器である。つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ７は、二次電池５から入力されたＤＣ電圧を調整してインバータ２側に出力する機能、燃料電池１またはモータ３から入力されたＤＣ電圧を調整して二次電池５などに出力する機能を有する。ＤＣ／ＤＣコンバータ７の機能により、二次電池５の充放電および、燃料電池１から燃料電池補機１０などへの電力供給が実現される。

燃料電池補機１０は、燃料電池１を運転するために使用する電力機器であり、例えば燃料電池１へ空気を供給するコンプレッサ、燃料電池１から排出された排出水素を環流させるための循環ポンプなどである。

二次電池６は、例えば鉛蓄電池である。二次電池６は補機１１に電力を供給する電源である。二次電池６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８を介して燃料電池１と、さらにインバータ２を介してモータ３と、電気的に接続しており、燃料電池１、またはモータ３から電力が供給され充電される。二次電池６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７と二次電池５との間に、ＤＣ／ＤＣコンバータ８を介して接続する。つまり、二次電池５と二次電池６とは、ＤＣ／ＤＣコンバータ７に対して並列に接続する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ８は、二次電池６とＤＣ／ＤＣコンバータ７との間に設けられる。ＤＣ／ＤＣコンバータ８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７によって調圧された燃料電池１またはモータ３からの電圧をさらに二次電池６における定格電圧、例えば１４Ｖに調整する。

補機１１は、車両の運転時に使用される種々の電力機器であり、例えば照明機器、空調機器、油圧ポンプ、冷却水を供給するための冷却水ポンプ等である。

また、アクセルの踏み込みを検出するアクセルセンサ２０と、車両の車速を検出する車速センサ２１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ７と燃料電池１との間の電圧を検出する電圧センサ（第１電圧検出手段）２２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ７と二次電池５との間の電圧を検出する電圧センサ２３と、二次電池５の充電状態（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ、以下ＳＯＣとする）を検出する電流センサ２４と、燃料電池１に供給される水素、空気のガス流量を検出する流量センサ２５と、アノード３２、カソード３３の圧力を検出する圧力センサ２６と、燃料電池１の電圧を検出する電圧センサ（第２電圧検出手段）２７と、燃料電池１の電流を検出する電流センサ（電流検出手段）２８と、を備える。

また、各センサの信号などから、インバータ２、ＤＣ／ＤＣコンバータ７を制御する制御ユニット（制御手段）４０を備える。制御ユニット４０は、内部にＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを備えたマイクロコンピュータとして構成されている。制御ユニット４０は、インバータ２のスイッチングを制御して、要求動力に応じた三相交流をモータ３に出力する。また、要求動力に応じた電力が供給されるよう、燃料電池１、リレー９、およびＤＣ／ＤＣコンバータ７の運転を制御する。

次に通常走行（燃料電池１によって発電を行い、走行する場合）の電力制御処理（以下、通常制御とする）を図３のフローチャートを用いて説明する。以下の通常制御を繰り返し実行することにより、モータ３の駆動を制御し、車両を走行させることができる。

ステップＳ１００では、燃料電池１で必要な要求電力Ｐｆｃ＿ｒｅｑを算出する。要求電力Ｐｆｃ＿ｒｅｑは、モータ３を駆動するために必要なモータ要求電力Ｐｍｏｔ＿ｒｅｑと、二次電池充放電要求電力Ｐｂａｔｔ＿ｒｅｑと、燃料電池補機電力Ｐｆｃ＿ａｕｘと、補機電力Ｐａｕｘと、の和である。

モータ要求電力Ｐｍｏｔ＿ｒｅｑは、車両が走行するために、モータ３に供給すべき電力であり、次の手順で求められる。まず、制御ユニット３０は、モータ３の回転速度、目標トルクを設定する。これらの値は、アクセルペダル開度および車速のテーブルで与えられる。回転速度と目標トルクの積は、モータ３から出力する動力となる。この動力を、モータ３の運転効率で除することにより、モータ要求電力Ｐｍｏｔ＿ｒｅｑが求められる。モータ３を発電機として機能させ、回生制動する際には、目標トルクが負の値となり、モータ要求電力Ｐｍｏｔ＿ｒｅｑも負の値となる。

二次電池充放電要求電力Ｐｂａｔｔ＿ｒｅｑは、二次電池５の充放電に伴う電力である。二次電池５では、二次電池５のＳＯＣが所定範囲に保たれるよう制御される。所定範囲は、二次電池５の充放電効率、または二次電池５の寿命を短くしないように設定される範囲である。二次電池５のＳＯＣが所定の下限値よりも低くなると、燃料電池１から二次電池５への充電が行われる。二次電池充放電要求電力Ｐｂａｔｔ＿ｒｅｑは、充電に必要となる電力に応じた正値となる。この結果、二次電池５を充電するために、燃料電池要求電力Ｐｆｃ＿ｒｅｑが増大する。一方、ＳＯＣが所定の上限値よりも高くなると二次電池５からの放電が行われる。二次電池充放電要求電力Ｐｂａｔｔ＿ｒｅｑは、放電電力に応じた負値となる。二次電池５から放電するために、燃料電池要求電力Ｐｆｃ＿ｒｅｑが低くなる。

燃料電池補機電力Ｐｆｃ＿ａｕｘは、燃料電池補機９を駆動するのに要する電力である。補機電力Ｐａｕｘは、補機１１で使用される電力、および二次電池６の充電に要する電力である。これらは、車両や燃料電池の運転状態に応じてそれぞれ設定される。

ステップＳ１０１では、ステップＳ１００によって算出した要求電力Ｐｆｃ＿ｒｅｑを出力するよう燃料電池１の出力電圧を設定し、要求電流Iｆｃ＿ｒｅｑに応じて燃料電池１のガス流量を制御する。

出力電圧は、図４に示すマップにより設定される。図４は燃料電池１の出力特性を示すマップである。上段には燃料電池１の電圧と電流との関係を示し、下段には燃料電池１の電力と電流の関係を示した。

水素、または空気のガス流量に応じて燃料電池１の出力特性は変動する。上段の破線はガス流量・圧力が低い状態、実線はガス流量・圧力が高い状態を示している。ガス流量・圧力が低い場合には、電流の増加に対して電圧が低下し始めるポイントが低電流側に移行する。

電力−電流特性マップ（図４、下段）に基づき、ステップＳ１００で算出した要求電力Ｐｆｃ＿ｒｅｑに応じた電流Ｉｆｃ＿ｒｅｑを求める。また、電圧−電流特性マップ（図４、上段）に基づき、電流Ｉｆｃ＿ｒｅｑに応じた電圧Ｖｆｃ＿ｒｅｑを求める。要求燃料電池電流電流Ｉｆｃ＿ｒｅｑに基づき燃料電池１へ供給するガス流量の目標値も併せて設定される。

ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１によって算出した電圧Ｖｆｃ＿ｒｅｑにＤＣ／ＤＣコンバータ７を設定する。これによって燃料電池１からの電力を昇圧または降圧することで、二次電池５に供給することができ、また、二次電池５からの電力も昇圧または降圧することで、モータ３へ供給することができる。

ステップＳ１０３では、モータ要求電力Ｐｍｏｔ＿ｒｅｑがモータ３に供給されるようにインバータ２を制御する。また、二次電池５からは燃料電池１から出力される電力とインバータ２を経由してモータ３で消費される電力との差分に応じた電力が充放電される。

なお、制御ユニット３０は、基本的には出力電圧が一定電圧になるようにＤＣ／ＤＣコンバータ８を制御し、一方で冷却水ポンプなどに対して回転速度などの指令を与えて駆動する。

以上の制御によって、通常走行時の燃料電池システムの通常制御によって、車両を走行させることができる。

燃料電池１を停止させた後には、燃料電池１のアノード３２に空気が混入し、アノード３２には空気が存在する場合がある。このような状態で、アノード３２に水素を供給し、燃料電池１から電力を取り出すと、アノード３２では、水素が存在している領域と、空気が存在している領域と、が混在する。このとき、水素が混在している領域のアノード３２と、アノード３２と対向するカソード３３では、それぞれ、
アノード：Ｈ₂→２Ｈ⁺＋２ｅ^- 式（１）
カソード：２Ｈ⁺＋１／２Ｏ₂＋２ｅ^-→Ｈ₂Ｏ 式（２）
の反応が生じる。

しかし、アノード３２において、水素が存在していない領域では、電子を流すために、式（１）の反応の変わりに
アノード：Ｃ＋２Ｈ₂Ｏ→ＣＯ₂＋４Ｈ⁺＋４ｅ^- 式（３）
の反応が生じる。これによって、アノード３２にカーボン腐食が生じ、燃料電池１が劣化するおそれがある。この実施形態では、燃料電池車両の起動時、または停止時にアノード３２の水素欠乏による、燃料電池１の劣化を抑制する。

次に燃料電池車両の起動時の電力制御処理（以下、起動制御とする）を図５のフローチャートを用いて説明する。なお、燃料電池システムの停止時には、リレー９は開放しており、燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７とは電気的に接続していない。

スタートスイッチがオンとなると、ステップＳ２００では、電圧センサ２７によって燃料電池１の電圧Ｖｆｃを検出し、電圧センサ２２によってＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを検出する。

ステップＳ２０１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の目標電圧ｔＶｄｃｄｃを燃料電池１のアイドル運転時のアイドル電圧Ｖｉｄｌｅに設定する。アイドル電圧Ｖｉｄｌｅは、モータ３を駆動させるために必要な電力以外の電力の一部を、燃料電池１から供給する場合の低電力に対応した燃料電池１の電圧である。例えば、モータ３に電力を供給せずに、エアコンなどを動作させるために必要となる電力に対応した燃料電池１の電圧である（ステップＳ２０１がＤＣ／ＤＣコンバータ目標電圧設定手段を構成する）。

ステップＳ２０２では、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃがアイドル電圧ＶｉｄｌｅとなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ７を制御する（ステップＳ２０２が電圧制御手段を構成する）。

ステップＳ２０３では、燃料電池１へ水素と空気との供給を開始する。ここでは、水素と空気との流量は、燃料電池１のアイドル運転時の発電量となる流量とする。

ステップＳ２０４では、電圧センサ２２によってＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを検出し、電圧センサ２７によって燃料電池１の電圧Ｖｆｃを検出し、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃ、および燃料電池１の電圧Ｖｆｃがアイドル電圧Ｖｉｄｌｅ以上となったかどうか判定する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃ、および燃料電池１の電圧Ｖｆｃがアイドル電圧Ｖｉｄｌｅ以上となるとステップＳ２０５へ進む。

ステップＳ２０５では、リレー９によって燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７とを電気的に接続する。つまり燃料電池１とインバータ２とを電気的に接続し、この制御を終了する。

次にこの実施形態の起動時の動作を図６のタイムチャートを用いて説明する。

時間Ｔ１において、スタートスイッチがオンとなると、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の目標電圧ｔＶｄｃｄｃを燃料電池１のアイドル運転時のアイドル電圧Ｖｉｄｌｅに設定する。そして、燃料電池１へ供給する水素と空気との流量を徐々に増加させる。これにより、燃料電池１の電圧Ｖｆｃが高くなる。

時間Ｔ２において、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃと、燃料電池１の電圧Ｖｆｃとが、アイドル電圧Ｖｉｄｌｅとなると、リレー９によって燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７とを電気的に接続する。これによって、燃料電池１からの電力が取り出される。

以上のように、燃料電池車両の起動時に、燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７との電圧差が小さくなってから、燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７とを電気的に接続させることで、燃料電池１へ供給される水素と空気の量に相当する以上の電流が燃料電池１から取り出されることを防止し、アノード３２における水素欠乏に起因する燃料電池１の劣化を抑制することができる。また、リレー９の接続時にリレー９へ流れる電流（突入電流）を小さくし、リレー９及びその他の機器の劣化を抑制することができる。

次に燃料電池車両の停止時の電力制御処理（以下、停止制御とする）を図７のフローチャートを用いて説明する。

イグニッションスイッチ（ＩＧＮＳＷ）がオフとなると、ステップＳ３００では燃料電池１への水素と空気との供給を停止する。

ステップＳ３０１では、燃料電池１の電流Ｉｆｃが所定電流Ｉ１以下となるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の目標電圧ｔＶｄｃｄｃを設定する。ここでは、電流センサ２８によって燃料電池１の電流Ｉｆｃを検出し、検出した電流Ｉｆｃと最終目標電流（ゼロ）との偏差に応じてＰＩ動作などによって目標電圧ｔＶｄｃｄｃを設定する。所定電流Ｉ１はゼロとする。

ステップＳ３０２では、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを目標電圧ｔＶｄｃｄｃとなるように制御する。

ステップＳ３０３では、電圧センサ２２によってＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを検出し、電流センサ２８によって燃料電池１の電流Ｉｆｃを検出し、電圧Ｖｄｃｄｃが所定電圧（第２所定電圧）Ｖ１以上となったかどうか、または電流Ｉｆｃが所定電流Ｉ１以下となったかどうか判定する。そして、電圧Ｖｄｃｄｃが所定電圧Ｖ１以上となる、または電流Ｉｆｃが所定電流Ｉ１以下となった場合には、ステップＳ３０４へ進む。所定電圧Ｖ１は、燃料電池１への逆電圧が印加されるのを防止するために、燃料電池１の理論電圧とする。

ステップＳ３０４では、リレー９を開放して、燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７との電気的な接続を切り離す。

リレー９によって燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７との電気的な接続を遮断する場合に、リレー９に流れる電流を小さくすることができ、リレー９の劣化を抑制することができる。

次にこの実施形態の停止時の動作を図８のタイムチャートを用いて説明する。

時間Ｔ１において、イグニッションスイッチがオフとなると、燃料電池１への水素と空気との供給を停止する。これによって、燃料電池１へ供給される水素、空気の流量が減少する。また、燃料電池１の電流Ｉｆｃも低下する。燃料電池１の電流Ｉｆｃが所定電流Ｉ１以下となるようにＦ／Ｂ制御によって、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の目標電圧ｔＶｄｃｄｃを設定し、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを制御する。

時間Ｔ２において、電流Ｉｆｃが所定電流Ｉ１以下となると、リレー９によって燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７との電気的な接続を切り離す。

以上のように、この実施形態では燃料電池車両を停止させる際に、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを燃料電池１の電流Ｉｆｃが所定電流Ｉ１となる方向に動かし、燃料電池１の電流Ｉｆｃが所定電流Ｉ１となる状態で、リレー９によって燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７との電気的な接続を切り離すことで、切り離す時にリレー９に流れる電流を小さくし、リレー９の劣化、特にリレー９の接点の劣化を抑制することができる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを所定電圧Ｖ１とすることで、燃料電池１に逆電圧が印加されることを防止することができる。

本発明の第１実施形態の効果について説明する。

この実施形態は、燃料電池車両の起動制御において、燃料電池１の電圧ＶｆｃとＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃが、共にアイドル電圧Ｖｉｄｌｅ以上となった後に、リレー９によって燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７とを電気的に接続させるので、燃料電池１から電力を取り出す場合に、燃料電池１に供給される水素、空気の量に相当する以上の電流が取り出されることを防止し、燃料電池１の水素欠乏に起因する燃料電池１の劣化を抑制することができる。

また、リレー９によって燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７とを接続した場合に、リレー９に流れる電流を小さくすることができ、リレー９の劣化を抑制することができる。

燃料電池車両の停止制御において、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを燃料電池１の電流Ｉｆｃが所定電流Ｉ１となるようにＦ／Ｂ制御し、かつ燃料電池１の電流Ｉｆｃが所定電流Ｉ１となる状態で、リレー９によって燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータとの電気的な接続を切り離すことで、リレー９に流れる電流を小さくすることができ、リレー９の劣化、特にリレー９の接点の劣化を抑制することができる。

また、燃料電池１に逆電圧が印加されることを防止し、燃料電池１の劣化を抑制することができる。

次に本発明の第２実施形態について説明する。

この実施形態の構成は第１実施形態と同じ構成なので、ここでの説明は省略する。また、通常制御、停止制御は第１実施形態と同じ制御なので、ここでの説明は省略する。

この実施形態の起動制御を図９のフローチャートを用いて説明する。

イグニッションスイッチ（ＩＧＮＳＷ）がオンとなると、ステップＳ４００では、電圧センサ２７によって燃料電池１の電圧Ｖｆｃを検出し、電圧センサ２２によってＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを検出する。

ステップＳ４０１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の目標電圧ｔＶｄｃｄｃを電圧センサ２７によって検出した電圧Ｖｆｃに設定する。

ステップＳ４０２では、ステップＳ４０１で設定した目標電圧ｔＶｄｃｄｃとなるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを制御する。

ステップＳ４０３では、電圧センサ２２によってＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを検出し、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃが電圧Ｖｆｃ以上となったかどうか判定する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃが電圧Ｖｆｃ以上となると、ステップ４０４へ進む。

ステップＳ４０４では、リレー９によって燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７とを電気的に接続する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃが燃料電池１の電圧Ｖｆｃ以上となるとリレー９によって燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７とを電気的に接続することで、燃料電池１に供給する水素、空気の量に相当する以上の電流が燃料電池１から取り出されることを防止し、燃料電池１の水素欠乏に起因する燃料電池１の劣化を抑制することができる。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃと燃料電池１の電圧Ｖｆｃとが同じ電圧となった場合にリレー９によって燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７との電気的な接続を行うことが望ましい。

ステップＳ４０５では、燃料電池１の電圧Ｖｆｃが所定電圧Ｖ２よりも低いかどうか判定する。そして、電圧Ｖｆｃが所定電圧Ｖ２よりも低い場合にはステップＳ４０６へ進み、電圧Ｖｆｃが所定電圧Ｖ２よりも高い場合には、ステップＳ４０７へ進む。所定電圧Ｖ２は、燃料電池１の触媒層劣化を抑制する上限電圧であり、実験などによって燃料電池１の触媒層劣化を抑制することができる上限電圧を予め求めて設定する。

ステップＳ４０６では、燃料電池１の電圧Ｖｆｃが所定電圧Ｖ２よりも低いので、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを電圧Ｖｆｃに維持する。

ステップＳ４０７では、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の目標電圧ｔＶｄｃｄｃを所定電圧Ｖ２に設定する。これによって、燃料電池１が高電位となる状態を短くすることで、燃料電池１のカソード３３における触媒層劣化を抑制することができる。

ステップＳ４０８では、燃料電池１への水素の供給を開始する。

ステップＳ４０９では、ステップＳ４０６、４０７によって設定する電圧となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを制御する。

ステップＳ４１０では、電流センサ２８によって燃料電池１の電流Ｉｆｃを検出するとともに、水素供給を開始してからの時間を計測する。そして、電流Ｉｆｃが所定電流Ｉ１以下となったか、または所定時間が経過したかどうか判定する。そして電流Ｉｆｃが所定電流Ｉ１以下となる、または所定時間が経過するとステップＳ４１１へ進む。所定時間は燃料電池１のアノード３３の酸素が消費される時間である。

ステップＳ４１１では、燃料電池１へ空気の供給を開始する。

ステップＳ４１２では、燃料電池１に供給している水素、空気の流量、アノード３２、カソード３３の圧力、空気を供給してからの時間などの燃料電池１の運転状態から、予め設定されたマップなどを基に燃料電池１の開放電圧Ｖｏｃｖを算出する。

ステップＳ４１３では、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の目標電圧ｔＶｄｃｄｃを開放電圧Ｖｏｃｖに設定する。なお、ここでは目標電圧ｔＶｄｃｄｃはアイドル電圧Ｖｉｄｌｅを上限とする。

ステップＳ４１４では、ステップＳ４１３で設定した目標電圧ｔＶｄｃｄｃとなるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを制御する。リレー９によって燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７とを電気的に接続した場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを燃料電池１の開放電圧Ｖｏｃｖに基づいて制御することで、燃料電池１に供給する水素、空気の量に相当する以上の電流が燃料電池１から取り出されることを防止し、燃料電池１における水素欠乏に起因する劣化を抑制することができる。

ステップＳ４１５では、電圧センサ２２によってＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを検出し、また電流センサ２８によって燃料電池１の電流Ｉｆｃを検出し、電圧Ｖｄｃｄｃがアイドル電圧Ｖｉｄｌｅ以上、または電流Ｉｆｃがアイドル電流Ｉｉｄｌｅ以上となったかどうか判定する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃがアイドル電圧Ｖｉｄｌｅ以上、または電流Ｉｆｃがアイドル電流Ｉｉｄｌｅ以上となった場合には、この制御を終了する。

次にこの実施形態の起動時の動作を図１０のタイムチャートを用いて説明する。

時間Ｔ１において、スタートスイッチがオンとなると、電圧センサ２７によって燃料電池１の電圧Ｖｆｃを検出し、電圧センサ２２によってＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを検出する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃが電圧Ｖｆｃとなるように制御を行う。

時間Ｔ２において、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃが電圧Ｖｆｃとなると、リレー９によって燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７とを電気的に接続する。このとき、燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７との電圧差が略ゼロとなっているので、燃料電池１に水素、または酸素が残存している場合でも、燃料電池１からの急激な電流の流れを防止して、リレー９の劣化を防止することができる。

また、燃料電池１のアノード３２への水素の供給を開始すると、カソード３３に残存する酸素との反応によって、燃料電池１が発電を行うが、カソード３３の酸素の消費と共に、燃料電池１の電流Ｉｆｃも減少する。アノード３２から排出される水素は循環しており、アノード３２の圧力を一定に保つためにアノード３２へ供給する新たな水素の流量は減少する。

時間Ｔ３において、燃料電池１の電流Ｉｆｃが所定電流Ｉ１以下となると、燃料電池１のカソード３３へ空気の供給を開始する。これによって、燃料電池１の電圧Ｖｆｃは高くなる。一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃは、開放電圧Ｖｏｃｖに制御されるので、燃料電池１の電流Ｉｆｃは抑制される。

時間Ｔ４において、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃがアイドル電圧Ｖｉｄｌｅとなると、通常の制御を開始する。

以上のように、この実施形態では、燃料電池車両を起動させる際に、燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７との電圧差が略ゼロとなると、燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７とを電気的に接続することで、燃料電池１に供給する水素、空気の量に相当する以上の電流が燃料電池１から取り出されることを防止し、水素欠乏に起因する燃料電池１の劣化を抑制することができる。

本発明の第２実施形態の効果について説明する。

この実施形態は、燃料電池車両の起動制御において、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃが燃料電池１の電圧Ｖｆｃと略等しくなった後に、リレー９によってＤＣ／ＤＣコンバータ７と燃料電池１とを電気的に接続することで、燃料電池１に供給する水素、空気の量に相当する以上の電流が燃料電池１から取り出されることを防止し、燃料電池１の水素欠乏に起因する燃料電池１の劣化を抑制することができる。

また、リレー９によって燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７とを電気的に接続した後に、燃料電池１へ供給される水素、空気の流量などの運転状態に基づいた燃料電池１の開放電圧Ｖｏｃｖに対応させてＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを制御することで、燃料電池１からの過剰な電流の取り出しによる水素欠乏状態を防止し、さらに燃料電池１の劣化を抑制することができる。

また燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７とを電気的に接続した後に、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを燃料電池１の触媒層劣化を防止する所定電圧Ｖ２に制限することで、燃料電池１の高電位となる状態を短くすることで、燃料電池１の劣化を抑制することができる。

次に本発明の第３実施形態について説明する。

この実施形態の構成は第１実施形態と同じ構成なので、ここでの説明は省略する。また、通常制御、停止制御は第１実施形態と同じ制御なので、ここでの説明は省略する。

この実施形態の起動制御を図１１のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ５００からステップＳ５１１までの制御は第２実施形態のステップＳ４００からステップＳ４１１までの制御と同じ制御なのでここでの説明は省略する。

ステップＳ５１２では、燃料電池１に供給している水素、空気の流量などの運転状態に基づいて燃料電池１から取り出すことのできる最大電流Ｉｆｃ＿ｍａｘを算出する（ステップＳ５１２が最大電流値算出手段を構成する）。

ステップＳ５１３では、燃料電池１の電流Ｉｆｃが最大電流Ｉｆｃ＿ｍａｘ以下となるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の目標電圧ｔＶｄｃｄｃを算出する。目標電圧ｔＶｄｃｄｃは電流センサ２８によって検出する電流Ｉｆｃと、最大電流Ｉｆｃ＿ｍａｘと、の偏差に応じたＰＩ動作などによって設定する。ただし、目標電圧ｔＶｄｃｄｃは、燃料電池１のアイドル運転時のアイドル電圧Ｖｉｄｌｅを上限とする。

ステップＳ５１４では、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃが、目標電圧ｔＶｄｃｄｃとなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを制御する。

ステップＳ５１５では、電圧センサ２２によってＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを検出し、電流センサ２８によって燃料電池１の電流Ｉｆｃを検出し、電圧Ｖｄｃｄｃが電圧Ｖｉｄｌｅ以上となったかどうか、または電流Ｉｆｃが燃料電池１のアイドル運転時のアイドル電流Ｉｉｄｌｅ以上となったかどうか判定する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃがアイドル電圧Ｖｉｄｌｅ以上、または燃料電池１の電流Ｉｆｃがアイドル電流Ｉｉｄｌｅ以上となると、この制御を終了する。

次にこの実施形態の起動時の動作を図１２のタイムチャートを用いて説明する。

時間Ｔ２までは第２実施形態のタイムチャートと同じ動作であるので、ここでの説明は省略する。

時間Ｔ３において、燃料電池１の電流Ｉｆｃが所定電流Ｉ１以下となると、燃料電池１のカソード３３へ空気の供給を開始する。これによって、燃料電池１の電圧Ｖｆｃは高くなる。また燃料電池１の電流Ｉｆｃも大きくなる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の目標電圧ｔＶｄｃｄｃを、燃料電池１の電流Ｉｆｃが最大電流Ｉｆｃ＿ｍａｘ以下となるように設定する。

時間Ｔ４において、電流Ｉｆｃがアイドル電流Ｉｉｄｌｅとなると、通常の制御を開始する。

以上のように、この実施形態では、燃料電池１の電流Ｉｆｃに基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを制御するので、燃料電池１の水素欠乏に起因する燃料電池１の劣化をより正確に抑制することができる。

本発明の第３実施形態の効果について説明する。

この実施形態では、燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７とを電気的に接続した後に、燃料電池１に供給される水素、空気の流量などの運転状態から燃料電池１から取り出すことのできる最大電流値Ｉｆｃ＿ｍａｘを算出し、燃料電池１の電流Ｉｆｃが最大電流値Ｉｆｃ＿ｍａｘを超えないように、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の目標電圧ｔＶｄｃｄｃを設定し、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを制御するので、燃料電池１に供給する水素、空気の量に相当する以上の電流の取り出しを防止し、燃料電池１の水素欠乏に起因する燃料電池１の劣化をより正確に抑制することができる。

次に本発明の第４実施形態について説明する。

この実施形態の構成は第１実施形態と同じ構成なので、ここでの説明は省略する。また、通常制御、停止制御も第１実施形態と同じ制御なので、ここでの説明は省略する。

この実施形態の起動制御を図１３のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ６００からステップＳ６１０までの制御は、第２実施形態のステップＳ４００からステップＳ４１０までの制御と同じ制御なので、ここでの説明は省略する。

ステップＳ６１１では、リレー９を開放し、燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７との電気的な接続を切り離す。後述するステップＳ６１４において燃料電池１に空気を供給する前に、燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７との電気的な接続を切り離すことで、燃料電池１に供給する水素、空気の量に相当する以上の電流の取り出しを防止し、燃料電池１の水素欠乏に起因する燃料電池１の劣化をさらに抑制することができる。

ステップＳ６１２では、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の目標電圧ｔＶｄｃｄｃを燃料電池１のアイドル電圧Ｖｉｄｌｅに設定する。

ステップＳ６１３では、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃがアイドル電圧ＶｉｄｌｅとなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを制御する。

ステップＳ６１４では、燃料電池１へ空気の供給を開始する。

ステップＳ６１５では、電圧センサ２７によって燃料電池１の電圧Ｖｆｃを検出し、電圧センサ２２によってＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを検出する。そして、燃料電池１の電圧ＶｆｃとＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃとが共にアイドル電圧Ｖｉｄｌｅ以上となると、ステップＳ６１６へ進む。

ステップＳ６１６では、リレー９によって、燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７とを電気的に接続する。ここでは、燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７との電圧Ｖｆｃ、Ｖｄｃｄｃがアイドル電圧Ｖｉｄｌｅとなり、燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７との電圧差が小さくなってからリレー９によって、燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７とを電気的に接続するので、リレー９の劣化を抑制することができる。

ステップＳ６１７では、電流センサ２８によって燃料電池１の電流Ｉｆｃを検出し、電流Ｉｆｃが電流Ｉｉｄｌｅよりも大きくなると起動制御を終了する。

次にこの実施形態の起動時の動作を図１４のタイムチャートを用いて説明する。

時間Ｔ２までは第２実施形態のタイムチャートと同じ動作であるので、ここでの説明は省略する。

時間Ｔ３において、燃料電池１の電流Ｉｆｃが所定電流Ｉ１以下となると、リレー９を開放し、燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７との電気的な接続を切り離す。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の目標電圧ｔＶｄｃｄｃをアイドル電圧Ｖｉｄｌｅに設定し、制御する一方、燃料電池１のカソード３へ空気の供給を開始する。これにより、燃料電池１の電圧ＶｆｃとＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃとはそれぞれ高くなる。

時間Ｔ４において、燃料電池１の電圧Ｖｆｃと、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃが共にアイドル電圧Ｖｉｄｌｅ以上となると、リレー９によって燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７とを電気的に接続する。燃料電池１の電圧ＶｆｃとＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃとがアイドル電圧Ｖｉｄｌｅ以上となった後に、リレー９によって燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７とを電気的に接続するので、燃料電池１に供給する水素、空気の量に相当する以上の電流の取り出しを防ぐことができ、燃料電池１の劣化を抑制することができる。

時間Ｔ５において、燃料電池１の電流Ｉｆｃがアイドル電流Ｉｉｄｌｅとなると、通常の制御を行う。

以上のように、燃料電池１に空気を供給する場合に、一旦燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７との電気的な接続を切り離し、燃料電池１の電圧ＶｆｃとＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃとが共にアイドル電圧Ｖｉｄｌｅ以上となった場合に、再び燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７とを電気的に接続することで、燃料電池１の水素欠乏に起因する燃料電池１の劣化を抑制することができる。

本発明の第４実施形態の効果について説明する。

この実施形態では、燃料電池車両の起動制御において、燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７とを電気的に接続し、燃料電池１に水素を供給した後に、一旦リレー９によって燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７との電気的な接続を切り離す。そして、燃料電池１に空気の供給を開始し、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃと燃料電池１の電圧Ｖｆｃとが、共にアイドル電圧Ｖｉｄｌｅ以上となった後に、再び燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７とを電気的に接続する。これによって、燃料電池１に水素と空気との供給を開始した場合に、燃料電池１がアイドル電圧Ｖｉｄｌｅとなるまでの、燃料電池１に供給する水素、空気の量に相当する以上の電流の取り出しを防ぎ、燃料電池１の水素欠乏に起因する燃料電池１の劣化をさらに抑制することができる。

次に本発明の第５実施形態について説明する。

この実施形態の燃料電池車両について図１５を用いて説明する。この実施形態の燃料電池車両は、第１実施形態のリレー９とＤＣ／ＤＣコンバータ７との間に、燃料電池１へ電流が流れないようにするダイオード（逆流防止手段）１２を備える。その他の構成については第１実施形態と同じ構成なので、ここでの説明は省略する。また、通常制御も第１実施形態と同じ制御なので、ここでの説明は省略する。

この実施形態の起動制御を図１６のフローチャートを用いて説明する。

スタートスイッチがオンとなると、ステップＳ７００では、電圧センサ２７によって燃料電池１の電圧Ｖｆｃを検出し、電圧センサ２２によってＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを検出する。

ステップＳ７０１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃの目標電圧ｔＶｄｃｄｃをアイドル電圧Ｖｉｄｌｅに設定する。

ステップＳ７０２では、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃがアイドル電圧ＶｉｄｌｅとなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを制御する。

ステップＳ７０３では、燃料電池１への水素、空気の供給を開始する。

ステップＳ７０４では、電圧センサ２２によってＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを検出し、電圧センサ２７によって燃料電池１の電圧Ｖｆｃを検出し、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃが燃料電池１の電圧Ｖｆｃ以上になったかどうか判定する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃが燃料電池１の電圧Ｖｆｃ以上になるとステップＳ７０５へ進む。

ステップＳ７０５では、リレー９によって燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７とを電気的に接続する。リレー９とＤＣ／ＤＣコンバータ７との間に燃料電池１へ電流が流れることを防止するダイオード１２を設けることで、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃが燃料電池１の電圧Ｖｆｃよりも高い状態で、リレー９によって燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７とを電気的に接続した場合でも、燃料電池１に逆電圧が印加されず、また燃料電池１から電流が流れない。そのため、燃料電池１に供給する水素、空気の量に相当する以上の電流が燃料電池１から取り出されることを防止し、燃料電池１の水素欠乏に起因する燃料電池１の劣化を抑制することができる。

ステップＳ７０６では、電圧センサ２２によってＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを検出し、電圧センサ２７によって燃料電池１の電圧Ｖｆｃを検出する。そして、電圧Ｖｆｃと電圧Ｖｄｃｄｃとが共にアイドル電圧Ｖｉｄｌｅよりも高くなると、起動制御を終了する。

次にこの実施形態の動作を図１７のタイムチャートを用いて説明する。

時間Ｔ１において、スタートスイッチがオンとなると、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の目標電圧ｔＶｄｃｄｃを燃料電池１のアイドル運転時の電圧Ｖｉｄｌｅに設定し、制御する。そして、燃料電池１へ供給する水素と空気との流量を徐々に増加させる。これにより、燃料電池１の電圧Ｖｆｃが高くなる。

時間Ｔ２において、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃが燃料電池１の電圧Ｖｆｃよりも高くなると、リレー９によって、燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７とを電気的に接続する。ダイオード１２を設けることで、リレー９によって燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７とを電気的に接続した場合でも、燃料電池１から取り出されず、燃料電池１の電流はゼロである。

時間Ｔ３において、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃと燃料電池１の電圧Ｖｆｃとが電圧Ｖｉｄｌｅとなると、水素、空気の供給による燃料電池１の起電力とアイドル電圧Ｖｉｄｌｅの差に応じて、燃料電池１から電流が流れる。

以上により、起動制御を行う際に、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃが燃料電池１の電圧Ｖｆｃよりも高くなると、リレー９によって燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７とを電気的に接続する。リレー９とＤＣ／ＤＣコンバータ７との間に燃料電池１への電流の流れを防止するダイオード１２を設けることで、燃料電池１に供給する水素、空気の量に相当する以上の電流が燃料電池１から取り出されることを防止し、燃料電池１の水素欠乏に起因する燃料電池１の劣化を抑制することができる。

次にこの実施形態の停止制御を図１８のフローチャートを用いて説明する。

イグニッションスイッチがオフとなると、ステップＳ８００では燃料電池１への水素と空気の供給を停止する。

ステップＳ８０１では、燃料電池１の電流がゼロとなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ７の目標電圧ｔＶｄｃｄｃを設定する。ここでは電流センサ２８によって燃料電池１の電流Ｉｆｃを検出し、検出した電流Ｉｆｃと最終目標電流（ゼロ）との偏差に応じてＰＩ動作などによって目標電圧ｔＶｄｃｄｃを設定する。

ステップＳ８０２では、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを目標電圧ｔＶｄｃｄｃとなるように制御する。

ステップＳ８０３では、電圧センサ２２によってＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを検出し、電圧センサ２７によって燃料電池１の電圧Ｖｆｃを検出する。また、電流センサ２８によって燃料電池１の電流Ｉｆｃを検出する。そして、電圧Ｖｄｃｄｃが電圧Ｖｆｃよりも高い、または電流Ｉｆｃが所定電流Ｉ１以下となるとステップＳ８０４へ進む。

ステップＳ８０４では、リレー９を開放して、燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７との電気的な接続を切り離す。

次にこの実施形態の停止時の動作を図１９のタイムチャートを用いて説明する。

時間Ｔ１において、イグニッションスイッチがオフとなると、燃料電池１への水素と空気との供給を停止する。これによって、燃料電池１へ供給される水素、空気の流量が減少する。また、燃料電池１の電流も低下する。ＤＣ／ＤＣコンバータ７の目標電圧ｔＶｄｃｄｃを設定し、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧を制御する。

時間Ｔ２において、燃料電池１の電流Ｉｆｃが所定電流Ｉ１以下となると、リレー９を開放し、燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７との電気的な接続を切り離す。

以上のように、燃料電池車両の停止制御において、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃが燃料電池１の電圧Ｖｆｃよりも高くなる、または燃料電池１の電流Ｉｆｃが所定電流Ｉ１以下となると、リレー９を開放し、燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７の電気的な接続を切り離すことで、リレー９に流れる電流を小さくすることができ、リレー９の劣化を抑制することができる。また、燃料電池１に逆電圧が印加されることを防止することができる。

本発明の第５実施形態の効果について説明する。

この実施形態では、リレー９とＤＣ／ＤＣコンバータ７との間に燃料電池１へ電流が流れることを防止するダイオード１２を備える。そして、燃料電池車両の起動制御時に、燃料電池１へ水素と空気の供給を開始し、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃが燃料電池１の電圧Ｖｆｃよりも高くなると、リレー９によって燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７とを電気的に接続する。ダイオード１２を設けることで、燃料電池１への逆電圧の印加を防止し、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃが燃料電池１の電圧Ｖｆｃよりも高くなってからリレー９を接続することで、燃料電池１に供給する水素、空気の量に相当する以上の電流が取り出されることを防ぐことができ、燃料電池１の水素欠乏による燃料電池１の劣化を抑制することができる。

また、燃料電池車両の停止制御時に、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃが燃料電池１の電圧Ｖｆｃよりも高くなる、または燃料電池１の電流が所定電流Ｉ１以下となった場合に、リレー９を開放し、燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７との電気的な接続を切り離すことで、リレー９の開放時にリレー９に流れる電流を小さくすることができ、リレー９の劣化を抑制することができる。

次に本発明の第６実施形態について説明する。

この実施形態の構成は第５実施形態と同じ構成なので、ここでの説明は省略する。また、通常制御、停止制御も第１実施形態と同じ制御なので、ここでの説明は省略する。

この実施形態の起動制御を図２０のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ９００からステップＳ９１０までの制御は第２実施形態のステップＳ４００からステップＳ４１０と同じ制御なので、ここでの説明は省略する。

ステップＳ９１１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の目標電圧ｔＶｄｃｄｃを燃料電池１のアイドル電圧Ｖｉｄｌｅに設定する。

ステップＳ９１２では、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃがアイドル電圧ＶｉｄｌｅとなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを制御する。

ステップＳ９１３では、電圧センサ２２によってＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを検出し、電圧Ｖｄｃｄｃがアイドル電圧Ｖｉｄｌｅ以上かどうか判定する。そして、電圧Ｖｄｃｄｃがアイドル電圧Ｖｉｄｌｅ以上となるとステップＳ９１４へ進む。

ステップＳ９１４では、燃料電池１へ空気の供給を開始する。

ステップＳ９１５では、電圧センサ２７によって燃料電池１の電圧Ｖｆｃを検出し、電流センサ２８によって燃料電池１の電流Ｉｆｃを検出し、燃料電池１の電圧Ｖｆｃがアイドル電圧Ｖｉｄｌｅ以上かどうか、または燃料電池１の電流Ｉｆｃがアイドル電流Ｉｆｃ以上かどうか判定する。そして、燃料電池１の電圧Ｖｆｃがアイドル電圧Ｖｉｄｌｅ以上、または燃料電池１の電流Ｉｆｃがアイドル電流Ｉｉｄｌｅ以上の場合には、起動制御を終了する。

次にこの実施形態の起動時の動作を図２１のタイムチャートを用いて説明する。

時間Ｔ１において、スタートスイッチがオンとなると、電圧センサ２７によって燃料電池１の電圧Ｖｆｃを検出し、電圧センサ２２によってＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを検出する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃが燃料電池１の電圧Ｖｆｃとなるように制御する。

時間Ｔ２において、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃが燃料電池１の電圧Ｖｆｃ以上となると、リレー９によって燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７とを電気的に接続する。このときＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃが燃料電池１の電圧Ｖｆｃよりも高いので、燃料電池１から電流は流れない。また、燃料電池１のアノード３２への水素の供給を開始する。

時間Ｔ３において、供給される水素、空気に応じた燃料電池１の起電力と、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃとの差に応じて、燃料電池１から電流Ｉｆｃが流れる。

時間Ｔ４において、燃料電池１の電流Ｉｆｃが所定電流Ｉ１以下となると、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の目標電圧ｔＶｄｃｄｃをアイドル電圧Ｖｉｄｌｅに設定し、制御する。

時間Ｔ５において、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃがアイドル電圧Ｖｉｄｅｌとなると、燃料電池１へ空気の供給を開始する。

時間Ｔ６において、燃料電池１の電圧Ｖｆｃがアイドル電圧Ｖｉｄｌｅとなり、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃと燃料電池１の電圧Ｖｆｃとが略等しくなると、通常制御を開始する。

以上により、燃料電池車両の起動制御において、リレー９によって燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７とを電気的に接続し、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃをアイドル電圧Ｖｉｄｅｌに設定した後に燃料電池１へ空気を供給するので、燃料電池１に供給する水素、空気の量に相当する以上の電流が燃料電池１から取り出されることを防止することができ、燃料電池１の水素欠乏による燃料電池１の劣化を抑制することができる。

本発明の第６実施形態の効果について説明する。

この実施形態では、燃料電池車両の起動制御時に、リレー９によって燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ７とを電気的に接続し、燃料電池１に空気を供給する前に、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃをアイドル電圧Ｖｉｄｌｅまで高くすることで、燃料電池１に空気を供給した場合でも、燃料電池１に供給する水素、空気の量に相当する以上の電流が燃料電池１から取り出されることを防止することができ、燃料電池１の水素欠乏による燃料電池１の劣化を抑制することができる。

次に本発明の第７実施形態について説明する。

この実施形態の構成は第５実施形態と同じ構成なので、ここでの説明は省略する。また、通常制御、起動制御、停止制御は第５実施形態と同じ制御なので、ここでの説明は省略する。この実施形態は、燃料電池車両が所定の条件を満たした場合に、燃料電池１による発電を一時的に休止させる制御を有するものである。

ここで、燃料電池休止移行制御について図２２のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ１０００では、燃料電池１による発電を休止する条件が成立したかどうか判定する。そして、休止する条件が成立すると、ステップＳ１００１へ進み、成立していない場合には、通常制御を継続する。燃料電池１による発電を休止する条件は、二次電池５のＳＯＣが予め設定された所定値よりも大きい、または車速が所定速度よりも小さくなった場合などの条件である。

ステップＳ１００１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の目標電圧ｔＶｄｃｄｃをアイドル電圧Ｖｉｄｌｅに設定する。

ステップＳ１００２では、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃがアイドル電圧ＶｉｄｌｅとなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ７を制御する。

ステップＳ１００３では、電圧センサ２２によってＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを検出し、電圧Ｖｄｃｄｃが電圧Ｖｉｄｌｅ以上となったかどうか判定する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃが電圧Ｖｉｄｌｅ以上となると、ステップＳ１００４へ進む。

ステップＳ１００４では、燃料電池１への水素と空気との供給を停止する。

ステップＳ１００５では、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の目標電圧ｔＶｄｃｄｃを休止モード時燃料電池電圧Ｖｆｃ＿ｓｌｐに設定する。休止モード時燃料電池電圧Ｖｆｃ＿ｓｌｐは、燃料電池１の触媒劣化を抑制する上限電圧である所定電圧Ｖ２よりも小さい値である。

ステップＳ１００６では、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを休止モード時燃料電池電圧Ｖｆｃ＿ｓｌｐとなるように制御する。これによって燃料電池１が高電位となることを抑制し、燃料電池１のカソード３３における触媒劣化を抑制することができる。

ステップＳ１００７では、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃが休止モード時燃料電池電圧Ｖｆｃ＿ｓｌｐ以下となったどうか判定する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃが休止モード時燃料電池電圧Ｖｆｃ＿ｓｌｐ以下となると、ステップＳ１００８へ進む。

ステップＳ１００８では、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の目標電圧ｔＶｄｃｄｃを休止モード時ＤＣ／ＤＣコンバータ電圧Ｖｄｃｄｃ＿ｓｌｐに設定する。休止モード時ＤＣ／ＤＣコンバータ電圧Ｖｄｃｄｃ＿ｓｌｐは、インバータ２によってモータ３を駆動するために必要な電圧であり、かつ燃料電池１の電圧Ｖｆｃよりも高い電圧である。これにより、燃料電池１から電流を取り出さずに、モータ３へ二次電池５から電力を供給することができる。

ステップＳ１００９では、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃが休止モード時ＤＣ／ＤＣコンバータ電圧Ｖｄｃｄｃ＿ｓｌｐとなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを制御する。

ステップＳ１０１０では、電圧センサ２２によって、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを検出し、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃが休止モード時ＤＣ／ＤＣコンバータ電圧Ｖｄｃｄｃ＿ｓｌｐ以上となったかどうか判定する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃが休止モード時ＤＣ／ＤＣコンバータ電圧Ｖｄｃｄｃ＿ｓｌｐ以上となると、燃料電池休止移行制御を終了する。

以上の制御により、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを燃料電池１の電圧よりも高くすることで、休止モード中のモータ３の負荷変動による電圧の変動による、燃料電池１から過剰な電流の取り出しを防止し、燃料電池１の水素欠乏を抑制し、燃料電池１の劣化を抑制することができる。

次に燃料電池休止移行制御によって、燃料電池１の休止モードとなった場合の燃料電池１の休止モード中の制御について図２３を用いて説明する。この制御は予め設定された時間毎に行うものである。

ステップＳ１１００では、休止モードの継続条件を満たしているかどうか判定する。そして休止モードを継続する場合には、ステップＳ１１０１へ進み、休止モードを終了する場合には、ステップＳ１１１０へ進み後述する復帰モードへ移行する。休止モードの継続条件は、二次電池５のＳＯＣが所定値よりも大きい、または車速が所定速度よりも小さいなどの条件を継続して満たしている場合である。

ステップＳ１１０１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の目標電圧ｔＶｄｃｄｃを休止モード時ＤＣ／ＤＣコンバータ電圧Ｖｄｃｄｃ＿ｓｌｐに設定する。

ステップＳ１１０２では、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃが休止モード時ＤＣ／ＤＣコンバータ電圧Ｖｄｃｄｃ＿ｓｌｐとなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを制御する。

ステップＳ１１０３では、電圧センサ２７によって燃料電池１の電圧Ｖｆｃを検出し、燃料電池１の電圧Ｖｆｃと所定電圧Ｖ２とを比較する。そして、燃料電池１の電圧Ｖｆｃが所定電圧Ｖ２よりも高い場合にはステップＳ１１０４へ進み、燃料電池１の電圧Ｖｆｃが所定電圧Ｖ２よりも低い場合には、ステップＳ１１００へ戻り、上記制御を繰り返す。

ステップＳ１１０４以降の制御は図２２のステップＳ１００５以降の制御と同じ制御なので、ここでの説明は省略する。

以上の制御によって、休止モード中に燃料電池１の電圧Ｖｆｃが高くなった場合に、燃料電池１の電圧Ｖｆｃを低くして燃料電池１の劣化を抑制することができる。

次に図２３のフローチャートによって、休止モードを終了し、ステップＳ１１１０において復帰モードへ移行した場合の制御について図２４のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ１２００では、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の目標電圧ｔＶｄｃｄｃを燃料電池１のアイドル電圧Ｖｉｄｌｅに設定する。

ステップＳ１２０１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃがアイドル電圧Ｖｉｄｌｅとなるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ７を制御する。

ステップＳ１２０２では、電圧センサ２２によってＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを検出し、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃがアイドル電圧Ｖｉｄｌｅ以上となったかどうか判定する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃがアイドル電圧Ｖｉｄｌｅ以上となると、ステップＳ１２０３へ進む。

ステップＳ１２０３では、燃料電池１への水素、空気の供給を開始する。

ステップＳ１２０４では、電圧センサ２７によって燃料電池１の電圧Ｖｆｃを検出し、電流センサ２８によって燃料電池１の電流Ｉｆｃを検出し、燃料電池１の電圧Ｖｆｃがアイドル電圧Ｖｉｄｌｅ以上となったか、または電流Ｉｆｃがアイドル電流Ｉｉｄｌｅ以上となった場合には、この制御を終了し、通常制御へ移行する。

以上の制御によって、燃料電池１へ水素、空気の供給を再開する場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃがアイドル電圧Ｖｉｄｌｅとなった後に、燃料電池１へ水素、空気の供給を開始するので、燃料電池１へ水素、空気が十分に供給される前に燃料電池１に供給する水素、空気の量に相当する以上の電流が取り出されることを防止し、燃料電池１の水素欠乏に起因する燃料電池１の劣化を抑制することができる。

次にこの実施形態の燃料電池休止時の動作を図２５のタイムチャートを用いて説明する。

時間Ｔ１において、燃料電池１による発電を休止する条件が成立すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の目標電圧ｔＶｄｃｄｃをアイドル電圧Ｖｉｄｌｅに設定し、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを制御する。

時間Ｔ２において、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃがアイドル電圧Ｖｉｄｌｅとなると、燃料電池１への水素、空気の供給を停止する。これにより燃料電池１の電流Ｉｆｃが小さくなり、燃料電池１の電圧Ｖｆｃが低くなる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の目標電圧ｔＶｄｃｄｃを休止モード時燃料電池電圧Ｖｆｃ＿ｓｌｐに設定し、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを制御する。

時間Ｔ３において、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃが休止モード時燃料電池電圧Ｖｆｃ＿ｓｌｐ以下となると、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の目標電圧ｔＶｄｃｄｃを休止モード時ＤＣ／ＤＣコンバータ電圧Ｖｄｃｄｃ＿ｓｌｐに設定し、ＤＣ／ＤＣコンバータ７を制御する。ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃは高くなるが、燃料電池１の電圧Ｖｆｃは、水素、空気が供給されていないので、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃよりも低くなる。これにより、モータ３の負荷変動による電圧低下に伴う、燃料電池１からの電流の取り出しを防止し、燃料電池１の水素欠乏に起因する燃料電池１の劣化を抑制することができる。

燃料電池１に水素、酸素が残存する場合に、燃料電池１の電圧Ｖｆｃが次第に高くなるが、時間Ｔ４において、燃料電池１の電圧Ｖｆｃが所定電圧Ｖ２よりも高くなると、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の目標電圧ｔＶｄｃｄｃを休止モード時燃料電池電圧Ｖｆｃ＿ｓｌｐに設定し、ＤＣ／ＤＣコンバータ７を制御する。

時間Ｔ５において、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃが、休止モード時燃料電池電圧Ｖｆｃ＿ｓｌｐ以下となると、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の目標電圧ｔＶｄｃｄｃを休止モード時ＤＣ／ＤＣコンバータ電圧Ｖｄｃｄｃ＿ｓｌｐに設定し、ＤＣ／ＤＣコンバータ７を制御する。

時間Ｔ６において、復帰モードへ移行すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の目標電圧ｔＶｄｃｄｃをアイドル電圧Ｖｉｄｌｅに設定し、ＤＣ／ＤＣコンバータ７を制御する。

時間Ｔ７において、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃがアイドル電圧Ｖｉｄｌｅになると、燃料電池１へ水素、空気の供給を開始する。

時間Ｔ８において、燃料電池１の電圧Ｖｆｃが高くなり、アイドル電圧Ｖｉｄｌｅとなると、通常の制御を行う。

次に第７実施形態の効果について説明する。

この実施形態では、燃料電池１への水素、空気を一時的に停止する際に、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを燃料電池１の電圧Ｖｆｃよりも高くするので、例えばモータ３などの負荷変動が生じた場合に、燃料電池１に影響を与えずに、つまり燃料電池１から電力の取り出しを行わずにＤＣ／ＤＣコンバータ７、二次電池５などによって対応することができ、燃料電池１から過剰な電流が取り出されることを防止することができる。これにより、燃料電池１の水素欠乏に起因する燃料電池１の劣化を抑制することができる。

また、休止モード中に、燃料電池１の電圧Ｖｆｃが所定電圧Ｖ２よりも高くなった場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃを休止モード時燃料電池電圧Ｖｆｃ＿ｓｌｐとすることで、燃料電池１の電圧Ｖｆｃを低くし、燃料電池１の触媒層劣化を抑制することができる。

また、燃料電池１への水素、空気の供給を再開する場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の電圧Ｖｄｃｄｃをアイドル電圧Ｖｉｄｌｅとした後に、燃料電池１へ水素、空気を供給するので、燃料電池１に供給する水素、空気の量に相当する以上の電流を燃料電池１から取り出すことを防止し、燃料電池１の水素欠乏に起因する燃料電池１の劣化を抑制することができる。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。

本発明の第１実施形態の燃料電池車両の概略構成図である。 本発明の第１実施形態の単位セルの概略構成図である。 本発明の第１実施形態の通常制御を示すフローチャートである。 燃料電池の電力電流特性を示すマップである。 本発明の第１実施形態の起動制御を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態の起動時のタイムチャートである。 本発明の第１実施形態の停止制御を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態の停止時のタイムチャートである。 本発明の第２実施形態の起動制御を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態の起動時のタイムチャートである。 本発明の第３実施形態の起動制御を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態の起動時のタイムチャートである。 本発明の第４実施形態の起動制御を示すフローチャートである。 本発明の第４実施形態の起動時のタイムチャートである。 本発明の第５実施形態の燃料電池車両の概略構成図である。 本発明の第５実施形態の起動制御を示すフローチャートである。 本発明の第５実施形態の起動時のタイムチャートである。 本発明の第５実施形態の停止制御を示すフローチャートである。 本発明の第５実施形態の停止時のタイムチャートである。 本発明の第６実施形態の起動制御を示すフローチャートである。 本発明の第６実施形態の起動時のタイムチャートである。 本発明の第７実施形態の燃料電池休止移行制御を示すフローチャートである。 本発明の第７実施形態の休止モード時の制御を示すフローチャートである。 本発明の第７実施形態の復帰モード時の制御を示すフローチャートである。 本発明の第７実施形態の燃料電池休止時のタイムチャートである。

符号の説明

１ 燃料電池
２ インバータ
３ モータ
５ 二次電池（蓄電装置）
７ ＤＣ／ＤＣコンバータ
９ リレー（切替手段）
１２ ダイオード（逆流防止手段）
２２ 電圧センサ（第１電圧検出手段）
２７ 電圧センサ（第２電圧検出手段）
２８ 電流センサ（電流検出手段）
３０ 単位セル
４０ 制御ユニット
１００ 燃料電池システム

Claims (10)

1. 車両を駆動させるモータと、
   水素と酸化剤ガスとの電気化学反応によって発電し、前記モータに電力を供給する燃料電池と、
   前記モータに対して前記燃料電池と並列に配置するＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記モータに前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続する蓄電装置と、を有する燃料電池車両の制御装置において、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記燃料電池との間に配設し、前記燃料電池と前記ＤＣ／ＤＣコンバータとの電気的な接続または解放を切り替える切替手段と、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記切替手段との間の目標電圧を設定するＤＣ／ＤＣコンバータ目標電圧設定手段と、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記切替手段との間の電圧が前記目標電圧となるように制御する電圧制御手段と、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記切替手段との間の電圧を検出する第１電圧検出手段と、
   前記燃料電池の電圧を検出する第２電圧検出手段と、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記燃料電池とを電気的に接続する場合に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記切替手段との間の電圧を、前記燃料電池の電圧に略一致させてから、前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記燃料電池とを前記切替手段によって電気的に接続させる制御手段と、
   前記燃料電池の電流を検出する電流検出手段とを備え、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータ目標電圧設定手段は、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記燃料電池とを電気的に接続させる場合に、前記目標電圧を前記電圧検出手段によって検出する前記燃料電池の電圧に設定し、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記燃料電池とを電気的に接続した後に、前記燃料電池の電圧が、前記燃料電池の劣化を抑制する第１所定電圧以上である場合には、前記目標電圧を前記第１所定電圧に設定し、
   前記燃料電池へ前記水素の供給が開始されてから、前記燃料電池の電流が所定電流となる、または所定時間が経過した場合に、前記燃料電池へ前記酸化剤ガスの供給が開始され、前記水素または前記酸化剤ガスの流量に応じた前記燃料電池の電圧に基づいて、前記目標電圧を設定することを特徴とする燃料電池車両の制御装置。
2. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータ目標電圧設定手段は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記燃料電池とを電気的に接続した後に、前記燃料電池の運転状態に基づいて前記目標電圧を設定することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両の制御装置。
3. 前記燃料電池へ供給する前記水素と前記酸化剤ガスの流量に基づいて、前記燃料電池から取り出し可能な最大電流値を算出する最大電流値算出手段を備え、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータ目標電圧設定手段は、
   前記燃料電池に前記水素と前記酸化剤ガスを供給した後に、
   前記最大電流値と前記電流検出手段によって検出した前記電流値との偏差に基づいて、前記目標電圧を算出し、アイドル電圧を最大電圧として前記目標電圧を設定することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両の制御装置。
4. 前記制御手段は、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記燃料電池とを電気的に接続した後に、前記燃料電池の電流が前記所定電流以下となる、または前記所定時間が経過すると、前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記燃料電池との電気的な接続を切り離し、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記燃料電池との電気的な接続を切り離して前記燃料電池へ前記酸化剤ガスの供給を開始した後に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記切替手段との間の電圧、及び前記燃料電池の電圧が、アイドル電圧以上となると、前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記燃料電池とを電気的に接続し、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータ目標電圧設定手段は、
   前記前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記燃料電池との電気的な接続を切り離した後に、前記目標電圧を前記アイドル電圧に設定することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両の制御装置。
5. 前記制御手段は、
   前記燃料電池への前記ガスの供給を停止した後に、前記燃料電池の電流が所定電流以下、または前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記切替手段との間の電圧が前記燃料電池へ電圧を印加させない第２所定電圧以上となった場合に、前記燃料電池と前記ＤＣ／ＤＣコンバータとの電気的な接続を切り離すことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両の制御装置。
6. 車両を駆動させるモータと、
   水素と酸化剤ガスとの電気化学反応によって発電し、前記モータに電力を供給する燃料電池と、
   前記モータに対して前記燃料電池と並列に配置するＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記モータに前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続する蓄電装置と、を有する燃料電池車両の制御装置において、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記燃料電池との間に配設し、前記燃料電池と前記ＤＣ／ＤＣコンバータとの電気的な接続または解放を切り替える切替手段と、
   前記燃料電池と前記切替手段との間に前記燃料電池へ電流が流れることを防止する逆流防止手段と、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記切替手段との間の目標電圧を設定するＤＣ／ＤＣコンバータ目標電圧設定手段と、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記切替手段との間の電圧が前記目標電圧となるように制御する電圧制御手段と、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記切替手段との間の電圧を検出する第１電圧検出手段と、
   前記燃料電池の電圧を検出する第２電圧検出手段と、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記燃料電池とを電気的に接続する場合に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記切替手段との間の電圧を、前記燃料電池の電圧よりも高くしてから、前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記燃料電池とを前記切替手段によって電気的に接続させる制御手段と、を備え、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータ目標電圧設定手段は、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記燃料電池とを電気的に接続した後に、前記燃料電池の電圧が前記燃料電池の劣化を抑制する第１所定電圧以上である場合には、前記目標電圧を前記第１所定電圧に設定し、
   前記燃料電池へ前記水素の供給が開始されてから、前記燃料電池の電流が所定電流以下となる、または所定時間が経過した場合に、前記目標電圧をアイドル電圧に設定することを特徴とする燃料電池車両の制御装置。
7. 前記燃料電池の電流を検出する電流検出手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記燃料電池への前記ガスの供給を停止した後に、前記燃料電池の電流が所定電流以下、または前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記切替手段との間の電圧が前記燃料電池の電圧以上となった場合に、前記燃料電池と前記ＤＣ／ＤＣコンバータとの電気的な接続を切り離すことを特徴とする請求項６に記載の燃料電池車両の制御装置。
8. 前記燃料電池への前記水素、前記酸化剤の供給を停止し、前記蓄電装置から前記モータへ電力を供給する場合に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ目標電圧設定手段は、前記目標電圧を前記燃料電池の電圧よりも高く設定することを特徴とする請求項６に記載の燃料電池車両の制御装置。
9. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータ目標電圧設定手段は、前記燃料電池の電圧が前記燃料電池の劣化を抑制する第１所定電圧よりも高い場合には、前記燃料電池の電圧が前記第１所定電圧よりも低くなるように前記目標電圧を設定し、
   前記燃料電池の電圧が前記第１所定電圧よりも低くなると、前記目標電圧を前記燃料電池の電圧よりも高く設定することを特徴とする請求項８に記載の燃料電池車両の制御装置。
10. 前記燃料電池への前記水素、前記酸化剤の供給を再開する場合に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの電圧が、アイドル電圧以上となった後に、前記燃料電池への前記水素、または前記酸化剤の供給を開始することを特徴とする請求項８または９に記載の燃料電池車両の制御装置。