JP5572655B2 - 燃料電池車両の外部給電制御装置 - Google Patents

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Description

この発明は、燃料電池車両の外部給電制御装置に関する。
従来、例えば、外部負荷に給電可能な燃料電池および２次電池を備え、外部負荷の負荷増大時には、燃料電池に供給する反応ガスを増量させるとともに、この反応ガスの増量に伴って燃料電池の出力が増大までの期間においては、燃料電池の応答遅れを補うように２次電池の出力を増大させる電気自動車が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２３７０６号公報
ところで、上記従来技術に係る電気自動車によれば、外部負荷の変動に伴って燃料電池に供給される反応ガスの流量が変更されることから、例えば反応ガスとして空気を供給するエアポンプの回転数が頻繁に変動し、この変動に伴って騒音が増大してしまう虞がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、騒音の発生を抑制し、車両運転時に発生する音が運転者に違和感を与えることを防止することが可能な燃料電池車両の外部給電制御装置を提供することを目的としている。
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の請求項１に係る燃料電池車両の外部給電制御装置は、燃料電池スタック（例えば、実施の形態での燃料電池スタック２１）と、前記燃料電池スタックに前記空気を供給するエアポンプ（例えば、実施の形態でのエアポンプ２６）と、前記エアポンプを駆動する駆動モータ（例えば、実施の形態でのポンプ駆動用モータ）と、蓄電装置（例えば、実施の形態でのバッテリ２２）と、前記燃料電池スタックおよび前記蓄電装置の電力により駆動する走行用モータ（例えば、実施の形態での走行用モータ２４）と、前記燃料電池スタックおよび前記蓄電装置の電力を車両外部の機器（例えば、実施の形態でのインバータ装置１２）に供給可能な給電回路（例えば、実施の形態での給電口１１ａ、各コンタクタ５１，５３，５４）と、制御手段（例えば、実施の形態での制御装置３４）と、を備え、前記制御手段は、前記給電回路による前記機器への給電時に、前記機器の要求電力を平滑処理して得られる一次遅れ値に基づいて前記燃料電池スタックの目標発電量を設定することによって、走行時に比べて、前記機器の要求電力に対する前記燃料電池スタックの発電量の変化を鈍くする発電変化制限手段（例えば、実施の形態でのＥＣＵ６１）を備える。
さらに、本発明の請求項２に係る燃料電池車両の外部給電制御装置では、前記制御手段は、前記給電回路による前記機器への給電時に、前記蓄電装置の残容量が所定残容量以上かつ前記給電回路による前記機器への給電電力が所定電力以下である場合に前記燃料電池スタックの発電を停止するアイドル停止手段（例えば、実施の形態でのステップＳ１４）と、前記蓄電装置の残容量が前記所定残容量未満または前記給電回路による前記機器への給電電力が前記所定電力よりも大きい場合に前記アイドル停止手段による前記発電の停止を禁止するアイドル停止禁止手段（例えば、実施の形態でのステップＳ１２）と、を備える。
本発明の請求項１に係る燃料電池車両の外部給電制御装置によれば、燃料電池車両に搭載されているコンタクタまたは給電口などからなる給電回路によって外部の機器に給電する場合に、機器の要求電力に応じてエアポンプの回転数が頻繁に変動することを抑制することができる。
これにより、エアポンプの回転数は、例えば運転者のアクセルペダル操作などに基づく燃料電池車両の要求駆動力に追従するようにして変動することになり、燃料電池車両の運転時にエアポンプの回転数に応じて発生する音が運転者に違和感を与えることを防止することができる。
本発明の請求項２に係る燃料電池車両の外部給電制御装置によれば、アイドル停止手段を備えることによって燃料消費を低減することができる。これに加えて、蓄電装置の残容量が所定残容量以上であっても、外部の機器への給電電力が所定電力よりも大きい場合にはアイドル停止手段による発電の停止を禁止することによって、エアポンプの停止と駆動とが頻繁に繰り返されることを防止することができる。
本発明の実施の形態に係る給電システムの構成図である。 本発明の実施の形態に係る給電システムのインバータ電圧センサにより検出されるインバータ電圧（検出値）ＶＩとＥＣＵにおいて取得されるＶＩＮＶ信号の電圧との対応関係を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態に係る給電システムの制御ユニットの動作を示すフローチャートである。 システム消費電力の１次遅れ値とバッテリの残容量ＳＯＣとに応じた燃料電池スタックの目標発電量（発電電力）を示す所定マップの図である。 本発明の実施の形態に係る給電システムの制御ユニットの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る給電システムのエアポンプの回転数の変化の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る給電システムのエアポンプの回転数の変化の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る給電システムのエアポンプの回転数の変化の一例を示す図である。
以下、本発明の一実施形態に係る燃料電池車両の外部給電制御装置について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による燃料電池車両の外部給電制御装置は、例えば図１に示すように、給電システム１０を構成する燃料電池車両１１に搭載され、この給電システム１０は、例えば、燃料電池車両１１と、この燃料電池車両１１とは別体に設けられたインバータ装置１２と、を備えて構成され、外部の交流機器などの外部負荷１３に対して電力を供給する。
そして、本実施の形態による燃料電池車両の外部給電制御装置は、例えば、燃料電池車両１１に搭載された制御装置３４とされている。
燃料電池車両１１は、例えば、車両後部のトランクルーム内などに燃料電池車両１１の電源に接続された給電口１１ａを備え、インバータ装置１２をトランクルーム内などに搭載可能である。
インバータ装置１２は、例えば、燃料電池車両１１に設けられた給電口１１ａに着脱可能に嵌合される給電コネクタ１２ａを備えている。
そして、給電コネクタ１２ａは、後述するように、給電口１１ａに設けられた複数の端子に電気的に接続可能な複数のコネクタピンを備えている。
燃料電池車両１１とインバータ装置１２とは、燃料電池車両１１の給電口１１ａにインバータ装置１２の給電コネクタ１２ａが嵌合され、この嵌合に伴って給電口１１ａの複数の端子に給電コネクタ１２ａの複数のコネクタピンが接続されることによって、電気的に接続される。
また、インバータ装置１２は、例えば、外部負荷１３を電気的に接続可能な電力出力部１２ｂを備え、給電コネクタ１２ａから入力された燃料電池車両１１の直流電力を交流電力に変換して、この変換後の交流電力を電力出力部１２ｂから外部負荷１３に供給可能である。
燃料電池車両１１は、例えば、燃料電池スタック２１と、バッテリ２２と、電圧調整器（ＶＣＵ）２３と、走行用モータ２４と、パワードライブユニット（ＰＤＵ）２５と、エアポンプ２６と、エアポンプ用インバータ（ＡＰＩＮＶ）２７と、ダウンバータ（ＤＶ）２８と、１２Ｖバッテリ２９と、バッテリプリチャージ部３０およびバッテリコンタクタ部３１と、外部給電プリチャージ部３２および外部給電コンタクタ部３３と、制御装置３４と、を備えて構成されている。
燃料電池スタック２１は、例えば、陽イオン交換膜などからなる固体高分子電解質膜を、アノード触媒およびガス拡散層からなる燃料極（アノード）と、カソード触媒およびガス拡散層からなる酸素極（カソード）とで挟持してなる電解質電極構造体を、更に一対のセパレータで挟持してなる燃料電池セルを多数組積層して構成されている。そして、燃料電池セルの積層体は一対のエンドプレートによって積層方向の両側から挟み込まれている。
燃料電池スタック２１のカソードには酸素を含む酸化剤ガス（反応ガス）である空気がエアポンプ２６から供給可能であり、アノードには水素を含む燃料ガス（反応ガス）が高圧の水素タンク（図示略）などから供給可能である。
そして、反応ガスの供給時に、アノードのアノード触媒上で触媒反応によりイオン化された水素は、適度に加湿された固体高分子電解質膜を介してカソードへと移動し、この移動に伴って発生する電子が外部回路に取り出され、直流電力を発生する。このときカソードにおいては、水素イオン、電子及び酸素が反応して水が生成される。
バッテリ２２は、例えば、高圧系のリチウムイオン型などの２次電池であり、電圧調整器２３を介して燃料電池スタック２１に接続されている。
電圧調整器２３は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータなどを備え、燃料電池スタック２１とバッテリ２２との間での電力の授受に対して電圧調整を行なう。
なお、電圧調整器２３は、例えば、バッテリ２２側に平滑コンデンサ２３ａを備えている。
走行用モータ２４は、例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のＤＣブラシレスモータであって、パワードライブユニット２５による制御に応じて力行運転および発電運転可能である。
例えば、走行用モータ２４は、各相のコイルに交流の相電流が通電されることで力行運転を行ない、変速機（Ｔ／Ｍ）２４ａを介して駆動輪Ｗを駆動する。また、燃料電池車両１１の減速時などにおいて駆動輪側から駆動力が伝達されることで発電運転（回生運転）を行ない、発電電力（回生電力）を出力する。
パワードライブユニット２５は、例えば、トランジスタなどのスイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路および平滑コンデンサなどを具備するパルス幅変調（ＰＷＭ）によるインバータを備えて構成されている。
このインバータは、例えば走行用モータ２４の力行運転時において、制御装置３４から出力されるＰＷＭ信号に基づき、各相毎に対をなす各スイッチング素子のオン（導通）／オフ（遮断）を切り替える。これによって、バッテリ２２から電圧調整器２３を介して供給される直流電力あるいは燃料電池スタック２１から供給される直流電力を３相交流電力に変換し、走行用モータ２４の各相のコイルへの通電を順次転流させることで交流の各相電流を通電する。
一方、例えば走行用モータ２４の発電運転時において、インバータは、走行用モータ２４のロータの回転角に基づいて同期がとられたゲート信号に応じて各スイッチング素子をオン（導通）／オフ（遮断）させ、走行用モータ２４から出力される交流の発電電力を直流電力に変換する。
エアポンプ２６は、例えば、エアポンプ用インバータ２７から出力される交流電力によって回転駆動されるポンプ駆動用モータ（図示略）を備える電動コンプレッサであって、外部から空気を取り込んで圧縮し、圧縮後の空気を反応ガスとして燃料電池スタック２１のカソードに供給する。
エアポンプ用インバータ２７は、例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータなどであり、制御装置３４から出力される制御信号に基づき、バッテリ２２から電圧調整器２３を介して供給される直流電力あるいは燃料電池スタック２１から供給される直流電力によって、エアポンプ２６のポンプ駆動用モータを回転駆動し、ポンプ駆動用モータの回転数を制御する。
ダウンバータ２８は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータなどを備え、バッテリ２２の高圧の端子間電圧あるいは燃料電池スタック２１から電圧調整器２３を介して印加される高圧の電圧を低圧の所定電圧（１２Ｖ）まで降圧して、降圧後の所定電圧の電力によって１２Ｖバッテリ２９を充電する。
１２Ｖバッテリ２９は、例えば、制御装置３４および各種補機類からなる電気負荷を駆動するための低圧の所定電圧の電力を出力する。
バッテリプリチャージ部３０およびバッテリコンタクタ部３１は、例えば、バッテリ２２と、電圧調整器２３およびダウンバータ２８との間に設けられている。
バッテリプリチャージ部３０は、例えば、直列に接続されたプリチャージコンタクタ４１およびプリチャージ抵抗４２により構成されている。
バッテリコンタクタ部３１は、例えば、燃料電池車両１１の正極側の高圧ライン（ＨＶ＋）においてバッテリ２２の正極端子に接続された正極側バッテリコンタクタ４３と、負極側の高圧ライン（ＨＶ−）においてバッテリ２２の負極端子に接続された負極側バッテリコンタクタ４４と、により構成されている。
そして、バッテリプリチャージ部３０は、正極側バッテリコンタクタ４３の両端に（つまり、正極側バッテリコンタクタ４３に並列に）接続されている。
外部給電プリチャージ部３２および外部給電コンタクタ部３３は、例えば、バッテリプリチャージ部３０およびバッテリコンタクタ部３１と、給電口１１ａとの間に設けられている。
外部給電プリチャージ部３２は、例えば、直列に接続されたプリチャージコンタクタ５１およびプリチャージ抵抗５２により構成されている。
外部給電コンタクタ部３３は、例えば、燃料電池車両１１の正極側の高圧ライン（ＨＶ＋）において正極側バッテリコンタクタ４３に接続された正極側外部給電コンタクタ５３と、負極側の高圧ライン（ＨＶ−）において負極側バッテリコンタクタ４４に接続された負極側外部給電コンタクタ５４と、により構成されている。
そして、外部給電プリチャージ部３２は、正極側外部給電コンタクタ５３の両端に（つまり、正極側外部給電コンタクタ５３に並列に接続されている。
そして、各コンタクタ４１，４３，４４，５１，５３，５４は、例えば、制御装置３４から出力される制御信号に基づき、導通および遮断を切り替え可能である。
制御装置３４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの電子回路により構成されるＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）６１を備えている。
ＥＣＵ６１は、例えば、パワードライブユニット２５の電力変換動作を制御することによって走行用モータ２４の力行運転および発電運転を制御する。
例えば、ＥＣＵ６１は、各種のセンサやスイッチなどから出力される信号に基づき、走行用モータ２４の目標トルクを算出し、実際に走行用モータ２４から出力されるトルクを目標トルクに一致させるようにして、走行用モータ２４に通電される電流に対するフィードバック制御などを実行する。
ＥＣＵ６１は、例えば、エアポンプ用インバータ２７の電力変換動作や反応ガスの流路に設けられた各種バルブの開閉や電圧調整器２３の電圧調整動作などを制御することによって、燃料電池スタック２１への反応ガスの供給および燃料電池スタック２１の発電量を制御する。
ＥＣＵ６１は、例えば、各種のセンサやスイッチなどから出力される信号、さらに、インバータ制御装置８２から出力される信号などに基づき、バッテリ２２を含む高圧電装系の監視および保護などの制御を行なう。
例えば、ＥＣＵ６１は、イグニッションスイッチ７１およびパワースイッチ７２などの各指令信号と、速度センサ７３およびアクセルペダル開度センサ７４およびブレーキペダルスイッチ（図示略）などの各検出信号とに基づき、燃料電池車両１１の運転状態を制御する。
なお、イグニッションスイッチ７１は、運転者の操作に応じて燃料電池車両１１の起動および停止を指示する指令信号（ＩＧＳＷ）を出力する。
また、パワースイッチ７２は、運転者の操作に応じて燃料電池スタック２１の起動（例えば、エアポンプ２６の起動など）を指示する指令信号（ＰＳＷ）を出力する。
また、速度センサ７３は、燃料電池車両１１の速度を検出する。
また、アクセルペダル開度センサ７４は、運転者によるアクセルペダルの踏み込みに応じたアクセルペダルのストローク量（アクセル開度）を検出する。
また、ブレーキペダルスイッチは、運転者によるブレーキペダルの操作有無を検出する。
また、例えば、ＥＣＵ６１は、バッテリ２２の端子間電圧（バッテリ電圧）ＶＢを検出するバッテリ電圧センサ７５および電流ＩＢを検出するバッテリ電流センサ７６および温度ＴＢを検出するバッテリ温度センサ７７の各検出信号に基づき、残容量ＳＯＣ（State Of Charge）などの各種の状態量を算出する。
そして、算出した各種の状態量に基づいて、バッテリプリチャージ部３０およびバッテリコンタクタ部３１の導通および遮断を制御することによって、バッテリ２２の充電および放電を制御する。
なお、ＥＣＵ６１には、各種のセンサやスイッチなどとともに、燃料電池車両１１の各種の状態を表示する計器類からなるメータ７８が接続されている。
さらに、ＥＣＵ６１は、後述するように、燃料電池車両１１に接続されたインバータ装置１２への給電およびインバータ装置１２の電力変換動作を制御するとともに、インバータ装置１２の異常有無を検知する。
例えば、ＥＣＵ６１は、外部給電プリチャージ部３２および外部給電コンタクタ部３３の導通および遮断を制御することによって、インバータ装置１２への給電を制御する。
インバータ装置１２は、例えば、少なくとも１つ以上のインバータ８１と、インバータ制御装置８２と、を備えて構成されている。
インバータ８１は、例えば、トランジスタなどのスイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路および平滑コンデンサなどを備え、インバータ制御装置８２から出力されるスイッチング指令信号に基づき、各スイッチング素子のオン（導通）／オフ（遮断）を切り替える。これによって、燃料電池車両１１に設けられた給電口１１ａに嵌合された給電コネクタ１２ａを介して燃料電池車両１１の電源（例えば、燃料電池スタック２１と、バッテリ２２となど）から供給される直流電力を交流電力に変換し、変換後の交流電力を外部負荷１３に供給可能である。
なお、インバータ８１は、例えば、平滑コンデンサ８１ａを介して外部給電コンタクタ部３３に接続されている。
インバータ制御装置８２は、例えば、燃料電池車両１１のＥＣＵ６１から供給される制御用電力によって作動し、ＥＣＵ６１から出力される各種の指令信号に応じて、インバータ８１の電力変換動作および給電コネクタ１２ａの電磁ロック８３の動作を制御することによって外部負荷１３への給電を制御する。
また、インバータ制御装置８２は、例えば、インバータ８１の入力電圧（インバータ電圧ＶＩ）を検出するインバータ電圧センサ８４の検出信号に基づき、インバータ装置１２の状態に係る情報の信号（例えば、後述するインバータ電圧のＶＩＮＶ信号など）を出力する。
インバータ制御装置８２は、例えば、給電コネクタ１２ａに備えられた各コネクタピンＰ１〜Ｐ１０に接続された各端子と、給電コネクタ１２ａの電磁ロック８３を駆動するための電力を供給する電磁ロック８３の入力端子Ｐ１１に接続された端子と、給電コネクタ１２ａに設けられたマイクロスイッチなどの断線検知回路（図示略）の出力端子Ｐ１２に接続された端子と、を備えている。
そして、燃料電池車両１１の給電口１１ａは、給電コネクタ１２ａの各コネクタピンＰ１〜Ｐ１０に接続される各端子を備え、制御装置３４のＥＣＵ６１は、適宜の信号線によって給電口１１ａの各端子に接続された各端子を備えている。
なお、給電コネクタ１２ａのコネクタピンＰ２は、例えば、制御装置３４のＥＣＵ６１からインバータ制御装置８２へと出力されるインバータ出力許可信号、つまりインバータ装置１２から外部負荷１３への電力の出力許可を指示する信号の供給に用いられる。
また、給電コネクタ１２ａのコネクタピンＰ４は、例えば、制御装置３４のＥＣＵ６１およびインバータ制御装置８２において接地された電位を示すＬＧ信号、つまり燃料電池車両１１からインバータ装置１２への給電の許可および禁止を指示する信号の供給に用いられる。
また、給電コネクタ１２ａのコネクタピンＰ５は、例えば、燃料電池車両１１の電源（例えば、燃料電池スタック２１と、バッテリ２２となど）の負極側の高圧ライン（ＨＶ−）に接続され、燃料電池車両１１からインバータ装置１２への負極側の高圧の給電に用いられる。
また、給電コネクタ１２ａのコネクタピンＰ６は、例えば、燃料電池車両１１の電源（例えば、燃料電池スタック２１と、バッテリ２２となど）の正極側の高圧ライン（ＨＶ＋）に接続され、燃料電池車両１１からインバータ装置１２への正極側の高圧の給電に用いられる。
また、給電コネクタ１２ａのコネクタピンＰ７は、例えば、インバータ制御装置８２から制御装置３４のＥＣＵ６１へと出力されるＳＴＯＰ／ＣＯＮＮＥＣＴ信号（以下、単に、ＣＯＮＮＥＣＴ信号と呼ぶ）、つまり給電口１１ａと給電コネクタ１２ａとの嵌合有無を示す嵌合信号の供給に用いられる。
また、給電コネクタ１２ａのコネクタピンＰ８は、例えば、制御装置３４のＥＣＵ６１からインバータ制御装置８２へと出力されるＶＣＣ信号、つまりＥＣＵ６１からインバータ制御装置８２へと供給される制御用電圧に応じた所定の制御用電圧（５Ｖ）の信号の供給に用いられる。
また、給電コネクタ１２ａのコネクタピンＰ９は、例えば、インバータ制御装置８２から制御装置３４のＥＣＵ６１へと出力されるＶＩＮＶ信号、つまりインバータ電圧センサ８４により検出されたインバータ電圧（検出値）ＶＩに応じた電圧の信号の供給に用いられる。
また、給電コネクタ１２ａのコネクタピンＰ１０は、例えば、制御装置３４のＥＣＵ６１からインバータ制御装置８２へと出力されるＩＰＧ信号、つまりＥＣＵ６１からインバータ制御装置８２へと供給される制御用電圧に応じた所定の制御用電圧（１２Ｖ）の信号の供給に用いられる。
なお、ＶＣＣ信号は、給電口１１ａと給電コネクタ１２ａとの嵌合によって接続状態となるコネクタピンＰ８に接続されたＶＣＣ信号電圧ラインＬＨによってＥＣＵ６１からインバータ制御装置８２へと所定の制御用電圧を印加する。
ＶＣＣ信号の所定の制御用電圧（５Ｖ）は、例えば、燃料電池車両１１の制御装置３４において、この制御装置３４を駆動するために１２Ｖバッテリ２９から供給される電力による所定電圧（１２Ｖ）をインバータ制御装置８２に具備されるＡ／Ｄコンバータ（図示略）の基準電圧に相当する電圧に分圧して得られる。
また、ＶＩＮＶ信号は、給電口１１ａと給電コネクタ１２ａとの嵌合によって接続状態となるコネクタピンＰ９に接続されるＶＩＮＶ信号電圧ラインＬＬによってインバータ制御装置８２からＥＣＵ６１へと、燃料電池車両１１からインバータ装置１２への給電状態に応じた電圧を印加する。
なお、ＶＩＮＶ信号電圧ラインＬＬは、例えば、燃料電池車両１１の制御装置３４において、所定のプルアップ抵抗ＲＬによってＶＣＣ信号電圧ラインＬＨに接続されている。
そして、ＶＩＮＶ信号の電圧は、例えば図２に示すように、燃料電池車両１１の制御装置３４において、ＶＣＣ信号の所定の制御用電圧（５Ｖ）を、燃料電池車両１１からインバータ装置１２への給電状態、例えばインバータ電圧（検出値）ＶＩに応じて分圧して得られる。
例えば、給電口１１ａと給電コネクタ１２ａとが正常に嵌合している状態において、インバータ電圧（検出値）ＶＩがゼロから所定の最大電圧Ｖａまでの正常電圧範囲内である場合に、ＥＣＵ６１において取得されるＶＩＮＶ信号の電圧は０．５（Ｖ）〜４．５（Ｖ）の電圧範囲内となる。
また、例えば下記表１に示すように、給電口１１ａと給電コネクタ１２ａとの間で正極側および負極側の互いの高圧ライン（ＨＶ＋，ＨＶ−）が接続されていない場合（非嵌合）や、インバータ装置１２におけるＶＩＮＶ信号電圧ラインＬＬやインバータ電圧センサ８４などで断線が生じている場合に、ＥＣＵ６１において取得されるＶＩＮＶ信号の電圧はＶＣＣ信号の所定の制御用電圧（５Ｖ）に等しくなる。
また、例えば、給電口１１ａと給電コネクタ１２ａとの間で正極側および負極側の互いの高圧ライン（ＨＶ＋，ＨＶ−）が短絡している場合や、インバータ装置１２におけるインバータ電圧センサ８４などで短絡が生じている場合に、ＥＣＵ６１において取得されるＶＩＮＶ信号の電圧はゼロとなる。
Figure 0005572655
また、ＣＯＮＮＥＣＴ信号は、給電口１１ａと給電コネクタ１２ａとの嵌合によって接続状態となるコネクタピンＰ７に接続されるＣＯＮＮＥＣＴ信号ラインＬＡによってインバータ制御装置８２からＥＣＵ６１へとＣＯＮＮＥＣＴ信号ラインＬＡの接続状態に応じた電圧を印加する。
なお、ＣＯＮＮＥＣＴ信号電圧ラインＬＡは、例えば、燃料電池車両１１の制御装置３４において、所定のプルアップ抵抗ＲＡによってＶＣＣ信号電圧ラインＬＨに接続されている。
そして、ＣＯＮＮＥＣＴ信号の電圧は、例えば上記表１に示すように、燃料電池車両１１の制御装置３４において、ＶＣＣ信号の所定の制御用電圧（５Ｖ）をＣＯＮＮＥＣＴ信号ラインＬＡの接続状態に応じて分圧して得られる。
例えば、給電口１１ａと給電コネクタ１２ａとが正常に嵌合している場合に、ＥＣＵ６１において取得されるＣＯＮＮＥＣＴ信号の電圧は１（Ｖ）〜４（Ｖ）の電圧範囲内となる。
また、例えば、給電口１１ａと給電コネクタ１２ａとの間で正極側および負極側の互いのＣＯＮＮＥＣＴ信号ラインＬＡが接続されていない場合（非嵌合）や、インバータ装置１２においてＣＯＮＮＥＣＴ信号ラインＬＡの断線が生じている場合に、ＥＣＵ６１において取得されるＣＯＮＮＥＣＴ信号の電圧はＶＣＣ信号の所定の制御用電圧（５Ｖ）に等しくなる。
また、例えば、ＣＯＮＮＥＣＴ信号ラインＬＡで短絡が生じている場合に、ＥＣＵ６１において取得されるＣＯＮＮＥＣＴ信号の電圧はゼロとなる。
つまり、例えば上記表１に示すように、ＶＩＮＶ信号およびＣＯＮＮＥＣＴ信号において短絡が生じている場合（ショート）に、ＥＣＵ６１において取得されるＶＩＮＶ信号およびＣＯＮＮＥＣＴ信号の各電圧はゼロとなる。
本実施の形態による給電システム１０は上記構成を備えており、次に、この給電システム１０の動作、特に、制御装置３４の動作について説明する。
制御装置３４のＥＣＵ６１は、例えば、各コンタクタ５１，５３，５４および給電口１１ａなどからなる給電回路によるインバータ装置１２への給電時に、走行時に比べて、インバータ装置１２の要求電力に対する燃料電池スタック２１の発電量の変化を鈍くする。
また、ＥＣＵ６１は、例えば、給電回路によるインバータ装置１２への給電時に、バッテリ２２の残容量ＳＯＣが所定残容量以上の場合に燃料電池スタック２１の発電を停止し、給電回路によるインバータ装置１２への給電電力が所定電力以上である場合に燃料電池スタック２１の発電の停止を禁止する。
先ず、例えば図３に示すステップＳ０１においては、燃料電池車両１１からインバータ装置１２への給電（外部給電）の実行中であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０２に進み、このステップＳ０２においては、通常制御を実行し、エンドに進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０３に進む。
そして、ステップＳ０３においては、燃料電池車両１１の各種補機類の消費電力とインバータ装置１２への給電電力（外部給電電力）との加算値（システム消費電力）に対して、例えば１次遅れ処理などの平滑処理を行ない、１次遅れ値を算出する。
そして、ステップＳ０４においては、例えば図４に示すような、予め記憶している所定マップなどを参照して、システム消費電力の１次遅れ値とバッテリ２２の残容量ＳＯＣとに応じた燃料電池スタック２１の目標発電量（発電電力）を算出する。そして、実際の燃料電池スタック２１の発電量が目標発電量に等しくなるように制御し、エンドに進む。
なお、例えば図４において、所定の目標ＳＯＣに対しては、充電および放電は実行されず、残容量ＳＯＣが目標ＳＯＣよりも低下することに伴い、燃料電池スタック２１の目標発電量は増大傾向に変化し、バッテリ２２は充電状態となる。一方、残容量ＳＯＣが目標ＳＯＣよりも増大することに伴い、燃料電池スタック２１の目標発電量は低下傾向に変化し、バッテリ２２は放電状態となる。
さらに、システム消費電力の１次遅れ値の増大（または低下）に伴い、燃料電池スタック２１の目標発電量は増大傾向（または低下傾向）に変化する。
また、例えば図５に示すステップＳ１１においては、バッテリ２２の残容量ＳＯＣは所定残容量以上であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ１２に進み、このステップＳ１２においては、燃料電池スタック２１の発電を継続し、エンドに進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１３に進む。
そして、ステップＳ１３においては、燃料電池車両１１の各種補機類の消費電力とインバータ装置１２への給電電力（外部給電電力）との加算値（システム消費電力）は所定電力以下であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、上述したステップＳ１２に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１４に進み、このステップＳ１４においては、燃料電池スタック２１の運転を停止させることを許可（アイドル停止を許可）し、エンドに進む。
例えば図６に示すように、燃料電池車両１１の走行停止状態でインバータ装置１２へと給電を行なう外部給電時においては、システム消費電力に１次遅れ処理などの平滑処理を行ない、バッテリ２２の残容量ＳＯＣの変動を許容することによって、燃料電池スタック２１の発電電力を一定に維持する。これより、エアポンプ２６の回転数を一定に維持する。
一方、例えば図７に示すように、燃料電池車両１１の走行時においては、バッテリ２２の残容量ＳＯＣを一定に維持し、システム消費電力に連動して燃料電池スタック２１の発電電力を変動させ、燃料電池車両１１の速度の変動に応じてエアポンプ２６の回転数を変動させる。
また、例えば図８に示すように、バッテリ２２の残容量ＳＯＣが所定残容量（例えば、目標ＳＯＣ）以上であって、システム消費電力が所定電力以下であると、時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間のように、燃料電池スタック２１の発電は停止され、バッテリ２２から出力される電力（バッテリ電力）が増大することになる。
上述したように、本実施の形態による燃料電池車両の外部給電制御装置によれば、燃料電池車両１１に搭載されている各コンタクタ５１，５３，５４または給電口１１ａなどからなる給電回路によってインバータ装置１２に給電する場合に、インバータ装置１２の要求電力に応じてエアポンプ２６の回転数が頻繁に変動することを抑制することができる。
これにより、エアポンプ２６の回転数は、例えば運転者のアクセルペダル操作などに基づく燃料電池車両１１の要求駆動力に追従するようにして変動することになり、燃料電池車両１１の運転時にエアポンプ２６の回転数に応じて発生する音が運転者に違和感を与えることを防止することができる。
しかも、燃料電池車両１１の走行時にはバッテリ２２の残容量ＳＯＣの変動を抑制することによって、バッテリ２２の充放電に伴う損失を低減することができる。
さらに、アイドル停止によって燃料電池スタック２１の燃料消費を低減することができる。これに加えて、バッテリ２２の残容量ＳＯＣが所定残容量以上であっても、インバータ装置１２への給電電力が所定電力以上である場合にはアイドル停止による発電の停止を禁止することによって、エアポンプ２６の停止と駆動とが頻繁に繰り返されることを防止することができる。
１０ 給電システム
１１ 燃料電池車両
１１ａ 給電口（給電回路）
１２ インバータ装置（機器）
１２ａ 給電コネクタ
２１ 燃料電池スタック
２２ バッテリ（蓄電装置）
２４ 走行用モータ
２４ａ 変速機
３４ 制御装置（制御手段）
５１ プリチャージコンタクタ（給電回路）
５３ 正極側外部給電コンタクタ（給電回路）
５４ 負極側外部給電コンタクタ（給電回路）
６１ ＥＣＵ（発電変化制限手段）
８２ インバータ制御装置
ステップＳ１２ アイドル停止禁止手段
ステップＳ１４ アイドル停止手段

Claims (2)

  1. 燃料電池スタックと、
    前記燃料電池スタックに前記空気を供給するエアポンプと、
    前記エアポンプを駆動する駆動モータと、
    蓄電装置と、
    前記燃料電池スタックおよび前記蓄電装置の電力により駆動する走行用モータと、
    前記燃料電池スタックおよび前記蓄電装置の電力を車両外部の機器に供給可能な給電回路と、
    制御手段と、を備え、
    前記制御手段は、
    前記給電回路による前記機器への給電時に、前記機器の要求電力を平滑処理して得られる一次遅れ値に基づいて前記燃料電池スタックの目標発電量を設定することによって、走行時に比べて、前記機器の要求電力に対する前記燃料電池スタックの発電量の変化を鈍くする発電変化制限手段を備えることを特徴とする燃料電池車両の外部給電制御装置。
  2. 前記制御手段は、
    前記給電回路による前記機器への給電時に、前記蓄電装置の残容量が所定残容量以上かつ前記給電回路による前記機器への給電電力が所定電力以下である場合に前記燃料電池スタックの発電を停止するアイドル停止手段と、
    前記蓄電装置の残容量が前記所定残容量未満または前記給電回路による前記機器への給電電力が前記所定電力よりも大きい場合に前記アイドル停止手段による前記発電の停止を禁止するアイドル停止禁止手段と、
    を備えることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両の外部給電制御装置。
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