JP5929327B2 - 産業用車両 - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池を搭載した産業用車両に関する。

水素と空気中の酸素とを反応させて発電する燃料電池を用いる場合には、燃料電池で発電された電気を蓄電装置に蓄電できる構成が一般的に採用される。このような構成では、燃料電池がＯＣＶ（オープン・サーキット・ボルテージ）状態になることによって燃料電池の性能が劣化する。これは、燃料電池に用いられている触媒（白金）が高い電圧によって溶出するためである。なお、ＯＣＶ状態とは、電気的な無負荷状態であって、燃料電池の電位が最も高い状態である。

また、燃料電池の性能劣化は、発電及び発電停止の繰り返しによっても生じる。触媒（白金）が溶出する高い電圧よりも低い領域では触媒（白金）が酸化し、酸化による保護膜ができる。この保護膜は、触媒（白金）の溶出を抑えて燃料電池の性能劣化を防止するが、さらに低い電圧領域では触媒（白金）が還元し、酸化による保護膜が無くなる。このため、発電及び発電停止の繰り返しは、還元領域（保護膜がない状態）からＯＣＶ状態への移行を伴うことによって、燃料電池の性能劣化を招く。

そして、特許文献１には、上記のような燃料電池の性能劣化を抑制する手段が開示されている。特許文献１では、電気的な無負荷時（換言すると車両の無負荷状態の時）においても、蓄電装置よりも僅かに高い電圧で連続して発電させて燃料電池の性能劣化を抑制する方法が開示されている。

特開昭６１−２４８３６７号公報

ところで、フォークリフトなどの産業用車両は、一旦車両を始動させるとその状態が長時間に亘って維持されている訳ではなく、荷役作業の状況で、車両キースイッチのＯＮ／ＯＦＦが何度も繰り返される。このため、このような使用状況の車両に燃料電池を搭載した場合は、燃料電池の発電及び発電停止が繰り返されることになるので、燃料電池の性能劣化を抑制する必要がある。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、燃料電池の性能劣化を抑制することができる産業用車両を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、燃料電池で発電した電力を車両の駆動力とする産業用車両において、車両キースイッチをＯＮからＯＦＦとする車両停止状態の直前に前記車両が荷役状態であったか否かを判定する荷役判定部と、前記荷役判定部の判定結果が肯定の場合に、前記燃料電池のセル電圧を保持する電圧保持制御を実行する制御部と、を備えたことを要旨とする。

産業用車両は、荷役状態のままで長時間（例えば、翌日の始業時刻まで）に亘って放置される可能性が極めて低く、むしろ車両停止状態になってから短時間で車両が再び始動する可能性が高い。すなわち、産業用車両では、何らかの要因で一旦荷役作業を中断するために車両停止状態とし、その後、短時間の間に荷役作業を再開させる可能性が高い。このため、本発明では、車両停止状態の直前に荷役状態である場合、燃料電池のセル電圧を保持する電圧保持制御を実行させる。これにより、燃料電池の発電及び発電停止の繰り返しが抑制されるので、その結果として燃料電池の性能劣化を抑制できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の産業用車両において、前記荷役判定部は、荷を積載しているか否かを判定する積載判定処理を実行し、前記荷を積載している場合に前記荷役状態であると判定することを要旨とする。これによれば、荷役状態であるか否かを、荷を積載しているか否かで判定するので、簡単な制御構成で電圧保持制御を実行させるか否かを正確に判断することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の産業用車両において、前記制御部は、前記荷を積載している場合、所定時間の間、前記電圧保持制御を実行することを要旨とする。これによれば、産業用車両は、荷を積載した状態で放置される可能性が極めて低いことから、このような場合に電圧保持制御を実行することによって燃料電池の性能劣化を確実に抑制できる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の産業用車両において、前記車両はフォークリフトであり、前記荷役判定部が前記荷を積載していないと判定した場合に、車両停止状態の直前に、前記フォークリフトがフォークに荷重が掛からない状態から後進走行を行ったか否かを判定する後進判定部を備え、前記制御部は、前記後進判定部の判定結果が否定の場合、前記所定時間の間、前記電圧保持制御を実行することを要旨とする。

フォークリフトでは、荷を卸す際、荷を積んだパレットを荷置き場に着地させた後にパレットからフォークが抜かれる。そして、フォークは、フォークリフトの前方に配置されているため、車両を後進走行させることによってパレットから抜かれる。このため、フォークリフトにおいて荷を積載していない状態で後進走行を行っていない場合は、パレットを荷置き場に着地させたが、そのパレットからフォークを抜いていない可能性が高い。つまり、この場合は、例えば、一旦卸した荷を再度、掬い上げて荷役作業を再開させる可能性がある。したがって、このような場合に電圧保持制御を実行することによって燃料電池の性能劣化を確実に抑制できる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の産業用車両において、前記制御部は、前記後進判定部の判定結果が肯定の場合、前記所定時間よりも短い時間の間、前記電圧保持制御を実行することを要旨とする。

これによれば、短時間で荷役作業を再開させる可能性が低いとして、その可能性が高い場合に比して短い時間の間、電圧保持制御を実行させる。このため、短時間での車両始動を考慮して電圧保持制御を実行させるが、車両が始動しない可能性が高いことも考慮して短い時間の間、電圧保持制御を実行させるので、当該制御に伴う消費電力を抑制することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のうち何れか一項に記載の産業用車両において、前記車両はフォークリフトであり、前記荷役判定部は、フォークの揚高が予め定めた設定揚高を越えているか否かを判定する揚高判定処理、及び前記フォークが装着されるマストの傾動角度が予め定めた設定角度を超えているか否かを判定する角度判定処理の少なくとも何れか一方を実行するとともに、前記設定揚高を越えている場合、及び前記設定角度を超えている場合のそれぞれにおいて前記荷役状態であると判定し、前記制御部は、前記設定揚高を越えている場合、及び前記設定角度を超えている場合のそれぞれにおいて前記所定時間の間、前記電圧保持制御を実行することを要旨とする。

これによれば、荷役状態であるか否かを、フォークの揚高やマストの傾動角度で判定するので、簡単な制御構成で電圧保持制御を実行させるか否かを正確に判断することができる。また、請求項２〜請求項５に記載の発明の構成を含む請求項６に記載の発明では、荷を積載しているか否かの判定に加えて、フォークの揚高やマストの傾動角度の判定も行うので、荷役状態であるか否かの判定の精度をより高めることができる。したがって、電圧保持制御により、燃料電池の性能劣化をより確実に抑制できる。

本発明によれば、燃料電池の性能劣化を抑制することができる。

フォークリフトを示す正面図。 電気ブロック図。 燃料電池を示す概略図。 燃料電池を構成するセルの電圧変化を説明するグラフ。 電圧保持制御を実行するか否かを判定する実行判定処理のフローチャート。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。
図１に示すように、フォークリフト１１の車体フレーム１２の前部にはマスト１３が立設されている。マスト１３は、車体フレーム１２に対して前後に傾動可能に支持された左右一対のアウタマスト１３１と、これにスライドして昇降するインナマスト１３２とからなる。各アウタマスト１３１の後部には油圧式のリフトシリンダ１４が配設されている。リフトシリンダ１４のピストンロッド１４１の先端は、インナマスト１３２の上部に連結されている。インナマスト１３２の上部に支承されたチェーンホイール１５にはチェーン１７が巻き掛けられている。チェーン１７の一端は、リフトシリンダ１４のボディ又はアウタマスト１３１の上部に一端を固定されており、チェーン１７の他端は、リフトブラケット１６に連結されている。フォーク１８は、リフトシリンダ１４の伸縮によりチェーン１７に吊り下げられたリフトブラケット１６と共に昇降するようになっている。

マスト１３は、油圧式の左右一対のティルトシリンダ１９を介して車体フレーム１２に対して傾動可能に連結支持されている。ティルトシリンダ１９は、その基端側が車体フレーム１２に対して回動可能に連結されているとともに、ピストンロッド１９１の先端でアウタマスト１３１に回動可能に連結されている。マスト１３は、ティルトシリンダ１９が伸縮駆動されることで前後に傾動する。マスト１３は、予め定めた最後傾位置から最前傾位置の間で傾動可能とされている。図１に実線で示すマスト１３の位置を垂直位置とした場合、運転室２０に接近する方向に傾動する動作が後傾動作となり、運転室２０から離間する方向に傾動する動作が前傾動作（二点鎖線の状態）となる。本実施形態のフォークリフト１１の構成では、ティルトシリンダ１９が伸びる方向に動作した時にマスト１３が前傾動作する一方で、ティルトシリンダ１９が縮む方向に動作した時にマスト１３が後傾動作する。リフトシリンダ１４及びティルトシリンダ１９は、荷役用モータ３０から駆動力を得る。

運転室２０には運転座席２０１が設けられており、運転座席２０１の前方にはステアリングホイール２１、リフトレバー２２及びティルトレバー２３が装備されている。また、運転座席２０１の前方には前後進レバー（ディレクションレバー）ＤＬが設けられている。前後進レバーＤＬは、図２に図示している。また、運転座席２０１の前側且つ下方にはアクセルペダル２８が設けられている。

ステアリングホイール２１は、操舵輪２４（後輪）の舵角を変更するためのものである。リフトレバー２２は、フォーク１８を昇降させるときに操作するものである。リフトレバー２２は、その操作方向によって「上昇」及び「下降」を選択的に指示する。ティルトレバー２３は、マスト１３を傾動させるときに操作するものである。ティルトレバー２３は、その操作方向によって「前傾」及び「後傾」を選択的に指示する。前後進レバーＤＬは、車両の走行方向（進行方向）を指示するときに操作するものである。前後進レバーＤＬは、その操作方向によって「前進」及び「後進」を選択的に指示する。アクセルペダル２８は、フォークリフト１１を走行させるものである。

リフトレバー２２の操作が行われると、この操作に応じた操作信号が車両コントローラ２７へ送られ、車両コントローラ２７は、該操作信号の入力に基づいて、フォーク１８の昇降を制御する。ティルトレバー２３の操作が行われると、この操作に応じた操作信号が車両コントローラ２７へ送られ、車両コントローラ２７は、該操作信号の入力に基づいて、マスト１３の傾動を制御する。

駆動輪２５（前輪）は、走行用モータ２６によって回転駆動される。走行用モータ２６は、車両コントローラ２７の制御を受ける。前後進レバーＤＬの操作が行われると、この操作に応じた操作信号が車両コントローラ２７へ送られる。また、アクセルペダル２８の踏み込み操作が行われると、この操作に応じた操作信号が車両コントローラ２７へ送られる。車両コントローラ２７は、前後進レバーＤＬからの操作信号とアクセルペダル２８からの操作信号の入力に基づいて、走行用モータ２６の回転方向及び回転速度を制御する。これにより、フォークリフト１１は、前後進レバーＤＬによって指示された走行方向に、アクセルペダル２８の踏み込み操作量に応じた速度で走行する。

また、図２に示すように、車両コントローラ２７には、荷重センサＳＥ１と、揚高センサＳＥ２と、ティルト角センサＳＥ３とが、電気的に接続されている。荷重センサＳＥ１は、リフトシリンダ１４の下部付近の油圧回路内に配設されている。荷重センサＳＥ１は、フォーク１８の積載荷重（負荷荷重）を検出する。荷重センサＳＥ１は、リフトシリンダ１４の内部の油圧を検出し、フォーク１８の積載荷重に応じた検出信号を車両コントローラ２７に出力する。荷重センサＳＥ１は、例えば圧力センサからなる。車両コントローラ２７は、荷重センサＳＥ１からの検出信号を入力することにより、フォーク１８の積載荷重を認識する。

揚高センサＳＥ２は、マスト１３に配設されている。揚高センサＳＥ２は、フォーク１８の揚高位置（高さ位置）を検出するとともに、その検出したフォーク１８の揚高位置に応じた検出信号を車両コントローラ２７に出力する。揚高センサＳＥ２は、例えばリールセンサからなる。車両コントローラ２７は、揚高センサＳＥ２からの検出信号を入力することにより、フォーク１８の揚高位置を認識する。ティルト角センサＳＥ３は、ティルトシリンダ１９の付近に配設されている。ティルト角センサＳＥ３は、ティルト角を検出する。ティルト角センサＳＥ３は、フォーク１８が水平姿勢にあるときの角度（水平角）を基準とした傾斜角を検出し、傾斜角に応じた検出信号を車両コントローラ２７に出力する。ティルト角センサＳＥ３は、例えばポテンショメータからなる。車両コントローラ２７は、ティルト角センサＳＥ３からの検出信号を入力することにより、フォーク１８のティルト角を認識する。

運転室２０のフロアの下側には収納室３１が備えられている。収納室３１には燃料電池システムＦＵが搭載されている。収納室３１にはコネクタＫ（図２に示す）が設けられている。

図２に示すように、コネクタＫは、燃料電池システムＦＵ側の配線３２と、フォークリフト１１側の電力回路を構成する配線３３とを電気的に接続している。車両側の配線３３には走行用インバータ３４、荷役用インバータ３５及び電圧計３６が接続されている。走行用インバータ３４は、コネクタＫを介して燃料電池システムＦＵから供給される直流を交流に変換する。走行用モータ２６及び荷役用モータ３０は、走行用インバータ３４により変換された交流により駆動される。

電圧計３６、走行用インバータ３４及び荷役用インバータ３５は、車両コントローラ２７に電気的に接続されている。車両コントローラ２７は、走行用インバータ３４の動作を制御して走行用モータ２６に供給される交流の電圧を調節することによって走行用モータ２６の回転数を制御する。同様に、車両コントローラ２７は、荷役用インバータ３５の動作を制御して荷役用モータ３０に供給される交流の電圧を調節することによって荷役用モータ３０の回転数を制御する。

車両コントローラ２７には車両キースイッチ２９が電気的に接続されている。車両キースイッチ２９は、フォークリフト１１の電源をＯＦＦする停止位置と、電源をＯＮする始動位置との間で操作可能に構成されている。そして、車両キースイッチ２９は、停止位置（ＯＦＦ）から始動位置（ＯＮ）へ操作されると、車両キースイッチ２９の操作位置が始動位置にあることを示す車両始動信号を車両コントローラ２７に出力する。車両コントローラ２７は、車両キースイッチ２９が始動位置に操作されると、走行用インバータ３４及び荷役用インバータ３５の制御を開始して走行用モータ２６及び荷役用モータ３０への電力供給の制御を開始する。なお、車両キースイッチ２９が始動位置（ＯＮ）から停止位置（ＯＦＦ）へ操作されると、車両キースイッチ２９からは車両始動信号の出力が停止する。このため、車両コントローラ２７は、車両キースイッチ２９からの車両始動信号を入力することにより、フォークリフト１１の電源がＯＮされているか、又はＯＦＦされているかを認識する。フォークリフト１１は、車両キースイッチ２９をＯＦＦの状態とすると、車両停止状態となる。

次に、収納室３１に搭載された燃料電池システムＦＵについて説明する。
図２に示すように、燃料電池システムＦＵは、燃料電池ユニット３７を備えている。燃料電池ユニット３７は、燃料電池ＦＣ、水素を貯蔵するとともに燃料電池ＦＣに対して水素を供給する水素タンク３８、及び燃料電池ＦＣに対して空気を供給するコンプレッサ３９を備えている。

本実施形態の燃料電池ＦＣは、固体高分子型燃料電池であり、高分子電解質膜で区画された燃料極及び空気極からなる複数のセルを内蔵する。燃料電池ＦＣでは、燃料極に供給される水素と、空気極に供給される空気中の酸素との電解質膜を介した起電反応により発電が行われる。

図３に示すように、燃料電池ＦＣを構成する各セル５０は、一対のリブ付きセパレータ５１と、両セパレータ５１間に挟まれる一対の電極５２，５３と、両電極５２，５３間に挟まれる電解質膜５４とを有する。一対の電極５２，５３は、多孔質支持層にアノード触媒層が形成されたアノード電極５２、多孔質支持層にカソード触媒層が形成されたカソード電極５３とからなる。燃料（水素）はセパレータ５１のアノード電極側面上の溝を通って一方向へ流れ、空気はセパレータ５１のカソード電極側面上の溝を通って燃料の流れ経路と直交する方向へ流れる。アノード側が燃料極となり、カソード側が空気極となる。また、各電極５２，５３の触媒層には、白金又は白金を含む合金が用いられる。

燃料電池ユニット３７は、燃料電池システムＦＵ側の配線３２に電気的に接続されている。配線３２には電気二重層キャパシタ４０（以下、キャパシタ４０と示す）が燃料電池ＦＣに対して並列となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ４１を介して電気的に接続されている。蓄電装置としてのキャパシタ４０は、燃料電池ユニット３７からＤＣ／ＤＣコンバータ４１を介して電力供給を受けて充電する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４１は、燃料電池ユニット３７で発電された所定の電圧（例えば１００ボルト）の電力を所定の電圧（例えば４８ボルト）に変換する。

配線３２には電圧計４２（ユニット用電圧計）がキャパシタ４０に対して並列となるように接続されている。電圧計４２は、キャパシタ４０の電圧（以下、「キャパシタ電圧」と示す）を検出する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４１、電圧計４２及び燃料電池ユニット３７は、燃料電池システムコントローラ４４に電気的に接続されている。燃料電池システムコントローラ４４は、燃料電池ユニット３７による発電の開始及び停止や、その発電量を制御する。燃料電池システムコントローラ４４は、燃料電池ユニット３７が発電する電力の電圧をキャパシタ４０の充電に適した所定の電圧に変換するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１を制御する。

燃料電池システムコントローラ４４は、車両コントローラ２７と電気的に接続されている。車両キースイッチ２９がＯＮに操作されると、車両コントローラ２７は、燃料電池システムコントローラ４４へユニット起動信号を出力する。燃料電池システムコントローラ４４は、ユニット起動信号の入力に基づいて、燃料電池ユニット３７における発電の制御を開始する。

本実施形態のフォークリフト１１の運転室２０には、非常停止ボタンＢＴが設けられている。非常停止ボタンＢＴは、図２に示している。非常停止ボタンＢＴは、車両コントローラ２７に電気的に接続されている。車両コントローラ２７は、非常停止ボタンＢＴが押下操作されると、その押下操作信号を入力する。図２に示すように、水素タンク３８と燃料電池ＦＣは、配管接続されており、その配管６０には当該配管６０を開閉させる電気式のバルブ６１が設けられている。そして、車両コントローラ２７は、非常停止ボタンＢＴから押下操作信号を入力すると、バルブ６１を閉状態に動作させて水素タンク３８と燃料電池ＦＣの間の配管６０を閉じる。すなわち、車両コントローラ２７は、バルブ６１を閉状態とすることにより、燃料電池ＦＣに対して水素を供給不能な状態とする。

燃料電池ＦＣのセル電圧は、図４に示すように変遷する。
なお、図４における電圧［Ｖ１（おおよそ１Ｖ）］は、燃料電池ＦＣを構成する一組のセル５０で得られる電圧の最大値を示し、電圧［Ｖ２（おおよそ０．７５Ｖ］、［Ｖ３（おおよそ０．６５Ｖ）］は、電圧［Ｖ１］よりも低い電圧とされている。そして、これらの電圧［Ｖ１］〜［Ｖ３］は、セル５０を構成する触媒（白金）に化学的変化が起こり、燃料電池ＦＣの性能劣化に影響を及ぼす電圧でもある。

燃料電池ＦＣのセル電圧は、車両キースイッチ２９がＯＦＦの状態となる車両停止状態において［０Ｖ］とされる。そして、燃料電池システムコントローラ４４は、車両キースイッチ２９がＯＦＦからＯＮに操作されると燃料電池ＦＣに水素と空気を投入する。これにより、燃料電池ＦＣは、発電を開始する。すると、燃料電池ＦＣのセル電圧は、図中に実線で示すように時間の経過とともに上昇する。そして、燃料電池システムコントローラ４４は、車両キースイッチ２９がＯＮの状態を維持している間、セル電圧が、電圧［Ｖ１］〜［Ｖ２］の領域内を維持するように、燃料電池ＦＣの発電量を制御する。

一方、燃料電池ＦＣのセル電圧は、車両キースイッチ２９がＯＮからＯＦＦに操作されて車両停止状態になることによって発電を停止してしまうと、図中に二点鎖線で示すように［０Ｖ］に向かって降下する。このため、車両キースイッチ２９のＯＮ／ＯＦＦを繰り返し、それに伴って発電及び発電停止を繰り返し行った場合、セル電圧は、触媒に化学的変化が生じ得る電圧［Ｖ２］，［Ｖ３］の値を繰り返し取り得ることになる。その結果、燃料電池ＦＣの性能劣化を招くことになる。

そこで、本実施形態のフォークリフト１１では、車両キースイッチ２９がＯＦＦに操作された場合に、その時の荷役状態に応じてセル電圧を大きく変動させないための電圧保持制御を実行する。具体的に言えば、車両キースイッチ２９のＯＦＦ操作後、短時間の間に荷役作業が再開（車両キースイッチ２９がＯＮ操作）される可能性が高いか否かを推定し、その推定結果をもとに発電を継続させてセル電圧の維持を図る。

以下、電圧保持制御の具体的な制御内容について、図５にしたがって説明する。
車両コントローラ２７は、荷役作業が再開される可能性が高いか否かを判定するために、車両キースイッチ２９の車両始動信号、前後進レバーＤＬ及びアクセルペダル２８の各操作信号、及び荷重センサＳＥ１、揚高センサＳＥ２並びにティルト角センサＳＥ３の各検出信号を入力する。車両コントローラ２７は、入力したこれらの信号を記憶保持する。そして、車両コントローラ２７は、記憶保持している上記各信号をもとに電圧保持制御を実行させるための図５に示す実行判定処理を、所定の制御周期毎（例えば、数ミリ秒毎）に実行する。

実行判定処理において車両コントローラ２７は、車両キースイッチ２９からの車両始動信号をもとに、車両キースイッチ２９がＯＦＦに操作されたか否かを判定する（ステップＳ１０）。この判定結果が否定の場合、すなわち車両キースイッチ２９がＯＮの場合、車両コントローラ２７は実行判定処理を終了し、次の制御周期の到来に伴って再び実行判定処理のステップＳ１０からの判定を行う。

一方、ステップＳ１０の判定結果が肯定の場合、車両コントローラ２７は、車両キースイッチ２９がＯＦＦに操作されて車両停止状態となるので、車両停止状態の直前にフォークリフト１１が荷役状態であったか否かをステップＳ１１からの処理で判定する。具体的に言えば、車両コントローラ２７は、車両停止状態の直前における荷重センサＳＥ１の検出結果である荷重計測値ＫＫをもとに荷を積載しているか否かの積載判定処理を実行する（ステップＳ１１）。この積載判定処理において車両コントローラ２７は、荷重計測値ＫＫと、予め定めた荷重判定値ＨＫを比較する。荷重判定値ＨＫは、荷を積載していない時に荷重センサＳＥ１が検出する値に設定されている。

そして、車両コントローラ２７は、ステップＳ１１の積載判定処理の判定結果が、荷役状態であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。車両コントローラ２７は、荷重計測値ＫＫが荷重判定値ＨＫよりも大きい場合、荷を積載しており、荷役状態であるからステップＳ１２を肯定判定する。一方、車両コントローラ２７は、荷重計測値ＫＫが荷重判定値ＨＫよりも小さい場合、すなわち荷重計測値ＫＫが荷を積載していないことを示す値である場合、ステップＳ１２を否定判定する。

ステップＳ１２を肯定判定した車両コントローラ２７は、ステップＳ１３に移行して、燃料電池システムコントローラ４４に時間Ｘの間、電圧保持制御を実行させるための制御信号を出力する。本実施形態の電圧保持制御では、燃料電池ＦＣの発電量を微小発電量として、セル電圧を電圧［Ｖ１］〜［Ｖ２］の領域内に維持させる。電圧保持制御における燃料電池ＦＣの発電量は、車両キースイッチ２９がＯＮのときよりも少なく設定される。そして、燃料電池システムコントローラ４４は、微小発電による電圧保持制御を時間Ｘの間、実行する。これにより、燃料電池ＦＣのセル電圧は、図４に示すように、時間Ｔ１の時点で車両キースイッチ２９がＯＦＦに操作されたとしても、発電が継続されることによって［０Ｖ］に向かって降下せずに、所定の値を維持する。したがって、時間Ｘの経過前に車両キースイッチ２９が再びＯＮに操作された場合、燃料電池ＦＣのセル電圧が［０Ｖ］から立ち上がることなく、電圧［Ｖ２］、［Ｖ３］を取り得ることが抑制される。

そして、燃料電池システムコントローラ４４は、時間Ｘを経過した場合、電圧保持制御を終了する。これにより、燃料電池ＦＣのセル電圧は、車両キースイッチ２９がＯＦＦに操作されてから時間Ｘの経過後に［０Ｖ］に降下する。なお、時間Ｘを定めている理由は、荷役状態であると判定された場合であっても、必ず、車両キースイッチ２９がＯＮに操作、すなわち荷役作業が短時間の間に再開されるとは限らない。そして、燃料電池ＦＣで発電するためには、燃料電池ユニット３７を動作させなければならないので、キャパシタ４０に蓄電されている電力を使用することになる。このため、荷役状態であると判定されて短時間の間に車両キースイッチ２９がＯＮに操作される可能性が高いと推定できる状況であっても、期間を設定せずに電圧保持制御を継続させることはキャパシタ４０に蓄電されている電力を無駄に消費することに繋がる。したがって、本実施形態では、電圧保持制御を時間Ｘの間、実行させるように構成している。時間Ｘは、例えば５〜１０分の時間とされる。時間Ｘの経過後、車両コントローラ２７及び燃料電池システムコントローラ４４は、待機状態となる。なお、時間Ｘの間は燃料電池システムコントローラ４４による発電の制御が行われており、例えば、アクセルペダル２８やリフトレバー２２などが操作されても、車両コントローラ２７は走行や荷役に関する制御を行わない。これらの走行や荷役に関する制御は、車両キースイッチ２９がＯＮのときに行われる。

図５の説明に戻り、車両コントローラ２７は、ステップＳ１２を否定判定した場合、ステップＳ１４に移行して、フォークリフト１１が後進したか否かを判定する。フォークリフト１１では、図１に示すようにフォーク１８が車両前方に配設されており、荷を搬送する場合には荷を積載したパレットＰをフォーク１８で掬い上げる。そして、フォークリフト１１では、荷を卸す場合、荷を積んだパレットＰを荷置き場に着地させた後にパレットＰからフォーク１８を抜く。このとき、フォークリフト１１では、後進させることによってフォーク１８をパレットＰから抜く。このような荷役作業を行うフォークリフト１１では、荷を積んだパレットＰを荷置き場に着地させた段階で、フォーク１８には荷重が掛からなくなる。つまり、荷重センサＳＥ１の検出結果は、荷を積載していないことを示す値を取り得る。しかし、荷重センサＳＥ１の検出結果が荷を積載していないことを示す値であっても、パレットＰからフォーク１８が抜かれていない状況においては、一旦着地させたパレットＰを再び掬い上げて搬送する可能性が残されている。したがって、本実施形態では、ステップＳ１２とステップＳ１４の処理において、荷を積載していない状態から後進したか否か（フォーク１８を抜いたか否か）を判定することで、荷役作業が再開される可能性が高いか否かを判定する。

そして、車両コントローラ２７は、ステップＳ１４を否定判定した場合、フォーク１８がパレットＰから抜かれていないので荷役状態であると判定して、ステップＳ１３に移行する。これにより、時間Ｘの間、電圧保持制御が実行される。

一方、ステップＳ１４の判定結果が肯定の場合、車両コントローラ２７は、車両停止状態の直前における揚高センサＳＥ２の検出結果である揚高計測値ＫＨをもとにフォーク１８の揚高を判定する揚高判定処理を実行する（ステップＳ１５）。この揚高判定処理において車両コントローラ２７は、揚高計測値ＫＨと、予め定めた揚高判定値ＨＨを比較する。揚高判定値ＨＨは、荷役状態ではない時にフォーク１８を配置させておく揚高に設定されている。例えば、揚高判定値ＨＨは、フォークリフト１１の走行路面から１００ｍｍ程度の高さ位置となるように設定される。

そして、車両コントローラ２７は、ステップＳ１５の揚高判定処理の判定結果が、荷役状態であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。車両コントローラ２７は、揚高計測値ＫＨが揚高判定値ＨＨよりも大きい場合、荷役状態であるからステップＳ１６を肯定判定してステップＳ１３に移行する。これにより、時間Ｘの間、電圧保持制御が実行される。一方、車両コントローラ２７は、揚高計測値ＫＨが揚高判定値ＨＨよりも小さい場合、ステップＳ１６を否定判定してステップＳ１７に移行する。

ステップＳ１７に移行した車両コントローラ２７は、車両停止状態の直前におけるティルト角センサＳＥ３の検出結果であるティルト角計測値ＫＴをもとにフォーク１８の傾動角度を判定する角度判定処理を実行する（ステップＳ１７）。この角度判定処理において車両コントローラ２７は、ティルト角計測値ＫＴと、予め定めたティルト角判定値ＨＴを比較する。ティルト角判定値ＨＴは、荷役状態ではない時にマストを配置させておく角度に設定されている。例えば、ティルト角判定値ＨＴは、マスト１３が垂直位置となる場合に示す値に設定される。

そして、車両コントローラ２７は、ステップＳ１８の角度判定処理の判定結果が、荷役状態であるか否かを判定する（ステップＳ１８）。車両コントローラ２７は、ティルト角計測値ＫＴがティルト角判定値ＨＴよりも大きい場合、荷役状態であるからステップＳ１８を肯定判定してステップＳ１３に移行する。これにより、時間Ｘの間、電圧保持制御が実行される。一方、車両コントローラ２７は、ティルト角計測値ＫＴがティルト角判定値ＨＴよりも小さい場合、すなわちティルト角計測値ＫＴが垂直位置を示す値である場合、ステップＳ１８を否定判定してステップＳ１９に移行する。

ステップＳ１９に移行した車両コントローラ２７は、フォークリフト１１が荷役状態ではないが、燃料電池システムコントローラ４４に時間Ｙの間、電圧保持制御を実行させるための制御信号を出力する。時間Ｙは、時間Ｘよりも短い時間に設定されている。本実施形態では、荷役状態でないことを判定した場合であっても、短時間の間に車両キースイッチ２９がＯＮに操作される可能性が少なからず存在することを考慮して電圧保持制御を実行させる。しかし、荷役状態である場合に比してその可能性は低いので、電圧保持制御を実行させる時間を短くすることで、当該制御に伴う消費電力を抑制させている。時間Ｙは、例えば１〜２分の時間とされる。時間Ｙの間も燃料電池システムコントローラ４４による発電の制御が行われており、車両コントローラ２７による走行や荷役に関する制御は行われない。

本実施形態では、前述のように車両コントローラ２７により、荷役状態であるか否かが判定される。このため、本実施形態では、車両コントローラ２７が、荷役判定部として機能する。また、本実施形態では、荷役状態であるか否かの判定結果をもとに、車両コントローラ２７及び燃料電池システムコントローラ４４が電圧保持制御を実行する。このため、本実施形態では、車両コントローラ２７及び燃料電池システムコントローラ４４が、制御部として機能する。また、本実施形態では、車両コントローラ２７により、後進走行を行ったか否かが判定される。このため、本実施形態では、車両コントローラ２７が、後進判定部として機能する。

以下、本実施形態のフォークリフト１１の作用を説明する。
フォークリフト１１は、車両キースイッチ２９がＯＮの場合、燃料電池ＦＣで発電した電力を駆動力として走行用モータ２６及び荷役用モータ３０を動作させる。これにより、フォークリフト１１は、走行用モータ２６によって所望速度で走行する。また、フォーク１８及びマスト１３は、荷役用モータ３０によってリフトシリンダ１４及びティルトシリンダ１９への作動油の給排が制御されて昇降動作、及び傾動動作を行う。

そして、フォークリフト１１は、車両キースイッチ２９がＯＮからＯＦＦへ操作されると、車両停止状態となる。このとき、本実施形態では、車両停止状態の直前にフォークリフト１１が荷役状態であったか否かが判定される。そして、この判定結果をもとに、予め定めた時間Ｘ又は時間Ｙの間、燃料電池ＦＣを微小発電させてセル電圧を保持する電圧保持制御が実行される。すなわち、フォークリフト１１は、車両停止状態においても、セル電圧が保持されている。このため、車両停止状態から短時間の間に車両キースイッチ２９がＯＮに操作された場合であっても、セル電圧が大きく変動することがない。つまり、車両キースイッチ２９のＯＮ／ＯＦＦが頻繁に繰り返されるフォークリフト１１において、燃料電池ＦＣが発電及び発電停止を頻繁に繰り返すことが抑制される。その結果、燃料電池ＦＣの性能劣化が抑制される。

したがって、本実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）フォークリフト１１は、荷役状態のままで長時間（例えば、翌日の始業時刻まで）に亘って放置される可能性が極めて低く、むしろ車両停止状態になってから短時間で車両が再び始動する可能性が高い。すなわち、フォークリフト１１では、何らかの要因で一旦荷役作業を中断するために車両停止状態とし、その後、短時間の間に荷役作業を再開させる可能性が高い。このため、車両停止状態の直前に荷役状態である場合、燃料電池ＦＣのセル電圧を保持する電圧保持制御を実行させることで、燃料電池ＦＣの発電及び発電停止の繰り返しを抑制できる。したがって、燃料電池ＦＣの性能劣化を抑制できる。

（２）荷を積載している状態のフォークリフト１１において車両キースイッチ２９をＯＦＦに操作する場合は、荷役作業を終了させる目的よりも、荷役作業を中断させている可能性が高い。このため、荷役状態であるか否かを判定するために積載判定処理（図５のステップＳ１１）を行うことで、簡単な制御構成で電圧保持制御を実行させるか否かを正確に判断することができる。

（３）また、荷を積載していない場合には、後進判定（図５のステップＳ１４）を行うことで、フォーク１８がパレットＰから抜かれた状態であるか否かも判定している。そして、荷を積載していない状態で、後進走行を行っていない場合は、電圧保持制御を実行させることにより、燃料電池の性能劣化を確実に抑制できる。

（４）また、フォークリフト１１では、フォーク１８を高い位置に配置した状態や、マスト１３を前傾又は後傾させた状態で、荷役作業を終了させるとは考え難い。このため、荷役状態であるか否かを判定するために揚高判定処理（図５のステップＳ１５）や角度判定処理（図５のステップＳ１７）を行うことで、簡単な制御構成で電圧保持制御を実行させるか否かを正確に判断することができる。

（５）そして、図５に示す実行判定処理では、積載判定処理、揚高判定処理、及び角度判定処理を備え、これらの判定結果によって電圧保持制御を実行させるか否かを判定するので、荷役状態であるか否かの判定の精度をより高めることができる。したがって、電圧保持制御により、燃料電池の性能劣化をより確実に抑制できる。

（６）積載判定処理、揚高判定処理及び角度判定処理の判定結果に応じて、異なる時間で電圧保持制御を実行する。すなわち、上記判定において荷役状態であると判定した時には時間Ｘの間、電圧保持制御を実行させる。一方、上記判定において荷役状態ではないと判定した時は、時間Ｘよりも短い時間Ｙの間、電圧保持制御を実行させる。荷役状態の場合は、車両キースイッチ２９が再びＯＮに操作される可能性が高いので、長い時間の間、電圧保持制御を実行させることで、燃料電池の性能劣化を抑制できる。その一方で、荷役状態ではない場合は、短時間の間に車両キースイッチ２９が再びＯＮに操作される可能性も考慮して電圧保持制御を実行させるが、ＯＮに操作されない可能性が高いことも考慮して短い時間の間、電圧保持制御を実行させる。したがって、電圧保持制御に伴う消費電力を抑制することができる。すなわち、消費電力を抑制することで、フォークリフト１１の走行性能（燃費など）への影響を抑えることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 荷役状態であるか否かを判定する場合に、フォーク１８を左右動作、傾動動作又は回転動作させる各種アタッチメントの状態を考慮しても良い。すなわち、車両停止状態の直前における上記アタッチメントの状態が、荷役作業を終了させる場合の状態に適合しない場合には、電圧保持制御を実行させても良い。

○ 荷役状態であるか否かの判定において、その判定結果が否定の場合は、電圧保持制御を実行させないようにしても良い。具体的に言えば、図５のステップＳ１８を否定判定した場合、ステップＳ１９を実行させない。

○ 産業用車両として、燃料電池を搭載した他の産業用車両に具体化しても良い。例えば、牽引車に具体化しても良い。牽引車に具体化する場合、荷役状態であるか否かの判定は、荷を牽引しているか否かの判定とする。具体的に言えば、図５のステップＳ１０の処理を実行し、引き続きステップＳ１１の処理に代えて「牽引しているか否かの判定」のステップを実行し、続いてステップＳ１２の処理を実行し、ステップＳ１２を肯定判定した場合にはステップＳ１３に移行する。そして、ステップＳ１２を否定判定した場合にはステップＳ１９へ移行するか、又は電圧保持制御を実行させない。

○ 荷役状態であるか否かの判定を、荷を積載しているか否かの積載判定処理で構成しても良い。具体的に言えば、図５のステップＳ１０，Ｓ１１，Ｓ１２の処理を実行し、ステップ１２を肯定判定した場合にはステップＳ１３に移行し、ステップＳ１２を否定判定した場合にはステップＳ１４に移行する。そして、ステップＳ１４を否定判定した場合にはステップＳ１３へ移行し、ステップＳ１４を肯定判定した場合にはステップＳ１９へ移行するか、又は電圧保持制御を実行させない。

○ また、荷役状態であるか否かの判定を、揚高判定処理、又は角度判定処理で構成しても良い。具体的に言えば、揚高判定処理で構成する場合は、図５のステップＳ１０を肯定判定したらステップＳ１５へ移行し、ステップＳ１６を肯定判定するとステップＳ１３へ移行する。一方、ステップＳ１６を否定判定した場合には、ステップＳ１９へ移行するか、又は電圧保持制御を実行させない。また、角度判定処理で構成する場合は、図５のステップＳ１０を肯定判定したらステップＳ１７へ移行し、ステップＳ１８を肯定判定するとステップＳ１３へ移行する。一方、ステップＳ１８を否定判定した場合には、ステップＳ１９へ移行するか、又は電圧保持制御を実行させない。

○ 実施形態は、積載判定処理、揚高判定処理、及び角度判定処理の３つの処理を組み合わせたが、積載判定処理と揚高判定処理の組み合わせ、積載判定処理と角度判定処理の組み合わせ、又は揚高判定処理と角度判定処理の組み合わせにより、荷役状態であるか否かを判定しても良い。

○ 揚高センサＳＥ２は、リミットスイッチなどによって構成しても良い。この場合は、揚高判定値ＨＨに対応する揚高位置にリミットスイッチを配置しておき、そのスイッチのＯＮ／ＯＦＦによって揚高を検出し、判定する。

○ ステップＳ１４の後進判定では、フォーク１８がパレットＰから抜かれたか否かを判定するために後進走行の距離を判定要素に加えても良い。
○ 電圧保持制御は、微小発電制御に代えて他の制御を行っても良い。例えば、キャパシタ４０に蓄電されている電力を燃料電池ＦＣに供給することによってセル５０に電圧を印加し、セル電圧を保持させても良い。この場合、燃料電池ＦＣは、発電停止状態とされている。また、他の方法として、セル電圧を計測又は推定し、その電圧値が所定値に到達したら燃料電池ＦＣに発電を行わせて良い。この場合は、実施形態で説明した微小発電とは異なり、燃料電池ＦＣの発電が間欠的に行われる。

○ 実施形態の微小発電制御では、電圧［Ｖ１］〜［Ｖ２］の領域内を維持するように制御しているが、当該制御時のセル電圧を検出して、その検出結果に応じて制御を行っても良い。例えば、検出したセル電圧が電圧［Ｖ２］〜［Ｖ３］の領域に存在する場合には、セル電圧を電圧［Ｖ２］〜［Ｖ３］の領域内を維持するように微小発電制御を行っても良い。

○ 荷重判定値ＨＫ、揚高判定値ＨＨ、及びティルト角判定値ＨＴは、固定値として車両コントローラ２７に設定されていても良いし、任意に変更可能な変動値として車両コントローラ２７に設定されても良い。

○ 非常停止ボタンＢＴを、燃料電池システムコントローラ４４に電気的に接続しても良い。燃料電池システムコントローラ４４は、非常停止ボタンＢＴが押下操作されると、バルブ６１を閉状態とする。

○ 図５の実行判定処理を、燃料電池システムコントローラ４４で行っても良い。この場合、荷重センサＳＥ１などの検出結果を車両コントローラ２７が燃料電池システムコントローラ４４に出力しても良いし、検出結果を直接、燃料電池システムコントローラ４４に出力するようにしても良い。実行判定処理を燃料電池システムコントローラ４４で行う場合、燃料電池システムコントローラ４４が、荷役判定部及び制御部として機能する。

１１…フォークリフト、１３…マスト、１８…フォーク、２７…車両コントローラ、２９…車両キースイッチ、４４…燃料電池システムコントローラ、５０…セル、ＦＣ…燃料電池、Ｘ，Ｙ…時間。

Claims (6)

1. 燃料電池で発電した電力を車両の駆動力とする産業用車両において、
   車両キースイッチをＯＮからＯＦＦとする車両停止状態の直前に前記車両が荷役状態であったか否かを判定する荷役判定部と、
   前記荷役判定部の判定結果が肯定の場合に、前記燃料電池のセル電圧を保持する電圧保持制御を実行する制御部と、を備えたことを特徴とする産業用車両。
2. 前記荷役判定部は、荷を積載しているか否かを判定する積載判定処理を実行し、前記荷を積載している場合に前記荷役状態であると判定することを特徴とする請求項１に記載の産業用車両。
3. 前記制御部は、前記荷を積載している場合、所定時間の間、前記電圧保持制御を実行することを特徴とする請求項２に記載の産業用車両。
4. 前記車両はフォークリフトであり、
   前記荷役判定部が前記荷を積載していないと判定した場合に、車両停止状態の直前に、前記フォークリフトがフォークに荷重が掛からない状態から後進走行を行ったか否かを判定する後進判定部を備え、
   前記制御部は、前記後進判定部の判定結果が否定の場合、前記所定時間の間、前記電圧保持制御を実行することを特徴とする請求項３に記載の産業用車両。
5. 前記制御部は、前記後進判定部の判定結果が肯定の場合、前記所定時間よりも短い時間の間、前記電圧保持制御を実行することを特徴とする請求項４に記載の産業用車両。
6. 前記車両はフォークリフトであり、
   前記荷役判定部は、フォークの揚高が予め定めた設定揚高を越えているか否かを判定する揚高判定処理、及び前記フォークが装着されるマストの傾動角度が予め定めた設定角度を超えているか否かを判定する角度判定処理の少なくとも何れか一方を実行するとともに、前記設定揚高を越えている場合、及び前記設定角度を超えている場合のそれぞれにおいて前記荷役状態であると判定し、
   前記制御部は、前記設定揚高を越えている場合、及び前記設定角度を超えている場合のそれぞれにおいて所定時間の間、前記電圧保持制御を実行することを特徴とする請求項１〜請求項５のうち何れか一項に記載の産業用車両。