JP6526614B2 - 燃料電池車両 - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池システムを搭載した車両に関するものである。

燃料電池システムを搭載した車両（例えばフォークリフト等の産業車両）の実用化が進められている。特許文献１に開示の燃料電池システムにおいては、燃料電池スタックに車両負荷が接続されるとともにキャパシタが車両負荷と並列に燃料電池スタックに接続されている。燃料電池スタックの発電電力が車両負荷の要求電力を上回る場合には、余剰の電力がキャパシタに充電され、発電電力が車両負荷の要求電力を下回る場合には、不足分の電力がキャパシタから放電されるようになっている。

特開２０１４−８２０５６号公報

ところで、例えば、重い荷を積載して急な坂道を登ったりすると、車両からの要求電力が燃料電池システムの定格を上回り、キャパシタの電力を使用（放電）する。このような状態が長時間続いたり、頻繁に生じたりするとキャパシタのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）が低下し、キャパシタの過放電が生じるおそれがある。そのため、燃料電池システムはキャパシタの過放電が生じないようにする（キャパシタの保護）ために、燃料電池システムを停止すると共に車両のシステムの緊急停止させる処理を取る必要がある。

しかし、車両のシステムを緊急停止させることは、作業等に支障を来たすことになるため、極力避ける必要がある。
本発明の目的は、充電装置の保護のための燃料電池システム停止を防止することができる燃料電池車両を提供することにある。

請求項１に記載の発明では、車両負荷に電気的に接続される燃料電池スタックと、前記車両負荷と並列に前記燃料電池スタックに電気的に接続される蓄電装置と、前記蓄電装置の充電状態を検出する充電状態検出手段と、前記充電状態検出手段により検出された前記蓄電装置の充電状態に基づいて前記燃料電池スタックの発電電力を制御する制御手段と、を備える燃料電池車両であって、前記車両負荷は、操作部材の操作に基づいて駆動する駆動モータを含み、前記制御手段は、前記充電状態検出手段により検出された前記蓄電装置の充電状態が閾値以下に低下すると、前記駆動モータの駆動に制限を加えることを要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、車両負荷には、操作部材の操作に基づいて駆動する駆動モータが含まれている。充電状態検出手段により検出された蓄電装置の充電状態が閾値以下に低下すると、制御手段により駆動モータの駆動に制限が加えられる。よって、蓄電装置が過放電に至らないように蓄電装置の充電状態が閾値以下に低下するのが抑制されて充電装置の保護のための燃料電池システム停止を防止することができる。

請求項２に記載のように、請求項１に記載の燃料電池車両において、前記制御手段は、制限を加える際に、前記燃料電池スタックの発電による燃料電池システムの出力電力が前記駆動モータの要求電力以上となるようにするとよい。

請求項３に記載のように、請求項１または２に記載の燃料電池車両において、前記制御手段は、制限を加える際に、前記駆動モータの回転数を調整するとよい。
請求項４に記載のように、請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池車両において、前記駆動モータは、走行モータと荷役モータを含み、前記制御手段は、制限を加える際に、前記走行モータの駆動の方が前記荷役モータの駆動よりも制限を小さくするとよい。この場合には、荷役よりも走行を重視することによりオペレータに違和感が生じにくくすることができる。

請求項５に記載のように、請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池車両において、前記制御手段は、前記制限を加えた後において、前記充電状態検出手段により検出された前記蓄電装置の充電状態が閾値以上に回復すると、前記制限を解除するとよい。

本発明によれば、充電装置の保護のための燃料電池システム停止を防止することができる。

実施形態における燃料電池フォークリフトの概略側面図。 燃料電池システム及び車両システムの概略構成図。 発電停止、低発電、中発電、高発電の切り替えを説明するための説明図。 駆動モータ回転数とトルクとの関係を示す特性図。 （ａ）〜（ｄ）は操作量、キャパシタのＳＯＣ、制限指令、モータ回転数の挙動を示すタイムチャート。 作用を説明するためのフローチャート。 作用を説明するためのフローチャート。

以下、本発明をフォークリフトに具体化した一実施形態を図面にしたがって説明する。
図１に示すように、燃料電池フォークリフト１０の車体１１の前側下部には駆動輪（前輪）１２ａが設けられ、車体１１の後側下部には操舵輪（後輪）１２ｂが設けられている。マスト１３が車体１１の前部に立設されている。マスト１３は車体１１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１３ａと、これにスライドして昇降するインナマスト１３ｂとからなる。各アウタマスト１３ａの後部にはリフトシリンダ１４が配設されている。インナマスト１３ｂの内側にはフォーク１５を備えたリフトブラケット１６が昇降可能に支持されている。そして、リフトシリンダ１４の伸縮作動によりフォーク１５がリフトブラケット１６とともに昇降される。

左右一対のティルトシリンダ１７は、その基端側が車体１１に対して回動可能に連結されるとともに、先端側がアウタマスト１３ａの側面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１７が伸縮駆動されることで前後に傾動する。

運転室１８の前側にリフトレバー１９及びティルトレバー２０が装備されている。リフトレバー１９はフォーク１５を昇降させるためのレバーであり、ティルトレバー２０はマスト１３を前後方向に傾動させるためのレバーである。運転室１８の下部にはアクセルペダル２１が設けられ、アクセルペダル２１の操作量に応じた車速にされる。

車体１１には燃料電池システム２２、走行モータ２３及び荷役モータ２４が搭載されている。燃料電池システム２２により走行モータ２３を駆動させ、駆動輪１２ａが駆動されるようになっている。詳しくは、走行モータ２３の出力軸が駆動輪１２ａの回転軸と減速機２５（図２参照）を介して連結されており、走行モータ２３の駆動により出力軸が回転するとその回転に伴って駆動輪１２ａの回転軸が回転して駆動輪１２ａが駆動される。

また、燃料電池システム２２により荷役モータ２４が駆動され、この荷役モータ２４の駆動により荷役ポンプ２６（図２参照）が駆動される。この荷役ポンプ２６の駆動に基づいて荷役シリンダ、即ち、リフトシリンダ１４やティルトシリンダ１７を伸縮動作してフォーク１５の上下動やティルト動作を行うことができるようになっている。

このように、燃料電池システム２２は、リフトシリンダ１４及びティルトシリンダ１７の油圧源となる荷役モータ２４及び走行モータ２３の電源として使用される。
次に、図２を用いて燃料電池システム２２と車両システム３０について説明する。

図２に示すように、燃料電池システム２２は、燃料電池スタック３１と水素タンク３２とコンプレッサ３３と電磁弁３４とラジエータ３５とウォータポンプ３６と電子制御ユニット（以下、燃料電池システム側ＥＣＵという）３７とＤＣ／ＤＣコンバータ３８と蓄電装置としてのキャパシタ３９と端子電圧計測器４０を有する。車両システム３０は、走行モータ２３と荷役モータ２４とインバータ４１，４２と減速機２５と駆動輪１２ａと荷役ポンプ２６と荷役シリンダであるリフトシリンダ１４及びティルトシリンダ１７と電子制御ユニット（以下、車両側ＥＣＵという）４３とアクセルセンサ４４と荷役操作センサ４５を有する。

燃料電池システム２２における燃料電池スタック３１は、複数のセルを積層して構成されており、各セルは電気的に直列接続されている。水素タンク３２は、燃料電池スタック３１に水素ガスを供給可能である。コンプレッサ３３は燃料電池スタック３１に酸素を含む空気を供給可能である。そして、水素タンク３２から供給される水素とコンプレッサ３３から供給される空気中の酸素とが燃料電池スタック３１内で化学反応を起こすことによって、電気エネルギーが生成される。

燃料電池スタック３１と水素タンク３２を繋ぐ配管に電磁弁３４が設けられている。電磁弁３４により燃料電池スタック３１に供給される水素ガス量が調整される。電磁弁３４及びコンプレッサ３３は燃料電池システム側ＥＣＵ３７によって制御される。

燃料電池スタック３１には冷却水の循環経路が設けられ、この循環経路にはラジエータ３５とウォータポンプ３６が設けられている。ラジエータ３５はラジエータファン（図示略）を有している。循環経路に冷却水が循環することにより燃料電池スタック３１が冷却される。コンプレッサ３３、ウォータポンプ３６、ラジエータファン等は、燃料電池システム２２における補機であり、燃料電池システム２２の電力により駆動する。

燃料電池スタック３１の出力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３８を介してキャパシタ３９が接続されている。キャパシタ３９には走行モータ２３及び荷役モータ２４がインバータ４１，４２を介して接続されている。つまり、燃料電池スタック３１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３８、キャパシタ３９及びインバータ４１，４２を介して走行モータ２３及び荷役モータ２４に電気的に接続されている。そして、燃料電池スタック３１で発電された直流電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３８によって所定の電圧まで降圧された後、キャパシタ３９及びインバータ４１，４２を介して走行モータ２３及び荷役モータ２４に出力される。

車両負荷は、操作部材としてのアクセルペダル２１、リフトレバー１９及びティルトレバー２０の操作に基づいて駆動する駆動モータとしての走行モータ２３及び荷役モータ２４を含んでいる。即ち、車両負荷は、荷役モータ２４や車軸を駆動するための走行モータ２３等であり、燃料電池システム２２から供給される電力によって荷役モータ２４や走行モータ２３が駆動されることによって、車両の荷役動作や走行動作が行われる。また、車両システム３０においては照明機器やパワーステアリング装置等の補機（図示略）を有し、この補機は燃料電池システム２２から供給される電力によって駆動される。

キャパシタ３９は、車両負荷（走行モータ２３、荷役モータ２４等）と並列に燃料電池スタック３１に電気的に接続されており、キャパシタ３９においては、燃料電池スタック３１の発電電力が車両負荷（走行モータ２３、荷役モータ２４等）の要求電力を上回る場合には、余剰の電力がキャパシタ３９に充電される。一方、発電電力が要求電力を下回る場合には、不足分の電力がキャパシタ３９から放電される。また、キャパシタ３９には、端子電圧計測器４０が取り付けられている。端子電圧計測器４０は、キャパシタ３９の端子電圧Ｖｔを計測する。

燃料電池システム側ＥＣＵ３７は、マイクロコンピュータを中心に構成されている。燃料電池システム側ＥＣＵ３７は、端子電圧計測器４０によって計測されるキャパシタ３９の端子電圧Ｖｔとキャパシタ３９の内部抵抗等に基づいてキャパシタ３９のＳＯＣ（充電状態）を推定する。本実施形態では、端子電圧計測器４０と燃料電池システム側ＥＣＵ３７とにより、キャパシタ３９の充電状態を検出する充電状態検出手段が構成されている。そして、燃料電池システム側ＥＣＵ３７は、推定されるキャパシタ３９のＳＯＣに基づいて、電磁弁３４の開度とコンプレッサ３３の吐出量を制御することによって、燃料電池スタック３１に供給される水素と酸素の量を調整し、燃料電池スタック３１の発電電力を制御する。詳しくは、制御手段としての燃料電池システム側ＥＣＵ３７は、キャパシタ３９の充電状態に基づいて、燃料電池スタック３１の発電電力を、所定の最低電力（低発電）、所定の中間電力（中発電）、及び、所定の最大電力（高発電）の３段階に切り替える。このように、燃料電池スタック３１の発電電力を連続的に変化させずに所定の３段階に制御することにより発電電力の変動を抑えて燃料電池スタック３１の劣化を低減できる。

車両システム３０における車両側ＥＣＵ４３は、マイクロコンピュータを中心に構成されている。アクセルセンサ４４によりアクセルペダル２１の操作量が検出され、車両側ＥＣＵ４３によりアクセルペダル２１の操作量に基づいてインバータ４１が制御される。荷役操作センサ４５によりリフトレバー１９及びティルトレバー２０の操作量が検出され、車両側ＥＣＵ４３によりリフトレバー１９及びティルトレバー２０の操作量に基づいてインバータ４２が制御される。インバータ４１，４２の制御により、走行モータ２３の回転数が制御されて減速機２５を介して駆動輪１２ａが駆動されるとともに荷役モータ２４の回転数が制御されて荷役ポンプ２６を介して荷役シリンダ（リフトシリンダ１４及びティルトシリンダ１７）が駆動される。

このように、燃料電池システム２２から走行・荷役のモータ用のインバータ４１，４２に電力を供給しており、走行・荷役のモータ用のインバータ４１，４２から走行・荷役のモータ２３，２４にそれぞれ電力を供給できる。走行モータ２３に発生した回転力が減速機２５により減速され駆動輪１２ａを回転させることで車両に駆動力が伝達されるとともに、荷役モータ２４に発生する回転力により荷役ポンプ２６が回転し、作動油の圧力又は流量が調整されてリフトシリンダ１４とティルトシリンダ１７が動作する。

燃料電池システム側ＥＣＵ３７と車両側ＥＣＵ４３とは接続されている。詳しくは、燃料電池システム側ＥＣＵ３７と車両側ＥＣＵ４３とはシリアル通信やＣＡＮ通信等の通信手段により通信できるようになっており、燃料電池システム側ＥＣＵ３７と車両側ＥＣＵ４３とは通信により相互に情報を共有している。なお、アナログ信号で燃料電池システム側ＥＣＵ３７と車両側ＥＣＵ４３とを通信できるようにしてもよい。

次に、このように構成した燃料電池フォークリフト１０の作用について説明する。
燃料電池システム側ＥＣＵ３７は、キャパシタ３９の充電状態を監視しながら多段階で燃料電池スタック３１の発電電力を制御している。詳しくは、燃料電池システム側ＥＣＵ３７は、図３に示すように、発電停止している状態からキャパシタ３９のＳＯＣが閾値Ｖｔｈ０１を下回ったとき低発電に入る。その状態から閾値Ｖｔｈ１０を上回った場合、発電停止し、閾値Ｖｔｈ１２を下回ると中発電に入る。その状態から閾値Ｖｔｈ２１を上回った場合、低発電に移行し、閾値Ｖｔｈ２３を下回ると高発電に入る。高発電から閾値Ｖｔｈ３２を上回った場合、中発電に移行する。

なお、高発電の状態で燃料電池スタックが発生する最大電力は燃料電池スタック３１を構成するセルの枚数等の仕様から決定されている。また、燃料電池スタックの発電の際には燃料電池システムの補機部品（コンプレッサ３３、ウォータポンプ３６、ラジエータファン等）を動作させるための電力が必要となる。したがって、発電電力は、燃料電池スタックの発電する電力（出力電力）と補機部品が消費する電力（損失）を加味した電力となる。

図５に示すタイムチャートは、上から、アクセル・荷役の操作量、キャパシタ３９のＳＯＣ、制限指令、モータ回転数の推移を示す。図５においてｔ１のタイミングで操作量が大きくされ、それに伴ってモータ２３，２４が高回転駆動される。これに伴いキャパシタ３９のＳＯＣが低下してくる。

燃料電池システム側ＥＣＵ３７は、図６の処理を実行する。また、車両側ＥＣＵ４３は、図７の処理を実行する。
車両側ＥＣＵ４３は、図７において、ステップＳ１０で操作量を取り込んで、ステップＳ１１で操作量に応じたモータ回転数を指令する。これに伴い図５（ｄ）で示すようにｔ１のタイミングでモータ２３，２４が高回転駆動される。

一方、燃料電池システム側ＥＣＵ３７は、図６においてステップＳ１でキャパシタ３９のＳＯＣを取り込んで、ステップＳ２でキャパシタ３９のＳＯＣが閾値Ｖｔｈ１（図５（ｂ）参照）以下か否か判定する。

燃料電池システム側ＥＣＵ３７は、図５（ａ）でのｔ２のタイミングで示すごとくキャパシタ３９のＳＯＣが閾値Ｖｔｈ１以下に低下すると、ステップＳ３に移行して駆動モータ（走行モータ２３及び荷役モータ２４）の駆動に制限を加えるべく図５（ｃ）で示すごとく車両側ＥＣＵ４３に対し制限指令をオンにする。即ち、制限指令信号を送出する。

車両側ＥＣＵ４３は、図７において、ステップＳ１２で制限指令がオンにされたことによる制限指令信号を受信したか否か判定する。車両側ＥＣＵ４３は、制限指令がオンされたことを検知すると、ステップＳ１３で車両の出力制限処理としてモータ回転数の制限を行う。

図５のｔ２以前は制限が加えられておらず燃料電池スタック３１の発電電力に加えてキャパシタ３９の放電電力で車両負荷（モータ２３，２４等）が駆動している。図５のｔ２で制限が加えられると、キャパシタ３９からは放電されずに燃料電池スタック３１の最大出力電力のみでモータ２３，２４が駆動できる電力となるようなモータ回転数にされる。

図５のｔ２でのモータ回転数の制限は、燃料電池システム２２の最大電力でモータ出力を賄うべくモータインバータの効率を考慮している。具体的には、燃料電池システム２２から見た要求出力を、モータトルク×モータ回転数／モータ効率／インバータ効率で決定する。モータトルク×モータ回転数がモータ出力である。モータ効率及びインバータ効率は都度実回転数から推定する。

制限処理の一例を説明する。
制限処理において、キャパシタ３９からの放電が無くても済むように、燃料電池スタック３１の出力電力を「Ａ」、コンプレッサ３３、ウォータポンプ３６、ラジエータファン等の補機による損失を「Ｂ」（発電電力は「Ａ＋Ｂ」）、走行のための駆動力を「Ｃ」、荷役のための駆動力を「Ｄ」、照明機器やパワーステアリング装置等の補機によるその他の損失を「Ｅ」としたとき、次の式（１）を成立させる。

（Ａ−Ｂ）＞（α１×Ｃ＋α２×Ｄ＋Ｅ）・・・（１）
ただし、式（１）中のα１，α２は、それぞれ重み付けであり（α１＋α２＝１）、走行単独動作時はα１＝１、α２＝０、荷役単独動作時はα１＝０、α２＝１、荷役走行同時動作時はα１＝ｘ、α２＝１−ｘとして、ｘは任意に決定される。

また、走行のための駆動力Ｃは、モータトルクとモータ回転数から算出され、具体的には、走行モータ回転数を「Ｎｓ」、モータトルクを「Ｔｓ」、モータ効率を「μｍｓ」、インバータ効率を「μｉｓ」としたとき、次の式（２）で表される。

Ｃ＝Ｎｓ×Ｔｓ／μｍｓ／μｉｓ・・・（２）
また、荷役のための駆動力Ｄは、モータトルクとモータ回転数から算出され、具体的には、荷役モータ回転数を「Ｎｎ」、モータトルクを「Ｔｎ」、モータ効率を「μｍｎ」、インバータ効率を「μｉｎ」としたとき、次の式（３）で表される。

Ｄ＝Ｎｎ×Ｔｎ／μｍｎ／μｉｎ・・・（３）
モータトルクＴｓは走行斜面の傾斜θ１と荷役重量ｍにより決められる。モータ回転数Ｎｓは、図４に示す予め取得しているマップの動作点Ｌ１を用いてモータトルクＴｓから導き出せ、その動作点でのモータ効率及びインバータ効率も予め取得している。なお、図４のマップ（動作点）は車両側ＥＣＵ４３の内部メモリに記憶されている。

このように、燃料電池システム側ＥＣＵ３７は、検出されたキャパシタ３９のＳＯＣが閾値Ｖｔｈ１以下に低下すると、車両側ＥＣＵ４３に対し制限指令を送出して駆動モータ（走行モータ２３及び荷役モータ２４）の駆動に制限を加える。つまり、キャパシタ３９の充電状態が閾値Ｖｔｈ１以下に低下すると、駆動モータ（走行モータ２３及び荷役モータ２４）の駆動に制限を加えることにより、キャパシタ３９の保護のための燃料電池システム停止を防止することができる。

特に、制限を加える際に、上記（１）を満たすようにすることにより燃料電池スタック３１の発電による燃料電池システム２２の出力電力が駆動モータ（走行モータ２３及び荷役モータ２４）の要求電力以上となるようにする。また、制限を加える際に、図５（ｄ）に示すように、駆動モータ（走行モータ２３及び荷役モータ２４）の回転数を調整することにより制限を加える。つまり、図４に示すように、モータ回転数に対するトルクの関係において、制限前の動作点（特性線）Ｌ１に対しモータ回転数を低回転側にシフトした制限後の動作点（特性線）Ｌ２を用いて同じトルクならば低いモータ回転数になるようにする。即ち、それまでの動作点Ｌ１で動作していたものを、動作点Ｌ２で動作させるようにし、同じトルクの動作点ならばそれまでの回転数ａ１から回転数ａ２に移す。これにより、車両出力は低くなる。

また、制限を加える際に、上記式（１）におけるα１値、α２値を決定するときのｘ値を０．５よりも大きな値にして、上記式（１）においてα１＞α２としており、走行モータ２３の駆動の方が荷役モータ２４の駆動よりも制限を小さくする。こうすることにより、荷役よりも走行を重視することによりオペレータに違和感が生じにくくすることができる。

このような制限処理の実行に伴い図５（ｂ）のｔ２以降に示すようにキャパシタ３９のＳＯＣが上昇していく。
図６において、燃料電池システム側ＥＣＵ３７は、ステップＳ４でキャパシタ３９のＳＯＣが閾値Ｖｔｈ２（図５（ｂ）参照）以上か否か判定する。燃料電池システム側ＥＣＵ３７は、図５（ａ）でのｔ３のタイミングで示すごとくキャパシタ３９のＳＯＣが閾値Ｖｔｈ２以上に回復すると、ステップＳ５に移行して駆動モータ（走行モータ２３及び荷役モータ２４）の駆動の制限を解除すべく図５（ｃ）に示すごとく車両側ＥＣＵ４３に対し制限指令をオフにする。即ち、制限解除信号を送出する。

図７において、車両側ＥＣＵ４３は、ステップＳ１４で制限指令がオフされたことによる制限解除指令信号を受信したか否か判定する。車両側ＥＣＵ４３は、制限指令がオフされたことを検知すると、ステップＳ１５で制限を解除する。なお、出力の制限解除はキャパシタ３９のＳＯＣがある一定の閾値Ｖｔｈ２以上まで回復していることにより行ったが、荷役走行動作を終えたときにも行う。

このように、キャパシタ３９のＳＯＣがある一定の閾値Ｖｔｈ１以下となった場合には、燃料電池システム側ＥＣＵ３７から車両側ＥＣＵ４３へ制限指令（信号）を送信することで、車両側出力（モータ駆動）を制限させる。一方、出力制限要求を受けた車両側ＥＣＵ４３はただちに車両出力（モータ駆動）を制限する。制限するのは出力の大部分を占める走行モータ２３及び荷役モータ２４で、回転数を制限することで実現する。

従来、例えば、重い荷を積載して急な坂道を登ったりする場合において、車両からの要求電力が燃料電池システムの定格を上回る状態が長時間続いたり頻発すると（車両からの操作部材の操作量に応じた要求電力が燃料電池システム２２の連続定格・時間定格を上回るような高負荷が続いたとき）、燃料電池システム２２はキャパシタ３９の過放電からの保護のため燃料電池システムを停止すると共に車両のシステムを緊急停止させる必要がある。

本実施形態では、出力の大部分を占める走行モータ２３及び荷役モータ２４の駆動に制限を加える。具体的には、車両の出力制限はモータ回転数を制限させることにより行う。
その結果、燃料電池システム側ＥＣＵ３７と車両側ＥＣＵ４３との間で協調制御を行うことで、連続高負荷による燃料電池システム２２でのキャパシタ３９の過放電防止のためのシステム停止を回避することができる。

例えば、図５（ｂ）において仮想線で示すごとくｔ１０で示すタイミングにおいて下限値Ｖｔｈ５までＳＯＣが低下すると、システム停止を招く。本実施形態では、下限値Ｖｔｈ５よりも大きな閾値Ｖｔｈ１までＳＯＣが低下すると、モータ駆動に制限が加えられる。これにより、キャパシタ３９のＳＯＣの低下が抑制され、キャパシタ３９のＳＯＣが下限値Ｖｔｈ５まで至ることなく（システム停止に至ることなく）走行や荷役といった作業を継続することができる。つまり、車両のシステムを緊急停止させる必要がなくなり、作業等に支障を来たすことを回避することができる。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）燃料電池車両、特に、燃料電池産業車両としての燃料電池フォークリフト１０の構成として、走行モータ２３及び荷役モータ２４を含む車両負荷に電気的に接続される燃料電池スタック３１と、車両負荷と並列に燃料電池スタック３１に電気的に接続されるキャパシタ３９を備える。さらに、充電状態検出手段としての端子電圧計測器４０と燃料電池システム側ＥＣＵ３７とを備え、端子電圧計測器４０と燃料電池システム側ＥＣＵ３７とによりキャパシタ３９の充電状態が検出される。制御手段としての燃料電池システム側ＥＣＵ３７は、検出されたキャパシタ３９の充電状態に基づいて燃料電池スタック３１の発電電力を制御する。車両負荷は、操作部材としてのアクセルペダル２１、リフトレバー１９及びティルトレバー２０の操作に基づいて駆動する駆動モータ（走行モータ２３及び荷役モータ２４）を含む。制御手段としての燃料電池システム側ＥＣＵ３７は、検出されたキャパシタ３９の充電状態が閾値Ｖｔｈ１以下に低下すると、車両側ＥＣＵ４３を介して駆動モータ（走行モータ２３及び荷役モータ２４）の駆動に制限を加える。よって、キャパシタ３９の充電状態が閾値Ｖｔｈ１以下に低下するのが抑制されてキャパシタ３９の保護のための燃料電池システム停止を防止することができ、その結果、走行や荷役の作業を継続することができる。

（２）制御手段としての燃料電池システム側ＥＣＵ３７は、制限を加える際に、燃料電池スタック３１の発電による燃料電池システム２２の出力電力が駆動モータ（走行モータ２３及び荷役モータ２４）の要求電力以上となるようにしたので、キャパシタ３９を充電でき実用的である。

（３）制御手段としての燃料電池システム側ＥＣＵ３７は、制限を加える際に、駆動モータ（走行モータ２３及び荷役モータ２４）の回転数を調整することにより制限を加えるので、実用的である。

（４）駆動モータは、走行モータ２３と荷役モータ２４を含み、制御手段としての燃料電池システム側ＥＣＵ３７は、制限を加える際に、走行モータ２３の駆動の方が荷役モータ２４の駆動よりも制限を小さくする。こうすることにより、荷役よりも走行を重視することによりオペレータに違和感が生じにくくすることができる。

（５）制御手段としての燃料電池システム側ＥＣＵ３７は、制限を加えた後において、検出されたキャパシタ３９の充電状態が閾値Ｖｔｈ２以上に回復すると、制限を解除するので、実用的である。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ キャパシタ３９の端子電圧Ｖｔ等に基づいてキャパシタ３９のＳＯＣ（充電状態）を推定したが、これに限らず、他の手法でキャパシタ３９の充電状態を検出してもよい。例えばキャパシタ３９に入出力される電流を積算することによってキャパシタ３９の充電状態を検出してもよい。

○ 蓄電装置として、キャパシタ３９を用いたが、これに代わり、蓄電装置として二次電池（バッテリ）等を使用してもよい。
○ 制限処理において、前述の式（１）に代わり、（Ａ−Ｂ）≧（α１×Ｃ＋α２×Ｄ＋Ｅ）を満足させるようにしてもよい。（Ａ−Ｂ）＝（α１×Ｃ＋α２×Ｄ＋Ｅ）とした場合にもシステム停止に至らない。

○ モータ回転数の規制を、モータトルク×モータ回転数／モータ効率／インバータ効率により決定するときに、モータ効率・インバータ効率は都度実回転数から推定することが望ましいが、制御装置のメモリ等の要件で実現できないときは予めデフォルト値（固定値）を設定して決めるようにしてもよい。この場合には、制御装置の内蔵メモリに空きがない状態でも簡易的に実現可能となる。

○ 産業車両としてフォークリフトに具体化したが、これに限るものではなく、他の産業車両に適用してもよい。例えば、空港等で使用されるトーイング車等に適用してもよい。また、産業車両以外の車両に適用してもよく、例えば、乗用車やバス等に適用してもよい。

１０…燃料電池フォークリフト、１９…リフトレバー、２０…ティルトレバー、２１…アクセルペダル、２３…走行モータ、２４…荷役モータ、３１…燃料電池スタック、３７…燃料電池システム側ＥＣＵ、３９…キャパシタ、４０…端子電圧計測器、４３…車両側ＥＣＵ。

Claims (4)

1. 車両負荷に電気的に接続される燃料電池スタックと、
   前記車両負荷と並列に前記燃料電池スタックに電気的に接続される蓄電装置と、
   前記蓄電装置の充電状態を検出する充電状態検出手段と、
   前記充電状態検出手段により検出された前記蓄電装置の充電状態に基づいて前記燃料電池スタックの発電電力を制御する制御手段と、を備える燃料電池車両であって、
   前記車両負荷は、操作部材の操作に基づいて駆動する駆動モータとしての走行モータと荷役モータとを含み、
   前記走行モータ及び前記荷役モータが駆動されることにより車両の走行動作及び荷役動作が単独または同時に行われており、
   前記制御手段は、前記充電状態検出手段により検出された前記蓄電装置の充電状態が閾値以下に低下すると、走行動作時には前記走行モータの駆動に制限を加える一方で、荷役動作時には前記荷役モータの駆動に制限を加え、荷役走行同時動作時には前記走行モータの駆動と前記荷役モータの駆動とに制限を加え、前記荷役走行同時動作時に制限を加える際に、前記走行モータの駆動の方が前記荷役モータの駆動よりも制限を小さくしたことを特徴とする燃料電池車両。
2. 前記制御手段は、制限を加える際に、前記燃料電池スタックの発電による燃料電池システムの出力電力が前記駆動モータの要求電力以上となるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両。
3. 前記制御手段は、制限を加える際に、前記駆動モータの回転数を調整することにより制限を加えることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池車両。
4. 前記制御手段は、前記制限を加えた後において、前記充電状態検出手段により検出された前記蓄電装置の充電状態が閾値以上に回復すると、前記制限を解除することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池車両。

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