JP7095580B2

JP7095580B2 - 車両

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Publication number: JP7095580B2
Application number: JP2018229686A
Authority: JP
Inventors: 英孝田上; 真人野中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-12-07
Filing date: 2018-12-07
Publication date: 2022-07-05
Anticipated expiration: 2038-12-07
Also published as: US20200180592A1; EP3671924A1; CN111284368A; US11458947B2; JP2020092554A; EP3671924B1

Description

本発明は、燃料電池と冷却装置とスマートキーシステムと制御装置とを備える車両に関する。

従来、この種の車両としては、通信により携帯機を認証して車両の開閉体（ドア）を解錠するキーレスエントリーシステムを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車両では、車外から開閉体（バックドア）の開放操作が検出されたとき、車体に搭載されたモータ（空調装置のブロワ用モータやラジエータのファンモータ、ワイパモータ）の作動が検出されると、そのモータの作動を禁止した上で認証（ＩＤ情報の照合）を行なう。これにより、モータから生じるノイズにより携帯機との通信が妨げられるのを抑制し、開閉体の開閉操作を確実に行なうことができるとしている。

特開２０１０－１３３１８１号公報

ところで、車両の一形態として、走行用モータに電力を供給する燃料電池を搭載する燃料電池車がある。この燃料電池車は、燃料電池をその運転に適した温度に保つため、燃料電池を冷却液との熱交換により冷却する冷却装置を備えるのが一般的である。冷却装置としては、燃料電池とラジエータとを接続する循環流路と、冷却液を循環流路内で循環させるポンプと、循環流路におけるラジエータの上流側と下流側とを接続するバイパス流路と、燃料電池を通過した冷却液の循環先をラジエータ側とバイパス流路側とに切り替える流路切替バルブと、流路切替バルブを駆動するバルブ駆動用モータとを備える構成を用いることができる。こうした燃料電池車において、上述したキーレスエントリーシステムを備える場合、バルブ駆動用モータの作動により生じるノイズによって携帯機との通信が妨げられないように、認証の際にはバルブ駆動用モータの作動を禁止するものを考えることができる。しかしながら、そのときの流路切替バルブの位置によっては、燃料電池が十分に冷却されずに過熱し、発電効率が低下したり燃料電池に悪影響を与えたりする場合が生じる。

本発明の車両は、ラジエータ側またはバイパス流路側を通過した冷却液を燃料電池に供給して冷却する冷却装置と、携帯機と通信して認証を行なうスマートキーシステムとを備えるものにおいて、携帯機の認証の妨げとなる流路切替バルブの作動に伴うノイズの発生を抑制すると共に燃料電池の過熱の発生を抑制することができる車両を提供することを主目的とする。

本発明の車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車両は、
燃料電池と、該燃料電池を冷却液との熱交換により冷却する冷却装置と、携帯機と通信して該携帯機の認証を行なうスマートキーシステムと、前記燃料電池と前記冷却装置とを制御する制御装置と、を備える車両であって、
前記冷却装置は、前記燃料電池とラジエータとを接続する循環流路と、前記冷却液を前記循環流路内で循環させるポンプと、前記循環流路における前記ラジエータの上流側と下流側とを接続するバイパス流路と、前記燃料電池を通過した冷却液の循環先を前記ラジエータ側と前記バイパス流路側とに切り替える流路切替バルブと、前記流路切替バルブを作動するモータと、を備え、
前記制御装置は、前記携帯機の認証を行なう際には前記流路切替バルブの作動を停止すると共に前記燃料電池の出力を制限し、前記携帯機の認証が完了または所定時間が経過すると、前記流路切替バルブの作動の停止を解除すると共に前記燃料電池の出力制限を解除する、
ことを要旨とする。

この本発明の車両は、燃料電池と冷却装置とスマートキーシステムと制御装置とを備える。冷却装置は、燃料電池とラジエータとを接続する循環流路と、冷却液を循環流路内で循環させるポンプと、循環流路におけるラジエータの上流側と下流側とを接続するバイパス流路と、燃料電池を通過した冷却液の循環先をラジエータ側とバイパス流路側とに切り替える流路切替バルブと、前記流路切替バルブを作動するモータと、を備える。そして、制御装置は、スマートキーシステムにより携帯機の認証を行なう際には流路切替バルブの作動を停止すると共に燃料電池の出力を制限し、携帯機の認証が完了または所定時間が経過すると、流路切替バルブの作動の停止を解除すると共に燃料電池の出力制限を解除する。これにより、モータから携帯機との通信を妨げるおそれのあるノイズが発生するのを抑制することができると共に、流路切替バルブの位置がバイパス流路側に全開となる位置付近で固定された場合であっても、燃料電池が過熱するのを抑制することができる。ここで、「モータ」には、ステッピングモータが含まれる。

こうした本発明の車両において、前記流路切替バルブは、前記ラジエータ側を流れる冷却液の流量と前記バイパス流路を流れる冷却液の流量の分配比を調整可能な流量調整バルブであり、前記制御装置は、前記認証を行なう際には前記流量調整バルブの作動を停止すると共に該流量調整バルブの作動を停止したときの停止位置に基づいて前記燃料電池から出力できる最大出力である出力制限を設定し、該設定した出力制限を超えないように前記燃料電池の出力を制御するものとしてもよい。この場合、前記制御装置は、前記停止位置が前記ラジエータ側の位置である場合には前記停止位置が前記バイパス流路側の位置である場合に比して前記燃料電池から大きな出力を許容するように前記出力制限を設定するものとしてもよい。こうすれば、燃料電池の出力を過剰に制限することがないため、燃料電池の出力を制限することによる悪影響を最小限にすることができる。また、これらの場合、前記モータは、ステッピングモータであり、前記制御装置は、前記認証を行なう際に前記モータのコイルに対して行なう通電励磁を保持することにより前記流路切替バルブの位置を固定するものとしてもよい。こうすれば、流量調整バルブの位置決めをより正確に行なうことができると共に、認証の際にはバルブ位置の固定を適切に行なうことができる。

本発明の一実施例としての車両２０の構成の概略を示す構成図である。流路切替バルブ駆動用モータ７２およびモータドライバ８８の構成の概略を示す構成図である。流路切替バルブ駆動用モータ７２の駆動時の通電波形の一例を示す説明図である。認証ＥＣＵ１００により実行される認証処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。流路切替バルブ駆動用モータ７２のロック時の通電波形の一例を示す説明図である。ＦＣ出力制限設定用マップの一例を示す説明図である。ＦＣ出力とＦＣ発電量との関係を示す説明図である。メインＥＣＵ８０により実行される運転制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての車両２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、流路切替バルブ駆動用モータ７２およびモータドライバ８８の構成の概略を示す構成図である。実施例の車両２０は、図示するように、モータ３２と、インバータ３４と、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）３５と、バッテリ３６と、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）３７と、システムメインリレー３８と、バッテリ用昇圧コンバータ４０，ＦＣ用昇圧コンバータ４８と、燃料電池５０と、冷却装置６０と、メイン用電子制御ユニット（以下、「メインＥＣＵ」という）８０と、認証用電子制御ユニット（以下、「認証ＥＣＵ」という）１００と、を備える。

モータ３２は、同期発電電動機として構成されており、永久磁石が埋め込まれた回転子と、三相コイルが巻回された固定子と、を備える。このモータ３２の回転子は、駆動輪２２ａ，２２ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して連結された駆動軸２６に接続されている。インバータ３４は、モータ３２に接続されると共に高電圧側電力ライン４２に接続されている。このインバータ３４は、６つのトランジスタと、６つのダイオードと、を有する周知のインバータ回路として構成されている。モータ３２は、モータＥＣＵ３５によってインバータ３５のトランジスタがスイッチング制御されることにより回転駆動する。

モータＥＣＵ３５は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，図示しない入出力ポート、図示しない通信ポートなどを備える。モータＥＣＵ３５には、例えば、モータ３２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ（例えばレゾルバ）３２ａからの回転位置θｍなどが入力ポートを介して入力されている。また、モータＥＣＵ３５からは、インバータ３４のトランジスタへのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。モータＥＣＵ３５は、回転位置検出センサ３２ａからのモータ３２の回転子の回転位置θｍに基づいてモータ３２の回転数Ｎｍを演算している。

バッテリ３６は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、低電圧側電力ライン４４に接続されている。バッテリ３６は、バッテリＥＣＵ３７によって管理されている。

バッテリＥＣＵ３７は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，図示しない入出力ポート、図示しない通信ポートなどを備える。バッテリＥＣＵ３７には、バッテリ３６の端子間に取り付けられた電圧センサ３６ａからの電圧ＶＢ，バッテリ３６の出力端子に取り付けられた電流センサ３６ｂからの電流ＩＢ、バッテリ３６に取り付けられた温度センサ３６ｃからの電池温度ＴＢなどが入力ポートを介して入力されている。バッテリＥＣＵ３７は、電流センサ３６ｂからの電流ＩＢの積算値に基づいて蓄電割合ＳＯＣを演算している。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ３６の全容量に対するバッテリ３６から放電可能な電力の容量の割合である。また、バッテリＥＣＵ３７は、蓄電割合ＳＯＣや温度センサ３６ｃからの電池温度ＴＢに基づいてバッテリ３６から充放電してもよい最大許容電力であるバッテリ入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔも演算している。さらに、バッテリＥＣＵ３７は、蓄電割合ＳＯＣに基づいてバッテリ３６が要求する充放電要求パワーＰｂ＊（放電側が正）も設定している。

バッテリ用昇圧コンバータ４０は、高電圧側電力ライン４２と低電圧側電力ライン４４とに接続されており、２つのトランジスタと、２つのダイオードと、リアクトルと、を有する周知の昇降圧コンバータ回路として構成されている。

高電圧側電力ライン４２の正極母線と負極母線とには平滑用のコンデンサ４６が接続されている。また、低電圧側電力ライン４４には、平滑用のコンデンサが接続されると共にシステムメインリレー３８が取り付けられている。

燃料電池５０は、電解質膜とこの電解質膜を挟持するアノード電極およびカソード電極とからなる単セルをセル間の隔壁をなすセパレータと共に複数積層してなる固体高分子型燃料電池スタックとして構成されている。この燃料電池５０は、水素タンク５２から水素バルブ５４を介してアノード電極に供給される水素とブロワ５６からカソード電極に供給される空気中の酸素との電気化学反応により発電する。

燃料電池５０は、冷却装置６０により冷却液（冷却水）との熱交換によって冷却されるようになっている。冷却装置６０は、ラジエータ６４と燃料電池５０とを接続する循環流路６２と、循環流路６２内の冷却液を循環させる循環ポンプ６６と、循環流路６２におけるラジエータ６４の上流側と下流側とを接続するバイパス流路６８と、燃料電池５０を通過した後の冷却液をラジエータ６４側とバイパス流路６８側とに切り替える流路切替バルブ７０と、を備える。

流路切替バルブ７０は、本実施例では、ロータリバルブとして構成されている。流路切替バルブ７０は、その回転位置が流路切替バルブ駆動用モータ７２によって調整されることにより、ラジエータ６４側に供給する冷却液の流量とバイパス流路側６８に供給する冷却液の流量の分配比を調整することができるようになっている。

流路切替バルブ駆動用モータ７２は、本実施例では、図２に示すように、２相ステッピングモータとして構成されており、メインＥＣＵ８０が備えるモータドライバ８８によって駆動される。モータドライバ８８は、本実施例では、４つのトランジスタＴａ１，Ｔａ２，Ｔｂ１，Ｔｂ２を有するユニポーラ駆動用のモータドライバとして構成されている。モータドライバ８８は、本実施例では、図３に示すように、コイルを２相ずつ励磁する２相励磁により流路切替バルブ駆動用モータ７２を駆動制御するものとした。なお、モータドライバとしては、ユニポーラ駆動用に限られず８つのトランジスタを有するバイポーラ駆動用のドライバを用いるものとしてもよい。また、励磁方法も、２相励磁に限られず１相励磁や１－２相励磁などを用いるものとしてもよい。

ＦＣ用昇圧コンバータ４８は、燃料電池５０の出力端子と高電圧側電力ライン４２とに接続されており、１つのトランジスタと、１つのダイオードと、リアクトルと、を有する周知の昇圧コンバータ回路として構成されている。

メインＥＣＵ８０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，図示しない入出力ポート、図示しない通信ポートなどを備える。

メインＥＣＵ８０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。メインＥＣＵ８０に入力される信号としては、例えば、燃料電池５０に冷却液が流入する流入口付近に取り付けられた温度センサ６２ａからの流入口温度Ｔｉｎ（流入口付近の冷却液の温度）や燃料電池５０から冷却液が流出する流出口付近に取り付けられた温度センサ６２ｂからの流出口温度Ｔｏｕｔ（流出口付近の冷却液の温度）を挙げることができる。また、メインＥＣＵ８０は、車両の駆動制御装置としても機能するため、走行制御に必要な情報も入力されている。これらの情報としては、例えば、イグニッションスイッチ９０からのイグニッション信号ＩＧや，シフトレバー９１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ９２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル９３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ９４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル９５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ９６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ９８からの車速Ｖなどを挙げることができる。

メインＥＣＵ８０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。メインＥＣＵ８０から出力される信号としては、例えば、システムメインリレー３８への駆動制御信号やバッテリ用昇圧コンバータ４０のトランジスタへのスイッチング制御信号、ＦＣ用昇圧コンバータ４８のトランジスタへのスイッチング制御信号を挙げることができる。また、循環ポンプ６６を駆動するポンプモータへの駆動信号や水素バルブ５４を駆動する水素バルブ駆動用モータへの駆動信号、流路切替バルブ駆動用モータ７２への駆動信号なども挙げることができる。

メインＥＣＵ８０は、モータＥＣＵ３５やバッテリＥＣＵ３７、認証ＥＣＵ１００と通信可能に接続されており、モータＥＣＵ３５やバッテリＥＣＵ３７、認証ＥＣＵ１００と各種情報や信号のやり取りを行なう。

メインＥＣＵ８０は、認証ＥＣＵ１００から車両２０の起動を許可する信号を入力しているときには、イグニッションスイッチ９０がオンされると、システムメインリレー３８をオンすると共に燃料電池５０を起動して車両を走行可能な状態（レディオン状態）とする。一方、メインＥＣＵ８０は、認証ＥＣＵ１００からシステムの起動を禁止する信号を入力しているときには、イグニッションスイッチ９０がオンされても、システムメインリレー３８をオンしない。

メインＥＣＵ８０は、燃料電池５０の起動を伴ってレディオン状態となると、燃料電池５０の発電電力やバッテリ３６の充放電電力を用いてアクセル開度Ａｃｃに応じた要求トルクＴｄ＊が駆動軸２６に出力されるように燃料電池５０を運転制御すると共にモータ３２を駆動制御する。また、メインＥＣＵ８０は、燃料電池５０が起動すると、燃料電池５０の温度が適温に保持されるように冷却装置６０を制御する。冷却装置６０の制御は、温度センサ６２ａからの流入口温度Ｔｉｎと温度センサ６２ｂからの流出口温度Ｔｏｕｔとに基づいて流出口温度Ｔｏｕｔが目標温度（例えば、６０℃～７０℃）となるように流路切替バルブ７０の目標バルブ位置（ラジエータ６４側への冷却液の流量とバイパス流路６８側への冷却液の流量の分配比）を設定し、設定した目標バルブ位置となるように流路切替バルブ駆動用モータ７２を駆動制御することにより行なう。流路切替バルブ駆動用モータ７２は本実施例ではステッピングモータにより構成されているから、流路切替バルブ駆動用モータ７２の駆動制御は、原点位置からのステップ数が目標バルブ位置に応じたステップ数と一致するようにモータドライバ８８からパルス信号を出力することにより行なう。

認証ＥＣＵ１００は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロコンピュータとして構成されており、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭや一時的にデータを記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートなどを備える。

認証ＥＣＵ１００には、図示しないが、車外および乗員室内の検知エリアにリクエスト信号を送信する送信機と、リクエスト信号の受信に伴ってスマートキー１０２から送信されるＩＤコードを受信する受信機とが接続されている。認証ＥＣＵ１００は、スマートキー１０２を携帯した運転者が検知エリア内に入るとスマートキー１０２から受信したＩＤコードを照合して自動的にドアをアンロックする。また、認証ＥＣＵ１００は、逆にスマートキー１０２を携帯した運転者がドアをアンロックして降車し、検知エリア外に遠ざかると自動的にドアをロックする。

また、認証ＥＣＵ１００は、受信したＩＤコードの照合結果が適合であるときに車両２０の起動を許可する信号をメインＥＣＵ８０に出力し、照合できなかったときや照合結果が不適合であったときに車両２０の起動を禁止する信号をメインＥＣＵ８０に出力する。また、認証ＥＣＵ１００には、ドアの開閉を検知するドアスイッチからの開閉信号も入力ポートを介して入力されている。認証ＥＣＵ１００は、車両２０の起動中（レディオン状態中）に、ドアスイッチによりドアの開放が検知されると、検知エリアにリクエスト信号を送信し、スマートキー１０２からＩＤコードを受信してＩＤコードの照合を行なう。そして、照合できなかったときや照合結果が不適合であったときには、警告灯を点灯し、所定の時間間隔でＩＤコードの照合を繰り返す。

次に、こうして構成された実施例の車両２０の動作について説明する。特に、スマートキー１０２の認証中の動作について説明する。図４は、認証ＥＣＵ１００により実行される認証処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、車両２０の起動中（レディオン状態中）に所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

認証処理が実行されると、認証ＥＣＵ１００のＣＰＵは、まず、スマートキー１０２の認証を開始するか否かを判定する（ステップＳ１００）。認証を開始しないと判定すると、認証処理を終了する。一方、認証を開始すると判定すると、流路切替バルブ７０のバルブ位置（開度）を固定する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０の処理は、バルブ位置の固定を指示する制御指令をメインＥＣＵ８０に出力することにより行なう。制御指令を受信したメインＥＣＵ８０は、図５に示すように、２相コイルに通電励磁した状態を保持するようにモータドライバ８８を制御して、流路切替バルブ駆動用モータ７２の出力軸をその回転位置でロックする。モータドライバ８８のトランジスタＴａ１，Ｔａ２，Ｔｂ１，Ｔｂ２のオンオフ状態を固定することで、認証ＥＣＵ１００がスマートキー１０２と通信するのを妨げるようなサージノイズの発生を抑制することができ、認証不良の発生を抑制することができる。なお、ステップＳ１１０の処理は、全てのコイルの通電を停止することにより行なってもよい。

続いて、流路切替バルブ７０の現在のバルブ位置に基づいて燃料電池５０が発電してもよい出力の上限値であるＦＣ出力制限Ｗｆｃｌｉｍを設定すると共に（ステップＳ１２０）、燃料電池５０の出力を制限するためのＦＣ出力制限フラグＦｆｃｌｉｍを値１に設定する（ステップＳ１３０）。なお、現在のバルブ位置は、原点位置からのステップ数をカウントすることにより検出することができる。流路切替バルブ７０のバルブ位置を固定するに際して燃料電池５０の出力を制限するのは、バルブ位置が固定されると、冷却装置６０により燃料電池５０を十分に冷却することができない場合があるためである。例えば、流路切替バルブ７０がバイパス流路６８側に全開となるバルブ位置で固定されると、燃料電池５０の冷却が実質的に行なわれなくなるから、燃料電池５０を通常通りに運転すると冷却不足により燃料電池５０が過熱するおそれがある。そこで、本実施例では、スマートキー１０２の認証を行なう際にサージノイズの発生を抑制するためにバルブ位置を固定するが、同時に燃料電池５０の出力を制限することにより冷却不足による燃料電池５０の過熱の発生を抑制するものとした。ＦＣ出力制限Ｗｆｃｌｉｍの設定は、本実施例では、現在のバルブ位置とＦＣ出力制限Ｗｆｃｌｉｍとの関係を予め求めてＦＣ出力制限設定用マップとしてＲＯＭに記憶しておき、現在のバルブ位置が与えられるとマップから対応するＦＣ出力制限Ｗｆｃｌｉｍを導出することにより行なうものとした。ＦＣ出力制限設定用マップの一例を図６に示す。図示するように、ＦＣ出力制限Ｗｆｃｌｉｍは、現在のバルブ位置がラジエータ６４側に全開となる位置に近いほど大きくるように、すなわち燃料電池５０の出力制限が緩和されるように設定される。これは、図７に示すように、燃料電池５０の発熱量はその出力が大きいほど多くなることを考慮したものである。これにより、燃料電池５０の過熱を抑制しつつ、その出力が過剰に制限されるのを抑制することができる。なお、現在のバルブ位置がラジエータ６４側に全開となる位置であった場合、図６に示すように、ＦＣ出力制限Ｗｆｃｌｉｍには、燃料電池５０の定格最大出力Ｗｆｃｍａｘが設定される。この場合、燃料電池５０の出力は実質的に制限されない。

そして、認証が完了したか否か（ステップＳ１４０）、認証を開始してから所定時間が経過したか否か（ステップＳ１５０）、をそれぞれ判定する。ここで、所定時間は、認証に通常要する時間よりも若干長い時間であり、例えば３秒に定められている。認証が完了しておらず、所定時間も経過していないと判定すると、ステップＳ１４０に戻って処理を繰り返す。一方、認証が完了したと判定するか、認証を完了できずに所定時間が経過したと判定すると、流路切替バルブ７０のバルブ位置の固定を解除すると共に（ステップＳ１６０）、燃料電池５０の出力制限を解除するためにＦＣ出力制限フラグＦｆｃｌｉｍを値０に設定して（ステップＳ１７０）、認証処理ルーチンを終了する。

ここで、認証処理ルーチンは上述したように車両２０の起動中に行なわれ、起動中にスマートキー１０２の認証（ＩＤコードの照合）を行なうのは、例えば、システム起動時のＩＤコードの照合結果が適合であって一旦車両２０が起動したが、その後、ドアが開放されてスマートキー１０２が持ち出された場合が該当する。この場合、イグニッションオフされるまでは車両２０の起動状態（レディオン状態）は維持されるから、こうした状況において、流路切替バルブ７０のバルブ位置を固定すると共に燃料電池５０の出力を制限することで、認証不良の発生を抑制すると共に冷却不足による燃料電池５０の過熱を抑制することができる。

次に、ＦＣ出力制限フラグＦｆｃｌｉｍやＦＣ出力制限Ｗｆｃｌｉｍを用いた車両２０の制御について説明する。図８は、メインＥＣＵ８０により実行される運転制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、車両２０の起動中（レディオン状態中）に所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

運転制御ルーチンが実行されると、メインＥＣＵ８０のＣＰＵ８２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ９４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ９８からの車速Ｖ、モータ３２の回転数Ｎｍ、バッテリ出力制限Ｗｏｕｔ、ＦＣ出力制限フラグＦｆｃｌｉｍ、ＦＣ出力制限Ｗｆｃｌｉｍ、バッテリ３６の充放電要求パワーＰｂ＊などの制御に必要なデータを入力する（ステップＳ２００）。なお、モータ３２の回転数Ｎｍは、モータＥＣＵ３５から通信により取得され、バッテリ出力制限Ｗｏｕｔや充放電要求パワーＰｂ＊は、バッテリＥＣＵ３７から通信により取得される。また、ＦＣ出力制限フラグＦｆｃｌｉｍやＦＣ出力制限Ｗｆｃｌｉｍは、認証ＥＣＵ１００から通信により取得される。続いて、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行に要求される要求トルクＴｄ＊と車両全体に要求される車両要求パワーＰ＊とを設定する（ステップＳ２１０）。なお、要求トルクＴｄ＊は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｄ＊との関係を予め求めて、要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ８４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられるとマップから対応する要求トルクＴｄ＊を導出するものとした。また、車両要求パワーＰ＊は、要求トルクＴｄ＊にモータ３２の回転数Ｎｍを乗じて得られる走行要求パワーから充放電要求パワーＰｂ＊（放電側が正）を減じることにより算出される。

次に、ＦＣ出力制限フラグＦｆｃｌｉｍが値１であるか否か、すなわちスマートキー１０２の認証中で燃料電池５０の出力が制限されているか否かを判定する（ステップＳ２２０）。ＦＣ出力制限フラグＦｆｃｌｉｍが値１でなく値０であると判定すると、車両要求パワーＰ＊と燃料電池５０の定格最大出力Ｗｆｃｍａｘとのうち小さい方をＦＣ目標出力Ｐｆｃ＊として設定する（ステップＳ２３０）。一方、ＦＣ出力制限フラグＦｆｃｌｉｍが値１であると判定すると、車両要求パワーＰ＊とＦＣ出力制限Ｗｆｃｌｉｍとのうち小さい方をＦＣ目標出力Ｐｆｃ＊として設定する（ステップＳ２４０）。続いて、ＦＣ目標出力Ｐｆｃ＊とバッテリ出力制限Ｗｏｕｔとの和をモータ３２の回転数Ｎｍで割ることによりモータ３２から出力できるトルクの上限であるトルク制限Ｔｍｌｉｍを設定する（ステップＳ２５０）。そして、要求トルクＴｄ＊とトルク制限Ｔｍｌｉｍとのうち小さい方をモータ３２から出力すべきトルク指令Ｔｍ＊に設定する（ステップＳ２６０）。こうしてＦＣ目標出力Ｐｆｃ＊とトルク指令Ｔｍ＊とを設定すると、ＦＣ目標出力Ｐｆｃ＊で燃料電池５０が発電するように水素バルブ５４およびブロワ５６を制御すると共に、トルク指令Ｔｍ＊に見合うトルクがモータ３２から出力されるようにインバータ３４のトランジスタをスイッチング制御して（ステップＳ２７０）、本ルーチンを終了する。

以上説明した本実施例の車両２０では、スマートキー１０２の認証を行なう際には、冷却装置６０の流路切替バルブ７０のバルブ位置を固定すると共に燃料電池５０の出力を制限し、認証が終了または所定時間が経過すると、バルブ位置の固定を解除すると共に燃料電池５０の出力制限を解除する。これにより、流路切替バルブ７０のバルブ位置の固定によりスマートキー１０２との通信が妨げるおそれのあるノイズの発生を抑制することができると共に、流路切替バルブ７０のバルブ位置がバイパス流路６８側に全開となる位置付近で固定された場合であっても、燃料電池５０が過熱するのを抑制することができる。

しかも、流路切替バルブ７０の固定位置がラジエータ６４側に全開となる位置に近いほど燃料電池５０の出力制限が緩和されるようにＦＣ出力制限Ｗｆｃｌｉｍを設定する。これにより、燃料電池５０の出力を過剰に制限することがないため、燃料電池５０の出力を制限することによる悪影響、例えば走行に用いられるトルクが低下したり、バッテリ３６の蓄電割合ＳＯＣが低下したりするなどの悪影響を最小限にすることができる。

実施例では、流路切替バルブ駆動用モータ７２は、ステッピングモータとして構成されるものとした。しかし、流路切替バルブ７０の開度を調整可能なモータであれば、如何なるタイプのモータも採用しうる。この場合、流路切替バルブ７０のバルブ位置を検出するために別途回転位置検出センサを設けるのが望ましい。

実施例では、流路切替バルブ７０のバルブ位置に基づいて変化させた値を出力制限Ｗｆｃｌｉｍに設定するものとした。しかし、流路切替バルブ７０のバルブ位置に拘わらず一定の値を出力制限Ｗｆｃｌｉｍに設定してもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、燃料電池５０が「燃料電池」に相当し、冷却装置６０が「冷却装置」に相当し、スマートキー１０２が「携帯機」に相当し、認証ＥＣＵ１００が「スマートキーシステム」に相当し、メインＥＣＵ８０と認証ＥＣＵ１００とが「制御装置」に相当し、循環流路６２が「循環流路」に相当し、ラジエータ６４が「ラジエータ」に相当し、循環ポンプ６６が「ポンプ」に相当し、バイパス流路６８が「バイパス流路」に相当し、流路切替バルブ７０が「流路切替バルブ」に相当し、流路切替バルブ駆動用モータ７２が「モータ」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、車両の製造産業に利用可能である。

２０車両、２２ａ，２２ｂ駆動輪、２４デファレンシャルギヤ、２６駆動軸、３２モータ、３２ａ回転位置検出センサ、３４インバータ、３５モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、３６バッテリ、３６ａ電圧センサ、３６ｂ電流センサ、３６ｃ温度センサ、３７バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、３８システムメインリレー、４０バッテリ用昇圧コンバータ、４２高電圧側電力ライン、４４低電圧側電力ライン、４６コンデンサ、４８ＦＣ用昇圧コンバータ、５０燃料電池、５２水素タンク、５４水素バルブ、５６ブロワ、６０冷却装置、６２循環流路、６２ａ，６２ｂ温度センサ、６４ラジエータ、６６循環ポンプ、６８バイパス流路、７０流路切替バルブ、７２流路切替バルブ駆動用モータ、８０メイン用電子制御ユニット（メインＥＣＵ）、８２ＣＰＵ、８４ＲＯＭ、８６ＲＡＭ、８８モータドライバ、９０イグニッションスイッチ、９１シフトレバー、９２シフトポジションセンサ、９３アクセルペダル、９４アクセルペダルポジションセンサ、９５ブレーキペダル、９６ブレーキペダルポジションセンサ、９８車速センサ、１００認証用電子制御ユニット（認証ＥＣＵ）、１０２スマートキー。

Claims

燃料電池と、該燃料電池を冷却液との熱交換により冷却する冷却装置と、携帯機と通信して該携帯機の認証を行なうスマートキーシステムと、前記燃料電池と前記冷却装置とを制御する制御装置と、を備える車両であって、
前記冷却装置は、前記燃料電池とラジエータとを接続する循環流路と、前記冷却液を前記循環流路内で循環させるポンプと、前記循環流路における前記ラジエータの上流側と下流側とを接続するバイパス流路と、前記燃料電池を通過した冷却液の循環先を前記ラジエータ側と前記バイパス流路側とに切り替える流路切替バルブと、前記流路切替バルブを作動するモータと、を備え、
前記制御装置は、前記携帯機の認証を行なう際には前記流路切替バルブの作動を停止すると共に前記燃料電池の出力を制限し、前記携帯機の認証が完了または所定時間が経過すると、前記流路切替バルブの作動の停止を解除すると共に前記燃料電池の出力制限を解除する、
車両。
請求項１に記載の車両であって、
前記流路切替バルブは、前記ラジエータ側を流れる冷却液の流量と前記バイパス流路を流れる冷却液の流量の分配比を調整可能な流量調整バルブであり、
前記制御装置は、前記認証を行なう際には前記流量調整バルブの作動を停止すると共に該流量調整バルブの作動を停止したときの停止位置に基づいて前記燃料電池から出力できる最大出力である出力制限を設定し、該設定した出力制限を超えないように前記燃料電池の出力を制御する、
車両。
請求項２に記載の車両であって、
前記制御装置は、前記停止位置が前記ラジエータ側の位置である場合には前記停止位置が前記バイパス流路側の位置である場合に比して前記燃料電池から大きな出力を許容するように前記出力制限を設定する、
車両。
請求項２または３に記載の車両であって、
前記モータは、ステッピングモータであり、
前記制御装置は、前記認証を行なう際に前記モータのコイルに対して行なう通電励磁を保持することにより前記流路切替バルブの位置を固定する、
車両。