JP7177765B2 - 燃料電池車両の制御方法及び燃料電池車両 - Google Patents

Description

この発明は、燃料ガス（水素）を貯蔵する高圧タンク（水素タンク）と、前記燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、充放電可能な蓄電装置と、前記燃料電池の電力及び前記蓄電装置の電力の少なくとも一方により走行駆動力を生成するモータと、を搭載した燃料電池車両の制御方法及び燃料電池車両に関する。

例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の一方の面にアノード電極が、他方の面にカソード電極が、それぞれ配設された電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を備えている。電解質膜・電極構造体は、セパレータによって挟持されることにより、発電セルが構成されている。通常、所定の数の発電セルが積層されることにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして燃料電池車両（燃料電池電気自動車等）に組み込まれている。

特許文献１には、水素を収容した高圧タンクを搭載した燃料電池自動車において、ドライバの急加速要求があるときに、バッテリからの供給電力を増加することでエアコンプレッサへの供給電力を増加し、燃料電池自動車の動力性能の低下を抑制する制御方法が開示されている（特許文献１の［００２８］、［００７５］）。

特許文献２には、高圧タンクが開示され、この高圧タンクは、樹脂ライナーの周囲を繊維強化樹脂層（ＣＦＲＰ層）によって覆ったタンク本体を有し、このタンク本体にバルブが接続可能な口金部材が取り付けられ、前記タンク本体と前記口金部材とがシールされて形成されると開示されている（特許文献２の［０００２］）。

特開２０１１－２１１７７０号公報 特開２００９－１７４７００号公報

樹脂ライナーを備えるガスタンクに、高圧の燃料ガスが封入されると、当該燃料ガスが樹脂ライナーを透過し、樹脂ライナーとＣＦＲＰ層との間の空間に透過燃料ガスが滞留される（特許文献２の［０００４］）。

樹脂ライナーとＣＦＲＰ層との間の空間に透過燃料ガスが滞留（貯留）されている状態からタンク内圧が減圧状態とされ、透過燃料ガス圧が前記タンク内圧より高い状態になると、樹脂ライナーが内側に変形する、いわゆるバックリングの発生が懸念される（特許文献２の［０００５］）。

この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、高圧タンクの樹脂ライナーの変形（バックリングの発生）を防止しつつ、燃料電池車両の急激な動力低下を抑制することを可能とする燃料電池車両の制御方法及び燃料電池車両を提供することを目的とする。

この発明の一態様は、燃料ガスを貯蔵する樹脂ライナーと、該樹脂ライナーを覆うＣＦＲＰ層と、前記樹脂ライナー内に貯蔵された前記燃料ガスを燃料電池に放出する口金と、を備え、且つ、前記樹脂ライナーを透過し前記樹脂ライナーと前記ＣＦＲＰ層との間の空間に貯留された透過燃料ガスを前記口金部分から外部に逃がすものとされた高圧タンクと、前記燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する前記燃料電池と、充放電可能な蓄電装置と、前記燃料電池の電力及び前記蓄電装置の電力の少なくとも一方により走行駆動力を生成するモータと、を搭載した燃料電池車両の制御方法であって、前記高圧タンク内のガス圧を測定するガス圧測定工程と、前記ガス圧が満充填圧から出力制限開始閾圧までの間では、主に前記燃料電池の電力により前記モータによる走行駆動力を制限しないで走行させる非制限走行工程と、前記ガス圧が前記出力制限開始閾圧となったときに、前記高圧タンクから放出される燃料量を制限するとともに、前記モータによる走行駆動力を必要限度に制限して走行させる制限走行工程と、を備え、前記出力制限開始閾圧は、前記高圧タンクの前記樹脂ライナーのバックリングの発生による変形を防止するために、前記樹脂ライナーと前記ＣＦＲＰ層との間の空間に貯留されている前記透過燃料ガスを前記口金部分から前記外部に逃がす速度が確保されるように、前記高圧タンクから前記燃料電池に放出される燃料ガス圧の時間変化を小さくして燃料ガス放出量の制限を開始する閾値圧力に設定され、前記制限走行工程では、前記モータによる走行駆動力が、前記必要限度の走行駆動力となるように前記蓄電装置の電力によりアシストする。

この発明の他の態様は、燃料ガスを貯蔵する樹脂ライナーと、該樹脂ライナーを覆うＣＦＲＰ層と、前記樹脂ライナー内に貯蔵された前記燃料ガスを燃料電池に放出する口金と、を備え、且つ、前記樹脂ライナーを透過し前記樹脂ライナーと前記ＣＦＲＰ層との間の空間に貯留された透過燃料ガスを前記口金部分から外部に逃がすものとされた高圧タンクと、前記燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する前記燃料電池と、充放電可能な蓄電装置と、前記燃料電池の電力及び前記蓄電装置の電力の少なくとも一方により走行駆動力を生成するモータと、を搭載した燃料電池車両の制御方法であって、前記高圧タンク内のガス圧を測定するガス圧測定工程と、前記ガス圧が満充填圧から第１閾圧までの間では、主に前記燃料電池の電力により前記モータによる走行駆動力を制限しないで走行させる非制限走行工程と、前記ガス圧が前記第１閾圧を下回ると、前記燃料電池の発電量の一部を前記蓄電装置に余分に充電して前記蓄電装置のＳＯＣを余裕ＳＯＣまで増加させるＳＯＣ増加走行工程と、前記ガス圧が前記第１閾圧より小さい第２閾圧となったときに、前記高圧タンクから放出される燃料量を制限するとともに、前記モータによる走行駆動力を必要限度に制限して走行させる制限走行工程と、を備え、前記第２閾圧は、前記高圧タンクの前記樹脂ライナーのバックリングの発生による変形を防止するために、前記樹脂ライナーと前記ＣＦＲＰ層との間の空間に貯留されている前記透過燃料ガスを前記口金部分から前記外部に逃がす速度が確保されるように、前記高圧タンクから前記燃料電池に放出される燃料ガス圧の時間変化を小さくして燃料ガス放出量の制限を開始する閾値圧力に設定され、前記制限走行工程では、前記モータによる走行駆動力が、前記必要限度の走行駆動力となるように前記蓄電装置の電力によりアシストする。

この発明のさらに他の態様は、燃料ガスを貯蔵する樹脂ライナーと、該樹脂ライナーを覆うＣＦＲＰ層と、前記樹脂ライナー内に貯蔵された前記燃料ガスを燃料電池に放出する口金と、を備え、且つ、前記樹脂ライナーを透過し前記樹脂ライナーと前記ＣＦＲＰ層との間の空間に貯留された透過燃料ガスを前記口金部分から外部に逃がすものとされた高圧タンクと、前記燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する前記燃料電池と、充放電可能な蓄電装置と、前記燃料電池の電力及び前記蓄電装置の電力の少なくとも一方により走行駆動力を生成するモータと、を搭載した燃料電池車両の制御方法であって、前記高圧タンク内のガス温を測定する温度測定部の異常の有無を検出する温度測定部監視工程と、前記温度測定部に、走行中であるにも拘わらず、ガス温が時間変化しない異常が有る場合、前記高圧タンクの前記樹脂ライナーのバックリングの発生による変形を防止するために、前記樹脂ライナーと前記ＣＦＲＰ層との間の空間に貯留されている前記透過燃料ガスを前記口金部分から前記外部に逃がす速度が確保されるように、前記高圧タンクから前記燃料電池に放出される燃料ガス圧の時間変化を小さくして燃料ガス放出量を制限するとともに、前記モータによる走行駆動力を必要限度に制限して走行させる制限走行工程と、を備え、前記制限走行工程では、前記モータによる走行駆動力が前記必要限度の走行駆動力となるように前記蓄電装置の電力によりアシストする。

この発明のさらに他の態様は、燃料ガスを貯蔵する樹脂ライナーと、該樹脂ライナーを覆うＣＦＲＰ層と、前記樹脂ライナー内に貯蔵された前記燃料ガスを燃料電池に放出する口金と、を備え、且つ、前記樹脂ライナーを透過し前記樹脂ライナーと前記ＣＦＲＰ層との間の空間に貯留された透過燃料ガスを前記口金部分から外部に逃がすものとされた高圧タンクと、前記燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する前記燃料電池と、充放電可能な蓄電装置と、前記燃料電池の電力及び前記蓄電装置の電力の少なくとも一方により走行駆動力を生成するモータと、を搭載した燃料電池車両の制御方法であって、前記高圧タンク内のガス温及びガス圧を測定するガス温・ガス圧測定工程と、前記ガス温が第１閾温度を下回ると、前記燃料電池の発電量の一部を蓄電装置に充電して前記蓄電装置のＳＯＣを余裕ＳＯＣまで増加させるＳＯＣ増加走行工程と、前記ガス温が前記第１閾温度より低い第２閾温度に低下するまで、主に前記燃料電池の電力により前記モータによる走行駆動力を制限しないで走行させる非制限走行工程と、前記ガス温が前記第２閾温度となったとき、前記高圧タンクの前記樹脂ライナーのバックリングの発生による変形を防止するために、前記樹脂ライナーと前記ＣＦＲＰ層との間の空間に貯留されている前記透過燃料ガスを前記口金部分から前記外部に逃がす速度が確保されるように、前記高圧タンクから前記燃料電池に放出される燃料ガス圧の時間変化を小さくして燃料ガス放出量を制限するとともに、前記モータによる走行駆動力を必要限度に制限して走行させる制限走行工程と、を備え、前記制限走行工程では、前記モータによる走行駆動力が、前記必要限度の走行駆動力となるように前記蓄電装置の電力によりアシストする。

この発明のさらに他の態様は、燃料ガスを貯蔵する樹脂ライナーと、該樹脂ライナーを覆うＣＦＲＰ層と、前記樹脂ライナー内に貯蔵された前記燃料ガスを燃料電池に放出する口金と、を備え、且つ、前記樹脂ライナーを透過し前記樹脂ライナーと前記ＣＦＲＰ層との間の空間に貯留された透過燃料ガスを前記口金部分から外部に逃がすものとされた高圧タンクと、前記燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する前記燃料電池と、充放電可能な蓄電装置と、前記燃料電池の電力及び前記蓄電装置の電力の少なくとも一方により走行駆動力を生成するモータと、制御装置と、を搭載した燃料電池車両であって、前記高圧タンク内のガス圧を測定するガス圧測定部と、前記ガス圧が満充填圧から出力制限開始閾圧までの間では、主に前記燃料電池の電力により前記モータによる走行駆動力を制限しないで走行させる非制限走行制御部と、前記ガス圧が前記出力制限開始閾圧となったときに、前記高圧タンクから放出される燃料量を制限するとともに、前記モータによる走行駆動力を必要限度に制限して走行させる制限走行制御部と、を備え、前記出力制限開始閾圧は、前記高圧タンクの前記樹脂ライナーのバックリングの発生による変形を防止するために、前記樹脂ライナーと前記ＣＦＲＰ層との間の空間に貯留されている前記透過燃料ガスを前記口金部分から前記外部に逃がす速度が確保されるように、前記高圧タンクから前記燃料電池に放出される燃料ガス圧の時間変化を小さくして燃料ガス放出量の制限を開始する閾値圧力に設定され、前記制限走行制御部は、前記モータによる走行駆動力が、前記必要限度の走行駆動力となるように前記蓄電装置の電力によりアシストする。

この発明によれば、燃料ガスを貯蔵する高圧タンクの樹脂ライナーの変形（バックリングの発生）を防止しつつ、燃料電池車両の急激な動力低下を抑制することができる。

そして、高圧タンクからの水素供給量を制限する状況が発生したときに、車両商品性の維持に不足する電力を蓄電装置からアシストして供給するので、必要最低限度の商品性を確保することができる。

また、高圧タンクが低圧になった場合は、低圧時水素供給量制限の発動に備えて、事前に余分に発電して蓄電装置に充電する制御を実施した場合には、高圧タンクの低圧出力制限開始時点において、所定の電力量を蓄積することができる。

図１は、実施形態に係る燃料電池車両の制御方法を実施する実施形態に係る燃料電池車両の構成の一例を示す図である。 図２は、図１に示す燃料電池車両の制御方法及び燃料電池車両の動作説明図である。 図３は、実施形態の動作説明に供されるフローチャートである。 図４は、実施形態の動作説明に供されるタイミングチャートである。 図５は、第１変形例に係る燃料電池車両の制御方法の説明に供されるフローチャートである。 図６Ａ及び図６Ｂは、第２変形例が解決しようとする課題の説明図である。 図７は、第２変形例に係る燃料電池車両の動作説明に供されるタイムチャートである。 図８は、第３変形例に係る燃料電池車両の構成例を示す図である。 図９は、第４変形例に係る燃料電池車両の制御方法の説明に供されるフローチャートである。

この発明に係る燃料電池車両の制御方法及び燃料電池車両について実施形態を挙げ、添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。

［構成］
図１は、実施形態に係る燃料電池車両の制御方法を実施する実施形態に係る燃料電池車両（自車）１０の構成例を示す模式的ブロック図である。

図１に示すように、燃料電池車両１０は、例えば、燃料電池電気自動車である。

燃料電池車両１０は、燃料電池システム１２の他、数百ボルト程度の高電圧Ｖｈを発生する高圧バッテリ（蓄電装置）１４、昇圧コンバータ（ＦＣＶＣＵ：燃料電池電圧制御ユニット）１８、インバータ（回転電機の駆動装置）２０、モータ（車両駆動用の回転電機）２４、昇降圧（両方向）コンバータ（ＢＡＴＶＣＵ：バッテリ電圧制御ユニット）２６、制御装置（ＥＣＵ）３０及びアクセルペダル（加速装置）３２を備える。

前記制御装置３０は、ＥＣＵ（電子制御ユニット）により構成され、ＣＰＵがメモリに記憶されたプログラムを実行することで各種機能制御部等として動作し、燃料電池システム１２を含む燃料電池車両１０の各構成要素を図示しない制御線（無線も含む。）を通じて統括制御する。

この実施形態において、制御装置３０は、非制限走行制御部３０ａ、ＳＯＣ増加制御部３０ｂ、制限走行制御部３０ｃ及び温度計監視部３０ｄ等として機能する。

燃料電池システム１２は、燃料電池スタック（燃料電池）３４、酸化剤ガス供給装置３６及び燃料ガス供給装置３８を備える。

酸化剤ガス供給装置３６は、燃料電池スタック３４に酸化剤ガス（空気）を供給し、燃料ガス供給装置３８は、前記燃料電池スタック３４に燃料ガス（水素）を供給する。

燃料電池スタック３４は、複数の発電セル４０が積層される。発電セル４０は、電解質膜・電極構造体４４と、前記電解質膜・電極構造体４４を挟持するセパレータ４５、４６とを備える。

電解質膜・電極構造体４４は、例えば、水分を含んだパーフルオロスルホン酸の薄膜である固体高分子電解質膜４１と、前記固体高分子電解質膜４１を挟持するカソード電極４２及びアノード電極４３とを備える。

カソード電極４２及びアノード電極４３は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層（図示せず）を有する。白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子は、ガス拡散層の表面に一様に塗布されることにより、電極触媒層（図示せず）が形成される。電極触媒層は、固体高分子電解質膜４１の両面に形成される。

一方のセパレータ４５の電解質膜・電極構造体４４に向かう面には酸化剤ガス入口連通口５８ａと酸化剤ガス出口連通口５８ｂとを連通するカソード流路（酸化剤ガス流路）４７が形成される。

他方のセパレータ４６の電解質膜・電極構造体４４に向かう面には、燃料ガス入口連通口５６ａと燃料ガス出口連通口５６ｂとを連通するアノード流路（燃料ガス流路）４８が形成される。

積層された発電セル４０の出力、すなわち燃料電池スタック３４の出力（高電圧の発電電圧Ｖｆｃの発電電力）は、制御装置３０による制御下に、昇圧コンバータ１８及びインバータ２０を通じてモータ２４に供給されるとともに、昇圧コンバータ１８及び昇降圧コンバータ（降圧コンバータとして機能）２６を通じて高圧バッテリ１４に充電可能である。

また、燃料電池スタック３４の出力（発電電圧Ｖｆｃの発電電力）は、昇圧コンバータ１８、昇降圧コンバータ（降圧コンバータとして機能）２６及び図示しない降圧コンバータを通じて不図示の低圧バッテリに充電可能である。

高圧バッテリ１４の高電圧Ｖｈの電力は、例えば、燃料電池車両１０の電源スイッチ（不図示）がオフ（ＯＦＦ）状態からオン（ＯＮ）状態に遷移する起動時（始動時）に昇降圧コンバータ（昇圧コンバータとして機能）２６及びインバータ２０を通じてモータ２４を駆動可能である。モータ２４に付与された走行駆動力により図示しない駆動輪が駆動され、燃料電池車両１０が走行を開始する。

また、燃料電池スタック３４の高電圧の発電電圧Ｖｆｃの発電電力が、昇圧コンバータ１８を介しインバータ２０を通じてモータ２４を駆動しての走行中に、アクセルペダル３２の加速操作（アクセル操作）があった場合、高圧バッテリ１４の高電圧Ｖｈの電力を昇降圧コンバータ（昇圧コンバータとして機能）２６及びインバータ２０を通じてモータ２４に供給することで、燃料電池スタック３４の発電電力をアシストして走行することが可能である。

このように、インバータ２０の駆動端電圧Ｖｉｎｖの電力は、燃料電池スタック３４の発電電圧Ｖｆｃによる電力及び高圧バッテリ１４の高電圧Ｖｈによる電力の少なくとも一方をそれぞれＦＣＶＣＵ１８、ＢＡＴＶＣＵ２６により電圧変換された電力により賄われる。

実際上、アクセルペダル３２の操作による加速時には、インバータ２０の入力側の駆動端電圧Ｖｉｎｖが高電圧とされ、モータ２４の走行駆動力が増加する。

燃料電池車両１０の減速時に発生するモータ２４の回生電力は、インバータ２０、昇降圧コンバータ（降圧コンバータとして機能）２６を通じて、高圧バッテリ１４に充電（蓄積）される。

高圧バッテリ１４の高電圧Ｖｈの電力は、エアポンプ（ＡＰ、エアコンプレッサ）５２を駆動可能である。

図示しない低圧バッテリの低電圧の電力は、排気再循環ポンプ（ＥＧＲポンプ）５４、減圧弁として機能するインジェクタ５７、制御装置３０及び後述する各種電磁バルブの他、図示しないエアコンディショナ等に供給される。

燃料電池スタック３４には、アノード流路４８を通じてアノード電極４３に燃料ガス（例えば、水素ガス）を供給する燃料ガス入口連通口５６ａ及び燃料ガス出口連通口５６ｂが設けられる。

燃料電池スタック３４には、カソード流路４７を通じてカソード電極４２に酸化剤ガス（例えば、空気）を供給する酸化剤ガス入口連通口５８ａ及び酸化剤ガス出口連通口５８ｂが設けられる。

なお、燃料電池スタック３４には、各発電セル４０に図示しない冷却媒体を流通させる冷却媒体入口連通口（不図示）及び冷却媒体出口連通口（不図示）が設けられる。

酸化剤ガス供給装置３６には、大気からの空気を吸入し圧縮して酸化剤ガスとして燃料電池スタック３４に供給するエアポンプ５２が、酸化剤ガス供給路６０に配設される。

酸化剤ガス供給路６０には、加湿器（ＨＵＭ）６２と、バイパスバルブ６４を介して前記加湿器６２をバイパスするバイパス路６６とが設けられる。

酸化剤ガス供給路６０は、加湿器６２及び酸化剤ガス供給路６５を通じて燃料電池スタック３４の酸化剤ガス入口連通口５８ａに連通する。

酸化剤ガス出口連通口５８ｂには、酸化剤排ガス排出路６７及び加湿器６２を通じて、酸化剤排ガス排出路６８が連通する。酸化剤排ガス排出路６８と酸化剤ガス供給路６０との間にはＥＧＲポンプ５４が設けられている。

ＥＧＲポンプ５４は、燃料電池車両１０（燃料電池システム１２）の停止時（図示しない電源スイッチのオフ時）に、酸化剤ガス出口連通口５８ｂから排出されたガスである酸化剤排ガス（カソードオフガス）の一部を酸化剤ガス入口連通口５８ａ側に還流させる。

エアポンプ５２の酸化剤ガス供給路６０側には、入口封止バルブ７０が配設される。

酸化剤排ガス排出路６８には、出口封止バルブ７２が設けられるとともに、出口封止バルブ７２の下流には、背圧制御バルブ７４を通じて希釈器７６が接続される。

燃料ガス供給装置３８は、高圧水素を貯留する高圧の水素タンク（蓄圧器であり、以下高圧タンクともいう。）８０を備え、前記高圧タンク８０は、燃料ガス供給路８２を介して燃料電池スタック３４の燃料ガス入口連通口５６ａに連通する。燃料ガス供給路８２には、遮断バルブ８４、圧力調整用のインジェクタ５７及びエゼクタ８６が、水素ガス流れ方向に沿って、順次、設けられる。

燃料電池スタック３４の燃料ガス出口連通口５６ｂには、燃料排ガス路８８が連通する。燃料排ガス路８８は、気液分離器９０に接続されるとともに、前記気液分離器９０には、液状成分（液体成分）を排出するドレン路９２と、気体成分を排出する気体路９４とが設けられる。気体路９４は、循環路９６を介してエゼクタ８６に接続される一方、パージバルブ９８の開放作用下に希釈器７６に連通する。ドレン路９２は、ドレンバルブ１００を介して希釈器７６に連通する。

希釈器７６は、燃料電池スタック３４の燃料ガス出口連通口５６ｂから排出される燃料排ガス（水素ガスを含有するアノードオフガス）と、前記燃料電池スタック３４の酸化剤ガス出口連通口５８ｂから排出される酸化剤排ガス（酸素を含有するカソードオフガス）とを混在させて、水素濃度を規定値以下に希釈する機能を有する。

酸化剤ガス供給路６５、酸化剤排ガス排出路６７、燃料ガス供給路８２、燃料排ガス路８８及び高圧タンク８０の出口側には、それぞれ圧力計１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ及び１０２ｅが配置される。酸化剤ガス供給路６５には、湿度計１０３が配置される。酸化剤排ガス排出路６７、燃料排ガス路８８及び高圧の水素タンク８０の出口側には、それぞれ温度計１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃが配置される。

高圧バッテリ１４には、電圧計１０６、電流計１０７及び温度計１０８が配置される。昇圧コンバータ１８、昇降圧コンバータ２６及びインバータ２０等の電気回路には、図示しない電圧計、電流計及び温度計が配置される。

［通常走行（非制限走行）時における燃料電池車両１０の通常動作］
基本的には以上のように構成される燃料電池車両１０の通常走行（非制限走行）時における動作について、燃料電池システム１２中に、燃料ガス、酸化剤ガス、電力の流れに矢線を付けた図２を参照して、以下に説明する。

図２において、通常走行（車速［ｋｍ／ｈ］を制限しない非制限走行）時には、高電圧Ｖｈの電力で動作するエアポンプ５２から酸化剤ガス供給路６０に酸化剤ガス（空気）が送られる。この酸化剤ガスは、加湿器６２を通って加湿された後、又は、バイパス路６６を通って前記加湿器６２をバイパスした後、燃料電池スタック３４の酸化剤ガス入口連通口５８ａに供給される。

なお、加湿器６２は、酸化剤ガス（乾燥した空気）が流通する流路６３ａと、燃料電池スタック３４の酸化剤ガス出口連通口５８ｂからの排出ガス（湿潤な酸化剤排ガス、カソードオフガス）が、燃料電池スタック３４の酸化剤ガス出口連通口５８ｂ及び酸化剤排ガス排出路６７を通じて流通する流路６３ｂを有し、エアポンプ５２から供給された酸化剤ガスを加湿する機能を有している。すなわち、加湿器６２は、カソードオフガス中に含まれる水分を、多孔質膜を介して供給ガス（酸化剤ガス）に移動させる。

このときの加湿の程度は、固体高分子電解質膜４１を加湿して燃料電池スタック３４において発電性能が良好に発揮される加湿量に設定される。加湿量の設定は、湿度計１０３を参照した制御装置３０によるバイパスバルブ６４の開度制御により行われる。

一方、燃料ガス供給装置３８では、インジェクタ５７の開放作用下に、高圧の水素タンク８０から燃料ガス供給路８２に水素ガス（燃料ガス）が供給される。この水素ガスは、エゼクタ８６を通った後、燃料電池スタック３４の燃料ガス入口連通口５６ａに供給される。

燃料電池スタック３４内で、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通口５８ａから各発電セル４０のカソード流路４７を介してカソード電極４２に供給される。一方、水素ガスは、燃料ガス入口連通口５６ａから各発電セル４０のアノード流路４８を介してアノード電極４３に供給される。従って、各発電セル４０では、カソード電極４２に供給される空気と、アノード電極４３に供給される水素ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。

なお、燃料電池スタック３４の発電量は、酸化剤ガス入口連通口５８ａに供給される酸化剤ガスの質量流量をエアポンプ５２の回転数を増減制御することで制御できる。また、燃料電池スタック３４の発電量は、燃料ガス入口連通口５６ａに供給される燃料ガスの質量流量をインジェクタ５７のＯＮデューティを増減制御することで制御できる。

次いで、カソード電極４２に供給されて消費された空気からなるカソードオフガス及び反応水は、酸化剤ガス出口連通口５８ｂに排出され、酸化剤排ガス排出路６８を流通して希釈器７６に導入される。同様に、アノード電極４３に供給されて消費された水素ガスは、アノードオフガス（一部が消費された燃料ガス）として燃料ガス出口連通口５６ｂに排出される。アノードオフガスは、燃料排ガス路８８から気液分離器９０に導入されて液体水分（液水）が除去された後、気体路９４から循環路９６を介してエゼクタ８６に吸引される。

複数の発電セル４０が電気的に直列に接続された燃料電池スタック３４により発電された高電圧の発電電圧Ｖｆｃの電力は、昇圧コンバータ１８を介してモータ２４の必要駆動トルクを得るためのさらに高電圧の駆動端電圧Ｖｉｎｖの電力に変換されてインバータ２０の入力側に供給される。

インバータ２０は、アクセルペダル３２の開度（アクセル開度）に基づいてデューティが制御されモータ２４を３相ＰＷＭ駆動する。モータ２４により駆動輪（不図示）が回転駆動され、これにより燃料電池車両１０が走行する。

燃料電池スタック３４により発電された発電電圧Ｖｆｃの電力に余裕がある場合、昇降圧コンバータ２６を通じて、高電圧Ｖｈの高圧バッテリ１４を充電するとともに、図示しない降圧コンバータを介して低電圧の電力に変換して図示しない低圧バッテリを充電する。

高圧バッテリ１４の高電圧Ｖｈの電力は、エアポンプ５２に供給される。低圧バッテリ（不図示）の低電圧の電力は、制御装置３０、ＥＧＲポンプ５４、インジェクタ５７及び図示しないエアコンディショナ等に供給される。

高圧バッテリ１４のＳＯＣ（充電状態、すなわち充電量を示し、空充電で０［％］、満充電で１００［％］）は、電圧計１０６により検出される電圧、電流計１０７により検出される電流及び温度計１０８により検出される温度に基づいて図示しないマップが参照されて制御装置３０により算出される。

通常走行（非制限走行）時において、高圧バッテリ１４のＳＯＣは、非制限走行制御部３０ａにより満充電状態に近い充電量（以下、余裕ＳＯＣｍという。）より小さい充電量であって、モータ２４の回生電力を全て取り込める略一定値の充電量（以下、必要ＳＯＣｒという。）に設定されて充放電制御される。

非制限走行制御部３０ａは、基本的に、燃料電池車両１０のアクセルペダル３２のベタ踏み（アクセル開度最大）での最高車速（Ｖｍａｘという。）での走行を許容する。なお、アクセルペダル３２が急激に踏み込まれたことを検出した場合、又はベタ踏み状態を検出した場合、非制限走行制御部３０ａは、燃料電池スタック３４の電力に高圧バッテリ１４の電力をアシストさせ、インバータ２０を通じてモータ２４を駆動する。

以上が通常走行（非制限走行）時における燃料電池車両１０の通常動作の説明である。

［燃料電池車両１０の急激な動力低下を抑制した商品性向上動作］
次に、この発明の要部に係る燃料電池車両の制御方法について、これを実施する燃料電池システム１２を搭載する燃料電池車両１０の動作との関係に基づき、図３のフローチャート及び図４のタイミングチャートを参照して、以下に説明する。図３のフローチャートに係るプログラムの実行主体は、制御装置３０（のＣＰＵ）であるが、これをその都度参照すると煩雑となるので、適宜省略して以下説明する。

図４のタイミングチャートにおいて、下段のチャートは、制限車速ＶＬ［ｋｍ／ｈ］を示し、車速を制限しない最高車速Ｖｍａｘと、車速を制限する制限車速Ｖｎとが規定されている。制限車速Ｖｎは、車両として要求される最低限度の性能を維持して商品性を確保するためのモータ２４の必要最低限度の出力（車速／加速力）をいう。

制限車速Ｖｎは、路面状況（ドライ、ウェット、コンクリート、アスファルト、土等）に応じた適切な車速を維持する速度に設定してもよい。

中段のチャートは、高圧バッテリ１４の充電量（充電状態）であるＳＯＣを示し、余裕ＳＯＣｍと、上述した必要ＳＯＣｒとが規定されている。

上段のチャートは、圧力計１０２ｅで測定される高圧タンク８０内のガス圧Ｐ［ＭＰａ］を示し、満充填圧Ｐｆｕｌｌと、予備充電を開始する第１閾圧（予備充電開始閾圧）Ｐ１と、高圧タンク８０からの燃料ガスの放出レートを低下させて（制限した）燃料電池スタック３４による出力（発電）の制限を開始する第２閾圧（出力制限開始閾圧）Ｐ２と、燃料ガスがゼロ値であるとみなす第３閾圧（タンクガス欠圧）Ｐ３とが規定されている。

さらに説明すると、第１閾圧Ｐ１（図４中に、所定圧力とも記載。）は、高圧バッテリ１４の充電量であるＳＯＣを必要ＳＯＣｒから余裕ＳＯＣｍを上回る値まで増加させ、高圧バッテリ１４による燃料電池スタック３４の発電出力のアシスト（補助）に向けて予備充電（余剰充電）を開始する閾値圧力である。

第２閾圧Ｐ２は、高圧タンク８０の樹脂ライナーのバックリングの発生による変形を未然に防止するために、樹脂ライナーとＣＦＲＰ層との間の空間に貯留されている透過ガスを口金部分から外部に逃がす速度が確保されるように、高圧タンク８０のガス圧Ｐを低圧化し、高圧タンク８０から燃料電池スタック３４に放出される燃料ガス圧の時間変化を小さくして燃料量（燃料ガス放出量）の出力制限を開始する閾値圧力である。

なお、高圧タンク８０から燃料電池スタック３４に放出される燃料ガス圧の時間変化を小さくするためには、インジェクタ５７のＯＮデューティを小さくして質量流量を所定の質量流量まで下げればよい。

第３閾圧Ｐ３は、バックリングの発生を防止し得る最低限度のタンク保護圧であって、高圧タンク８０が、いわゆるガス欠とみなされる閾値圧力である。

図３のフローチャートのステップＳ１にて、圧力計１０２ｅで測定されるガス圧Ｐが、最も小さい第３閾圧Ｐ３より低いか否かが判定される。

高圧タンク８０のガス圧Ｐが満充填圧Ｐｆｕｌｌ下で燃料電池車両１０が走行を開始した時点（走行開始時点）ｔ１では、この判定は非成立になる（ステップＳ１：ＮＯ、Ｐ≧Ｐ３）。

次いで、走行中のステップＳ２にて、ガス圧Ｐが、第２閾圧Ｐ２より低いか否かが判定されるが、この判定も、満充填圧Ｐｆｕｌｌ下での走行開始時点ｔ１では、非成立（ステップＳ２：ＮＯ、Ｐ≧Ｐ２）になる。

さらに、走行中のステップＳ３にて、ガス圧Ｐが、第１閾圧Ｐ１より低いか否かが判定されるが、この判定も、満充填圧Ｐｆｕｌｌ下での走行開始時点ｔ１では、非成立（ステップＳ３：ＮＯ、Ｐ≧Ｐ１）になる。

そのため、ステップＳ４にて、燃料電池スタック３４（図３、図４中ではＦＣと表記）でのガス圧Ｐの減圧レート｛単位時間当たりのガス圧Ｐの減少率＝（微小ガス圧／微小時間）＝（ΔＰ／Δｔ）｝を制限することなく、換言すれば、燃料電池スタック３４の出力を制限せず、予備充電も行わないで、アクセルペダル３２の操作により制限車速ＶＬを最高車速Ｖｍａｘまで上げることが可能な走行が継続乃至確保される。

このステップＳ４（時点ｔ１～時点ｔ２間）では、高圧バッテリ１４のＳＯＣを、略必要ＳＯＣｒに保持する（ＳＯＣ≒ＳＯＣｒ）充放電制御が実施される。すなわち、ステップＳ４の処理中（時点ｔ１～時点ｔ２間）、ＳＯＣ≧ＳＯＣｒの場合には燃料電池スタック３４の発電電力を減少させて高圧バッテリ１４の電力を余分に消費させ、ＳＯＣ＜ＳＯＣｒの場合には、燃料電池スタック３４の発電電力を増加させて高圧バッテリ１４を充電する。

このようにして、時点ｔ１～時点ｔ２の間では、制限車速ＶＬが、車速を制限しない最高車速Ｖｍａｘに設定される。

ステップＳ４での処理後、再びステップＳ１以降の処理を短時間で繰り返し実施する（Ｓ１：ＮＯ→Ｓ２：ＮＯ→Ｓ３：ＮＯ→Ｓ４→Ｓ１：ＮＯ…）と、圧力計１０２ｅで測定される高圧タンク８０内のガス圧Ｐ［ＭＰａ］が低下してゆき、走行中の時点ｔ２にて、第１閾圧Ｐ１に到達し、ステップＳ３の判定（Ｐ＜Ｐ１）が成立（ステップＳ３：ＹＥＳ）する。ステップＳ３の判定の成立時点ｔ２以降では、ステップＳ４の処理からステップＳ５の処理に切り替えられて実行される。

ステップＳ５の処理では、時点ｔ３以降の高圧バッテリ１４による電力で燃料電池スタック３４の発電電力をアシストする走行に向けての予備充電（目標とするＳＯＣ≧ＳＯＣｍ）を開始する。なお、ステップＳ５の予備充電中には、走行中、燃料電池スタック３４でのガス圧Ｐの減圧レートを制限せず、燃料電池スタック３４の出力も制限しない（ＶＬ＝Ｖｍａｘ）。

ステップＳ５での予備充電は、ＳＯＣ増加制御部３０ｂが、予め定めた時間ｔａ内に、ＳＯＣが余裕ＳＯＣｍを僅かに上回る（ＳＯＣ≧ＳＯＣｍ）充電量となるように発電電力（発電量）を増加させ高圧バッテリ１４に充電すること、又は発電電力（発電量）を増加させて若しくは増加させないで発電電力（発電量）の一部を高圧バッテリ１４に余分に充電することで実行される。

この場合、高圧タンク８０の状態（ガス温Ｔ及びガス圧Ｐ）に応じて、目標値としての余裕ＳＯＣｍ及び予備充電速度（ΔＳＯＣ／Δｔａ＝単位ＳＯＣ／単位時間）を設定して、燃料電池スタック３４の発電制御を行うようにしてもよい。

図４中、時間ｔａは、ガス圧Ｐが、制限しない圧力レート下で減少した場合に第２閾圧Ｐ２まで減少するまでの時間（図４中、時点ｔ２～時点ｔ４までの時間）に設定される。

この実施形態では、走行中の時点ｔ２～時点ｔ３の間（≦ｔａ）にて、高圧バッテリ１４に、時点ｔ４以降のアシストに必要十分な電力量の充電（蓄積）がなされ、ステップＳ５での予備充電が完了する（Ｓ３：ＹＥＳ→Ｓ５→Ｓ１：ＮＯ→Ｓ２：ＮＯ→Ｓ３：ＹＥＳ→Ｓ５→…）。

予備充電完了後の走行中の時点ｔ４にて、ステップＳ２の判定が成立（Ｓ２：ＹＥＳ、Ｐ＜Ｐ２）する。

このとき以降、ステップＳ６にて、制限走行制御部３０ｃは、燃料電池スタック３４の出力の制限を開始し、制限した分の一部を、高圧バッテリ１４による出力でアシストする。

そのため、時点ｔ４～時点ｔ５までに制限車速ＶＬが非制限走行制御部３０ａにより設定された最高車速Ｖｍａｘから制限走行制御部３０ｃにより制限車速Ｖｎに設定変更される。高圧バッテリ１４のＳＯＣは、高圧バッテリ１４によるアシストが開始されると、ＳＯＣ＜ＳＯＣｍとなり徐々に低下する。

次いで、ステップＳ６→ステップＳ１：ＮＯ→ステップＳ２：ＹＥＳ→ステップＳ６→・・・の繰り返し制御中、制限走行制御部３０ｃの制御下に、燃料電池スタック３４の出力が制限されるが、制限車速Ｖｎを維持するのに不足するモータ２４への電力が高圧バッテリ１４からアシスト（供給）されて制限車速ＶＬがＶＬ＝Ｖｎまで確保されて走行制御がなされる。

この走行制御中の、時点ｔ７にて、ガス圧Ｐがタンクガス欠圧に相当する第３閾圧Ｐ３に低下する（ステップＳ１：ＹＥＳ）と、ステップＳ７にて、遮断バルブ８４を閉じて、燃料電池スタック３４の発電を停止する。

以上のように制御することで、時点ｔ４～時点ｔ７では、樹脂ライナーとＣＦＲＰ層との間の空間に貯留されている透過ガスのガス圧が、高圧タンク８０内のガス圧を上回る場合には、ベントラインの経路から透過ガスが僅かに放出され、樹脂ライナーの変形が防止され、時点ｔ７以降では、透過ガスのガス圧が高圧タンク８０内のタンクガス欠圧Ｐ３を上回ることがなくなり、バックリングの発生が防止され、樹脂ライナーの変形が防止される。

このようにして、同時に、高圧タンク８０内に残された燃料を最大限有効に使いきることができるので燃料電池車両１０の商品性が向上する。

この場合、ステップＳ７にて、時点ｔ７以降も、高圧バッテリ１４の残容量がステップＳ８の判定にてＳＯＣ＝ＳＯＣｍｉｎ（ステップＳ８：ＹＥＳ）となるまで、ステップＳ８：ＮＯ→ステップＳ１：ＹＥＳ→ステップＳ７→ステップＳ８：ＮＯ…の経路で、いわゆるＥＶ走行を継続することが可能である。

このように上記実施形態によれば、バックリングの発生による樹脂ライナーの変形を防止しつつ、高圧タンク８０内に貯蔵された水素ガスを、いわゆるガス欠になるまで使い切ることができる。また、いわゆるガス欠に至るまで、燃料電池車両１０の急激な動力の低下を抑制して必要最低限の走行性能を維持できる。このため、燃料電池車両１０の商品性が向上する。

上記実施形態は、以下のような変形例も可能である。なお、以下に説明する第１～第３変形例において、上記実施形態と同一構成については、同一の参照符号を付け、異なる部分だけを説明する。

［第１変形例］（温度計１０４ｃの異常時対応制御）
図５は、第１変形例に係る燃料電池車両の制御方法の説明に供されるフローチャートである。燃料電池車両は、図１に示した燃料電池車両１０と同様の構成を用いることができる。

図５のフローチャートは、図３のフローチャートに比較してステップＳ１Ａで温度計１０４ｃの異常の有無を監視する温度計監視工程を挿入していることのみが異なる。

このステップＳ１Ａでは、走行中であるにも拘わらず高圧タンク８０内のガス温Ｔを測定する温度計１０４ｃが時間変化しない等の異常を検出したとき、ステップＳ６の燃料電池スタック３４（ＦＣ）の出力制限開始処理及び高圧バッテリ１４からのアシスト処理を開始するようにしている。

このステップＳ６のアシスト処理は、図４の充電時間ｔａ中、温度計１０４ｃの異常が検出される（ステップＳ１Ａ：ＹＥＳ）までの充電時間（充電時間ｔａが確保されない場合もある。）に応じた時点ｔ４からガス欠に至る時点ｔ７まで実行される。なお、最初のステップＳ１Ａの処理は、通常、非成立（ステップＳ１Ａ：ＮＯ）となる。

この第１変形例では、温度計監視部３０ｄが、高圧タンク８０内のガス温（ガス温度）Ｔを測定する温度計１０４ｃの異常の有無を検出する（温度測定部監視工程）。

時点ｔ１からの非制限走行制御部３０ａによる非制限走行制御中、異常の有無が検出された場合、温度計１０４ｃの異常が検出された時点で、制限走行制御部３０ｃは、高圧タンク８０から放出される燃料量を制限する制限車速ＶＬをＶＬ＝Ｖｎに制限して走行させる（制限走行工程）。なお、異常が検出された時点で、図４中、時点ｔ４に示すように、高圧タンク８０からの放出レートを制限する。

そして、制限走行制御部３０ｃは、モータ２４による走行駆動力が前記必要限度の走行駆動力（制限車速ＶＬ＝Ｖｎ）となるように高圧バッテリ１４の電力によりアシストする。

なお、温度計１０４ｃの異常が検出される時点が時点ｔ２以降である場合には高圧バッテリ１４に対する予備充電が開始されることを考慮すれば、温度計１０４ｃの異常の検出は、ステップＳ２とステップＳ３との間に行ってもよい。

［第２変形例］（ガス温Ｔによる走行制御）
（ｉ）第２変形例で解決しようとする課題
図６Ａ、図６Ｂは、第２変形例が解決しようとする課題の説明図である。

図６Ａに示す高圧タンク（水素タンクともいう。）２００では、構造の違いにより、水素タンク内ガスと外部との熱交換される割合が異なる。ＣＦＲＰ層２０１内部のライナー２０２が金属の金属ライナーのタンクは、外部と熱の収受がし易いため温度変化が緩く、出力制限の強さを抑えることができる。

その一方、ライナー２０２が樹脂ライナーのタンク（実施形態での高圧タンク８０等）は、外部と熱の収受がし難いため温度変化が大きく、出力制限を強くしなければならず水素供給量を大きく絞らなければならない。

図６Ｂに示すように、走行時（水素消費時）は、ガス圧Ｐが減少するに連れて、断熱膨張により高圧タンク２００内の温度が低下していく。樹脂ライナーの高圧タンク２００の温度低下特性２１０は、金属ライナーの高圧タンク２００の温度低下特性２１２より低下の度合が大きい。

水素ガスは、図６Ａに示すように、口金２０４の根元側に設けられたシール部材２０６により気密が保持されているが、低温になると、シール性能が保証できなくなる。この場合、温度低下特性２１０上で、高圧タンク２００（高圧タンク８０）の樹脂ライナーのタンク内ガス温度が、シール下限温度２１４（図６Ｂ）を下回ると、図６Ａの破線の矢印で示すように、タンク内から燃料ガスのリークの恐れがある。

この状況を防止するため、従来の燃料電池車両では、ガス低温時に、出力制限や水素の供給の停止（車両停止）を実施する。そのため、特に、低温環境下において、連続高速走行ができなくなってしまうという課題がある。

（ｉｉ）第２変形例の構成と作用
この課題を解決するための、第２変形例に係る燃料電池車両の制御方法は、図１に示した実施形態に係る燃料電池車両１０と同様の燃料電池車両１０Ａで実施することができる。なお、燃料電池車両１０Ａは、燃料電池車両１０に比較して、既に描いている温度計監視部３０ｄが設けられる点で異なる。

第２変形例に係る燃料電池車両の制御方法を実施する燃料電池車両１０Ａの作用を図７のタイムチャート及び必要に応じて図４のタイムチャートを参照して説明する。

図７の時点ｔ１１（図４の時点ｔ１に対応する。）から非制限走行制御部３０ａの制御下に走行を開始し、温度計１０４ｃで測定されているタンク内ガス温Ｔが第１閾温度Ｔ１まで低下したとき、ＳＯＣ増加制御部３０ｂは、燃料電池スタック３４で発電した電力を高圧バッテリ１４に積極的に充電し、充電量であるＳＯＣを余裕ＳＯＣｍ（図４参照）まで上昇させ、維持しておく。

余裕ＳＯＣｍは、ガス低下レートを制限することにより高圧タンク８０がガス欠とされる第３閾圧Ｐ３（図４参照）まで持続させることができる電力量としている。

ガス温Ｔが、出力制限開始温度である第２閾温度Ｔ２まで低下した時点ｔ１４にて、制限走行制御部３０ｃは、燃料電池車両１０の必要最低限度の出力（車速／加速力）が確保できる制限車速ＶＬをＶＬ＝Ｖｎに設定する。

時点ｔ１４以降、燃料電池スタック３４の出力制限量を高圧バッテリ１４の電力により制限車速ＶＬがＶＬ＝Ｖｎ（例えば、高速道における最低走行速度を維持可能な速度）を確保できるようアシストして走行させる。なお、時点ｔ１４以降の燃料電池スタック３４の発電電力による寄与分は、０～制限車速Ｖｑ（図７参照）までになる。

このように、第２変形例に係る燃料電池車両１０Ａでは、高圧タンク８０のガス温Ｔを温度計監視部３０ｄにより温度計１０４ｃを通じて監視する。

高圧タンク８０のガス温Ｔが所定値である第１閾温度Ｔ１まで低下したとき、燃料電池スタック３４の発電量を増加させ、余剰発電分を高圧バッテリ１４に充電する（時点ｔ１２～時点ｔ１４）。

高圧バッテリ１４には、タンク内ガス温Ｔが第２閾温度Ｔ２まで低下して高圧タンク内低圧による出力制限が開始される時点ｔ４の前までに、可能な限り、好ましくは余裕ＳＯＣｍまで電力を充電しておく。

時点ｔ１４にて、以降、燃料電池スタック３４の出力制限が開始されたら、燃料電池スタック３４の発電電力で不足する電力を高圧バッテリ１４に蓄積された電力によりアシストする。

このように制御することで、高圧タンク８０内のガス温Ｔが、図６Ｂのシール下限温度２１４に対応して設定されているタンク保証温度Ｔ３（図７）を低下することがなくなり、低温下での高圧タンク８０内から燃料ガスのリークの恐れが解消される。

［第３変形例］
図８は、第３変形例に係る燃料電池車両１０Ｂの構成例を示すブロック図である。

この燃料電池車両１０Ｂでは、図１を参照して説明した燃料電池車両１０に対して、予備の高圧バッテリ１４Ｐを、スイッチ５０を介して、通常使用の高圧バッテリ１４に並列に設けている点が異なる。

予備の高圧バッテリ１４ＰのＳＯＣは、電圧計１１６、電流計１１７及び温度計１１８による検出電圧・検出電流・検出温度に基づき取得することができる。

このように構成して、図４中、時点ｔ２～時点ｔ４の間に、通常の高圧バッテリ１４への充電に代替して予備の高圧バッテリ１４Ｐに充電するようにする。

この場合、例えば、時点ｔ４以降、充電が完了している予備の高圧バッテリ１４Ｐで燃料電池スタック３４の発電電力をアシストし、予備の高圧バッテリ１４Ｐの使い切り後に、ＳＯＣがＳＯＣ＝ＳＯＣｒとなっている通常の高圧バッテリ１４で発電電力をアシストするように制御する。

［第４変形例］
上記図４を参照して説明した実施形態では、時点ｔ０～時点ｔ２の間で高圧バッテリ１４のＳＯＣを必要ＳＯＣｒに設定して充放電制御しているが、これに限らず、時点ｔ０～時点ｔ４の間で高圧バッテリ１４のＳＯＣを余裕ＳＯＣｍに設定して制御してもよい。これによれば、時点ｔ２～時点ｔ３のアシストに向けての予備充電を省略することができる。

この第４変形例では、図９のフローチャートに示すように、図３のフローチャート中の、ステップＳ３、Ｓ５を省略でき、ステップＳ４をステップＳ４´の処理に変更することで、燃料電池スタック３４の出力を制限せず、アクセルペダル３２の操作により制限車速ＶＬを最高車速Ｖｍａｘまで上げることが可能な走行が継続乃至確保される。

［実施形態及び変形例から把握し得る発明］
ここで、上記実施形態及び第１～第４変形例から把握し得る発明について、以下に記載する。なお、理解の便宜のために構成要素には上記で用いた符号の一部を付けているが、該構成要素は、その符号をつけたものに限定されない。

この発明に係る燃料電池車両の制御方法は、燃料ガスを貯蔵する高圧タンク８０と、前記燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池３４と、充放電可能な蓄電装置１４と、前記燃料電池３４の電力及び前記蓄電装置１４の電力の少なくとも一方により走行駆動力を生成するモータ２４と、を搭載した燃料電池車両１０の制御方法であって、前記高圧タンク８０内のガス圧Ｐを測定するガス圧測定工程（ステップＳ１、Ｓ２）と、前記ガス圧Ｐが満充填圧Ｐｆｕｌｌから出力制限開始閾圧Ｐ２までの間では、主に前記燃料電池３４の電力により前記モータ２４による走行駆動力を制限しないで走行させる非制限走行工程（図９中、ステップＳ４´）と、前記ガス圧Ｐが前記出力制限開始閾圧Ｐ２となったときに、前記高圧タンク８０から放出される燃料量を制限するとともに、前記モータ２４による走行駆動力を必要限度に制限して走行させる制限走行工程（図９中、ステップＳ６）と、を備え、前記制限走行工程では、前記モータ２４による走行駆動力が、前記必要限度の走行駆動力となるように前記蓄電装置１４の電力によりアシストする。

この構成によれば、高圧タンク８０内のガス圧Ｐが出力制限開始閾圧Ｐ２となったときに、前記高圧タンク８０から放出される燃料量を制限してバックリングの発生を防止して前記高圧タンク８０の樹脂ライナーの変形を防止し、且つ前記モータ２４による走行駆動力を必要限度に制限する。制限する際、前記蓄電装置１４の電力により前記モータ２４による走行駆動力が前記必要限度の走行駆動力となるようアシストするので、バックリングの発生を防止するために燃料量を制限しても燃料電池車両１０のモータ２４による走行駆動力の急激な低下を防止することができる。これにより燃料電池車両１０の商品性を向上させることができる。

ここで、前記制限走行工程で、前記ガス圧Ｐが前記出力制限開始閾圧Ｐ２未満のタンクガス欠圧Ｐ３となったときに、前記高圧タンク８０からのガスの放出を遮断し、前記蓄電装置１４の電力のみにより前記モータ２４による走行駆動力を生成するガス遮断走行工程を、さらに備えるようにしてもよい。

これによれば、高圧タンク８０からのガスの放出を遮断して高圧タンク８０内でのバックリングの発生を防止しつつ、蓄電装置１４の電力により燃料電池車両１０を走行させることができる。

この発明に係る燃料電池車両の制御方法は、燃料ガスを貯蔵する高圧タンク８０と、前記燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池３４と、充放電可能な蓄電装置１４と、前記燃料電池３４の電力及び前記蓄電装置１４の電力の少なくとも一方により走行駆動力を生成するモータ２４と、を搭載した燃料電池車両１０の制御方法であって、前記高圧タンク８０内のガス圧Ｐを測定するガス圧測定工程（ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３）と、前記ガス圧Ｐが満充填圧Ｐｆｕｌｌから第１閾圧Ｐ１までの間では、主に前記燃料電池３４の電力により前記モータ２４による走行駆動力を制限しないで走行させる非制限走行工程（時点ｔ０～時点ｔ４）と、前記ガス圧Ｐが前記第１閾圧Ｐ１を下回ると、前記燃料電池３４の発電量の一部を前記蓄電装置１４に余分に充電して前記蓄電装置１４のＳＯＣを余裕ＳＯＣ（ＳＯＣｍ）まで増加させるＳＯＣ増加走行工程（ステップＳ５、時点ｔ２～時点ｔ４）と、前記ガス圧Ｐが前記第１閾圧Ｐ１より小さい第２閾圧Ｐ２となったときに、前記高圧タンク８０から放出される燃料量を制限するとともに、前記モータ２４による走行駆動力を必要限度に制限して走行させる制限走行工程（ステップＳ６、時点ｔ４以降）と、を備え、前記制限走行工程では、前記モータ２４による走行駆動力が、前記必要限度の走行駆動力となるように前記蓄電装置１４の電力によりアシストする。

この構成によれば、高圧タンク８０内のガス圧Ｐが第１閾圧Ｐ１未満となったときに、蓄電装置１４のＳＯＣを余裕ＳＯＣ（ＳＯＣｍ）まで増加させ、前記ガス圧Ｐが前記第１閾圧Ｐ１より小さい第２閾圧Ｐ２となったときに、前記高圧タンク８０から放出される燃料量を制限してバックリングの発生を防止して前記高圧タンク８０の樹脂ライナーの変形を防止し、且つ前記モータ２４による走行駆動力を必要限度に制限する。制限する際、前記蓄電装置１４の電力により前記モータ２４による走行駆動力が前記必要限度の走行駆動力となるようアシストするので、バックリングの発生を防止するために燃料量を制限しても燃料電池車両１０のモータ２４による走行駆動力の急激な低下を防止することができる。これにより燃料電池車両１０の商品性を向上させることができる。

また、前記非制限走行工程（時点ｔ０～時点ｔ４）では、前記蓄電装置１４のＳＯＣが、前記余裕ＳＯＣ（ＳＯＣｍ）以下であって、且つ前記モータ２４の回生電力を全て取り込める略一定値の必要ＳＯＣ（ＳＯＣｒ）になるように充放電制御するようにしてもよい。

これによれば、蓄電装置１４のＳＯＣをモータ２４の回生電力を全て取り込める略一定値となる必要ＳＯＣ（ＳＯＣｒ）に充放電制御することで、加速時には、燃料電池３４の電力を蓄電装置１４の電力によりアシストすることができ、減速時には、モータ２４の回生電力を無駄なく蓄電装置１４に回収（充電）することができる。

さらに、前記制限走行工程で、前記ガス圧Ｐが前記第２閾圧Ｐ２未満の第３閾圧Ｐ３となったときに、前記高圧タンク８０からのガスの放出を遮断し、前記蓄電装置１４の電力のみにより前記モータ２４による走行駆動力を生成するガス遮断走行工程（時点ｔ７以降）を、さらに備える。

これによれば、高圧タンク８０からのガスの放出を遮断して高圧タンク８０内でのバックリングの発生を防止しつつ、蓄電装置１４の電力により燃料電池車両１０を走行させることができる。

さらにまた、前記ＳＯＣ増加走行工程は、前記制限走行工程（ステップＳ６、時点ｔ４以降）が開始する前に完了させるようにすることが好ましい。

これによれば、目標のアシスト量を確実に確保することができる。

この発明に係る燃料電池車両の制御方法は、燃料ガスを貯蔵する高圧タンク８０と、前記燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池３４と、充放電可能な蓄電装置１４と、前記燃料電池３４の電力及び前記蓄電装置１４の電力の少なくとも一方により走行駆動力を生成するモータ２４と、前記高圧タンク８０内のガス温Ｔを測定する温度測定部１０４ｃと、前記高圧タンク８０内のガス圧Ｐを測定するガス圧測定部１０２ｅと、を搭載した燃料電池車両１０の制御方法であって、前記高圧タンク８０内のガス温Ｔを測定する温度測定部１０４ｃの異常の有無を検出する温度測定部監視工程（ステップＳ１Ａ）と、前記温度測定部１０４ｃに異常が有る場合、前記高圧タンク８０から放出される燃料量を制限するとともに、前記モータ２４による走行駆動力を必要限度に制限して走行させる制限走行工程（ステップＳ６、時点ｔ４以降）と、を備え、前記制限走行工程（ステップＳ６、時点ｔ４以降）では、前記モータ２４による走行駆動力が前記必要限度の走行駆動力となるように前記蓄電装置１４の電力によりアシストする。

これによれば、温度測定部１０４ｃに異常が発生したときに、前記高圧タンク８０から放出される燃料量を制限し、且つ前記モータ２４による走行駆動力を必要限度に制限する。その際、前記蓄電装置１４の電力によりモータ２４による走行駆動力が前記必要限度の走行駆動力となるようにするので、燃料電池車両１０の停止を防止して走行することができる。これにより燃料電池車両１０の商品性を向上させることができる。

この発明に係る燃料電池車両の制御方法は、燃料ガスを貯蔵する高圧タンク８０と、前記燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池３４と、充放電可能な蓄電装置１４と、前記燃料電池３４の電力及び前記蓄電装置１４の電力の少なくとも一方により走行駆動力を生成するモータ２４と、を搭載した燃料電池車両１０の制御方法であって、前記高圧タンク８０内のガス温Ｔ及びガス圧Ｐを測定するガス温・ガス圧測定工程（時点ｔ１０～時点ｔ１７）と、前記ガス温Ｔが第１閾温度Ｔ１を下回ると、前記燃料電池３４の発電量の一部を蓄電装置１４に充電して前記蓄電装置１４のＳＯＣを余裕ＳＯＣ（ＳＯＣｍ）まで増加させるＳＯＣ増加走行工程（時点ｔ１２～時点ｔ１４）と、前記ガス温Ｔが前記第１閾温度Ｔ１より低い第２閾温度Ｔ２に低下するまで、主に前記燃料電池３４の電力により前記モータ２４による走行駆動力を制限しないで走行させる非制限走行工程（時点ｔ１１～時点ｔ１４）と、前記ガス温Ｔが第２閾温度Ｔ２となったとき、前記高圧タンク８０から放出される燃料量を制限するとともに、前記モータ２４による走行駆動力を必要限度に制限して走行させる制限走行工程（時点ｔ１４～時点ｔ１７）と、を備え、前記制限走行工程（時点ｔ１４～時点ｔ１７）では、前記モータ２４による走行駆動力が、前記必要限度の走行駆動力となるように前記蓄電装置１４の電力によりアシストする。

これによれば、高圧タンク８０内のガス温Ｔが第１閾温度Ｔ１未満となったときに、蓄電装置１４のＳＯＣを余裕ＳＯＣ（ＳＯＣｍ）まで増加させ、前記ガス温Ｔが前記第１閾温度Ｔ１より低い第２閾温度Ｔ２となったときに、前記高圧タンク８０から放出される燃料量を制限して、且つ前記モータ２４による走行駆動力を必要限度に制限する際、前記蓄電装置１４の電力により前記モータ２４による走行駆動力が前記必要限度の走行駆動力となるようアシストするので、燃料量を制限しても燃料電池車両１０のモータ２４による走行駆動力の急激な低下を防止することができる。

この発明に係る燃料電池車両１０は、燃料ガスを貯蔵する高圧タンク８０と、前記燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池３４と、充放電可能な蓄電装置１４と、前記燃料電池３４の電力及び前記蓄電装置１４の電力の少なくとも一方により走行駆動力を生成するモータ２４と、制御装置３０と、を搭載した燃料電池車両１０であって、前記高圧タンク８０内のガス圧Ｐを測定するガス圧測定部１０２ｅと、前記ガス圧Ｐが満充填圧Ｐｆｕｌｌから出力制限開始閾圧Ｐ２までの間では、主に前記燃料電池３４の電力により前記モータ２４による走行駆動力を制限しないで走行させる非制限走行制御部３０ａと、前記ガス圧Ｐが出力制限開始閾圧Ｐ２となったときに、前記高圧タンク８０から放出される燃料量を制限するとともに、前記モータ２４による走行駆動力を必要限度に制限して走行させる制限走行制御部３０ｃと、を備え、前記制限走行制御部３０ｃは、前記モータ２４による走行駆動力が、前記必要限度の走行駆動力となるように前記蓄電装置１４の電力によりアシストする。

これによれば、高圧タンク８０内のガス圧Ｐが出力制限開始閾圧Ｐ２となったときに、前記高圧タンク８０から放出される燃料量を制限して高圧タンク８０内でのバックリングの発生を防止し、且つ前記走行駆動力を必要限度に制限する際、前記蓄電装置１４の電力により前記モータ２４による走行駆動力が前記必要限度の走行駆動力となるようアシストするので、高圧タンク８０内でのバックリングの発生を防止するために燃料量を制限しても燃料電池車両１０の走行駆動力の急激な低下を防止することができる。これにより燃料電池車両１０の商品性を向上させることができる。

なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０、１０Ａ、１０Ｂ…燃料電池車両
１２…燃料電池システム
１４、１４Ｐ…高圧バッテリ（蓄電装置）
１８…昇圧コンバータ ２０…インバータ
２４…モータ ２６…昇降圧コンバータ
３０…制御装置 ３０ａ…非制限走行制御部
３０ｂ…ＳＯＣ増加制御部 ３０ｃ…制限走行制御部
３０ｄ…温度計監視部 ３２…アクセルペダル
３４…燃料電池スタック（燃料電池）
３６…酸化剤ガス供給装置 ３８…燃料ガス供給装置
４０…発電セル ４１…固体高分子電解質膜
４２…カソード電極 ４３…アノード電極
４４…電解質膜・電極構造体 ４５、４６…セパレータ
４７…カソード流路 ４８…アノード流路
５２…エアポンプ ５７…インジェクタ
８０…高圧タンク（水素タンク） ８６…エゼクタ
９０…気液分離器 １０２ａ～１０２ｅ…圧力計
１０３…湿度計
１０４、１０４ａ～１０４ｃ、１０８、１１８…温度計
１０６、１１６…電圧計 １０７、１１７…電流計

Claims (9)

1. 燃料ガスを貯蔵する樹脂ライナーと、該樹脂ライナーを覆うＣＦＲＰ層と、前記樹脂ライナー内に貯蔵された前記燃料ガスを燃料電池に放出する口金と、を備え、且つ、前記樹脂ライナーを透過し前記樹脂ライナーと前記ＣＦＲＰ層との間の空間に貯留された透過燃料ガスを前記口金部分から外部に逃がすものとされた高圧タンクと、前記燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する前記燃料電池と、充放電可能な蓄電装置と、前記燃料電池の電力及び前記蓄電装置の電力の少なくとも一方により走行駆動力を生成するモータと、を搭載した燃料電池車両の制御方法であって、
   前記高圧タンク内のガス圧を測定するガス圧測定工程と、
   前記ガス圧が満充填圧から出力制限開始閾圧までの間では、主に前記燃料電池の電力により前記モータによる走行駆動力を制限しないで走行させる非制限走行工程と、
   前記ガス圧が前記出力制限開始閾圧となったときに、前記高圧タンクから放出される燃料量を制限するとともに、前記モータによる走行駆動力を必要限度に制限して走行させる制限走行工程と、を備え、
   前記出力制限開始閾圧は、前記高圧タンクの前記樹脂ライナーのバックリングの発生による変形を防止するために、前記樹脂ライナーと前記ＣＦＲＰ層との間の空間に貯留されている前記透過燃料ガスを前記口金部分から前記外部に逃がす速度が確保されるように、前記高圧タンクから前記燃料電池に放出される燃料ガス圧の時間変化を小さくして燃料ガス放出量の制限を開始する閾値圧力に設定され、
   前記制限走行工程では、前記モータによる走行駆動力が、前記必要限度の走行駆動力となるように前記蓄電装置の電力によりアシストする
   燃料電池車両の制御方法。
2. 請求項１に記載の燃料電池車両の制御方法において、
   前記制限走行工程で、前記ガス圧が前記出力制限開始閾圧未満のタンクガス欠圧となったときに、前記高圧タンクからの前記燃料ガスの放出を遮断し、前記蓄電装置の電力のみにより前記モータによる走行駆動力を生成するガス遮断走行工程を、さらに備える
   燃料電池車両の制御方法。
3. 燃料ガスを貯蔵する樹脂ライナーと、該樹脂ライナーを覆うＣＦＲＰ層と、前記樹脂ライナー内に貯蔵された前記燃料ガスを燃料電池に放出する口金と、を備え、且つ、前記樹脂ライナーを透過し前記樹脂ライナーと前記ＣＦＲＰ層との間の空間に貯留された透過燃料ガスを前記口金部分から外部に逃がすものとされた高圧タンクと、前記燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する前記燃料電池と、充放電可能な蓄電装置と、前記燃料電池の電力及び前記蓄電装置の電力の少なくとも一方により走行駆動力を生成するモータと、を搭載した燃料電池車両の制御方法であって、
   前記高圧タンク内のガス圧を測定するガス圧測定工程と、
   前記ガス圧が満充填圧から第１閾圧までの間では、主に前記燃料電池の電力により前記モータによる走行駆動力を制限しないで走行させる非制限走行工程と、
   前記ガス圧が前記第１閾圧を下回ると、前記燃料電池の発電量の一部を前記蓄電装置に余分に充電して前記蓄電装置のＳＯＣを余裕ＳＯＣまで増加させるＳＯＣ増加走行工程と、
   前記ガス圧が前記第１閾圧より小さい第２閾圧となったときに、前記高圧タンクから放出される燃料量を制限するとともに、前記モータによる走行駆動力を必要限度に制限して走行させる制限走行工程と、を備え、
   前記第２閾圧は、前記高圧タンクの前記樹脂ライナーのバックリングの発生による変形を防止するために、前記樹脂ライナーと前記ＣＦＲＰ層との間の空間に貯留されている前記透過燃料ガスを前記口金部分から前記外部に逃がす速度が確保されるように、前記高圧タンクから前記燃料電池に放出される燃料ガス圧の時間変化を小さくして燃料ガス放出量の制限を開始する閾値圧力に設定され、
   前記制限走行工程では、前記モータによる走行駆動力が、前記必要限度の走行駆動力となるように前記蓄電装置の電力によりアシストする
   燃料電池車両の制御方法。
4. 請求項３に記載の燃料電池車両の制御方法において、
   前記非制限走行工程では、
   前記蓄電装置のＳＯＣが、前記余裕ＳＯＣ以下であって、且つ前記モータの回生電力を全て取り込める略一定値の必要ＳＯＣになるように充放電制御する
   燃料電池車両の制御方法。
5. 請求項３又は４に記載の燃料電池車両の制御方法において、
   前記制限走行工程で、前記ガス圧が前記第２閾圧未満の第３閾圧となったときに、前記高圧タンクからのガスの放出を遮断し、前記蓄電装置の電力のみにより前記モータによる走行駆動力を生成するガス遮断走行工程を、さらに備える
   燃料電池車両の制御方法。
6. 請求項３～５のいずれか１項に記載の燃料電池車両の制御方法において、
   前記ＳＯＣ増加走行工程は、前記制限走行工程が開始する前に完了させる
   燃料電池車両の制御方法。
7. 燃料ガスを貯蔵する樹脂ライナーと、該樹脂ライナーを覆うＣＦＲＰ層と、前記樹脂ライナー内に貯蔵された前記燃料ガスを燃料電池に放出する口金と、を備え、且つ、前記樹脂ライナーを透過し前記樹脂ライナーと前記ＣＦＲＰ層との間の空間に貯留された透過燃料ガスを前記口金部分から外部に逃がすものとされた高圧タンクと、前記燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する前記燃料電池と、充放電可能な蓄電装置と、前記燃料電池の電力及び前記蓄電装置の電力の少なくとも一方により走行駆動力を生成するモータと、を搭載した燃料電池車両の制御方法であって、
   前記高圧タンク内のガス温を測定する温度測定部の異常の有無を検出する温度測定部監視工程と、
   前記温度測定部に、走行中であるにも拘わらず、ガス温が時間変化しない異常が有る場合、前記高圧タンクの前記樹脂ライナーのバックリングの発生による変形を防止するために、前記樹脂ライナーと前記ＣＦＲＰ層との間の空間に貯留されている前記透過燃料ガスを前記口金部分から前記外部に逃がす速度が確保されるように、前記高圧タンクから前記燃料電池に放出される燃料ガス圧の時間変化を小さくして燃料ガス放出量を制限するとともに、前記モータによる走行駆動力を必要限度に制限して走行させる制限走行工程と、を備え、
   前記制限走行工程では、前記モータによる走行駆動力が前記必要限度の走行駆動力となるように前記蓄電装置の電力によりアシストする
   燃料電池車両の制御方法。
8. 燃料ガスを貯蔵する樹脂ライナーと、該樹脂ライナーを覆うＣＦＲＰ層と、前記樹脂ライナー内に貯蔵された前記燃料ガスを燃料電池に放出する口金と、を備え、且つ、前記樹脂ライナーを透過し前記樹脂ライナーと前記ＣＦＲＰ層との間の空間に貯留された透過燃料ガスを前記口金部分から外部に逃がすものとされた高圧タンクと、前記燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する前記燃料電池と、充放電可能な蓄電装置と、前記燃料電池の電力及び前記蓄電装置の電力の少なくとも一方により走行駆動力を生成するモータと、を搭載した燃料電池車両の制御方法であって、
   前記高圧タンク内のガス温及びガス圧を測定するガス温・ガス圧測定工程と、
   前記ガス温が第１閾温度を下回ると、前記燃料電池の発電量の一部を蓄電装置に充電して前記蓄電装置のＳＯＣを余裕ＳＯＣまで増加させるＳＯＣ増加走行工程と、
   前記ガス温が前記第１閾温度より低い第２閾温度に低下するまで、主に前記燃料電池の電力により前記モータによる走行駆動力を制限しないで走行させる非制限走行工程と、
   前記ガス温が前記第２閾温度となったとき、前記高圧タンクの前記樹脂ライナーのバックリングの発生による変形を防止するために、前記樹脂ライナーと前記ＣＦＲＰ層との間の空間に貯留されている前記透過燃料ガスを前記口金部分から前記外部に逃がす速度が確保されるように、前記高圧タンクから前記燃料電池に放出される燃料ガス圧の時間変化を小さくして燃料ガス放出量を制限するとともに、前記モータによる走行駆動力を必要限度に制限して走行させる制限走行工程と、を備え、
   前記制限走行工程では、前記モータによる走行駆動力が、前記必要限度の走行駆動力となるように前記蓄電装置の電力によりアシストする
   燃料電池車両の制御方法。
9. 燃料ガスを貯蔵する樹脂ライナーと、該樹脂ライナーを覆うＣＦＲＰ層と、前記樹脂ライナー内に貯蔵された前記燃料ガスを燃料電池に放出する口金と、を備え、且つ、前記樹脂ライナーを透過し前記樹脂ライナーと前記ＣＦＲＰ層との間の空間に貯留された透過燃料ガスを前記口金部分から外部に逃がすものとされた高圧タンクと、前記燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する前記燃料電池と、充放電可能な蓄電装置と、前記燃料電池の電力及び前記蓄電装置の電力の少なくとも一方により走行駆動力を生成するモータと、制御装置と、を搭載した燃料電池車両であって、
   前記高圧タンク内のガス圧を測定するガス圧測定部と、
   前記ガス圧が満充填圧から出力制限開始閾圧までの間では、主に前記燃料電池の電力により前記モータによる走行駆動力を制限しないで走行させる非制限走行制御部と、
   前記ガス圧が前記出力制限開始閾圧となったときに、前記高圧タンクから放出される燃料量を制限するとともに、前記モータによる走行駆動力を必要限度に制限して走行させる制限走行制御部と、を備え、
   前記出力制限開始閾圧は、前記高圧タンクの前記樹脂ライナーのバックリングの発生による変形を防止するために、前記樹脂ライナーと前記ＣＦＲＰ層との間の空間に貯留されている前記透過燃料ガスを前記口金部分から前記外部に逃がす速度が確保されるように、前記高圧タンクから前記燃料電池に放出される燃料ガス圧の時間変化を小さくして燃料ガス放出量の制限を開始する閾値圧力に設定され、
   前記制限走行制御部は、前記モータによる走行駆動力が、前記必要限度の走行駆動力となるように前記蓄電装置の電力によりアシストする
   燃料電池車両。
   

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