JP7324078B2 - 車両の電源システム - Google Patents

Description

本発明は、車両の電源システムに関する。

近年、駆動用モータを駆動源として走行する電動車両が広く利用されており、電動車両の中で、駆動用モータの電力源として燃料電池および二次電池を備える電源システムが搭載されているものがある。このような電動車両では、二次電池の電力の枯渇を適切に抑制することが重要である。例えば、特許文献１では、燃料電池および二次電池を電力源として備える車両の電源システムにおいて、メインスイッチがオフとなっている時間を二次電池の充電に有効に利用することによって、二次電池の電力の枯渇を抑制する技術が開示されている。

特開２００１－２３１１０８号公報

しかしながら、燃料電池および二次電池を備える車両の電源システムにおいて、二次電池の電力の枯渇をより適切に抑制することが望まれている。具体的には、電源システムの再起動直後（つまり、車両の再発進直後）には、燃料電池の立ち上がり時間が存在するので、その時間において、二次電池に蓄電されている電力を用いて駆動用モータを駆動する必要が生じる。ゆえに、電源システムの再起動直後に高負荷走行（つまり、要求駆動力が閾値より高くなる走行）が行われた場合、電源システムが再起動される際の二次電池の残存容量（以下、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）とも呼ぶ）によっては、二次電池の電力が枯渇してしまうおそれがある。

そこで、本発明は、このような課題に鑑み、二次電池の電力の枯渇をより適切に抑制することが可能な車両の電源システムを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の車両の電源システムは、駆動用モータと、駆動用モータに供給される電力を発電する燃料電池と、駆動用モータに供給される電力を蓄電する二次電池と、二次電池の充放電を制御する制御装置と、を備える電源システムであって、制御装置は、二次電池の残存容量が第１目標残存容量に近づくように二次電池の充放電を制御する第１充放電制御を実行し、要求駆動力が閾値より高くなる高負荷走行が電源システムの再起動から所定時間内に行われる可能性が基準より高いか否かを予測し、高負荷走行が電源システムの再起動から所定時間内に行われる可能性が基準より高いと予測された場合、二次電池の残存容量が第１目標残存容量より高い第２目標残存容量に近づくように二次電池の充放電を制御する第２充放電制御を実行する。

第２目標残存容量は、高負荷走行が電源システムの再起動から所定時間内に行われた場合において燃料電池の立ち上がり時間中に駆動用モータに要求駆動力を出力させるために必要な電力量に対応する残存容量であってもよい。

制御装置は、車両の目的地を示す情報に基づいて、高負荷走行が電源システムの再起動から所定時間内に行われる可能性が基準より高いか否かを予測してもよい。

制御装置は、車両の走行ルートを示す情報に基づいて、高負荷走行が電源システムの再起動から所定時間内に行われる可能性が基準より高いか否かを予測してもよい。

制御装置は、車両が当該車両の目的地に到着する前に二次電池の残存容量が第２目標残存容量に到達するように、第２充放電制御を実行してもよい。

制御装置は、電源システムの再起動から所定時間内に行われる高負荷走行における要求駆動力と関連するパラメータに基づいて、第２目標残存容量を変化させてもよい。

本発明によれば、燃料電池および二次電池を備える車両の電源システムにおいて、二次電池の電力の枯渇をより適切に抑制することが可能となる。

本発明の実施形態に係る電源システムの概略構成を示す模式図である。 本発明の実施形態に係るナビゲーション情報の一例を概略的に示す模式図である。 本発明の実施形態に係る制御装置が行う処理の流れの第１の例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る電源システムが停止する前後に亘る要求駆動力および二次電池のＳＯＣの推移の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る制御装置が行う処理の流れの第２の例を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

<電源システムの構成>
図１および図２を参照して、本発明の実施形態に係る電源システム１の構成について説明する。

図１は、電源システム１の概略構成を示す模式図である。

電源システム１は、具体的には、電動車両に搭載され、車両内の各装置に電力を供給するために用いられるシステムである。

なお、以下で説明する電源システム１は、あくまでも本発明に係る電源システムの一例であり、後述するように、本発明に係る電源システムの構成は電源システム１の構成に特に限定されない。

具体的には、図１に示されるように、電源システム１は、駆動用モータ３０と、駆動用モータ３０に供給される電力を発電する燃料電池１０と、駆動用モータ３０に供給される電力を蓄電する二次電池２０と、二次電池２０の充放電を制御する制御装置１００とを備える。さらに、電源システム１は、燃料電池コンバータ４１と、二次電池コンバータ４２と、インバータ４３と、ナビゲーション装置５０と、二次電池センサ６０とを備える。なお、本明細書において、充放電は、充電または放電の少なくとも一方を意味する。つまり、後述する充放電制御は、充電のみを実行するものも含む。

電源システム１が搭載される車両（以下、単に車両とも呼ぶ）は、燃料電池１０または二次電池２０の少なくとも一方から供給される電力を用いて駆動される駆動用モータ３０を駆動源として走行する。詳細には、主として燃料電池１０により発電される電力が駆動用モータ３０の駆動に用いられ、例えば、駆動用モータ３０の駆動に要求される電力に対して燃料電池１０により発電される電力が不足する場合に二次電池２０に蓄電される電力が利用される。

電源システム１において、燃料電池１０は、燃料電池コンバータ４１を介してインバータ４３と接続されている。二次電池２０は、二次電池コンバータ４２を介してインバータ４３と接続されている。二次電池２０および二次電池コンバータ４２は、燃料電池１０および燃料電池コンバータ４１に対して並列にインバータ４３と接続されている。インバータ４３は、駆動用モータ３０と接続されており、当該駆動用モータ３０が駆動輪９と接続されている。

燃料電池１０は、燃料ガス（具体的には、水素ガス）と酸化ガス（具体的には、空気）とを反応させることにより発電する電池である。具体的には、燃料電池１０は、水素タンク（図示省略）と接続されており、水素タンクには、例えば、燃料電池１０に供給される高圧水素が充填されている。そして、モータポンプ（図示省略）等により水素タンクから燃料電池１０へ水素ガスが供給されるようになっている。また、燃料電池１０には、コンプレッサ（図示省略）等により酸化ガスとしての空気が供給される。燃料電池１０への水素ガスおよび空気の供給量が制御されることによって、燃料電池１０の出力が制御される。

燃料電池コンバータ４１は、燃料電池１０により発電される電力を昇圧可能な電力変換装置である。例えば、燃料電池コンバータ４１は、いわゆるチョッパ方式の回路を含むＤＣＤＣコンバータであり、当該回路に設けられるスイッチング素子の動作が制御されることによって、燃料電池コンバータ４１による電力変換が制御される。燃料電池１０により発電される電力は、燃料電池コンバータ４１およびインバータ４３を介して駆動用モータ３０に供給され、駆動用モータ３０の駆動に利用される。また、燃料電池１０により発電される電力は、燃料電池コンバータ４１および二次電池コンバータ４２を介して二次電池２０に供給され、二次電池２０の充電にも利用され得る。

二次電池２０は、電力を充放電可能な電池である。二次電池２０としては、例えば、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池または鉛蓄電池が用いられるが、これら以外の電池が用いられてもよい。

二次電池コンバータ４２は、二次電池２０に蓄電される電力を昇圧可能であり、さらに燃料電池コンバータ４１またはインバータ４３から供給される電力を降圧可能な電力変換装置である。例えば、二次電池コンバータ４２は、いわゆるチョッパ方式の回路を含むＤＣＤＣコンバータであり、当該回路に設けられるスイッチング素子の動作が制御されることによって、二次電池コンバータ４２による電力変換が制御される。二次電池２０に蓄電される電力は、二次電池コンバータ４２およびインバータ４３を介して駆動用モータ３０に供給され、駆動用モータ３０の駆動に利用される。なお、二次電池２０に蓄電される電力は車両内の補機に供給されてもよく、その場合、例えば、二次電池２０と補機との間には、二次電池２０に蓄電される電力を降圧して補機に供給可能なＤＣＤＣコンバータが設けられる。

駆動用モータ３０は、動力を出力可能であり、駆動用モータ３０から出力される動力は、駆動輪９に伝達される。駆動用モータ３０としては、例えば、多相交流式（例えば、三相交流式）のモータが用いられる。また、駆動用モータ３０は、車両の減速時に回生駆動されて駆動輪９の回転エネルギを用いて発電する発電機としての機能（つまり、回生機能）を有してもよい。

インバータ４３は、燃料電池コンバータ４１または二次電池コンバータ４２から供給される直流電力を交流電力に変換して駆動用モータ３０に供給可能であり、さらに駆動用モータ３０により発電される交流電力を直流電力に変換して二次電池コンバータ４２に供給可能な電力変換装置である。インバータ４３は、例えば、多相ブリッジ回路（例えば、三相ブリッジ回路）を含み、当該回路に設けられるスイッチング素子の動作が制御されることによって、インバータ４３による電力変換が制御される。駆動用モータ３０により発電される電力は、インバータ４３および二次電池コンバータ４２を介して二次電池２０に供給され、二次電池２０の充電に利用される。

ナビゲーション装置５０は、ユーザによる入力操作に応じて車両の現在位置からユーザが所望する目的地までのルートを案内する装置である。また、ナビゲーション装置５０は、情報を視覚的に表示する機能を有し、ルート案内に関する情報であるナビゲーション情報（例えば、車両の現在位置、車両が現在走行中のルートを含む案内の対象となる走行ルート、目的地の位置、車両の現在位置から目的地までの走行ルート上での距離および目的地までの到達時間等）を表示する。

図２は、ナビゲーション情報の一例を概略的に示す模式図である。具体的には、図２は、ナビゲーション装置５０により表示されるナビゲーション情報の表示例に相当し、図２には、ナビゲーション情報として、車両の出発地点Ｐ１、目的地Ｐ２、現在位置Ｃ１および走行ルートＬ１が示されている。これらのナビゲーション情報は、ナビゲーション装置５０から制御装置１００に出力され、後述するように、制御装置１００が行う処理に利用される。なお、ナビゲーション装置５０は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からの電波を受信すること等によって車両の現在位置を特定し得る。

二次電池センサ６０は、二次電池２０の各種状態量を検出し、制御装置１００へ出力する。具体的には、二次電池センサ６０は、二次電池２０のＳＯＣを検出する。

制御装置１００は、電源システム１における電力の供給を制御する。

例えば、制御装置１００は、演算処理装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＣＰＵが使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する記憶素子であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＣＰＵの実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する記憶素子であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される。

具体的には、制御装置１００は、燃料電池１０、燃料電池コンバータ４１、二次電池コンバータ４２およびインバータ４３の動作を制御することによって、電源システム１における電力の供給を制御する。

例えば、制御装置１００は、燃料電池１０および二次電池２０から駆動用モータ３０への電力の供給を制御することによって、駆動用モータ３０の出力を制御することができる。

また、例えば、制御装置１００は、燃料電池１０から二次電池２０への電力の供給を制御すること等によって、二次電池２０の充放電を制御することができる。

また、制御装置１００は、ナビゲーション装置５０および二次電池センサ６０と通信することによって、これらの各装置から出力される各種情報を取得する。このように得られる情報は、電源システム１における電力の供給の制御に関する処理に利用される。

制御装置１００は、上述したように、電源システム１に搭載される各装置と通信を行う。制御装置１００と各装置との通信は、例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信を用いて実現される。

なお、本実施形態に係る制御装置１００が有する機能は複数の制御装置により少なくとも部分的に分割されてもよく、複数の機能が１つの制御装置によって実現されてもよい。制御装置１００が有する機能が複数の制御装置により少なくとも部分的に分割される場合、当該複数の制御装置は、ＣＡＮ等の通信バスを介して、互いに接続されてもよい。

上記のように、制御装置１００は、二次電池２０の充放電を制御する。具体的には、制御装置１００は、通常時に、二次電池２０のＳＯＣが第１目標残存容量（以下、第１目標ＳＯＣとも呼ぶ）に近づくように二次電池２０の充放電を制御する第１充放電制御を実行する。第１目標ＳＯＣは、二次電池２０を健全な状態で持続的に使用するためのＳＯＣである。なお、通常時は、後述するように所定の条件が満たされて第２充放電制御が実行されている時以外の時を基本的に意味する。

ここで、制御装置１００は、所定の条件が満たされた場合、二次電池２０のＳＯＣが第１目標残存容量より高い第２目標残存容量（以下、第２目標ＳＯＣとも呼ぶ）に近づくように二次電池２０の充放電を制御する第２充放電制御を実行する。それにより、二次電池２０の電力の枯渇をより適切に抑制することが可能となる。第２目標ＳＯＣは、後述するように、具体的には、要求駆動力が閾値より高くなる高負荷走行が電源システム１の再起動から所定時間内に行われた場合において燃料電池１０の立ち上がり時間中に駆動用モータ３０に要求駆動力を出力させるために必要な電力量に対応するＳＯＣである。このような、制御装置１００により行われる第２充放電制御に関する処理の詳細については、後述にて説明する。

<電源システムの動作>
続いて、図３～図５を参照して、本発明の実施形態に係る電源システム１の動作について説明する。なお、以下では、電源システム１の制御装置１００が行う処理の流れの例として、第１の例および第２の例をこの順に説明する。

［第１の例］
まず、図３および図４を参照して、制御装置１００が行う処理の流れの第１の例について説明する。

図３は、制御装置１００が行う処理の流れの第１の例を示すフローチャートである。図３に示される第１の例に係る制御フローは、具体的には、制御装置１００により行われる第２充放電制御に関する処理の流れであり、電源システム１の起動後（例えば、燃料電池１０の立ち上がり時間経過後）に開始される。なお、図３に示される第１の例に係る制御フローは、第１充放電制御が行われている状態で開始される。

図３に示される第１の例に係る制御フローが開始されると、まず、ステップＳ５０１において、制御装置１００は、車両の目的地を示す情報を取得する。

例えば、制御装置１００は、ナビゲーション装置５０から出力されるナビゲーション情報に含まれる車両の目的地を示す情報を取得する。なお、目的地を示す情報の取得は、新たな目的地が設定されたときに行われてもよく、車両の走行中において定期的または不定期に行われてもよい。

次に、ステップＳ５０２において、制御装置１００は、車両が目的地に停車した場合における電源システム１の再起動から所定時間内に高負荷走行が行われる可能性が基準より高いか否かを予測する。なお、以下では、電源システム１の再起動から所定時間内に高負荷走行が行われる可能性を、高負荷走行可能性とも呼ぶ。車両が目的地に停車した場合における高負荷走行可能性が基準より高いと予測された場合（ステップＳ５０２／ＹＥＳ）、ステップＳ５０３に進む。一方、車両が目的地に停車した場合における高負荷走行可能性が基準以下であると予測された場合（ステップＳ５０２／ＮＯ）、ステップＳ５０１に戻り、ステップＳ５０１およびステップＳ５０２の処理が繰り返される。

なお、高負荷走行は、要求駆動力（つまり、車両の走行に要求される駆動力）が閾値より高くなる走行を意味する。当該閾値は、車両の通常負荷走行または低負荷走行時の要求駆動力の平均値よりも高い値に設定される。なお、当該閾値は、車両の仕様等に応じて適宜異なっていてもよい。また、上記の所定時間は、電源システム１の再起動が行われた時点から少なくとも燃料電池１０の立ち上がりが完了するまでの時間を意味する。

ここで、制御装置１００は、車両の目的地を示す情報に基づいて、ステップＳ５０２の予測処理を行う。

例えば、制御装置１００は、車両の目的地が山岳路上の地点であることをもって、車両が目的地に停車した場合における高負荷走行可能性が基準より高いと予測する。

なお、制御装置１００は、車両の目的地が山岳路上の地点以外の他の地点であることをもって、車両が目的地に停車した場合における高負荷走行可能性が基準より高いと予測してもよい。

例えば、制御装置１００は、車両の目的地が高速道路上の地点（例えば、インターチェンジまたはサービスエリア等）であることをもって、車両が目的地に停車した場合における高負荷走行可能性が基準より高いと予測してもよい。また、例えば、制御装置１００は、車両の目的地が山岳路上の地点または高速道路上の地点の近傍の地点であることをもって、車両が目的地に停車した場合における高負荷走行可能性が基準より高いと予測してもよい。

なお、ステップＳ５０２の予測処理における基準は、例えば、５０％等の基準値であってもよく、数値以外のものであってもよい。当該基準は、電源システム１の再起動直後の燃料電池１０の立ち上がり時間における二次電池２０の電力の枯渇が抑制される確実性を向上させる観点と第２充放電制御が不要に実行される頻度を低減する観点とのバランスから適宜設定され得る。具体的には、上記基準を低く設定するほど、電源システム１の再起動直後の燃料電池１０の立ち上がり時間における二次電池２０の電力の枯渇が抑制される確実性を向上させる効果が増大する一方で、第２充放電制御が不要に実行される頻度も増大する。また、上記判定における基準を高く設定するほど、電源システム１の再起動直後の燃料電池１０の立ち上がり時間における二次電池２０の電力の枯渇が抑制される確実性を向上させる効果が減少する一方で、第２充放電制御が不要に実行される頻度も減少する。

ステップＳ５０２でＹＥＳと判定された場合、ステップＳ５０３において、制御装置１００は、目的地までの到達時間が基準時間を下回ったか否かを判定する。目的地までの到達時間が基準時間を下回ったと判定された場合（ステップＳ５０３／ＹＥＳ）、ステップＳ５０４に進む。一方、目的地までの到達時間が基準時間に達していないと判定された場合（ステップＳ５０３／ＮＯ）、ステップＳ５０３の処理が繰り返される。

例えば、制御装置１００は、ナビゲーション情報に含まれる車両の現在位置から目的地までの到達時間を示す情報に基づいて、ステップＳ５０３の予測処理を行うことができる。

ここで、基準時間は、第２充放電制御を開始した時点から二次電池２０のＳＯＣが第２目標ＳＯＣに到達するまでにかかる時間として十分な時間に設定される。例えば、基準時間は、第２充放電制御を開始した時点で二次電池２０のＳＯＣが第１充放電制御の実行中に取り得る最も低いＳＯＣであった場合において、第２充放電制御を開始した時点から二次電池２０のＳＯＣが第２目標ＳＯＣに到達するまでにかかる時間として想定される時間よりも長い時間に設定される。

ステップＳ５０３でＹＥＳと判定された場合、ステップＳ５０４において、制御装置１００は、第２充放電制御を開始する。

上述したように、第２充放電制御では、二次電池２０のＳＯＣが第１目標ＳＯＣより高い第２目標ＳＯＣに近づくように二次電池２０の充放電が制御される。それにより、第２充放電制御を実行することにより、二次電池２０のＳＯＣを、第１充放電制御におけるＳＯＣの目標値である第１目標ＳＯＣと比較して高いＳＯＣである第２目標ＳＯＣの近傍の値まで上昇させることができる。

ところで、上述したように、電源システム１の再起動直後（つまり、車両の再発進直後）には、燃料電池１０の立ち上がり時間が存在するので、その時間において、二次電池２０に蓄電されている電力を用いて駆動用モータ３０を駆動する必要が生じる。ゆえに、電源システム１の再起動から所定時間内に高負荷走行が行われた場合、電源システム１が再起動される際の二次電池２０のＳＯＣが第１目標ＳＯＣ程度しかないとすると、二次電池２０の電力が枯渇してしまうおそれがある。よって、電源システム１の再起動から所定時間内に高負荷走行が行われた場合であっても、電源システム１が再起動されるまでに二次電池２０のＳＯＣを第２目標ＳＯＣの近傍の値まで上昇させておくことにより、燃料電池１０の立ち上がり時間に二次電池２０の電力が枯渇することを抑制することができる。

ここで、電源システム１の再起動直後の燃料電池１０の立ち上がり時間における二次電池２０の電力の枯渇を適切に抑制する観点では、第２目標ＳＯＣは、高負荷走行が電源システム１の再起動から所定時間内に行われた場合において燃料電池１０の立ち上がり時間中に駆動用モータ３０に要求駆動力を出力させるために必要な電力量に対応するＳＯＣであることが好ましい。

また、電源システム１の再起動直後の燃料電池１０の立ち上がり時間における二次電池２０の電力の枯渇をさらに適切に抑制する観点では、制御装置１００は、電源システム１の再起動から所定時間内に行われる高負荷走行における要求駆動力と関連するパラメータに基づいて、第２目標ＳＯＣを変化させることが好ましい。具体的には、制御装置１００は、上記パラメータに基づいて予測される上記要求駆動力が大きいほど、第２目標ＳＯＣを大きくすることが好ましい。

例えば、制御装置１００は、上記パラメータとして、車両の目的地またはその近傍における道路に関する各種情報（例えば、勾配、制限速度、摩擦係数、起伏の程度、信号機に関する情報または渋滞情報等）に基づいて、第２目標ＳＯＣを変化させてもよい。また、例えば、制御装置１００は、上記パラメータとして、ドライバのアクセル操作量の傾向を示すパラメータ（例えば、ドライバがアクセルを強く踏み込む傾向があるか否かを示すパラメータ）に基づいて、第２目標ＳＯＣを変化させてもよい。

上記のように、図３に示される制御フローでは、目的地までの到達時間が基準時間を下回った時点で第２充放電制御が開始される。ゆえに、制御装置１００は、車両が当該車両の目的地に到着する前に二次電池２０のＳＯＣが第２目標ＳＯＣに到達するように、第２充放電制御を実行することができる。それにより、車両が当該車両の目的地に到着してドライバの操作による電源システム１の停止要求が生じる時点までに二次電池２０のＳＯＣを第２目標ＳＯＣに適切に到達させることができる。ゆえに、ドライバの操作による電源システム１の停止要求が生じた時点以降に第２充放電制御が継続して実行される（つまり、燃料電池１０の発電電力を用いた二次電池２０の充電が行われる）ことを抑制することができる。

次に、図３に示される制御フローは終了する。

なお、第１の例では、第２充放電制御は、例えば、電源システム１が停止することをトリガとして終了する。また、電源システム１の再起動後には、例えば、燃料電池１０の立ち上がり時間中には目標ＳＯＣを用いた二次電池２０の充放電制御は行われず、当該時間経過後に第１充放電制御が開始される。

ここで、図４を参照して、図３に示される制御フローが実行される場合における各種状態量の推移の一例について説明する。

図４は、電源システム１が停止する前後に亘る要求駆動力および二次電池２０のＳＯＣの推移の一例を示す図である。

図４に示される例は、時刻Ｔ１以前の時点において、車両が目的地に停車した場合における高負荷走行可能性が基準より高いと予測され、時刻Ｔ１において、目的地までの到達時間が基準時間を下回ったと判定された場合の例に相当する。

時刻Ｔ１までの間、第１充放電制御が実行された状態で車両が走行しているので、図４に示されるように、二次電池２０のＳＯＣは、第１目標ＳＯＣの近傍の値に維持されている。そして、時刻Ｔ１において、第２充放電制御が開始されることに伴って、二次電池２０のＳＯＣが上昇し始め、時刻Ｔ１より後の時刻Ｔ２において、二次電池２０のＳＯＣが第２目標ＳＯＣに到達する。その後、時刻Ｔ３において、車両が目的地に到着して停車し、ドライバの操作により電源システム１が停止する。ゆえに、図４に示されるように、時刻Ｔ３において、車両が停車することに伴って要求駆動力が０［Ｎ］となっている。

そして、時刻Ｔ３より後の時刻Ｔ４において、車両が再発進することに伴い電源システム１の再起動が行われる。ここで、図４に示される例では、電源システム１の再起動が行われる時刻Ｔ４の直後において、走行状態が高負荷走行に相当する程度に要求駆動力が高い値Ｆ_０となっている。ところで、二次電池２０のＳＯＣは、第２充放電制御が実行されることによって、時刻Ｔ４において、第２目標ＳＯＣの近傍の値まで上昇している。ゆえに、電源システム１の再起動が行われる時刻Ｔ４の直後の燃料電池１０の立ち上がり時間において、二次電池２０に蓄電されている電力を用いて駆動用モータ３０を駆動することに起因して二次電池２０の電力が枯渇することを抑制することができる。

上記のように、図３を参照して説明した第１の例では、制御装置１００は、車両の目的地を示す情報に基づいて、高負荷走行が電源システム１の再起動から所定時間内に行われる可能性（つまり、高負荷走行可能性）が基準より高いか否かを予測する。そして、制御装置１００は、所定の条件として、高負荷走行が電源システム１の再起動から所定時間内に行われる可能性が基準より高いと予測された場合、第２充放電制御を実行する。それにより、車両が目的地に停車した場合において電源システム１の再起動から所定時間内に高負荷走行が行われる可能性が基準より高いときに、第２充放電制御を実行することができる。ゆえに、車両が目的地に停車した後の電源システム１の再起動から所定時間内に高負荷走行が行われた場合であっても、電源システム１が再起動されるまでに二次電池２０のＳＯＣを第２目標ＳＯＣの近傍の値まで上昇させておくことができるので、燃料電池１０の立ち上がり時間に二次電池２０の電力が枯渇することを抑制することができる。

［第２の例］
次に、図５を参照して、制御装置１００が行う処理の流れの第２の例について説明する。

図５を参照して説明する第２の例は、上述した第１の例と比較して、高負荷走行可能性が基準より高いか否かの予測処理において車両の走行ルートを示す情報を用いる点が異なる。

図５は、制御装置１００が行う処理の流れの第２の例を示すフローチャートである。図５に示される第２の例に係る制御フローは、上述した第１の例に係る制御フローと同様に、具体的には、制御装置１００により行われる第２充放電制御に関する処理の流れであり、電源システム１の起動後（例えば、燃料電池１０の立ち上がり時間経過後）に開始される。なお、図５に示される第２の例に係る制御フローは、上述した第１の例に係る制御フローと同様に、第１充放電制御が行われている状態で開始される。

図５に示される第２の例に係る制御フローが開始されると、まず、ステップＳ６０１において、制御装置１００は、車両の走行ルートを示す情報を取得する。

例えば、制御装置１００は、ナビゲーション装置５０から出力されるナビゲーション情報に含まれる車両の走行ルートを示す情報を取得する。

次に、ステップＳ６０２において、制御装置１００は、車両が走行ルート上で停車した場合における電源システム１の再起動から所定時間内に高負荷走行が行われる可能性（つまり、高負荷走行可能性）が基準より高いか否かを予測する。車両が走行ルート上で停車した場合における高負荷走行可能性が基準より高いと予測された場合（ステップＳ６０２／ＹＥＳ）、ステップＳ６０３に進む。一方、車両が走行ルート上で停車した場合における高負荷走行可能性が基準以下であると予測された場合（ステップＳ６０２／ＮＯ）、ステップＳ６０１に戻り、ステップＳ６０１およびステップＳ６０２の処理が繰り返される。

ここで、制御装置１００は、車両の走行ルートを示す情報に基づいて、ステップＳ６０２の予測処理を行う。

例えば、制御装置１００は、車両の走行ルートが山岳路であることをもって、車両が走行ルート上で停車した場合における高負荷走行可能性が基準より高いと予測する。

なお、制御装置１００は、車両の走行ルートが山岳路以外の他のルートであることをもって、車両が走行ルート上で停車した場合における高負荷走行可能性が基準より高いと予測してもよい。

例えば、制御装置１００は、車両の走行ルートが高速道路であることをもって、車両が走行ルート上で停車した場合における高負荷走行可能性が基準より高いと予測してもよい。

また、制御装置１００は、車両の走行ルートにおける現在位置と当該現在位置よりも先方の位置との間で道路の種類が異なる場合、走行ルートにおける現在位置よりも先方の位置での道路の種類に基づいて、ステップＳ６０２の予測処理を行ってもよい。例えば、走行ルートにおける現在位置での道路の種類が一般道であっても、走行ルートにおける現在位置よりも先方の位置での道路の種類が高速道路であることをもって、車両が走行ルート上で停車した場合における高負荷走行可能性が基準より高いと予測してもよい。

なお、ステップＳ６０２の予測処理における基準は、上述した第１の例に係る制御フローにおけるステップＳ５０２の予測処理と同様に、電源システム１の再起動直後の燃料電池１０の立ち上がり時間における二次電池２０の電力の枯渇が抑制される確実性を向上させる観点と第２充放電制御が不要に実行される頻度を低減する観点とのバランスから適宜設定され得る。

ステップＳ６０２でＹＥＳと判定された場合、ステップＳ６０３において、制御装置１００は、第２充放電制御を開始する。

次に、図５に示される制御フローは終了する。

なお、第２の例では、第１の例と同様に、第２充放電制御は、例えば、電源システム１が停止することをトリガとして終了し、電源システム１の再起動後において、例えば、燃料電池１０の立ち上がり時間経過後に第１充放電制御が開始される。

上記のように、図５を参照して説明した第２の例では、制御装置１００は、車両の走行ルートを示す情報に基づいて、高負荷走行が電源システム１の再起動から所定時間内に行われる可能性（つまり、高負荷走行可能性）が基準より高いか否かを予測する。そして、制御装置１００は、所定の条件として、高負荷走行が電源システム１の再起動から所定時間内に行われる可能性が基準より高いと予測された場合、第２充放電制御を実行する。それにより、車両が、高負荷走行が予想される山岳路または高速道路等の走行ルート上で停車した場合における電源システム１の再起動から所定時間内に高負荷走行が行われる可能性が基準より高いときに、第２充放電制御を実行することができる。ゆえに、車両が走行ルート上で停車した後の電源システム１の再起動から所定時間内に高負荷走行が行われた場合であっても、電源システム１が再起動されるまでに二次電池２０のＳＯＣを第２目標ＳＯＣの近傍の値まで上昇させておくことができるので、燃料電池１０の立ち上がり時間に二次電池２０の電力が枯渇することを抑制することができる。

上記では、図３および図５に示される各制御フローを参照して、制御装置１００が行う処理の流れの例として第１の例および第２の例を説明したが、制御装置１００が行う処理は、これらの例に特に限定されない。

例えば、第１の例では、目的地までの到達時間が基準時間を下回った時点で第２充放電制御が開始され、第２の例では、高負荷走行可能性が基準より高いと予測された時点で第２充放電制御が開始されるが、第２充放電制御の開始タイミングは、これらの例に限定されない。例えば、第２充放電制御は、高負荷走行可能性が基準より高いと予測された後、車両が停車した時点で開始されてもよい。なお、この場合、ドライバの操作による電源システム１の停止要求が生じた時点以降において、二次電池２０のＳＯＣを第２目標ＳＯＣに到達させるまでの間、第２充放電制御が継続して実行されてもよい（つまり、燃料電池１０の発電電力を用いた二次電池２０の充電が行われてもよい）。

また、例えば、第１の例および第２の例では、高負荷走行可能性が基準より高いか否かが予測され、高負荷走行可能性が基準より高いと予測された場合に第２充放電制御が実行されたが、このような予測によらずに第２充放電制御が実行されてもよい。例えば、制御装置１００は、高負荷走行可能性が基準より高いか否かの予測を行わず、所定の条件として、車両が停車した場合に、第２充放電制御を実行してもよい。

<電源システムの効果>
続いて、本発明の実施形態に係る電源システム１の効果について説明する。

本実施形態に係る電源システム１では、制御装置１００は、二次電池２０のＳＯＣが第１目標ＳＯＣに近づくように二次電池２０の充放電を制御する第１充放電制御を実行し、所定の条件が満たされた場合、二次電池２０のＳＯＣが第１目標ＳＯＣより高い第２目標ＳＯＣに近づくように二次電池２０の充放電を制御する第２充放電制御を実行する。ゆえに、第２充放電制御を実行することによって、二次電池２０のＳＯＣを、第１充放電制御におけるＳＯＣの目標値である第１目標ＳＯＣと比較して高いＳＯＣである第２目標ＳＯＣの近傍の値まで上昇させることができる。それにより、電源システム１の再起動から所定時間内に高負荷走行が行われた場合であっても、電源システム１が再起動されるまでに二次電池２０のＳＯＣを第２目標ＳＯＣの近傍の値まで上昇させておくことにより、燃料電池１０の立ち上がり時間に二次電池２０の電力が枯渇することを抑制することができる。よって、燃料電池１０および二次電池２０を備える車両の電源システム１において、二次電池２０の電力の枯渇をより適切に抑制することができる。

さらに、本実施形態に係る電源システム１によれば、二次電池２０の容量を増大させることなく、電源システム１の再起動直後の燃料電池１０の立ち上がり時間における二次電池２０の電力の枯渇を抑制することができるので、電源システム１の重量の増大、コストの増大および電費の悪化を抑制することができる。

さらに、本実施形態に係る電源システム１によれば、第１充放電制御におけるＳＯＣの目標値である第１目標ＳＯＣを増大させることなく、電源システム１の再起動直後の燃料電池１０の立ち上がり時間における二次電池２０の電力の枯渇を抑制することができる。ここで、例えば、第２充放電制御を実行せずに第１充放電制御におけるＳＯＣの目標値を従来よりも高くする場合には、二次電池２０のＳＯＣが従来よりも基本的に常時高くなってしまうので、駆動用モータ３０の回生機能を適切に働かすことが困難な状況が生じるおそれや二次電池２０の劣化が促進されるおそれがある。ゆえに、本実施形態に係る電源システム１では、このような問題を回避しつつ、電源システム１の再起動直後の燃料電池１０の立ち上がり時間における二次電池２０の電力の枯渇を抑制することができる。

また、本実施形態に係る電源システム１では、第２目標ＳＯＣは、高負荷走行が電源システム１の再起動から所定時間内に行われた場合において燃料電池１０の立ち上がり時間中に駆動用モータ３０に要求駆動力を出力させるために必要な電力量に対応するＳＯＣであることが好ましい。それにより、燃料電池１０の立ち上がり時間において、二次電池２０に蓄電されている電力を用いて駆動用モータ３０を駆動することに起因して二次電池２０の電力が枯渇することを適切に抑制することができる。

また、本実施形態に係る電源システム１では、制御装置１００は、所定の条件として、高負荷走行が電源システム１の再起動から所定時間内に行われる可能性が基準より高いか否かを予測し、高負荷走行が電源システム１の再起動から所定時間内に行われる可能性が基準より高いと予測された場合、第２充放電制御を実行することが好ましい。それにより、高負荷走行が電源システム１の再起動から所定時間内に行われる可能性が基準より高いときに、第２充放電制御を適切に実行することができるので、電源システム１の再起動直後の燃料電池１０の立ち上がり時間における二次電池２０の電力の枯渇を適切に抑制することができる。

また、本実施形態に係る電源システム１では、制御装置１００は、車両の目的地を示す情報に基づいて、高負荷走行が電源システム１の再起動から所定時間内に行われる可能性が基準より高いか否かを予測することが好ましい。それにより、車両が目的地に停車した場合における電源システム１の再起動から所定時間内に高負荷走行が行われる可能性が基準より高いときに、第２充放電制御を実行することができる。ゆえに、車両が目的地に停車した後の電源システム１の再起動から所定時間内に高負荷走行が行われた場合であっても、電源システム１が再起動されるまでに二次電池２０のＳＯＣを第２目標ＳＯＣの近傍の値まで上昇させておくことができるので、燃料電池１０の立ち上がり時間に二次電池２０の電力が枯渇することを抑制することができる。

また、本実施形態に係る電源システム１では、制御装置１００は、車両の走行ルートを示す情報に基づいて、高負荷走行が電源システム１の再起動から所定時間内に行われる可能性が基準より高いか否かを予測することが好ましい。それにより、車両が走行ルート上で停車した場合における電源システム１の再起動から所定時間内に高負荷走行が行われる可能性が基準より高いときに、第２充放電制御を実行することができる。ゆえに、車両が走行ルート上で停車した後の電源システム１の再起動から所定時間内に高負荷走行が行われた場合であっても、電源システム１が再起動されるまでに二次電池２０のＳＯＣを第２目標ＳＯＣの近傍の値まで上昇させておくことができるので、燃料電池１０の立ち上がり時間に二次電池２０の電力が枯渇することを抑制することができる。

また、本実施形態に係る電源システム１では、制御装置１００は、車両が当該車両の目的地に到着する前に二次電池２０のＳＯＣが第２目標ＳＯＣに到達するように、第２充放電制御を実行することが好ましい。それにより、車両が当該車両の目的地に到着してドライバの操作による電源システム１の停止要求が生じる時点までに二次電池２０のＳＯＣを第２目標ＳＯＣに適切に到達させることができる。ゆえに、ドライバの操作による電源システム１の停止要求が生じた時点以降に第２充放電制御が継続して実行される（つまり、燃料電池１０の発電電力を用いた二次電池２０の充電が行われる）ことを抑制することができる。

また、本実施形態に係る電源システム１では、制御装置１００は、電源システム１の再起動から所定時間内に行われる高負荷走行における要求駆動力と関連するパラメータに基づいて、第２目標ＳＯＣを変化させることが好ましい。それにより、高負荷走行が電源システム１の再起動から所定時間内に行われた場合において燃料電池１０の立ち上がり時間中に駆動用モータ３０に要求駆動力を出力させるために必要な電力量に応じて第２目標ＳＯＣを適切に変化させることができる。ゆえに、燃料電池１０の立ち上がり時間において、二次電池２０に蓄電されている電力を用いて駆動用モータ３０を駆動することに起因して二次電池２０の電力が枯渇することをさらに適切に抑制することができる。よって、電源システム１の再起動直後の燃料電池１０の立ち上がり時間における二次電池２０の電力の枯渇をさらに適切に抑制することができる。

以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例または修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。

例えば、上記では、図１を参照して、電源システム１の構成について説明したが、本発明に係る電源システムの構成は、このような例に限定されず、例えば、図１に示される電源システム１に対して一部の構成要素を削除、追加または変更を加えたものであってもよい。例えば、図１に示される電源システム１から二次電池コンバータ４２を削除したものも、本発明に係る電源システムに含まれる。

また、例えば、本明細書においてフローチャートを用いて説明した処理は、必ずしもフローチャートに示された順序で実行されなくてもよい。また、追加的な処理ステップが採用されてもよく、一部の処理ステップが省略されてもよい。

本発明は、電源システムに利用できる。

１ 電源システム
９ 駆動輪
１０ 燃料電池
２０ 二次電池
３０ 駆動用モータ
４１ 燃料電池コンバータ
４２ 二次電池コンバータ
４３ インバータ
５０ ナビゲーション装置
６０ 二次電池センサ
１００ 制御装置

Claims (6)

1. 駆動用モータと、
   前記駆動用モータに供給される電力を発電する燃料電池と、
   前記駆動用モータに供給される電力を蓄電する二次電池と、
   前記二次電池の充放電を制御する制御装置と、
   を備える電源システムであって、
   前記制御装置は、
   前記二次電池の残存容量が第１目標残存容量に近づくように前記二次電池の充放電を制御する第１充放電制御を実行し、
   要求駆動力が閾値より高くなる高負荷走行が前記電源システムの再起動から所定時間内に行われる可能性が基準より高いか否かを予測し、
   前記高負荷走行が前記電源システムの再起動から前記所定時間内に行われる可能性が前記基準より高いと予測された場合、前記二次電池の残存容量が前記第１目標残存容量より高い第２目標残存容量に近づくように前記二次電池の充放電を制御する第２充放電制御を実行する、
   車両の電源システム。
2. 前記第２目標残存容量は、前記高負荷走行が前記電源システムの再起動から前記所定時間内に行われた場合において前記燃料電池の立ち上がり時間中に前記駆動用モータに前記要求駆動力を出力させるために必要な電力量に対応する残存容量である、
   請求項１に記載の車両の電源システム。
3. 前記制御装置は、前記車両の目的地を示す情報に基づいて、前記高負荷走行が前記電源システムの再起動から前記所定時間内に行われる可能性が前記基準より高いか否かを予測する、
   請求項１または２に記載の車両の電源システム。
4. 前記制御装置は、前記車両の走行ルートを示す情報に基づいて、前記高負荷走行が前記電源システムの再起動から前記所定時間内に行われる可能性が前記基準より高いか否かを予測する、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の車両の電源システム。
5. 前記制御装置は、前記車両が当該車両の目的地に到着する前に前記二次電池の残存容量が前記第２目標残存容量に到達するように、前記第２充放電制御を実行する、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の車両の電源システム。
6. 前記制御装置は、前記電源システムの再起動から前記所定時間内に行われる前記高負荷走行における前記要求駆動力と関連するパラメータに基づいて、前記第２目標残存容量を変化させる、
   請求項１～５のいずれか一項に記載の車両の電源システム。

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