(57)【要約】【課題】燃料電池車の出力電圧を昇圧する昇圧コンバータを停止した状態で走行する場合に昇圧コンバータとインバータの間に接続されたリレーの温度上昇を抑制する。【解決手段】本明細書が開示する燃料電池車は、燃料電池と、昇圧コンバータと、インバータと、リレーと、冷却器と、コントローラを備えている。昇圧コンバータの低圧端は燃料電池に接続されている。インバータの直流入力端は昇圧コンバータの高圧端に接続されている。インバータの交流出力端は走行用のモータに接続されている。リレーは昇圧コンバータとインバータの間に接続されている。リレーは燃料電池と同じ車内空間に配置されている。冷却器は燃料電池を冷却する。コントローラは、昇圧コンバータが停止状態で燃料電池からインバータへ電流が流れている場合、冷却器の冷媒の目標温度を昇圧コンバータが動作しているときの目標温度よりも下げる。【選択図】図１
2020140770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、
低圧端が前記燃料電池に接続されている昇圧コンバータと、
直流入力端が前記昇圧コンバータの高圧端に接続されており、交流出力端が走行用のモータに接続されているインバータと、
前記昇圧コンバータと前記インバータの間に接続されているとともに、前記燃料電池と同じ車内空間に配置されているリレーと、
前記燃料電池を冷却する冷却器と、
前記昇圧コンバータが停止状態で前記燃料電池から前記インバータへ電流が流れている場合、前記冷却器を流れる冷媒の目標温度を前記昇圧コンバータが動作しているときの目標温度よりも下げるコントローラと、
を備えている、燃料電池車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、燃料電池車に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、燃料電池車が開示されている。その燃料電池車は、燃料電池の出力電圧を昇圧して電力変換器に供給する昇圧コンバータを備えている。電力変換器は、昇圧された燃料電池の直流電力を、走行用のモータの駆動電力に変換する。走行用のモータが三相交流モータの場合、電力変換器は、典型的にはインバータである。特許文献１の燃料電池車は、昇圧コンバータと電力変換器の間にリレー回路が接続されている。リレー回路は、昇圧コンバータ（燃料電池）と電力変換器の間を電気的に遮断したり導通させたりする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１８１８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
昇圧コンバータで燃料電池の出力電圧を昇圧するのは、走行用のモータを駆動するのに同じ電力であっても電流が低い方が効率がよいからである。一部のデバイスの不具合など、なんらかの理由で昇圧コンバータを停止しなければならない状態が生じ得る。昇圧しなくても走行用のモータを駆動することは可能である。同じ電力でモータを駆動するとき、燃料電池の出力電圧を昇圧しない場合は昇圧する場合と比較して大きな電流を流さなければならない。燃料電池から走行用のモータまでの電力経路に配置されている電気部品に流れる電流が大きくなるとそれら電気部品の温度が上がる。電力変換器は発熱量の大きいスイッチング素子を有しているので専用の冷却器を備えており、流れる電流が大きくなっても冷却器でスイッチング素子の温度を上限温度以下に保つことができる。しかしながら、昇圧コンバータとインバータの間の電力線やリレー回路などは冷却器を備えておらず、通電電流が正常時よりも高くなると、過度に温度が上昇するおそれがある。本明細書は、燃料電池の出力電圧を昇圧する昇圧コンバータを停止した状態で燃料電池の電力でモータを駆動する場合に、昇圧コンバータとインバータの間に接続されている電力線やリレーの温度上昇を抑制する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一般に、燃料電池は熱容量が大きい上に、発電効率のよい温度範囲は概ね７０℃から８０℃である。従って燃料電池と同じ車内空間に配置されているデバイスの温度は、燃料電池の温度に影響される。また、燃料電池と昇圧コンバータとインバータ、及び、昇圧コンバータとインバータの間に接続されている電力線やリレーなどは、燃料電池と同じ車内空間に配置されることが多い。従って、燃料電池の温度を下げることで、電力線やリレーの温度上昇を抑えることができる。
【０００６】
本明細書が開示する燃料電池車は、燃料電池と、昇圧コンバータと、インバータと、リレーと、冷却器と、コントローラを備えている。昇圧コンバータの低圧端は燃料電池に接続されている。インバータの直流入力端は昇圧コンバータの高圧端に接続されている。インバータの交流出力端は走行用のモータに接続されている。リレーは昇圧コンバータとインバータの間に接続されている。リレーは燃料電池と同じ車内空間に配置されている。冷却器は燃料電池を冷却する。コントローラは、昇圧コンバータが停止状態で燃料電池からインバータへ電流が流れている場合、冷却器を流れる冷媒の目標温度を昇圧コンバータが動作しているときの目標温度よりも下げる。そのような構成により、昇圧コンバータが停止状態で燃料電池からインバータへ電流が流れている場合、リレーの温度上昇を抑制し得る。
【０００７】
昇圧コンバータやインバータが燃料電池と同じ車内空間に配置されている場合、冷却器の冷媒の目標温度を下げることで、昇圧コンバータやインバータの温度上昇を抑える効果も期待できる。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例の燃料電池車のブロック図である。
【図２】実施例の燃料電池車に搭載される冷却器のブロック図である。
【図３】メインバッテリに異常が発生した場合において、コントローラが実行する制御のフローチャートである（１）。
【図４】メインバッテリに異常が発生した場合において、コントローラが実行する制御のフローチャートである（２）。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を参照して実施例の燃料電池車１００を説明する。図１に、燃料電池車１００の電力系のブロック図を示す。実施例の燃料電池車１００は、燃料電池２、ＦＣリレー３、メインバッテリ４、システムメインリレー５、コントローラ７、走行用のモータ８、メインスイッチ９、インバータ１０、ＦＣ昇圧コンバータ２０、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０、ＦＣ系冷却器４０を備えている。コントローラ７は、ＦＣリレー３、システムメインリレー５、ＦＣ昇圧コンバータ２０、及びＦＣ系冷却器４０を制御する。なお、ＦＣは、Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌの略である。
【００１０】
燃料電池２は、ＦＣ昇圧コンバータ２０、ＦＣリレー３、インバータ１０をこの順に介して、モータ８に接続されている。また、燃料電池２は、ＦＣ昇圧コンバータ２０、ＦＣリレー３、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０、システムメインリレー５をこの順に介して、メインバッテリ４に接続されている。メインバッテリ４は、システムメインリレー５、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０、インバータ１０をこの順に介して、モータ８に接続されている。モータ８は三相交流モータであり、燃料電池２の電力、あるいは、メインバッテリ４の電力を電力源として駆動する。
【００１１】
コントローラ７は、燃料電池車１００のメインスイッチ９に接続されている。燃料電池車１００のメインスイッチ９がオフからオンに切り替えられると、コントローラ７はＦＣリレー３を閉じ、ＦＣ昇圧コンバータ２０をインバータ１０及びＤＣ−ＤＣコンバータ３０に接続する。それとともに、コントローラ７はシステムメインリレー５を閉じ、メインバッテリ４をＤＣ−ＤＣコンバータ３０に接続する。燃料電池車１００のメインスイッチ９がオンからオフに切り替えられると、コントローラ７はＦＣリレー３を開き、ＦＣ昇圧コンバータ２０を、インバータ１０及びＤＣ−ＤＣコンバータ３０から切り離す。それとともに、コントローラ７はシステムメインリレー５を開き、メインバッテリ４をＤＣ−ＤＣコンバータ３０から切り離す。図１において、破線矢印線は信号の流れを示している。
【００１２】
本実施例における「燃料電池２」は、複数の燃料電池セルを直列に積層した燃料電池スタックのことを意味する。各燃料電池セルは固体高分子形燃料電池であって、アノード
に水素、カソードに酸素が供給されることにより電気化学反応が起こり発電する。
【００１３】
一般に燃料電池は、出力を急激に変えることが難しい。つまり、モータの電力源として燃料電池のみが搭載された燃料電池車では、ドライバの急激な出力変化要求に対応できないおそれがある。そのため、燃料電池車１００は燃料電池２に加えて、メインバッテリ４を備えている。メインバッテリ４は再充電可能な二次電池であり、例えばニッケル水素電池やリチウムイオン電池である。燃料電池２とメインバッテリ４は、それぞれ、ＦＣ昇圧コンバータ２０、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を介して並列に接続されている。
【００１４】
インバータ１０の交流出力端１２は、モータ８に接続されている。インバータ１０は、ＦＣ昇圧コンバータ２０及びＤＣ−ＤＣコンバータ３０が出力する直流電力を、モータ８の駆動電力である交流電力に変換する。インバータ１０は、モータ８が発電する回生電力（交流電力）を直流電力に変換することもできる。インバータ１０の回路構成はよく知られているので、図示と説明は省略する。
【００１５】
ＦＣ昇圧コンバータ２０は、リアクトル２４と、スイッチング素子２６と、ダイオード２７と、コンデンサ２８を備えている。ＦＣ昇圧コンバータ２０はスイッチング素子２６のスイッチングにより、燃料電池２の直流電力の電圧の昇圧を行うチョッパ型の昇圧コンバータである。ＦＣ昇圧コンバータ２０の低圧端２１（低圧正極端２１ａ、低圧負極端２１ｂ）は、燃料電池２に接続されている。ＦＣ昇圧コンバータ２０の高圧端２２（高圧正極端２２ａ、高圧負極端２２ｂ）は、ＦＣリレー３を介してインバータ１０の直流入力端１１（入力正極端１１ａ、入力負極端１１ｂ）に接続されている。また、ＦＣ昇圧コンバータ２０の高圧端２２は、ＦＣリレー３を介してＤＣ−ＤＣコンバータ３０の高圧端３２（高圧正極端３２ａ、高圧負極端３２ｂ）に接続されている。スイッチング素子２６は、低圧正極端２１ａと低圧負極端２１ｂの間に接続されている。スイッチング素子２６はトランジスタであり、典型的にはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）であるが、他のトランジスタ、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であってもよい。スイッチング素子２６には還流ダイオードが逆並列に接続されている。
【００１６】
リアクトル２４は、低圧正極端２１ａとスイッチング素子２６のコレクタ（ドレイン）の間に接続されている。ダイオード２７は、スイッチング素子２６のコレクタ（ドレイン）とＦＣ昇圧コンバータ２０の高圧正極端２２ａの間に接続されている。より詳しく、スイッチング素子２６のコレクタ（ドレイン）にダイオード２７のアノードが接続されており、ＦＣ昇圧コンバータ２０の高圧正極端２２ａにダイオード２７のカソードが接続されている。コンデンサ２８は、ＦＣ昇圧コンバータ２０の高圧正極端２２ａと高圧負極端２２ｂの間に接続されている。コンデンサ２８は、ＦＣ昇圧コンバータ２０とインバータ１０の間を流れる電流の脈動を抑えるために備えられている。
【００１７】
図１の回路図から理解されるように、ＦＣ昇圧コンバータ２０は、スイッチング素子２６を動作させずとも、低圧端２１から高圧端２２へ電力を通すことができる。ただし、その場合、燃料電池２の出力電圧がそのまま高圧端２２に現れる。
【００１８】
ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、コンデンサ３３、３８と、リアクトル３４と、スイッチング素子３６ａ、３６ｂを備えている。ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、メインバッテリ４の直流電流の電圧を昇圧してインバータ１０に供給する昇圧機能を備えている。またＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、インバータ１０から供給される回生電力（直流電力）や、ＦＣ昇圧コンバータ２０の出力電圧のうちモータ８の駆動に使われなかった電力の電圧を降圧する降圧機能を備えている。すなわちＤＣ−ＤＣコンバータ３０は双方向電圧コンバータである。ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の低圧端３１（低圧正極端３１ａ、低圧負極端３１ｂ）はシステムメインリレー５を介して、メインバッテリ４に接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の高圧端３２（高圧正極端３２ａ、高圧負極端３２ｂ）は、インバータ１０の直流入力端１１に接続されている。スイッチング素子３６ａ、３６ｂは、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の高圧正極端３２ａと高圧負極端３２ｂの間に直列に接続されている。スイッチング素子３６ａ、３６ｂはトランジスタであり、例えばＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴである。スイッチング素子３６ａ、３６ｂには、それぞれ還流ダイオードが逆並列に接続されている。
【００１９】
コンデンサ３３はＤＣ−ＤＣコンバータ３０の低圧正極端３１ａと低圧負極端３１ｂの間に接続されている。リアクトル３４は、コンデンサ３３と、２つのスイッチング素子３６ａ、３６ｂの直列接続の中点の間に接続されている。コンデンサ３８は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の高圧正極端３２ａと高圧負極端３２ｂの間に接続されている。
【００２０】
燃料電池２の出力電圧は、例えば２００ボルト〜３００ボルトである。また、メインバッテリ４の出力電圧は、例えば３００ボルトである。一方で、モータ８の最大駆動電圧は、例えば６００ボルトである。同じ電力でモータ８を駆動する場合、電圧を高くすると、電流を小さくすることができ、効率を高めることができる。それゆえ、燃料電池車１００では、ＦＣ昇圧コンバータ２０が燃料電池２の直流電力の電圧をモータ駆動に適した電圧まで昇圧し、インバータ１０に供給する。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０がメインバッテリ４の直流電力の電圧をモータ駆動に適した電圧まで昇圧し、インバータ１０に供給する。
【００２１】
燃料電池車１００はさらに、ＦＣコンプレッサインバータ１３、水素ポンプインバータ１４、補機用コンバータ１５、室内用エアコンインバータ１６、ＦＣポンプインバータ４１ａ、ヒータ４３を備えている。ヒータ４３は、正確にはＦＣ系冷却器４０に備えられているが、図面の簡略化のため図１の紙面下側に記載している。ヒータ４３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の低圧端３１に接続されている。ヒータ４３の詳細は図２で説明する。
【００２２】
ＦＣコンプレッサインバータ１３は、ＦＣ昇圧コンバータ２０の高圧端２２及びＤＣ−ＤＣコンバータ３０の高圧端３２に接続されている。ＦＣコンプレッサインバータ１３の出力端は、不図示のＦＣコンプレッサに接続されている。ＦＣコンプレッサインバータ１３は、ＦＣ昇圧コンバータ２０及びＤＣ−ＤＣコンバータ３０が出力する電力を、ＦＣコンプレッサの駆動電力に変換する。ＦＣコンプレッサは燃料電池２に接続されており、燃料電池２（より詳細に燃料電池２の各セルのカソード）に酸素を含む空気を供給する。
【００２３】
水素ポンプインバータ１４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の低圧端３１に接続されている。水素ポンプインバータ１４の出力端は、不図示の水素ポンプに接続されている。水素ポンプインバータ１４は、メインバッテリ４の直流電力や、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０が降圧した直流電力を、水素ポンプの駆動電力に変換する。水素ポンプは不図示の水素タンクに接続されている。水素タンクは、燃料電池２における発電の燃料となる水素を貯蔵している。水素タンクは燃料電池２に接続されており、水素ポンプの駆動により燃料電池２（より詳細に燃料電池２の各セルのアノード）に水素を供給する。
【００２４】
補機用コンバータ１５は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の低圧端３１に接続されている。補機用コンバータ１５の出力端は、不図示のサブバッテリに接続されている。補機用コンバータ１５は、メインバッテリ４の直流電力の電圧やＤＣ−ＤＣコンバータ３０が降圧した直流電力を降圧し、サブバッテリの充電を行う。サブバッテリの出力電圧は、メインバッテリ４の出力電圧と比べて低い。例えば、サブバッテリの出力電圧は１２ボルトである。サブバッテリはコントローラ７やシステムメインリレー５などの小電力機器へ電力を供給する。
【００２５】
室内用エアコンインバータ１６は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の低圧端３１に接続されている。室内用エアコンインバータ１６は、メインバッテリ４の直流電力や、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０が降圧した直流電力を、燃料電池車１００の運転席などに冷風又は温風を供給する室内エアコンの駆動電力に変換する。
【００２６】
ＦＣポンプインバータ４１ａは、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の低圧端３１に接続されている。ＦＣポンプインバータ４１ａの出力端はＦＣ系冷却器４０に備えられているＦＣポンプ４１に接続されている。ＦＣポンプインバータ４１ａは、メインバッテリ４の直流電力や、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０が降圧した直流電力を、ＦＣポンプ４１の駆動電力に変換する。ＦＣポンプ４１の詳細は図２で説明する。
【００２７】
燃料電池２には効率の良い動作温度範囲がある。ＦＣ系冷却器４０は、燃料電池２の温度を所定の動作温度範囲に保持する。ＦＣ系冷却器４０は、液体の冷媒により燃料電池２を冷却する液冷式である。なお、「ＦＣ系冷却器４０」と称しているが、燃料電池２の温度が動作温度範囲より低い場合は、ＦＣ系冷却器４０は燃料電池２を暖める。図１ではＦＣ系冷却器４０に備えられている一部の部品を図示省略している。ＦＣ系冷却器４０の詳細は図２を用いて後で説明する。
【００２８】
また、インバータ１０やＦＣ昇圧コンバータ２０、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０はスイッチング素子の駆動により電力変換を行う。電力変換を行うスイッチング素子はパワー半導体素子とも呼ばれる。パワー半導体素子に大電流が流れたときの発熱量は大きい。従って燃料電池車１００は、インバータ１０やＦＣ昇圧コンバータ２０、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を冷却するＥＶ系冷却器５０（図１においては不図示）を備えている。
【００２９】
図２に、燃料電池車１００に備えられているＦＣ系冷却器４０及びＥＶ系冷却器５０のブロック図を示す。ＦＣ系冷却器４０及びＥＶ系冷却器５０は、燃料電池２やＦＣリレー３、コントローラ７、インバータ１０、ＦＣ昇圧コンバータ２０、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０とともに、フロントコンパートメント９０内に配置されている。前述の通りＦＣ系冷却器４０は、燃料電池２を液体の冷媒で冷却する液冷式である。ＥＶ系冷却器５０は、インバータ１０、ＦＣ昇圧コンバータ２０、及びＤＣ−ＤＣコンバータ３０を液体の冷媒で冷却する液冷式である。ＦＣ系冷却器４０及びＥＶ系冷却器５０の冷媒は水、あるいはＬＬＣ（Long Life Coolant）である。図２でも、破線矢印線は信号の流を示している。
【００３０】
ＦＣ系冷却器４０は、ＦＣポンプ４１、温度センサ４２、ヒータ４３、ＦＣラジエータ４４、ＦＣ冷媒流路４５、バルブ４６を備えている。ＦＣ冷媒流路４５はさらにバルブ４６によって、ＦＣラジエータ４４を経由するラジエータ経路４７と、ＦＣラジエータ４４を迂回するバイパス経路４８に分岐している。ラジエータ経路４７の冷媒流下流端とバイパス経路４８の冷媒流下流端は、再びＦＣ冷媒流路４５に接続されている。バルブ４６は、ラジエータ経路４７へ流れる冷媒の流量と、バイパス経路４８へ流れる冷媒の流量の比率を調整する。ＦＣポンプ４１の駆動により、冷媒はＦＣ冷媒流路４５を、燃料電池２、温度センサ４２、ヒータ４３、バルブ４６を通り、バルブ４６の状態に応じてラジエータ経路４７とバイパス経路４８に分流し、その後合流して再びＦＣポンプ４１へと戻る。特にラジエータ経路４７を流れる冷媒は、ＦＣラジエータ４４にて空気と熱交換し冷却される。
【００３１】
ＦＣポンプ４１、温度センサ４２、ヒータ４３、及びバルブ４６はコントローラ７に接続されている。温度センサ４２は、ＦＣ系冷却器４０を流れる冷媒の温度を計測する。温度センサ４２の計測値はコントローラ７に伝達される。ヒータ４３は、ＦＣ系冷却器４０を流れる冷媒を加熱する。ヒータ４３はコントローラ７に接続されている。コントローラ７は、ＦＣ系冷却器４０を流れる冷媒の温度を、燃料電池２の発電効率を高くするために、所定の温度（本実施例においては７０℃〜８０℃）を目標温度として、当該目標温度を保持するようにＦＣポンプ４１、ヒータ４３、及びバルブ４６を制御する。なお、ＦＣラジエータ４４にて冷却される冷媒は、燃料電池車１００の車速や外気温にも依存するため、コントローラ７には不図示の車速センサや外気温センサも接続されている。コントローラ７はそれらの計測値も参照し、ＦＣポンプ４１、ヒータ４３、及びバルブ４６を制御する。
【００３２】
ＥＶ系冷却器５０は、ＥＶポンプ５１と、ＥＶラジエータ５４と、ＥＶ冷媒流路５５を備えている。ＥＶポンプ５１の駆動により、冷媒はＥＶ冷媒流路５５をＥＶラジエータ５４、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０、インバータ１０、ＦＣ昇圧コンバータ２０の順に循環し、再びＥＶポンプ５１へと戻る。ＤＣ−ＤＣコンバータ３０、インバータ１０、ＦＣ昇圧コンバータ２０の熱を吸収して温度が上昇した冷媒は、ＥＶラジエータ５４にて空気と熱交換し冷却される。冷却された冷媒は再びＤＣ−ＤＣコンバータ３０、インバータ１０、ＦＣ昇圧コンバータ２０を流れ、これらを冷却する。
【００３３】
実施例の燃料電池車１００は、燃料電池２の電力、あるいは、メインバッテリ４の電力を電力源として走行する。より具体的に、メインスイッチ９がオフからオンに切り替えられると、コントローラ７はＦＣリレー３及びシステムメインリレー５を閉じる。燃料電池２の電力は、ＦＣ昇圧コンバータ２０及びインバータ１０を介してモータ８の駆動電力に変換される。また、メインバッテリ４の電力は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０及びインバータ１０を介してモータ８の駆動電力に変換される。
【００３４】
先に述べたように、モータ８の駆動電圧を燃料電池２の出力電圧やメインバッテリ４の出力電圧より高めることで、電力効率を向上させている。しかしながら、何らかの不具合により、ＦＣ昇圧コンバータ２０やＤＣ−ＤＣコンバータ３０を停止して通常よりも低い電圧でモータ８を駆動する場合がある。典型的には、燃料電池車１００は、メインバッテリ４で異常が発生した場合、システムメインリレー５を開いてメインバッテリ４をシステムから切り離すとともに、ＦＣ昇圧コンバータ２０を停止して燃料電池２の出力電圧でモータ８を駆動する。先に述べたように、図１で示した回路のＦＣ昇圧コンバータ２０は、スイッチング素子２６を動作させずとも、電力を低圧端２１から高圧端２２へ通すことができる。
【００３５】
以下では記述を簡略化するため、ＦＣ昇圧コンバータ２０が停止状態で燃料電池２からインバータ１０に電流が流れるモードを「スルーモード」、ＦＣ昇圧コンバータ２０が動作状態で燃料電池２からインバータ１０に電流が流れるモードを「通常モード」と称する。
【００３６】
同じ電力でモータ８を駆動する場合、スルーモード時に流れる電流は通常モード時に流れる電流よりも大きくなる。図２に示されているように、インバータ１０、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０、ＦＣ昇圧コンバータ２０には冷却器（ＥＶ系冷却器５０）が備えられており、ある程度の温度上昇には耐えられる。一方、ＦＣ昇圧コンバータ２０とインバータ１０を接続している電力線９１や電力線９１に配置されているＦＣリレー３は、冷却器を備えておらず、流れる電流が大きくなれば温度も上昇する。スルーモード時に電力線９１やＦＣリレー３の温度が過度に上昇するおそれがある。燃料電池車１００の出力を制限すれば、すなわち、電力線９１やＦＣリレー３を流れる電流を制限すれば、ＦＣリレー３の温度上昇は抑制し得るが、燃料電池車１００の走行性能が低下してしまう。燃料電池車１００は、走行に関わるデバイスに何らかの不具合を生じると退避走行モードに移行する。ここでいう退避走行とは、走行に関わるデバイスになんからの不具合が生じたときに制限条件の下で走行を継続することである。退避走行であっても、できるだけ走行性能の低下は避けられるほうがよい。
【００３７】
燃料電池車１００は、スルーモード時の電力線９１やＦＣリレー３の温度上昇を別の手段で抑える。電力線９１とＦＣリレー３は、燃料電池２と同じ車内空間（フロントコンパートメント９０）に配置されている。燃料電池２は、熱容量が大きく、かつ、先に述べたように、通常は動作効率のよい７０℃から８０℃に保持されている。すなわち、ＦＣ系冷却器４０を流れる冷媒の温度は、燃料電池２の発電効率を高くするために７０℃〜８０℃に保持されている。従ってフロントコンパートメント９０の温度は、燃料電池２とＦＣ系冷却器４０を流れる冷媒温度に大きく依存する。燃料電池２とＦＣ系冷却器４０の冷媒の温度を下げることで、フロントコンパートメント９０の温度を下げることができる。すなわち、燃料電池２の温度を下げることにより、すなわち、ＦＣ系冷却器４０を流れる冷媒の温度を下げることにより、電力線９１やＦＣリレー３の温度上昇を抑制し得る。この方法であれば、燃料電池車１００の出力を過度に制限せずに済む。
【００３８】
図３、図４に、スルーモードに移行する際のコントローラ７の処理のフローチャートを示す。図３、図４は、一例として、メインバッテリ４に異常が発生したことによりスルーモードに移行する場合の処理を示している。メインバッテリ４に異常が発生したら、コントローラ７はシステムメインリレー５を開く（ステップＳ１２）。すなわち、メインバッテリ４をＤＣ−ＤＣコンバータ３０等の走行回路系から切り離す。従ってこの状況においては、燃料電池車１００は燃料電池２の電力のみを電力源として走行する。また、メインバッテリ４に異常が生じていることをドライバに示すために、例えば警告ランプが点灯される。
【００３９】
その後コントローラ７は、ＦＣ昇圧コンバータ２０をスルーモードに移行する（ステップＳ１３）。すなわち、コントローラ７はＦＣ昇圧コンバータ２０を停止する。より具体的に、コントローラ７はＦＣ昇圧コンバータ２０に備えられているスイッチング素子２６をオフに維持する。
【００４０】
コントローラ７が燃料電池車１００をスルーモードに移行させたら、コントローラ７は燃料電池車１００の出力上限を決定する（ステップＳ１４）。コントローラ７がステップＳ１４で決定する出力上限は、通常モード時における燃料電池車１００の出力上限よりも小さいが、燃料電池車１００が走行可能な出力の下限値よりも大きい値に設定される。
【００４１】
ステップＳ１４で決定される燃料電池車１００の出力上限は、ＦＣ系冷却器４０の冷却性能に依存してもよい。特に燃料電池車１００の車速が速いほど、また、外気温が低いほど、ＦＣラジエータ４４での冷媒の冷却性能は高い。従って、ステップＳ１４で決定される燃料電池車１００の出力上限は、燃料電池車１００の車速や外気温に依存してもよい。
【００４２】
その後コントローラ７は、ＦＣ系冷却器４０を流れる冷媒の目標温度を通常モード時よりも下げる（ステップＳ１５）。以下では特に断りがない限り、冷媒はすべてＦＣ系冷却器４０を流れる冷媒を考えるため、「ＦＣ系冷却器４０を流れる」との記述を省略する。ステップＳ１５で決定される冷媒の目標温度は、通常モード時において冷媒の目標温度（すなわち７０℃〜８０℃）よりも低い。ただし、冷媒の目標温度を下げすぎてしまうと、燃料電池２の早期劣化などのおそれがある。従ってステップＳ１５で決定される冷媒の目標温度は、電力線９１やＦＣリレー３の温度上昇の抑制と、燃料電池２の早期劣化の抑制を両立し得る温度に設定される。
【００４３】
次にコントローラ７は温度センサ４２の計測値を取得し、ステップＳ１５で決定した冷媒の目標温度と比較する（図４、ステップＳ２１）。温度センサ４２の計測値が冷媒の目標温度よりも高い場合、すなわち、冷媒の温度が冷媒の目標温度よりも高い場合、コントローラ７は冷媒の温度を下げるための処理を実行する（ステップＳ２１：ＹＥＳ、Ｓ２２〜Ｓ２８）。より具体的に、まずコントローラ７は、ヒータ４３の状態を確認する。ヒータ４３が動作中であれば、コントローラ７はヒータ４３を停止する（ステップＳ２２：ＹＥＳ、Ｓ２３）。そしてコントローラ７は、再び冷媒の温度と冷媒の目標温度を比較する（ステップＳ２１）。
【００４４】
ヒータ４３が停止中であれば、次にコントローラ７は、ＦＣポンプ４１に指令する出力指令値を確認する（ステップＳ２２：ＮＯ、Ｓ２４）。コントローラ７がＦＣポンプ４１に指令する出力指令値が大きいほど、冷媒の流量が多くなる。すなわち、ＦＣ系冷却器４０の冷却性能は高くなる。図４では簡単のため、コントローラ７がＦＣポンプ４１に指令する出力指令値を、単に「ポンプ出力」と記載している。コントローラ７がＦＣポンプ４１に指令する出力指令値が最大でなければ、コントローラ７はＦＣポンプ４１に指令する出力指令値を最大に変更する（ステップＳ２４：ＮＯ、Ｓ２５）。そしてコントローラ７は、再び冷媒の温度と冷媒の目標温度を比較する（ステップＳ２１）。
【００４５】
コントローラ７がＦＣポンプ４１に指令する出力指令値が最大であれば、次にコントローラ７は、ラジエータ経路４７とバイパス経路４８それぞれへ流れる冷媒の流量の比率を確認する（ステップＳ２４：ＹＥＳ、Ｓ２６）。図４の「分流比」は、バルブ４６を通る冷媒のうち、ラジエータ経路４７に流れる冷媒の比率を表す量と定義する。「分流比＝１」（すなわち分流比が最大）であるとはバルブ４６を通る冷媒の全量がラジエータ経路４７に流れることを意味し、「分流比＝０．５」であるとは、バルブ４６を通る冷媒のうち半分がラジエータ経路４７、残りの半分がバイパス経路４８に流れることを意味する。コントローラ７は、上記の分流比をバルブ４６に指令しており、コントローラ７は分流比を確認することによりラジエータ経路４７とバイパス経路４８それぞれへ流れる冷媒の流量の比率を確認する。コントローラ７がバルブ４６に指令する分流比が大きいほど、ラジエータ経路４７を通る冷媒の流量が多くなる。すなわち、ＦＣ系冷却器４０の冷却性能が高くなる。コントローラ７がバルブ４６に指令する分流比が最大（すなわち１）でなければ、コントローラ７はバルブ４６に指令する分流比を最大に変更する（ステップＳ２６：ＮＯ、Ｓ２７）。そしてコントローラ７は、再び冷媒の温度と冷媒の目標温度を比較する（ステップＳ２１）。
【００４６】
バルブ４６に指令する分流比が最大であっても冷媒温度が目標温度よりも高い場合、コントローラ７は、燃料電池車１００の出力上限を、ステップＳ１４で決定した出力上限よりも低下させる（ステップＳ２６：ＹＥＳ、Ｓ２８）。冷媒の温度を目標温度まで下げるための制御（ステップＳ２２〜Ｓ２７）を行ったにもかかわらず冷媒の温度が目標温度まで下がらなかった場合は、コントローラ７は、燃料電池車１００の出力を制限する（ステップＳ２８）。冷媒温度が通常モード時の目標温度よりも低い目標温度以下に保持されることで、フロントコンパートメント９０の温度が通常モード時よりも下がるので、電力線９１やＦＣリレー３の温度上昇が抑制される。
【００４７】
コントローラ７は、メインスイッチ９がオフされるか、あるいは、何らかの事情でメインバッテリ４の異常が解消されてスルーモードを解除できるまで、冷媒温度を通常モード時の目標温度よりも低い目標温度以下に維持する（ステップＳ２９：ＮＯ、Ｓ２１）。
【００４８】
以上のとおり、コントローラ７は電力線９１やＦＣリレー３の温度上昇を抑制するために、ＦＣ系冷却器４０の冷媒の温度を、通常時よりも下げることで、燃料電池車１００の出力を過度に制限することなく、電力線９１やＦＣリレー３の温度上昇を抑制することができる。上記の制御を行っても冷媒の温度が目標温度よりも下がらない場合は、コントローラ７は、燃料電池車１００の出力上限をさらに低下させる。これにより、ＦＣリレー３の温度上昇を抑制し得る。
【００４９】
なお、ＦＣ昇圧コンバータ２０、インバータ１０、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０も燃料電池２と同じ車内空間（フロントコンパートメント９０）に配置されている。従って、ＦＣ系冷却器４０の冷媒の温度を下げることで、ＦＣ昇圧コンバータ２０、インバータ１０、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の温度上昇も抑制され得る。
【００５０】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。本実施例ではメインバッテリ４に異常が発生した場合において、ＦＣ昇圧コンバータ２０をスルーモードに移行した（図３のステップＳ１３）後、無条件で図３のステップＳ１４以降の処理を実行する。しかし、ＦＣ昇圧コンバータ２０をスルーモードに移行した後、コントローラ７は温度センサ４２の計測値を取得し、その計測値が所定の閾値温度を超えている場合のみ、図３のステップＳ１４以降の処理を実行してもよい。
【００５１】
燃料電池２の効率的な利用のための温度範囲は、概ね７０℃から８０℃の範囲である。従って、ＦＣ系冷却器４０の冷媒の目標温度も通常はそのような範囲に設定されている。スルーモード時は、冷媒の目標温度は、例えば５０℃に設定される。スルーモード時に燃料電池２の効率は下がるが、モータの出力制限を緩和できる。なお、スルーモードに移行する直前に何からの理由でＦＣ系冷却器４０の冷媒の目標温度がスルーモード時の目標温度よりも下がっていた場合には、例外処理として、図３のステップＳ１５をスキップしてもよい。
【００５２】
本実施例では冷媒の温度を目標温度に下げるために、コントローラ７はＦＣポンプ４１、バルブ４６を制御した。従って、例えば仮にＦＣポンプ４１が動作不良となっていても、バルブ４６を制御することにより冷媒の温度を下げることが可能である。逆に仮にバルブ４６が動作不良となっていても、ＦＣポンプ４１を制御することにより冷媒の温度を下げることが可能である。
【００５３】
実施例では図４のステップＳ２４においてＦＣポンプ４１の出力が最大でない場合、ステップＳ２５でＦＣポンプ４１の出力をすぐに最大にした。しかし、例えば、ステップＳ２１で取得した冷媒の温度と目標温度の差に応じて、コントローラ７はＦＣポンプ４１の出力を調整してもよい。また、ステップＳ２６における分流比の決定についても同様である。すなわち、例えば、ステップＳ２１で取得した冷媒の温度と目標温度の差に応じて、コントローラ７はバルブ４６の分流比を調整してもよい。
【００５４】
実施例において「スルーモード」とは、昇圧コンバータ２０を停止することで実現している。昇圧コンバータを昇圧比１で動作させることも、実質的には昇圧コンバータ２０を停止していることと等価である。従って、本明細書における「昇圧コンバータを停止する」とは、昇圧比１で昇圧コンバータを動作させることも含むものである。
【００５５】
本実施例におけるＦＣ昇圧コンバータ２０が「昇圧コンバータ」の一例に相当する。ＦＣリレー３が「リレー」の一例に相当する。フロントコンパートメント９０が「車内空間」の一例に相当する。
【００５６】
以上、本明細書が開示する技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独で、あるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００５７】
２：燃料電池
３：ＦＣリレー
４：メインバッテリ
５：システムメインリレー
７：コントローラ
８：モータ
１０：インバータ
２０：ＦＣ昇圧コンバータ
３０：ＤＣ−ＤＣコンバータ
４０：ＦＣ系冷却器
４１：ＦＣポンプ
４２：温度センサ
４３：ヒータ
４４：ラジエータ
４６：バルブ
５０：ＥＶ系冷却器
９０：フロントコンパートメント
１００：燃料電池車
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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