(57)【要約】【課題】燃料電池における実際の凍結状態を、より正確に、走行許可の判定結果に反映させる技術を提供する。【解決手段】燃料電池車両に対して始動の指示が入力された際に、燃料電池の発電を開始させると共に、燃料電池の出力電流を用いて、始動の指示が入力された後の発電電荷量を検出し、燃料電池の温度が氷点下であり、且つ、発電電荷量が予め定めた基準値未満の場合において、燃料電池車両の走行を許可できないと判定し、燃料電池の温度が氷点を超える場合と、燃料電池の温度が氷点下であり、且つ、発電電荷量が基準値以上である場合と、において、燃料電池車両を走行可能状態にする。【選択図】図３
2020014352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を搭載する燃料電池車両であって、
前記燃料電池の温度を測定可能な温度センサと、
前記燃料電池の出力電圧が目標電圧よりも低下したときに、前記燃料電池の出力電流を制限する出力制限部と、
前記燃料電池車両の走行状態を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記燃料電池車両に対して始動の指示が入力された際に、前記燃料電池の発電を開始させると共に、前記燃料電池の出力電流を用いて、前記始動の指示が入力された後の前記燃料電池における発電電荷量を検出し、
前記温度センサが検出した前記燃料電池の温度が氷点下であり、且つ、前記発電電荷量が予め定めた基準値未満の場合において、前記燃料電池車両の走行を許可できないと判定し、
前記温度センサが検出した前記燃料電池の温度が氷点を超える場合と、前記温度センサが検出した前記燃料電池の温度が氷点下であり、且つ、前記発電電荷量が前記基準値以上である場合と、において、前記燃料電池車両を走行可能状態にする
燃料電池車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池車両は、種々の温度条件下で始動されることが想定される。燃料電池は、一般に、発電に伴って生成水を生じるため、燃料電池内の反応ガス流路で液水が滞留する場合がある。氷点下の温度条件下で燃料電池車両が始動される際に、燃料電池内に滞留した液水が凍結していると、燃料電池内において反応ガスが十分に流通できないため、燃料電池の発電に支障が生じる可能性がある。そのため、従来、低温条件下での始動時の対策として、燃料電池車両の始動時に冷媒の出口温度が氷点下であるか否かを判定し、氷点下の場合には、冷媒の出口温度が予め定めた条件を満たした場合に、燃料電池車両に対して走行許可を出すシステムを搭載することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１９５０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した従来知られるシステムでは、燃料電池内を循環する冷却媒体の出口温度を、燃料電池の凍結状態を表わす指標として間接的に用いて、燃料電池車両の走行許可の判定を行なっている。そのため、実際の凍結状態が正確に走行許可の判定結果に反映されない可能性があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
本発明の一形態によれば、燃料電池を搭載する燃料電池車両が提供される。この燃料電池車両は、前記燃料電池の温度を測定可能な温度センサと、前記燃料電池の出力電圧が目標電圧よりも低下したときに、前記燃料電池の出力電流を制限する出力制限部と、前記燃料電池車両の走行状態を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記燃料電池車両に対して始動の指示が入力された際に、前記燃料電池の発電を開始させると共に、前記燃料電池の出力電流を用いて、前記始動の指示が入力された後の前記燃料電池における発電電荷量を検出し、前記温度センサが検出した前記燃料電池の温度が氷点下であり、且つ、前記発電電荷量が予め定めた基準値未満の場合において、前記燃料電池車両の走行を許可できないと判定し、前記温度センサが検出した前記燃料電池の温度が氷点を超える場合と、前記温度センサが検出した前記燃料電池の温度が氷点下であり、且つ、前記発電電荷量が前記基準値以上である場合と、において、前記燃料電池車両を走行可能状態にする。
この形態の燃料電池車両によれば、燃料電池の温度が氷点下であるときに、始動の指示により燃料電池の発電を開始してからの発電電荷量に基づいて、燃料電池の走行を許可できないとするか、燃料電池を走行可能状態にするか、を判断している。すなわち、燃料電池の発電電荷量が基準値未満であれば、凍結により水素供給不足になって燃料電池の出力が得られず出力電流が制限されたと考えられるため、燃料電池が凍結状態であることにより走行を許可できないと判断する。このように、燃料電池の低温始動時には、燃料電池内で実際に生じる現象に基づいて凍結判定することにより、燃料電池内を循環する冷媒温度等に基づいて間接的に凍結状態を推定する場合に比べて正確に凍結判定を行ない、その結果を走行許可の判定に反映させることができる。
本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池車両の制御方法、その制御方法を実現するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】燃料電池車両の概略構成を表わすブロック図である。
【図２】制御部を機能ブロックによって示した説明図である。
【図３】走行可否判定処理ルーチンを表わすフローチャートである。
【図４】暖機運転開始後に発電電荷量が変化する様子を表わす説明図である。
【図５】走行可否判定処理ルーチンを表わすフローチャートである。
【図６】暖機運転開始後に発電電荷量が変化する様子を表わす説明図である。
【図７】制御部を機能ブロックによって示した説明図である。
【図８】走行可否判定処理ルーチンを表わすフローチャートである。
【図９】走行可否判定処理ルーチンを表わすフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
Ａ．第１実施形態：
（Ａ−１）燃料電池車両の全体構成：
図１は、本発明に係る第１実施形態としての燃料電池車両２０の概略構成を表わすブロック図である。燃料電池車両２０は、車体２２に、車両の駆動力を発生するモータ１７０と、燃料電池１００を備える燃料電池システム３０と、燃料電池車両２０を駆動するための電力を供給可能な二次電池１７２と、制御部２００と、を搭載する。燃料電池車両２０では、燃料電池１００および二次電池１７２の各々が単独で、あるいは、燃料電池１００および二次電池１７２の双方から同時に、モータ１７０を含む負荷に対して電力を供給可能となっている。燃料電池１００と、モータ１７０を含む負荷との間は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４および配線１７８を介して接続されており、二次電池１７２と、モータ１７０を含む負荷との間は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７４および配線１７８を介して接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４とＤＣ／ＤＣコンバータ１７４とは、配線１７８に対して並列に接続されている。
【０００９】
燃料電池システム３０は、燃料電池１００に加えて、水素タンク１１０を含む水素ガス供給部１２０と、コンプレッサ１３０を含む空気供給部１４０と、を備える。また、燃料電池システム３０は、燃料電池１００の温度を所定範囲に保つための冷媒を燃料電池１００内に流通させる図示しない冷媒循環部を、さらに備えている。
【００１０】
燃料電池１００は、単セルが複数積層されたスタック構成を有している。本実施形態の燃料電池１００は、固体高分子形燃料電池であるが、他種の燃料電池を用いてもよい。燃料電池１００を構成する各単セルでは、電解質膜を間に介して、アノード側に燃料ガスである水素が流れる流路（以後、アノード側流路とも呼ぶ）が形成され、カソード側に酸化ガスである空気が流れる流路（以後、カソード側流路とも呼ぶ）が形成されている。燃料電池１００とＤＣ／ＤＣコンバータ１０４とを接続する配線１７８には、燃料電池１００の出力電圧を検出する電圧センサ１０２と、燃料電池１００の出力電流を検出する電流センサ１０３と、が設けられている。さらに、燃料電池１００には、燃料電池１００の温度を測定可能な温度センサ１０５が設けられている。温度センサ１０５は、例えば、既述した冷媒の流路に設けられて、燃料電池１００内を循環した後に燃料電池１００から排出される冷媒の温度を検出する温度センサとすることができる。あるいは、温度センサ１０５として、燃料電池１００の内部温度を直接検出するセンサを用いてもよい。さらに、燃料電池１００には、燃料電池１００を構成する各々の単セルの出力電圧を検出して、負電圧を生じている単セルを検出するために用いる図示しないセルモニタが設けられている。電圧センサ１０２、電流センサ１０３、温度センサ１０５、およびセルモニタの検出信号は、制御部２００に出力される。
【００１１】
水素ガス供給部１２０が備える水素タンク１１０は、例えば、高圧の水素ガスを貯蔵するタンクとすることができる。水素ガス供給部１２０は、水素タンク１１０から燃料電池１００に到る水素供給流路１２１と、未消費の水素ガス（アノードオフガス）を水素供給流路１２１に循環させる循環流路１２２と、アノードオフガスを大気放出するための水素放出流路１２３と、を備える。水素ガス供給部１２０において、水素タンク１１０に貯蔵された水素ガスは、水素供給流路１２１の開閉バルブ１２４の流路開閉と、減圧バルブ１２５での減圧を経て、減圧バルブ１２５の下流の水素供給機器１２６（例えば、インジェクタ）から、燃料電池１００のアノード側流路に供給される。循環流路１２２を循環する水素の圧力は、循環ポンプ１２７によって調節される。水素供給機器１２６および循環ポンプ１２７の駆動量は、圧力センサ１２８が検出した循環水素の圧力を参照しつつ、負荷要求に応じて制御部２００によって調節される。
【００１２】
なお、循環流路１２２を流れる水素ガスの一部は、循環流路１２２から分岐した水素放出流路１２３の開閉バルブ１２９の開閉調整を経て、所定のタイミングで大気放出される。これにより、循環流路１２２内を循環する水素ガス中の水素以外の不純物（水蒸気や窒素など）を流路外に排出することができ、燃料電池１００に供給される水素ガス中の不純物濃度の上昇を抑制することができる。上記した開閉バルブ１２４の開閉のタイミングは、制御部２００によって調節される。
【００１３】
空気供給部１４０は、コンプレッサ１３０の他に、第１の空気流路１４１、第２の空気流路１４５、第３の空気流路１４６、分流弁１４４、空気放出流路１４２、背圧弁１４３、および流量センサ１４７を備える。第１の空気流路１４１は、コンプレッサ１３０が取り込んだ空気の全量が流れる流路である。第２の空気流路１４５および第３の空気流路１４６は、第１の空気流路１４１から分岐して設けられている。分流弁１４４は、第１の空気流路１４１が第２の空気流路１４５および第３の空気流路１４６に分岐する部位に設けられており、この分流弁１４４の開弁状態を変更することにより、第１の空気流路１４１から第２の空気流路１４５または第３の空気流路１４６へと流れる空気の分配割合を変更可能となっている。第２の空気流路１４５の一部は、燃料電池１００内においてカソード側流路を形成している。第３の空気流路１４６は、燃料電池１００を経由することなく空気を導くバイパス流路である。第２の空気流路１４５と第３の空気流路１４６とは合流して、空気放出流路１４２となる。背圧弁１４３は、第２の空気流路１４５において、カソード側流路よりも下流側であって、第３の空気流路１４６との合流箇所より上流側に設けられた絞り弁である。背圧弁１４３の開度を調節することにより、燃料電池１００におけるカソード側流路の背圧を変更することができる。空気放出流路１４２は、第３の空気流路１４６を通過した空気と共に、第２の空気流路１４５を通過した空気（カソードオフガス）を大気放出するための流路である。空気放出流路１４２には、既述した水素放出流路１２３が接続されており、水素放出流路１２３を介して放出される水素は、大気放出に先立って、空気放出流路１４２を流れる空気によって希釈される。流量センサ１４７は、第１の空気流路１４１に設けられて、第１の空気流路１４１を介して取り込まれる空気の総流量を検出する。
【００１４】
空気供給部１４０において、コンプレッサ１３０の駆動量、分流弁１４４の開弁状態、および、背圧弁１４３の開度から選択される少なくとも１つの条件を変更することにより、燃料電池１００のカソード側流路に供給される空気の流量(酸素流量）を調節することができる。コンプレッサ１３０の駆動量、分流弁１４４の開弁状態、および、背圧弁１４３の開度は、制御部２００によって調節される。なお、空気供給部１４０は、例えば第１の空気流路１４１において、燃料電池１００に供給するための空気を加湿する加湿装置を備えることとしてもよい。
【００１５】
二次電池１７２は、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池で構成することができる。二次電池１７２には、二次電池モニタ１７３が設けられている。二次電池モニタ１７３は、二次電池１７２の出力可能状態として、二次電池１７２の残存容量、および、二次電池１７２に許容される出力電力の最大値である最大出力（以下、二次電池出力Ｗｏｕｔとも呼ぶ）を検出する。検出された二次電池１７２の出力可能状態は、制御部２００に出力される。
【００１６】
二次電池１７２の残存容量は、二次電池１７２がどの程度充電されているかを示す指標である。二次電池モニタ１７３は、例えば、二次電池１７２における充電および放電の電流値と時間とを積算することにより、残存容量を検出することとすればよい。あるいは、二次電池１７２の電圧を用いて残存容量を求めることとしてもよい。
【００１７】
二次電池出力Ｗｏｕｔは、二次電池１７２の劣化を抑制しつつ二次電池１７２から電力供給する場合の出力電力の最大値であり、二次電池１７２の残存容量と温度とに依存する。一般に、二次電池１７２の残存容量が大きければ、二次電池出力Ｗｏｕｔは大きく、二次電池１７２の残存容量が小さければ、二次電池出力Ｗｏｕｔは小さくなる。また、二次電池１７２の温度が低いほど、二次電池出力Ｗｏｕｔは小さくなり、二次電池１７２の温度が高いほど、二次電池出力Ｗｏｕｔは大きくなる傾向にある。そのため、例えば、二次電池１７２の残存容量と温度と二次電池出力Ｗｏｕｔとの関係を、予め実験等により求めてマップとして記憶しておき、このマップを参照して、二次電池１７２の残存容量と温度とに基づいて、二次電池出力Ｗｏｕｔを求めればよい。ただし、二次電池１７２の残存容量が二次電池１７２の通常動作の範囲内の値であれば、二次電池出力Ｗｏｕｔへの残存容量の影響は少なく、二次電池出力Ｗｏｕｔは、ほぼ温度のみに依存する。そのため、二次電池出力Ｗｏｕｔは、二次電池１７２の温度のみを用いて求めてもよい。図１では、二次電池１７２が二次電池モニタ１７３を備えることとして記載しているが、二次電池モニタ１７３が実行する上記機能は、例えば制御部２００が備えていてもよい。
【００１８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４は、制御部２００の制御信号を受けて、燃料電池１００の出力状態を変更する機能を有している。具体的には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４は、燃料電池１００から上記負荷に向けて電流および電圧を取り出して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４におけるスイッチング制御によって、燃料電池１００から取り出す電流および電圧を制御する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４は、燃料電池１００が発電した電力をモータ１７０等の負荷に供給する際に、燃料電池１００の出力電圧を、上記負荷で利用可能な電圧に昇圧する。
【００１９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１７４は、二次電池１７２の充放電を制御する充放電制御機能を有しており、制御部２００の制御信号を受けて二次電池１７２の充放電を制御する。この他、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７４は、出力側の目標電圧を制御部２００の制御下で設定することにより、二次電池１７２の蓄電電力の引出とモータ１７０への電圧印加とを行い、電力引出状態とモータ１７０に掛かる電圧レベルを可変に調整する。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７４は、二次電池１７２において充放電を行なう必要のないときには、二次電池１７２と配線１７８との接続を切断する。
【００２０】
制御部２００は、論理演算を実行するＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたいわゆるマイクロコンピュータで構成される。制御部２００は、水素ガス供給部１２０や空気供給部１４０が備える既述したセンサの他、アクセル開度センサ１８０、シフトポジションセンサ、車速センサ、および外気温センサ等、種々のセンサから検出信号を取得して、燃料電池車両２０に係る種々の制御を行なう。例えば、制御部２００は、アクセル開度センサ１８０の検出信号等に基づいて負荷要求の大きさを求め、負荷要求に応じた電力が燃料電池１００と二次電池１７２との少なくとも一方から得られるように、各部に駆動信号を出力する。具体的には、燃料電池１００から電力を得る場合には、所望の電力が燃料電池１００から得られるように、水素ガス供給部１２０や空気供給部１４０からのガス供給量を制御する。また、制御部２００は、燃料電池１００と二次電池１７２のうちの少なくとも一方からモータ１７０等の負荷に対して所望の電力が供給されるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４、１７４を制御する。なお、制御部２００は、さらにタイマを備えており、種々の信号を入力した後、あるいは、種々の処理を実行した後の、経過時間を計測可能となっている。
【００２１】
（Ａ−２）始動時の制御：
図２は、制御部２００を、制御部２００が実行する機能の一部を表わす機能ブロックによって示した説明図である。制御部２００は、機能ブロックとして、電荷検出部２１０、凍結判定部２２０、走行判定部２３０、走行制御部２４０、発電制御部２５０、および出力制限部２６０を備える。本実施形態の燃料電池車両２０は、低温条件下で始動する際には、暖機運転を行ないつつ、燃料電池１００内の反応ガス流路が凍結しているか否かを判定し、その結果に基づいて、燃料電池車両２０が走行可能であるか否かを判定している。反応ガス流路が凍結している状態で燃料電池１００の発電を行なうと、燃料電池１００内で反応ガスが十分に流通できないために、発電に支障が生じる可能性があるためである。図２に示す機能ブロックは、このような動作の実行に関与する。以下では、燃料電池車両２０の始動時の動作について説明する。
【００２２】
図３は、燃料電池車両２０の始動時に、制御部２００のＣＰＵで実行される走行可否判定処理ルーチンを表わすフローチャートである。本ルーチンは、燃料電池車両２０を走行可能にするために燃料電池システム３０を始動させる指示が入力されたとき、具体的には、運転者によりスタートスイッチ２５（図２参照）が押されたときに、起動される。
【００２３】
本ルーチンが起動されると、制御部２００のＣＰＵは、燃料電池１００の発電制御を行なって、燃料電池１００の暖機運転を開始させる（ステップＳ１００）。暖機運転とは、燃料電池１００の温度が、定常状態として予め定めた温度範囲に達するように、燃料電池１００を積極的に昇温させる運転状態を指す。始動時における燃料電池１００の温度が氷点下である場合には、まず、燃料電池１００の温度が氷点を超えるように、暖機運転が行なわれる。暖機運転によって燃料電池１００の温度が氷点を超えた後、あるいは、始動時における燃料電池１００の温度が氷点を超える低温条件である場合には、燃料電池１００の温度が、定常状態として予め定めた温度範囲に達するように、暖機運転が行なわれる。燃料電池１００の温度が氷点を超える低温条件で実行される暖機運転では、燃料電池１００が氷点下のときに実行される暖機運転に比べて、より多くの電力が燃料電池１００から出力可能となる。
【００２４】
暖機運転としては、例えば、燃料電池１００に供給する酸化ガス流量を制御して酸素濃度過電圧を増大させることにより、燃料電池１００の発電損失を増やし、自己発熱によって昇温させる方法を採用することができる。ステップＳ１００の動作は、発電制御部２５０が実行する（図２参照）。
【００２５】
ステップＳ１００において暖機運転が開始されると、暖機運転と共に、燃料電池１００の出力状態に基づいて燃料電池１００の出力電流を制限する制御が行なわれる。暖機運転の際には、既述したように自己発熱が多くなるように、燃料電池１００の発電ポイント、すなわち燃料電池１００の目標電圧および目標電流が設定される。そして、設定された発電ポイントにて暖機運転を行なう際に、燃料電池１００内の燃料ガス流路が凍結していると、アノードに供給される水素が不足して、凍結が生じた単セルにおいて負電圧が発生する。このような状態で暖機運転を続行すると、燃料電池１００が損傷する等の不都合が生じる可能性がある。本実施形態では、負電圧の単セルが検出されたときには、出力電流を制限して発電量を抑制し、上記不都合を抑えている。このような出力電流を制限する制御は、制御部２００の出力制限部２６０が実行している（図２参照）。出力制限部２６０は、負電圧の単セルが検出されたときには、予め定めた上限値以下に出力電流が制限されるように、発電制御部２５０が設定する暖機運転時の運転ポイントを変更させる。なお、上記した出力電流の制限は、負電圧の単セルの検出時に限らず、アノードに供給される水素が不足する単セルの存在を検知したときに行なえばよい。例えば、燃料電池１００から取り出す電流に対して交流信号を重畳し、交流インピーダンス法によって燃料電池１００のインピーダンスを検出すればよい。そして、低周波数（例えば、１〜１００Ｈｚ）の交流信号を印加したときの燃料電池１００のインピーダンスの値が、予め定めた基準値よりも大きくなったときに、水素が不足する単セルが生じていると判断して、出力電流を制限してもよい。上記のように低周波数の交流信号を重畳する場合には、得られるインピーダンスは、抵抗成分に加えて、ガスの移動抵抗を反映するリアクタンスをさらに含むため、このような判断が可能になる。
【００２６】
ステップＳ１００で暖機運転を開始すると、制御部２００は、温度センサ１０５から燃料電池１００の温度を取得して、燃料電池１００の温度が氷点下であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０において、常圧の環境下では、燃料電池１００の温度が０℃以下であるか否かを判断する。大気圧がより低い高地等で燃料電池車両２０を用いる場合には、使用環境の大気圧に応じて、ステップＳ１１０における比較対象としての氷点を、適宜変更すればよい。使用環境における大気圧は、燃料電池車両２０に大気圧センサを設けて直接検出してもよく、あるいは、燃料電池車両２０の位置情報に基づいて、燃料電池車両２０が位置する場所の標高から推定してもよい。
【００２７】
ステップＳ１１０で、燃料電池１００の温度が氷点を超えていると判定すると（ステップＳ１１０：ＮＯ）、制御部２００はステップＳ１３０に移行し、燃料電池車両２０の走行を可能にして、本ルーチンを終了する。ステップＳ１３０については、後述する。
【００２８】
ステップＳ１１０で、燃料電池１００の温度が氷点下であると判定すると（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、制御部２００は、燃料電池１００の発電電荷量が、予め定めた基準値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。燃料電池１００の発電電荷量は、燃料電池車両２０に対して始動の指示が入力された後の燃料電池１００の出力電流と時間との積を積分することにより求めることができる。燃料電池１００の発電電荷量は、電流センサ１０３の検出信号を入力された電荷検出部２１０が算出する。凍結判定部２２０は、温度センサ１０５から検出信号を入力されてステップＳ１１０の判断を行なうと共に、電荷検出部２１０から燃料電池１００の発電電荷量を受信して、ステップＳ１２０の判断を行なう。
【００２９】
図４は、燃料電池１００の暖機運転開始後に、燃料電池１００の発電電荷量が変化する様子を表わす説明図である。横軸は時間を表わし、縦軸は発電電荷量を表わす。燃料電池システム３０の始動時、すなわち、暖機運転開始時の時間を時間ｔ１として示している。凍結が生じていない正常時には、燃料電池１００の発電電荷量は、時間の経過と共に増加する。これに対して、凍結が生じている場合には、発電電荷量が電荷量αに達するまでは、正常時と同じように発電電荷量が増加するが、その後、発電電荷量の増加の程度が大きく抑えられる。電荷量αとは、始動時に燃料電池１００の内部に残留する水素を用いて発電可能な電荷量を表わす。燃料電池１００の内部に残留する水素を用いて発電を行なった後は、凍結が生じている場合には、アノードに供給される水素量が不足して、既述したように燃料電池１００の出力電流が制限されるため、発電電荷量の増加の程度が大きく抑えられる。
【００３０】
本実施形態では、ステップＳ１２０での判断に用いる基準値として、電荷量βが用いられている。電荷量βは、燃料電池１００内の凍結を解消できる可能性が十分に高くなる程度の熱を発生するまでに燃料電池１００から得られる発電電荷量として、予め定められている。そのため、ステップＳ１２０において発電電荷量が電荷量β以上であれば、燃料電池１００は凍結していないと判断することができ、発電電荷量が電荷量β未満であれば、燃料電池１００は凍結していると判断することができる。ステップＳ１２０の動作は、燃料電池１００内の反応ガスの流路が凍結しているか否かを判定する凍結判定の動作ということができる。
【００３１】
ステップＳ１２０において、発電電荷量が電荷量β未満の場合には（ステップＳ１２０：ＮＯ）、制御部２００は、ステップＳ１２０の動作を繰り返す。このようにして、暖機運転を続行しつつ、ステップＳ１２０の動作を繰り返すと、暖機運転に伴う発熱により、燃料電池１００の凍結が次第に解消される。このようにして暖機運転が続行されて発電電荷量が電荷量β以上となったとき、あるいは、始動時から燃料電池１００が凍結しておらず、発電電荷量が速やかに電荷量β以上となったときには（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、燃料電池１００が凍結状態に該当しないと判定されて、制御部２００は、燃料電池車両２０の走行を可能にして（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。
【００３２】
ステップＳ１３０の動作は、走行判定部２３０および走行制御部２４０において実行される。走行判定部２３０は、燃料電池１００の温度が氷点を超える場合に（ステップＳ１１０：ＮＯ）、燃料電池車両２０の走行を許可できると判定する。また、走行判定部２３０は、燃料電池１００の温度が氷点下であり、且つ、凍結判定部２２０によって、燃料電池１００が凍結状態ではないと判定された場合に（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、燃料電池車両２０の走行を許可できると判定する。そして、この場合には、走行制御部２４０が、燃料電池車両２０の走行状態を制御して、燃料電池車両２０を走行可能状態にする。具体的には、走行制御部２４０は、運転席前方に配置されたインストルメントパネル等に設けられた、燃料電池車両２０が走行可能であることを示すインジケータ（ＲＥＡＤＹインジケータとも呼ぶ）を点灯させて、運転者に、燃料電池車両２０が走行可能であることを報知する。そして、走行制御部２４０は、アクセル開度等に基づく負荷要求に従って、燃料電池１００および二次電池１７２を電源として用いる走行を行なう制御を開始する。ただし、燃料電池１００の温度が、定常状態として予め定めた温度範囲に達するまでは、燃料電池１００において発熱を優先する発電を行なうことにより、燃料電池１００の出力を抑えた制御が行なわれる。
【００３３】
なお、走行判定部２３０は、燃料電池１００の温度が氷点下であり（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、発電電荷量が電荷量β未満であって凍結判定部２２０によって燃料電池１００が凍結状態であると判定されているときには（ステップＳ１２０：ＮＯ）、燃料電池車両２０の走行を許可できないと判定して、待機する。
【００３４】
以上のように構成された本実施形態の燃料電池車両２０によれば、燃料電池１００の温度が氷点下であるときに、始動の指示により燃料電池１００の発電を開始してからの発電電荷量に基づいて、燃料電池１００の走行を許可できないとするか、燃料電池１００を走行可能状態にするか、を判断している。すなわち、燃料電池１００の発電電荷量が予め定めた基準値未満であれば、凍結により水素供給不足になって燃料電池１００の出力が得られず出力電流が制限されたと考えられるため、燃料電池１００が凍結状態であることにより、燃料電池車両２０の走行を許可できないと判断する。このように、燃料電池１００の低温始動時には、燃料電池１００内で実際に生じる現象に基づいて凍結判定することにより、燃料電池１００内を循環する冷媒温度等に基づいて間接的に凍結状態を推定する場合に比べて、正確に凍結判定することができる。その結果、正確な凍結判定の結果を走行許可の判定に反映させ、より適切に走行制御を行なうことが可能になる。
【００３５】
Ｂ．第２実施形態：
図５は、第２実施形態の燃料電池車両２０の始動時に、燃料電池車両２０の制御部２００において実行される走行可否判定処理ルーチンを表わすフローチャートである。第２実施形態の燃料電池車両２０は、図１および図２に示す第１実施形態の燃料電池車両２０と同様の構成を有するため、共通する部分には同じ参照番号を付して、詳しい説明を省略する。図５に示す走行可否判定処理ルーチンは、第１実施形態における図３の走行可否判定処理ルーチンに代えて実行される。図５において、図３と共通する工程には、同じステップ番号を付して詳しい説明を省略する。
【００３６】
スタートスイッチ２５の操作により始動の指示が入力されて、本ルーチンが起動されると、制御部２００のＣＰＵは、燃料電池１００の暖機運転を開始させ（ステップＳ１００）、その後、燃料電池１００の温度が氷点下であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。そして、燃料電池１００の温度が氷点を超えると判定される場合には（ステップＳ１１０：ＮＯ）、燃料電池１００は凍結状態ではないと判定されるため、ステップＳ１３０に移行し、燃料電池車両２０の走行を可能にして、本ルーチンを終了する。燃料電池１００の温度が氷点下であると判定される場合には（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、制御部２００は、始動からの発電電荷量が基準値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。始動からの発電電荷量が基準値以上である場合には（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、燃料電池１００が凍結状態ではないと判定されるため、制御部２００は、燃料電池車両２０の走行を可能にして（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。
【００３７】
本実施形態では、始動からの発電電荷量が基準値未満である場合に（ステップＳ１２０：ＮＯ）、第１実施形態の様に単にステップＳ１２０の動作を繰り返すのではなく、始動時の発電開始からの経過時間が、予め定めた基準時間を経過したか否かをさらに判定する（ステップＳ１４０）。
【００３８】
図６は、燃料電池１００の暖機運転開始後に、燃料電池１００の発電電荷量が変化する様子を表わす説明図である。図４と同様に、横軸は時間を表わし、縦軸は発電電荷量を表わし、暖機運転開始時の時間を時間ｔ１として示している。図４で説明したように、燃料電池１００が凍結しているときには、始動時に燃料電池１００の内部に残留する水素を消費した後には、燃料電池１００の発電電荷量は、大きく抑えられる。本実施形態の凍結判定部２２０は、凍結判定を行なう際に、発電電荷量の基準値である電荷量βに加えて、予め定めた基準時間Ｔを用いている。
【００３９】
ステップＳ１２０において、発電電荷量が基準値である電荷量β未満であると判断すると（ステップＳ１２０：ＮＯ）、制御部２００の凍結判定部２２０は、発電開始（ｔ１）から、予め定めた基準時間（Ｔ）が経過したか否かを判定する（ステップＳ１４０）。図６では、時間ｔ２における発電開始からの経過時間（ｔ２−ｔ１）が、基準時間Ｔである様子を示している。
【００４０】
基準時間Ｔが経過していないときには（ステップＳ１４０：ＮＯ）、制御部２００は、ステップＳ１２０に戻って、発電電荷量が基準値以上であるか否かの判断を行なう。ステップＳ１２０およびステップＳ１４０の動作を繰り返し、基準時間Ｔが経過するまでに、ステップＳ１２０において発電電荷量が電荷量β以上であると判断されれば、制御部２００は、燃料電池１００が凍結状態ではなくなったと判断して、ステップＳ１３０に移行して車両走行可能にする。発電電荷量が電荷量β未満である状態が基準時間Ｔ以上継続したときには（ステップＳ１４０：ＹＥＳ）、制御部２００の凍結判定部２２０は、燃料電池１００が凍結状態であると判定する（ステップＳ１５０）。この場合には、走行判定部２３０は、燃料電池１００の走行を許可できないと判定し、走行制御部２４０は、燃料電池システム３０を停止させて（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。
【００４１】
ステップＳ１６０で燃料電池システム３０を停止させる際には、走行制御部２４０は、既述したＲＥＡＤＹインジケータが消灯している状態を維持する。そして、インストルメントパネルに設けたディスプレイ等に、凍結により燃料電池システム３０が停止したため走行できないことを報知するための表示を行なう。
【００４２】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、始動の指示により暖機運転を開始してからの、燃料電池１００の発電電荷量に基づいて、燃料電池１００が凍結状態であるか否かの凍結判定を行なっている。このように、凍結時に燃料電池１００内で実際に生じる現象に基づいて凍結判定することにより、燃料電池１００内を循環する冷媒温度等に基づいて間接的に凍結状態を推定する場合に比べて正確に凍結判定を行ない、その結果を走行許可の判定に反映させることができる。
【００４３】
さらに、本実施形態では、凍結判定部２２０が凍結判定する際に、発電電荷量が電荷量β未満である状態が、基準時間Ｔ以上継続するときには、凍結状態であると判定し、発電電荷量が基準時間Ｔ内に電荷量βに達したときには、凍結状態ではないと判定している。このように、基準時間Ｔ内における発電電荷量に基づいて凍結判定を行なうことで、第１実施形態に比べて、より正確に凍結判定を行なうことができる。燃料電池１００内が凍結している状態で暖機運転を行なう場合には、出力電流は抑えられているものの、微小な発電が継続されることにより、始動時からの発電電荷量は次第に増大する。そのため、凍結状態が解消されていなくても、暖機運転を長時間継続することにより、始動時からの発電電荷量が基準値以上になる可能性がある。本実施形態では、凍結判定の際に基準時間以内であるか否かの判断も行なっているため、上記のように燃料電池１００内が凍結しているにもかかわらず、凍結状態ではないと判断されることを抑えることができる。
【００４４】
Ｃ．第３実施形態：
図７は、第３実施形態の燃料電池車両２０の制御部２００を、制御部２００が実行する機能の一部を表わす機能ブロックによって示した説明図である。第３実施形態の燃料電池車両２０は、図１に示す第１実施形態の燃料電池車両２０と同様の構成を有するため、共通する部分には同じ参照番号を付して、詳しい説明を省略する。
【００４５】
第３実施形態の制御部２００は、図７に示すように、機能ブロックとして、第１実施形態と同様の電荷検出部２１０、凍結判定部２２０、走行判定部２３０、走行制御部２４０、発電制御部２５０、および出力制限部２６０に加えて、さらに二次電池検出部２７０および退避走行判定部２８０を備える。二次電池検出部２７０は、既述した二次電池モニタ１７３から、二次電池１７２の出力可能状態として、二次電池１７２の残存容量、および、二次電池１７２に許容される出力電力の最大値である最大出力（二次電池出力Ｗｏｕｔ）を取得する。退避走行判定部２８０は、二次電池検出部２７０から、上記二次電池１７２の残存容量および二次電池出力Ｗｏｕｔを取得して、燃料電池車両２０が退避走行可能か否かを判定する。すなわち、二次電池１７２の残存容量および二次電池出力Ｗｏｕｔに基づいて、燃料電池１００からの出力が無い場合であっても、二次電池１７２のみを電源として用いて、安全な場所まで燃料電池車両２０に退避走行させることが可能か否かを判定する。退避走行可能か否かの判定のためには、例えば、一般的な退避走行に要する走行距離を設定し、そのような距離を二次電池１７２のみを電源として走行可能となるような、二次電池１７２の残存容量および二次電池出力Ｗｏｕｔの各々の最小値を、予め設定して記憶しておけばよい。そして、二次電池１７２の残存容量および二次電池出力Ｗｏｕｔの双方が、上記最小値以上であれば、退避走行可能と判断することができる。なお、本実施形態では、退避走行可能か否かを判定するために、二次電池１７２の残存容量および二次電池出力Ｗｏｕｔの双方を用いているが、一方のみを用いてもよい。すなわち、当該一方が、予め定めた上記最小値以上である場合には、退避走行可能と判定することとしてもよい。
【００４６】
図８は、燃料電池車両２０の始動時に、制御部２００のＣＰＵで実行される走行可否判定処理ルーチンを表わすフローチャートである。図８に示す走行可否判定処理ルーチンは、第１実施形態における図３の走行可否判定処理ルーチンに代えて実行される。
【００４７】
スタートスイッチ２５の操作により始動の指示が入力されて、本ルーチンが起動されると、制御部２００のＣＰＵは、燃料電池１００の暖機運転を開始させ（ステップＳ２００）、その後、燃料電池１００の温度が氷点下であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。上記ステップＳ２００およびステップＳ２１０の処理は、図３におけるステップＳ１００およびステップＳ１１０と同様の処理である。
【００４８】
ステップＳ２１０において燃料電池１００の温度が氷点下であると判定されると（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）、制御部２００は、燃料電池車両２０が退避走行可能であるか否かを判定する（ステップＳ２２０）。このステップＳ２２０の動作は、既述したように退避走行判定部２８０が実行する。なお、ステップＳ２１０において、燃料電池１００の温度が氷点を超えると判定された場合には（ステップＳ２１０：ＮＯ）、制御部２００の走行判定部２３０は、燃料電池１００の走行を許可できると判定し、走行制御部２４０が燃料電池車両２０を走行可能状態にして（ステップＳ２６０）、本ルーチンを終了する。ステップＳ２６０については、後述する。
【００４９】
ステップＳ２２０で退避走行可能と判断すると（ステップＳ２２０：ＹＥＳ）、制御部２００の走行判定部２３０は、燃料電池１００の走行を許可できると判定し、走行制御部２４０が燃料電池車両２０を走行可能状態にする（ステップＳ２３０）。具体的には、ステップＳ２３０において走行制御部２４０は、ＲＥＡＤＹインジケータを点灯させて、運転者に燃料電池車両２０が走行可能であることを報知する。そして、走行制御部２４０は、少なくとも二次電池１７２を電源として用いる走行を行なう制御を開始する。このとき、燃料電池１００が凍結状態であるとき、あるいは、凍結状態でなくても燃料電池１００の温度が定常状態の温度範囲に達しておらず暖機運転が終了していないときには、燃料電池１００の出力は抑えられる。燃料電池１００の暖機運転が終了していれば、燃料電池１００の出力を用いた通常の走行が可能になる。
【００５０】
ステップＳ２３０で燃料電池車両２０を走行可能にすると、制御部２００は、燃料電池１００の内部が凍結状態であるか否かを判定し（ステップＳ２４０）、凍結状態ではないと判定すると（ステップＳ２４０：ＮＯ）、本ルーチンを終了する。この後、燃料電池車両２０は、暖機状態に応じた走行を続行することができる。ステップＳ２４０において凍結状態であると判定したときには（ステップＳ２４０：ＹＥＳ）、再びステップＳ２４０の工程を実行する。既述したように、始動時にはステップＳ２００で暖機運転を開始しているため、暖機運転に伴って燃料電池１００は次第に昇温し、凍結状態はやがて解消され得る。制御部２００は、凍結状態ではないと判定されるまで、ステップＳ２４０を繰り返す。
【００５１】
ステップＳ２４０の動作は、凍結判定部２２０において実行される。ステップＳ２４０の凍結判定の動作は、例えば、第１実施形態のステップＳ１２０と同様とすることができる。すなわち、燃料電池車両２０に対して始動の指示が入力された後の燃料電池１００の出力電流と時間との積を積分して得られる燃料電池１００の発電電荷量と、予め定めた基準値である電荷量βとを、比較すればよい。そして、燃料電池１００の発電電荷量が電荷量β以上のときに、燃料電池１００は凍結していないと判定し、燃料電池１００の発電電荷量が電荷量β未満のときに、燃料電池１００は凍結していると判定すればよい。ただし、ステップＳ２４０の凍結判定は、燃料電池１００の発電電荷量を用いる方法以外の方法により行なってもよい。例えば、温度センサ１０５が検出する燃料電池１００の温度、具体的には、燃料電池１００から排出される冷媒温度等に基づいて、燃料電池１００内部が凍結しているか否かを推定してもよい。
【００５２】
ステップＳ２２０で退避走行判定部２８０が退避走行不能と判定すると（ステップＳ２２０：ＮＯ）、制御部２００の凍結判定部２２０は、燃料電池１００の内部が凍結状態であるか否かを判定する（ステップＳ２５０）。このステップＳ２５０の動作は、上記したステップＳ２４０の動作と同様である。ステップＳ２５０において燃料電池１００が凍結状態であると判定されるときには（ステップＳ２５０：ＹＥＳ）、走行判定部２３０は燃料電池車両２０の走行を許可できないと判定し、凍結判定部２２０は、燃料電池１００が凍結状態ではないと判定されるまで、ステップＳ２５０の動作を繰り返す。ステップＳ２５０において燃料電池１００が凍結状態ではないと判定されると（ステップＳ２５０：ＮＯ）、走行判定部２３０は燃料電池車両２０の走行を許可できると判定し、走行制御部２４０が燃料電池車両２０を走行可能状態にして（ステップＳ２６０）、本ルーチンを終了する。
【００５３】
ステップＳ２６０において、走行制御部２４０は、ＲＥＡＤＹインジケータを点灯させて、運転者に燃料電池車両２０が走行可能であることを報知する。そして、走行制御部２４０は、アクセル開度等に基づく負荷要求に従って、少なくとも燃料電池１００を電源として用いる走行を行なう制御を開始する。ただし、燃料電池１００の温度が、定常状態として予め定めた温度範囲に達するまでは、燃料電池１００において発熱を優先する発電を行なうことにより、燃料電池１００の出力を抑えた制御が行なわれる。また、燃料電池１００の発電に伴って、二次電池１７２の充電が行なわれる。
【００５４】
本実施形態によれば、燃料電池車両２０が退避走行可能と判定されるときには、燃料電池１００が凍結状態であるか否かの凍結判定を行なうことなく、燃料電池車両２０を走行可能状態にしている。すなわち、燃料電池車両２０が退避走行可能であれば、凍結判定終了まで待機することなく、直ちに燃料電池車両２０を走行させることができる。したがって、低温条件下で燃料電池車両２０を始動する場合であっても、燃料電池車両２０が実際に走行可能な状態になるまでに発生するタイムラグを抑えることができる。このとき、燃料電池車両２０は、退避走行可能であることが確認されているため、車両走行の開始後に、燃料電池１００の暖機運転に何らかの支障が生じる場合があっても、燃料電池１００の発電を停止して、退避走行を行なうことができる。
【００５５】
また、本実施形態のステップＳ２４０およびステップＳ２５０において、第１実施形態と同様に、始動の指示により暖機運転を開始してからの燃料電池１００の発電電荷量に基づいて凍結判定を行なう場合には、間接的に凍結状態を推定する場合に比べて正確に凍結判定することができる。凍結に起因する水素の供給不足により、凍結時に実際に燃料電池１００内で実際に生じる現象に基づいて、凍結判定するためである。
【００５６】
Ｄ．第４実施形態：
図９は、第４実施形態の燃料電池車両２０の始動時に、燃料電池車両２０の制御部２００において実行される走行可否判定処理ルーチンを表わすフローチャートである。第４実施形態の燃料電池車両２０は、図１に示す第１実施形態の燃料電池車両２０と同様の構成を有しており、第４実施形態の制御部２００は、図７に示す第３実施形態の制御部２００と同様の構成を有するため、これらと共通する部分には同じ参照番号を付して、詳しい説明を省略する。図９に示す走行可否判定処理ルーチンは、第１実施形態における図３の走行可否判定処理ルーチンに代えて実行される。なお、図９において、図８と共通する工程には、同じステップ番号を付して詳しい説明を省略する。
【００５７】
スタートスイッチ２５の操作により始動の指示が入力されて、本ルーチンが起動されると、制御部２００のＣＰＵは、燃料電池１００の暖機運転を開始させ（ステップＳ２００）、その後、燃料電池１００の温度が氷点下であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。ステップＳ２１０において燃料電池１００の温度が氷点下であると判定されると（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）、制御部２００は、燃料電池車両２０が退避走行可能であるか否かを判定する（ステップＳ２２０）。なお、ステップＳ２１０において、燃料電池１００の温度が氷点を超えていると判定された場合には（ステップＳ２１０：ＮＯ）、制御部２００の走行判定部２３０は、燃料電池１００の走行を許可できると判定し、走行制御部２４０が燃料電池車両２０を走行可能状態にして（ステップＳ２６０）、本ルーチンを終了する。
【００５８】
ステップＳ２２０で退避走行可能と判断されると（ステップＳ２２０：ＹＥＳ）、制御部２００の走行判定部２３０は、燃料電池１００の走行を許可できると判定し、走行制御部２４０が燃料電池車両２０を走行可能状態にする（ステップＳ２３０）。ステップＳ２３０で燃料電池車両２０を走行可能にすると、制御部２００は、燃料電池１００の内部が凍結状態であるか否かを判定し（ステップＳ２４０）、凍結状態ではないと判定すると（ステップＳ２４０：ＮＯ）、本ルーチンを終了する。ステップＳ２４０において凍結状態であると判定したときには（ステップＳ２４０：ＹＥＳ）、制御部２００の走行制御部２４０は、燃料電池システム３０を停止させ（ステップＳ２４２）、二次電池１７２からの出力電力のみを用いた退避走行が可能な状態にして（ステップＳ２４４）、本ルーチンを終了する。本実施形態では、退避走行の際には、アクセル開度等に基づく負荷要求に対してモータ１７０の出力を抑えた制御が行なわれる。
【００５９】
本実施形態のステップＳ２４０における凍結判定は、例えば、第２実施形態のステップＳ１２０、ステップＳ１４０、およびステップＳ１５０と同様とすることができる。すなわち、ステップＳ２４０では、凍結判定部２２０は、燃料電池車両２０に対して始動の指示が入力された後の燃料電池１００の発電電荷量と、予め定めた基準値である電荷量βとを、比較すればよい。そして、発電電荷量が電荷量β未満である状態が、予め定めた基準時間Ｔ以上継続したときには、燃料電池１００が凍結状態であると判定し、発電電荷量が基準時間Ｔ内に電荷量βに達したときには、燃料電池１００が凍結状態ではないと判定すればよい。ただし、ステップＳ２４０の凍結判定は、燃料電池１００の発電電荷量を用いる方法以外の方法により行なってもよい。例えば、温度センサ１０５が検出する燃料電池１００の温度、具体的には、燃料電池１００から排出される冷媒温度等に基づいて、燃料電池１００内部が凍結しているか否かを推定してもよい。
【００６０】
ステップＳ２２０で退避走行判定部２８０が退避走行不能と判定すると（ステップＳ２２０：ＮＯ）、制御部２００の凍結判定部２２０は、燃料電池１００の内部が凍結状態であるか否かを判定する（ステップＳ２５０）。このステップＳ２５０の動作は、上記したステップＳ２４０の動作と同様である。ステップＳ２５０において燃料電池１００が凍結状態であると判定されるときには（ステップＳ２５０：ＹＥＳ）、走行判定部２３０は燃料電池車両２０の走行を許可できないと判定し、走行制御部２４０は燃料電池システム３０を停止させ（ステップＳ２５５）、本ルーチンを終了する。ステップＳ２５５で燃料電池システム３０を停止させる際には、走行制御部２４０は、既述したＲＥＡＤＹインジケータが消灯している状態を維持する。そして、インストルメントパネルに設けたディスプレイ等に、凍結によりシステムが停止したため走行できないことを報知するための表示を行なう。
【００６１】
ステップＳ２５０において燃料電池１００が凍結状態ではないと判定されるときには（ステップＳ２５０：ＮＯ）、走行判定部２３０は燃料電池車両２０の走行を許可できると判定し、走行制御部２４０が燃料電池車両２０を走行可能状態にして（ステップＳ２６０）、本ルーチンを終了する。ステップＳ２６０において、走行制御部２４０は、ＲＥＡＤＹインジケータを点灯させて、運転者に燃料電池車両２０が走行可能であることを報知する。そして、走行制御部２４０は、アクセル開度等に基づく負荷要求に従って、少なくとも燃料電池１００を電源として用いる走行を行なう制御を開始する。ただし、燃料電池１００の温度が、定常状態として予め定めた温度範囲に達するまでは、燃料電池１００において発熱を優先する発電を行なうことにより、燃料電池１００の出力を抑えた制御が行なわれる。また、燃料電池１００の発電に伴って、二次電池１７２の充電が行なわれる。
【００６２】
本実施形態によれば、燃料電池車両２０が退避走行可能と判定されるときには、燃料電池１００が凍結状態であるか否かの凍結判定を行なうことなく、燃料電池車両２０を走行可能状態にしている。すなわち、燃料電池車両２０が退避走行可能であれば、凍結判定終了まで待機することなく、直ちに燃料電池車両２０を走行させることができる。したがって、第３実施形態と同様に、低温条件下で燃料電池車両２０を始動する場合であっても、燃料電池車両２０が実際に走行可能な状態になるまでに発生するタイムラグを抑えることができる。このとき、燃料電池車両２０は、退避走行可能であることが確認されているため、車両走行の開始後に燃料電池１００が凍結していると判定される場合には、燃料電池１００の発電を停止して、退避走行を行なうことができる。
【００６３】
また、本実施形態のステップＳ２４０およびステップＳ２５０において、第２実施形態と同様に、始動の指示により暖機運転を開始してからの燃料電池１００の発電電荷量に基づいて凍結判定を行なう場合には、凍結時に燃料電池１００内で実際に生じる現象に基づいて凍結判定することにより、間接的に凍結状態を推定する場合に比べて正確に凍結判定することができる。さらに、本実施形態では、凍結判定部２２０が凍結判定する際に、発電電荷量が電荷量β未満である状態が、基準時間Ｔ以上継続するときには、凍結状態であると判定し、発電電荷量が基準時間Ｔ内に電荷量βに達したときには、凍結状態ではないと判定している。このように、基準時間Ｔ内における発電電荷量に基づいて凍結判定を行なうことで、第３実施形態に比べて、より正確に凍結判定を行なうことができる。暖機運転を長時間継続することにより、始動時からの発電電荷量が基準値以上になって、凍結状態であるにも関わらず凍結状態ではないと判断されることを抑えられるためである。
【００６４】
本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００６５】
２０…燃料電池車両、２２…車体、２５…スタートスイッチ、３０…燃料電池システム、１００…燃料電池、１０２…電圧センサ、１０３…電流センサ、１０４…ＤＣ／ＤＣコンバータ、１０５…温度センサ、１１０…水素タンク、１２０…水素ガス供給部、１２１…水素供給流路、１２２…循環流路、１２３…水素放出流路、１２４…開閉バルブ、１２５…減圧バルブ、１２６…水素供給機器、１２７…循環ポンプ、１２８…圧力センサ、１２９…開閉バルブ、１３０…コンプレッサ、１４０…空気供給部、１４１…第１の空気流路、１４２…空気放出流路、１４３…背圧弁、１４４…分流弁、１４５…第２の空気流路、１４６…第３の空気流路、１４７…流量センサ、１７０…モータ、１７２…二次電池、１７３…二次電池モニタ、１７４…ＤＣ／ＤＣコンバータ、１７８…配線、１８０…アクセル開度センサ、２００…制御部、２１０…電荷検出部、２２０…凍結判定部、２３０…走行判定部、２４０…走行制御部、２５０…発電制御部、２６０…出力制限部、２７０…二次電池検出部、２８０…退避走行判定部
【図１】
2020014352.tif 000003
【図２】
2020014352.tif 000004
【図３】
2020014352.tif 000005
【図４】
2020014352.tif 000006
【図５】
2020014352.tif 000007
【図６】
2020014352.tif 000008
【図７】
2020014352.tif 000009
【図８】
2020014352.tif 000010
【図９】
2020014352.tif 000011