(57)【要約】【課題】燃料電池システムを備え、排ガス規制に影響することなく、駐車中に低電圧バッテリを充電するために発電が開始されることを回避できる電力制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】電力制御装置は車両に搭載され、停車中に電圧変換部を介して低電圧バッテリを充電可能であり、低電圧バッテリよりも定格電圧が高い高電圧バッテリと、高電圧バッテリを充電可能な燃料電池システムと、燃料電池システムによる高電圧バッテリの充電を制御する制御部とを備え、制御部は、燃料電池システムの発電中にイグニッションオフされた場合、高電圧バッテリから低電圧バッテリに放電可能な電力量が、低電圧バッテリを所定の蓄電量まで充電するために必要な電力量未満であれば、放電可能な電力量が必要な電力量以上になるまで、燃料電池システムの発電を継続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される電力制御装置であって、
停車中に電圧変換部を介して低電圧バッテリを充電可能であり、前記低電圧バッテリよりも定格電圧が高い高電圧バッテリと、
前記高電圧バッテリを充電可能な燃料電池システムと、
前記燃料電池システムによる前記高電圧バッテリの充電を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記燃料電池システムの発電中にイグニッションオフされた場合、
前記高電圧バッテリから前記低電圧バッテリに放電可能な電力量が、前記低電圧バッテリを所定の蓄電量まで充電するために必要な電力量未満であれば、
前記放電可能な電力量が前記必要な電力量以上になるまで、前記燃料電池システムの発電を継続する、電力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される燃料電池システムを備えた電力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両が長期間走行しない場合、補機バッテリ（低電圧バッテリ）が放電によりバッテリ上がりに至る虞がある。そのため、例えば特許文献１の方法のように、駐車中に主バッテリ（高電圧バッテリ）によって補機バッテリを充電することで補機バッテリがバッテリ上がりになるのを防ぐことが知られている。ところが、特許文献１に記載の方法では、主バッテリの蓄電量は駐車前の走行状態に依存するため、走行状態によっては駐車後の主バッテリの蓄電量を充分確保できず、補機バッテリを充電できない可能性があった。
【０００３】
そこで、特許文献２には、駐車中の補機バッテリの充電において、高電圧バッテリの蓄電量が充分確保されている場合は高電圧バッテリによって補機バッテリを充電し、高電圧バッテリの蓄電量が低下している場合はエンジンを始動させることで発電機によって補機バッテリを充電する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１７４６１９号公報
【特許文献２】特開２０１３−２２４０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に記載の方法では、駐車中のユーザや第三者が意図しないタイミングでエンジンが始動し、発電が開始されてしまうため、車両周辺のユーザや第三者に違和感を与えてしまう可能性がある。また、駐車中にエンジンを始動させるため冷間始動となってしまい、走行中よりも多くの窒素酸化物（ＮＯｘ）を排出し、排ガス規制を満たせなくなる可能性がある。
【０００６】
ところで、昨今は窒素酸化物を排出しないことから燃料電池自動車が注目されている。この特許文献２の技術を燃料電池自動車に適用した場合、駐車中の発電は、エンジンではなく燃料電池システムにより行われるため、窒素酸化物が排出されず排ガス規制に影響することはない。しかし、依然として駐車中に突然発電が開始されるため、車両周辺のユーザや第三者への違和感は解消できない。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、燃料電池システムを備え、排ガス規制に影響することなく、駐車中に低電圧バッテリを充電するために発電が開始されることを回避できる電力制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の一局面は、車両に搭載される電力制御装置であって、停車中に電圧変換部を介して低電圧バッテリを充電可能であり、低電圧バッテリよりも定格電圧が高い高電圧バッテリと、高電圧バッテリを充電可能な燃料電池システムと、燃料電池システムによる高電圧バッテリの充電を制御する制御部とを備え、制御部は、燃料電池システムの発電中にイグニッションオフされた場合、高電圧バッテリから低電圧バッテリに放電可能な電力量が、低電圧バッテリを所定の蓄電量まで充電するために必要な電力量未満であれば、放電可能な電力量が必要な電力量以上になるまで、燃料電池システムの発電を継続する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、燃料電池システムを備え、排ガス規制に影響することなく、駐車中に低電圧バッテリを充電するために発電が開始されることを回避できる電力制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る電力制御装置を含んだシステムの図
【図２】係る本発明の一実施形態に係る電力制御装置が実行する処理手順を説明するフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係る電力制御装置は、イグニッションオフとなった時に燃料電池システムが発電中であって、かつ、高電圧バッテリから低電圧バッテリに放電可能な電力量が、低電圧バッテリを充分に充電するために必要な電力量未満であれば、燃料電池システムの発電を継続する。これにより、イグニッションオフ後に高電圧バッテリは低電圧バッテリを充分に充電できるだけの蓄電量を燃料電池から確保することができる。そのため、高電圧バッテリや低電圧バッテリの充電を行うために、駐車中にエンジンの始動や発電システムを起動させる必要がなく、発電のための作動音等で車両の周囲の人に違和感を与えることがない。また、発電に燃料電池システムを用いるため、窒素酸化物が排出されず排ガス規制に影響することはない。
【００１２】
（実施形態）
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
＜構成＞
図１を参照して、実施形態に係る電力制御装置の構成を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電力制御装置を含んだシステムの図である。電力制御装置１は、燃料電池を電源としてモータで走行する燃料電池自動車（ＦＣＶ）に搭載され、高電圧バッテリ１０、燃料電池システム４０、制御部５０を備える。高電圧バッテリ１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を介して低電圧バッテリ２０と接続される。制御部５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０、燃料電池システム４０、および、バッテリセンサ６０を介して高電圧バッテリ１０および低電圧バッテリ２０と接続される。図１では、電力が流れる配線を実線で、信号が流れる配線を点線で示している。なお、本実施形態においては、バッテリセンサ６０は車両に予め設けられているセンサを想定して電力制御装置１の構成にバッテリセンサ６０が含まれていない例を挙げたが、電力制御装置１はバッテリセンサ６０を含む構成であってもよい。
【００１４】
燃料電池システム４０（ＦＣシステム）は、燃料電池４１（ＦＣスタック）、水素タンク４２、エアコンプレッサ４３を備える。燃料電池４１は、水素と酸素との化学反応を利用することで電力を発生させる発電装置である。本実施形態では、水素タンク４２から水素を、エアコンプレッサ４３から酸素をそれぞれ燃料電池４１に供給することによって燃料電池４１で発電が行われる。燃料電池４１で発電された電力は高電圧バッテリ１０に蓄えられる。
【００１５】
高電圧バッテリ１０は、充放電可能な二次電池で構成される、走行モータなどを駆動することができる高電圧のバッテリである。高電圧バッテリ１０は、燃料電池４１で発電された電力によって充電可能に、インバータ（図示せず）を介して燃料電池４１と接続されている。高電圧バッテリ１０に蓄えられた電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を介して低電圧バッテリ２０に供給可能である。
【００１６】
低電圧バッテリ２０は、充放電可能な二次電池で構成される、ラジオやカーナビ、電子制御ユニット（ＥＣＵ）などの補機を動作させることができる１２Ｖ程度の低電圧のバッテリである。低電圧バッテリ２０は、高電圧バッテリ１０に蓄えられた電力によって充電可能に、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を介して高電圧バッテリ１０と接続されている。
【００１７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、制御部５０の制御に基づいて、高電圧バッテリ１０の出力電力を降圧して、低電圧バッテリ２０に供給する電圧変換部である。
【００１８】
バッテリセンサ６０は、高電圧バッテリ１０および低電圧バッテリ２０の情報を取得するための構成であり、例えば、電圧センサ、電流センサ、温度センサを含む。取得した高電圧バッテリ１０および低電圧バッテリ２０の情報は、制御部５０に送出される。
【００１９】
制御部５０は、バッテリセンサ６０から取得した高電圧バッテリ１０および低電圧バッテリ２０の情報に基づいて、高電圧バッテリ１０および低電圧バッテリ２０の蓄電状態を算出し、算出したバッテリの蓄電状態に基づいて高電圧バッテリの放電可能電力量が低電圧バッテリの必要充電電力量未満であるか否かを判定する。放電可能電力量と必要充電電力量については後述する。さらに、制御部５０はタイマ機能を有しており、低電圧バッテリ２０の充電を実行する時間を管理する。制御部５０は、当該タイマのカウントおよび算出した蓄電状態、放電可能電力量と必要充電電力量の大小関係に適宜基づいて、燃料電池システム４０による燃料電池４１の発電の制御や、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を制御して高電圧バッテリ１０による低電圧バッテリ２０の充電を制御する。
【００２０】
＜制御処理＞
図２をさらに参照して、実施形態に係る電力制御装置１が実施する充電制御を説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る電力制御装置が実行する処理手順を説明するフローチャートである。本フローは、車両のイグニッションがオフされたときに、燃料電池４１が発電中であったことを条件に開始される。
【００２１】
ステップＳ１０１：制御部５０は、高電圧バッテリ１０の放電可能電力量が低電圧バッテリ２０の必要充電電力量未満であるか否かを判定する。当該判定は、制御部５０がバッテリセンサ６０から取得した高電圧バッテリ１０および低電圧バッテリ２０の情報に基づいて算出した、高電圧バッテリ１０および低電圧バッテリ２０の蓄電状態に基づいて行われる。放電可能電力量とは、イグニッションオフ直後の高電圧バッテリ１０の蓄電量（ＳＯＣ）から、予め定められた高電圧バッテリ１０の所定の下限蓄電量（下限ＳＯＣ）を差し引いた電力量である。この下限ＳＯＣは、放電可能な電力を高電圧バッテリ１０が蓄えているか否かを判断するための基準ＳＯＣであって、例えば、高電圧バッテリ１０が過放電とならない蓄電量とすることができる。必要充電電力量とは、所定日数分の駐車時消費電力量を蓄電量に換算し、これに始動限界蓄電量（始動限界ＳＯＣ）を加えたものから、イグニッションオフ直後の補機バッテリ２０の蓄電量を差し引いた電力量である。この始動限界ＳＯＣは、例えば、低電圧バッテリ２０においてイグニッションオン時に補機を駆動させることができる程度の低い蓄電量とすることができる。所定日数は、例えば、低電圧バッテリ２０を上限ＳＯＣまで充電した状態で駐車開始したと仮定したときに、低電圧バッテリ２０が駐車時の電力消費により始動限界ＳＯＣまで蓄電量が低下するまでに掛かる日数以下の範囲で設定することができ、一例として３０日とすることができる。放電可能電力量が必要充電電力量以上のとき（Ｓ１０１でＹＥＳ）、処理はＳ１０３に進み、それ以外の場合（Ｓ１０１でＮＯ）、処理はステップＳ１０２に進む。
【００２２】
ステップＳ１０２：制御部５０は燃料電池システム４０を停止させることなく燃料電池４１の発電を継続させる。このとき、燃料電池４１が発電した電力は高電圧バッテリ１０に充電される。その後、処理はステップＳ１０１に進む。
【００２３】
ステップＳ１０３：制御部５０は燃料電池システム４０を停止させ、燃料電池４１の発電を停止させる。上限ＳＯＣは例えば高電圧バッテリ１０が過充電とならない上限の蓄電量である。その後、処理はステップＳ１０４に進む。
【００２４】
ステップＳ１０４：制御部５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を起動させる起動時間を設定する。起動時間は、例えば制御部５０内にカウントアップタイマ機能を設けることで設定可能であり、例えば、イグニッションオフ時点における低電圧バッテリ２０の蓄電量が始動限界ＳＯＣまで低下するまでの時間とすることができる。この場合、起動時間は、イグニッションオフ時点における低電圧バッテリ２０の単位時間当たりの消費電力と蓄電量に基づいて算出する。その後、処理はステップＳ１０５に進む。
【００２５】
ステップＳ１０５：制御部５０は、ステップＳ１０４で設定した起動時間が経過したか否かを判定する。起動時間が経過した場合（Ｓ１０５でＹＥＳ）、処理はステップＳ１０６に進み、それ以外の場合（Ｓ１０５でＮＯ）、処理はＳ１０５に進む。
【００２６】
ステップＳ１０６：制御部５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータを起動させ、高電圧バッテリ１０の電力を用いた低電圧バッテリ２０の充電を開始する。その後、処理はステップＳ１０７に進む。
【００２７】
ステップＳ１０７：制御部５０は、低電圧バッテリ２０の蓄電量が所定値以上となったか否かを判定する。このときの所定値は、ステップＳ１０１で用いた必要充電電力量を低電圧バッテリ２０が確保できたと判断できる値として都度設定される。ただし、ステップＳ１０３時点（燃料電池４１の発電停止時点）から高圧バッテリ１０の蓄電量が想定よりも低下していた場合においては、高電圧バッテリ１０が始動限界ＳＯＣとなる前に低電圧バッテリ２０への放電を停止するようにしてもよい。その後、フローは終了する。
【００２８】
なお、上記ステップＳ１０１及びＳ１０３の制御では、放電可能電力量が必要充電電力量以上になってから燃料電池システム４０を停止させる場合を説明した。しかし、何らかの事情により、高電圧バッテリ１０の蓄電量が所定の上限ＳＯＣ（過充電ＳＯＣなど）に達した場合には、高電圧バッテリ１０保護の観点から、放電可能電力量が必要充電電力量に達していなくても燃料電池システム４０を停止するようにしてもよい。
【００２９】
＜作用・効果等＞
以上のように、本発明の一実施形態に係る電力制御装置１によれば、イグニッションオフ時に燃料電池４１が発電中であって、かつ、高電圧バッテリ１０から低電圧バッテリ２０に放電可能な電力量が、低電圧バッテリ２０を充分に充電するために必要な電力量未満であれば、燃料電池４１の発電を継続させ、高電圧バッテリ１０の蓄電量を充分確保する。
【００３０】
これにより、駐車中に発電が開始されることがなく、また、排ガス規制に影響することなく低電圧バッテリの充電をすることができる。
【００３１】
本発明は、電力制御装置だけではなく、電力制御機能を備えるコンピュータおよびプログラム、あるいは車両として捉えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の電力制御装置は、例えば燃料電池システムを備えた車両に利用可能である有用である。
【符号の説明】
【００３３】
１    電力制御装置
１０    高電圧バッテリ
２０    低電圧バッテリ
３０    ＤＣ／ＤＣコンバータ
４０    燃料電池システム
４１    燃料電池
５０    制御部
【図１】
2020110028.tif 000003
【図２】
2020110028.tif 000004