(57)【要約】  バッテリの過充電を防止しつつ燃料電池の劣化を抑制する。  燃料電池車両（１）は、駆動輪を駆動するモータ（３）と、電力を蓄電し、蓄電した電力をモータ（３）に供給するバッテリ（２１）と、電力を発電し、発電した電力をモータ（３）及びバッテリ（２１）に供給するＦＣスタック（１１）と、バッテリ（２１）の充電量を検出する充電量検出部（３１）と、ＦＣスタック（１１）、モータ（５）と、バッテリ（２１）とを接続又は当該接続を遮断するＦＥＴ（１４）と、充電量検出部（３１）が検出した充電量が予め設定された第１しきい値以上であるとき、ＦＥＴ（１４）によって、ＦＣスタック（１１）、モータ（３）と、バッテリ（２１）との切断を遮断し、かつＦＣスタック（１１）による発電を行う制御装置（３０）とを有する。
2013161340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動輪を駆動するモータと、電力を蓄電し、蓄電した電力を前記モータに供給するバッテリと、電力を発電し、発電した電力を前記モータ及び前記バッテリに供給する燃料電池とを有する車両の前記燃料電池の供給電力を制御する車両用電力供給制御装置であって、  前記バッテリの充電量を検出する充電量検出部と、  前記燃料電池と前記モータ及び前記バッテリとを接続又は当該接続を遮断するスイッチ部と、  前記充電量検出部が検出した充電量が予め設定された第１しきい値以上であるとき、前記スイッチ部によって前記燃料電池と前記モータ及び前記バッテリとの接続を遮断しかつ前記燃料電池による発電を行う制御部と、  を有することを特徴とする車両用電力供給制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記スイッチ部によって前記燃料電池と前記モータ及び前記バッテリとの接続を遮断した後予め設定された時間が経過したとき、前記燃料電池による発電を停止することを特徴とする請求項１に記載の車両用電力供給制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記スイッチ部によって前記燃料電池と前記モータ及び前記バッテリとの接続を遮断した後予め設定された時間が経過し前記充電量検出部が検出した充電量が前記第１しきい値よりも小さい予め設定された第２しきい値以上であるとき、前記燃料電池による発電を停止し、前記スイッチ部によって前記燃料電池と前記モータ及び前記バッテリとの接続を遮断した後前記予め設定された時間が経過し前記充電量検出部が検出した充電量が前記第２しきい値よりも小さいとき、前記スイッチ部によって前記燃料電池と前記モータ及び前記バッテリとを接続することを特徴とする請求項１に記載の車両用電力供給制御装置。
【請求項４】
前記スイッチ部は、電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項１に記載の車両用電力供給制御装置。
【請求項５】
駆動輪を駆動するモータと、電力を蓄電し、蓄電した電力を前記モータに供給するバッテリと、電力を発電し、発電した電力を前記モータ及び前記バッテリに供給する燃料電池とを有する車両であって、  前記バッテリの充電量を検出する充電量検出部と、  前記燃料電池と前記モータ及び前記バッテリとを接続又は当該接続を遮断するスイッチ部と、  前記充電量検出部が検出した充電量が予め設定されたしきい値以上であるとき、前記スイッチ部によって前記燃料電池と前記モータ及び前記バッテリとの接続を遮断しかつ前記燃料電池による発電を行う制御部と、  を有することを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、燃料電池からの供給電力によってバッテリを充電し、モータを駆動する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来の燃料電池車両として、システム効率の向上のため又は加速時等の瞬間的な負荷要求を補うためにバッテリ（すなわち、二次電池）とのハイブリッドシステムを搭載する車両が一般的に知られている。  そして、通常、このような燃料電池車両は、燃料電池（以下、ＦＣともいう。）とバッテリとの電圧を調整するために、ＦＣ又はバッテリの分岐にＤＣ／ＤＣコンバータを有している。【０００３】  しかし、一般的に、ＤＣ／ＤＣコンバータは大型かつ重量部品であるため、ＤＣ／ＤＣコンバータを省略し、ＦＣと、バッテリさらにはモータ（又はインバータ）とを電気的に直結することが好ましい。  このようなことから、特許文献１には、ＦＣとバッテリとの間でＤＣ／ＤＣコンバータによる電圧変換を行うことなく、ＦＣとバッテリとをリレーボックスを介して並列に直接接続する構成が開示されている。また、特許文献２にも、ＦＣとバッテリとの間にＤＣ／ＤＣコンバータを必要としない構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１５１６４３号公報
【特許文献２】特表２００８−５３８６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  ところで、一般的に、ＦＣとバッテリとが直結されたシステムでは、モータを駆動する負荷要求がない場合、又は負荷要求の値が小さい場合、ＦＣの発電電力によってバッテリが充電される。そして、このような充電状態を継続すると、いずれは、バッテリが過充電状態に陥ってしまう。【０００６】  しかし、特許文献１には、バッテリが過充電状態に陥ることに対する方策が開示されていない。  また、特許文献２には、そのような方策が開示されているものの、簡易な方策として、ＦＣの出力電圧がバッテリの許容上限電圧（過充電を防止するような電圧）よりも高い場合にＦＣの発電運転を停止する又はＦＣをバッテリから切り離す等の方策が有る。【０００７】  しかし、ＦＣの起動時及び停止時に、ＦＣの電圧が負荷と切り離された開放電圧となると、ＦＣの電極上の触媒劣化が促進してしまう。  本発明の目的は、バッテリの過充電を防止しつつＦＣの劣化を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  前記課題を解決するために、（１）本発明の一態様は、駆動輪を駆動するモータと、電力を蓄電し、蓄電した電力を前記モータに供給するバッテリと、電力を発電し、発電した電力を前記モータ及び前記バッテリに供給する燃料電池とを有する車両の前記燃料電池の供給電力を制御する車両用電力供給制御装置であって、前記バッテリの充電量を検出する充電量検出部と、前記燃料電池と前記モータ及び前記バッテリとを接続又は当該接続を遮断するスイッチ部と、前記充電量検出部が検出した充電量が予め設定された第１しきい値以上であるとき、前記スイッチ部によって前記燃料電池と前記モータ及び前記バッテリとの接続を遮断しかつ前記燃料電池による発電を行う制御部と、を有することを特徴とする車両用電力供給制御装置を提供する。【０００９】  （２）本発明の一態様では、前記制御部は、前記スイッチ部によって前記燃料電池と前記モータ及び前記バッテリとの接続を遮断した後予め設定された時間が経過したとき、前記燃料電池による発電を停止することが好ましい。【００１０】  （３）本発明の一態様では、前記制御部は、前記スイッチ部によって前記燃料電池と前記モータ及び前記バッテリとの接続を遮断した後予め設定された時間が経過し前記充電量検出部が検出した充電量が前記第１しきい値よりも小さい予め設定された第２しきい値以上であるとき、前記燃料電池による発電を停止し、前記スイッチ部によって前記燃料電池と前記モータ及び前記バッテリとの接続を遮断した後前記予め設定された時間が経過し前記充電量検出部が検出した充電量が前記第２しきい値よりも小さいとき、前記スイッチ部によって前記燃料電池と前記モータ及び前記バッテリとを接続することが好ましい。【００１１】  （４）本発明の一態様では、前記スイッチ部は、電界効果トランジスタであることが好ましい。【００１２】  （５）本発明の一態様は、駆動輪を駆動するモータと、電力を蓄電し、蓄電した電力を前記モータに供給するバッテリと、電力を発電し、発電した電力を前記モータ及び前記バッテリに供給する燃料電池とを有する車両であって、前記バッテリの充電量を検出する充電量検出部と、前記燃料電池と前記モータ及び前記バッテリとを接続又は当該接続を遮断するスイッチ部と、前記充電量検出部が検出した充電量が予め設定されたしきい値以上であるとき、前記スイッチ部によって前記燃料電池と前記モータ及び前記バッテリとの接続を遮断しかつ前記燃料電池による発電を行う制御部と、を有することを特徴とする車両を提供する。【００１３】（発明の効果）  （１）及び（５）の態様の発明によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータを介さないで燃料電池とバッテリとを接続した構成とした場合でも、車両又は車両用電力供給制御装置は、バッテリの充電量が予め設定されたしきい値以上であるときに燃料電池とモータ及びバッテリとの接続を遮断することで、バッテリの過充電を防止できる。さらに、（１）の態様の発明によれば、車両又は車両用電力供給制御装置は、バッテリの充電量が予め設定されたしきい値以上であるときにも燃料電池による発電を行うことで、燃料電池の起動及び停止の頻度を少なくして燃料電池の劣化を抑制できる。【００１４】  （２）の態様の発���によれば、車両用電力供給制御装置は、燃料電池が発電を継続することによる当該燃料電池の劣化を抑制できる。【００１５】  （３）の態様の発明によれば、燃料電池とモータ及びバッテリとの接続を遮断した後に予め設定された時間が経過した場合でも、バッテリの充電量が第２しきい値よりも小さくなっているときには、燃料電池は、継続して発電を行うことで起動及び停止を行わないため、劣化が抑制される。【００１６】  （４）の態様の発明によれば、車両用電力供給制御装置は、燃料電池とモータ及びバッテリとを接続する際に、スイッチ部の両端電位差による過電流の発生を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本実施形態に係る燃料電池車両の構成例を示す図である。
【図２】図２は、制御装置が実施する各モードの状態遷移の一例を示す状態遷移図である。
【図３】図３は、制御装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】図４は、水素燃料電池の構造例を示す図である。
【図５】図５は、一般的な燃料電池における電圧と電力との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】  本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。  本実施形態では、車両用電力供給制御装置を搭載する燃料電池車両を挙げている。
【００１９】  図１は、燃料電池車両１の構成例を示す図である。  図１に示すように、燃料電池車両１は、燃料電池（以下、ＦＣともいう。）システム１０、バッテリパック２０、インバータ２、モータ３、及び制御装置３０を有している。
【００２０】  ＦＣシステム１０は、バッテリパック２０及びインバータ２に電力を供給する。このＦＣシステム１０は、燃料電池スタック（以下、ＦＣスタックという。）１１、ファン駆動部１２、ファン１３、及び電界効果トランジスタであるＦＥＴ（Field Effect Transistor）１４を有している。
【００２１】  このＦＣシステム１０では、ＦＣスタック１１の出力段に、ファン駆動部１２及びＦＥＴ１４が電気的に接続されている。ここで、ＦＣスタック１１の出力段に、ファン駆動部１２、ＦＥＴ１４の順序でその接続がなされている。  ファン１３は、ＦＣスタック１１の発電用（発電に使う空気を取り込むため）及び冷却用のファンである。ファン駆動部１２は、ＦＣスタック１１からの供給電力によってこのファン１３を駆動する。  ＦＥＴ１４は、ＦＣシステム１０へのインバータ２（よって、モータ３も含む）及びバッテリパック２０の接続及びその接続の遮断を可能にするスイッチ部となる。
【００２２】  インバータ２及びバッテリパック２０は、このようなＦＣシステム１０の出力段に電気的に接続されている。具体的には、ＦＣシステム１０が電力を供給するための電気回路に対して、インバータ２、バッテリパック２０が並列に接続されている。例えば、これによって、前述のようにＦＣシステム１０内にてＦＣスタック１１の出力段にファン駆動部１２、ＦＥＴ１４の順序でその接続がなされていることから、ＦＥＴ１４は、ファン駆動部１２とバッテリパック２０及びインバータ２との間に位置されることになる。
【００２３】  バッテリパック２０は、バッテリ２１と、ＦＣシステム１０が電力を供給するための回路に対してバッテリ２１の接続及びその遮断等を可能にする複数のリレー２２とを有している。  インバータ２は、制御装置３０によって制御され、ＦＣシステム１０又はバッテリパック２０からの供給電力によって、駆動輪４を駆動するモータ３を駆動する。このモータ３の駆動によって、車両は走行する。
【００２４】  制御装置３０は、例えば、マイクロコンピュータ及びその周辺回路を備えるＥＣＵ（Electronic Control Unit）において構成されている。そのために、例えば、制御装置３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等によって構成されている。ＲＯＭには、各種処理を実現する１又は２以上のプログラムが格納されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されている１又は２以上のプログラムに従って各種処理を実行する。
【００２５】  図１に示すように、この制御装置３０は、充電量検出部３１及びタイマ３２を有している。ここで、充電量検出部３１は、バッテリパック２０のバッテリ２１の充電量（具体的にはＳＯＣ（State Of Charge））を検出する。また、タイマ３２は、後述のアイドリングモードを実行している期間を計測する。
【００２６】  そして、この制御装置３０は、ＦＣシステム１０、バッテリパック２０、及びインバータ２の制御を行う。具体的には、制御装置３０は、充電量検出部３１が検出したバッテリＳＯＣ等を基に、イニシャルモード、燃料電池停止モード、ノーマルモード、及びアイドリングモードといった各種モードに応じた制御を行う。各種モードは、次のようなモードとなる。
【００２７】  イニシャルモードは、ＦＣシステム１０の起動直後に実行されるモードである。また、燃料電池停止モードは、ＦＣスタック１１に発電をさせないようにするモードである。また、ノーマルモードは、ＦＣスタック１１に発電させる（又は、ＦＣスタック１１を運転する）モードである。また、アイドリングモードは、ＦＣシステム１０とバッテリパック２０及びインバータ２とを切り離した状態で、ＦＣスタック１１に発電をさせるモードである。
【００２８】  図２は、そのような各モードの状態遷移の一例を示す図（状態遷移図）である。以下では、この状態遷移図を用いて制御装置３０による各モードへの遷移を説明しつつ、各モードにおける処理内容をさらに詳しく説明する。  ここで、図２に示すように、イニシャルモードＭ１では、ＦＣスタック１１を停止状態にし、かつＦＥＴ（燃料電池ＦＥＴともいう。）１４をＯＦＦにしている。また、ノーマルモードＭ２では、ＦＣスタック１１を運転状態にし、かつＦＥＴ１４をＯＮにしている。また、燃料電池停止モードＭ３では、ＦＣスタック１１を停止状態にし、かつＦＥＴ１４をＯＦＦにしている。また、アイドリングモードＭ４では、ＦＣスタック１１を運転状態にし、かつＦＥＴ１４をＯＦＦにしている。
【００２９】  このような各種モードを実行可能な制御装置３０は、図２に示すように、先ずＦＣシステム１０を起動させてイニシャルモードＭ１を実行する。そして、制御装置３０は、このイニシャルモード中に、バッテリ状態（充電量検出部３１の検出値）を検出してそのバッテリＳＯＣが低レベル判定用しきい値ＳＯＣＬ以上になると（バッテリＳＯＣ≧ＳＯＣＬ）、燃料電池停止モードＭ３に遷移する。このとき、制御装置３０は、ＦＣスタック１１を停止状態に維持し、かつＦＥＴ１４をＯＦＦに維持して、イニシャルモードＭ１から燃料電池停止モードＭ３に遷移する。
【００３０】  また、制御装置３０は、イニシャルモード中に、バッテリＳＯＣが低レベル判定用しきい値ＳＯＣＬ未満になると（バッテリＳＯＣ＜ＳＯＣＬ）、ノーマルモードＭ２に遷移する。このとき、制御装置３０は、ＦＣスタック１１を起動し、かつＦＥＴ１４をＯＮにしてＦＣスタック１１とバッテリパック２０及びインバータ２とを接続することで、イニシャルモードＭ１からノーマルモードＭ２に遷移する。  ここで、低レベル判定用しきい値ＳＯＣＬは、実験的、経験的、又は理論的に予め設定された値である。
【００３１】  ノーマルモードＭ２に遷移すると、制御装置３０は、このノーマルモード中に、バッテリＳＯＣが高レベル判定用しきい値ＳＯＣＨ以上になると（バッテリＳＯＣ≧ＳＯＣＨ）、アイドリングモードＭ４に遷移する。このとき、制御装置３０は、ＦＣスタック１１を運転状態に維持したまま、ＦＥＴ１４をＯＦＦにし、ＦＣスタック１１をバッテリパック２０及びインバータ２から切り離すことで、ノーマルモードＭ２からアイドリングモードＭ４に遷移する。
【００３２】  ここで、高レベル判定用しきい値ＳＯＣＨは、バッテリ２１が過充電になっているか否かを判定するためのしきい値である。この高レベル判定用しきい値ＳＯＣＨは、低レベル判定用しきい値ＳＯＣＬよりも大きい値である（ＳＯＣＨ＞ＳＯＣＬ）。例えば、高レベル判定用しきい値ＳＯＣＨは、実験的、経験的、又は理論的に予め設定された値である。
【００３３】  また、燃料電池停止モードＭ３に遷移すると、制御装置３０は、この燃料電池停止モード中に、バッテリＳＯＣが低レベル判定用しきい値ＳＯＣＬ未満になったとき（バッテリＳＯＣ＜ＳＯＣＬ）、ノーマルモードＭ２に遷移する。このとき、制御装置３０は、ＦＣスタック１１を起動するとともに、ＦＥＴ１４をＯＮにしてＦＣスタック１１とバッテリパック２０及びインバータ２とを接続することで、燃料電池停止モードＭ３からノーマルモードＭ２に遷移する。
【００３４】  また、アイドリングモードＭ４に遷移すると、制御装置３０は、その遷移時（アイドリングモードＭ４の開始時）にタイマ３２を起動する。このアイドリングモードＭ４では、ＦＣスタック１１が発電していることから、制御装置３０は、ファン駆動部１２を制御して、発電のため（発電に使う空気を取り込むため）及び冷却のためにファン１３を駆動させる。このとき、ファン１３は、ＦＣスタック１１からの供給電力によって駆動される。
【００３５】  そして、制御装置３０は、このアイドリングモード中に、バッテリＳＯＣが低レベル判定用しきい値ＳＯＣＬ未満になったとき（バッテリＳＯＣ＜ＳＯＣＬ）、又は、タイマ値が経過時間判定用しきい値ｔ１よりも大きくかつバッテリＳＯＣが中レベル判定用しきい値ＳＯＣＭ未満になったとき（タイマ値＞ｔ１かつバッテリＳＯＣ＜ＳＯＣＭ）、ノーマルモードＭ２に遷移する。このとき、制御装置３０は、ＦＣスタック１１を運転状態に維持したまま、ＦＥＴ１４をＯＮにし、ＦＣスタック１１とバッテリパック２０及びインバータ２とを接続することで、アイドリングモードＭ４からノーマルモードＭ２に遷移する。
【００３６】  また、制御装置３０は、アイドリングモード中に、タイマ値が経過時間判定用しきい値ｔ１よりも大きくかつバッテリＳＯＣが中レベル判定用しきい値ＳＯＣＭ以上であるとき（タイマ値＞ｔ１かつバッテリＳＯＣ≧ＳＯＣＭ）、燃料電池停止モードＭ３に遷移する。このとき、制御装置３０は、ＦＥＴ１４をＯＦＦに維持したままＦＣスタック１１の運転を停止することで、アイドリングモードＭ４から燃料電池停止モードＭ３に遷移する。
【００３７】  ここで、中レベル判定用しきい値ＳＯＣＭは、高レベル判定用しきい値ＳＯＣＨ未満であり、かつ低レベル判定用しきい値ＳＯＣＬよりも大きい値である（ＳＯＣＨ＞ＳＯＣＭ＞ＳＯＣＬ）。例えば、中レベル判定用しきい値ＳＯＣＭは、実験的、経験的、又は理論的に予め設定された値である。
【００３８】  また、経過時間判定用しきい値ｔ１は、当該経過時間判定用しきい値ｔ１相当の期間内におけるＦＣスタック１１の運転に起因する当該ＦＣスタック１１の劣化度合いが、ＦＣスタック１１の停止及びその後の再起動のサイクルによる当該ＦＣスタック１１の劣化度合いと同等又は低くなるような時間である。
【００３９】  図３は、以上のようなモードの遷移を実現可能にする一例のフローチャートを示す図である。  図３に示すように、制御装置３０は、先ずステップＳ１では、バッテリＳＯＣが低レベル判定用しきい値ＳＯＣＬ未満であるか否かを判定する。制御装置３０は、バッテリＳＯＣが低レベル判定用しきい値ＳＯＣＬ未満であると判定すると（バッテリＳＯＣ＜ＳＯＣＬ）、ステップＳ５に進む。また、制御装置３０は、バッテリＳＯＣが低レベル判定用しきい値ＳＯＣＬ以上であると判定すると（バッテリＳＯＣ≧ＳＯＣＬ）、ステップＳ２に進む。
【００４０】  ステップＳ２では、制御装置３０は、車両電源がＯＮになっているか否かを判定する。制御装置３０は、車両電源がＯＮになっていると判定すると、ステップＳ３に進む。また、制御装置３０は、車両電源がＯＮになっていないと判定すると、当該図３に示す処理を終了する。
【００４１】  ステップＳ３では、制御装置３０は、ＦＣスタック１１を停止状態にし、かつＦＥＴ１４をＯＦＦにする。そして、続くステップＳ４において、制御装置３０は、バッテリＳＯＣが低レベル判定用しきい値ＳＯＣＬ未満であるか否かを判定する。制御装置３０は、バッテリＳＯＣが低レベル判定用しきい値ＳＯＣＬ未満であると判定すると（バッテリＳＯＣ＜ＳＯＣＬ）、ステップＳ５に進む。また、制御装置３０は、バッテリＳＯＣが低レベル判定用しきい値ＳＯＣＬ以上であると判定すると（バッテリＳＯＣ≧ＳＯＣＬ）、ステップＳ２から再び処理を開始する。
【００４２】  ここで、以上のステップＳ３及びステップＳ４の処理は、イニシャルモードＭ１及び燃料電池停止モードＭ３における処理に相当する。  ステップＳ５では、制御装置３０は、車両電源がＯＮになっているか否かを判定する。制御装置３０は、車両電源がＯＮになっていると判定すると、ステップＳ６に進む。また、制御装置３０は、車両電源がＯＮになっていないと判定すると、当該図３に示す処理を終了する。
【００４３】  ステップＳ６では、制御装置３０は、ＦＣスタック１１を運転状態にし、かつＦＥＴ１４をＯＮにする。そして、続くステップＳ７において、制御装置３０は、バッテリＳＯＣが高レベル判定用しきい値ＳＯＣＨ以上であるか否かを判定する。制御装置３０は、バッテリＳＯＣが高レベル判定用しきい値ＳＯＣＨ以上であると判定すると（バッテリＳＯＣ≧ＳＯＣＨ）、ステップＳ８に進む。また、制御装置３０は、バッテリＳＯＣが高レベル判定用しきい値ＳＯＣＨ未満であると判定すると（バッテリＳＯＣ＜ＳＯＣＨ）、ステップＳ５から再び処理を開始する。
【００４４】  ここで、以上のステップＳ６及びステップＳ７の処理は、ノーマルモードＭ２における処理に相当する。  ステップＳ８では、制御装置３０は、車両電源がＯＮになっているか否かを判定する。制御装置３０は、車両電源がＯＮになっていると判定すると、ステップＳ９に進む。また、制御装置３０は、車両電源がＯＮになっていないと判定すると、当該図３に示す処理を終了する。
【００４５】  ステップＳ９では、制御装置３０は、ＦＣスタック１１を運転状態にし、かつＦＥＴ１４をＯＦＦにする。さらに、制御装置３０は、タイマ３２の計測を開始する。そして、続くステップＳ１０において、制御装置３０は、バッテリＳＯＣが低レベル判定用しきい値ＳＯＣＬ未満であるか否かを判定する。制御装置３０は、バッテリＳＯＣが低レベル判定用しきい値ＳＯＣＬ未満であると判定すると（バッテリＳＯＣ＜ＳＯＣＬ）、前記ステップＳ５に進む。また、制御装置３０は、バッテリＳＯＣが低レベル判定用しきい値ＳＯＣＬ以上であると判定すると（バッテリＳＯＣ≧ＳＯＣＬ）、ステップＳ１１に進む。
【００４６】  ステップＳ１１では、制御装置３０は、前記ステップＳ９で計測を開始したタイマ値が経過時間判定用しきい値ｔ１よりも大きいか否かを判定する。制御装置３０は、タイマ値が経過時間判定用しきい値ｔ１よりも大きいと判定すると（タイマ値＞ｔ１）、ステップＳ１２に進む。また、制御装置３０は、タイマ値が経過時間判定用しきい値ｔ１以下であると判定すると（タイマ値≦ｔ１）、前記ステップＳ８から再び処理を開始する。
【００４７】  ステップＳ１２では、制御装置３０は、バッテリＳＯＣが中レベル判定用しきい値ＳＯＣＭ未満であるか否かを判定する。制御装置３０は、バッテリＳＯＣが中レベル判定用しきい値ＳＯＣＭ未満であると判定すると（バッテリＳＯＣ＜ＳＯＣＭ）、前記ステップＳ５に進む。また、制御装置３０は、バッテリＳＯＣが中レベル判定用しきい値ＳＯＣＭ以上であると判定すると（バッテリＳＯＣ≧ＳＯＣＭ）、前記ステップＳ２に進む。  ここで、以上のステップＳ９乃至ステップＳ１２の処理は、アイドリングモードＭ４における処理に相当する。
【００４８】（動作、作用等）  次に、車両における動作、作用等について説明する。  制御装置３０は、イニシャルモード中に、バッテリＳＯＣが低レベル判定用しきい値ＳＯＣＬ未満になると（バッテリＳＯＣ＜ＳＯＣＬ）、ＦＣスタック１１を起動させ、かつＦＥＴ１４をＯＮにしてＦＣスタック１１とバッテリパック２０及びインバータ２とを接続し、ノーマルモードＭ２に遷移する。
【００４９】  ノーマルモードＭ２では、制御装置３０は、ＦＣスタック１１からの供給電力によって、バッテリパック２０を充電するとともに必要に応じてモータ３を駆動する。  そして、制御装置３０は、このノーマルモード中に、バッテリＳＯＣが高レベル判定用しきい値ＳＯＣＨ以上になると（バッテリＳＯＣ≧ＳＯＣＨ）、ＦＣスタック１１を運転状態に維持したまま、ＦＥＴ１４をＯＦＦにしてＦＣスタック１１をバッテリパック２０及びインバータ２から切り離し、アイドリングモードＭ４に遷移する。
【００５０】  アイドリングモードＭ４では、ＦＣスタック１１からバッテリパック２０及びモータ３（具体的にはインバータ２）への電力供給が途絶えるため、インバータ２は、バッテリパック２０からの供給電力によってモータ３を駆動する。
【００５１】  そして、制御装置３０は、このアイドリングモード中に、モータ駆動による電力消費によってバッテリＳＯＣが低レベル判定用しきい値ＳＯＣＬ未満になったとき（バッテリＳＯＣ＜ＳＯＣＬ）、又は、アイドリングモード開始時からのタイマ値が経過時間判定用しきい値ｔ１よりも大きくかつバッテリＳＯＣが中レベル判定用しきい値ＳＯＣＭ未満になったとき（タイマ値＞ｔ１かつバッテリＳＯＣ＜ＳＯＣＭ）、ＦＣスタック１１を運転状態に維持したまま、ＦＥＴ１４をＯＮにしてＦＣスタック１１とバッテリパック２０及びインバータ２とを接続し、ノーマルモードＭ２に遷移する。
【００５２】  また、制御装置３０は、このアイドリングモード中におけるモータ駆動による電力消費によっても、アイドリングモード開始時から経過時間判定用しきい値ｔ１相当の時間が経過した時点でバッテリＳＯＣが中レベル判定用しきい値ＳＯＣＭ以上に維持されていると、ＦＥＴ１４をＯＦＦに維持したままＦＣスタック１１の運転を停止し、燃料電池停止モードＭ３に遷移する。
【００５３】  この燃料電池停止モードＭ３では、アイドリングモードＭ４と同様に、ＦＣスタック１１からバッテリパック２０及びモータ３（具体的にはインバータ２）への電力供給が途絶えるため、インバータ２は、バッテリパック２０からの供給電力によってモータ３を駆動する。
【００５４】  さらに、燃料電池停止モードＭ３では、ＦＣスタック１１の運転が停止され、ＦＣスタック１１がバッテリパック２０及びインバータ２から切り離されて、ＦＣスタック１１が無負荷状態になるため、ＦＣスタック１１の電圧は、最も電位が高い開放電圧になる。なお、このようにＦＣスタック１１の電圧が、最も電位が高い開放電圧になる点については後で詳述する。
【００５５】  そして、制御装置３０は、この燃料電池停止モード中に、モータ駆動による電力消費によってバッテリＳＯＣが低レベル判定用しきい値ＳＯＣＬ未満になったとき（バッテリＳＯＣ＜ＳＯＣＬ）、ＦＣスタック１１を起動し、ＦＥＴ１４をＯＮにしてＦＣスタック１１とバッテリパック２０及びインバータ２とを接続し、ノーマルモードＭ２に遷移する。
【００５６】（本実施形態における効果）  本実施形態では、燃料電池車両１は、ＤＣ／ＤＣコンバータを介さないでＦＣスタック１１とバッテリパック２０とを接続した構成とした場合でも、バッテリＳＯＣが高レベル判定用しきい値ＳＯＣＨ以上であるときには、アイドリングモードＭ４によって、ＦＣスタック１１とバッテリパック２０及びモータ３（具体的にはインバータ２）との接続を遮断している。これによって、本実施形態では、燃料電池車両１は、バッテリ２１の過充電を防止できる。
【００５７】  また、本実施形態では、燃料電池車両１は、ＦＣスタック１１とバッテリパック２０及びモータ３（具体的にはインバータ２）との接続及びその遮断を行うスイッチ部としてＦＥＴ１４を用いている。これによって、本実施形態では、燃料電池車両１は、ＦＥＴ１４をスイッチング動作させてＦＣスタック１１とバッテリパック２０及びモータ３（具体的にはインバータ２）とを接続する際に当該ＦＥＴ１４が電流を制限するため、当該ＦＥＴ１４の両端電圧差による過電流の発生を防止できる。
【００５８】  また、本実施形態では、燃料電池車両１は、バッテリＳＯＣが高レベル判定用しきい値ＳＯＣＨ以上であっても、アイドリングモードＭ４によって、ＦＣスタック１１による発電を行っている。これによって、本実施形態では、燃料電池車両１は、ＦＣスタック１１の起動及び停止の頻度を少なくし、ＦＣスタック１１の劣化を抑制できる。
【００５９】  ここで、ＦＣスタック１１の起動及び停止の頻度を少なくすることが、ＦＣスタック１１の劣化に結びつく理由を、図４及び図５を参照しつつ付け加えて説明しておく。  ここで、図４は、水素燃料電池の構造例を示す図である。また、図５は、一般的な燃料電池における電圧と電力との関係を示す図である。  先ず、燃料電池システムにおける電気化学反応と、それに付随する水の生成について説明する。
【００６０】  燃料電池は、通常、セルと呼ばれる最小構成単位を多数積層してスタックを構成している。図４に示すように、通常の固体高分子型燃料電池において、各セルには、水素及び空気（酸素）をそれぞれ供給するアノード極５１及びカソード極５２に挟まれて、拡散層５３、触媒層５４及び電解質膜５５が配置されている。ここで、触媒層５４は、反応活性化のための層である。また、電解質膜５５は、中央に水素イオンを選択的に透過させる膜である。
【００６１】  このような構成において、アノード極５１に供給された水素分子は、アノード極５１の電解質表面にある触媒層５４において、活性な水素原子となり、さらに水素イオンとなって電子を放出する。図４において（１）で示されるこの反応は、下記（１）式で表される。  Ｈ２  →  ２Ｈ＋  ＋  ２ｅ−  ・・・（１）
【００６２】  この（１）式に示す反応によって発生した水素イオンは、電解質膜５５に含まれる水分を伴ってアノード極５１側からカソード極５２側へと電解質膜５５中を移動する。また、電子は、外部回路を通してカソード極５２に移動する。一方のカソード極５２に供給された空気中の酸素分子は、触媒層５４において外部回路から供給された電子を受け取って酸素イオンとなり、電解質膜５５を移動してきた水素イオンと結合して水となる。図４において（２）で示されるこの反応は、（２）式で表される。  １／２Ｏ２  ＋  ２Ｈ＋  ＋  ２ｅ−  →  Ｈ２Ｏ  ・・・（２）  このようにして生成された水分の一部は、濃度拡散によってカソード極５２からアノード極５１へと移動する。
【００６３】  前述の化学反応において、燃料電池の内部では、電解質膜５５や電極の電気抵抗に起因する抵抗過電圧、水素と酸素とが電気化学反応を起こすための活性化過電圧、拡散層５３中を水素や酸素が移動するための拡散過電圧等の様々な損失が発生し、発電電流・電力の増加に伴い端子電圧が低下する特性を呈する。
【００６４】  ここで、一般的な燃料電池の特性を示す図５を用いて説明すると、燃料電池の停止時においては、燃料電池から負荷が切り離されるため、燃料電池の電圧は、最大電圧である開放電圧ＶＯＣＶとなる。その後、水素極の水素が電解質膜５５を通して次第に圧力低下し、燃料電池の電圧もそれに伴い低下する。そして、燃料電池の劣化を抑制するために燃料電池の電圧を極力高電位で維持しないことは、一般的に知られている事実である。  以上のように、電位がより高い状態にある燃料電池の停止は、当該燃料電池の劣化に大きく影響する。そのため、燃料電池の停止及び再起動のサイクル（頻度）は、燃料電池の劣化を抑制するためには少ないことが望ましい。
【００６５】  このようなことから、本実施形態では、ノーマルモードＭ２から燃料電池停止モードＭ３に直接遷移するのではなく、ノーマルモードＭ２からアイドリングモードＭ４に一端遷移させてから必要に応じて燃料電池停止モードＭ３に遷移させている。これによって、本実施形態では、バッテリパック２０等の負荷を電力供給ラインから瞬時に切り離すのではなく、先ず、ファン１３の駆動によって開放電圧（ＶＯＣＶ）よりも低くなるアイドリング状態の電圧（ＶＩＤＬ）とし、ＦＣスタック１１を停止させる回数を可能な限り減らし、結果的に再起動も可能な限り減らし、燃料電池の劣化を抑制している。
【００６６】  また、本実施形態のような装置構成では、ＦＣシステム１０を運転したまま、負荷であるモータ３をＦＣスタック１１から切り離すと、図５に示すように、ＦＣスタック１１の発電電力は、補機であるファン１３によってＰＩＤＬだけ消費されるアイドリング状態となる。その結果、ＦＣスタック１１の発電電力は、開放電圧ＶＯＣＶよりも低いＶＩＤＬとなる。
【００６７】  しかし、このようにアイドリング時のＦＣスタック１１の電圧ＶＩＤＬは、開放電圧ＶＯＣＶに比べて小さいものの、その電位の高さが燃料電池の劣化に与える影響はゼロではない。そのため、アイドリング状態に長時間留まることも好ましいとは言えない。  このようなことから、本実施形態では、ＦＥＴ１４をＯＦＦにしてＦＣスタック１１とバッテリパック２０及びモータ３（具体的にはインバータ２）との接続を遮断した後に経過時間判定用しきい値ｔ１相当の時間が経過し、かつバッテリＳＯＣが中レベル判定用しきい値ＳＯＣＭ以上であるときには、アイドリングモードＭ４から燃料電池停止モードＭ３に遷移させて、ＦＣスタック１１の発電を停止している。
【００６８】  これによって、本実施形態では、アイドリングモードＭ４に長時間留まることによるＦＣスタック１１の劣化を防止している。  なお、前述の実施形態の説明では、ＦＥＴ１４及び制御装置３０（充電量検出部３１を含む）は、例えば、車両用電力供給制御装置を構成する。
【００６９】（実施形態の変形例）  本実施形態では、ＦＥＴ１４に換えてリレーを用いることもできる。  また、本実施形態では、バッテリ２１の充電量を示す値として、バッテリＳＯＣに換えてバッテリ電圧を用いることもできる。
【００７０】  また、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、請求項１により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。
【符号の説明】
【００７１】  １  燃料電池車両、２  インバータ、３  モータ、１０  燃料電池システム、１１  ＦＣスタック、１２  ファン駆動部、１３  ファン、１４  ＦＥＴ、２０  バッテリパック、２１  バッテリ、３０  制御装置、３１  充電量検出部、３２  タイマ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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