(57)【要約】【課題】  燃料電池と２次電池とを備えたシステムにおいて、運転者に対して異常の発生を確実に伝達する。【解決手段】  燃料電池１２と２次電池１４の少なくとも一方の電力によってモータ１６を運転する燃料電池システム１０であって、システム内で発生した異常を検出する異常検出センサ２６と、異常検出センサ２６により異常が検出された場合に、２次電池１４の電力のみでモータ１６を運転し、燃料電池１２の運転を待避状態にする待避運転手段と、異常検出センサ２６により異常が検出された場合にモータ１６の出力を正常時よりも低下させる手段であって、常用域である軽負荷域又は中負荷域でのモータ１６の出力を他の域に比べて大きく低下させる出力低下手段と、を備える。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と２次電池の少なくとも一方の電力によってモータを運転する燃料電池システムであって、
システム内で発生した異常を検出する異常検出手段と、
前記異常検出手段により異常が検出された場合に、前記２次電池の電力のみで前記モータを運転し、前記燃料電池の運転を待避状態にする待避運転手段と、
前記異常検出手段により異常が検出された場合に前記モータの出力を正常時よりも低下させる手段であって、常用域である軽負荷域又は中負荷域での前記モータの出力を他の域に比べて大きく低下させる出力低下手段と、
を備えたことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記出力低下手段は、最大負荷域の前記モータの出力を正常時と同等とすることを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車等において、システムに異常が発生した場合に、警告灯を点灯し、または出力トルクを抑制することで運転者に異常を認知させる技術が知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２５７６０３号公報
【特許文献２】特開２００４−２３８１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、警告灯を点灯して異常発生を運転者に認知させる方法では、運転者が運転席のメータの表示部に目線を落とす必要があるため、運転中においては異常発生の認知に遅れが生じてしまう。
【０００５】
また、一般道の運転では軽負荷、中負荷領域が常用域となるため、正常時のアクセル特性に一定の係数を乗算して出力トルクを抑制する方法では、正常時とのドライバビリティの感覚の差が小さくなり、ドライバビリティの変化によって運転者に異常を認知させると、やはり認知に遅れが生じてしまう。
【０００６】
また、出力トルクの最大値を抑える方法では、最大負荷の使用頻度が低いため、運転者が異常を認識することは困難である。また、上記と同様に一般道の運転では軽負荷、中負荷領域が常用域となるため、ドライバビリティの変化に基づいて運転者が異常を判定することは困難である。更にこの方法では、登坂時など負荷の大きな運転条件では、走行が不可能となる事態が生じたり、または速度が非常に低速になるといった問題が生じる。
【０００７】
この発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、燃料電池と２次電池とを備えたシステムにおいて、運転者に対して異常の発生を確実に伝達することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、燃料電池と２次電池の少なくとも一方の電力によってモータを運転する燃料電池システムであって、システム内で発生した異常を検出する異常検出手段と、前記異常検出手段により異常が検出された場合に、前記２次電池の電力のみで前記モータを運転し、前記燃料電池の運転を待避状態にする待避運転手段と、前記異常検出手段により異常が検出された場合に前記モータの出力を正常時よりも低下させる手段であって、常用域である軽負荷域又は中負荷域での前記モータの出力を他の域に比べて大きく低下させる出力低下手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記出力低下手段は、最大負荷域の前記モータの出力を正常時と同等とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明によれば、異常が検出された場合に、常用域である軽負荷域又は中負荷域での前記モータの出力を他の域に比べて大きく低下させるようにしたため、異常の発生を運転者に確実に認識させることが可能となる。
【００１１】
第２の発明によれば、最大負荷域のモータの出力が正常時と同等となるようにしたため、アクセル全開時にはモータに高出力を発揮させることができ、坂道、急加速時など走行負荷が大きな運転状態においても通常走行を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に基づいてこの発明の一実施形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。なお、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池システム１０を示す模式図である。本実施形態の燃料電池システム１０は燃料電池自動車に搭載されるものであって、燃料電池１２とバッテリー１４を備えている。燃料電池システム１０は、燃料電池１２とバッテリー１４の一方又は双方から電力を供給することで燃料電池自動車を駆動する。
【００１４】
燃料電池１２は、例えば固体高分子電解質膜を備えた燃料電池（ＰＥＭＦＣ）から成り、電解質膜、アノード、カソード、およびセパレータとから構成されるセルを複数積層して構成される。
【００１５】
燃料電池１２は、燃料電池自動車を駆動するためのモータ１６と接続されている。また、燃料電池システム１０はＤＣ／ＤＣコンバータ１８を備えており、バッテリー１４はＤＣ／ＤＣコンバータ１８を介して燃料電池１２およびモータ１６と接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１８は、バッテリー１４からの放電、バッテリー１４への充電を制御する機能を有している。
【００１６】
また、燃料電池システム１０は、燃料電池１２等に発生した異常を検出する異常検出センサ２６を備えている。異常検出センサ２６は、燃料電池１２の異常の他、システム内で発生した他の異常を検出するように構成されている。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態の燃料電池システム１０は制御装置２４を備えている。制御装置２４には、燃料電池１２、モータ１６、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８、異常検出センサ２６の他、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ２０、機関回転数を検出する回転数センサ２２などが接続されている。制御装置２４は、アクセル開度、機関回転数等に基づいて、モータ１６に要求される負荷（要求負荷）を求め、これに基づいて燃料電池１２、バッテリー１４の一方又は双方から電力を供給することでモータ１６を駆動する。
【００１８】
このように構成された本実施形態のシステムにおいて、燃料電池１２の異常など、システム内で何らかの異常が生じた場合は、運転者に異常の発生を知らせる必要がある。また、燃料電池１２に異常が生じている場合は、燃料電池１２の故障を未然に防ぐため、燃料電池１２によるモータ１６の運転を停止する必要がある。
【００１９】
このため本実施形態では、燃料電池１２を含むシステムに異常が発生した場合は、バッテリー１４のみの出力でモータ１６を運転し、燃料電池１２の運転を待避状態にする。そして、アクセル開度に対するモータ１６の出力係数を変更して、運転者が感じるドライバビリティの感覚を変化させることで、異常の発生を運転者に知らせるようにしている。
【００２０】
図２は、アクセル開度と、アクセル開度に対するモータの出力係数との関係を示す特性図である。ここで、モータの出力係数は、アクセル開度に応じてモータ１６の出力を決定するための係数である。
【００２１】
制御装置２４は、アクセル開度センサ２０の検出値に基づいてモータの出力係数を決定する演算処理実行部を備えており、図２に示すようにアクセル開度に応じてモータの出力係数が決定される。そして、制御装置２４は、モータの最大出力(MAX値)にモータの出力係数を乗算することで、モータ１６からの実際の出力を算出する。図２に示す実線と破線の特性は予め制御装置２４に記憶されており、制御装置２４はシステム内の異常の有無に応じて２つの特性の一方を選択し、選択したモータ出力係数に基づいてモータ１６の出力を演算し、算出した出力でモータ１６が駆動されるようにモータ１６へ指令を行う。
【００２２】
図２において、破線は燃料電池１２を含むシステムが正常の場合に選択される特性を示している。また、実線は、燃料電池１２を含むシステムに異常が発生しており、燃料電池１２の運転を待避状態にした場合に選択される特性を示している。すなわち、実線の特性は、バッテリー１４のみの出力でモータ１６が運転される場合の特性を示している。
【００２３】
図２に示すように、異常発生時に燃料電池１２の運転を待避状態にした場合は、アクセル開度６０％程度以下の運転状態、すなわち軽負荷域又は中負荷域である常用域の運転状態において、正常時に比べてモータ出力係数を大きく低下させている。そして、軽負荷域又は中負荷域以外の領域では、軽負荷域又は中負荷域に比べて出力低下の度合いを小さくしている。
【００２４】
これにより、一般走行時に使用される常用域での出力が正常時に比べて減少するため、運転者が感じるドライバビリティの感覚が変わる。従って、待避運転中であっても運転者に異常の発生を確実に認知させることができる。
【００２５】
また、図２に実線で示すように、異常発生時に燃料電池１２の運転を待避状態にした場合であっても、アクセル全開時、すなわち最大負荷域の運転状態ではモータ出力係数がほぼ１００％に設定される。これにより、アクセル全開時にはモータ１６に高出力を発揮させることができるため、登坂時、急加速時など走行負荷が大きな運転状態においても通常走行が可能である。
【００２６】
なお、図２の例では、異常発生時に常用域の出力を低下させているが、異常発生時に、アクセル開度が所定値を超えるまではモータ出力係数を０％とするように不感帯を設けても良い。また、正常時に所定の不感帯が設定されている場合は、異常発生時に不感帯の幅を拡大するようにしても良い。このように、異常時にアクセル開度に対する出力の不感帯を設定または拡大することによっても、運転者が感じるドライバビリティが変わり、異常発生を認知させることができる。
【００２７】
次に、図３のフローチャートに基づいて、本実施形態のシステムにおける処理の手順を説明する。先ず、ステップＳ１では、アクセル開度センサ２０からアクセル開度の検出値を取得する。
【００２８】
次のステップＳ２では、燃料電池１２を含むシステムに異常が発生しているか否かを判定する。異常が発生している場合はステップＳ３へ進み、異常が発生していない場合はステップＳ５へ進む。
【００２９】
ステップＳ３では、燃料電池１２の運転を待避状態とし、バッテリー１４の出力のみでモータ１６を運転する。
【００３０】
ステップＳ４では、ステップＳ１で取得したアクセル開度を図２中の実線の特性に当てはめて、アクセル開度に対するモータ出力係数を算出する。一方、ステップＳ５では、ステップＳ１で取得したアクセル開度を図２中の破線の特性に当てはめて、アクセル開度に対するモータ出力係数を算出する。ステップＳ４，Ｓ５の後は、ステップＳ６へ進む。
【００３１】
ステップＳ６では、ステップＳ４，Ｓ５で算出したモータ１６出力係数をモータ１６の最大出力に乗算して、モータ１６の出力を算出する。そして、次のステップＳ７では、ステップＳ６で算出したモータ出力に基づいて、モータ１６を運転する。
【００３２】
図３の処理によれば、燃料電池１２を含むシステムに異常が発生している場合は、燃料電池１２の運転を待避状態にするとともに、図２中に実線で示すモータ出力特性に従ってモータ１６を運転するため、運転者に対して異常の発生を確実に認識させることが可能となる。
【００３３】
以上説明したように本実施形態によれば、燃料電池１２を含むシステムに異常が発生した場合は、燃料電池１２の運転を待避状態とし、軽負荷域、中負荷域である常用域でモータ１６の出力特性を大きく低下させるようにしたため、ドライバビリティの感覚が変わり、運転者に対して異常の発生を確実に知らせることが可能となる。
【００３４】
また、異常発生時に燃料電池１２の運転を待避状態にした場合であっても、アクセル全開時には、正常時と同様にモータ出力係数をほぼ１００％としたため、高負荷がかかる運転状態での出力低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料電池システムを示す模式図である。
【図２】アクセル開度と、アクセル開度に対するモータの出力係数との関係を示す特性図である。
【図３】本発明の一実施形態のシステムにおける処理の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
１０  燃料電池システム
１２  燃料電池
１４  バッテリー
１６  モータ
２６  異常検出センサ
２４  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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