(57)【要約】【課題】本発明の少なくとも一つの実施形態は、Ｖ２Ｈとしての使用時や、停車中の燃料電池から二次電池への充電時に、環境温度が氷点下において、排気管が凍結したり、排気管の排気口の外部に氷塊ができることを防止する燃料電池車両の運転制御方法及び運転制御システムを提供することを目的とする。【解決手段】燃料電池車両の停車時において、且つ環境温度が氷点下において、前記燃料電池を始動して発電する際に、燃料電池を、最高効率出力以上の高出力で発電するように制御する、または燃料電池の所定の発電出力に対して必要とする必要空気量以上の空気量を導入する運転制御部４１を備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の走行用モータを駆動する主電源となる二次電池と、
前記二次電池を充電する副電源を構成する燃料電池と、
を備えた燃料電池車両の運転制御方法であって、
前記燃料電池車両の停車時において、且つ環境温度が氷点下において、前記燃料電池を始動して発電する際に、前記燃料電池を、最高効率出力以上の高出力で発電することを特徴とする燃料電池車両の運転制御方法。
【請求項２】
車両の走行用モータを駆動する主電源となる二次電池と、
前記二次電池を充電する副電源を構成する燃料電池と、
を備えた燃料電池車両の運転制御方法であって、
前記燃料電池車両の停車時において、且つ環境温度が氷点下において、前記燃料電池を始動して発電する際に、前記燃料電池のカソードを構成する空気極に、前記燃料電池の所定の発電出力に対して必要とする必要空気量以上の空気量を導入して発電することを特徴とする燃料電池車両の運転制御方法。
【請求項３】
車両の走行用モータを駆動する主電源となる二次電池と、
前記二次電池を充電する副電源を構成する燃料電池と、
を備えた燃料電池車両の運転制御システムであって、
前記燃料電池車両の停車時において、且つ環境温度が氷点下において、前記燃料電池を始動して発電する際に、前記燃料電池を、最高効率出力以上の高出力で発電するように制御する運転制御部を備えることを特徴とする燃料電池車両の運転制御システム。
【請求項４】
車両の走行用モータを駆動する主電源となる二次電池と、
前記二次電池を充電する副電源を構成する燃料電池と、
を備えた燃料電池車両の運転制御システムであって、
前記燃料電池車両の停車時において、且つ環境温度が氷点下において、前記燃料電池を始動して発電する際に、前記燃料電池のカソードを構成する空気極に、前記燃料電池の所定の発電出力に対して必要とする必要空気量以上の空気量を導入する運転制御部を備えることを特徴とする燃料電池車両の運転制御システム。
【請求項５】
前記運転制御部は、前記燃料電池のカソードを構成する空気極に、前記最高効率出力以上の高出力で発電するのに必要とする必要空気量以上の空気量を導入することを特徴とする請求項３に記載の燃料電池車両の運転制御システム。
【請求項６】
前記運転制御部は、前記燃料電池から二次電池への充電時に、二次電池受入電力が前記最高効率出力未満となった際に、発電を停止し前記二次電池の充電状態を示すＳＯＣ値が、所定値以下となった際に、最高効率出力以上で発電するように制御することを特徴とする請求項３又は５に記載の燃料電池車両の運転制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えば、燃料電池自動車などの燃料電池車両（Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ（ＦＣＶ））（以下、単に、「燃料電池車両」と言う）の運転制御方法及び運転制御システムに関する。
【０００２】
より詳細には、燃料電池車両において、例えば、住宅への給電機能を備えることで非常用電源として活用するＶ２Ｈ（Ｖｅｈｉｃｌｅ  ｔｏ  Ｈｏｍｅ）としての使用時や、停車中の燃料電池から二次電池への充電時に、発生する水分で、排気管の排気口の外部に、氷塊（いわゆる「氷山」）（以下、「氷塊」と言う）ができるのを防止できる燃料電池車両の運転制御方法及び運転制御システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
従来、例えば、ハイブリッドカーなどの二次電池と内燃機関（エンジン）が搭載された電動車両に代えて、二次電池と燃料電池を搭載した燃料電池車両が開発され、注目されている。
【０００４】
このような燃料電池として、固体高分子型燃料電池が使用され、燃料電池スタックから構成されている。
すなわち、燃料電池スタックは、固体高分子電解質膜を挟んで、空気極（カソード）と、水素極である燃料極（アノード）とが、対設した構造を有する発電セルを、セパレータで挟持して、これを複数積層することによって構成されている。
【０００５】
そして、燃料ガス供給源である水素タンクから、燃料ガスである水素ガスが、燃料極に供給されるとともに、酸化剤ガスである空気が、コンプレッサを介して、空気極に供給されるように構成されている。
【０００６】
そして、下記に示すような反応が生じて、これらの電極間に発生する起電力により、電気エネルギを取り出すように構成されている。
燃料極（アノード）：Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-
空気極（カソード）：１／２Ｏ２＋２Ｈ+＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ
【０００７】
そして、燃料電池車両には、燃料電池で発生される電力が充電され、主電源となる二次電池が備えられており、二次電池に蓄電された電力によって、車両の走行用モータを駆動するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２３８３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このような従来の燃料電池車両では、排気管の排気口から、水のみを排出するクリーンな自動車であるが、多量の生成水が、例えば、立体駐車場などで排出されると、階下に影響があるなどの課題がある。
【００１０】
また、燃料電池車両は、例えば、住宅への給電機能を備えることで非常用電源として活用して、Ｖ２Ｈ（Ｖｅｈｉｃｌｅ  ｔｏ  Ｈｏｍｅ）として使用することが行われている。
しかしながら、このようなＶ２Ｈとしての使用時や、停車中の燃料電池から二次電池への充電時に、発生する水分で、環境温度が氷点下において、すなわち、外気温が氷点下を下回る場合、出力によっては、排気管が凍結したり、排気管の直下に（排気管の排気口の外部に）、氷塊ができることがある。
【００１１】
このように氷塊ができると、排気管からの排気に影響を及ぼしてしまい、燃料電池車両の運転性能に劣化をきたすことになるとともに、氷塊が障害となったり、氷塊により、転倒事故が発生したりするおそれがある。
【００１２】
特許文献１（特開２００９−２３８３９０号公報）には、燃料電池の空気極から排出され外部に排出される排気と、外部から供給される供給される供給空気とを、熱交換器で熱交換することによって、排気の熱量を利用して、供給空気の温度調整を行うように構成された燃料電池システムが提案されている。
これにより、外気温が低い場合に、燃料電池内での生成水の凍結を防止することが行われている。
【００１３】
しかしながら、特許文献１の燃料電池システムは、燃料電池内での生成水の凍結を防止して、エネルギ効率の悪化を改善するためのものである。
【００１４】
従って、上記のように、Ｖ２Ｈとしての使用時や、停車中の燃料電池から二次電池への充電時に、発生する水分で、外気温が氷点下を下回る場合、排気管が凍結したり、排気管の直下に（排気管の排気口の外部に）、氷塊ができることを防止するものではない。
【００１５】
このような現状に鑑み、本発明の少なくとも一つの実施形態は、Ｖ２Ｈとしての使用時や、停車中の燃料電池から二次電池への充電時に、環境温度が氷点下において、排気管が凍結したり、排気管の排気口の外部に、氷塊ができることを防止する燃料電池車両の運転制御方法及び運転制御システム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】
【００１６】
前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、本発明の少なくとも一つの実施形態は、車両の走行用モータを駆動する主電源となる二次電池と、前記二次電池を充電する副電源を構成する燃料電池と、を備えた燃料電池車両の運転制御方法であって、前記燃料電池車両の停車時において、且つ環境温度が氷点下において、前記燃料電池を始動して発電する際に、前記燃料電池を、最高効率出力以上の高出力で発電することを特徴とする。
【００１７】
また、幾つかの実施形態では、車両の走行用モータを駆動する主電源となる二次電池と、前記二次電池を充電する副電源を構成する燃料電池と、を備えた燃料電池車両の運転制御システムであって、前記燃料電池車両の停車時において、且つ環境温度が氷点下において、前記燃料電池を始動して発電する際に、前記燃料電池を、最高効率出力以上の高出力で発電するように制御する運転制御部を備えることを特徴とする。
【００１８】
この運転制御方法または運転制御システムのような構成によって、燃料電池車両において、車両停車時であって環境温度が氷点下において、燃料電池を始動して発電する際に、燃料電池を、最高効率出力以上の高出力で発電する。
【００１９】
従って、燃料電池の発電量が増えて（高出力）となって、燃料電池から排出される排気が高温となる。
その結果、排気管全体を高温にでき、排気ガスに含まれる水分が気化して、液滴になることを防止することができ、排気口の外部に、氷塊が形成されるのを効果的に防止することができる。
さらに、排気管からの排気に影響を及ぼさず、燃料電池車両の運転性能に劣化をきたすこともなく、しかも、氷塊が障害となったり、氷塊により、転倒事故が発生したりするおそれも防止される。
【００２０】
また、幾つかの実施形態では、車両の走行用モータを駆動する主電源となる二次電池と、前記二次電池を充電する副電源を構成する燃料電池と、を備えた燃料電池車両の運転制御方法であって、前記燃料電池車両の停車時において、且つ環境温度が氷点下において、前記燃料電池を始動して発電する際に、前記燃料電池のカソードを構成する空気極に、前記燃料電池の所定の発電出力に対して必要とする必要空気量以上の空気量を導入して発電することを特徴とする。
【００２１】
また、幾つかの実施形態では、車両の走行用モータを駆動する主電源となる二次電池と、前記二次電池を充電する副電源を構成する燃料電池と、を備えた燃料電池車両の運転制御システムであって、前記燃料電池車両の停車時において、且つ環境温度が氷点下において、前記燃料電池を始動して発電する際に、前記燃料電池のカソードを構成する空気極に、前記燃料電池の所定の発電出力に対して必要とする必要空気量以上の空気量を導入する運転制御部を備えることを特徴とする。
【００２２】
この運転制御方法または運転制御システムのような構成によって、燃料電池車両において、車両停車時であって環境温度が氷点下において、燃料電池を始動して発電する際に、燃料電池のカソードを構成する空気極に、燃料電池の所定の発電出力に対して必要とする必要空気量以上の空気量を導入している。
【００２３】
従って、燃料電池から排出される排気ガスが余分な空気量によって増大するので、排気ガスに含まれる水分が、空気で飛ばされるので、液滴になることを防止することができ、排気口の外部に、氷塊が形成されるのを効果的に防止することができる。
【００２４】
また、幾つかの実施形態では、前記運転制御部は、前記燃料電池のカソードを構成する空気極に、前記最高効率出力以上の高出力で発電するのに必要とする必要空気量以上の空気量を導入することを特徴とする。
【００２５】
このように構成することによって、燃料電池車両において、車両停車時であって環境温度が氷点下において、燃料電池を始動して発電する際に、燃料電池を、最高効率出力以上の高出力で発電しているとともに、燃料電池のカソードを構成する空気極に、燃料電池の発電に必要な空気量以上の空気を導入している。
【００２６】
従って、燃料電池の発電量が増えて（高出力）となって、燃料電池から排出される排気が高温となるとともに、さらに余分な空気が排気されることになる。
【００２７】
その結果、排気管全体を高温にでき、排気ガスに含まれる水分が気化されるとともに、さらに水分が余分な空気により飛ばされるので、液滴になることを防止することができ、排気口の外部に、氷塊が形成されるのをより効果的に防止することができる。
【００２８】
また、幾つかの実施形態では、前記運転制御部は、前記燃料電池から二次電池への充電時に、二次電池受入電力が前記最高効率出力未満となった際に、発電を停止し前記二次電池の充電状態を示すＳＯＣ値が、所定値以下となった際に、最高効率出力以上で発電するように制御することを特徴とする。
【００２９】
このように構成することによって、二次電池受入電力＜最高効率出力となった際に、発電を停止し、二次電池の充電状態を示すＳＯＣ値が、所定値となった際に、最高効率出力以上で発電するように制御している。
【００３０】
従って、例えば、Ｖ２Ｈとしての使用時や、停車中の燃料電池から二次電池への充電時に、二次電池への過充電を防止して、二次電池が劣化するのを防止できる。さらに、二次電池の充電状態を示すＳＯＣ値が所定値となった際に、再度、最高効率出力以上で発電するように制御するので、排気管全体を高温にでき、排気ガスに含まれる水分が気化されて、液滴になることを防止することができ、排気口の外部に、氷塊が形成されるのを防止できる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、燃料電池車両において、車両停車時であって環境温度が氷点下において、燃料電池を始動して発電する際に、燃料電池を、最高効率出力以上の高出力で発電し、または、燃料電池のカソードを構成する空気極に、燃料電池の所定の発電出力に対して必要とする必要空気量以上の空気量を導入する。これによって、排気管全体を高温にでき、排気ガスに含まれる水分が気化され、または、余分な空気によって水分が飛ばされる。これによって液滴になることを防止することができ、排気口の外部に、氷塊が形成されるのを効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の燃料電池車両の運転制御方法及び運転制御システムの概略を示すブロック図である。
【図２】本発明の燃料電池車両の運転制御方法及び運転制御システムの概略を示すフローチャートである。
【図３】本発明の燃料電池車両の運転制御方法及び運転制御システムの概略を示す燃料電池出力（ｋｗ）と車両効率（％）の関係を示すグラフである。
【図４】ＳＯＣ（％）と二次電池受入電力（ｋｗ）の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の別の実施形態の燃料電池車両の運転制御方法及び運転制御システムの概略を示す図２に対応するフローチャートである。
【図６】本発明の別の実施形態の燃料電池車両の運転制御方法及び運転制御システムの概略を示す図２に対応するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいてより詳細に説明する。
ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれらに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００３４】
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００３５】
（実施形態１）
図１には、本発明の燃料電池車両の運転制御システム１０を搭載した燃料電池車両１２を示している。
本発明の燃料電池車両の運転制御システム１０は、環境への配慮から、ハイブリッドカーなどの二次電池と内燃機関（エンジン）が搭載された電動車両の内燃機関に代えて、燃料電池１４を搭載した燃料電池車両１２に適用されるものである。
【００３６】
図１に示したように、燃料電池車両１２は、水素と酸素の供給を受けて、発電を行う燃料電池１４を備えている。そして、燃料電池１４は、図示しないＤＣ−ＤＣコンバータを介して、電圧が調整されて、燃料電池車両１２の走行用モータ１８を駆動する主電源となる二次電池２０に電力を供給して、二次電池２０を充電するように構成されている。
【００３７】
また、二次電池２０は、図示しない三相出力のインバータを介して、燃料電池車両の走行用モータ１８に接続されることによって、走行用モータ１８を駆動する主電源を構成している。
【００３８】
このような燃料電池１４としては、例えば、固体高分子型燃料電池が使用され、燃料電池スタックから構成されている。
【００３９】
すなわち、燃料電池スタックは、固体高分子電解質膜を挟んで、空気極（カソード）と、水素極である燃料極（アノード）とが、対設した構造を有する発電セルを、セパレータで挟持して、これを複数積層することによって構成されている。
【００４０】
そして、燃料ガス供給源である水素タンク１６から水素ガスが、水素ガス供給弁１７を介して燃料極に供給されるように構成され、ポンプ２６により、燃料電池１４から排出される未反応の水素ガス等を循環して、再度燃料極に供給されるように構成されている。
【００４１】
また、酸化剤ガスである空気が、図示しないが、燃料電池車両１２の前部（前方）に形成された、開閉可能なグリルシャッタを介して、外部（大気）から取り入れられて、図示しない、フィルタ、コンプレッサ、空気ブロア２２を介して、空気極に供給されるように構成されている。
【００４２】
そして、下記に示すような反応が生じて、これらの電極間に発生する起電力により、電気エネルギを取り出すように構成されている。
燃料極（アノード）：Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-
空気極（カソード）：１／２Ｏ２＋２Ｈ+＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ
【００４３】
そして、燃料電池車両１２には、燃料電池１４で発生される電力が充電され、主電源となる二次電池２０が備えられており、二次電池２０に蓄電された電力によって、燃料電池車両１２の走行用モータ１８を駆動するように構成されている。
【００４４】
また、燃料電池１４の空気極と燃料極にそれぞれ供給された空気、水素ガスは、それぞれ一部が消費され、未使用の空気、水素ガスは、図示しない排出管、排気口２４を介して、外部（大気）に排出されるようになっている。
【００４５】
さらに、燃料電池車両１２には、二次電池２０に、家庭用コンセント、ＥＶステーションなどの外部から給電したり、例えば、住宅への給電機能を備えることで非常用電源として活用するＶ２Ｈ（Ｖｅｈｉｃｌｅ  ｔｏ  Ｈｏｍｅ）としての使用するために、外部給電部３０が設けられている。
【００４６】
図１に示したように、燃料電池車両の運転制御システム１０は、制御部４０を備えており、制御部４０には、燃料電池車両１２の走行状態などを制御するための車両ＥＣＵ４２を備えている。
【００４７】
すなわち、車両ＥＣＵ４２は、ＦＣ−ＥＣＵ３８と、モータＥＣＵ４４と、バッテリＥＣＵ４６とに接続されている。
そして、ＦＣ−ＥＣＵ３８は、燃料電池１４の始動（発電）、停止、発電出力などを制御する運転制御部４１を有して構成されている。この運転制御部４１は、燃料極（アノード）に供給する水素ガス量を制御する水素ガス量制御部４３と、空気極（カソード）に空気量を制御する空気量制御部４７とを有して構成されている。
【００４８】
従って、運転制御部４１は、水素ガス量制御部４３及び空気量制御部４７によって水素ガス量と空気量とを制御して発電出力を制御するようになっている。すなわち、水素ガス量制御部４３は水素ガス供給弁１７及びポンプ２６を制御して燃料極（アノード）へ供給される水素ガス量を制御し、空気量制御部４７は空気ブロア２２を制御して空気極（カソード）へ供給される空気量を制御している。
【００４９】
また、モータＥＣＵ４４は、図示しないインバータに接続されており、インバータを制御することによって、燃料電池車両１２の走行用モータ１８の駆動を制御するように構成されている。
【００５０】
さらに、バッテリＥＣＵ４６は、二次電池２０の充電などを制御するように構成されている。また、二次電池２０の充電状態を示すＳＯＣがＳＯＣ検出手段４５によって検出され、その情報がバッテリＥＣＵ４６に入力され、さらに車両ＥＣＵ４２に入力されるようになっている。
【００５１】
ところで、例えば、Ｖ２Ｈとしての使用時や、停車中の燃料電池から二次電池への充電時に、発生する水分で、環境温度が氷点下において、すなわち、外気温が氷点下を下回る場合、出力によっては、排気管が凍結したり、排気管の直下に（排気管の排気口２４の外部に）、氷塊ができることがある。
【００５２】
このように氷塊ができると、排気管からの排気に影響を及ぼしてしまい、燃料電池車両の運転性能に劣化をきたすことになるとともに、氷塊が障害となったり、氷塊により、転倒事故が発生したりするおそれがある。
【００５３】
このため、本発明の燃料電池車両１２では、運転制御システム１０は、制御部４０において制御されて、以下のように作動されるようになっている。
【００５４】
すなわち、図２のフローチャートに示したように、ステップＳ１において、運転制御システム１０が始動される。
そして、ステップＳ２において、例えば、外気温度センサ４８などによって、外気温が参照される。また、ステップＳ３において、車速センサ５０などによって燃料電池車両１２の車速が参照される。
次に、ステップＳ４において、ＳＯＣ検出手段４５によって検出されたＳＯＣ値が参照される。そして、ステップＳ５において、外部給電ＯＮ／ＯＦＦが参照される。
【００５５】
次に、ステップＳ６において、外気温が氷点下であるか否か（外気温＜０℃）であるか否かが、判断される。
ステップＳ６において、外気温が氷点下であると判断された場合には、ステップＳ７に進み、燃料電池車両１２が停止した状態であるか否かが（車速＝０）判断される。
【００５６】
すなわち、例えば、Ｖ２Ｈとしての使用時（停車時）や、停車中の燃料電池から二次電池への充電時に、発生する水分で、環境温度が氷点下において、すなわち、外気温が氷点下を下回る場合、出力によっては、排気管が凍結したり、排気管の直下に（排気管の排気口２４の外部に）、氷塊ができることがあるからである。
【００５７】
そして、ステップＳ７において、燃料電池車両１２が停止（停車）した状態であると判断された場合には、ステップＳ８に進み、ステップＳ８において、外部給電がＯＮ状態であるかを判定する。ＯＮ状態の場合にはＹｅｓとなり、二次電池２０の充電状態を示すＳＯＣ値が、所定の閾値未満となったか否か（閾値は１５〜３０％の範囲内の所定値）が判断される。閾値未満の場合にはＹｅｓとなり、ステップＳ１０において、「ＦＣ高出力発電」状態となるように制御される。
【００５８】
ステップＳ１０の「ＦＣ高出力発電」状態とは、燃料電池１４を始動して発電する際に、燃料電池１４を、最高効率出力以上の高出力で発電するように制御することをいう。
この場合、「最高効率出力」とは、図３の出力（ｋｗ）と車両効率（％）の関係を示すグラフに示したように、最高効率出力Ｐｓ点での燃料電池１４の出力（ＦＣ出力）を言う。
【００５９】
なお、「最高効率出力」は、燃料電池１４の種類などによって異なるものであって、特に限定されるものではなく、例えば、図４のグラフでは、Ｐｓ（出力１５ｋｗ程度）における燃料電池１４の出力（ＦＣ出力）となっている。
【００６０】
このように、燃料電池車両１２において、車両停車時であって、環境温度が氷点下において、燃料電池１４を始動して発電する際に、燃料電池１４を、最高効率出力以上の高出力で発電している。
【００６１】
従って、燃料電池１４の発電量が増えて（高出力）となって、燃料電池１４から排出される排気が高温となるとともに、余分な空気が排気されることになる。
【００６２】
その結果、排気管全体を高温にでき、排気ガスに含まれる水分が気化されて液滴になることを防止することができ、排気口２４の外部に、氷塊が形成されるのを効果的に防止することができる。
【００６３】
次に、ステップＳ１０において、「ＦＣ高出力発電」状態となるように制御された後、ステップＳ１１に進み、「ＦＣ出力＞外部給電＋２次電池受入電力」であるか否かが判断される。
すなわち、燃料電池１４の出力が、例えば、Ｖ２Ｈとしての使用時に必要な外部給電のための電力と、２次電池の受入可能な電力との合計よりも、大きな出力であるか否かが判断される。
【００６４】
そして、ステップＳ１１において、「ＦＣ出力＞外部給電＋２次電池受入電力」であると判断された場合には、ステップＳ１２に進む。
すなわち、ＦＣ出力が、外部給電のための電力と、２次電池の受入可能な電力との合計よりも大きく、余分なＦＣ出力が生じているので、ステップＳ１２において、「ＦＣ出力＝外部給電＋２次電池受入電力」となるように制御される。
【００６５】
次に、ステップＳ１２に続いて、ステップＳ１３において、「空気低利用率発電」となるように制御される。
すなわち、車両停車時であって、環境温度が氷点下において、燃料電池１４を始動して発電する際に、燃料電池１４のカソードを構成する空気極に、燃料電池１４の発電に必要な空気量以上の空気を導入している。
【００６６】
なお、この場合、燃料ガス供給源である水素タンク１６から、燃料極に供給される燃料ガスである高価な水素ガスの量については、増加させないのが望ましい。そのため、空気量を増大させるように制御している。
【００６７】
上記の「ＦＣ高出力発電」及び「空気低利用率発電」の発電出力は運転制御部４１によって制御される。
例えば、「ＦＣ高出力発電」の場合には、運転制御部４１の水素ガス量制御部４３及び空気量制御部４７によって、燃料電池１４を最高効率出力以上の高出力で発電するのに必要な水素ガス量及び空気量を算出して決定し、水素ガス量制御部４３及び空気量制御部４７は、必要とするそれぞれの水素ガス量と空気量とをそれぞれの電極へ供給するように、水素ガスであれば水素ガス供給弁１７及びポンプ２６、さらに空気量であれば空気ブロア２２を制御するようになっている。
【００６８】
さらに、「空気低利用率発電」の場合には、上記の「ＦＣ高出力発電」において決定した必要な水素ガス量及び空気量に対して、水素ガス量は維持しつつ空気量を増大させるように空気量制御部４７が空気量を算出して空気ブロア２２を制御する。
【００６９】
従って、ステップＳ１３における「空気低利用率発電」の場合には、燃料電池１４の発電量が増えて（高出力）となって、燃料電池から排出される排気が高温となるとともに、余分な空気が排気されることになる。
【００７０】
その結果、排気管全体を高温にでき、排気ガスに含まれる水分が、空気で飛ばされるとともに、液滴になることを防止することができ、排気口２４の外部に、氷塊が形成されるのを効果的に防止することができる。
【００７１】
そして、ステップＳ１３において、「空気低利用率発電」となるように制御された後、ステップＳ１４において、「２次電池受入電力＜最高効率出力」であるか否かが判断される。
【００７２】
ステップＳ１４において、「２次電池受入電力＜最高効率出力」であると判断された場合には、ステップＳ１５に進み、燃料電池１４の発電が停止（ＦＣ停止）される。そして、ステップＳ１６でステップＳ１へリターンされて繰り返される。
【００７３】
すなわち、燃料電池１４から二次電池２０への充電時は、図４のＳＯＣ（％）と２次電池受入電力（ｋｗ）の関係を示すグラフに示したように、「２次電池受入電力＜最高効率出力」であれば（図４のＡの範囲）であれば、二次電池２０への充電が十分であるので、燃料電池１４の発電が停止されステップＳ１にリターンされる。
また、二次電池２０への充電が十分であるので、二次電池２０への過充電を防止して、二次電池が劣化するのが防止される。
【００７４】
なお、この場合、ステップＳ１４の「２次電池受入電力＜最高効率出力」の判定における、２次電池受入電力のＳＯＣの値は、二次電池２０の種類により、特に限定されるものではないが、図４では、２次電池受入電力のＳＯＣの値は、７０％に設定されている。
【００７５】
以上のように、「２次電池受入電力＜最高効率出力」となった際に、発電を停止し、二次電池２０の充電状態を示すＳＯＣ値が、所定の閾値未満となった際には、最高効率出力以上で発電するように制御している。
【００７６】
従って、例えば、Ｖ２Ｈとしての使用時や、停車中の燃料電池１４から二次電池２０への充電時に、二次電池２０の充電状態の悪化（電欠）に陥ることが防止され、さらに、充電時においては、最高効率出力以上の高出力運転で充電するため、排気管全体を高温にでき、排気ガスに含まれる水分が気化され、排気口の外部に、氷塊が形成されるのを効果的に防止することができる。
【００７７】
一方、ステップＳ６において、外気温が氷点下でないと判断された場合には、ステップＳ１６に進み、「リターン」されて、ステップＳ１に戻るように制御している。
【００７８】
また、ステップＳ７において、燃料電池車両１２が停止した状態でないと判断された場合には、ステップＳ１６に進み、「リターン」されて、ステップＳ１に戻るように制御している。
また、ステップＳ８において、外部給電がＯＦＦの場合には、ステップＳ１６に進み、「リターン」されて、ステップＳ１に戻るように制御している。
また、ステップＳ９において、ＳＯＣが所定の閾値以上（閾値は１５〜３０％の範囲内の所定値）の場合には、ステップＳ１６に進み、「リターン」されて、ステップＳ１に戻るように制御している。
【００７９】
さらに、ステップＳ１１において、「ＦＣ出力＞外部給電＋２次電池受入電力」でないと判断された場合には、ステップＳ１６に進み、「リターン」されて、ステップＳ１に戻るように制御している。
【００８０】
また、ステップＳ１４において、「２次電池受入電力＜最高効率出力」でないと判断された場合には、ステップＳ１６に進み、「リターン」されて、ステップＳ１に戻るように制御している。
【００８１】
以上の実施形態１によれば、車両停車時であって環境温度が氷点下において、燃料電池を始動して発電する際に、燃料電池を、最高効率出力以上の高出力で発電する。
従って、燃料電池の発電量が増えて（高出力）となって、燃料電池から排出される排気が高温となり、その結果、排気管全体を高温にでき、排気ガスに含まれる水分が気化して、液滴になることを防止することができ、排気口の外部に、氷塊が形成されるのを効果的に防止することができる。
さらに、排気管からの排気に影響を及ぼさず、燃料電池車両の運転性能に劣化をきたすこともなく、しかも、氷塊が障害となったり、氷塊により、転倒事故が発生したりするおそれも防止される。
【００８２】
また、車両停車時であって環境温度が氷点下において、燃料電池を始動して発電する際に、燃料電池のカソードを構成する空気極に、燃料電池の所定の発電出力に対して必要とする必要空気量以上の空気量を導入している。
従って、燃料電池から排出される排気ガスが余分な空気量によって増大するので、排気ガスに含まれる水分が、空気で飛ばされるので、液滴になることを防止することができ、排気口の外部に、氷塊が形成されるのを効果的に防止することができる。
【００８３】
燃料電池車両において、車両停車時であって環境温度が氷点下において、燃料電池を始動して発電する際に、燃料電池を、最高効率出力以上の高出力で発電しているとともに、燃料電池のカソードを構成する空気極に、燃料電池の発電に必要な空気量以上の空気を導入している。
従って、燃料電池の発電量が増えて（高出力）となって、燃料電池から排出される排気が高温となるとともに、さらに余分な空気が排気されることになるので、排気管全体を高温にでき、排気ガスに含まれる水分が気化されるとともに、さらに水分が余分な空気により飛ばされるので、液滴になることを防止することができ、排気口の外部に、氷塊が形成されるのをより効果的に防止することができる。
【００８４】
（実施形態２）
図５は、本発明の別の実施形態２の燃料電池車両の運転制御方法及び運転制御システムの概略を示す図２と同様なフローチャートである。
【００８５】
この実施形態２の燃料電池車両の運転制御システム１０ａは、図１〜図４に示した実施形態１の運転制御システム１０と基本的には同様な構成であり、図５のフローチャートは、基本的には、図２のフローチャートと同様なステップであるので、同一のステップには、同一のステップの参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００８６】
この実施形態２の運転制御システム１０ａでは、ステップＳ１０において、「ＦＣ高出力発電」状態となるように制御しており、ステップＳ１３の「空気低利用率発電」となる制御を省略している。
このように、本発明の運転制御システム１０ａを作動するようにすることも可能である。実施形態２では、運転制御方法及び運転制御システムを実施形態１より簡素化することができる。
【００８７】
（実施形態３）
図６は、本発明の別の実施形態３の燃料電池車両の運転制御方法及び運転制御システムの概略を示す図２と同様なフローチャートである。
【００８８】
この実施形態３の燃料電池車両の運転制御システム１０ｂは、図１〜図４に示した実施形態１の運転制御システム１０と基本的には同様な構成であり、図６のフローチャートは、基本的には、図２のフローチャートと同様なステップであるので、同一のステップには、同一のステップの参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００８９】
この実施形態３の運転制御システム１０ｂでは、ステップＳ１０〜ステップＳ１２における、「ＦＣ高出力発電」状態の制御を省略しており、ステップＳ１３の「空気低利用率発電」となる制御を実施している。
このように、本発明の運転制御システム１０ｂを作動するようにすることも可能である。実施形態３では、運転制御方法及び運転制御システムを実施形態１より簡素化することができる。
【００９０】
以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、上記実施形態では、「２次電池受入電力＜最高効率出力」となった際に、発電を停止し、二次電池２０の充電状態を示すＳＯＣ値が、所定値となった際に、最高効率出力以上で発電するように制御している。
【００９１】
しかしながら、このような制御を省略して、図示しないが、ステップＳ１０〜ステップＳ１２における、「ＦＣ高出力発電」状態となるように制御、ステップＳ１３の「空気低利用率発電」の少なくとも一方のみを実施することも可能であるなど本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、Ｖ２Ｈとしての使用時や、停車中の燃料電池から二次電池への充電時に、環境温度が氷点下において、排気管が凍結したり、排気管の排気口の外部に、氷塊ができることがなく、排気管からの排気に影響を及ぼさず、燃料電池車両の運転性能に劣化をきたすこともなく、しかも、氷塊が障害となったり、氷塊により、転倒事故が発生したりするおそれもないので、燃料電池車両の運転制御方法及び運転制御システムへの適用に適している。
【符号の説明】
【００９３】
１０、１０ａ、１０ｂ  運転制御システム
１２  燃料電池車両
１４  燃料電池
１６  水素タンク
１８  走行用モータ
２０  二次電池
２２  空気ブロア
２４  排気口
２６  ポンプ
３０  外部給電部
３８  ＦＣ−ＥＣＵ
４０  制御部
４１  運転制御部
４２  車両ＥＣＵ
４３  水素ガス量制御部
４４  モータＥＣＵ
４５  ＳＯＣ検出手段
４６  バッテリＥＣＵ
４７  空気量制御部
Ｐｓ  最高効率出力
【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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【図６】
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