(57)【要約】      （修正有）【課題】ポンプの耐久性の向上を図ることができる燃料電池車両を提供する。【解決手段】燃料電池車両１０は、燃料電池２６、酸化剤ガス供給装置１８及びＥＣＵ２４を備える。酸化剤ガス供給装置１８のエアポンプ６０は、回転に伴い周囲の内周面から浮上する回転体を有する軸浮上型に構成されている。ＥＣＵ２４は、燃料電池車両１０の始動後に、回転体が軸浮上状態となる所定条件が成立したか否かを判定し、所定条件が成立した場合に走行を許可する一方で、所定条件が成立していない場合に走行を規制する走行許可判定指令部１１０を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、
前記燃料電池に酸化剤ガスを流動させるポンプが設けられた酸化剤ガス供給装置と、
前記ポンプの駆動を制御する制御部と、を備える燃料電池車両であって、
前記ポンプは、回転に伴い周囲の壁から浮上する回転体を有する軸浮上型に構成されており、
前記制御部は、前記燃料電池車両の始動後に、前記回転体が浮上状態となる所定条件が成立したか否かを判定し、前記所定条件が成立した場合に前記燃料電池車両の走行を許可する一方で、前記所定条件が成立していない場合に前記燃料電池車両の走行を規制する走行許可判定指令手段を有する
ことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池車両において、
蓄電池をさらに備え、
前記制御部は、前記燃料電池車両の始動後に、前記蓄電池からの電力供給により当該燃料電池車両の走行が可能になったとしても、前記走行許可判定指令手段において前記所定条件が成立するまで、前記燃料電池車両の走行を規制する
ことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項３】
請求項２記載の燃料電池車両において、
前記制御部は、前記走行許可判定指令手段により前記所定条件が成立した場合に、前記蓄電池による電力供給により前記燃料電池車両が走行可能であれば、前記燃料電池の発電状態によらず、前記燃料電池車両を走行させる
ことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池車両において、
当該燃料電池車両は、前記燃料電池車両の進行方向に対して平行となる向きに前記回転体を配置している
ことを特徴とする燃料電池車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸浮上型のポンプを有する燃料電池車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池車両は、通常、燃料電池に酸化剤ガス（エア）を供給する酸化剤ガス供給装置を備え、この酸化剤ガス供給装置には、酸化剤ガスに流動力を付与するポンプが設けられている。例えば、特許文献１に開示の燃料電池システムにおいて、エアポンプは、回転体の回転により動圧を生じさせて、回転体自体を浮上させる軸浮上型のポンプに構成されている。これによりエアポンプは、回転体が高速に回転可能となり、取り込んだエアを多量且つ高圧に流動させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−３７８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１のように、軸浮上型に構成されたエアポンプは、起動指令がなされた後、回転体が回転して周囲から浮上するまでにある程度の時間がかかり、この軸浮上後に安定的に回転することができる。仮に、回転体の浮上が完了していない状態で、車両が走行を開始すると、走行時の振動等によって回転体又はその周囲の壁が損傷する、つまり酸化剤ガス供給装置の耐久性が低下するおそれがある。
【０００５】
その一方で、燃料電池車両は、快適性や安全性の向上のために、始動時の反応性を高いものとし、ユーザの始動操作から車両が実際に走行開始となるまでの時間を可及的に短縮化することが望まれている。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、ポンプの耐久性の向上を図りつつ、始動時の反応性を充分に高めることができる燃料電池車両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】
【０００７】
前記の目的を達成するために、本発明は、燃料電池と、前記燃料電池に酸化剤ガスを流動させるポンプが設けられた酸化剤ガス供給装置と、前記ポンプの駆動を制御する制御部と、を備える燃料電池車両であって、前記ポンプは、回転に伴い周囲の壁から浮上する回転体を有する軸浮上型に構成されており、前記制御部は、前記燃料電池車両の始動後に、前記回転体が浮上状態となる所定条件が成立したか否かを判定し、前記所定条件が成立した場合に前記燃料電池車両の走行を許可する一方で、前記所定条件が成立していない場合に前記燃料電池車両の走行を規制する走行許可判定指令手段を有することを特徴とする。
【０００８】
また、燃料電池車両は、蓄電池をさらに備え、前記制御部は、前記燃料電池車両の始動後に、前記蓄電池からの電力供給により当該燃料電池車両の走行が可能になったとしても、前記走行許可判定指令手段において前記所定条件が成立するまで、前記燃料電池車両の走行を規制する構成であるとよい。
【０００９】
さらに、前記制御部は、前記走行許可判定指令手段により前記所定条件が成立した場合に、前記蓄電池による電力供給により前記燃料電池車両が走行可能であれば、前記燃料電池の発電状態によらず、前記燃料電池車両を走行させることが好ましい。
【００１０】
またさらに、当該燃料電池車両は、前記燃料電池車両の進行方向に対して平行となる向きに前記回転体を配置していることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、燃料電池車両は、軸浮上型のポンプの回転体が軸浮上状態となる所定条件が成立したか否かを判定し、所定条件が成立した場合に走行を許可し、所定条件が成立していない場合に走行を規制することで、簡単に耐久性を高めることができる。すなわち、燃料電池車両は、回転体が軸浮上状態となる所定条件が成立していない場合に走行を規制するので、走行時の振動による回転体（つまりポンプ）の損傷を防ぐことができる。そして、燃料電池車両は、回転体が軸浮上状態となる所定条件が成立した場合に走行を許可することで、軸浮上をトリガとして直ちに走行することができる。従って、燃料電池車両は、耐久性が向上すると共に、始動時の反応性を充分に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料電池車両の燃料電池システムを示す説明図である。
【図２】図２Ａは、酸化剤ガス供給装置のエアポンプを概略的に示す側面断面図である。図２Ｂは、図２ＡのＩＩＢ−ＩＩＢ線断面図である。図２Ｃは、図２ＢのＩＩＣ部分の拡大図である。
【図３】燃料電池システムの電力システムを示すブロック図である。
【図４】燃料電池車両の始動時におけるＥＣＵの処理フローを示すフローチャートである。
【図５】燃料電池車両の始動時における各装置の起動を示すタイミングチャートである。
【図６】変形例に係るＥＣＵの処理フローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
本発明の一実施形態に係る燃料電池車両１０（以下、単に車両１０ともいう）は、図１に示すように、燃料電池スタック１２（以下、ＦＣスタック１２という）により発電を行い、車両１０の電気系統に電力を供給する燃料電池システム１４を有する。燃料電池システム１４は、ＦＣスタック１２の他に、燃料ガス供給装置１６、酸化剤ガス供給装置１８、冷却装置２０、電力システム２２（図３参照）及びＥＣＵ２４（制御部）を備える。
【００１５】
ＦＣスタック１２は、複数積層した燃料電池２６を筐体２８の内部に備える。燃料電池２６は、アノード電極３０、固体高分子電解質膜３２、カソード電極３４を積層した電解質膜構造体３６を有すると共に、この電解質膜構造体３６をセパレータ３８で挟み込むことにより燃料ガス及び酸化剤ガスの流路４０が形成されている。そして、アノード流路４０ａには、燃料ガス供給装置１６から燃料ガスである水素ガスが供給される一方で、カソード流路４０ｂには酸化剤ガス供給装置１８から酸化剤ガスであるエアが供給される。アノード流路４０ａを流動する水素ガスとカソード流路４０ｂを流動するエア中の酸素が、電解質膜構造体３６で反応すると、水が生成されると共に電力が発生する。
【００１６】
燃料ガス供給装置１６は、アノード流路４０ａに連通する燃料ガス供給配管４２を有し、燃料電池２６（アノード電極３０）に水素ガスを供給する。さらに燃料ガス供給装置１６は、アノード流路４０ａに連通する燃料ガス排出配管４４を有し、燃料電池２６で発生するアノードオフガスを排出する。
【００１７】
燃料ガス供給配管４２の上流には、高圧の水素を貯留する水素タンク４６が配置される。ＦＣスタック１２と水素タンク４６の間の燃料ガス供給配管４２には、封止弁４８、圧力調整弁５０及びエゼクタ５２が設けられる。エゼクタ５２と燃料ガス排出配管４４には、水素循環配管４３が接続される。水素循環配管４３には、水素循環用の水素ポンプ５４が設けられる。ＥＣＵ２４は、水素ポンプ５４の駆動速度を制御することにより、アノード流路４０ａを流通する燃料ガスの流量を制御する。
【００１８】
酸化剤ガス供給装置１８は、カソード流路４０ｂに連通する酸化剤ガス供給配管５６を有し、燃料電池２６（カソード電極３４）に酸化剤ガスを供給する。さらに酸化剤ガス供給装置１８は、カソード流路４０ｂに連通する酸化剤ガス排出配管５８を有し、燃料電池２６で発生するカソードオフガスを排出する。
【００１９】
酸化剤ガス供給配管５６には、エアポンプ６０が配設され、酸化剤ガス排出配管５８には、背圧調整弁６２が配設される。また、酸化剤ガス供給配管５６のエアポンプ６０よりも下流側且つ酸化剤ガス排出配管５８の背圧調整弁６２よりも上流側には、供給するエアを加湿する加湿器６４が配設される。ＥＣＵ２４は、例えば、エアポンプ６０の動作速度と背圧調整弁６２の弁開度の両方又は一方を制御することにより、カソード流路４０ｂを流通する酸化剤ガスの流量を制御する。
【００２０】
すなわち、酸化剤ガス供給装置１８のエアポンプ６０は、外部のエアを吸気及び圧縮し、酸化剤ガス供給配管５６を介してＦＣスタック１２のカソード流路４０ｂに圧縮エアを圧送する。このエアポンプ６０は、図２Ａに示すように、エアを取り込むハウジング６６と、ハウジング６６の内部に設けられる固定体６８と、固定体６８から回転駆動力を受けて回転する回転体７０と、を有する。また、エアポンプ６０は、エアポンプＰＤＵ７２（図３参照）に接続されており、エアポンプＰＤＵ７２の電力供給下に、回転体７０を回転させることでエアを圧送する。
【００２１】
具体的には、ハウジング６６は、車両１０の図示しないフレームに固定されることで、車両１０の進行方向に対して平行となる向きに回転体７０を配置している。固定体６８は、回転体７０を回転可能に挿通配置しており、この回転体７０を囲う複数のコイル６９を有する。そして、エアポンプＰＤＵ７２によりコイル６９に電力が供給されることにより、回転体７０を回転させる磁気力を発生させる。
【００２２】
回転体７０は、固定体６８に挿通配置される軸部７０ａと、軸部７０ａの両端に連結される一対のフィン部（第１フィン部７０ｂ、第２フィン部７０ｃ）と、を備える。軸部７０ａの外周面には、図示しない永久磁石が配置され、固定体６８から磁気力を受けることで、回転体７０全体を回転させる。また、軸部７０ａ上の外周面において各フィン部付近には、固定体６８の内周面６８ａ（周囲の壁）との間で軸浮上を行う軸受け７０ｄが設けられている。第１フィン部７０ｂは、外部からエアを取り込むハウジング６６の取込口６６ａに対向配置され、斜め後方且つ径方向外側にエアを流動させる斜流型に形成されている。同様に、第２フィン部７０ｃも、ハウジング６６に設けられた内部流路６６ｂの供給口６６ｃに対向配置され、斜め後方且つ径方向外側にエアを流動させる斜流型に形成されている。エアポンプ６０は、第２フィン部７０ｃの径方向外側に流動したエアを、吐出口６６ｄから酸化剤ガス供給配管５６に流出させる。
【００２３】
図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、回転体７０の軸受け７０ｄは、周囲のラジアル方向の内周面６８ａとの間に多少の隙間を持つように配置されている。つまり、エアポンプ６０の回転駆動前は、固定体６８の軸心Ｏfに対し回転体７０の軸心Ｏsがずれている。そして、軸受け７０ｄは、軸部７０ａの回転に伴い、その外側面が内周面６８ａとの隙間にエアを楔状に導くことで、動圧を生じさせる。すなわち、軸受け７０ｄと内周面６８ａの間には、空気膜（エアベアリング）が形成されて、固定体６８に対し回転体７０が軸浮上する。これにより、エアポンプ６０内（ハウジング６６、固定体６８及び回転体７０）の磨耗が抑制され、回転体７０が容易に高速回転可能となる。
【００２４】
また、本実施形態に係るエアポンプ６０は、回転体７０の第１フィン部７０ｂの回転により、外部のエアをハウジング６６内に取り込む（第１段階の過給を行う）。取り込まれたエアは、ハウジング６６内の内部流路６６ｂを通して第２フィン部７０ｃ側に流動する。そして、第２フィン部７０ｃの回転により供給口６６ｃから送られてくるエアを取り込み（第２段階の過給を行い）、ハウジング６６の吐出口６６ｄから吐出する。すなわち、エアポンプ６０は、第１及び第２フィン部７０ｂ、７０ｃによりエアに対して２回の過給を行うことで、エアを高圧力化及び高流量化する。なお、エアポンプ６０は、第１フィン部７０ｂを酸化剤ガス供給配管５６に連通する位置に配置して、第１フィン部７０ｂの回転による流動力を酸化剤ガスに付与する一方で、第２フィン部７０ｃを酸化剤ガス排出配管５８に連通する位置に配置して、第２フィン部７０ｃの回転による流動力をカソードオフガスに付与する構成でもよい。
【００２５】
図１に戻り、酸化剤ガス供給装置１８の加湿器６４は、エアポンプ６０から供給されるエアを、ＦＣスタック１２から排出されるカソードオフガスを利用して加湿する。また、背圧調整弁６２は、圧力センサ（不図示）で検出される圧力値や流量センサ（不図示）で検出される流量値等に基づき、ＥＣＵ２４により開閉が制御される。
【００２６】
冷却装置２０は、ＦＣスタック１２に設けられた冷媒流路４０ｃに連通する冷媒供給配管７４及び冷媒排出配管７６を備える。冷媒供給配管７４には、ラジエータ７８及び冷却ポンプ８０が配置される。ＥＣＵ２４は、冷却ポンプ８０の駆動速度を制御することにより、冷媒供給配管７４、ＦＣスタック１２、冷媒排出配管７６を循環する冷媒の流量を制御する。
【００２７】
次に、燃料電池システム１４の電力システム２２について図３を参照して説明する。電力システム２２は、上述したＦＣスタック１２と、負荷であるトラクションモータ８２（電動機：以下、ＴＲＣ８２という）と、を電気的に接続している。ＦＣスタック１２とＴＲＣ８２の間には、ＦＣスタック１２から順に、ＦＣコンタクタ８４、昇圧コンバータ８６（ＦＣＶＣＵ８６ともいう）及びインバータ８８（ＭＯＴＰＤＵ８８ともいう）が直列に接続されている。
【００２８】
また、ＴＲＣ８２には、ＢＡＴコンタクタ９０及び昇降圧コンバータ９２（ＢＡＴＶＣＵ９２ともいう）を介してバッテリ９４（蓄電池）が接続されている。ＦＣＶＣＵ８６とＢＡＴＶＣＵ９２の各々は、２次側の接点でＴＲＣ８２に対し並列に接続されている。さらにＢＡＴＶＣＵ９２の１次側には、負荷である複数の補機９６が並列に接続される。補機９６としては、例えば上記のエアポンプ６０、エアコンディショナ９６ａ（Ａ／Ｃ）、ヒータ９６ｂ及び降圧コンバータ９６ｃ（以下、ＤＣ／ＤＣ９６ｃという）等があげられる。
【００２９】
ＦＣコンタクタ８４は、ＥＣＵ２４に接続され、ＥＣＵ２４の制御下にＦＣスタック１２とＦＣＶＣＵ８６の１次側との接続及び遮断を切り替える。
【００３０】
ＦＣＶＣＵ８６は、チョッパ回路を備える電圧調整装置（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）である。ＦＣＶＣＵ８６は、ＥＣＵ２４に接続され、ＥＣＵ２４の制御下に１次側の電圧を昇圧して２次側に印加する。
【００３１】
ＭＯＴＰＤＵ８８は３相ブリッジ型に構成され、接点（ＦＣＶＣＵ８６及びＢＡＴＶＣＵ９２）側の直流電力を交流電力に変換し、ＥＣＵ２４から出力される目標回転数の制御信号に応じてＴＲＣ８２の駆動を制御する。また、ＭＯＴＰＤＵ８８は、ＴＲＣ８２の回生時に順変換のコンバータとして機能し、ＴＲＣ８２で発生する交流電圧を直流電圧に変換する。
【００３２】
ＴＲＣ８２は、ＭＯＴＰＤＵ８８の３相交流電力により回転駆動して、この回転力を、図示しないトランスミッション等を介して車輪に伝達することにより、車両１０を推進させる。また車両１０の減速時等において、ＴＲＣ８２は、回生電力をバッテリ９４や補機９６に出力する発電機となる。
【００３３】
バッテリ９４は、力行時に負荷の実消費電力に対するＦＣスタック１２の発電量の不足分を放電し、回生時に実消費電力に対するＦＣスタック１２やＴＲＣ８２の発電量の超過分を充電する。
【００３４】
ＢＡＴコンタクタ９０は、ＥＣＵ２４に接続され、ＥＣＵ２４の制御下にバッテリ９４とＢＡＴＶＣＵ９２の１次側との接続及び遮断を切り替える。
【００３５】
ＢＡＴＶＣＵ９２は、ＦＣＶＣＵ８６と同様に、チョッパ回路を備える電圧調整装置に構成されている。ＢＡＴＶＣＵ９２は、ＥＣＵ２４に接続され、ＥＣＵ２４の制御下に、力行時には１次側の電圧を昇圧して２次側に印加し、回生時には２次側の電圧を降圧して１次側に印加する。
【００３６】
補機９６のうちエアポンプ６０は、上述した構成を有し、エアポンプＰＤＵ７２を介してＢＡＴＶＣＵ９２に接続されている。エアポンプＰＤＵ７２は３相ブリッジ型のインバータを備え、直流電圧を交流電圧に変換し、ＥＣＵ２４から出力される目標回転数の制御信号に応じてエアポンプ６０の駆動制御を行う。また、エアポンプ６０に設けられたポンプ回転数センサ９８は、エアポンプ６０の回転数を検出し、回転数信号をＥＣＵ２４に出力する。なお、エアポンプ６０の回転数は、ポンプ回転数センサ９８を用いずに推定してもよい。
【００３７】
ＥＣＵ２４は、図示しないプロセッサ、メモリ、入出力インタフェースを有するコンピュータに構成され、燃料電池システム１４全体の動作を制御する。ＥＣＵ２４は、ユーザによる始動操作に伴い直ちに起動して、車両１０の各装置を所定の手順通りに起動する。具体的には、プロセッサが図示しない起動プログラムを実行することで、図１に示すように、ＥＣＵ２４の内部に、始動信号取得部１０４、起動実行部１０６、起動判定部１０８及び走行許可判定指令部１１０（走行許可判定指令手段）を構築する。
【００３８】
始動信号取得部１０４は、車両１０の図示しない始動部から、ユーザによる始動操作に関わる信号（始動信号）を受信する。始動操作には、例えば、イグニッションをＯＮする、起動スイッチを押す、携帯キーを所定の受信部に近づける等の種々の手段があげられる。
【００３９】
起動実行部１０６は、予め設定されている手順に従って、車両１０の電気系統の各装置に起動指令を出力して、各装置を順次又は並列に起動していく。本実施形態では、ＢＡＴコンタクタ９０の起動指令、ＤＣ／ＤＣ９６ｃの起動指令、燃料ガス供給装置１６の起動指令（ＨＳＳ）を順次行い、さらにエアポンプ６０の起動指令をＨＳＳと並行して行う。
【００４０】
またＥＣＵ２４は、各装置の起動状態に関わる信号を受信して、起動判定部１０８により各装置の起動状態を判定する。起動判定部１０８は、起動実行部１０６と連動して各装置の起動状態を認識することで、起動実行部１０６による起動指令のタイミングを決定していく。
【００４１】
そして、ＥＣＵ２４の走行許可判定指令部１１０は、エアポンプ６０の回転体７０の軸浮上が成立する所定条件を判断し、軸浮上したタイミングで車両１０に走行許可指令を与える（例えば、車両１０の推進装置に許可信号を出力する）。車両１０の推進装置は、この走行許可指令の受信後に、ＴＲＣ８２の回転駆動下に走行を実施する。
【００４２】
ここで、エアポンプ６０の回転体７０の軸浮上とは、回転体７０がハウジング６６との間でエアベアリングを形成して安定的に回転することが可能な状態を言う。軸浮上が完了するまでの時間は、車両１０の周辺環境や走行条件によって変化する可能性がある。
【００４３】
走行許可判定指令部１１０の判定用の所定条件には、いくつかの方法が考えられる。例えば、走行許可判定指令部１１０は、ＥＣＵ２４が受信するポンプ回転数センサ９８の検出信号を取得（又は回転数を推定）して、回転体７０の回転数が所定以上となったことに基づき軸浮上を判定することができる。或いは、走行許可判定指令部１１０は、ＥＣＵ２４内のタイマによりエアポンプ６０の起動開始からの経過時間を計測して、所定時間を経過したタイミングで軸浮上を判定してもよい。この場合の所定時間は、周辺環境や走行条件により変動可能であることが好ましい。また、電力システム２２においてエアポンプＰＤＵ７２の上流に電流計や電圧計を設けておき、走行許可判定指令部１１０は、これらの検出値に基づきエアポンプ６０の消費電力を累積し、この累積値に基づき軸浮上を判定してもよい。さらに、エアポンプ６０の下流の酸化剤ガス供給配管５６に流量計を設けておき、走行許可判定指令部１１０は、流量計の検出値に基づき軸浮上を判定してもよい。
【００４４】
なお、ＥＣＵ２４は、エアポンプ６０の起動時にエアポンプ６０の故障判定を行うことも可能である。エアポンプ６０の故障判定方法としては、例えば、回転体７０の回転数の指令値とポンプ回転数センサ９８の検出値（実回転数）の差分に基づき故障を判定することがあげられる。また他の故障検出方法として、消費電力、エアの流量や圧力等を検出し、その検出値に基づき故障を判定することもできる。
【００４５】
本実施形態に係る車両１０（燃料電池車両１０）は、基本的には以上のように構成されるものであり、以下、始動時の具体的な動作について説明する。
【００４６】
車両１０の燃料電池システム１４は、ユーザによりイグニッションや起動スイッチのＯＮ等の始動操作がなされると、ＥＣＵ２４を直ちに起動する。この際、ＥＣＵ２４は、起動プログラムを優先的且つ短時間に立ち上げて処理を開始する。
【００４７】
図４に示すように、ＥＣＵ２４の起動実行部１０６は、処理開始後、燃料電池システム１４のＢＡＴコンタクタ９０の起動を行う（ステップＳ１）。ＢＡＴコンタクタ９０が接続（起動）されていれば、バッテリ９４の電力を補機９６やＴＲＣ８２等に供給することができるからである。そして、ＥＣＵ２４の起動判定部１０８は、ＢＡＴコンタクタ９０の接続状態を判定し（ステップＳ２）、接続状態となるまで判定を繰り返す。
【００４８】
ＢＡＴコンタクタ９０の接続後、起動実行部１０６は、ＤＣ／ＤＣ９６ｃに起動指令を出力して、ＤＣ／ＤＣ９６ｃの起動を行う（ステップＳ３）。この際、バッテリ９４の電力が先に起動したＢＡＴコンタクタ９０を経由してＤＣ／ＤＣ９６ｃに出力される。
【００４９】
また起動実行部１０６は、ＤＣ／ＤＣ９６ｃの起動と共に、ＢＡＴＶＣＵ９２を接続状態とし、バッテリ９４からＭＯＴＰＤＵ８８に電力供給を行う。これにより、ＴＲＣ８２が回転駆動可能な状態となる。ただし、バッテリ９４の電力供給により車両１０の走行が可能になったとしても、後述する走行許可判定指令部１１０において所定条件が成立するまで、車両１０の走行は規制される。
【００５０】
ステップ３の後、起動実行部１０６は、燃料ガス供給装置１６に対して起動指令（ＨＳＳ）を出力して、水素タンク４６の水素をＦＣスタック１２に供給するように、封止弁４８、圧力調整弁５０の開弁及び水素ポンプ５４の駆動を開始する（ステップＳ４）。
【００５１】
また燃料ガス供給装置１６の起動指令と同時に、起動実行部１０６は、酸化剤ガス供給装置１８のエアポンプ６０（エアポンプＰＤＵ７２）に対し起動指令を出力する（ステップＳ５）。これによりエアポンプ６０は、バッテリ９４からエアポンプＰＤＵ７２への電力供給下に回転体７０の回転を開始する。回転体７０は、回転停止時には軸浮上していないが、起動後に回転速度が速くなるに連れて、ハウジング６６との間に動圧を生じさせて徐々に軸浮上していく。
【００５２】
このため、ＥＣＵ２４の走行許可判定指令部１１０は、エアポンプ６０の回転体７０が軸浮上状態となる所定条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ６）。本実施形態では、ポンプ回転数センサ９８から回転体７０の回転速度の検出値を受信して、回転速度が所定の閾値を超えたか否かを判定している。そして、走行許可判定指令部１１０は、回転速度が所定の閾値を超えるまで判定を繰り返す。
【００５３】
所定条件が成立する、つまり回転速度が所定の閾値を超えた場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）には、エアポンプ６０の回転体７０が軸浮上したと見なすことができる。走行許可判定指令部１１０は、この回転体７０の軸浮上をトリガとして、車両１０の走行許可指令を各装置に出力する（ステップＳ７）。
【００５４】
例えば、走行許可指令は、ＦＣスタック１２がＴＲＣ８２に安定的に電力供給を行う前（ＦＣスタック１２の発電量が目標値に達していない段階）に出力される。この場合でも、バッテリ９４による電力供給により車両１０が走行可能であれば、ＦＣスタック１２の発電状態によらず車両１０を走行させる。従って、車両１０は、バッテリ９４からＴＲＣ８２への電力供給により、ＴＲＣ８２の回転を行って走行を開始することができる。なお、車両１０は、ＦＣスタック１２の発電量が目標値に達した段階で走行を開始してもよい（走行許可判定指令部１１０が走行許可指令を出力してもよい）ことは勿論である。
【００５５】
以下、図５のタイミングチャートを参照して、実際の車両１０の起動時の動作の一例について説明する。
【００５６】
車両１０は、時点ｔ０において始動が開始されると、上述したように、まずＥＣＵ２４を起動する。ＥＣＵ２４は、起動プログラムを優先的に処理することにより、短時間で起動がなされる。他のプログラムは、起動プログラムの立ち上がり後の処理と並行して、適宜のタイミングで読み出されて実行される。
【００５７】
そして、ＥＣＵ２４が起動した時点ｔ１において、ＢＡＴコンタクタ９０はＥＣＵ２４から起動指令を受け取ることで起動を開始する。ＢＡＴコンタクタ９０は、突入電流を抑制するコンデンサ等へのプリチャージ後に接続を行うため、起動に数秒程度かかる。また、ＢＡＴＶＣＵ９２及びＭＯＴＰＤＵ８８も、ＥＣＵ２４から起動指令を受け取ることで動作可能状態となるが、この時点ではバッテリ９４からまだ電力供給がないため待機状態となる。
【００５８】
そして、ＢＡＴコンタクタ９０の接続が終了する時点ｔ２において、ＤＣ／ＤＣ９６ｃは、ＥＣＵ２４から起動指令を受け取ると共に、バッテリ９４から電力が供給されることで起動を開始する。さらに、ＭＯＴＰＤＵ８８（すなわち、ＴＲＣ８２）も、バッテリ９４から電力が供給されることで、稼働が可能な状態となる。
【００５９】
その後、時点ｔ３においてバッテリ９４からエアポンプＰＤＵ７２への電力供給下に、エアポンプ６０の回転駆動が開始される。エアポンプ６０は、駆動開始初期（時点ｔ３）においては、特にＥＣＵ２４から目標回転速度の指令がなくても、回転体７０を軸浮上させるために回転駆動を優先させる。
【００６０】
また時点ｔ４では、ＤＣ／ＤＣ９６ｃの起動が終了すると、ＤＣ／ＤＣ９６ｃを介して、各装置に対し所定の電圧で電力が安定的に供給されるようになる。この際、エアポンプＰＤＵ７２は、ＥＣＵ２４から目標回転速度が入力されることで、目標回転速度に向けて回転体７０の回転速度の調整を開始する。
【００６１】
時点ｔ５になると、ＥＣＵ２４の走行許可判定指令部１１０は、ポンプ回転数センサ９８の検出値に基づき、回転体７０の軸浮上を判定する。これにより、ＥＣＵ２４は、走行許可指令を出力することになり、車両１０の走行を可能とする。
【００６２】
ここで、従来の車両の走行制御では、ＤＣ／ＤＣ９６ｃの起動が終了した後（図５中の時点ｔ４）に、エアポンプの回転駆動を開始していた。つまり図５中の従来のエアポンプで示すように、エアポンプの起動が遅くなり、回転体の軸浮上は時点ｔ５よりも遅いタイミング（時点ｔ６）になっていた。さらに従来の車両の走行許可指令は、発電準備中のＦＣスタック１２がある程度発電することができる状態になったタイミング（時点ｔ７）で出力されていた。
【００６３】
これに対し、本実施形態に係る燃料電池システム１４では、時点ｔ５において走行許可指令を出力することで、車両１０の走行開始を迅速に行うことができる。この際、ＴＲＣ８２は、バッテリ９４からの電力供給によって回転することになり、車両１０は、ＥＶモードで駆動して走行を行う。
【００６４】
以上のように、本実施形態に係る燃料電池車両１０（車両１０）は、以下の効果を奏する。
【００６５】
車両１０は、軸浮上型のエアポンプ６０の回転体７０が軸浮上状態となる所定条件が成立したか否かを判定し、所定条件が成立した場合に走行を許可し、所定条件が成立していない場合に走行を規制することで、簡単に耐久性を高めることができる。すなわち、車両１０は、回転体７０が軸浮上状態となる所定条件が成立していない場合に走行を規制するので、走行時の振動によるエアポンプ６０の損傷を防ぐことができる。そして、車両１０は、回転体７０が軸浮上状態となる所定条件が成立した場合に走行を許可することで、軸浮上をトリガとして直ちに走行することができる。従って、車両１０は、耐久性が向上すると共に、始動時の反応性を充分に高めることができる。
【００６６】
また、車両１０は、バッテリ９４の電力供給により走行できる場合でも、エアポンプ６０の回転体７０が軸浮上状態となることを待って走行を行うことにより、簡単な構成でエアポンプ６０にかかる負担を少なくして、製品寿命を延ばすことができる。
【００６７】
そして、車両１０は、ＦＣスタック１２の発電状態によらずバッテリ９４の電力供給を用いることで、始動開始から短時間に走行を開始することができる。しかも、エアポンプ６０の回転体７０が軸浮上するまでは走行が規制されるので、耐久性を充分に確保することが可能である。
【００６８】
またさらに、車両１０は、エアポンプ６０の回転体７０を進行方向に対して平行となる向きに配置していることで、回転体７０の損傷をより抑制することができる。
【００６９】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、発明の要旨に沿って種々の改変が可能である。例えば、エアポンプ６０は、車両１０の進行方向の直交方向（鉛直方向）に対し平行となる向きに回転体７０を配置する構成であってもよい。
【００７０】
また、車両１０は、ＥＣＵ２４とは別に、エアポンプ６０を制御する専用のＥＣＵ２４ａ（図３参照）を有し、このＥＣＵ２４ａにおいて回転体７０の軸浮上を判定し、走行許可指令を出力する構成でもよい。この変形例に係るＥＣＵ２４ａの処理フローは、図６に示すように、エアポンプ６０の軸浮上の所定条件が成立しているか否かを判定し（ステップＳ１１）、所定条件が成立した場合に走行許可指令を出力する（ステップＳ１２）処理となる。つまり、車両１０は、各装置の起動順によらず、簡単な構成でエアポンプ６０の軸浮上に基づき走行許可を与えることが可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１０…燃料電池車両（車両）
１２…ＦＣスタック（燃料電池スタック）  １４…燃料電池システム
１６…燃料ガス供給装置                  １８…酸化剤ガス供給装置
２２…電力システム                      ２４、２４ａ…ＥＣＵ
２６…燃料電池                          ６０…エアポンプ
７０…回転体                            ８２…ＴＲＣ
９０…ＢＡＴコンタクタ                  ９４…バッテリ
９８…ポンプ回転数センサ                １０４…始動信号取得部
１０６…起動実行部                      １０８…起動判定部
１１０…走行許可判定指令部
【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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