(57)【要約】【課題】充分なドライバビリティを確保した状態でバッテリ走行を行うことができる燃料電池車両を提供する。【解決手段】ＥＣＵ５１Ａは、燃料電池１０の発電準備中において現時点から発電準備完了までの時間である燃料電池残起動時間を推定し、燃料電池車両１Ａを安定して走行するのに必要な駆動モータ必要電力下限値を算出し、推定された燃料電池残起動時間とバッテリ４１の残容量とに基づいて燃料電池１０の発電準備完了までにバッテリ４１から駆動モータ４８へ供給可能な電力の上限値であるバッテリ出力上限値を算出し、バッテリ出力上限値が駆動モータ必要電力下限値以上となったときにバッテリ４１からの電力を駆動モータ４８へ供給してバッテリ走行を行う。【選択図】図１
2008301542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとの化学反応により発電し、この発電した電力を駆動モータへ供給する燃料電池と、
前記燃料電池と前記駆動モータとの間に接続され、前記駆動モータへ電力を供給する蓄電装置と、
燃料電池車両の起動時に前記燃料電池の発電準備を行い、前記燃料電池の発電準備完了とともに前記燃料電池からの電力を前記駆動モータに供給して走行させる発電走行手段と、
前記発電準備中において、前記発電準備完了までの燃料電池残起動時間を推定する燃料電池残起動時間推定手段と、を備えた燃料電池車両であって、
前記燃料電池残起動時間に基づき、燃料電池車両を安定して駆動させるために必要な前記駆動モータの消費電力である駆動モータ必要電力下限値を発電準備完了まで前記蓄電装置からの電力により供給可能であるかどうかを判断する判断手段をさらに備え、
前記判断手段により供給可能と判断されたときに前記蓄電装置からの電力を前記駆動モータに供給して走行させる蓄電装置走行を行うことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項２】
前記判断手段は、
前記燃料電池の発電準備完了までに所定の電力で前記蓄電装置から前記駆動モータへ供給するときの上限値である蓄電装置出力上限値を算出し、算出した蓄電装置出力上限値が前記駆動モータ必要電力下限値以上になったときに供給可能であると判断することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両。
【請求項３】
前記蓄電装置の残容量を検出する残容量検出手段を備え、
前記判断手段は、前記蓄電装置出力上限値を、検出された残容量に基づいて算出することを特徴とする請求項２に記載の燃料電池車両。
【請求項４】
前記燃料電池の前回の発電停止時から今回の発電開始時までの前記燃料電池の発電停止時間を検出する発電停止時間検出手段を備え、
検出された前記発電停止時間に基づいて前記燃料電池残起動時間を推定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池車両。
【請求項５】
前記蓄電装置は複数の単電池で構成され、
前記複数の単電池の各電圧を検出する電圧検出手段を備え、
検出された複数の電圧のうちの最小電圧に基づいて蓄電装置出力可能電力値を設定し、
前記蓄電装置走行のとき、前記駆動モータの消費電力を前記蓄電装置出力可能電力値以下に制御することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の燃料電池車両。
【請求項６】
前記燃料電池車両は、
前記蓄電装置の温度を検出する蓄電装置温度検出手段を備え、
検出された前記温度に基づいて蓄電装置出力可能電力値を設定し、
前記蓄電装置走行のとき、前記駆動モータの消費電力を前記蓄電装置出力可能電力値以下に制御することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の燃料電池車両。
【請求項７】
前記燃料電池車両は、
前記駆動モータ以外の電気負荷を備え、
前記電気負荷を前記蓄電装置の電力により稼働させ、
前記蓄電装置の出力限界値から前記電気負荷で消費する電力を除いた値に基づいて蓄電装置出力可能電力値を設定し、
前記蓄電装置走行のとき、前記駆動モータの消費電力を前記蓄電装置出力可能電力値以下に制御することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の燃料電池車両。
【請求項８】
前記電気負荷は、少なくとも前記燃料電池内に酸化剤ガスを供給するエアコンプレッサを含み、
前記燃料電池車両は大気圧を検出する大気圧検出手段を備え、
検出した前記大気圧に基づいて前記蓄電装置出力可能電力値を変化させることを特徴とする請求項７に記載の燃料電池車両。
【請求項９】
前記電気負荷は、少なくとも空調装置を含み、
前記燃料電池の発電準備中は、前記発電走行時に比べ前記空調装置の消費電力を低く制御することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の燃料電池車両。
【請求項１０】
前記燃料電池車両は、
前記蓄電装置からの直流電圧を昇圧する昇圧装置を備え、
前記蓄電装置からの電力は前記昇圧装置を経て前記駆動モータへと供給され、
前記昇圧装置の出力限界値を検出する昇圧装置出力限界値検出手段により検出された昇圧装置出力限界値に基づいて蓄電装置出力可能電力値を設定し、
前記蓄電装置走行のとき、前記駆動モータの消費電力を前記蓄電装置出力可能電力値以下に制御することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の燃料電池車両。
【請求項１１】
前記燃料電池車両は、
前記昇圧装置の温度を検出する昇圧装置温度検出手段を備え、
検出された前記温度に基づいて前記昇圧装置出力限界値を変化させることを特徴とする請求項１０に記載の燃料電池車両。
【請求項１２】
前記燃料電池車両は、
前記蓄電装置出力可能電力値が前記駆動モータ必要電力下限値未満のとき前記蓄電装置走行を行なわないことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の燃料電池車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の発電電力及び蓄電装置の放電電力を駆動モータに供給させてこの駆動モータの駆動力により走行させる燃料電池車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池車両として、特許文献１に記載されたものが知られている。この従来の燃料電池車両は、電気化学反応を行って発電する燃料電池及び当該燃料電池を発電させるのに必要な補機を有する燃料電池システムを起動させて、充電した燃料電池の発電電力を蓄電装置（二次電池）から駆動モータに供給して走行させるものである。
【０００３】
前記従来の燃料電池車両は、起動時に二次電池の放電電力を補機に供給して燃料電池の起動状態を監視し、当該燃料電池の起動状態が所定の状態になった場合に、二次電池の充電電力及び燃料電池が起動完了するまでの時間に基づいて二次電池の放電電力の上限値を設定し、当該上限値を二次電池から駆動モータに供給させて駆動トルクを発生させる。
【０００４】
そして、前記従来の燃料電池車両は、前述の動作をするに際し、燃料電池（ＦＣ）の起動方式を選択し、燃料電池の起動状態を監視してＦＣ起動状態番号を決定し、ＦＣ起動状態番号が決定された前記ＦＣ起動状態番号以上になったときに二次電池（バッテリ）走行を許可し、かつ、二次電池走行の許可後にＦＣ残起動時間とバッテリ残量から駆動モータで使用できる電力の上限値を決定する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−７３４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の燃料電池車両においては、バッテリ走行の許可後にＦＣ残起動時間とバッテリの残容量から駆動モータで使用できる電力の上限値を決定しているため、ＦＣ残起動時間が長い場合には駆動モータに供給する電力の上限値が低く設定され、充分なドライバビリティ（走行性能）を確保できなくなる恐れがあった。これにより、バッテリ走行を許可するＦＣ起動状態番号を大きく設定しなければならなくなり、起動時間が長くなるという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、充分なドライバビリティを確保した状態で蓄電装置（バッテリ）走行を行うことができる燃料電池車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとの化学反応により発電し、この発電した電力を駆動モータへ供給する燃料電池と、前記燃料電池と前記駆動モータとの間に接続され、前記駆動モータへ電力を供給する蓄電装置と、燃料電池車両の起動時に前記燃料電池の発電準備を行い、前記燃料電池の発電準備完了とともに前記燃料電池からの電力を前記駆動モータに供給して走行させる発電走行手段と、前記発電準備中において、前記発電準備完了までの燃料電池残起動時間を推定する燃料電池残起動時間推定手段と、を備えた燃料電池車両であって、前記燃料電池残起動時間に基づき、燃料電池車両を安定して駆動させるために必要な前記駆動モータの消費電力である駆動モータ必要電力下限値を発電準備完了まで前記蓄電装置からの電力により供給可能であるかどうかを判断する判断手段をさらに備え、前記判断手段により供給可能と判断されたときに前記蓄電装置からの電力を前記駆動モータに供給して走行させる蓄電装置走行を行うことを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、駆動モータ必要電力下限値を、推定された燃料電池残起動時間の間に蓄電装置からの電力により供給可能であるかどうかを判断する判断手段を設けたことにより、充分なドライバビリティを確保した蓄電装置走行が可能になる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記判断手段は、前記燃料電池の発電準備完了までに所定の電力で前記蓄電装置から前記駆動モータへ供給するときの上限値である蓄電装置出力上限値を算出し、算出した蓄電装置出力上限値が前記駆動モータ必要電力下限値以上になったときに供給可能であると判断することを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、蓄電装置から駆動モータへ供給できる電力の最大値（蓄電装置出力上限値）と、駆動モータ必要電力下限値とが等しくなったときに蓄電装置走行を行うことで蓄電装置走行の許可判断を最短で行うことが可能になる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、前記蓄電装置の残容量を検出する残容量検出手段を備え、前記判断手段は、前記蓄電装置出力上限値を、検出された残容量に基づいて算出することを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、蓄電装置の残容量を用いることで駆動モータへ供給できる電力の最大値（蓄電装置出力上限値）を精度よく決定することができる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、前記燃料電池の前回の発電停止から今回の発電開始までの前記燃料電池の発電停止時間を検出する発電停止時間検出手段を備え、検出された前記発電停止時間に基づいて前記燃料電池残起動時間を推定することを特徴とする。
【００１５】
請求項４に係る発明によれば、検出された発電停止時間に基づいて燃料電池残起動時間を変化させるため、燃料電池残起動時間を高い精度で推定することが可能になる。
【００１６】
請求項５に係る発明は、前記蓄電装置は複数の単電池で構成され、前記複数の単電池の各電圧を検出する電圧検出手段を備え、検出された複数の電圧のうちの最小電圧に基づいて蓄電装置出力可能電力値を設定し、前記蓄電装置走行のとき、前記駆動モータの消費電力を前記蓄電装置出力可能電力値以下に制御することを特徴とする。
【００１７】
請求項５に係る発明によれば、蓄電装置内の複数の単電池のうちで最も低い単電池の電圧に基づいて蓄電装置出力可能電力値を設定するため、全ての単電池において過放電を起こすのを防止することができる。
【００１８】
請求項６に係る発明は、前記燃料電池車両は、前記蓄電装置の温度を検出する蓄電装置温度検出手段を備え、検出された前記温度に基づいて蓄電装置出力可能電力値を設定し、前記蓄電装置走行のとき、前記駆動モータの消費電力を前記蓄電装置出力可能電力値以下に制御することを特徴とする。
【００１９】
請求項６に係る発明によれば、検出された蓄電装置の温度に基づいて蓄電装置出力可能電力値を設定するため、蓄電装置の温度が過度に高くなることによる蓄電装置の劣化を防止することができる。
【００２０】
請求項７に係る発明は、前記燃料電池車両は、前記駆動モータ以外の電気負荷を備え、前記電気負荷を前記蓄電装置の電力により稼働させ、前記蓄電装置の出力限界値から前記電気負荷で消費する電力を除いた値に基づいて蓄電装置出力可能電力値を設定し、前記蓄電装置走行のとき、前記駆動モータの消費電力を前記蓄電装置出力可能電力値以下に制御することを特徴とする。
【００２１】
請求項７に係る発明によれば、蓄電装置の出力限界値から電気負荷で消費する電力を除いて蓄電装置出力可能電力値を設定するため、補機の正常な稼動を維持し、かつ、蓄電装置走行を開始することができる。
【００２２】
請求項８に係る発明は、前記電気負荷は、少なくとも前記燃料電池内に酸化剤ガスを供給するエアコンプレッサを含み、前記燃料電池車両は大気圧を検出する大気圧検出手段を備え、検出した前記大気圧に基づいて前記蓄電装置出力可能電力値を変化させることを特徴とする。
【００２３】
請求項８に係る発明によれば、エアコンプレッサの正常な稼動を維持し、かつ、大気圧に応じて蓄電装置走行を開始することができる。
【００２４】
請求項９に係る発明は、前記電気負荷は、少なくとも空調装置を含み、前記燃料電池の発電準備中は、前記発電走行時に比べ前記空調装置の消費電力を低く制御することを特徴とする。
【００２５】
請求項９に係る発明によれば、燃料電池の発電準備中における空調装置の消費電力を抑えることにより、蓄電装置から駆動モータへの供給可能な電力が増え、車両をより速く走行させることができる。
【００２６】
請求項１０に係る発明は、前記燃料電池車両は、前記蓄電装置からの直流電圧を昇圧する昇圧装置を備え、前記蓄電装置からの電力は前記昇圧装置を経て前記駆動モータへと供給され、前記昇圧装置の出力限界値を検出する昇圧装置出力限界値検出手段により検出された昇圧装置出力限界値に基づいて蓄電装置出力可能電力値を設定し、前記蓄電装置走行のとき、前記駆動モータの消費電力を前記蓄電装置出力可能電力値以下に制御することを特徴とする。
【００２７】
請求項１０に係る発明によれば、蓄電装置からの電力を、昇圧装置を介して駆動モータへ供給するようなシステムであっても、昇圧装置の出力限界を超えない範囲で駆動モータの消費電力を制御することにより、昇圧装置の保護が可能になる。
【００２８】
請求項１１に係る発明は、前記燃料電池車両は、前記昇圧装置の温度を検出する昇圧装置温度検出手段を備え、検出された前記温度に基づいて前記昇圧装置出力限界値を変化させることを特徴とする。
【００２９】
請求項１１に係る発明によれば、昇圧装置の温度を考慮することにより、昇圧装置をより確実に保護することができる。
【００３０】
請求項１２に係る発明は、前記燃料電池車両は、前記蓄電装置出力可能電力値が前記駆動モータ必要電力下限値未満のとき前記蓄電装置走行を行なわないことを特徴とする。
【００３１】
請求項１２に係る発明によれば、蓄電装置出力可能電力値が駆動モータ必要電力下限値に達していないときは蓄電装置走行を開始しないので、確実に安定した蓄電装置走行を行うことができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、充分なドライバビリティを確保した状態で蓄電装置（バッテリ）走行を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
（第１実施形態）
図１は第１実施形態に係る燃料電池車両の要部を示すブロック図、図２は第１実施形態に係る燃料電池車両に搭載される燃料電池システムの一例を示すブロック図、図３は第１実施形態に係る燃料電池車両の起動動作を説明するためのフローチャート、図４（ａ）はＦＣ残起動時間とバッテリ出力上限値との関係を示すマップ、（ｂ）はバッテリの残容量とバッテリ出力上限値との関係を示すマップ、図５はＦＣ残起動時間を推定するためのフローチャート、図６は発電停止時間と始動時掃気時間との関係を示すマップ、図７は第１実施形態に係る燃料電池車両の起動動作を説明するためのタイムチャートである。
【００３４】
図１に示すように、第１実施形態に係る燃料電池車両１Ａは、燃料電池（図１ではＦＣスタックと表記）１０、アノード系２０、カソード系３０、高電圧系４０、制御系５０などを具備している。また、この燃料電池車両１Ａは、起動時（イグニッションオン時）に燃料電池１０の発電準備を行い、燃料電池１０の発電準備完了とともに燃料電池１０からの電力を駆動モータ４８（後記する）に供給して走行させる発電走行を行うものである。
【００３５】
前記燃料電池１０は、プロトン伝導性を有する固体高分子からなる電解質膜の一面側をアノード（水素極）、他面側をカソード（空気極）でそれぞれ挟んで構成した膜電極接合体を有し、さらにこの膜電極接合体の両側を導電性のセパレータで挟んだ単セルを複数直列に接続した構造を有している。このような燃料電池１０では、アノードに燃料ガスとしての水素が供給され、カソードに酸化剤ガスとしての空気（酸素）が供給されることにより、アノードでは、電子が外部付加（後記するエアコンプレッサなど）を介してカソードに移動することにより発電が行われ、カソードでは、水素イオンと酸素と電子とにより水が生成される。
【００３６】
前記アノード系２０は、燃料電池１０に対して水素を供給・排出する機能を有し、アノードガス供給システム２１Ｓなどを有している。アノードガス供給システム２１Ｓは、図２に示すように、例えば、高濃度の水素が高圧で充填された水素タンク２１、水素遮断弁２２、減圧弁２３、エゼクタ２４、パージ弁２５、配管２６ａ〜２６ｆなどを備えている。なお、エゼクタ２４は、燃料電池１０のアノードの出口から排出された未反応の水素を再びアノードの入口に供給して循環させるポンプとしての機能を有している。また、パージ弁２５は、例えば、燃料電池１０の起動時や発電時などに開いて、アノード系２０内を水素に置換する機能を有している。
【００３７】
図１に示すように、前記カソード系３０は、燃料電池１０に対して空気を供給・排出する機能を有し、エアコンプレッサ３１などを有している。また、カソード系３０は、図２に示すように、エアコンプレッサ３１に加えて、加湿器３２、背圧制御弁３３、配管３４ａ〜３４ｄなどを備えている。なお、加湿器３２は、エアコンプレッサ３１から取り込まれた空気を加湿する機能を有し、背圧制御弁３３は、カソード系３０内のガス圧を適宜制御する機能を有している。
【００３８】
なお、アノード系２０およびカソード系３０の下流には、希釈器３５、水素センサ３６などが設けられている。希釈器３５は、アノード系２０から排出された水素をカソード系３０から排出されたカソードオフガスで希釈する機能を有し、配管３６ａ，３６ｂを介して接続されている。また、水素センサ３６は、例えば希釈器３５の下流側に接続された配管に３６ｃに設けられ、系外に排出される水素濃度を検出する。
【００３９】
前記高電圧系４０は、バッテリ（蓄電装置）４１、電力分配装置４２、ＰＤＵ４３、バッテリコンタクタ４４、燃料電池コンタクタ４５、ダイオード４６、ダウンコンバータ４７などを備えている。
【００４０】
前記バッテリ４１は、電力分配装置４２に対して燃料電池１０と並列に接続されている。バッテリ４１は、例えばリチウムイオン、ニッケル水素などであり、燃料電池１０からの発電電力を受けて充電可能であると共に放電可能なものである。
【００４１】
前記電力分配装置４２は、後記するＥＣＵ５１Ａによって制御され、燃料電池１０の発電電力およびバッテリ４１の電力を駆動モータ４８などに分配する機能を有する。なお、駆動モータ４８は、例えば永久磁石式の３相交流同期モータであり、燃料電池１０やバッテリ４１から供給される電力を燃料電池車両１Ａに設けられた駆動輪を回転駆動させる。
【００４２】
前記ＰＤＵ（Power Drive Unit）４３は、インバータ回路などから構成され、燃料電池１０やバッテリ４１からの直流電力を交流電力に変換して、交流電力を駆動モータ４８に供給するように構成されている。また、ＰＤＵ４３は、駆動モータ４８の回生電力を直流電力に変換してバッテリ４１に充電する。
【００４３】
前記バッテリコンタクタ４４は、バッテリ４１と電力分配装置４２との間に設けられ、後記するＥＣＵ５０によって適宜開閉制御される。
【００４４】
前記燃料電池コンタクタ（以下、ＦＣコンタクタと表記）４５は、燃料電池１０と電力分配装置４２との間に設けられ後記するＥＣＵ５０によって適宜開閉制御される。
【００４５】
前記ダイオード４６は、ＦＣコンタクタ４５の１つの出力端子と電力分配装置４２の１つの入力端子の間に接続されている。
【００４６】
前記ダウンコンバータ４７は、例えば、オーディオ装置、ナビゲーション装置、ランプ類などの低電圧補機に電源を供給する低電圧バッテリ（１２Ｖ）を充電する機能を有している。
【００４７】
前記制御系５０は、ＥＣＵ５１Ａ、バッテリ４１の残容量を検出するバッテリ残容量検出器５２などを備えている。
【００４８】
前記ＥＣＵ５１Ａは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、プログラムなどで構成され、発電走行手段、燃料電池残起動時間推定手段、判断手段などを備えている。また、ＥＣＵ５１Ａは、図２に示した、水素遮断弁２２、パージ弁２５、背圧制御弁３３などを制御し、エアコンプレッサ３１のモータの回転速度を制御する。
【００４９】
前記発電走行手段は、燃料電池１０の発電準備完了とともに燃料電池１０からの電力を駆動モータ４８に供給して走行させる発電走行を行うように制御するものである。
【００５０】
前記燃料電池残起動時間推定手段は、燃料電池１０の発電準備完了までの時間である燃料電池残起動時間（以下、ＦＣ残起動時間と表記）を推定する。
【００５１】
前記判断手段は、燃料電池１０の発電準備完了までに所定の電力でバッテリ４１から駆動モータ４８へ供給するときの上限値であるバッテリ出力上限値（蓄電装置出力上限値）を算出し、算出したバッテリ出力上限値がモータ必要電力下限値（駆動モータ必要電力下限値）以上であるか否かを判断する。モータ必要電力下限値とは、燃料電池車両１Ａを安定して駆動させるために必要な駆動モータ４８の消費電力である。ここで、バッテリ出力上限値は、バッテリ４１の出力から補機（エアコンプレッサ３１など）の運転に必要な電力を引いた値とする。また、バッテリ出力上限値は、起動方式（例えば、低温起動や通常起動）に応じて変化するようにしてもよい。
【００５２】
次に、第１実施形態に係る燃料電池車両１Ａの動作について、図３ないし図５（適宜図１）を参照して説明する。なお、燃料電池車両１Ａのイグニッション（図示せず）がオフしている場合には、バッテリコンタクタ４４およびＦＣコンタクタ４５が開き、水素遮断弁２２およびパージ弁２５が閉じ、背圧制御弁３３が開き、エアコンプレッサ３１が停止している。
【００５３】
燃料電池車両１Ａのイグニッションがオンにされると、図３に示すように、ステップＳ１００において、ＥＣＵ５１Ａは、バッテリコンタクタ４４を接続する。次に、ステップＳ２００において、ＥＣＵ５１Ａは、ダウンコンバータ４７を起動し、ステップＳ３００において、ＦＣコンタクタ４５を接続する。
【００５４】
そして、ステップＳ４００において、ＥＣＵ５１Ａは、燃料電池車両１Ａの起動時（イグニッションオン時）から発電準備完了までの時間であるＦＣ残起動時間を推定する。なお、このステップＳ４００が、本実施形態における燃料電池残起動時間推定手段が実施する処理に相当する。このＦＣ残起動時間は、例えば、図５に示すフローに基づいて推定される。
【００５５】
すなわち、イグニッションオンされると、ステップＳ４１０において、ＥＣＵ５１Ａは、水素センサ３６（図２参照）の暖機（Ｓｔｅｐ１）が終了したか否かを判断する。このとき、ＥＣＵ５１Ａは、水素センサ３６の暖機が終了していないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ４１０を繰り返し、水素センサ３６の暖機が終了したと判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ４２０に進む。ちなみに、水素センサ３６を暖機するのは、例えば、センサ素子表面に付着した水滴などを取り除くためである。
【００５６】
ステップＳ４２０において、ＥＣＵ５１Ａは、ＦＣ残起動時間の算出が完了したか否かを判断する。なお、１回目にステップＳ４２０を通る場合には、ステップＳ４３０に進む。ステップＳ４３０において、ＥＣＵ５１Ａは、水素遮断弁２２の開弁が完了するまで（Ｓｔｅｐ２）の時間Ｔ１を予測する。ちなみに、水素遮断弁２２の開弁完了に若干のタイムラグがあるのは、水素遮断弁２２の上流側と下流側とで圧力差が非常に大きいことによる。
【００５７】
そして、ステップＳ４４０に進み、ＥＣＵ５１Ａは、水素置換完了まで（Ｓｔｅｐ３）の時間Ｔ２を予測する。ここで水素置換を行うのは、発電停止時（イグニッションオフ時）において、放置時間の経過とともにカソード（空気極）から電解質膜を介してアノード（水素極）に空気が透過し、アノード側が空気に置換されてしまうからである。なお、図６に示すように、水素置換に必要な時間（始動時掃気時間）は、発電停止時間に応じて変化するものであり、例えば、発電停止時間が長くなるにつれて、始動時掃気時間は長くなる。
【００５８】
そして、ステップＳ４５０に進み、ＥＣＵ５１Ａは、ステップＳ４３０で予測された時間Ｔ１と、ステップＳ４４０で予測された時間Ｔ２とを加算した時間を、ＦＣ残起動時間として設定する。そして、リターンして、ステップＳ４２０を２回目に通るときは、既にＦＣ残起動時間の算出は完了しているので（Ｓ４２０、Ｙｅｓ）、ステップＳ４６０に進み、ＦＣ残起動時間を減算する。なお、図５に示すフローは、発電準備期間が完了するまで実行され、つまりＦＣ残起動時間が０になるまで継続する。
【００５９】
そして、図３のフローに戻り、ステップＳ５００において、ＥＣＵ５１Ａは、バッテリ出力上限値を算出する。このバッテリ出力上限値は、ステップＳ４００において推定されたＦＣ残起動時間と、バッテリ残容量検出器５２で検出されたバッテリ残容量とに基づいて算出される。
【００６０】
また、図４（ａ）に示すように、バッテリ出力上限値は、ＦＣ残起動時間に応じて変動するものであり、ＦＣ残起動時間が短くなるにつれて大きくなる。また、図４（ｂ）に示すように、バッテリ出力上限値は、バッテリ残容量に基づいて変動するものであり、例えば、バッテリ残容量が大きくなるにつれて大きくなる。また、バッテリ出力上限値は、燃料電池１０の起動方式を考慮して算出するようにしてもよい。例えば、起動方式Ａは低温起動（氷点下起動）の場合であり、起動方式Ｂは通常起動（常温起動）の場合である。つまり、起動方式Ａの低温起動の場合は、起動方式Ｂに比べて、バッテリ残容量が同じでも、バッテリ出力上限値が小さくなる。
【００６１】
そして、図３のフローに戻り、ステップＳ６００において、ＥＣＵ５１Ａは、バッテリ出力上限値が所定値以上であるかどうかを判断する。なお、このステップＳ６００が本実施形態における判断手段が実施する処理に相当する。また、所定値とは、燃料電池車両１Ａを安定して駆動させるため、つまり充分なドライバビリティを確保するために、駆動モータ４８に最低限必要な電力（以下、モータ必要電力下限値と表記）である。なお、このモータ必要電力下限値は、例えば、あらかじめ決められた固定値である。ステップＳ６００において、ＥＣＵ５１Ａは、バッテリ出力上限値が所定値以上でないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ４００に戻り、バッテリ出力上限値が所定値以上であると判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ７００に進む。
【００６２】
そして、ステップＳ７００に進み、ＥＣＵ５１Ａは、バッテリ出力上限値を改めて算出する。ここでは、バッテリ走行（蓄電装置走行）時における実際のバッテリ４１の消費電力を監視して、バッテリ出力上限値を変化させている。
【００６３】
そして、ステップＳ８００に進み、ＥＣＵ５１Ａは、バッテリ４１の電力を、電力分配装置４２を介して駆動モータ４８に供給してバッテリ走行を許可する。
【００６４】
そして、ステップＳ９００に進み、ＥＣＵ５１Ａは、燃料電池１０の発電準備が完了したか否かを判断する。ステップＳ９００において、ＥＣＵ５１Ａは、発電準備が完了したと判断、つまりＦＣ残起動時間が０になったと判断した場合には（Ｙｅｓ）、処理を終了して、バッテリ走行から、燃料電池１０の発電電力を駆動モータ４８に供給して走行させる発電走行に切り替える。また、ステップＳ９００において、ＥＣＵ５１Ａは、発電準備が完了していないと判断、つまりＦＣ残起動時間が０ではないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ７００に戻る。
【００６５】
さらに、図７のタイムチャートを参照しながら説明すると、第１実施形態の燃料電池車両１Ａでは、イグニッションオン（ＩＧ−ＯＮ）されると、バッテリコンタクタ４４が接続され、ダウンコンバータ４７が起動され、ＦＣコンタクタ４５が接続される。そして、水素遮断弁２２が開かれて燃料電池１０のアノードに水素が供給され、エアコンプレッサ３１が駆動されて燃料電池１０のカソードに空気が供給される。
【００６６】
また、バッテリ出力上限値および所定値（モータ必要電力下限値）は、それぞれ、図７において符号Ａ１，Ｂ１の破線で示すようになる。また、図７において符号Ｃ１で示す実線は、駆動モータ４８の消費電力の立ち上がりの一例を示すものである。なお、所定値は、固定値で一定であるが、バッテリ出力上限値は、時間（ＦＣ残起動時間）に応じて変化するものであり、時間の経過（ＦＣ残起動時間の減少）とともに増加する。また、図５のフローにおいて予測した時間Ｔ１＋Ｔ２は、計算準備期間であり、時間Ｔ１＋Ｔ２経過後にバッテリ走行許可判断が可能になる。図７に示す場合において、バッテリ出力上限値が所定値と一致したときに、ＥＣＵ５１Ａはバッテリ走行を許可する。そして、ＦＣ残起動時間が０になると、バッテリ走行から発電走行に切り替わり、実際の要求電力に基づいた出力で駆動モータ４８が駆動される。
【００６７】
このように第１実施形態の燃料電池車両１Ａによれば、所定値を、推定されたＦＣ残起動時間の間にバッテリ４１からの電力により供給可能であるかどうかを設定するように判断したので、充分なドライバビリティを確保した状態でバッテリ走行を行うことが可能になる。
【００６８】
また、第１実施形態によれば、バッテリ出力上限値が所定値と一致したときにバッテリ走行を許可するので、バッテリ走行の許可判断を最短で行うことが可能になる。
【００６９】
また、第１実施形態によれば、バッテリ出力上限値について、バッテリ残容量をパラメータとして求めることにより、駆動モータ４８へ供給できる電力の最大値（バッテリ出力上限値）を精度よく決定することができる。
【００７０】
なお、燃料電池車両１Ａについて、図８のフローに基づいて制御するようにしてもよい。図８は燃料電池車両の起動動作を説明するための別のフローチャートである。また、図９はバッテリ残容量とバッテリ走行最大許容時間との関係を示すマップ、図１０はタイムチャートである。なお、図８のフローは、図３のフローのステップＳ５００，Ｓ６００に代えて、ステップＳ５０１，Ｓ６０１とした点以外は図３と同じであるので、以下では相違点のみ説明する。
【００７１】
ステップＳ５０１において、ＥＣＵ５１Ａは、バッテリ走行最大許容時間を算出する。なお、バッテリ走行最大許容時間とは、バッテリ４１で走行する際にドライバビリティを確保しながらバッテリ走行できる最大時間である。このバッテリ走行最大許容時間は、図９のマップに示すように、バッテリ４１の残容量（バッテリ残容量）に基づいて算出することができ、バッテリ残容量が大きいときには、バッテリ走行最大許容時間が長くなり、バッテリ残容量が小さいときには、バッテリ走行最大許容時間が短くなる。また、バッテリ走行許容時間は、図９に示すように、起動方式によっても変動するものであり、例えば起動方式Ａ（低温起動）の場合には、起動方式Ｂ（常温起動）の場合と比べて、バッテリ残容量が大きくてもバッテリ走行許容時間が短くなる。
【００７２】
そして、ステップＳ６０１に進み、ＥＣＵ５１Ａは、バッテリ走行最大許容時間が、ステップＳ４００で推定したＦＣ残起動時間以上であるか否かを判断する。ステップＳ６０１において、ＥＣＵ５１Ａは、バッテリ走行最大許容時間がＦＣ残起動時間未満である場合には（Ｎｏ）、ステップＳ４００に戻り、バッテリ走行最大許容時間がＦＣ残起動時間以上である場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ７００に進む。なお、ステップＳ７００では、図３と同様に、バッテリ走行時の実際の消費電力を監視して、バッテリ４１が駆動モータ４８に供給可能な電力（バッテリ出力上限値）を変化させている。
【００７３】
また、図１０のタイムチャートを参照して説明すると、バッテリ走行最大許容時間およびＦＣ残起動時間は、それぞれ、図１０において符号Ｄ１，Ｅ１の実線で示すようになる。なお、図５のフローにおいて予測した時間Ｔ１＋Ｔ２は、各種演算が完了するのに必要な期間であり、時間Ｔ１＋Ｔ２経過後にバッテリ走行許可判断が可能になる。図１０に示す場合において、バッテリ走行最大許容時間がＦＣ残起動時間と一致したときに、ＥＣＵ５１Ａはバッテリ走行を許可する。また、図示していないが、バッテリ走行が許可されると、駆動モータ４８の消費電力（モータ消費電力）が増加し、モータ消費電力が所定値（モータ必要電力下限値）に至った後は、バッテリ走行から発電走行に切り替わるまで所定値を下回らないようにその状態を維持する。そして、ＦＣ残起動時間が０になると、バッテリ走行から発電走行に切り替わり、実際の要求電力に基づいた出力で駆動モータ４８が駆動される。
【００７４】
図８ないし図１０に示す実施形態によれば、ＦＣ発電準備中にバッテリ走行する場合において、燃料電池１０がある起動状態に達してからのＦＣ残起動時間のバラツキが大きいシステムにおいても、確実にドライバビリティを確保しつつ、ＦＣ残起動時間を最短にできるようになる。また、この実施形態によれば、バッテリ走行最大許容時間を、バッテリ残容量をパラメータとして求めているので、バッテリ残容量が少ない場合においても確実にドライバビリティを確保できる。また、バッテリ走行最大許容時間を、燃料電池１０の起動方式をパラメータとして求めているので、低温起動（氷点下起動）のように起動時に大きなエネルギーを必要とする場合においても、確実にドライバビリティを確保できる。
【００７５】
（第２実施形態）
図１１は第２実施形態に係る燃料電池車両の要部を示すブロック図、図１２は第２実施形態に係る燃料電池車両の起動動作を説明するためのフローチャート、図１３（ａ）はＦＣバッテリ残容量とバッテリ出力可能電力量との関係を示すマップ、（ｂ）はバッテリ温度とバッテリ出力可能電力との関係を示すマップ、（ｃ）はバッテリのセル電圧最小値とバッテリ出力可能電力との関係を示すマップ、（ｄ）はバッテリ内部抵抗とバッテリ出力可能電力との関係を示すマップ、図１４は第２実施形態に係る燃料電池車両のＦＣ起動動作を説明するためのタイムチャートである。なお、図１１のブロック図において、第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。また、図１２のフローにおいて、第１実施形態と同一のステップについては、同一のステップ符号を付してその説明を省略する。
【００７６】
図１１に示すように、第２実施形態の燃料電池車両１Ｂは、第１実施形態の燃料電池車両１Ａに対して、バッテリ４１が、複数の単電池により構成され、かつ、複数の単電池の電圧（セル電圧）を検出する電圧検出器５３、およびバッテリ４１の温度を検出するバッテリ温度検出器５４、を具備する点において異なっている。また、第２実施形態におけるＥＣＵ５１Ｂは、ＦＣ残起動時間およびバッテリ残容量だけではなく、電圧検出器５３によって検出された各セル電圧のうちの最小電圧、およびバッテリ温度検出器５４によって検出されたバッテリ４１の温度に基づいて、バッテリ出力上限値を算出する。
【００７７】
図１２に示すように、ステップＳ５１０において、ＥＣＵ５１Ｂは、バッテリ出力可能電力量（ＰＢＴ）を算出する。なお、バッテリ出力可能電力量（ＰＢＴ）は、図１３に示すマップに基づいて算出され、バッテリ残容量が多い場合には、バッテリ出力可能電力量が大きくなる。また、バッテリ残容量は、バッテリ残容量検出器５２によって検出される。
【００７８】
ステップＳ５１１において、ＥＣＵ５１Ｂは、補機予想電力（ＰＡ）を算出する。なお、ここでの補機とは、エアコンプレッサ３１、水素遮断弁２２、ウォータポンプ（図示せず）などの高電圧補機、ダウンコンバータ４７に接続された１２Ｖバッテリやオーディオなどの低電圧補機などである。
【００７９】
そして、ステップＳ５１２に進み、ＥＣＵ５１Ｂは、バッテリ温度検出器５４からバッテリ４１の温度（ＴＢ）を読込み、ステップＳ５１３に進み、電圧検出器５３からバッテリ４１の個別のセル電圧（ＶＢ１，ＶＢ２，ＶＢ３，・・・）を読込み、ステップＳ５１４に進み、バッテリ４１の内部抵抗（ＲＢ）を算出する。なお、内部抵抗（ＲＢ）は、バッテリ４１の温度や劣化の状態などに基づいて算出される。
【００８０】
そして、ステップＳ５１５に進み、ＥＣＵ５１Ｂは、バッテリ出力可能電力（ＰＢ、蓄電装置出力可能電力値）を算出する。なお、バッテリ出力可能電力（ＰＢ）とは、バッテリ４１から、駆動モータ４８および前記した補機へ出力可能な最大電力であり、図１３（ｂ）〜（ｄ）のマップに基づいて算出される。すなわち、図１３（ｂ）のマップにおいて、バッテリ温度がＴ１よりも低い領域ではバッテリ出力可能電力（ＰＢ）は一定であり、Ｔ１よりも高い領域ではバッテリ温度が高くなるにつれてバッテリ出力可能電力（ＰＢ）が低くなる。また、図１３（ｃ）のマップにおいて、セル電圧の最小値がＶ１よりも低い領域ではセル電圧最小値が増加するにつれてバッテリ出力可能電力（ＰＢ）が高くなり、Ｖ１よりも高い領域ではバッテリ出力可能電力（ＰＢ）は一定である。また、図１３（ｄ）のマップにおいて、バッテリ内部抵抗がＲ１よりも低い領域では、バッテリ出力可能電力（ＰＢ）は一定であり、Ｒ１よりも高い領域ではバッテリ内部抵抗が高くなるにつれてバッテリ出力可能電力（ＰＢ）が低くなる。
【００８１】
なお、図１３（ｂ）〜（ｄ）の各マップにおいて、破線が補機予想電力（ＰＡ）を考慮する前のものであり、実線が補機予想電力（ＰＡ）を差し引いた後のものである。
【００８２】
そして、ステップＳ５１６に進み、ＥＣＵ５１Ｂは、モータ必要電力下限値（ＰＭ）を算出する。なお、モータ必要電力下限値（ＰＭ）とは、燃料電池車両１Ｂのドライバビリティを確保するために駆動モータ４８に最低限必要な電力である。
【００８３】
そして、ステップＳ６０２に進み、ＥＣＵ５１は、ステップＳ４００で算出されたＦＣ残起動時間（ＴＦＣ）と、ステップＳ５１０で算出されたバッテリ出力可能電力量（ＰＢＴ）と、ステップＳ５１１で算出された補機予想電力と、に基づいて算出されたバッテリ出力上限値（ＰＢＴ／ＴＦＣ−ＰＡ）が、ステップＳ５１６で算出されたモータ必要電力下限値（ＰＭ）以上であるか否かを判断する。ステップＳ６０２において、ＥＣＵ５１Ｂは、バッテリ出力上限値（ＰＢＴ／ＴＦＣ−ＰＡ）がモータ必要電力下限値（ＰＭ）以上でないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ４００に戻り、ＥＣＵ５１Ｂは、バッテリ出力上限値（ＰＢＴ／ＴＦＣ−ＰＡ）がモータ必要電力下限値（ＰＭ）以上であると判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ６０３に進む。
【００８４】
ステップＳ６０３において、ＥＣＵ５１Ｂは、ステップＳ５１５で算出されたバッテリ出力可能電力（ＰＢ）から、ステップＳ５１１で算出された補機予想電力（ＰＡ）を減算した電力であるバッテリ出力可能電力（ＰＢ−ＰＡ）が、モータ必要電力下限値（ＰＭ）以上であるか否かを判断する。ステップＳ６０３において、バッテリ出力可能電力（ＰＢ−ＰＡ）がモータ必要電力下限値（ＰＭ）以上でないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ４００に戻り、バッテリ出力可能電力（ＰＢ−ＰＡ）がモータ必要電力下限値（ＰＭ）以上であると判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ７００〜Ｓ９００に進む。なお、ステップＳ７００では、バッテリ走行時の実際の消費電力を監視してバッテリ出力上限値を変化させ、ステップＳ７５０では、バッテリ温度、セル電圧およびバッテリ内部抵抗も考慮してバッテリ出力可能電力を変化させている。
【００８５】
さらに、図１４のタイムチャートを参照して説明すると、バッテリ出力上限値（ＰＢＴ／ＴＦＣ−ＰＡ）、モータ必要電力下限値（ＰＭ）およびバッテリ出力可能電力（ＰＢ−ＰＡ）は、それぞれ、図１４において符号Ａ２，Ｂ２，Ｃ２の破線で示すようになる。なお、時間Ｔ１＋Ｔ２経過後にバッテリ走行許可判断が可能になる。ところで、図１４に示すように、（ＰＢＴ／ＴＦＣ−ＰＡ）≧ＰＭとなったとき（交点ｐ参照）にバッテリ走行を許可すると、バッテリ４１の温度、セル電圧および内部抵抗を考慮して求めたバッテリ出力可能電力（ＰＢ−ＰＡ）がモータ必要電力下限値（ＰＭ）よりも低い場合、ドライバビリティを確保することができなくなる。そこで、第２実施形態では、時刻ｔ１において、モータ必要電力下限値を下げて、このモータ必要電力下限値とバッテリ出力可能電力（ＰＢ−ＰＡ）とが一致したときにバッテリ走行を許可することにより、ドライバビリティを確保することが可能になる。なお、モータ必要電力下限値を下げ始める時刻ｔ１は、仮にバッテリ走行を始めたと同時に燃料電池車両１Ｂのアクセルペダル（図示せず）を全開に踏み込み続けたとしても、バッテリ走行から発電走行に切り替わる時刻ｔ２においてモータ必要電力下限値（時刻ｔ１以前における下げる前の閾値）と一致する時刻に設定される。
【００８６】
このように第２実施形態によれば、バッテリ４１の温度を監視し、それを用いてバッテリ出力可能電力を算出することにより、温度が過度に高くなることによる劣化を防止することが可能になる。
【００８７】
また、第２実施形態によれば、バッテリ４１の個別のセル電圧を監視し、セル電圧の最小値を用いてバッテリ出力可能電力を算出することにより、すべての単電池において過放電を起こすのを防止することが可能になる。
【００８８】
また、第２実施形態によれば、バッテリ４１の内部抵抗を算出（または計測）して、それを用いてバッテリ出力可能電力を算出することにより、バッテリ４１の温度が低く、内部抵抗が大きい場合においても、バッテリ電圧が駆動モータ４８や補機の最低動作電圧を下回ることなくバッテリ走行が可能になる。
【００８９】
（第３実施形態）
図１５は第３実施形態に係る燃料電池車両の要部を示すブロック図、図１６は第３実施形態に係る燃料電池車両の起動動作を説明するためのフローチャート、図１７（ａ）はＦＣバッテリ残容量とバッテリ出力可能電力量との関係を示すマップ、（ｂ）は大気圧と補機予想電力との関係および大気圧とバッテリ出力上限値との関係を示すマップ、図１８は第３実施形態に係る燃料電池車両の起動動作を説明するためのタイムチャートである。なお、図１５のブロック図において、第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。また、図１６のフローにおいて、第１実施形態と同一のステップについては、同一のステップ符号を付してその説明を省略する。
【００９０】
図１５に示すように、第３実施形態の燃料電池車両１Ｃは、第１実施形態の燃料電池車両１Ａに対して、大気圧を検出する大気圧検出器５５を具備する点において異なる。また、第２実施形態におけるＥＣＵ５１Ｃは、大気圧検出器５５によって検出された大気圧に基づいて、バッテリ出力上限値を算出する。なお、大気圧検出器５５は、例えば、エアコンプレッサ３１と車外とを連通させる位置に設けられている。
【００９１】
図１６に示すように、ステップＳ５１０において、ＥＣＵ５１Ｃは、バッテリ４１が出力可能なバッテリ出力可能電力量（ＰＢＴ）を算出する。なお、バッテリ出力可能電力量（ＰＢＴ）は、図１７（ａ）に示すマップに基づいて算出され、バッテリ残容量が多い場合には、バッテリが出力可能な電力量が大きくなる。また、バッテリ残容量は、バッテリ残容量検出器５２によって検出される。
【００９２】
そして、ステップＳ５２１に進み、ＥＣＵ５１Ｃは、バッテリ出力限界値（ＰＢＭＡＸ）を算出する。なお、バッテリ出力限界値とは、バッテリ４１から駆動モータ４８へ供給可能な電力とは別でバッテリ自体の出力限界である。
【００９３】
そして、ステップＳ５２２に進み、ＥＣＵ５１Ｃは、ＰＢＴ／ＴＦＣとＰＢＭＡＸとを比較して小さいほうをＰＢとして設定する。
【００９４】
そして、ステップＳ５２３に進み、ＥＣＵ５１Ｃは、大気圧検出器５５から大気圧（ＰＡＩＲ）を読込み、ステップＳ５２４に進み、補機予想電力（ＰＡ）を算出する。なお、補機予想電力は、図１７（ｂ）のマップに基づいて算出され、大気圧（ＰＡＩＲ）が高い場合（平地の場合）には、補機（エアコンプレッサ３１）に必要な電力は少なくて済み、また大気圧が低い場合（高地の場合）には、補機に必要な電力は平地に比べて多く必要になる。
【００９５】
そして、ステップＳ５２５に進み、ＥＣＵ５１Ｃは、モータ必要電力下限値（ＰＭ）を算出する。なお、モータ必要電力下限値（ＰＭ）とは、前記したように、燃料電池車両１Ｂのドライバビリティを確保するために駆動モータ４８に必要な電力である。
【００９６】
そして、ステップＳ６０４に進み、ＥＣＵ５１Ｃは、ステップＳ５２２で設定された電力（ＰＢ）から補機予想電力（ＰＡ）を減算したバッテリ出力上限値（ＰＢ−ＰＡ）がモータ必要電力下限値（ＰＭ）以上であるか否かを判断する。ステップＳ６０４において、ＥＣＵ５１Ｃは、（ＰＢ−ＰＡ）≧ＰＭでないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ４００に戻り、（ＰＢ−ＰＡ）≧ＰＭであると判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ７００に進む。
【００９７】
さらに、図１８のタイムチャートを参照して説明すると、バッテリ４１が駆動モータ４８に供給可能な電力（平地の場合）、バッテリ４１が駆動モータ４８に供給可能な電力（高地の場合）、（ＰＢＴ／ＴＦＣ）、バッテリ出力限界値（ＰＢＭＡＸ）、モータ必要電力下限値（ＰＭ）は、それぞれ、図１８において符号Ａ３，Ｂ３，Ｃ３，Ｄ３，Ｅ３の破線で示すようになる。また、符号Ｆ３の実線は、実際のモータ消費電力の一例を示している。すなわち、平地の場合および高地の場合のバッテリ出力上限値は、バッテリ出力限界値（ＰＢＭＡＸ）または（ＰＢＴ／ＴＦＣ）から補機に必要な電力を減算した値になる。すなわち、（ＰＢＭＡＸ）と（ＰＢＴ／ＴＦＣ）とを比較して、（ＰＢＴ／ＴＦＣ）が（ＰＢＭＡＸ）よりも小さい場合には、（ＰＢＴ／ＴＦＣ）をＰＢとし、（ＰＢＭＡＸ）が（ＰＢＴ／ＴＦＣ）より小さい場合には、（ＰＢＭＡＸ）をＰＢとする。平地の場合には、大気圧が高いので補機に必要な電力ＰＡａは小さくなり、高地の場合には、大気圧が低いので補機に必要な電力ＰＡｂは大きくなる。
【００９８】
ところで、図１８に示すように、高地の場合には、バッテリ出力上限値がモータ必要電力下限値（ＰＭ）よりも低くなり、バッテリ走行を許可することができない。そこで、第３実施形態では、第２実施形態と同様にしてモータ必要電力下限値（ＰＭ）を下げていくことで、ドライバビリティを確保した上でバッテリ走行を許可することが可能になる。
【００９９】
このように第３実施形態によれば、バッテリ４１の出力限界値（ＰＢＭＡＸ）または（ＰＢＴ／ＴＦＣ）から補機（電気負荷）消費分の電力を除き、バッテリ出力上限値を決定することにより、補機を正常に稼動させつつ、バッテリ走行を開始することが可能になる。
【０１００】
また、第３実施形態によれば、大気圧に基づいて補機消費分を算出してバッテリ出力上限値を変化させることにより、エアコンプレッサ３１を正常に稼動させつつ、バッテリ走行を開始することが可能になる。つまり、大気圧が低い高地の場合には、平地に比べて燃料電池１０の起動のために駆動するエアコンプレッサ３１の効率が落ち、補機消費電力が大きくなるが、第３実施形態では、このように大気圧が低く補機消費電力が大きいときでも、燃料電池１０の起動電力を確保しつつバッテリ走行が可能になる。
【０１０１】
（第４実施形態）
図１９は第４実施形態に係る燃料電池車両の要部を示すブロック図、図２０は第４実施形態に係る燃料電池車両の起動動作を説明するためのフローチャート、図２１は第４実施形態に係る燃料電池車両の起動動作を説明するためのタイムチャートである。なお、図１９のブロック図において、第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。また、図２０のフローにおいて、第１実施形態と同一のステップについては、同一のステップ符号を付してその説明を省略する。
【０１０２】
図１９に示すように、第４実施形態の燃料電池車両１Ｄは、第１実施形態の燃料電池車両１Ａに対して、バッテリ４１からの直流電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ４９と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４９の出力限界値を検出する出力限界検出器５６とを具備する点において異なる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４９は、バッテリ４１の出力ラインに設けられ、バッテリ４１からの電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータ４９を経て駆動モータ４８に供給するように構成されている。また、第４実施形態におけるＥＣＵ５１Ｄは、出力限界検出器５６によって検出された出力限界値に基づいて、バッテリ出力上限値を算出する蓄電装置出力上限値算出手段を備えている。
【０１０３】
図２０に示すように、ステップＳ５３２において、ＥＣＵ５１Ｄは、１次側補機予想電力（ＰＡ１）を算出する。なお、１次側補機とは、ダウンコンバータ４７など、ＤＣ／ＤＣコンバータ４９に対してバッテリ４１側に接続された補機である。
【０１０４】
そして、ステップＳ５３３に進み、ＥＣＵ５１Ｄは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４９の出力限界値（ＰＤ）を検出する。なお、出力限界値は、出力限界検出器５６によって検出されるものである。
【０１０５】
そして、ステップＳ５３４に進み、ＥＣＵ５１Ｄは、２次側補機予想電力（ＰＡ２）を算出する。なお、２次側補機とは、エアコンプレッサ３１など、ＤＣ／ＤＣコンバータ４９に対して駆動モータ４８（燃料電池１０）側に接続された補機である。
【０１０６】
そして、ステップＳ５３５に進み、ＥＣＵ５１Ｄは、モータ必要電力下限値（ＰＭ）を算出する。なお、モータ必要電力下限値（ＰＭ）とは、前記したように、燃料電池車両１Ｄのドライバビリティを確保するために駆動モータ４８に最低限必要な電力である。
【０１０７】
そして、ステップＳ６０５に進み、ＥＣＵ５１Ｄは、ステップＳ４００およびステップＳ５１０によって得られた（ＰＢＴ／ＴＦＣ）から、ステップＳ５３２で算出された１次側補機予想電力（ＰＡ１）およびステップＳ５３４で算出された２次側補機予想電力（ＰＡ２）を除いた電力（バッテリ出力上限値）が、ステップＳ５３５で算出されたモータ必要電力下限値（ＰＭ）以上であるか否かを判断する。なお、このステップＳ６０５は、駆動モータ４８に供給可能な電力が充分であるかを判断するものである。
【０１０８】
ステップＳ６０５において、ＥＣＵ５１Ｄは、（ＰＢ−ＰＡ１−ＰＡ２）≧ＰＭでないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ４００に戻り、（ＰＢ−ＰＡ１−ＰＡ２）≧ＰＭであると判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ６０６に進む。
【０１０９】
ステップＳ６０６において、ＥＣＵ５１Ｄは、ステップＳ５３３で検出されたＤＣ／ＤＣコンバータ４９の出力限界値（ＰＤ）から２次側補機予想電力（ＰＡ２）を除いた電力が、モータ必要電力下限値（ＰＭ）よりも大きいか否かを判断する。なお、このステップＳ６０６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４９の出力が充分であるかどうかを判断するものである。また、（ＰＤ−ＰＡ２）が、第４実施形態におけるバッテリ出力可動電力値に相当する。
【０１１０】
ステップＳ６０６において、ＥＣＵ５１Ｄは、（ＰＤ−ＰＡ２）≧ＰＭでないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ４００に戻り、（ＰＤ−ＰＡ２）≧ＰＭであると判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ７００に進む。
【０１１１】
図２１のタイムチャートを参照して説明すると、バッテリ４１が駆動モータ４８に供給可能な電力（ＰＢ−ＰＡ１−ＰＡ２）、モータ必要電力下限値（ＰＭ）、２次側補機予想電力を考慮したＤＣ／ＤＣコンバータ４９の出力限界値（ＰＤ−ＰＡ２）は、それぞれ、図２１において符号Ａ４，Ｂ４，Ｃ４の破線で示すようになる。また、符号Ｄ４の実線は、実際のモータ消費電力の一例を示している。
【０１１２】
図２１に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４９の出力限界値が低い場合には、（ＰＢ−ＰＡ１−ＰＡ２）≧ＰＭの処理によりバッテリ４１の出力が充分かどうかを確認し、（ＰＤ−ＰＡ２）とＰＭとが一致したときに、バッテリ走行を開始する。なお、この場合も、時刻ｔ１において、モータ必要電力下限値（ＰＭ）を下げて、このモータ必要電力下限値（ＰＭ）とＤＣ／ＤＣコンバータ出力限界値（ＰＤ−ＰＡ２）とが一致したときにバッテリ走行を許可することにより、ドライバビリティを確保することが可能になる。
【０１１３】
このように第４実施形態によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ４９の出力限界を超えない範囲で駆動モータ４８の消費電力を制御することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ４９の保護が可能になる。
【０１１４】
また、第４実施形態によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ４９の出力限界がバッテリ４１の出力限界より低い場合においても、ＤＣ／ＤＣコンバータ４９に限界以上の運転を強いることなく、バッテリ走行が可能になる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４９の出力限界がバッテリ４１の出力限界より低い場合においても、燃料電池１０の起動のための補機電力を確保できる。
【０１１５】
なお、燃料電池車両１Ｄの起動動作を図２２ないし図２４に示すように制御してもよい。図２２は燃料電池車両の起動動作を説明するための別のフローチャート、図２３（ａ）はバッテリ残容量とバッテリ走行許容時間１との関係を示すマップ、（ｂ）は（ＰＤ−ＰＡ２）とバッテリ走行許容時間２との関係を示すマップ、図２４は燃料電池車両の起動動作を説明するためのタイムチャートである。この燃料電池車両の起動動作が適用されるブロック図は、図１９と同様である。
【０１１６】
図２２に示すように、ステップＳ５３１において、ＥＣＵ５１Ｄは、バッテリ走行許容時間１を算出する。なお、バッテリ走行許容時間１は、図２３（ａ）に示すマップに基づいて算出され、バッテリ残容量が多くなるにつれてバッテリ走行許容時間１は長くなる。また、バッテリ走行許容時間１は、バッテリ４１で走行する際にドライバビリティを確保しながらバッテリ走行できる最大の時間である。
【０１１７】
そして、ステップＳ５３２に進み、ＥＣＵ５１Ｄは、バッテリ走行許容時間１がＦＣ残起動時間よりも長いか否かを判断する。このステップＳ５３２は、バッテリ４１の出力が充分かどうかの判断を行う処理である。ステップＳ５３２において、ＥＣＵ５１Ｄは、バッテリ走行許容時間１がＦＣ残起動時間よりも長くないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ４００に戻り、バッテリ走行許容時間１がＦＣ残起動時間よりも長いと判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ５３３に進む。
【０１１８】
ステップＳ５３３において、ＥＣＵ５１Ｄは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４９の出力限界値（ＰＤ）を検出し、ステップＳ５３４に進み、２次側補機予想電力（ＰＡ２）を算出し、ステップＳ５３５に進み、バッテリ走行許容時間２を算出する。なお、バッテリ走行許容時間２は、図２３（ｂ）のマップに基づいて算出され、ＰＤ−ＰＡ２の電力が増加するにつれてバッテリ走行許容時間２も増加する。
【０１１９】
そして、ステップＳ５３６に進み、ＥＣＵ５１Ｄは、バッテリ走行許容時間２がＦＣ残起動時間以上であるか否かを判断する。このステップＳ５３６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４９の出力が充分かどうかの判断を行う処理である。ステップＳ５３６において、ＥＣＵ５１Ｄは、バッテリ走行許容時間２がＦＣ残起動時間以上でないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ４００に戻り、バッテリ走行許容時間２がＦＣ残起動時間以上であると判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ７００に進む。
【０１２０】
また、図２４のタイムチャートを参照して説明すると、ＦＣ残起動時間、バッテリ走行許容時間１、バッテリ走行許容時間２は、それぞれ、図２４において符号Ｅ４、Ｆ４、Ｇ４の線で示すようになる。すなわち、バッテリ走行許容時間１とバッテリ走行許容時間２の許容時間のうちの低い方の値でバッテリ走行の許可を出すことができる。
【０１２１】
これによれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ４９の出力限界がバッテリ４１の出力限界より低い場合においても、ドライバビリティを確保しつつ、バッテリ走行が可能になる。
【０１２２】
（第５実施形態）
図２５は第５実施形態に係る燃料電池車両の要部を示すブロック図、図２６は第５実施形態に係る燃料電池車両の起動動作を説明するためのフローチャート、図２７は第５実施形態に係る燃料電池車両の起動動作を説明するためのタイムチャートである。なお、図２５のブロック図において、第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。また、図２６のフローにおいて、第１実施形態と同一のステップについては、同一のステップ符号を付してその説明を省略する。
【０１２３】
図２５に示すように、第５実施形態の燃料電池車両１Ｅは、第１実施形態の燃料電池車両１Ａに対して、空調装置６０を具備する点において異なる。この空調装置６０は、例えば、ダウンコンバータ４７に対して並列に接続されている。また、第５実施形態におけるＥＣＵ５１Ｅは、燃料電池１０の発電準備中は、発電走行時に比べて空調装置６０の消費電力を低く制御する手段を備えている。
【０１２４】
図２６に示すように、ステップＳ５４１において、ＥＣＵ５１Ｅは、モータ必要電力下限値（ＰＭ）を算出する。なお、モータ必要電力下限値（ＰＭ）とは、燃料電池車両１Ｅにおけるドライバビリティを確保するために駆動モータ４８に最低限必要な電力である。
【０１２５】
そして、ステップＳ５４２に進み、ＥＣＵ５１Ｅは、バッテリ４１が駆動モータ４８に供給できる電力がモータ必要電力下限値（ＰＭ）以上であるか否かを判断する。ステップＳ５４２において、ＥＣＵ５１Ｅは、バッテリ４１が駆動モータ４８に供給できる電力がモータ必要電力下限値（ＰＭ）以上でない場合には（Ｎｏ）、ステップＳ４００に戻り、バッテリ４１が駆動モータ４８に供給できる電力がモータ必要電力下限値（ＰＭ）以上である場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ７００、Ｓ８００に進む。
【０１２６】
そして、ステップＳ８５０に進み、ＥＣＵ５１Ｅは、空調装置６０の消費電力を制限する。このように空調装置６０の消費電力を制限することにより、バッテリ４１が駆動モータ４８に供給可能な電力を高く設定することが可能になる。
【０１２７】
そして、ステップＳ９００に進み、ＥＣＵ５１Ｅは、燃料電池１０の発電準備が完了したか否かを判断し、発電準備完了と判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０００に進み、空調装置６０の消費電力制限を解除する。消費電力制限を解除するのは、バッテリ走行から発電走行に切り替わって、燃料電池１０の発電による電力供給が可能になるからである。
【０１２８】
また、図２７のタイムチャートを参照して説明すると、符号Ａ５の破線で示すように、空調装置６０の消費電力を制限することにより、バッテリ４１が駆動モータ４８に供給可能な電力が、符号Ｂ５の破線で示す空調装置６０の消費電力制限をしない場合に比べて、高く設定することができる。ちなみに、空調装置６０の消費電力は、バッテリ走行が開始される時刻ｔ３において制限がかけられ、時刻ｔ４において制限が解除される。なお、制限を解除するタイミングは、例えば、仮に空調装置６０の消費電力を制限しない場合（線Ｂ５参照）のバッテリ４１が駆動モータ４８に供給可能な電力と、モータ必要電力下限値（ＰＭ）とが一致するときである。
【０１２９】
このように第５実施形態によれば、燃料電池１０の発電準備中に空調装置６０の消費電力を抑えることにより、バッテリ４１から駆動モータ４８へ供給可能な電力が増えて、燃料電池車両１Ｅをより早く走行開始できるようになる。
【０１３０】
なお、本発明は前記した各実施形態に限定されるものではなく、例えば、第４実施形態において、ＤＣ／ＤＣコンバータ４９の温度を検出するＤＣ／ＤＣコンバータ温度検出器（昇圧装置温度検出手段）をさらに設けて、このＤＣ／ＤＣコンバータ温度検出器により検出された温度に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ４９の出力限界値（ＰＤ）を変化させるようにしてもよい。このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４９の温度を考慮することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ４９をより確実に保護することが可能になる。
【０１３１】
また、バッテリ出力上限値（蓄電装置出力上限値）がモータ必要電力下限値未満のときには、バッテリ走行（蓄電装置走行）を行わないように制御してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】第１実施形態に係る燃料電池車両の要部を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態に係る燃料電池車両に搭載される燃料電池システムの一例を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態に係る燃料電池車両の起動動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】（ａ）はＦＣ残起動時間とバッテリ出力上限値との関係を示すマップ、（ｂ）はバッテリ残容量とバッテリ出力上限値との関係を示すマップである。
【図５】ＦＣ残起動時間を推定するためのフローチャートである。
【図６】発電停止時間と始動時掃気時間との関係を示すマップである。
【図７】第１実施形態に係る燃料電池車両の起動動作を説明するためのタイムチャートである。
【図８】燃料電池車両の起動動作を説明するための別のフローチャートである。
【図９】バッテリ残容量とバッテリ走行最大許容時間との関係を示すマップである。
【図１０】燃料電池車両の起動動作を説明するためのタイムチャートである。
【図１１】第２実施形態に係る燃料電池車両の要部を示すブロック図である。
【図１２】第２実施形態に係る燃料電池車両の起動動作を説明するためのフローチャートである。
【図１３】（ａ）はＦＣバッテリ残容量とバッテリ出力可能電力量との関係を示すマップ、（ｂ）はバッテリ温度とバッテリ出力可能電力との関係を示すマップ、（ｃ）はバッテリのセル電圧最小値とバッテリ出力可能電力との関係を示すマップ、（ｄ）はバッテリ内部抵抗とバッテリ出力可能電力との関係を示すマップである。
【図１４】第２実施形態に係る燃料電池車両のＦＣ起動動作を説明するためのタイムチャートである。
【図１５】第３実施形態に係る燃料電池車両の要部を示すブロック図である。
【図１６】第３実施形態に係る燃料電池車両の起動動作を説明するためのフローチャートである。
【図１７】（ａ）はＦＣバッテリ残容量とバッテリ出力可能電力量との関係を示すマップ、（ｂ）は大気圧と補機予想電力との関係および大気圧とバッテリ出力上限値との関係を示すマップである。
【図１８】第３実施形態に係る燃料電池車両の起動動作を説明するためのタイムチャートである。
【図１９】第４実施形態に係る燃料電池車両の要部を示すブロック図である。
【図２０】第４実施形態に係る燃料電池車両の起動動作を説明するためのフローチャートである。
【図２１】第４実施形態に係る燃料電池車両の起動動作を説明するためのタイムチャートである。
【図２２】燃料電池車両の起動動作を説明するための別のフローチャートである。
【図２３】（ａ）はバッテリ残容量とバッテリ走行許容時間１との関係を示すマップ、（ｂ）は（ＰＤ−ＰＡ２）とバッテリ走行許容時間２との関係を示すマップである。
【図２４】燃料電池車両の起動動作を説明するためのタイムチャートである。
【図２５】第５実施形態に係る燃料電池車両の要部を示すブロック図である。
【図２６】第５実施形態に係る燃料電池車両の起動動作を説明するためのフローチャートである。
【図２７】第５実施形態に係る燃料電池車両の起動動作を説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
【０１３３】
１Ａ〜１Ｅ  燃料電池車両
１０    燃料電池
２０    アノード系
３０    カソード系
３１    エアコンプレッサ
４０    高電圧系
４１    バッテリ（蓄電装置）
４２    電力分配装置
４３    ＰＤＵ
４４    バッテリコンタクタ
４５    燃料電池コンタクタ
４６    ダイオード
４７    ダウンコンバータ
４８    駆動モータ
４９    ＤＣ／ＤＣコンバータ（昇圧装置）
５０    制御系
５１    ＥＣＵ
５２    バッテリ残容量検出器（残容量検出手段）
５３    電圧検出器（電圧検出手段）
５４    バッテリ温度検出器（蓄電装置温度検出手段）
５５    大気圧検出器（大気圧検出手段）
５６    出力限界検出器（昇圧装置出力限界値検出手段）
６０    空調装置
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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