(57)【要約】【課題】この発明は、高電圧電力貯蔵装置としてキャパシタを採用した場合においても十分に長いアイドルストップ時間を確保し、なおかつアイドルストップ後の車両発進時にはキャパシタからモータを駆動するインバータに対して十分な電力供給が可能な車両用制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】この発明は、車両用制御装置において、車両が停止状態であると判断され、蓄電池の充電状態が設定値よりも高く、かつキャパシタが満充電状態であると判断された場合には、燃料電池システムを停止させるアイドルストップモードを備えた制御手段を備えていることを特徴とする。【選択図】図２
2008016256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を駆動するモータを備え、このモータに対して並列に接続された燃料電池とキャパシタとを備えた車両用制御装置において、前記燃料電池を含む燃料電池システムを備え、前記燃料電池の端子間電圧を燃料電池電圧として検出する燃料電池電圧検出手段を備え、前記キャパシタの端子間電圧をキャパシタ電圧として検出するキャパシタ電圧検出手段を備え、前記燃料電池に接続された燃料電池出力回路と前記モータに接続された電力供給回路とを接続又は遮断する燃料電池側接続手段を備え、前記電力供給回路と前記キャパシタとを接続するキャパシタ回路を接続又は遮断するキャパシタ側接続手段を備え、電圧調整装置を介して前記モータに対して並列に接続された蓄電池を備え、前記車両が停止状態であると判断され、前記蓄電池の充電状態が設定値よりも高く、かつ前記キャパシタが満充電状態であると判断された場合には、前記燃料電池システムを停止させるアイドルストップモードを備えた制御手段を備えていることを特徴とする車両用制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記キャパシタが満充電状態ではないと判定された場合には、前記蓄電池により前記キャパシタを補充電するキャパシタ補充電モードを備えていることを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、キャパシタを補充電する時には、前記電圧調整手段の出力電圧を、前記キャパシタの最大電圧と等しい値に設定することを特徴とする請求項２に記載の車両用制御装置。
【請求項４】
車両を駆動するモータを備え、このモータに対して並列に接続された燃料電池とキャパシタとを備えた車両用制御装置において、前記燃料電池を含む燃料電池システムを備え、前記燃料電池の端子間電圧を燃料電池電圧として検出する燃料電池電圧検出手段を備え、前記キャパシタの端子間電圧をキャパシタ電圧として検出するキャパシタ電圧検出手段を備え、前記燃料電池に接続された燃料電池出力回路と前記モータに接続された電力供給回路とを接続又は遮断する燃料電池側接続手段を備え、前記電力供給回路と前記キャパシタとを接続するキャパシタ回路を接続又は遮断するキャパシタ側接続手段を備え、電圧調整装置を介して前記モータに対して並列に接続された蓄電池を備え、前記車両が停止状態であると判断され、前記蓄電池の充電状態が設定値よりも高く、かつ前記キャパシタが満充電状態であると判断された場合には、前記燃料電池システムを停止させるアイドルストップモードと、前記アイドルストップモード実行中において、前記車両が停止状態でないと判断された場合、あるいは前記蓄電池の充電状態が設定値以下であると判断された場合には、前記燃料電池システムを再起動する再起動モードとを備えた制御手段を備えていることを特徴とする車両用制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記再起動モードである時において、前記モータから出力要求があった場合には、前記キャパシタから電力を供給することを特徴とする請求項４に記載の車両用制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記再起動モードにおいては、前記燃料電池システムを前記蓄電池の電力を用いて再起動することを特徴とする請求項４に記載の車両用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は車両用制御装置に係り、特に、燃料電池とキャパシタとを備えた車両の走行性能を落とすことなく、燃料の消費を低減することが可能な車両用制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池（燃料電池スタック）を搭載した車両（燃料電池自動車）においては、車両の総合効率を向上させるために、あるいは、燃料電池の負荷応答特性を補完するために、二次電池やキャパシタ（電気二重層コンデンサ）等の電力貯蔵装置を搭載したハイブリッドシステムを採用しているものがある。
中でも、キャパシタは、充放電において二次電池のような化学変化を伴わないため、一般的に長寿命で出力密度が高く、また、燃料電池の出力電圧にも良く追従し、さらに、燃料電池との間に大型のＤＣ／ＤＣコンバータ等の電圧調整装置を必ずしも必要としない等の利点が多い。これにより、キャパシタは、ハイブリッドシステムが簡素化されるだけでなく、システム効率の向上にも寄与している。
【０００３】
従来の燃料電池とキャパシタとを備えた車両用制御装置には、燃料電池の発電を停止するアイドルストップ中にキャパシタの残容量が所定値以下に低下した時に、キャパシタの電力によりコンプレッサを駆動して燃料電池を再起動し、この再起動した燃料電池を通常時の運転領域よりも発電効率の良い運転領域で発電させて、キャパシタを充電させるものがある。
【特許文献１】特開２００４−５６８６８号公報
【０００４】
従来の燃料電池とキャパシタとを備えた車両用制御装置には、車両を駆動するモータが低負荷状態にある場合に、キャパシタからモータへの電力供給を切り離して燃料電池のみでモータを駆動し、さらに、燃料電池からの電力でキャパシタを充電させて、モータによる回生発電が発生する前でもキャパシタに充電させるものがある。
【特許文献２】特開２００５−１４９９２０号公報
【０００５】
従来の燃料電池と二次電池とを備えた車両用制御装置には、低負荷領域では燃料電池を停止して二次電池から負荷電力を供給するようにした燃料電池の間欠運転を行い、この際、燃料電池の停止・起動の閾値を停止状態の燃料電池の開回路電圧に応じて調整し、燃料電池停止時の開回路電圧を維持するための燃料消費を回避するものがある。
【特許文献３】特開２００５−７１７９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、車両を駆動するモータに対して並列に接続された燃料電池とキャパシタ（電気二重層コンデンサ）とを備えた車両用制御装置においては、車両減速時のエネルギ回生により車両効率が向上するという利点があるものの、キャパシタのエネルギ容量が二次電池に比べて小さいため、燃料電池を停止するアイドルストップが実施できない、あるいはアイドルストップの実施に時間的制約を受けるという不利があった。
さらに、アイドルストップ中の補機消費電力をキャパシタから供給する場合は、次回発進時におけるキャパシタの充電状態（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ：ＳＯＣ）が低下している問題がある。アイドルストップ後の加速時においては、燃料電池システムが再起動完了するまでの間、モータを駆動するインバータヘの電力はすべてキャパシタから供給する必要がある。しかし、このようにキャパシタの充電状態が低い状態では、加速時において、キャパシタからモータヘの十分な電力供給を確保することができなくなる問題があった。
また、前記特許文献１には、燃料電池を停止するアイドルストップ中にキャパシタの残容量が低下した時には、キャパシタの電力によりコンプレッサを駆動して燃料電池を再起動するアイドル復帰手段と、再起動した燃料電池を通常の運転領域よりも高効率領域で発電させて、キャパシタを充電させるアイドル充電手段とを備えた車両用制御装置が開示されている。しかし、この特許文献１によると、アイドルストップ中の補機への電力供給はキャパシタから行われ、キャパシタの充電状態が低下した場合に燃料電池システムを再起動してキャパシタを補充電するため、アイドルストップ後のキャパシタ電圧が低い場合が多く、故に加速時において、キャパシタから車両を駆動するモータヘの十分な電力供給を確保することができなくなる問題がある。
【０００７】
この発明の目的は、高電圧電力貯蔵装置としてキャパシタを採用した場合においても十分に長いアイドルストップ時間を確保し、なおかつアイドルストップ後の車両発進時にはキャパシタからモータを駆動するインバータに対して十分な電力供給が可能な車両用制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、車両を駆動するモータを備え、このモータに対して並列に接続された燃料電池とキャパシタとを備えた車両用制御装置において、前記燃料電池を含む燃料電池システムを備え、前記燃料電池の端子間電圧を燃料電池電圧として検出する燃料電池電圧検出手段を備え、前記キャパシタの端子間電圧をキャパシタ電圧として検出するキャパシタ電圧検出手段を備え、前記燃料電池に接続された燃料電池出力回路と前記モータに接続された電力供給回路とを接続又は遮断する燃料電池側接続手段を備え、前記電力供給回路と前記キャパシタとを接続するキャパシタ回路を接続又は遮断するキャパシタ側接続手段を備え、電圧調整装置を介して前記モータに対して並列に接続された蓄電池を備え、前記車両が停止状態であると判断され、前記蓄電池の充電状態が設定値よりも高く、かつ前記キャパシタが満充電状態であると判断された場合には、前記燃料電池システムを停止させるアイドルストップモードを備えた制御手段を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の車両用制御装置は、燃料電池システムを停止するアイドルストップモードは、キャパシタが満充電状態でないと実施されないため、アイドルストップモード直後の加速走行時において、キャパシタに蓄積された電力量が不足することによる加速不良を起こすことはない。これにより、この車両用制御装置は、車両の走行性能を落とすことなく、燃料電池の燃料の消費量低減を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
この発明の車両用制御装置は、車両が停止状態であり、蓄電池の充電状態が設定値よりも高く、かつキャパシタが満充電状態である場合に、アイドルストップモードを実施して燃料電池システムを停止させることにより、アイドルストップモード直後の加速走行時にキャパシタに蓄積された電力量が不足することを回避し、車両の走行性能を落とすことなく、燃料電池の燃料の消費量低減を実現するものである。
以下、図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。
【実施例】
【００１１】
図１〜図３は、この発明の実施例を示すものである。図１は車両用制御装置のシステム構成図、図２は車両用制御装置の制御状態の遷移図、図３は車両用制御装置の制御のフローチャートである。
図１において、１は車両（燃料電池自動車）の車両用制御装置である。車両用制御装置１は、車両を駆動するモータ２を備え、このモータ２に対して並列に接続された燃料電池（燃料電池スタック：ＦＣ）３とキャパシタ４（電力貯蔵装置）とを備えている。燃料電池３とキャパシタ４とは、インバータ５を介してモータ２に接続されている。
この車両用制御装置１は、モータ２及びこのモータ２に電力を供給するインバータ５等を含む車両システム６と、燃料電池３及びこの燃料電池３に圧縮空気（酸化剤）を供給するエアコンプレッサ等やキャパシタ４を含む燃料電池システム（ＦＣシステム）７と、を設けている。
前記モータ２とインバータ５とは、三相電線８により接続している。前記燃料電池３とインバータ５とは、並列した第１・第２メイン電線９・１０により接続している。また、第１・第２メイン電線９・１０には、並列した第１・第２サブ電線１１・１２の一端側を夫々接続し、第１・第２サブ電線１１・１２の他端側をキャパシタ４に接続している。これにより、燃料電池３とキャパシタ４とは、モータ２に対して並列に接続している。
燃料電池３は、燃料（水素ガス）及び酸化剤（空気）の供給を受けて発電する。インバータ５は、燃料電池３で発電された直流電力を三相交流電力に変換し、この変換した三相交流電力をモータ２に供給する。モータ２は、インバータ５から供給された三相交流電力によって駆動され、変速機を介して駆動輪を駆動する。インバータ５は、モータ２の駆動制御に加え、車両減速時にモータ２の負トルクを電力に変換する回生制御を行う。
キャパシタ４は、モータ２に対して燃料電池３と共に並列に接続され、インバータ５への電力供給を補助するとともに、燃料電池３の発電した電力や、車両減速時におけるインバータ５からの回生電力を受け入れる。なお、燃料電池システム７では、燃料電池３とキャパシタ４との間に、それらの電圧や電流を調整するＤＣ／ＤＣコンバータ（電圧調整装置）等の装置を備えていない。
キャパシタ４からインバータ５ヘの電力の供給、あるいは燃料電池３やインバータ５からキャパシタ４ヘの電力の供給は、キャパシタ４と高電圧バスの第１・第２メイン電線９・１０との電圧関係により決まる。なお、キャパシタ４としては、大容量電気二重層コンデンサ、あるいは、金属錯体高分子を電極材に用いたキャパシタ等のように、負荷変動に伴う燃料電池電圧の変動に対してダイナミックに電圧追従する電力（エネルギ）貯蔵装置を使用することが可能である。
【００１２】
前記第１・第２サブ電線１１・１２の接続部分よりも燃料電池３側の第１・第２メイン電線９・１０には、燃料電池側接続手段である燃料電池用リレー１３を設けている。この燃料電池用リレー１３と燃料電池３との間の第１・第２メイン電線９・１０には、燃料電池３の端子間電圧を燃料電池電圧として検出する燃料電池電圧検出手段である燃料電池用電圧計１４を接続している。燃料電池３と燃料電池用電圧計１４との間の第１メイン電線９には、逆流防止ダイオード１５を設けている。逆流防止ダイオード１５は、インバータ５側から燃料電池３側への電流の逆流を防止する。
前記第１・第２サブ電線１１・１２には、第１・第２メイン電線９・１０とキャパシタ４との間に、キャパシタ側接続手段であるキャパシタ用リレー１６を設けている。キャパシタ用リレー１６とキャパシタ４との間の第１・第２サブ電線１１・１２には、キャパシタ４の端子間電圧をキャパシタ電圧として検出するキャパシタ電圧検出手段であるキャパシタ用電圧計１７を設けている。
前記第１・第２サブ電線１１・１２には、キャパシタ用リレー１６を迂回する並列した第３・第４サブ電線１８・１９を接続している。第３・第４サブ電線１８・１９には、プリチャージ回路２０を設けている。プリチャージ回路２０は、キャパシタ４を充電可能であり、充電電流を制限しながらキャパシタ４を充電する。プリチャージ回路２０は、一般的に電流制限のための半導体素子や制限抵抗器を備え、あるいは、スイッチング制御が可能な半導体素子等の部品から構成される。
このプリチャージ回路２０は、キャパシタ４側のキャパシタ電圧の値がインバータ５側の電圧の値に比べて低い場合に、キャパシタ用リレー１６を接続した際に生じ得る過電流を防止するために、キャパシタ用リレー１６を接続するのに先立ち、キャパシタ４を電流制限しながら充電するものである。
前記燃料電池用リレー１３は、開閉動作することで、燃料電池３に接続された燃料電池出力回路（燃料電池バス）２１と、インバータ５を介してモータ２に接続された電力供給回路（高電圧バス）２２とを接続又は遮断する。また、前記キャパシタ用リレー１６は、開閉動作することで、モータ２に接続された電力供給回路２２と、キャパシタ４に接続されたキャパシタ回路（キャパシタバス）２３とを接続又は遮断する。
これにより、前記第１・第２メイン電線９・１０と第１・第２サブ電線１１・１２とは、燃料電池用リレー１３とキャパシタ用リレー１６とにより、燃料電池出力回路２１と電力供給回路２２とキャパシタ回路２３とに分けられる。これら３つの回路２１〜２３のバス電圧は、燃料電池用リレー１３とキャパシタ用リレー１６とが共に接続された状態においては一致するが、これら燃料電池用リレー１３とキャパシタ用リレー１６とが開放された状態においては差異が生じる場合がある。インバータ５には、入力段に電力供給回路２２の入力電圧の変動を抑制するための平滑化コンデンサを備えている。
【００１３】
前記第１・第２メイン電線９・１０には、第５・第６サブ電線２４・２５の一端側を夫々接続している。第５・第６サブ電線２４・２５の他端側は、高電圧系統の高電圧補機類２６に接続している。高電圧補機類２６は、燃料電池３に圧縮空気を供給するためのエアコンプレッサや、車両空調装置の空調用コンプレッサ等の高電圧で駆動される各種補機からなる。この高電圧補機類２６の各種補機は、夫々インバータを介して第５・第６サブ電線２４・２５の他端側に接続され、インバータ内部の入力段に電力供給回路２２からの入力電圧の変動を抑制するための平滑化コンデンサを備えている。
また、前記第１・第２メイン電線９・１０には、第７・第８サブ電線２７・２８の一端側を夫々接続している。第７・第８サブ電線２７・２８の他端側は、電圧調整装置である双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ２９を介して蓄電池としての補機駆動用バッテリ３０に接続している。双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ２９と補機駆動用バッテリ３０との間の第７・第８サブ電線２７・２８には、並列した第９・第１０サブ電線３１・３２の一端側を夫々接続し、第９・第１０サブ電線３１・３２の他端側を低電圧系統の車両補機類３３に接続している。
前記双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ２９は、キャパシタ４と並列にインバータ５に接続され、燃料電池３やキャパシタ４からの電力、あるいは、インバータ５からの回生電力の電圧を、車両補機類３３を駆動するための電圧（通常は１２Ｖ系統）に変換し、また、逆に、補機駆動用バッテリ３０の電圧を高電圧補機類２６を駆動するための電圧に変換し、あるいは、キャパシタ４を補充電するための電圧に変換する。なお、電圧調整装置としては、双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ２９に限るものではなく、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータと降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータとの両方を並列に備えたＤＣ／ＤＣコンバータとすることも可能である。
前記補機駆動用バッテリ３０は、双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ２９の低電圧側に接続され且つモータ２に対して燃料電池３及びキャパシタ４と並列に接続されている。補機駆動用バッテリ３０は、充電状態（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ：ＳＯＣ）を測定するための充電状態検出手段である充電状態センサ３４を備え、また、高電圧補機類２６及び車両補機類３３を駆動する。
前記車両補機類３３は、車両の前照灯やラジオ、水ポンプ等の低電圧系統の車両用の各種補機からなり、双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ２９に対して補機駆動用バッテリ３０と並列に接続される。
【００１４】
前記インバータ５と燃料電池用リレー１３と燃料電池用電圧計１４とキャパシタ用リレー１６とキャパシタ用電圧計１７とプリチャージ回路２０と高電圧補機類２６と双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ２９と車両補機類３３と充電状態センサ３４とは、制御手段３５に接続している。
この制御手段３５には、エンジンキーの操作によってオン・オフするキースイッチ３６と、車両停止状態を判定するための車速を検出する車速センサ３７と、ブレーキペダルの踏込み・放し操作によってオン・オフするブレーキスイッチ３８と、変速機のシフト位置（レンジ）を検出するシフト位置スイッチ３９とが接続され、内部にスイッチ・センサ類３６〜３９により収集した各種情報を記憶するメモリ４０を設けている。
制御手段３５は、スイッチ・センサ類３６〜３９により収集した各種情報及び内部のメモリ４０に格納された情報を基に、車両補機類３３等の各制御対象を駆動して車両システム６を制御するとともに、燃料電池３に空気を圧送するエアコンプレッサ等の各制御対象を駆動して燃料電池システム７を制御する。
【００１５】
このように、車両を駆動するモータ２を備え、このモータ２に対して並列に接続された燃料電池３とキャパシタ４とを備えた車両用制御装置１は、燃料電池３を含む燃料電池システム７を備え、燃料電池３の端子間電圧を燃料電池電圧として検出する燃料電池用電圧計１４を備え、キャパシタ４の端子間電圧をキャパシタ電圧として検出するキャパシタ用電圧計１７を備え、燃料電池３に接続された燃料電池出力回路２１とモータ２に接続された電力供給回路２２とを接続又は遮断する燃料電池用リレー１３を備え、電力供給回路２２とキャパシタ４とを接続するキャパシタ回路２３を接続又は遮断するキャパシタ用リレー１６を備え、ＤＣ／ＤＣコンバータ２９を介してモータ２に対して並列に接続された補機駆動用バッテリ３０を備えている。
この車両用制御装置１の制御手段３５には、図２に示す各種モード（Ｍ１〜Ｍ５）を設定するモード設定部４１と、このモード設定部４１に設定された各種モードを所定に切り替えるモード切替部４２と、車両の停止か否かを判定する車両停止判定部４３とを設けている。
制御手段３５は、モード設定部４１に、通常運転モード（Ｍ１）と、車両停止モード（Ｍ２）と、キャパシタ補充電モード（Ｍ３）と、アイドルストップモード（Ｍ４）と、再起動モード（Ｍ５）とを備えている。制御手段３５は、上記の各種モード（Ｍ１〜Ｍ５）を、所定条件下でモード切替部４２において所定のモードに切り替え制御する。
制御手段３５は、キャパシタ補充電モード（Ｍ３）において、キャパシタ４が満充電状態ではないと判定された場合には、補機駆動用バッテリ３０によりキャパシタ４を補充電する。制御手段３５は、キャパシタ４を補充電する時には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２９の出力電圧を、キャパシタ４の最大電圧と等しい値に設定する。
制御手段３５は、アイドルストップモード（Ｍ４）において、車両が停止状態であると判断され、補機駆動用バッテリ３０の充電状態（ＳＯＣ）が設定値（閾値）よりも高く、且つキャパシタ４が満充電状態であると判断された場合には、燃料電池システム７を停止させる。
制御手段３５は、再起動モード（Ｍ５）において、このアイドルストップモード（Ｍ４）の実行中において、車両が停止状態でないと判断された場合、あるいは補機駆動用バッテリ３０の充電状態（ＳＯＣ）が設定値以下であると判断された場合には、燃料電池システム７を再起動する。制御手段３５は、再起動モード（Ｍ５）である時において、モータ２から出力要求があった場合には、キャパシタ４から電力を供給している。制御手段３５は、再起動モードにおいては、燃料電池システム７を補機駆動用バッテリ３０の電力を用いて再起動する。
【００１６】
次に、車両用制御装置１の制御を、図２に示す制御状態の遷移図を用いて説明する。
図２に示すように、通常運転モード（Ｍ１）においては、燃料電池３とキャパシタ４とが共に電力供給回路２２に接続され、燃料電池３及びキャパシタ４により負荷への電力供給が行われ、車両減速時の回生エネルギがキャパシタ４に蓄えられる。
この通常運転モード（Ｍ１）あるいは燃料電池システム７の再起動モード（Ｍ５）においては、車両停止判定部４３により車両の停止が判断され、且つ補機駆動用バッテリ３０の充電状態が設定値（閾値）よりも十分高い場合には、車両停止モード（Ｍ２）ヘと移行する。
ここで、補機駆動用バッテリ３０の充電状態が十分高い場合とは、キャパシタ４の補充電やアイドルストップモード（Ｍ４）における電力を供給するのに足りるエネルギを貯蔵しているということである。補機駆動用バッテリ３０の充電状態が十分高いという条件は、キャパシタ４の充電状態やアイドルストップモード（Ｍ４）における負荷、想定アイドルストップモードの時間等に応じて決められる。
車両の停止は、例えば、車速センサ３７による車速が零（０）となり、且つブレーキスイッチ３８がオン、又はシフト位置スイッチ３９による変速機のシフト位置が「Ｎ」又は「Ｐ」の状態が設定時間以上継続すること等により判断される。
通常運転モード（Ｍ１）においては、燃料電池３とキャパシタ４とが電力供給回路２２に接続されているため、キャパシタ電圧は常に燃料電池電圧以上となる。また、車両減速時には、インバータ５により回生されたエネルギがキャパシタ４に蓄積されるため、車両停止モード（Ｍ２）におけるキャパシタ電圧は、燃料電池３のアイドル電圧以上で、且つキャパシタ４の最大電圧以下となる。
前記車両停止モード（Ｍ２）において、キャパシタ電圧によりキャパシタ４が満充電状態でないと判断された場合は、キャパシタ補充電モード（Ｍ３）に移行する。キャパシタ補充電モード（Ｍ３）においては、補機駆動用バッテリ３０の電力を、双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ２９を介してキャパシタ４に供給し、キャパシタ４が満充電状態となるまで補充電する。キャパシタ４は、補充電によりキャパシタ電圧が上昇しても、燃料電池３の出力段に備えられた逆流防止ダイオード１４により、その上昇したキャパシタ電圧が燃料電池３の出力端に直接印加されることはなく、故に、燃料電池３に対して何ら悪影響を与えることはない。
なお、キャパシタ補充電モード（Ｍ３）において、運転者の発進要求があった場合、つまり、ブレーキスイッチ３８のオフ、あるいは、シフト位置スイッチ３９によりシフト位置の「Ｄ」又は「Ｒ」への移行が検出された場合、若しくは、補機駆動用バッテリ３０の充電状態が設定値（閾値）を下回った場合は、補機駆動用バッテリ３０からキャパシタ４への補充電を中止し、通常運転モード（Ｍ１）に戻す。
車両停止モード（Ｍ２）においてキャパシタ４が満充電状態であると判断された場合、及び、キャパシタ補充電モード（Ｍ３）においてキャパシタ４が満充電となった場合には、燃料電池出力回路２１を電力供給回路２２に接続するための燃料電池用リレー１３を開放することにより燃料電池３を電力供給回路２２から分離し、燃料電池システム７を停止するアイドルストップモード（Ｍ４）へと移行する。
アイドルストップモード（Ｍ４）においては、燃料電池３に圧縮空気を供給するためのエアコンプレッサ等の燃料電池システム７の補機類を全て停止し、必要に応じて車両システム６の補機類のみが補機駆動用バッテリ３０の電力により駆動される。即ち、アイドルストップモード（Ｍ４）においては、ラジオや前照灯等の低電圧系の車両補機類３３へは補機駆動用バッテリ３０から電力を直接供給し、空調用コンプレッサ等の高電圧系の高電圧補機類２６の駆動要求がある場合には補機駆動用バッテリ３０から双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ２９を介して昇圧した電力を供給する。
このとき、アイドルストップモード（Ｍ４）における高電圧補機類２６へのキャパシタ４からの電力供給を防止するために、即ち、キャパシタ４を満充電状態で維持するために、補機駆動用バッテリ３０とキャパシタ４との間に備える双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ２９の昇圧側出力電圧をキャパシタ４の最大電圧に設定する。
アイドルストップモード（Ｍ４）において、ブレーキスイッチ３８のオフ、あるいは、シフト位置スイッチ３９によりシフト位置の「Ｄ」又は「Ｒ」への移行が検出された場合、若しくは、補機駆動用バッテリ３０の充電状態が設定値を下回った場合には、燃料電池システム７の再起動モード（Ｍ５）ヘと移行する。
この燃料電池システム７の再起動モード（Ｍ５）においては、補機駆動用バッテリ３０から双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ２９を介して燃料電池システム７の補機であるエアコンプレッサ等に昇圧した電力を供給して燃料電池システム７を起動すると同時に、モータ２の駆動要求があった場合には、燃料電池システム７の再起動が終了する前であってもキャパシタ４からインバータ５に対して電力を供給する。
燃料電池システム７の再起動モード（Ｍ５）において、燃料電池システム７の起動が完了すると、燃料電池用リレー１３を接続して燃料電池出力回路２１を電力供給回路２２に接続し、通常運転モード（Ｍ１）ヘと移行する。
【００１７】
次いで、図３のフローチャートに沿って、車両用制御装置１の制御を説明する。
車両用制御装置１は、図３に示すように、通常運転モード（Ｍ１）の状態において（Ｓ０１）、車両が停止状態となり且つ補機駆動用バッテリ３０の充電状態が設定値よりも高いか否かを判断する（Ｓ０２）。この判断（Ｓ０２）において、車両が停止していない場合、及び、車両が停止状態であっても補機駆動用バッテリ３０の充電状態が設定値よりも低く、ＮＯと判断された場合は、通常運転モード（Ｍ１）に留まり、この判断（Ｓ０２）を継続する。
前記判断（Ｓ０２）において、車両が停止状態となり且つ補機駆動用バッテリ３０の充電状態が設定値よりも高く、ＹＥＳと判断された場合は、車両停止モード（Ｍ２）に移行し、キャパシタ電圧（Ｖｃａｐ）を測定する（Ｓ０３）。この測定したキャパシタ電圧（Ｖｃａｐ）を基に、キャパシタ４の充電状態が満充電状態であるか否かを判定する（Ｓ０４）。
この判断（Ｓ０４）において、キャパシタ４が満充電状態であり、ＹＥＳと判断された場合は、アイドルストップが開始され（Ｓ１０）、アイドルストップモード（Ｍ４）に移行する。この判断（Ｓ０４）において、キャパシタ４が満充電状態でなく、ＮＯと判断された場合は、補機駆動用バッテリ３０から双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ２９を介してキャパシタ４を補充電するキャパシタ補充電モード（Ｍ３）ヘと移行する（Ｓ０５）。
キャパシタ補充電モード（Ｍ３）においては、運転者の発進意思と補機駆動用バッテリ３０の充電状態の確認として、車両が停止状態であり且つ補機駆動用バッテリ３０の充電状態が設定値よりも高くなっているか否かを判断する（Ｓ０６）。
この判断（Ｓ０６）において、運転者の発進要求が認められた場合、即ち、ブレーキスイッチ３８がオフ、あるいは、シフト位置スイッチ３９によりシフト位置が「Ｄ」又は「Ｒ」へ移行したことが検出される等して、車両が停止状態でないと判断された場合、あるいは、補機駆動用バッテリ３０の充電状態が設定値よりも低下し、ＮＯと判断された場合は、前記判断（Ｓ０２）の通常運転モード（Ｍ１）に戻る。
この判断（Ｓ０６）において、依然として車両が停止状態且つ補機駆動用バッテリ３０の充電状態も設定値よりも高いと判断された場合は、再度、キャパシタ電圧（Ｖｃａｐ）を測定する（Ｓ０７）。この測定したキャパシタ電圧（Ｖｃａｐ）を基に、キャパシタ４の充電状態が満充電状態であるか否かを判断する（Ｓ０８）。
この判断（Ｓ０８）において、キャパシタ４が依然として満充電状態でなく、ＮＯの場合は、前記判断（Ｓ０６）に戻る。この判断（Ｓ０８）において、キャパシタ４が満充電状態となって、ＹＥＳの場合には、キャパシタ４の補充電を終了する（Ｓ０９）。
キャパシタ４が満充電状態となって補機駆動用バッテリ３０からの補充電が終了すると（Ｓ０９）、アイドルストップが開始され（Ｓ１０）、アイドルストップモード（Ｍ４）ヘと移行する。
アイドルストップモード（Ｍ４）においては、車両が停止状態であり且つ補機駆動用バッテリ３０の充電状態が設定値よりも高いか否かを判断する（Ｓ１１）。
この判断（Ｓ１１）において、車両が停止状態であり且つ補機駆動用バッテリ３０の充電状態が設定値よりも高く、ＹＥＳの場合は、アイドルストップモード（Ｍ４）を実行し、この判断（Ｓ１１）を継続する。
この判断（Ｓ１１）において、車両の停止状態解除、即ち、ブレーキスイッチ３８がオフ、あるいは、シフト位置スイッチ３９によりシフト位置が「Ｄ」又は「Ｒ」へ移行したことが検出された場合、若しくは、補機駆動用バッテリ３０の充電状態が設定値を下回り、ＮＯの場合は、燃料電池システム７の再起動が行われ、燃料電池システム７の再起動モード（Ｍ５）に移行する（Ｓ１２）。
再起動モード（Ｍ５）において（Ｓ１２）、再起動が終了すると、前記判断（Ｓ０２）に戻り、通常運転モード（Ｍ１）ヘと移行する。
【００１８】
次に、通常運転モード（Ｍ１）から車両停止モード（Ｍ２）ヘと移行するための条件としての、補機駆動用バッテリ３０の充電状態（ＳＯＣ）の設定値（閾値）の算出方法について説明する。
車両停止モード（Ｍ２）から燃料電池システム７の再起動モード（Ｍ５）までの間に、補機駆動用バッテリ３０が供給しなければならないエネルギ（電力）は、
（１）キャパシタ補充電モード（Ｍ３）におけるキャパシタ補充電エネルギと、
（２）アイドルストップモード（Ｍ４）における車両システム６の補機駆動エネルギと、
（３）燃料電池システム７の再起動モード（Ｍ５）における燃料電池システム７の補機駆動エネルギと、
の総和である。
従って、通常運転モード（Ｍ１）における補機駆動用バッテリ３０の充電状態が、（１）キャパシタ補充電エネルギと、（２）車両システム６の補機駆動エネルギと、（３）燃料電池システム７の補機駆動エネルギとの総和以上でなければ、燃料電池システム７の再起動ができなくなる等の問題が生じる。
（１）キャパシタ補充電エネルギと、（２）車両システム６の補機駆動エネルギと、（３）燃料電池システム７の補機駆動エネルギとは、以下のように算出される。
前記（１）キャパシタ補充電エネルギは、車両停止モード（Ｍ２）におけるキャパシタ電圧から、満充電状態に補充電するのに要するエネルギとして算出される（キャパシタ電圧に依存する変数）。
前記（２）車両システム６の補機駆動エネルギは、アイドルストップモード（Ｍ４）における平均あるいは最大消費電力と、希望アイドルストップ時間との積から算出される（定数として、制御手段３５のメモリ４０に格納される）。
前記（３）燃料電池システム７の補機駆動エネルギは、燃料電池システム７の再起動モード（Ｍ５）における燃料電池システム７の補機を駆動するのに要するエネルギとして算出される（定数として、制御手段３５のメモリ４０に格納される）。
従って、通常運転モード（Ｍ１）から車両停止モード（Ｍ２）に移行する際の補機駆動用バッテリ３０の充電状態の設定値は、制御手段３５のメモリ４０に定数として格納されている前記（２）車両システム６の補機駆動エネルギ及び前記（３）燃料電池システム７の補機駆動エネルギと、キャパシタ電圧から算出される前記（１）キャパシタ補充電エネルギとの和よりも大きくする必要がある。つまり、補機駆動用バッテリ３０の充電状態（ＳＯＣ）の設定値は、キャパシタ電圧の関数として決定することが可能である。
以上のように、車両用制御装置１は、車両システム６及び燃料電池システム７を制御することにより、十分に長いアイドルストップ時間を確保し、さらにアイドルストップに先立ってキャパシタ４を満充電状態とすることにより、次回の車両発進時にはキャパシタ４から十分な電力をモータ４に供給することができる。
【００１９】
このように、車両用制御装置１は、車両が停止状態であると判断され、補機駆動用バッテリ３０の充電状態が設定値よりも高く、かつキャパシタ４が満充電状態であると判断された場合には、燃料電池システム７を停止させるアイドルストップモード（Ｍ４）を備えている。
したがって、この車両用制御装置１は、燃料電池システム７を停止するアイドルストップモード（Ｍ１）は、キャパシタ４が満充電状態でないと実施されないため、アイドルストップモード（Ｍ１）直後の加速走行時において、キャパシタ４に蓄積された電力量が不足することによる加速不良を起こすことはない。これにより、この車両用制御装置１は、車両の走行性能を落とすことなく、燃料電池３の燃料（水素）の消費量低減を実現することができる。
制御手段３５は、キャパシタ４が満充電状態ではないと判定された場合には、補機駆動用バッテリ３０によりキャパシタ４を補充電するキャパシタ補充電モードを備えている。
制御手段３５は、キャパシタ４を補充電する時には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２９の出力電圧を、キャパシタ４の最大電圧と等しい値に設定している。したがって、車両用制御装置１は、車両の停止時において、空調用コンプレッサ等の高電圧補機類２６が稼動する場合においても、キャパシタ４から電力が供給されることはない。これにより、この車両用制御装置１は、キャパシタ４に蓄積された電力量を維持することができる。
また、この車両用制御装置１は、車両が停止状態であると判断され、補機駆動用バッテリ３０の充電状態が設定値よりも高く、かつキャパシタ４が満充電状態であると判断された場合には、燃料電池システム７を停止させるアイドルストップモード（Ｍ４）と、アイドルストップモード（Ｍ４）実行中において、車両が停止状態でないと判断された場合、あるいは補機駆動用バッテリ３０の充電状態が設定値以下であると判断された場合には、燃料電池システム７を再起動する再起動モード（Ｍ５）とを備えている。
したがって、この車両用制御装置１は、車両の発進を操作し、あるいは補機駆動用バッテリ３０の蓄電量が低下した場合には、燃料電池システム７を再起動するので、アイドルストップ実施後における運転者の発進要求に即座に対応することが可能である。これにより、この車両用制御装置１は、発進性能を落とすことなく、燃料電池３の燃料（水素）の消費量低減を実現することができる。
制御手段３５は、再起動モード（Ｍ３）である時において、モータ２から出力要求があった場合には、キャパシタ４から電力を供給する。これにより、この車両用制御装置１は、アイドルストップ実施後における運転者の発進加速要求に即座に対応することが可能である。
制御手段３５は、再起動モード（Ｍ３）においては、燃料電池システム７を補機駆動用バッテリ３０の電力を用いて再起動する。これにより、この車両用制御装置１は、キャパシタ４に蓄積された電力使用することなく、燃料電池システム７を再起動することが可能である。
上述実施例においては、アイドルストップモードへ移行する条件の一つとして、「キャパシタが満充電であること」を前提として記載してきたが、再起動モードにおいて、すべての駆動エネルギをキャパシタから供給しなければならない状態でも、キャパシタの能力が勝っている場合には、キャパシタ満充電ではなく、「キャパシタのＳＯＣがある設定された閾値以上」という条件に変更してアイドルストップモードを実施することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
この発明の車両用制御装置は、燃料電池システムを停止させるアイドルストップモード直後の加速走行時にキャパシタに蓄積された電力量が不足することを回避し、車両の走行性能を落とすことなく、燃料電池の燃料の消費量低減を実現するものであり、燃料電池を搭載した車両の制御以外の他の装置の制御にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】車両用制御装置のシステム構成図である。
【図２】車両用制御装置の制御状態の遷移図である。
【図３】車両用制御装置の制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【００２２】
１  車両用制御装置
２  モータ
３  燃料電池
４  キャパシタ
５  インバータ
６  車両システム
７  燃料電池システム
１３  燃料電池用リレー
１４  燃料電池用電圧計
１５  逆流防止ダイオード
１６  キャパシタ用リレー
１７  キャパシタ用電圧計
２０  プリチャージ回路
２１  燃料電池出力回路
２２  電力供給回路
２３  キャパシタ回路
２６  高電圧補機類
２９  双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ
３０  補機駆動用バッテリ
３３  車両補機類
３４  充電状態センサ
３５  制御手段
３７  車速センサ
３８  ブレーキスイッチ
３９  シフト位置スイッチ
４０  メモリ
４１  モード設定部
４２  モード切替部
４３  車両停止判定部
【図１】
2008016256.tif 000003
【図２】
2008016256.tif 000004
【図３】
2008016256.tif 000005