(57)【要約】【課題】２次電池充電のための騒音の発生を必要最低限に抑えながら、再始動を確実に行うことを可能にする。【解決手段】ＧＰＳ等の測位データ受信器４５により取り込まれた車両の測位データと、時計４２等から取得した日付けデータとに基づき、制御コントローラ４が、車両の運転を停止させた後のシステム再始動時における最低外気温を予測する。そして、この予測された最低外気温に基づいて、システム再始動時に２時電池２に要求されるであろう残存電力容量のしきい値（予想必要電力容量）を決定し、２時電池２の残存電力容量が予想必要電力容量以下の場合にのみ、燃料電池スタック１の発電により２次電池２を充電する。これにより、２次電池２の充電が必要最小限で済み、騒音の発生が抑えられる。【選択図】　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と２次電池とを備え、少なくとも一方が負荷に対して電力を供給する車両用電源システムにおいて、
前記２次電池の残存電力容量を検出する残存電力容量検出手段と、車両の測位データを取り込む測位データ取り込み手段とを有し、
前記測位データ取り込み手段によって取り込まれた測位データと現在日時を示す日付けデータとから最低外気温を予測して、この最低外気温に基づいて前記２次電池の予想必要電力容量を決定し、前記残存電力容量検出手段により検出された車両停止時における前記２次電池の残存電力容量が前記予想必要電力容量以下である場合にのみ、前記燃料電池の発電により前記２次電池を前記予想必要電力容量になるまで充電することを特徴とする車両用電源システム。
【請求項２】
予測される最低外気温が氷点下であるときに前記２次電池に対する充電を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両用電源システム。
【請求項３】
車両周囲の騒音を検知する騒音検知手段を有し、前記２次電池に対する充電を行う際に、前記騒音検知手段により検知された車両周囲の騒音に応じて、前記燃料電池の運転状態を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用電源システム。
【請求項４】
車両の乗員が認識可能な告知手段を有し、前記２次電池に対する充電が行われていることを前記告知手段によって車両の乗員に告知することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の車両用電源システム。
【請求項５】
前記２次電池に対する充電を外部電源により行う充電機構を備え、車両停止時の前記２次電池に対する充電は、前記外部電源による充電が優先されることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の車両用電源システム。
【請求項６】
車両の走行中に前記２次電池の予想必要電力容量を常時算出し、
前記残存電力容量検出手段により検出された車両走行中における前記２次電池の残存電力容量が前記予想必要電力容量を下回った場合には、車両の運転に必要な電力に加えて前記２次電池への充電分の電力を前記燃料電池で発電し、前記２次電池の残存電力容量が前記予想必要電力容量近傍となるように調整することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の車両用電源システム。
【請求項７】
前記測位データ取り込み手段がナビゲーションシステムであり、前記測位データとして当該ナビゲーションシステムに設定された目的地の測位データを用いて、前記２次電池の予想必要電力容量を計算することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の車両用電源システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池と２次電池とを備えた車両用電源システムに関するものであり、車両停止時における２次電池への充電を最適化した車両用電源システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の環境問題、特に自動車の排出ガスによる大気汚染や二酸化炭素による地球温暖化の問題等に対する対策として、クリーンな排気及び高エネルギ効率を可能とする燃料電池技術が注目を浴びている。燃料電池は、燃料となる水素あるいは水素リッチな改質ガス及び空気を電解質・電極触媒複合体に供給し、電気化学反応を起こし、化学エネルギを電気エネルギに変換するエネルギ変換システムである。
【０００３】
このような燃料電池を自動車等の車両用電源として用いる場合、暖機が完了していない状態では燃料電池の発電が不安定であることが多いため、補助電源として２次電池を組み合わせて車両用電源システムを構成し、暖機完了前は２次電池を主電源としたり、２次電池により電気ヒータを作動させて燃料電池や車両用電源システム全体の暖機を促進することが検討されている。例えば、車両停止時に２次電池の残存電力容量を十分に確保しておけば、次の始動時には暖機完了前でも安定した電力の供給が可能となる。
【０００４】
このような安定始動を目的として、燃料電池と２次電池とを用いて電源システムを構成し、車両の運転停止時に２次電池の残存電力容量を検知して、２次電池の残存電力容量が所定値以下の場合には燃料電池による２次電池の充電を行った後、燃料電池の運転を停止するシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−４０９３１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、２次電池の残存電力容量の確保を目的として車両の運転停止時に燃料電池を運転させると、空気供給装置（コンプレッサ）の作動音等の騒音が発生するという問題がある。例えば、深夜帰宅時の住宅街等のような静寂な場所での騒音発生は、燃料電池を車両用電源として使用する上での大きな課題であり、車両の運転停止時における燃料電池の運転時間は極力短くすることが望まれ、しかも低騒音で行うことが望まれる。
【０００７】
しかしながら、従来の技術では、いかなる地域や季節であっても、低温での再始動も考慮して２次電池の電力容量が十分に確保されるように２次電池に対する充電が行われており、車両の運転停止時に必要以上に燃料電池を運転させている場合が多い。例えば、０℃以下での起動を考慮すると、２次電池の残存電力容量を高い状態とさせておく必要があり、車両の運転停止時に必要な充電量は必然的に多くなる。２次電池に対する充電量が多いということは、充電時間が長いか、大出力で短時間充電することになり、その結果、燃料電池の運転による騒音が長時間継続的に発生したり、短時間でも大きな騒音が発生することになる。
【０００８】
本発明は、以上のような従来の不都合を解消するために提案されたものであり、車両の運転停止時における２次電池充電のための騒音発生を必要最低限に抑えることができ、しかも再始動を確実に行うことが可能な車両用電源システムを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明では、燃料電池と２次電池との少なくとも一方が負荷に対して電力を供給する車両用電源システムに、前記２次電池の残存電力容量を検出する検出手段と、車両の測位データ取り込み手段とを設ける。そして、測位データ取り込み手段によって取り込まれた測位データと現在日時を示す日付けデータとから最低外気温を予測して、この最低外気温に基づいて２次電池の予想必要電力容量を決定し、残存電力容量検出手段により検出された車両停止時における２次電池の残存電力容量が前記予想必要電力容量以下である場合にのみ、燃料電池の発電により２次電池を前記予想必要電力容量になるまで充電するようにしている。
【００１０】
燃料電池を車両用電源として用いる場合、車両停止後の再始動時に安定した電力供給を行うためには、燃料電池と２次電池とを組み合わせて車両用電源システムを構成し、再始動時には２次電池から電力供給を行ったり、２次電池からの電力で暖機促進を図ることが望まれる。そして、再始動時における２次電池の残存電力容量を十分に確保するために、車両の運転停止時に燃料電池の発電によって２次電池を充電することが行われる。このとき、２次電池に対する充電は、再始動時における外気温に応じて行えばよいが、これまでは再始動時における外気温を予測することが困難で、低温時での再始動を考慮して充電量を決定していたために過剰な充電を行っている場合が多かった。
【００１１】
再始動時における外気温の予測を困難にしている要因としては、同じ地域で車両を使用している場合でも、季節（月日）によって始動時における外気温の差が大きく、また、同じ季節でも地域が異なれば、やはり外気温の差が大きいことが挙げられる。したがって、車両の位置と日付（季節）が分かれば、再始動におけるおおよその最低外気温が予測できると考えられる。ここで、最低外気温が氷点下のような低温にならないことが分かれば、車両停止時における２次電池への充電量を下げても再始動時に安定的な電力供給が可能である。
【００１２】
本発明では、車両の測位データと日付けデータとから最低外気温を予測し、この予測結果に基づいて２次電池の予想必要電力容量を決定する。この予想必要電力容量は、予測される最低外気温によって可変であり、例えば予測される最低外気温が高温であれば予想必要電力容量は少なくなり、２次電池の残存電力容量が若干低くても充電は不要となる。また、予測される最低外気温がある程度低く予想必要電力容量が若干多くなった場合にも、充電量は少なくて済む。一方、予測される最低外気温度が氷点下を下回るような場合には、残存電力容量を十分に確保する必要があることから予想必要電力容量は多くなり、十分な充電が行われる。
【００１３】
【発明の効果】
本発明によれば、車両の測位データと日付けデータとから最低外気温を予測し、この予測結果に基づいて２次電池の予想必要電力容量を決定し、これに応じて燃料電池の発電により２次電池を充電するようにしているので、２次電池に対する過剰な充電が抑制されることになる。したがって、燃料電池を運転して発電させる時間を短縮し、或いは低出力での発電とすることができ、燃料電池の運転に起因する騒音発生を必要最小限に抑えることが可能である。
【００１４】
また、再始動の際には、２次電池に外気温に応じた必要電力容量が確保されているので、暖機完了前にも安定した電力の供給が可能となり、再始動を確実に行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した車両用電源システムについて、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明が適用される車両用電源システムの基本構成を示すものである。この車両用電源システムは、燃料電池スタック１と、この燃料電池スタック１に燃料である水素ガス（或いは水素リッチガス）を供給する燃料供給系、酸化剤である空気を供給する空気供給系、燃料電池スタック１を加湿するための加湿手段、及び補助電源である２次電池２とを備えている。そして、燃料電池スタック１の発電電力により、或いは必要に応じて燃料電池スタック１の発電電力に２次電池２の電力を加えて車両の駆動用モータ３を駆動するようになっている。
【００１７】
この車両用電源システムの動作は、制御コントローラ４によって制御されるようになっている。具体的には、制御コントローラ４は、アクセルペダル５からのアクセル信号に基づいて燃料供給系や空気供給系を制御し、燃料電池スタック１の発電電力を制御する。更に、この制御コントローラ４は、加湿手段の制御や２次電池２の充放電の制御等も行う。
【００１８】
以上のような車両用電源システムにおいて、燃料電池スタック１は、水素が供給される燃料極と酸素（空気）が供給される空気極とが電解質・電極触媒複合体を挟んで重ね合わされた発電セルが多段積層された構造を有し、電気化学反応により化学エネルギーを電気エネルギーに変換する。燃料極では、水素が供給されることで水素イオンと電子に解離し、水素イオンは電解質を通り、電子は外部回路を通って電力を発生させ、空気極にそれぞれ移動する。空気極では、供給された空気中の酸素と上記水素イオン及び電子が反応して水が生成し、外部に排出される。
【００１９】
燃料電池スタック１の電解質としては、高エネルギー密度化、低コスト化、軽量化等を考慮して、例えば固体高分子電解質が用いられる。固体高分子電解質は、例えばフッ素樹脂系イオン交換膜等、イオン（プロトン）伝導性の高分子膜からなるものであり、飽和含水することによりイオン伝導性電解質として機能することから、この燃料電池スタック１においては水を供給して加湿することが必要になる。そこで、車両用電源システムは、燃料電池スタック１に加湿水を供給する加湿手段を備えるようにしている。
【００２０】
この加湿手段は、加湿用の純水を循環させる加湿水循環経路１１、純水を貯留する純水タンク１２、純水タンク１２内の純水を加湿水循環経路１１に循環させる純水ポンプ１３、及び純水タンク１２内の純水が凍結したときにこれを加熱して解凍する電熱ヒータ１４とからなる。
【００２１】
このような加湿手段においては、燃料電池スタック１の化学反応で生成された生成水（純水）が純水タンク１２内に蓄えられるとともに、純水ポンプ１３にて燃料電池スタック１へと供給され、燃料電池スタック１の固体高分子電解質の加湿に利用される。また、氷点下では純水タンク１２内に蓄えた純水が凍結するが、純水タンク１２には電熱ヒータ１４が設けられており、この電熱ヒータ１４に通電することにより凍結した純水を解凍して燃料電池スタック１の固体高分子電解質の加湿に利用するようにしている。
【００２２】
燃料供給系は、水素供給源としての高圧水素タンク２１、遮断弁２２、減圧弁２３、水素流量調整弁２４、水素供給配管２５、水素循環配管２６、排ガス循環ポンプ２７からなる。そして、高圧水素タンク２１から供給される水素ガスが、減圧弁２３によって減圧され、水素流量調整弁２４によって流量が調整されて水素供給配管２５へと送り込まれ、燃料電池スタック１の燃料極に供給されるようになっている。燃料電池スタック１では、供給された水素ガスが全て消費されるわけではなく、残った水素ガス（燃料電池スタック１から排出される水素ガス）は、水素循環配管２６を通って排ガス循環ポンプ２７により循環され、新たに供給される水素ガスと混合されて、再び燃料電池スタック１の燃料極に供給される。
【００２３】
一方、空気供給系は、空気を送り込むコンプレッサ３１、空気供給配管３２、圧力調整弁３３によって構成されている。そして、空気コンプレッサ３１で加圧された空気が、空気供給配管３２を介して燃料電池スタック１の空気極に供給されるようになっている。ここで、燃料電池スタック１に供給される空気量は、コンプレッサ３１の回転数を可変とし、回転数の指令を受けてこれを変更することで調整可能である。また、燃料電池スタック１で消費されなかった酸素及び空気中の他の成分は、燃料電池スタック１から圧力調整弁３３を介して排出されることになる。
【００２４】
なお、水素と空気は等圧で燃料電池スタック１に供給する必要があるが、空気圧力は燃料電池スタック１の下流に設置した圧力調整弁３３によってコントロールされる。また、水素と空気の供給量は、アクセルペダル５からのアクセル信号に基づいて決まる。すなわち、アクセル信号に基づいた車両の走行に必要なトルク要求から燃料電池スタック１の発電要求が決まり、これに応じて必要な水素供給量、空気供給量が決まる。
【００２５】
補助電源である２次電池２は、燃料電池スタック１によって発電された電力や減速時に発生する回生エネルギーにより充電され、必要に応じて電力を供給するものである。この２次電池２としては、鉛蓄電池、ニッケル−カドミウム蓄電池、ニッケル−水素２次電池、リチウムイオン２次電池等、任意の２次電池が使用可能である。
【００２６】
以上の電源システムを搭載した車両（燃料電池自動車）では、燃料電池スタック１によって発電された電力や２次電池２に蓄えられた電力によって駆動用モータ３が駆動され、走行が可能となる。例えば、定常走行においては、燃料電池スタック１の発電電力を駆動用モータ３に供給して走行する。加速時や負荷急増時等、過渡的に大電力が必要な場合には、燃料電池スタック１の電力に加えて２次電池２の電力も駆動用モータ３に供給して走行する。
【００２７】
この他、２次電池２の電力は、燃料電池スタック１が発電できない氷点下のような低温時に、電熱ヒータ１４を作動させて燃料電池スタック１や燃料電池スタック１を含む発電システムの暖機を促進するために利用される。例えば、再始動時に純水タンク１２内の水が凍結している場合、電熱ヒータ１４を作動させてこれを解凍する。また、再始動時に水が凍結していなくても、低温の起動では燃料電池スタック１が十分に発電しなかったり、発電が安定しなかったりするので、その場合は２次電池２に蓄えた電力を用いて走行することになる。
【００２８】
２次電池２の残存電力容量は、充電・放電の電流値と時間との積算によって求めることができ、これらの値を基に制御コントローラ４により演算することができる。車両の運転中には、２次電池２の残存電力容量は電力の使用により減少し、回生エネルギーの回収によって増加する。そこで、車両用電源システムでは、２次電池２の残存電力容量を制御コントローラ４によって常時演算し、運転中に２次電池２の残存電力容量が低下した場合には、燃料電池スタック１の発電電力を、走行に必要な電力に２次電池２の充電分を加えたものとする。これにより、車両の運転中には２次電池２の残存電力容量が確保されることになる。
【００２９】
また、車両の運転停止時には２次電池２の残存電力容量が再始動に必要なだけ十分に確保されていないと、始動もしくは走行できない可能性がある。そこで、車両用電源システムでは、車両の運転停止時に、図２に示すフローチャートにしたがって、２次電池２の電力容量の不足分を、燃料電池スタック１からの発電電力で充電することによって補うようにしている。
【００３０】
図２は、車両の運転停止時に２次電池２を充電する際の処理の流れを示すフローチャートである。車両の運転が停止されて、イグニッションスイッチ６から制御コントローラ４にキーＯＦＦ信号が供給されると（ステップＳ１）、制御コントローラ４は２次電池２の残存電力容量を確認する（ステップＳ２）。次に、制御コントローラ４は、２次電池２の残存電力容量を予想必要電力容量（しきい値）と比較して（ステップＳ３）、２次電池２の残存電力容量がしきい値に達していない場合には、燃料電池スタック１による発電を停止させずに、２次電池２の残存電力容量がしきい値に達するまで燃料電池スタック１による発電を継続させて、２次電池２を充電する（ステップＳ４）。そして、２次電池２の残存電力容量がしきい値に達したら、燃料電池スタック１による発電を停止させる（ステップＳ５）。
【００３１】
以上のような２次電池２に対する充電処理において、従来技術では予想必要電力容量（しきい値）は固定されており、最悪の条件を考慮してその値が設定されている。例えば、再始動時における外気温が氷点下のような低温の場合でも十分に始動可能な、もしくは走行可能な電力容量に２次電池２の予想必要電力容量（しきい値）が設定されている。しかしながら、再始動時の外気温が氷点下のような低温にならない場合には、２次電池２の残存電力容量はそれほど多くは要求されず、最悪の条件を想定して設定されるしきい値まで充電すると、必要以上に充電が行われることになる。
【００３２】
そこで、本発明では、２次電池２の予想必要電力容量（しきい値）を、車両の位置や現在日時（季節）から予測される最低外気温に応じて可変とし、車両の運転停止時には、２次電池２に対して必要最低限の充電を行うようにしている。具体的には、制御コントローラ４が測位データ及び日付けデータから最低外気温を予測し、この予測される最低外気温に基づいて予想必要電力容量を決定する。そして、車両の運転停止時における２次電池２の残存電力容量がこの予想必要電力容量（しきい値）以下である場合にのみ、燃料電池スタック１の発電により２次電池２を充電するようにしている。
【００３３】
図３は、本発明を適用した車両用電源システムの一例を概略的に示すものである。この例では、車両に搭載された時計４２からのデータを、現在日時を示す日付けデータとして用い、全世界に広く普及しているＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）を用いて、自車両の位置を示す測位データを取得するようにしている。ＧＰＳを用いた場合、ＧＰＳ衛星４３からの電波信号をアンテナ４４を介して測位データ受信部４５にて受信することにより、車両の測位データが取得できる。なお、ここでは車両に搭載された時計４２からのデータが制御コントローラ４に供給されて日付けデータとして用いられるようになっているが、測位データ受信器４５や制御コントローラ４に時計としての機能を持たせるようにしてもよく、この場合には車両に時計４２を別途搭載する必要はない。
【００３４】
以上のような本発明を適用した車両用電源システムでは、２次電池２の予想必要電力容量（しきい値）の決定に際しては、制御コントローラ４が、まず、車両の運転停止時に取得した測位データと日付けデータとから、車両の運転を停止させた地域や日時を特定する。そして、予め内部メモリに格納された気象データを参照して、システム再始動時の最低外気温を予測する。制御コントローラ４の内部メモリに格納された気象データは、例えば表１に示すように、各地域における最低外気温の平均値が各月毎に記載されたデータ構造となっている。なお、車両がデータサーバ等との間でデータの送受信を行えるようになっている場合には、このような気象データを、データサーバ等から受信して制御コントローラ４に逐次取り込むようにしてもよい。
【００３５】
【表１】
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車両の運転停止後のシステム再始動時における外気温は、車両の運転を停止させた地域や日時に対応した最低外気温付近になるであろうことが予測される。そして、この最低外気温は、制御コントローラ４の内部メモリに格納された前記気象データを参照することで求められる。ただし、ここで参照する気象データは最低外気温の平均値であるので、これよりも低い温度になることもあり得る。したがって、システム再始動時の最低外気温は、前記気象データから導かれる最低外気温よりも数℃低く予測しておくことが好ましく、これによりシステム再始動時の信頼性を更に向上することができる。
【００３６】
２次電池２に要求される残存電力容量は、システム再始動時における外気温によって異なり、図４に示すように、システム再始動時における外気温が高ければ２次電池２に要求される残存電力容量は少なくて済み、システム再始動時における外気温が低ければ２次電池２に多くの残存電力容量が必要とされる。そこで、本発明を適用した車両用電源システムでは、車両の運転停止時に取得した測位データと日付けデータとに基づいて上述した方法で予測した最低外気温と、図４に示す関係とから、車両の運転停止時に確保しておくべき２次電池２の残存電力容量のしきい値（予想必要電力容量）を決定する。そして、このしきい値に基づいて２次電池２に対する充電の要否を判断し、必要な場合にのみしきい値に達するまで充電を行う。
【００３７】
例えば、夏期の東京近郊であれば最低外気温は１５℃前後であり、２次電池２の残存電力容量が低くてもシステムの再始動が可能であるため、２次電池２に対する充電は不要である。また、冬期の東京近郊であれば最低気温は−５℃前後であり、２次電池２の残存電力容量をある程度確保しておく必要があるが、寒冷地に比べれば充電量は少なくて済む。一方、冬期の北海道では最低気温が−１５℃前後であり、２次電池２の残存電力容量は十分に確保しておく必要がある。そこで、このような寒冷地で車両の運転を停止させた場合には、２次電池２に対する十分な充電を行って、システムの再始動に備える。このように、再始動時の信頼性を確保しつつ、停止後の充電量を最適にすることで、燃料電池スタック１の運転による騒音発生を最低限にすることが可能である。
【００３８】
図５は、本発明を適用した車両用電源システムにおいて、車両の運転停止時に２次電池２を充電する際の処理の流れを示すフローチャートである。車両の運転が停止されて、イグニッションスイッチ６から制御コントローラ４にキーＯＦＦ信号が供給されると（ステップＳ１１）、制御コントローラ４は時計４２から日付データを取得すると共に（ステップＳ１２）、ＧＰＳの測位データ受信機４５から測位データを取得する（ステップＳ１３）。そして、制御コントローラ４は、内部メモリに格納された気象データを参照して、車両の運転を停止した地域や日時に対応した最低外気温を予測する（ステップＳ１４）。
【００３９】
次に、制御コントローラ４は、予測した最低外気温に基づいて２次電池２に確保しておくべき残存電力容量、すなわち２次電池２の予想必要電力容量（しきい値）を決定する（ステップＳ１５）。また、制御コントローラ４は、車両の運転停止時における２次電池２の残存電力容量を確認する（ステップＳ１６）。そして、制御コントローラ４は、２次電池２の残存電力容量を予想必要電力容量（しきい値）と比較して（ステップＳ１７）、２次電池２の残存電力容量がしきい値に達していない場合には、燃料電池スタック１による発電を停止させずに、２次電池２の残存電力容量がしきい値に達するまで燃料電池スタック１による発電を継続させて、２次電池２を充電する（ステップＳ１８）。そして、２次電池２の残存電力容量がしきい値に達したら、燃料電池スタック１による発電を停止させる（ステップＳ１９）。
【００４０】
以上のように、本発明を適用した車両用電源システムでは、車両の運転を停止させたときに、車両の測位データと日付けデータとに基づいてシステム再始動時における最低外気温を予測し、予測した最低外気温に基づいて２次電池２の予想必要電力容量を決定するようにしているので、例えばシステム再始動時の外気温が比較的高温であることが予測される場合には、２次電池２の必要残存電力容量（しきい値）を低下させて、２次電池２に対する不要な充電を行わないようにすることができる。したがって、車両の運転を停止させた後の燃料電池スタック１による発電を最低限にすることができ、燃料電池スタック１の発電に起因する騒音発生を極力抑制することができる。
【００４１】
（第２の実施形態）
本実施形態は、車両の運転停止時だけでなく、車両の走行中にも測位データ及び日付けデータから予測される最低外気温に基づいて２次電池の予想必要電力容量を常時算出し、２次電池の残存電力容量がこの予想必要電力容量を下回った場合には、車両の運転に必要な電力に加えて充電分の電力を燃料電池で発電することで、２次電池の残存電力容量が前記予想必要電力容量近傍となるように調整するようにしたものである。車両用電源システムの構成は上述した第１の実施形態のもの（図１及び図３参照）と同様であるので、ここでは図示及び詳細な説明を省略する。
【００４２】
本実施形態の車両用電源システムでは、制御コントローラ４が車両の走行中に測位データ及び日付けデータを取得して、その走行場所付近における最低外気温を予測し、その最低外気温から、車両の運転停止時に要求されるであろう２次電池２の予想必要電力容量を常時算出するようにしている。そして、２次電池２の残存電力容量が、算出された予想必要電力容量よりも少なくなった場合は、車両の走行に必要な電力に２次電池２に対する充電分の電力を加えた電力を、燃料電池スタック１で発電させるようにしている。これにより、車両の運転停止時には、２次電池２にシステム再起動時に必要な残存電力容量が確保されていることになり、車両の運転停止後に２次電池２に対して充電を行う必要がなく、燃料電池スタック１の発電に起因する騒音発生が抑制されることになる。なお、車両の運転停止時に第１の実施形態と同様に再度２次電池２の残存電力容量を確認し、２次電池２の残存電力容量がその場所での予想必要電力容量（しきい値）に達していない場合には、追加充電を行うようにしてもよい。
【００４３】
図６は、本実施形態の車両用電源システムにおいて、２次電池２に対する充電を行う処理の流れを示すフローチャートである。車両の運転が開始されて、イグニッションスイッチ６から制御コントローラ４にキーＯＮ信号が供給されると（ステップＳ２１）、制御コントローラ４は時計４２から日付データを取得すると共に（ステップＳ２２）、ＧＰＳの測位データ受信機４５から測位データを取得する（ステップＳ２３）。そして、制御コントローラ４は、内部メモリに格納された気象データを参照して、車両が現在走行している地域や日時に対応した最低外気温を予測する（ステップＳ２４）。
【００４４】
次に、制御コントローラ４は、予測した最低外気温に基づいて２次電池２に確保しておくべき残存電力容量、すなわち２次電池２の予想必要電力容量（しきい値）を決定する（ステップＳ２５）。また、制御コントローラ４は、２次電池２の現在の残存電力容量を確認する（ステップＳ２６）。そして、制御コントローラ４は、２次電池２の残存電力容量を予想必要電力容量（しきい値）と比較して（ステップＳ２７）、２次電池２の残存電力容量がしきい値に達していない場合には、走行に必要な電力に２次電池充電分の電力を加えて燃料電池スタック１を発電させ、残存電力容量がしきい値に達するまで２次電池２を充電する（ステップＳ２８）。そして、２次電池２の残存電力容量がしきい値に達したら、燃料電池スタック１の発電量を車両の走行に必要な電力にまで低下させ、ステップＳ２２に戻って以上の処理を繰り返し行う。
【００４５】
以上のように、本実施形態の車両用電源システムでは、車両の走行中に２次電池２の予想必要電力容量を常時算出し、２次電池２の残存電力容量が算出した予想必要電力容量を下回ったときは燃料電池スタック１を余計に発電させて２次電池２の充電を行うことで、車両の運転停止時にはシステム再始動に必要な残存電力容量が２次電池２にほぼ確保された状態となるようにしている。したがって、この車両用電源システムでは、車両の運転停止後における２次電池２に対する充電を不要とし、もしくは２次電池２に対する充電量を減少させることができ、燃料電池スタック１の発電に起因する騒音発生を極力抑制することができる。
【００４６】
（第３の実施形態）
本実施形態は、ナビゲーションシステムを用いて、このナビゲーションシステムに目的地として設定された地域の位置情報を測位データとして取得し、この測位データ及び日付けデータから予測される最低外気温に基づいて、目的地として設定された地域で車両の運転を停止して再始動した場合の２次電池の予想必要電力容量を算出し、２次電池の残存電力容量がこの予想必要電力容量を下回った場合には、車両の運転に必要な電力に加えて充電分の電力を燃料電池で発電することで、２次電池の残存電力容量が前記予想必要電力容量近傍となるように調整するようにしたものである。車両用電源システムの構成は上述した第１の実施形態のもの（図１及び図３参照）と同様であるので、ここでは図示及び詳細な説明を省略する。ただし、本実施形態では、測位データ受信器４５として、ナビゲーションシステムを用いている。
【００４７】
本実施形態の車両用電源システムでは、制御コントローラ４がナビゲーションシステム（測位データ受信器４５）に設定された目的地の位置情報を測位データとして取得すると共に、車両走行中における日付けデータを取得して、目的地として設定された地域における最低外気温を予測し、その最低外気温から、車両を目的地付近で停止したときに要求されるであろう２次電池２の予想必要電力容量を算出するようにしている。そして、２次電池２の残存電力容量が、算出された予想必要電力容量よりも少なくなった場合は、車両の走行に必要な電力に２次電池２に対する充電分の電力を加えた電力を、燃料電池スタック１で発電させるようにしている。これにより、車両を目的地付近で停止させた時には、２次電池２にシステム再起動時に必要な残存電力容量が確保されていることになり、車両の運転停止後に２次電池２に対して充電を行う必要がなく、燃料電池スタック１の発電に起因する騒音発生が抑制されることになる。なお、車両の運転停止時に第１の実施形態と同様に再度２次電池２の残存電力容量を確認し、２次電池２の残存電力容量がその場所での予想必要電力容量（しきい値）に達していない場合には、追加充電を行うようにしてもよい。
【００４８】
図７は、本実施形態の車両用電源システムにおいて、２次電池２に対する充電を行う処理の流れを示すフローチャートである。車両の運転が開始されて、イグニッションスイッチ６から制御コントローラ４にキーＯＮ信号が供給されると（ステップＳ３１）、制御コントローラ４は時計４２から日付データを取得すると共に（ステップＳ３２）、ナビゲーションシステム（測位データ受信機４５）に設定された目的地の位置情報を測位データとして取得する（ステップＳ３３）。そして、制御コントローラ４は、内部メモリに格納された気象データを参照して、目的地として設定された地域や日時に対応した最低外気温を予測する（ステップＳ３４）。
【００４９】
次に、制御コントローラ４は、予測した最低外気温に基づいて２次電池２に確保しておくべき残存電力容量、すなわち２次電池２の予想必要電力容量（しきい値）を決定する（ステップＳ３５）。また、制御コントローラ４は、２次電池２の現在の残存電力容量を確認する（ステップＳ３６）。そして、制御コントローラ４は、２次電池２の残存電力容量を予想必要電力容量（しきい値）と比較して（ステップＳ３７）、２次電池２の残存電力容量がしきい値に達していない場合には、走行に必要な電力に２次電池充電分の電力を加えて燃料電池スタック１を発電させ、残存電力容量がしきい値に達するまで２次電池２を充電する（ステップＳ３８）。そして、２次電池２の残存電力容量がしきい値に達したら、燃料電池スタック１の発電量を車両の走行に必要な電力にまで低下させ、ステップＳ３２に戻って以上の処理を繰り返し行う。
【００５０】
以上のように、本実施形態の車両用電源システムでは、ナビゲーションシステムに設定された目的地に車両を停止させた場合における２次電池２の予想必要電力容量を常時算出し、２次電池２の残存電力容量が算出した予想必要電力容量を下回ったときは燃料電池スタック１を余計に発電させて２次電池２の充電を行うことで、車両を目的地に停止させた時には、システム再始動に必要な残存電力容量が２次電池２にほぼ確保された状態となるようにしている。したがって、この車両用電源システムでは、車両の運転停止後における２次電池２に対する充電を不要とし、もしくは２次電池２に対する充電量を減少させることができ、燃料電池スタック１の発電に起因する騒音発生を極力抑制することができる。
【００５１】
（第４の実施形態）
本実施形態は、車両周囲の騒音を検知する騒音検知手段を設置して、２次電池の充電の際に周囲の騒音に応じて燃料電池の運転状態を変更するようにしたものである。車両用電源システムの基本構成は、上述した第１の実施形態のもの（図１参照）と同様であるが、本実施形態の車両用電源システムでは、図８に示すように、車両に騒音検知手段としてのマイクロフォン５１が設置されており、車両の運転停止時にこのマイクロフォン５１によって車両周囲の騒音が検知されて、制御コントローラ４に供給されるようになっている。
【００５２】
本実施形態の車両用電源システムでは、車両の運転停止時に２次電池２に対して充電を行う際には、マイクロフォン５１により検知された車両周囲の騒音レベルに応じて、制御コントローラ４が、燃料電池スタック１の運転状態を制御するようにしている。燃料電池スタック１の発電時に伴って発生する騒音のレベルは、図９に示すように、燃料電池スタック１の運転状態に応じて変化し、燃料電池スタック１の出力が大きいほど大きな騒音が生じる。そこで、制御コントローラ４は、マイクロフォン５１によって検知された騒音レベルが小さい場所、すなわち静かな場所では燃料電池スタック１を低騒音（低出力）で運転させ、マイクロフォン５１によって検知された騒音レベルが大きい場所、すなわち騒がしい場所では燃料電池スタック１を高出力で運転させて、短時間で効率よく２時電池２に対する充電が行えるようにする。
【００５３】
図１０は、本実施形態の車両用電源システムにおいて、車両の運転停止時に２次電池２を充電する際の処理の流れを示すフローチャートである。車両の運転が停止されて、イグニッションスイッチ６から制御コントローラ４にキーＯＦＦ信号が供給されると（ステップＳ４１）、制御コントローラ４は時計４２から日付データを取得すると共に（ステップＳ４２）、測位データ受信機４５から測位データを取得する（ステップＳ４３）。そして、制御コントローラ４は、内部メモリに格納された気象データを参照して、車両の運転を停止した地域や日時に対応した最低外気温を予測する（ステップＳ４４）。
【００５４】
次に、制御コントローラ４は、予測した最低外気温に基づいて２次電池２に確保しておくべき残存電力容量、すなわち２次電池２の予想必要電力容量（しきい値）を決定する（ステップＳ４５）。また、制御コントローラ４は、車両の運転停止時における２次電池２の残存電力容量を確認する（ステップＳ４６）。そして、制御コントローラ４は、２次電池２の残存電力容量を予想必要電力容量（しきい値）と比較して（ステップＳ４７）、２次電池２の残存電力容量がしきい値に達していない場合には、マイクロフォン５１を用いて車両周囲の騒音を検知する（ステップＳ４８）。そして、マイクロフォン５１により検知された車両周囲の騒音レベルに応じて燃料電池スタック１の運転状態を決定し（ステップＳ４９）、２次電池２の残存電力容量がしきい値に達するまで決定した運転状態で燃料電池スタック１による発電を継続させて、２次電池２を充電する（ステップＳ５０）。そして、２次電池２の残存電力容量がしきい値に達したら、燃料電池スタック１による発電を停止させる（ステップＳ５１）。
【００５５】
以上のように、本実施形態の車両用電源システムでは、車両の運転停止時に２次電池２の充電が必要な場合、車両周囲の騒音に応じて燃料電池スタック１の運転状態を変更し、車両周囲の騒音が大きい場所では燃料電池スタック１の運転に伴う騒音が問題となることが少ないので、燃料電池スタック１を高出力で運転させるようにしている。したがって、この場合には、２次電池２に対する充電を効率よく行うことができると共に、燃料電池スタック１における水素の消費量を最適化して、良好な燃費で２次電池２に対する充電電力を得ることができる。また、本実施形態の車両用電源システムでは、車両周囲の騒音が小さい場所では燃料電池スタック１を低出力で運転させるようにしているので、燃料電池スタック１の運転に伴う騒音を低いレベルに抑えて、静粛性を保ちながら２次電池２に対する充電を行うことができる。
【００５６】
（第５の実施形態）
本実施形態は、車両の乗員が認識可能な告知手段を車両に設置して、２次電池に対する充電が行われている場合には、その旨を告知手段によって車両の乗員に告知するようにしたものである。車両用電源システムの基本構成は、上述した第１の実施形態のもの（図１参照）と同様であるが、本実施形態の車両用電源システムでは、図１１に示すように、車両のインストゥルメントパネル等に告知手段としてのパイロットランプ５２が設置されており、２次電池２に対する充電が行われているときは、このパイロットランプ５２を点灯させることで、２次電池２の充電中であることを車両の乗員に知らせるようになっている。
【００５７】
図１２は、本実施形態の車両用電源システムにおいて、車両の運転停止時に２次電池２を充電する際の処理の流れを示すフローチャートである。車両の運転が停止されて、イグニッションスイッチ６から制御コントローラ４にキーＯＦＦ信号が供給されると（ステップＳ６１）、制御コントローラ４は時計４２から日付データを取得すると共に（ステップＳ６２）、測位データ受信機４５から測位データを取得する（ステップＳ６３）。そして、制御コントローラ４は、内部メモリに格納された気象データを参照して、車両の運転を停止した地域や日時に対応した最低外気温を予測する（ステップＳ６４）。
【００５８】
次に、制御コントローラ４は、予測した最低外気温に基づいて２次電池２に確保しておくべき残存電力容量、すなわち２次電池２の予想必要電力容量（しきい値）を決定する（ステップＳ６５）。また、制御コントローラ４は、車両の運転停止時における２次電池２の残存電力容量を確認する（ステップＳ６６）。そして、制御コントローラ４は、２次電池２の残存電力容量を予想必要電力容量（しきい値）と比較して（ステップＳ６７）、２次電池２の残存電力容量がしきい値に達していない場合には、パイロットランプ５２を点灯させると共に（ステップＳ６８）、２次電池２の残存電力容量がしきい値に達するまで燃料電池スタック１による発電を継続させて、２次電池２を充電する（ステップＳ６９）。そして、２次電池２の残存電力容量がしきい値に達したら、パイロットランプ５２を消灯させて（ステップＳ７０）、燃料電池スタック１による発電を停止させる（ステップＳ７１）。
【００５９】
以上のように、本実施形態の車両用電源システムでは、車両の運転停止時に２次電池２に対する充電を行う場合にパイロットランプ５２が点灯するようになっているので、車両の運転停止後に燃料電池スタック１の運転が継続される場合であっても、この運転が２次電池２に対する充電のためのものであることを車両の乗員に認識させることができ、燃料電池スタック１の運転が継続されていることで車両の乗員が違和感を感じるといった不都合を有効に回避することができる。
【００６０】
（第６の実施形態）
本実施形態は、外部電源を利用して２次電池に対する充電を行えるようにしたものであり、車両の運転停止時に２次電池に対する充電が必要な場合で外部電源を利用して充電できる場合には、燃料電池の運転による充電を停止して、外部電源による充電を優先するようにしたものである。車両用電源システムの基本構成は、上述した第１の実施形態のもの（図１参照）と同様であるが、本実施形態の車両用電源システムでは、図１３に示すように、２次電池２に充電機構５３が接続されており、この充電機構５３を用いることで外部電源から２次電池２への充電を行えるようになっている。
【００６１】
図１４は、本実施形態の車両用電源システムにおいて、車両の運転停止時に２次電池２を充電する際の処理の流れを示すフローチャートである。車両の運転が停止されて、イグニッションスイッチ６から制御コントローラ４にキーＯＦＦ信号が供給されると（ステップＳ８１）、制御コントローラ４は時計４２から日付データを取得すると共に（ステップＳ８２）、測位データ受信機４５から測位データを取得する（ステップＳ８３）。そして、制御コントローラ４は、内部メモリに格納された気象データを参照して、車両の運転を停止した地域や日時に対応した最低外気温を予測する（ステップＳ８４）。
【００６２】
次に、制御コントローラ４は、予測した最低外気温に基づいて２次電池２に確保しておくべき残存電力容量、すなわち２次電池２の予想必要電力容量（しきい値）を決定する（ステップＳ８５）。また、制御コントローラ４は、車両の運転停止時における２次電池２の残存電力容量を確認する（ステップＳ８６）。そして、制御コントローラ４は、２次電池２の残存電力容量を予想必要電力容量（しきい値）と比較して（ステップＳ８７）、２次電池２の残存電力容量がしきい値に達していない場合には、外部電源を利用した充電の有無を確認し（ステップＳ８８）、外部電源を利用した充電が行われない場合にのみ、燃料電池スタック１による発電を継続させて、２次電池２の残存電力容量がしきい値に達するまで２次電池２を充電する（ステップＳ８９）。そして、２次電池２の残存電力容量がしきい値に達したら、燃料電池スタック１による発電を停止させる（ステップＳ９０）。一方、外部電源を利用した充電が行われる場合には、燃料電池スタック１による発電を直ちに停止させて（ステップＳ９０）、充電機構５３を用いて外部電源から２次電池２への充電を行う。
【００６３】
以上のように、本実施形態の車両用電源システムでは、車両の運転停止時に２次電池２に対する充電が必要な場合で外部電源を利用した充電が行えるときは、燃料電池スタック１の運転を停止して、外部電源による充電を優先するようにしているので、燃料電池スタック１の運転に伴う騒音の発生を極力抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される車両用電源システムの基本構成を示す図である。
【図２】前記車両用電源システムにおいて、車両の運転停止時に２次電池２を充電する際の処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】第１の実施形態の車両用電源システムを概略的に示す図である。
【図４】外気温と２次電池に要求される残存電力容量との関係を示す特性図である。
【図５】第１の実施形態の車両用電源システムにおいて、車両の運転停止時に２次電池を充電する際の処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】第２の実施形態の車両用電源システムにおいて、２次電池に対する充電を行う処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】第３の実施形態の車両用電源システムにおいて、２次電池に対する充電を行う処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】第４の実施形態の車両用電源システムを概略的に示す図である。
【図９】燃料電池スタックの運転状態と騒音レベルとの関係を示す特性図である。
【図１０】第４の実施形態の車両用電源システムにおいて、車両の運転停止時に２次電池を充電する際の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】第５の実施形態の車両用電源システムを概略的に示す図である。
【図１２】第５の実施形態の車両用電源システムにおいて、車両の運転停止時に２次電池を充電する際の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】第６の実施形態の車両用電源システムを概略的に示す図である。
【図１４】第６の実施形態の車両用電源システムにおいて、車両の運転停止時に２次電池を充電する際の処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１　燃料電池スタック
２　２次電池
３　駆動用モータ
４　制御コントローラ
４２　時計
４４　アンテナ
４５　測位データ受信器
５１　マイクロフォン
５２　パイロットランプ
５３　充電機構
【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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