(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、電力を蓄電するバッテリと、車輪を駆動するモータと、を備え、
前記燃料電池および前記バッテリからの電力により前記モータを駆動する燃料電池車両であって、
前記燃料電池の起動が完了するまでの残起動時間を決定する残起動時間決定手段と、
当該決定された残起動時間に亘って前記バッテリによる走行が可能か否かを判断し、走行可能である場合には前記バッテリによる走行を許可するバッテリ走行許可判断手段と、
前記バッテリ走行許可判断手段により前記バッテリによる走行が許可された場合には、前記バッテリからの電力で前記モータを駆動するモータ駆動手段と、
前記バッテリにより実際に走行した時間をバッテリ走行時間とし、当該バッテリ走行時間を計測するバッテリ走行時間計測手段と、
前記バッテリからの電力により走行する場合、前記モータの消費電力を制限するモータ消費電力制限手段と、を備え、
前記モータ消費電力制限手段は、
前記バッテリ走行時間が前記決定された残起動時間以下である場合には、駆動性能を優先して設定された第１の制限値で前記モータの消費電力を制限し、前記バッテリ走行時間が前記決定された残起動時間を超えた場合には、走行可能な時間を優先して設定された前記第１の制限値より小さい第２の制限値で前記モータの消費電力を制限することを特徴とする燃料電池車両。
【請求項２】
前記モータ駆動手段は、前記燃料電池の起動が完了した後、前記燃料電池からの電力で前記モータを駆動し、
前記モータ消費電力制限手段は、前記燃料電池からの電力により走行する場合、前記第２の制限値による制限を徐々に解除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時間を発電停止時間とし、当該発電停止時間を検出する発電停止時間検出手段をさらに備え、
前記残起動時間決定手段は、前記発電停止時間検出手段により検出された発電停止時間に基づいて、前記残起動時間を推定することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池車両。
【請求項４】
前記バッテリ走行許可判断手段は、
前記残起動時間決定手段により決定された残起動時間に亘って、前記第１の制限値の消費電力で前記モータを駆動し続けることが可能である場合には、前記バッテリによる走行が可能であると判断することを特徴とする請求項１から３の何れか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、燃料電池車両に関する。詳しくは、燃料電池で発電された電力により駆動する燃料電池車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の新たな動力源として燃料電池が注目されている。燃料電池を搭載した燃料電池車両は、例えば、反応ガスを化学反応させて発電する燃料電池と、反応ガス流路を介して燃料電池に反応ガスを供給する反応ガス供給装置と、燃料電池で発電した電力により車輪を駆動するモータと、これらを制御する制御装置とを備える。
【０００３】
燃料電池は、例えば、数十個から数百個のセルが積層されたスタック構造である。ここで、各セルは、膜電極構造体（ＭＥＡ）を一対のセパレータで挟持して構成され、膜電極構造体は、アノード電極（陽極）およびカソード電極（陰極）の２つの電極と、これら電極に挟持された固体高分子電解質膜とで構成される。
【０００４】
この燃料電池のアノード電極に反応ガスとしての水素ガスを供給し、カソード電極に反応ガスとしての酸素を含むエアを供給すると、電気化学反応により発電する。この発電時に生成されるのは、基本的に無害な水だけであるため、環境への影響や利用効率の観点から、燃料電池が注目されている。
【０００５】
以上の燃料電池車両では、燃料電池で発電した電力により、直接、モータを駆動するとともに、燃料電池で発電した電力をバッテリやコンデンサなどの蓄電装置に蓄電しておき、燃料電池で発電できない場合には、蓄電装置の電力でモータを駆動することも行われる。
【０００６】
ところで、このような燃料電池車両では、イグニッションをオンにすると燃料電池の起動が開始し、この燃料電池の起動が完了した後に燃料電池の発電が開始される。ここで、燃料電池の起動では、例えば、アノード電極側に滞留したガスを新規に供給された水素ガスで置換する所謂ＯＣＶチェックが行われるため、起動が完了するまでに時間がかかる場合がある。そこで、燃料電池の起動が完了するまではバッテリからの電力によりモータを駆動して走行し、燃料電池の起動が完了した後は、燃料電池で発電される電力でモータを駆動して走行することとしている。
【０００７】
ここで、バッテリからの電力によりモータを駆動する際、燃料電池の発電が完了するまで走行が可能となるように、モータの消費電力を制限する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この手法では、バッテリの残容量からバッテリ走行を開始する時期を決定し、バッテリによる走行を許可した後に、予測された燃料電池の起動時間とバッテリの残容量からモータの消費電力の上限を決定している。
【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】
【０００８】
しかしながら、上述のような燃料電池車両では、燃料電池の起動にかかる時間が予測された時間を超えてしまうと、燃料電池の起動が完了するまでにバッテリの残容量が尽きてしまい、車両の走行を停止しなければならない場合があった。特に、上述のＯＣＶチェックでは、燃料電池の開放電圧が所定の閾値を上回るまでガスの置換が行われるため、燃料電池の膜電極が劣化すると、起動にかかる時間にばらつきが生じる場合がある。
【０００９】
図１３は、従来例に係る燃料電池車両のタイムチャートであり、燃料電池の起動が完了するまでバッテリによる走行を行った場合におけるバッテリの残容量の変化を示すタイムチャートである。より具体的には、図１３は、燃料電池の起動完了予測時刻をｔｃとし、実際の起動完了時刻がｔｃ´であった場合におけるバッテリの残容量の変化を示すタイムチャートである。
【００１０】
時刻ｔ０において、イグニッションがオンにされ、この時刻ｔ０からｔｃ´までの期間では、燃料電池の起動が行われる。この燃料電池起動期間では、バッテリのコンタクタを接続して補機類を動作させ、水素ガスおよびエアを燃料電池に供給する。
【００１１】
一方、時刻ｔ０において、バッテリによる走行の準備が行われ、時刻ｔ１において、バッテリによる走行が許可され、この時刻ｔ１以降、バッテリの残容量および起動完了予測時刻ｔｃに応じて設定されたモータの消費電力の上限値の下で、バッテリからモータに電力を供給して走行することが可能となる。また、この時刻ｔ１において、運転者によりアクセルペダルが踏まれて、この時刻ｔ１以降、アクセル開度が最大の状態が継続されるものとする。これにより、時刻ｔ１以降、バッテリの残容量が徐々に減少する。
【００１２】
時刻ｔ２において、燃料電池を起動させるためにエアポンプが駆動される。これにより、時刻ｔ２以降、エアポンプにおける電力の消費分、バッテリの残容量の減少が著しくなる。
【００１３】
さらに、時刻ｔｃを越えて、上述のモータの消費電力の上限値の下で走行し続けると、時刻ｔｃ´において燃料電池の起動が完了する前の時刻ｔ３において、バッテリの残容量が尽きてしまい、バッテリによる走行が停止される。
【００１４】
本発明は、燃料電池の起動にかかる時間が予測時間を超えた場合であっても、バッテリからの電力による走行を継続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】
【００１５】
本発明の燃料電池車両は、燃料電池（例えば、後述の燃料電池１０）と、電力を蓄電するバッテリ（例えば、後述のバッテリ３）と、車輪を駆動するモータ（例えば、後述のモータ４）と、を備え、前記燃料電池および前記バッテリからの電力により前記モータを駆動する燃料電池車両（例えば、後述の燃料電池車両１）であって、前記燃料電池の起動が完了するまでの残起動時間を決定する残起動時間決定手段（例えば、後述の残起動時間推定部２３）と、当該決定された残起動時間に亘って前記バッテリによる走行が可能か否かを判断し、走行可能である場合には前記バッテリによる走行を許可するバッテリ走行許可判断手段（例えば、後述のバッテリ走行許可判断部２４）と、前記バッテリ走行許可判断手段により前記バッテリによる走行が許可された場合には、前記バッテリからの電力で前記モータを駆動するモータ駆動手段（例えば、後述のモータ駆動部２２）と、前記バッテリにより実際に走行した時間をバッテリ走行時間とし、当該バッテリ走行時間を計測するバッテリ走行時間計測手段（例えば、後述のバッテリ走行時間計測部２５１）と、前記バッテリからの電力により走行する場合、前記モータの消費電力を制限するモータ消費電力制限手段（例えば、後述のモータ消費電力制限部２５）と、を備え、前記モータ消費電力制限手段は、前記バッテリ走行時間が前記決定された残起動時間以下である場合には、駆動性能を優先して設定された第１の制限値（例えば、後述の第１のバッテリ走行電力制限値）で前記モータの消費電力を制限し、前記バッテリ走行時間が前記決定された残起動時間を超えた場合には、走行可能な時間を優先して設定された前記第１の制限値より小さい第２の制限値（例えば、後述の第２のバッテリ走行電力制限値）で前記モータの消費電力を制限することを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、バッテリ走行時間が決定された残起動時間以下である場合には、駆動性能を優先して設定された第１の制限値によりモータの消費電力が制限され、バッテリ走行時間が決定された残起動時間を超えた場合には、走行可能な時間を優先して設定された第１の制限値よりも小さい第２の制限値でモータの消費電力が制限される。これにより、例えば、燃料電池の起動にかかる時間が決定された残起動時間を超えるような異常時であっても、モータの消費電力を制限することで、バッテリ走行を長く継続して行うことができる。また、このようにバッテリ走行の時間を長くすることにより、バッテリ走行を行っている間に燃料電池の起動を完了することができる。
【００１７】
この場合、前記モータ駆動手段は、前記燃料電池の起動が完了した後、前記燃料電池からの電力で前記モータを駆動し、前記モータ消費電力制限手段は、前記燃料電池からの電力により走行する場合、前記第２の制限値による制限を徐々に解除することが好ましい。
【００１８】
この発明によれば、第２の制限値による制限を徐々に解除することにより、バッテリによる走行から燃料電池による走行へ移行する際に、モータ消費電力の制限値が急激に変動することにより、トルクが急激に増加するのを防止できる。これにより、バッテリ走行から燃料電池走行へ移行する際におけるドライバビリティを向上させることができる。
【００１９】
この場合、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時間を発電停止時間とし、当該発電停止時間を検出する発電停止時間検出手段をさらに備え、前記残起動時間決定手段は、前記発電停止時間検出手段により検出された発電停止時間に基づいて、前記残起動時間を推定することが好ましい。
【００２０】
この発明によれば、発電停止時間に基づいて燃料電池の残起動時間を決定することにより、燃料電池の起動時における水素置換に要する時間を精度良く決定し、残起動時間を精度良く算出できる。また、残起動時間を精度良く算出することで、第１の制限値と第２の制限値との切り替えを精度良く行うことができる。
【００２１】
この場合、前記バッテリ走行許可判断手段は、前記残起動時間決定手段により決定された残起動時間に亘って、前記第１の制限値の消費電力で前記モータを駆動し続けることが可能である場合には、前記バッテリによる走行が可能であると判断することが好ましい。
【００２２】
この発明によれば、残起動時間に亘って、駆動性能を優先して設定された第１の制限値の範囲内でバッテリ走行を行うことができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、これにより、例えば、燃料電池の起動にかかる時間が決定された残起動時間を超えるような異常時であっても、モータの消費電力を制限することで、バッテリ走行を長く継続して行うことができる。また、このようにバッテリ走行の時間を長くすることにより、バッテリ走行を行っている間に燃料電池の起動を完了することができる。燃料電池の起動にかかる時間が予測時間を超えた場合であっても、バッテリからの電力による走行を継続できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る燃料電池車両１のブロック図である。
燃料電池車両１は、車輪を駆動するモータ４と、反応ガスを反応させて発電し、モータ４に電力を供給する燃料電池１０と、この燃料電池１０に水素ガスやエア（空気）を供給する供給装置２と、燃料電池１０で発電した電力を蓄電し、モータ４に電力を供給するバッテリ３と、これらを制御する制御装置２０と、を有する。
【００２６】
燃料電池１０は、アノード電極（陽極）側に水素ガスが供給され、カソード電極（陰極）側に酸素を含むエアが供給されると、電気化学反応により発電する。
【００２７】
供給装置２は、エアポンプ６と、水素タンク７と、水素供給弁８とを備える。エアポンプ６は、図示しないエア供給管を介して燃料電池１０と連結され、燃料電池１０のカソード電力側にエアを供給する。水素タンク７は、図示しない水素供給管を介して燃料電池１０と連結され、燃料電池１０のアノード電極側に水素ガスを供給する。水素供給弁８は、水素供給管を開閉することで、水素ガスの供給を開始したり停止したりする。
【００２８】
また、供給装置２は、図示しないが、エアポンプ６により供給されたエアを加湿する加湿器や、水素タンクにより供給された水素ガスを循環させるエゼクタや、燃料電池１０を冷却する冷却器などを備える。
【００２９】
燃料電池１０は、電力分配器５を介して、バッテリ３、ＰＤＵ１１、およびダウンバータ１２に接続されている。燃料電池１０で発電された電力は、バッテリ３、ＰＤＵ１１、およびダウンバータ１２に供給される。電力分配器５は、燃料電池１０からの出力を必要に応じて分配して、ＰＤＵ１１、バッテリ３、およびダウンバータ１２に供給する。ＰＤＵ１１は、電力分配器５から供給された電力を三相交流電力に変換しモータ４に供給しつつ、制御装置２０から入力される電力制限値に応じてモータ４における消費電力を制限する。
【００３０】
バッテリ３は、燃料電池１０で発電した電力を蓄電しておき、燃料電池１０の発電が停止している場合や、燃料電池１０の出力電圧が低下した場合には、モータ４、およびダウンバータ１２に電力を供給する。ダウンバータ１２は、燃料電池１０およびバッテリ３の出力電圧を、補機を駆動するための電圧、例えば１２Ｖに降圧する。
【００３１】
また、燃料電池１０およびバッテリ３は、それぞれ、燃料電池コンタクタ１４およびバッテリコンタクタ１５を介して電力分配器５に接続されている。
【００３２】
上述の燃料電池１０、供給装置２、バッテリ３、モータ４、電力分配器５、ＰＤＵ１１、ダウンバータ１２、燃料電池コンタクタ１４、およびバッテリコンタクタ１５は、制御装置２０に接続される。
【００３３】
制御装置２０は、燃料電池起動部２１と、モータ駆動手段としてのモータ駆動部２２と、残起動時間決定手段としての残起動時間推定部２３と、バッテリ走行許可判断手段としてのバッテリ走行許可判断部２４と、モータ消費電力制限手段としてのモータ消費電力制限部２５と、を備える。
【００３４】
燃料電池起動部２１は、供給装置２を駆動して、アノード電極側に滞留した窒素などのガスを、新規に供給された水素ガスで置換し、燃料電池１０を起動する。具体的には、燃料電池起動部２１は、図２に示す制御マップに基づいて決定される水素置換実行時間に亘って水素供給弁８を開き水素置換を行う。
【００３５】
図２は、水素置換実行時間とソーク時間との関係を示す図である。ソーク時間は、燃料電池１０の前回の発電停止時から今回の発電開始時までの発電停止時間であり、後述の発電停止時間検出部２３１などにより検出される。図２に示すように、ソーク時間が長くなるに従い、水素置換実行時間は長く設定される。これは、カソード電極とアノード電極との間に差圧があるため、ソーク時間が長くなるに従い、カソード電極側からアノード電極側へ多くの窒素などのガスが浸透するためである。
【００３６】
図１に戻って、燃料電池起動部２１は、設定された水素置換実行時間に亘り水素置換を行った後、エアポンプ６を駆動しカソード電極側にエアを供給しつつ、燃料電池１０の開放電圧を監視し、この開放電圧が所定の電圧値に達した場合に、燃料電池１０の起動を完了する。ここで、例えば、燃料電池１０の電極膜が劣化している場合には、開放電圧が所定の電圧値に達するまでに、予定の時間よりもかかる場合がある。このため、燃料電池１０の起動が開始されてから完了するまでにかかる時間を起動時間には、ばらつきがある。
【００３７】
モータ駆動部２２は、バッテリ３からの電力でモータ４を駆動し走行（バッテリ走行）するバッテリ走行部２２１と、燃料電池１０からの電力でモータ４を駆動し走行（燃料電池走行）する燃料電池走行部２２２とを備え、バッテリ走行と燃料電池走行とを切り替えて走行する。
【００３８】
バッテリ走行部２２１は、後述のバッテリ走行許可判断部２４により、バッテリ走行の開始が許可された場合に、モータ消費電力制限部２５により算出された電力制限値に応じて電力分配器５およびＰＤＵ１１を制御し、バッテリ３からの電力をモータ４に供給しバッテリ走行を行う。
【００３９】
燃料電池走行部２２２は、上述の燃料電池起動部２１による燃料電池１０の起動が完了した後、モータ消費電力制限部２５により算出された電力制限値に応じて電力分配器５およびＰＤＵ１１を制御し、燃料電池１０からの電力をモータ４に供給し燃料電池走行を行う。
【００４０】
残起動時間推定部２３は、上述のソーク時間を検出する発電停止時間検出部２３１を備える。残起動時間推定部２３は、この発電停止時間検出部２３１により検出されたソーク時間に基づいて、上述の燃料電池起動部２１により燃料電池１０の起動が完了するまでの残り時間を残起動時間として、この残起動時間を推定する。より具体的には、この残起動時間推定部２３は、ソーク時間に応じて決定される水素置換実行時間に基づいて、残起動時間を推定する。
【００４１】
バッテリ走行許可判断部２４は、残起動時間推定部２３により推定された残起動時間に亘って、バッテリ３による走行が可能か否かを判断し、走行可能である場合にはバッテリ走行部２２１によるバッテリ走行を許可する。より具体的には、バッテリ走行許可判断部２４は、推定された残起動時間に亘って、後述の第１のバッテリ走行電力制限値の消費電力でモータ４を駆動し続けることが可能である場合に、バッテリ３による走行が可能であると判断する。
【００４２】
モータ消費電力制限部２５は、バッテリ走行および燃料電池走行する場合に、モータ４の消費電力を制限するための電力制限値を算出する。モータ消費電力制限部２５は、バッテリ３により実際に走行した時間をバッテリ走行時間とし、このバッテリ走行時間を計測するバッテリ走行時間計測部２５１を備える。
【００４３】
モータ消費電力制限部２５は、バッテリ走行する場合、計測されたバッテリ走行時間が残起動時間以下である場合には、駆動性能を優先して設定された第１の制限値としての第１のバッテリ走行電力制限値を電力制限値とすることで、モータ４の消費電力を制限する。この第１のバッテリ走行電力制限値は、より具体的には、例えば、運転者が違和感無く走行できる程度に、モータ４の消費電力を制限する電力制限値である。
【００４４】
モータ消費電力制限部２５は、バッテリ走行する場合、計測されたバッテリ走行時間が残起動時間を越えた場合には、走行可能な時間を優先して設定された第２の制限値としての第２のバッテリ走行電力制限値を電力制限値とすることで、モータ４の消費電力を制限する。この第２のバッテリ走行電力制限値は、上述の第１のバッテリ走行電力制限値よりも小さく設定され、例えば、市街地を６０ｋｍの速度で走行し続けることが可能な程度に、モータ４の消費電力を制限する電力制限値である。
【００４５】
また、モータ消費電力制限部２５は、バッテリ走行から燃料電池走行に切り替える際には、電力制限値を、上述の第１のバッテリ走行電力制限値および第２のバッテリ走行電力制限値から徐々に大きな値にすることにより、これら電力制限値による制限を徐々に解除する。
【００４６】
燃料電池車両１の動作について、図３および図４のフローチャートを参照しながら説明する。
まず、イグニッションがオンされて、バッテリコンタクタを接続し、ダウンバータを起動する（ＳＴ１）。次に、燃料電池の起動を開始する（ＳＴ２）。
【００４７】
ＳＴ３では、後に図６を参照して説明する走行許可判断処理を行い、ＳＴ４に移る。ＳＴ４では、バッテリ走行が許可されたか否かを判定し、この判定がＹＥＳのときはＳＴ５に移り、ＮＯのときはＳＴ３に移る。
ＳＴ５では、バッテリ走行予定時間を算出する。このバッテリ走行予定時間は、バッテリ走行が開始されたときにおける燃料電池の残起動時間を示す。
【００４８】
ＳＴ６では、図５に示す制御マップを参照し、燃料電池走行電力制限値、第１のバッテリ走行電力制限値、および第２のバッテリ走行電力制限値を算出し、さらにアクセル開度に応じて、モータ出力の目標となる目標トルクを算出する。
【００４９】
図５は、電力制限値と時間との関係を示す図である。
燃料電池走行電力制限値、第１のバッテリ走行電力制限値、および第２のバッテリ走行電力制限値は、それぞれ、時間に依存せず略一定の値となっている。また、これら３つの制限値のうち、燃料電池走行電力制限値が最も大きな値であり、第２のバッテリ走行電力制限値が最も小さな値である。
【００５０】
図３に戻って、ＳＴ７では、燃料電池の起動が完了したか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合にはＳＴ９に移り、ＮＯの場合には、ＳＴ８に移る。ＳＴ７の判定がＮＯの場合には、バッテリ走行状態となるので、後に図９を参照して説明するバッテリ走行処理を行い（ＳＴ８）、ＳＴ５に移る。ＳＴ７の判定がＹＥＳの場合には、燃料電池走行状態となるので、補正係数ＫをΔＫだけ増加させる（ＳＴ９）。
【００５１】
次に、この補正係数Ｋの値が１以上であるか否かを判定する（ＳＴ１０）。この判定がＹＥＳの場合はＳＴ１１に移り、ＮＯの場合は図４のＳＴ１３に移る。ＳＴ１０の判定がＹＥＳの場合には、電力制限値に加えられていた制限が完全に解除されて、電力制限値が、燃料電池走行状態における電力制限の基準値に到達したので、目標電力制限値を、燃料電池走行電力制限値とする（ＳＴ１１）。その後、トルクリミット処理を行って、燃料電池走行を行う（ＳＴ１２）。
【００５２】
ＳＴ１３では、バッテリ走行時間がバッテリ走行予定時間よりも大きいか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合にはＳＴ１４に移り、ＮＯの場合にはＳＴ１５に移る。ＳＴ１３の判定がＹＥＳの場合には、バッテリ走行時において電力制限値に加えられていた制限を徐々に解除する（ＳＴ１４）。具体的には、補正係数Ｋの値に基づいて、目標電力制限値を、以下の式に従って算出する。
【００５３】
目標電力制限値
＝燃料電池走行電力制限値×Ｋ＋第２のバッテリ走行電力制限値×（１−Ｋ）
【００５４】
一方、ＳＴ１３の判定がＮＯの場合には、補正係数Ｋの値に基づいて、目標電力制限値を、以下の式に従って算出する（ＳＴ１５）。
【００５５】
目標電力制限値
＝燃料電池走行電力制限値×Ｋ＋第１のバッテリ走行電力制限値×（１−Ｋ）
【００５６】
その後、トルクリミット処理を行って、燃料電池走行を行い（ＳＴ１６）、図３のＳＴ５に移る。
【００５７】
図６は、走行許可判断処理の手順を示すフローチャートである。
走行許可判断処理では、まず、燃料電池の残起動時間を算出し、算出された残起動時間に亘ってバッテリがモータに供給し続けることが可能な電力を算出する（ＳＴ２１）。
【００５８】
図７は、バッテリが供給可能な電力と残起動時間との関係を示す図である。
バッテリ走行を開始するまで、バッテリの残容量が略一定であるとすれば、バッテリが残起動時間に亘って供給し続けることが可能な電力は、残起動時間が短くなるに従い大きくなる。つまり、燃料電池の起動を行っている間、残起動時間が短くなるまでバッテリ走行を開始せずに待機することにより、残起動時間に亘って供給可能な電力は大きくなる。
【００５９】
図６に戻って、ＳＴ２２では、バッテリが供給可能な電力が、所定値よりも大きいか否かを判別する。この判別がＹＥＳの場合にはＳＴ２３に移り、ＮＯの場合にはＳＴ２１に移る。ここで、所定値とは、上述の第１のバッテリ走行電力制限値であり、ドライバビリティを確保するために必要な電力値である。ＳＴ２３では、バッテリ走行を許可し、走行許可判断処理を終了する。
【００６０】
図８は、走行許可判断処理のタイムチャートである。
図８において、時刻ｔ０は、走行許可判断処理を開始した時刻であり、時刻ｔｐは、バッテリ走行を許可した時刻であり、時刻ｔｂは、燃料電池の起動が完了した時刻、つまり、バッテリ走行が開始した時刻である。破線は、上述のバッテリがモータに供給可能な電力を示し、点線は、上述のドライバビリティを確保するための所定の電力制限値である。
【００６１】
図８に示すように、バッテリ走行は、これら破線と点線との交点における時刻ｔｐにおいて許可される。これにより、残起動時間（ｔｂ−ｔｐ）に亘って所定の電力制限値の電力を確保しながら、バッテリ走行することができる。
一方、例えば、時刻ｔｐよりも早い時刻ｔｐ´においてバッテリ走行を許可したとすると、残起動時間（ｔｂ−ｔｐ´）に亘って確保できる電力は所定の電力制限値を下回ってしまう。
【００６２】
図９は、バッテリ走行処理の手順を示すフローチャートである。
バッテリ走行処理では、まず、バッテリ走行時間を計測する（ＳＴ３１）。ＳＴ３２では、計測されたバッテリ走行時間が、バッテリ走行予定時間よりも長いか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合はＳＴ３３に移り、ＮＯの場合はＳＴ３４に移る。
【００６３】
ＳＴ３３では、実際のバッテリ走行時間が、バッテリ走行予定時間を越えたことに応じて、目標電力制限値を、第２のバッテリ走行電力制限値とすることにより、走行時間を優先したバッテリ走行を行う。
【００６４】
ＳＴ３４では、実際のバッテリ走行時間が、バッテリ走行予定時間以内であることに応じて、目標電力制限値を、第１のバッテリ走行電力制限値とすることにより、駆動性能を優先したバッテリ走行を行う。
【００６５】
ＳＴ３５では、トルクリミット処理を行って、バッテリ走行を行い、バッテリ走行処理を終了する。
【００６６】
図１０は、燃料電池車両１のタイムチャートであり、燃料電池が起動されるまでバッテリ走行を行い、燃料電池が起動された後に燃料電池走行を行った場合を示す図である。より具体的には、図１０は、燃料電池の起動完了予測時刻をｔｃとし、実際の起動完了時刻がｔｃ´であった場合、すなわち、燃料電池の起動時間が延長された場合におけるモータ消費電力、エアポンプ消費電力、およびバッテリ残容量を示すタイムチャートである。
【００６７】
時刻ｔ０において、イグニッションがオンにされ、バッテリコンタクタが接続され、ダウンバータが起動される（図３中、ＳＴ１参照）。時刻ｔ１において、水素供給弁が開かれ、燃料電池の起動が開始される（図３中、ＳＴ２参照）。時刻ｔ３において、エアの供給が開始され、時刻ｔ４において、燃料電池コンタクタが接続されて、時刻ｔｃ´において燃料電池の起動が完了する。
【００６８】
一方、時刻ｔ２において、バッテリ走行が許可され（図３中、ＳＴ４参照）、期間ｔ２〜ｔｃ´では、バッテリ走行が行われる。また、この時刻ｔ２において。運転者によりアクセルペダルが踏まれて、この時刻ｔ２以降、アクセル開度が最大の状態が継続されるものとする。これにより、時刻ｔ２以降、バッテリの残容量が徐々に減少する。
【００６９】
時刻ｔ３において、エアポンプが駆動され、これにより、時刻ｔ３以降、エアポンプにおける電力の消費分、バッテリの残容量の減少が著しくなる。
また、時刻ｔ２〜ｔｃの間、すなわち、実際のバッテリ走行時間がバッテリ走行予定時間以内の間では、電力制限値は、第１のバッテリ走行電力制限値となる（図９中、ＳＴ３４参照）。
【００７０】
時刻ｔｃにおいて、起動完了予測時刻になると、すなわち、実際のバッテリ走行時間がバッテリ走行予定時間を超えると、電力制限値は、第２のバッテリ走行電力制限値となり（図９中、ＳＴ３３参照）、バッテリの残容量の減少は、時刻ｔ３〜ｔｃの間と比較して緩やかになる。これにより、時刻ｔｃ´までの間に、バッテリの残容量が尽きてしまい、走行不能になるのを防止できる。つまり、時刻ｔｃ´において燃料電池の起動が完了するまで、車両の走行を継続することができる。
【００７１】
時刻ｔｃ´において、燃料電池の起動が完了すると、バッテリ走行から燃料電池走行に切り替えられる（図３中、ＳＴ７参照）。これに伴い、モータの電力制限値は、第２のバッテリ走行電力制限値から燃料電池走行電力制限値へ徐々に緩和され（図４中、ＳＴ１４参照）、最終的には、燃料電池走行電力制限値となる（図３中、ＳＴ１１参照）。
【００７２】
ここで、起動完了予測時刻から起動完了時刻までにおけるバッテリ残容量について、従来例と比較しながら詳細に説明する。
図１１は、起動完了予測時刻ｔｃから起動完了時刻ｔｃ´までの間におけるバッテリ残容量の変化を示す図である。破線は、従来例におけるバッテリ残容量の変化を示し、点線は、本実施形態におけるバッテリ残容量の変化を示す。
【００７３】
破線の従来例では、時刻ｔｃになってもバッテリの電力制限を行わないため、時刻ｔｃ´において燃料電池の発電が開始するまで略一定の速度で残容量が減少する。バッテリ残容量は、時刻ｔｃ´において残容量Ｌ１まで減少し、その後、燃料電池の発電により増加する。ここで、バッテリ残容量Ｌ１は、燃料電池の発電を停止する際に、燃料電池の掃気処理を行うために最低限必要な電力量である。
【００７４】
一方、本実施形態では、時刻ｔｃになるとバッテリの電力制限が行われ、時刻ｔｃ以降は、時刻ｔｃ以前と比較して、残容量の減少が緩やかになる。バッテリ残容量は、時刻ｔｃ´において、残容量Ｌ２まで減少し、その後、燃料電池の発電により増加する。
【００７５】
ここで、時刻ｔｃ´におけるバッテリ残容量を比較すると、本実施形態では、バッテリ残容量にＬ２−Ｌ１分の余剰がある。換言すれば、本実施形態の燃料電池車両では、燃料電池の起動時に異常が発生し、起動の完了に遅れが生じた場合であっても、この余剰分の電力を使用することにより、燃料電池の起動を早めることが可能となる。
【００７６】
本実施形態によれば、以下のような作用効果がある。
（１）バッテリ走行時間が推定された残起動時間以下である場合には、駆動性能を優先して設定された第１のバッテリ走行電力制限値によりモータの消費電力が制限され、バッテリ走行時間が推定された残起動時間を超えた場合には、走行可能な時間を優先して設定された第１のバッテリ走行電力制限値よりも小さい第２のバッテリ走行電力制限値でモータの消費電力が制限される。これにより、例えば、燃料電池の起動にかかる時間が推定された残起動時間を超えるような異常時であっても、モータの消費電力を制限することで、バッテリ走行を長く継続して行うことができる。また、このようにバッテリ走行の時間を長くすることにより、バッテリ走行を行っている間に燃料電池の起動を完了することができる。
【００７７】
（２）第２のバッテリ走行電力制限値による制限を徐々に解除することにより、バッテリ走行から燃料電池走行へ移行する際に、モータ消費電力の制限値が急激に変動することにより、トルクが急激に増加するのを防止できる。これにより、バッテリ走行から燃料電池走行へ移行する際におけるドライバビリティを向上させることができる。
【００７８】
（３）発電停止時間に基づいて燃料電池の残起動時間を推定することにより、燃料電池の起動時における水素置換に要する時間を精度良く推定し、残起動時間を精度良く算出できる。また、残起動時間を精度良く算出することで、第１のバッテリ走行電力制限値と第２のバッテリ走行電力制限値との切り替えを精度良く行うことができる。
【００７９】
（４）残起動時間に亘って、駆動性能を優先して設定された第１のバッテリ走行電力制限値の範囲内でバッテリ走行を行うことができる。
【００８０】
＜第２実施形態＞
図１１を参照して、第２実施形態の燃料電池車両について説明する。
第２実施形態の燃料電池車両は、第１実施形態の燃料電池車両と比較して、走行許可判断処理の手順が異なる。本実施形態の説明において、第１実施形態と同じ構成については、その説明を省略する。
【００８１】
図１１は、本発明の第２実施形態に係る燃料電池車両の走行許可判断処理の手順を示すフローチャートである。
まず、バッテリ走行許容時間を算出し、残起動時間を算出する（ＳＴ４１）。このバッテリ走行許容時間とは、バッテリ走行が可能な最大の時間であり、バッテリの残容量に基づいて算出される。ＳＴ４２では、バッテリ走行許容時間が、残起動時間よりも長いか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合はＳＴ４３に移り、ＮＯの場合はＳＴ４１に移る。ＳＴ４３では、バッテリ走行を許可し、走行許可判断処理を終了する。
【００８２】
本実施形態によれば、上記第１実施形態と同じ作用効果がある。
【００８３】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれるものである。
例えば、本実施形態では、蓄電装置としてバッテリ３を用いたが、これに限らず、キャパシタを用いてもよい。
【００８４】
また、本実施形態では、残起動時間決定手段として、残起動時間を推定する残起動時間推定部２３を設けたが、これに限らない。例えば、実験により発電停止時間や温度等の車両の状態と残起動時間との関係を示す制御マップを作成し、この制御マップに基づいて残起動時間を決定してもよい。また、残起動時間は、実験により予め求められた好適な固定値であってもよい。
【００８５】
また、本実施形態では、モータの消費電力を制限するための電力制限値を算出したが、これに限らず、モータのトルクの上限値を算出してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る燃料電池車両の構成を示すブロック図である。
【図２】前記実施形態に係る水素置換実行時間とソーク時間との関係を示す図である。
【図３】前記実施形態に係る燃料電池車両のフローチャートである。
【図４】前記実施形態に係る燃料電池車両のフローチャートである。
【図５】前記実施形態に係る電力制限値と時間との関係を示す図である。
【図６】前記実施形態に係る走行許可判断処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】前記実施形態に係るバッテリが供給可能な電力と残起動時間との関係を示す図である。
【図８】前記実施形態に係る走行許可判断処理のタイムチャートである。
【図９】前記実施形態に係るバッテリ走行処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】前記実施形態に係る燃料電池車両のタイムチャートである。
【図１１】前記実施形態に係る起動完了予測時刻から起動完了時刻ｔｃまでの間におけるバッテリ残容量の変化を示す図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る燃料電池車両の走行許可判断処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】従来例に係る燃料電池車両のタイムチャートである。
【符号の説明】
【００８７】
１    燃料電池車両（燃料電池車両）
３    バッテリ（バッテリ）
４    モータ（モータ）
１０    燃料電池（燃料電池）
２０    制御装置
２１    燃料電池起動部
２２    モータ駆動部（モータ駆動手段）
２３    残起動時間推定部（残起動時間決定手段）
２３１    発電停止時間検出部（発電停止時間検出手段）
２４    バッテリ走行許可判断部（バッテリ走行許可判断手段）
２５    モータ消費電力制限部（モータ消費電力制限手段）
２５１    バッテリ走行時間計測部（バッテリ走行時間計測手段）
【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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