(57)【要約】【課題】  燃料電池の端子間電圧を検出する電圧センサに異常が生じたときに短時間で復帰する異常を考慮して対処する。【解決手段】  電圧センサの異常が判定されると検出電圧Ｖｐとして異常が判定される前に電圧センサにより検出された検出電圧Ｖｐｒｅを設定し（Ｓ１６０，Ｓ２４０）、設定された検出電圧Ｖｐを用いて電圧指令Ｖ＊を設定し（Ｓ１７０），燃料電池の端子間電圧が目標電圧ＶｒｅｑとなるようＤＣ／ＤＣコンバータを駆動制御する（Ｓ１８０）。そして、所定時間で異常が復帰したときには通常制御に戻し（Ｓ２１０）、異常が復帰しないときにはＤＣ／ＤＣコンバータを停止する（Ｓ２５０）。この結果、電圧センサに異常が生じてもＤＣ／ＤＣコンバータを停止させることなく制御することができるので、短時間で復帰する異常にも適切に対処できる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料の供給を受けて発電する燃料電池からの発電電力を負荷に供給可能な燃料電池システムであって、
充放電可能な蓄電手段と、
前記燃料電池から前記負荷への電力ラインと  前記蓄電手段の出力端子とを接続すると共に前記燃料電池の端子間電圧および前記蓄電手段の端子間電圧を調整する電圧調整接続手段と、
前記燃料電池に要求される要求電力に基づいて前記燃料電池の端子間電圧の目標電圧を設定する目標電圧設定手段と、
前記燃料電池の端子間電圧を検出する端子間電圧検出手段と、
該端子間電圧検出手段により検出された端子間電圧に基づいて前記端子間電圧検出手段の異常を判定する異常判定手段と、
前記異常判定手段により前記端子間電圧検出手段の異常が判定されないときには前記端子間電圧検出手段により検出された電圧に基づいて前記燃料電池の端子間電圧が前記設定された目標電圧になるよう前記電圧調整接続手段を制御し、前記異常判定手段により前記端子間電圧検出手段の異常が判定されたときには特定の電圧を前記端子間電圧検出手段により検出された電圧として用いて前記燃料電池の端子間電圧が前記設定された目標電圧になるよう前記電圧調整接続手段を制御する電圧制御手段と、
を備える燃料電池システム。
【請求項２】
前記特定の電圧は、前記異常判定手段により前記端子間電圧検出手段の異常が判定される前に前記端子間電圧検出手段により検出された電圧である請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記異常判定手段は、前記端子間電圧検出手段により検出された端子間電圧の変化率が所定の変化率以上のときに前記端子間電圧検出手段の異常を判定する手段である請求項１または２記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記異常判定手段は、前記端子間電圧検出手段により検出された端子間電圧が所定の電圧以下のときに前記端子間電圧検出手段の異常を判定する手段である請求項１または２記載の燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１または２記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池は、単電池が複数積層されてなる燃料電池スタックを有する電池であり、
前記各単電池の電圧を検出する単電池電圧検出手段を備え、
前記異常判定手段は、前記単電池電圧検出手段により検出された各単電池の電圧の総和と前記端子間電圧検出手段により検出された端子間電圧との差が所定値以上のときに前記端子間電圧検出手段の異常を判定する手段である
燃料電池システム。
【請求項６】
請求項１ないし５記載の燃料電池システムであって、
前記端子間電圧検出手段により検出された端子間電圧に基づいて前記異常判定手段により異常が判定された前記端子間電圧検出手段の前記異常からの復帰を判定する復帰判定手段を備え、
前記電圧制御手段は、前記異常判定手段により異常が判定された後所定時間内に前記復帰判定手段により前記端子間電圧検出手段の復帰が判定されたときには前記端子間電圧検出手段により検出された電圧に基づいて前記燃料電池の端子間電圧が前記設定された目標電圧になるよう前記電圧調整接続手段を制御し、前記異常判定手段により異常が判定された後所定時間内に前記復帰判定手段により前記端子間電圧検出手段の復帰が判定されないときには前記電圧調整接続手段による前記燃料電池の端子間電圧および前記蓄電手段の端子間電圧の調整を停止する手段である
燃料電池システム。
【請求項７】
前記復帰判定手段は、前記異常判定手段により前記端子間電圧検出手段の異常が判定される前に前記端子間電圧検出手段により検出された端子間電圧と前記異常判定手段により前記異常が判定された後に前記端子間電圧検出手段により検出された端子間電圧との差が所定の電圧差以内のときに前記異常からの復帰を判定する手段である請求項６記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記復帰判定手段は、前記端子間電圧検出手段により検出された端子間電圧が所定の電圧より大きいときに前記異常からの復帰を判定する手段である請求項６記載の燃料電池システム。
【請求項９】
請求項６記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池は、単電池が複数積層されてなる燃料電池スタックを有する電池であり、
前記各単電池の電圧を検出する単電池電圧検出手段を備え、
前記復帰判定手段は、前記単電池電圧検出手段により検出された各単電池の電圧の総和と前記端子間電圧検出手段により検出された端子間電圧との差が所定値より小さいときに前記異常からの復帰を判定する手段である
燃料電池システム。
【請求項１０】
請求項１ないし９いずれか記載の燃料電池システムを搭載し、前記負荷が走行用の発電電動機である自動車。
【請求項１１】
燃料の供給を受けて発電し発電電力を負荷に供給可能な燃料電池と、充放電可能な蓄電手段と、前記燃料電池から前記負荷への電力ラインと前記蓄電手段の出力端子とを接続すると共に前記燃料電池の端子間電圧および前記蓄電手段の端子間電圧を調整する電圧調整接続手段と、前記燃料電池の端子間電圧を検出する端子間電圧検出手段と、を備える燃料電池システムの制御方法であって、
（ａ）前記燃料電池に要求される要求電力に基づいて前記燃料電池の端子間電圧の目標電圧を設定し、
（ｂ）前記端子間電圧検出手段の異常を判定し、
（ｃ）前記端子間電圧検出手段の異常が判定されないときには前記端子間電圧検出手段により検出された電圧に基づいて前記燃料電池の端子間電圧が前記設定された目標電圧になるよう前記電圧調整接続手段を制御し、前記端子間電圧検出手段の異常が判定されたときには特定の電圧を前記端子間電圧検出手段により検出された電圧として用いて前記燃料電池の端子間電圧が前記設定された目標電圧になるよう前記電圧調整接続手段を制御する
燃料電池システムの制御方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の燃料電池システムの制御方法であって、
（ｄ）前記端子間電圧検出手段により検出された端子間電圧に基づいて前記端子間電圧検出手段の異常が判定された前記端子間電圧検出手段の前記異常からの復帰を判定し、
（ｅ）前記異常が判定された後所定時間内に前記端子間電圧検出手段の復帰が判定されたときには前記端子間電圧検出手段により検出された電圧に基づいて前記燃料電池の端子間電圧が前記設定された目標電圧になるよう前記電圧調整接続手段を制御し、前記異常が判定された後所定時間内に前記端子間電圧検出手段の復帰が判定されないときには前記電圧調整接続手段による前記燃料電池の端子間電圧および前記蓄電手段の端子間電圧の調整を停止する
燃料電池システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムおよびその制御方法並びに自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の燃料電池システムとしては、燃料電池と、バッテリと、燃料電池から負荷への電力ラインとバッテリの出力端子とを接続するＤＣ／ＤＣコンバータとを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この燃料電池システムでは、ＤＣ／ＤＣコンバータで燃料電池の端子間電圧とバッテリとの端子間電圧を調整し燃料電池の出力応答に遅れがあるときには足りない電力をバッテリから供給することにより、負荷に迅速に電力を供給している。
【特許文献１】特開２００２−１１８９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したシステムでは、電圧センサにより燃料電池の端子間電圧を検出し検出値に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータをフィードバック制御することにより燃料電池の端子間電圧を適切に制御している。こうした制御で電圧センサに断線などの異常が生じた場合にはＤＣ／ＤＣコンバータの制御ができなくなるためシステムの運転を停止させるのが一般的である。しかしながら、電圧センサの異常には瞬間的な断線など短時間で復帰する異常もあり、このような異常が生じたときにはシステムの運転を続けるほうが望ましい場合がある。従って、電圧センサに異常が生じたときには短時間で復帰する異常を考慮して対処する必要がある。
【０００４】
本発明の燃料電池システムおよびその制御方法並びに自動車は、燃料電池の端子間電圧を検出する端子間電圧検出手段に異常が生じたときに短時間で復帰する異常を考慮して対処することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の燃料電池システムおよびその制御方法並びに自動車は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明の燃料電池システムは、
燃料の供給を受けて発電する燃料電池からの発電電力を負荷に供給可能な燃料電池システムであって、
充放電可能な蓄電手段と、
前記燃料電池から前記負荷への電力ラインと  前記蓄電手段の出力端子とを接続すると共に前記燃料電池の端子間電圧および前記蓄電手段の端子間電圧を調整する電圧調整接続手段と、
前記燃料電池に要求される要求電力に基づいて前記燃料電池の端子間電圧の目標電圧を設定する目標電圧設定手段と、
前記燃料電池の端子間電圧を検出する端子間電圧検出手段と、
該端子間電圧検出手段により検出された端子間電圧に基づいて前記端子間電圧検出手段の異常を判定する異常判定手段と、
前記異常判定手段により前記端子間電圧検出手段の異常が判定されないときには前記端子間電圧検出手段により検出された電圧に基づいて前記燃料電池の端子間電圧が前記設定された目標電圧になるよう前記電圧調整接続手段を制御し、前記異常判定手段により前記端子間電圧検出手段の異常が判定されたときには特定の電圧を前記端子間電圧検出手段により検出された電圧として用いて前記燃料電池の端子間電圧が前記設定された目標電圧になるよう前記電圧調整接続手段を制御する電圧制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００７】
本発明の燃料電池システムでは、異常判定手段により端子間電圧検出手段の異常が判定されないときには端子間電圧検出手段により検出された電圧に基づいて燃料電池の端子間電圧が設定された目標電圧になるよう電圧調整接続手段を制御し、異常判定手段により端子間電圧検出手段の異常が判定されたときには特定の電圧を端子間電圧検出手段により検出された電圧として用いて燃料電池の端子間電圧が設定された目標電圧になるよう電圧調整接続手段を制御する。端子間電圧検出手段の異常が判定されたときには、特定の電圧を端子間電圧検出手段により検出された電圧として用いて燃料電池の端子間電圧が設定された目標電圧になるよう電圧調整接続手段を制御するので、電圧調整接続手段による燃料電池の端子間電圧および蓄電手段の端子間電圧の調整を停止させることなく適切に対処することができる。また、端子間電圧検出手段の異常が判定されないときには、端子間電圧検出手段により検出された電圧に基づいて燃料電池の端子間電圧が設定された目標電圧になるよう電圧調整接続手段を制御するので、異常が生じないときにも適切に対処することができる。
【０００８】
こうした本発明の燃料電池システムにおいて、前記特定の電圧は、前記異常判定手段により前記端子間電圧検出手段の異常が判定される前に前記端子間電圧検出手段により検出された電圧であるものとすることもできる。こうすれば、異常が判定されたときには、端子間電圧検出手段の異常が判定される前に端子間電圧検出手段により検出された電圧を用いて電圧調整手段を制御することができる。
【０００９】
また、本発明の燃料電池システムにおいて、前記異常判定手段は、前記端子間電圧検出手段により検出された端子間電圧の変化率が所定の変化率以上のときに前記端子間電圧検出手段の異常を判定する手段であるものとしたり、前記異常判定手段は、前記端子間電圧検出手段により検出された端子間電圧が所定の電圧以下のときに前記端子間電圧検出手段の異常を判定する手段であるものとしたり、前記燃料電池は、単電池が複数積層されてなる燃料電池スタックを有する電池であり、前記各単電池の電圧を検出する単電池電圧検出手段を備え、前記異常判定手段は、前記単電池電圧検出手段により検出された各単電池の電圧の総和と前記端子間電圧検出手段により検出された端子間電圧との差が所定値以上のときに前記端子間電圧検出手段の異常を判定する手段であるものとすることもできる。
【００１０】
さらに、本発明の燃料電池システムにおいて、前記端子間電圧検出手段により検出された端子間電圧に基づいて前記異常判定手段により異常が判定された前記端子間電圧検出手段の前記異常からの復帰を判定する復帰判定手段を備え、前記電圧制御手段は、前記異常判定手段により異常が判定された後所定時間内に前記復帰判定手段により前記端子間電圧検出手段の復帰が判定されたときには前記端子間電圧検出手段により検出された電圧に基づいて前記燃料電池の端子間電圧が前記設定された目標電圧になるよう前記電圧調整接続手段を制御し、前記異常判定手段により異常が判定された後所定時間内に前記復帰判定手段により前記端子間電圧検出手段の復帰が判定されないときには前記電圧調整接続手段による前記燃料電池の端子間電圧および前記蓄電手段の端子間電圧の調整を停止する手段であるものとすることもできる。端子間電圧検出手段の異常が判定された後の所定時間内に復帰が判定されたときには端子間電圧検出手段により検出された電圧に基づいて燃料電池の端子間電圧が設定された目標電圧になるよう電圧調整接続手段を制御するので、異常が所定時間内に復帰する異常であるときに電圧調整接続手段を停止させることなく適切に対処することができる。また、異常判定手段により異常が判定された後の所定時間内に復帰が判定されないときには電圧調整接続手段による燃料電池の端子間電圧および蓄電手段の端子間電圧の調整を停止するので、異常が所定時間内に復帰しないときにも適切に対処することができる。
【００１１】
こうした復帰判定手段を備える態様の本発明の燃料電池システムにおいて、前記復帰判定手段は、前記異常判定手段により前記端子間電圧検出手段の異常が判定される前に前記端子間電圧検出手段により検出された端子間電圧と前記異常判定手段により前記異常が判定された後に前記端子間電圧検出手段により検出された端子間電圧との差が所定の電圧差以内のときに前記異常からの復帰を判定する手段であるものとしたり、前記端子間電圧検出手段により検出された端子間電圧が所定の電圧より大きいときに前記異常からの復帰を判定する手段であるものとしたり、前記燃料電池は、単電池が複数積層されてなる燃料電池スタックを有する電池であり、前記各単電池の電圧を検出する単電池電圧検出手段を備え、前記復帰判定手段は、前記単電池電圧検出手段により検出された各単電池の電圧の総和と前記端子間電圧検出手段により検出された端子間電圧との差が所定値より小さいときに前記異常からの復帰を判定する手段であるものとすることもできる。
【００１２】
本発明の自動車は、上述したいずれかの態様の本発明の燃料電池システム、すなわち、基本的には、燃料の供給を受けて発電する燃料電池からの発電電力を負荷に供給可能な燃料電池システムであって、充放電可能な蓄電手段と、前記燃料電池から前記負荷への電力ラインと前記蓄電手段の出力端子とを接続すると共に前記燃料電池の端子間電圧および前記蓄電手段の端子間電圧を調整する電圧調整接続手段と、前記燃料電池に要求される要求電力に基づいて前記燃料電池の端子間電圧の目標電圧を設定する目標電圧設定手段と、前記燃料電池の端子間電圧を検出する端子間電圧検出手段と、該端子間電圧検出手段により検出された端子間電圧に基づいて前記端子間電圧検出手段の異常を判定する異常判定手段と、前記異常判定手段により前記端子間電圧検出手段の異常が判定されないときには前記端子間電圧検出手段により検出された電圧に基づいて前記燃料電池の端子間電圧が前記設定された目標電圧になるよう前記電圧調整接続手段を制御し、前記異常判定手段により前記端子間電圧検出手段の異常が判定されたときには特定の電圧を前記端子間電圧検出手段により検出された電圧として用いて前記燃料電池の端子間電圧が前記設定された目標電圧になるよう前記電圧調整接続手段を制御する電圧制御手段と、を備える燃料電池システムを搭載し、前記負荷が走行用の発電電動機であることを要旨とする。
【００１３】
本発明の自動車では、上述したいずれかの態様の本発明の燃料電池システムを搭載しているので、本発明の燃料電池システムが奏する効果、例えば、端子間電圧検出手段に異常が生じたときに電圧調整接続手段による燃料電池の端子間電圧および蓄電手段の端子間電圧の調整を停止させることなく適切に対処することができる効果などと同様の効果を奏することができる。
【００１４】
本発明の燃料電池システムの制御方法は、
燃料の供給を受けて発電し発電電力を負荷に供給可能な燃料電池と、充放電可能な蓄電手段と、前記燃料電池から前記負荷への電力ラインと前記蓄電手段の出力端子とを接続すると共に前記燃料電池の端子間電圧および前記蓄電手段の端子間電圧を調整する電圧調整接続手段と、前記燃料電池の端子間電圧を検出する端子間電圧検出手段と、を備える燃料電池システムの制御方法であって、
（ａ）前記燃料電池に要求される要求電力に基づいて前記燃料電池の端子間電圧の目標電圧を設定し、
（ｂ）前記端子間電圧検出手段の異常を判定し、
（ｃ）前記端子間電圧検出手段の異常が判定されないときには前記端子間電圧検出手段により検出された電圧に基づいて前記燃料電池の端子間電圧が前記設定された目標電圧になるよう前記電圧調整接続手段を制御し、前記端子間電圧検出手段の異常が判定されたときには特定の電圧を前記端子間電圧検出手段により検出された電圧として用いて前記燃料電池の端子間電圧が前記設定された目標電圧になるよう前記電圧調整接続手段を制御する
ことを要旨とする。
【００１５】
本発明の燃料電池システムでは、端子間電圧検出手段の異常が判定されないときには端子間電圧検出手段により検出された電圧に基づいて燃料電池の端子間電圧が設定された目標電圧になるよう電圧調整接続手段を制御し、端子間電圧検出手段の異常が判定されたときには特定の電圧を端子間電圧検出手段により検出された電圧として用いて燃料電池の端子間電圧が設定された目標電圧になるよう電圧調整接続手段を制御する。端子間電圧検出手段の異常が判定されたときには、特定の電圧を端子間電圧検出手段により検出された電圧として用いて燃料電池の端子間電圧が設定された目標電圧になるよう電圧調整接続手段を制御するので、電圧調整接続手段による燃料電池の端子間電圧および蓄電手段の端子間電圧の調整を停止させることなく適切に対処することができる。また、端子間電圧検出手段の異常が判定されないときには、端子間電圧検出手段により検出された電圧に基づいて燃料電池の端子間電圧が設定された目標電圧になるよう電圧調整接続手段を制御するので、異常が生じないときにも適切に対処することができる。
【００１６】
こうした本発明の燃料電池システムの制御方法において、（ｄ）前記端子間電圧検出手段により検出された端子間電圧に基づいて前記端子間電圧検出手段の異常が判定された前記端子間電圧検出手段の前記異常からの復帰を判定し、（ｅ）前記異常が判定された後所定時間内に前記端子間電圧検出手段の復帰が判定されたときには前記端子間電圧検出手段により検出された電圧に基づいて前記燃料電池の端子間電圧が前記設定された目標電圧になるよう前記電圧調整接続手段を制御し、前記異常が判定された後所定時間内に前記端子間電圧検出手段の復帰が判定されないときには前記電圧調整接続手段による前記燃料電池の端子間電圧および前記蓄電手段の端子間電圧の調整を停止するものとすることもできる。端子間電圧検出手段の異常が判定された後所定時間内に復帰が判定されたときには端子間電圧検出手段により検出された電圧に基づいて燃料電池の端子間電圧が設定された目標電圧になるよう電圧調整接続手段を制御するので、異常が所定時間内に復帰する異常であるときに電圧調整接続手段を停止させることなく適切に対処することができる。また、異常が判定された後所定時間内に復帰が判定されないときには電圧調整接続手段による燃料電池の端子間電圧および蓄電手段の端子間電圧の調整を停止するので、異常が所定時間内に復帰しないときにも適切に対処することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態としての燃料電池システムを搭載した電気自動車１０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車１０は、図示するように、水素高圧タンク２２から供給され循環ポンプ２６により循環される燃料ガスとしての水素ガスとエアコンプレッサ２８やアキュムレータ２４から切替バルブ５０を介して供給される空気中の酸素とにより発電する燃料電池３０と、燃料電池３０からの直流電力を三相交流電力に変換するインバータ３４と、インバータ３４により変換された三相交流電力により駆動しデファレンシャルギヤ１４を介して駆動輪１２に動力を出力する走行用モータ３６と、補機用の二次電池６０や車両に搭載された補機６２に燃料電池３０からの直流電力を低圧に変換して供給するＤＣ／ＤＣコンバータ５４と、車両全体をコントロールする電子制御ユニット７０とを備える。
【００１９】
燃料電池３０は、例えば固体高分子膜により形成された電解質膜とこの電解質膜を狭持するアノード電極およびカソード電極とからなる単セル３２をセル間の隔壁をなすセパレータと共に複数積層してなる燃料電池スタックにより構成されており、セパレータに形成されたガス流路を通じてアノード電極に供給された水素ガスとカソード電極に供給された空気による電気化学反応により発電する。燃料電池３０には、図示しないが、冷却媒体（例えば、冷却水）が循環可能な循環路が形成されており、この循環路内の冷却媒体の循環により燃料電池３０内の温度が適温（例えば、６５℃〜８５℃）に保持されるようになっている。
【００２０】
走行用モータ３６は、例えば、電動機として機能すると共に発電機として機能する周知の同期発電電動機として構成されており、運転者のアクセルペダル８３やブレーキペダル８５の踏み込み量や車速Ｖに応じて電動機として又は発電機として駆動する。
【００２１】
燃料電池３０からの電力ラインには、燃料電池３０からＤＣ／ＤＣコンバータ５４を介して２次電池６０への充電が可能な方向にダイオード５８が取り付けられており、２次電池６０が放電したり走行用モータ３６が発電したりしても燃料電池３０に逆電流が流れないようになっている。
【００２２】
電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に、処理プログラム等が記憶されたＲＯＭ７４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートとを備える。この電子制御ユニット７０には、燃料電池３０からインバータ３４への電力ラインに取り付けられた電圧センサ５２からの検出電圧Ｖｐや燃料電池３０の各単セル３２の端子間電圧を検出するセルモニタ５６からの各単セルの端子間電圧Ｖｃｅｌｌ，走行用モータ３６の回転子の位置を検出する回転位置検出センサ３６ａからの回転位置，シフトレバー８１のポジションを検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジション，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度ＡＰ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキポジションＢＰ，車両の走行速度を検出する車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。また、電子制御ユニット７０からは、循環ポンプ２６への駆動信号，エアコンプレッサ２８への駆動信号，インバータ３４へのスイッチング信号，ＤＣ／ＤＣコンバータ５４への直流電力変換信号，切替バルブ５０への切替信号，インバータ３４へのスイッチング信号などが出力ポートを介して出力されている。
【００２３】
次に、こうして構成された実施例の電気自動車１０の動作、特に電圧センサ５２に異常が発生していたときにＤＣ／ＤＣコンバータ５４を制御する動作について説明する。図２は、実施例の電子制御ユニット７０により実行されるＤＣ／ＤＣコンバータ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２４】
制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度ＡＰや車速センサ８８からの車速Ｖ，走行用モータ３６の回転数Ｎｍ，電圧センサ５２からの検出電圧Ｖｐ，異常判定フラグＦ，カウンタ値Ｃｔ，異常が判定される前にこの制御ルーチンが実行されたときに電圧センサ５２で検出された検出電圧Ｖｐｒｅなど処理に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、走行用モータ３６の回転数Ｎｍについては、実施例では、回転位置検出センサ３６ａによって検出される回転子の回転位置に基づいて算出されるものを入力するものとしたが、車速Ｖから換算するものとしてもよいし、走行用モータ３６の回転数を直接検出するセンサを取り付けてこのセンサにより検出されるものを入力するものとしてもよい。また、異常判定フラグＦは、初期値として値０が設定され、このルーチンにより電圧センサ５２に異常が発生したときに値１が設定される。また、カウンタ値Ｃｔは、初期値として値０が設定され、電圧センサ５２の異常が判定されると本制御ルーチンを実行するたびに値１が加算され、異常から復帰すると値０に設定される。したがって、このカウンタ値Ｃｔと本制御ルーチンが１回実行するのに必要な時間（例えば、８ｍｓｅｃ）との積が電圧センサ５２に異常が発生してからの経過時間となる。異常判定前の検出電圧Ｖｐｒｅは、実施例では、異常判定フラグＦに値０が設定されているときには前回この制御ルーチンが実行されたときに電圧センサ５２により検出された検出電圧を読み込み、異常判定フラグＦに値１が設定されているときには異常判定フラグＦに初めて値１がセットされたときに読み込んだ前回の電圧センサ５２により検出された検出電圧を読み込むものとした。
【００２５】
続いて、読み込んだアクセル開度ＡＰと車速Ｖに基づいて走行用モータ３６から出力すべきモータトルクＴｍ＊と、設定したモータトルクＴｍ＊に走行用モータ３６の回転数Ｎｍを乗じたものに補機６２が要求する要求電力Ｐａ＊と２次電池６０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊と損失Ｌｏｓｓとを加えて車両が要求する要求電力Ｐ＊を設定する（ステップＳ１１０）。ここで、モータトルクＴｍ＊は、実施例では、アクセル開度ＡＰと車速Ｖと要求トルクＴ＊との関係を予め設定してモータトルク設定マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度ＡＰと車速Ｖとを与えることにより、モータトルク設定マップから対応するモータトルクＴｍ＊を導出して設定するものとした。モータトルク設定マップの一例を図３に示す。
【００２６】
次に、設定した要求電力Ｐ＊に基づいて燃料電池３０から出力すべき目標電圧Ｖｒｅｑを設定する（ステップＳ１２０）。ここで、目標電圧Ｖｒｅｑは、実施例では、要求電力Ｐ＊と燃料電池３０の出力電流Ｉｆｃとの関係を予め設定して出力電流設定マップとしてＲＯＭ７４に記憶すると共に出力電流Ｉｆｃと目標電圧Ｖｒｅｑとの関係を予め設定して目標電圧設定マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、出力電流設定マップから要求電力Ｐ＊に対応する出力電流Ｉｆｃを導出すると共に目標電圧設定マップから導出された出力電流Ｉｆｃに対応する目標電圧Ｖｒｅｑを導出して設定するものとした。出力電流設定マップの一例を図４に示し、目標電圧設定マップの一例を図５に示す。
【００２７】
続いて、異常判定フラグＦが値０であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。異常判定フラグＦが値０のときには、前回制御ルーチンを実行したときに電圧センサ５２の異常が判定されていないので、次に、電圧センサ５２に異常が発生しているか否かを判定する（ステップＳ１４０）。ここで、電圧センサ５２の異常の判定は、前回制御ルーチンを実行した際に電圧センサ５２で検出された電圧、即ち、異常の判定が行われる前に検出された検出電圧ＶｐｒｅとステップＳ１００で入力された検出電圧Ｖｐとから燃料電池３０の端子間電圧の時間変化率を導出し、この時間変化率が異常の発生していないときに想定される変化率より大きいときに行うものとした。これは、電圧センサ５２に断線などの異常が発生すると電圧センサ５２で検出される検出電圧Ｖｐが異常の判定が行われる前の検出電圧Ｖｐｒｅから急激に減少し、例えば値０になることに基づく。
【００２８】
ステップＳ１４０の処理で電圧センサ５２の異常が判定されないときには、ステップＳ１００で入力された検出電圧Ｖｐと目標電圧Ｖｒｅｑとに基づいて式（１）により燃料電池３０の端子間電圧の電圧指令Ｖ＊を計算する（ステップＳ１７０）。ここで、式（１）は、燃料電池３０の端子間電圧を目標電圧Ｖｒｅｑにするためのフィードバック制御における関係式であり、式（１）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインであり、右辺第４項の「ｋ３」は微分項のゲインである。
【００２９】
V*＝前回V*＋k1(Vreq−Vp)＋k2∫(Vreq−Vp)dt＋k3・d(Vreq−Vp)/dt＋  …（１）
【００３０】
こうして電圧指令Ｖ＊を設定すると、燃料電池３０の端子間電圧が電圧指令Ｖ＊になるようＤＣ／ＤＣコンバータを制御し（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了する。このように電圧センサ５２の異常が判定されないときには、電圧センサ５２により検出された検出電圧Ｖｐに基づいて燃料電池３０の端子間電圧が目標電圧ＶｒｅｑになるようＤＣ／ＤＣコンバータ５４を制御するので、異常が生じないときに適切に対処することができる。
【００３１】
一方、ステップＳ１４０の処理で電圧センサ５２に異常が生じていると判定されると、異常判定フラグＦを値１に設定するとともにカウンタ値Ｃｔに値１を加算する（ステップＳ１５０）と共に検出電圧Ｖｐとして異常が判定される前の検出電圧Ｖｐｒｅを設定し（ステップＳ１６０）、ステップＳ１７０以降の処理を実行し、本制御ルーチンを終了する。ステップＳ１６０の処理で検出電圧Ｖｐとして異常が判定される前の検出電圧Ｖｐｒｅを設定するのは、電圧センサ５２に断線などの異常が生じると検出電圧Ｖｐが実際の燃料電池３０の端子間電圧より大幅に小さくなるので、ステップＳ１７０の処理でステップＳ１００で入力された検出電圧Ｖｐを用いて電圧指令Ｖ＊を設定すると式（１）中の右辺第２項および第３項が大きくなりＤＣ／ＤＣコンバータ５４による制御ができなくなることに基づく。そのため、検出電圧Ｖｐとして異常が判定される前の検出電圧Ｖｐｒｅを用いて電圧指令Ｖ＊を設定することにより、電圧センサ５２の異常が生じたときに実際の燃料電池３０の端子間電圧に近い値を検出電圧Ｖｐとして用いて電圧指令Ｖ＊を設定することができる。この結果、電圧センサ５２に異常が生じてもＤＣ／ＤＣコンバータ５４の制御を停止させずに燃料電池３０の端子間電圧が目標電圧ＶｒｅｑになるようＤＣ／ＤＣコンバータ５４を制御することができる。
【００３２】
一方、ステップＳ１３０で異常判定フラグＦが値０でないと判定されたとき、即ち、前回制御ルーチンを実行したときに電圧センサ５２の異常が判定されているときには、続いて、電圧センサ５２が異常から復帰しているか否かを判定する（ステップＳ２００）。ここで、復帰の判定は、異常が判定される前の検出電圧ＶｐｒｅとステップＳ１００で入力された検出電圧Ｖｐとの差を算出し、この差が所定値以内であるとき電圧センサ５２が異常から復帰しているものとした。これは、電圧センサ５２が異常から復帰すると異常が発生したときに大幅に小さくなった検出電圧Ｖｐが通常制御に用いられる電圧、即ち、異常が判定される前の検出電圧Ｖｐｒｅから所定値以内のＤＣ／ＤＣコンバータ５４で制御可能な電圧に戻ることに基づく。
【００３３】
ステップＳ２００の処理で電圧センサ５２が異常から復帰していると判定されると、異常判定フラグＦとカウンタ値Ｃｔとを共に値０に設定し（ステップＳ２１０）、電圧センサ５２で検出された検出電圧Ｖｐを用いてステップＳ１７０の以降処理を実行し、本制御ルーチンを終了する。このように、電圧センサ５２が異常から復帰しているときには、電圧センサ５２で検出された検出電圧Ｖｐを用いて端子間電圧指令Ｖ＊を設定するので、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４を適切に制御することができる。
【００３４】
一方、ステップＳ２００の処理で電圧センサ５２が異常から復帰していないと判定されると、異常が例えば０．１秒や０．３秒程度の瞬断であると判定するためのカウンタ値である閾値Ｃｔ＿０よりカウンタ値Ｃｔが小さいか否かを判定し（ステップＳ２２０）、カウンタ値Ｃｔが閾値Ｃｔ＿０より小さければ、異常から復帰する可能性がありＤＣ／ＤＣコンバータ５４を停止させず制御を続けたほうがよいと判断して、カウンタ値Ｃｔに値１を加算する（ステップＳ２３０）と共に検出電圧Ｖｐに異常が判定される前の検出電圧Ｖｐｒｅを設定し（ステップＳ２４０）、ステップＳ１７０以降の処理を実行し本制御ルーチンを終了する。このように、電圧センサ５２が異常から復帰していないときでも異常から復帰する可能性があると判断したときには、検出電圧Ｖｐとして異常が判定される前の検出電圧Ｖｐｒｅを設定して電圧指令Ｖ＊を設定するので、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４の制御を続けることができる。
【００３５】
また、ステップＳ２２０の処理でカウンタ値Ｃｔが閾値Ｃｔ＿０より大きいと判定されると、異常は瞬断ではなく復帰することができないと判断して、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４の停止制御を行い（ステップＳ２５０）、本制御ルーチンを終了する。このように、異常から復帰する可能性がないときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４の制御を停止させることができる。
【００３６】
以上説明した実施例の電気自動車１０によれば、電圧センサ５２の異常が判定されているときには、検出電圧Ｖｐとして異常が判定される前に電圧センサ５２で検出された検出電圧Ｖｐｒｅを用いてＤＣ／ＤＣコンバータ５４への電圧指令Ｖ＊を設定するので、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４の制御を停止させることなく燃料電池３０の端子間電圧が目標電圧ＶｒｅｑになるようＤＣ／ＤＣコンバータ５４を制御することができる。また、電圧センサ５２の異常が判定されていないときには、検出電圧Ｖｐを用いてＤＣ／ＤＣコンバータ５４への電圧指令Ｖ＊を設定するので、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４を適切に制御することができる。一方、電圧センサ５２が異常から復帰したときには、検出電圧Ｖｐを用いてＤＣ／ＤＣコンバータ５４への電圧指令Ｖ＊を設定するので、電圧センサ５２の瞬断など異常が所定時間経過すると復帰するものであってもＤＣ／ＤＣコンバータ５４の制御を停止させることなく適切に行うことができる。そして、電圧センサ５２が異常から復帰しないときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４の制御を停止させることができる。
【００３７】
実施例の電気自動車１０では、電圧センサ５２の異常が判定されたときには異常が判定される前に電圧センサ５２で検出された検出電圧Ｖｐｒｅを用いて電圧指令Ｖ＊を設定するものとしたが、ステップＳ１００で入力された検出電圧Ｖｐと別の値を用いればよいので、燃料電池３０を運転したときに想定される燃料電池３０の端子間電圧の下限電圧値など予め設定した他の電圧値を用いるものとしてもよい。
【００３８】
実施例の電気自動車１０では、異常の判定が行われる前に検出された検出電圧ＶｐｒｅとステップＳ１００で入力された検出電圧Ｖｐとから算出される燃料電池３０の端子間電圧の時間変化率が異常の発生していないときに想定される変化率より大きいときに電圧センサ５２の異常を判定するものとしたが、電圧センサ５２の異常が判定できるならどのような方法を用いてもよく、例えば、検出電圧Ｖｐが燃料電池３０を運転したときに想定される燃料電池３０の端子間電圧の下限値より小さいときに異常を判定するもとしたり、検出電圧Ｖｐとセルモニタ５６で検出された燃料電池３０の各単セル３２の端子間電圧Ｖｃｅｌｌの総和との差が所定値を超えているときに異常と判定するものとしてもよい。
【００３９】
実施例の電気自動車１０では、異常が判定される前の検出電圧ＶｐｒｅとステップＳ１００で入力された検出電圧Ｖｐとの差が所定値以内であるとき電圧センサ５２が異常から復帰していると判定するものとしたが、電圧センサ５２の異常からの復帰が判定できるならどのような方法を用いてもよく、例えば、検出電圧Ｖｐが燃料電池３０を運転したときに想定される燃料電池３０の端子間電圧の下限値より大きいときに復帰を判定するもとしたり、検出電圧Ｖｐとセルモニタ５６で検出された燃料電池３０の各単セル３２の端子間電圧Ｖｃｅｌｌの総和との差が所定値以内のときに復帰を判定するものとしてもよい。
【００４０】
実施例の電気自動車１０では、燃料電池３０として水素高圧タンク２２から供給される水素により発電する固体高分子型の燃料電池を搭載するものとしたが、炭化水素系の燃料を水素リッチな燃料ガスに改質して燃料電池３０に供給する改質器を備えるタイプの固体高分子型の燃料電池を搭載するものとしてもよく、固体高分子型の燃料電池とは異なるタイプの燃料電池を搭載するものとしてもかまわない。
【００４１】
実施例の電気自動車１０では、一つの走行用モータ３６を用いるものとして構成したが、駆動輪１２に内蔵される二つのホイールインモータを用いる構成としてもよく、また、異なる車軸、即ち前輪の車軸と後輪の車軸に異なるモータを取り付ける構成としてもよいのは勿論である。
【００４２】
そして更にまた、上述した実施例では、燃料電池システムを電気自動車１０に搭載した場合を例示したが、この燃料電池システムを列車や航空機等の輸送機器に適用してもよいし、家庭や工場等に設置されるコジェネレーションシステムに組み入れてもよい。いずれの場合も上述した実施例と同様の効果が得られる。
【００４３】
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施例である燃料電池システムを搭載した電気自動車１０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】実施例の電子制御ユニット７０により実行されるＤＣ／ＤＣコンバータ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】モータトルク設定マップの一例を示す説明図である。
【図４】出力電流設定マップの一例を示す説明図である。
【図５】目標電圧設定マップの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  電気自動車、１２  駆動輪、１４  デファレンシャルギヤ、２２  水素高圧タンク、２４  アキュムレータ、２６  循環ポンプ、２８  エアコンプレッサ、３０  燃料電池、３２  単セル、３４  インバータ、３６  走行用モータ、３６ａ  回転位置センサ、５２  電圧センサ、５４  ＤＣ／ＤＣコンバータ、５６  セルモニタ、５８  ダイオード、６０  ２次電池、６２  補機、７０  電子制御ユニット、７２  ＣＰＵ、７４  ＲＯＭ、７６  ＲＡＭ、８１  シフトレバー、８２  シフトポジションセンサ、８３  アクセルペダル、８４  アクセルペダルポジションセンサ、８５  ブレーキペダル、８６  ブレーキペダルポジションセンサ、８８  車速センサ。
【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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