(57)【要約】【課題】  電荷が蓄積されている状態を保ちつつ、キャパシタの性能の劣化を抑制する。【解決手段】  ＥＣＵは、イグニッションスイッチがオフされ（Ｓ１００にてＹＥＳ）、電荷蓄積時間が予め定められた時間を経過し、かつ車両の走行距離が予め定められた距離を越えた場合（Ｓ２００にてＹＥＳ）、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタブロックを変更するステップ（Ｓ３００）と、第１キャパシタブロックおよび第２キャパシタブロックのうち、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタブロックを電荷蓄積状態に保ち、他方のキャパシタブロックを放電させて、電荷放出状態にするステップ（Ｓ６００，Ｓ７００）とを含む、プログラムを実行する。【選択図】        図３
2005130672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のキャパシタを搭載した車両の制御装置であって、
前記複数のキャパシタのうちの一部のキャパシタを電荷放出状態に保ちつつ、残りのキャパシタを電荷蓄積状態に保つように、前記キャパシタを制御するための制御手段と、
前記電荷蓄積状態に保たれる期間を検知するための検知手段と、
前記期間に関する予め定められた条件に基づいて、前記電荷蓄積状態に保たれるキャパシタを変更するための変更手段とを含む、車両の制御装置。
【請求項２】
前記変更手段は、前記期間が予め定められた時間だけ経過した場合に、前記電荷蓄積状態に保たれるキャパシタを変更するための手段を含む、請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
前記キャパシタは、車両システムの作動中に発生した電荷が蓄積されるキャパシタであり、
前記変更手段は、前記期間が前記車両が予め定められた距離を走行するのに相当する期間だけ経過した場合に、前記電荷蓄積状態に保たれるキャパシタを変更するための手段を含む、請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項４】
前記制御装置は、車両システムの作動に対する運転者の停止要求を検知するための手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記停止要求が検知された場合に、前記一部のキャパシタを放電するように前記キャパシタを制御するための手段を含む、請求項１ないし３に記載の車両の制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記一部のキャパシタの蓄電量が無くなるまで放電するように、前記キャパシタを制御するための手段を含む、請求項１ないし４のいずれかに記載の車両の制御装置。
【請求項６】
前記車両には、機器と、前記機器のイニシャル処理を実施するためのイニシャル手段とが搭載され、
前記制御装置は、前記電荷蓄積状態に保たれるキャパシタに蓄積されている電荷で、前記イニシャル手段に前記機器のイニシャル処理を実施させるように、前記キャパシタを制御するためのイニシャル制御手段をさらに含む、請求項１ないし５のいずれかに記載の車両の制御装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記車両システムの作動に対する運転者の起動要求を検知するための手段をさらに含み、
前記イニシャル制御手段は、前記起動要求が検知された場合に、前記電荷蓄積状態に保たれるキャパシタに蓄積された電荷で、前記イニシャル手段に前記機器のイニシャル処理を実施させるように、前記キャパシタを制御するための手段を含む、請求項６に記載の車両の制御装置。
【請求項８】
前記車両には、前記電荷蓄積状態に保たれるキャパシタの温度を上昇させるための昇温手段が搭載され、
前記制御手段は、前記一部のキャパシタを放電させて、前記昇温手段に電気エネルギを供給するように、前記キャパシタを制御するための昇温制御手段を含む、請求項１ないし７のいずれかに記載の車両の制御装置。
【請求項９】
前記制御装置は、
前記電荷蓄積状態に保たれるキャパシタの温度を検知するための手段と、
前記検知した温度が予め定められた温度よりも低いか否かを判別するための手段とをさらに含み、
前記昇温制御手段は、前記検知した温度が予め定められた温度よりも低い場合に、前記一部のキャパシタを放電させて、前記昇温手段に電気エネルギを供給するように前記キャパシタを制御するための手段を含む、請求項８に記載の車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の制御装置に関し、特に、複数のキャパシタを搭載した車両において、キャパシタの電荷蓄積状態を制御する車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題の対策として、燃料電池車が注目されている。このような燃料電池車には、発電装置である燃料電池に加えて、燃料電池から駆動源である電動機への電気エネルギ供給を補助するため、蓄電機構としてのキャパシタ（コンデンサ）が搭載されているものがある。このキャパシタは、回生制動時などに発電された電荷を蓄積する。蓄積された電荷は、たとえば燃料電池を暖める（以下、燃料電池を暖めることを暖機という）ために消費されたり、燃料電池のイニシャル処理（燃料電池のポンプ作動、センサ、電磁弁の始動時制御をコンピュータが行うこと。暖機を含む。）に利用されたり、車両の発進時にモータに供給される。
【０００３】
特開２００１−３２５９７７号公報（特許文献１）は、キャパシタに蓄積された電荷により、燃料電池を暖める燃料電池車を開示する。特許文献１に開示された燃料電池車は、複数のキャパシタと、燃料電池と、冷却水を燃料電池に循環させる冷却水通路と、冷却水通路内の冷却水を加熱して燃料電池に循環させるヒータと、冷却水温度を検出する水温センサとを含む。ヒータの一端は制御回路を介してキャパシタに接続され、他端は制御回路を介してスイッチ回路に接続されており、スイッチ回路のスイッチのオン／オフにより燃料電池および／又はキャパシタから電荷が放出されて、冷却水を過熱する。制御回路は、コントローラによって制御され、ヒータへ供給される電圧値を調整する。主電源がオンされ、燃料電池が運転できる温度に達していない場合、コントローラがスイッチ回路のスイッチをオンし、キャパシタを放電させてヒータに電気エネルギを供給して冷却水を加熱し、燃料電池を暖める。このとき、キャパシタは、その蓄電量が予め定められた値以下、あるいはゼロになるまで放電させられる。
【０００４】
この公報に開示された燃料電池車によると、燃料電池の運転開始前に、キャパシタの電荷で冷却水を加熱して、燃料電池の温度を運転開始可能な温度まで温めることができる。
【特許文献１】特開２００１−３２５９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の公報に開示された燃料電池車においては、燃料電池の運転開始時に、キャパシタに蓄積された電荷で冷却水を温めるために、燃料電池の運転停止後も、キャパシタに常時電荷を蓄積しておく必要がある。しかしながら、図８（Ａ）および（Ｂ）に示すように、キャパシタは、長時間にわたる電荷の蓄積により、静電容量が低下するとともに、内部抵抗が増加して、性能が劣化する傾向がある。したがって、燃料電池の運転を停止している期間中にも、キャパシタの劣化が進行してしまうという問題点があった。
【０００６】
本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、電荷が蓄積されている状態を保ちつつ、キャパシタの性能の劣化を抑制することができる車両の制御装置を提供することである。また、本発明の目的は、キャパシタの温度低下を抑制し、キャパシタの性能の低下を回避することができる車両の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明に係る車両の制御装置は、複数のキャパシタを搭載した車両を制御する。この制御装置は、複数のキャパシタのうちの一部のキャパシタを電荷放出状態に保ちつつ、残りのキャパシタを電荷蓄積状態に保つように、キャパシタを制御するための制御手段と、電荷蓄積状態に保たれる期間を検知するための検知手段と、期間に関する予め定められた条件に基づいて、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタを変更するための変更手段とを含む。
【０００８】
第１の発明によると、制御手段は、複数のキャパシタのうちの一部のキャパシタを電荷放出状態に保ちつつ、残りのキャパシタを電荷蓄積状態に保つように、キャパシタの電力状態を制御する。検知手段は、電荷蓄積状態に保たれる期間を検知する。変更手段は、期間に関する予め定められた条件に基づいて、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタを変更する。これにより、一部のキャパシタが電荷放出状態に保たれるため、電荷放出状態に保たれたキャパシタの電圧値が低下し、電荷の蓄積による性能の劣化が抑制される。このとき、残りのキャパシタは電荷蓄積状態が保たれているため、蓄積された電荷を、たとえば燃料電池車に搭載された燃料電池の暖機に利用したり、ハイブリッド自動車に搭載されたエンジンの暖機に利用したりすることができる。また、燃料電池、ハイブリッド自動車の運転開始時の駆動モータに供給して車両の走行性を満足させることができる。電荷蓄積状態に保たれるキャパシタは、たとえば電荷蓄積状態に保たれる期間が予め定められた時間を経過したり、車両が予め定められた距離を走行するのに相当する期間だけ経過したりすると変更される。これにより、全てのキャパシタに電荷を常時蓄積する場合に比べて、キャパシタが電荷蓄積状態に保たれる期間が平均的に短くなる。その結果、電荷が蓄積されている状態を保ちつつ、キャパシタの性能の劣化を抑制することができる車両の制御装置を提供することができる。
【０００９】
第２の発明に係る車両の制御装置においては、第１の発明の構成に加え、変更手段は、期間が予め定められた時間だけ経過した場合に、蓄積状態に保たれるキャパシタを変更するための手段を含む。
【００１０】
第２の発明によると、変更手段は、電荷蓄積状態に保たれる期間が予め定められた時間だけ経過した場合に、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタを変更する。これにより、各キャパシタの蓄積期間を抑制することができる。
【００１１】
第３の発明に係る車両の制御装置においては、第１の発明の構成に加え、キャパシタは、車両システムの作動中に発生した電荷が蓄積されるキャパシタである。変更手段は、期間が車両が予め定められた距離を走行するのに相当する期間だけ経過した場合に、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタを変更するための手段を含む。
【００１２】
第３の発明によると、キャパシタには、車両システムの作動中に発生した電荷が蓄積される。変更手段は、電荷蓄積状態に保たれる期間が車両が予め定められた距離を走行するのに相当する期間だけ経過した場合に、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタを変更する。これにより、各キャパシタの蓄積期間を抑制することができる。
【００１３】
第４の発明に係る車両の制御装置においては、第１ないし第３の発明の構成に加え、制御装置は、車両システムの作動に対する運転者の停止要求を検知するための手段をさらに含む。制御手段は、停止要求が検知された場合に、一部のキャパシタを放電するようにキャパシタを制御するための手段を含む。
【００１４】
第４の発明によると、たとえば運転者が車両スタートスイッチをオフにし、車両システムの作動に対する停止要求が検知されると、制御手段は、一部のキャパシタを放電するようにキャパシタを制御する。これにより、車両システムが作動しない状態にあり、キャパシタに大きな電荷を蓄えておく必要がない場合に、一部のキャパシタを放電し、キャパシタが電荷蓄積状態に保たれる期間を抑制することができる。
【００１５】
第５の発明に係る車両の制御装置においては、第１ないし第４の発明の構成に加え、制御手段は、一部のキャパシタの蓄電量が無くなるまで放電するように、キャパシタを制御するための手段を含む。
【００１６】
第５の発明によると、制御手段は、一部のキャパシタの蓄電量が無くなるまで放電するように、キャパシタを制御する。これにより、キャパシタの蓄電量をゼロにし、放電されたキャパシタの劣化を抑制することができる。
【００１７】
第６の発明に係る車両の制御装置においては、第１ないし第５の発明の構成に加え、車両には、機器と、機器のイニシャル処理を実施するためのイニシャル手段とが搭載されている。制御装置は、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタの電荷で、イニシャル手段に機器のイニシャル処理を実施させるように、キャパシタを制御するためのイニシャル制御手段をさらに含む。
【００１８】
第６の発明によると、イニシャル制御手段は、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタの電荷で、イニシャル手段に機器のイニシャル処理を実施させるように、キャパシタを制御する。これにより、たとえば、この機器が燃料電池である場合は、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタの電荷で、燃料電池のイニシャル処理を行なうことができる。また、この機器がエンジンである場合は、エンジンの冷却液を暖めて、エンジンの昇温を補助することができる。なお、イニシャル手段には、機器を暖めるための加熱手段が含まれる。
【００１９】
第７の発明に係る車両の制御装置においては、第６の発明の構成に加え、制御装置は、車両システムの作動に対する運転者の起動要求を検知するための手段をさらに含む。イニシャル制御手段は、起動要求が検知された場合に、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタの電荷で、イニシャル手段に機器のイニシャル処理を実施させるように、キャパシタを制御するための手段を含む。
【００２０】
第７の発明によると、たとえば運転者が車両スタートスイッチをオンにし、車両システムの作動に対する起動要求が検知されると、イニシャル制御手段は、蓄積状態に保たれるキャパシタの電荷で、イニシャル手段に機器のイニシャル処理を実施させるように、キャパシタを制御する。これにより、たとえば、この機器が燃料電池である場合は、運転者の車両システムの作動に対する起動要求があった場合に、燃料電池のイニシャル処理を行なうことができる。また、この機器がエンジンである場合は、運転者の車両に対する起動要求があった場合に、エンジンの冷却液を暖めて、エンジンの昇温を補助することができる。
【００２１】
第８の発明に係る車両の制御装置においては、第１ないし第７の発明の構成に加え、車両には、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタの温度を上昇させるための昇温手段が搭載されている。制御手段は、一部のキャパシタを放電させて、昇温手段に電気エネルギを供給するようにキャパシタを制御するための昇温制御手段を含む。
【００２２】
第８の発明によると、制御手段は、一部のキャパシタを放電させて、昇温手段に電気エネルギを供給するようにキャパシタを制御する。キャパシタは、その温度低下に伴い、内部抵抗が上昇したり、静電容量が低下するなど性能が低下する傾向があるが、第８の発明により、放電されるキャパシタの電気エネルギを利用して、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタの温度を上昇させ、キャパシタの温度低下を抑制し、キャパシタの性能の低下を回避することができる。
【００２３】
第９の発明に係る車両の制御装置においては、第８の発明の構成に加え、制御装置は、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタの温度を検知するための手段と、検知した温度が予め定められた温度よりも低いか否かを判別するための手段とをさらに含む。昇温制御手段は、検知した温度が予め定められた温度よりも低い場合に、一部のキャパシタを放電させて、昇温手段に電気エネルギを供給するようにキャパシタを制御するための手段を含む。
【００２４】
第９の発明によると、昇温制御手段は、検知した温度が予め定められた温度よりも低い場合に、一部のキャパシタを放電させて、昇温手段に電気エネルギを供給するようにキャパシタを制御する。キャパシタは、氷点下以下の極低温時において、内部抵抗が急上昇したり、静電容量が急低下するなど性能が著しく低下する傾向がある。しかしながら、検知した温度が予め定められた温度よりも低い場合に、放電されるキャパシタの電気エネルギを利用して、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタの温度を上昇させるため、キャパシタの温度低下を抑制し、キャパシタの性能の低下を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２６】
図１を参照して、本実施の形態に係る制御装置を搭載した燃料電池車について説明する。この燃料電池車は、燃料電池１００と、第１キャパシタブロック２００と、第２キャパシタブロック２０２と、駆動用インバータ３００と、駆動用モータ４００と、高圧補機インバータ５００と、補機モータ６００と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）７００とを含む。本実施の形態に係る制御装置は、ＥＣＵ７００が実行するプログラムにより実現される。
【００２７】
燃料電池１００は、水素タンク（図示せず）に貯蔵された水素と、空気中の酸素を化学反応させて発電する。なお、燃料電池１００は、周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰返さない。燃料電池１００には、暖機用ヒータ１０２が設けられている。暖機用ヒータ１０２は、システムスタートスイッチ１０００が運転者によりオンされた場合にキャパシタから、高圧補機インバータ５００を介して電荷（電気エネルギ）の供給を受け、イニシャル処理として、燃料電池１００を直接暖め、暖機する。なお、燃料電池１００を暖機する方法は、直接暖める方法に限られず、燃料電池１００内を循環させられる冷却水を暖めたり、燃料電池１００に供給される空気を暖めたりしてもよく、燃料電池１００以外の機器を暖めてもよい。また、システムスタートスイッチ１０００が運転者によりオンされた場合に、燃料電池１００起動用の補機（エアポンプ、水素ポンプ、センサ、ガス制御弁）など、車両システムのエネルギー発生源を起動するための機器のイニシャル処理を実施してもよい。
【００２８】
また、本実施の形態に係る制御装置が搭載される車両は、燃料電池車に限られず、燃料電池の代わりに、エンジンと駆動用モータを搭載したハイブリッド車や、エンジン単体の車両であってもよい。この場合、暖機用ヒータ１０２は、エンジンを昇温させるが、エンジンを昇温させる方法は、冷却液（または潤滑油）を暖めるなど、一般的な方法を利用すればよく、ここではその詳細な説明は繰返さない。また、エンジン以外の機器（たとえば触媒）を暖めてもよい。さらに、システムスタートスイッチ１０００が運転者によりオンされた場合に、エンジンの起動用補機（スタータモータ、冷却液の加熱、潤滑油の循環ポンプ）など、車両システムのエネルギ発生源を起動するための機器のイニシャル処理を実施してもよい。
【００２９】
第１キャパシタブロック２００および第２キャパシタブロック２０２は、複数のセル（キャパシタ）を直列に接続して構成されている。第１キャパシタブロック２００および第２キャパシタブロック２０２は、ＥＣＵ７００により個別に制御される。一般的に、キャパシタは、その温度が氷点下のような極低温になると、図２（Ａ）に示すように、静電容量が急低下するとともに、図２（Ｂ）に示すように、内部抵抗が急上昇し、性能が著しく低下する。この極低温時における性能の低下を防ぐため、各キャパシタブロックには、図１に示すように、各キャパシタブロックの温度を上昇させるキャパシタ用ヒータ２０４およびキャパシタ用ヒータ２０６が設けられている。キャパシタ用ヒータ２０４は、システムスタートスイッチ１０００が運転者によりオフされた場合に、第１キャパシタブロック２００の温度が予め定められた温度より低いと、第２キャパシタブロック２０２から電気エネルギの供給を受け、発熱して第１キャパシタブロック２００の温度を上昇させる。同様に、キャパシタ用ヒータ２０６は、システムスタートスイッチ１０００が運転者によりオフされた場合に、第２キャパシタブロック２０２の温度が予め定められた温度より低いと、第１キャパシタブロック２００から電気エネルギの供給を受け、発熱して第２キャパシタブロック２０２の温度を上昇させる。また、放電抵抗２０８および放電抵抗２１０が、第１キャパシタブロック２００および第２キャパシタブロック２１０のそれぞれに対応して設けられている。この放電抵抗２０８および放電抵抗２１０の動作については後で詳述する。なお、本実施の形態は、キャパシタを、第１キャパシタブロック２００および第２キャパシタブロック２０２の２つに分けているが、キャパシタブロックの数はこれに限られない。したがって、キャパシタ用ヒータの数も２つに限られない。
【００３０】
駆動用インバータ３００は、燃料電池１００、第１キャパシタブロック２００および第２キャパシタブロック２０２から供給される直流電力を交流電力に変換し、駆動用モータ４００を駆動させる。駆動用モータ４００は三相交流モータであり、この駆動用モータ４００の駆動力により、燃料電池車が走行する。また、回生制動時には、車輪（図示せず）により駆動用モータ４００が駆動され、駆動用モータ４００が発電機として作動する。これにより駆動用モータ４００は、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生ブレーキとして作用することになる。駆動用モータ４００により発電された電気エネルギは、駆動用インバータ３００により交流電力から直流電力に変換されて、第１キャパシタブロック２００および第２キャパシタブロック２０２に蓄えられる。
【００３１】
高圧補機インバータ５００は、燃料電池１００、第１キャパシタブロック２００および第２キャパシタブロック２０２から供給された直流電力を交流電力に変換し、補機モータ６００を駆動させる。また、システムスタートスイッチ１０００が運転者によりオンされた場合には、暖機用ヒータ１０２に電気エネルギを供給し、燃料電池１００を暖機させる。補機モータ６００は三相交流モータである。補機モータ６００は、燃料電池１００に供給される空気を送り込む燃料循環ポンプ（図示せず）、エアポンプ（図示せず）、エアコンユニットのコンプレッサ（図示せず）、車両に搭載された補機類を冷却する冷却水を送り込むウォータポンプ（図示せず）などの補機類に連結されており、高圧補機インバータ５００を介して電気エネルギの供給を受け駆動する。なお、補機モータ６００が連結されている補機類は、燃料循環ポンプ、エアポンプ、コンプレッサ、ウォータポンプに限られない。また、補機モータ６００は、直流モータでもよい。
【００３２】
ＥＣＵ７００は、カウンタ７０２を含む。カウンタ７０２は、第１キャパシタブロック２００および第２キャパシタブロック２０２の電荷蓄積時間Ｈを計測するとともに、たとえば駆動輪の車軸などに取付けられた回転数センサ（図示せず）により検出された車輪の回転数に基づいて、車両の走行距離Ｄを算出する。また、ＥＣＵ７００には、各キャパシタブロックの温度Ｔを検知する温度センサ７０４および温度センサ７０６が接続されている。ＥＣＵ７００は、電荷蓄積時間Ｈ、走行距離Ｄ、各キャパシタブロックの温度Ｔ、車両の運転状態（車速、加速など）、アクセル開度、ブレーキペダルの踏み量、シフトポジション、ＲＯＭ（Read Only Memory）に保存されたマップおよびプログラムなどに基づいて、車両が所望の運転状態となるように、燃料電池車に搭載された機器類を制御する。なお、本実施の形態において、ＥＣＵ７００は、第１スイッチ８０１〜第８スイッチ８０８の各スイッチの開通電状態を制御することで、各キャパシタブロックの電荷蓄積状態を制御するとともに、キャパシタブロックの電荷が供給される機器を切換える。
【００３３】
図３を参照して、ＥＣＵ７００にて実行されるプログラムの制御構造について説明する。
【００３４】
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ７００は、運転者によりシステムスタートスイッチ１０００がオフされたか否かに基づいて、車両（車両システム）が停止したか否かを判別する。システムスタートスイッチ１０００がオフされた場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ２００に移される。そうでない場合（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１００に戻される。
【００３５】
Ｓ２００にて、ＥＣＵ７００は、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタブロックの電荷蓄積時間Ｈが、予め定められた時間Ｈ（０）を経過したか否かと、車両の走行距離Ｄが予め定められた距離Ｄ（０）を超えたか否かとを判別する。電荷蓄積時間Ｈが、予め定められた時間Ｈ（０）を経過し、かつ車両の走行距離Ｄが予め定められた距離Ｄ（０）を超えた場合（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ３００に移される。そうでない場合（Ｓ２００にてＮＯ）、処理はＳ４００に移される。なお、電荷蓄積時間Ｈが、予め定められた時間Ｈ（０）を経過するか、または、車両の走行距離Ｄが予め定められた距離Ｄ（０）を超えた場合に、処理がＳ３００に移されるようにしてもよい。
【００３６】
Ｓ３００にて、ＥＣＵ７００は、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタブロックを変更する。Ｓ４００にて、ＥＣＵ７００は、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタブロックを維持する。Ｓ５００にて、ＥＣＵ７００は、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタブロックの温度Ｔが、予め定められた温度Ｔ（０）よりも低いか否かを判別する。電荷蓄積状態に保つキャパシタブロックの温度Ｔが、予め定められた温度Ｔ（０）よりも低い場合（Ｓ５００にてＹＥＳ）、処理はＳ６００に移される。そうでない場合（Ｓ５００にてＮＯ）、処理はＳ７００に移される。
【００３７】
Ｓ６００にて、ＥＣＵ７００は、放電されるキャパシタブロックを放電して電荷放出状態にし、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタブロックと対応したキャパシタ用ヒータに電気エネルギを供給し、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタブロックの温度を上昇させる。Ｓ７００にて、ＥＣＵ７００は、放電されるキャパシタブロックを放電して、放電されるキャパシタブロックと対応した放電抵抗により電気エネルギを消費させる。
【００３８】
Ｓ８００にて、ＥＣＵ７００は、運転者によりシステムスタートスイッチ１０００がオンされたか否かを判別し、車両（車両システム）が起動したか否かを判別する。システムスタートスイッチ１０００がオンされた場合（Ｓ８００にてＹＥＳ）、処理はＳ９００に移される。そうでない場合（Ｓ８００にてＮＯ）、処理はＳ８００に戻される。Ｓ９００にて、ＥＣＵ７００は、電荷蓄積状態に保たれたキャパシタブロックから暖機用ヒータ１０２に電気エネルギを供給させて、燃料電池１００を暖機させる。
【００３９】
以上のような構造およびフローチャートに基づくＥＣＵ７００の動作について説明する。なお、以下の説明では、まず、車両が走行中であり、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタブロックが、第１キャパシタブロック２００に設定されていると想定する。
【００４０】
車両の走行時は、第３スイッチ８０３および第４スイッチ８０４が通電状態にされ、第１スイッチ８０１、第２スイッチ８０２、第５スイッチ８０５、第６スイッチ８０６が非通電状態にされる。この場合、図４に示すように第１キャパシタブロック２００と第２キャパシタブロック２０２とは直列に接続される。第１キャパシタブロック２００および第２キャパシタブロック２０２から放電される電気エネルギは、図中実線で示すように、燃料電池１００を介して駆動用インバータ３００に供給されたり、高圧補機インバータ５００に供給される。一方、駆動用モータ４００が発生した回生エネルギは、図中破線で示すように、駆動用インバータ３００および燃料電池１００を介して、第１キャパシタブロック２００および第２キャパシタブロック２０２に蓄えられる。
【００４１】
運転者によりシステムスタートスイッチ１０００がオフされると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、第１キャパシタブロック２００（電荷蓄積状態に保たれるキャパシタブロック）の電荷蓄積時間Ｈが予め定められた時間Ｈ（０）を経過したか否かと、車両の走行距離Ｄが予め定められた距離Ｄ（０）超えたか否かとが判別される（Ｓ２００）。電荷蓄積時間Ｈが、予め定められた時間Ｈ（０）を経過し、かつ車両の走行距離Ｄが予め定められた距離Ｄ（０）を超えた場合（Ｓ２００にてＹＥＳ）、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタブロックが、第１キャパシタブロック２００から、第２キャパシタブロック２０２に変更される（Ｓ３００）。電荷蓄積時間Ｈが、予め定められた時間Ｈ（０）を経過していないで、かつ車両の走行距離Ｄが予め定められた距離Ｄ（０）を超えていない場合（Ｓ２００にてＮＯ）、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタブロックは、第１キャパシタブロック２００のまま維持される（Ｓ４００）。なお、キャパシタブロックが変更されると、電荷蓄積時間Ｈや走行距離Ｄを再カウントするようにしてもよい。また、予め定められた時間毎や、予め定められた走行距離毎に、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタブロックを変更するようにしてもよい。
【００４２】
ここでは、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタブロックが、第１キャパシタブロック２００のまま維持されたと想定する。この場合、第１キャパシタブロック２００の温度Ｔが、予め定められた温度Ｔ（０）よりも低いか否かが判別される（Ｓ５００）。第１キャパシタブロック２００の温度Ｔが、予め定められた温度Ｔ（０）よりも低い場合（Ｓ５００にてＹＥＳ）、図５（Ａ）に示すように、蓄電量が無くなるまで第２キャパシタブロック２０２を放電させて、キャパシタ用ヒータ２０４に電気エネルギを供給し、キャパシタ用ヒータ２０４を発熱させて第１キャパシタブロック２００を昇温させる。（Ｓ６００）。この場合、第４スイッチ８０４および第６スイッチ８０６が通電状態にされ、第７スイッチ８０７がキャパシタ用ヒータ２０４側に切換えられる。このとき、第１スイッチ８０１および第５スイッチ８０５は非通電状態にされるが、高圧補機インバータ５００を作動させないのであれば、第２スイッチ８０２および第３スイッチ８０３を閉じておいてもよい。このように、第１キャパシタブロック２００を昇温することにより、温度Ｔの低下を抑制し、キャパシタの性能の低下を回避することができる。なお、図示しないが、第１キャパシタブロック２００を放電させる場合は、第３スイッチ８０３および第５スイッチ８０５が通電状態にされ、第８スイッチ８０８がキャパシタ用ヒータ２０６側に切換えられて、キャパシタ用ヒータ２０６に電気エネルギが供給される。このとき、第２スイッチ８０２および第６スイッチ８０６は非通電状態にされるが、高圧補機インバータ５００を作動させないのであれば、第１スイッチ８０１および第４スイッチ８０４を閉じておいてもよい。
【００４３】
第１キャパシタブロック２００の温度Ｔが、予め定められた温度Ｔ（０）よりも高い場合は（Ｓ５００にてＮＯ）、図５（Ｂ）に示すように、蓄電量が無くなるまで第２キャパシタブロック２０２を放電させ、その電気エネルギを放電抵抗２１０により消費させる（Ｓ７００）。この場合、第４スイッチ８０４および第６スイッチ８０６が通電状態にされ、第７スイッチ８０７が放電抵抗２１０側に切換えられる。このとき、第１スイッチ８０１および第５スイッチ８０５は非通電状態にされるが、高圧補機インバータ５００を作動させないのであれば、第２スイッチ８０２および第３スイッチ８０３を閉じておいてもよい。なお、図示しないが、第１キャパシタブロックを放電させる場合は、第３スイッチ８０３および第５スイッチ８０５が通電状態にされ、第８スイッチ８０８が放電抵抗２０８側に切換えられる。第１キャパシタブロック２００が放電した電荷は、放電抵抗２０８により消費される。このとき、第２スイッチ８０２および第６スイッチ８０６は非通電状態にされるが、高圧補機インバータ５００を作動させないのであれば、第１スイッチ８０１および第４スイッチ８０４を閉じておいてもよい。
【００４４】
このように、キャパシタブロックの蓄電量が無くなるまで放電させることで、図６（Ａ）に示すように、Ｘ［Ｖ］で電荷蓄積状態を保つ場合に比べて、静電容量が低下することを防止することができるとともに、図６（Ｂ）に示すように、内部抵抗が増加することを防止することができる。これにより、放電されたキャパシタブロックは、静電容量の低下と、内部抵抗の増加が抑制される。さらに、本実施の形態においては、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタブロックの電荷蓄積時間Ｈが予め定められた時間Ｈ（０）を経過し、かつ車両の走行距離Ｄが予め定められた距離Ｄ（０）を超えると、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタブロックを変更する。このとき、たとえば、１日３時間車両を使用して、第１キャパシタブロックおよび第２キャパシタブロックの両方を電荷蓄積状態にし、第１キャパシタブロックおよび第２キャパシタブロックのいずれか一方を３時間かけて放電した場合を想定する。この場合、一方の電荷蓄積時間は１日で６時間となり、他方は２４時間となる。電荷蓄積時間が２４時間を超えると電荷蓄積状態に保たれるキャパシタブロックを変更するとした場合、第１キャパシタブロックおよび第２キャパシタブロックの電荷蓄積時間は、ともに２日で３０時間となる。このため、両方のキャパシタブロックを常に電荷蓄積状態に保つ場合（電荷蓄積時間が２日で４８時間）に比べて、電荷蓄積時間が短くなるため、それだけキャパシタブロックの劣化が抑制され、寿命を長くすることができる。
【００４５】
第１キャパシタブロック２００が電荷蓄積状態に保たれ、第２キャパシタブロック２０２が放電させられた状態（電荷放出状態）で（Ｓ６００，Ｓ７００）、運転者によりシステムスタートスイッチ１０００がオンされると（Ｓ８００にてＹＥＳ）、図７に示すように、高圧補機インバータ５００が作動し、第１キャパシタブロック２００が放電させられて暖機用ヒータ１０２に電気エネルギが供給され、燃料電池１００が暖機される（Ｓ９００）。この場合、第２スイッチ８０２および第３スイッチ８０３が通電状態にされ、第１スイッチ８０１、第４スイッチ８０４、第５スイッチ８０５、第６スイッチ８０６が非通電状態にされる。なお、図示しないが、第２キャパシタブロック２０２を放電させる場合は、第１スイッチ８０１および第４スイッチ８０４が通電状態にされ、第２スイッチ８０２、第３スイッチ８０３、第５スイッチ８０５、第６スイッチ８０６が非通電状態にされる。
【００４６】
以上のように、本実施の形態に係る制御装置は、運転者によりシステムスタートスイッチがオフにされると、第１キャパシタブロックおよび第２キャパシタブロックのいずれか一方を蓄電量が無くなるまで放電させて電荷放出状態にし、他方を電荷蓄積状態に保つ。これにより、放電されたキャパシタブロックは、静電容量の低下と、内部抵抗の増加が抑制される。また、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタブロックの電荷蓄積時間が予め定められた時間を経過し、かつ車両の走行距離が予め定められた距離を超えると、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタブロックを変更する。これにより、両方のキャパシタブロックを常に電荷蓄積状態に保つ場合に比べて、電荷蓄積時間が短くなるため、それだけキャパシタブロックの劣化が抑制され、寿命が長くなる。
【００４７】
上述の実施の形態では、一例として、キャパシタの電荷蓄積時間や走行距離に基づいて、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタブロックを変更していたが、これに限定されない。その他の例として、車両システムが停止する毎に電荷蓄積状態に保たれるキャパシタブロックを変更してもよい。この場合、車両システム停止時に、前回どちらのキャパシタブロックが電荷蓄積状態であったか制御装置の記憶装置から確認し、電荷放出状態のブロックを今回の電荷蓄積状態のブロックとなるように設定する。この結果、時間計測や走行距離より簡素な構成で、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタブロックを変更することができる。この他に、各キャパシタブロックの電荷蓄積状態の履歴（例えば、電荷蓄積頻度、電荷蓄積回数）から、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタブロックを変更してもよい。また、キャパシタの電荷蓄電量の大きさや温度を考慮して変更制御すると、各キャパシタブロックの性能低下をトータルに抑制することも可能となる。
【００４８】
上述の実施の形態では、２つのキャパシタブロックに分けたが、これに限定されない。キャパシタを３個以上の複数のブロックに適宜分けてもよい。その他の実施の形態として、３個のキャパシタブロックの場合、システム停止時に１個のキャパシタブロックを電荷蓄積状態とし、他の２個のキャパシタブロックを電荷放出状態としたときに、各ブロックを所定条件で、順次、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタブロックを変更してもよい。
【００４９】
また、システム停止時に２個のキャパシタブロックを電荷蓄積状態とし、残りの１個のキャパシタブロックを電荷蓄積状態としてもよい。この場合、変更制御を行う際は、まず現時点で電荷蓄積状態に保たれていた２個のキャパシタブロックのうち、予め定められた条件で一方のキャパシタブロックを電荷放出状態に変更すると共に、他方のキャパシタブロックを電荷蓄積状態に維持する。そして、現時点まで電荷放出状態に設定されていたキャパシタブロックを、新たに電荷蓄積状態に保たれるキャパシタブロックに変更する。このように順次、電荷蓄積状態に保たれるキャパシタブロックを変更することで、各キャパシタブロックが平均的に電荷を蓄積する時間が同じになるようにして、キャパシタの劣化を抑制することが可能となる。
【００５０】
なお、各キャパシタブロックは互いに同一容量であっても、異なる容量であってもよいが、各キャパシタブロックは最低限、起動時に必要とされる電荷を蓄積できる容量が確保されていればよい。
【００５１】
上述の実施の形態では、暖機の一例として、キャパシタの電荷をヒータに供給する点を説明したが、これに限定されない。例えば、燃料電池起動時に補機（ポンプ、センサ、電磁弁など）を作動させるためにキャパシタの電荷を利用してもよい。また燃料電池が起動するまでの駆動モータにキャパシタ電荷を供給してもよい。これは燃料電池車両の代わりにハイブリッド車やエンジン単体を有する車両の起動時にも適用可能である。
【００５２】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本実施の形態に係る制御装置を搭載した車両の制御ブロック図である。
【図２】キャパシタブロックの温度に伴う静電容量および内部抵抗の変化を示した図である。
【図３】本実施の形態に係る制御装置におけるＥＣＵにより実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図４】本実施の形態に係る制御装置を搭載した車両の走行時に、キャパシタブロックから放電される電荷、およびキャパシタブロックに充電される電荷の流れを示した図である。
【図５】システムスタートスイッチがオフにされた場合に、キャパシタブロックから放電される電荷の流れを示す図である。
【図６】時間経過に伴うキャパシタブロックの静電容量および内部抵抗の変化を示した図である。
【図７】システムスタートスイッチがオンにされた場合に、キャパシタブロックから放電される電荷の流れを示す図である。
【図８】時間経過に伴うキャパシタブロックの静電容量および内部抵抗の変化を示した図である。
【符号の説明】
【００５４】
１００  燃料電池、１０２  暖機用ヒータ、２００  第１キャパシタブロック、２０２  第２キャパシタブロック、２０４，２０６  キャパシタ用ヒータ、２０８，２１０  放電抵抗、７００  ＥＣＵ、７０２  カウンタ、８０１  第１スイッチ、８０２  第２スイッチ、８０３  第３スイッチ、８０４  第４スイッチ、８０５  第５スイッチ、８０６  第６スイッチ、８０７  第７スイッチ、８０８  第８スイッチ、１０００  システムスタートスイッチ。
【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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