(57)【要約】    【課題】  燃料電池システムの異常を検出したら運転者が格別の操作をしなくても車両周囲に異常を告知することができる燃料電池車の制御装置を提供する。    【解決手段】  燃料電池車の制御装置（４）は、燃料電池システムの異常を検出する異常検出手段（Ｓ１〜Ｓ１２）と、走行中に前記異常検出手段が燃料電池システムの異常を検出したとき、ハザードランプなどで自車両の周囲に前記異常を告知する異常告知手段（Ｓ１３）とを備えている。異常の検出は、運転者の加速要求と実車速に基づいて行うことにより、車速の急変をもたらす可能性の高い燃料電池異常を早期に検出することができる。【選択図】  図２
2005204446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池車の制御装置において、
燃料電池システムの異常を検出する異常検出手段と、走行中に前記異常検出手段が燃料電池システムの異常を検出したとき、自車両の周囲に前記異常を告知する異常告知手段とを備えた制御装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記異常告知手段は、車両の灯火を点灯させる手段である、制御装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記異常告知手段は、車両外部に対して音源から音を出力させる手段である、制御装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記異常告知手段は、車両外部に対して無線通信装置により異常情報を出力させる手段である、制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項５の何れか一項において、
前記異常検出手段は、運転者の加速要求と実車速に基づいて燃料電池システムの異常を検出する、制御装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記異常検出手段は、運転者の加速要求が所定値より大きく実車速が所定車速より大きい場合、又は運転者の加速要求が前記所定値より大きく実車速が前記所定車速以下であるが加速度が所定加速度以下である場合に、燃料電池システムの異常を検出する、制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池車の制御装置に関し、特に燃料電池システムの異常を検出し告知する機能を備えた制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、環境に優しいクリーンな電源として注目されている。燃料電池を車両の駆動電源として用いた燃料電池車は実用化レベルに達しつつあり、万一の異常時への対処を含めて開発が進められている。例えば特開２００３−６８３４２号公報は、燃料電池のパワー不足状態を運転者に知らせることが記載されている。
【特許文献１】特開２００３−６８３４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、この運転者自身が周囲の他車両、例えば後続車の運転者にこれを知らせる行動をとらない限り、他車両の運転者が先行車両の異常やそれに伴う急減速などの走行状態の急激な変化を認識することができない。
【０００４】
本発明は、上記従来技術の問題を解決し、燃料電池システムの異常を検出したら運転者が格別の操作をしなくても車両周囲に異常を告知することができる燃料電池車の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明の燃料電池車の制御装置は、燃料電池システムの異常を検出する異常検出手段と、走行中に前記異常検出手段が燃料電池システムの異常を検出したとき、自車両の周囲に前記異常を告知する異常告知手段とを備えている。これにより、運転者が格別の操作をしなくても走行中に自車両の周囲に異常を告知することができる。
【０００６】
上記制御装置において、前記異常告知手段は、車両の灯火を点灯させる手段でもよく、車両外部に対して音源から音を出力させる手段でもよく、車両外部に対して無線通信装置により異常情報を出力させる手段でもよい。また、これらを組み合わせても良い。車両の灯火としては特に車両後方のハザードランプが好ましい。
【０００７】
上記制御装置において、前記異常検出手段は、運転者の加速要求と実車速に基づいて燃料電池システムの異常を検出することが望ましい。これにより、車速の急変をもたらす可能性の高い燃料電池異常を早期に検出することができる。
【０００８】
この制御装置において、前記異常検出手段は、運転者の加速要求が所定値より大きく実車速が所定車速より大きい場合、又は運転者の加速要求が前記所定値より大きく実車速が前記所定車速以下であるが加速度が所定加速度以下である場合に、燃料電池システムの異常を検出することがより望ましい。燃料電池異常の兆候が見られる状態で、運転者の加速要求が所定値より大きく実車速が所定車速より大きいことを検出した場合には、高速走行中に急減速する可能性を後続車などに警告することができる。また、運転者の加速要求が前記所定値より大きく、実車速が前記所定車速以下であるが加速度が所定加速度以下であることを検出した場合には、車両が急減速又は急停止する可能性を後続車などに警告することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、燃料電池システムの異常を検出したら運転者が格別の操作をしなくても車両周囲に異常を告知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
＜１．システム構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る制御装置を備えた燃料電池車の全体システムを概略的に示すブロック図である。このシステムは、燃料電池１０、電圧検出装置１１、水素供給装置１２、空気供給装置１３、走行用駆動装置２、電力変換装置３０、補助蓄電装置３１、蓄電制御装置３２、電子制御ユニット４、アクセル開度検出装置５１、車速検出装置５２、警告出力装置６を備えている。
【００１２】
燃料電池１０は、水素供給装置１２と空気供給装置１３を通じてそれぞれ水素と空気の供給を受け、電気化学反応により電力を発生する。電圧検出装置１１は燃料電池電圧を検出し、検出した値を電子制御ユニット４に出力する。
【００１３】
走行用駆動装置２は例えばトラクションインバータと３相同期モータからなり、燃料電池１０や電力変換装置３０から供給された電力によって駆動力を発生して車軸を回転させる。
【００１４】
電力変換装置３０は例えば直流電圧変換器からなる。この電力変換装置３０は、補助蓄電装置３１に蓄えられた電力を走行用駆動装置２に供給したり、逆に走行用駆動装置２で発生した回生電力や燃料電池１０で発生した余剰電力を補助蓄電装置３１に蓄電させたりする機能を有する。補助蓄電装置３１は、例えば二次電池又はキャパシタ等により構成することができる。蓄電制御装置３２は、補助蓄電装置３１の電圧等に基づいて、現在補助蓄電装置で出力することのできる最大電力値を算出し、算出結果を電子制御ユニット４に出力する。
【００１５】
アクセル開度検出装置５１は、アクセル開度に基づき運転者の加速要求を検出し、電子制御ユニット４に出力する。車速検出装置５２は、車軸の回転数に基づき車速を検出し、電子制御ユニット４に出力する。
【００１６】
電子制御ユニット４は、アクセル開度検出装置５１の出力と蓄電制御装置３２の出力に基づき、燃料電池の水素供給装置１２及び空気供給装置１３に対して、供給量を指示する信号を出力する。また、燃料電池の電圧検出装置１１の出力に基づき、現在燃料電池で出力することのできる最大電力値を算出する。また、この燃料電池の最大電力値と、蓄電制御装置３２から出力された上記蓄電装置の最大電力値と、に基づき、現在走行用駆動装置２で使用できる最大電力値を算出する。
【００１７】
電子制御ユニット４はまた、走行用駆動装置２で使用できる最大電力値、アクセル開度検出装置５１の出力、車速検出装置５２の出力に基づき、燃料電池システムの異常状態を検出する異常検出手段として機能する。また、走行中に燃料電池システムの異常を検出したとき、警告出力装置６に異常告知を指示する信号を出力する異常告知手段として機能する。
【００１８】
警告出力装置６は、例えばハザードランプなどの灯火、警笛などの音源、あるいはカーナビゲーションを含む自車両外部（他車両、インフラ）との情報通信装置からなる。この警告出力装置６は、運転者の操作による指示を受けた場合の他、電子制御ユニット４から異常告知を指示する信号を受けた場合にも作動し、自車両の周囲に異常を告知する。
【００１９】
＜２．制御フロー＞
図２は、上記実施形態の制御装置による異常検出及び告知の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートによる一連の処理は、走行中に例えば１秒に１回、電子制御ユニット４により繰り返し実行される。
【００２０】
ステップＳ１において、車速検出装置５２の出力に基づき車速Ｎ（ｔ）を検出する。車速０の場合は以降の処理は実行されない。
【００２１】
ステップＳ２において、ＥＶ（Electric Vehicle）走行中、あるいは高圧システム異常であるか否かを判定する。これらの何れかに該当する場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）はステップＳ１３において警告出力装置６を作動させる。ここでＥＶ走行中とは、燃料電池の電力供給停止時に走行用駆動装置に電力を供給する電源が補助蓄電装置３１からの供給のみであることを意味する。この場合、燃料電池からの電力供給停止とは、燃料電池システムに起因する電力供給停止時（例えば燃料電池の起動中やシステム異常発生中）、あるいは燃料電池は正常だが燃料電池システム外の外的条件（車両走行条件や運転者の意思）に起因する電力供給停止時を意味する。
【００２２】
ＥＶ走行中は補助蓄電装置の電力で走行するため、蓄電残量や車両の加速（駆動力）要求の大きさによっては、運転者の意図する駆動力が発生しない可能性があるため、自車両の周囲（特に後続車）に対して、自車両の異常状態あるいは異常状態の予備段階であることを告知（警告）するものである。なお、好ましくは燃料電池システムの異常発生時に補助蓄電装置３１のみで車両が走行しているときに自車両周囲に告知する制御に適用するとよい。
【００２３】
また、高圧システム異常時とは、燃料電池と走行用駆動装置２の３相同期モータ又は補助蓄電装置３１までの間で高電力（高電圧、高電流）を授受する電力系統システム（例えば、電力変換装置３０やトラクションインバータ、及びその配線など）における異常発生を意味する。この高圧システムの異常が検出されたときには直ちに車両を停止する必要があるので、無条件で自車両の周囲（特に後続車）に対して、自車両が異常状態であることを告知（警告）するものである。
【００２４】
なお、ＥＶ走行中、高圧システム異常のときに警告を出力するとしたが、この条件に限定されない。上記条件の一部を採用したり、燃料電池システムの異常（水素漏れ、燃料電池の各種センサの異常、弁体の異常、水素タンク残量不足など）に変更したりこれらの異常検知を適宜組み合わせてもよい。また、燃料改質器つきの燃料電池システム（車両）においては、燃料改質器の異常時においても、本件発明を適用することができる。
【００２５】
ステップＳ２で何れにも該当しない場合（ステップＳ２：ＮＯ）は、次のステップに進んで警告を行うか否かを更に判断する。
【００２６】
ステップＳ３において、燃料電池出力制限中か否かを判定する。燃料電池の出力制限は燃料電池の異常高温など所定の場合に行われるようになっている。出力制限中でない場合（ステップＳ３：ＮＯ）は燃料電池システムに異常が発生することがないので、ステップＳ１４に進んで警告を行わずに一連の処理を終了する。一方、出力制限中である場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、次のステップに進んで警告を行うか否かを判断する。
【００２７】
ステップＳ４において、燃料電池で現在出力可能な最大電力Ｐｆ（ｔ）を算出する。更にステップＳ５において、補助蓄電装置で現在出力可能な最大電力Ｐｂ（ｔ）を蓄電制御装置３２から取得する。そしてステップＳ６において、これら最大電力Ｐｆ（ｔ）、Ｐｂ（ｔ）に基づいて、走行用駆動装置２で現在使用可能な最大電力Ｐｍを、Ｐｍ（ｔ）＝Ｐｆ（ｔ）＋Ｐｂ（ｔ）により算出する。こうして算出された使用可能電力Ｐｍ（ｔ）は、図示しないメモリに一時記憶される。
【００２８】
ステップＳ７において、使用可能電力Ｐｍの変化量Ｐｍｄを、Ｐｍｄ（ｔ）＝（Ｐｍ（ｔ）−Ｐｍ（ｔ−Δｔ））／Δｔにより算出する。Δｔの設定は任意であるが、本フローチャートの一連の処理の実行間隔のｎ倍（ｎは自然数）に設定しておけば、一時記憶したＰｍ（ｔ）のデータをｎ回後の処理でＰｍ（ｔ−Δｔ）として再度使用することができる。例えば一連の処理を１秒に１回繰り返し実行する場合に、Δｔを１秒とする。
【００２９】
ステップＳ８において、過去に判定した使用可能電力Ｐｍ（ｔ−Δｔ）を基準値Ｐｍｓ（例えば６０ｋＷ）と比較し、また使用可能電力の変化量Ｐｍｄ（ｔ）を基準値Ｐｍｄｓ（例えば−２０ｋＷ／ｓ）と比較する。使用可能電力Ｐｍ（ｔ−Δｔ）が基準値より小さく、かつ使用可能電力の変化量Ｐｍｄ（ｔ）が基準値より小さい（負の値なら絶対値が大きい）場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、次のステップに進んで警告を行うか否かを判断する。一方、これらの何れかが基準値に達している場合（ステップＳ８：ＮＯ）、ステップＳ１４に進んで警告を行わずに一連の処理を終了する。
【００３０】
なお、本実施形態では使用可能電力Ｐｍ（ｔ−Δｔ）と使用可能電力の変化量Ｐｍｄ（ｔ）が両者とも基準値Ｐｍｓ、Ｐｍｄｓより小さい場合に次のステップに進むこととしたが、これに限らず、使用可能電力の変化量Ｐｍｄ（ｔ）が基準値より小さい場合でも、次のステップに進んで警告を行うか否かを判断することとしてもよい。
【００３１】
ステップＳ９において、アクセル開度Ｗ（ｔ）を検出する。そしてステップＳ１０において、上記ステップＳ１において検出した車速Ｎ（ｔ）が基準値Ｎｓ（例えば８０ｋｍ／ｈ）より大きく、かつアクセル開度Ｗ（ｔ）が基準値Ｗｓ（例えば８０％）より大きいか否かを判定する。車速Ｎ（ｔ）及びアクセル開度Ｗ（ｔ）の両者とも基準値より大きい場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、高速走行中でかつ負荷が高いので、ステップＳ１３において警告出力装置６を作動させる。燃料電池出力制限中で、しかも走行用駆動装置で使用可能な最大電力が低くかつ低下している状況においては、高速・高負荷走行中に急減速する可能性が高いからである。一方、車速Ｎ（ｔ）及びアクセル開度Ｗ（ｔ）の何れかが基準値以下である場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、次のステップに進んで警告を行うか否かを更に判断する。
【００３２】
ステップＳ１１において、現在の車速Ｎ（ｔ）及び過去の車速Ｎ（ｔ−Δｔ）に基づき、車両の加速度Ａｃ（ｔ）を、Ａｃ（ｔ）＝（Ｎ（ｔ）−Ｎ（ｔ−Δｔ））／Δｔにより算出する。Δｔの設定は上記と同様でよい。
【００３３】
ステップＳ１２において、加速度Ａｃ（ｔ）が基準値Ａｃｓ（例えば−８ｋｍ／ｈ／ｓ）より小さく、かつアクセル開度Ｗ（ｔ）が基準値Ｗｓ（例えば上記Ｗｓと同じ８０％）より大きいか否かを判定する。加速度が小さくかつアクセル開度が大きい場合は（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ステップＳ１３において警告出力装置６を作動させる。低速でアクセル開度が大きいにも拘らず加速度が小さい（例えば減速している）場合は、燃料電池システムに異常があり急減速又は急停止する可能性が高いからである。一方、加速度が大きいか、アクセル開度が小さい場合は（ステップＳ１２：ＮＯ）、ステップＳ１４に進み、警告を行わないで一連の処理を終了する。
【００３４】
なお、車両周囲（特に後続車）に自車両の燃料電池システムに起因する異常を告知する手段として、車両外表面に設けられた灯火類（例えば、ヘッドランプ、ハザードランプ、ブレーキランプ）の点灯を利用することができる。例えば、燃料電池ＥＣＵが燃料電池システムの異常検出時直ちに、あるいは各種異常判断条件を考慮してブレーキランプを点灯又はハザードランプを点滅させることで、車両周囲（特に後続車）に対して自車両の異常状態を告知する。
【００３５】
その場合、異常の程度、種類に応じて、灯火の点灯状態を変更しても良い。例えば、急減速であれば、ハザードランプの点滅間隔を短くしたり、ハザードランプの他にブレーキランプを併用して点灯しても良い。
【００３６】
車両周囲に異常を告知する他の手法として、車両外部に対して音を出力する音源（例えば、警笛）を利用することができる。例えば、燃料電池ＥＣＵが燃料電池システムの異常検出時直ちに、あるいは各種異常判断条件を考慮して、警笛を所定の間隔で鳴らしたり、連続的に鳴らし続けたりしてもよい。
【００３７】
更に車両周囲に異常を告知する他の手法として、車両に搭載され自車両と外部（他車両、インフラ等）との間で各種情報を通信する通信装置を利用することができる。例えば、燃料電池ＥＣＵが燃料電池システムの異常検出時、その情報を車両の通信装置の通信ＥＣＵ（通信制御コンピュータ）に出力し、通信ＥＣＵが周囲の車両や道路あるいはその近傍に設けられた情報受信装置（受信基地）に対して異常情報を送信する。同様の通信装置を搭載した周囲の車両は、前記情報を送信した車両の異常情報を受信すると、車両内の異常表示装置に表示したり、音で異常状態を告知することで運転者の近辺の車両（特に先行車両）に異常が生じていることを告知する。また、同時にその車両の駆動力を抑制したり制動を実施したりして、異常情報を発した先行車との車間距離を長くするようにしてもよい。
【００３８】
以上説明したように本実施形態によれば、燃料電池システムの異常を検出すると直ちに車両周囲に告知することができるので、例えば後続車に追突可能性を知らせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態に係る制御装置を備えた燃料電池車の全体システムを概略的に示すブロック図である。
【図２】上記実施形態の制御装置による異常検出及び告知の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１０  燃料電池、２  走行用駆動装置、３０  電力変換装置、３１  補助蓄電装置、３２  蓄電制御装置、４  電子制御ユニット、５１  アクセル開度検出装置、５２  車速検出装置、６  警告出力装置
【図１】
2005204446.tif 000003
【図２】
2005204446.tif 000004