(57)【要約】【課題】走行状況に関わりなく運転者が要求する走行性能を維持する。【解決手段】車両コントローラ１３が、誘導経路に含まれる道路の環境情報を参照して、誘導経路の中から登坂区間を抽出し、燃料電池車両が登坂区間を走行する際に必要な駆動力を予測し、予測された駆動力を得るために必要な燃料電池１の発電量を予測し、燃料電池１の発熱特性及びラジエータ１２の放熱特性に基づいて、予測された発電量を燃料電池１が発電した際の冷却水の温度を予測し、冷却水の温度と冷却水の許容上限温度との差を判定し、判定結果に応じて冷却水の温度が許容上限温度を超えないように燃料電池１の発電量を補正し、補正された燃料電池１の発電量と予測された駆動力を得るために必要な燃料電池１の発電量の差異に応じてバッテリ２の目標ＳＯＣ値を設定する。【選択図】図１
2007053051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を駆動するモータと、燃料電池の発電電力をモータに供給する燃料電池システムと、前記モータ及び前記燃料電池システムとの間で電力の授受を行う蓄電装置と、前記燃料電池に冷却水を供給することにより燃料電池を冷却する熱交換器とを有する燃料電池車両の制御装置であって、
発電に伴う前記燃料電池の発熱量が前記熱交換器の放熱量以上になる燃料電池車両の走行区間を予測し、予測された走行区間において前記冷却水の温度が所定の許容上限温度を超えないように前記燃料電池の発電量を制御し、予測された走行区間を走行する際に不足する発電量を蓄電装置からの出力で補えるように蓄電装置の目標充電量を設定することを特徴とする燃料電池車両の制御装置。
【請求項２】
車両を駆動するモータと、燃料電池の発電電力をモータに供給する燃料電池システムと、前記モータ及び前記燃料電池システムとの間で電力の授受を行う蓄電装置と、前記燃料電池に冷却水を供給することにより燃料電池を冷却する熱交換器とを有する燃料電池車両の制御装置であって、
第１の走行地点から第２の走行地点までの燃料電池車両の走行経路を誘導経路として算出する誘導経路算出手段と、
前記誘導経路算出手段により算出された誘導経路に含まれる道路の環境情報を検出する環境情報検出手段と、
前記環境情報を参照して前記誘導経路の中から所定の走行条件となる経路区間を抽出し、燃料電池車両が当該経路区間を走行する際に必要な駆動力を予測し、予測された駆動力を得るために必要な燃料電池の発電量を予測し、燃料電池の発熱特性及び熱交換器の放熱特性に基づいて予測された発電量を燃料電池が発電した際の冷却水の温度を予測する燃料電池状態予測手段と、
前記燃料電池状態予測手段により予測された冷却水の温度と冷却水の許容上限温度との差を判定し、判定結果に応じて冷却水の温度が許容上限温度を超えないように前記燃料電池の発電量を補正する燃料電池システム発電計画手段と、
前記燃料電池システム発電計画手段により補正された燃料電池の発電量と予測された駆動力を得るために必要な燃料電池の発電量の差異に応じて前記蓄電装置の目標充電量を設定する目標充電量計画手段と
を備えることを特徴とする燃料電池車両の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池車両の制御装置であって、
前記燃料電池状態予測手段は、燃料電池の発電量が最大出力であるとして冷却水の温度を予測することを特徴とする燃料電池車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の発電電力を駆動動力源として利用する燃料電池車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両がこれから走行する走行路の走行条件に関する情報をナビゲーションシステムから取得し、取得した情報に基づいてエンジンとモータジェネレータの運転量を試算し、試算結果に従ってバッテリの充電量を制御するハイブリッド車両の制御装置が知られている（特許文献１を参照）。具体的には、この制御装置は、登坂路のようにエンジンが効率よく運転される際に得られる出力ＥＯｅよりも大きい出力Ｅ１を必要とする走行路では、出力の不足分Ｅ１−ＥＯｅをバッテリからの出力で補うことができるようにバッテリの目標充電量ＳＯＣ（State Of Charge）を制御する。一方、必要とされる出力ＥＯがエンジンが効率よく運転される際に得られる出力ＥＯｅよりも小さい走行路では、この制御装置は、出力の余剰分ＥＯｅ−ＥＯをバッテリに充電するように制御する。
【０００３】
ところで、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伴う地球温暖化に対する対策の一つとして注目されている燃料電池は、水素を含む燃料ガスと空気等の酸化剤ガスが電解質・電極触媒複合体に供給されるのに応じて電気化学反応によって発電するが、この電気化学反応は発熱反応であるために、燃料電池は発電に伴い発熱する。また、反応熱だけでなく集電体等に電流が流れることによってジュール熱も発生する。従って、燃料電池は、発電量が大きくなるほど発熱し、温度が高くなる。ところが、燃料電池の電解質として用いられている高分子膜は所定の許容温度（一般的には１００℃前後）以上に温度が上昇すると破損する可能性があるために、燃料電池は所定の許容温度以下に冷却しながら使用する必要がある。
【０００４】
このような背景から、燃料電池システムには燃料電池を冷却するための冷却システムが必要不可欠な要素となっており、燃料電池の発電電力を駆動動力源として有する燃料電池車両には、空冷式の熱交換器（ラジエータ）により燃料電池の熱量を冷却水を介して大気側に放出する冷却システムが設けられている。ところが、冷却システムを車両に搭載する場合、熱交換器の搭載スペースが限られる上に、燃料電池の許容温度は通常のエンジンの許容温度よりも低いことから、冷却水と外気との気液温度差が小さいために、燃料電池の負荷が高い状況においては、燃料電池の発熱量が熱交換器の冷却性能を大きく上回ることがある。このため、登坂路のように車速が小さい割には大きな出力が必要になる走行状況においては、燃料電池の破損を防ぐために、燃料電池の温度が許容上限温度を超えないように燃料電池の発電量を調整しなければならず、運転者が要求する走行性能を維持することができなくなる。
【特許文献１】特開２００１−１９７６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
燃料電池車両が抱える上記のような問題を解決する方法としては、上述のハイブリッド車両の制御装置を燃料電池車両に適用する方法が考えられる。ところが、一般に、燃料電池に供給される反応ガスの総エネルギー量に対する車両が利用可能な総エネルギー量の割合を示す燃料電池システムの効率はエンジンの効率と比べると高いが、最も高い効率を示す時に得られる燃料電池システムの出力は最大出力の２０％程度になり、エンジンと比較すると、最大効率を示す時の出力の最大出力に対する割合は小さい。これは、燃料電池の出力が高い程、発電に必要な補器類の消費電力が大きくなるためであり、特に酸化剤ガスを加圧して燃料電池に供給するために必要なコンプレッサの消費電力がその主要因となっている。このため、上述のハイブリッド車両の制御装置を燃料電池車両に適用した場合、登坂路のように大きな出力が必要な走行状況では、効率が高い領域で燃料電池を運転させるように不足する出力をバッテリから補うことになる。なお、燃料電池の効率が高い領域では、上述の通り、燃料電池の出力は最大出力の２０％程度の出力であるため、燃料電池の発熱量はそれほど大きくなく、燃料電池の発熱量が熱交換器の冷却性能を上回る状況は回避することができる。
【０００６】
しかしながら、燃料電池システムを効率が高い運転領域で運転させるように制御すると、上述の通り燃料電池の出力が小さいために、走行に必要な出力に対して不足する出力量が大きく、また出力が不足する頻度も多くなることから、出力量を補うためには高いバッテリ出力が頻繁に必要になる。このため、上述のハイブリッド車両の制御装置を燃料電池車両に適用した場合には、バッテリ温度が上昇し、バッテリの入出力制限が生じることにより、必要な時にバッテリからの出力の補填や回生エネルギーの回収ができなくなり、結果として、運転者が要求する走行性能を維持することができなくなる。すなわち、上述のハイブリッド車両の制御装置を燃料電池車両に適用したとしても、運転者が要求する走行性能を維持できないことがある。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、走行状況に関わりなく運転者が要求する走行性能を維持することが可能な燃料電池車両の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するために、本発明に係る燃料電池車両の制御装置は、発電に伴う燃料電池の発熱量が熱交換器の放熱量以上になる燃料電池車両の走行区間を予測し、予測された走行区間において冷却水の温度が所定の許容上限温度を超えないように燃料電池の発電量を制御し、予測された走行区間を走行する際に不足する発電量を蓄電装置からの出力で補えるように蓄電装置の目標充電量を設定する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る燃料電池車両の制御装置によれば、燃料電池システムの冷却水温度やバッテリ温度が上昇することによってバッテリの入出力制限が生じることがないので、走行状況に関わりなく運転者が要求する走行性能を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に係る燃料電池車両の制御装置は、例えば図１に示すような燃料電池車両に適用することができる。以下、図面を参照して、本発明に係る燃料電池車両の制御装置が適用された本発明の実施形態となる燃料電池車両の構成及び動作について詳しく説明する。
【００１１】
〔燃料電池車両の構成〕
始めに、図１を参照して、本発明の実施形態となる燃料電池車両の構成について説明する。なお、図１中、二重線，実線，太い破線，及び細い破線はそれぞれ、機械力の伝達経路，電力線，燃料電池システムの冷却水循環経路，及び制御線を示す。
【００１２】
本発明の実施形態となる燃料電池車両は、図１に示すように、駆動系として、燃料電池１、駆動用バッテリ（以下、バッテリと略記）２、モータ３、減速装置４、差動装置５、駆動輪６、ＤＣ／ＤＣコンバータ７，８、インバータ９、及び燃料電池駆動補器１０を主な構成要素として備える。そして、この燃料電池車両では、燃料電池１及びバッテリ２からの電力はインバータ９に供給されてモータ３の駆動動力源として利用される。
【００１３】
また、燃料電池車両の減速時には、モータ３の回生エネルギーはインバータ９を介してバッテリ２に供給されて充電される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ７は燃料電池１とバッテリ２の電圧を等電位に調整し、ＤＣ／ＤＣコンバータ８は燃料電池１やバッテリ２の高電圧を低電圧に変換して燃料電池駆動補器１０やウィンカーやライト等の車両補器（図示せず）に電力を分配する。
【００１４】
なお、バッテリ２としては、リチウムイオン電池，ニッケル水素電池，鉛電池等の各種電池や、電気二重層キャパシタやレドックスキャパシタ等の各種キャパシタを用いることができる。また、この実施形態では、バッテリ２は、インバータ９を介して燃料電池１からモータ３に供給される電力がモータ３が必要とする電力よりも低い時に不足電力を補完するためにモータ３に電力を供給するように設定されている。
【００１５】
上記燃料電池車両は、冷却系として、燃料電池１及び燃料電池駆動補器１０に冷却水を循環させることによって燃料電池１及び燃料電池駆動補器１０を冷却する循環ポンプ１１と、外気との間の熱交換によって冷却水を冷却するラジエータ１２とを備え、ラジエータ１２はラジエータ本体に外気を送ることによってラジエータ本体の熱交換処理を補助するラジエータファン（図示せず）を有する。
【００１６】
上記燃料電池車両は、制御系として、車両コントローラ１３，バッテリコントローラ１４，及び燃料電池コントローラ１５を備える。車両コントローラ１３は、マイクロコンピュータにより構成され、ナビゲーションシステム１６，燃料電池車両の速度を検出する車速センサ１７，及び燃料電池車両外部の温度（外気温）を検出する外気温センサ１８に接続されている。なお、車両コントローラ１３の内部構成の詳細については後述する。
【００１７】
車両コントローラ１３は、運転者からの要求に応じてモータ３の出力トルクを制御し、所定の出力をインバータ９に供給することを燃料電池コントローラ１５に指示する。また、車両コントローラ１３は、バッテリコントローラ１４により検出されたバッテリ２の充電状態に応じて電力をバッテリ２に充電することを燃料電池コントローラ１５に指示したり、燃料電池車両の減速時にバッテリ２に対するモータ３の回生エネルギーの充電量を制御したりする。
【００１８】
上記バッテリコントローラ１４は、マイクロコンピュータにより構成され、バッテリ２の温度を検出する温度センサ１９に接続されている。そして、バッテリコントローラ１４は、温度センサ１９により検出されたバッテリ２の温度やバッテリ２の充電状態の情報を車両コントローラ１３に出力する。
【００１９】
上記燃料電池コントローラ１５は、マイクロコンピュータにより構成され、燃料電池１内部の冷却水の温度ＴＦを検出する水温センサ２０に接続されている。そして、燃料電池コントローラ１５は、車両コントローラ１３からの出力要求に応じて燃料電池１が所定の発電量を出力できるように燃料電池駆動補器１０を制御する。また、燃料電池コントローラ１５は、水温センサ２０により検出された冷却水温度ＴＦに応じて循環ポンプ１１から燃料電池１に供給される冷却水の流量を制御する。
【００２０】
なお、上記車両コントローラ１３は、マイクロコンピュータ内部のＣＰＵが制御プログラムを実行することにより、図２に示すように、車速予測手段３１，駆動力予測手段３２、燃料電池状態予測手段３３，燃料電池冷却水温判定手段３４，燃料電池システム発電量補正手段３５，及びバッテリ目標ＳＯＣ計画手段３６として機能する。また、燃料電池状態予測手段３２は、燃料電池システム発電量予測手段３７，燃料電池システム発熱量予測手段３８，ラジエータ放熱量予測手段３９，及び燃料電池冷却水温予測手段４０を有し、燃料電池システム発電量補正手段３５は、燃料電池冷却水温計画手段４１，ラジエータ放熱量補正手段４２，燃料電池システム発熱量補正手段４３，燃料電池システム発電量補正手段４４を有する。
【００２１】
また、上記ナビゲーションシステム１６は、公知の経路誘導装置により構成され、内部のＣＰＵが制御プログラムを実行することにより、図３に示すように、絶対位置演算手段５１，マップマッチング手段５２，誘導経路算出手段５３，道路環境抽出手段５４，ブロック決定手段５５，及び分割区間決定手段５６として機能する。絶対位置演算手段５１は、衛星信号受信アンテナ５７がＧＰＳ衛星等から受信した経度，緯度情報に従って燃料電池車両の絶対位置を演算する。
【００２２】
マップマッチング手段５２は、地図情報記憶手段５８に記憶されている道路地図や道路環境情報と、絶対位置演算手段５１により演算される燃料電池車両の絶対位置の変化の様子等から、燃料電池車両の絶対位置を補正すると共に、燃料電池車両が走行している道路を決定する。誘導経路算出手段５３は、燃料電池車両の絶対位置から目的地入力手段５９を介して入力された目的地までの最適な走行経路を誘導経路として算出する。
【００２３】
道路環境抽出手段５４は、地図情報記憶手段５８に記憶されている道路地図や道路環境情報に基づいて、誘導経路算出手段５３により算出された誘導経路の車速情報や勾配情報を抽出し、抽出された情報をブロック決定手段５５や車両コントローラ１３に出力する。ブロック決定手段５５は、道路環境抽出手段５４により抽出された勾配情報に基づいて、図４（ａ）に示すように登坂路の終点が分割点となるように誘導経路算出手段５３により算出された誘導経路を複数ブロックに分割する。
【００２４】
分割区間決定手段５６は、図４（ｂ）に示すように交通の流れや駆動負荷が大きく変化する地点を基準としてブロック決定手段５５により分割された各ブロックをさらに複数の区間に分割する（図４（ａ），（ｂ）に示す例では、ブロック(２)をさらに１５の区間に分割している）。なお、上記地点としては、交差点，道路勾配が変化する地点，制限速度が変化する地点（有料道路の料金所等），ＶＩＣＳ等のインフラ設備からの道路情報に基づいた渋滞最後尾地点，渋滞最前列地点，工事区間開始地点，制限速度の規制地点，市街地，山岳路等の地域変化地点が含まれる。
【００２５】
そして、このような構成を有する燃料電池車両では、車両コントローラ１３が以下に示す出力制御処理を実行することにより、走行状況に関わりなく運転者が要求する走行性能を維持する。以下、図５に示すフローチャートを参照して、この出力制御処理を実行する際の車両コントローラ１３の動作について説明する。
【００２６】
〔出力制御処理〕
図５に示すフローチャートは、燃料電池車両のイグニッションスイッチがオン状態になるのに応じて開始となり、出力制御処理はステップＳ１の処理に進む。
【００２７】
ステップＳ１の処理では、ナビゲーションシステム１６が、誘導経路の勾配情報に基づいて誘導経路を複数ブロックに分割し、複数ブロックに分割された誘導経路の情報を車両コントローラ１３に入力する（誘導経路分割処理）。なお、この誘導経路分割処理の詳細については図７に示すフローチャートを参照して後述する。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、出力制御処理はステップＳ２の処理に進む。
【００２８】
ステップＳ２の処理では、車両コントローラ１３が、駆動力予測手段３２として機能することにより、道路環境抽出手段５４により抽出された誘導経路の道路情報に基づいて車速予測手段３１により予測された車速でステップＳ１の処理により分割された各ブロックを走行するために必要な駆動力を予測する。
【００２９】
そして、車両コントローラ１３は、燃料電池状態予測手段３３として機能することにより、予測された駆動力から各ブロック終点までの燃料電池１の発電プロファイルＰＦｎ（ｔ）及び各ブロック終点（＝登坂路の終点）での燃料電池１の冷却水温ＴＦｎを予測する（冷却水温予測処理）。
【００３０】
ここで、発電プロファイルＰＦｎ（ｔ）及び冷却水温ＴＦｎの添え字ｎはブロック内のｎ番目の区間を示し、ＰＦ７（ｔ）はブロック内の７番目の区間における発電プロファイルを意味する。なお、この冷却水温予測処理の詳細について図８に示すフローチャートを参照して後述する。また、本明細書中において、「プロファイル」とは時間ｔに伴う変化の様子を意味する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、出力制御処理はステップＳ３の処理に進む。
【００３１】
ステップＳ３の処理では、車両コントローラ１３が、燃料電池冷却水温判定手段３４として機能することにより、ステップＳ２の処理に予測された各ブロック終点での燃料電池１の冷却水温ＴＦｎが限界上限水温ＴＦＬと同じ又はそれ以上であるか否かを判別する。そして、判別の結果、冷却水温ＴＦｎが限界上限水温ＴＦＬと同じ又はそれ以上でない場合、車両コントローラ１３は出力制御処理をステップＳ７の処理に進める。一方、冷却水温ＴＦｎが限界上限水温ＴＦＬと同じ又はそれ以上である場合には、車両コントローラ１３は出力制御処理をステップＳ４の処理に進める。
【００３２】
ステップＳ４の処理では、車両コントローラ１３が、燃料電池システム発電量補正手段３５として機能することにより、各ブロック内の登坂区間における燃料電池１の目標冷却水温ＴＦｎｐを設定し、設定した目標冷却水温ＴＦｎｐになるような燃料電池１の目標発電プロファイルＰＦｎｐ（ｔ）を設定する（燃料電池発電計画設定処理）。なお、この燃料電池発電計画設定処理の詳細については図１１に示すフローチャートを参照して後述する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、出力制御処理はステップＳ５の処理に進む。
【００３３】
ステップＳ５の処理では、車両コントローラ１３が、燃料電池システム発電量補正手段３５として機能することにより、ステップＳ２の処理により予測された発電プロファイルＰＦｎ（ｔ）とステップＳ４の処理で設定した目標発電プロファイルＰＦｎｐ（ｔ）とを比較し、登坂区間において走行性能を維持するために目標発電プロファイルＰＦｎｐ（ｔ）では不足する発電量ＰＢｎｐを算出する。
【００３４】
そして、車両コントローラ１３は、バッテリ目標ＳＯＣ計画手段３６として機能することにより、不足する発電量ＰＢｎｐをバッテリ２の電力で補足する場合に必要な登坂区間直前の区間終点でのバッテリＳＯＣ値ＳＯＣＴｎを設定する。具体的には、図６に示す例では、区間１２〜１５が登坂区間に相当し（図６（ａ）参照）、この場合、図６（ｇ）に示すチング領域が発電量ＰＢｎｐ同等の電気量となる。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、出力制御処理はステップＳ６の処理に進む。
【００３５】
ステップＳ６の処理では、車両コントローラ１３が、燃料電池システム発電量補正手段３５として機能することにより、登坂区間直前のブロック終点においてステップＳ５の処理により設定されたバッテリＳＯＣ目標値ＳＯＣＴｎを達成するために必要な各ブロックでの燃料電池システムの目標発電プロファイルＰＦｎｐ（ｔ）を設定する。
【００３６】
なお、このとき、目標発電プロファイルＰＦｎｐ（ｔ）は、登坂区間直前のブロック終点における冷却水温ＴＦｎｐ（図６に示す例では、１１番目のブロック区間終点Ｌにおける冷却水温ＴＦ１１ｐ）がステップＳ２の処理において予測したブロック終点における予想冷却水温（図６に示す例では予想水温ＴＦ１１）と同じ、若しくはそれ以下になるように設定する。
【００３７】
より具体的には、図６（ｆ）は各ブロック区間終点における冷却水温を示し、また予想発電プロファイルＰＦｎ（ｔ）による予想冷却水温ＴＦｎ及び目標発電プロファイルＰＦｎｐ（ｔ）による目標冷却水温ＴＦｎｐをそれぞれ破線及び実線で示すが、目標発電プロファイルＰＦｎｐ（ｔ）によって登坂区間直前の冷却水温を上昇させないためには、燃料電池システムの発電を伴わない回生エネルギーによるバッテリ２への充電や、図６（ｄ）に実線で示した目標発電プロファイルのように、走行に必要な出力が小さく、且つ、燃料電池１の発熱量とラジエータ１２の放熱量が釣り合う区間や、ラジエータ１２の放熱量が燃料電池１の発熱量を大きく上回る区間７のような下り勾配区間において、燃料電池１による発電を行い、発電電力をバッテリ２に充電する。また、図６（ｇ）は各区間におけるバッテリＳＯＣ値の変化を示し、発電プロファイルＰＦｎ（ｔ）の変化に伴うＳＯＣ値の変化及び目標発電プロファイルＰＦｎｐ（ｔ）の変化に伴うＳＯＣ値の変化をそれぞれ破線及び実線で示すが、登坂区間直前のブロック終点でのバッテリＳＯＣ値はＳＯＣＴ１１として示されている。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、出力制御処理はステップＳ７の処理に進む。
【００３８】
ステップＳ７の処理では、車両コントローラ１３が、燃料電池車両が目的地に到達したか否かを判別する。そして、判別の結果、燃料電池車両が目的地に到達していない場合、車両コントローラ１３は出力制御処理をステップＳ１の処理に戻す。一方、燃料電池車両が目的地に到達した場合には、車両コントローラ１３は一連の出力制御処理を終了する。
【００３９】
〔誘導経路分割処理〕
次に、図７に示すフローチャートを参照して、上記誘導経路分割処理を実行する際のナビゲーションシステム１６の動作の流れについて説明する。
【００４０】
図７に示すフローチャートは、燃料電池車両のイグニッションスイッチがオン状態になるのに応じて開始となり、誘導経路分割処理はステップＳ１１の処理に進む。
【００４１】
ステップＳ１１の処理では、ナビゲーションシステム１６が、絶対位置演算手段５１及びマップマッチング手段５２として機能することにより、燃料電池車両の現在位置及び現在走行している道路を決定する。これにより、ステップＳ１１の処理は完了し、誘導経路分割処理はステップＳ１２の処理に進む。
【００４２】
ステップＳ１２の処理では、ナビゲーションシステム１６が、目的地入力手段５９を介して目的地の入力がなされ、既に経路誘導処理が行われているか否かを判別する。そして、判別の結果、目的地の入力がなされていない場合、ナビゲーションシステム１６は、ステップＳ１３の処理として目的地入力手段５９を介して目的地が入力されるのに応じて、誘導経路分割処理をステップＳ１５の処理に進める。一方、目的地の入力がなされている場合には、ナビゲーションシステム１６は誘導経路分割処理をステップＳ１４の処理に進める。
【００４３】
ステップＳ１４の処理では、ナビゲーションシステム１６が、燃料電池車両の現在位置が誘導経路から外れていないか否かを判別する。そして、判別の結果、燃料電池車両の現在位置が誘導経路から外れていない場合、ナビゲーションシステム１６は誘導経路分割処理をステップＳ１８の処理に進める。一方、燃料電池車両の現在位置が誘導経路から外れている場合には、ナビゲーションシステム１６は誘導経路分割処理をステップＳ１５の処理に進める。
【００４４】
ステップＳ１５の処理では、ナビゲーションシステム１６が、誘導経路算出手段５３として機能することにより燃料電池車両の現在位置から目的地までの誘導経路を算出する。これにより、ステップＳ１５の処理は完了し、誘導経路分割処理はステップＳ１６の処理に進む。
【００４５】
ステップＳ１６の処理では、ナビゲーションシステム１６が、道路環境抽出手段５４として機能することにより、ステップＳ１５の処理により算出された誘導経路中に含まれる登坂路の情報を抽出する。これにより、ステップＳ１６の処理は完了し、誘導経路分割処理はステップＳ１７の処理に進む。
【００４６】
ステップＳ１７の処理では、ナビゲーションシステム１６が、ブロック決定手段５５として機能することにより、ステップＳ１６の処理により抽出された登坂路の終点を分割点として、ステップＳ１５の処理により算出された誘導経路を複数ブロックに分割する。これにより、ステップＳ１７の処理は完了し、誘導経路分割処理はステップＳ１８の処理に進む。
【００４７】
ステップＳ１８の処理では、ナビゲーションシステム１６が、ステップＳ１７の分割結果を参照して燃料電池車両の現在位置がブロックの最終区間内に位置するか否かを判別する。そして、判別の結果、現在位置が最終区間内に位置する場合、ナビゲーションシステム１６は誘導経路分割処理をステップＳ１９の処理に進める。一方、現在位置が最終区間内に位置しない場合には、ナビゲーションシステム１６は誘導経路分割処理をステップＳ２０の処理に進める。
【００４８】
ステップＳ１９の処理では、ナビゲーションシステム１６が、分割区間決定手段５６として機能することにより、次のブロックの誘導経路情報を入手し、次のブロックを複数区間に分割する。これにより、ステップＳ１９の処理は完了し、一連の誘導経路分割処理は終了する。
【００４９】
ステップＳ２０の処理では、ナビゲーションシステム１６が、分割区間決定手段５６として機能することにより、燃料電池車両の現在位置からブロック終点各までの誘導経路を複数区間に分割する。これにより、ステップＳ２０の処理は完了し、一連の誘導経路分割処理は終了する。
【００５０】
〔冷却水温予測処理〕
次に、図８に示すフローチャートを参照して、上記冷却水温予測処理を実行する際の車両コントローラ１３の動作の流れについて説明する。
【００５１】
図８に示すフローチャートは、ステップＳ１の処理が完了するのに応じて開始となり、冷却水温予測処理はステップＳ２１の処理に進む。
【００５２】
ステップＳ２１の処理では、車両コントローラ１３が、外気温センサ１８と水温センサ２０を利用して現在の外気温Ｔ０と冷却水温ＴＦ０の情報を車両状態情報として取得する。これにより、ステップＳ２１の処理は完了し、冷却水温予測処理はステップＳ２２の処理に進む。
【００５３】
ステップＳ２２の処理では、車両コントローラ１３が、燃料電池車両の現在位置がブロックの最終区間内に位置しているか否かを判別する。そして、判別の結果、最終区間内に位置していない場合、車両コントローラ１３は冷却水温予測処理をステップＳ２４の処理に進める。一方、最終区間内に位置している場合には、車両コントローラ１３は冷却水温予測処理をステップＳ２３の処理に進める。
【００５４】
ステップＳ２３の処理では、車両コントローラ１３が、次に走行予定のブロックの道路情報を取得する。これにより、ステップＳ２３の処理は完了し、冷却水温予測処理はステップＳ２４の処理に進む。
【００５５】
ステップＳ２４の処理では、車両コントローラ１３が、車速予測手段３１及び駆動力予測手段３２として機能することにより、燃料電池車両が現在走行中のブロックの経路情報を利用して、図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示すような現在地点からブロック終点までの車速プロファイルＶＳｎ（ｔ）及び駆動力プロファイルＰＭｎ（ｔ）を予測する。なお、車速プロファイルを予測する際、車両コントローラ１３は、経路情報だけでなく車両の走行履歴の情報を利用してもよい。
【００５６】
また、車両コントローラ１３は、予め登録されている車両重量データ，車速センサ１７から得られる車速の変化量（加速度値）及びナビゲーションシステム１６から得られる道路勾配情報を利用して車両の走行抵抗を算出し、算出された走行抵抗，車速プロファイルＶＳｎ（ｔ），及び道路勾配情報を利用して駆動力プロファイルＰＭｎ（ｔ）を予測する。これにより、ステップＳ２４の処理は完了し、冷却水温予測処理はステップＳ２５の処理に進む。
【００５７】
ステップＳ２５の処理では、車両コントローラ１３が、燃料電池システム発電量予測手段３７として機能することにより、ステップＳ２４の処理に予測された駆動力プロファイルＰＭｎ（ｔ）を実現するために必要な図６（ｄ）に破線で示すような燃料電池システムの発電プロファイルＰＦｎ（ｔ）を予測する。これにより、ステップＳ２５の処理完了し、冷却水温予測処理はステップＳ２６の処理に進む。
【００５８】
ステップＳ２６の処理では、車両コントローラ１３が、燃料電池システム発熱量予測手段３８として機能することにより、図９に示すような冷却水温ＴＦに対する燃料電池システムの発熱性能を出力毎に示す発熱特性マップを利用して、現在の冷却水温ＴＦ０に対応する図６（ｅ）に示すような現在地点からブロック終点までの燃料電池システムの発熱量プロファイルＱＦｎ（ｔ）を予測する。また、車両コントローラ１３は、ラジエータ放熱量予測手段３９として機能することにより、図１０に示すような外気温とラジエータ１２の入口側の冷却水温の温度差に対するラジエータ１２の放熱特性を車速毎に示す放熱特性マップを利用して、現在の外気温Ｔ０と冷却水温ＴＦ０の差に対応する現在地点からブロック終点までのラジエータ１２の放熱量プロファイルＱＲｎ（ｔ）を予測する。
【００５９】
さらに、車両コントローラ１３は、燃料電池冷却水温予測手段４０として機能することにより、以下の数式１を用いて発熱量プロファイルＱＦｎ（ｔ）と放熱量プロファイルＱＲｎ（ｔ）の差から現在地点からブロック終点までの冷却水温の時間変化量ΔＴＦｄｔを予測する。そして、車両コントローラ１３は、以下の数式２を用いることにより、冷却水温の時間変化量ΔＴＦｄｔからブロック終点における冷却水温ＴＦｎを予測する。なお、数式１，２中のパラメータＣｗ，ｈｃはそれぞれ冷却水の熱容量及び燃料電池システムの冷却係数を示し、冷却係数ｈｃは、冷却水の流量や冷却配管の径，冷却配管の材質等によって異なり、システム固有の数値となる。これにより、ステップＳ２６の処理は完了し、一連の冷却水温予測処理は終了する。
【数１】
2007053051.tif 000003
【数２】
2007053051.tif 000004
【００６０】
なお、燃料電池システムの発熱量プロファイルＱＦｎ（ｔ）を予測する際、車両コントローラ１３は、燃料電池１の出力が最大出力であるとして燃料電池システムの発熱量プロファイルＱＦｎ（ｔ）を予測することが望ましい。このような処理によれば、登坂路等の熱収支が厳しい経路において、環境情報から予測した駆動力以上の走行状態を運転者が要求した場合であっても、冷却水温度が上昇することによるバッテリ２の出力制限を生じさせることなく、走行性能を維持することができる。
【００６１】
〔発電プロファイル設定処理〕
最後に、図１１に示すフローチャートを参照して、上記発電プロファイル設定処理を実行する際の車両コントローラ１３の動作の流れについて説明する。
【００６２】
図１１に示すフローチャートは、ステップＳ３の処理において冷却水温ＴＦｎが限界上限水温ＴＦＬと同じ、又はそれ以上であると判断されるのに応じて開始となり、発電プロファイル設定処理はステップＳ３１の処理に進む。
【００６３】
ステップＳ３１の処理では、車両コントローラ１３が、燃料電池冷却水温計画手段４１として機能することにより、各区間終点における冷却水温ＴＦｎがブロック終点におて限界上限水温ＴＦＬ以上にならないように登坂区間における目標冷却水温プロファイルＴＦｎｐ（ｔ）を設定する。これにより、ステップＳ３１の処理は完了し、発電プロファイル設定処理はステップＳ３２の処理に進む。
【００６４】
ステップＳ３２の処理では、車両コントローラ１３が、ラジエータ放熱量補正手段４２として機能することにより、図１０に示す放熱特性マップを参照して車速プロファイルＶＳｎ（ｔ）及び目標冷却水温プロファイルＴＦｎｐ（ｔ）からラジエータ放熱量補正プロファイルＱＲｎ（ｔ）を設定する。これにより、ステップＳ３２の処理は完了し、発電プロファイル設定処理はステップＳ３３の処理に進む。
【００６５】
ステップＳ３３の処理では、車両コントローラ１３が、燃料電池システム発熱量補正手段４３として機能することにより、図９に示す燃料電池システム発熱特性マップを参照して目標冷却水温ＴＦｎｐ，放熱量補正プロファイルＱＲｎ（ｔ）から登坂区間終点における目標冷却水温ＴＦＮｐが限界上限水温ＴＦＬ以下になるように登坂区間の発熱量補正プロファイルＱＦｎｐ（ｔ）を設定する。これにより、ステップＳ３３の処理は完了し、発電プロファイル設定処理はステップＳ３４の処理に進む。
【００６６】
ステップＳ３４の処理では、車両コントローラ１３が、燃料電池システム発電量補正手段４４として機能することにより、図９に示す燃料電池システム発熱特性マップを参照して目標冷却水温ＴＦｎｐ，発熱量補正プロファイルＱＦｎｐ（ｔ）から登坂区間終点における目標冷却水温ＴＦｎｐが限界上限水温ＴＦＬ以下になるように登坂区間の目標発電プロファイルＰｆｎｐ（ｔ）を設定する。これにより、ステップＳ３４の処理は完了し、一連の発電プロファイル設定処理は終了する。
【００６７】
以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態となる燃料電池車両によれば、ナビゲーションシステム１６が、現在位置から目的地までの燃料電池車両の走行経路を誘導経路として算出し、車両コントローラ１３が、誘導経路に含まれる道路の環境情報を参照して、誘導経路の中から登坂区間を抽出し、燃料電池車両が登坂区間を走行する際に必要な駆動力を予測し、予測された駆動力を得るために必要な燃料電池１の発電量を予測する。そして、車両コントローラ１３は、燃料電池１の発熱特性及びラジエータ１２の放熱特性に基づいて、予測された発電量を燃料電池１が発電した際の冷却水の温度を予測し、冷却水の温度と冷却水の許容上限温度との差を判定し、判定結果に応じて冷却水の温度が許容上限温度を超えないように燃料電池１の発電量を補正し、補正された燃料電池１の発電量と予測された駆動力を得るために必要な燃料電池１の発電量の差異に応じてバッテリ２の目標ＳＯＣ値を設定する。
【００６８】
このような構成によれば、冷却水温度が上昇することによってバッテリ２の入出力制限が生じることがなく、また、バッテリ２からの出力を必要最小限にすることによりバッテリ２の温度が上昇してバッテリ２の入出力制限が生じることがないので、走行状況に関わりなく運転者が要求する走行性能を維持することができる。
【００６９】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。このように、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施形態となる燃料電池車両の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す車両コントローラの内部構成を示す機能ブロック図である。
【図３】図１に示すナビゲーションシステムの内部構成を示す機能ブロック図である。
【図４】図３に示すブロック決定手段及び分割区間決定手段の動作を説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態となる出力制御処理の流れを示すフローチャート図である。
【図６】本発明の実施形態となる出力制御処理を説明するための図である。
【図７】図５に示す誘導経路分割処理の流れを示すフローチャート図である。
【図８】図５に示す冷却水温予測処理の流れを示すフローチャート図である。
【図９】燃料電池システムの出力毎の冷却水温度に対する燃料電池システムの発熱性能の関係を示す図である。
【図１０】外気温とラジエータの入口側の冷却水温度の温度差に対するラジエータの放熱特性の関係を車速毎に示す図である。
【図１１】図５に示す発電プロファイル設定処理の流れを示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００７１】
１：燃料電池
２：バッテリ
３：モータ
４：減速装置
５：差動装置
６：駆動輪
７，８：ＤＣ／ＤＣコンバータ
９：インバータ
１０：燃料電池駆動補器
１１：循環ポンプ
１２：ラジエータ
１３：車両コントローラ
１４：バッテリコントローラ
１５：燃料電池コントローラ
１６：ナビゲーションシステム
１７：車速センサ
１８：外気温センサ
１９：温度センサ
２０：水温センサ
【図１】
2007053051.tif 000005
【図２】
2007053051.tif 000006
【図３】
2007053051.tif 000007
【図４】
2007053051.tif 000008
【図５】
2007053051.tif 000009
【図６】
2007053051.tif 000010
【図７】
2007053051.tif 000011
【図８】
2007053051.tif 000012
【図９】
2007053051.tif 000013
【図１０】
2007053051.tif 000014
【図１１】
2007053051.tif 000015