(57)【要約】【課題】車両用制御装置において、車両システム起動時において、キャパシタ電圧が燃料電池のアイドリング電圧よりも低く、キャパシタにプリチャージしないとモータと接続できない場合でも、燃料電池分のエネルギにより車両走行を開始し、車両の起動開始から走行可能になるまでの時間を短縮することを可能とし、システムの信頼性を損なうことなく早期に車両走行を開始することを可能とすることにある。【解決手段】制御手段には、車両起動時に燃料電池のアイドリング電圧とキャパシタ電圧検出手段により検出されるキャパシタ電圧との電圧差が設定電圧よりも大きい場合に、燃料電池の起動後に燃料電池側接続手段を接続し、モータにより車両を駆動可能状態とした後にはキャパシタヘのプリチャージを開始するプリチャージ制御部を備えている。【選択図】図１
2007236132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を駆動するモータと、このモータに対して並列に接続された燃料電池と、キャパシタとを備えた車両用制御装置において、前記燃料電池の端子間電圧としての燃料電池電圧を検出する燃料電池電圧検出手段を設け、前記キャパシタの端子間電圧としてのキャパシタ電圧を検出するキャパシタ電圧検出手段を設け、前記燃料電池に接続された燃料電池出力回路と前記モータに接続された電力供給回路とを接続又は遮断する燃料電池側接続手段を設け、前記電力供給回路と前記キャパシタとを接続するキャパシタ回路を接続又は遮断するキャパシタ側接続手段を設け、前記キャパシタを充電可能なプリチャージ回路を前記キャパシタ回路に設け、少なくとも前記燃料電池電圧検出手段と前記キャパシタ電圧検出手段と前記燃料電池側接続手段と前記キャパシタ側接続手段と前記プリチャージ回路とに連絡した制御手段を設け、この制御手段には、車両起動時に前記燃料電池のアイドリング電圧と前記キャパシタ電圧検出手段により検出されるキャパシタ電圧との電圧差が設定電圧よりも大きい場合に、前記燃料電池の起動後に前記燃料電池側接続手段を接続し、前記モータにより車両を駆動可能状態とした後には前記キャパシタヘのプリチャージを開始するプリチャージ制御部を備えたことを特徴とする車両用制御装置。
【請求項２】
前記プリチャージ制御部による前記キャパシタヘの充電は、燃料電池電圧とキャパシタ電圧との電圧差が設定電圧以下になったときに終了し、その後、前記キャパシタ側接続手段を接続状態にして前記電力供給回路と前記キャパシタ回路とを接続することを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記設定電圧を、前記燃料電池出力回路と前記電力供給回路と前記キャパシタ回路とに接続された全ての部品が許容できる許容電流の最小値と前記キャパシタの内部抵抗の値との積から算出することを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
【請求項４】
前記燃料電池電圧には、車両が走行中である場合に、前記燃料電池電圧検出手段により検出された瞬時電圧値を用いていることを特徴とする請求項２に記載の車両用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用制御装置に係り、特に燃料電池（燃料電池スタック）とキャパシタ（電気二重層コンデンサ）とを備えた車両用制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両には、燃料電池（燃料電池スタック）を搭載した燃料電池自動車がある。この燃料電池自動車においては、車両の総合効率を向上させるために、あるいは、燃料電池の負荷応答特性を補完するために、二次電池やキャパシタ（電気二重層コンデンサ）等の電力貯蔵装置を搭載したハイブリッドシステムを採用しているものがある。中でも、キャパシタは、充放電において二次電池のような化学変化を伴わないため、一般的に、長寿命で出力密度が高く、また、燃料電池の出力電圧にも良く追従し、さらに、燃料電池との間に大型のＤＣ／ＤＣコンバータ等の電圧調整装置を必ずしも必要としない等の利点が多いものである。これにより、ハイブリッドシステムが簡素化されるだけでなく、システム効率の向上にも寄与している。
【０００３】
従来、燃料電池自動車の制御装置には、キャパシタ側の電流検出手段で測定した電流値と燃料電池側の電圧検出手段で測定した電圧値とに基づいて駆動用モータのリレーの接続状態を推定するメイン制御装置を設けたものがある。
また、燃料電池自動車の制御装置には、車両走行開始後の燃料電池電圧を予測し、キャパシタ電圧が予測された燃料電池電圧以上となった時点で、モータヘの電力供給開始を指示するものがある。
【特許文献１】特開２００３−０５２１０３号公報
【特許文献２】特開２００４−１８０４５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来、燃料電池とキャパシタとを搭載した燃料電池自動車の車両用制御装置（燃料電池システム：ＦＣシステム）においては、車両システム停止時に、一般的に、燃料電池及びキャパシタのそれぞれが、リレーにより電力供給回路（メイン高電圧バス）から電気的に切り離されている場合が多い。一般的に、キャパシタは、このように電気的負荷から完全に切り離された状態においても、経時的に蓄積エネルギを損失する自己放電特性を有し、システム停止中においてもその電圧値が徐々に低下する。故に、このようなシステムにおいては、車両システムを起動する際に、キャパシタ電圧が燃料電池電圧よりも著しく低い場合に、リレーを接続した瞬間に燃料電池からキャパシタに向かって過電流が生じ、リレーやキャパシタの故障、あるいは、燃料電池の電圧の急激な低下に伴うシステム停止や燃料電池の劣化につながるというおそれがあった。
このような不具合を避けるために、従来、リレーにより燃料電池とキャパシタとを接続するのに先立ち、燃料電池とキャパシタとの間に介在させた電流制御装置により燃料電池からキャパシタヘの電流値を制限しながらキャパシタを充電していた（例えば、特開２００３−１９７２２９号公報、特開２００１−３５７８６５号公報、特開平０８−１３０８０５号公報等）。
しかしながら、この場合、電流制御装置を介してキャパシタのプリチャージを行っている間は車両を発進させることができず、運転者は、プリチャージが完了し、燃料電池とキャパシタとを接続できる状態になるまで、車両の発進を待機せざるを得なかった。
また、上記の特許文献２のように、車両走行開始後の燃料電池電圧を予測し、キャパシタ電圧が予測された燃料電池電圧以上となった時点で、モータヘの電力供給開始を許可するというものがある。この特許文献２の技術によれば、燃料電池を保護しつつキャパシタのプリチャージに要する時間を短縮することが可能となるが、この場合においても、同様に、運転者は、キャパシタのプリチャージが完了し、車両が走行可能となるまで、車両の発進を待機する必要があった。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、車両の起動開始から走行可能になるまでの時間を短縮可能とし、システムの信頼性を損なうことなく早期に車両走行を開始することを可能とする車両用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】
【０００６】
この発明は、車両を駆動するモータと、このモータに対して並列に接続された燃料電池と、キャパシタとを備えた車両用制御装置において、前記燃料電池の端子間電圧としての燃料電池電圧を検出する燃料電池電圧検出手段を設け、前記キャパシタの端子間電圧としてのキャパシタ電圧を検出するキャパシタ電圧検出手段を設け、前記燃料電池に接続された燃料電池出力回路と前記モータに接続された電力供給回路とを接続又は遮断する燃料電池側接続手段を設け、前記電力供給回路と前記キャパシタとを接続するキャパシタ回路を接続又は遮断するキャパシタ側接続手段を設け、前記キャパシタを充電可能なプリチャージ回路を前記キャパシタ回路に設け、少なくとも前記燃料電池電圧検出手段と前記キャパシタ電圧検出手段と前記燃料電池側接続手段と前記キャパシタ側接続手段と前記プリチャージ回路とに連絡した制御手段を設け、この制御手段には、車両起動時に前記燃料電池のアイドリング電圧と前記キャパシタ電圧検出手段により検出されるキャパシタ電圧との電圧差が設定電圧よりも大きい場合に、前記燃料電池の起動後に前記燃料電池側接続手段を接続し、前記モータにより車両を駆動可能状態とした後には前記キャパシタヘのプリチャージを開始するプリチャージ制御部を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の車両用制御装置は、車両システム起動時において、キャパシタ電圧が燃料電池のアイドリング電圧よりも低く、キャパシタにプリチャージしないとモータと接続できない場合でも、燃料電池分のエネルギにより車両走行を開始し、車両の起動開始から走行可能になるまでの時間を短縮することを可能とし、これにより、システムの信頼性を損なうことなく早期に車両走行を開始することを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
この発明は、車両の起動開始から走行可能になるまでの時間を短縮可能とし、システムの信頼性を損なうことなく早期に車両走行を開始することを可能とする目的を、車両システム起動時に、キャパシタ電圧が燃料電池のアイドリング電圧よりも低く、キャパシタにプリチャージしないとモータと接続できない場合でも、燃料電池分のエネルギにより車両走行を開始して実現するものである。
以下、図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。
【実施例】
【０００９】
図１〜図４は、この発明の実施例を示すものである。図１において、１は燃料電池自動車（以下「車両」という）の車両用制御装置（燃料電池システム：ＦＣシステム）、２は車両に搭載された燃料電池（燃料電池スタック）、３はインバータ、４は車両駆動用のモータである。
燃料電池２は、モータ４に対して並列に接続され、燃料（ガス）及び酸化剤の供給を受けて発電する。インバータ３は、燃料電池２で発電された直流電力を三相交流電力に変換し、この三相交流電力をモータ４に供給する。モータ４は、インバータ３から供給された電力によって駆動する。このモータ４で発生した駆動力は、変速機を介して駆動輪に伝達される。なお、インバータ３は、モータ４の駆動制御に加え、車両減速時にはモータ４の負トルクを電力に変換する回生制御を行う。
燃料電池２とインバータ３とは、並列した第１、第２メイン電線５、６により接続している。この第１、第２メイン電線５、６は、燃料電池２に接続された燃料電池出力回路（燃料電池バス）７とモータ４側のインバータ３に接続された電力供給回路（メイン高電圧バス）８とを構成する。
この第１、第２メイン電線５、６には、燃料電池出力回路７側で、該燃料電池出力回路７と電力供給回路８とを接続又は遮断する燃料電池側接続手段である燃料電池用リレー９が設けられている。
また、この燃料電池用リレー９と燃料電池２間の燃料電池出力回路７において、第１、第２メイン電線５、６には、燃料電池２の端子間電圧としての燃料電池電圧を検出する燃料電池電圧検出手段である燃料電池用電圧計１０が接続している。この燃料電池用電圧計１０は、一端側が第１メイン電線５の一側接続部１１に接続するとともに、他端側が第２メイン電線６の他側接続部１２に接続している。
更に、燃料電池２と燃料電池用電圧計１０の一側接続部１１間の燃料電池出力回路７において、燃料電池２の出力段の第１メイン電線５には、逆流防止ダイオード１３が設けられる。この逆流防止ダイオード１３は、燃料電池２への電流の逆流を防止する。但し、車両減速で、インバータ３による回生時に、燃料電池２の出力端子への外部からの許容印加電圧の上限値よりも電力供給回路８に印加される最大回生電圧が低い場合は、この逆流防止ダイオード１３は、必ずしも必要としない。
【００１０】
また、第１、第２メイン電線５、６には、燃料電池用リレー９よりもインバータ３側において、第１、第２サブ電線１４、１５によりキャパシタ（電気二重層コンデンサ）１６が接続している。この第１、第２サブ電線１４、１５は、電力供給回路８とキャパシタ１６とを接続するキャパシタ回路（キャパシタバス）１７を構成する。第１サブ電線１４は、第１接続部１８で、第１メイン電線５に接続している。第２サブ電線１５は、第２接続部１９で、第２メイン電線６に接続している。よって、燃料電池２とキャパシタ１６とは、モータ４に対して並列に接続している。
キャパシタ１６は、インバータ３への電力供給を補助すると共に、燃料電池２の発電した電力や、車両減速時におけるインバータ３からの回生電力を受け入れる。また、このキャパシタ１６は、一般的に、燃料電池２に比べて、負荷応答性に優れているため、車両の負荷要求に対して非常に良く応答し、また、その特性上、充放電に電圧変化を伴うため、燃料電池２の出力電圧の変化に良く追従する。キャパシタ１６からインバータ３ヘの電力の供給、あるいは、燃料電池２やインバータ３からキャパシタ１６ヘの電力の供給は、キャパシタ１６と燃料電池２及び電力供給回路８との電圧関係により決まる。なお、この実施例において、キャパシタ１６としては、大容量の電気二重層コンデンサの他、金属錯体高分子を電極材に用いたキャパシタ等を使用することが可能である。
第１、第２サブ電線１４、１５には、第１、第２接続部１８、１９とキャパシタ１６との間に、キャパシタ回路１７を接続又は遮断するキャパシタ側接続手段であるキャパシタ用リレー２０が設けられる。このキャパシタ用リレー２０は、開動作することで、高電圧系統の電力供給回路８からキャパシタ１６を切り離す機能（遮断機能）を有している。
また、このキャパシタ回路１７において、第１、第２サブ電線１４、１５には、キャパシタ用リレー２０とキャパシタ１６との間に、キャパシタ１６の端子間電圧としてのキャパシタ電圧を検出するキャパシタ電圧検出手段であるキャパシタ用電圧計２１が接続している。このキャパシタ用電圧計２１は、一端側が第１サブ電線１４の一側接続部２２に接続するとともに、他端側が第２サブ電線１５の他側接続部２３に接続して、キャパシタ１６の端子間電圧を検出する。
更に、このキャパシタ回路１７において、第１、第２サブ電線１４、１５には、第３、第４サブ電線２４、２５によりプリチャージ回路２６が接続している。第３サブ電線２４は、一端側がキャパシタ用リレー２０よりも第１接続部１８側の第１サブ電線１４の一側接続部２７に接続するとともに、他端側がキャパシタ用リレー２０よりもキャパシタ１６側の第１サブ電線１４の他側接続部２８に接続している。第４サブ電線２５は、一端側がキャパシタ用リレー２０よりも第２接続部１９側の第２サブ電線１５の一側接続部２９に接続するとともに、他端側がキャパシタ用リレー２０よりもキャパシタ１６側の第２サブ電線１５の他側接続部３０に接続している。プリチャージ回路２６は、キャパシタ１６を充電可能であり、充電電流を制限しながらキャパシタ１６を充電する。このため、プリチャージ回路２６は、一般的に、電流制限のための制限抵抗器を備えたり、あるいは、スイッチング制御が可能な半導体素子等から構成される。
【００１１】
更に、高電圧系統の第５、第６サブ電線３１、３２により複数の高電圧補機からなる高電圧補機類３３が接続している。第５サブ電線３１は、第３接続部３４で第１メイン電線５に接続している。第６サブ電線３２は、第４接続部３５で第２メイン電線６に接続している。高電圧補機類３３は、燃料電池２を含む車両用制御装置（燃料電池システム）１を運転する。
【００１２】
また、第１、第２メイン電線５、６には、燃料電池２及びキャパシタ１６と並列で、高電圧系統の第７、第８サブ電線３６、３７により補機駆動用バッテリ（補助バッテリ）３８が接続している。第７サブ電線３６は、第５接続部３９で第１メイン電線５に接続している。第８サブ電線３７は、第６接続部４０で第２メイン電線６に接続している。
【００１３】
この第７、第８サブ電線３６、３７の途中には、ＤＣ／ＤＣコンバータとして、例えば、双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ４１が設けられている。この双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ４１は、キャパシタ９と並列にインバータ３に接続し、燃料電池２やキャパシタ１６からの電力、あるいは、インバータ３からの回生電力の電圧を、後述する車両補機類４４を駆動するための電圧（通常は１２Ｖ系統）に変換し、また、逆に、車両補機類４４を駆動するための電圧を高電圧補機類３３に供給し、あるいは、キャパシタ１６を補充電するための電圧に変換する。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータとしては、双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ４１に限るものではなく、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータと降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータとの両方を並列に備えたＤＣ／ＤＣコンバータとすることも可能である。
【００１４】
また、第７、第８サブ電線３６、３７には、双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ４１と補機駆動用バッテリ３８との間に、第９、第１０サブ電線４２、４３により車両補機類４４が接続している。第９サブ電線４２は、一側接続部４５で第７サブ電線３６に接続している。第１０サブ電線４３は、他側接続部４６で第８サブ電線３７に接続している。
従って、双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ４１の低電圧側には、車両補機類４４としての前照灯やラジオ、水ポンプ等の各種車両補機を駆動するための補機駆動用バッテリ（通常は１２Ｖ系統）３８が接続されている。
【００１５】
即ち、この実施例の車両用制御装置１において、高電圧系統は、燃料電池用リレー９とキャパシタ用リレー２０とにより、インバータ３に当たる電力供給回路（メイン高電圧バス）８と、燃料電池用リレー９の燃料電池２側に当たる燃料電池出力回路（燃料電池バス）７と、そして、キャパシタ用リレー２０のキャパシタ１６側に当たるキャパシタ回路（キャパシタバス）１７との３つに分けられる。そして、燃料電池用リレー９及びキャパシタ用リレー２０が共に接続された状態においては、電力供給回路８と燃料電池出力回路７とキャパシタ回路１７との各電圧は一致するが、燃料電池用リレー９及びキャパシタ用リレー２０が開放された状態においては、電力供給回路８と燃料電池出力回路７とキャパシタ回路１７との各電圧に差異が生じる場合がある。また、電力供給回路８には、燃料電池２に圧縮空気を供給するためのエアコンプレッサや、室内空調用のエアコン用コンプレッサ等、高電圧で駆動される補機類がそれぞれのインバータを介して複数接続される。更に、モータ４のインバータ３の内部入力段や、その他の高電圧補機類３３のインバータの内部入力段には、電力供給回路８の入力電圧の変動を抑えるための電解コンデンサが備えられる場合が多い。
【００１６】
インバータ３と燃料電池用リレー９と燃料電池用電圧計１０とキャパシタ用リレー２０とキャパシタ用電圧計２１とプリチャージ回路２６と高電圧補機類３３と双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ４１と車両補機類４４とは、制御手段４７に接続している。また、この制御手段４７には、エンジンキーの操作によってオン・オフするキースイッチ４８と、スロットル開度を検出するスロットル検出手段としてのスロットルセンサ４９とが接続している。
【００１７】
この制御手段４７は、各センサ類より収集した情報や内部メモリ４７Ａに格納されたデータを基に、上記の車両補機類４４等の各制御対象を作動して車両システムを制御するものである。
また、この制御手段４７は、車両起動時に燃料電池２のアイドリング電圧とキャパシタ用電圧計２１により検出されるキャパシタ電圧との電圧差が設定電圧よりも大きい場合に、燃料電池２の起動後に燃料電池用リレー９を接続し、モータ４により車両を駆動可能状態とした後にはキャパシタ１６ヘのプリチャージを開始するプリチャージ制御部４７Ｂを備えている。
このプリチャージ制御部４７Ｂによるキャパシタ１６ヘの充電は、燃料電池電圧とキャパシタ電圧との電圧差が設定電圧以下になったときに終了し、その後、キャパシタ用リレー２０を接続状態にして電力供給回路８とキャパシタ回路１７とを接続したときに行われる。
また、制御手段４７は、前記設定電圧を、燃料電池出力回路７と電力供給回路８とキャパシタ回路７とに接続された全ての部品が許容できる許容電流の最小値とキャパシタ１６の内部抵抗の値との積から算出する。
前記燃料電池電圧には、車両が走行中である場合に、燃料電池用電圧計１０により検出された瞬時電圧値を用いている。
【００１８】
そして、車両用制御装置１において、システム停止時には、燃料電池出力回路７及びキャパシタ回路１７の双方が燃料電池用リレー９及びキャパシタ用リレー２０により電力供給回路８から切り離されている（遮断）。このような車両制御装置１においては、起動時に、燃料電池出力回路７及びキャパシタ回路１７を電力供給回路８に接続する際に、燃料電池出力回路７とキャパシタ回路１７との双方の電圧関係によっては燃料電池２からキャパシタ１６に向かって過大な電流が流れ、各リレー９、２０やキャパシタ１６の故障や、あるいは燃料電池２の電圧の急激な低下に伴うシステム停止や燃料電池の劣化につながるおそれがある。
そこで、この実施例の車両用制御装置１においては、キャパシタ１６ヘの充電電流を制限するためのプリチャージ回路２６を備え、キャパシタ電圧により各リレー９、２０の開閉タイミング（接続・遮断の時期）を制御している。詳しくは、プリチャージ回路２６を介さずに燃料電池用リレー９及びキャパシタ用リレー２０を接続した際に、燃料電池２からキャパシタ１６に流入する電流は、燃料電池出力回路７とキャパシタ回路１７との双方の電圧とキャパシタ１６の内部抵抗とに大きく支配され、燃料電池出力回路７とキャパシタ回路１７との電圧差が大きい程、また、キャパシタ１６の内部抵抗が小さい程、流入電流が大きくなる。そして、キャパシタ１６の電圧値が燃料電池２の出力電圧よりも大きい場合には、逆流防止ダイオード１３によりキャパシタ１６から燃料電池２に電流が流れることはないため、問題が生ずることがない。
【００１９】
次に、この実施例の作用を、図２〜図４のフローチャートに基づいて説明する。
図２に示すように、運転者がキースイッチ４８をスタートの位置に捻る等の操作により車両起動ルーチンが開始すると（ステップＡ０１）、先ず、キャパシタ用電圧計２１によりキャパシタ電圧（Ｖｃａｐ）が計測される（ステップＡ０２）。
次に、制御手段４７では、内部メモリ４７Ａに格納されている燃料電池２のアイドリング電圧（Ｖｆｃ−ｉｄ１ｅ）と前記ステップＡ０１で計測したキャパシタ電圧（Ｖｃａｐ）との差である電圧差を計算し、この電圧差が、予め設定されている設定電圧である閾値（ΔＶｍａｘ）以下か、又は、閾値（ΔＶｍａｘ）よりも大きく超えているか否かを判定する（ステップＡ０３）。ここで、上記の閾値（ΔＶｍａｘ）は、起動時において燃料電池２とキャパシタ１６とを接続する際の最大許容電圧差である。そして、この最大許容電圧差以内であれば、燃料電池２からキャパシタ１６に向かって電流が生じないか、又は、流れる電流値をキャパシタ１６及び他の部品の許容する値以内に抑えることができる。この許容電流は、キャパシタ１６の許容充電電流、燃料電池用リレー９やキャパシタ用リレー２０の許容電流、及び、燃料電池２の電圧低下により決まる許容発電電流等、車両用制御装置１に含まれる全部品の許容電流の最小値として定められる。
一例として、キャパシタ１６の内部抵抗をＲｃａｐ、キャパシタ用リレー２０の接続時の車両用制御装置１の許容電流をＩｍａｘとすれば、閾値（ΔＶｍａｘ）は、以下の式で求められる。
ΔＶｍａｘ＝Ｉｍａｘ＊Ｒｃａｐ……式
【００２０】
前記ステップＡ０３において、アイドリング電圧（Ｖｆｃ−ｉｄ１ｅ）とキャパシタ電圧（Ｖｃａｐ）との電圧差が閾値（ΔＶｍａｘ）以下である場合には、車両起動ルーチンのステップＡ０４に移行する。
このステップＡ０４においては、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４１を起動モードで動作させ、補機用補助バッテリ３８からの電力により電力供給回路８に接続されているインバータ３やその他の高電圧補機類３３の内部のコンデンサを、前記ステップＡ０２で計測したキャパシタ電圧（Ｖｃａｐ）まで充電する。
続いて、エアコンプレッサ等の高電圧補機類３３を駆動して車両用制御装置（燃料電池システム）１を起動し、燃料電池２での発電を開始する（ステップＡ０５）。この状態においては、電力供給回路８の電圧値とキャパシタ回路１７の電圧値とは、共にキャパシタ電圧（Ｖｃａｐ）となっているため、キャパシタ用リレー２０を接続してキャパシタ回路１７を電力供給回路８に接続する（ステップＡ０６）。
ここで、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの運転を終了し（ステップＡ０７）、直ちに、燃料電池用リレー９を接続して燃料電池出力回路７を電力供給回路８に接続する（ステップＡ０８）。この時、燃料電池２からキャパシタ１６に向かい、上記の電圧差に応じた電流が生じるが、それは、上述した許容電流以内に抑えられるため、特に、問題は生じない。
これにより、制御手段４７は、車両の走行開始許可を判断し（ステップＡ０９）、車両起動ルーチンを終了する（ステップＡ１０）。この車両の走行開始許可は、例えば、運転席インストルメントパネル内の「ＲＥＡＤＹ」ランプの点灯等により運転者に伝達される。
【００２１】
一方、前記ステップＡ０３において、アイドリング電圧（Ｖｆｃ−ｉｄ１ｅ）とキャパシタ電圧（Ｖｃａｐ）との電圧差が閾値（ΔＶｍａｘ）よりも大きく超えているときには、キャパシタ１６のプリチャージルーチンのステップＡ１１に移行する。
このステップＡ１１においては、先ず、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４１と補機駆動用バッテリ３８とにより、電力供給回路８に接続されているインバータ３及びその他の高電圧補機類３３の内部コンデンサを充電するが、この時の充電電圧は、燃料電池２のアイドリング電圧（Ｖｆｃ−ｉｄ１ｅ）とする。
続いて、高電圧補機類３３を駆動して車両用制御装置１を起動し、燃料電池２での発電を開始する（ステップＡ１２）。
次に、この場合においては、キャパシタ用リレー２０を接続する前に、燃料電池用リレー９を接続し、燃料電池出力回路７を電力供給回路８に接続する（ステップＡ１３）。これは、キャパシタ１６のプリチャージが終了する前に車両を走行可能とするためである。
このステップＡ１３においては、燃料電池出力回路７が電力供給回路８に接続され、高電圧補機類３３への電力を燃料電池２から供給することが可能になったら、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４１の運転を終了する（ステップＡ１４）。
このステップＡ１４まで進むと、制御手段４７は、車両の仮走行開始許可を判断し（ステップＡ１５）、燃料電池２からの電力により車両を走行させることが可能な状態となるため、車両の仮走行開始許可が、例えば、運転席インストルメントパネル内の「ＲＥＡＤＹ」ランプの点滅等により運転者に伝達される。
しかしながら、この状態では、依然としてキャパシタ電圧（Ｖｃａｐ）が低いため、キャパシタ回路１７を電力供給回路８に接続することができず、インバータ３ヘの電力供給は燃料電池２からの電力のみに限られる。
このため、ステップＡ１６において、燃料電池出力回路７とキャパシタ回路１７とを持続してキャパシタ１６のプリチャージを行う。このステップＡ１６では、燃料電池２からの電力によりプリチャージ回路２６を介してキャパシタ１６のプリチャージが開始される。この時、制御手段４７では、キャパシタ１６ヘのプリチャージ電流を供給するように、車両用制御装置１を制御する。
このステップＡ１６において、キャパシタ１６のプリチャージが開始されると、制御手段４７は、スロットルセンサ信号を読み込み（ステップＡ１７）、スロットルセンサ４９がＯＮか否かの判断が行われる（ステップＡ１８）。
【００２２】
このステップＡ１８において、スロットルセンサ４９がＯＮになり、ＹＥＳの場合、つまり、運転発進要求が認められると、図３に示すように、燃料電池２からインバータ３に電力を供給して車両の走行を開始する（ステップＡ１９）。この時、制御手段４７では、インバータ３からの要求電力に加え、キャパシタ１６ヘのプリチャージ電力を供給するように、車両用制御装置１を制御する。このように、キャパシタ電圧（Ｖｃａｐ）が低く、キャパシタ１６のプリチャージを継続した状態においても、プリチャージの終了を待つことなく、燃料電池２からの電力により車両の走行を開始できることが、この実施例における特有のメリットである。
ここで、燃料電池用電圧計１０及びキャパシタ用電圧計２１により、燃料電池電圧（Ｖｆｃ）及びキャパシタ電圧（Ｖｃａｐ）が計測される（ステップＡ２０）。
続いて、制御手段４７では、燃料電池電圧（Ｖｆｃ）とキャパシタ電圧（Ｖｃａｐ）との電圧差が計算される（ステップＡ２１）。
このステップＡ２１においては、前記ステップＡ０３の場合と異なり、燃料電池電圧（Ｖｆｃ）とキャパシタ電圧（Ｖｃａｐ）との電圧差の基準として、燃料電池２のアイドリング電圧（Ｖｆｃ−ｉｄ１ｅ）ではなく、燃料電池２の瞬時電圧（Ｖｆｃ）を用いている。これは、燃料電池電圧（Ｖｆｃ）が電気負荷の大きさに応じて低下するため、前記ステップＡ１９において燃料電池２からの電力供給が開始されると、燃料電池電圧（Ｖｆｃ）が低下することにより、キャパシタ１６のプリチャージ時間を短縮することができるためである。
【００２３】
前記ステップＡ２１での比較の結果、燃料電池電圧（Ｖｆｃ）とキャパシタ電圧（Ｖｃａｐ）との電圧差が依然として閾値（ΔＶｍａｘ）よりも大きく超えていれば、前記ステップＡ２０に戻り、車両走行及びキャパシタ１６のプリチャージを継続する。
一方、前記ステップＡ２１での比較の結果、プリチャージによりキャパシタの電圧が上がるか、又は、電気負荷の増加により燃料電池電圧が下がるかにより、燃料電池電圧（Ｖｆｃ）とキャパシタ電圧（Ｖｃａｐ）との電圧差が閾値（ΔＶｍａｘ）以下になれば、プリチャージを終了し（ステップＡ２２）、キャパシタ用リレー２０を接続してキャパシタ回路１７を電力供給回路８に接続する（ステップＡ２３）。これにより、車両起動ルーチンが完全に完了し、燃料電池２及びキャパシタ１６の双方からインバータ３ヘの電力供給が可能な状態となる。
これにより、制御手段４７は、車両の走行開始許可を判断し（ステップＡ２４）、例えば、運転席インストルメントパネル内の「ＲＥＡＤＹ」ランプの点灯等により、車両の走行開始許可が運転者に伝達される。そして、プログラムを終了する（ステップＡ２５）。
【００２４】
一方、前記ステップＡ１８において、スロットルセンサ３９のＯＮが検出されず、ＮＯの場合には、図４に示すように、ステップＡ２６から始まる車両起動ルーチンにおいて、キャパシタ１６のプリチャージを継続する。
このステップＡ２６においては、キャパシタ電圧（Ｖｃａｐ）を計測し、そして、前記ステップＡ０３と同様、燃料電池２のアイドリング電圧（Ｖｆｃ−ｉｄ１ｅ）とキャパシタ電圧（Ｖｃａｐ）との電圧差の計算を行い、アイドリング電圧（Ｖｆｃ−ｉｄ１ｅ）とキャパシタ電圧（Ｖｃａｐ）との電位差が依然として閾値（ΔＶｍａｘ）よりも大きいか、あるいは、アイドリング電圧（Ｖｆｃ−ｉｄ１ｅ）とキャパシタ電圧（Ｖｃａｐ）との電位差が閾値（ΔＶｍａｘ）以下かの判定を行う（ステップＡ２７）。
このステップＡ２７において、アイドリング電圧（Ｖｆｃ−ｉｄ１ｅ）とキャパシタ電圧（Ｖｃａｐ）との電圧差が依然として閾値（△Ｖｍａｘ）よりも大きく超えている場合は、プリチャージを継続して図２のフローチャートの前記ステップＡ１７に戻す。
前記ステップＡ２７においてアイドリング電圧（Ｖｆｃ−ｉｄ１ｅ）とキャパシタ電圧（Ｖｃａｐ）との電圧差が閾値（△Ｖｍａｘ）以下となれば、キャパシタ１６のプリチャージを終了し（ステップＡ２８）、キャパシタ用リレー２０を接続してキャパシタ回路１７を電力供給回路８に接続する（ステップＡ２９）。
これにより、制御手段４７は、車両の走行開始許可を判断し（ステップＡ３０）、例えば、運転席インストルメントパネル内の「ＲＥＡＤＹ」ランプの点灯等により、車両の走行開始許可が運転者に伝達され、一連の車両起動ルーチンを終了する（ステップＡ３１）。
【００２５】
この結果、制御手段４７のプリチャージ制御部４７Ｂは、車両起動時に燃料電池２のアイドリング電圧とキャパシタ用電圧計２１により検出されるキャパシタ電圧との電圧差が設定電圧である閾値よりも大きく超えている場合に、燃料電池２の起動後に燃料電池用リレー９を接続し、モータ４により車両を駆動可能状態とした後にはキャパシタ１６ヘのプリチャージを開始する。これにより、車両システム起動時において、キャパシタ電圧が、燃料電池２のアイドリング電圧よりも低く、キャパシタ１６にプリチャージしないと電力供給回路８と接続できない場合でも、燃料電池分のエネルギにより走行開始することができるので、車両起動開始から走行可能になるまでの時間を短縮することが可能であり、よって、車両制御装置１の信頼性を損なうことなく早期に走行を開始することが可能である。
また、プリチャージ制御部４７Ｂによるキャパシタ１６ヘの充電は、燃料電池電圧とキャパシタ電圧との電圧差が設定電圧以下になったときに終了し、その後、キャパシタ用リレー２０を接続状態にして電力供給回路８とキャパシタ回路１７とを接続する。これにより、充電されたキャパシタ電圧の値が、燃料電池電圧との差が小さくなってから、キャパシタ１６を電力供給回路８と接続し、接続した瞬間に燃料電池２からキャパシタ１６ヘ過電流が流れることはなく、システムが信頼性を向上することができる。
更に、制御手段４７は、前記設定電圧を、燃料電池出力回路７と電力供給回路８とキャパシタ回路１７とに接続された全ての部品が許容できる許容電流の最小値とキャパシタ１６の内部抵抗の値との積から算出する。これにより、設定電圧の値は、燃料電池２による車両駆動システムを構成する部品に瞬間的に電流が流れても故障することのない値に設定され、構成部品の信頼性を損なうことのないプリチャージ制御を実現することができる。
更にまた、前記燃料電池電圧には、車両が走行中である場合に、燃料電池用電圧計１０により検出された瞬時電圧値を用いている。これにより、車両走行中の燃料電池電圧は、一般的に、アイドリング電圧よりも低いので、キャパシタ電圧との差が小さくなるため、プリチャージ制御を早く終了することができる。
【００２６】
詳しくは、燃料電池２とキャパシタ１６とを備える車両用制御装置１において、キャパシタ１６のプリチャージが完了するのに先立ち、燃料電池２をモータ４のインバータ３に接続する。これにより、車両起動ルーチンに要する時間を短縮化し、乗員をキャパシタ１６のプリチャージ終了まで待機させる必要を無くし、車両を早期に走行可能状態とすることができる。
また、車両制御装置１において、キャパシタ１６のプリチャージ未完のまま車両走行を開始した後も、プリチャージを継続する。これにより、車両走行に伴う燃料電池２の電圧低下により、キャパシタ１６のプリチャージに要する時間を短縮することができる。
更に、燃料電池２とキャパシタ１６との許容電圧差を規定し、両者の電圧が完全に一致しなくとも、許容電圧差以下となったらプリチャージを終了する。これにより、車両用制御装置１を保護しつつ、キャパシタ１６へのプリチャージに要する時間を短縮することができる。
更にまた、上記許容電圧差は、キャパシタ１６の許容充電電流、各リレー９、２０の許容電流及び燃料電池２の電圧低下により決まる許容発電電流のいずれか最小値とキャパシタ１６の内部抵抗の積から定められる。これにより、キャパシタ１６、各リレー９、２０、及び燃料電池２の全てを過電流から保護することができる。
また、キャパシタ１６のプリチャージの要否の判定において、燃料電池２のアイドリング電圧とキャパシタ１６の瞬時電圧との電圧差を用いる。これにより、キャパシタ１６へのプリチャージに要する時間を短縮することができる。
更に、走行開始後のプリチャージ完了の判定において、燃料電池２の瞬時電圧とキャパシタ１６の瞬時電圧との差を用いる。これにより、車両走行に伴う燃料電池２の電圧低下により、キャパシタ１６のプリチャージに要する時間を短縮することができる。
【００２７】
なお、この発明においては、上述の実施例に限定されず、種々応用改変が可能であることは勿論である。
例えば、図２のフローチャートのステップＡ０４におけるインバータ３及び高電圧補機類３３の内部コンデンサ充電電圧をキャバシタ電圧（Ｖｃａｐ）よりも低くすることにより、充電時間を短縮することができる。但し、この場合、充電電圧は、ステップＡ０６でキャパシタ用リレー２０を接続した際の突入電流が許容値を越えないよう、考慮して定められる。
また、図２のフローチャートのステップＡ１０におけるインバータ３及び高電圧補機類３３の内部コンデンサ充電電圧をアイドリング電圧（Ｖｆｃ−ｉｄ１ｅ）よりも低くすることにより、充電時間を短縮することができる。但し、この場合、充電電圧は、ステップＡ１２で燃料電池用リレー９を接続した際の突入電流が許容値を越えないよう、考慮して定められる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
車両システム起動時に、キャパシタ電圧が燃料電池のアイドリング電圧よりも低く、キャパシタにプリチャージしないとモータと接続できない場合でも、燃料電池分のエネルギにより車両走行を開始することを、燃料電池車両の制御以外の他の装置の制御にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】車両用制御装置のシステム構成図である。
【図２】車両用制御のフローチャートである。
【図３】図１に続く一の車両用制御のフローチャートである。
【図４】図１に続く他の車両用制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３０】
１  車両用制御装置
２  燃料電池
３  インバータ
４  モータ
７  燃料電池出力回路
８  電力供給回路
９  燃料電池用リレー
１０  燃料電池用電圧計
１６  キャパシタ
１７  キャパシタ回路
２０  キャパシタ用リレー
２１  キャパシタ用電圧計
２６  プリチャージ回路
３３  高電圧補機類
３８  補機駆動用バッテリ
４１  双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ
４４  車両補機類
４７  制御手段
４７Ｂ  プリチャージ制御部
４９  スロットルセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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