(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と蓄電器とが電源配線に並列に接続された電源システムの制御方法であって、
（ａ）前記燃料電池に対して燃料である燃料ガスおよび酸化ガスを供給する配管内に、前記燃料ガスおよび酸化ガスが滞留しつつ、前記燃料電池の発電が停止される状態から、前記燃料電池を起動する工程と、
（ｂ）前記電源システムに要求される電力に関する情報として外部から入力される負荷要求を取得する工程と、
（ｃ）前記（ａ）工程で前記燃料電池が起動してからの経過時間を測定する工程と、
（ｄ）前記燃料電池に実際に供給されている燃料量に関する情報を取得する工程と、
（ｅ）前記（ｃ）工程で測定した経過時間と、予め定めた所定の基準時間とを比較する工程と、
（ｆ）前記経過時間が前記基準時間以内であると判断されるときに、前記燃料電池が出力すべき目標パワーを、前記燃料量に関わりなく、前記負荷要求に基づいて設定する工程と、
（ｇ）前記経過時間が前記基準時間を超えていると判断されるときに、前記燃料電池が出力すべき目標パワーを、前記（ｄ）工程で取得した前記燃料量に応じて設定する工程と、
（ｈ）前記（ｆ）工程または前記（ｇ）工程で設定した目標パワーを前記燃料電池が出力するように、前記燃料電池の出力電圧を制御する工程と
を備える電源システムの制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の電源システムの制御方法であって、
前記電源システムは、前記燃料電池の運転を停止して前記蓄電器によって負荷に対して電力を供給する第１の運転モードと、前記燃料電池を用いて発電を行なう第２の運転モードとを有し、前記負荷要求に応じて前記第１の運転モードと第２の運転モードとを切り替えながら、前記電源システムの運転を継続し、
前記（ａ）工程における前記燃料電池の起動は、前記第１の運転モードから前記第２の運転モードへの切り替え時に行なわれる
電源システムの制御方法。
【請求項３】
燃料電池と蓄電器とが電源配線に並列に接続された電源システムであって、
前記電源システムに要求される電力に関する情報である負荷要求を取得する負荷要求取得部と、
前記燃料電池に対して燃料である燃料ガスおよび酸化ガスを供給する配管内に、前記燃料ガスおよび酸化ガスが滞留しつつ、前記燃料電池の発電が停止される状態から、前記燃料電池を起動する際に、前記燃料電池が起動されてからの経過時間を測定する経過時間測定部と、
前記燃料電池に供給される燃料の量を検出する供給燃料量検出部と、
前記燃料電池が出力すべき目標パワーを設定する目標パワー設定部と、
前記目標パワー設定部が設定した前記目標パワーを前記燃料電池が出力するように、前記燃料電池の出力電圧を制御する運転状態制御部と
を備え、
前記目標パワー設定部は、前記経過時間測定部が測定した前記経過時間が所定の基準時間内であるときには、前記目標パワーを前記負荷要求に基づいて設定し、前記経過時間測定部が測定した前記経過時間が所定の基準時間を超えるときには、前記目標パワーを前記供給燃料量検出部が検出した燃料の量に基づいて設定する
電源システム。
【請求項４】
請求項３記載の電源システムであって、
前記電源システムの運転状態として、前記燃料電池の運転を停止して前記蓄電器によって前記負荷に対して電力を供給する第１の運転モードと、前記燃料電池を用いて発電を行なう第２の運転モードとを、前記負荷要求に応じて切り替える運転状態切り替え部をさらに備え、
前記経過時間測定部は、前記第１の運転モードから第２の運転モードに切り替わる際に、前記燃料電池が起動されてからの経過時間を測定する
電源システム。
【請求項５】
請求項３または４記載の電源システムであって、
前記蓄電器は、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記電源配線に接続される２次電池であり、
前記運転状態制御部は、前記目標パワー設定部が設定した前記目標パワーを前記燃料電池が出力するときの出力電圧を、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧として設定する
電源システム。
【請求項６】
請求項３または４記載の電源システムであって、
前記燃料電池から出力される電力を前記電源配線に伝える際に電圧の変換を行なうＤＣ／ＤＣコンバータをさらに備え、
前記蓄電器は２次電池であり、
前記運転状態制御部は、前記経過時間測定部が測定した前記経過時間が所定の基準時間内であるときには、前記電源配線における電圧が、前記２次電池が充放電を行なわない電圧となるように、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を設定する
電源システム。
【請求項７】
請求項５または６記載の電源システムであって、
前記電源配線に接続し、前記燃料電池および／または前記２次電池が出力する電力を外部の所定の負荷に対して出力するインバータをさらに備え、
前記運転状態制御部は、前記経過時間測定部が測定した前記経過時間が所定の基準時間内であるときには、前記負荷要求に応じた電力を前記負荷が消費するように、前記インバータを駆動する
電源システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃料電池と蓄電器とを備える電源システム、およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池は、水素を含有する燃料ガスと酸素を含有する酸化ガスとの電気化学反応を進行することによって、起電力を得る。燃料電池システムとしては、例えば、水素タンクから取り出した水素を上記燃料ガスとして用いると共に、エアコンプレッサが取り込んだ圧縮空気を上記酸化ガスとして用いるものが知られている。
【０００３】
燃料電池を起動する際には、上記水素タンクからの水素の取り出しの動作や、エアコンプレッサの駆動が同時に開始される。その際、燃料電池の起動後しばらくの間は、燃料ガスや酸化ガスの供給量が、負荷が要求する電力（目標電力）を発生するために要するガス量に達しないおそれがある。例えば、エアコンプレッサは、起動後、所望量の酸素を取り込むことができる状態（定常状態）になるまでに所定の時間を要するため、この所定時間内には燃料電池において酸化ガス量が不足してしまうおそれがある。このように、目標電力に対して供給される燃料ガスや酸化ガスの量が不足すると、燃料電池において電圧降下などの不都合を生じてしまう。そこで従来は、実際に供給される燃料ガスや酸化ガスの流量に基づいて、燃料電池で発電すべき電力（目標発電量）を設定し、ガス量が不足してしまうのを防止していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように実際に供給されるガス量に基づいて目標発電量を設定すると、燃料電池の起動後の所定の時間内は、負荷が要求する目標電力を充分に得られなくなってしまう。そのため、例えば燃料電池システムを車両の駆動用電源として搭載する場合には、燃料電池の起動後の所定の時間内は、充分な加速性能が得られない場合があるという問題が生じる。
【０００５】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池と蓄電器とを備える電源システムにおいて、燃料電池の起動時に充分な発電量を確保する技術を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記目的を達成するために、本発明は、燃料電池と蓄電器とが電源配線に並列に接続された電源システムの制御方法であって、
（ａ）前記燃料電池に対して燃料である燃料ガスおよび酸化ガスを供給する配管内に、前記燃料ガスおよび酸化ガスが滞留しつつ、前記燃料電池の発電が停止される状態から、前記燃料電池を起動する工程と、
（ｂ）前記電源システムに要求される電力に関する情報として外部から入力される負荷要求を取得する工程と、
（ｃ）前記（ａ）工程で前記燃料電池が起動してからの経過時間を測定する工程と、
（ｄ）前記燃料電池に実際に供給されている燃料量に関する情報を取得する工程と、
（ｅ）前記（ｃ）工程で測定した経過時間と、予め定めた所定の基準時間とを比較する工程と、
（ｆ）前記経過時間が前記基準時間以内であると判断されるときに、前記燃料電池が出力すべき目標パワーを、前記燃料量に関わりなく、前記負荷要求に基づいて設定する工程と、
（ｇ）前記経過時間が前記基準時間を超えていると判断されるときに、前記燃料電池が出力すべき目標パワーを、前記（ｄ）工程で取得した前記燃料量に応じて設定する工程と、
（ｈ）前記（ｆ）工程または前記（ｇ）工程で設定した目標パワーを前記燃料電池が出力するように、前記燃料電池の出力電圧を制御する工程と
を備えることを要旨とする。
【０００７】
このような構成とすれば、燃料電池が起動してからの経過時間が上記基準時間以内のときには、燃料電池に実際に供給されている燃料量に関わらず、負荷要求に応じた電力を燃料電池から得ることができる。
【０００８】
ここで、燃料電池の起動とは、燃料電池に対して燃料（水素を含有する燃料ガスおよび酸素を含有する酸化ガス）の供給を開始することである。また、負荷要求とは、上記電源システムから負荷に対して供給すべき電力量として、外部から入力されるものである。燃料電池を起動するときには、燃料電池に上記燃料を供給する装置が定常状態（駆動信号に応じた量の燃料を供給する運転状態）となるのに時間を要する。そのため、燃料電池の起動後しばらくの間は、上記燃料を供給する装置から燃料電池に供給される燃料量が、負荷要求に応じた発電を行なうには不足する状態となるおそれがある。上記本発明の電源システムの制御方法を用いることで、上記燃料を供給する装置が定常状態になるまでの間であっても、燃料電池から得ることができる電力を充分に確保することが可能となる。このとき、燃料電池は、上記燃料を供給する装置と燃料電池とを接続する燃料流路内に滞留する燃料を用いて発電を行なう。
【０００９】
本発明の電源システムの制御方法において、
前記電源システムは、前記燃料電池の運転を停止して前記蓄電器によって負荷に対して電力を供給する第１の運転モードと、前記燃料電池を用いて発電を行なう第２の運転モードとを有し、前記負荷要求に応じて前記第１の運転モードと第２の運転モードとを切り替えながら、前記電源システムの運転を継続し、
前記（ａ）工程における前記燃料電池の起動は、前記第１の運転モードから前記第２の運転モードへの切り替え時に行なわれることとしても良い。
【００１０】
本発明の電源システムの制御方法を用いることで、上記のように第１の運転モードと第２の運転モードとを負荷に応じて切り替える制御を継続して行なう場合に、第２の運転モードに切り替えるたびに燃料電池からの出力が不足してしまうのを抑えることが可能となる。
【００１１】
本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、燃料電池と蓄電器とを備える電源システムや、この電源システムを搭載する電気自動車、あるいは電気自動車の制御方法などの形態で実現することが可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．装置の全体構成：
Ｂ．電気自動車１０における運転モード：
Ｃ．ガス流量に基づく定常運転モードの制御：
Ｄ．モード切替時の制御：
Ｅ．第２実施例：
Ｆ．変形例：
【００１３】
Ａ．装置の全体構成：
図１は、本発明の第１実施例である電気自動車１０の構成の概略を表わすブロック図である。電気自動車１０は、電源装置１５を備えている。電源装置１５から電力を供給される負荷として、高圧補機４０と、駆動インバータ３０を介して電源装置１５に接続される駆動モータ３２とを備えている。これら電源装置１５と負荷との間には、配線５０が設けられており、この配線５０を介して、電源装置１５と負荷との間で電力がやり取りされる。
【００１４】
電源装置１５は、燃料電池システム２２と、２次電池２６とを備えている。燃料電池システム２２は、後述するように発電の本体である燃料電池を備えている。２次電池２６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８を介して、上記配線５０に接続しており、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８と、燃料電池システム２２が備える燃料電池とは、上記配線５０に対して並列に接続されている。この配線５０には、燃料電池へ電流が逆流するのを防止するためのダイオード４２がさらに設けられている。さらに、配線５０には、この配線５０に対する燃料電池の接続状態を入り切りするスイッチ２０が設けられている。また、このような電源装置１５における電圧を測定するために、配線５０には、電圧計５２がさらに設けられている。
【００１５】
図２は、燃料電池システム２２の構成の概略を表わす説明図である。燃料電池システム２２は、燃料電池６０と、燃料ガス供給部６１と、ブロワ６４とを備えている。本実施例では、燃料電池６０として、固体高分子型燃料電池を用いている。
【００１６】
燃料ガス供給部６１は、内部に水素を貯蔵し、水素ガスを燃料ガスとして燃料電池６０に供給する装置である。燃料ガス供給部６１は、例えば、水素ボンベを備えることとすればよい。あるいは、水素吸蔵合金を内部に有する水素タンクを備えることとし、上記水素吸蔵合金に水素を吸蔵させることによって水素を貯蔵することとしても良い。このような燃料ガス供給部６１が貯蔵する水素ガスは、水素ガス供給路６２を介して燃料電池６０のアノードに供給され、電気化学反応に供される。電気化学反応で利用されなかった残りの水素ガスは、水素ガス排出路６３に排出される。水素ガス排出路６３は、水素ガス供給路６２に接続しており、残余の水素ガスは再び電気化学反応に供される。このように、残余の水素ガスを燃料電池６０に循環させるために、水素ガス排出路６３には、水素ポンプ６９が設けられている。
【００１７】
また、ブロワ６４が取り込んだ圧縮空気は、酸化ガス供給路６５によって、酸化ガスとして燃料電池６０のカソードに供給される。燃料電池６０から排出されるカソード排ガスは、カソード排ガス路６６に導かれて外部に排出される。なお、水素ガス供給路６２，酸化ガス供給路６５には、それぞれ、各流路を通過するガス流量を検出するための流量センサ６７，６８が設けられている。また、燃料電池システム２２において、水素ガスあるいは空気を加湿する加湿器を、水素ガス供給路６２や酸化ガス供給路６５にさらに設けることとしても良い。
【００１８】
２次電池２６としては、鉛蓄電池や、ニッケル−カドミウム蓄電池、ニッケル−水素蓄電池、リチウム２次電池など種々の２次電池を用いることができる。この２次電池２６は、燃料電池システム２２の始動時に、燃料電池システム２２の各部を駆動するための電力を供給したり、燃料電池システム２２の暖機運転が完了するまでの間、各負荷に対して電力を供給する。また、燃料電池６０が定常状態で発電を行なうときにも、負荷が所定の値よりも大きくなる場合には、２次電池２６によって電力を補うこととしても良い。
【００１９】
また、図１に示すように、２次電池２６には、２次電池２６の残存容量（ＳＯＣ）を検出するための残存容量モニタ２７が併設されている。本実施例では、残存容量モニタ２７は、２次電池２６における充電・放電の電流値と時間とを積算するＳＯＣメータとして構成されている。あるいは、残存容量モニタ２７は、ＳＯＣメータの代わりに電圧センサによって構成することとしてもよい。２次電池２６は、その残存容量が少なくなるにつれて電圧値が低下するという性質を有しているため、電圧を測定することによって２次電池２６の残存容量を検出することができる。
【００２０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２８は、出力側の目標電圧値を設定することによって、配線５０における電圧を調節し、これによって燃料電池６０からの出力電圧を調節して燃料電池６０の発電量を制御する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８は、２次電池２６と配線５０との接続状態を制御するスイッチとしての役割も果たしており、２次電池２６において充放電を行なう必要のないときには、２次電池２６と配線５０との接続を切断する。
【００２１】
電源装置１５から電力の供給を受ける負荷の一つである駆動モータ３２は、同期モータであって、回転磁界を形成するための三相コイルを備えている。この駆動モータ３２は、駆動インバータ３０を介して電源装置１５から電力の供給を受ける。駆動インバータ３０は、上記駆動モータ３２の各相に対応してスイッチング素子としてのトランジスタを備えるトランジスタインバータである。駆動モータ３２の出力軸３６は、減速ギヤ３４を介して車両駆動軸３８に接続している。減速ギヤ３４は、駆動モータ３２が出力する動力を、その回転数を調節した上で車両駆動軸３８に伝える。
【００２２】
また、他の負荷である高圧補機４０は、電源装置１５から供給される電力を、３００Ｖ以上の電圧のまま利用する装置である。高圧補機４０としては、例えば、燃料電池６０に空気を供給するためのブロワ６４（図２参照）や、水素ガス排出路６３と水素ガス供給路６２との間で水素ガスを循環させるための水素ポンプ６９が挙げられる。さらに、燃料電池６０を冷却するために、燃料電池６０内部に冷却水を循環させるための冷却ポンプ（図示せず）も、高圧補機４０に含まれる。これらの装置は、燃料電池システム２２に含まれる装置であるが、図１においては、燃料電池システム２２の外側に、高圧補機４０として示した。さらに、高圧補機４０としては、燃料電池システム２２に含まれるものの他に、例えば電気自動車１０が備える空調装置（エアコン）が含まれる。
【００２３】
また、電気自動車１０は、制御部４８をさらに備えている。制御部４８は、マイクロコンピュータを中心とした論理回路として構成され、詳しくは、予め設定された制御プログラムに従って所定の演算などを実行するＣＰＵと、ＣＰＵで各種演算処理を実行するのに必要な制御プログラムや制御データ等が予め格納されたＲＯＭと、同じくＣＰＵで各種演算処理をするのに必要な各種データが一時的に読み書きされるＲＡＭと、各種の信号を入出力する入出力ポート等を備える。この制御部４８は、既述した電圧計５２による検出信号や、残存容量モニタ２７が出力する信号、あるいは、車両の運転に関して入力される指示信号を取得する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８，スイッチ２０，燃料電池システム２２、駆動インバータ３０、高圧補機４０などに駆動信号を出力する。
【００２４】
Ｂ．電気自動車１０における運転モード：
本実施例の電気自動車１０では、車両の駆動に要するエネルギは主として燃料電池システム２２によって供給される。このように、燃料電池６０が、負荷の大きさに応じた電力を発電するような運転状態を、「定常運転モード」と呼ぶこととする。図３に、燃料電池６０における出力電流と、出力電圧あるいは出力電力との関係を示す。図３に示すように、燃料電池６０から出力すべき電力ＰFCが定まれば、そのときの燃料電池６０の出力電流の大きさＩFCが定まる。燃料電池６０の出力特性より、出力電流ＩFCが定まれば、そのときの燃料電池６０の出力電圧ＶFCが定まる。定常運転モードが選択されているときには、制御部４８が、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８に対して、このようにして求めた出力電圧ＶFCを目標電圧として指令することによって、燃料電池６０の発電量が所望量となるように制御する。なお、図３に示したような、燃料電池６０の出力電流に対する出力電圧の値、あるいは出力電力の値は、燃料電池６０の内部温度によって変化する。したがって、上記のように燃料電池６０の出力電圧（目標電圧）ＶFCを定めるときには、燃料電池６０の内部温度をさらに考慮することが望ましい。
【００２５】
また、本実施例の電気自動車１０では、定常運転モードによる電力供給を行なうと、燃料電池システム２２のエネルギ効率が望ましくない程度に低下してしまう場合には、燃料電池６０による発電を停止する制御を行なう。このような、負荷に電力を供給する際に燃料電池６０の発電を停止する運転状態を、以下、「間欠運転モード」と呼ぶ。
【００２６】
図４は、燃料電池６０の出力の大きさと、エネルギ効率との関係を表わす説明図である。図４（Ａ）は、燃料電池６０の効率および燃料電池補機が要する動力と、燃料電池６０の出力との関係を示す。燃料電池補機とは、燃料電池６０による発電を行なうために用いる補機類のことである。例えば、既述したブロワ６４や水素ポンプ６９あるいは冷却水ポンプなどがこれに相当する。図４（Ｂ）は、燃料電池６０の出力と、燃料電池システム２２全体の効率との関係を示す。図４（Ａ）に示すように、燃料電池６０の出力が大きくなるほど、燃料電池６０の効率は次第に低下する。また、燃料電池６０の出力が大きくなるほど、補機動力、すなわち補機を駆動するために消費するエネルギが大きくなる。図４（Ａ）に示した燃料電池６０の効率と補機動力に基づいて、燃料電池システム２２全体の効率を求めると、図４（Ｂ）に示すように、システム効率は、燃料電池６０の出力が所定の値のときに最も高くなる。
【００２７】
燃料電池補機の消費電力の大きさは、駆動モータ３２の消費電力の大きさに比べてはるかに小さい。しかしながら、燃料電池６０の出力が小さいときには、発電によって得られる電力量に比べて、発電のために燃料電池補機が消費する電力量の割合が大きくなる。そのため、図４（Ｂ）に示すように、燃料電池６０の出力が小さいときには、燃料電池システム２２全体のエネルギ効率が低くなる。本実施例の電気自動車１０では、燃料電池システム２２全体の効率が悪くなる低負荷時（燃料電池６０の出力が図４（Ｂ）に示すＰ0 よりも小さくなって、システム全体の効率がＥ0 よりも低下するとき）には、燃料電池６０を停止するという間欠運転モードを採用することによって、エネルギ効率が低下するのを防止している。
【００２８】
さらに、電気自動車１０では、制動時（車両の走行時に運転者がブレーキを踏み込む動作を行なったとき）には、駆動モータ３２を発電機として用いることによって、車軸の有する運動エネルギを電気エネルギに変換し、これを回収する。このように、制動時にエネルギを回収する運転状態を、「回生運転モード」と呼ぶ。電気自動車１０では、このような回生運転モードにおいて電力として回収されるエネルギは、２次電池２６によって吸収する。電気自動車１０において、回生運転モードとなって駆動モータ３２が発電する際には、駆動モータ３２側から駆動インバータ３０を介して配線５０に対して電力が供給される。このとき、２次電池２６に対しては、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８を介して配線５０から電力が供給され、充電が行なわれる。なお、残存容量モニタ２７の検出結果により、２次電池２６の充電状態が略満充電であると判断されるときには、制動時においても、このような２次電池２６の充電は行なわない。
【００２９】
図５は、電気自動車１０における運転状態を選択するための運転モード判断処理ルーチンを表わすフローチャートである。本ルーチンは、電気自動車１０において暖機運転が終了した後、電源装置１５を用いた運転が行なわれている間、所定の時間毎に制御部４８において実行される。
【００３０】
本ルーチンが実行されると、制御部４８は、制動時であるかどうかを判断する（ステップＳ１００）。制動時ではないと判断されると、制御部４８は、負荷要求の読み込みを行なう（ステップＳ１１０）。負荷要求とは、所望の走行状態を実現するのに駆動インバータ３０が要する電力であり、電気自動車１０の車速およびアクセル開度に基づいて定まる。
【００３１】
次に、ステップＳ１１０で読み込んだ負荷要求に基づいて、電源装置１５に要求されている要求電力Ｐreq を算出する（ステップ１２０）。なお、要求電力Ｐreq を算出する際には、上記駆動インバータ３０が要する電力に加えて、高圧補機４０の消費電力も考慮される。また、２次電池２６の残存容量が所定の値以下であるときには、２次電池２６を充電するために要する電力を、さらに加えることとしても良い。
【００３２】
要求電力Ｐreq を算出した後は、この要求電力Ｐreq が、所定の基準値よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ１３０）。ここで、所定の基準値とは、図４（Ｂ）に示したＰ0 に相当する値である。ステップＳ１３０において要求電力Ｐreq が所定の基準値よりも小さいと判断されると、間欠運転モードを選択して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。間欠運転モードが選択されると、それまで定常運転モードが選択されていた場合には、燃料電池システム２２が停止される。すなわち、燃料ガス供給部６１およびブロワ６４を停止して、燃料電池６０に対するガスの供給をストップする。また、スイッチ２０（図１参照）を開状態として、燃料電池６０と配線５０との間の接続を切断する。このように、間欠運転モードが選択されて、燃料電池システム２２が停止されると、要求電力Ｐreq に相当する電力が、２次電池２６によって駆動インバータ３０に供給される。なお、間欠運転モードが選択されている状態のときに、ステップＳ１４０において再び間欠運転モードが選択されると、燃料電池システム２２を停止して２次電池２６から所望の電力を得る運転状態が維持される。
【００３３】
ステップＳ１３０において要求電力Ｐreq が所定の基準値以上であると判断されると、定常運転モードを選択して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。定常運転モードが選択されると、それまで他の運転モードが選択されていた場合には、燃料電池システム２２が起動される。すなわち、燃料ガス供給部６１およびブロワ６４を起動して、燃料電池６０に対するガスの供給を開始する。また、この起動時にはさらに、スイッチ２０（図１参照）を閉状態として、燃料電池６０と配線５０との間を接続する。定常運転モードが選択されて、燃料電池システム２２が起動された後の動作については、後述する。なお、既述したステップＳ１００において制動時であると判断されるときには、回生運転モードを選択して（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。
【００３４】
Ｃ．ガス流量に基づく定常運転モードの制御：
定常運転モードにおいては、燃料電池６０は、この燃料電池６０に供給されるガスの流量に応じて発電量が制御される。図６は、燃料電池６０における出力電流−出力電圧特性が、ガス流量に応じて変化する様子を表わす説明図である。図６は、供給ガス量をＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４と増やすに従って、出力電流−出力電圧特性が変化する様子を示している。
【００３５】
図６に示すように、所定の流量のガスを供給して燃料電池６０において発電を行なう際には、出力電流が大きくなるに従って、出力電圧は次第に低下する。そのため、出力電流と出力電圧との積として表わされる燃料電池６０からの出力電力は、所定の最大値を示し、この出力電力の最大値は、供給ガス量に応じてそれぞれ定めることができる。図６では、一例として、供給ガス量がＦ２のときには、出力電力は最大値Ｐｍとなり、このときの出力電流はＩｍ、出力電圧はＶｍであることを示す。
【００３６】
本実施例の電気自動車１０では、制御部４８が備える既述したＲＯＭにおいて、供給ガス量ごとに、各々のガス流量に対応した出力電流−出力電圧特性が記憶されている。燃料電池システム２２では、供給ガス量を測定し、上記出力電流−出力電圧特性を参照することによって、そのときに燃料電池６０から出力可能な電力の最大値を求める。本実施例の電気自動車１０では、供給ガス量に応じて求められるこのような出力電力の最大値を、燃料電池６０が出力電力可能な電力としている。なお、本実施例では、酸化ガスが充分量供給されているときに水素ガス量を変化させたときの出力電流−出力電圧特性と、水素ガスが充分量供給されているときに酸化ガス量を変化させたときの出力電流−出力電圧特性と、の両方を記憶している。燃料電池６０に供給される水素ガス量と酸化ガス量を検出したときに、より不足する側のガスの流量に対応する出力電流−出力電圧特性を参照して、そのときに燃料電池６０が出力可能な電力量を求める。
【００３７】
図７は、図５に示した運転モード判断処理ルーチンのステップＳ１５０において定常運転モードが選択されたときに、制御部４８において所定の時間毎に実行される定常運転モード制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。なお、図５のステップＳ１５０において定常運転モードが選択されるときであっても、間欠運転モードから定常運転モードへと切り替わる際には異なる制御が行なわれるが、これについては後述する。
【００３８】
本ルーチンが実行されると、制御部４８は、まず、流量センサ６７，６８より、水素ガス供給路６２を通過する水素ガスの流量と、酸化ガス供給路６５を通過する酸化ガスの流量とに関する情報を取得する（ステップＳ２００）。そして、ステップＳ２００で読み込んだガス流量に基づいて、制御部４８のＲＯＭに記憶する既述した出力電流−出力電圧特性を参照して、そのときに燃料電池６０が出力可能な電力Ｐpermを決定する（ステップＳ２１０）。なお、このとき、燃料電池６０の出力電力がＰpermとなるときの燃料電池６０の出力電圧Ｖpermも、上記出力電流−出力電圧特性を参照して決定する。
【００３９】
燃料電池６０が出力可能な電力Ｐpermを決定すると、次に、図５のステップＳ１２０で算出した要求電力Ｐreq と、上記出力可能電力Ｐpermとの差（Ｐreq −Ｐperm）を算出する（ステップＳ２２０）。（Ｐreq −Ｐperm）が正の値のとき、すなわち、燃料電池６０が出力可能な電力よりも要求電力の方が大きいときには、燃料電池６０から出力すべき電力ＰFCを、出力可能なＰpermに設定する（ステップＳ２３０）。
【００４０】
その後、駆動モータ３２の目標消費電力ＰM を、Ｐpermに基づいて設定する（ステップＳ２４０）。目標消費電力ＰM は、燃料電池６０の出力可能電力Ｐpermと、このときの高圧補機４０の消費電力との差として求められる。そして、ステップＳ２３０で設定した燃料電池６０から出力すべき電力ＰFCに基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８に駆動信号を出力すると共に、ステップＳ２４０で設定した目標消費電力ＰM に基づいて、駆動インバータ３０に駆動信号を出力して（ステップＳ２７０）、本ルーチンを終了する。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８に対しては、その出力側の電圧がＶpermとなるように駆動信号を出力する。これによって、配線５０の電圧および燃料電池６０の出力電圧がＶpermとなる。また、上記のように駆動インバータ３０に駆動信号を出力することで、駆動モータ３２における消費電力が、Ｐpermに基づいて設定されたＰM となるため、燃料電池６０における出力電力は、ＰFC＝Ｐpermとなる。
【００４１】
ステップＳ２２０において、（Ｐreq −Ｐperm）が０以下であるときには、要求電力Ｐreq は、燃料電池６０が出力可能な電力Ｐperm以下であるため、燃料電池６０から出力すべき電力ＰFCを、要求電力Ｐreq に設定する（ステップＳ２５０）。その後、駆動モータ３２の目標消費電力ＰM を、既述した負荷要求（図５のステップＳ１２０参照）に基づいて設定する（ステップＳ２６０）。すなわち、車速とアクセル開度とから求められる負荷要求に応じた電力を駆動モータ３２が消費するように、目標消費電力ＰM を設定する。
【００４２】
そして、ステップＳ２５０で設定した燃料電池６０から出力すべき電力ＰFCに基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ２８に駆動信号を出力すると共に、ステップＳ２６０で設定した目標消費電力ＰM に基づいて駆動インバータ３０に駆動信号を出力して（ステップＳ２７０）、本ルーチンを終了する。このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８に対しては、その出力側の電圧が、燃料電池６０の出力電力がＰreq となるときの出力電圧となるように、駆動信号を出力する。燃料電池６０の出力電力がＰreq となるときの出力電圧は、制御部４８に記憶される既述した出力電流−出力電圧特性と、ステップＳ２００で読み込んだガス流量とに基づいて求められる。また、上記のように駆動インバータ３０に駆動信号を出力することで、駆動モータ３２における消費電力が、負荷要求に基づいて設定されたＰM となるため、燃料電池６０における出力電力は、負荷要求に応じた値となる。
【００４３】
図７の定常運転モード制御処理ルーチンを実行することにより、負荷要求に対して供給ガス量が充分量であるときには、電気自動車１０において所望の走行状態を実現するのに必要な電力が、燃料電池６０によって発電される。また、負荷要求に対して供給ガス量が不足する場合には、燃料電池６０は、供給ガス量に見合った電力を発電する。このとき、電気自動車１０における加速の程度は、加速の指令値であるアクセル開度に比べて不十分なものとなる。
【００４４】
電気自動車１０では、定常運転モードが選択されて燃料電池システム２２が起動されたときには、必要な量の燃料ガスおよび酸化ガスが燃料電池６０に供給されるように、負荷要求の大きさに応じて燃料ガス供給部６１およびブロワ６４が駆動される。そのため、通常は、燃料電池６０が発電可能な電力Ｐpremと要求電力Ｐreq とはほぼ等しくなり、要求電力Ｐreq を燃料電池６０によって発電することができる。しかしながら、負荷要求の変動が大きいときには、供給ガス量が負荷要求に充分に追従できない場合がある。そのため、上記のように供給されるガス流量に基づいて発電量を制御することにより、供給ガス量に比べて発電量が過剰となって、燃料電池６０の出力電圧が望ましくない程度に低下してしまうのを防止している。
【００４５】
なお、ステップＳ２４０において、駆動モータ３２の目標消費電力ＰM を、Ｐpermに基づいて設定する際に、２次電池２６の残存容量が所定量以上のときには、２次電池２６からも駆動インバータ３０に電力を供給することとしても良い。この場合には、残存容量モニタ２７が検出する２次電池２６の残存容量に基づいて、２次電池２６からの出力電力を決定し、この２次電池２６からの出力電力を加えた値を、駆動モータ３２の目標消費電力ＰM として設定する。このように２次電池２６から電力を補うこととすれば、２次電池２６の残存容量が充分量であるときには、駆動モータ３２の目標消費電力ＰM を、ステップＳ２６０と同様に負荷要求に応じた値とすることが可能となる。
【００４６】
また、ステップＳ２００では、水素ガスと酸化ガスの両方のガス流量を常に検出するのではなく、いずれか一方のガス流量を検出し、これに基づいて燃料電池６０が出力可能な電力Ｐpermを決定することとしても良い。例えば、水素ガス量に比べて酸化ガス量が常に不足する場合には、酸化ガスについてのみ出力電流−出力電圧特性を記憶し、酸化ガスの流量を検出して上記制御を行なうこととしても良い。
【００４７】
Ｄ．モード切替時の制御：
図８は、間欠運転切り替え時制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。本ルーチンは、図５に示した運転モード判断処理ルーチンにおいて、ステップＳ１４０で間欠運転モードが選択されたときに、制御部４８において実行される。本ルーチンが実行されると、図５に示した運転モード判断処理ルーチンを次回に実行する際に、定常運転モードが選択されたかどうかを判断する（ステップＳ３００）。すなわち、間欠運転モードから定常運転モードへの切り替えが行なわれるかどうかを判断する。運転モード判断処理ルーチンにおいて、間欠運転モードから定常運転モードへと、選択される運転状態が切り替わったときには、既述したように、図７に示した定常運転モード制御処理ルーチンを実行することなく、この間欠運転切り替え時制御処理ルーチンに従った制御が行なわれる。なお、運転モード判断処理ルーチンにおいて、ステップＳ１４０において間欠運転モードが選択されている間は、間欠運転切り替え時制御処理ルーチンにおいては、ステップＳ３００の判断を繰り返し行なって待機する。
【００４８】
ステップＳ３００において、間欠運転モードから定常運転モードへの切り替えが行なわれると判断されると、制御部４８は、その内部に備えるタイマカウンタ（図示せず）を初期化する（ステップＳ３１０）。これによって、間欠運転モードから定常運転モードへ切り替わってからの、経過時間Ｔが計測される。なお、図５のステップＳ１５０において定常運転モードが選択されて、図８のステップＳ３００で定常運転モードへの切り替えが判断されるときには、既述したように、燃料電池システム２２が起動される。したがって、上記経過時間Ｔの計測が開始されるときには、燃料ガス供給部６１およびブロワ６４が起動されて、燃料電池６０に対するガスの供給が開始される。なお、起動された燃料ガス供給部６１およびブロワ６４に対しては、図５のステップＳ１２０で算出した要求電力Ｐreq を発電するために燃料電池６０が必要とする量のガスを、燃料電池６０に供給するように、駆動信号が送られる。
【００４９】
その後、この経過時間Ｔが、予め定めた所定の基準時間Ｔ1 よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ３２０）。経過時間Ｔが基準時間Ｔ1 よりも小さいと判断されると、燃料電池６０から出力すべき電力ＰFCを、図５のステップＳ１２０で算出した要求電力Ｐreq に設定する（ステップＳ３３０）。その後、駆動モータ３２の目標消費電力ＰM を、既述した負荷要求（図５のステップＳ１２０参照）に基づいて設定する（ステップＳ３４０）。すなわち、車速とアクセル開度とから求められる負荷要求に応じた電力を駆動モータ３２が消費するように、目標消費電力ＰM を設定する。そして、ステップＳ３３０で設定した燃料電池６０から出力すべき電力ＰFCに基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ２８に駆動信号を出力すると共に、ステップＳ３４０で設定した目標消費電力ＰM に基づいて駆動インバータ３０に駆動信号を出力する（ステップＳ３５０）。ここで、ステップＳ３３０〜Ｓ３５０の工程は、図７のステップＳ２５０〜Ｓ２７０と同様の動作を行なう工程である。
【００５０】
その後、再びステップＳ３２０に戻り、経過時間Ｔと基準時間Ｔ1 との比較を行なう。このように、間欠運転モードから定常運転モードに切り替わった後は、所定の時間が経過するまでは、燃料電池に供給されるガスの流量を考慮することなく、要求電力Ｐreq に相当する電力を燃料電池６０が発電するように制御を行なう。
【００５１】
ステップＳ３２０において、経過時間Ｔが基準時間Ｔ1 を超えたと判断されるときには、図７に示した定常運転モード制御処理ルーチンに移行して（ステップＳ３６０）、本ルーチンは終了する。定常運転モード制御処理ルーチンに移行することにより、これ以後は、燃料電池６０に供給されるガス流量を考慮した制御が行なわれるようになる。
【００５２】
以上のように構成された本実施例の電源装置１５によれば、間欠運転モードから定常運転モードに切り替わるときに、負荷要求に応じた駆動力を確保することができる。すなわち、定常運転モードへの切り替え時に、電気自動車１０において、燃料電池６０を用いて、アクセル開度に応じた加速を実現することができる。
【００５３】
間欠運転モードから定常運転モードに切り替わり、燃料電池システム２２が起動されるときには、燃料ガス供給部６１およびブロワ６４は、駆動信号に応じた量のガスを供給できる定常状態になるのに所定の時間を要する。そのため、起動後しばらくの間（例えば１〜３秒間）は、駆動信号に応じた量（要求電力Ｐreq を発電するのに必要な量）のガスを、燃料電池６０に供給することができない状態となる。そこで、定常運転モードに切り替わる際に、図７に示した定常運転モード制御処理ルーチンに従った制御を当初より行なうと、供給ガス量に基づく燃料電池６０が出力可能な電力Ｐpermは、要求電力Ｐreq よりも小さいと判断されることになる。このように判断されると、駆動モータ３２の消費電力が抑制され、電気自動車においては、所望の加速が得られなくなる。
【００５４】
これに対して、本実施例の電気自動車１０では、定常運転モードに切り替わってから所定の時間が経過するまでの間、負荷要求に応じた加速を実現することが可能となる。このような制御が可能となるのは、水素ガス供給路６２や酸化ガス供給路６５内に、所定量のガスが滞留していることによる。すなわち、間欠運転モードが選択され、燃料電池システム２２が停止しているときには、燃料ガス供給部６１およびブロワ６４は停止しているが、水素ガス供給路６２および酸化ガス供給路６５内には、それぞれ、水素ガスおよび酸化ガスが滞留している。本実施例では、これらの流路内にすでに存在する所定量のガスを利用して、検出されるガス流量から求められる発電可能な電力Ｐpermを超える電力を燃料電池６０によって発電する。このように、運転モード切り替え時には、流量センサ６７，６８によって検出されるガス流量が、要求電力Ｐreq を発電するには不足する量となるにも関わらず、要求電力Ｐｒｅｑを燃料電池６０によって発電している。
【００５５】
このように、ガス流路内に滞留するガスを利用する制御であるため、図８のステップＳ３２０における判断を行なう際に用いる基準時間Ｔ1 は、水素ガス供給路６２および酸化ガス供給路６５の容積に基づいて定めておけばよい。運転モードが切り替わる通常の加速時に必要であると予測される電力を、上記流路内に滞留するガスを利用して発電可能な時間を、予め設定しておけばよい。このように、検出したガス流量を考慮しない制御を行なう基準時間Ｔ1 を、流路内に滞留するガス量に応じて定めると、この基準時間Ｔ1 経過後に、燃料ガス供給部６１およびブロワ６４が必ずしも定常状態となるわけではない。しかしながら、上記制御を行なうことで、定常運転モードへの切り替え時に、燃料電池システム２２を起動後の所定の時間、負荷要求に対して出力の応答性が低下してしまうのを抑える効果を得ることができる。
【００５６】
なお、間欠運転モードから定常運転モードに切り替わるときは、間欠運転モードのときに２次電池２６が出力することで、２次電池２６の残存容量が低下している場合がある。このように２次電池２６の残存容量が不十分となっている場合にも、図８に示した制御を行なうことで、２次電池２６から電力を補うことなく、所望の走行状態を確保することができる。また、間欠運転モードの間に２次電池２６の残存容量が低下した場合にも、間欠運転切り替え時制御処理ルーチンを実行中は、燃料電池６０による２次電池２６の充電を行なわないことが望ましい。これによって、定常運転モードへの切り替え時に、電気自動車１０において、負荷要求に応じた走行状態を充分に確保することができる。
【００５７】
Ｅ．第２実施例：
図９は、第２実施例の電気自動車１１０の構成を表わす説明図である。電気自動車１１０は、電源装置１１５を搭載している。図９の電気自動車１１０において、第１実施例の電気自動車１０と共通する部分については同じ参照番号を付し、詳しい説明を省略する。電気自動車１１０は、電気自動車１０と比べて、燃料電池システム２２と２次電池２６との接続関係が異なっている。電気自動車１１０では、２次電池２６は、配線５０に対して直接接続しており、燃料電池６０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８を介して配線５０に接続している。
【００５８】
電気自動車１１０においても、図５に示した運転モード判断処理ルーチンと同様の処理を行なって、負荷要求や制動状態に応じて運転状態の切り替えを行なう。図１０は、上記運転モード判断処理ルーチンを行なって定常運転モードが選択されたときに、電気自動車１１０の制御部４８において実行される定常運転モード制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。
【００５９】
本ルーチンが実行されると、制御部４８は、流量センサ６７，６８より、水素ガスの流量と酸化ガスの流量とに関する情報を取得する（ステップＳ４００）。そして、ステップＳ４００で読み込んだガス流量に基づいて、制御部４８のＲＯＭに記憶する既述した出力電流−出力電圧特性を参照して、そのときに燃料電池６０が出力可能な電力Ｐpermを決定する（ステップＳ４１０）。燃料電池６０が出力可能な電力Ｐpermを決定すると、次に、図５のステップＳ１２０で算出した要求電力Ｐreq と、上記出力可能電力Ｐpermとの差（Ｐreq −Ｐperm）を算出する（ステップＳ４２０）。これらステップＳ４００からステップＳ４２０までの工程で行なう処理は、図７に示した定常運転モード制御処理ルーチンにおけるステップＳ２００からステップＳ２２０までの工程で行なう処理と同様のものである。
【００６０】
ステップＳ４２０で算出した（Ｐreq −Ｐperm）が０以上のとき、すなわち、要求電力が、燃料電池６０が出力可能な電力以上であるときには、残存容量モニタ２７が検出する２次電池２６の残存容量（ＳＯＣ）を取り込む（ステップＳ４３０）。そして、取り込んだＳＯＣに基づいて、２次電池２６の出力電圧を決定する（ステップＳ４４０）。
【００６１】
ここで、制御部４８は、既述した燃料電池６０の出力電流−出力電圧特性に加えて、２次電池２６の出力電流−出力電圧特性に関するデータをＲＯＭ内に記憶している。図１１は、制御部４８が記憶してる上記データの一例を表わす説明図である。図１１に示すように、２次電池２６の出力電流−出力電圧特性は、ＳＯＣによって変化するものであり、ＳＯＣが決まれば、そのときの出力電流−出力電圧特性が定まる。図１１では、ＳＯＣの小さな順に、出力電流−出力電圧特性がＧ１，Ｇ２，…，Ｇ５となることを表わしている。ステップＳ４３０においてＳＯＣを取り込むと、制御部４８は、そのＳＯＣに対応する出力電流−出力電圧特性をＲＯＭから読み出す。そして、ステップＳ４４０では、この読み出した出力電流−出力電圧特性に基づいて、ステップＳ４２０で求めた（Ｐreq −Ｐperm）に相当する電力を２次電池２６によって出力するための２次電池２６の出力電圧を決定する。
【００６２】
具体的には、例えば、検出されたＳＯＣに対応した出力電流−出力電圧特性として、図１１における特性Ｇ３が読み出されたとする。この場合、制御部４８は、その読み出された特性Ｇ３において出力電圧と出力電流の積（すなわち、２次電池２６の出力電力）が、上記（Ｐreq −Ｐperm）に略等しくなるポイントを算出する。今、このポイントが図１１に示すＰn であるとすると、そのポイントＰn での２次電池２６の出力電圧Ｖn を、２次電池２６に要求される出力電圧としてステップＳ４４０において決定する。
【００６３】
次に、制御部４８は、ステップＳ４４０で設定した２次電池２６の出力電圧Ｖn を出力側の指令値として、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８に駆動信号を出力すると共に、負荷要求に基づいて駆動インバータ３０に駆動信号を出力する（ステップＳ４５０）。これによって、配線５０の電圧および２次電池２６の出力電圧がＶn となり、２次電池２６からは電力Ｐn が出力される。このとき、燃料電池６０からは、ガス流量に応じた電力Ｐpermが出力され、電源装置１１５全体では、要求電力Ｐreq が出力されるようになり（ステップ４６０）、本ルーチンを終了する。
【００６４】
一方、ステップＳ４２０で算出した（Ｐreq −Ｐperm）が０よりも小さいとき、すなわち、燃料電池６０が出力可能な電力が、要求電力よりも大きいときには、残存容量モニタ２７が検出する２次電池２６の残存容量（ＳＯＣ）を取り込む（ステップＳ４７０）。そして、取り込んだＳＯＣが、所定の値よりも小さいかどうかを判断する（ステップＳ４８０）。このステップＳ４８０において判断に用いる所定の値とは、２次電池２６の充電を行なう必要があるかどうかの判断を行なうための値として、予め設定し、制御部４８のＲＯＭ内に記憶しておいた値である。
【００６５】
ステップＳ４８０で、ＳＯＣが所定の値よりも小さい、すなわち２次電池２６を充電する必要があると判断されると、次に２次電池２６の出力電圧を決定する（ステップＳ４９０）。このときには、まず、ステップＳ４７０で読み込んだＳＯＣに対応する出力電流−出力電圧特性をＲＯＭから読み出す。そして、この読み出した出力電流−出力電圧特性に基づいて、ステップＳ４２０で求めた（Ｐreq −Ｐperm）に相当する電力を２次電池２６によって出力するための２次電池２６の出力電圧を決定する。
【００６６】
具体的には、例えば、検出されたＳＯＣに対応した出力電流−出力電圧特性として、前述したのと同様に、図１１における特性Ｇ３が読み出されたとする。出力電流−出力電圧特性を読み出すと、制御部４８は、その読み出された特性Ｇ３において出力電圧と出力電流の積（すなわち、２次電池２６の出力電力）が、上記（Ｐreq −Ｐperm）に略等しくなるポイントを算出する。この場合、（Ｐreq −Ｐperm）は０未満であるので、２次電池２６の出力電力が負となるポイント、すなわち２次電池２６の出力電流が負となるポイントを算出することになる。今、このポイントが図１１に示すＰr であるとすると、そのポイントＰr での２次電池２６の出力電圧Ｖr を、２次電池２６に要求される出力電圧としてステップＳ４４０において決定する。
【００６７】
次に、制御部４８は、ステップＳ４９０で設定した２次電池２６の出力電圧Ｖr を出力側の指令値として、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８に駆動信号を出力すると共に、負荷要求に基づいて駆動インバータ３０に駆動信号を出力する（ステップＳ５００）。これによって、配線５０の電圧および２次電池２６の出力電圧がＶn となり、２次電池２６には電力が蓄積されることになる。このとき、燃料電池６０からはガス流量に応じた電力Ｐpermが出力され、この燃料電池の出力電力によって、要求電力Ｐreq が賄われると共に２次電池２６の充電が行なわれ（ステップ５１０）、本ルーチンを終了する。
【００６８】
また、ステップＳ４８０において、ＳＯＣが所定の値以上である、すなわち２次電池２６を充電する必要がないと判断されたときにも、次に２次電池２６の出力電圧を決定する（ステップＳ５２０）。このときにも、ステップＳ４７０で読み込んだＳＯＣに対応する出力電流−出力電圧特性をＲＯＭから読み出す。そして、この読み出した出力電流−出力電圧特性に基づいて、２次電池２６の出力電力が０となるときの、２次電池２６に要求される出力電圧を決定する。
【００６９】
具体的には、例えば、検出されたＳＯＣに対応した出力電流−出力電圧特性として、図１１における特性Ｇ５が読み出されたとする。出力電流−出力電圧特性を読み出すと、制御部４８は、その読み出された特性Ｇ５において出力電圧と出力電流の積（すなわち、２次電池２６の出力電力）が略０となるポイントを算出する。この場合には、２次電池２６の出力電流が略０となるポイントを算出することになる。今、このポイントが図１１に示すＰs であるとすると、そのポイントＰs での２次電池２６の出力電圧Ｖs を、２次電池２６に要求される出力電圧としてステップＳ５２０において決定する。
【００７０】
次に、制御部４８は、ステップＳ５２０で設定した２次電池２６の出力電圧Ｖs を出力側の指令値として、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８に駆動信号を出力すると共に、負荷要求に基づいて駆動インバータ３０に駆動信号を出力する（ステップＳ５３０）。これによって、配線５０の電圧および２次電池２６の出力電圧はＶs となり、２次電池２６は充放電を行なわない状態となる。このとき、燃料電池６０からは要求電力Ｐreq が出力され、負荷要求に応じた電力が、駆動インバータ３０を介して駆動モータ３２で消費されるようになり（ステップ５４０）、本ルーチンを終了する。
【００７１】
なお、この場合、燃料電池６０から取り出される電力は、負荷要求に応じたものであり、ステップＳ４１０でガス流量に基づいて決定される発電可能な電力Ｐpermとは一致していない。このような場合には、燃料電池６０の動作ポイントは、ガス流量に対して最も発電量が多くなるポイントからは、はずれることになる。
【００７２】
図１２は、電気自動車１１０の制御部４８において実行される間欠運転切り替え時制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。本ルーチンは、図５に示した運転モード判断処理ルーチンと同様の処理を行なう際に、ステップＳ１４０で間欠運転モードが選択されたときに、制御部４８において実行される。本ルーチンが実行されると、ステップＳ６００からＳ６２０の処理として、図８に示したステップＳ３００からＳ３２０と同様の処理を実行する。すなわち、間欠運転モードから定常運転モードへの切り替えが行なわれるかどうかを判断し、運転モードが切り替わるときには、図１０に示した定常運転モード制御処理ルーチンを実行することなく、この間欠運転切り替え時制御処理ルーチンに従った制御を行なう。そして、間欠運転モードから定常運転モードへ切り替わってからの、経過時間Ｔを計測し、この経過時間Ｔが、予め定めた所定の基準時間Ｔ1 よりも小さいか否かを判断する。
【００７３】
なお、ステップＳ６００で定常運転モードへの切り替えが判断されるときには、既述したように、燃料電池システム２２が起動される。したがって、上記経過時間Ｔの計測が開始されるときには、燃料ガス供給部６１およびブロワ６４が起動されて、燃料電池６０に対するガスの供給が開始されると共に、燃料電池６０と配線５０との間が接続される。このとき、起動された燃料ガス供給部６１およびブロワ６４に対しては、図５のステップＳ１２０で算出した要求電力Ｐreq を発電するために燃料電池６０が必要とする量のガスを、燃料電池６０に供給するように、駆動信号が送られる。
【００７４】
ステップＳ６２０において、経過時間Ｔが基準時間Ｔ1 よりも小さいと判断されると、制御部４８は、ＳＯＣの取り込みを行なう（ステップＳ６３０）。その後、このＳＯＣに基づいて、２次電池２６の出力電圧を決定する（ステップＳ６４０）。ここで、２次電池２６の出力電圧は、図１０のステップＳ５２０と同様に、そのＳＯＣにおける２次電池の出力電流−出力電圧特性に基づいて、２次電池２６の出力電流が略０になるときの出力電圧Ｖs として決定する。
【００７５】
そして、図１０のステップＳ５３０と同様に、２次電池２６の出力電圧Ｖs を出力側の指令値として、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８に駆動信号を出力すると共に、負荷要求に基づいて駆動インバータ３０に駆動信号を出力する（ステップＳ６５０）。これによって、ガス流量に関わらず、要求電力Ｐreq に相当する電力を燃料電池６０が出力するようになる。このように、ステップＳ６３０〜Ｓ６６０の工程は、図１０のステップＳ４７０およびステップＳ５２０〜Ｓ５４０と同様の動作を行なう工程である。
【００７６】
その後、再びステップＳ６２０に戻り、経過時間Ｔと基準時間Ｔ1 との比較を行なう。このように、間欠運転モードから定常運転モードに切り替わった後は、所定の時間が経過するまでは、燃料電池に供給されるガスの流量を考慮することなく、要求電力Ｐreq に相当する電力を燃料電池６０が発電するように制御を行なう。
【００７７】
ステップＳ６２０において、経過時間Ｔが基準時間Ｔ1 を超えたと判断されるときには、図１０に示した定常運転モード制御処理ルーチンに移行して（ステップＳ６７０）、本ルーチンを終了する。定常運転モード制御処理ルーチンに移行することにより、これ以後は、燃料電池６０に供給されるガス流量を考慮した通常の制御が行なわれるようになる。
【００７８】
以上のように構成された本実施例の電源装置１１５によれば、第１実施例と同様に、間欠運転モードから定常運転モードに切り替わるときに、負荷要求に応じた駆動力を確保することができる。すなわち、定常運転モードへの切り替え時に、電気自動車１０において、燃料電池６０を用いて、アクセル開度に応じた加速を実現することができる。このとき、燃料電池６０においては、水素ガス供給路６２および酸化ガス供給路６５内に滞留するガスを利用して、要求電力Ｐreq に相当する電力が発電される。なお、このようにガス流量を考慮しない制御を行なう間は、２次電池２６の残存容量に関わらず２次電池２６の充電を行なわないことで、駆動インバータ３０に供給する電力を確保している。
【００７９】
Ｆ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００８０】
Ｆ１．変形例１：
上記実施例では、燃料電池６０に供給されるガス流量は、流量センサ６７，６８の検出結果に基づいて判断したが、異なる構成としても良く、ガス流量を反映する値に基づいて判断すればよい。例えば、酸化ガスの流量を直接検出する代わりに、ブロワ６４の回転数を読み込んで、ガス流量を算出することとしても良い。
【００８１】
Ｆ２．変形例２：
また、上記実施例では、燃料電池６０のアノード側に供給する燃料ガスとして水素ガスを用いたが、改質ガスを用いることとしても良い。このような場合には、燃料電池６０に要求される発電量に応じて、改質ガスの生成量を調節する。そのとき、間欠運転モードから定常運転モードへの切り替え時に、改質ガスの生成が定常状態になる前に本発明を適用することで、上記切り替え時において負荷要求に対して得られる動力が低下するのを抑えることができる。
【００８２】
Ｆ３．変形例３：
また、上記実施例では、ガス流量を考慮しない本発明の制御方法を、間欠運転モードから定常運転モードへの切り替え時に行なうこととしたが、燃料電池システムの起動時であれば、他の状況に適用することも可能である。燃料電池システムの停止時に、配管内にガスが滞留する場合には、同様の制御を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例である電気自動車１０の構成の概略を表わすブロック図である。
【図２】燃料電池システム２２の構成の概略を表わす説明図である。
【図３】燃料電池６０における出力電流と、出力電圧あるいは出力電力との関係を示す説明図である。
【図４】燃料電池６０の出力の大きさと、エネルギ効率との関係を表わす説明図である。
【図５】運転モード判断処理ルーチンを表わすフローチャートである。
【図６】燃料電池６０における出力電流−出力電圧特性が、ガス流量によって変化する様子を表わす説明図である。
【図７】定常運転モード制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。
【図８】間欠運転切り替え時制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。
【図９】第２実施例の電気自動車１１０の構成を表わす説明図である。
【図１０】電気自動車１１０の制御部４８において実行される定常運転モード制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。
【図１１】２次電池２６において、ＳＯＣが種々異なるときの出力電流−出力電圧特性の例を表わす説明図である。
【図１２】電気自動車１１０の制御部４８において実行される間欠運転切り替え時制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。
【符号の説明】
１０，１１０…電気自動車
１５，１１５…電源装置
２０…スイッチ
２２…燃料電池システム
２６…２次電池
２７…残存容量モニタ
２８…ＤＣ／ＤＣコンバータ
３０…駆動インバータ
３２…駆動モータ
３４…減速ギヤ
３６…出力軸
３８…車両駆動軸
４０…高圧補機
４２…ダイオード
４８…制御部
５０…配線
５２…電圧計
６０…燃料電池
６１…燃料ガス供給部
６２…水素ガス供給路
６３…水素ガス排出路
６４…ブロワ
６５…酸化ガス供給路
６６…カソード排ガス路
６７，６８…流量センサ
６９…水素ポンプ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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