(57)【要約】【課題】走行用二次電池の有効利用を図り、航続距離を伸ばすことが可能な燃料電地車の制御装置を実現する。【解決手段】ボンベにある水素量で燃料電池車がＨＳへ到達可能か判断し到達不可能であると判断した場合はＨＳまで到達できない可能性があるメッセージ表示要求をＮＡＶへ送信する設定し、ＨＳまでの距離ΔＨＳがＣＳまでの距離ΔＣＳより遠いか否かを判断する（ステップ120〜121）。ΔＨＳがΔＣＳより遠い場合はＣＳへガイドする要求をＮＡＶＩへ送信し二次電から受信する充電量が燃料電池システム７運転に必要な最低充電量ＣＨｍｉｎより多いか判断し、充電量がＣＨｍｉｎより多い場合は燃料電池による発電量を最小ＦＣｍｉｎにし二次電池６の電力を使って走行しＣＳへ向かう（ステップ122,123）。【選択図】図３
2016036235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池車に搭載され、水素を燃料とする燃料電池と、
上記燃料電池の発電電力で駆動する走行用モータと、
上記走行用モータとの間で電力の授受をする二次電池と、
上記二次電池へ外部から電力を供給するための接続器と、
地図上に水素ステーション及び充電ステーションを表示する表示部と、
上記燃料電池、上記走行用モータ、上記二次電池及び上記表示部の動作を制御する制御部と、
を備え、上記制御部は、上記燃料電池車が水素ステーションに到達するのに必要な水素燃料量が残っているかを判断し、水素ステーションに確実に到達可能とは判断できず、かつ、充電ステーションが水素ステーションより近く、かつ、上記二次電池の電力量が上記燃料電池の運転に必要な値より大きい場合、上記燃料電池の発電電力を制限あるいは発電電力の発生を停止させて、上記二次電池の電力により上記燃料電池車を走行させることを特徴とする燃料電池車の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池車の制御装置において、
上記制御部は、上記燃料電池車が水素ステーションに到達するのに必要な水素燃料量が残っているかを判断し、水素ステーションに確実に到達可能とは判断できず、かつ、充電ステーションが水素ステーションより遠い場合には、上記表示部に、水素ステーションに到達できない可能性があることを上記表示部に表示させることを特徴とする燃料電池車の制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料電池車の制御装置において、
上記制御部は、上記燃料電池車が水素ステーションに到達するのに必要な水素燃料量が残っているかを判断し、水素ステーションに確実に到達可能とは判断できず、かつ、充電ステーションが水素ステーションより近く、かつ、上記二次電池の電力量が上記燃料電池の運転に必要な値以下の場合には、上記表示部に、上記燃料電池車の充電ステーションへのガイドを表示させることを特徴とする燃料電池車の制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の燃料電池車の制御装置において、
上記制御部は、上記燃料電池の発電電力の発生を停止させる制御を、
通常乾燥運転が終了していない状態であり、上記燃料電池車が上記二次電池の電力により水素ステーションに到達可能かを判断し、到達可能ではなく、かつ、上記二次電池への充電動作中ではないと判断すると、上記通常乾燥運転より短時間の簡易乾燥運転が終了しているか否かを判断し、上記簡易乾燥運転が終了していない場合は、この簡易乾燥運転を実行することを特徴とする燃料電池車の制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料電池車の制御装置において、
上記制御部は、
上記通常乾燥運転が終了している場合には、燃料電池の水素極減圧運転及びバツブ制御を実行させて、上記燃料電池の発電電力の発生を停止させることを特徴とする燃料電池車の制御装置。
【請求項６】
請求項４に記載の燃料電池車の制御装置において、
上記制御部は、
通常乾燥運転が終了していない状態であり、上記燃料電池車が上記二次電池の電力により水素ステーションに到達可能かを判断し、到達可能ではなく、かつ、上記二次電池への充電動作中ではなく、上記通常乾燥運転より短時間の簡易乾燥運転が終了している場合は、燃料電池の水素極減圧運転及びバルブ制御を実行させて、上記燃料電池の発電電力の発生を停止させることを特徴とする燃料電池車の制御装置。
【請求項７】
請求項４に記載の燃料電池車の制御装置において、
上記制御部は、
通常乾燥運転が終了していない状態であり、上記燃料電池車が上記二次電池の電力により水素ステーションに到達可能かを判断し、到達可能である場合には、上記通常乾燥運転を実行させて、上記燃料電池の発電電力の発生を停止させることを特徴とする燃料電池車の制御装置。
【請求項８】
請求項４に記載の燃料電池車の制御装置において、
上記制御部は、
通常乾燥運転が終了していない状態であり、上記燃料電池車が上記二次電池の電力により水素ステーションに到達可能かを判断し、到達可能でなく、かつ、上記二次電池への充電動作中であると判断した場合には、上記通常乾燥運転を実行させて、上記燃料電池の発電電力の発生を停止させることを特徴とする燃料電池車の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池車の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池車は、水素ステーションにて水素が供給されるが、水素ステーションは、その性質上、設置個所に制限があり設置数は限られている。
【０００３】
このため、燃料電池と走行用の二次電池とを備えた燃料電池車が知られている。この燃料電池車においては、水素ステーション（ＨＳ）にて水素の供給を受けることも可能であり、充電ステーション（ＣＳ）にて二次電池に充電することも可能である。
【０００４】
そして、水素ステーションから水素の供給を燃料電池車が受ける場合は、特許文献１に記載されているように、燃料電池車の水素ボンベ内の圧力が低下した場合、駆動電力を燃料電池から二次電池に切り替え、最も近いＨＳへ到達するか、ＣＳへ到達して充電し、ＨＳまで到達して水素を補給することが知られている。
【０００５】
なお、現在、燃料電池車の二次電池は、回生取込みと加速アシストが目的ではあるが、満充電にすれば、十キロメートル程度走行できる電力量になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３７２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、水素ステーションにて水素を補給するために、ＣＳに到着して充電しながら、ＨＳへ到達する場合、回生取込みの電力の蓄電などにより、ＣＳ到着時の二次電池に必要以上の電力が残る可能性があり、走行用二次電池の残留電力を有効に利用しているとはいえず、充電による航続距離の伸びが少なくなるという問題がある。
【０００８】
また、短時間で再起動できるように乾燥運転を、燃料電池システムの停止手順の中で行うが、その運転に電力を消費して航続距離が短くなる問題がある。
【０００９】
このため、燃料電池車において、走行用二次電池の有効利用を図り、航続距離を伸ばす技術が望まれている。
【００１０】
本発明の目的は、走行用二次電池の有効利用を図り、航続距離を伸ばすことが可能な燃料電地車の制御装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。
【００１２】
燃料電池車の制御装置において、燃料電池車に搭載され、水素を燃料とする燃料電池と、上記燃料電池の発電電力で駆動する走行用モータと、上記走行用モータとの間で電力の授受をする二次電池と、上記二次電池へ外部から電力を供給するための接続器と、地図上に水素ステーション及び充電ステーションを表示する表示部と、上記燃料電池、上記走行用モータ、上記二次電池及び上記表示部の動作を制御する制御部と、を備える。
【００１３】
上記制御部は、上記燃料電池車が水素ステーションに到達するのに必要な水素燃料量が残っているかを判断し、水素ステーションに確実に到達可能とは判断できず、かつ、充電ステーションが水素ステーションより近く、かつ、上記二次電池の電力量が上記燃料電池の運転に必要な値より大きい場合、上記燃料電池の発電電力を制限あるいは発電電力の発生を停止させて、上記二次電池の電力により上記燃料電池車を走行させる。
【発明の効果】
【００１４】
走行用二次電池の有効利用を図り、航続距離を伸ばすことが可能な燃料電地車の制御装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例における燃料電池車の駆動システムを示した説明図である。
【図２】本発明の一実施例におけるＥＣＵのプログラムフローチャートである。
【図３】図２のステップ１０４のＦＣ発電量演算の詳細なフローチャートである。
【図４】図２のステップ１０８のＦＣ停止制御の詳細なプログラムフローチャートである。
【図５】本発明の一実施例におけるＥＣＵの機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【実施例】
【００１７】
図１は、本発明の一実施例における燃料電池車の駆動システムを示した説明図である。
【００１８】
図１において、燃料電池車１は、水素の充填口２と、高圧電気の接続口（接続器）３とを備える。充填口２に、水素ステーション（ＨＳ）のディスペンサー４を接続して、燃料である水素を燃料電池車１に充填する。
【００１９】
また、接続口３に、図示していないが受電装置を繋げば建物へ交流電力を給電できる。また、図１のように充電ステーション（ＣＳ）の充電器５に接続口３を繋げば燃料電池車１の二次電池（ＢＡＴＴ）６を充電することができる。
【００２０】
燃料電池システム７において、水素充填口２及び充填システム８を介してボンベ９へ水素を充填し、ボンベ９から調圧器１０を介して燃料電池スタック（ＦＣ）１１へ水素を供給する。ＦＣ１１では、ブロワ用インバータ１２で駆動するブロワ１３で供給した空気中の酸素と水素とを反応させて発電する。
【００２１】
制御装置（ＥＣＵ）１４は、燃料電池システム７を制御し、アクセル１５の信号を取込み、走行用モータ１６を駆動する走行用インバータ（ＩＮＶ）１７へ、必要な駆動力を、通信ライン２１を介して通信で指令する。通信ライン２１で、二次電池６、充電器５、そしてナビゲーション装置（ＮＡＶＩ）１８ともつながり、相互に情報を送受する。ナビゲーション装置１８は地図上に水素ステーション、充電ステーション等を表示する表示部でもある。
【００２２】
図５は、ＥＣＵ１４の機能ブロック図であり、図２は、ＥＣＵ１４の動作を説明するためのプログラムフローチャートである。なお、このプログラムは、１０ミリ秒毎に実行する定時処理である。
【００２３】
図２及び図５において、ステップ１００では、アクセル１５、接続口３から車外への給電を選択する給電スイッチ１９、そして、燃料電池システム７にある図示していない水素や圧力などのセンサ情報を信号入力部１０００に入力する。
【００２４】
次に、ステップ１０１では、通信処理部１０１０が通信ライン２１に繋がる二次電池６などの各機器と相互に情報を送受する。
【００２５】
そして、ステップ１０２では、駆動力制御部１０２０がアクセル１５などの情報より走行用モータ１６へ指令する駆動力を演算する。ステップ１０３では、駆動力制御部１０２０が演算した駆動力の出力、あるいは、車外給電に必要な電力を必要電力演算部１０３０が演算する。
【００２６】
詳細なプログラムフローは図３に示すが、ステップ１０４では、ＦＣ発電量演算部１０４０が、必要電力の内、ＦＣ１１で発電する電力を演算する。
【００２７】
ＦＣ１１の制御は、「起動」、「発電」、「停止」に分けられる。ステップ１０５で、ＦＣ停止起動発電部１０５０が「起動」と判断すると、ステップ１０６において所定手順で起動制御をする。そして、ステップ１０７で、ＦＣ停止起動発電部１０５０が、「停止」と判断すると、詳細なプログラムフローは図４に示すが、ステップ１０８で所定手順の停止制御をする。ステップ１０９では、ステップ１０４で求めた発電量になるように、ＦＣ１１へ供給する水素や空気の量をＦＣ停止起動発電部１０５０が制御する。
【００２８】
そして、ステップ１１０では、高圧電気の接続口３のリレー２０や、燃料電池システム７にある図示していないバルブなどへ制御信号を信号出力部１１００が燃料電池システム７へ出力する。
【００２９】
図３は、図２のステップ１０４のＦＣ発電量演算の詳細なフローチャートであり、ＦＣ発電量演算部１０４０の動作を示している。
【００３０】
図３において、ステップ１２０では、ボンベ９にある水素量で燃料電池車により確実に走行できる距離が、ＮＡＶＩ１８から受信する最寄りのＨＳまでの距離より長くＨＳへ到達可能か判断する。到達可能である場合は、燃料電池を走行用に使用してＨＳへ向かう。ステップ１２０において、ＨＳへ到達不可能であると判断した場合は、ステップ１２１へ進む。
【００３１】
ステップ１２１では、最寄りのＨＳまで到達できない可能性があるメッセージ表示要求をＮＡＶＩ１８へ送信する設定をすると共に、最寄りのＨＳまでの距離（ΔＨＳ）が最寄りのＣＳまでの距離（ΔＣＳ）より遠いか否かを判断する。ΔＨＳがΔＣＳより近い場合は、燃料電池を走行用に使用してＨＳへ向かう。この場合、ステップ１２０で、燃料電池ではＨＳへ到達不可能と判断されているので、燃料電池を使用し、その後、二次電池により走行することとなる。
【００３２】
ステップ１２１において、ΔＨＳがΔＣＳより遠い場合は、ステップ１２２へ進む。
【００３３】
ステップ１２２では、最寄りのＣＳへガイドする要求をＮＡＶＩ１８へ送信する設定をすると共に、二次電池６から受信する充電量が燃料電池システム７の運転に必要な最低充電量ＣＨｍｉｎより多いか判断し、少ない場合は、燃料電池を使用してＣＳへ走行することとなる。ステップ１２２において、充電量がＣＨｍｉｎより多い場合は、ステップ１２３で、ＦＣ１１による発電量を最小ＦＣｍｉｎにし、二次電池６の電力を使って走行し、ＣＳへ向かう。ここで、最小ＦＣｍｉｎとする代わりに、ＦＣ１１による発電量を０とし、ＦＣ１１の発電電力の発生を停止させることも可能である。
【００３４】
ステップ１２０において、ボンベ９の水素量でＨＳへ到達可能な場合、あるいは、ステップ１２１において、最寄りのＨＳまでの距離が最寄りのＣＳまでの距離より遠くない場合、あるいは、ステップ１２２において、充電量がＣＨｍｉｎより以下の場合、ステップ１２４に進む。そして、ステップ１２４において、ＦＣ１１による発電量をステップ１０３で算出した必要電力に設定して、燃料電池システム７を制御する。
【００３５】
以上に説明した制御動作により、ＨＳへ至る途中の各ＣＳにおける充電量を大きくすることができ、二次電池に蓄蓄した電力を有効に利用することができるため、燃料電池車の航続距離を増すことができるという効果がある。
【００３６】
図４は、図２のステップ１０８のＦＣ停止制御の詳細なプログラムフローチャートである。図４に示した動作も、ＦＣ停止起動発電部１０５０の制御動作により実行される。
【００３７】
ＦＣ停止制御は、ＦＣ１１への送風量を増して乾燥させる「乾燥運転」、ＦＣ１１の水素極のガス圧を下げる「水素極減圧運転」、ＦＣ１１のバルブを閉じる「バルブ制御」の手順で進める。
【００３８】
図４のステップ１３０では、通常の「乾燥運転」が終了しているか判断し、終了していない場合は、ステップ１３１へ進む。ステップ１３１は、図３に示したステップ１２０と同様な処理であるが、ステップ１３１では、再度、二次電池走行によりＨＳへ到達可能か否かを判断して、到達可能ではない場合は、ステップ１３２へ進む。
【００３９】
ステップ１３２では、充電ステーションの充電器５を使って充電中であるか否か判断し、充電中ではない場合はステップ１３３へ進む。ステップ１３３に進んだ場合は、燃料電池車に電力に余裕があまり無い状態であると判断できる。ステップ１３３において、消費電力を抑えた「乾燥運転」は終わっているか否かを判断し、終了していない場合は、ステップ１３４に進む。
【００４０】
ステップ１３４では、運転時間の短縮により消費電力を抑えた「乾燥運転」（簡易な乾燥運転）を行う。ここで、消費電力を抑えた「乾燥運転」とは、通常の乾燥運転の半分程度の運転時間による乾燥運転である。
【００４１】
ステップ１３１にてＨＳへ到達可能であると判断した場合、及びステップ１３２にて充電中であると判断した場合は、電力に余裕がある場合であり、ステップ１３５へ進む。そして、ステップ１３５において、再起動に備えた通常の簡易ではない「乾燥運転」を行う。
【００４２】
ステップ１３０にて通常乾燥が終了したと判断した場合、及びステップ１３３にて消費電力を抑えた「乾燥運転」は終了したと判断した場合は、ステップ１３６に進む。
【００４３】
ステップ１３６では、「水素極減圧運転」が終了したか否かを判断し、終了していない場合は、ステップ１３７に進み、「水素極減圧運転」を行う。
【００４４】
ステップ１３６で、「水素極減圧運転」が終了したと判断した場合は、ステップ１３８に進み、「バルブ制御」が終了したか否かを判断する。「バルブ制御」が終了していないと判断した場合は、ステップ１３９に進み、「バルブ制御」を行う。
【００４５】
ステップ１３８において、「バルブ制御」は終了していると判断した場合、処理は終了する。
【００４６】
以上のように、本発明の一実施例においては、ＦＣ停止制御動作にて、燃料電池に電力の余裕がありか否かを判断し、燃料電池車に電力の余裕が無い場合は、通常の乾燥運転の約半分の運転時間とする簡易的な乾燥運転を行うように構成したので、二次電池の残留蓄電量を確保することができ、燃料電池車の航続距離を増加することができる。
【００４７】
また、充電中の場合は、減圧処理、バルブ制御等を省略して乾燥運転を行うように構成したので、再起動の時間を短縮することができるという効果がある。
【符号の説明】
【００４８】
１・・・燃料電池車、  ２・・・水素の充填口、  ３・・・高圧電気の接続口、  ４・・・水素ステーション（ＨＳ）のディスペンサー、  ５・・・充電ステーションの充電器、  ６・・・二次電池、  ７・・・燃料電池システム、  ８・・・充填システム、  ９・・・水素ボンベ、  １０・・・調圧器、  １１・・・燃料電池スタック（ＦＣ）、  １２・・・ブロワ用インバータ、  １３・・・ブロワ、  １４・・・制御装置（ＥＣＵ）、  １５・・・アクセル、  １６・・・走行用モータ、  １７・・・走行用インバータ、  １８・・・ナビゲーション装置（ＮＡＶＩ）、  １９・・・給電スイッチ、  ２０・・・リレー、  １０００・・・信号入力部、  １０１０・・・通信処理部、  １０２０・・・駆動力制御部、  １０３０・・・必要電力演算部、  １０４０・・・ＦＣ発電量演算部、  １０５０・・・ＦＣ停止起動発電部、  １１００・・・信号出力部
【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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