(57)【要約】【課題】エアポンプ駆動電圧が不足して燃料電池の発電電力が目標発電電力から低下してしまうことを防止する燃料電池システムの制御方法及び燃料電池自動車を提供する。【解決手段】ＢＡＴ２０に直接接続されるエアポンプユニット４０（エアポンプ３１）のエアポンプ必要電圧Ｖａｐｄを満足するように、ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔを設定するので、エアポンプ駆動電圧Ｖａｐが不足してＦＣ１８のＦＣ電力Ｐｆｃが目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒから低下してしまうことが防止される。【選択図】図１
2016122625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化剤ガスと燃料ガスとを反応させて発電し燃料電池電圧を出力する燃料電池と、
蓄電装置電圧を出力する蓄電装置と、
モータ駆動部を通じて駆動されるモータと、
１次側電圧としての前記蓄電装置電圧と、前記モータ駆動部に印加される２次側電圧としてのモータ駆動電圧との間で電圧変換を行う電圧変換装置と、
エアポンプ駆動部を通じて駆動されるエアポンプと、を有し、
前記エアポンプは、前記１次側電圧が印加される前記エアポンプ駆動部を通じて駆動されると、前記酸化剤ガスを前記燃料電池に供給する燃料電池システムの制御方法であって、
前記エアポンプ駆動部に印加が必要なエアポンプ必要電圧を設定するエアポンプ必要電圧設定工程と、
前記エアポンプ必要電圧を満足するように、前記蓄電装置電圧を設定する蓄電装置電圧設定工程と、
を備えることを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記燃料電池システムは、
さらに、前記１次側電圧が外部負荷駆動電圧として印加される外部給電用インバータと、
前記外部給電用インバータを通じて駆動される外部負荷と、
からなる外部給電システムをさらに備え、
前記制御方法は、
外部給電が実施されるか否かを判定する外部給電実施要否判定工程と、
外部給電が実施されると判定された場合、設定された外部給電電力に応じた前記燃料電池の目標発電電力を発電可能なエアポンプ駆動量を設定するエアポンプ駆動量設定工程と、
設定された前記エアポンプ駆動量に基づいてエアポンプ効率要求電圧を算出するエアポンプ効率要求電圧算出工程と、
設定された前記外部給電電力に基づいて外部給電用インバータ効率要求電圧を算出するインバータ効率要求電圧算出工程と、
前記エアポンプ効率要求電圧及び前記外部給電用インバータ効率要求電圧に基づいて、１次側効率要求電圧を設定する外部給電用１次側効率要求電圧設定工程と、
前記蓄電装置電圧が前記１次側効率要求電圧となるように調整する蓄電装置電圧調整工程と、
をさらに備えることを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記燃料電池の目標発電電力がアイドル発電状態と推定する所定値以下か否かを判定するアイドル発電判定工程と、
アイドル発電状態と推定された場合、アイドル時電力に応じた前記燃料電池の前記目標発電電力を効率的に発生させるためのエアポンプ効率要求電圧を算出するエアポンプ効率要求電圧算出工程と、
前記蓄電装置電圧が前記エアポンプ効率要求電圧となるように調整する蓄電装置電圧調整工程と、
をさらに備えることを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池システムの制御方法を実施する燃料電池自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池と、蓄電装置と、１次側電圧としての蓄電装置電圧と２次側電圧としてのモータ駆動電圧との間で電圧変換を行う電圧変換装置と、前記１次側電圧により駆動され前記燃料電池に酸化剤ガスを供給するエアポンプと、を有する燃料電池システムの制御方法及び該制御方法を実施する燃料電池自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば特許文献１の図１に示されるように、１次側電圧としての蓄電装置電圧（バッテリ電圧）を２次側電圧としてのモータ駆動電圧に変換してモータ駆動部（インバータ）に印加する電圧変換装置（ＤＣ／ＤＣコンバータ）を備える燃料電池システムが開示されている。
【０００３】
この特許文献１の燃料電池システムには、前記１次側電圧としての前記蓄電装置電圧を、燃料電池に酸化剤ガスを供給するためのポンプ等の駆動電圧として燃料電池補機に印加する技術が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、１次側電圧としての前記蓄電装置電圧を、外部給電用インバータを通じて外部負荷に供給する外部給電システムが開示されている。このような配置位置、すなわち蓄電装置に外部給電システムが接続されている配置の場合、前記蓄電装置の残容量であるＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）に応じて外部給電システムの外部給電用インバータに供給される電圧が決定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１５７４７８号公報
【特許文献２】特開２０１３−１９８２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び特許文献２に開示された燃料電池システムでは、蓄電装置電圧とエアポンプ駆動電圧とが等しい電圧になる。
【０００７】
しかしながら、特許文献１には、エアポンプ駆動電圧と等しくなる蓄電装置電圧の設定・制御については何ら考慮がなされていないため、燃料電池に酸化剤ガスを供給するためのエアポンプ駆動電圧がエアポンプ必要電圧を満足せずに不足し燃料電池の発電電力が目標発電電力から低下してしまう場合があるという課題がある。
【０００８】
また、特許文献２に開示された外部給電システムを有する燃料電池システムでは、外部給電時に、効率のよい外部給電が実施できることが望ましいが、特許文献２には、外部給電の効率向上についての開示がなく、改良の余地がある。
【０００９】
この発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、燃料電池に酸化剤ガスを供給するためのエアポンプ駆動電圧が不足し燃料電池の発電電力が目標発電電力から低下してしまう事態の発生を防止可能な燃料電池システムの制御方法及び燃料電池自動車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る燃料電池システムは、酸化剤ガスと燃料ガスとを反応させて発電し燃料電池電圧を出力する燃料電池と、蓄電装置電圧を出力する蓄電装置と、モータ駆動部を通じて駆動されるモータと、１次側電圧としての前記蓄電装置電圧と、前記モータ駆動部に印加される２次側電圧としてのモータ駆動電圧との間で電圧変換を行う電圧変換装置と、エアポンプ駆動部を通じて駆動されるエアポンプと、を有し、前記エアポンプは、前記１次側電圧が印加される前記エアポンプ駆動部を通じて駆動されると、前記酸化剤ガスを前記燃料電池に供給する燃料電池システムの制御方法であって、前記エアポンプ駆動部に印加が必要なエアポンプ必要電圧を設定するエアポンプ必要電圧設定工程と、前記エアポンプ必要電圧を満足するように、前記蓄電装置電圧を設定する蓄電装置電圧設定工程と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、エアポンプ必要電圧を満足するように、蓄電装置電圧を設定するので、エアポンプ駆動電圧が不足して燃料電池の発電電力が目標発電電力から低下してしまうことが防止される。
【００１２】
この場合、前記燃料電池システムは、さらに、前記１次側電圧が外部負荷駆動電圧として印加される外部給電用インバータと、前記外部給電用インバータを通じて駆動される外部負荷と、からなる外部給電システムを備え、前記制御方法は、外部給電が実施されるか否かを判定する外部給電実施要否判定工程と、外部給電が実施されると判定された場合、設定された外部給電電力に応じた前記燃料電池の目標発電電力を発電可能なエアポンプ駆動量を設定するエアポンプ駆動量設定工程と、設定された前記エアポンプ駆動量に基づいてエアポンプ効率要求電圧を算出するエアポンプ効率要求電圧算出工程と、設定された前記外部給電電力に基づいて外部給電用インバータ効率要求電圧を算出するインバータ効率要求電圧算出工程と、前記エアポンプ効率要求電圧及び前記外部給電用インバータ効率要求電圧に基づいて、１次側効率要求電圧を設定する外部給電用１次側効率要求電圧設定工程と、前記蓄電装置電圧が前記１次側効率要求電圧となるように調整する蓄電装置電圧調整工程と、をさらに備えることが好ましい。
【００１３】
このように、外部給電時には、エアポンプ効率要求電圧と外部給電用インバータ効率要求電圧に基づいて設定した１次側効率要求電圧となるように蓄電装置電圧を調整するので、効率のよい外部給電を実施することができる。
【００１４】
また、前記燃料電池の目標発電電力がアイドル発電状態と推定する所定値以下か否かを判定するアイドル発電判定工程と、アイドル発電状態と推定された場合、アイドル時電力に応じた前記燃料電池の前記目標発電電力を効率的に発生させるためのエアポンプ効率要求電圧を算出するエアポンプ効率要求電圧算出工程と、前記蓄電装置電圧が前記エアポンプ効率要求電圧となるように調整する蓄電装置電圧調整工程と、をさらに備えるようにしてもよい。
【００１５】
このように、アイドル時には、アイドル時電力に応じた燃料電池の目標発電電力を効率的に発生させるためのエアポンプ効率要求電圧を算出し、このエアポンプ効率要求電圧となるように蓄電装置電圧を調整するので、効率のよいアイドル発電状態を維持することができる。
【００１６】
なお、燃料電池システムにおける外部給電器の制御方法は、酸化剤ガスと水素を反応させて発電し燃料電池電圧を出力する燃料電池と、蓄電装置電圧を出力する蓄電装置と、モータ駆動部を通じて駆動されるモータと、１次側電圧としての前記蓄電装置電圧と、前記モータ駆動部に印加される２次側電圧としてのモータ駆動電圧との間で電圧変換を行う電圧変換装置と、エアポンプ駆動部を通じて駆動されるエアポンプと、前記１次側電圧が外部負荷駆動電圧として印加される外部給電用インバータと前記外部給電用インバータを通じて駆動される外部負荷とからなる外部給電システムと、を有し、前記エアポンプは、前記１次側電圧が印加される前記エアポンプ駆動部を通じて駆動されると、前記酸化剤ガスを前記燃料電池に供給する燃料電池システムにおける外部給電システムの制御方法であって、外部給電が実施されるか否かを判定する外部給電実施要否判定工程と、外部給電が実施されると判定された場合、設定された外部給電電力に応じた前記燃料電池の前記目標発電電力を発電可能なエアポンプ駆動量を設定するエアポンプ駆動量設定工程と、設定された前記エアポンプ駆動量に基づいてエアポンプ効率要求電圧を算出するエアポンプ効率要求電圧算出工程と、設定された前記外部給電電力に基づいて外部給電用インバータ効率要求電圧を算出するインバータ効率要求電圧算出工程と、前記エアポンプ効率要求電圧及び前記外部給電用インバータ効率要求電圧に基づいて、１次側効率要求電圧を設定する外部給電用１次側効率要求電圧設定工程と、前記蓄電装置電圧が前記１次側効率要求電圧となるように調整する蓄電装置電圧調整工程と、を備えるようにしてもよい。
【００１７】
このように、外部給電時には、エアポンプ効率要求電圧と外部給電用インバータ効率要求電圧に基づいて設定した１次側効率要求電圧となるように前記蓄電装置電圧を調整するので、効率のよい外部給電を実施することができる。
【００１８】
上記の各発明は、燃料電池自動車で実施して好適である。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、エアポンプ駆動電圧が不足し燃料電池の発電電力が目標発電電力から低下してしまうことが防止できるという効果が達成される。
【００２０】
また、外部給電時に効率のよい外部給電を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施形態に係る燃料電池システムが適用された燃料電池自動車の概略全体構成図である。
【図２】図１例の燃料電池自動車中、昇圧コンバータと昇降圧コンバータの一例の詳細構成を含む模式的回路図である。
【図３】燃料電池のＩＶ特性図である。
【図４】エアポンプ要求回転数と、エアポンプ必要電圧との関係を示す特性図である。
【図５】蓄電装置のＳＯＣと蓄電装置温度をパラメータとしたときの蓄電装置電力と蓄電装置電圧との関係を示す特性図である。
【図６】蓄電装置のＳＯＣを可変する低温下走行制御の動作説明に供されるタイミングチャートである。
【図７】蓄電装置のＳＯＣを可変する低温下走行制御の動作説明に供されるフローチャートである。
【図８】モータ要求電力と、モータ必要電圧との関係を示す特性図である。
【図９】蓄電装置電力を制限する低温下走行制御の動作説明に供されるタイミングチャートである。
【図１０】蓄電装置電力を制限する低温下走行制御の動作説明に供されるフローチャートである。
【図１１】外部給電時の燃料電池自動車の動作状態を示す概念図である。
【図１２】外部給電開始時にＳＯＣが目標ＳＯＣよりも高かった場合の外部給電制御の動作説明に供されるタイミングチャートである。
【図１３】外部給電開始時にＳＯＣが目標ＳＯＣよりも低かった場合の外部給電制御の動作説明に供されるタイミングチャートである。
【図１４】外部給電制御の動作説明に供されるフローチャートである。
【図１５】エアポンプ必要電圧と、各種効率との対応関係を示す特性図である。
【図１６】蓄電装置のＳＯＣをパラメータとしたときの蓄電装置電力と蓄電装置電圧との関係を示す特性図である。
【図１７】図１７Ａは、この実施形態の燃料電池システムが適用された燃料電池自動車の概念図、図１７Ｂは、他の実施形態の燃料電池システムが適用された燃料電池自動車の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、この発明に係る燃料電池システムの制御方法について、これを実施する燃料電池自動車との関係において好適な実施形態を挙げ添付の図面を参照しながら説明する。
【００２３】
図１は、この実施形態に係る燃料電池システム１２（以下、「ＦＣシステム１２」という。）が適用された燃料電池自動車１０（以下、「ＦＣ自動車１０」又は「車両１０」という。）の概略全体構成図である。
【００２４】
図２は、１次側１ｓｆと２次側２ｓ側との間に配置される燃料電池側コンバータであり第１電圧変換装置（昇圧器）としてのチョッパ方式の昇圧コンバータ２１（以下、ＳＵＣ２１という。ＳＵＣ：Ｓｔｅｐ  Ｕｐ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）、及び１次側１ｓｂと２次側２ｓ側との間に配置される蓄電装置側コンバータであり第２電圧変換装置（昇降圧器）としてのチョッパ方式の双方向の昇降圧コンバータ２２（以下、ＳＵＤＣ２２という。ＳＵＤＣ：Ｓｔｅｐ  Ｕｐ／Ｄｏｗｎ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）の一例の詳細構成を含むＦＣ自動車１０の模式的回路図である。
【００２５】
図１及び図２に示すように、ＦＣ自動車１０は、ＦＣシステム１２と、車両走行用のモータ・ジェネレータである駆動モータ１４と、駆動モータ１４を駆動する負荷駆動回路（モータ駆動部）としてのインバータ１６（以下、「ＩＮＶ１６」という。ＩＮＶ：Ｉｎｖｅｒｔｅｒ）と、外部給電器３４と、を有する。
【００２６】
ＦＣシステム１２は、基本的には、一方の１次側１ｓｆに配置される燃料電池１８（以下、「ＦＣ１８」という。）と、他方の１次側１ｓｂに配置される蓄電装置である高電圧バッテリ２０（以下「ＢＡＴ２０」という。）と、前記ＳＵＣ２１と、前記ＳＵＤＣ２２と、１次側電圧Ｖ１入力のエアポンプユニット４０と、１次側電圧Ｖ１入力の外部給電器３４と、制御装置としての電子制御装置２４（以下、「ＥＣＵ２４」という。ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）と、を有する。
【００２７】
エアポンプユニット４０は、ＦＣ１８に空気を圧送するエアポンプ（Ａ／Ｐ）３１と、エアポンプモータ２９と、エアポンプモータ２９を通じてエアポンプ３１を駆動するエアポンプ駆動部としてのエアポンプインバータ２３（ＩＮＶ２３）とから構成される。
【００２８】
外部給電器３４は、外部給電コネクタ３６が接続される外部給電駆動部としての外部給電用インバータ３２と、図示しないイグニッションスイッチの走行可能位置（ドライブ位置）と択一的に切り替えられ外部給電位置でのみオン状態（閉状態）になる外部給電スイッチ３３とから構成される。外部給電スイッチ３３は、走行可能位置等でオフ状態（開状態）になる。
【００２９】
ＦＣ自動車１０の駐車時等に外部給電コネクタ３６に外部負荷（Ｅｘｔｅｒｎａｌ  Ｌｏａｄ）３５が給電コード（給電線）３９を通じて接続（装着）され、外部給電スイッチ３３がオン状態にされると、ＦＣ１８のＦＣ電力（発電電力）Ｐｆｃが、ＳＵＣ２１、ＳＵＤＣ２２、外部給電スイッチ３３、外部給電用インバータ３２、外部給電コネクタ３６、及び給電コード３９を通じて外部負荷３５に供給される。なお、外部負荷３５には、基本的に、外部給電用インバータ３２を通じてＦＣ電力Ｐｆｃのみが供給されるように設定される。すなわち、ＢＡＴ２０のＢＡＴ電圧Ｖｂａｔが電力収支（充放電）のない開回路電圧（Ｏｐｅｎ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｖｏｌｔａｇｅ：ＯＣＶ電圧）Ｖｂａｔｏｃｖに設定される。
【００３０】
外部給電用インバータ３２は、例えばＨ型ブリッジ回路と出力変圧器とから構成され、１次側電圧Ｖ１としてのＢＡＴ電圧Ｖｂａｔ（外部インバータ電圧Ｖｅｘｔｉｎｖ）を商用交流電圧の外部給電電圧Ｖｅｘｔに変換する。この場合、外部給電電圧Ｖｅｘｔは、一定電圧の直流電圧で供給するようにし、家屋側にインバータ（直流電圧・商用交流電圧変換器）を設けて外部負荷３５に供給するように構成を変更してもよい。なお、外部負荷３５の大きさは、コスト等の観点から、通常、駆動モータ１４等の負荷３０を含むＦＣ自動車１０の内部負荷の大きさに比較して、１／２〜１／１００程度の大きさの低負荷に設定される。
【００３１】
ＦＣ１８の出力端がＳＵＣ２１の入力端（１次側１ｓｆ）に接続され、ＳＵＣ２１の出力端（２次側２ｓ）が、ＩＮＶ１６の直流端側と、ＳＵＤＣ２２の一端側（昇圧端側）に接続される。
【００３２】
ＳＵＤＣ２２の他端側（降圧端側）に、エアポンプインバータ２３の直流端側と、外部給電スイッチ３３を介して接続される外部給電用インバータ３２の直流端側と、ＢＡＴ２０の入出力端とが接続される。つまり１次側電圧Ｖ１が、エアポンプ駆動電圧Ｖａｐとしてエアポンプインバータ２３に印加されると共に、外部インバータ電圧Ｖｅｘｔｉｎｖ（図１も参照）として外部給電用インバータ３２に印加される。
【００３３】
なお、ＢＡＴ２０の入出力端には、図示しない降圧コンバータを通じて、＋１２Ｖ等の低圧バッテリや、ＥＣＵ２４及びライト等の低圧補機が接続される。
【００３４】
駆動モータ１４は、ＦＣ１８から供給されるＦＣ発電電力（ＦＣ電力）Ｐｆｃ（Ｐｆｃ＝Ｖｆｃ×Ｉｆｃ）とＢＡＴ２０から供給される蓄電電力であるＢＡＴ放電電力Ｐｂａｔｄ（Ｐｂａｔｄ＝Ｖｂａｔ×Ｉｂｄ）の合成電力値（Ｐｆｃ＋Ｐｂａｔｄ）がＩＮＶ１６を通じて供給されることで駆動力を生成し、当該駆動力によりトランスミッション２６を通じて車輪２８（駆動輪）を回転させる。
【００３５】
ＩＮＶ１６は、例えば３相フルブリッジ型の構成とされて、直流／交流変換を行い、ＦＣ１８からＳＵＣ２１を介してＦＣ電圧Ｖｆｃが昇圧された直流電圧である２次側電圧Ｖ２を３相の交流電圧に変換して駆動モータ１４に供給する（力行時）。
【００３６】
ＩＮＶ１６は、また、ＢＡＴ２０からＳＵＤＣ２２を介してＢＡＴ電圧Ｖｂａｔが昇圧された直流電圧である前記２次側電圧Ｖ２を３相の交流電圧に変換して駆動モータ１４に供給する（力行時）。
【００３７】
つまり、駆動モータ１４は、ＦＣ１８及び／又はＢＡＴ２０の電力により駆動される（力行時）。
【００３８】
この実施形態において、ＩＮＶ１６と駆動モータ１４とを合わせて負荷３０という。実際上、ＦＣ自動車１０の負荷には、負荷３０の他に、エアポンプユニット４０、図示しない空調装置、及び前記した低圧補機が含まれる。
【００３９】
一方、駆動モータ１４の回生動作に伴う交流／直流変換後のＩＮＶ１６の入力端（直流端側）の２次側２ｓに発生する２次側電圧（直流端側電圧）Ｖ２は、降圧コンバータとして動作するＳＵＤＣ２２を通じてＢＡＴ電圧Ｖｂａｔに降圧されてＢＡＴ２０に供給され、あるいはＳＵＤＣ２２が直結状態（スイッチング素子２２ｂ：オフ、スイッチング素子２２ｄ：オン）にされてＢＡＴ２０に供給され、ＢＡＴ２０を充電する。
【００４０】
また、ＢＡＴ２０には、ＦＣ１８による駆動モータ１４の駆動用の電力が余剰になった場合に、その余剰電力が、昇圧状態のＳＵＣ２１又は直結状態のＳＵＣ２１を介し、降圧状態又は直結状態のＳＵＤＣ２２を通じて供給され、ＢＡＴ２０が充電される。
【００４１】
エアポンプ駆動部としてのエアポンプインバータ２３も、例えば３相フルブリッジ型の構成とされてエアポンプモータ２９を駆動する。エアポンプモータ２９の出力により駆動されるエアポンプ３１は、そのファンが回転されることによりＦＣ１８のカソード流路（不図示）に対して流路入口から酸素を含む圧縮した空気（酸化剤ガス）を供給する。
【００４２】
さらに、ＦＣ１８の外部には、ＦＣ１８のアノード流路（不図示）に対して水素（燃料ガス）を供給する水素タンク３７を備える。なお、水素と酸化剤ガスをそれぞれ反応ガスという。
【００４３】
ＦＣ１８は、例えば、電解質膜をアノード電極とカソード電極とで両側から挟み込んで形成された燃料電池セル（以下、「ＦＣセル」という。）を積層したスタック構造を有し、前記アノード流路を介して前記アノード電極に供給された水素含有ガスが、電極触媒上で水素イオン化され、前記電解質膜を介して前記カソード電極へと移動し、その移動の間に生じた電子が外部回路に取り出され、直流電圧（ＦＣ電圧Ｖｆｃ）を発生する電気エネルギとして利用に供される。カソード電極には、前記カソード流路を介して前記酸化剤ガス（酸素含有ガス）が供給されているために、このカソード電極において、水素イオン、電子及び酸素ガスが反応して水が生成される。
【００４４】
水が生成されることで、前記電解質膜を湿潤な状態、すなわち膜含水率（膜湿度）を高い状態に保持することができ、前記反応を円滑に遂行することができる。
【００４５】
ＢＡＴ２０は、複数のバッテリセルを含む蓄電装置（エネルギストレージ）であり、例えば、リチウムイオン２次電池、ニッケル水素２次電池等を利用することができる。蓄電装置としてキャパシタを利用することもできる。本実施形態ではリチウムイオン２次電池を利用している。ＢＡＴ２０は、ＢＡＴ電圧（バッテリ電圧）Ｖｂａｔ、ＢＡＴ電流（バッテリ電流）Ｉｂ（放電電流Ｉｂｄ、充電電流Ｉｂｃ）、ＢＡＴ温度（バッテリ温度）Ｔｂ、及びＢＡＴ２０の残容量であるＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）がＥＣＵ２４により検出乃至管理される。
【００４６】
上記したように、ＦＣ１８のＦＣ電力Ｐｆｃは、ＦＣ電圧ＶｆｃがＳＵＣ２１を介して２次側電圧Ｖ２に昇圧されＩＮＶ１６を通じて駆動モータ１４に供給されると共に、前記２次側電圧Ｖ２がＳＵＤＣ２２により１次側電圧Ｖ１に降圧され、エアポンプ駆動電圧Ｖａｐとして、エアポンプインバータ２３、及びエアポンプモータ２９を通じてエアポンプ３１に供給される（力行時）。
【００４７】
上記したように、外部給電スイッチ３３がオン状態の外部給電中は、ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔが開回路電圧Ｖｂａｔｏｃｖに設定され、ＦＣ電力Ｐｆｃが、直結状態又は昇圧状態のＳＵＣ２１を通じ、降圧状態又は直結状態のＳＵＤＣ２２を通じて外部給電器３４に供給される。
【００４８】
一方、ＢＡＴ２０のＢＡＴ放電電力Ｐｂａｔｄは、ＢＡＴ電圧ＶｂａｔとしてＳＵＤＣ２２を通じて２次側電圧Ｖ２に昇圧され、ＩＮＶ１６を通じて駆動モータ１４に供給される（力行時）と共に、ＦＣ自動車１０の起動時等にＢＡＴ電圧Ｖｂａｔがエアポンプ駆動電圧Ｖａｐとしてエアポンプユニット４０に印加され、さらに、ＢＡＴ電圧ＶｂａｔがＦＣシステム１２の電力状況に応じて外部給電器３４に印加される。
【００４９】
ここで、ＳＵＣ２１及びＳＵＤＣ２２は、種々の構成を採用できるが、公知のように、基本的には、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等のスイッチング素子と、ダイオードと、リアクトルと、コンデンサ（平滑コンデンサも含む）とから構成され、接続される負荷の要求電力に基づきＥＣＵ２４により前記スイッチング素子がオン・オフスイッチング制御（デューティ制御）される。
【００５０】
具体的には、図２に示すように、ＳＵＣ２１は、リアクトル（インダクタ）２１ａと、スイッチング素子２１ｂとダイオード２１ｃ（単方向電流通過素子、逆方向電流阻止素子）と、１次側１ｓｆ間に配置される平滑コンデンサＣ１ｆと、２次側２ｓ間に配置される平滑コンデンサＣ２ｆとから構成され、コンバータ制御器として機能するＥＣＵ２４を通じてスイッチング素子２１ｂがスイッチング状態（デューティ制御）とされることで、ＦＣ電圧Ｖｆｃを所定の２次側電圧Ｖ２に昇圧する。
【００５１】
なお、デューティ（駆動デューティ）が０［％］とされて、スイッチング素子２１ｂがオフ状態（開状態）に維持されると、リアクトル２１ａとダイオード２１ｃを通じてＦＣ１８と負荷３０とが直結状態（ＦＣ直結状態又はＦＣＶＣＵ直結状態という。）とされ、ＦＣ電圧Ｖｆｃが２次側電圧Ｖ２に直結される（Ｖ２＝Ｖｆｃ−Ｖｄ≒Ｖｆｃ、Ｖｄ＜＜Ｖｆｃ、Ｖｄ：ダイオード２１ｃの順方向降下電圧）。ダイオード２１ｃは、昇圧用又は直結用且つ逆流防止用として動作する。従って、ＳＵＣ２１は、昇圧動作（力行時等）の他に逆流防止動作、直結動作（力行時等）を行う。
【００５２】
一方、ＳＵＤＣ２２は、図２に示すように、リアクトル２２ａと、スイッチング素子２２ｂ、２２ｄと、これらスイッチング素子２２ｂ、２２ｄにそれぞれ並列に接続されるダイオード２２ｃ、２２ｅと、１次側１ｓｂ間に配置される平滑コンデンサＣ１ｂと、２次側２ｓ間に配置される平滑コンデンサＣ２ｂとから構成される。
【００５３】
昇圧時には、ＥＣＵ２４により、スイッチング素子２２ｄがオフ状態とされ、スイッチング素子２２ｂがスイッチング（デューティ制御）されることでＢＡＴ電圧Ｖｂａｔ（蓄電装置電圧）が所定の２次側電圧Ｖ２まで昇圧される（力行時）。
【００５４】
降圧時には、ＥＣＵ２４により、スイッチング素子２２ｂがオフ状態とされ、スイッチング素子２２ｄがスイッチング（デューティ制御）されることで、スイッチング素子２２ｄがオフ状態であるときにダイオード２２ｃがフライホイールダイオードとして機能し、２次側電圧Ｖ２がＢＡＴ２０のＢＡＴ電圧Ｖｂａｔまで降圧される（回生充電時及び／又はＦＣ１８による充電時）。
【００５５】
また、スイッチング素子２２ｂをデューティが０［％］でのオフ状態、スイッチング素子２２ｄをデューティが１００［％］でのオン状態とすることで、ＳＵＤＣ２２の直結状態、すなわちＢＡＴ２０と負荷３０とが直結状態（ＢＡＴ直結状態ともいう。力行時、充電時、又は補機負荷等の駆動時）とされる。
【００５６】
ＢＡＴ直結状態においては、ＢＡＴ２０のＢＡＴ電圧Ｖｂａｔが２次側電圧Ｖ２になる（Ｖｂａｔ≒Ｖ２）。実際上、ＢＡＴ直結状態におけるＢＡＴ２０による力行時の２次側電圧Ｖ２は、「Ｖｂａｔ−ダイオード２２ｅの順方向降下電圧」となり、充電時（回生充電時含む）の２次側電圧Ｖ２は、「Ｖｂａｔ＝Ｖ２−スイッチング素子２２ｄのオン電圧＝Ｖｂａｔ（スイッチング素子２２ｄのオン電圧を０［Ｖ］と仮定した場合。）」になる。
【００５７】
なお、スイッチング素子２１ｂ、２２ｂ、２２ｄには、上述したように、図示しているＭＯＳＦＥＴの他、ＩＧＢＴ等の電力素子が用いられる。
【００５８】
また、ＦＣシステム１２において、それぞれ図示はしないが、ＳＵＣ２１の直結時（ＦＣ１８の直結時と同意）、又はＳＵＤＣ２２の直結時（力行時）（ＢＡＴ２０の直結時と同意）におけるＳＵＣ２１又はＳＵＤＣ２２の直流電圧降下を低減するために、ＳＵＣ２１の１次側１ｓｆにアノード端子が接続され２次側２ｓにカソード端子が接続されたダイオード及び／又はＳＵＤＣ２２の１次側１ｓｂにアノード端子が接続され２次側２ｓにカソード端子が接続されたダイオードを設けてもよい。
【００５９】
ＦＣ１８は、図３のＩＶ（電流電圧）特性７０に示すように、ＦＣ電圧ＶｆｃがＦＣ開回路電圧Ｖｆｃｏｃｖより低下するに従い、ＦＣ電流Ｉｆｃが増加する公知の電流電圧（ＩＶ）特性７０を有する。すなわち、ＦＣ電圧Ｖｆｃが相対的に高いＦＣ電圧ＶｆｃｈであるときのＦＣ電流Ｉｆｃｌに比較して、ＦＣ電圧Ｖｆｃが相対的に低いＦＣ電圧ＶｆｃｌであるときのＦＣ電流Ｉｆｃｈが大きな電流になる。なお、ＦＣ電力Ｐｆｃは、ＦＣ電流Ｉｆｃが大きくなるほど（ＦＣ電圧Ｖｆｃが低くなるほど）大きくなる。
【００６０】
ＦＣ１８のＦＣ電圧Ｖｆｃは、ＳＵＣ２１の直結時においては、昇圧状態（スイッチング状態）にあるＳＵＤＣ２２の昇圧比（Ｖ２／Ｖｂａｔ）又は降圧状態（スイッチング状態）にあるＳＵＤＣ２２の降圧比（Ｖｂａｔ／Ｖ２）で決定される２次側電圧Ｖ２｛ＳＵＤＣ２２の指令電圧（目標電圧）になる。｝により制御され、ＦＣ電圧Ｖｆｃが決定されると、ＩＶ特性７０に沿ってＦＣ電流Ｉｆｃが制御（決定）される。
【００６１】
また、ＳＵＣ２１の昇圧時及びＳＵＤＣ２２の直結時においては、ＳＵＣ２１の１次側１ｓｆの電圧、すなわちＦＣ電圧ＶｆｃがＳＵＣ２１の指令電圧（目標電圧）とされ、ＩＶ特性７０に沿ってＦＣ電流Ｉｆｃが決定され、所望の２次側電圧Ｖ２となるようにＳＵＣ２１の昇圧比（Ｖ２／Ｖｆｃ）が決定される。
【００６２】
なお、この実施形態では、ＳＵＣ２１の昇圧時に、ＦＣ電圧Ｖｆｃが指令値（設定値、目標値）になるようにコンバータ制御器としてのＥＣＵ２４によりスイッチング素子２１ｂのデューティが調整されるフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御がなされているが、ＦＣ電圧ＶｆｃとＦＣ電流Ｉｆｃとの間にはＩＶ特性７０に基づく一意の関係があるのでＦＣ電流Ｉｆｃが指令値（設定値、目標値）になるようにＥＣＵ２４によりスイッチング素子２１ｂのデューティを調整するフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御をすることも可能である。
【００６３】
ＥＣＵ２４は、通信線６８（図２参照）を介して、駆動モータ１４、ＩＮＶ１６、ＦＣ１８、ＢＡＴ２０、ＳＵＣ２１、ＳＵＤＣ２２、エアポンプユニット４０、及び外部給電器３４等の各部を制御する。当該制御に際しては、ＥＣＵ２４のメモリ（ＲＯＭ）に格納されたプログラムを実行し、また、各種センサ（図示しない電圧センサ、電流センサ、温度センサ、圧力センサ、水素濃度センサ、各種回転数センサ、及びアクセルペダルの開度センサ等）の検出値及び各種スイッチ（空調スイッチやイグニッションスイッチ等）のオンオフ情報等を用いる。
【００６４】
ここで、ＥＣＵ２４は、マイクロコンピュータを含む計算機であり、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリであるＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭも含む。）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、その他、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等の入出力装置、計時部としてのタイマ等を有しており、ＣＰＵが前記ＲＯＭに記録されている前記プログラムを読み出し実行することで各種機能実現部（機能実現手段）、例えば制御部、演算部、及び処理部等として機能する。なお、ＥＣＵ２４は、１つのＥＣＵのみから構成するのではなく、複数のＥＣＵで構成することもできる。
【００６５】
ＥＣＵ２４は、ＦＣ１８の状態、ＢＡＴ２０の状態及び駆動モータ１４の状態の他、各種スイッチ及び各種センサからの入力値に基づき決定したＦＣ自動車１０全体としてＦＣシステム１２に要求される負荷（負荷電力）から、ＦＣ１８が負担すべき負荷（負荷電力）と、ＢＡＴ２０が負担すべき負荷（負荷電力）と、回生電源（駆動モータ１４）が負担すべき負荷（負荷電力）の配分（分担）を調停しながら決定し、駆動モータ１４、ＩＮＶ１６、エアポンプユニット４０、外部給電用インバータ３２、ＦＣ１８、ＢＡＴ２０、ＳＵＣ２１、及びＳＵＤＣ２２を制御する。すなわち、ＥＣＵ２４は、ＦＣ１８、ＢＡＴ２０、負荷３０、外部給電器３４及び低圧補機を含めた燃料電池自動車１０全体のエネルギ管理（エネルギマネジメント）制御を行う。
【００６６】
さらに、ＥＣＵ２４は、ＦＣ自動車１０を車両としてではなく外部給電器３４を使用する外部給電システムとして利用する際には、ＦＣ１８の状態、ＢＡＴ２０の状態、及び外部負荷３５の状態の他、各種スイッチ及び各種センサからの入力値に基づき決定した外部給電システム全体としてＦＣシステム１２に要求される負荷（負荷電力）からＦＣ１８、ＢＡＴ２０、ＳＵＣ２１、ＳＵＤＣ２２、エアポンプユニット４０及び外部給電器３４を制御する。すなわち、ＥＣＵ２４は、ＦＣ１８、及びＢＡＴ２０を含めた燃料電池システム１２全体のエネルギ管理（エネルギマネジメント）制御を行う。
【００６７】
この実施形態に係る燃料電池システム１２が適用されたＦＣ自動車１０は、基本的には、以上のように構成される。
【００６８】
次に、ＥＣＵ２４による制御処理例について、［基本制御］、［低温下走行制御］、及び［外部給電制御］の順で説明する。
【００６９】
まず、前提となるエアポンプユニット４０（エアポンプ３１）の特性について説明する。図４は、エアポンプ要求回転数Ｎａｐｒｅｑ［ｒｐｍ］とエアポンプ必要電圧Ｖａｐｄ［Ｖ］との関係を表す特性７４を示している。特性７４は、予め実験乃至シミュレーションにより求められＥＣＵ２４内の記憶装置に記憶されている。
【００７０】
エアポンプ必要電圧Ｖａｐｄが、閾値電圧Ｖａｐｔｈからエアポンプ上限電圧Ｖａｐｍａｘまでの電圧範囲（Ｖａｐｔｈ≦Ｖａｐｄ≦Ｖａｐｍａｘ）に設定されると、エアポンプユニット４０の性能保証範囲とされ、定格範囲（最小回転数Ｎａｐｍｉｎ〜最大回転数Ｎａｐｍａｘの間）でエアポンプ３１の性能を使い切ることができる（性能の制約がない。）。
【００７１】
エアポンプ必要電圧Ｖａｐｄが、閾値電圧Ｖａｐｔｈからエアポンプ下限電圧Ｖａｐｍｉｎの電圧範囲（Ｖａｐｍｉｎ≦Ｖａｐｄ≦Ｖａｐｔｈ）に設定されると、エアポンプユニット４０の動作保証範囲とされ、特性７４に沿った定格範囲（最小回転数Ｎａｐｍｉｎ〜最大回転数Ｎａｐｍａｘの間の所定回転数）にエアポンプ３１の回転数（エアポンプ回転数Ｎａｐ）が制限（性能が制約）される。
【００７２】
つまり、エアポンプ必要電圧Ｖａｐｄが、閾値電圧Ｖａｐｔｈ以下の電圧から動作保証最小回転数Ｎａｐｍｉｎに対応するエアポンプ下限電圧Ｖａｐｍｉｎまでの電圧では、動作保証範囲とされエアポンプ３１の性能が制約される。
【００７３】
エアポンプユニット４０（エアポンプ３１）は、エアポンプ上限電圧Ｖａｐｍａｘを上回る電圧が印加されると損傷し、エアポンプ下限電圧Ｖａｐｍｉｎを下回る電圧が印加されると制御が不能になる。
【００７４】
［基本制御］の説明
図１及び図２に示したように、エアポンプユニット４０（エアポンプ３１）がＢＡＴ２０に直接的に接続されたこの実施形態に係る燃料電池システム１２の基本制御は、負荷の要求電力に対応するＦＣ１８の目標発電電力である目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒに応じてエアポンプインバータ２３に印加が必要なエアポンプ必要電圧Ｖａｐｄを設定するエアポンプ必要電圧設定工程と、エアポンプ必要電圧設定工程にて設定されたエアポンプ必要電圧Ｖａｐｄを満足するように、ＢＡＴ電圧ＶｂａｔあるいはＢＡＴ２０のＳＯＣを設定する蓄電装置電圧設定工程と、を備えることにある。この基本制御によれば、エアポンプ必要電圧Ｖａｐｄを満足するように、ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔを設定するので、エアポンプ駆動電圧Ｖａｐがエアポンプ必要電圧Ｖａｐｄに設定されることからエアポンプ駆動電圧Ｖａｐが不足してＦＣ１８のＦＣ電力Ｐｆｃが目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒから低下してしまうことが防止される。
【００７５】
［低温下走行制御］の説明
ＢＡＴ温度Ｔｂが常温、例えば２５［℃］より低くなり、特に、低温下、例えば、氷点（０［℃］）下以下の温度では、内部抵抗が急激に高くなることが周知である。
【００７６】
この場合、図５に示すように、充放電のＢＡＴ電圧Ｖｂａｔは、ＢＡＴ２０のＢＡＴ温度Ｔｂの低温時、ここではＴｂ＝−２０［℃］（ＳＯＣ＝５０［％］）の特性８２においては、Ｔｂ＝２５［℃］（ＳＯＣ＝５０［％］）の特性８１のＢＡＴ放電電力上限閾値Ｐｂａｔｄｔｈ３に比較して、充放電のＢＡＴ電力Ｐｂａｔが小さなＢＡＴ放電電力Ｐｂａｔｄ（ＢＡＴ放電電力上限閾値Ｐｂａｔｄｔｈ１という。Ｐｂａｔｄｔｈ１＜Ｐｂａｔｄｔｈ３）であっても、エアポンプ下限電圧Ｖａｐｍｉｎを下回ってしまうことに留意する。
【００７７】
また、Ｔｂ＝２５［℃］（ＳＯＣ＝５０［％］）の特性８１のＢＡＴ充電電力上限閾値Ｐｂａｔｃｔｈ３に比較して、充放電のＢＡＴ電力Ｐｂａｔが小さなＢＡＴ充電電力Ｐｂａｔｃ（ＢＡＴ充電電力上限閾値Ｐｂａｔｃｔｈ２という。｜Ｐｂａｔｃｔｈ２｜＜｜Ｐｂａｔｃｔｈ３｜）であっても、エアポンプ上限電圧Ｖａｐｍａｘを上回ってしまうことに留意する。
【００７８】
また、図５において、充放電のＢＡＴ電力Ｐｂａｔが０［ｋＷ］である場合に、ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔが開回路電圧Ｖｂａｔｏｃｖになる点に留意する。
【００７９】
これらの傾向を踏まえ、低温下に、エアポンプ駆動電圧Ｖａｐがエアポンプ上限電圧Ｖａｐｍａｘとエアポンプ下限電圧Ｖａｐｍｉｎの範囲内の電圧となるように制御する［低温下走行制御］について、（１）ＢＡＴ２０の目標ＳＯＣｔａｒを可変して対処する場合、及び（２）ＢＡＴ２０のＢＡＴ電力Ｐｂａｔを制限して対処する場合に分けて詳細に説明する。
【００８０】
（１）ＢＡＴ２０の目標ＳＯＣｔａｒを可変して対処する場合
図６のタイミングチャート及び図７のフローチャートを参照して説明する。なお、図７に示すフローチャートに係るプログラムの実行主体は、ＥＣＵ２４のＣＰＵである。
【００８１】
図６において、縦軸の項目は、上から順に、モータ要求電力Ｐｍｒｅｑ［ｋＷ］、目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒ［ｋＷ］、エアポンプ必要電圧Ｖａｐｄ［Ｖ］、ＢＡＴ２０の目標ＳＯＣｔａｒと実ＳＯＣ、及びＢＡＴ電力Ｐｂａｔ［ｋＷ］の時間変化を示している。
【００８２】
図７のフローチャートのステップＳ１にて、ＥＣＵ２４は、モータ必要電圧Ｖｍｄと、エアポンプ必要電圧Ｖａｐｄとを算出する。
【００８３】
モータ必要電圧Ｖｍｄを算出する場合、ＥＣＵ２４は、まず、駆動モータ１４のモータ要求電力Ｐｍｒｅｑ[ｋＷ]を、アクセルペダル操作量（アクセル開度）θｐと車速Ｖｓ［ｋｍ／ｈ］に応じて、モータ回転数Ｎｍ［ｒｐｍ］に対する必要トルクＴｒｅｑ［Ｎ・ｍ］の特性・マップ（不図示）を参照して算出する。次に、図８に示す特性７２を参照して、モータ要求電力Ｐｍｒｅｑに比例するモータ必要電圧Ｖｍｄを算出する。モータ必要電圧Ｖｍｄは、モータ要求電力Ｐｍｒｅｑを実現するためのインバータ１６の直流端に印加されるＳＵＣ２１又はＳＵＤＣ２２の２次側電圧Ｖ２の最低必要電圧である。
【００８４】
エアポンプ必要電圧Ｖａｐｄを算出する場合、前記のモータ要求電力Ｐｍｒｅｑ及び図示しない空調装置等の補機の要求電力を賄うＦＣ１８分としての目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒを算出すると共に、目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒの不足分又は余剰分をＢＡＴ電力Ｐｂａｔとして算出する。
【００８５】
そして、エアポンプ必要電圧Ｖａｐｄは、目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒを発電するのに必要なＦＣ１８に供給する目標エア流量（目標酸化剤ガス流量）を発生可能なエアポンプ要求回転数Ｎａｐｒｅｑに基づき算出する。この場合、水素流量は、基本的には、目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒに対応して設定され、例えば、水素流量が増加すると水素タンク３７からレギュレータ（不図示）を通じて供給される水素の供給量が増加するように構成されている。
【００８６】
なお、エアポンプ必要電圧Ｖａｐｄは、エアポンプ要求回転数Ｎａｐｒｅｑに基づいて算出（決定）する他に、エアポンプ目標消費電力やエアポンプトルクに基づいて算出（決定）してもよい。
【００８７】
エアポンプ必要電圧Ｖａｐｄは、図４に示した特性７４を参照し、エアポンプ要求回転数Ｎａｐｒｅｑ［ｒｐｍ］に対応するエアポンプ必要電圧Ｖａｐｄとして算出する。
【００８８】
つまり、ステップＳ１にて、モータ必要電圧Ｖｍｄの他、図６中に示した、モータ要求電力Ｐｍｒｅｑ、目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒ、及びエアポンプ必要電圧Ｖａｐｄが算出される。このエアポンプ必要電圧Ｖａｐｄを満足するようにＢＡＴ電力Ｐｂａｔが制御される。
【００８９】
次いで、ステップＳ２にて、ＢＡＴ温度Ｔｂが低温下であることを判定する閾値温度Ｔｂｔｈより低い温度であるか否かを判定する。閾値温度Ｔｂｔｈは、ＢＡＴ２０の性能に依存するが、ＢＡＴ２０の内部抵抗値が常温時に比較して所定割合下がる温度である５［℃］程度以下の温度に設定される。この実施形態では、閾値温度Ｔｂｔｈとして、Ｔｂｔｈ＝０［℃］と氷点に設定している。
【００９０】
ＢＡＴ温度Ｔｂが閾値温度Ｔｂｔｈ以上の温度である場合（ステップＳ２：ＮＯ）には、次のステップＳ３以降の［低温下走行制御］処理は実行しない。ただし、充放電電力であるＢＡＴ電力Ｐｂａｔが比較的に小さいＢＡＴ２０を使用する場合には、ステップＳ２の温度判定処理を省略した図７のフローチャートを適用してもよい。
【００９１】
ＢＡＴ温度Ｔｂが閾値温度Ｔｂｔｈを下回る低い温度である場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、ここでは、理解の便宜のために、ＢＡＴ温度ＴｂがＴｂ＝−２０［℃］であったものとするが、その場合、ステップＳ３にて、目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒが低負荷判定閾値である閾値電力Ｐｆｃｔｈ（図６参照）より大きいか、又はエアポンプ必要電圧Ｖａｐｄが低負荷判定閾値である閾値電圧Ｖａｐｔｈ（図６参照）より大きいかのいずれか一つの判定が肯定的であるか否かが判定される。
【００９２】
両方の判定とも否定的である場合（Ｐｆｃｔａｒ≦Ｐｆｃｔｈ、且つ  Ｖａｐｄ≦Ｖａｐｔｈ、ステップＳ３：ＮＯ）、ステップＳ４にて、ＢＡＴ２０の目標ＳＯＣｔａｒは、通常時の５０［％］の目標（通常目標）ＳＯＣｔａｒｎに設定（ＳＯＣｔａｒ＝ＳＯＣｔａｒｎ）されたままとされる。
【００９３】
この場合、ステップＳ５にて、ＢＡＴ２０の放電電力Ｐｂａｔｄの上限閾値であるＢＡＴ放電電力上限閾値Ｐｂａｔｄｔｈを、図５に示す−２０［℃］、ＳＯＣ＝５０［％］のＢＡＴ充放電電圧特性８２とエアポンプ下限電圧Ｖａｐｍｉｎの交点のＢＡＴ放電電力上限閾値Ｐｂａｔｄｔｈ１（通常値）に設定すると共に、ＢＡＴ２０の充電電力Ｐｂａｔｃの上限閾値であるＢＡＴ充電電力上限閾値Ｐｂａｔｃｔｈを、ＢＡＴ充放電電圧特性８２とエアポンプ上限電圧Ｖａｐｍａｘの交点のＢＡＴ充電電力上限閾値Ｐｂａｔｃｔｈ２（通常値）に設定する。
【００９４】
時点ｔ０〜時点ｔ１の期間では、ステップＳ１→ステップＳ２：ＹＥＳ→ステップＳ３：ＮＯ→ステップＳ４→ステップＳ５の処理が、例えばミリ秒（ｍｓｅｃ）程度の短い制御周期毎に繰り返される。時点ｔ０〜時点ｔ１の期間では、モータ要求電力Ｐｍｒｅｑは、ＦＣ目標電力Ｐｆｃｔａｒに一致して追従しているＦＣ電力Ｐｆｃのみにより賄われ、ＢＡＴ電力Ｐｂａｔは、Ｐｂａｔ＝０［ｋＷ］に保持され、電力収支の変動がなく、ＢＡＴ電力Ｐｂａｔの増減（充放電）はない。
【００９５】
時点ｔ１にて、図示しないアクセルペダルが踏み込まれてアクセル開度θｐが急激に増加を開始した急加速の走行状態が発生し、ステップＳ３の判定が肯定的になった（ステップＳ３：ＹＥＳ）ものとする。ここでは、理解の便宜のために、図６の急加速の開始時点、つまり時点ｔ１にて、Ｐｆｃｔａｒ＞Ｐｆｃｔｈ及びＶａｐｄ＞Ｖａｐｔｈの両判定が肯定的になった（低負荷判定閾値を上回った）ものとしている。
【００９６】
この場合、ＦＣ１８の目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒは、モータ要求電力Ｐｍｒｅｑに応じて急速には立ち上がらないので、急加速分のモータ要求電力Ｐｍｒｅｑは、時点ｔ１〜時点ｔ３の期間のＢＡＴ電力Ｐｂａｔの波形に示すように、ＢＡＴ電力Ｐｂａｔで賄われる。ＦＣ１８の目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒは、予め定められた速度（所定速度）で立ち上がり、エアポンプ必要電圧Ｖａｐｄが、この立ち上がり速度に沿って決定される。時点ｔ４において、エアポンプ必要電圧Ｖａｐｄが、エアポンプ上限電圧Ｖａｐｍａｘになったものとしている。
【００９７】
図６の時点ｔ１〜ｔ４の期間に示すように、ステップＳ６にて、エアポンプ必要電圧Ｖａｐｄの増減（この場合、増加）に応じて、目標ＳＯＣｔａｒを、通常時の５０［％］の目標（通常目標）ＳＯＣｔａｒｎ（ＳＯＣｔａｒ＝ＳＯＣｔａｒｎ）から高負荷要求時の６０［％］の目標（高負荷要求時目標）ＳＯＣｔａｒｈ（ＳＯＣｔａｒ＝ＳＯＣｔａｒｈ）まで可変する。この場合において、参照する特性をＳＯＣ＝５０［％］のＢＡＴ充放電電圧特性８２からＳＯＣ＝６０［％］のＢＡＴ充放電電圧特性８３に持ち替える。
【００９８】
このとき、実際のＳＯＣ（図６中に、実ＳＯＣと記載）は、時点ｔ１〜時点ｔ３の期間では、ＢＡＴ２０が放電状態になっているので減少し、時点ｔ３〜時点ｔ５の期間では、目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒの増加に応じてＢＡＴ２０が充電状態になるので増加する。
【００９９】
ステップＳ７にて、時点ｔ１〜時点ｔ４の期間に示すように、ＢＡＴ２０の高負荷時目標ＳＯＣｔａｒｈ（ＳＯＣｔａｒ＝ＳＯＣｔａｒｈ）の可変に対応させるべく、ＢＡＴ２０の放電電力Ｐｂａｔｄの上限閾値であるＢＡＴ放電電力上限閾値Ｐｂａｔｄｔｈ及び／又はＢＡＴ２０の充電電力Ｐｂａｔｃの上限閾値であるＢＡＴ充電電力上限閾値Ｐｂａｔｃｔｈを、エアポンプ必要電圧Ｖａｐｄの増減（この場合、増加）に応じて、それぞれＢＡＴ放電電力上限閾値Ｐｂａｔｄｔｈ１からＢＡＴ放電電力上限閾値Ｐｂａｔｄｔｈ２へ向かって可変（この場合、増加）すると共に、ＢＡＴ充電電力上限閾値Ｐｂａｔｃｔｈ２からＢＡＴ充電電力上限閾値Ｐｂａｔｃｔｈ１へ向かって可変する。
【０１００】
この場合、ＢＡＴ２０の放電電力Ｐｂａｔｄの上限閾値であるＢＡＴ放電電力上限閾値Ｐｂａｔｄｔｈは、図５に示すＴｂ＝−２０［℃］のＳＯＣ＝６０［％］のＢＡＴ充放電電圧特性８３とエアポンプ下限電圧Ｖａｐｍｉｎの交点の電力であるＢＡＴ放電電力上限閾値Ｐｂａｔｄｔｈ２として求められ、ＢＡＴ２０の充電電力Ｐｂａｔｃの上限閾値であるＢＡＴ充電電力上限閾値Ｐｂａｔｃｔｈは、ＢＡＴ充放電電圧特性８３とエアポンプ上限電圧Ｖａｐｍａｘの交点の電力であるＢＡＴ充電電力上限閾値Ｐｂａｔｃｔｈ１として求められる。
【０１０１】
時点ｔ４以降、エアポンプ必要電圧Ｖａｐｄがエアポンプ上限電圧Ｖａｐｍａｘに固定されるので、ＢＡＴ電力Ｐｂａｔの出力制限は、ＢＡＴ放電電力上限閾値Ｐｂａｔｄｔｈ２とＢＡＴ充電電力上限閾値Ｐｂａｔｃｔｈ１に固定される。
【０１０２】
このように、この［低温下走行制御］の（１）ＢＡＴ２０の目標ＳＯＣｔａｒを可変して対処する場合の実施形態では、低温下において、エアポンプ必要電圧Ｖａｐｄの上昇を契機として、目標ＳＯＣｔａｒを５０［％］から６０［％］へ上昇させ、且つエアポンプ必要電圧Ｖａｐｄの増減に応じてＢＡＴ電力Ｐｂａｔの出力制限をＢＡＴ充電電力上限閾値Ｐｂａｔｃｔｈ２からＢＡＴ充電電力上限閾値Ｐｂａｔｃｔｈ１に可変すると共に、ＢＡＴ放電電力上限閾値Ｐｂａｔｄｔｈ１からＢＡＴ放電電力上限閾値Ｐｂａｔｄｔｈ２に可変して、エアポンプユニット４０（エアポンプ３１）の駆動電圧であるエアポンプ駆動電圧Ｖａｐが、エアポンプ上限電圧Ｖａｐｍａｘを上回らないように、且つエアポンプ下限電圧Ｖａｐｍｉｎを下回らないようにしている。つまり、エアポンプ必要電圧Ｖａｐｄが変化（この場合、増加）しても、エアポンプ駆動電圧Ｖａｐをエアポンプ上限電圧Ｖａｐｍａｘとエアポンプ下限電圧Ｖａｐｍｉｎの制限範囲内に収めるように制御している。
【０１０３】
（２）ＢＡＴ２０のＢＡＴ電力Ｐｂａｔを制限して対処する場合
図９のタイミングチャート及び図１０のフローチャートを参照して説明する。なお、図１０に示すフローチャートに係るプログラムの実行主体は、ＥＣＵ２４のＣＰＵである。
【０１０４】
図９において、縦軸の項目は、図６と同様に、上から順に、モータ要求電力Ｐｍｒｅｑ［ｋＷ］、目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒ［ｋＷ］、エアポンプ必要電圧Ｖａｐｄ［Ｖ］、ＢＡＴ２０の目標ＳＯＣｔａｒと実ＳＯＣ、及びＢＡＴ電力Ｐｂａｔ［ｋＷ］の時間変化を示している。
【０１０５】
図１０のフローチャートのステップＳ１ａにて、ＥＣＵ２４は、上例と同様に、モータ必要電圧Ｖｍｄの他、図９中に示した、モータ要求電力Ｐｍｒｅｑ、目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒ、及びエアポンプ必要電圧Ｖａｐｄを算出する。このエアポンプ必要電圧Ｖａｐｄを満足するようにＢＡＴ電力Ｐｂａｔが制御される。
【０１０６】
次いで、ステップＳ２ａにて、ＢＡＴ温度Ｔｂが低温下であることを判定する閾値温度Ｔｂｔｈより低い温度であるか否かを判定する。閾値温度Ｔｂｔｈは、ＢＡＴ２０の性能に依存するが、ＢＡＴ２０の内部抵抗値が常温時に比較して所定割合下がる温度である５［℃］程度以下の温度に設定される。この実施形態では、閾値温度Ｔｂｔｈとして、Ｔｂｔｈ＝０［℃］と氷点に設定している。
【０１０７】
ＢＡＴ温度Ｔｂが閾値温度Ｔｂｔｈ以上の温度である場合（ステップＳ２ａ：ＮＯ）には、次のステップＳ３ａ以降の［低温下走行制御］処理は実行しない。ただし、充放電電力であるＢＡＴ電力Ｐｂａｔが比較的に小さいＢＡＴ２０を使用する場合には、ステップＳ２ａの温度判定処理を省略した図１０のフローチャートを適用してもよい。
【０１０８】
ＢＡＴ温度Ｔｂが閾値温度Ｔｂｔｈを下回る低い温度である場合（ステップＳ２ａ：ＹＥＳ）、ここでは、理解の便宜のために、ＢＡＴ温度ＴｂがＴｂ＝−２０［℃］であったものとするが、その場合、ステップＳ３ａにて、目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒが低負荷判定閾値である閾値電力Ｐｆｃｔｈ（図９参照）より大きいか、又はエアポンプ必要電圧Ｖａｐｄが低負荷判定閾値である閾値電圧Ｖａｐｔｈ（図９参照）より大きいかのいずれか一つの判定が肯定的であるか否かが判定される。
【０１０９】
両方の判定とも否定的である場合（Ｐｆｃｔａｒ≦Ｐｆｃｔｈ、且つ  Ｖａｐｄ≦Ｖａｐｔｈ、ステップＳ３ａ：ＮＯ）、ステップＳ４ａにて、ＢＡＴ２０の目標ＳＯＣｔａｒは、通常時の５０［％］の目標（通常目標）ＳＯＣｔａｒｎに設定（ＳＯＣｔａｒ＝ＳＯＣｔａｒｎ）されたままとされる。
【０１１０】
この場合、ステップＳ５ａにて、ＢＡＴ２０の放電電力Ｐｂａｔｄの上限閾値であるＢＡＴ放電電力上限閾値Ｐｂａｔｄｔｈを、図５に示す−２０［℃］、ＳＯＣ＝５０［％］のＢＡＴ充放電電圧特性８２とエアポンプ下限電圧Ｖａｐｍｉｎの交点のＢＡＴ放電電力上限閾値Ｐｂａｔｄｔｈ１（通常値）に設定すると共に、ＢＡＴ２０の充電電力Ｐｂａｔｃの上限閾値であるＢＡＴ充電電力上限閾値Ｐｂａｔｃｔｈを、ＢＡＴ充放電電圧特性８２とエアポンプ上限電圧Ｖａｐｍａｘの交点のＢＡＴ充電電力上限閾値Ｐｂａｔｃｔｈ２（通常値）に設定する。
【０１１１】
時点ｔ０〜時点ｔ１の期間では、ステップＳ１ａ→ステップＳ２ａ：ＹＥＳ→ステップＳ３ａ：ＮＯ→ステップＳ４ａ→ステップＳ５ａの処理が、繰り返される。時点ｔ０〜時点ｔ１の期間では、モータ要求電力Ｐｍｒｅｑは、ＦＣ目標電力Ｐｆｃｔａｒに一致して追従しているＦＣ電力Ｐｆｃのみにより賄われ、ＢＡＴ電力Ｐｂａｔは、Ｐｂａｔ＝０［ｋＷ］に保持され、電力収支の変動がなく、ＢＡＴ電力Ｐｂａｔの増減（充放電）はない。
【０１１２】
時点ｔ１にて、上例と同様に、図示しないアクセルペダルが踏み込まれてアクセル開度θｐが急激に増加を開始した急加速の走行状態が発生し、ステップＳ３ａの判定が肯定的になった（ステップＳ３ａ：ＹＥＳ）ものとする。ここでは、理解の便宜のために、図９の急加速の開始時点、つまり時点ｔ１にて、Ｐｆｃｔａｒ＞Ｐｆｃｔｈ又はＶａｐｄ＞Ｖａｐｔｈの両判定が肯定的になった（低負荷判定閾値を上回った）ものとしている。
【０１１３】
この場合、ＦＣ１８の目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒは、モータ要求電力Ｐｍｒｅｑに応じて急速には立ち上がらないので、急加速分のモータ要求電力Ｐｍｒｅｑは、時点ｔ１〜時点ｔ３の期間のＢＡＴ電力Ｐｂａｔの波形に示すように、ＢＡＴ電力Ｐｂａｔで賄われる。ＦＣ１８の目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒは、予め定められた速度（所定速度）で立ち上がり、エアポンプ必要電圧Ｖａｐｄが、この立ち上がり速度に沿って決定される。時点ｔ４において、エアポンプ必要電圧Ｖａｐｄが、エアポンプ上限電圧Ｖａｐｍａｘになったものとしている。
【０１１４】
このとき、実際のＳＯＣ（図６中に、実ＳＯＣと記載）は、時点ｔ１〜時点ｔ３の期間では、ＢＡＴ２０が放電状態になっているので減少し、時点ｔ３〜時点ｔ５の期間では、目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒの増加に応じてＢＡＴ２０が充電状態になるので増加する。
【０１１５】
次いで、ステップＳ７ａにて、時点ｔ１〜時点ｔ４の期間に示すように、エアポンプ必要電圧Ｖａｐｄが増減（この場合、増加）した場合、ＢＡＴ２０の実ＳＯＣが下がり過ぎる（ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔが下がり過ぎる）ことを回避するために、ＢＡＴ放電電力上限閾値ＰｂａｔｄｔｈをＢＡＴ放電電力上限閾値Ｐｂａｔｄｔｃｈ１からさらに小さいＢＡＴ放電電力上限閾値Ｐｂａｔｄｌｍｔに制限する。
【０１１６】
ＢＡＴ放電電力上限閾値Ｐｂａｔｄｌｍｔに制限することで、図５の２点鎖線の特性８４に示すように、ＢＡＴ２０のＳＯＣが、例えば、ＳＯＣ＝４０［％］程度のＳＯＣ＝ＳＯＣｌｍｔ以下の値に下がらないように制御され、ＢＡＴ放電電圧ＶｂａｔｄもＳＯＣｌｍｔに対応する電圧より低くならないように制御される。
【０１１７】
なお、この場合、ＢＡＴ充電電力閾値Ｐｂａｔｃｔｈは、より充電が可能なＢＡＴ充電電力上限閾値Ｐｂａｔｃｌｍｔに制限を緩和してもよい。
【０１１８】
時点ｔ４以降、エアポンプ必要電圧Ｖａｐｄがエアポンプ上限電圧Ｖａｐｍａｘに固定されても、ＢＡＴ電力Ｐｂａｔの出力は、ＢＡＴ放電電力上限閾値Ｐｂａｔｄｌｍｔに制限されたままとされる。なお、ＢＡＴ充電電力上限閾値Ｐｂａｔｃｌｍｔは、保持される。
【０１１９】
このように、この［低温下走行制御］の（２）ＢＡＴ２０のＢＡＴ電力Ｐｂａｔを制限して対処する場合の実施形態では、低温下において、エアポンプ必要電圧Ｖａｐｄが上昇しても、ＢＡＴ電力Ｐｂａｔの出力をＢＡＴ充電電力上限閾値Ｐｂａｔｃｌｍｔに制限すると共に、ＢＡＴ放電電力上限閾値Ｐｂａｔｃｌｍｔに制限を緩和しているので、エアポンプユニット４０（エアポンプ３１）の駆動電圧であるエアポンプ駆動電圧Ｖａｐが、エアポンプ上限電圧Ｖａｐｍａｘを上回らず、且つエアポンプ下限電圧Ｖａｐｍｉｎを下回らないようになる。つまり、エアポンプ必要電圧Ｖａｐｄが変化（この実施形態では、増加）しても、エアポンプ駆動電圧Ｖａｐがエアポンプ上限電圧Ｖａｐｍａｘとエアポンプ下限電圧Ｖａｐｍｉｎの制限範囲内に収まるように制御される。
【０１２０】
［外部給電制御］の説明
図１１は、外部給電時の燃料電池自動車１０の動作状態を示す概念図である。
【０１２１】
外部給電中は、駆動モータ１４を含む負荷３０に係わるモータ要求電力Ｐｍｒｅｑは、０値（０［ｋＷ］）とされる。ＦＣ１８で発生したＦＣ電力Ｐｆｃが、ＳＵＣ２１、ＳＵＤＣ２２を通じ、外部給電用インバータ３２を介して外部負荷３５に供給されると共に、エアポンプユニット４０（エアポンプ３１）に供給される。
【０１２２】
外部給電時は、基本的に、ＢＡＴ２０からの充放電はないように制御される。しかし、ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔが直接エアポンプ駆動電圧Ｖａｐ及び外部給電電圧Ｖｅｘｉｎｖとされているので、ＢＡＴ２０のＳＯＣ（実ＳＯＣ）と目標ＳＯＣｔａｒとの差を考慮しながら、ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔを最適に調整しつつ、ＢＡＴ２０からも外部負荷３５に給電したり、ＢＡＴ２０にＦＣ電力Ｐｆｃを充電する。このように制御することにより、効率を高くし、且つ熱的にも（熱の制限を守って）安定して給電することができる。
【０１２３】
図１２、図１３のタイミングチャート及び図１４のフローチャートを参照して［外部給電制御］の詳細について説明する。
【０１２４】
ステップＳ１１にて、車両１０が外部給電中であるか走行中であるかを外部給電スイッチ３３のオンオフにより判定し、オフ状態であって、図示しないイグニッションスイッチがオン状態である場合には、走行中（ステップＳ１１：走行中）であるので、図７のフローチャートを参照して説明した低温下走行制御（図１４のフローチャート中、ステップＳ１２で表している。）等を行う。
【０１２５】
その一方、外部給電スイッチ３３がオン状態とされた外部給電中である場合（ステップＳ１１：外部給電中）には、ステップＳ１３にて、外部給電電力Ｐｅｘｔを決定する。これは、例えば、ＦＣ自動車１０内での図示しない操作パネルからの指令や外部負荷３５からの要求により決定される。ここでは、例として、外部給電電力ＰｅｘｔがＰｅｘｔ＝５［ｋＷ］に決定されたものとする。
【０１２６】
次いで、ステップＳ１４にて、外部給電電力Ｐｅｘｔに対して効率が最も高くなるエアポンプ最適電圧Ｖａｐｏｐｔを決定する。
【０１２７】
この場合、図１５に示すように、予め求められ記憶装置に記憶されている、ＦＣ電力ＰｆｃがＰｆｃ＝Ｐｅｘｔ＝５［ｋＷ］であるときの、エアポンプ必要電圧Ｖａｐｄに対する外部給電用インバータ３２の効率特性９１と、エアポンプユニット４０（エアポンプ３１）の効率特性９２とを参照し、両者を参酌（合成）した効率特性９３上、効率η［％］が最大となるエアポンプ必要電圧Ｖａｐｄをエアポンプ最適電圧Ｖａｐｏｐｔに決定する。なお、エアポンプ効率特性９２に沿うエアポンプ必要電圧Ｖａｐｄをエアポンプ効率要求電圧Ｖａｐη、外部給電効率特性９１に沿う外部インバータ電圧Ｖｅｘｔｉｎｖを外部給電用インバータ効率要求電圧Ｖｅｘｔｉｎｖη、及び効率特性９３に沿うＢＡＴ電圧Ｖｂａｔ（エアポンプ必要電圧Ｖａｐｄ）を１次側効率要求電圧Ｖ１ηという。
【０１２８】
次に、ステップＳ１５にて、エアポンプ最適電圧Ｖａｐｏｐｔを得るためのＢＡＴ２０のＳＯＣを決定する。
【０１２９】
この場合、図１６に示すように、予め求められ記憶装置に記憶されている、充放電電力であるＢＡＴ電力Ｐｂａｔに対するＳＯＣの値をパラメータとしてＢＡＴ電圧Ｖｂａｔの特性１０１〜１０３等が参照され、エアポンプ最適電圧Ｖａｐｏｐｔの直線とＢＡＴ２０の開回路電圧Ｖｂａｔｏｃｖの直線との交点を通る特性１０３（Ｐｂａｔ＝０［ｋＷ］）を備えるＳＯＣを目標ＳＯＣｔａｒ＝３５［％］に決定する。なお、特性間の特性は、補間処理で求めてもよい。
【０１３０】
次いで、ステップＳ１６にて、ＦＣ電力ＰｆｃがＢＡＴ２０の目標ＳＯＣｔａｒとなる（Ｖａｐｄ＝Ｖａｐｏｐｔ＝Ｖｂａｔになる）目標ＦＣ電力（最適目標ＦＣ電力）Ｐｆｃｔａｒｏｐｔを決定する。
【０１３１】
次いで、ステップＳ１７にて、ＢＡＴ２０のＳＯＣが目標ＳＯＣｔａｒになっているか否かを判定し、なっていない（ステップＳ１７：ＮＯ）場合には、ステップＳ１８にて、ＳＯＣ調停制御を行って目標ＳＯＣｔａｒとなるように制御する。
【０１３２】
ステップＳ１７にて、ＢＡＴ２０のＳＯＣが目標ＳＯＣｔａｒになっているか、あるいはなった（ステップＳ１７：ＹＥＳ）場合には、ステップＳ１９にて、目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒを目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒｏｐｔに固定して外部負荷３５に電力を供給する。
【０１３３】
上記したステップＳ１７：ＮＯ→ステップＳ１８→ステップＳ１７：ＹＥＳ→ステップＳ１９までの処理について、外部給電開始時にＢＡＴ２０のＳＯＣが目標ＳＯＣｔａｒより高かった（外部給電開始時：ＳＯＣ＞ＳＯＣｔａｒ）場合について、図１２のタイムチャートを参照して説明する。
【０１３４】
時点ｔ１１において、外部給電開始が検出された場合に、ＢＡＴ２０のＳＯＣが目標ＳＯＣｔａｒより高かったので、時点ｔ１１〜時点ｔ１２の期間では、外部給電電力ＰｅｘｔがＢＡＴ２０からのみ給電され（Ｖａｐｄ＝０［Ｖ］、Ｐｆｃｔａｒ＝０［ｋＷ］）、時点ｔ１２（ステップＳ１７：ＹＥＳ）にて、ＢＡＴ２０のＳＯＣが目標ＳＯＣｔａｒになった場合に、以降、エアポンプ必要電圧Ｖａｐｄがエアポンプ最適電圧Ｖａｐｏｐｔに設定され目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒが目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒｏｐｔにされて、外部給電の終了時点ｔ１３までＦＣ１８からのみ給電される。
【０１３５】
次に、上記したステップＳ１７：ＮＯ→ステップＳ１８→ステップＳ１７：ＹＥＳ→ステップＳ１９までの処理について、外部給電開始時にＢＡＴ２０のＳＯＣが目標ＳＯＣｔａｒより低かった（外部給電開始時：ＳＯＣ＜ＳＯＣｔａｒ）場合について、図１３のタイムチャートを参照して説明する。
【０１３６】
時点ｔ２１において、外部給電開始が検出された場合に、ＢＡＴ２０のＳＯＣが目標ＳＯＣｔａｒより低かったので、時点ｔ２１にて、ＢＡＴ２０のＳＯＣを増加させるために、目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒが、ＢＡＴ２０の充電電流Ｉｂｃに対応する分（微小ＦＣ電力ΔＰｆｃ）、目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒｏｐｔに加算されてＦＣ１８が発電する。これにより、時点ｔ２１〜時点ｔ２２の期間、ＢＡＴ２０が充電されると共に、外部給電電力Ｐｅｘｔが、ＦＣ１８から給電される。エアポンプ必要電圧Ｖａｐｄは、目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒ（Ｐｆｃｔａｒ＝Ｐｆｃｔａｒｏｐｔ＋ΔＰｆｃ）を発電させるのに必要な微小エアポンプ必要電圧ΔＶａｐｄが加算されたエアポンプ必要電圧Ｖａｐｄ（Ｖａｐｄ＝Ｖａｐｏｐｔ＋ΔＶａｐｄ）に設定される。
【０１３７】
時点ｔ２２（ステップＳ１７：ＹＥＳ）にて、ＢＡＴ２０のＳＯＣが目標ＳＯＣｔａｒになった場合に、以降、エアポンプ必要電圧Ｖａｐｄがエアポンプ最適電圧Ｖａｐｏｐｔに設定され目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒが目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒｏｐｔにされて、外部給電の終了時点ｔ２３までＦＣ１８からのみ給電される。
【０１３８】
なお、ステップＳ１８のＳＯＣ調停制御処理は、図１２の時点ｔ１１〜時点ｔ１２の期間、及び図１３の時点ｔ２１〜時点ｔ２２の期間で主に実行されている。
【０１３９】
［実施形態のまとめ及び変形例］
以上説明したように、上述した実施形態は、ＳＵＣ２１とＳＵＤＣ２２の２つの電圧変換装置を有し、エアポンプ３１が、ＳＵＤＣ２２の１次側１ｓｂに配置されているＢＡＴ２０側に配置されているＦＣシステム１２のエネルギマネジメント制御に関するものである。エアポンプ３１を備えるエアポンプユニット４０を１次側１ｓｂに配置した場合、ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔとエアポンプ駆動電圧Ｖａｐとは等しくなる。よって、このようなＦＣシステム１２では、ＦＣ要求負荷電力に対応する目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒで決まるエアポンプ必要電圧Ｖａｐｄ以上の電圧となるようにＢＡＴ電圧Ｖｂａｔを調整する。また、外部給電時には、ＦＣ要求負荷電力を満たすエアポンプ必要電圧Ｖａｐｄを確保した上で、エアポンプ効率要求電圧Ｖａｐηを考慮したエアポンプ必要電圧ＶａｐｄとなるようにＢＡＴ電圧Ｖｂａｔを調整し、外部給電を実施する。このように制御することにより、通常発電時（走行時）には、エアポンプ必要電圧Ｖａｐｄを確保できるため、動力性能が不足することを防止できる一方、外部給電時は、最大限効率よく外部給電を実施することができる。
【０１４０】
より詳しく説明すると、上述した実施形態に係るＦＣシステム１２は、酸化剤ガスと水素を反応させて発電しＦＣ電圧Ｖｆｃを出力するＦＣ１８と、ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔを出力するＢＡＴ２０と、インバータ１６とインバータ１６を通じて駆動される駆動モータ１４とからなる負荷３０と、ＦＣ１８のＦＣ電圧Ｖｆｃを電圧変換（昇圧）し２次側電圧Ｖ２としてインバータ１６の直流端側にモータ必要電圧Ｖｍｄとして印加する第１電圧変換装置としてのＳＵＣ２１と、１次側電圧Ｖ１としてのＢＡＴ２０のＢＡＴ電圧Ｖｂａｔを電圧変換（昇圧）し２次側電圧Ｖ２としてインバータ１６の直流端側にモータ必要電圧Ｖｍｄとして印加する第２電圧変換装置としてのＳＵＤＣ２２と、エアポンプインバータ２３及びエアポンプモータ２９（エアポンプ駆動部＝エアポンプインバータ２３＋エアポンプモータ２９）を通じて駆動されるエアポンプ３１と、を有し、エアポンプ３１は、１次側電圧Ｖ１が印加される前記エアポンプ駆動部を通じて駆動されると、前記酸化剤ガスをＦＣ１８に圧送するＦＣシステム１２である。
【０１４１】
このＦＣシステム１２の制御方法は、ＦＣ１８の目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒに応じてエアポンプインバータ２３に印加が必要なエアポンプ必要電圧Ｖａｐｄを設定するエアポンプ必要電圧設定工程と、エアポンプ必要電圧Ｖａｐｄを満足するように、ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔを設定する蓄電装置電圧設定工程と、を備える。
【０１４２】
エアポンプ必要電圧Ｖａｐｄを満足するように、ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔを設定するので、エアポンプ駆動電圧Ｖａｐが不足してＦＣ１８のＦＣ電力Ｐｆｃが目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒから低下してしまうことが防止される。
【０１４３】
ここで、燃料電池システム１２は、１次側電圧Ｖ１が外部負荷駆動電圧としての外部インバータ電圧Ｖｅｘｔｉｎｖとして印加される外部給電用インバータ３２と、外部給電用インバータ３２を通じて駆動される外部負荷３５と、を備えている。この場合、外部給電が実施されるか否かを判定する外部給電実施要否判定工程（ステップＳ１１）と、外部給電が実施されると判定された場合、設定された外部給電電力Ｐｅｘｔに応じたＦＣ１８の目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒを発電可能なエアポンプ駆動量を設定するエアポンプ駆動量設定工程（ステップＳ１４）と、設定された前記エアポンプ駆動量に基づいてエアポンプ効率要求電圧Ｖａｐηを算出する（図１５の特性９２を参照して算出する。）エアポンプ効率要求電圧算出工程（ステップＳ１４）と、設定された外部給電電力Ｐｅｘｔに基づいて外部給電用インバータ効率要求電圧Ｖｅｘｔｉｎｖηを算出する（図１５の特性９１を参照して算出する。）インバータ効率要求電圧算出工程（ステップＳ１４）と、エアポンプ効率要求電圧Ｖａｐη及び外部給電用インバータ効率要求電圧Ｖｅｘｔｉｎｖηに基づいて、１次側効率要求電圧Ｖ１ηとしてのエアポンプ最適電圧Ｖａｐｏｐｔを設定する（図１５の特性９３を参照して設定する。）外部給電用１次側効率要求電圧設定工程（ステップＳ１４）と、ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔが１次側効率要求電圧Ｖ１ηであるエアポンプ最適電圧Ｖａｐｏｐｔとなるように調整する蓄電装置電圧調整工程（ステップＳ１７：ＮＯ→ステップＳ１８、ステップＳ１７：ＹＥＳ→ステップＳ１９）と、を備える。
【０１４４】
このように、外部給電時には、エアポンプ効率要求電圧Ｖａｐη（特性９２に沿うエアポンプ必要電圧Ｖａｐｄ＝Ｖｂａｔ）と外部給電用インバータ効率要求電圧Ｖｅｘｔｉｎｖη（特性９１に沿う外部インバータ電圧Ｖｅｘｔｉｎｖ＝Ｖｂａｔ）に基づいて設定した１次側効率要求電圧Ｖ１η（エアポンプ最適電圧Ｖａｐｏｐｔ）となるようにＢＡＴ電圧Ｖｂａｔを調整（ＳＯＣが目標ＳＯＣｔａｒとなるように調整）するので、効率のよい外部給電を実施することができる。
【０１４５】
［変形例１］
上述したステップＳ１１の判定に走行中であると判定されて走行中制御（ステップＳ１２）を実施している最中に、燃料電池自動車１０が交差点等で停止したアイドル状態（アイドル状態であることは、イグニッションスイッチがオン状態で、車速ＶｓがＶｓ≒０［ｋｍ／ｈ］等で判定される。）である場合に、ＦＣ１８の目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒがアイドル発電状態と推定する所定値（例えば、前記外部給電電力Ｐｅｘｔと同程度の電力）以下であると判定するアイドル発電判定工程を設け、このアイドル発電判定工程にて、アイドル発電状態と推定された場合、ステップＳ１４〜ステップＳ１９で説明した処理と同様に、アイドル時電力に応じたＦＣ１８の目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒを効率的に発生させるためのエアポンプ効率要求電圧Ｖａｐηを図１５に示したエアポンプ効率特性９２から算出するエアポンプ効率要求電圧算出工程（ステップＳ１４）と、ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔがエアポンプ効率要求電圧Ｖａｐηとなるように調整する蓄電装置電圧調整工程（ステップＳ１６〜ステップＳ１９）と、をさらに備えることで、効率のよいアイドル発電状態を維持することができる。
【０１４６】
［変形例２］
この変形例２に係るＦＣシステム１２における外部給電器３４の制御方法は、酸化剤ガスと水素を反応させて発電しＦＣ電圧Ｖｆｃを出力するＦＣ１８と、ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔを出力するＢＡＴ２０と、インバータ１６とインバータ１６を通じて駆動される駆動モータ１４とからなる負荷３０と、ＦＣ１８のＦＣ電圧Ｖｆｃを電圧変換（昇圧）し２次側電圧Ｖ２としてインバータ１６の直流端側にモータ必要電圧Ｖｍｄとして印加する第１電圧変換装置としてのＳＵＣ２１と、１次側電圧Ｖ１としてのＢＡＴ２０のＢＡＴ電圧Ｖｂａｔを電圧変換（昇圧）し２次側電圧Ｖ２としてインバータ１６の直流端側にモータ必要電圧Ｖｍｄとして印加する第２電圧変換装置としてのＳＵＤＣ２２と、エアポンプインバータ２３及びエアポンプモータ２９（エアポンプ駆動部＝エアポンプインバータ２３＋エアポンプモータ２９）を通じて駆動されるエアポンプ３１と、前記１次側電圧Ｖ１が外部負荷駆動電圧としての外部インバータ電圧Ｖｅｘｔｉｎｖとして印加される外部給電用インバータ３２と、外部給電用インバータ３２を通じて駆動される外部負荷３５と、を有し、エアポンプ３１は、１次側電圧Ｖ１が印加される前記エアポンプ駆動部を通じて駆動されると、前記酸化剤ガスをＦＣ１８に供給するＦＣシステム１２における外部給電器３４の制御方法である。
【０１４７】
この変形例２に係るＦＣシステム１２における外部給電器３４の制御方法は、外部給電が実施されるか否かを判定する外部給電実施要否判定工程（ステップＳ１１）と、外部給電が実施されると判定された場合、設定された外部給電電力Ｐｅｘｔに応じたＦＣ１８の目標ＦＣ電力Ｐｆｃｔａｒを発電可能なエアポンプ駆動量を設定するエアポンプ駆動量設定工程（ステップＳ１４）と、設定された前記エアポンプ駆動量に基づいてエアポンプ効率要求電圧Ｖａｐηを算出する（図１５の特性９２を参照して算出する。）エアポンプ効率要求電圧算出工程（ステップＳ１４）と、設定された外部給電電力Ｐｅｘｔに基づいて外部給電用インバータ効率要求電圧Ｖｅｘｔｉｎｖηを算出する（図１５の特性９１を参照して算出する。）インバータ効率要求電圧算出工程（ステップＳ１４）と、エアポンプ効率要求電圧Ｖａｐη及び外部給電用インバータ効率要求電圧Ｖｅｘｔｉｎｖηに基づいて、１次側効率要求電圧Ｖ１ηとしてのエアポンプ最適電圧Ｖａｐｏｐｔを設定する（図１５の特性９３を参照して設定する。）外部給電用１次側効率要求電圧設定工程（ステップＳ１４）と、ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔが１次側効率要求電圧Ｖ１ηであるエアポンプ最適電圧Ｖａｐｏｐｔとなるように調整する蓄電装置電圧調整工程（ステップＳ１７：ＮＯ→ステップＳ１８、ステップＳ１７：ＹＥＳ→ステップＳ１９）と、を備える。
【０１４８】
このように、外部給電時には、エアポンプ効率要求電圧Ｖａｐη（特性９２に沿うエアポンプ必要電圧Ｖａｐｄ＝Ｖｂａｔ）と外部給電用インバータ効率要求電圧Ｖｅｘｔｉｎｖη（特性９１に沿う外部インバータ電圧Ｖｅｘｔｉｎｖ＝Ｖｂａｔ）に基づいて設定した１次側効率要求電圧Ｖ１η（エアポンプ最適電圧Ｖａｐｏｐｔ）となるようにＢＡＴ電圧Ｖｂａｔを調整（ＳＯＣが目標ＳＯＣｔａｒとなるように調整）するので、効率のよい外部給電を実施することができる。
【０１４９】
なお、この変形例２においても、第１電圧変換装置としてのＳＵＣ２１を省略してもよい。
【０１５０】
また、この発明は、図１７Ａの概念図に示す上記した実施形態に係るＦＣシステム１２を有するＦＣ自動車１０に適用することに限らず、この明細書の記載内容に基づき、例えば、図１７Ｂの概念図に示すように、ＳＵＣ２１を省略したＦＣシステム１２Ａを有するＦＣ自動車１０Ａに適用する等、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【０１５１】
１０、１０Ａ…燃料電池自動車（ＦＣ自動車）
１２、１２Ａ…燃料電池システム（ＦＣシステム）
１４…駆動モータ                １６…インバータ（ＩＮＶ）
１８…燃料電池（ＦＣ）          ２０…蓄電装置、高電圧バッテリ（ＢＡＴ）
２１…昇圧コンバータ（昇圧器、電圧変換装置、ＳＵＣ）
２２…昇降圧コンバータ（昇降圧器、電圧変換装置、ＳＵＤＣ）
２３…エアポンプインバータ      ２４…ＥＣＵ
２９…エアポンプモータ          ３１…エアポンプ
３２…外部給電用インバータ      ３３…外部給電スイッチ
３４…外部給電器                ４０…エアポンプユニット
【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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【図１３】
2016122625.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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