(57)【要約】【課題】モータの回生制御時において余剰電力が発生した場合であっても、燃料電池の燃料極や空気極の触媒層上の酸化還元反応を抑制でき、これにより触媒層の白金凝集・溶出に起因する劣化を確実に防止できる車両用燃料電池の電力制御装置を提供する。【解決手段】車両走行中のアクセル戻し操作に応じたモータ２の回生制御時において、その回生電力Ｗmot及び燃料電池４ａの出力電力の全てを２次電池３に充電可能な場合には２次電池３に充電し（Ｓ５,６）、充電不能な場合には２次電池３に加えて充放電装置６に充電し（Ｓ７〜９）、それでも充電しきれない場合には余剰電力分だけ燃料電池４ａの出力電力を制限する（Ｓ７,１０〜１２）。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を運転して発電しつつ走行用動力源として搭載されたモータを力行制御して走行する一方、アクセル戻し操作に応じた前記モータの回生制御時に前記燃料電池の出力電力を制限する電動車両において、
前記アクセル戻し操作に応じた前記モータの回生制御時に、前記燃料電池の出力電力の制限に伴う電圧増加を抑制すべく前記出力電力の制限を緩和する電力制限緩和手段を備えた
ことを特徴とする車両用燃料電池の電力制御装置。
【請求項２】
前記電力制限緩和手段は、前記アクセル戻し操作の量が少ないほど前記燃料電池の出力電力の制限をより大きく緩和する
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用燃料電池の電力制御装置。
【請求項３】
前記電力制限緩和手段は、前記アクセル戻し操作の量及び前記電動車両の車速から求めた前記モータの回生電力が少ないほど、前記燃料電池の出力電力の制限をより大きく緩和する
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用燃料電池の電力制御装置。
【請求項４】
前記モータの力行制御及び回生制御に応じて充放電する走行用充放電手段とは別に、前記燃料電池の出力電力の制限を緩和することにより生じた余剰電力を充電可能な余剰電力充電手段をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の車両用燃料電池の電力制御装置。
【請求項５】
前記電力制限緩和手段は、前記余剰電力充電手段に充電できなかった余剰電力分だけ前記燃料電池の出力電力を制限する
ことを特徴とする請求項４に記載の車両用燃料電池の電力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を運転して発電しつつモータを力行制御して走行する電動車両に搭載され、モータの回生制御時に燃料電池の出力電力を制限する車両用燃料電池の電力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の環境意識の高まりに伴い、化石燃料に頼ることのないクリーンエネルギー発電の一つとして燃料電池システムが注目されている。例えば車両に搭載される燃料電池システムには固体高分子型燃料電池が用いられており、固体高分子膜の両側に触媒として白金（Ｐｔ）を担持した燃料極及び空気極を貼り合わせてＭＥＡを構成し、そのＭＥＡをガス拡散層及びセパレータにより挟持した単セルを多数積層して製作されている。燃料極には湿度調整した燃料ガスが供給され、空気極には湿度調整した空気が供給され、これにより燃料極及び空気極の触媒層で発電反応が進行して燃料電池の発電が開始される。
【０００３】
このような燃料電池を搭載した燃料電池車両では、燃料電池を運転して発電電力を走行用の２次電池に充電しつつ、その２次電池からの出力電力により走行用のモータを力行制御して走行すると共に、アクセル戻し操作に応じたモータの回生制御時には、モータの回生電力を２次電池に充電して後のモータの力行制御に利用している。
しかしながら、例えば高速道路での長い降坂路ではモータが大きな回生電力を発生することから、回生電力と燃料電池の出力電力との合計が２次電池の受入電力（充電可能な最大電力）を上回って充電しきれない事態が発生する。このような状況では、モータの回生制御を中止或いは抑制せざるを得ず、必然的に所期の回生制動力が得られなくなり、運転者に煩雑なブレーキ操作を強いることになる。
【０００４】
以上の不具合に着目した対策として、例えば特許文献１に記載の技術では、モータの回生電力のうち２次電池の充電可能電力を超える余剰電力を電力消費手段（エアコンのコンプレッサ用モータ、冷却水のポンプ用モータ、電気ヒータ等）で消費することにより、所期のモータの回生制御を継続して制動力を確保している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−９９０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記したように燃料電池の発電反応は燃料極及び空気極の触媒層で進行するため、触媒層の劣化を抑制することは、燃料電池の耐久性を高める上で重要な課題となっている。
触媒層の劣化を促進する要因として、触媒層上で生じる酸化還元反応の繰り返しが挙げられる。例えば、車両の加減速に伴い燃料電池に要求される出力電力が変動すると、燃料電池の運転状態はアイドル運転と発電運転との間で変化し、それに伴い単セルの電圧（以下、セル電圧という）は、アイドル運転時の高電圧域と発電運転時の低電圧域との間で変動する。このようなセル電圧の増加及び低下に伴って触媒層上では酸化還元反応が繰り返され、これにより特に空気極側の触媒層の白金粒子がオストワルド成長による凝集や白金溶出によって発電反応比面積が減少し、これらの現象が触媒層の劣化を進行させる要因となる。
【０００７】
特許文献１の技術が想定しているモータの回生制御時において、回生電力と燃料電池の出力電力とを２次電池が充電しきれない場合には、回生制動力の問題だけでなく燃料電池の劣化の問題も生じる。即ち、このような余剰電力が発生した状況では燃料電池の出力電力を制限せざるを得ず、必然的に燃料電池の運転状態は発電運転とアイドル運転との間で変化し、触媒層の劣化を進行させてしまう。無論、回生制動力の確保を目的とした特許文献１の技術では問題解決にはなり得ず、従来からモータの回生制御に起因する燃料電池の劣化防止のための有効な対策が要望されていた。
【０００８】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、モータの回生制御時において余剰電力が発生した場合であっても、燃料電池の燃料極や空気極の触媒層上の酸化還元反応を抑制でき、これにより触媒層の白金凝集・溶出に起因する劣化を確実に防止することができる車両用燃料電池の電力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】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明の車両用燃料電池の電力制御装置は、燃料電池を運転して発電しつつ走行用動力源として搭載されたモータを力行制御して走行する一方、アクセル戻し操作に応じた前記モータの回生制御時に前記燃料電池の出力電力を制限する電動車両において、前記アクセル戻し操作に応じた前記モータの回生制御時に、前記燃料電池の出力電力の制限に伴う電圧増加を抑制すべく前記出力電力の制限を緩和する電力制限緩和手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
このように構成した車両用燃料電池の電力制御装置によれば、アクセル戻し操作に応じたモータの回生制御時には、燃料電池の出力電力に加えてモータの回生電力が発生することから、例えば、これらの電力の合計が走行用充放電手段（例えば２次電池）の最大充電電力を上回って充電しきれない場合等に、余剰電力の抑制のために燃料電池の出力電力を制限せざるを得なくなる。出力電力が制限されると燃料電池は電圧増加を伴ってアイドル運転へと移行し、その過程で燃料極や空気極の触媒層の劣化が進行する。本発明によれば、モータの回生制御時に電力制限緩和手段により燃料電池の出力電力の制限が緩和されるため、上記した燃料電池の電圧増加が抑制されて触媒層上での酸化還元反応が軽減される。
【００１１】
その他の態様として、前記電力制限緩和手段が、前記アクセル戻し操作の量が少ないほど前記燃料電池の出力電力の制限をより大きく緩和することが好ましい。
この態様によれば、アクセル戻し操作の量に応じて燃料電池の出力制限が最小限に抑制されるため、触媒層上での酸化還元反応がより一層軽減される。
その他の態様として、前記電力制限緩和手段が、前記アクセル戻し操作の量及び前記電動車両の車速から求めた前記モータの回生電力が少ないほど、前記燃料電池の出力電力の制限をより大きく緩和することが好ましい。
【００１２】
この態様によれば、アクセル戻し操作の量及び車速から求めたモータの回生電力に応じて燃料電池の出力制限が最小限に抑制されるため、触媒層上での酸化還元反応がより一層軽減される。
その他の態様として、前記モータの力行制御及び回生制御に応じて充放電する走行用充放電手段とは別に、前記燃料電池の出力電力の制限を緩和することにより生じた余剰電力を充電可能な余剰電力充電手段をさらに備えることが好ましい。
【００１３】
この態様によれば、モータの回生電力及び燃料電池の出力電力を２次電池のみに充電した場合に比較して、燃料電池の出力制限が緩和されて触媒層上での酸化還元反応がより一層軽減される。
その他の態様として、前記電力制限緩和手段が、前記余剰電力充電手段に充電できなかった余剰電力分だけ前記燃料電池の出力電力を制限することが好ましい。
【００１４】
この態様によれば、燃料電池の出力電力の制限が、余剰電力充電手段にも充電しきれなかった余剰電力分だけの必要最小限になり、触媒層上での酸化還元反応がより一層軽減される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の車両用燃料電池の電力制御装置によれば、モータの回生制御時において余剰電力が発生した場合であっても、燃料電池の燃料極や空気極の触媒層上の酸化還元反応を抑制でき、これにより触媒層の白金凝集・溶出に起因する劣化を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態の燃料電池の電力制御装置を搭載した電動車両を示す全体構成図である。
【図２】燃料電池の運転状態がアイドル運転と発電運転との間で変化した状況を示すタイムチャートである。
【図３】車両ＥＣＵが実行する出力制限緩和ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した車両用燃料電池の電力制御装置の一実施形態を説明する。
図１は本実施形態の燃料電池の電力制御装置を搭載した電動車両を示す全体構成図である。
本実施形態の電動車両１は、モータ２を走行用動力源とすると共に、その電源として２次電池３（走行用充放電手段）及び燃料電池システム４を備えたハイブリッド燃料電池車両である。周知のように２次電池３は、化学反応により直流電力を充放電可能な電池であり、燃料電池システム４は、燃料電池４ａでの水素ガスを用いた電気化学反応により発電するシステムである。基本的にモータ２は２次電池３からの電力により駆動され、燃料電池システム４は主に２次電池３を充電するレンジエクステンダの機能を果たすと共に、その出力電力が補助的にモータ２の駆動にも利用される。
【００１８】
モータ２にはインバータ５を介して２次電池３が接続され、インバータ５は直流・交流間の変換機能を奏する。即ち、モータ２の力行制御時には、２次電池３や燃料電池システム４からの直流電力がインバータ５により三相交流電力に変換されてモータ２を駆動し、モータ２の回生制御時には、モータ２からの三相交流電力がインバータ５により直流電力に変換されて２次電池３に充電される。
【００１９】
また、インバータ５にはキャパシタ等の充放電装置６（余剰電力充電手段）が接続され、後述するようにモータ２の回生制御時に発生した余剰電力を充電するようになっている。
なお、図示はしないが２次電池３には充電用のAC-DCコンバータが接続され、外部電源の交流電力がAC-DCコンバータにより直流電力に変換されて２次電池３に充電されるようになっている。
【００２０】
また、２次電池３及びインバータ５には燃料電池システム４が接続されている。燃料電池システム４に備えられた固体高分子型燃料電池４ａは、固体高分子膜の両側に触媒として白金（Ｐｔ）を担持した燃料極（負極）及び空気極（正極）を貼り合わせてＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜/電極接合体）を構成し、そのＭＥＡをガス拡散層及びセパレータにより挟持した単セルを多数積層して製作されている。
【００２１】
燃料電池４ａの動作原理は周知であるため、詳細は説明しないが、燃料極に水素タンク７からの水素ガスを湿度調整して供給すると共に、空気極に湿度調整した空気を供給することで運転される。燃料極に供給された水素ガスは触媒作用により水素イオンと電子に分解され、水素イオンは固体高分子膜を透過して空気極に到達し、電子は図示しない外部回路を経て空気極に到達し、これにより燃料極をマイナス、空気極をプラスとして直流電圧が発生する。また空気極では、空気供給ラインを経て供給された空気、固体高分子膜を透過した水素イオン、及び外部回路を経てきた電子が反応して水が生成される。
【００２２】
燃料電池４ａの出力端子にはDC-DCコンバータ８が接続され、DC-DCコンバータ８は２次電池３、インバータ５及び充放電装置６に接続されている。これにより燃料電池４ａの出力電力が２次電池３及び充放電装置６の充電やモータ２の駆動に利用可能となっている。
このような燃料電池４ａの運転のために燃料電池システム４を構成する各機器（例えば、水素ガス及び空気を切換制御する制御弁やガス加湿用の加湿装置等）はＦＣ-ＥＣＵ９に接続され、このＦＣ-ＥＣＵ９より燃料電池４ａの運転状態が制御される。
【００２３】
一方、インバータ５にはモータＥＣＵ１０が接続され、このモータＥＣＵ１０によりモータ２の駆動制御が実行される。例えばモータＥＣＵ１０はインバータ５を駆動制御し、２次電池３や燃料電池４ａ或いは充放電装置６から供給される出力電力によりモータ２を駆動する一方、モータ２の回生制御時には回生電力を２次電池３や充放電装置６に供給する。
【００２４】
また、２次電池３には第１バッテリＥＣＵ１１が接続され、充放電装置６には第２バッテリＥＣＵ１２が接続され、各ＥＣＵ１１，１２により２次電池３及び充放電装置６の充放電制御等がそれぞれ実行される。例えばモータ２の回生制御時には、モータ２側からの回生電力を第１バッテリＥＣＵ１１が２次電池３に充電し、第２バッテリＥＣＵ１２が充放電装置６に充電する。また、２次電池３及び充放電装置６のＳＯＣ（充電率：State Of Charge）の算出や温度ＴBATの検出等も、これらのＥＣＵ１１，１２により実行される。
【００２５】
以上のＦＣ-ＥＣＵ９、モータＥＣＵ１０、第１及び第２バッテリＥＣＵ１１，１２は、上位ユニットに相当する車両ＥＣＵ１３に接続されており、各ＥＣＵ９〜１３は、それぞれ入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央演算処理装置（ＣＰＵ）等から構成されている。
車両ＥＣＵ１３は、電動車両１の総合的な制御を行うための制御ユニットであり、この車両ＥＣＵ１３からの指令を受けた下位の各ＥＣＵ９〜１２により、上記のような燃料電池４ａの運転制御、モータ２の駆動制御や２次電池３及び充放電装置６の充電制御等が実行される。
【００２６】
そのために、車両ＥＣＵ１３の入力側には、アクセル開度を検出するアクセルセンサ１４等の各種センサ類が接続されると共に、ＦＣ-ＥＣＵ９、モータＥＣＵ１０、第１及び第２バッテリＥＣＵ１１，１２が接続されており、アクセル開度等の検出情報と共に、燃料電池システム４、モータ２、２次電池３、充放電装置６のそれぞれの運転情報が入力される。
【００２７】
そして車両ＥＣＵ１３は、アクセルセンサにより検出されたアクセル開度等に基づき電動車両１の走行に必要な要求出力を算出し、その要求出力を達成するようにモータＥＣＵ１０に指令信号を出力する。この指令信号に基づき、モータＥＣＵ１０によりモータ２が駆動されて要求トルクが達成される。
また車両ＥＣＵ１３は、２次電池３及び充放電装置６のＳＯＣや車両走行のための要求出力に基づき燃料電池システム４の出力電力を算出し、その出力電力を達成するようにＦＣ-ＥＣＵ９に指令信号を出力する。例えば、２次電池３のＳＯＣが所定値未満まで低下して充電を要する場合、或いは２次電池３からの電力供給のみではモータ２が要求出力を達成不能と判定した場合、車両ＥＣＵ１３は燃料電池４ａの出力電力を増加側に設定する。
【００２８】
ＦＣ-ＥＣＵ９側では、出力電力の達成のために燃料極に供給すべき水素ガス量及び空気極に供給すべき空気量を算出し、算出したガス供給量に調整することにより要求出力電力を達成する。無論、このような水素ガス及び空気の供給制御と並行して、水素ガスや空気の湿度、セル圧力やセル温度等に関しても最適制御する。例えば上記のように出力電力が増加側に制御された場合には、水素ガス量及び空気量が増加側に調整されて出力電力が増加され、その増加分が２次電池３の充電やモータ２の駆動に利用される。
【００２９】
以上のようなＦＣ-ＥＣＵ９による出力電力の制御により、例えば図２のタイムチャートに示すように、燃料電池４ａの運転状態はアイドル運転と発電運転との間で変化する。アイドル運転時の燃料電池４ａは、自己の運転に要する電力相当だけを発電しており、このときのセル電圧Ｖ（上記単セルの電圧）は相対的に高電圧域（0.9〜1.0Ｖ）に保たれている。そして、このアイドル運転から出力電力が増加して発電運転に移行すると、燃料電池４ａの内部抵抗に起因してセル電圧Ｖは低下して低電圧域（0.5〜0.8Ｖ）に切り換えられる。
【００３０】
ところで、［発明が解決しようとする課題］で述べたように、高速道路等の長い降坂路ではモータ２が発生する回生電力と燃料電池４ａの出力電力とを２次電池３が充電しきれない場合があり、特許文献１の技術では、このときに生じるモータ２の回生制動力の低下を回避するために、余剰電力を電力消費手段に消費させて所期のモータ２の回生制御を継続している。しかしながら、このような余剰電力が発生した場合には、発電運転中の燃料電池４ａがアイドル運転に切り換えられて出力電力が制限されるため（図２中のＡからＢを経てＣに移行）、燃料極や空気極の触媒層の劣化が進行するという別の問題が生じる。
【００３１】
このような点を鑑みて本発明者は、モータ２の回生制御に起因する触媒層の劣化を抑制するには燃料電池４ａに対する出力電力の制限を可能な限り緩和する必要があり、そのためには、特許文献１の技術で回生制動力の確保のために実行した余剰電力の消費を、出力制限の緩和のために応用できることを見出した。以下、この知見の下にモータ回生制御時に実施される燃料電池４ａに対する出力制限の緩和処理について説明する。
【００３２】
図３は車両ＥＣＵ１３が実行する出力制限緩和ルーチンであり、車両ＥＣＵ１３は燃料電池４ａの運転中に当該ルーチンを所定の制御インターバルで実行する。
今、説明の便宜上、電動車両１が走行中であり、２次電池３の充電或いはモータ２の駆動のために燃料電池４ａが発電運転中であるものとする。
まず、ステップＳ１でアクセルセンサ１４により検出されたアクセル開度に基づき、運転者によりアクセル戻し操作が行われたか否かを判定する。このときのアクセル戻し操作は、全閉相当のみならず全閉に至らない途中までの戻し操作も含む。ステップＳ１の判定がＮo（否定）のときには一旦ルーチンを終了し、判定がＹes（肯定）のときにはステップＳ２に移行する。このとき、モータ制御側ではアクセル戻し操作に応じた負側の要求出力が算出され、その要求出力に基づきモータＥＣＵ１０によりモータ２が回生制御されている。
【００３３】
ステップＳ２では、モータ２が発生している回生電力を検出する。なお、回生電力はアクセル戻し量及び車速等から算出してもよい。続くステップＳ３では第１バッテリＥＣＵ１１から入力される２次電池３のＳＯＣに基づき受入電力（充電可能な最大電力）を算出し、ステップＳ４で第２バッテリＥＣＵ１２から入力される充放電装置６のＳＯＣに基づき受入電力（同じく充電可能な最大電力）を算出する。２次電池３や充放電装置６はＳＯＣが増加するほど受入電力を低下させる特性を有するため、それぞれのＳＯＣと受入電力との関係を規定したマップに基づきステップＳ３，４の算出処理が実行される。
【００３４】
続くステップＳ５では、次式(1)が成立するか否かを判定する。
Ｗmot＋Ｗfc≦Ｗa …… (1)
ここに、Ｗmotはモータ２の回生電力、Ｗfcは燃料電池４ａの出力電力、Ｗaは２次電池３の受入電力である。
即ち、ステップＳ５の処理では、モータ２の回生及び燃料電池４ａの運転によって電動車両１で発生している全ての電力を２次電池３に充電可能か否かが判別される。式(1)の成立によりＹesの判定を下したときにはステップＳ６に移行し、モータ２の回生電力Ｗmot及び燃料電池４ａの出力電力Ｗfcを２次電池３に充電した後にルーチンを終了する。
【００３５】
従って、この場合には回生電力Ｗmot及び出力電力Ｗfcが全て２次電池３に充電され、燃料電池４ａは何ら出力電力Ｗfcを制限されることなく、例えば図２に示す高電圧域で発電運転を継続して触媒層上での酸化還元反応が防止される。
また、式(1)が成立せずにステップＳ５でＮｏの判定を下したときにはステップＳ７に移行し、次式(2)が成立するか否かを判定する。
【００３６】
Ｗmot＋Ｗfc≦Ｗa＋Ｗb …… (2)
ここに、Ｗbは充放電装置６の受入電力である。
従って、ステップＳ７の処理では、モータ２の回生及び燃料電池４ａの運転による全ての電力を２次電池３と充放電装置６に充電可能か否かが判別される。式(2)の成立によりＹesの判定を下したときにはステップＳ８に移行し、まずモータ２の回生電力Ｗmot及び燃料電池４ａの出力電力Ｗfcを２次電池３に充電し、続くステップＳ９で、充電しきれなかった余剰電力を充放電装置６に充電した後にルーチンを終了する。
【００３７】
従って、この場合には回生電力Ｗmot及び出力電力Ｗfcの全てが２次電池３及び充放電装置６に充電され、上記と同様に燃料電池４ａは発電運転を継続してセル電圧Ｖが高電圧域に保たれる。即ち、このような状況では従来技術（例えば特許文献１の技術）によれば燃料電池４ａの出力電力Ｗfcが制限されていたが、本実施形態では出力電力Ｗfcの制限が中止（この出力電力Ｗfcの制限が中止も、本発明の「出力電力の制限が緩和」に含む）されることになり、発電運転の継続により触媒層上での酸化還元反応が防止される。
【００３８】
２次電池３への充電を優先して実施するのは、以下の知見に基づく。
本実施形態では２次電池３を主たるモータ２の電源として機能させており、電動車両１の走行中に燃料電池４ａの出力電力Ｗfcを充電すると共に、モータ２の回生時には回生電力Ｗmotも充電して後のモータ２の力行制御に利用している。そして、これらの回生電力Ｗmot及び出力電力Ｗfcを２次電池３が充電しきれない場合に、補助的に余剰電力を充電する役割を充放電装置６が果たす。従って、充放電装置６は常に電力を受入可能なように低ＳＯＣ域に保たれている必要があり、そのために２次電池３への充電を優先しているのである。また、このような観点に基づき、その後にモータ２を力行制御する際には、まず充放電装置６からの放電電力がモータ２に供給され、充放電装置６のＳＯＣが十分に低下した後に２次電池３からの放電電力がモータ２に供給される。
【００３９】
一方、式(２)が成立せずにステップＳ７でＮｏの判定を下したときには、ステップＳ１０でモータ２の回生電力Ｗmot及び燃料電池４ａの出力電力Ｗfcを２次電池３に充電し、続くステップＳ１１で余剰電力を充放電装置６に充電し、それでも充電しきれない余剰電力分だけ燃料電池４ａの出力電力Ｗfcを低下側に設定した後にルーチンを終了する。
このようにして低下側に設定された出力電力Ｗfcに基づき、ＦＣ-ＥＣＵ９により燃料電池４ａの運転状態が制御される。結果として燃料電池４ａの出力電力Ｗfcは制限されるものの、その出力電力Ｗfcの制限は従来技術に比較して緩和されたものとなる。
【００４０】
即ち、従来技術のように回生電力Ｗmot及び出力電力Ｗfcを２次電池３のみに充電した場合に比較して、本実施形態では充放電装置６への余剰電力の充電分だけ燃料電池４ａの出力電力Ｗfcの制限が緩和され、より高い出力電力Ｗfcに維持される。例えば従来技術では、図２に示す高電圧域までセル電圧Ｖが増加してアイドル運転に完全に移行する場合であっても、本実施形態によれば、図中に破線で示すようにセル電圧Ｖの増加が抑制されて高電圧域の手前にとどまることから、燃料電池４ａの発電運転が継続されて触媒層上での酸化還元反応が軽減される。
【００４１】
本実施形態では、上記ステップＳ７〜１２の処理を実行するときの車両ＥＣＵ１３が、本発明の電力制限緩和手段として機能する。
以上詳述したように本実施形態の車両用燃料電池４ａの電力制御装置によれば、車両走行中のアクセル戻し操作に応じたモータ２の回生制御時に、その回生電力Ｗmot及び燃料電池４ａの出力電力Ｗfcの全てを２次電池３に充電不能な場合には、余剰電力を充放電装置６に充電した上で、それでも充電しきれない場合に余剰電力分だけ燃料電池４ａの出力電力Ｗfcを制限するようにしている。
【００４２】
従って、全ての電力を２次電池３と充放電装置６に充電可能な場合には、何ら出力電力Ｗfcを制限することなく高電圧域で燃料電池４ａの発電運転を継続できることから、燃料極や空気極の触媒層上での酸化還元反応を防止できる。また、全ての電力を２次電池３と充放電装置６に充電不能な場合であっても、充放電装置６への余剰電力の充電分だけ燃料電池４ａの出力電力Ｗfcの制限を緩和できることから、セル電圧Ｖの増加を抑制して触媒層上での酸化還元反応を軽減できる。結果として、酸化還元反応に伴う白金凝集・溶出に起因する触媒層の劣化を確実に防止することができる。
【００４３】
そして、従来技術のように燃料電池４ａがアイドル運転に移行した場合、セル電圧Ｖはアイドル運転中には高電圧域を継続し（図２中のＣ）、その後に発電要求に呼応して低電圧域へと電圧低下するが（図２中のＣからＤを経てＡに移行）、これらのセル電圧Ｖの変動も触媒層上での酸化還元反応の要因になる。本実施形態によれば、出力電力Ｗfcの制限の緩和によりセル電圧Ｖの増加が抑制されるため、これらのセル電圧Ｖの変動が未然に防止、或いは最小限に抑制され、この点も触媒層上での酸化還元反応を軽減するために間接的に貢献する。
【００４４】
また本実施形態によれば、モータ２の回生電力Ｗmot及び燃料電池４ａの出力電力Ｗfcと２次電池３及び充放電装置６の受入電力との比較に基づき、２次電池３への充電、充放電装置６への充電、燃料電池４ａの出力制限を順次実行している。そして、モータ２の回生電力Ｗmotはアクセル戻し操作の量及び車速に応じて定まることから、アクセル戻し量が少ないほど或いは電動車両１の車速が低いほどモータ２の回生電力Ｗmotが少なくなり、回生電力Ｗmotが少ないほど燃料電池４ａの出力電力Ｗfcを含めた全ての電力を２次電池３及び充放電装置６に充電可能な確率が高まり、結果として燃料電池４ａの出力制限がより大きく緩和される。
【００４５】
このため、アクセル戻し操作の量や電動車両１の車速、或いはそれらに基づくモータ２の回生電力Ｗmotに応じて燃料電池４ａの出力制限が最小限に抑制され、触媒層上での酸化還元反応をより一層軽減することができる。特にアクセル戻し操作の量や電動車両１の車速が所定値以下の場合（必然的にモータ２の回生電力Ｗmotも所定値以下）には、燃料電池４ａの出力制限が中止されるため、触媒層上での酸化還元反応を防止することができる。
【００４６】
加えて、燃料電池４ａの出力電力Ｗfcの制限は、充放電装置６にも充電しきれなかった余剰電力分だけの必要最小限になるため、この点も触媒層上での酸化還元反応の軽減に貢献する。
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、モータ２の電源である２次電池３に加えてキャパシタ等の充放電装置６を備え、２次電池３で充電不能な余剰電力を充放電装置６に充電したが、これに限るものではない。
【００４７】
例えば充放電装置６を追加することなく、充放電装置６の容量分だけ２次電池３の容量を増加させてもよい（走行用充放電手段、余剰電力充電手段）。また、２次電池３とは別に充放電装置６を備える場合でも、必ずしも放電機能を備える必要はなく２次電池３に充電不能な余剰電力を充電できるものであればよい。よって、電動車両１に搭載されたエアコンや電気温水ヒータ等の電気負荷（余剰電力充電手段）を余剰電力により作動（即ち余剰電力を充電）させてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
２    モータ
３    ２次電池（走行用充放電手段）
４ａ  燃料電池
６    充放電装置（余剰電力充電手段）
１３  車両ＥＣＵ（電力制限緩和手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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