JP4545285B2 - 燃料電池車両の起動制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池車両の起動制御装置に係り、特に燃料電池からの電力供給を補助する蓄電装置を備えたハイブリッド型の電源装置において燃料電池を起動する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜をアノードとカソードとで挟み込んで形成されたセルに対して、複数のセルからなる固体高分子膜型の燃料電池が搭載された車両において、ガスの供給を伴う燃料電池の出力応答性を補うために、例えばバッテリやキャパシタ（電気二重層キャパシタ、コンデンサ）等からなる蓄電装置を併用したハイブリッド型の燃料電池発電装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術の一例に係る燃料電池発電装置においては、燃料電池の起動時に、先ず、例えば燃料側の圧力制御弁に空気が供給されて、この空気の圧力に応じた供給圧力で燃料電池の燃料極に燃料ガスが供給されて発電が開始される。
従って、燃料電池の起動以前においては、空気の供給を行うエアーコンプレッサー等に対して蓄電装置から駆動電力が供給される。また、これら燃料電池駆動用補機類や各種制御装置の駆動に加えて、例えば燃料電池の起動直後に車両の走行が開始された場合にも蓄電装置から走行用モータへ電力供給が行われて、蓄電装置に蓄電されているエネルギーが低下して蓄電装置の端子間電圧が低下する。
この場合、端子間電圧が低下した状態の蓄電装置と起動直後の燃料電池とが直接に接続されると、燃料電池から蓄電装置へと向かい急激に大きな電流が流れて、両者の端子間電圧が平衡状態に移行する過程において、燃料電池の端子間電圧が急激に低下してしまう。すると、例えば燃料電池の固体高分子電解質膜内の水素や水分が蒸発してしまったり、燃料電池の耐久性能が低下してしまう虞れがある。
このように、例えば燃料電池の起動時など、蓄電装置の両端電圧（つまり端子間電圧）と燃料電池の両端電圧（つまり出力電圧）が異なる状況で燃料電池を蓄電装置に接続すると、急激に大きな電流が流れて燃料電池の性能が劣化したり、耐久性能が低下してしまう虞れがある。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、例えば車両の始動等に伴う燃料電池の起動時において、燃料電池の端子間電圧が過度に低下することを防止することが可能な燃料電池車両の起動制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の燃料電池車両の起動制御装置は、負荷（例えば、後述する本実施形態での走行用モータ１３、ＰＤＵ１４、エアーコンプレッサー１５等）へ電力を供給する燃料電池（例えば、後述する本実施形態での燃料電池１１）と、前記負荷への電力供給を補助するキャパシタ（例えば、後述する本実施形態での蓄電装置１２）と、前記燃料電池へ反応ガス（例えば、後述する本実施形態での水素ガス及び空気）を供給して前記燃料電池を機能させる燃料電池駆動手段（例えば、後述する本実施形態でのエアーコンプレッサー１５）と、前記燃料電池の出力電流（例えば、後述する本実施形態での出力電流Ｉｆｃ）を制限する電流制限手段（例えば、後述する本実施形態での二次プリチャージ部１７）とを備えた燃料電池車両の起動制御装置において、前記燃料電池の起動時に、前記キャパシタは前記燃料電池駆動手段へ電力を供給し、前記電流制限手段は前記燃料電池の出力電圧が、前記キャパシタの端子間電圧（例えば、後述する本実施形態での端子間電圧Ｖｓｔ）を超えて所定電圧に到達するまで電流出力を禁止し、前記燃料電池の出力電圧が前記所定電圧以上に上昇後、前記燃料電池の前記出力電圧と前記キャパシタの端子間電圧とが平衡電圧に移行する過程において、前記電流制限手段は、前記燃料電池の出力電圧と前記キャパシタの端子間電圧との電圧差が所定電圧差（例えば、後述する本実施形態での所定の電圧差ΔＶ）に到達するまで前記出力電流を所定の電流値以下に制限することを特徴としている。
【０００６】
上記構成の燃料電池車両の起動制御装置によれば、燃料電池の起動時に出力電流を制限する電流制限手段を備えたことで、燃料電池の端子間電圧が急激に低下することを防止することができる。
すなわち燃料電池の起動時には、先ず、例えばエアーコンプレッサー等の燃料電池駆動手段により、燃料電池の空気極に加えて、燃料極に燃料として水素ガスを供給する圧力流量制御弁に対する信号圧として空気を供給する。この場合、燃料電池駆動手段にはキャパシタから電力が供給されて、キャパシタの残容量が低下すると共にキャパシタの端子間電圧が低下する。なお、キャパシタには、例えば相対的に大きな抵抗器を備えたプリチャージ回路を備えておくことで、キャパシタからの出力電流を抵抗器を介して燃料電池駆動手段や走行用モータのＰＤＵ等に出力することができ、例えば急激に大きな電流が出力されることを防止して、いわゆる突入電流の発生を防止することができる。
【０００７】
この場合、例えばＤＣ−ＤＣチョッパ等の電流制限手段により、燃料電池の出力電圧が所定電圧に到達するまでは燃料電池からの電流出力を禁止して、燃料電池の出力電圧が所定電圧以上に上昇した後には燃料電池からの出力電流を制限することで、端子間電圧が低下したキャパシタに対して燃料電池から急激に大きな電流が流入することを防止することができる。
そして、燃料電池の端子間電圧とキャパシタの端子間電圧との電圧差がゼロを含む所定の電圧差以下になるまでは、燃料電池からキャパシタに向かい急激に大きな電流が流れることが防止されており、制限された出力電流によりキャパシタが徐々に充電されながら、キャパシタの端子間電圧と燃料電池の端子間電圧とが互いに平衡電圧に移行する。このため平衡電圧に移行する過程において、例えば燃料電池の端子間電圧が所定電圧を超えて低下しすぎることで、燃料電池の固体高分子電解質膜内の水素や水分が蒸発してしまったり、燃料電池の耐久性能が低下してしまうことを防止して、燃料電池の寿命の延命化に資することができる。
【０００８】
しかも、電流制限手段として例えばＤＣ−ＤＣチョッパ等を用いることで、チョッピング動作の制御用に入力されるパルス電流のデューティーを変化させることで容易に出力電流を制御することができ、燃料電池の端子間電圧が低下しすぎることを防止しながら、燃料電池及びキャパシタの各端子間電圧同士が平衡電圧に到達するまでの時間を短縮することができる。
さらに、燃料電池及びキャパシタの端子間電圧の電圧差が大きな場合であっても、電流制御手段として例えばＤＣ−ＤＣチョッパを用いることで、例えば接点方式のスイッチ等により出力経路を切り替えて抵抗器を介して電流を出力させる場合に比べて、より一層、不具合が発生することを防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の燃料電池車両の起動制御装置の一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る燃料電池車両の起動制御装置１０を備える燃料電池車両１の構成図であり、図２は図１に示す燃料電池車両の起動制御装置１０の要部構成図であり、図３は図１に示すＤＣ−ＤＣチョッパ１７ａの構成図である。
本実施の形態に係る燃料電池車両１は、例えば燃料電池１１と蓄電装置１２とから構成されたハイブリッド型の電源装置を備えており、これらの電源装置から電力が供給される走行用モータ１３の駆動力は、オートマチックトランスミッション或いはマニュアルトランスミッションよりなるトランスミッションＴ／Ｍを介して駆動輪Ｗに伝達される。また、燃料電池車両１の減速時に駆動輪Ｗ側から走行用モータ１３側に駆動力が伝達されると、走行用モータ１３は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。
【００１０】
本実施の形態による燃料電池車両の起動制御装置１０は、例えば、燃料電池１１と、蓄電装置１２と、走行用モータ１３と、ＰＤＵ１４と、燃料電池駆動用補機類としてのエアーコンプレッサー１５と、一次プリチャージ部１６と、二次プリチャージ部１７と、ＥＣＵ１８とを備えて構成されている。
【００１１】
走行用モータ１３は、例えば界磁として永久磁石を利用する永久磁石式の３相交流同期モータとされており、ＰＤＵ１４から供給される３相交流電力により駆動制御される。
ＰＤＵ１４は、例えばＩＧＢＴ等のスイッチング素子から構成されたＰＷＭインバータを備えており、ＥＣＵ１８から出力されるトルク指令に基づいて、燃料電池１１及び蓄電装置１２から出力される直流電力を３相交流電力に変換して走行用モータ１３へ供給する。
【００１２】
燃料電池１１は、例えば固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜をアノードとカソードとで両側から挟み込んで形成されたセルに対し、複数のセルを積層して構成されたスタックからなり、燃料として水素ガスが供給される水素極と酸化剤として酸素を含む空気が供給される空気極とを備えている。そして、アノードで触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過してカソードまで移動して、カソードで酸素と電気化学反応を起こして発電するようになっている。
【００１３】
そして、燃料電池１１の燃料極側に接続された燃料供給部２１は、例えばＥＣＵ１８から出力される制御信号やエアーコンプレッサー１５から信号圧として供給される空気に応じた圧力で水素ガスを供給する圧力制御部２２を備えている。
燃料電池１１の空気極側に接続されたエアーコンプレッサー１５は、例えば、燃料電池１１の空気極に加えて圧力流量制御弁からなる圧力制御部２２に対する信号圧として空気を供給する。このため、エアーコンプレッサー１５の制御部２３には、エアーコンプレッサー１５を駆動するモータに対する回転数指令値ＮがＥＣＵ１８から入力されている。
【００１４】
蓄電装置１２は、例えば電気二重層コンデンサや電解コンデンサ等からなるキャパシタとされている。そして、燃料電池１１及び蓄電装置１２は電気的負荷である走行用モータ１３に対して並列に接続されている。
【００１５】
さらに、蓄電装置１２の出力側には一次プリチャージ部１６が配置されており、燃料電池１１の出力側には二次プリチャージ部１７が配置されている。
図２に示すように、一次プリチャージ部１６は、高圧開閉器１６ａと、電流制限器１６ｂとを備えており、走行用モータ１３等の電気的負荷へ供給される電流が大きくなると高圧開閉器１６ａを解放すると共に、所定の大きさの抵抗器１６ｃを備える電流制限器１６ｂを閉じて、抵抗器１６ｃを介して電流が流れるようにする。
このため高圧開閉器１６ａは、例えば蓄電装置１２の正極及び負極の各出力端子に接続されたリレーを備えており、ＥＣＵ１８から出力される開閉動作の制御信号に基づいて制御されている。
電流制限器１６ｂは、高圧開閉器１６ａと並列に接続されて、例えば蓄電装置１２の正極及び負極の各出力端子に接続されたリレーと、所定の大きさの抵抗器１６ｃとを備えており、蓄電装置１２から出力される電流は抵抗器１６ｃを介してＰＤＵ１４へ供給される。
【００１６】
二次プリチャージ部１７は、例えばＤＣ−ＤＣチョッパ１７ａと、制御部１７ｂとを備えて構成されており、ＥＣＵ１８から出力される電流指令値ＩＦＣＣＭＤ、つまり燃料電池１１に対する発電指令に基づいて燃料電池１１からの出力電流Ｉｆｃを制御する。
図３に示すように、ＤＣ−ＤＣチョッパ１７ａでは、例えば制御部１７ｂからトランジスタＴＲのベースにパルス電流が供給されてトランジスタＴＲのオン／オフが制御されている。制御部１７ｂは、出力される電流が大きくなるとトランジスタＴＲのオフ状態が長くなるようにパルス電流のデユーティー（つまりオン／オフの比率）を変化させ、出力される電流を制限する。
なお、一次プリチャージ部１６と二次プリチャージ部１７との間にはダイオードが配置されており、蓄電装置１２から燃料電池１１への電流の逆流が防止されている。
【００１７】
なお、図１に示すように、ＰＤＵ１４に加えてエアーコンプレッサー１５の制御部２３は二次プリチャージ部１７を介して燃料電池１１と並列に接続されている。
さらに、燃料電池車両１の各種制御装置及び補機類を駆動する１２ボルトの補助バッテリ２４には、例えばＤＣ−ＤＣコンバータ２５が備えられており、ＤＣ−ＤＣコンバータ２５は、二次プリチャージ部１７を介して燃料電池１１から供給される直流電圧を降圧して補助バッテリ２４を充電する。
また、空調装置を駆動するモータ２６の制御装置２７は、二次プリチャージ部１７を介して燃料電池１１と並列に接続されており、燃料電池１１及び蓄電装置１２から出力される直流電力を交流電力に変換してモータ２６へ供給する。
【００１８】
ＥＣＵ１８は、例えばモータＥＣＵ３１と、燃料電池制御部３２と、蓄電装置制御部３３とを備えて構成されている。
モータＥＣＵ３１は、ＰＤＵ１４に具備されたＰＷＭインバータの電力変換動作を制御しており、スイッチング指令として例えばＵ相交流電圧指令値＊Ｖｕ及びＶ相交流電圧指令値＊Ｖｖ及びＷ相交流電圧指令値＊ＶｗをＰＤＵ１４に出力して、これらの各電圧指令値＊Ｖｕ，＊Ｖｖ，＊Ｖｗに応じたＵ相電流Ｉｕ及びＶ相電流Ｉｖ及びＷ相電流ＩｗをＰＤＵ１４から走行用モータ１１の各相へと出力させる。
このため、モータＥＣＵ３１には、例えば運転者によるアクセルペダルの踏み込み操作等に関するアクセル操作量θＴｈの信号と、走行用モータ１３に備えられた磁極位置−角速度検出器３５から出力される磁極位置（電気角）の信号と、ＰＤＵ１４から走行用モータ１１に供給される各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの信号と、直流成分とされるモータ電流Ｉｍｏｔｏｒの信号と、ＰＤＵ１４に供給される供給電圧Ｖｄｃ−ｉｎの信号とが入力されている。
【００１９】
燃料電池制御部３２は、例えばエアーコンプレッサー１５等の燃料電池駆動用補機類に対して駆動指令として回転数指令値Ｎを出力すると共に、一次及び二次プリチャージ部１６，１７の動作を制御しており、一次プリチャージ部１６の高圧開閉器１６ａ及び電流制限器１６ｂに具備された各リレーの接点の動作を制御し、さらに、二次プリチャージ部１７のＤＣ−ＤＣチョッパ１７ａに対してスイッチング指令として電流指令値ＩＦＣＣＭＤを出力し、ＤＣ−ＤＣチョッパ１７ａをチョッピング制御する。
このため、燃料電池制御部３２には、例えばモータＥＣＵ３１から出力される走行用モータ１３に対する出力要求値＊Ｐ及び走行用モータ１３からの出力値Ｐに関する信号と、制御部２３から出力されるエアーコンプレッサー１５を駆動するモータのモータ電流Ｉｓ／ｃの信号と、二次プリチャージ部１７から出力される燃料電池１１の出力電流Ｉｆｃ及び出力電圧Ｖｆｃの信号、及び、二次プリチャージ部１７のＤＣ−ＤＣチョッパ１７ａから出力される直流電圧Ｖｄｃ−ｏｕｔの信号と、一次プリチャージ部１６と二次プリチャージ部１７との間に配置された電流検出器３６から出力される電流値Ｉｏｕｔ−Ｔｏｔａｌの信号とが入力されている。
【００２０】
蓄電装置制御部３３は、例えば蓄電装置１２の残容量ＳＯＣを算出してモータＥＣＵ３１及び燃料電池制御部３２へ出力する。
このため、蓄電装置制御部３３には、蓄電装置１２から出力される蓄電装置１２の出力電流Ｉｓｔ及び端子間電圧Ｖｓｔ及び温度Ｔｓｔの信号が入力されている。
【００２１】
すなわち、図２に示すように、一次及び二次プリチャージ部１６，１７における電流制限の処理を制御するＥＣＵ１８には、蓄電装置１２の出力電流Ｉｓｔを検出する第１電流検出器４１からの信号と、蓄電装置１２の端子間電圧Ｖｓｔを検出する第１電圧検出器４２からの信号と、燃料電池１１の出力電流Ｉｆｃを検出する第２電流検出器４３からの信号と、燃料電池１１の出力電圧Ｖｆｃを検出する第２電圧検出器４４からの信号と、走行用モータ１３のモータ電圧ＶMOTを検出する第３電圧検出器４５からの信号とが入力されている。
【００２２】
本実施の形態による燃料電池車両の起動制御装置１０は上記構成を備えており、次に、この燃料電池車両の起動制御装置１０の動作、特に、燃料電池車両１の始動時における一次及び二次プリチャージ部１６，１７における電流制御の処理について添付図面を参照しながら説明する。
図４は燃料電池車両の起動制御装置１０の動作を示すフローチャートであり、図５は燃料電池１１の出力電圧Ｖｆｃ及び出力電流Ｉｆｃと、蓄電装置１２の端子間電圧Ｖｓｔと、高圧開閉器１６ａの接続フラグとの変化を示すグラフ図である。
【００２３】
例えば車両の始動時等においては、燃料電池１１と蓄電装置１２とＰＤＵ１４とは互いに切断状態とされており、出力電圧Ｖｆｃと端子間電圧Ｖｓｔとモータ電圧ＶMOTとは、例えば互いに異なる値を有している。
先ず、図４に示すステップＳ０１においては、一次プリチャージ部１６により電流制限の処理を行う。すなわち、高圧開閉器１６ａの各リレーの接点を解放すると共に、電流制限器１６ｂの各リレーの接点を作動させて、蓄電装置１２から出力される電流が抵抗器１６ｃを介して出力されるようにする。
【００２４】
次に、ステップＳ０２においては、モータ電圧ＶＭＯＴと端子間電圧Ｖｓｔとがほぼ平衡状態に到達した状態、つまりＶＭＯＴ≒Ｖｓｔとなった状態で、高圧開閉器１６ａの各リレーの接点を作動させる。
そして、ステップＳ０３においては、電流制限器１６ｂの各リレーの接点を解放する。これにより、蓄電装置１２から出力された電流は高圧開閉器１６ａを介して出力され、例えばＶＭＯＴ≒Ｖｓｔ≠Ｖｆｃとなる。
【００２５】
次に、ステップＳ０４においては、燃料電池１１を起動する。すなわち、燃料電池１１の空気極に加えて、例えば燃料電池１１への燃料供給用の圧力制御部２２に対する信号圧として空気を供給するエアーコンプレッサー１５を駆動する。
これにより、蓄電装置１２からエアーコンプレッサー１５を駆動するための電力が供給されて、蓄電装置１２のエネルギーが低下していく。
次に、ステップＳ０５においては、第１電圧検出器４２により蓄電装置１２の端子間電圧Ｖｓｔを検出すると共に、第２電圧検出器４４により燃料電池１１の出力電圧Ｖｆｃを検出する。
【００２６】
次に、ステップＳ０６においては、燃料電池１１の出力電圧Ｖｆｃから蓄電装置１２の端子間電圧Ｖｓｔを減算した値が、所定の電圧差ΔＶ以上か否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０７に進み、二次プリチャージ部１７においてＤＣ−ＤＣチョッパ１７ａから出力される電流を所定の電流値に制限して、ステップＳ０５以下の処理を行う。
【００２７】
一方、ステップＳ０６における判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０８に進み、過渡制限モードつまり二次プリチャージ部１７のＤＣ−ＤＣチョッパ１７ａから出力される電流を燃料電池１１に供給される水素ガス及び空気の量に応じた値に設定して、一連の処理を終了する。
【００２８】
すなわち、例えば図５に示すように、二次プリチャージ部１７のＤＣ−ＤＣチョッパ１７ａにより燃料電池１１の出力電流Ｉｆｃを制御する場合には、ＤＣ−ＤＣチョッパ１７ａに入力されるスイッチング指令のデューティー（つまりオン／オフの比率）を変化させることで、ＤＣ−ＤＣチョッパ１７ａをチョッピング制御し、燃料電池１１の出力電圧Ｖｆｃと、蓄電装置１２の端子間電圧Ｖｓｔとが平衡電圧（ＶＭＯＴ≒Ｖｓｔ≒Ｖｆｃ）に到達するまでに要する時間を調整することができる。
【００２９】
上述したように、本実施の形態による燃料電池車両の起動制御装置１０によれば、燃料電池１１の起動時において、先ず、蓄電装置１２の出力側に配置された一次プリチャージ部１６により、蓄電装置１２からの電流が抵抗器１６ｃを介して出力されるため、例えばＰＤＵ１４やエアーコンプレッサー１５の制御部２３やＤＣ−ＤＣコンバータ２５の入力側に具備されたコンデンサー（例えば図１に示す電解コンデンサー）に急激に大きな電流が流れる、いわゆる突入電流が発生することを防止することができる。
そして、例えばモータ電圧ＶMOT等の負荷側の電圧が蓄電装置１２の端子間電圧Ｖｓｔとほぼ等しくなった後には、二次プリチャージ部１７により燃料電池１１の出力電流Ｉｆｃを制限することで、例えばエアーコンプレッサー１５等の燃料電池駆動用補機類への電力供給によって端子間電圧Ｖｓｔが低下した蓄電装置１２に向かい、急激に大きな電流が流れることを防止して、蓄電装置１２の端子間電圧Ｖｓｔとの平衡電圧に移行する過程において、燃料電池１１の出力電圧Ｖｆｃが低下しすぎることを防止することができる。
【００３０】
しかも、二次プリチャージ部１７においてＤＣ−ＤＣチョッパ１７ａを用いることで、チョッピング動作の制御（チョッピング制御）用に入力されるパルス電流のデューティー（つまりオン／オフの比率）を変化させることで容易に出力電流Ｉｆｃを制御することができ、燃料電池１１の出力電圧Ｖｆｃが低下しすぎることを防止しながら、燃料電池１１の出力電圧Ｖｆｃ及び蓄電装置１２の端子間電圧Ｖｓｔが平衡電圧に到達するまでの時間を短縮することができる。
また、燃料電池１１の出力電圧Ｖｆｃ及び蓄電装置１２の端子間電圧Ｖｓｔの電圧差が大きな場合であっても、二次プリチャージ部１７としてＤＣ−ＤＣチョッパ１７ａにより電流制限を行うことで、一次プリチャージ部１６のような接点方式のスイッチ等により出力経路を切り替えて抵抗器１６ｃを介して電流を出力する場合に比べて、より一層、不具合が発生することを防止することができる。
【００３１】
なお、本実施の形態においては、一次プリチャージ部１６として例えばＤＣ−ＤＣチョッパからなるチョッパ方式の電流制限回路としたが、これに限定されず、例えばトランジスタ型の電流制限回路やデプレション型ＦＥＴ式電流制限回路等のその他の方式による電流制限回路であっても良い。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明の燃料電池車両の起動制御装置によれば、燃料電池の起動時に出力電流を制限する電流制限手段を備えたことで、燃料電池の端子間電圧が急激に低下することを防止することができる。
すなわち燃料電池の駆動用にエネルギーが消費されて端子間電圧が低下したキャパシタに対して、燃料電池から急激に大きな電流が流入することを防止することができる。そして、制限された出力電流により徐々にキャパシタが充電されながら、キャパシタの端子間電圧と燃料電池の端子間電圧とが互いに平衡電圧に移行するため、例えば燃料電池の端子間電圧が所定電圧を超えて低下しすぎることで、燃料電池の固体高分子電解質膜内の水素や水分が蒸発してしまったり、燃料電池の耐久性能が低下してしまうことを防止して、燃料電池の寿命の延命化に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る燃料電池車両の起動制御装置を備える燃料電池車両の構成図である。
【図２】 図１に示す燃料電池車両の起動制御装置の要部構成図である。
【図３】 図１に示すＤＣ−ＤＣチョッパの構成図である。
【図４】 図１に示す燃料電池車両の起動制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】 図１に示す燃料電池の出力電圧Ｖｆｃ及び出力電流Ｉｆｃと、蓄電装置の端子間電圧Ｖｓｔと、高圧開閉器の接続フラグとの変化を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１ 燃料電池車両
１０ 燃料電池車両の起動制御装置
１１ 燃料電池
１２ 蓄電装置
１５ エアーコンプレッサー（燃料電池駆動手段）
１７ 二次プリチャージ部（電流制限手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池車両の起動制御装置に係り、特に燃料電池からの電力供給を補助する蓄電装置を備えたハイブリッド型の電源装置において燃料電池を起動する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜をアノードとカソードとで挟み込んで形成されたセルに対して、複数のセルからなる固体高分子膜型の燃料電池が搭載された車両において、ガスの供給を伴う燃料電池の出力応答性を補うために、例えばバッテリやキャパシタ（電気二重層キャパシタ、コンデンサ）等からなる蓄電装置を併用したハイブリッド型の燃料電池発電装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術の一例に係る燃料電池発電装置においては、燃料電池の起動時に、先ず、例えば燃料側の圧力制御弁に空気が供給されて、この空気の圧力に応じた供給圧力で燃料電池の燃料極に燃料ガスが供給されて発電が開始される。
従って、燃料電池の起動以前においては、空気の供給を行うエアーコンプレッサー等に対して蓄電装置から駆動電力が供給される。また、これら燃料電池駆動用補機類や各種制御装置の駆動に加えて、例えば燃料電池の起動直後に車両の走行が開始された場合にも蓄電装置から走行用モータへ電力供給が行われて、蓄電装置に蓄電されているエネルギーが低下して蓄電装置の端子間電圧が低下する。
この場合、端子間電圧が低下した状態の蓄電装置と起動直後の燃料電池とが直接に接続されると、燃料電池から蓄電装置へと向かい急激に大きな電流が流れて、両者の端子間電圧が平衡状態に移行する過程において、燃料電池の端子間電圧が急激に低下してしまう。すると、例えば燃料電池の固体高分子電解質膜内の水素や水分が蒸発してしまったり、燃料電池の耐久性能が低下してしまう虞れがある。
このように、例えば燃料電池の起動時など、蓄電装置の両端電圧（つまり端子間電圧）と燃料電池の両端電圧（つまり出力電圧）が異なる状況で燃料電池を蓄電装置に接続すると、急激に大きな電流が流れて燃料電池の性能が劣化したり、耐久性能が低下してしまう虞れがある。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、例えば車両の始動等に伴う燃料電池の起動時において、燃料電池の端子間電圧が過度に低下することを防止することが可能な燃料電池車両の起動制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の燃料電池車両の起動制御装置は、負荷（例えば、後述する本実施形態での走行用モータ１３、ＰＤＵ１４、エアーコンプレッサー１５等）へ電力を供給する燃料電池（例えば、後述する本実施形態での燃料電池１１）と、前記負荷への電力供給を補助するキャパシタ（例えば、後述する本実施形態での蓄電装置１２）と、前記燃料電池へ反応ガス（例えば、後述する本実施形態での水素ガス及び空気）を供給して前記燃料電池を機能させる燃料電池駆動手段（例えば、後述する本実施形態でのエアーコンプレッサー１５）と、前記燃料電池の出力電流（例えば、後述する本実施形態での出力電流Ｉｆｃ）を制限する電流制限手段（例えば、後述する本実施形態での二次プリチャージ部１７）とを備えた燃料電池車両の起動制御装置において、前記燃料電池の起動時に、前記キャパシタは前記燃料電池駆動手段へ電力を供給し、前記電流制限手段は前記燃料電池の出力電圧が、前記キャパシタの端子間電圧（例えば、後述する本実施形態での端子間電圧Ｖｓｔ）を超えて所定電圧に到達するまで電流出力を禁止し、前記燃料電池の出力電圧が前記所定電圧以上に上昇後、前記燃料電池の前記出力電圧と前記キャパシタの端子間電圧とが平衡電圧に移行する過程において、前記電流制限手段は、前記燃料電池の出力電圧と前記キャパシタの端子間電圧との電圧差が所定電圧差（例えば、後述する本実施形態での所定の電圧差ΔＶ）に到達するまで前記出力電流を所定の電流値以下に制限することを特徴としている。
【０００６】
上記構成の燃料電池車両の起動制御装置によれば、燃料電池の起動時に出力電流を制限する電流制限手段を備えたことで、燃料電池の端子間電圧が急激に低下することを防止することができる。
すなわち燃料電池の起動時には、先ず、例えばエアーコンプレッサー等の燃料電池駆動手段により、燃料電池の空気極に加えて、燃料極に燃料として水素ガスを供給する圧力流量制御弁に対する信号圧として空気を供給する。この場合、燃料電池駆動手段にはキャパシタから電力が供給されて、キャパシタの残容量が低下すると共にキャパシタの端子間電圧が低下する。なお、キャパシタには、例えば相対的に大きな抵抗器を備えたプリチャージ回路を備えておくことで、キャパシタからの出力電流を抵抗器を介して燃料電池駆動手段や走行用モータのＰＤＵ等に出力することができ、例えば急激に大きな電流が出力されることを防止して、いわゆる突入電流の発生を防止することができる。
【０００７】
この場合、例えばＤＣ−ＤＣチョッパ等の電流制限手段により、燃料電池の出力電圧が所定電圧に到達するまでは燃料電池からの電流出力を禁止して、燃料電池の出力電圧が所定電圧以上に上昇した後には燃料電池からの出力電流を制限することで、端子間電圧が低下したキャパシタに対して燃料電池から急激に大きな電流が流入することを防止することができる。
そして、燃料電池の端子間電圧とキャパシタの端子間電圧との電圧差がゼロを含む所定の電圧差以下になるまでは、燃料電池からキャパシタに向かい急激に大きな電流が流れることが防止されており、制限された出力電流によりキャパシタが徐々に充電されながら、キャパシタの端子間電圧と燃料電池の端子間電圧とが互いに平衡電圧に移行する。このため平衡電圧に移行する過程において、例えば燃料電池の端子間電圧が所定電圧を超えて低下しすぎることで、燃料電池の固体高分子電解質膜内の水素や水分が蒸発してしまったり、燃料電池の耐久性能が低下してしまうことを防止して、燃料電池の寿命の延命化に資することができる。
【０００８】
しかも、電流制限手段として例えばＤＣ−ＤＣチョッパ等を用いることで、チョッピング動作の制御用に入力されるパルス電流のデューティーを変化させることで容易に出力電流を制御することができ、燃料電池の端子間電圧が低下しすぎることを防止しながら、燃料電池及びキャパシタの各端子間電圧同士が平衡電圧に到達するまでの時間を短縮することができる。
さらに、燃料電池及びキャパシタの端子間電圧の電圧差が大きな場合であっても、電流制御手段として例えばＤＣ−ＤＣチョッパを用いることで、例えば接点方式のスイッチ等により出力経路を切り替えて抵抗器を介して電流を出力させる場合に比べて、より一層、不具合が発生することを防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の燃料電池車両の起動制御装置の一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る燃料電池車両の起動制御装置１０を備える燃料電池車両１の構成図であり、図２は図１に示す燃料電池車両の起動制御装置１０の要部構成図であり、図３は図１に示すＤＣ−ＤＣチョッパ１７ａの構成図である。
本実施の形態に係る燃料電池車両１は、例えば燃料電池１１と蓄電装置１２とから構成されたハイブリッド型の電源装置を備えており、これらの電源装置から電力が供給される走行用モータ１３の駆動力は、オートマチックトランスミッション或いはマニュアルトランスミッションよりなるトランスミッションＴ／Ｍを介して駆動輪Ｗに伝達される。また、燃料電池車両１の減速時に駆動輪Ｗ側から走行用モータ１３側に駆動力が伝達されると、走行用モータ１３は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。
【００１０】
本実施の形態による燃料電池車両の起動制御装置１０は、例えば、燃料電池１１と、蓄電装置１２と、走行用モータ１３と、ＰＤＵ１４と、燃料電池駆動用補機類としてのエアーコンプレッサー１５と、一次プリチャージ部１６と、二次プリチャージ部１７と、ＥＣＵ１８とを備えて構成されている。
【００１１】
走行用モータ１３は、例えば界磁として永久磁石を利用する永久磁石式の３相交流同期モータとされており、ＰＤＵ１４から供給される３相交流電力により駆動制御される。
ＰＤＵ１４は、例えばＩＧＢＴ等のスイッチング素子から構成されたＰＷＭインバータを備えており、ＥＣＵ１８から出力されるトルク指令に基づいて、燃料電池１１及び蓄電装置１２から出力される直流電力を３相交流電力に変換して走行用モータ１３へ供給する。
【００１２】
燃料電池１１は、例えば固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜をアノードとカソードとで両側から挟み込んで形成されたセルに対し、複数のセルを積層して構成されたスタックからなり、燃料として水素ガスが供給される水素極と酸化剤として酸素を含む空気が供給される空気極とを備えている。そして、アノードで触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過してカソードまで移動して、カソードで酸素と電気化学反応を起こして発電するようになっている。
【００１３】
そして、燃料電池１１の燃料極側に接続された燃料供給部２１は、例えばＥＣＵ１８から出力される制御信号やエアーコンプレッサー１５から信号圧として供給される空気に応じた圧力で水素ガスを供給する圧力制御部２２を備えている。
燃料電池１１の空気極側に接続されたエアーコンプレッサー１５は、例えば、燃料電池１１の空気極に加えて圧力流量制御弁からなる圧力制御部２２に対する信号圧として空気を供給する。このため、エアーコンプレッサー１５の制御部２３には、エアーコンプレッサー１５を駆動するモータに対する回転数指令値ＮがＥＣＵ１８から入力されている。
【００１４】
蓄電装置１２は、例えば電気二重層コンデンサや電解コンデンサ等からなるキャパシタとされている。そして、燃料電池１１及び蓄電装置１２は電気的負荷である走行用モータ１３に対して並列に接続されている。
【００１５】
さらに、蓄電装置１２の出力側には一次プリチャージ部１６が配置されており、燃料電池１１の出力側には二次プリチャージ部１７が配置されている。
図２に示すように、一次プリチャージ部１６は、高圧開閉器１６ａと、電流制限器１６ｂとを備えており、走行用モータ１３等の電気的負荷へ供給される電流が大きくなると高圧開閉器１６ａを解放すると共に、所定の大きさの抵抗器１６ｃを備える電流制限器１６ｂを閉じて、抵抗器１６ｃを介して電流が流れるようにする。
このため高圧開閉器１６ａは、例えば蓄電装置１２の正極及び負極の各出力端子に接続されたリレーを備えており、ＥＣＵ１８から出力される開閉動作の制御信号に基づいて制御されている。
電流制限器１６ｂは、高圧開閉器１６ａと並列に接続されて、例えば蓄電装置１２の正極及び負極の各出力端子に接続されたリレーと、所定の大きさの抵抗器１６ｃとを備えており、蓄電装置１２から出力される電流は抵抗器１６ｃを介してＰＤＵ１４へ供給される。
【００１６】
二次プリチャージ部１７は、例えばＤＣ−ＤＣチョッパ１７ａと、制御部１７ｂとを備えて構成されており、ＥＣＵ１８から出力される電流指令値ＩＦＣＣＭＤ、つまり燃料電池１１に対する発電指令に基づいて燃料電池１１からの出力電流Ｉｆｃを制御する。
図３に示すように、ＤＣ−ＤＣチョッパ１７ａでは、例えば制御部１７ｂからトランジスタＴＲのベースにパルス電流が供給されてトランジスタＴＲのオン／オフが制御されている。制御部１７ｂは、出力される電流が大きくなるとトランジスタＴＲのオフ状態が長くなるようにパルス電流のデユーティー（つまりオン／オフの比率）を変化させ、出力される電流を制限する。
なお、一次プリチャージ部１６と二次プリチャージ部１７との間にはダイオードが配置されており、蓄電装置１２から燃料電池１１への電流の逆流が防止されている。
【００１７】
なお、図１に示すように、ＰＤＵ１４に加えてエアーコンプレッサー１５の制御部２３は二次プリチャージ部１７を介して燃料電池１１と並列に接続されている。
さらに、燃料電池車両１の各種制御装置及び補機類を駆動する１２ボルトの補助バッテリ２４には、例えばＤＣ−ＤＣコンバータ２５が備えられており、ＤＣ−ＤＣコンバータ２５は、二次プリチャージ部１７を介して燃料電池１１から供給される直流電圧を降圧して補助バッテリ２４を充電する。
また、空調装置を駆動するモータ２６の制御装置２７は、二次プリチャージ部１７を介して燃料電池１１と並列に接続されており、燃料電池１１及び蓄電装置１２から出力される直流電力を交流電力に変換してモータ２６へ供給する。
【００１８】
ＥＣＵ１８は、例えばモータＥＣＵ３１と、燃料電池制御部３２と、蓄電装置制御部３３とを備えて構成されている。
モータＥＣＵ３１は、ＰＤＵ１４に具備されたＰＷＭインバータの電力変換動作を制御しており、スイッチング指令として例えばＵ相交流電圧指令値＊Ｖｕ及びＶ相交流電圧指令値＊Ｖｖ及びＷ相交流電圧指令値＊ＶｗをＰＤＵ１４に出力して、これらの各電圧指令値＊Ｖｕ，＊Ｖｖ，＊Ｖｗに応じたＵ相電流Ｉｕ及びＶ相電流Ｉｖ及びＷ相電流ＩｗをＰＤＵ１４から走行用モータ１１の各相へと出力させる。
このため、モータＥＣＵ３１には、例えば運転者によるアクセルペダルの踏み込み操作等に関するアクセル操作量θＴｈの信号と、走行用モータ１３に備えられた磁極位置−角速度検出器３５から出力される磁極位置（電気角）の信号と、ＰＤＵ１４から走行用モータ１１に供給される各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの信号と、直流成分とされるモータ電流Ｉｍｏｔｏｒの信号と、ＰＤＵ１４に供給される供給電圧Ｖｄｃ−ｉｎの信号とが入力されている。
【００１９】
燃料電池制御部３２は、例えばエアーコンプレッサー１５等の燃料電池駆動用補機類に対して駆動指令として回転数指令値Ｎを出力すると共に、一次及び二次プリチャージ部１６，１７の動作を制御しており、一次プリチャージ部１６の高圧開閉器１６ａ及び電流制限器１６ｂに具備された各リレーの接点の動作を制御し、さらに、二次プリチャージ部１７のＤＣ−ＤＣチョッパ１７ａに対してスイッチング指令として電流指令値ＩＦＣＣＭＤを出力し、ＤＣ−ＤＣチョッパ１７ａをチョッピング制御する。
このため、燃料電池制御部３２には、例えばモータＥＣＵ３１から出力される走行用モータ１３に対する出力要求値＊Ｐ及び走行用モータ１３からの出力値Ｐに関する信号と、制御部２３から出力されるエアーコンプレッサー１５を駆動するモータのモータ電流Ｉｓ／ｃの信号と、二次プリチャージ部１７から出力される燃料電池１１の出力電流Ｉｆｃ及び出力電圧Ｖｆｃの信号、及び、二次プリチャージ部１７のＤＣ−ＤＣチョッパ１７ａから出力される直流電圧Ｖｄｃ−ｏｕｔの信号と、一次プリチャージ部１６と二次プリチャージ部１７との間に配置された電流検出器３６から出力される電流値Ｉｏｕｔ−Ｔｏｔａｌの信号とが入力されている。
【００２０】
蓄電装置制御部３３は、例えば蓄電装置１２の残容量ＳＯＣを算出してモータＥＣＵ３１及び燃料電池制御部３２へ出力する。
このため、蓄電装置制御部３３には、蓄電装置１２から出力される蓄電装置１２の出力電流Ｉｓｔ及び端子間電圧Ｖｓｔ及び温度Ｔｓｔの信号が入力されている。
【００２１】
すなわち、図２に示すように、一次及び二次プリチャージ部１６，１７における電流制限の処理を制御するＥＣＵ１８には、蓄電装置１２の出力電流Ｉｓｔを検出する第１電流検出器４１からの信号と、蓄電装置１２の端子間電圧Ｖｓｔを検出する第１電圧検出器４２からの信号と、燃料電池１１の出力電流Ｉｆｃを検出する第２電流検出器４３からの信号と、燃料電池１１の出力電圧Ｖｆｃを検出する第２電圧検出器４４からの信号と、走行用モータ１３のモータ電圧ＶMOTを検出する第３電圧検出器４５からの信号とが入力されている。
【００２２】
本実施の形態による燃料電池車両の起動制御装置１０は上記構成を備えており、次に、この燃料電池車両の起動制御装置１０の動作、特に、燃料電池車両１の始動時における一次及び二次プリチャージ部１６，１７における電流制御の処理について添付図面を参照しながら説明する。
図４は燃料電池車両の起動制御装置１０の動作を示すフローチャートであり、図５は燃料電池１１の出力電圧Ｖｆｃ及び出力電流Ｉｆｃと、蓄電装置１２の端子間電圧Ｖｓｔと、高圧開閉器１６ａの接続フラグとの変化を示すグラフ図である。
【００２３】
例えば車両の始動時等においては、燃料電池１１と蓄電装置１２とＰＤＵ１４とは互いに切断状態とされており、出力電圧Ｖｆｃと端子間電圧Ｖｓｔとモータ電圧ＶMOTとは、例えば互いに異なる値を有している。
先ず、図４に示すステップＳ０１においては、一次プリチャージ部１６により電流制限の処理を行う。すなわち、高圧開閉器１６ａの各リレーの接点を解放すると共に、電流制限器１６ｂの各リレーの接点を作動させて、蓄電装置１２から出力される電流が抵抗器１６ｃを介して出力されるようにする。
【００２４】
次に、ステップＳ０２においては、モータ電圧ＶＭＯＴと端子間電圧Ｖｓｔとがほぼ平衡状態に到達した状態、つまりＶＭＯＴ≒Ｖｓｔとなった状態で、高圧開閉器１６ａの各リレーの接点を作動させる。
そして、ステップＳ０３においては、電流制限器１６ｂの各リレーの接点を解放する。これにより、蓄電装置１２から出力された電流は高圧開閉器１６ａを介して出力され、例えばＶＭＯＴ≒Ｖｓｔ≠Ｖｆｃとなる。
【００２５】
次に、ステップＳ０４においては、燃料電池１１を起動する。すなわち、燃料電池１１の空気極に加えて、例えば燃料電池１１への燃料供給用の圧力制御部２２に対する信号圧として空気を供給するエアーコンプレッサー１５を駆動する。
これにより、蓄電装置１２からエアーコンプレッサー１５を駆動するための電力が供給されて、蓄電装置１２のエネルギーが低下していく。
次に、ステップＳ０５においては、第１電圧検出器４２により蓄電装置１２の端子間電圧Ｖｓｔを検出すると共に、第２電圧検出器４４により燃料電池１１の出力電圧Ｖｆｃを検出する。
【００２６】
次に、ステップＳ０６においては、燃料電池１１の出力電圧Ｖｆｃから蓄電装置１２の端子間電圧Ｖｓｔを減算した値が、所定の電圧差ΔＶ以上か否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０７に進み、二次プリチャージ部１７においてＤＣ−ＤＣチョッパ１７ａから出力される電流を所定の電流値に制限して、ステップＳ０５以下の処理を行う。
【００２７】
一方、ステップＳ０６における判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０８に進み、過渡制限モードつまり二次プリチャージ部１７のＤＣ−ＤＣチョッパ１７ａから出力される電流を燃料電池１１に供給される水素ガス及び空気の量に応じた値に設定して、一連の処理を終了する。
【００２８】
すなわち、例えば図５に示すように、二次プリチャージ部１７のＤＣ−ＤＣチョッパ１７ａにより燃料電池１１の出力電流Ｉｆｃを制御する場合には、ＤＣ−ＤＣチョッパ１７ａに入力されるスイッチング指令のデューティー（つまりオン／オフの比率）を変化させることで、ＤＣ−ＤＣチョッパ１７ａをチョッピング制御し、燃料電池１１の出力電圧Ｖｆｃと、蓄電装置１２の端子間電圧Ｖｓｔとが平衡電圧（ＶＭＯＴ≒Ｖｓｔ≒Ｖｆｃ）に到達するまでに要する時間を調整することができる。
【００２９】
上述したように、本実施の形態による燃料電池車両の起動制御装置１０によれば、燃料電池１１の起動時において、先ず、蓄電装置１２の出力側に配置された一次プリチャージ部１６により、蓄電装置１２からの電流が抵抗器１６ｃを介して出力されるため、例えばＰＤＵ１４やエアーコンプレッサー１５の制御部２３やＤＣ−ＤＣコンバータ２５の入力側に具備されたコンデンサー（例えば図１に示す電解コンデンサー）に急激に大きな電流が流れる、いわゆる突入電流が発生することを防止することができる。
そして、例えばモータ電圧ＶMOT等の負荷側の電圧が蓄電装置１２の端子間電圧Ｖｓｔとほぼ等しくなった後には、二次プリチャージ部１７により燃料電池１１の出力電流Ｉｆｃを制限することで、例えばエアーコンプレッサー１５等の燃料電池駆動用補機類への電力供給によって端子間電圧Ｖｓｔが低下した蓄電装置１２に向かい、急激に大きな電流が流れることを防止して、蓄電装置１２の端子間電圧Ｖｓｔとの平衡電圧に移行する過程において、燃料電池１１の出力電圧Ｖｆｃが低下しすぎることを防止することができる。
【００３０】
しかも、二次プリチャージ部１７においてＤＣ−ＤＣチョッパ１７ａを用いることで、チョッピング動作の制御（チョッピング制御）用に入力されるパルス電流のデューティー（つまりオン／オフの比率）を変化させることで容易に出力電流Ｉｆｃを制御することができ、燃料電池１１の出力電圧Ｖｆｃが低下しすぎることを防止しながら、燃料電池１１の出力電圧Ｖｆｃ及び蓄電装置１２の端子間電圧Ｖｓｔが平衡電圧に到達するまでの時間を短縮することができる。
また、燃料電池１１の出力電圧Ｖｆｃ及び蓄電装置１２の端子間電圧Ｖｓｔの電圧差が大きな場合であっても、二次プリチャージ部１７としてＤＣ−ＤＣチョッパ１７ａにより電流制限を行うことで、一次プリチャージ部１６のような接点方式のスイッチ等により出力経路を切り替えて抵抗器１６ｃを介して電流を出力する場合に比べて、より一層、不具合が発生することを防止することができる。
【００３１】
なお、本実施の形態においては、一次プリチャージ部１６として例えばＤＣ−ＤＣチョッパからなるチョッパ方式の電流制限回路としたが、これに限定されず、例えばトランジスタ型の電流制限回路やデプレション型ＦＥＴ式電流制限回路等のその他の方式による電流制限回路であっても良い。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明の燃料電池車両の起動制御装置によれば、燃料電池の起動時に出力電流を制限する電流制限手段を備えたことで、燃料電池の端子間電圧が急激に低下することを防止することができる。
すなわち燃料電池の駆動用にエネルギーが消費されて端子間電圧が低下したキャパシタに対して、燃料電池から急激に大きな電流が流入することを防止することができる。そして、制限された出力電流により徐々にキャパシタが充電されながら、キャパシタの端子間電圧と燃料電池の端子間電圧とが互いに平衡電圧に移行するため、例えば燃料電池の端子間電圧が所定電圧を超えて低下しすぎることで、燃料電池の固体高分子電解質膜内の水素や水分が蒸発してしまったり、燃料電池の耐久性能が低下してしまうことを防止して、燃料電池の寿命の延命化に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る燃料電池車両の起動制御装置を備える燃料電池車両の構成図である。
【図２】 図１に示す燃料電池車両の起動制御装置の要部構成図である。
【図３】 図１に示すＤＣ−ＤＣチョッパの構成図である。
【図４】 図１に示す燃料電池車両の起動制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】 図１に示す燃料電池の出力電圧Ｖｆｃ及び出力電流Ｉｆｃと、蓄電装置の端子間電圧Ｖｓｔと、高圧開閉器の接続フラグとの変化を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１ 燃料電池車両
１０ 燃料電池車両の起動制御装置
１１ 燃料電池
１２ 蓄電装置
１５ エアーコンプレッサー（燃料電池駆動手段）
１７ 二次プリチャージ部（電流制限手段）
Claims (1)
- 負荷へ電力を供給する燃料電池と、前記負荷への電力供給を補助するキャパシタと、前記燃料電池へ反応ガスを供給して前記燃料電池を機能させる燃料電池駆動手段と、前記燃料電池の出力電流を制限する電流制限手段とを備えた燃料電池車両の起動制御装置において、
前記燃料電池の起動時に、前記キャパシタは前記燃料電池駆動手段へ電力を供給し、前記電流制限手段は前記燃料電池の出力電圧が、前記キャパシタの端子間電圧を超えて所定電圧に到達するまで電流出力を禁止し、
前記燃料電池の出力電圧が前記所定電圧以上に上昇後、前記燃料電池の出力電圧と前記キャパシタの端子間電圧とが平衡電圧に移行する過程において、前記電流制限手段は、前記燃料電池の出力電圧と前記キャパシタの端子間電圧との電圧差が所定電圧差に到達するまで前記出力電流を所定の電流値以下に制限することを特徴とする燃料電池車両の起動制御装置。
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