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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024121894
(43)【公開日】2024-09-09
(54)【発明の名称】車両システム
(51)【国際特許分類】
B60L 58/40 20190101AFI20240902BHJP
H01M 8/00 20160101ALI20240902BHJP
H01M 8/04858 20160101ALI20240902BHJP
H01M 8/04537 20160101ALI20240902BHJP
H01M 8/10 20160101ALN20240902BHJP
【ＦＩ】
B60L58/40
H01M8/00 A
H01M8/00 Z
H01M8/04858
H01M8/04537
H01M8/10 101
【審査請求】有
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023029115
(22)【出願日】2023-02-28
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2024-08-06
(71)【出願人】
【識別番号】000005326
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100154380
【弁理士】
【氏名又は名称】西村 隆一
(74)【代理人】
【識別番号】100081972
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 豊
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 健太
(72)【発明者】
【氏名】大島 智
(72)【発明者】
【氏名】清水 研一
(72)【発明者】
【氏名】安部 創
【テーマコード（参考）】
5H125
5H126
5H127
【Ｆターム（参考）】
5H125AA01
5H125AC07
5H125AC12
5H125BB00
5H125BC05
5H125BC11
5H125BD02
5H125CA08
5H125EE23
5H125EE36
5H126BB06
5H127AA06
5H127AB04
5H127AB29
5H127AC15
5H127BA02
5H127BA22
5H127BA28
5H127BA33
5H127BA59
5H127BB02
5H127BB12
5H127BB18
5H127BB34
5H127BB37
5H127CC07
5H127DB53
5H127DB99
5H127DC42
5H127DC44
5H127DC89
5H127DC96
5H127EE04
5H127FF04
(57)【要約】
【課題】燃料電池および蓄電装置を有する車両の電力制御を適切に行う。
【解決手段】モータ１２により駆動される車両に搭載される車両システム１０は、燃料電池１００と、充放電可能な蓄電装置４０と、燃料電池１００で発電された第１電力および蓄電装置４０に蓄電された第２電力の少なくとも一方の電力によりモータ１２を駆動して車両の走行制御を行う制御装置５０と、を備え、制御装置５０は、少なくとも燃料電池１００で発電される発電電圧の最大値よりも高い第１電圧を蓄電装置４０の電圧の最小値として設定し、蓄電装置４０の充放電制御を行う第１の制御モードと、最大値よりも低い第２電圧を蓄電装置４０の電圧の最小値として設定し、蓄電装置４０の充放電制御を行う第２の制御モードと、を切り換える。
【選択図】図１
【解決手段】モータ１２により駆動される車両に搭載される車両システム１０は、燃料電池１００と、充放電可能な蓄電装置４０と、燃料電池１００で発電された第１電力および蓄電装置４０に蓄電された第２電力の少なくとも一方の電力によりモータ１２を駆動して車両の走行制御を行う制御装置５０と、を備え、制御装置５０は、少なくとも燃料電池１００で発電される発電電圧の最大値よりも高い第１電圧を蓄電装置４０の電圧の最小値として設定し、蓄電装置４０の充放電制御を行う第１の制御モードと、最大値よりも低い第２電圧を蓄電装置４０の電圧の最小値として設定し、蓄電装置４０の充放電制御を行う第２の制御モードと、を切り換える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
モータにより駆動される車両に搭載される車両システムであって、
燃料電池と、充放電可能な蓄電装置と、前記燃料電池で発電された第１電力および前記蓄電装置に蓄電された第２電力の少なくとも一方の電力により前記モータを駆動して前記車両の走行制御を行う制御装置と、を備え、
前記制御装置は、少なくとも前記燃料電池で発電される発電電圧の最大値よりも高い第１電圧を前記蓄電装置の電圧の最小値として設定し、前記蓄電装置の充放電制御を行う第１の制御モードと、前記最大値よりも低い第２電圧を前記蓄電装置の電圧の最小値として設定し、前記蓄電装置の充放電制御を行う第２の制御モードと、を切り換えることを特徴とする車両システム。
燃料電池と、充放電可能な蓄電装置と、前記燃料電池で発電された第１電力および前記蓄電装置に蓄電された第２電力の少なくとも一方の電力により前記モータを駆動して前記車両の走行制御を行う制御装置と、を備え、
前記制御装置は、少なくとも前記燃料電池で発電される発電電圧の最大値よりも高い第１電圧を前記蓄電装置の電圧の最小値として設定し、前記蓄電装置の充放電制御を行う第１の制御モードと、前記最大値よりも低い第２電圧を前記蓄電装置の電圧の最小値として設定し、前記蓄電装置の充放電制御を行う第２の制御モードと、を切り換えることを特徴とする車両システム。
【請求項2】
請求項１に記載の車両システムにおいて、
前記制御装置は、前記第２電力のみを用いて前記車両を走行させる走行モードの場合に、前記第２の制御モードに切り換えることを特徴とする車両システム。
前記制御装置は、前記第２電力のみを用いて前記車両を走行させる走行モードの場合に、前記第２の制御モードに切り換えることを特徴とする車両システム。
【請求項3】
請求項１に記載の車両システムにおいて、
前記燃料電池は、前記燃料電池で発電された発電電圧が前記蓄電装置の電圧よりも低いと、前記発電電圧を昇圧させながら前記第１電力に基づく前記燃料電池の出力電流を制御する直流電圧変換型の出力電力制御部を含む、ことを特徴とする車両システム。
前記燃料電池は、前記燃料電池で発電された発電電圧が前記蓄電装置の電圧よりも低いと、前記発電電圧を昇圧させながら前記第１電力に基づく前記燃料電池の出力電流を制御する直流電圧変換型の出力電力制御部を含む、ことを特徴とする車両システム。
【請求項4】
請求項２に記載の車両システムにおいて、
前記制御装置は、
前記蓄電装置の電圧が前記第１電圧へ低下すると、前記蓄電装置に対し、前記第２電力に基づく出力電流を制限するとともに、前記出力電力制御部に対し、前記第１電力に基づく前記燃料電池の出力電流を増加させることを特徴とする車両システム。
前記制御装置は、
前記蓄電装置の電圧が前記第１電圧へ低下すると、前記蓄電装置に対し、前記第２電力に基づく出力電流を制限するとともに、前記出力電力制御部に対し、前記第１電力に基づく前記燃料電池の出力電流を増加させることを特徴とする車両システム。
【請求項5】
請求項１に記載の車両システムにおいて、
前記制御装置は、前記蓄電装置に対してエンドチャージを行って前記蓄電装置の電圧を所定値よりも高くすることを特徴とする車両システム。
前記制御装置は、前記蓄電装置に対してエンドチャージを行って前記蓄電装置の電圧を所定値よりも高くすることを特徴とする車両システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、モータにより駆動される車両に搭載される車両システムに関する。
【背景技術】
【0002】
燃料電池車等に搭載される車両システムが知られている（例えば特許文献１参照）。燃料電池車は、通常走行時に、燃料電池の出力電圧に基づく負荷給電ＦＣ電圧が二次電池の電圧よりも高くなるように設定され、燃料電池による電力がメインとして負荷モータへ供給される。そして、加速時等の最大出力走行時には、負荷給電ＦＣ電圧が二次電池の電圧と同じになるように設定され、燃料電池と二次電池の両方からの電力が負荷モータへ供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１１－３６１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、燃料電池車では、燃料電池および二次電池の両方から負荷モータへ電力を供給する場合の他に、二次電池からの電力のみを負荷モータへ供給したい場合が存在する。従来の技術では、３つの直流電圧変換器を用いて複雑な処理が行われている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一態様である車両システムは、モータにより駆動される車両に搭載される車両システムであって、燃料電池と、充放電可能な蓄電装置と、燃料電池で発電された第１電力および蓄電装置に蓄電された第２電力の少なくとも一方の電力によりモータを駆動して車両の走行制御を行う制御装置と、を備え、制御装置は、少なくとも燃料電池で発電される発電電圧の最大値よりも高い第１電圧を蓄電装置の電圧の最小値として設定し、蓄電装置の充放電制御を行う第１の制御モードと、最大値よりも低い第２電圧を蓄電装置の電圧の最小値として設定し、蓄電装置の充放電制御を行う第２の制御モードと、を切り換える。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、簡単な構成で、燃料電池および蓄電装置を有する車両の電力制御を適切に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本発明の実施形態に係る燃料電池車両の概略構成図。
【図4】モータに対する電力供給モードを決定する処理のフローチャート。
【図5A】第１の制御モードにおけるバッテリ電圧の一例を説明する模式図。
【図5B】第２の制御モードにおけるバッテリ電圧の一例を説明する模式図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
＜概要＞
発明の実施の形態に係る車両システムを搭載する燃料電池車両では、燃料電池（Fuel Cell：以降ＦＣと呼ぶことがある）で発電され出力される電力（ＦＣ電力）と、車両システムの二次電池に蓄電された電力（バッテリ電力）とのうち少なくとも一方を用いて、走行用のモータを駆動する。また、走行用のモータから回生時に発生する電力（回生電力）を車両システムの二次電池に蓄電する。
発明の実施の形態に係る車両システムを搭載する燃料電池車両では、燃料電池（Fuel Cell：以降ＦＣと呼ぶことがある）で発電され出力される電力（ＦＣ電力）と、車両システムの二次電池に蓄電された電力（バッテリ電力）とのうち少なくとも一方を用いて、走行用のモータを駆動する。また、走行用のモータから回生時に発生する電力（回生電力）を車両システムの二次電池に蓄電する。
【0009】
車両システムは、通常は第１の制御モードを設定して二次電池の充放電制御を行うことにより、ＦＣ電力およびバッテリ電力の両方を用いて走行用のモータを駆動し、燃料としての水素の消費を抑制する。車両システムは、例えば燃料電池の起動途中等、燃料電池による発電が不可能な状態では第２の制御モードを設定して二次電池の充放電制御を行うことにより、バッテリ電力のみを用いて走行用のモータを駆動する。このような車両システムの詳細について、以下に図面を参照して説明する。
【0010】
＜燃料電池車両＞
図１は、発明の実施の形態による車両システム１０の一例を示す概略構成図である。車両システム１０は、モータ１２により駆動される電動車両の一例としての燃料電池車両に搭載される。車両システム１０は、少なくとも走行用のモータ１２と、駆動輪１４と、ブレーキ装置１６と、車両センサ２０と、変換器３２と、バッテリシステム（蓄電装置）４０と、制御装置５０と、ＦＣユニット１００と、を備える。ＦＣユニット１００と変換器３２の間に、逆流防止のためダイオード１０２が配置されている。ダイオード１０２は、ＦＣユニット１００内に設けられてもよい。ブロック間を結ぶ実線は電気的接続を示し、制御装置５０とブロックを結ぶ破線は信号の向きを例示する。
図１は、発明の実施の形態による車両システム１０の一例を示す概略構成図である。車両システム１０は、モータ１２により駆動される電動車両の一例としての燃料電池車両に搭載される。車両システム１０は、少なくとも走行用のモータ１２と、駆動輪１４と、ブレーキ装置１６と、車両センサ２０と、変換器３２と、バッテリシステム（蓄電装置）４０と、制御装置５０と、ＦＣユニット１００と、を備える。ＦＣユニット１００と変換器３２の間に、逆流防止のためダイオード１０２が配置されている。ダイオード１０２は、ＦＣユニット１００内に設けられてもよい。ブロック間を結ぶ実線は電気的接続を示し、制御装置５０とブロックを結ぶ破線は信号の向きを例示する。
【0011】
＜モータ＞
モータ１２は、例えば、三相交流電動機である。モータ１２のロータは、駆動輪１４に連結される。モータ１２は、ＦＣユニット１００から出力されるＦＣ電力と、バッテリシステム４０に蓄電されたバッテリ電力とのうち少なくとも一方を用いて、駆動輪１４に駆動力を出力する（力行動作）。また、モータ１２は、燃料電池車両の減速時に燃料電池車両の運動エネルギーを用いて発電する（回生動作）。
モータ１２は、例えば、三相交流電動機である。モータ１２のロータは、駆動輪１４に連結される。モータ１２は、ＦＣユニット１００から出力されるＦＣ電力と、バッテリシステム４０に蓄電されたバッテリ電力とのうち少なくとも一方を用いて、駆動輪１４に駆動力を出力する（力行動作）。また、モータ１２は、燃料電池車両の減速時に燃料電池車両の運動エネルギーを用いて発電する（回生動作）。
【0012】
＜ブレーキ装置＞
ブレーキ装置１６は、一例として、ブレーキキャリパー、ブレーキキャリパーに油圧を伝達するシリンダ、およびシリンダに油圧を発生させる電動モータ（いずれも図示省略）を備える。ブレーキ装置１６は、ブレーキペダルの操作によって発生した油圧を、マスターシリンダを介してシリンダに伝達する機構をバックアップとして備えてよい。
なお、ブレーキ装置１６は、上述した構成に限らず、マスターシリンダの油圧をシリンダに伝達する電子制御式油圧ブレーキ装置であってもよい。
ブレーキ装置１６は、一例として、ブレーキキャリパー、ブレーキキャリパーに油圧を伝達するシリンダ、およびシリンダに油圧を発生させる電動モータ（いずれも図示省略）を備える。ブレーキ装置１６は、ブレーキペダルの操作によって発生した油圧を、マスターシリンダを介してシリンダに伝達する機構をバックアップとして備えてよい。
なお、ブレーキ装置１６は、上述した構成に限らず、マスターシリンダの油圧をシリンダに伝達する電子制御式油圧ブレーキ装置であってもよい。
【0013】
＜車両センサ＞
車両センサ２０は、一例として、アクセル開度センサ、車速センサ、およびブレーキ踏量センサ（いずれも図示省略）を備える。
アクセル開度センサは、運転者による加速指示を受け付ける操作子の一例であるアクセルペダルに取り付けられ、アクセルペダルの操作量を検出し、アクセル開度として制御装置５０に出力する。
車速センサは、例えば、各車輪に取り付けられた車輪速センサおよび速度計算機（いずれも図示省略）を備え、車輪速センサにより検出された車輪速を統合して燃料電池車両の速度（車速）を導出し、制御装置５０に出力する。
ブレーキ踏量センサは、ブレーキペダルに取り付けられ、ブレーキペダルの操作量を検出し、ブレーキ踏量として制御装置５０に出力する。
車両センサ２０は、一例として、アクセル開度センサ、車速センサ、およびブレーキ踏量センサ（いずれも図示省略）を備える。
アクセル開度センサは、運転者による加速指示を受け付ける操作子の一例であるアクセルペダルに取り付けられ、アクセルペダルの操作量を検出し、アクセル開度として制御装置５０に出力する。
車速センサは、例えば、各車輪に取り付けられた車輪速センサおよび速度計算機（いずれも図示省略）を備え、車輪速センサにより検出された車輪速を統合して燃料電池車両の速度（車速）を導出し、制御装置５０に出力する。
ブレーキ踏量センサは、ブレーキペダルに取り付けられ、ブレーキペダルの操作量を検出し、ブレーキ踏量として制御装置５０に出力する。
【0014】
＜変換器＞
変換器３２は、例えば、双方向の直流電圧／交流電圧変換器である。変換器３２の直流側端子は、直流リンクＤＬに接続されている。直流リンクＤＬには、バッテリシステム４０が接続されている。また直流リンクＤＬには、ダイオード１０２を介してＦＣユニット１００が接続されている。
変換器３２は、直流電圧を三相交流電圧に変換してモータ１２に供給する。また、変換器３２は、モータ１２の回生動作により発電された交流電圧を直流電圧に変換して直流リンクＤＬに出力する。回生動作により得られる電圧を回生電圧と呼んでもよい。
変換器３２は、例えば、双方向の直流電圧／交流電圧変換器である。変換器３２の直流側端子は、直流リンクＤＬに接続されている。直流リンクＤＬには、バッテリシステム４０が接続されている。また直流リンクＤＬには、ダイオード１０２を介してＦＣユニット１００が接続されている。
変換器３２は、直流電圧を三相交流電圧に変換してモータ１２に供給する。また、変換器３２は、モータ１２の回生動作により発電された交流電圧を直流電圧に変換して直流リンクＤＬに出力する。回生動作により得られる電圧を回生電圧と呼んでもよい。
【0015】
バッテリシステム４０から供給される直流電圧は、直流リンクＤＬに出力される。
また、ＦＣユニット１００からダイオード１０２を介して出力された直流電圧は、直流リンクＤＬに出力される。ＦＣユニット１００から供給される直流電圧をＦＣ電圧と呼んでもよい。
また、ＦＣユニット１００からダイオード１０２を介して出力された直流電圧は、直流リンクＤＬに出力される。ＦＣユニット１００から供給される直流電圧をＦＣ電圧と呼んでもよい。
【0016】
＜バッテリシステム＞
バッテリシステム４０は、一例として、バッテリ４２と、バッテリセンサ４４と、温度調節部４６と、ＳＯＣ算出部４８と、を備える。
バッテリシステム４０は、一例として、バッテリ４２と、バッテリセンサ４４と、温度調節部４６と、ＳＯＣ算出部４８と、を備える。
【0017】
バッテリ４２は、例えば、リチウムイオン電池等の二次電池である。バッテリ４２は、一例として、モータ１２の回生動作により得られた回生電力またはＦＣユニット１００の発電動作により得られたＦＣ電力を蓄電（充電）し、燃料電池車両の走行、および後述する補機群を作動させるために放電を行う。
【0018】
バッテリセンサ４４は、一例として、電流センサ、電圧センサ、および温度センサ等（いずれも図示省略）を備える。電流センサ、電圧センサ、および温度センサは、それぞれバッテリ４２の電流値、電圧値、および温度を検出する。バッテリセンサ４４は、検出した電流値、電圧値、および温度等を示す信号を制御装置５０に出力する。
【0019】
温度調節部４６は、図３を参照して後述する加温部４６２および冷却部４６４を含む。温度調節部４６は、例えば、バッテリ４２から供給される電力を用いてバッテリ４２を加熱または冷却する。温度調節部４６は、一例として、バッテリセンサ４４により検出されるバッテリ４２の温度が所定温度範囲に収まるように、不図示のバッテリＥＣＵ（Electronic Control Unit）によって制御される。
【0020】
ＳＯＣ算出部４８は、バッテリセンサ４４の出力に基づいて、バッテリ４２のＳＯＣ（State Of Charge；以下、バッテリ充電率という）を算出する。ＳＯＣ算出部４８は、算出したＳＯＣを示す信号を、制御装置５０に出力する。
【0021】
＜ＦＣユニット＞
ＦＣユニット１００は、燃料電池を含む。燃料電池は、燃料ガスに燃料として含まれる水素と、空気に酸化剤として含まれる酸素とが反応することによって発電する。実施の形態では、ＦＣユニット１００からのＦＣ電力が、上記直流リンクＤＬに出力される。これにより、ＦＣユニット１００からのＦＣ電力が、変換器３２を介してモータ１２に供給されたり、バッテリシステム４０に供給されたりする。バッテリシステム４０に供給されたＦＣ電力は、バッテリ４２に蓄電される。なお、ＦＣユニット１００の構成については図２を参照して後述する。
ＦＣユニット１００は、燃料電池を含む。燃料電池は、燃料ガスに燃料として含まれる水素と、空気に酸化剤として含まれる酸素とが反応することによって発電する。実施の形態では、ＦＣユニット１００からのＦＣ電力が、上記直流リンクＤＬに出力される。これにより、ＦＣユニット１００からのＦＣ電力が、変換器３２を介してモータ１２に供給されたり、バッテリシステム４０に供給されたりする。バッテリシステム４０に供給されたＦＣ電力は、バッテリ４２に蓄電される。なお、ＦＣユニット１００の構成については図２を参照して後述する。
【0022】
＜制御装置＞
制御装置５０は、マイクロコンピュータを含み、必要に応じて、タイマ回路、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等の入出力インタフェースを有する。なお、制御装置５０は、１つの制御部のみから構成されるものに限らず、モータ１２、ＦＣユニット１００、およびバッテリシステム４０等に含まれる複数の制御部から構成してもよい。
制御装置５０は、マイクロコンピュータを含み、必要に応じて、タイマ回路、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等の入出力インタフェースを有する。なお、制御装置５０は、１つの制御部のみから構成されるものに限らず、モータ１２、ＦＣユニット１００、およびバッテリシステム４０等に含まれる複数の制御部から構成してもよい。
【0023】
制御装置５０は、ＦＣユニット１００の状態、バッテリ４２の状態、およびモータ１２の状態の他、不図示の各種スイッチおよび各種センサ等からの入力（負荷要求）に基づき決定した燃料電池車両全体として車両システム１０に要求される負荷から、ＦＣユニット１００が負担すべき負荷と、バッテリシステム４０が負担すべき負荷と、回生電源としてモータ１２が負担すべき負荷との配分（分担）を調停しながら決定し、モータ１２、変換器３２、ＦＣユニット１００、およびバッテリシステム４０に指令を送出する。
【0024】
上記制御装置５０は、一例として、モータ制御部５２と、ブレーキ制御部５４と、電力制御部５６とを備える。上述したように、モータ制御部５２、ブレーキ制御部５４、および電力制御部５６は、それぞれ別体の制御部（例えば、モータＥＣＵ、ブレーキＥＣＵ、バッテリＥＣＵ等）に置き換えてもよい。
【0025】
モータ制御部５２は、一例として、車両センサ２０の出力に基づいてモータ１２に要求される駆動力を算出し、算出した駆動力を出力させるようにモータ１２を制御する。
【0026】
ブレーキ制御部５４は、一例として、車両センサ２０の出力に基づいてブレーキ装置１６に要求される制動力を算出し、算出した制動力を出力させるようにブレーキ装置１６を制御する。
【0027】
電力制御部５６は、一例として、車両センサ２０の出力に基づいてバッテリシステム４０およびＦＣユニット１００に要求される総要求電力を算出する。電力制御部５６は、例えば、アクセル開度と車速とに基づいてモータ１２が出力すべきトルクを算出し、トルクとモータ１２の回転数から求められる駆動軸要求電力と、後述する補機等が要求する電力とを合計して総要求電力を算出する。
【0028】
また、電力制御部５６は、バッテリ４２のＳＯＣに基づいてバッテリ４２の充放電要求電力を算出する。そして、電力制御部５６は、上記総要求電力からバッテリ４２の充放電要求電力を減算（放電側を正とする）し、ＦＣユニット１００に要求されるＦＣ要求電力を算出し、算出したＦＣ要求電力に相当する電力をＦＣユニット１００に発電させる。
【0029】
さらにまた、電力制御部５６は、バッテリシステム４０の充放電制御として、第１の制御モードと第２の制御モードとの切り換えを行う。電力制御部５６は、通常は第１の制御モードに切り換え、バッテリ電力のみを用いて燃料電池車両を走行させる走行モード（ＥＶ退避モードと呼んでもよい）の場合に第２の制御モードへ切り換える。
【0030】
第１の制御モードは、少なくとも、ＦＣユニット１００のＦＣスタック１１０から出力される発電電圧（Ｖ１とする）の最大値ＦＨよりも高い第１電圧Ｌ１をバッテリシステム４０の電圧の最小値として設定し、第１電圧Ｌ１から、あらかじめ定めた電圧の最大値Ｈまでの範囲にバッテリ電圧を収めるように制御するモードである。バッテリ電圧がＦＣスタック１１０から出力される発電電圧Ｖ１より低下することがないので、後述するＦＣＶＣＵ１４４によるＦＣ電流の制御が適切に行われる。
【0031】
また、第２の制御モードは、上記最大値ＦＨよりも低い第２電圧Ｌ２をバッテリシステム４０の電圧の最小値として設定し、第２電圧Ｌ２から上記最大値Ｈまでの範囲にバッテリ電圧を収めるように制御するモードである。ＦＣスタック１１０の発電が行われていないＥＶ退避モードにおいて第２の制御モードへ切り換えることにより、バッテリ電圧が上記第１電圧Ｌ１よりも低い上記第２電圧Ｌ２へ低下するまでバッテリ電力を使うことができる。これにより、バッテリシステム４０の電圧の最小値を第１電圧Ｌ１に設定し続ける場合と比べて、燃料電池車両をより長く走行させることが可能になる。
【0032】
電力制御部５６は、上述した第１または第２の制御モードにおいて、バッテリ電圧がそれぞれの制御モードの最小値まで低下すると、バッテリシステム４０から出力する電流を小さくするように制限してバッテリ電圧のさらなる低下を抑制するようにバッテリシステム４０に指令を送出する。
【0033】
電力制御部５６はさらに、第１の制御モードの場合には、バッテリシステム４０から出力する電流を制限した分、ＦＣユニット１００から出力される電流を増やすようにＦＣユニット１００に指令を送出する。このように構成したので、バッテリシステム４０の出力電力の抑制分に相当する電力を、ＦＣユニット１００で発電させ出力させることができる。
【0034】
電力制御部５６は、第２の制御モードの場合には、例えば、バッテリ４２のセルを保護する観点からバッテリシステム４０からの出力を遮断するように、バッテリシステム４０に指令を送出する。このように構成したので、バッテリシステム４０の過放電を防止することができる。
【0035】
＜ＦＣユニットの構成＞
図２は、ＦＣユニット１００および関連機器の一例を示す概略構成図である。ＦＣユニット１００は、一例として、ＦＣスタック１１０と、インテーク１１２と、エアポンプ１１４と、加湿器１１８と、気液分離器１２０と、水素タンク１２６と、水素循環部１３０と、気液分離器１３２と、温度センサ１４０と、コンタクタ１４２と、ＦＣＶＣＵ（Fuel Cell Voltage Control Unit）１４４と、ＦＣ制御部１４６とを備える。
また、ＦＣユニット１００はＦＣ冷却装置３６と接続され、ＦＣ冷却装置３６は空調装置３８と接続されている。
図２は、ＦＣユニット１００および関連機器の一例を示す概略構成図である。ＦＣユニット１００は、一例として、ＦＣスタック１１０と、インテーク１１２と、エアポンプ１１４と、加湿器１１８と、気液分離器１２０と、水素タンク１２６と、水素循環部１３０と、気液分離器１３２と、温度センサ１４０と、コンタクタ１４２と、ＦＣＶＣＵ（Fuel Cell Voltage Control Unit）１４４と、ＦＣ制御部１４６とを備える。
また、ＦＣユニット１００はＦＣ冷却装置３６と接続され、ＦＣ冷却装置３６は空調装置３８と接続されている。
【0036】
ＦＣスタック１１０は、複数の燃料電池セルが積層された積層体（図示省略）と、この積層体を積層方向の両側から挟み込む一対のエンドプレート（図示省略）と、を備える。
燃料電池セルは、膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）と、この膜電極接合体を接合方向の両側から挟み込む一対のセパレータと、を備える。
燃料電池セルは、膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）と、この膜電極接合体を接合方向の両側から挟み込む一対のセパレータと、を備える。
【0037】
膜電極接合体は、アノード触媒およびガス拡散層からなるアノード１１０Ｘと、カソード触媒およびガス拡散層からなるカソード１１０Ｙと、アノード１１０Ｘおよびカソード１１０Ｙによって厚さ方向の両側から挟み込まれた陽イオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜１１０Ｚと、を備える。
【0038】
アノード１１０Ｘには、燃料として水素を含む燃料ガスが水素タンク１２６から供給され、カソード１１０Ｙには、酸化剤として酸素を含む酸化剤ガス（反応ガス）である空気がエアポンプ１１４から供給される。
【0039】
アノード１１０Ｘに供給された水素は、アノード触媒上で触媒反応によりイオン化され、水素イオンは、適度に加湿された固体高分子電解質膜１１０Ｚを介してカソード１１０Ｙへと移動する。水素イオンの移動に伴って発生する電子は、直流電流として外部回路（ＦＣＶＣＵ１４４等）に取り出し可能である。
【0040】
アノード１１０Ｘからカソード１１０Ｙのカソード触媒上へと移動した水素イオンは、カソード１１０Ｙに供給された酸素と、カソード触媒上の電子と反応して、水を生成する。
エアポンプ１１４は、ＦＣ制御部１４６により駆動制御されるモータ等を備え、このモータの駆動力によってインテーク１１２を介して外部から空気を取り込んで圧縮する。圧縮後の空気は、不図示の入口弁を介して加湿器１１８へ送られる。入口弁は、ＦＣ制御部１４６によって開閉制御される。
エアポンプ１１４は、ＦＣ制御部１４６により駆動制御されるモータ等を備え、このモータの駆動力によってインテーク１１２を介して外部から空気を取り込んで圧縮する。圧縮後の空気は、不図示の入口弁を介して加湿器１１８へ送られる。入口弁は、ＦＣ制御部１４６によって開閉制御される。
【0041】
加湿器１１８は、エアポンプ１１４で圧縮された空気を加湿する。より詳細には、加湿器１１８は、例えば中空糸膜等の水透過膜を備え、エアポンプ１１４からの空気を、水透過膜を介して接触させることで水分を空気に添加する。加湿された空気は、カソード供給口１１０ａからカソード１１０Ｙに供給される。
【0042】
気液分離器１２０は、カソード１１０Ｙで消費されることなくカソード排出口１１０ｂから排出されたカソード排ガスと液水とを分離する。気液分離器１２０により液水から分離されたカソード排ガスは、一部が加湿器１１８により加湿された空気と混合され、カソード供給口１１０ａへ再循環可能に構成されている。
また、気液分離器１２０によりカソード排ガスから分離された液水は、カソード排出口１１０ｂから排出されたカソード排ガスと混合され、希釈器１２２を介して大気中に排出される。
また、気液分離器１２０によりカソード排ガスから分離された液水は、カソード排出口１１０ｂから排出されたカソード排ガスと混合され、希釈器１２２を介して大気中に排出される。
【0043】
水素タンク１２６は、水素を圧縮した状態で貯留する。貯留された水素は、不図示の供給弁を介して水素循環部１３０へ送られる。供給弁は、ＦＣ制御部１４６によって開閉制御される。
【0044】
水素循環部１３０は、水素タンク１２６からの水素をアノード供給口１１０ｃからアノード１１０Ｘに供給する。また、水素循環部１３０は、アノード１１０Ｘで消費されることなくアノード排出口１１０ｄから排出され、気液分離器１３２により分離されたアノード排ガスを、水素タンク１２６からの水素と混合してアノード供給口１１０ｃへ再循環させる。
【0045】
気液分離器１３２は、アノード排出口１１０ｄから排出されたアノード排ガスと液水とを分離する。気液分離器１３２によりアノード排ガスから分離された液水は、カソード排出口１１０ｂから排出されたカソード排ガスと混合され、希釈器１２２を介して大気中に排出される。
【0046】
温度センサ１４０は、ＦＣスタック１１０のアノード１１０Ｘおよびカソード１１０Ｙの温度を検出し、検出信号をＦＣ制御部１４６に出力する。
【0047】
コンタクタ１４２は、ＦＣスタック１１０のアノード１１０Ｘおよびカソード１１０Ｙと、ＦＣＶＣＵ１４４との間に設けられている。コンタクタ１４２は、ＦＣ制御部１４６からの制御信号に基づいて、ＦＣスタック１１０とＦＣＶＣＵ１４４との間を電気的に接続、または遮断する。
【0048】
ＦＣＶＣＵ１４４は、コンタクタ１４２と、電気負荷が接続される出力端子１４８との間に配置されている。ＦＣＶＣＵ１４４は、昇圧型の直流電圧変換器を有しており、ＦＣスタック１１０から出力された発電電圧Ｖ１をＦＣＶＣＵ１４４内で目標電圧（Ｖ３とする）へ昇圧させながら、出力端子１４８から出力するＦＣ電流を制御する。例えば、出力端子１４８の電圧（Ｖ２とする）よりも高い目標電圧Ｖ３を設定することにより、目標電圧Ｖ３と電圧Ｖ２との電圧差に応じてＦＣ電流を変化させる。
目標電圧Ｖ３は、制御装置５０（電力制御部５６）からの指令に基づいてＦＣ制御部１４６が決定する。このように、ＦＣスタック１１０から出力された発電電圧Ｖ１が目標電圧Ｖ３に昇圧され、目標電圧Ｖ３と出力端子１４８の電圧Ｖ２との電圧差に応じたＦＣ電流が出力端子１４８から出力される。出力端子１４８は正極および負極を含む。
なお、実施の形態では、ＦＣスタック１１０から出力され得る発電電圧Ｖ１の最大値ＦＨよりも、上述した第１電圧Ｌ１（第１の制御モードにおけるバッテリシステム４０の電圧の最小値）の方が高い。また、上記最大値ＦＨよりも、上述した第２電圧Ｌ２（第２の制御モードにおけるバッテリシステム４０の電圧の最小値）の方が低い。
目標電圧Ｖ３は、制御装置５０（電力制御部５６）からの指令に基づいてＦＣ制御部１４６が決定する。このように、ＦＣスタック１１０から出力された発電電圧Ｖ１が目標電圧Ｖ３に昇圧され、目標電圧Ｖ３と出力端子１４８の電圧Ｖ２との電圧差に応じたＦＣ電流が出力端子１４８から出力される。出力端子１４８は正極および負極を含む。
なお、実施の形態では、ＦＣスタック１１０から出力され得る発電電圧Ｖ１の最大値ＦＨよりも、上述した第１電圧Ｌ１（第１の制御モードにおけるバッテリシステム４０の電圧の最小値）の方が高い。また、上記最大値ＦＨよりも、上述した第２電圧Ｌ２（第２の制御モードにおけるバッテリシステム４０の電圧の最小値）の方が低い。
【0049】
＜ＦＣ冷却装置＞
ＦＣ冷却装置３６は、後述する第１補機として機能する。ＦＣ冷却装置３６は、冷却水をＦＣユニット１００に循環させることで、ＦＣユニット１００を冷却する。ＦＣ冷却装置３６は、イオン交換装置等（図示省略）により冷却水中のイオンを除去して絶縁性を高めたクーラント液を冷却水として使用する。
ＦＣ冷却装置３６は、後述する第１補機として機能する。ＦＣ冷却装置３６は、冷却水をＦＣユニット１００に循環させることで、ＦＣユニット１００を冷却する。ＦＣ冷却装置３６は、イオン交換装置等（図示省略）により冷却水中のイオンを除去して絶縁性を高めたクーラント液を冷却水として使用する。
【0050】
電動ウォーターポンプ１３６は、第２の分岐制御弁Ｖ３６２を介してＦＣユニット１００へ冷却水を送り出す。ＦＣユニット１００の発熱によりＦＣユニット１００内で昇温された冷却水は、第１の分岐制御弁Ｖ３６１を介してラジエータ１３４に送られる。ラジエータ１３４は、ＦＣユニット１００で昇温された冷却水を冷やす。
【0051】
ＦＣ冷却装置３６は、ラジエータ１３４の上流側と下流側とを接続するバイパス流路を有する。制御装置５０が、電動制御される第１の分岐制御弁Ｖ３６１をバイパス流路側に開くと、冷却水の一部（または全部）がバイパス流路を介して電動ウォーターポンプ１３６側へ送られる。バイパスされた冷却水は、ラジエータ１３４で冷やされた冷却水と合流して電動ウォーターポンプ１３６へ送られる。
【0052】
制御装置５０は、例えばＦＣユニット１００の温度が所定値よりも低い場合、第１の分岐制御弁Ｖ３６１をバイパス流路側に開く。これにより、第１の分岐制御弁Ｖ３６１を開かない場合と比べてラジエータ１３４による冷却水の冷却が抑えられ、ＦＣユニット１００の暖機が行われる。
【0053】
また、実施の形態では、ラジエータ１３４で冷やした冷却水を、空調装置３８で加熱することが可能に構成される。より詳しくは、制御装置５０が電動制御される第２の分岐制御弁Ｖ３６２を空調装置３８側に開くと、冷却水の一部（または全部）が空調装置３８へ送られる。空調装置３８で加熱された冷却水が空調装置３８から戻ると、ＦＣ冷却装置３６の冷却水と合流して電動ウォーターポンプ１３６へ送られる。これにより、空調装置３８で発生した熱を、ＦＣ冷却装置３６のラジエータ１３４で廃熱することが可能になる。
なお、ＦＣ冷却装置３６の冷却水と、空調装置３８を循環する温水とは同じクーラント液を用いる。
なお、ＦＣ冷却装置３６の冷却水と、空調装置３８を循環する温水とは同じクーラント液を用いる。
【0054】
制御装置５０はさらに、例えば、空調装置３８の設定が暖房にされている場合、ＦＣ冷却装置３６の冷却水の温度が所定値以上の状態で、第２の分岐制御弁Ｖ３６２を空調装置３８側に開く。これにより、ＦＣユニット１００で発生した熱を、空調装置３８において車室内に供給する暖気の昇温に用いることが可能になる。
【0055】
＜電力系のブロックの説明＞
図３は、燃料電池車両の電力系のブロック図である。上述したように、車両システム１０は、ＦＣユニット１００で発電され出力されるＦＣ電力と、バッテリシステム４０に蓄電されたバッテリ電力とのうち少なくとも一方を用いてモータ１２を駆動する。また、モータ１２から回生時に発生する回生電力をバッテリシステム４０に蓄電する。そして、バッテリシステム４０のＳＯＣが所定値に達する（換言すると、空き容量が不足と判定される）と、補機と称する電動の機器を作動させて電力の余剰分を消費させる。
図３は、燃料電池車両の電力系のブロック図である。上述したように、車両システム１０は、ＦＣユニット１００で発電され出力されるＦＣ電力と、バッテリシステム４０に蓄電されたバッテリ電力とのうち少なくとも一方を用いてモータ１２を駆動する。また、モータ１２から回生時に発生する回生電力をバッテリシステム４０に蓄電する。そして、バッテリシステム４０のＳＯＣが所定値に達する（換言すると、空き容量が不足と判定される）と、補機と称する電動の機器を作動させて電力の余剰分を消費させる。
【0056】
実施の形態における補機は、バッテリシステム４０の温度調節部４６、ＦＣ冷却装置３６、空調装置３８、アクセサリ２６および制御装置５０を含む。
ＦＣ電力および回生電力は、補機としてのバッテリシステム４０の温度調節部４６、ＦＣ冷却装置３６および空調装置３８に供給されるとともに、ダウンバータ２４を介してアクセサリ２６および制御装置５０にも供給される。
ダウンバータ２４は、例えば降圧型の直流電圧変換器により構成され、ＦＣ電圧、バッテリ電圧および回生電圧を、アクセサリ２６および制御装置５０で必要とされる電圧に変換する。アクセサリ２６は、例えば、燃料電池車両の走行に直接影響のない電装品の総称である。
ＦＣ電力および回生電力は、補機としてのバッテリシステム４０の温度調節部４６、ＦＣ冷却装置３６および空調装置３８に供給されるとともに、ダウンバータ２４を介してアクセサリ２６および制御装置５０にも供給される。
ダウンバータ２４は、例えば降圧型の直流電圧変換器により構成され、ＦＣ電圧、バッテリ電圧および回生電圧を、アクセサリ２６および制御装置５０で必要とされる電圧に変換する。アクセサリ２６は、例えば、燃料電池車両の走行に直接影響のない電装品の総称である。
【0057】
以上説明したように、車両システム１０は、ＦＣユニット１００から供給されるＦＣ電力と、バッテリシステム４０から供給されるバッテリ電力と、モータ１２から供給される回生電力と、の供給先を制御装置５０により制御する。
また、第１の制御モードと第２の制御モードとの間で、バッテリシステム４０の電圧範囲を規定する電圧の最小値を異ならせることにより、第１の制御モードではＦＣＶＣＵ１４４によるＦＣ電流の制御を適切に行うことを可能にするとともに、第２の制御モードではバッテリ電力のみを用いて燃料電池車両をより長く走行させることを可能にする。
また、第１の制御モードと第２の制御モードとの間で、バッテリシステム４０の電圧範囲を規定する電圧の最小値を異ならせることにより、第１の制御モードではＦＣＶＣＵ１４４によるＦＣ電流の制御を適切に行うことを可能にするとともに、第２の制御モードではバッテリ電力のみを用いて燃料電池車両をより長く走行させることを可能にする。
【0058】
＜フローチャートの説明＞
制御装置５０が第１および第２の制御モードを切り換える処理の一例について、図４のフローチャートを参照して説明する。制御装置５０は、一例として、燃料電池車両のパワースイッチがオン操作されると、図４による処理を繰り返し実行する。
制御装置５０が第１および第２の制御モードを切り換える処理の一例について、図４のフローチャートを参照して説明する。制御装置５０は、一例として、燃料電池車両のパワースイッチがオン操作されると、図４による処理を繰り返し実行する。
【0059】
ステップＳ１０において、制御装置５０は、第１の制御モードが適切か否かを判定する。制御装置５０は、例えば、ＦＣユニット１００が発電中である場合、かつ、運転者の操作によりＥＶ退避モードに設定されていない場合に、ステップＳ１０を肯定判定してステップＳ２０へ進む。制御装置５０は、例えば、ＦＣユニット１００が発電準備中である場合、あるいは、運転者の操作によりＥＶ退避モードに設定されている場合に、ステップＳ１０を否定判定してステップＳ３０へ進む。
【0060】
ステップＳ１０を肯定判定するのは、第１の制御モードが適切な場合である。ステップＳ２０において、制御装置５０は、ＦＣユニット１００のＦＣスタック１１０から出力される発電電圧Ｖ１の最大値ＦＨよりも高い第１電圧Ｌ１を、バッテリシステム４０の電圧の最小値として設定して図４による処理を終了する。
【0061】
図５Ａは、第１の制御モードにおけるバッテリ電圧の一例を説明する模式図である。横軸はパワースイッチがオン操作された後の経過時間を示し、縦軸は電圧を示す。バッテリシステム４０は、バッテリ電圧を所定の電圧範囲（第１電圧Ｌ１から最大値Ｈまで）に収めるように充放電が制御される。第１電圧Ｌ１は、ＦＣスタック１１０から出力される発電電圧Ｖ１の最大値ＦＨに、所定のマージンＧを加えた値である。
【0062】
例えば、ユーザーからの出力要求が一定の場合において、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、バッテリシステム４０のバッテリ電圧が放電により徐々に低下する。時刻ｔ２においてバッテリ電圧が第１電圧Ｌ１まで低下すると、バッテリシステム４０から出力する電流を小さくするように制限してバッテリ電圧の低下を抑制する。第１の制御モードでは、バッテリシステム４０から出力するバッテリ電力の制限に加えて、ＦＣユニット１００から出力するＦＣ電流を増加させる。ＦＣ電流の増加分は、バッテリシステム４０の出力電流を制限した分に対応する。このように、総要求電力がバッテリシステム４０およびＦＣユニット１００により賄われる。
【0063】
時刻ｔ３において総要求電力が減少すると、ＦＣユニット１００から出力するＦＣ電流が減少し、ＦＣスタック１１０から出力される発電電圧Ｖ１が上昇する。時刻ｔ４において、総要求電力がバッテリシステム４０の充電が可能になるまで減少し、バッテリ電圧が徐々に上昇を始めると、バッテリシステム４０に対する出力電流の制限を解除する。また、バッテリシステム４０の出力電流の制限に対応させたＦＣ電流の増加を終了させる。
【0064】
上述したステップＳ１０を否定判定するのは、第２の制御モードが適切な場合である。ステップＳ３０において、制御装置５０は、ＦＣユニット１００のＦＣスタック１１０から出力される発電電圧Ｖ１の最大値ＦＨよりも低い第２電圧Ｌ２を、バッテリシステム４０の電圧の最小値として設定して図４による処理を終了する。
【0065】
図５Ｂは、第２の制御モードにおけるバッテリ電圧の一例を説明する模式図である。横軸はパワースイッチがオン操作された後の経過時間を示し、縦軸は電圧を示す。バッテリシステム４０は、バッテリ電圧を所定の電圧範囲（第２電圧Ｌ２から最大値Ｈまで）に収めるように充放電が制御される。
【0066】
時刻ｔ１´から時刻ｔ２´までの間、バッテリシステム４０のバッテリ電圧が放電により徐々に低下する。時刻ｔ２´においてバッテリ電圧が第２電圧Ｌ２まで低下すると、バッテリシステム４０からの出力が遮断される。このように、バッテリシステム４０の過放電が防止される。
【0067】
上述した車両システム１０において、燃料電池車両のパワースイッチがオフ操作された場合に、制御装置５０は、第１の制御モードであるか第２の制御モードであるかにかかわらず、バッテリシステム４０に対してエンドチャージを行ってバッテリシステム４０のＳＯＣを所定値よりも高くするように構成してもよい。次回の起動時に備えてバッテリ電圧を高めておくためである。
【0068】
以上説明した実施の形態によれば、以下のような作用効果を奏する。
（１）モータ１２により駆動される車両に搭載される車両システム１０は、燃料電池としてのＦＣユニット１００と、充放電可能な蓄電装置としてのバッテリシステム４０と、ＦＣユニット１００で発電された第１電力としてのＦＣ電力、およびバッテリシステム４０に蓄電された第２電力としてのバッテリ電力の少なくとも一方の電力によりモータ１２を駆動して車両の走行制御を行う制御装置５０と、を備え、制御装置５０は、少なくともＦＣユニット１００で発電される発電電圧Ｖ１の最大値ＦＨよりも高い第１電圧Ｌ１をバッテリシステム４０の電圧の最小値として設定し、バッテリシステム４０の充放電制御を行う第１の制御モードと、最大値ＦＨよりも低い第２電圧Ｌ２をバッテリシステム４０の電圧の最小値として設定し、バッテリシステム４０の充放電制御を行う第２の制御モードと、を切り換える。
このように構成したので、第１の制御モードでは、ＦＣ電力の制御（例えば、ＦＣＶＣＵ１４４によってＦＣ電流を制御する）を適切に行うことが可能になる。特に、バッテリ電圧をＦＣユニット１００のＦＣスタック１１０から出力される発電電圧Ｖ１よりも低くしない制御を行うため、ＦＣユニット１００とバッテリシステム４０とがＦＣＶＣＵ１４４を介して実質的に直結することがない。この結果、ＦＣユニット１００からバッテリシステム４０へ電流持ち出しが生じてＦＣスタック１１０の性能が劣化することが、確実に防止される。
一方、第２の制御モードでは、第１の制御モードの場合よりも低いバッテリ電圧に低下するまでバッテリシステム４０の放電を可能にする。この結果、バッテリ電力のみを用いた燃料電池車両の走行距離をより長くすることが可能になる。
（１）モータ１２により駆動される車両に搭載される車両システム１０は、燃料電池としてのＦＣユニット１００と、充放電可能な蓄電装置としてのバッテリシステム４０と、ＦＣユニット１００で発電された第１電力としてのＦＣ電力、およびバッテリシステム４０に蓄電された第２電力としてのバッテリ電力の少なくとも一方の電力によりモータ１２を駆動して車両の走行制御を行う制御装置５０と、を備え、制御装置５０は、少なくともＦＣユニット１００で発電される発電電圧Ｖ１の最大値ＦＨよりも高い第１電圧Ｌ１をバッテリシステム４０の電圧の最小値として設定し、バッテリシステム４０の充放電制御を行う第１の制御モードと、最大値ＦＨよりも低い第２電圧Ｌ２をバッテリシステム４０の電圧の最小値として設定し、バッテリシステム４０の充放電制御を行う第２の制御モードと、を切り換える。
このように構成したので、第１の制御モードでは、ＦＣ電力の制御（例えば、ＦＣＶＣＵ１４４によってＦＣ電流を制御する）を適切に行うことが可能になる。特に、バッテリ電圧をＦＣユニット１００のＦＣスタック１１０から出力される発電電圧Ｖ１よりも低くしない制御を行うため、ＦＣユニット１００とバッテリシステム４０とがＦＣＶＣＵ１４４を介して実質的に直結することがない。この結果、ＦＣユニット１００からバッテリシステム４０へ電流持ち出しが生じてＦＣスタック１１０の性能が劣化することが、確実に防止される。
一方、第２の制御モードでは、第１の制御モードの場合よりも低いバッテリ電圧に低下するまでバッテリシステム４０の放電を可能にする。この結果、バッテリ電力のみを用いた燃料電池車両の走行距離をより長くすることが可能になる。
【0069】
（２）上記（１）に記載の車両システム１０において、制御装置５０は、バッテリ電力のみを用いて車両を走行させる走行モード（ＥＶ退避モード）の場合に、第２の制御モードに切り換える。
このように構成したので、ＥＶ退避モードにおいて燃料電池車両の走行距離をより長くすることが可能になる。
このように構成したので、ＥＶ退避モードにおいて燃料電池車両の走行距離をより長くすることが可能になる。
【0070】
（３）上記（１）に記載の車両システム１０において、ＦＣユニット１００は、ＦＣユニット１００のＦＣスタック１１０で発電された発電電圧Ｖ１がバッテリシステム４０の電圧よりも低いと、発電電圧Ｖ１を昇圧させながらＦＣ電力に基づくＦＣユニット１００の出力電流を制御する直流電圧変換型の出力電力制御部としてのＦＣＶＣＵ１４４を含む。
このように構成したので、例えば、ＦＣユニット１００の出力端子１４８の電圧（Ｖ２）よりも高い目標電圧Ｖ３を設定し、発電電圧Ｖ１を目標電圧Ｖ３まで昇圧させることにより、目標電圧Ｖ３と電圧Ｖ２との電圧差に応じてＦＣユニット１００の出力電流を適切に制御することが可能になる。
このように構成したので、例えば、ＦＣユニット１００の出力端子１４８の電圧（Ｖ２）よりも高い目標電圧Ｖ３を設定し、発電電圧Ｖ１を目標電圧Ｖ３まで昇圧させることにより、目標電圧Ｖ３と電圧Ｖ２との電圧差に応じてＦＣユニット１００の出力電流を適切に制御することが可能になる。
【0071】
（４）上記（２）に記載の車両システム１０において、制御装置５０は、バッテリシステム４０のバッテリ電圧が第１電圧Ｌ１へ低下すると、バッテリシステム４０に対し、バッテリ電力に基づく出力電流を制限するとともに、ＦＣＶＣＵ１４４に対し、ＦＣ電力に基づくＦＣユニット１００の出力電流を増加させる。
このように構成したので、バッテリシステム４０のバッテリ電圧が第１電圧Ｌ１へ低下するまでは、バッテリ電力がメインとして負荷へ供給され、ＦＣユニット１００における水素の消費量を抑えることが可能になる。また、バッテリ電圧が第１電圧Ｌ１へ低下してからは、ＦＣユニット１００からのＦＣ電力の供給を増やすことで、バッテリ電圧の低下を抑えつつ、負荷に対する電力供給を維持することが可能になる。
このように構成したので、バッテリシステム４０のバッテリ電圧が第１電圧Ｌ１へ低下するまでは、バッテリ電力がメインとして負荷へ供給され、ＦＣユニット１００における水素の消費量を抑えることが可能になる。また、バッテリ電圧が第１電圧Ｌ１へ低下してからは、ＦＣユニット１００からのＦＣ電力の供給を増やすことで、バッテリ電圧の低下を抑えつつ、負荷に対する電力供給を維持することが可能になる。
【0072】
（５）上記（１）に記載の車両システム１０において、制御装置５０は、バッテリシステム４０に対してエンドチャージを行ってバッテリシステム４０の電圧を所定値（例えば第１電圧Ｌ１）よりも高くする。
このように構成したので、次回の起動時に備えてバッテリ電圧を高めておくことが可能になる。
このように構成したので、次回の起動時に備えてバッテリ電圧を高めておくことが可能になる。
【0073】
上記実施の形態は、種々の形態に変形することができる。以下、変形例について説明する。
（変形例１）
実施の形態において、第１の制御モードであるか第２の制御モードであるかにかかわらず、バッテリシステム４０に対してエンドチャージを行う例を説明したが、いずれか一方の制御モード（例えば第１の制御モード）である場合にのみ、エンドチャージを行う構成にしてもよい。
（変形例１）
実施の形態において、第１の制御モードであるか第２の制御モードであるかにかかわらず、バッテリシステム４０に対してエンドチャージを行う例を説明したが、いずれか一方の制御モード（例えば第１の制御モード）である場合にのみ、エンドチャージを行う構成にしてもよい。
【0074】
（変形例２）
また、実施の形態において、バッテリシステム４０のバッテリ電圧が第１電圧Ｌ１へ低下するまでは、バッテリ電力がメインとして負荷へ供給される例を説明した。この代わりに、バッテリ電圧が第１電圧Ｌ１へ低下するまでは、バッテリ電力およびＦＣ電力のいずれをメインにするかを定めることなく負荷へ電力を供給させてもよい。ただし、バッテリ電圧が第１電圧Ｌ１へ低下してからは、ＦＣユニット１００からのＦＣ電力の供給を増やすことで、バッテリ電圧の低下を抑えつつ、負荷に対する電力供給を維持する。
また、実施の形態において、バッテリシステム４０のバッテリ電圧が第１電圧Ｌ１へ低下するまでは、バッテリ電力がメインとして負荷へ供給される例を説明した。この代わりに、バッテリ電圧が第１電圧Ｌ１へ低下するまでは、バッテリ電力およびＦＣ電力のいずれをメインにするかを定めることなく負荷へ電力を供給させてもよい。ただし、バッテリ電圧が第１電圧Ｌ１へ低下してからは、ＦＣユニット１００からのＦＣ電力の供給を増やすことで、バッテリ電圧の低下を抑えつつ、負荷に対する電力供給を維持する。
【0075】
以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施の形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施の形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【0076】
１０ 車両システム、１２ モータ、１４ 駆動輪、１６ ブレーキ装置、２０ 車両センサ、３２ 変換器、４０ バッテリシステム、４６ 温度調節部、５０ 制御装置、１００ ＦＣユニット、１１０ ＦＣスタック、１４４ ＦＣＶＣＵ、１４８ 出力端子
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【手続補正書】
【提出日】2024-05-13
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
モータにより駆動される車両に搭載される車両システムであって、
燃料電池と、充放電可能な蓄電装置と、前記燃料電池で発電された第１電力および前記蓄電装置に蓄電された第２電力の少なくとも一方の電力により前記モータを駆動して前記車両の走行制御を行う制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記蓄電装置の電圧をあらかじめ定めた最小値から最大値までの範囲に収めるように充放電制御を行う場合に、前記蓄電装置の電圧の前記最小値を少なくとも前記燃料電池で発電される発電電圧の最大値よりも高い第１電圧に設定する第１の制御モードと、前記蓄電装置の電圧の前記最小値を前記発電電圧の前記最大値よりも低い第２電圧に設定する第２の制御モードと、
を切り換えることを特徴とする車両システム。
燃料電池と、充放電可能な蓄電装置と、前記燃料電池で発電された第１電力および前記蓄電装置に蓄電された第２電力の少なくとも一方の電力により前記モータを駆動して前記車両の走行制御を行う制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記蓄電装置の電圧をあらかじめ定めた最小値から最大値までの範囲に収めるように充放電制御を行う場合に、前記蓄電装置の電圧の前記最小値を少なくとも前記燃料電池で発電される発電電圧の最大値よりも高い第１電圧に設定する第１の制御モードと、前記蓄電装置の電圧の前記最小値を前記発電電圧の前記最大値よりも低い第２電圧に設定する第２の制御モードと、
を切り換えることを特徴とする車両システム。
【請求項2】
請求項１に記載の車両システムにおいて、
前記制御装置は、前記第２電力のみを用いて前記車両を走行させる走行モードの場合に、前記第２の制御モードに切り換えることを特徴とする車両システム。
前記制御装置は、前記第２電力のみを用いて前記車両を走行させる走行モードの場合に、前記第２の制御モードに切り換えることを特徴とする車両システム。
【請求項3】
請求項１に記載の車両システムにおいて、
前記燃料電池は、前記燃料電池で発電された発電電圧が前記蓄電装置の電圧よりも低いと、前記発電電圧を昇圧させながら前記第１電力に基づく前記燃料電池の出力電流を制御する直流電圧変換型の出力電力制御部を含む、ことを特徴とする車両システム。
前記燃料電池は、前記燃料電池で発電された発電電圧が前記蓄電装置の電圧よりも低いと、前記発電電圧を昇圧させながら前記第１電力に基づく前記燃料電池の出力電流を制御する直流電圧変換型の出力電力制御部を含む、ことを特徴とする車両システム。
【請求項4】
請求項３に記載の車両システムにおいて、
前記制御装置は、
前記蓄電装置の電圧が前記第１電圧へ低下すると、前記蓄電装置に対し、前記第２電力に基づく出力電流を制限するとともに、前記出力電力制御部に対し、前記第１電力に基づく前記燃料電池の出力電流を増加させることを特徴とする車両システム。
前記制御装置は、
前記蓄電装置の電圧が前記第１電圧へ低下すると、前記蓄電装置に対し、前記第２電力に基づく出力電流を制限するとともに、前記出力電力制御部に対し、前記第１電力に基づく前記燃料電池の出力電流を増加させることを特徴とする車両システム。
【請求項5】
請求項１に記載の車両システムにおいて、
前記制御装置は、前記蓄電装置に対してエンドチャージを行って前記蓄電装置の電圧を所定値よりも高くすることを特徴とする車両システム。
前記制御装置は、前記蓄電装置に対してエンドチャージを行って前記蓄電装置の電圧を所定値よりも高くすることを特徴とする車両システム。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0005】
本発明の一態様である車両システムは、モータにより駆動される車両に搭載される車両システムであって、燃料電池と、充放電可能な蓄電装置と、燃料電池で発電された第１電力および蓄電装置に蓄電された第２電力の少なくとも一方の電力によりモータを駆動して車両の走行制御を行う制御装置と、を備え、制御装置は、蓄電装置の電圧をあらかじめ定めた最小値から最大値までの範囲に収めるように充放電制御を行う場合に、蓄電装置の電圧の最小値を少なくとも燃料電池で発電される発電電圧の最大値よりも高い第１電圧に設定する第１の制御モードと、蓄電装置の電圧の最小値を発電電圧の最大値よりも低い第２電圧に設定する第２の制御モードと、を切り換える。