特開 2024-6712 燃料電池車

(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】P2024006712

(43)【公開日】2024-01-17

(54)【発明の名称】燃料電池車

(51)【国際特許分類】

   B60L 58/40 20190101AFI20240110BHJP

   B60L 58/18 20190101ALI20240110BHJP

   B60L 50/75 20190101ALI20240110BHJP

   B60L 58/30 20190101ALI20240110BHJP

   B60L 58/12 20190101ALI20240110BHJP

   H01M 8/00 20160101ALI20240110BHJP

   H01M 8/04313 20160101ALI20240110BHJP

   H01M 8/04858 20160101ALI20240110BHJP

   H01M 8/249 20160101ALI20240110BHJP

   H01M 8/04537 20160101ALI20240110BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

B60L58/40

B60L58/18

B60L50/75

B60L58/30

B60L58/12

H01M8/00 Z

H01M8/00 A

H01M8/04313

H01M8/04858

H01M8/249

H01M8/04537

H02J7/00 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022107864

(22)【出願日】2022-07-04

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000005463

【氏名又は名称】日野自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】深見 竜也

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 研二

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】森 裕晃

【テーマコード（参考）】

5G503

5H125

5H126

5H127

【Ｆターム（参考）】

5G503AA05

5G503BA01

5G503BB01

5G503CA08

5G503FA06

5H125AA01

5H125AC07

5H125AC12

5H125BC11

5H125BC28

5H125BD02

5H125BD07

5H125CA18

5H125CB02

5H125DD05

5H125EE22

5H125EE23

5H125EE27

5H125EE30

5H125EE32

5H125EE47

5H125EE48

5H125EE52

5H125EE55

5H126AA21

5H127AB04

5H127AB14

5H127AB29

5H127AC03

5H127BA02

5H127BA12

5H127BB02

5H127DB92

5H127DB99

5H127DC90

5H127DC96

5H127EE04

(57)【要約】

【課題】本明細書は、予め定められたエリアでは多くの水を排水しない燃料電池車を提供する。
【解決手段】本明細書が開示する燃料電池車は、燃料電池と、再充電が可能なバッテリと、燃料電池を制御する制御器を備える。制御器は、燃料電池の出力電力でバッテリを満充電相当のフル電圧まで充電するリセット処理を、予め定められたエリアの外で実行する。自車が予め定められたエリアにいるか否かは、例えばＧＰＳを用いて判別できる。リセット処理を行うと燃料電池が大量の水を生成するが、本明細書が開示する燃料電池車では、予め定められたエリア（大量の排水が好ましくないエリア）ではリセット処理を行わない。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料電池車であって、
燃料電池と、
再充電が可能なバッテリと、
前記燃料電池を制御する制御器と、
を備えており、
前記制御器は、前記燃料電池の出力電力で前記バッテリを満充電相当のフル電圧まで充電するリセット処理を、予め定められたエリアの外で実行する、燃料電池車。

【請求項2】

前記制御器は、所定の車速閾値以下では前記リセット処理を禁止する、請求項１に記載の燃料電池車。

【請求項3】

前記制御器は、前記燃料電池車の振動または騒音が所定のノイズ閾値以下では前記リセット処理を禁止する、請求項１に記載の燃料電池車。

【請求項4】

前記制御器は、（１）前記燃料電池車のメインスイッチが入れられた後、（２）前記メインスイッチがオフされている期間が所定の放置時間を超えた後に前記メインスイッチが入れられた後、（３）電流積算値に基づく残容量推定処理を行った時間が所定の継続時間を超えた場合、の少なくとも１つの条件が成立したら前記リセット処理を開始する、請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料電池車。

【請求項5】

前記燃料電池と前記バッテリの少なくとも一方から電力供給を受ける走行用のモータを備えており、
前記バッテリは、前記モータの回生電力を蓄えることが可能な第１バッテリと第２バッテリを含んでおり、
前記燃料電池は前記第１燃料電池と第２燃料電池を含んでおり、
前記制御器は、前記第２バッテリの残容量が所定の残容量閾値を下回っているとき、前記第２バッテリと前記第２燃料電池を前記モータに接続し、前記第１バッテリと前記第１燃料電池を前記モータから切り離し、前記第１燃料電池を用いて前記第１バッテリに対して前記リセット処理を実行する、請求項１に記載の燃料電池車。

【請求項6】

前記制御器は、前記第１バッテリのリセット処理を完了した後、前記第１バッテリと前記第１燃料電池を前記モータに接続するとともに、前記第２バッテリと前記第２燃料電池を前記モータから切り離し、前記第１バッテリの残容量が前記残容量閾値を下回ったら、前記第２燃料電池を用いて前記第２バッテリに対して前記リセット処理を実行する、請求項５に記載の燃料電池車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書が開示する技術は、燃料電池とバッテリを備える燃料電池車に関する。

【背景技術】

【0002】

燃料電池車は、走行用のモータに電力を供給する燃料電池とバッテリを備える。バッテリは残容量が満充電容量を超えたり、逆に所定の下限値よりも低くなったりすると劣化が進む。それゆえ、バッテリを使用する場合には残容量の管理が重要である。バッテリの残容量はＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）とも呼ばれる。残容量（またはＳＯＣ）は、バッテリに蓄えられている電気容量（単位は［Ａｈ］）で表されることもあるが、満充電時の容量に対する現在の容量の割合（充電率）で表されることもある。

【0003】

バッテリの残容量を推定するのに、２通りの方法が知られている。一つは、バッテリの開放電圧から残容量を推定する方法（ＯＣＶ法）である。別の一つは、バッテリに出入りする電流を積算する方法（電流積算法）である。ＯＣＶ法は、バッテリの開放電圧（Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ：ＯＣＶ）と残容量の対応関係が概ね比例しており、開放電圧の変化に対して残容量の変化もある程度大きい場合に用いられる。一方、リン酸鉄系リチウムイオンバッテリなどの特定のタイプのバッテリは、残容量の変化に対して開放電圧があまり変化しない残容量範囲（プラトー領域と呼ばれる）を有しており、ＯＣＶ法では残容量の推定誤差が大きくなる。そのようなバッテリには電流積算法が用いられる（例えば特許文献１）。

【0004】

電流積算法は、長時間用いると積算誤差が蓄積されるので残容量の推定誤差が大きくなる。電流積算法の推定誤差を正す方法として、バッテリの出力電圧が満充電に相当する電圧に達するまでバッテリを充電する方法が知られている（特許文献１）。以下では説明の便宜上、バッテリの満充電に相当するバッテリ電圧をフル電圧と称する。フル電圧時のバッテリの容量（フル容量）も既知である。

【0005】

バッテリの出力電圧がフル電圧に達するまでバッテリを充電し、そのときのバッテリの残容量（残容量初期値）としてフル容量（あるいは充電率１００％）を設定する。以後は、電流積算法を用い、バッテリから放出された電流の積算値を残容量初期値（フル容量）から減じることで現在の残容量が求まる。以下では説明の便宜上、バッテリの出力電圧がフル電圧に達するまでバッテリを充電する処理（フル電圧時のバッテリの残容量初期値にフル容量（あるいは充電率１００％）を設定することを含む）をリセット処理と称する。また、説明の便宜上、「バッテリの出力電圧がフル電圧に達するまでバッテリを充電する」ことを、簡単に「バッテリをフル電圧まで充電する」と表現する場合がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】国際公開第２０１８／１８１４８９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

先に述べたように、燃料電池車は燃料電池とバッテリを備える。それゆえ、燃料電池を用いてバッテリを充電し、リセット処理を行うことができる。バッテリをフル電圧まで充電するには相応の電力量を必要とする。燃料電池で大電力量を発生させると大量の水（水素と酸素の化学反応で生成される水）も生成される。燃料電池車が位置しているエリアによっては排水が好ましくない場合がある。本明細書は、燃料電池でバッテリのリセット処理を行う燃料電池車において、好ましくない場所では大量の排水を避けることのできる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本明細書が開示する第１の態様の燃料電池車は、燃料電池と、再充電が可能なバッテリと、燃料電池を制御する制御器を備える。制御器は、燃料電池の出力電力でバッテリを満充電相当のフル電圧まで充電するリセット処理を、予め定められたエリアの外で実行する。自車が予め定められたエリアにいるか否かは、例えばＧＰＳを用いて判別できる。本明細書が開示する燃料電池車では、予め定められたエリア（大量の排水が好ましくないエリア）ではリセット処理を行わない。

【0009】

バッテリをフル電圧まで充電する際、燃料電池は大電力を生成するのでファンなどの補機の騒音も大きくなるおそれがある。そこで、制御器は、所定の車速閾値以下ではリセット処理を禁止するようにしてもよい。あるいは、制御器は、燃料電池車の振動または騒音が所定のノイズ閾値以下のときにはリセット処理を禁止するようにしてもよい。リセット処理は燃料電池車の車速が高い場合、あるいは、燃料電池車の振動または騒音が大きい場合に限って実行されることになり、リセット処理に起因して生じる騒音は車両の騒音に紛れる。

【0010】

本明細書が開示する第２の態様の燃料電池車では、制御器は、所定の条件が成立するとリセット処理を開始するようにしてもよい。例えば制御器は、（１）燃料電池車のメインスイッチが入れられた後、（２）メインスイッチがオフされている期間が所定の放置時間を超えた後にメインスイッチが入れられた後、（３）電流積算値に基づく残容量算出処理を行った時間が所定の継続時間を超えた場合、の少なくとも１つの条件が成立したらリセット処理を開始するようにするとよい。電流積算値の誤差が大きくなる前にリセット処理を行うことができる。

【0011】

燃料電池車は燃料電池とバッテリの少なくとも一方から電力供給を受ける走行用のモータを備えており、バッテリは、モータの回生電力を蓄えることが可能である場合が多い。リセット処理を行っている間、バッテリはフル電圧まで充電されるので回生電力を蓄える余裕がないおそれがある。本明細書は、リセット処理と回生電力の蓄積を両立する技術も提供する。

【0012】

本明細書が開示する第３の態様の燃料電池車は、上記した第１の態様の燃料電池車、または、第２の態様の燃料電池車において、次の構成が付加されていてもよい。すなわち、バッテリは回生電力を蓄積可能な第１バッテリと第２バッテリを含んでおり、燃料電池は第１燃料電池と第２燃料電池を含んでいる。制御器は、第２バッテリの残容量が所定の残容量閾値を下回っているとき、第２バッテリと第２燃料電池をモータに接続し、第１バッテリと第１燃料電池をモータから切り離し、第１燃料電池を用いて第１バッテリに対してリセット処理を実行する。第１燃料電池を使って第１バッテリのリセット処理を行っている間、回生電力は第２バッテリに蓄えることができる。

【0013】

制御器は、第１バッテリのリセット処理に続いて第２バッテリのリセット処理を行うようにするとよい。その場合、制御器は、第１バッテリのリセット処理を完了した後、第１バッテリと第１燃料電池をモータに接続するとともに第２バッテリと第２燃料電池をモータから切り離し、第１バッテリの残容量をモータ（あるいは別の電気デバイス）で消費し、第１バッテリの残容量が残容量閾値を下回ったら、第２燃料電池を用いて第２バッテリに対してリセット処理を実行する。そうすることで、第２バッテリのリセット処理の間は第１バッテリに回生電力を蓄えることができる。

【0014】

なお、残容量閾値は、エリアに応じて変えてもよい。例えば、街中ではブレーキが多用されるために大きな回生電力が期待できる。そのような場合は残容量閾値を低く設定する。そうすることで大きな回生電力を蓄積できる。逆に、信号の少ない地方の道路では大きな回生電力が期待できないため、残容量閾値を高めに設定してもよい。

【0015】

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１実施例の燃料電池車のブロック図である。

【図2】リセット処理を実行するか否かを判断する処理のフローチャートである。

【図3】リセット処理のフローチャートである（１）。

【図4】リセット処理のフローチャートである（２）。

【図5】第２実施例の燃料電池車のブロック図である。

【図6】第２実施例の燃料電池車の変形例のブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

（第１実施例）図１に、第１実施例の燃料電池車２のブロック図を示す。燃料電池車２は、走行用の電気モータ（モータ４）で車輪６を駆動する。モータ４の出力軸は、デファレンシャルギア５を介して車輪６に連結されている。

【0018】

以下では、説明の便宜上、「燃料電池」を「ＦＣ」と表記することがある。「燃料電池１２」は「ＦＣ１２」と表記する。図中の「ＢＴ」、「ＦＣ」、「ＩＮＶ」、「Ｍ」は、それぞれ、バッテリ、燃料電池、インバータ、モータを意味する。

【0019】

燃料電池車２は、電源としてバッテリ１１とＦＣ１２を備えている。バッテリ１１とＦＣ１２の出力端はインバータ３に接続されている。インバータ３は、バッテリ１１とＦＣ１２の少なくとも一方から供給される直流電力をモータ４の駆動に適した交流電力に変換する。

【0020】

ＦＣ１２には、ＦＣ１２を駆動するための補機１３が付随する。補機１３とは、ＦＣ１２で発電を行うのに必要なデバイス群の総称であり、ファン、ポンプ、バルブ、改質器、冷却器などが含まれる。

【0021】

燃料電池車２は、冷凍機４０を備えているトラックであり、大量の冷凍品を輸送することができる。冷凍機４０を動かすための電力もバッテリ１１またはＦＣ１２から供給される。冷凍機４０は消費電力が大きいため、バッテリ１１は大容量であり、ＦＣ１２は大出力である。

【0022】

図１の点線は信号線を示している。ＦＣ１２と補機１３は制御器３０によって制御される。モータ４は、インバータ３を介して制御器３０に制御される。冷凍機４０も制御器３０によって制御される。

【0023】

冷凍機４０の中に温度センサ４１が備えられており、温度センサ４１の計測値は制御器３０に送られる。温度センサ４１は、冷凍機４０の中の温度を計測する。制御器３０は、温度センサ４１の計測値（すなわち冷凍機４０の中の温度）が氷点下の所定の温度を維持するように、冷凍機４０を制御する。

【0024】

バッテリ１１の出力端には電圧センサ１４と電流センサ１６が備えられている。電圧センサ１４はバッテリ１１の出力電圧を計測し、電流センサ１６はバッテリ１１に出入りする電流を計測する。ＦＣ１２の出力端には電圧センサ１５と電流センサ１７が備えられている。電圧センサ１５はＦＣ１２の出力電圧を計測し、電流センサ１７はＦＣ１２から出力される電流を計測する。電圧センサ１４、１５、電流センサ１６、１７の計測値は制御器３０に送られる。

【0025】

制御器３０は、電圧センサ１５と電流センサ１７の計測値を用いてＦＣ１２の出力が目標出力に追従するようにＦＣ１２と補機１３を制御する。また、制御器３０は、電圧センサ１４と電流センサ１６の計測値を用いてバッテリ１１の状態をモニタする。

【0026】

燃料電池車２は、車速を計測する車速センサ７を備えており、車速センサ７の計測値も制御器３０に送られる。燃料電池車２は、アクセルペダルの開度を計測するアクセルセンサ３１とブレーキペダルの開度を計測するブレーキセンサ３２を備えている。制御器３０は、車速とアクセルペダル開度に基づいてモータ４に要求される出力（要求出力）を決定する。制御器３０は、モータ４の出力が要求出力に追従するように、ＦＣ１２、補機１３、インバータ３を制御する。また、制御器３０は、要求出力とバッテリ１１の状態に応じてＦＣ１２の目標出力を決定する。

【0027】

ブレーキペダルが踏まれたときには、制御器３０は、車速とブレーキペダル開度に基づいて目標制動力を決定する。目標制動力の一部はモータ４の逆駆動によって賄われる。目標制動力の残りは機械式ブレーキ８によって賄われる。制御器３０は、モータ４が所定の制動力を発揮するように、インバータ３を制御する。モータ４の逆駆動により電力が生成される。別言すれば、モータ４は車両に制動力を加えると同時に車両の慣性エネルギを利用して発電する。走行用のモータ４の逆駆動で得られる電力は回生電力と呼ばれる。モータ４が生成した回生電力（交流）は、インバータ３で直流電力に変換された後にバッテリ１１に送られる。すなわち、回生電力はバッテリ１１に蓄えられる。制御器３０は、モータ４の逆駆動による制動力と機械式ブレーキ８による制動力の合計が目標制動力に一致するように、機械式ブレーキ８を制御する。

【0028】

バッテリ１１は再充電が可能であり、典型的には、リン酸鉄系リチウムイオンバッテリである。バッテリ１１とＦＣ１２はインバータ３の直流端に並列に接続されている。ＦＣ１２の応答周波数はモータ４に要求される応答周波数よりも低い。バッテリ１１の出力の応答周波数はＦＣ１２とモータ４の応答周波数よりも高い。モータ４の要求出力が急に大きくなった場合、ＦＣ１２の出力が増加するまでの間、要求出力の不足分はバッテリ１１の出力で補われる。また、モータ４の要求出力が急に小さくなった場合、ＦＣ１２の余剰の電力はバッテリ１１に蓄えられる。先に述べたように、回生電力もバッテリ１１に蓄えられる。冷凍機４０の駆動や停止に伴う消費電力の急激な変化に対しても、ＦＣ１２の出力の過不足分はバッテリ１１が補う。

【0029】

バッテリ１１は過充電を生じたり、残容量が極端に小さくなると劣化が進行する。そこで、バッテリ１１の残容量を適切な範囲（適正範囲）に維持する必要がある。制御器３０は、バッテリ１１に出入りする電流を積算し、電流積算値からバッテリ１１の残容量の増減を把握する。電流積算値からバッテリの残容量を推定する手法は電流積算法と呼ばれる。電流積算法を用いるには基準となる残容量初期値が必要となる。通常、バッテリの出力電圧が満充電に相当する電圧（フル電圧）に等しいときの残容量（フル容量）には既知の関係が成立する。そこで、制御器３０は、バッテリ１１の出力電圧がフル電圧に達するまでバッテリ１１を充電し、そのときのバッテリ１１の残容量（残容量初期値）としてフル容量を設定する。この処理をリセット処理と称する。リセット処理の後、制御器３０は、バッテリ１１に出入りする電流を積算し、リセット時に設定した残容量初期値（フル容量）から電流積算値を減算して時々刻々と変化する残容量を推定する。ここでは、バッテリ１１から出力される電流を正値とし、バッテリ１１に供給される電流は負値とする。バッテリ１１に電流が供給されると残容量の推定値は増加する。

【0030】

なお、先に述べたように、「バッテリ１１の出力電圧がフル電圧に達するまでバッテリ１１を充電する」ことを単純に「バッテリ１１をフル電圧まで充電する」と表記する場合がある。フル電圧は、バッテリ１１の満充電に相当する電圧であり、予め定められている。

【0031】

制御器３０は、残容量が適正範囲の下限値に近づいたらＦＣ１２の出力を大きくし、ＦＣ１２の出力でバッテリ１１を充電し、残容量を高める。また、制御器３０は、残容量が適正範囲の上限値に近づいたら、ＦＣ１２の出力を下げ、バッテリ１１の電力でモータ４の出力や冷凍機４０の出力を賄う。その結果、バッテリ１１の残容量は下がる。

【0032】

電流積算法を長時間続けると、積算誤差が蓄積し、残容量の推定精度が下がる。そこで制御器３０は、定期的にリセット処理を実行し、積算誤差を解消する。

【0033】

リセット処理を開始するトリガ（開始条件）としては、次のいくつかの条件が用いられる。（１）燃料電池車２のメインスイッチが入れられた直後。（２）メインスイッチがオフされている期間が所定の放置時間を超えた後にメインスイッチが入れられた直後。（３）電流積算値に基づく残容量推定処理を行った時間が所定の継続時間を超えた場合。（４）燃料電池車２の走行距離が所定の距離閾値を超えた場合。上記（１）から（４）の全ての開始条件を採用してもよいし、いずれかの開始条件だけを採用してもよい。制御器３０は、上記（１）から（４）のうち、少なくとも１個の開始条件を採用し、リセット処理のトリガとする。

【0034】

また、燃料電池車２は、特定のエリアではリセット処理を行わない。すなわち、制御器３０は、ＦＣ１２の出力電力でバッテリ１１を満充電相当のフル電圧まで充電するリセット処理を、予め定められたエリアの外で実行する。説明の便宜上、予め定められたエリアを禁止エリアと称する。禁止エリアとは、例えば、荷物の積み下ろしを行う場所などである。リセット処理ではＦＣ１２の出力でバッテリ１１をフル電圧まで充電する。この充電には相応の電力が必要であり、ＦＣ１２が相応の電力を生成すると水（酸素と水素の反応で生じる水）が大量に生成される。特に、燃料電池車２は冷凍機４０を備えているため、大型のバッテリ１１を搭載しており、大型のバッテリ１１をフル電圧まで充電すると大量の水が生成される。

【0035】

燃料電池車２は、大量の排水が好ましくないエリアではリセット処理を行わない。リセット処理を実行するか否かを判断する処理のフローチャートを図２に示す。図２の処理は、制御器３０が採用している開始条件が成立したら開始される。

【0036】

禁止エリアには、大量の排水が好ましくない範囲が設定されている。制御器３０には記憶装置３４が接続されており、記憶装置３４に禁止エリアの情報（禁止エリアマップ）が格納されている。また、燃料電池車２はＧＰＳレシーバ３３を備えており、燃料電池車２の現在位置を特定することができる（図２のステップＳ２）。制御器３０は、ＧＰＳレシーバ３３から取得した現在位置を記憶装置３４に記憶された禁止エリアマップと照合し、燃料電池車２の現在位置が禁止エリア内か否かを判別する（ステップＳ３、Ｓ４）。制御器３０は、前述した開始条件が成立し、かつ、燃料電池車２の現在位置が禁止エリア外である場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、リセット処理を開始するための別の条件をチェックする（ステップＳ５、Ｓ６）。

【0037】

制御器３０は、所定の車速閾値以下ではリセット処理を禁止するようにしてもよい（ステップＳ５：ＮＯ）。あるいは、制御器３０は、燃料電池車２の振動または騒音が所定のノイズ閾値以下ではリセット処理を禁止するようにしてもよい（ステップＳ６：ＮＯ）。車速は車速センサ７から取得することができる。また、燃料電池車２にはノイズセンサ３５が備えられており、ノイズセンサ３５によって、燃料電池車２の騒音あるいは振動の大きさを計測することができる。制御器３０は、ノイズセンサ３５の計測値をノイズ閾値と比較し、計測値がノイズ閾値以下の場合、リセット処理を禁止する（ステップＳ６：ＮＯ）。なお、燃料電池車２の騒音には、ラジオノイズが含まれてもよい。

【0038】

制御器３０は、車両が禁止エリアの外に位置しており（ステップＳ４：ＹＥＳ）、車速が車速閾値を超えており（ステップＳ５：ＹＥＳ）、燃料電池車２の騒音あるいは振動の大きさがノイズ閾値を超えている場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、リセット処理を実行する（ステップＳ７）。いずれかの条件が満たされなければ、制御器３０はリセット処理を実行しない。なお、ステップＳ５、Ｓ６の分岐判断処理はオプションであり、燃料電池車２に備えられることが好ましいが、備えていなくてもよい。

【0039】

なお、リセット処理のトリガが発生してからリセット処理が開始されるまでの期間は、制御器３０は、ＦＣ１２の目標出力をモータ４の要求出力にする。すなわち、可能な限りＦＣ１２でモータ４の要求電力を賄うことで、バッテリ１１の残容量の低下を抑制する。ただし、モータ４の要求出力が急激に大きくなった場合などには、バッテリ１１からモータ４に電力が供給される。

【0040】

トリガが発生してからリセット処理を終えるまでの期間以外では、制御器３０は、ＦＣ１２の目標出力を、モータ４の要求出力にバッテリ１１の残容量調整分を加えた値に設定する。残容量調整分は、バッテリ１１の残容量を目標容量の付近に保持するのに必要な電力に設定される。目標容量（バッテリ１１の残容量の目標値）は、例えば、バッテリ１１の残容量の適正範囲の中央値に設定される。なお、適正範囲の一例は、充電率で表すと４０％から６０％の間である。

【0041】

図３、４に、リセット処理のフローチャートを示す。制御器３０は、ＦＣ１２の出力を上げてバッテリ１１をフル電圧まで充電する。制御器３０は、リセット処理中のＦＣ１２の目標出力を、モータ４の要求出力にバッテリ許容最大電力を加えた値に設定する（ステップＳ１２）。バッテリ許容最大電力は、バッテリ１１に供給するのに許容される電力の最大値を意味する。バッテリ１１に供給する電力をバッテリ許容最大電力に設定することで、リセット処理中にできるだけ早くバッテリ１１を充電することができる。

【0042】

ただし、モータ４の要求出力が急激に大きくなった場合は、バッテリ１１の充電に用いる予定の電力の一部はモータ４に供給される。ＦＣ１２の出力が要求出力よりも小さい場合にはバッテリ１１から電力が出力される。別言すれば、モータ４の要求出力を実現することがバッテリ１１の充電よりも優先される。

【0043】

また、リセット処理中に回生電力が発生した場合、制御器３０は、ＦＣ１２の目標出力をバッテリ許容最大電力から回生電力を減じた値に設定する。回生電力もバッテリ１１をフル電圧まで充電するのに用いられるが、ＦＣ１２の目標出力を下げることで、バッテリ１１にはバッテリ許容最大電力を超える電力が流れることが回避される。

【0044】

制御器３０は、バッテリ１１の出力電圧がフル電圧に達するまで充電を続ける（ステップＳ１６）。ただし、フル電圧への充電中に、車両が禁止エリアの外へ出てしまった場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、車速が車速閾値を超えてしまった場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、または、車両ノイズがノイズ閾値を超えてしまった場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、制御器３０は、リセット処理を中断する。

【0045】

リセット処理の中断中は、ＦＣ１２の目標出力を、モータ４の要求出力にする。すなわち、可能な限りＦＣ１２でモータ４の要求電力を賄うことで、バッテリ１１の残容量の低下を抑制する。ただし、モータ４の要求出力が急激に大きくなった場合などには、バッテリ１１からモータ４に電力が供給される。なお、ステップＳ１３からＳ１５はオプションであり、採用されることが望ましいが、採用せずともよい。

【0046】

バッテリ１１の出力電圧がフル電圧に達したら（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、制御器３０はバッテリ１１の残容量初期値としてフル容量を設定する（図４、ステップＳ２１）。以後、制御器３０は、バッテリ１１に出入りする電流の積算値を残容量初期値から減じて現在の残容量を推定する。

【0047】

先に述べたように、リセット処理を行っていないときには、制御器３０は、ＦＣ１２の目標出力を、モータ４の要求出力にバッテリ１１の残容量調整分を加えた値に設定する。

【0048】

リセット処理においてバッテリ１１をフル電圧まで充電した後、バッテリ１１の残容量はフル容量になっている。それゆえ、制御器３０は、バッテリ１１をフル電圧まで充電した後は、ＦＣ１２の目標出力に加味する残容量調整分として、比較的大きな負値を設定する。別言すれば、制御器３０は、ＦＣ１２の目標出力をモータ４の要求出力よりも下げる（ステップＳ２２）。残容量調整分を大きな負値にすることで（ＦＣ１２の目標出力を要求出力よりも下げることで）、バッテリ１１の残容量がフル容量から目標容量に向けて速やかに減少する。

【0049】

ＦＣ１２の目標出力にはモータ４の要求出力のほかに、他の電気デバイス（例えば冷凍機４０）の消費電力も含まれ得るが、ここではＦＣ１２とバッテリ１１から電力供給を受ける他の電気デバイスの消費電力については説明を省略する。（ステップＳ１２とＳ２２の「モータの要求出力」との表現は、厳密には、「ＦＣとバッテリから電力供給を受ける全てのデバイス（モータを含む）の総消費電力」となる。）

【0050】

バッテリ１１の残容量が目標容量まで下がったらリセット処理が終了する（ステップＳ２３：ＹＥＳ、リターン）。以後、制御器３０は、ＦＣ１２の目標出力を、モータ４の要求出力に残容量調整分を加算した値に設定する。ここでの残容量調整分は、バッテリ１１の残容量を目標容量の付近に保持するためにバッテリ１１に供給すべき電力である。なお、残容量が大きい場合には、残容量調整分には負値が設定される。そうすると、ＦＣ１２の出力だけでは要求出力を満たすことができず、バッテリ１１からモータ４（インバータ３）へ電力が供給され、残容量が下がる。また、厳密には、ＦＣ１２の目標出力には、ＦＣ１２とバッテリ１１から電力供給を受ける他の電気デバイスの消費電力が加えられる。

【0051】

リセット処理が終了した後は、バッテリ１１の残容量が目標容量の近くに保持される。モータ４の回生電力はバッテリ１１の充電に用いられる。

【0052】

なお、リセット処理以外における目標容量は、残容量の適正範囲の中央値から多少外れてもよい。多くの回生電力が期待されるエリアでは適正範囲の中央値よりも低い目標容量が設定される。多くの回生電力が期待できないエリアでは、適正範囲の中央値よりも高い目標容量が設定される。

【0053】

以上の通り、第１実施例の燃料電池車２は、大量の排水が好ましくなりエリア（禁止エリア）ではリセット処理を行わない。その結果、禁止エリアでは大量の排水が回避される。

【0054】

（第２実施例）図５に、第２実施例の燃料電池車２ａのブロック図を示す。第２実施例の燃料電池車２ａは、バッテリとＦＣの組を２組備えている。図５の第１バッテリ１１と第１ＦＣ１２は、図１のバッテリ１１とＦＣ１２に対応する。第１ＦＣ１２には第１補機１３が付随する。燃料電池車２ａは、第１バッテリ１１と第１ＦＣ１２に加えて、第２バッテリ２１と第２ＦＣ２２を備えている。第２ＦＣ２２には第２補機２３が付随する。また、電圧センサ２４は第２バッテリ２１の出力電圧を計測し、電流センサ２６は第２バッテリ２１に出入りする電流を計測する。電圧センサ２５は第２ＦＣ２２の出力電圧を計測し、電流センサ２７は第２ＦＣ２２の出力電流を計測する。電圧センサ２４、２５、電流センサ２６、２７の計測値は制御器１３０に送られる。第２バッテリ２１は第１バッテリ１１と同じタイプで同容量のバッテリであり、リン酸鉄系リチウムイオンバッテリである。

【0055】

第１バッテリ１１と第１ＦＣ１２は並列に接続されており、第１バッテリ１１と第１ＦＣ１２は、第１リレー１８を介してインバータ３（モータ４）に接続される。第１リレー１８を開くと、第１バッテリ１１と第１ＦＣ１２はインバータ３（モータ４）から切り離される。

【0056】

第２バッテリ２１と第２ＦＣ２２は並列に接続されており、第２バッテリ２１と第２ＦＣ２２は、第２リレー２８を介してインバータ３（モータ４）に接続される。第２リレー２８を開くと、第２バッテリ２１と第２ＦＣ２２はインバータ３（モータ４）から切り離される。

【0057】

第２バッテリ２１、第２ＦＣ２２、電圧センサ２４、２５、電流センサ２６、２７、リレー１８、２８を除いて、第２実施例の燃料電池車２ａの構成（図５）は、第１実施例の燃料電池車２の構成（図１）と同じである。図１と図５において同じ符号は同じ部品を表す。図１で説明した部品については説明を省略する。

【0058】

リレー１８、２８は制御器１３０によって制御される。制御器１３０が第１リレー１８を閉じ、第２リレー２８を開くと、第２実施例の燃料電池車２ａの電気的構造は、第１実施例の燃料電池車２の電気的構造と一致する。通常、制御器１３０は、第１リレー１８と第２リレー２８を閉じ、第１バッテリ１１、第２バッテリ２１、第１ＦＣ１２、第２ＦＣ２２の中の少なくとも１個の電源でモータ４を駆動する。

【0059】

第２実施例の燃料電池車２ａにおけるリセット処理の開始条件（燃料電池車２ａが所定の禁止エリア外に位置すること、燃料電池車２ａのメインスイッチが入れられた直後であること、など）は、第１実施例の燃料電池車２の場合と同じである。

【0060】

先に述べたように、モータ４は制動時に車両の慣性エネルギを利用して発電する。モータ４の発電で得られた回生電力は、第１バッテリ１１または第２バッテリ２１に充電される。一方、リセット処理中にバッテリはフル容量まで充電される。フル容量まで充電されたバッテリでは回生電力を受け入れられない。第２実施例の燃料電池車２ａは、２個のバッテリ１１、２１を使い分け、リセット処理と回生電力の蓄積を両立することができる。

【0061】

燃料電池車２ａの制御器１３０は、第２バッテリ２１の残容量が所定の残容量閾値を下回っているとき、第２リレー２８を閉じて第２バッテリ２１と第２ＦＣ２２をインバータ３（モータ４）に接続する。さらに制御器１３０は、第１リレー１８を開き、第１バッテリ１１と第１燃料電池１２をインバータ３（モータ４）から切り離し、第１ＦＣ１２を用いて第１バッテリ１１に対してリセット処理を実行する。このとき、第１ＦＣ１２はインバータ３（モータ４）から切り離されているので、制御器１３０は、第１ＦＣ１２の目標出力として、前述したバッテリ許容最大電力を設定する。なお、残容量閾値は、リセット処理の間に予想される回生電力に所定の安全マージンを加えた値に設定される。

【0062】

第１バッテリ１１のリセット処理の間、第１バッテリ１１と第１ＦＣ１２はインバータ３（モータ４）からも第２バッテリ２１と第２ＦＣ２２からも切り離されている。それゆえ、第１バッテリ１１のリセット処理は、モータ４、第２バッテリ２１、第２ＦＣ２２の運用に影響を及ぼさない。一方、第２バッテリ２１の残容量は残容量閾値を下回っているので回生電力は第２バッテリ２１に蓄積される。燃料電池車２ａは、一方のバッテリに対してリセット処理を実行している間、回生電力を他方のバッテリに蓄えることができる。

【0063】

制御器１３０は、第１バッテリ１１のリセット処理を完了した後、第１リレー１８を閉じて第１バッテリ１１と第１ＦＣ１２をインバータ３（モータ４）に接続し、第２リレー２８を開いて第２バッテリ２１と第２ＦＣ２２をインバータ３（モータ４）から切り離す。制御器１３０は、第１ＦＣ１２の出力を下げ、第１バッテリ１１の電力がモータ４の駆動に使われるようにする。この処理により、第１バッテリ１１の残容量が下がる。

【0064】

制御器１３０は、第１バッテリ１１の残容量が残容量閾値を下回ったら、第２ＦＣ２２を用いて第２バッテリ２１に対してリセット処理を実行する。第２ＦＣ２２はインバータ３（モータ４）から切り離されているので、制御器１３０は、第２ＦＣ２２の目標出力として、前述したバッテリ許容最大電力を設定する。第２バッテリ２１に対してリセット処理を行っている間、回生電力は第１バッテリ１１に蓄積される。

【0065】

上記の処理により、第１バッテリ１１と第２バッテリ２１に対して交互にリセット処理が実施される。一方のバッテリがリセット処理で充電されている間、回生電力は他方のバッテリに蓄えられる。

【0066】

残容量閾値は、燃料電池車２ａが走行するエリアに応じて変えてもよい。例えば、街中ではブレーキが多用されるために大きな回生電力が期待できる。そのような場合は残容量閾値を低く設定する。そうすることでバッテリに大きな回生電力を蓄積できる。逆に、信号の少ない地方の道路では大きな回生電力が期待できないため、残容量閾値を高めに設定してもよい。

【0067】

（変形例）図６に、第２実施例の変形例の燃料電池車２ｂのブロック図を示す。燃料電池車２ｂは、第２実施例の燃料電池車２ａの第１リレー１８の代わりに第１リレー１８ａ、１８ｂを備えており、第２リレー２８の代わりに第２リレー２８ａ、２８ｂを備えている。第１リレー１８ａ、１８ｂ、第２リレー２８ａ、２８ｂの配置以外は、燃料電池車２ｂの構成は第２実施例の燃料電池車２ａの構成と同じである。

【0068】

第１リレー１８ａを開くと第１ＦＣ１２がインバータ３（モータ４）から切り離される。第１リレー１８ａを閉じると第１ＦＣ１２がインバータ３（モータ４）に接続される。第１リレー１８ｂを開くと第１バッテリ１１がインバータ３（モータ４）から切り離される。第１リレー１８ｂを閉じると第１バッテリ１１がインバータ３（モータ４）に接続される。

【0069】

第２リレー２８ａを開くと第２ＦＣ２２がインバータ３（モータ４）から切り離される。第２リレー２８ａを閉じると第２ＦＣ２２がインバータ３（モータ４）に接続される。第２リレー２８ｂを開くと第２バッテリ２１がインバータ３（モータ４）から切り離される。第２リレー２８ｂを閉じると第２バッテリ２１がインバータ３（モータ４）に接続される。

【0070】

第１リレー１８ａ、１８ｂ、第２リレー２８ａ、２８ｂは、制御器１３０によって制御される。２個の第１リレー１８ａ、１８ｂを同時に開閉する場合、２個の第１リレー１８ａ、１８ｂは第２実施例の第１リレー１８と同じ役割を果たす。２個の第２リレー２８ａ、２８ｂを同時に開閉する場合、２個の第２リレー２８ａ、２８ｂは第２実施例の第２リレー２８と同じ役割を果たす。制御器１３０は、状況に応じて２個の第１リレー１８ａ、１８ｂの一方を開き、他方を閉じてもよい。制御器１３０は、状況に応じて２個の第２リレー２８ａ、２８ｂの一方を開き、他方を閉じてもよい。

【0071】

例えば、制御器１３０は、第１ＦＣ１２で異常が検知された場合、第１リレー１８ｂは閉じたまま第１リレー１８ａを開き、第１ＦＣ１２をシステムから切り離す。あるいは、制御器１３０は、第１バッテリ１１で異常が検知された場合、第１リレー１８ａは閉じたまま第１リレー１８ｂを開き、第１バッテリ１１をシステムから切り離す。第２ＦＣ２２で異常が検知された場合、あるいは、第２バッテリ２１で異常が検知された場合も同様である。

【0072】

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例の燃料電池車２、２ａが備えるバッテリは、再充電可能なバッテリであればよく、そのタイプに制限はない。ただし、本明細書が開示する技術は、プラトー領域（残容量の変化に対してバッテリ出力電圧の変化が極めて小さい領域）を有するバッテリを搭載した燃料電池車に適している。プラトー領域を有するバッテリの残容量を推定するには電流積算法が適しており、本明細書が開示する技術は電流積算法の誤差を解消するリセット処理に関する技術だからである。

【0073】

フル電圧（満充電に相当するバッテリ出力電圧）とフル容量（バッテリがフル電圧を出力するときのバッテリ残容量）との関係には、バッテリの温度や内部抵抗がパラメータとして関わっていてもよい。バッテリの温度や内部抵抗も加味してフル電圧とフル容量の関係を特定することで、リセット処理時のバッテリ残容量の初期値（フル電圧のときのフル容量）をより正確に定めることができる。

【0074】

第１実施例の燃料電池車２は、リセット処理を禁止するスイッチ３６（図１参照）を備えていてもよい。スイッチ３６は制御器３０に接続されており、ユーザがスイッチ３６をＯＦＦにすると、制御器３０は、いかなる場合であってもリセット処理を実行しない。ユーザがスイッチ３６をＯＮにすると、図２－図４のフローチャートに従ってリセット処理が実行可能となる。スイッチ３６を備えることで、ユーザの判断でリセット処理を禁止することができる。第２実施例の燃料電池車２ａ、２ｂが、リセット処理を禁止するスイッチを備えていてもよい。

【0075】

あるいは、燃料電池車２、２ａ、２ｂは、燃料電池車のメインスイッチが入れられてから所定の距離を走行するまでは、リセット処理を禁止してもよい。所定の距離は、ナビゲーションシステム等を介してユーザが任意に設定可能であるとよい。

【0076】

第２実施例の燃料電池車２ａは、２個のバッテリと２個のＦＣを備えている。本明細書が開示する技術は、３個以上のバッテリと３個以上のＦＣを備えていてもよい。その場合、いずれか２個のバッテリといずれか２個のＦＣが第２実施例の関係（２個のバッテリに対して交互にリセット処理が行われること）を満たしていればよい。

【0077】

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0078】

２、２ａ：燃料電池車 ３：インバータ ４：モータ ５：デファレンシャルギア ６：車輪 ７：車速センサ ８：ブレーキ １１、２１：バッテリ １２、２２：燃料電池 １３、２３：補機 １４、１５、２４、２５：電圧センサ １６、１７、２６、２７：電流センサ １８、２８：リレー ３０、１３０：制御器 ３１：アクセルセンサ ３２：ブレーキセンサ ３３：ＧＰＳレシーバ ３４：記憶装置 ３５：ノイズセンサ ４０：冷凍機 ４１：温度センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】