特開 2024-98716 燃料電池車の走行制御装置

(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】P2024098716

(43)【公開日】2024-07-24

(54)【発明の名称】燃料電池車の走行制御装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04858 20160101AFI20240717BHJP

   H01M 8/00 20160101ALI20240717BHJP

   H01M 8/04537 20160101ALI20240717BHJP

   H01M 8/04313 20160101ALI20240717BHJP

   B60L 58/40 20190101ALI20240717BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04858

H01M8/00 A

H01M8/00 Z

H01M8/04537

H01M8/04313

B60L58/40

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023002365

(22)【出願日】2023-01-11

(71)【出願人】

【識別番号】000005463

【氏名又は名称】日野自動車株式会社

(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

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100130052

【弁理士】

【氏名又は名称】大阪 弘一

(72)【発明者】

【氏名】谷口 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】小和田 稔

(72)【発明者】

【氏名】波間 惇

【テーマコード（参考）】

5H125

5H127

【Ｆターム（参考）】

5H125AA03

5H125AC07

5H125AC12

5H125BD07

5H125CA08

5H125CA18

5H125EE23

5H125EE25

5H125EE27

5H125EE32

5H125EE42

5H125EE49

5H125EE52

5H125EE55

5H127AB04

5H127AB29

5H127AC03

5H127BA02

5H127BA33

5H127BA59

5H127BB02

5H127BB18

5H127BB39

5H127DB89

5H127DB91

5H127DB99

5H127DC42

5H127DC50

5H127DC96

5H127FF02

5H127FF08

5H127FF11

(57)【要約】

【課題】排水が許容されない場所を燃料電池車が走行するときに、燃料電池からの排水を抑制することができる燃料電池車の走行制御装置を提供する。
【解決手段】走行制御装置１は、燃料電池車２の走行モードが主として燃料電池３の発電電力を用いて走行する通常走行モードからバッテリ４の放電電力を用いて走行するＥＶ走行モードに切り替えられたかどうかを判定するＥＶ走行モード切替判定部４４と、燃料電池車２の走行モードが通常走行モードからＥＶ走行モードに切り替えられたと判定されたときに、バッテリ４の充電率に基づいて、ＥＶ走行モードでの走行を許可するかどうかを判定するＥＶ走行モード許可判定部４７とを備え、ＥＶ走行モード許可判定部４７は、バッテリ４の充電率が予め決められた許可用充電率閾値以上であるときに、ＥＶ走行モードでの走行を許可する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料電池とバッテリとを備えた燃料電池車の走行制御装置であって、
前記燃料電池車の走行モードが主として前記燃料電池の発電電力を用いて走行する第１走行モードから前記バッテリの放電電力を用いて走行する第２走行モードに切り替えられたかどうかを判定する切替判定部と、
前記バッテリの充電率を検知する充電率検知部と、
前記切替判定部により前記燃料電池車の走行モードが前記第１走行モードから前記第２走行モードに切り替えられたと判定されたときに、前記充電率検知部により検知された前記バッテリの充電率に基づいて、前記第２走行モードでの走行を許可するかどうかを判定する許可判定部とを備え、
前記許可判定部は、前記バッテリの充電率が予め決められた許可用充電率閾値以上であるときに、前記第２走行モードでの走行を許可する燃料電池車の走行制御装置。

【請求項2】

前記バッテリの状態を検出するバッテリ状態検出部を更に備え、
前記許可判定部は、前記バッテリの充電率が前記許可用充電率閾値以上であると共に、前記バッテリ状態検出部により検出された前記バッテリの状態に基づいて、前記バッテリの出力電力が出力可能閾値以上であると判断されたときに、前記第２走行モードでの走行を許可する請求項１記載の燃料電池車の走行制御装置。

【請求項3】

前記燃料電池車の車速を検出する車速検出部を更に備え、
前記許可判定部は、前記バッテリの充電率が前記許可用充電率閾値以上であると共に、前記車速検出部により検出された前記燃料電池車の車速が予め決められた許可用車速閾値以下であるときに、前記第２走行モードでの走行を許可する請求項１記載の燃料電池車の走行制御装置。

【請求項4】

前記燃料電池車の走行モードが前記第２走行モードである状態において、前記第２走行モードでの走行を解除するかどうかを判定する解除判定部を更に備える請求項１記載の燃料電池車の走行制御装置。

【請求項5】

前記第２走行モードの指示操作を行う手動操作部を更に備え、
前記解除判定部は、前記手動操作部がＯＦＦ操作されたときに、前記第２走行モードでの走行を解除する請求項４記載の燃料電池車の走行制御装置。

【請求項6】

前記解除判定部は、前記バッテリの充電率が予め決められた解除用充電率閾値以下であるときに、前記第２走行モードでの走行を解除する請求項４記載の燃料電池車の走行制御装置。

【請求項7】

前記燃料電池車の車速を検出する車速検出部を更に備え、
前記解除判定部は、前記車速検出部により検出された前記燃料電池車の車速が予め決められた解除用車速閾値以上であるときに、前記第２走行モードでの走行を解除する請求項４記載の燃料電池車の走行制御装置。

【請求項8】

前記燃料電池車の走行時間を検出する走行時間検出部を更に備え、
前記解除判定部は、前記走行時間検出部により検出された前記燃料電池車の走行時間が予め決められた走行時間閾値以上であるときに、前記第２走行モードでの走行を解除する請求項４記載の燃料電池車の走行制御装置。

【請求項9】

前記燃料電池車のアクセルの操作状態を検出するアクセル検出部を更に備え、
前記解除判定部は、前記アクセル検出部により検出された前記アクセルの操作状態に基づいて、前記燃料電池車の走行要求パワーが予め決められたパワー閾値以上であると判断されたときに、前記第２走行モードでの走行を解除する請求項４記載の燃料電池車の走行制御装置。

【請求項10】

前記第２走行モードの指示操作を行う手動操作部を更に備え、
前記切替判定部は、前記手動操作部がＯＮ操作されたときに、前記燃料電池車の走行モードが前記第１走行モードから前記第２走行モードに切り替えられたと判定する請求項１記載の燃料電池車の走行制御装置。

【請求項11】

前記燃料電池車が予め定められた指定エリアに進入したかどうかを検知する進入検知部を更に備え、
前記切替判定部は、前記進入検知部により前記燃料電池車が前記指定エリアに進入したことが検知されたときに、前記燃料電池車の走行モードが前記第１走行モードから前記第２走行モードに切り替えられたと判定する請求項１記載の燃料電池車の走行制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池車の走行制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば特許文献１には、燃料電池車の現在位置が予め地図データ上に設定された排水抑制地点にあるか否かを判定し、燃料電池車の現在位置が排水抑制地点にあるときに、燃料電池の発電により生成された水を貯留する貯水タンクからの排水を抑制するように排水制御弁を制御するという技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６０７５５６０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、例えば工場敷地内等のように排水が許容されない範囲が広い場所を燃料電池車が走行する場合には、燃料電池の発電が継続される時間が長くなるため、燃料電池の発電により水の生成が継続される時間が長くなる。従って、燃料電池に水が貯まるため、燃料電池から排水を行う必要がある。

【0005】

本発明の目的は、排水が許容されない場所を燃料電池車が走行するときに、燃料電池からの排水を抑制することができる燃料電池車の走行制御装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）本発明の一態様は、燃料電池とバッテリとを備えた燃料電池車の走行制御装置であって、燃料電池車の走行モードが主として燃料電池の発電電力を用いて走行する第１走行モードからバッテリの放電電力を用いて走行する第２走行モードに切り替えられたかどうかを判定する切替判定部と、バッテリの充電率を検知する充電率検知部と、切替判定部により燃料電池車の走行モードが第１走行モードから第２走行モードに切り替えられたと判定されたときに、充電率検知部により検知されたバッテリの充電率に基づいて、第２走行モードでの走行を許可するかどうかを判定する許可判定部とを備え、許可判定部は、バッテリの充電率が予め決められた許可用充電率閾値以上であるときに、第２走行モードでの走行を許可する。

【0007】

このような走行制御装置においては、燃料電池車の走行モードが第１走行モードから第２走行モードに切り替えられたかどうかが判定される。第１走行モードは、主として燃料電池の発電電力を用いて走行する走行モードである。第２走行モードは、燃料電池の発電を停止させて、バッテリの放電電力を用いて走行する走行モードである。そして、燃料電池車の走行モードが第２走行モードに切り替えられたと判定された場合は、バッテリの充電率に基づいて、第２走行モードでの走行を許可するかどうかが判定される。具体的には、バッテリの充電率が許可用充電率閾値以上であるときに、第２走行モードでの走行が許可される。すると、燃料電池車は、燃料電池の発電を停止させて、バッテリの放電電力のみを用いて走行することになる。このとき、バッテリの充電率が許可用充電率閾値以上であるため、バッテリの蓄電電力が足りなくなることが抑制される。このように燃料電池の発電を停止させることにより、燃料電池の発電により生成された水が燃料電池に貯まることが抑制されるため、燃料電池からの排水を行わなくて済む。これにより、排水が許容されない場所を燃料電池車が走行するときに、燃料電池からの排水を抑制することができる。

【0008】

（２）上記の（１）において、走行制御装置は、バッテリの状態を検出するバッテリ状態検出部を更に備え、許可判定部は、バッテリの充電率が許可用充電率閾値以上であると共に、バッテリ状態検出部により検出されたバッテリの状態に基づいて、バッテリの出力電力が出力可能閾値以上であると判断されたときに、第２走行モードでの走行を許可してもよい。このような構成では、環境の変化等によりバッテリの状態が変動する場合でも、排水が許容されない場所を燃料電池車が走行するときに、燃料電池からの排水を適切に抑制することができる。

【0009】

（３）上記の（１）または（２）において、走行制御装置は、燃料電池車の車速を検出する車速検出部を更に備え、許可判定部は、バッテリの充電率が許可用充電率閾値以上であると共に、車速検出部により検出された燃料電池車の車速が予め決められた許可用車速閾値以下であるときに、第２走行モードでの走行を許可してもよい。このような構成では、燃料電池車が低速（車速ゼロを含む）で走行しているときに、第２走行モードでの走行が許可されるため、バッテリの消費電力を抑えることができる。

【0010】

（４）上記の（１）～（３）の何れかにおいて、走行制御装置は、燃料電池車の走行モードが第２走行モードである状態において、第２走行モードでの走行を解除するかどうかを判定する解除判定部を更に備えてもよい。このような構成では、第２走行モードでの走行が解除されると、燃料電池車は第１走行モードで走行することとなる。従って、バッテリの消費電力を抑えることができる。

【0011】

（５）上記の（４）において、走行制御装置は、第２走行モードの指示操作を行う手動操作部を更に備え、解除判定部は、手動操作部がＯＦＦ操作されたときに、第２走行モードでの走行を解除してもよい。このような構成では、燃料電池車の運転者が手動操作部のＯＦＦ操作を行うことで、運転者の意志により第２走行モードでの走行が解除される。

【0012】

（６）上記の（４）において、解除判定部は、バッテリの充電率が予め決められた解除用充電率閾値以下であるときに、第２走行モードでの走行を解除してもよい。このような構成では、バッテリの充電率が解除用充電率閾値まで下がると、第２走行モードでの走行が自動的に解除される。従って、バッテリのエネルギーの使いすぎが抑えられるため、排水が許容されない場所での走行が終了した後の走行に支障をきたすことを抑制できる。

【0013】

（７）上記の（４）において、走行制御装置は、燃料電池車の車速を検出する車速検出部を更に備え、解除判定部は、車速検出部により検出された燃料電池車の車速が予め決められた解除用車速閾値以上であるときに、第２走行モードでの走行を解除してもよい。このような構成では、燃料電池車の車速が解除用車速閾値まで上がると、第２走行モードでの走行が自動的に解除される。従って、バッテリのエネルギーの使いすぎが抑えられるため、排水が許容されない場所での走行が終了した後の走行に支障をきたすことを抑制できる。

【0014】

（８）上記の（４）において、走行制御装置は、燃料電池車の走行時間を検出する走行時間検出部を更に備え、解除判定部は、走行時間検出部により検出された燃料電池車の走行時間が予め決められた走行時間閾値以上であるときに、第２走行モードでの走行を解除してもよい。このような構成では、燃料電池車の走行時間が走行時間閾値に達すると、第２走行モードでの走行が自動的に解除される。従って、バッテリのエネルギーの使いすぎが抑えられるため、排水が許容されない場所での走行が終了した後の走行に支障をきたすことを抑制できる。

【0015】

（９）上記の（４）において、走行制御装置は、燃料電池車のアクセルの操作状態を検出するアクセル検出部を更に備え、解除判定部は、アクセル検出部により検出されたアクセルの操作状態に基づいて、燃料電池車の走行要求パワーが予め決められたパワー閾値以上であると判断されたときに、第２走行モードでの走行を解除してもよい。このような構成では、燃料電池車の走行要求パワーがパワー閾値以上になると、第２走行モードでの走行が自動的に解除される。従って、例えば上り坂等の走行時のように多くの走行パワーが必要となるときは、燃料電池車が第１走行モードで走行することになるため、スムーズな走行を行うことができる。

【0016】

（１０）上記の（１）～（９）の何れかにおいて、走行制御装置は、第２走行モードの指示操作を行う手動操作部を更に備え、切替判定部は、手動操作部がＯＮ操作されたときに、燃料電池車の走行モードが第１走行モードから第２走行モードに切り替えられたと判定してもよい。このような構成では、燃料電池車の運転者が手動操作部のＯＮ操作を行うことで、運転者の意志により燃料電池車の走行モードが第２走行モードに切り替えられる。

【0017】

（１１）上記の（１）～（９）の何れかにおいて、走行制御装置は、燃料電池車が予め定められた指定エリアに進入したかどうかを検知する進入検知部を更に備え、切替判定部は、進入検知部により燃料電池車が指定エリアに進入したことが検知されたときに、燃料電池車の走行モードが第１走行モードから第２走行モードに切り替えられたと判定してもよい。このような構成では、燃料電池車が指定エリアに進入すると、燃料電池車の走行モードが自動的に第２走行モードに切り替えられる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、排水が許容されない場所を燃料電池車が走行するときに、燃料電池からの排水を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態に係る走行制御装置を備えた燃料電池車の要部を示す概略構成図である。

【図2】図１に示された走行制御装置を含む車両制御装置のブロック図である。

【図3】図２に示されたＥＶ走行モード切替判定部により実行される切替判定処理の手順を示すフローチャートである。

【図4】図２に示されたＥＶ走行モード許可判定部により実行される許可判定処理の手順を示すフローチャートである。

【図5】図２に示されたＥＶ走行モード解除判定部により実行される解除判定処理の手順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】

【0020】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

【0021】

図１は、本発明の一実施形態に係る走行制御装置を備えた燃料電池車の要部を示す概略構成図である。図１において、本実施形態の走行制御装置１は、燃料電池車２の走行制御を行う装置である。走行制御装置１は、車両制御装置５に含まれている。車両制御装置５は、燃料電池車２に搭載されている。燃料電池車２は、大型トラック等の大型商用車である。

【0022】

燃料電池車２は、発電を行う燃料電池３と、充放電可能なバッテリ４とを備えている。燃料電池車２は、燃料電池３及びバッテリ４を動力源として駆動するパワートレーンとなっている。燃料電池車２は、通常走行モードとＥＶ走行モードとを切り替えて走行可能である。

【0023】

通常走行モードは、主として燃料電池３の発電電力を用いて走行する第１走行モードである。具体的には、通常走行モードは、燃料電池３の発電電力及びバッテリ４の放電電力を用いて走行する走行モードである。燃料電池３の発電電力は、燃料電池３により発電して得られた電力である。バッテリ４の放電電力は、バッテリ４に蓄えられた電力である。

【0024】

ＥＶ走行モードは、バッテリ４の放電電力を用いて走行する第２走行モードである。具体的には、ＥＶ走行モードは、燃料電池３の発電電力を用いずに、バッテリ４の放電電力のみを用いて走行する走行モードである。

【0025】

燃料電池３は、燃料電池スタック１０と、燃料供給源１１と、燃料供給管１２と、燃料流量制御弁１３と、空気供給源１４と、空気供給管１５と、空気流量制御弁１６と、貯水タンク１７と、排水管１８と、排水バルブ１９とを有している。

【0026】

燃料電池スタック１０は、燃料（ここでは水素）と空気中の酸素とを化学反応させて発電を行うことにより、電力を作り出す。燃料電池スタック１０は、複数の単セルが積層されてなる構造を有している。燃料電池スタック１０では、水素と酸素とが化学反応するため、水が生成される。

【0027】

燃料供給源１１は、燃料電池スタック１０に燃料を供給する。燃料供給管１２は、燃料供給源１１と燃料電池スタック１０とを接続し、燃料供給源１１から燃料電池スタック１０に燃料が流れる配管である。燃料流量制御弁１３は、燃料供給管１２に配設され、燃料電池スタック１０に供給される燃料の流量を制御する電磁式の流量制御弁である。

【0028】

空気供給源１４は、燃料電池スタック１０に空気を供給する。空気供給管１５は、空気供給源１４と燃料電池スタック１０とを接続し、空気供給源１４から燃料電池スタック１０に空気が流れる配管である。空気流量制御弁１６は、空気供給管１５に配設され、燃料電池スタック１０に供給される空気の流量を制御する電磁式の流量制御弁である。

【0029】

貯水タンク１７は、燃料電池スタック１０のアノードと接続されている。貯水タンク１７は、燃料電池スタック１０により生成された水（生成水）を貯めるタンクである。排水管１８は、貯水タンク１７と接続され、貯水タンク１７に貯められた生成水を排出する配管である。

【0030】

排水バルブ１９は、排水管１８に配設され、生成水の排出流路を開閉する電磁式の開閉弁である。排水バルブ１９が開弁することで、貯水タンク１７に貯められた生成水が排水管１８を流れて、排水管１８の先端に設けられた排出口１８ａから排出される。

【0031】

なお、生成水は、燃料電池スタック１０内に溜まって貯水状態となっていてもよい。この場合、生成水の一部は、燃料電池スタック１０のアノードへ透過する。アノードは、気液分離器で生成水を貯水し、貯水量が一定以上になると生成水を排出する。

【0032】

バッテリ４としては、例えばリチウムイオン二次電池等が使用される。燃料電池３の発電電力がバッテリ４に供給されることで、バッテリ４が充電される。

【0033】

また、燃料電池車２は、駆動回路２１と、駆動回路２２と、電力分配器２３と、インバータ２４と、走行モータ２５とを備えている。

【0034】

駆動回路２１は、燃料電池スタック１０と電力分配器２３との開閉を行うスイッチング回路（不図示）を有している。駆動回路２２は、バッテリ４と電力分配器２３との開閉を行うスイッチング回路（不図示）を有している。

【0035】

電力分配器２３は、燃料電池３の発電電力及びバッテリ４の放電電力の分配を行う。具体的には、電力分配器２３は、燃料電池３の発電電力及びバッテリ４の放電電力をインバータ２４に供給する。また、電力分配器２３は、燃料電池３の発電電力をバッテリ４に供給することで、バッテリ４を充電する。

【0036】

インバータ２４は、燃料電池３及びバッテリ４からの直流電力を交流電力に変換して走行モータ２５に供給する。

【0037】

走行モータ２５は、燃料電池車２の駆動輪（不図示）を回転駆動させる。走行モータ２５としては、例えば３相交流同期モータが使用される。

【0038】

車両制御装置５は、図２にも示されるように、電源スイッチ３０と、ＥＶ走行スイッチ３１と、バッテリ状態センサ３２と、車速センサ３３と、アクセルセンサ３４と、進入センサ３５と、カーナビゲーション３６と、排水ボタン３７と、ＥＣＵ（ElectronicControl Unit）４０とを備えている。

【0039】

電源スイッチ３０は、燃料電池車２の運転席（不図示）に配置されている。電源スイッチ３０は、燃料電池車２を起動（始動）するスイッチである。電源スイッチ３０がＯＮ操作されると、燃料電池車２の各電気系にバッテリ４の蓄電電力が供給される。

【0040】

ＥＶ走行スイッチ３１は、燃料電池車２の運転席（不図示）に配置されている。ＥＶ走行スイッチ３１は、燃料電池車２の運転者がＥＶ走行モードの指示操作を行う手動操作スイッチ（手動操作部）である。

【0041】

バッテリ状態センサ３２は、バッテリ４の状態を検出するセンサ（バッテリ状態検出部）である。バッテリ状態センサ３２には、バッテリ４の電圧を計測する電圧計、バッテリ４の出力電力を計測する電力計及びバッテリ４の温度を計測する温度計等が含まれている。

【0042】

車速センサ３３は、燃料電池車２の走行速度（車速）を検出するセンサ（車速検出部）である。アクセルセンサ３４は、燃料電池車２の運転席（不図示）に配置されたアクセル３９の開度（踏込量）を検出するセンサである。アクセルセンサ３４は、アクセル３９の操作状態を検出するアクセル検出部を構成する。

【0043】

進入センサ３５は、燃料電池車２が予め定められた指定エリアに進入したことを検出するセンサである。進入センサ３５は、例えば燃料電池車２が指定エリアのゲートを通過した際に、特別な通過信号（光信号等）を受けると、燃料電池車２が指定エリアに進入したとして検出信号を出力する。進入センサ３５は、燃料電池車２が予め定められた指定エリアに進入したかどうかを検知する進入検知部を構成する。指定エリアについては、後で詳述する。

【0044】

カーナビゲーション３６は、燃料電池車２の運転席（不図示）に配置されている。カーナビゲーション３６は、燃料電池車２の現在位置を表示したり、目的地への燃料電池車２の経路案内を行う機器である。

【0045】

排水ボタン３７は、燃料電池車２の運転席（不図示）に配置されている。排水ボタン３７は、運転者が燃料電池３からの排水の指示操作を行う手動操作ボタンである。

【0046】

ＥＣＵ４０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力インターフェース等から構成されている。ＥＣＵ４０には、タイマ４１が内蔵されている。タイマ４１は、燃料電池車２の走行時間を検出する走行時間検出部を構成している。

【0047】

ＥＣＵ４０は、図２に示されるように、通常走行制御部４２と、ＥＶ走行制御部４３と、ＥＶ走行モード切替判定部４４と、バッテリ充電率推定部４５と、バッテリ出力可能閾値取得部４６と、ＥＶ走行モード許可判定部４７と、走行要求パワー推定部４８と、ＥＶ走行モード解除判定部４９と、排水制御部５０とを有している。

【0048】

通常走行制御部４２は、燃料電池車２が通常走行モードで走行するように、燃料流量制御弁１３、空気流量制御弁１６、駆動回路２１，２２及び電力分配器２３を制御する。

【0049】

具体的には、通常走行制御部４２は、燃料流量制御弁１３及び空気流量制御弁１６の開度を制御して燃料電池３により発電を行うと共に、燃料電池３の発電電力及びバッテリ４の放電電力がインバータ２４に供給されるように駆動回路２１，２２及び電力分配器２３を制御する。また、通常走行制御部４２は、必要に応じて燃料電池３の発電電力がバッテリ４に供給されるように駆動回路２１，２２及び電力分配器２３を制御する。

【0050】

ＥＶ走行制御部４３は、燃料電池車２がＥＶ走行モードで走行するように、燃料流量制御弁１３、空気流量制御弁１６、駆動回路２１，２２及び電力分配器２３を制御する。

【0051】

具体的には、ＥＶ走行制御部４３は、燃料流量制御弁１３及び空気流量制御弁１６を全閉状態となるように制御することで、燃料電池３の発電を停止させると共に、バッテリ４の放電電力がインバータ２４に供給されるように駆動回路２１，２２及び電力分配器２３を制御する。

【0052】

ＥＶ走行モード切替判定部４４は、ＥＶ走行スイッチ３１の操作信号及び進入センサ３５の検出信号に基づいて、燃料電池車２の走行モードが通常走行モードからＥＶ走行モードに切り替えられたかどうかを判定する。ＥＶ走行モード切替判定部４４は、燃料電池車２の走行モードが通常走行モードからＥＶ走行モードに切り替えられたかどうかを判定する切替判定部を構成する。

【0053】

図３は、ＥＶ走行モード切替判定部４４により実行される切替判定処理の手順を示すフローチャートである。本処理は、電源スイッチ３０がＯＮ操作されると実行される。なお、本処理の開始時には、燃料電池車２の走行モードは通常走行モードとなっている。

【0054】

図３において、ＥＶ走行モード切替判定部４４は、まずＥＶ走行スイッチ３１の操作信号に基づいて、ＥＶ走行スイッチ３１がＯＮ操作されたかどうかを判断する（手順Ｓ１０１）。ＥＶ走行モード切替判定部４４は、ＥＶ走行スイッチ３１がＯＮ操作されたと判断したときは、燃料電池車２の走行モードが通常走行モードからＥＶ走行モードに切り替えられたと判定する（手順Ｓ１０２）。

【0055】

ＥＶ走行モード切替判定部４４は、ＥＶ走行スイッチ３１がＯＮ操作されていないと判断したときは、進入センサ３５の検出信号に基づいて、燃料電池車２が指定エリアに進入したかどうかを判断する（手順Ｓ１０３）。指定エリアは、燃料電池３からの排水が禁止されているために、燃料電池車２をＥＶ走行モードで走行させる必要があるエリアである。指定エリアは、例えば工場敷地内等といった広い敷地内である。

【0056】

ＥＶ走行モード切替判定部４４は、燃料電池車２が指定エリアに進入したと判断したときは、燃料電池車２の走行モードが通常走行モードからＥＶ走行モードに切り替えられたと判定する（手順Ｓ１０２）。ＥＶ走行モード切替判定部４４は、燃料電池車２が指定エリアに進入していないと判断したときは、燃料電池車２の走行モードが通常走行モードのままであると判定する（手順Ｓ１０４）。

【0057】

ＥＶ走行モード切替判定部４４は、手順Ｓ１０２または手順Ｓ１０４を実行した後、手順Ｓ１０１を再度実行する。

【0058】

図２に戻り、バッテリ充電率推定部４５は、バッテリ状態センサ３２により検出されたバッテリ４の状態に基づいて、バッテリ４の充電率（ＳＯＣ：Stateof charge）を推定する。バッテリ充電率推定部４５は、バッテリ状態センサ３２と協働して、バッテリ４の充電率を検知する充電率検知部を構成する。

【0059】

バッテリ充電率推定部４５は、例えば電圧計の計測値からバッテリ４の開放電圧を算出し、バッテリ４の開放電圧からバッテリ４の充電率を求める。なお、バッテリ４は、開放電圧が高くなるに従って充電率が高くなるような特性を有している。

【0060】

バッテリ出力可能閾値取得部４６は、バッテリ状態センサ３２により検出されたバッテリ４の状態に基づいて、バッテリ４が出力可能状態となるような閾値（出力可能閾値）を求める。出力可能閾値は、例えばバッテリ４の温度等から求められる。

【0061】

ＥＶ走行モード許可判定部４７は、ＥＶ走行モード切替判定部４４により燃料電池車２の走行モードが通常走行モードからＥＶ走行モードに切り替えられたと判定されたときに、バッテリ充電率推定部４５により推定されたバッテリ４の充電率、バッテリ出力可能閾値取得部４６により取得された出力可能閾値、バッテリ状態センサ３２及び車速センサ３３の検出信号に基づいて、ＥＶ走行モードでの走行を許可するかどうかを判定する。

【0062】

ＥＶ走行モード許可判定部４７は、バッテリ充電率推定部４５により推定されたバッテリ４の充電率が許可用充電率閾値以上であるときに、ＥＶ走行モードでの走行を許可する。

【0063】

ＥＶ走行モード許可判定部４７は、バッテリ出力可能閾値取得部４６と協働して、燃料電池車２の走行モードが通常走行モードからＥＶ走行モードに切り替えられたと判定されたときに、バッテリ４の充電率に基づいて、ＥＶ走行モードでの走行を許可するかどうかを判定する許可判定部を構成する。

【0064】

図４は、ＥＶ走行モード許可判定部４７により実行される許可判定処理の手順を示すフローチャートである。本処理も、電源スイッチ３０がＯＮ操作されると実行される。

【0065】

図４において、ＥＶ走行モード許可判定部４７は、まずＥＶ走行モード切替判定部４４の判定結果に基づいて、燃料電池車２の走行モードが通常走行モードからＥＶ走行モードに切り替えられたかどうかを判断する（手順Ｓ１１１）。

【0066】

ＥＶ走行モード許可判定部４７は、燃料電池車２の走行モードが通常走行モードからＥＶ走行モードに切り替えられたと判断したときは、バッテリ充電率推定部４５により推定されたバッテリ４の充電率が予め決められた許可用充電率閾値（Ａ％）以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１１２）。許可用充電率閾値は、燃料電池車２が広い敷地内を所定の時間だけＥＶ走行モードのみで余裕をもって走行することが可能となるように設定されている。許可用充電率閾値は、例えばバッテリ４の充電率の上限値である。バッテリ４の充電率の上限値は、バッテリ４の満充電に近い値（例えば８５％～９５％）である。

【0067】

ＥＶ走行モード許可判定部４７は、バッテリ４の充電率が許可用充電率閾値以上であると判断したときは、バッテリ状態センサ３２により検出されたバッテリ４の出力電力がバッテリ出力可能閾値取得部４６により求められた出力可能閾値（ＢｋＷ）以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１１３）。

【0068】

ＥＶ走行モード許可判定部４７は、バッテリ４の出力電力が出力可能閾値以上であると判断したときは、車速センサ３３により検出された燃料電池車２の車速が許可用車速閾値（Ｃｋｍ／ｈ）以下であるかどうかを判断する（手順Ｓ１１４）。許可用車速閾値は、例えば低速の値でもよいし、ゼロでもよい。

【0069】

ＥＶ走行モード許可判定部４７は、燃料電池車２の車速が許可用車速閾値以下であると判断したときは、ＥＶ走行モードでの走行を許可する（手順Ｓ１１５）。ＥＶ走行モードでの走行が許可されると、ＥＶ走行制御部４３によって燃料電池車２がＥＶ走行モードで走行するように制御される。

【0070】

ＥＶ走行モード許可判定部４７は、手順Ｓ１１１で燃料電池車２の走行モードが通常走行モードからＥＶ走行モードに切り替えられていないと判断したとき、手順Ｓ１１２でバッテリ４の充電率が許可用充電率閾値以上でないと判断したとき、手順Ｓ１１３でバッテリ４の出力電力が出力可能閾値以上でないと判断したとき、手順Ｓ１１４で燃料電池車２の車速が許可用車速閾値以下でないと判断したときは、ＥＶ走行モードでの走行を許可しない（手順Ｓ１１６）。ＥＶ走行モードでの走行が許可されないときは、通常走行制御部４２によって燃料電池車２が通常走行モードで走行するように制御される。

【0071】

ＥＶ走行モード許可判定部４７は、手順Ｓ１１５または手順Ｓ１１６を実行した後、手順Ｓ１１１を再度実行する。

【0072】

図２に戻り、走行要求パワー推定部４８は、アクセルセンサ３４により検出されたアクセル３９の開度に基づいて、燃料電池車２の走行要求パワーを推定する。アクセル３９の開度が大きくなるほど、走行要求パワーが高くなる。

【0073】

ＥＶ走行モード解除判定部４９は、燃料電池車２の走行モードがＥＶ走行モードである状態において、ＥＶ走行スイッチ３１の操作信号、車速センサ３３の検出信号、タイマ４１の計測信号、バッテリ充電率推定部４５により推定されたバッテリ４の充電率及び走行要求パワー推定部４８により推定された走行要求パワーに基づいて、ＥＶ走行モードでの走行を解除するかどうかを判定する。

【0074】

ＥＶ走行モード解除判定部４９は、走行要求パワー推定部４８と協働して、ＥＶ走行モードでの走行を解除するかどうかを判定する解除判定部を構成する。

【0075】

図５は、ＥＶ走行モード解除判定部４９により実行される解除判定処理の手順を示すフローチャートである。本処理は、電源スイッチ３０がＯＮ操作された後、燃料電池車２の走行モードがＥＶ走行モードである状態において実行される。

【0076】

図５において、ＥＶ走行モード解除判定部４９は、まずＥＶ走行スイッチ３１の操作信号に基づいて、ＥＶ走行スイッチ３１がＯＮ状態からＯＦＦ操作されたかどうかを判断する（手順Ｓ１２１）。ＥＶ走行モード解除判定部４９は、ＥＶ走行スイッチ３１がＯＮ状態からＯＦＦ操作されたと判断したときは、ＥＶ走行モードの解除が指示されたと判断し、ＥＶ走行モードでの走行を解除する（手順Ｓ１２２）。

【0077】

ＥＶ走行モード解除判定部４９は、ＥＶ走行スイッチ３１がＯＮ状態からＯＦＦ操作されていないと判断したときは、バッテリ充電率推定部４５により推定されたバッテリ４の充電率が予め決められた解除用充電率閾値（Ｄ％）以下であるかどうかを判断する（手順Ｓ１２３）。解除用充電率閾値は、上記の許可用充電率閾値よりも低い値である。ＥＶ走行モード解除判定部４９は、バッテリ４の充電率が解除用充電率閾値以下であると判断したときは、ＥＶ走行モードの解除が指示されたと判断し、ＥＶ走行モードでの走行を解除する（手順Ｓ１２２）。

【0078】

ＥＶ走行モード解除判定部４９は、バッテリ４の充電率が解除用充電率閾値以下でないと判断したときは、車速センサ３３の検出信号に基づいて、燃料電池車２の車速が予め決められた解除用車速閾値（Ｅｋｍ／ｈ）以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１２４）。解除用車速閾値は、許可用車速閾値よりも高い値である。ＥＶ走行モード解除判定部４９は、燃料電池車２の車速が解除用車速閾値以上であると判断したときは、ＥＶ走行モードの解除が指示されたと判断し、ＥＶ走行モードでの走行を解除する（手順Ｓ１２２）。

【0079】

ＥＶ走行モード解除判定部４９は、燃料電池車２の車速が解除用車速閾値以上でないと判断したときは、タイマ４１により計測されたＥＶ走行モードでの走行時間が予め決められた走行時間閾値（Ｆ分）以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１２５）。走行時間閾値は、例えば燃料電池車２が所定の車速で走行したときに、バッテリ４の充電率が上限値以上である状態から解除用充電率閾値まで低下するような時間である。ＥＶ走行モード解除判定部４９は、ＥＶ走行モードでの走行時間が走行時間閾値以上であると判断したときは、ＥＶ走行モードの解除が指示されたと判断し、ＥＶ走行モードでの走行を解除する（手順Ｓ１２２）。

【0080】

ＥＶ走行モード解除判定部４９は、ＥＶ走行モードでの走行時間が走行時間閾値以上でないと判断したときは、走行要求パワー推定部４８により推定された燃料電池車２の走行要求パワーがパワー閾値（ＧｋＷ）以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１２６）。パワー閾値は、例えば燃料電池車２が急坂を上ることが可能な値である。ＥＶ走行モード解除判定部４９は、燃料電池車２の走行要求パワーがパワー閾値以上であると判断したときは、ＥＶ走行モードの解除が指示されたと判断し、ＥＶ走行モードでの走行を解除する（手順Ｓ１２２）。

【0081】

手順Ｓ１２２においてＥＶ走行モードでの走行が解除されると、通常走行制御部４２によって燃料電池車２が通常走行モードで走行するように制御される。

【0082】

ＥＶ走行モード解除判定部４９は、燃料電池車２の走行要求パワーがパワー閾値以上でないと判断したときは、手順Ｓ１２２を実行しない。このため、ＥＶ走行制御部４３によって燃料電池車２が継続してＥＶ走行モードで走行するように制御される。

【0083】

図２に戻り、排水制御部５０は、排水ボタン３７がＯＮ操作されたときに、排水バルブ１９を開くように制御する。すると、排水バルブ１９が開弁するため、燃料電池３に貯められた生成水が排水される。

【0084】

以上において、本実施形態の走行制御装置１は、ＥＶ走行スイッチ３１、バッテリ状態センサ３２、車速センサ３３、アクセルセンサ３４、進入センサ３５、カーナビゲーション３６、ＥＣＵ４０のタイマ４１、通常走行制御部４２、ＥＶ走行制御部４３、ＥＶ走行モード切替判定部４４、バッテリ充電率推定部４５、バッテリ出力可能閾値取得部４６、ＥＶ走行モード許可判定部４７、走行要求パワー推定部４８及びＥＶ走行モード解除判定部４９により構成されている。

【0085】

ところで、大型商用車は、車両自体の重量が重いため、バッテリの放電電力及び燃料電池の発電電力を用いて走行する必要がある。また、大型商用車は、燃料電池の発電電力によりバッテリを充電する必要がある。このため、燃料電池車２が大型商用車である場合、燃料電池３の発電が継続して行われることで、燃料電池３の発電により生成された水（生成水）が燃料電池３内に貯まっていく。そして、燃料電池３内の生成水が満杯になると、運転者が排水ボタン３７をＯＮ操作することで、燃料電池３からの排水が行われる。

【0086】

しかし、燃料電池車２は、排水が許容されない範囲が広い工場敷地内を走行することがある。燃料電池車２がそのような工場敷地内を走行しているときに、燃料電池３の発電により燃料電池３内に貯まる生成水が多くなると、上記のように燃料電池３からの排水を行う必要がある。この場合、例えば燃料電池車２が工場敷地内から一旦出て、工場敷地の外において燃料電池３からの排水を行った後、燃料電池車２が再び工場敷地内に戻るといった不都合が発生する。

【0087】

そのような課題に対し、本実施形態では、燃料電池車２の走行モードが通常走行モードからＥＶ走行モードに切り替えられたかどうかが判定される。通常走行モードは、主として燃料電池３の発電電力を用いて走行する走行モードである。ＥＶ走行モードは、燃料電池３の発電を停止させて、バッテリ４の放電電力を用いて走行する走行モードである。そして、燃料電池車２の走行モードがＥＶ走行モードに切り替えられたと判定された場合は、バッテリ４の充電率に基づいて、ＥＶ走行モードでの走行を許可するかどうかが判定される。具体的には、バッテリ４の充電率が許可用充電率閾値以上であるときに、ＥＶ走行モードでの走行が許可される。すると、燃料電池車２は、燃料電池３の発電を停止させて、バッテリ４の放電電力のみを用いて走行することになる。このとき、バッテリ４の充電率が許可用充電率閾値以上であるため、バッテリ４の蓄電電力が足りなくなることが抑制される。このように燃料電池３の発電を停止させることにより、燃料電池３の発電により生成された水が燃料電池３に貯まることが抑制されるため、燃料電池３からの排水を行わなくて済む。これにより、排水が許容されない場所を燃料電池車２が走行するときに、燃料電池３からの排水を抑制することができる。

【0088】

また、本実施形態では、燃料電池車２の走行モードがＥＶ走行モードに切り替えられたと判定された場合は、バッテリ４の充電率が許可用充電率閾値以上であると共に、バッテリ４の出力電力が出力可能閾値以上であると判断されたときに、ＥＶ走行モードでの走行が許可される。このため、環境の変化等によりバッテリ４の状態が変動する場合でも、排水が許容されない場所を燃料電池車２が走行するときに、燃料電池３からの排水を適切に抑制することができる。

【0089】

また、本実施形態では、燃料電池車２の走行モードがＥＶ走行モードに切り替えられたと判定された場合は、バッテリ４の充電率が許可用充電率閾値以上であると共に、燃料電池車２の車速が許可用車速閾値以下であるときに、ＥＶ走行モードでの走行が許可される。従って、燃料電池車２が低速（車速ゼロを含む）で走行しているときに、ＥＶ走行モードでの走行が許可されるため、バッテリ４の消費電力を抑えることができる。

【0090】

また、本実施形態では、燃料電池車２の走行モードがＥＶ走行モードである状態において、ＥＶ走行モードでの走行を解除するかどうかが判定される。ＥＶ走行モードでの走行が解除されると、燃料電池車２は通常走行モードで走行することとなる。従って、バッテリ４の消費電力を抑えることができる。

【0091】

また、本実施形態では、ＥＶ走行スイッチ３１がＯＦＦ操作されたときに、ＥＶ走行モードでの走行が解除される。このため、燃料電池車２の運転者がＥＶ走行スイッチ３１のＯＦＦ操作を行うことで、運転者の意志によりＥＶ走行モードでの走行が解除される。

【0092】

また、本実施形態では、バッテリ４の充電率が解除用充電率閾値以下であるときにも、ＥＶ走行モードでの走行が解除される。このため、バッテリ４の充電率が解除用充電率閾値まで下がると、ＥＶ走行モードでの走行が自動的に解除される。従って、バッテリ４のエネルギーの使いすぎが抑えられる。

【0093】

また、本実施形態では、燃料電池車２の車速が解除用車速閾値以上であるときにも、ＥＶ走行モードでの走行が解除される。このため、燃料電池車２の車速が解除用車速閾値まで上がると、ＥＶ走行モードでの走行が自動的に解除される。従って、バッテリ４のエネルギーの使いすぎが更に抑えられる。

【0094】

また、本実施形態では、燃料電池車２の走行時間が走行時間閾値以上であるときにも、ＥＶ走行モードでの走行が解除される。このため、燃料電池車２の走行時間が走行時間閾値に達すると、ＥＶ走行モードでの走行が自動的に解除される。従って、バッテリ４のエネルギーの使いすぎが更に抑えられる。

【0095】

このようにバッテリ４のエネルギーの使いすぎが抑えられるため、排水が許容されない場所での走行が終了した後の走行に支障をきたすことを抑制できる。例えば、燃料電池車２が工場敷地内から出た後に一般道路を走行する際に、バッテリ４の蓄電電力が足りなくなることを抑制できる。

【0096】

また、本実施形態では、燃料電池車２の走行要求パワーがパワー閾値以上であると判断されたときにも、ＥＶ走行モードでの走行が解除される。このため、燃料電池車２の走行要求パワーがパワー閾値以上になると、ＥＶ走行モードでの走行が自動的に解除される。従って、例えば上り坂等の走行時のように多くの走行パワーが必要となるときは、燃料電池車２が通常走行モードで走行することになるため、スムーズな走行を行うことができる。

【0097】

また、本実施形態では、ＥＶ走行スイッチ３１がＯＮ操作されたときに、燃料電池車２の走行モードが通常走行モードからＥＶ走行モードに切り替えられたと判定される。このため、燃料電池車２の運転者がＥＶ走行スイッチ３１のＯＮ操作を行うことで、運転者の意志により燃料電池車２の走行モードがＥＶ走行モードに切り替えられる。

【0098】

また、本実施形態では、燃料電池車２が指定エリアに進入したことが検知されたときに、燃料電池車２の走行モードが通常走行モードからＥＶ走行モードに切り替えられたと判定される。このため、燃料電池車２が指定エリアに進入すると、燃料電池車２の走行モードが自動的にＥＶ走行モードに切り替えられる。

【0099】

なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば上記実施形態では、燃料電池車２の走行モードが通常走行モードからＥＶ走行モードに切り替えられたと判定された場合は、バッテリ４の充電率が許可用充電率閾値以上であり、バッテリ４の出力電力が出力可能閾値以上であり、燃料電池車２の車速が許可用車速閾値以下であるときに、ＥＶ走行モードでの走行が許可されているが、特にそのような形態には限られない。燃料電池車２の走行モードが通常走行モードからＥＶ走行モードに切り替えられたと判定された場合は、少なくともバッテリ４の充電率が許可用充電率閾値以上であるときに、ＥＶ走行モードでの走行を許可すればよい。

【0100】

例えば、燃料電池車２の走行モードが通常走行モードからＥＶ走行モードに切り替えられたと判定された場合は、バッテリ４の充電率が許可用充電率閾値以上であると共に、バッテリ４の出力電力が出力可能閾値以上であるときに、ＥＶ走行モードでの走行を許可してもよい。また、燃料電池車２の走行モードが通常走行モードからＥＶ走行モードに切り替えられたと判定された場合は、バッテリ４の充電率が許可用充電率閾値以上であると共に、燃料電池車２の車速が許可用車速閾値以下であるときに、ＥＶ走行モードでの走行を許可してもよい。

【0101】

また、上記実施形態では、燃料流量制御弁１３及び空気流量制御弁１６を全閉状態にして、燃料電池スタック１０への燃料及び空気の供給を停止させることで、燃料電池３の発電を停止させているが、特にその形態には限られず、例えば燃料電池３の電源（不図示）をＯＦＦにして、燃料電池３の運転自体を停止させることで、燃料電池３の発電を停止させてもよい。

【0102】

また、上記実施形態では、燃料電池車２が指定エリアに進入したことを検出する進入センサ３５の検出信号に基づいて、燃料電池車２の走行モードが通常走行モードからＥＶ走行モードに切り替えられたかどうかが判定されているが、特にそのような形態には限られない。例えば、燃料電池車２の運転者が事前にカーナビゲーション３６に指定エリアを登録しておき、カーナビゲーション３６の情報に基づいて、燃料電池車２の走行モードが通常走行モードからＥＶ走行モードに切り替えられたかどうかを判定してもよい。この場合には、カーナビゲーション３６は、燃料電池車２が予め定められた指定エリアに進入したかどうかを検知する進入検知部を構成する。

【0103】

また、上記実施形態では、排水が許容されない範囲が広い工場敷地内が指定エリアとして予め定められているが、指定エリアとしては特に工場敷地内には限られず、例えば排水を行いたくない自宅駐車場や立体駐車場等といった場所であってもよい。

【0104】

また、上記実施形態では、燃料として水素が使用されているが、使用する燃料としては、特に水素には限られず、天然ガスやメタノール等であってもよい。この場合には、燃料を改質して水素を生成する改質器が必要となる。

【0105】

また、上記実施形態では、燃料電池車２が大型商用車であるが、燃料電池車２としては特に大型商用車には限られず、小型商用車や乗用車等であってもよい。

【0106】

この場合、燃料電池車２が通常走行モードで走行するときに、燃料電池車２の負荷に応じて燃料電池車２の駆動形態を変えてもよい。例えば、軽負荷時には、燃料電池３の発電を停止させて、バッテリ４の放電電力のみを用いて燃料電池車２を駆動し、高負荷時には、燃料電池３の発電電力とバッテリ４の放電電力とを用いて燃料電池車２を駆動してもよい。

【符号の説明】

【0107】

１…走行制御装置、２…燃料電池車、３…燃料電池、４…バッテリ、３１…ＥＶ走行スイッチ（手動操作部）、３２…バッテリ状態センサ（バッテリ状態検出部、充電率検知部）、３３…車速センサ（車速検出部）、３４…アクセルセンサ（アクセル検出部）、３５…進入センサ（進入検知部）、３６…カーナビゲーション（進入検知部）、３９…アクセル、４１…タイマ（走行時間検出部）、４４…ＥＶ走行モード切替判定部（切替判定部）、４５…バッテリ充電率推定部（充電率検知部）、４６…バッテリ出力可能閾値取得部（許可判定部）、４７…ＥＶ走行モード許可判定部（許可判定部）、４８…走行要求パワー推定部（解除判定部）、４９…ＥＶ走行モード解除判定部（解除判定部）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】