燃料電池自動車
【課題】補機バッテリのバッテリ温度を検出する専用のセンサを不要としながら、補機バッテリの過充電及び充電不足を防止する。
【解決手段】制御部１００は、吸気温度センサ２０１により検出される起動初期の吸気温度Ｔｓ（この起動初期の吸気温度Ｔｓが補機バッテリ２２のバッテリ温度に強い相関がある。）に基づいて電圧変換器２１により発生される充電電圧Ｖｃｈを高充電電圧Ｖｃｈｈｉと低充電電圧Ｖｃｈｌｏｗに切り替えるようにしている。このため、補機バッテリ２２のバッテリ温度を検出する専用のセンサが不要としながら、補機バッテリ２２の過充電及び充電不足を防止する。
【解決手段】制御部１００は、吸気温度センサ２０１により検出される起動初期の吸気温度Ｔｓ（この起動初期の吸気温度Ｔｓが補機バッテリ２２のバッテリ温度に強い相関がある。）に基づいて電圧変換器２１により発生される充電電圧Ｖｃｈを高充電電圧Ｖｃｈｈｉと低充電電圧Ｖｃｈｌｏｗに切り替えるようにしている。このため、補機バッテリ２２のバッテリ温度を検出する専用のセンサが不要としながら、補機バッテリ２２の過充電及び充電不足を防止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、反応ガスにより発電する燃料電池の電力により駆動される駆動モータを備える燃料電池自動車に関し、特に、前照灯、ワイパ等の補機を作動させるための補機バッテリの充電設備のコストの低減、前記補機バッテリの充電システムの簡素化を図った燃料電池自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、電気自動車では、走行用の駆動モータは高圧バッテリの電力により駆動され、車両補機類（例えば、前照灯、ワイパ等）は低圧の補機バッテリの電力により駆動される（特許文献１参照）。
【０００３】
この場合、補機バッテリは、高圧バッテリの電圧を電圧変換器により降圧して充電される。
【０００４】
また、一般的に、燃料電池自動車では、走行用の駆動モータが、燃料電池の電力又は該燃料電池と高圧バッテリとの電力により駆動され、前記車両補機類は低圧の補機バッテリの電力により駆動される。
【０００５】
したがって、燃料電池自動車では、補機バッテリは、燃料電池の電圧及び（又は）高圧バッテリの電圧を電圧変換器により降圧して充電される。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１０７６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、補機バッテリの推奨充電電圧は、バッテリの温度とともに変化（低温時は高電圧、高温時は低電圧）するものであり、このバッテリ温度を検出するために、特許文献１では、補機バッテリの側面又は底面等に温度検出手段としてのサーミスタを取り付け、このサーミスタの一接続端を補機バッテリの正極端子に接続する一方で他接続端を電圧変換器に接続するように構成し、該電圧変換器内部で前記サーミスタの他接続点を抵抗分圧し、バッテリ温度の変化に基づく分圧電圧の変化を検出し、検出したバッテリ温度に応じて充電電圧を可変するように構成している。
【０００８】
しかしながら、上記従来技術に係るバッテリ温度を検出するシステム構成（設備構成）は、温度検出専用のセンサが必要とされ、その分コストがアップするとともに、温度検出専用のセンサを取り付けるための構成（サーミスタのバッテリへの取付構成、サーミスタから補機バッテリへの配線）が複雑化し、結局、補機バッテリの充電用設備のコスト及びシステムが複雑化するという問題がある。
【０００９】
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、補機バッテリの充電用設備のコストダウン及びシステムの簡素化を図ることを可能とする燃料電池自動車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る燃料電池自動車は、燃料ガスと空気により発電する燃料電池と、空気を吸気口から取り入れ前記燃料電池に供給する空気ポンプと、前記吸気口から取り入れられる前記空気の吸気温度を検出する温度センサと、前記燃料電池の電力により充電される補機バッテリと、前記燃料電池の発電電圧を前記補機バッテリの充電電圧に変換する電圧変換器と、前記補機バッテリへの充電を制御する充電制御器と、前記燃料電池の発電電力により駆動される駆動モータと、を備える燃料電池自動車であって、以下の特徴（１）〜（５）を備える。
【００１１】
（１）車両のフロントフード下方の車体前部空間内に、前記空気ポンプの前記吸気口と、前記補機バッテリと、が配置され、前記充電制御器は、前記温度センサにより検出される前記吸気温度に基づいて前記電圧変換器により発生する前記補機バッテリの前記充電電圧を切り替えることを特徴とする。
【００１２】
この特徴（１）を備える発明によれば、空気の吸気温度を検出する温度センサにより検出される吸気温度に基づいて電圧変換器により発生される充電電圧を切り替えるようにしているので、補機バッテリの温度を検出する専用のセンサが不要になり、補機バッテリの過充電及び充電不足を防止することができる。
【００１３】
なお、車両のフロントフード下方の車体前部空間内に配置された空気ポンプの吸気口の吸気温度が、同じ車体前部空間室内に配置した補機バッテリの温度に対して強い相関関係がある。
【００１４】
（２）上記特徴（１）を備える発明において、さらに高圧バッテリを有し、前記駆動モータは、前記燃料電池の発電電力の他、前記高圧バッテリの電力により駆動され、前記電圧変換器は、前記燃料電池の発電電圧又は前記高圧バッテリの電圧を前記補機バッテリの充電電圧に変換することを特徴とする。
【００１５】
この特徴（２）を備える発明によれば、駆動モータを燃料電池と高圧バッテリのハイブリッド電源により駆動できるととともに、補機バッテリを前記燃料電池と前記高圧バッテリの電力により充電できる。
【００１６】
（３）上記特徴（１）又は特徴（２）を備える発明において、前記吸気温度は、前記燃料電池自動車が起動されて、前記空気ポンプが作動した起動初期の吸気温度としたことを特徴とする。
【００１７】
補機バッテリ温度は、燃料電池自動車の燃料電池の起動初期の前記空気ポンプの前記吸気温度に強い相関がある（略等しい）ので、補機バッテリ温度として前記燃料電池の起動初期の前記空気ポンプの前記吸気温度を利用することができる。
【００１８】
（４）上記特徴（３）を備える発明において、前記充電制御器は、前記充電電圧を充電前期の高充電電圧から充電後期の低充電電圧に切り替えるように設定し、前記起動初期の前記吸気温度に基づいて、前記高充電電圧で充電する前記充電前期の充電時間を算出することを特徴とする。
【００１９】
起動初期の吸気温度と、高充電電圧から低充電電圧に切り替えるタイミングとの間に相関関係があるので、前記起動初期の前記吸気温度に基づいて、前記高充電電圧で充電する前記充電前期の充電時間を算出することができる。
【００２０】
（５）上記特徴（１）〜（３）のいずれかを備える発明において、前記充電制御器は、前記起動初期の前記吸気温度と、起動時からの充電経過時間に基づいて前記補機バッテリの現在のバッテリ温度を推定し、推定した現在のバッテリ温度に基づいて前記充電電圧を切り替えることを特徴とする。
【００２１】
このように構成すれば、補機バッテリの推奨充電電圧に沿って充電電圧を切り替えることができる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、空気の吸気温度を検出する温度センサにより検出される吸気温度に基づいて電圧変換器により発生される充電電圧を切り替えるようにしているので、補機バッテリの温度を検出する専用のセンサが不要になり、補機バッテリの過充電及び充電不足を防止することができる。その結果、補機バッテリの充電用設備のコストダウン及び簡素化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は、この発明の一実施形態が適用された燃料電池自動車１２の概略回路図である。
【００２５】
図１において、燃料電池自動車１２は、基本的には、複数の発電セルが積層されたスタック構造の発電電圧が３５０［Ｖ］程度の燃料電池１４と、この燃料電池１４の発電出力を補助するエネルギストレージである開放電圧が２８０［Ｖ］程度の高圧バッテリ１６とから構成されるハイブリッド電源と、このハイブリッド電源からの電流（電力）が図示しないインバータを通じて供給される走行用の駆動モータ１８とから構成される。高圧バッテリ１６は、例えば、リチウムイオン２次電池、ニッケル水素２次電池、又はキャパシタを利用することができる。
【００２６】
燃料電池１４の電流出力は、配線１０１を通じて、ＶＣＵ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１５に接続される。
【００２７】
ＶＣＵ１５には、ＰＤＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｄｒｉｖｅ Ｕｎｉｔ）２０を通じて駆動モータ１８が接続されるとともに、高圧バッテリ１６、空気圧縮機（空気ポンプという。）２４、冷却水ポンプ２６、２８等が接続され、さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ（ここではダウンバータ）である電圧変換器２１を通じて補機バッテリ２２が接続される。
【００２８】
ＶＣＵ１５は、双方向の電圧変換が可能なＤＣ／ＤＣコンバータであり、例えば、高圧バッテリ１６の電力を、ＰＤＵ２０を介して駆動モータ１８に供給する。また、ＶＣＵ１５は、燃料電池１４の電力及び（又は）駆動モータ１８の回生電力を、高圧バッテリ１６に充電用として供給するとともに空気ポンプ２４に供給し、さらに電圧変換器２１を通じて補機バッテリ２２に充電用等として供給する。
【００２９】
結果として、燃料電池１４及び高圧バッテリ１６の電力は、駆動系デバイス｛ＤＴ（Ｄｒｉｖｅ Ｔｒａｉｎ）系デバイスという。｝３０に供給されるとともに、ＤＴ系冷却水ポンプ２８及び燃料電池１４を冷却する冷却水ポンプ２６に供給される。すなわち、燃料電池自動車１２は、ハイブリッド電源型の車両である。
【００３０】
この実施形態においてＤＴ系デバイス３０は、駆動モータ１８と、ＰＤＵ２０と、空気ポンプ２４とから構成される。
【００３１】
これらＤＴ系デバイス３０は、冷却水流路３２に連通するＤＴ系ラジエタ３４及びＤＴ系冷却水ポンプ２８により冷却液体を通じて冷却される。
【００３２】
燃料電池１４は、冷却水流路３６に連通するＦＣ（Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）系ラジエタ３８及び冷却水ポンプ２６により冷却液体を通じて冷却される。
【００３３】
ＤＴ系ラジエタ３４とＦＣ系ラジエタ３８とは、車速に応じた風速を有する外気による風（車速風という。）３９を介して熱交換を行う。
【００３４】
燃料電池１４は、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで挟んで保持して構成される燃料電池セルを、複数積層させて一体化させたスタック構造である。各燃料電池セルは、電解質膜（固体高分子電解質膜）・電極構造体を挟んで保持する金属のセパレータとを備える。一方のセパレータの電解質膜・電極構造体のカソード電極に対向する面には、酸化剤ガス流路（反応ガス流路ともいう。）が設けられる。他方のセパレータの電解質膜・電極構造体のアノード電極に対向する面には、燃料ガス流路（反応ガス流路ともいう。）が形成される。
【００３５】
燃料電池１４の燃料ガス流路には、燃料ガス供給流路４４を通じて燃料ガス、例えば水素（Ｈ2）が充填された水素タンク４６から水素が供給される。水素タンク４６の遮断弁のオンオフは、制御部１００により制御される。
【００３６】
燃料電池１４の燃料ガス流路から排出される未使用の水素ガスを含むガスは、燃料ガス循環流路４８を通じて燃料ガス供給流路４４に戻される。燃料ガス供給流路４４には図示しないエゼクタが設けられ、そのエゼクタによって発生される負圧により燃料ガス循環流路４８からのガスが燃料電池１４の燃料ガス流路にもどされる。
【００３７】
燃料電池１４の酸化剤ガス流路には、酸化剤ガス供給流路５０を通じて空気ポンプ２４から圧縮空気が供給され、圧縮空気は燃料電池１４の酸化剤ガス流路を通過し、これに連通する酸化剤ガス排出流路５２を通じて外気に排出される。
【００３８】
燃料電池自動車１２には、運転中に、駆動モータ１８、空気ポンプ２４を含むＤＴ系デバイス３０等の電気負荷、及びＤＴ系冷却水ポンプ２８や冷却水ポンプ２６等の電気負荷を制御するための図示しない各種温度センサが車両内に設けられている。
【００３９】
例えば、空気ポンプ２４に外気の空気を導入する空気吸気口５６には、吸気温度Ｔｓを検出する吸気温度センサ２０１が設けられている。
【００４０】
吸気温度センサ２０１により検出される吸気温度Ｔｓは、制御部１００により検出される。この図１例の燃料電池自動車１２では、特許文献１のような補機バッテリ２２の温度を検出する温度センサを設けていない。なお、空気ポンプ２４に対して空気を導入する空気吸気口５６の流路には、空気の流量センサ６２も設けられている。
【００４１】
補機バッテリ２２は、低電圧の、例えば、鉛バッテリが採用されており、前照灯等の各種灯火器、ワイパ、オーディオ・ビジアル装置を含むナビゲーションシステム等の低電圧駆動機器に電力を供給する。
【００４２】
制御部１００には、燃料電池自動車１２（燃料電池１４）を起動する起動信号を出力するとともに、燃料電池自動車１２（燃料電池１４）を停止する停止信号を出力するイグニッションスイッチ６０（起動スイッチ）が接続されている。
【００４３】
制御部１００は、燃料電池自動車１２の各種弁の開閉、ＤＴ系デバイス３０の制御、補機バッテリ２２の充放電制御、高圧バッテリ１６の充放電制御等を含め、燃料電池自動車１２全般の動作を制御する。
【００４４】
制御部１００は、ＣＰＵ、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ）、タイマ、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等を含むコンピュータ（ＥＣＵ）により構成され、各種入力に基づきメモリに記憶されているプログラムを実行することで各種の機能を実現する機能手段（機能部）としても動作する。
【００４５】
図２は、燃料電池自動車１２の各種部品の概略構成配置を示す燃料電池自動車１２の模式的側面図である。
【００４６】
燃料電池自動車１２は、それぞれが空間である車室２０２と、車両のフロントフード２０４下方の車体前部空間室２０６と、車室２０２下の燃料電池室２０８と、リア側の燃料室２１０とから構成されている。各室は、ダッシュボード２１２、フロア２１４、リアトランクフロア２１６等により区画されている。
【００４７】
車体前部空間室２０６には、駆動モータ１８の他、空気ポンプ２４と、空気吸気口５６と、吸気温度センサ２０１と、補機バッテリ２２と、ＤＴ系ラジエタ３４、ＦＣ系ラジエタ３８等が配置される。
【００４８】
燃料電池室２０８には、ＶＣＵ１５と電圧変換器２１と制御部１００等とが搭載された電子回路ユニット２２０と、燃料電池１４と、高圧バッテリ１６とが配置される。
【００４９】
燃料室２１０には、水素タンク４６が配置される。
【００５０】
図３は、実車により測定したバッテリ温度Ｔｂと外気温Ｔｅａと空気の吸気温度Ｔｓのグラフである。なお、吸気温度Ｔｓは、車体前部空間室２０６内の温度と略同じように変化することを確認している。
【００５１】
図３において、時点ｔ１はイグニッションスイッチ６０のオンに伴う燃料電池自動車１２（燃料電池１４）の起動時、時点ｔ２はイグニッションスイッチ６０のオフに伴う燃料電池自動車１２（燃料電池１４）の停止時、時点ｔ３は起動時、時点ｔ４は停止時、時点ｔ５は起動時である。時間軸に平行な両端矢印付き線分の長さは約３時間［ｈ］である。
【００５２】
図３からバッテリ温度Ｔｂは、時点ｔ１、ｔ３、ｔ５の燃料電池自動車１２（燃料電池１４）の起動初期時において、吸気温度Ｔｓに略等しいことが分かる。そこで、この実施形態では、起動初期時において、バッテリ初期温度Ｔｂｉは吸気温度Ｔｓであると推定（同定）して利用する。
【００５３】
基本的には以上のように構成される燃料電池自動車１２の動作の第１実施例について、図４のフローチャートを参照して以下に説明する。
【００５４】
この第１実施例においては、予め制御部１００のＲＯＭ内に設定・記憶してある、図５のバッテリ温度・充電電圧（Ｔｂ−Ｖｃｈ）設定マップ（設定テーブル）２５２と、図６のバッテリ初期温度・バッテリ閾値温度Ｔｂｔｈ到達時間マップ（Ｔｂｉ−ｔｒ）２５４が制御部１００のＣＰＵにより参照される。
【００５５】
図５のバッテリ温度・充電電圧設定マップ２５２では、バッテリ温度Ｔｂが所定の閾値温度Ｔｂｔｈ［゜Ｃ］（補機バッテリ２２の仕様等に応じて概ね−１０［゜Ｃ］〜＋１０［゜Ｃ］のいずれかの値に設定される。）より低いときには、充電不足にならないように高充電電圧Ｖｃｈｈｉ（この例では、Ｖｃｈｈｉ＝１５．０［Ｖ］）で充電し、バッテリ温度Ｔｂが閾値温度Ｔｂｔｈ［゜Ｃ］より高いときには、過充電にならないように低充電電圧Ｖｃｈｌｏｗ（この例では、Ｖｃｈｌｏｗ＝１４．０［Ｖ］）で充電する。
【００５６】
図６のバッテリ初期温度・バッテリ閾値温度Ｔｂｔｈ到達時間マップ２５４では、起動初期（時点ｔ１、ｔ３、ｔ５等の起動初期）における補機バッテリ２２のバッテリ初期温度Ｔｂｉ、この第１実施例では起動初期の吸気温度Ｔｓに対する補機バッテリ２２のバッテリ温度Ｔｂが、高充電電圧Ｖｃｈｈｉで補機バッテリ２２が充電されているときに、閾値温度Ｔｂｔｈに到達するまでの時間実測値である到達時間ｔｒ［分］を示している。なお、バッテリ初期温度・バッテリ閾値温度Ｔｂｔｈ到達時間マップ２５４において、右端の温度Ｔｂｉｌは、概ね−１０［゜Ｃ］〜＋１０［゜Ｃ］の間の値である。
【００５７】
そこで、ステップＳ１においてイグニッションスイッチ６０がオン状態にされたことが制御部１００により検出されると、制御部１００は、水素タンク４６の遮断弁を開放し、空気ポンプ２４を作動させ、燃料電池１４の発電を開始させ燃料電池１４を起動させるが、この起動時にステップＳ２において、高充電電圧充電時間（高充電電圧Ｖｃｈｈｉでの充電時間）ｔｃｈｖｈｉが求められて確定しているかどうかが判定される。起動直後のこのステップＳ２の判定では確定していないので、ステップＳ３に進む。
【００５８】
このステップＳ３では、空気ポンプ２４の作動により空気吸気口５６に所定流量の空気が流れているかどうかを流量センサ６２の値により判定する。
【００５９】
次に、所定流量の空気が流れ始めてから所定時間、たとえば数秒程度の時間（吸気温度Ｔｓが安定する時間）が経過しているかどうかが判定され、経過していた場合には、ステップＳ５において、図６に示したバッテリ初期温度・バッテリ閾値温度Ｔｂｔｈ到達時間マップ２５４を参照して高充電電圧充電時間ｔｃｈｖｈｉを算出する。すなわち、このステップＳ５においては、吸気温度センサ２０１により検出されている吸気温度Ｔｓを、バッテリ初期温度Ｔｂｉに対応する起動初期時の吸気温度Ｔｓと同定して検出し、バッテリ初期温度・バッテリ閾値温度Ｔｂｔｈ到達時間マップ２５４を参照してバッテリ初期温度Ｔｂｉがバッテリ閾値温度Ｔｂｔｈ（図５参照）になるまでの到達時間ｔｒを高充電電圧充電時間ｔｃｈｖｈｉとして算出する。
【００６０】
次いで、ステップＳ６において、高充電電圧Ｖｃｈｈｉによる充電を行う。ステップＳ５の算出処理が終了することで、ステップＳ２の判定が成立し、ステップＳ７において、ステップＳ５で設定した高充電電圧充電時間ｔｃｈｖｈｉが経過したかどうかを判断し、経過した場合には、バッテリ温度Ｔｂがバッテリ閾値温度Ｔｂｔｈ（図５参照）に到達したものと判定し、ステップＳ８において、充電電圧を高充電電圧Ｖｃｈｈｉから低充電電圧Ｖｃｈｌｏｗに切り替えて、低充電電圧Ｖｃｈｌｏｗによる充電が遂行され、補機バッテリ２２の補機バッテリ電圧の変化を監視する等による満充電判定がなされたとき充電が終了する。
【００６１】
以上説明したように、この実施形態に係る燃料電池自動車１２の第１実施例によれば、燃料電池自動車１２は、燃料ガスと空気により発電する燃料電池１４と、前記空気を空気吸気口５６から取り入れ圧縮空気を燃料電池１４に供給する空気ポンプ２４と、空気吸気口５６から取り入れられる前記空気の吸気温度Ｔｓを検出する吸気温度センサ２０１と、燃料電池１４の電力及び（又は）高圧バッテリ１６の電力により充電される補機バッテリ２２と、燃料電池１４の発電電圧を補機バッテリ２２の充電電圧Ｖｃｈに変換する電圧変換器２１と、補機バッテリ２２への充電を制御する充電制御器としての制御部１００と、燃料電池１４の発電電力及び（又は）高圧バッテリ１６の電力により駆動される駆動モータ１８と、を備え、車両のフロント側に設けられ、駆動モータ１８が配置される車体前部空間室２０６内に、空気ポンプ２４の空気吸気口５６と、補機バッテリ２２と、が配置され、制御部１００は、吸気温度センサ２０１により検出される起動初期の吸気温度Ｔｓに基づいて電圧変換器２１により発生される充電電圧Ｖｃｈを高充電電圧Ｖｃｈｈｉと低充電電圧Ｖｃｈｌｏｗに切り替えるようにしている。
【００６２】
このため、従来の技術のように、補機バッテリ２２のバッテリ温度を検出する専用のセンサが不要になって充電用設備の簡素化が図れる上に、補機バッテリ２２の過充電及び充電不足を防止することができる。
【００６３】
上記第１実施例は、高圧バッテリ１６が採用されていない燃料電池自動車にも適用することができる。この場合、例えば補機バッテリ２２の電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ（この場合には、昇降圧可能）により昇圧され、空気ポンプ２４等に供給される。
【００６４】
また、充電を制御する制御部１００は、充電電圧Ｖｃｈを充電前期の高充電電圧Ｖｃｈｈｉから充電後期の低充電電圧Ｖｃｈｌｏｗに切り替えるように設定し、起動初期の吸気温度Ｔｓに基づき、バッテリ初期温度・バッテリ閾値温度Ｔｂｔｈ到達時間マップ２５４を参照して、高充電電圧Ｖｃｈｈｉで充電する前記充電前期の充電時間であるバッテリ閾値温度Ｔｂｔｈへの到達時間ｔｃｈｖｈｉを算出することができる。
【００６５】
次に、第２実施例について、図７のフローチャートに基づいて説明する。
【００６６】
図８は、バッテリ温度Ｔｂ［゜Ｃ］に対する推奨充電電圧Ｖｒｃｈの特性（マップ又はテーブル）２５６を示している。この特性２５０が制御部１００のＲＯＭに記憶される。
【００６７】
図９は、バッテリ初期温度Ｔｂｉ［゜Ｃ］と充電経過時間ｔｃｈとバッテリ温度Ｔｂとの関係を示す特性（マップ又はテーブル）２５８を示している。
【００６８】
図９の特性２５８を参照すれば、バッテリ初期温度Ｔｂｉ、すなわち起動初期吸気温度Ｔｓと充電経過時間ｔｃｈが分かれば、現在のバッテリ温度Ｔｂが推定できるので、この推定したバッテリ温度Ｔｂに基づき図８に示した推奨充電電圧Ｖｒｃｈの特性２５６を参照することで、推定したバッテリ温度Ｔｂに応じて推奨充電電圧Ｖｒｃｈに充電電圧Ｖｃｈを連続的に切り替えることができる。
【００６９】
すなわち、ステップＳ１においてイグニッションスイッチ６０がオン状態にされたことを検知すると、ステップＳ１２においてバッテリ初期温度Ｔｂｉが確定されているかどうか判定され、最初の処理では確定されていないのでステップＳ１３において、流量センサ６２により所定流量の空気が流れているかどうかが判定される。
【００７０】
所定流量の空気が流れていると判定された場合、ステップＳ１４において、所定時間、例えば数秒が経過したかどうかが判定され、数秒経過していた場合には、ステップＳ１５において、起動初期の吸気温度Ｔｓが検出され、それがバッテリ初期温度Ｔｂｉとして同定される。
【００７１】
ステップＳ１６では、このバッテリ初期温度Ｔｂｉに応じた推奨充電電圧Ｖｒｃｈの特性２５６（図８）を参照して、最初の（初期の）推奨充電電圧Ｖｒｃｈを算出し、充電を開始する。
【００７２】
このようにして、次のステップＳ１２の判定が成立（バッテリ初期温度Ｔｂｉが確定）するので、ステップＳ１７において、充電経過時間ｔｃｈを検出する。
【００７３】
次いで、ステップＳ１８において、この充電経過時間ｔｃｈとバッテリ初期温度Ｔｂｉとから図９の特性２５８を参照して現在のバッテリ温度Ｔｂを推定する。
【００７４】
次いで、ステップＳ１９において、ステップＳ１８で推定したバッテリ温度Ｔｂに対応する推奨充電電圧Ｖｒｃｈを図８の特性２５６を参照して推定する。
【００７５】
次いで、ステップＳ２０で、推定した推奨充電電圧Ｖｒｃｈにより充電を継続する。
【００７６】
このように構成すれば、補機バッテリ２２の推奨充電電圧Ｖｒｃｈの特性２５６（図８参照）に沿って充電電圧Ｖｃｈを切り替えることができる。
【００７７】
上述した第１実施例及び第２実施例によれば、空気の吸気温度Ｔｓを検出する吸気温度センサ２０１により検出される起動初期の吸気温度Ｔｓに基づいて電圧変換器２１により発生される充電電圧Ｖｃｈを切り替えるようにしているので、補機バッテリ２２のバッテリ温度Ｔｂを検出する専用のセンサが不要になり、補機バッテリ２２の過充電及び充電不足を防止することができる。その結果、補機バッテリ２２の充電用設備のコストダウン及びシステムの簡素化を図ることができる。
【００７８】
なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】この発明の一実施形態が適用された燃料電池自動車の概略回路図である。
【図２】燃料電池自動車を構成する各種部品の概略構成配置を示す燃料電池自動車の模式的側面図である。
【図３】実車により測定したバッテリ温度と外気温と吸気温度のグラフである。
【図４】第１実施例の動作説明に供されるフローチャートである。
【図５】バッテリ温度・充電電圧マップの説明図である。
【図６】バッテリ初期温度・バッテリ閾値温度到達時間マップの説明図である。
【図７】第２実施例の動作説明に供されるフローチャートである。
【図８】バッテリ温度に対する推奨充電電圧の特性を示す説明図である。
【図９】バッテリ初期温度と充電経過時間とバッテリ温度との関係を示す特性を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８０】
１２…燃料電池自動車 １４…燃料電池
１６…高圧バッテリ １８…駆動モータ
２１…電圧変換器 ２２…補機バッテリ
２４…空気ポンプ ５６…空気吸気口
６２…流量センサ ２０１…吸気温度センサ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、反応ガスにより発電する燃料電池の電力により駆動される駆動モータを備える燃料電池自動車に関し、特に、前照灯、ワイパ等の補機を作動させるための補機バッテリの充電設備のコストの低減、前記補機バッテリの充電システムの簡素化を図った燃料電池自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、電気自動車では、走行用の駆動モータは高圧バッテリの電力により駆動され、車両補機類（例えば、前照灯、ワイパ等）は低圧の補機バッテリの電力により駆動される（特許文献１参照）。
【０００３】
この場合、補機バッテリは、高圧バッテリの電圧を電圧変換器により降圧して充電される。
【０００４】
また、一般的に、燃料電池自動車では、走行用の駆動モータが、燃料電池の電力又は該燃料電池と高圧バッテリとの電力により駆動され、前記車両補機類は低圧の補機バッテリの電力により駆動される。
【０００５】
したがって、燃料電池自動車では、補機バッテリは、燃料電池の電圧及び（又は）高圧バッテリの電圧を電圧変換器により降圧して充電される。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１０７６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、補機バッテリの推奨充電電圧は、バッテリの温度とともに変化（低温時は高電圧、高温時は低電圧）するものであり、このバッテリ温度を検出するために、特許文献１では、補機バッテリの側面又は底面等に温度検出手段としてのサーミスタを取り付け、このサーミスタの一接続端を補機バッテリの正極端子に接続する一方で他接続端を電圧変換器に接続するように構成し、該電圧変換器内部で前記サーミスタの他接続点を抵抗分圧し、バッテリ温度の変化に基づく分圧電圧の変化を検出し、検出したバッテリ温度に応じて充電電圧を可変するように構成している。
【０００８】
しかしながら、上記従来技術に係るバッテリ温度を検出するシステム構成（設備構成）は、温度検出専用のセンサが必要とされ、その分コストがアップするとともに、温度検出専用のセンサを取り付けるための構成（サーミスタのバッテリへの取付構成、サーミスタから補機バッテリへの配線）が複雑化し、結局、補機バッテリの充電用設備のコスト及びシステムが複雑化するという問題がある。
【０００９】
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、補機バッテリの充電用設備のコストダウン及びシステムの簡素化を図ることを可能とする燃料電池自動車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る燃料電池自動車は、燃料ガスと空気により発電する燃料電池と、空気を吸気口から取り入れ前記燃料電池に供給する空気ポンプと、前記吸気口から取り入れられる前記空気の吸気温度を検出する温度センサと、前記燃料電池の電力により充電される補機バッテリと、前記燃料電池の発電電圧を前記補機バッテリの充電電圧に変換する電圧変換器と、前記補機バッテリへの充電を制御する充電制御器と、前記燃料電池の発電電力により駆動される駆動モータと、を備える燃料電池自動車であって、以下の特徴（１）〜（５）を備える。
【００１１】
（１）車両のフロントフード下方の車体前部空間内に、前記空気ポンプの前記吸気口と、前記補機バッテリと、が配置され、前記充電制御器は、前記温度センサにより検出される前記吸気温度に基づいて前記電圧変換器により発生する前記補機バッテリの前記充電電圧を切り替えることを特徴とする。
【００１２】
この特徴（１）を備える発明によれば、空気の吸気温度を検出する温度センサにより検出される吸気温度に基づいて電圧変換器により発生される充電電圧を切り替えるようにしているので、補機バッテリの温度を検出する専用のセンサが不要になり、補機バッテリの過充電及び充電不足を防止することができる。
【００１３】
なお、車両のフロントフード下方の車体前部空間内に配置された空気ポンプの吸気口の吸気温度が、同じ車体前部空間室内に配置した補機バッテリの温度に対して強い相関関係がある。
【００１４】
（２）上記特徴（１）を備える発明において、さらに高圧バッテリを有し、前記駆動モータは、前記燃料電池の発電電力の他、前記高圧バッテリの電力により駆動され、前記電圧変換器は、前記燃料電池の発電電圧又は前記高圧バッテリの電圧を前記補機バッテリの充電電圧に変換することを特徴とする。
【００１５】
この特徴（２）を備える発明によれば、駆動モータを燃料電池と高圧バッテリのハイブリッド電源により駆動できるととともに、補機バッテリを前記燃料電池と前記高圧バッテリの電力により充電できる。
【００１６】
（３）上記特徴（１）又は特徴（２）を備える発明において、前記吸気温度は、前記燃料電池自動車が起動されて、前記空気ポンプが作動した起動初期の吸気温度としたことを特徴とする。
【００１７】
補機バッテリ温度は、燃料電池自動車の燃料電池の起動初期の前記空気ポンプの前記吸気温度に強い相関がある（略等しい）ので、補機バッテリ温度として前記燃料電池の起動初期の前記空気ポンプの前記吸気温度を利用することができる。
【００１８】
（４）上記特徴（３）を備える発明において、前記充電制御器は、前記充電電圧を充電前期の高充電電圧から充電後期の低充電電圧に切り替えるように設定し、前記起動初期の前記吸気温度に基づいて、前記高充電電圧で充電する前記充電前期の充電時間を算出することを特徴とする。
【００１９】
起動初期の吸気温度と、高充電電圧から低充電電圧に切り替えるタイミングとの間に相関関係があるので、前記起動初期の前記吸気温度に基づいて、前記高充電電圧で充電する前記充電前期の充電時間を算出することができる。
【００２０】
（５）上記特徴（１）〜（３）のいずれかを備える発明において、前記充電制御器は、前記起動初期の前記吸気温度と、起動時からの充電経過時間に基づいて前記補機バッテリの現在のバッテリ温度を推定し、推定した現在のバッテリ温度に基づいて前記充電電圧を切り替えることを特徴とする。
【００２１】
このように構成すれば、補機バッテリの推奨充電電圧に沿って充電電圧を切り替えることができる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、空気の吸気温度を検出する温度センサにより検出される吸気温度に基づいて電圧変換器により発生される充電電圧を切り替えるようにしているので、補機バッテリの温度を検出する専用のセンサが不要になり、補機バッテリの過充電及び充電不足を防止することができる。その結果、補機バッテリの充電用設備のコストダウン及び簡素化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は、この発明の一実施形態が適用された燃料電池自動車１２の概略回路図である。
【００２５】
図１において、燃料電池自動車１２は、基本的には、複数の発電セルが積層されたスタック構造の発電電圧が３５０［Ｖ］程度の燃料電池１４と、この燃料電池１４の発電出力を補助するエネルギストレージである開放電圧が２８０［Ｖ］程度の高圧バッテリ１６とから構成されるハイブリッド電源と、このハイブリッド電源からの電流（電力）が図示しないインバータを通じて供給される走行用の駆動モータ１８とから構成される。高圧バッテリ１６は、例えば、リチウムイオン２次電池、ニッケル水素２次電池、又はキャパシタを利用することができる。
【００２６】
燃料電池１４の電流出力は、配線１０１を通じて、ＶＣＵ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１５に接続される。
【００２７】
ＶＣＵ１５には、ＰＤＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｄｒｉｖｅ Ｕｎｉｔ）２０を通じて駆動モータ１８が接続されるとともに、高圧バッテリ１６、空気圧縮機（空気ポンプという。）２４、冷却水ポンプ２６、２８等が接続され、さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ（ここではダウンバータ）である電圧変換器２１を通じて補機バッテリ２２が接続される。
【００２８】
ＶＣＵ１５は、双方向の電圧変換が可能なＤＣ／ＤＣコンバータであり、例えば、高圧バッテリ１６の電力を、ＰＤＵ２０を介して駆動モータ１８に供給する。また、ＶＣＵ１５は、燃料電池１４の電力及び（又は）駆動モータ１８の回生電力を、高圧バッテリ１６に充電用として供給するとともに空気ポンプ２４に供給し、さらに電圧変換器２１を通じて補機バッテリ２２に充電用等として供給する。
【００２９】
結果として、燃料電池１４及び高圧バッテリ１６の電力は、駆動系デバイス｛ＤＴ（Ｄｒｉｖｅ Ｔｒａｉｎ）系デバイスという。｝３０に供給されるとともに、ＤＴ系冷却水ポンプ２８及び燃料電池１４を冷却する冷却水ポンプ２６に供給される。すなわち、燃料電池自動車１２は、ハイブリッド電源型の車両である。
【００３０】
この実施形態においてＤＴ系デバイス３０は、駆動モータ１８と、ＰＤＵ２０と、空気ポンプ２４とから構成される。
【００３１】
これらＤＴ系デバイス３０は、冷却水流路３２に連通するＤＴ系ラジエタ３４及びＤＴ系冷却水ポンプ２８により冷却液体を通じて冷却される。
【００３２】
燃料電池１４は、冷却水流路３６に連通するＦＣ（Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）系ラジエタ３８及び冷却水ポンプ２６により冷却液体を通じて冷却される。
【００３３】
ＤＴ系ラジエタ３４とＦＣ系ラジエタ３８とは、車速に応じた風速を有する外気による風（車速風という。）３９を介して熱交換を行う。
【００３４】
燃料電池１４は、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで挟んで保持して構成される燃料電池セルを、複数積層させて一体化させたスタック構造である。各燃料電池セルは、電解質膜（固体高分子電解質膜）・電極構造体を挟んで保持する金属のセパレータとを備える。一方のセパレータの電解質膜・電極構造体のカソード電極に対向する面には、酸化剤ガス流路（反応ガス流路ともいう。）が設けられる。他方のセパレータの電解質膜・電極構造体のアノード電極に対向する面には、燃料ガス流路（反応ガス流路ともいう。）が形成される。
【００３５】
燃料電池１４の燃料ガス流路には、燃料ガス供給流路４４を通じて燃料ガス、例えば水素（Ｈ2）が充填された水素タンク４６から水素が供給される。水素タンク４６の遮断弁のオンオフは、制御部１００により制御される。
【００３６】
燃料電池１４の燃料ガス流路から排出される未使用の水素ガスを含むガスは、燃料ガス循環流路４８を通じて燃料ガス供給流路４４に戻される。燃料ガス供給流路４４には図示しないエゼクタが設けられ、そのエゼクタによって発生される負圧により燃料ガス循環流路４８からのガスが燃料電池１４の燃料ガス流路にもどされる。
【００３７】
燃料電池１４の酸化剤ガス流路には、酸化剤ガス供給流路５０を通じて空気ポンプ２４から圧縮空気が供給され、圧縮空気は燃料電池１４の酸化剤ガス流路を通過し、これに連通する酸化剤ガス排出流路５２を通じて外気に排出される。
【００３８】
燃料電池自動車１２には、運転中に、駆動モータ１８、空気ポンプ２４を含むＤＴ系デバイス３０等の電気負荷、及びＤＴ系冷却水ポンプ２８や冷却水ポンプ２６等の電気負荷を制御するための図示しない各種温度センサが車両内に設けられている。
【００３９】
例えば、空気ポンプ２４に外気の空気を導入する空気吸気口５６には、吸気温度Ｔｓを検出する吸気温度センサ２０１が設けられている。
【００４０】
吸気温度センサ２０１により検出される吸気温度Ｔｓは、制御部１００により検出される。この図１例の燃料電池自動車１２では、特許文献１のような補機バッテリ２２の温度を検出する温度センサを設けていない。なお、空気ポンプ２４に対して空気を導入する空気吸気口５６の流路には、空気の流量センサ６２も設けられている。
【００４１】
補機バッテリ２２は、低電圧の、例えば、鉛バッテリが採用されており、前照灯等の各種灯火器、ワイパ、オーディオ・ビジアル装置を含むナビゲーションシステム等の低電圧駆動機器に電力を供給する。
【００４２】
制御部１００には、燃料電池自動車１２（燃料電池１４）を起動する起動信号を出力するとともに、燃料電池自動車１２（燃料電池１４）を停止する停止信号を出力するイグニッションスイッチ６０（起動スイッチ）が接続されている。
【００４３】
制御部１００は、燃料電池自動車１２の各種弁の開閉、ＤＴ系デバイス３０の制御、補機バッテリ２２の充放電制御、高圧バッテリ１６の充放電制御等を含め、燃料電池自動車１２全般の動作を制御する。
【００４４】
制御部１００は、ＣＰＵ、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ）、タイマ、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等を含むコンピュータ（ＥＣＵ）により構成され、各種入力に基づきメモリに記憶されているプログラムを実行することで各種の機能を実現する機能手段（機能部）としても動作する。
【００４５】
図２は、燃料電池自動車１２の各種部品の概略構成配置を示す燃料電池自動車１２の模式的側面図である。
【００４６】
燃料電池自動車１２は、それぞれが空間である車室２０２と、車両のフロントフード２０４下方の車体前部空間室２０６と、車室２０２下の燃料電池室２０８と、リア側の燃料室２１０とから構成されている。各室は、ダッシュボード２１２、フロア２１４、リアトランクフロア２１６等により区画されている。
【００４７】
車体前部空間室２０６には、駆動モータ１８の他、空気ポンプ２４と、空気吸気口５６と、吸気温度センサ２０１と、補機バッテリ２２と、ＤＴ系ラジエタ３４、ＦＣ系ラジエタ３８等が配置される。
【００４８】
燃料電池室２０８には、ＶＣＵ１５と電圧変換器２１と制御部１００等とが搭載された電子回路ユニット２２０と、燃料電池１４と、高圧バッテリ１６とが配置される。
【００４９】
燃料室２１０には、水素タンク４６が配置される。
【００５０】
図３は、実車により測定したバッテリ温度Ｔｂと外気温Ｔｅａと空気の吸気温度Ｔｓのグラフである。なお、吸気温度Ｔｓは、車体前部空間室２０６内の温度と略同じように変化することを確認している。
【００５１】
図３において、時点ｔ１はイグニッションスイッチ６０のオンに伴う燃料電池自動車１２（燃料電池１４）の起動時、時点ｔ２はイグニッションスイッチ６０のオフに伴う燃料電池自動車１２（燃料電池１４）の停止時、時点ｔ３は起動時、時点ｔ４は停止時、時点ｔ５は起動時である。時間軸に平行な両端矢印付き線分の長さは約３時間［ｈ］である。
【００５２】
図３からバッテリ温度Ｔｂは、時点ｔ１、ｔ３、ｔ５の燃料電池自動車１２（燃料電池１４）の起動初期時において、吸気温度Ｔｓに略等しいことが分かる。そこで、この実施形態では、起動初期時において、バッテリ初期温度Ｔｂｉは吸気温度Ｔｓであると推定（同定）して利用する。
【００５３】
基本的には以上のように構成される燃料電池自動車１２の動作の第１実施例について、図４のフローチャートを参照して以下に説明する。
【００５４】
この第１実施例においては、予め制御部１００のＲＯＭ内に設定・記憶してある、図５のバッテリ温度・充電電圧（Ｔｂ−Ｖｃｈ）設定マップ（設定テーブル）２５２と、図６のバッテリ初期温度・バッテリ閾値温度Ｔｂｔｈ到達時間マップ（Ｔｂｉ−ｔｒ）２５４が制御部１００のＣＰＵにより参照される。
【００５５】
図５のバッテリ温度・充電電圧設定マップ２５２では、バッテリ温度Ｔｂが所定の閾値温度Ｔｂｔｈ［゜Ｃ］（補機バッテリ２２の仕様等に応じて概ね−１０［゜Ｃ］〜＋１０［゜Ｃ］のいずれかの値に設定される。）より低いときには、充電不足にならないように高充電電圧Ｖｃｈｈｉ（この例では、Ｖｃｈｈｉ＝１５．０［Ｖ］）で充電し、バッテリ温度Ｔｂが閾値温度Ｔｂｔｈ［゜Ｃ］より高いときには、過充電にならないように低充電電圧Ｖｃｈｌｏｗ（この例では、Ｖｃｈｌｏｗ＝１４．０［Ｖ］）で充電する。
【００５６】
図６のバッテリ初期温度・バッテリ閾値温度Ｔｂｔｈ到達時間マップ２５４では、起動初期（時点ｔ１、ｔ３、ｔ５等の起動初期）における補機バッテリ２２のバッテリ初期温度Ｔｂｉ、この第１実施例では起動初期の吸気温度Ｔｓに対する補機バッテリ２２のバッテリ温度Ｔｂが、高充電電圧Ｖｃｈｈｉで補機バッテリ２２が充電されているときに、閾値温度Ｔｂｔｈに到達するまでの時間実測値である到達時間ｔｒ［分］を示している。なお、バッテリ初期温度・バッテリ閾値温度Ｔｂｔｈ到達時間マップ２５４において、右端の温度Ｔｂｉｌは、概ね−１０［゜Ｃ］〜＋１０［゜Ｃ］の間の値である。
【００５７】
そこで、ステップＳ１においてイグニッションスイッチ６０がオン状態にされたことが制御部１００により検出されると、制御部１００は、水素タンク４６の遮断弁を開放し、空気ポンプ２４を作動させ、燃料電池１４の発電を開始させ燃料電池１４を起動させるが、この起動時にステップＳ２において、高充電電圧充電時間（高充電電圧Ｖｃｈｈｉでの充電時間）ｔｃｈｖｈｉが求められて確定しているかどうかが判定される。起動直後のこのステップＳ２の判定では確定していないので、ステップＳ３に進む。
【００５８】
このステップＳ３では、空気ポンプ２４の作動により空気吸気口５６に所定流量の空気が流れているかどうかを流量センサ６２の値により判定する。
【００５９】
次に、所定流量の空気が流れ始めてから所定時間、たとえば数秒程度の時間（吸気温度Ｔｓが安定する時間）が経過しているかどうかが判定され、経過していた場合には、ステップＳ５において、図６に示したバッテリ初期温度・バッテリ閾値温度Ｔｂｔｈ到達時間マップ２５４を参照して高充電電圧充電時間ｔｃｈｖｈｉを算出する。すなわち、このステップＳ５においては、吸気温度センサ２０１により検出されている吸気温度Ｔｓを、バッテリ初期温度Ｔｂｉに対応する起動初期時の吸気温度Ｔｓと同定して検出し、バッテリ初期温度・バッテリ閾値温度Ｔｂｔｈ到達時間マップ２５４を参照してバッテリ初期温度Ｔｂｉがバッテリ閾値温度Ｔｂｔｈ（図５参照）になるまでの到達時間ｔｒを高充電電圧充電時間ｔｃｈｖｈｉとして算出する。
【００６０】
次いで、ステップＳ６において、高充電電圧Ｖｃｈｈｉによる充電を行う。ステップＳ５の算出処理が終了することで、ステップＳ２の判定が成立し、ステップＳ７において、ステップＳ５で設定した高充電電圧充電時間ｔｃｈｖｈｉが経過したかどうかを判断し、経過した場合には、バッテリ温度Ｔｂがバッテリ閾値温度Ｔｂｔｈ（図５参照）に到達したものと判定し、ステップＳ８において、充電電圧を高充電電圧Ｖｃｈｈｉから低充電電圧Ｖｃｈｌｏｗに切り替えて、低充電電圧Ｖｃｈｌｏｗによる充電が遂行され、補機バッテリ２２の補機バッテリ電圧の変化を監視する等による満充電判定がなされたとき充電が終了する。
【００６１】
以上説明したように、この実施形態に係る燃料電池自動車１２の第１実施例によれば、燃料電池自動車１２は、燃料ガスと空気により発電する燃料電池１４と、前記空気を空気吸気口５６から取り入れ圧縮空気を燃料電池１４に供給する空気ポンプ２４と、空気吸気口５６から取り入れられる前記空気の吸気温度Ｔｓを検出する吸気温度センサ２０１と、燃料電池１４の電力及び（又は）高圧バッテリ１６の電力により充電される補機バッテリ２２と、燃料電池１４の発電電圧を補機バッテリ２２の充電電圧Ｖｃｈに変換する電圧変換器２１と、補機バッテリ２２への充電を制御する充電制御器としての制御部１００と、燃料電池１４の発電電力及び（又は）高圧バッテリ１６の電力により駆動される駆動モータ１８と、を備え、車両のフロント側に設けられ、駆動モータ１８が配置される車体前部空間室２０６内に、空気ポンプ２４の空気吸気口５６と、補機バッテリ２２と、が配置され、制御部１００は、吸気温度センサ２０１により検出される起動初期の吸気温度Ｔｓに基づいて電圧変換器２１により発生される充電電圧Ｖｃｈを高充電電圧Ｖｃｈｈｉと低充電電圧Ｖｃｈｌｏｗに切り替えるようにしている。
【００６２】
このため、従来の技術のように、補機バッテリ２２のバッテリ温度を検出する専用のセンサが不要になって充電用設備の簡素化が図れる上に、補機バッテリ２２の過充電及び充電不足を防止することができる。
【００６３】
上記第１実施例は、高圧バッテリ１６が採用されていない燃料電池自動車にも適用することができる。この場合、例えば補機バッテリ２２の電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ（この場合には、昇降圧可能）により昇圧され、空気ポンプ２４等に供給される。
【００６４】
また、充電を制御する制御部１００は、充電電圧Ｖｃｈを充電前期の高充電電圧Ｖｃｈｈｉから充電後期の低充電電圧Ｖｃｈｌｏｗに切り替えるように設定し、起動初期の吸気温度Ｔｓに基づき、バッテリ初期温度・バッテリ閾値温度Ｔｂｔｈ到達時間マップ２５４を参照して、高充電電圧Ｖｃｈｈｉで充電する前記充電前期の充電時間であるバッテリ閾値温度Ｔｂｔｈへの到達時間ｔｃｈｖｈｉを算出することができる。
【００６５】
次に、第２実施例について、図７のフローチャートに基づいて説明する。
【００６６】
図８は、バッテリ温度Ｔｂ［゜Ｃ］に対する推奨充電電圧Ｖｒｃｈの特性（マップ又はテーブル）２５６を示している。この特性２５０が制御部１００のＲＯＭに記憶される。
【００６７】
図９は、バッテリ初期温度Ｔｂｉ［゜Ｃ］と充電経過時間ｔｃｈとバッテリ温度Ｔｂとの関係を示す特性（マップ又はテーブル）２５８を示している。
【００６８】
図９の特性２５８を参照すれば、バッテリ初期温度Ｔｂｉ、すなわち起動初期吸気温度Ｔｓと充電経過時間ｔｃｈが分かれば、現在のバッテリ温度Ｔｂが推定できるので、この推定したバッテリ温度Ｔｂに基づき図８に示した推奨充電電圧Ｖｒｃｈの特性２５６を参照することで、推定したバッテリ温度Ｔｂに応じて推奨充電電圧Ｖｒｃｈに充電電圧Ｖｃｈを連続的に切り替えることができる。
【００６９】
すなわち、ステップＳ１においてイグニッションスイッチ６０がオン状態にされたことを検知すると、ステップＳ１２においてバッテリ初期温度Ｔｂｉが確定されているかどうか判定され、最初の処理では確定されていないのでステップＳ１３において、流量センサ６２により所定流量の空気が流れているかどうかが判定される。
【００７０】
所定流量の空気が流れていると判定された場合、ステップＳ１４において、所定時間、例えば数秒が経過したかどうかが判定され、数秒経過していた場合には、ステップＳ１５において、起動初期の吸気温度Ｔｓが検出され、それがバッテリ初期温度Ｔｂｉとして同定される。
【００７１】
ステップＳ１６では、このバッテリ初期温度Ｔｂｉに応じた推奨充電電圧Ｖｒｃｈの特性２５６（図８）を参照して、最初の（初期の）推奨充電電圧Ｖｒｃｈを算出し、充電を開始する。
【００７２】
このようにして、次のステップＳ１２の判定が成立（バッテリ初期温度Ｔｂｉが確定）するので、ステップＳ１７において、充電経過時間ｔｃｈを検出する。
【００７３】
次いで、ステップＳ１８において、この充電経過時間ｔｃｈとバッテリ初期温度Ｔｂｉとから図９の特性２５８を参照して現在のバッテリ温度Ｔｂを推定する。
【００７４】
次いで、ステップＳ１９において、ステップＳ１８で推定したバッテリ温度Ｔｂに対応する推奨充電電圧Ｖｒｃｈを図８の特性２５６を参照して推定する。
【００７５】
次いで、ステップＳ２０で、推定した推奨充電電圧Ｖｒｃｈにより充電を継続する。
【００７６】
このように構成すれば、補機バッテリ２２の推奨充電電圧Ｖｒｃｈの特性２５６（図８参照）に沿って充電電圧Ｖｃｈを切り替えることができる。
【００７７】
上述した第１実施例及び第２実施例によれば、空気の吸気温度Ｔｓを検出する吸気温度センサ２０１により検出される起動初期の吸気温度Ｔｓに基づいて電圧変換器２１により発生される充電電圧Ｖｃｈを切り替えるようにしているので、補機バッテリ２２のバッテリ温度Ｔｂを検出する専用のセンサが不要になり、補機バッテリ２２の過充電及び充電不足を防止することができる。その結果、補機バッテリ２２の充電用設備のコストダウン及びシステムの簡素化を図ることができる。
【００７８】
なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】この発明の一実施形態が適用された燃料電池自動車の概略回路図である。
【図２】燃料電池自動車を構成する各種部品の概略構成配置を示す燃料電池自動車の模式的側面図である。
【図３】実車により測定したバッテリ温度と外気温と吸気温度のグラフである。
【図４】第１実施例の動作説明に供されるフローチャートである。
【図５】バッテリ温度・充電電圧マップの説明図である。
【図６】バッテリ初期温度・バッテリ閾値温度到達時間マップの説明図である。
【図７】第２実施例の動作説明に供されるフローチャートである。
【図８】バッテリ温度に対する推奨充電電圧の特性を示す説明図である。
【図９】バッテリ初期温度と充電経過時間とバッテリ温度との関係を示す特性を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８０】
１２…燃料電池自動車 １４…燃料電池
１６…高圧バッテリ １８…駆動モータ
２１…電圧変換器 ２２…補機バッテリ
２４…空気ポンプ ５６…空気吸気口
６２…流量センサ ２０１…吸気温度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと空気により発電する燃料電池と、
空気を吸気口から取り入れ前記燃料電池に供給する空気ポンプと、
前記吸気口から取り入れられる前記空気の吸気温度を検出する温度センサと、
前記燃料電池の電力により充電される補機バッテリと、
前記燃料電池の発電電圧を前記補機バッテリの充電電圧に変換する電圧変換器と、
前記補機バッテリへの充電を制御する充電制御器と、
前記燃料電池の発電電力により駆動される駆動モータと、
を備える燃料電池自動車であって、
車両のフロントフード下方の車体前部空間内に、前記空気ポンプの前記吸気口と、前記補機バッテリと、が配置され、
前記充電制御器は、
前記温度センサにより検出される前記吸気温度に基づいて前記電圧変換器により発生する前記補機バッテリの前記充電電圧を切り替える
ことを特徴とする燃料電池自動車。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池自動車において、
さらに、高圧バッテリを有し、
前記駆動モータは、前記燃料電池の発電電力の他、前記高圧バッテリの電力により駆動され、
前記電圧変換器は、前記燃料電池の発電電圧又は前記高圧バッテリの電圧を前記補機バッテリの充電電圧に変換する
ことを特徴とする燃料電池自動車。
【請求項３】
請求項１又は２記載の燃料電池自動車において、
前記吸気温度は、前記燃料電池自動車が起動されて、前記空気ポンプが作動した起動初期の吸気温度とする
ことを特徴とする燃料電池自動車。
【請求項４】
請求項３記載の燃料電池自動車において、
前記充電制御器は、
前記充電電圧を充電前期の高充電電圧から充電後期の低充電電圧に切り替えるように設定し、
前記起動初期の前記吸気温度に基づいて、前記高充電電圧で充電する前記充電前期の充電時間を算出する
ことを特徴とする燃料電池自動車。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池自動車において、
前記充電制御器は、
前記起動初期の前記吸気温度と、起動時からの充電経過時間に基づいて前記補機バッテリの現在のバッテリ温度を推定し、推定した現在のバッテリ温度に基づいて前記充電電圧を切り替える
ことを特徴とする燃料電池自動車。
【請求項１】
燃料ガスと空気により発電する燃料電池と、
空気を吸気口から取り入れ前記燃料電池に供給する空気ポンプと、
前記吸気口から取り入れられる前記空気の吸気温度を検出する温度センサと、
前記燃料電池の電力により充電される補機バッテリと、
前記燃料電池の発電電圧を前記補機バッテリの充電電圧に変換する電圧変換器と、
前記補機バッテリへの充電を制御する充電制御器と、
前記燃料電池の発電電力により駆動される駆動モータと、
を備える燃料電池自動車であって、
車両のフロントフード下方の車体前部空間内に、前記空気ポンプの前記吸気口と、前記補機バッテリと、が配置され、
前記充電制御器は、
前記温度センサにより検出される前記吸気温度に基づいて前記電圧変換器により発生する前記補機バッテリの前記充電電圧を切り替える
ことを特徴とする燃料電池自動車。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池自動車において、
さらに、高圧バッテリを有し、
前記駆動モータは、前記燃料電池の発電電力の他、前記高圧バッテリの電力により駆動され、
前記電圧変換器は、前記燃料電池の発電電圧又は前記高圧バッテリの電圧を前記補機バッテリの充電電圧に変換する
ことを特徴とする燃料電池自動車。
【請求項３】
請求項１又は２記載の燃料電池自動車において、
前記吸気温度は、前記燃料電池自動車が起動されて、前記空気ポンプが作動した起動初期の吸気温度とする
ことを特徴とする燃料電池自動車。
【請求項４】
請求項３記載の燃料電池自動車において、
前記充電制御器は、
前記充電電圧を充電前期の高充電電圧から充電後期の低充電電圧に切り替えるように設定し、
前記起動初期の前記吸気温度に基づいて、前記高充電電圧で充電する前記充電前期の充電時間を算出する
ことを特徴とする燃料電池自動車。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池自動車において、
前記充電制御器は、
前記起動初期の前記吸気温度と、起動時からの充電経過時間に基づいて前記補機バッテリの現在のバッテリ温度を推定し、推定した現在のバッテリ温度に基づいて前記充電電圧を切り替える
ことを特徴とする燃料電池自動車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−４６３８（Ｐ２０１０−４６３８Ａ）
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６０３２０（Ｐ２００８−１６０３２０）
【出願日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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