燃料電池車両
【課題】燃料電池の劣化を抑制しつつ、システム冷却系デバイスの十分な冷却機能を確保すると共に、蓄電装置の残容量を好適に管理すること、並びに、必要に応じて、走行モータ用インバータを保護することが可能な燃料電池車両を提供する。
【解決手段】ＦＣ車両１０の制御手段２４は、ＦＣ車両１０がストール状態であると判定すると、電圧調整手段２２を制御してＦＣ２００の出力電圧を酸化還元進行電圧範囲を下回る電圧に固定した状態で、システム冷却系デバイス２４０、２４４、３００の負荷量を含む負荷要求電力に追従するように酸素又は水素の濃度を変化させてＦＣ２００の出力を調整する電圧固定・出力可変制御を実行する。
【解決手段】ＦＣ車両１０の制御手段２４は、ＦＣ車両１０がストール状態であると判定すると、電圧調整手段２２を制御してＦＣ２００の出力電圧を酸化還元進行電圧範囲を下回る電圧に固定した状態で、システム冷却系デバイス２４０、２４４、３００の負荷量を含む負荷要求電力に追従するように酸素又は水素の濃度を変化させてＦＣ２００の出力を調整する電圧固定・出力可変制御を実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池から負荷に対して電力供給を行う燃料電池車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池車両等に利用される燃料電池の劣化を抑制するために、酸化還元電位を回避して燃料電池を発電する燃料電池システムが提案されている（特許文献１及び特許文献２）。特許文献１の燃料電池システムでは、システム要求電力Ｗｒｅｑが徐々に上がっていく場合であっても、燃料電池の出力電圧Ｖｆｃを酸化還元電位Ｖｏｘｐｔで一度制限し、制限した電圧に相当する電力をバッテリで補うように制御する。その後、アクセル開度が下がるなどして燃料電池の発電が必要なくなったとしても、燃料電池の出力電圧を酸化還元電位以下で維持して発電を継続し、バッテリの残容量が所定値を超えるまで発電を継続する（要約）。
【０００３】
また、特許文献２では、燃料電池１２と２次電池１４を有する燃料電池車両が記載されている。この燃料電池車両では、回転電機８がロック状態になったとき（換言すると、燃料電池車両がストール状態になったとき）、インバータの損傷を防止する技術が提案されている（要約）。すなわち、特許文献２では、インバータ２０のスイッチング素子に過電流が流れ続けることを防止するため（［００３３］）、回転電機８がロック状態になったとき、燃料電池１２の出力電圧を低下させてインバータ入力電圧を低下させる（要約）。より具体的には、燃料電池１２の出力電圧は、回転電機８がロック状態にないときの通常制御電圧状態から予め定めた所定低電圧となるように変更される（［００４８］）。
【０００４】
なお、特許文献２では、燃料電池１２の出力電流は変化させずに燃料電池１２の出力電圧を低下させることが好ましいものとされている（［００４９］）。これは、回転電機８のトルク指令に見合う電流を供給しながらインバータ入力電圧ＶＩＮＶを低下させるためである（［００４９］）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−００５０３８号公報
【特許文献２】国際公開第２００９／１１６３９２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、特許文献１の制御では、燃料電池の出力電圧を酸化還元電位以下に維持するが、酸化還元電位を回避し続けるためには、走行モータ等の負荷が要求する電力に対して、燃料電池の出力電力を大きくする必要がある。それらの場合、燃料電池の余剰電力をバッテリに充電することになる。このため、酸化還元電位を回避し続けるためには、バッテリの充放電の頻度が多くなる。バッテリの充放電の頻度が多くなると、充放電に伴う電力損失が大きくなり、燃料電池システム全体での出力効率が低下してしまう。なお、本発明者が確認したところでは、酸化還元反応が発生する電位は一定の幅が存在する。以下では、酸化還元反応が発生する電圧範囲を「酸化還元進行電圧範囲」という。
【０００７】
上記のように、特許文献２では、回転電機８がロック状態になったとき、燃料電池１２の出力電圧は、回転電機８がロック状態にないときの通常制御電圧状態から予め定めた所定低電圧となるように低下される（［００４８］）。このため、負荷（特に、補機の負荷）の消費電力次第で２次電池１４の充放電が生じてしまい、燃料電池システム全体での出力効率が低下してしまう可能性がある。
【０００８】
特に、回転電機８のロック時（換言すると、車両のストール時）には、車両が停止しているため、各車載機器周囲のエアの流れが小さく、エアがこもり易い。こもったエアは、各車載機器からの廃熱により熱せられ、この熱せられたエアによりシステム冷却系デバイス（例えば、ウォータポンプ、エアコンディショナ）のラジエータ等を冷却することとなる。この場合、冷却効率が悪化し、消費電力が増大してしまう。従って、補機負荷の消費電力が高い状態が続くため、回転電機８のロック時に燃料電池１２の出力電力が小さくなる特許文献２の制御では、２次電池１４が過放電になる可能性が高くなる。
【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、燃料電池の劣化を抑制しつつ、システム冷却系デバイスの十分な冷却機能を確保すると共に、蓄電装置の残容量を好適に管理すること、並びに、必要に応じて、走行モータ用インバータを保護することが可能な燃料電池車両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車両は、触媒を有し、前記触媒で酸素又は水素を反応させることで発電する燃料電池と、前記酸素及び前記水素の少なくとも一方を前記燃料電池に供給するガス供給手段と、前記燃料電池の出力電圧を調整する電圧調整手段と、前記燃料電池の出力電力により駆動される負荷と、前記燃料電池から前記負荷へ供給される出力電力の余剰分を蓄電し、不足分を前記負荷へ供給する蓄電装置とを備えるものであって、さらに、前記負荷の要求出力を検出すると共に、前記燃料電池、前記ガス供給手段及び前記電圧調整手段を制御する制御手段を有し、前記制御手段は、前記燃料電池車両がストール状態であると判定すると、前記電圧調整手段を制御して前記燃料電池の出力電圧を酸化還元進行電圧範囲を下回る電圧に固定した状態で、システム冷却系デバイスの負荷量を含む負荷要求電力に追従するように前記酸素又は前記水素の濃度を変化させて前記燃料電池の出力を調整する電圧固定・出力可変制御を実行することを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、ストール時に燃料電池の出力電圧を酸化還元進行電圧範囲を下回る電圧に設定するため、燃料電池の劣化を防止することができる。加えて、負荷に走行モータが含まれ且つ燃料電池からの出力電力がインバータを介して走行モータに供給されている場合、当該インバータに対して大きな電圧がかかることを防ぐことが可能になる。
【００１２】
また、ストール時における燃料電池の発電電力は、システム冷却系デバイスの負荷量を含む負荷要求電力に追従する。このため、ストール時においてシステム冷却系デバイスの要求電力が増加した場合であっても、システム冷却系デバイスを十分に作動させ、システム冷却系デバイスによる冷却対象を良好に冷却することが可能となる。加えて、燃料電池の発電電力により負荷要求電力をまかなうことで蓄電装置の充放電を抑制することが可能になるため、燃料電池及び蓄電装置を合わせた発電効率が向上すると共に、蓄電装置の過放電を回避することが可能となる。
【００１３】
前記システム冷却系デバイスは、電力により作動して車載機器を冷却するデバイスであり、冷却系補機又は冷却用車載機器と同義である。システム冷却系デバイスには、例えば、燃料電池（燃料電池スタック）、インバータ及びＤＣ／ＤＣコンバータの少なくとも１つを冷却するウォータポンプ、当該ウォータポンプのラジエータを冷却するラジエータファン、及び燃料電池車両の車室内の冷房、暖房等を行うエアコンディショナの少なくとも１つを含むことができる。
【００１４】
前記燃料電池車両がストール状態であるときに前記蓄電装置の残容量がストール時の目標値を超える場合、前記燃料電池の出力を低下させ、前記燃料電池及び前記蓄電装置の出力電力を用いてもよい。これにより、蓄電装置に余剰電力が存在する場合には、当該余剰電力を用いることが可能となるため、燃料電池と蓄電装置を合わせた発電効率を向上することが可能となる。
【００１５】
前記ガス供給手段は、エア供給配管を介して前記燃料電池にエアを供給するエアポンプと、エア排出配管から分岐して前記エアポンプの上流側で前記エア供給配管に連通し、前記燃料電池から排出されたエアオフガスを前記エア供給配管に還流させるエア還流配管と、前記エア還流配管における前記エアオフガスの還流量を調整する調整装置とを備え、前記制御手段は、前記燃料電池車両がストール状態である場合に、前記エアポンプの駆動量を一定としつつ、前記調整装置を制御して前記エアオフガスの還流量を調整して前記電圧固定・出力可変制御を行ってもよい。
【００１６】
上記によれば、燃料電池車両がストール状態である場合に、エアポンプの駆動量を一定とする。このため、ストール状態において蓄電装置の蓄電量が、例えば、設定上限値に到達したことに伴ってエアポンプを停止することにより、エアポンプの出力音が不意に変化することなどがない。従って、ストール状態におけるエアポンプの出力音について搭乗者に違和感を与えることなく、蓄電装置の蓄電量を適切に保つことが可能となる。
【００１７】
また、単にエアポンプの駆動量を一定とするだけでなく、調整装置を制御してエアオフガスの還流量を調整する。エアオフガスは酸素濃度が低いため、エアオフガスの還流量を多くすると、燃料電池内部で生成される水分が少なくなり、燃料電池内部が乾燥状態になる。燃料電池内部が乾燥状態になると燃料電池の劣化が促進されるおそれがある。その一方、エアオフガスは、水分を生成する燃料電池の内部を通過したものであるため、相対的に水分を多く含んでいる。このため、エアオフガスの還流量を調整することにより、燃料電池の電解質膜を良好に加湿することが可能となり、燃料電池の劣化を抑制することができる。
【００１８】
さらに、上記のような効果を得つつ、ストール状態に応じて燃料電池の発電電流を小さくすることにより、蓄電装置の蓄電量を管理すること（例えば、蓄電量の設定上限値を超えないように制御することや不要な充電を避けること）が可能となる。
【００１９】
この発明に係る燃料電池車両は、走行モータと、インバータを介して前記走行モータに電力を供給する燃料電池と、前記燃料電池に反応ガスを供給する反応ガス供給装置と、前記燃料電池から前記走行モータへ供給される出力電力の余剰分を蓄電し、不足分を前記走行モータへ供給する蓄電装置と、前記蓄電装置の出力電圧を変圧して前記燃料電池の出力電圧を変化させる電圧変換装置と、前記反応ガス供給装置及び前記電圧変換装置を用いて前記燃料電池及び前記蓄電装置の出力を制御する制御装置と、前記燃料電池及び前記蓄電装置の少なくとも一方の出力電力により駆動される冷却系補機とを備えるものであって、前記制御装置は、前記燃料電池車両がストール状態であると判定すると、前記電圧変換装置を制御して前記燃料電池の出力電圧を酸化還元進行電圧範囲及び前記インバータの耐圧限界を下回る電圧に固定した状態で、前記走行モータ、前記反応ガス供給装置及び前記冷却系補機の要求電力を含む全体要求電力に追従するように前記反応ガスの濃度を変化させて前記燃料電池の出力を調整する電圧固定・出力可変制御を実行することを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、ストール時に燃料電池の出力電圧をインバータの耐圧限界及び酸化還元進行電圧範囲を下回る電圧に設定するため、インバータに対して大きな電圧がかかることを防ぐことが可能となると共に、燃料電池の劣化を防止することができる。
【００２１】
また、ストール時における燃料電池の発電電力は、走行モータ及び反応ガス供給装置の負荷分に加え、冷却系補機の負荷分に追従する。このため、ストール時において冷却系補機の要求電力が増加した場合であっても、冷却系補機を十分に作動させ、冷却系補機による冷却対象を良好に冷却することが可能となる。加えて、燃料電池の発電電力により走行モータ、反応ガス供給装置及び冷却系補機の要求電力をまかなうことで蓄電装置の充放電を抑制することが可能になるため、燃料電池及び蓄電装置を合わせた発電効率が向上すると共に、蓄電装置の過放電を回避することが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、ストール時に燃料電池の出力電圧を酸化還元進行電圧範囲を下回る電圧に設定するため、燃料電池の劣化を防止することができる。加えて、負荷に走行モータが含まれ且つ燃料電池からの出力電力がインバータを介して走行モータに供給されている場合、当該インバータに対して大きな電圧がかかることを防ぐことが可能になる。
【００２３】
また、ストール時における燃料電池の発電電力は、システム冷却系デバイスの負荷量を含む負荷要求電力に追従する。このため、ストール時においてシステム冷却系デバイスの要求電力が増加した場合であっても、システム冷却系デバイスを十分に作動させ、システム冷却系デバイスによる冷却対象を良好に冷却することが可能となる。加えて、燃料電池の発電電力により負荷要求電力をまかなうことで蓄電装置の充放電を抑制することが可能になるため、燃料電池及び蓄電装置を合わせた発電効率が向上すると共に、蓄電装置の過放電を回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の一実施形態に係る燃料電池車両の概略全体構成図である。
【図２】前記燃料電池車両の電力系のブロック図である。
【図３】前記実施形態におけるインバータの回路構成図である。
【図４】前記実施形態における燃料電池ユニットの概略構成図である。
【図５】前記実施形態におけるＤＣ／ＤＣコンバータの詳細を示す図である。
【図６】電子制御装置（ＥＣＵ）における基本的な制御のフローチャートである。
【図７】システム負荷を計算するフローチャートである。
【図８】現在のモータ回転数とモータ予想消費電力との関係を示す図である。
【図９】燃料電池を構成する燃料電池セルの電位とセルの劣化量との関係の一例を示す図である。
【図１０】燃料電池セルの電位の変動速度が異なる場合の酸化の進行と還元の進行の様子の例を示すサイクリックボルタンメトリ図である。
【図１１】前記実施形態における複数の電力供給モードの説明図である。
【図１２】前記ＥＣＵが、前記燃料電池車両のエネルギマネジメントを行うフローチャートである。
【図１３】カソードストイキ比とセル電流との関係を示す図である。
【図１４】第２モードのフローチャートである。
【図１５】第２モードにおける目標ＦＣ電流と目標酸素濃度との関係を示す図である。
【図１６】第２モードにおける目標酸素濃度及び目標ＦＣ電流と目標エアポンプ回転数及び目標ウォータポンプ回転数との関係を示す図である。
【図１７】第２モードにおける目標酸素濃度及び目標ＦＣ電流と目標背圧弁開度との関係を示す図である。
【図１８】第２モードにおける目標ＦＣ電流と空気流量との関係を示す図である。
【図１９】第２モードにおける循環弁の開度と循環ガス流量との関係を示す図である。
【図２０】低負荷時処理のフローチャートである。
【図２１】低負荷時処理において酸素濃度を調整するフローチャートである。
【図２２】燃料電池車両のストール時における目標酸素濃度と目標循環弁開度との関係を示す図である。
【図２３】モータのトルク制御のフローチャートである。
【図２４】前記実施形態及び比較例に係る各種制御を用いた場合のタイムチャートの例である。
【図２５】前記実施形態に係る燃料電池車両の第１変形例の概略構成を示すブロック図である。
【図２６】前記実施形態に係る燃料電池車両の第２変形例の概略構成を示すブロック図である。
【図２７】前記実施形態に係る燃料電池車両の第３変形例の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
１．全体的な構成の説明
［１−１．全体構成］
図１は、この発明の一実施形態に係る燃料電池車両１０（以下「ＦＣ車両１０」又は「車両１０」という。）の概略全体構成図である。図２は、ＦＣ車両１０の電力系のブロック図である。図１及び図２に示すように、ＦＣ車両１０は、燃料電池システム１２（以下「ＦＣシステム１２」という。）と、走行用のモータ１４と、インバータ１６とを有する。
【００２６】
ＦＣシステム１２は、燃料電池ユニット１８（以下「ＦＣユニット１８」という。）と、高電圧バッテリ２０（以下「バッテリ２０」ともいう。）（蓄電装置）と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２と、電子制御装置２４（以下「ＥＣＵ２４」という。）とを有する。
【００２７】
［１−２．駆動系］
モータ１４は、ＦＣユニット１８及びバッテリ２０から供給される電力に基づいて駆動力を生成し、当該駆動力によりトランスミッション２６を通じて車輪２８を回転させる。また、モータ１４は、回生を行うことで生成した電力（回生電力Ｐｒｅｇ）［Ｗ］をバッテリ２０等に出力する（図２参照）。
【００２８】
図３は、インバータ１６の回路構成図である。インバータ１６は、３相ブリッジ型の構成とされて、直流／交流変換を行い、直流を３相の交流に変換してモータ１４に供給する一方、回生動作に伴う交流／直流変換後の直流をＤＣ／ＤＣコンバータ２２を通じてバッテリ２０等に供給する。
【００２９】
図３に示すように、インバータ１６は、３相の相アーム１００ｕ、１００ｖ、１００ｗを有する。Ｕ相アーム１００ｕは、上スイッチング素子１０４ｕ（以下「上ＳＷ素子１０４ｕ」という。）及びダイオード１０６ｕを有する上アーム素子１０２ｕと、下スイッチング素子１１０ｕ（以下「下ＳＷ素子１１０ｕ」という。）及びダイオード１１２ｕとを有する下アーム素子１０８ｕとで構成される。
【００３０】
同様に、Ｖ相アーム１００ｖは、上スイッチング素子１０４ｖ（以下「上ＳＷ素子１０４ｖ」という。）及びダイオード１０６ｖを有する上アーム素子１０２ｖと、下スイッチング素子１１０ｖ（以下「下ＳＷ素子１１０ｖ」という。）及びダイオード１１２ｖを有する下アーム素子１０８ｖとで構成される。Ｗ相アーム１００ｗは、上スイッチング素子１０４ｗ（以下「上ＳＷ素子１０４ｗ」という。）とダイオード１０６ｗを有する上アーム素子１０２ｗと、下スイッチング素子１１０ｗ（以下「下ＳＷ素子１１０ｗ」という。）とダイオード１１２ｗを有する下アーム素子１０８ｗとで構成される。
【００３１】
上ＳＷ素子１０４ｕ、１０４ｖ、１０４ｗと下ＳＷ素子１１０ｕ、１１０ｖ、１１０ｗには、例えば、ＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴが採用される。
【００３２】
なお、以下では、各相アーム１００ｕ、１００ｖ、１００ｗを相アーム１００と総称し、各上アーム素子１０２ｕ、１０２ｖ、１０２ｗを上アーム素子１０２と総称し、各下アーム素子１０８ｕ、１０８ｖ、１０８ｗを下アーム素子１０８と総称し、各上ＳＷ素子１０４ｕ、１０４ｖ、１０４ｗを上ＳＷ素子１０４と総称し、各下ＳＷ素子１１０ｕ、１１０ｖ、１１０ｗを下ＳＷ素子１１０と総称する。
【００３３】
各相アーム１００において、上アーム素子１０２と下アーム素子１０８の中点１１４ｕ、１１４ｖ、１１４ｗは、モータ１４の巻線１１６ｕ、１１６ｖ、１１６ｗに連結されている。以下では、巻線１１６ｕ、１１６ｖ、１１６ｗを巻線１１６と総称する。
【００３４】
各上ＳＷ素子１０４及び各下ＳＷ素子１１０は、ＥＣＵ２４からの駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬ、ＷＬにより駆動される。
【００３５】
なお、モータ１４とインバータ１６を併せて負荷３０という。負荷３０には、後述するエアポンプ２２０、ウォータポンプ２４０、エアコンディショナ３００等の構成要素を含めることもできる。
【００３６】
［１−３．ＦＣ系］
（１−３−１．全体構成）
図４は、ＦＣユニット１８の概略構成図である。ＦＣユニット１８は、燃料電池スタック２００（以下「ＦＣスタック２００」又は「ＦＣ２００」という。）と、ＦＣスタック２００のアノードに対して水素（燃料ガス）を給排するアノード系と、ＦＣスタック２００のカソードに対して酸素を含む空気（酸化剤ガス）を給排するカソード系と、ＦＣスタック２００を冷却する冷却系と、セル電圧モニタ２０２とを備える。
【００３７】
（１−３−２．ＦＣスタック２００）
ＦＣスタック２００は、例えば、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両側から挟み込んで形成された燃料電池セル（以下「ＦＣセル」という。）を積層した構造を有する。
【００３８】
（１−３−３．アノード系）
アノード系は、水素タンク２０４、レギュレータ２０６、エゼクタ２０８及びパージ弁２１０を有する。水素タンク２０４は、燃料ガスとしての水素を収容するものであり、配管２０４ａ、レギュレータ２０６、配管２０６ａ、エゼクタ２０８及び配管２０８ａを介して、アノード流路２１２の入口に接続されている。これにより、水素タンク２０４の水素は、配管２０４ａ等を介してアノード流路２１２に供給可能である。なお、配管２０４ａには、遮断弁（図示せず）が設けられており、ＦＣスタック２００の発電の際、当該遮断弁は、ＥＣＵ２４により開とされる。
【００３９】
レギュレータ２０６は、導入される水素の圧力を所定値に調整して排出する。すなわち、レギュレータ２０６は、配管２０６ｂを介して入力されるカソード側の空気の圧力（パイロット圧）に応じて、下流側の圧力（アノード側の水素の圧力）を制御する。従って、アノード側の水素の圧力は、カソード側の空気の圧力に連動し、後記するように、酸素濃度を変化させるべくエアポンプ２２０の回転数等を変化させると、アノード側の水素の圧力も変化する。
【００４０】
エゼクタ２０８は、水素タンク２０４からの水素をノズルで噴射することで負圧を発生させ、この負圧によって配管２０８ｂのアノードオフガスを吸引する。
【００４１】
アノード流路２１２の出口は、配管２０８ｂを介して、エゼクタ２０８の吸気口に接続されている。そして、アノード流路２１２から排出されたアノードオフガスは、配管２０８ｂを通って、エゼクタ２０８に再度導入されることでアノードオフガス（水素）が循環する。
【００４２】
なお、アノードオフガスは、アノードにおける電極反応で消費されなかった水素及び水蒸気を含んでいる。また、配管２０８ｂには、アノードオフガスに含まれる水分｛凝縮水（液体）、水蒸気（気体）｝を分離・回収する気液分離器（図示せず）が設けられている。
【００４３】
配管２０８ｂの一部は、配管２１０ａ、パージ弁２１０及び配管２１０ｂを介して、後記する配管２２４ｂに設けられた希釈ボックス２１４に接続されている。パージ弁２１０は、ＦＣスタック２００の発電が安定していないと判定された場合、ＥＣＵ２４からの指令に基づき所定時間、開となる。希釈ボックス２１４は、パージ弁２１０からのアノードオフガス中の水素を、カソードオフガスで希釈する。
【００４４】
（１−３−４．カソード系）
カソード系は、エアポンプ２２０、加湿器２２２、背圧弁２２４、循環弁２２６、流量センサ２２８、２３０及び温度センサ２３２を有する。
【００４５】
エアポンプ２２０は、外気（空気）を圧縮してカソード側に送り込むものであり、その吸気口は、配管２２０ａを介して車外（外部）と連通している。エアポンプ２２０の吐出口は、配管２２０ｂ、加湿器２２２及び配管２２２ａを介して、カソード流路２３４の入口に接続されている。エアポンプ２２０がＥＣＵ２４の指令に従って作動すると、エアポンプ２２０は、配管２２０ａを介して車外の空気を吸気して圧縮し、この圧縮された空気が配管２２０ｂ等を通ってカソード流路２３４に圧送される。
【００４６】
加湿器２２２は、水分透過性を有する複数の中空糸膜２２２ｅを備えている。そして、加湿器２２２は、中空糸膜２２２ｅを介して、カソード流路２３４に向かう空気とカソード流路２３４から排出された多湿のカソードオフガスとの間で水分交換させ、カソード流路２３４に向かう空気を加湿する。
【００４７】
カソード流路２３４の出口側には、配管２２２ｂ、加湿器２２２、配管２２４ａ、背圧弁２２４及び配管２２４ｂが配置されている。カソード流路２３４から排出されたカソードオフガス（酸化剤オフガス）は、配管２２２ｂ等を通って、車外に排出される。
【００４８】
背圧弁２２４は、例えば、バタフライ弁で構成され、その開度がＥＣＵ２４によって制御されることで、カソード流路２３４における空気の圧力を制御する。より具体的には、背圧弁２２４の開度が小さくなると、カソード流路２３４における空気の圧力が上昇し、体積流量当たりにおける酸素濃度Ｃｏ（体積濃度）が高くなる。逆に、背圧弁２２４の開度が大きくなると、カソード流路２３４における空気の圧力が下降し、体積流量当たりにおける酸素濃度Ｃｏ（体積濃度）が低くなる。
【００４９】
配管２２４ｂは、配管２２６ａ、循環弁２２６及び配管２２６ｂを介して、エアポンプ２２０の上流側の配管２２０ａに接続されている。これにより、排気ガス（カソードオフガス）の一部が、循環ガスとして、配管２２６ａ、循環弁２２６及び配管２２６ｂを通って、配管２２０ａに供給され、車外からの新規空気に合流し、エアポンプ２２０に吸気される。
【００５０】
循環弁２２６は、例えば、バタフライ弁で構成され、その開度がＥＣＵ２４によって制御されることで循環ガスの流量を制御する。
【００５１】
流量センサ２２８は、配管２２０ｂに取り付けられ、カソード流路２３４に向かう空気の流量［ｇ／ｓ］を検出してＥＣＵ２４に出力する。流量センサ２３０は、配管２２６ｂに取り付けられ、配管２２０ａに向かう循環ガスの流量Ｑｃ［ｇ／ｓ］を検出してＥＣＵ２４に出力する。
【００５２】
温度センサ２３２は、配管２２４ａに取り付けられ、カソードオフガスの温度を検出してＥＣＵ２４に出力する。ここで、循環ガスの温度は、カソードオフガスの温度と略等しいため、温度センサ２３２の検出するカソードオフガスの温度に基づいて、循環ガスの温度を検知することができる。
【００５３】
（１−３−５．冷却系）
冷却系は、ウォータポンプ２４０、ラジエータ２４２及びラジエータファン２４４を有する。ウォータポンプ２４０は、ＦＣ２００内に冷却水（冷媒）を循環させることでＦＣ２００を冷却する。ＦＣ２００を冷却して温度が上昇した冷却水は、ラジエータ２４２で放熱される。ラジエータファン２４４は、ラジエータ２４２に送風することでラジエータ２４２を冷却する。
【００５４】
（１−３−６．セル電圧モニタ２０２）
セル電圧モニタ２０２は、ＦＣスタック２００を構成する複数の単セル毎のセル電圧Ｖｃｅｌｌを検出する機器であり、モニタ本体と、モニタ本体と各単セルとを接続するワイヤハーネスとを備える。モニタ本体は、所定周期で全ての単セルをスキャニングし、各単セルのセル電圧Ｖｃｅｌｌを検出し、平均セル電圧及び最低セル電圧を算出する。そして、平均セル電圧及び最低セル電圧をＥＣＵ２４に出力する。
【００５５】
（１−３−７．電力系）
図２に示すように、ＦＣ２００からの電力（以下「ＦＣ電力Ｐｆｃ」という。）は、インバータ１６及びモータ１４（力行時）とＤＣ／ＤＣコンバータ２２及び高電圧バッテリ２０（充電時）とに加え、前記エアポンプ２２０、前記ウォータポンプ２４０、前記ラジエータファン２４４、前記エアコンディショナ３００、ダウンバータ３０２（降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ）、低電圧バッテリ３０４、アクセサリ３０６及びＥＣＵ２４に供給される。なお、図１に示すように、ＦＣユニット１８（ＦＣ２００）とインバータ１６及びＤＣ／ＤＣコンバータ２２との間には、逆流防止ダイオード４０が配置されている。また、ＦＣ２００の発電電圧（以下「ＦＣ電圧Ｖｆｃ」という。）は、電圧センサ４００（図５）により検出され、ＦＣ２００の発電電流（以下「ＦＣ電流Ｉｆｃ」という。）は、電流センサ４０２により検出され、いずれもＥＣＵ２４に出力される。
【００５６】
［１−４．高電圧バッテリ２０］
バッテリ２０は、複数のバッテリセルを含む蓄電装置（エネルギストレージ）であり、例えば、リチウムイオン２次電池、ニッケル水素二次電池又はキャパシタ等を利用することができる。本実施形態ではリチウムイオン２次電池を利用している。バッテリ２０の出力電圧（以下「バッテリ電圧Ｖｂａｔ」という。）［Ｖ］は、電圧センサ４０４（図２）により検出され、バッテリ２０の出力電流（以下「バッテリ電流Ｉｂａｔ」という。）［Ａ］は、電流センサ４０６により検出され、それぞれＥＣＵ２４に出力される。ＥＣＵ２４は、バッテリ電圧Ｖｂａｔとバッテリ電流Ｉｂａｔとに基づいて、バッテリ２０の残容量（以下「ＳＯＣ」という。）［％］を算出する。
【００５７】
［１−５．ＤＣ／ＤＣコンバータ２２］
ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、ＦＣユニット１８からのＦＣ電力Ｐｆｃと、バッテリ２０から供給された電力（以下「バッテリ電力Ｐｂａｔ」という。）［Ｗ］と、モータ１４からの回生電力Ｐｒｅｇとの供給先を制御する。
【００５８】
図５には、本実施形態におけるＤＣ／ＤＣコンバータ２２の詳細が示されている。図５に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、一方がバッテリ２０のある１次側１Ｓに接続され、他方が負荷３０とＦＣ２００との接続点である２次側２Ｓに接続されている。
【００５９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、１次側１Ｓの電圧（１次電圧Ｖ１）［Ｖ］を２次側２Ｓの電圧（２次電圧Ｖ２）［Ｖ］（Ｖ１≦Ｖ２）に昇圧するとともに、２次電圧Ｖ２を１次電圧Ｖ１に降圧する昇降圧型且つチョッパ型の電圧変換装置である。
【００６０】
図５に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、１次側１Ｓと２次側２Ｓとの間に配される相アーム４０８と、リアクトル４１０とから構成される。
【００６１】
相アーム４０８は、上アーム素子（上スイッチング素子４１２と逆並列ダイオード４１４）と下アーム素子（下スイッチング素子４１６と逆並列ダイオード４１８）とで構成される。上スイッチング素子４１２と下スイッチング素子４１６には、それぞれ例えば、ＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴ等が採用される。
【００６２】
リアクトル４１０は、相アーム４０８の中点（共通接続点）とバッテリ２０の正極との間に挿入され、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２により１次電圧Ｖ１と２次電圧Ｖ２との間で電圧を変換する際に、エネルギを蓄積及び放出する作用を有する。
【００６３】
上スイッチング素子４１２は、ＥＣＵ２４から出力されるゲート駆動信号（駆動電圧）ＡＨのハイレベルによりオンにされ、下スイッチング素子４１６は、ゲート駆動信号（駆動電圧）ＡＬのハイレベルによりオンにされる。
【００６４】
なお、ＥＣＵ２４は、１次側の平滑コンデンサ４２２に並列に設けられた電圧センサ４２０により１次電圧Ｖ１を検出し、電流センサ４２４により１次側の電流（１次電流Ｉ１）［Ａ］を検出する。また、ＥＣＵ２４は、２次側の平滑コンデンサ４２８に並列に設けられた電圧センサ４２６により２次電圧Ｖ２を検出し、電流センサ４３０により２次側の電流（２次電流Ｉ２）［Ａ］を検出する。
【００６５】
［１−６．ＥＣＵ２４］
ＥＣＵ２４は、通信線５０（図１等）を介して、モータ１４、インバータ１６、ＦＣユニット１８、バッテリ２０及びＤＣ／ＤＣコンバータ２２を制御する。当該制御に際しては、メモリ（ＲＯＭ）に格納されたプログラムを実行し、また、セル電圧モニタ２０２、流量センサ２２８、２３０、温度センサ２３２、電圧センサ４００、４０４、４２０、４２６、電流センサ４０２、４０６、４２４、４３０等の各種センサの検出値を用いる。
【００６６】
ここでの各種センサには、上記センサに加え、開度センサ５００及びモータ回転数センサ５０２（以下「回転数センサ５０２」という。）（図１）が含まれる。開度センサ５００は、アクセルペダル５０４の開度θｐ［度］を検出する。回転数センサ５０２は、モータ１４の回転数（以下「モータ回転数Ｎｍ」又は「回転数Ｎｍ」という。）［ｒｐｍ］を検出する。ＥＣＵ２４は、回転数Ｎｍを用いてＦＣ車両１０の車速Ｖ［ｋｍ／ｈ］を検出する。さらに、ＥＣＵ２４には、メインスイッチ５０６（以下「メインＳＷ５０６」という。）が接続される。メインＳＷ５０６は、ＦＣユニット１８及びバッテリ２０からモータ１４への電力供給の可否を切り替えるものであり、ユーザにより操作可能である。
【００６７】
ＥＣＵ２４は、マイクロコンピュータを含み、必要に応じて、タイマ、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、ＥＣＵ２４は、１つのＥＣＵのみからなるのではなく、モータ１４、ＦＣユニット１８、バッテリ２０及びＤＣ／ＤＣコンバータ２２毎の複数のＥＣＵから構成することもできる。
【００６８】
ＥＣＵ２４は、ＦＣスタック２００の状態、バッテリ２０の状態及びモータ１４の状態の他、各種スイッチ及び各種センサからの入力（負荷要求）に基づき決定したＦＣ車両１０全体としてＦＣシステム１２に要求される負荷から、ＦＣスタック２００が負担すべき負荷と、バッテリ２０が負担すべき負荷と、回生電源（モータ１４）が負担すべき負荷の配分（分担）を調停しながら決定し、モータ１４、インバータ１６、ＦＣユニット１８、バッテリ２０及びＤＣ／ＤＣコンバータ２２に指令を送出する。
【００６９】
２．本実施形態の制御
次に、ＥＣＵ２４における制御について説明する。
【００７０】
［２−１．基本制御］
図６には、ＥＣＵ２４における基本的な制御のフローチャートが示されている。ステップＳ１において、ＥＣＵ２４は、メインＳＷ５０６がオンであるかどうかを判定する。メインＳＷ５０６がオンでない場合（Ｓ１：ＮＯ）、ステップＳ１を繰り返す。メインＳＷ５０６がオンである場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、ステップＳ２に進む。ステップＳ２において、ＥＣＵ２４は、ＦＣシステム１２に要求される負荷（以下「システム負荷Ｐｓｙｓ」という。）［Ｗ］を計算する。
【００７１】
ステップＳ３において、ＥＣＵ２４は、ＦＣシステム１２のエネルギマネジメントを行う。ここにいうエネルギマネジメントは、主として、ＦＣ２００の発電量（ＦＣ電力Ｐｆｃ）及びバッテリ２０の出力（バッテリ電力Ｐｂａｔ）を算出する処理であり、ＦＣスタック２００の劣化を抑制しつつ、ＦＣシステム１２全体の出力を効率化することを企図している。
【００７２】
ステップＳ４において、ＥＣＵ２４は、ＦＣスタック２００の周辺機器、すなわち、エアポンプ２２０、背圧弁２２４、循環弁２２６及びウォータポンプ２４０の制御（ＦＣ発電制御）を行う。ステップＳ５において、ＥＣＵ２４は、モータ１４のトルク制御を行う。
【００７３】
ステップＳ６において、ＥＣＵ２４は、メインＳＷ５０６がオフであるかどうかを判定する。メインＳＷ５０６がオフでない場合（Ｓ６：ＮＯ）、ステップＳ２に戻る。メインＳＷ５０６がオフである場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、今回の処理を終了する。
【００７４】
［２−２．システム負荷Ｐｓｙｓの計算］
図７には、システム負荷Ｐｓｙｓを計算するフローチャートが示されている。ステップＳ１１において、ＥＣＵ２４は、開度センサ５００からアクセルペダル５０４の開度θｐを読み込む。ステップＳ１２において、ＥＣＵ２４は、回転数センサ５０２からモータ１４の回転数Ｎｍ［ｒｐｍ］を読み込む。
【００７５】
ステップＳ１３において、ＥＣＵ２４は、開度θｐと回転数Ｎｍに基づいてモータ１４の予想消費電力Ｐｍ［Ｗ］を算出する。具体的には、図８に示すマップにおいて、開度θｐ毎に回転数Ｎｍと予想消費電力Ｐｍの関係を記憶しておく。例えば、開度θｐがθｐ１であるとき、特性６００を用いる。同様に、開度θｐがθｐ２、θｐ３、θｐ４、θｐ５、θｐ６であるとき、それぞれ特性６０２、６０４、６０６、６０８、６１０を用いる。そして、開度θｐに基づいて回転数Ｎｍと予想消費電力Ｐｍとの関係を示す特性を特定した上で、回転数Ｎｍに応じた予想消費電力Ｐｍを特定する。
【００７６】
ステップＳ１４において、ＥＣＵ２４は、各補機から現在の動作状況を読み込む。ここでの補機には、例えば、エアポンプ２２０、ウォータポンプ２４０及びエアコンディショナ３００を含む高電圧系の補機や、ラジエータファン２４４、低電圧バッテリ３０４、アクセサリ３０６及びＥＣＵ２４を含む低電圧系の補機が含まれる。例えば、エアポンプ２２０及びウォータポンプ２４０であれば、回転数Ｎａｐ、Ｎｗｐ［ｒｐｍ］を読み込む。エアコンディショナ３００であれば、その出力設定を読み込む。また、ウォータポンプ２４０、ラジエータファン２４４及びエアコンディショナ３００は、対象物の冷却を行うシステム冷却系デバイス（冷却系補機）である。
【００７７】
ステップＳ１５において、ＥＣＵ２４は、各補機の現在の動作状況に応じて補機の消費電力Ｐａ［Ｗ］を算出する。ステップＳ１６において、ＥＣＵ２４は、モータ１４の予想消費電力Ｐｍと補機の消費電力Ｐａの和をＦＣ車両１０全体での予想消費電力（すなわち、システム負荷Ｐｓｙｓ）として算出する。
【００７８】
［２−３．エネルギマネジメント］
上記のように、本実施形態におけるエネルギマネジメントでは、ＦＣスタック２００の劣化を抑制しつつ、ＦＣシステム１２全体の出力を効率化することを企図している。
【００７９】
（２−３−１．前提事項）
図９は、ＦＣスタック２００を構成するＦＣセルの電位（セル電圧Ｖｃｅｌｌ）［Ｖ］とセルの劣化量Ｄとの関係の一例を示している。すなわち、図９中の曲線６２０は、セル電圧Ｖｃｅｌｌと劣化量Ｄとの関係を示す。
【００８０】
図９において、電位ｖ１（例えば、０．５Ｖ）を下回る領域（以下「白金凝集増加領域Ｒ１」又は「凝集増加領域Ｒ１」という。）では、ＦＣセルに含まれる白金（酸化白金）について還元反応が激しく進行し、白金が過度に凝集する。電位ｖ１から電位ｖ２（例えば、０．８Ｖ）までは、還元反応が安定的に進行する領域（以下「白金還元領域Ｒ２」又は「還元領域Ｒ２」という。）である。
【００８１】
電位ｖ２から電位ｖ３（例えば、０．９Ｖ）までは、白金について酸化還元反応が進行する領域（以下「白金酸化還元進行領域Ｒ３」又は「酸化還元領域Ｒ３」という。）である。電位ｖ３から電位ｖ４（例えば、０．９５Ｖ）までは、白金について酸化反応が安定的に進行する領域（以下「白金酸化安定領域Ｒ４」又は「酸化領域Ｒ４」という。）である。電位ｖ４からＯＣＶ（開回路電圧）までは、セルに含まれるカーボンの酸化が進行する領域（以下「カーボン酸化領域Ｒ５」という。）である。
【００８２】
上記のように、図９では、セル電圧Ｖｃｅｌｌが白金還元領域Ｒ２又は白金酸化安定領域Ｒ４にあれば、隣り合う領域と比較してＦＣセルの劣化の進行度合が小さい。一方、セル電圧Ｖｃｅｌｌが白金凝集増加領域Ｒ１、白金酸化還元進行領域Ｒ３、又はカーボン酸化領域Ｒ５にあれば、隣り合う領域と比較してＦＣセルの劣化の進行度合が大きい。
【００８３】
なお、図９では、曲線６２０を一義的に定まるような表記としているが、実際は、単位時間当たりにおけるセル電圧Ｖｃｅｌｌの変動量（変動速度Ａｃｅｌｌ）［Ｖ／ｓｅｃ］に応じて曲線６２０は変化する。
【００８４】
図１０には、変動速度Ａｃｅｌｌが異なる場合の酸化の進行と還元の進行の様子の例を示すサイクリックボルタンメトリ図である。図１０において、曲線６３０は、変動速度Ａｃｅｌｌが高い場合を示し、曲線６３２は、変動速度Ａｃｅｌｌが低い場合を示す。図１０からわかるように、変動速度Ａｃｅｌｌに応じて酸化又は還元の進行度合が異なるため、必ずしも各電位ｖ１〜ｖ４は一義的に特定されない。また、ＦＣセルの個体差によっても各電位ｖ１〜ｖ４は変化し得る。このため、電位ｖ１〜ｖ４は、理論値、シミュレーション値又は実測値に誤差分を反映させたものとして設定することが好ましい。
【００８５】
また、ＦＣセルの電流−電圧（ＩＶ）特性は、一般的な燃料電池セルと同様、セル電圧Ｖｃｅｌｌが下がるほど、セル電流Ｉｃｅｌｌ［Ａ］が増加する（図１１参照）。加えて、ＦＣスタック２００の発電電圧（ＦＣ電圧Ｖｆｃ）は、セル電圧ＶｃｅｌｌにＦＣスタック２００内の直列接続数Ｎｆｃを乗算したものである。直列接続数Ｎｆｃは、ＦＣスタック２００内で直列に接続されるＦＣセルの数であり、以下、単に「セル数」ともいう。
【００８６】
以上を踏まえ、本実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２が、電圧変換動作を行っている際、ＦＣスタック２００の目標電圧（目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔ）［Ｖ］を、主として、白金還元領域Ｒ２内に設定しつつ、必要に応じて白金酸化安定領域Ｒ４内に設定する（具体例は、図１１等を用いて説明する。）。このような目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔの切替えを行うことにより、ＦＣ電圧Ｖｆｃが、領域Ｒ１、Ｒ３、Ｒ５（特に、白金酸化還元進行領域Ｒ３）内にある時間を極力短縮し、ＦＣスタック２００の劣化を防止することができる。
【００８７】
なお、上記の処理では、ＦＣスタック２００の供給電力（ＦＣ電力Ｐｆｃ）と、システム負荷Ｐｓｙｓが等しくならない場合が存在する。この点、ＦＣ電力Ｐｆｃがシステム負荷Ｐｓｙｓを下回っている場合、その不足分は、バッテリ２０から供給する。また、ＦＣ電力Ｐｆｃがシステム負荷Ｐｓｙｓを上回っている場合、その余剰分は、バッテリ２０に充電する。
【００８８】
なお、図９では、電位ｖ１〜ｖ４を具体的な数値として特定したが、これは、後述する制御を行うためであり、当該数値は、あくまで制御の便宜を考慮して決定するものである。換言すると、曲線６２０からもわかるように、劣化量Ｄは連続的に変化するため、制御の仕様に応じて、電位ｖ１〜ｖ４は、適宜設定することができる。
【００８９】
但し、白金還元領域Ｒ２は、曲線６２０の極小値（第１極小値Ｖｌｍｉ１）を含む。白金酸化還元進行領域Ｒ３では、曲線６２０の極大値（極大値Ｖｌｍｘ）を含む。白金酸化安定領域Ｒ４は、曲線６２０の別の極小値（第２極小値Ｖｌｍｉ２）を含む。
【００９０】
（２−３−２．エネルギマネジメントで用いる電力供給制御及び電力供給モード）
図１１は、本実施形態における複数の電力供給モードの説明図である。本実施形態では、エネルギマネジメントで用いる電力供給の制御方法（電力供給モード）として、５つの制御方法（電力供給モード）を用いる。すなわち、本実施形態では、エネルギマネジメントで用いる電力供給モード（動作モード）として、第１〜第５モードを切り替えて用いる。第１モードは、目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔ及びＦＣ電流Ｉｆｃ（ＦＣ電力Ｐｆｃ）がいずれも可変である電圧可変・電流可変制御（電圧可変・出力可変制御）である。第２〜第４モードは、目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔが一定でありＦＣ電流Ｉｆｃ（ＦＣ電力Ｐｆｃ）が可変である電圧固定・電流可変制御（電圧固定・出力可変制御）である。第５モードは、目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔが一定でありＦＣ電流Ｉｆｃ（ＦＣ電力Ｐｆｃ）が一定である電圧固定・電流固定制御（電圧固定・出力固定制御）である。
【００９１】
第１モード（電圧可変・電流可変制御）は、主として、システム負荷Ｐｓｙｓが相対的に高いときに用いられるものであり、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔを固定（或いは、酸素を豊潤な状態に維持）した状態で、目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔを調整することによりＦＣ電流Ｉｆｃを制御する。これにより、基本的に、ＦＣ電力Ｐｆｃによりシステム負荷Ｐｓｙｓをまかなうことが可能となる。
【００９２】
第２モード（電圧固定・電流可変制御）は、主として、システム負荷Ｐｓｙｓが相対的に中くらいのときに用いられるものであり、目標セル電圧Ｖｃｅｌｌｔｇｔ（＝目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔ／セル数）を、酸化還元領域Ｒ３よりも低い電位以下で設定された基準電位｛本実施形態では、電位ｖ２（＝０．８Ｖ）｝に固定すると共に、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔを可変とすることにより、ＦＣ電流Ｉｆｃを可変とする。これにより、基本的に、ＦＣ電力Ｐｆｃによりシステム負荷Ｐｓｙｓをまかなうことが可能となる（詳細は後述する。）。ＦＣ電力Ｐｆｃの不足分は、バッテリ２０からアシストする。
【００９３】
第３モード及び第４モード（電圧固定・電流可変制御）は、主として、システム負荷Ｐｓｙｓが相対的に低いとき（特に、ＦＣ車両１０のストール時）に用いられるものであり、目標セル電圧Ｖｃｅｌｌｔｇｔ（＝目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔ／セル数）を、酸化還元領域Ｒ３よりも低い電位以下且つ第２モードの基準電位よりも低い値に設定された基準電位｛本実施形態では、電位ｖ２（＝０．８Ｖ）よりも低い電圧（例えば、０．６Ｖ）｝に固定すると共に、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔを可変とすることにより、ＦＣ電流Ｉｆｃを可変とする。
【００９４】
第３モードでは、ＦＣ電力Ｐｆｃ及びバッテリ電力Ｐｂａｔによりシステム負荷Ｐｓｙｓをまかなうことが可能となる（詳細は図２０等を参照して後述する。）。第４モードでは、基本的に、ＦＣ電力Ｐｆｃによりシステム負荷Ｐｓｙｓをまかなうことが可能となる。但し、ＦＣ電力Ｐｆｃの不足分は、バッテリ２０からアシストする。換言すると、第３モードでは、バッテリ電力Ｐｂａｔを積極的に用いるが、第４モードでは、バッテリ電力Ｐｂａｔを積極的には用いない。
【００９５】
第５モード（電圧固定・電流固定制御）は、主として、システム負荷Ｐｓｙｓが相対的に低いとき（特に、ストール時以外）に用いられるものであり、目標セル電圧Ｖｃｅｌｌｔｇｔ（＝目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔ／セル数）を、酸化還元領域Ｒ３外の電位｛本実施形態では、電位ｖ３（＝０．９Ｖ）｝に固定し、ＦＣ電流Ｉｆｃを一定とする。ＦＣ電力Ｐｆｃの不足分は、バッテリ２０からアシストし、ＦＣ電力Ｐｆｃの余剰分は、バッテリ２０に充電する。
【００９６】
（２−３−３．エネルギマネジメントの全体フロー）
図１２には、ＥＣＵ２４が、ＦＣシステム１２のエネルギマネジメント（図６のＳ３）を行うフローチャートが示されている。ステップＳ２１において、ＥＣＵ２４は、車両１０が高負荷状態であるか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ２４は、ステップＳ２で計算したシステム負荷Ｐｓｙｓが、高負荷を判定するための閾値Ｐ１以上であるか否かを判定する。ここにいう高負荷とは、例えば、酸素が豊潤な状態とし且つセル電圧Ｖｃｅｌｌを還元領域Ｒ２内の値にして（ＦＣ電圧Ｖｆｃを還元領域Ｒ２内の値×セル数にして）ＦＣ２００を発電させた際に得られるＦＣ電力Ｐｆｃが、システム負荷Ｐｓｙｓと釣り合うような場合を意味する。
【００９７】
システム負荷Ｐｓｙｓが閾値Ｐ１以上である場合、車両１０が高負荷状態であり、システム負荷Ｐｓｙｓが閾値Ｐ１以上でない場合、車両１０は高負荷状態ではない。なお、高負荷状態の判定は、その他の方法によって行ってもよい。例えば、車速Ｖが、高負荷を判定するための閾値ＴＨＶ以下であるか否かにより高負荷状態を判定することもできる。或いは、車両１０の加速度（車速Ｖの変化量）が、高負荷を判定するための閾値以下であるか否かにより高負荷状態を判定してもよい。
【００９８】
車両１０が高負荷状態である場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、ステップＳ２２において、ＥＣＵ２４は、第１モード（電圧可変・電流可変制御）を行う（詳細は後述する）。車両１０が高負荷状態でない場合（Ｓ２１：ＮＯ）、ステップＳ２３に進む。
【００９９】
ステップＳ２３において、ＥＣＵ２４は、車両１０が中負荷状態であるか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ２４は、ステップＳ２で計算したシステム負荷Ｐｓｙｓが、中負荷を判定するための閾値Ｐ２以上であるか否かを判定する。ここにいう中負荷とは、例えば、酸素が豊潤な状態とし且つセル電圧Ｖｃｅｌｌを酸化還元領域Ｒ３内の値にして（ＦＣ電圧Ｖｆｃを還元領域Ｒ３内の値×セル数にして）ＦＣ２００を発電させた際に得られるＦＣ電力Ｐｆｃが、システム負荷Ｐｓｙｓと釣り合うような場合を意味する。
【０１００】
システム負荷Ｐｓｙｓが閾値Ｐ２以上である場合、車両１０が中負荷状態であり、システム負荷Ｐｓｙｓが閾値Ｐ２以上でない場合、車両１０は中負荷状態ではない。なお、中負荷状態の判定は、その他の方法によって行ってもよい。例えば、車速Ｖが、中負荷を判定するための閾値ＴＨＶ２以下であるか否かにより中負荷状態を判定することもできる。或いは、車両１０の加速度（車速Ｖの変化量）が、中負荷を判定するための閾値以下であるか否かにより中負荷状態を判定してもよい。
【０１０１】
車両１０が中負荷状態である場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、ステップＳ２４において、ＥＣＵ２４は、第２モード（電圧固定・電流可変制御）を行う（詳細は図１４を参照して後述する）。車両１０が中負荷状態でない場合（Ｓ２３：ＮＯ）、ステップＳ２５において、ＥＣＵ２４は、低負荷時処理を行う。低負荷時処理では、上記第３〜第５モードのいずれかを用いる（詳細は図２０等を参照して後述する）。
【０１０２】
（２−３−４．第１モード）
上記のように、第１モードは、主として、システム負荷Ｐｓｙｓが相対的に高いときに用いられるものであり、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔを固定（或いは、酸素を豊潤な状態に維持）した状態で、目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔを調整することによりＦＣ電流Ｉｆｃを制御する。
【０１０３】
すなわち、図１１に示すように、第１モードでは、ＦＣ２００の電流−電圧特性（ＩＶ特性）が通常のもの（図１１中、実線で表されるもの）を用いる。通常の燃料電池と同様、ＦＣ２００のＩＶ特性は、セル電圧Ｖｃｅｌｌ（ＦＣ電圧Ｖｆｃ）が低くなるほど、セル電流Ｉｃｅｌｌ（ＦＣ電流Ｉｆｃ）が大きくなる。このため、第１モードでは、システム負荷Ｐｓｙｓに応じて目標ＦＣ電流Ｉｆｃｔｇｔを算出し、さらに目標ＦＣ電流Ｉｆｃｔｇｔに対応する目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔを算出する。そして、ＦＣ電圧Ｖｆｃが目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔとなるように、ＥＣＵ２４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２を制御する。すなわち、２次電圧Ｖ２が目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔとなるように１次電圧Ｖ１をＤＣ／ＤＣコンバータ２２により昇圧することで、ＦＣ電圧Ｖｆｃを制御してＦＣ電流Ｉｆｃを制御する。
【０１０４】
なお、酸素が豊潤な状態にあるとは、例えば、図１３に示すように、カソードストイキ比を上昇させても、セル電流Ｉｃｅｌｌが略一定となり、実質的に飽和した状態となる通常ストイキ比以上の領域における酸素を意味する。水素が豊潤であるという場合も、同様である。なお、カソードストイキ比とは、カソード流路２３４に供給するエアの流量／ＦＣ２００の発電により消費されたエアの流量であり、カソード流路２３４における酸素濃度Ｃｏに近似する。また、カソードストイキ比の調整は、例えば、酸素濃度Ｃｏの制御により行う。
【０１０５】
以上のような第１モードによれば、システム負荷Ｐｓｙｓが高負荷であっても、基本的にシステム負荷Ｐｓｙｓの全てをＦＣ電力Ｐｆｃによりまかなうことが可能となる。
【０１０６】
（２−３−５．第２モードの全体）
上記のように、第２モードは、主として、システム負荷Ｐｓｙｓが低負荷のときに用いられるものであり、目標セル電圧Ｖｃｅｌｌｔｇｔ（＝目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔ／セル数）を、酸化還元領域Ｒ３よりも低い電位以下で設定された基準電位｛本実施形態では、電位ｖ２（＝０．８Ｖ）｝に固定すると共に、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔを可変とすることにより、ＦＣ電流Ｉｆｃを可変とする。
【０１０７】
すなわち、図１１に示すように、第２モードでは、セル電圧Ｖｃｅｌｌを一定に保った状態で目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔを下げていくことで酸素濃度Ｃｏを下げる。図１３に示すように、カソードストイキ比（酸素濃度Ｃｏ）が低下するとセル電流Ｉｃｅｌｌ（ＦＣ電流Ｉｆｃ）も低下する。このため、セル電圧Ｖｃｅｌｌを一定に保った状態で目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔを増減させることで、セル電流Ｉｃｅｌｌ（ＦＣ電流Ｉｆｃ）及びＦＣ電力Ｐｆｃを制御することが可能となる。なお、ＦＣ電力Ｐｆｃの不足分は、バッテリ２０からアシストする。
【０１０８】
図１４には、第２モードのフローチャートが示されている。ステップＳ３１において、ＥＣＵ２４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の昇圧率を調整することにより、酸化還元領域Ｒ３よりも低い電位以下で設定された基準電位｛本実施形態では、電位ｖ２（＝０．８Ｖ）｝に目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔを固定する。ステップＳ３２において、ＥＣＵ２４は、システム負荷Ｐｓｙｓに対応する目標ＦＣ電流Ｉｆｃｔｇｔを算出する。
【０１０９】
ステップＳ３３において、ＥＣＵ２４は、目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔが基準電位であることを前提として、目標ＦＣ電流Ｉｆｃｔｇｔに対応する目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔを算出する（図１１及び図１５参照）。なお、図１５は、ＦＣ電圧Ｖｆｃが基準電位であるときの目標ＦＣ電流Ｉｆｃｔｇｔと目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔとの関係を示す。
【０１１０】
ステップＳ３４において、ＥＣＵ２４は、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔに応じて各部への指令値を算出及び送信する。ここで算出される指令値には、エアポンプ２２０の回転数（以下「エアポンプ回転数Ｎａｐ」又は「回転数Ｎａｐ」という。）、ウォータポンプ２４０の回転数（以下「ウォータポンプ回転数Ｎｗｐ」又は「回転数Ｎｗｐ」という。）、背圧弁２２４の開度（以下「背圧弁開度θｂｐ」又は「開度θｂｐ」という。）及び循環弁２２６の開度（以下「循環弁開度θｃ」又は「開度θｃ」という。）が含まれる。
【０１１１】
すなわち、図１６及び図１７に示すように、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔに応じて目標エアポンプ回転数Ｎａｐｔｇｔ、目標ウォータポンプ回転数Ｎｗｐｔｇｔ及び目標背圧弁開度θｂｐｔｇｔが設定される。また、循環弁２２６の目標開度θｃｔｇｔは、初期値（例えば、循環ガスがゼロとなる開度）に設定される。
【０１１２】
ステップＳ３５において、ＥＣＵ２４は、ＦＣ２００による発電が安定しているか否かを判定する。当該判定として、ＥＣＵ２４は、セル電圧モニタ２０２から入力される最低セル電圧が、平均セル電圧から所定電圧を減算した電圧よりも低い場合｛最低セル電圧＜（平均セル電圧−所定電圧）｝、ＦＣ２００の発電が不安定であると判定する。なお、前記所定電圧は、例えば、実験値、シミュレーション値等を用いることができる。
【０１１３】
発電が安定している場合（Ｓ３５：ＹＥＳ）、今回の処理を終える。発電が安定していない場合（Ｓ３５：ＮＯ）、ステップＳ３６において、ＥＣＵ２４は、流量センサ２３０を介して循環ガスの流量Ｑｃ［ｇ／ｓ］を監視しながら、循環弁２２６の開度θｃを大きくし、流量Ｑｃを一段階増加する（図１８参照）。なお、図１８では、循環弁２２６を全開とした場合、流量Ｑｃが４段階目の増加となり、最大流量となる場合を例示している。
【０１１４】
但し、循環弁２２６の開度θｃが増加すると、エアポンプ２２０に吸気される吸気ガスにおいて、循環ガスの割合が増加する。すなわち、吸気ガスについて、新規空気（車外から吸気される空気）と、循環ガスとの割合において、循環ガスの割合が増加するように変化する。従って、全単セルへの酸素の分配能力が向上する。ここで、循環ガス（カソードオフガス）の酸素濃度Ｃｏは、新規空気の酸素濃度Ｃｏに対して低い。このため、循環弁２２６の開度θｃの制御前後において、エアポンプ２２０の回転数Ｎａｐ及び背圧弁２２４の開度θｂｐが同一である場合、カソード流路２３４を通流するガスの酸素濃度Ｃｏが低下することになる。
【０１１５】
そこで、ステップＳ３６では、ステップＳ３３で算出した目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔが維持されるように、循環ガスの流量Ｑｃの増加に連動して、エアポンプ２２０の回転数Ｎａｐの増加及び背圧弁２２４の開度θｂｐの減少の少なくとも一方を実行することが好ましい。
【０１１６】
例えば、循環ガスの流量Ｑｃを増加した場合、エアポンプ２２０の回転数Ｎａｐを増加させ、新規空気の流量を増加することが好ましい。そして、このようにすれば、カソード流路２３４に向かうガス（新規空気と循環ガスとの混合ガス）全体の流量が増加するので、全単セルへの酸素の分配能力がさらに向上し、ＦＣ２００の発電性能が回復し易くなる。
【０１１７】
このようにして、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔを維持しつつ、循環ガスを新規空気に合流させるので、カソード流路２３４を通流するガスの体積流量［Ｌ／ｓ］が増加する。これにより、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔが維持されつつ体積流量の増加したガスが、ＦＣ２００内で複雑に形成されたカソード流路２３４全体に行き渡り易くなる。したがって、各単セルに前記ガスが同様に供給され易くなり、ＦＣ２００の発電の不安定が解消され易くなる。また、ＭＥＡ（膜電極接合体）の表面やカソード流路２３４を囲む壁面に付着する水滴（凝縮水等）も除去され易くなる。
【０１１８】
ステップＳ３７において、ＥＣＵ２４は、流量センサ２３０を介して検出される循環ガスの流量Ｑｃが上限値以上であるか否か判定する。判定基準となる上限値は、循環弁２２６の開度θｃが全開となる値に設定される。
【０１１９】
この場合において、循環弁開度θｃが同一であっても、エアポンプ２２０の回転数Ｎａｐが増加すると、流量センサ２３０で検出される循環ガスの流量Ｑｃが増加するので、前記上限値は、エアポンプ回転数Ｎａｐに関連付けて、つまり、エアポンプ２２０の回転数Ｎａｐが大きくなると、前記上限値が大きくなるように設定されることが好ましい。
【０１２０】
循環ガスの流量Ｑｃが上限値以上でないと判定した場合（Ｓ３７：ＮＯ）、ステップＳ３５に戻る。循環ガスの流量Ｑｃが上限値以上であると判定した場合（Ｓ３７：ＹＥＳ）、ステップＳ３８に進む。
【０１２１】
ここで、ステップＳ３６、Ｓ３７では、流量センサ２３０が直接検出する循環ガスの流量Ｑｃに基づいて処理を実行したが、循環弁開度θｃに基づいて処理を実行してもよい。すなわち、ステップＳ３６において、循環弁開度θｃを開方向に一段階（例えば３０°）にて増加する構成とし、ステップＳ３７において、循環弁２２６が全開である場合（Ｓ３７：ＹＥＳ）、ステップＳ３８に進む構成としてもよい。
【０１２２】
また、この場合において、循環弁２２６の開度θｃと、循環ガスの温度と、図１９のマップとに基づいて、循環ガスの流量Ｑｃ［ｇ／ｓ］を算出することもできる。図１９に示すように、循環ガスの温度が高くなるにつれて、その密度が小さくなるので、流量Ｑｃ［ｇ／ｓ］が小さくなる関係となっている。
【０１２３】
ステップＳ３８において、ＥＣＵ２４は、ステップＳ３５と同様に、発電が安定しているか否かを判定する。発電が安定している場合（Ｓ３８：ＹＥＳ）、今回の処理を終える。発電が安定していない場合（Ｓ３８：ＮＯ）、ステップＳ３９において、ＥＣＵ２４は、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔを１段増加させる（通常の濃度に近づける）。具体的には、エアポンプ２２０の回転数Ｎａｐの増加及び背圧弁２２４の開度θｂｐの減少の少なくとも一方を１段階行う。
【０１２４】
ステップＳ４０において、ＥＣＵ２４は、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔが通常のＩＶ特性における目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔ（通常酸素濃度Ｃｏｎｍｌ）以下であるか否かを判定する。目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔが通常酸素濃度Ｃｏｎｍｌ以下である場合（Ｓ４０：ＹＥＳ）、ステップＳ３８に戻る。目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔが通常酸素濃度Ｃｏｎｍｌ以下でない場合（Ｓ４０：ＮＯ）、ステップＳ４１において、ＥＣＵ２４は、ＦＣユニット１８を停止する。すなわち、ＥＣＵ２４は、ＦＣ２００への水素及び空気の供給を停止し、ＦＣ２００の発電を停止する。そして、ＥＣＵ２４は、図示しない警告ランプを点灯させ、運転者にＦＣ２００が異常であることを通知する。なお、ＥＣＵ２４は、バッテリ２０からモータ１４に電力を供給し、ＦＣ車両１０の走行は継続させる。
【０１２５】
以上のような第２モードによれば、システム負荷Ｐｓｙｓが中負荷である場合に、セル電圧Ｖｃｅｌｌを一定にした状態で、酸素濃度Ｃｏ（カソードストイキ比）を調整することにより、基本的にシステム負荷Ｐｓｙｓの全てをＦＣ電力Ｐｆｃによりまかなうことが可能となる。
【０１２６】
（２−３−６．低負荷時処理の概要）
図２０は、低負荷時処理（図１２のＳ２５）のフローチャートである。ステップＳ５１において、ＥＣＵ２４は、ＦＣ車両１０がストール状態であるか否か（モータ１４がロック状態であるか否か）を判定する。当該判定は、モータ１４に電力が供給されているにもかかわらず、モータ１４が回転していない又はモータ１４の回転がほとんどないか否かにより判定する。モータ１４に電力が供給されているにもかかわらず、モータ１４が回転していない又はモータ１４の回転がほとんどない場合、ストール状態であると判定する。モータ１４に電力が供給されていない、又はモータ１４が回転している若しくはモータ回転数Ｎｍが閾値を超える場合、ストール状態でないと判定する。或いは、当該判定は、モータ１４に電力が供給されているにもかかわらず、車両１０が変位していない又は車両１０の変位がほとんどないか否かにより判定してもよい。
【０１２７】
モータ１４に電力が供給されているか否かの判定は、例えば、システム負荷Ｐｓｙｓが閾値（以下「閾値Ｐｓ１」という。）以上であるか否か、モータ予想消費電力Ｐｍ（図８）が閾値以上であるか否か、モータ１４に流れる電流（モータ電流）が正の閾値以上であるか否か、又はアクセルペダル５０４の開度θｐが０より大きいか否かにより行うことができる。
【０１２８】
また、モータ１４が回転していない又はモータ１４の回転がほとんどないか否かの判定は、例えば、モータ回転数Ｎｍが閾値（以下「Ｎｍｓ１」という。）（例えば、０又はその近傍値）以下であるか否か、車速Ｖ［ｋｍ／ｈ］が閾値（例えば、０又はその近傍値）以下であるか否か、又は加速度Δａｖ［ｋｍ／ｈ／ｓｅｃ］が閾値（例えば、０又はその近傍値）以下であるか否かにより行うことができる。
【０１２９】
併せて、モータ１４の駆動力が車輪２８に伝達可能な状態であるか否かを判定してもよい。当該判定は、例えば、シフト位置が「Ｐ」（パーキング）又は「Ｎ」（ニュートラル）でないか否か、換言すると、シフト位置が「Ｄ」（ドライブ）又は「Ｒ」（リバース）であるか否かにより行うことができる。
【０１３０】
ストール状態であると判定した場合（Ｓ５１：ＹＥＳ）、ステップＳ５２において、ＥＣＵ２４は、ＦＣ電圧Ｖｆｃを低下させる。具体的には、目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔをストール時電圧Ｖｓ１に設定する。そして、２次電圧Ｖ２（ＦＣ電圧Ｖｆｃ）が、ストール時電圧Ｖｓ１となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２２を制御する。
【０１３１】
ストール時電圧Ｖｓ１は、セル電圧Ｖｃｅｌｌの平均値又は最高値が酸化還元領域Ｒ３を下回る電圧｛すなわち、セル電圧Ｖｃｅｌｌの平均値又は最高値が還元領域Ｒ２内のいずれかの値（本実施形態では、例えば、０．６Ｖ）｝となるように設定される。すなわち、ストール時電圧Ｖｓ１は、ＦＣ電圧Ｖｆｃが電位ｖ２×セル数から電位ｖ３×セル数までの範囲を下回る電圧に設定される。この場合、ストール時電圧Ｖｓ１をセル数で割った値がストール時のセル電圧Ｖｃｅｌｌの目標値となる。また、ストール時電圧Ｖｓ１を比較的低い値に設定する場合、上スイッチング素子４１２及び下スイッチング素子４１６のいずれにも駆動信号を出力しないことで、又はＤＣ／ＤＣコンバータ２２の下スイッチング素子４１６に駆動信号ＡＬを連続的に出力することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２には電圧変換を行わせない（いわゆる直結状態とする）ことも可能である。
【０１３２】
ステップＳ５３において、ＥＣＵ２４は、バッテリ２０が過充電状態であるか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ２４は、バッテリ２０のＳＯＣが、過充電状態を判定するための閾値ＴＨＳＯＣ１以上であるか否かを判定する。ここでの過充電状態は、例えば、車両１０の次の加速時にバッテリ２０によるアシスト走行が可能な最低限のＳＯＣとすることができる。或いは、メインＳＷ５０６がオフにされた後、再度、車両１０を起動することができる最低限のＳＯＣとしてもよい。
【０１３３】
バッテリ２０が過充電状態である場合（Ｓ５３：ＹＥＳ）、ステップＳ５４において、ＥＣＵ２４は、第３モードを選択する。上記のように、第３モードは、目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔをストール時電圧Ｖｓ１に固定すると共に、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔを可変とすることにより、ＦＣ電流Ｉｆｃを可変とする電圧固定・電流可変制御である（図１１参照）。ここでの目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔは、設定下限値まで逓減される。従って、ＦＣ電流Ｉｆｃは設定下限値まで徐々に低下していく。この場合、ＦＣ電力Ｐｆｃのみではシステム負荷Ｐｓｙｓをまかなうことができないため、不足分はバッテリ電力Ｐｂａｔでまかなうこととなる。
【０１３４】
第３モードは、第２モードと同様、電圧固定・電流可変制御であり、主たる相違点は、目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔがストール時電圧Ｖｓ１である点、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔは設定下限値まで逓減する点である。これらの点を除けば、第３モードでは、第２モード（図１４）と同様の処理を行うことができる。なお、本実施形態の第３モードでは、エアポンプ回転数Ｎａｐを一定にした状態で循環弁開度θｃを可変とすることにより酸素濃度Ｃｏを調整する点でも第２モードと相違する（具体的な処理は後述する。）。
【０１３５】
以上のような第３モードによれば、車両１０がストール状態である場合、ＦＣ電力Ｐｆｃ及びバッテリ電力Ｐｂａｔによりシステム負荷Ｐｓｙｓをまかなうことが可能となる。換言すると、第３モードでは、バッテリ２０の過充電分を積極的に用いる。
【０１３６】
バッテリ２０が過充電状態でない場合（Ｓ５３：ＮＯ）、ステップＳ５５において、ＥＣＵ２４は、第４モードを選択する。上記のように、第４モードは、目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔをストール時電圧Ｖｓ１に固定すると共に、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔを可変とすることにより、ＦＣ電流Ｉｆｃを可変とする電圧固定・電流可変制御である（図１１参照）。ここでの目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔは、システム負荷Ｐｓｙｓに追従して設定される。この場合、基本的に、ＦＣ電力Ｐｆｃのみでシステム負荷Ｐｓｙｓをまかなうこととなり、バッテリ２０からは放電されない。但し、ＦＣ電力Ｐｆｃの遅れによって不足分が発生した場合、バッテリ２０から電力が補われる。
【０１３７】
第４モードは、第２モードと同様、電圧固定・電流可変制御であり、主たる相違点は、目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔがストール時電圧Ｖｓ１である点である。この点を除けば、第３モードでは、第２モード（図１４）と同様の処理を行うことができる。なお、第３モードと同様、本実施形態の第４モードでは、エアポンプ回転数Ｎａｐを一定にした状態で循環弁開度θｃを可変とすることにより酸素濃度Ｃｏを調整する点でも第２モードと相違する（具体的な処理は後述する。）。
【０１３８】
以上のような第４モードによれば、車両１０がストール状態である場合、主として、ＦＣ電力Ｐｆｃによりシステム負荷Ｐｓｙｓをまかなうことが可能となる。換言すると、第４モードでは、バッテリ２０に過充電分がなく、バッテリ電力Ｐｂａｔは積極的には用いず、ＦＣ電力Ｐｆｃの不足分のみ、バッテリ２０からアシストする。
【０１３９】
ステップＳ５１に戻り、ＦＣ車両１０がストール状態でない場合（Ｓ５１：ＮＯ）、ステップＳ５６において、ＥＣＵ２４は、第５モードを選択する。上記のように、第５モードは、主として、システム負荷Ｐｓｙｓが相対的に低いとき（特に、ストール時以外のとき）に用いられるものであり、目標セル電圧Ｖｃｅｌｌｔｇｔ（＝目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔ／セル数）を、酸化還元領域Ｒ３外の電位｛本実施形態では、電位ｖ３（＝０．９Ｖ）｝に固定し、ＦＣ電流Ｉｆｃを一定とする。ＦＣ電力Ｐｆｃの不足分は、バッテリ２０からアシストし、ＦＣ電力Ｐｆｃの余剰分は、バッテリ２０に充電する。目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔは、通常酸素濃度Ｃｏｎｍｌに固定（或いは、酸素を豊潤な状態に維持）される。
【０１４０】
すなわち、図１１に示すように、第５モードでは、ＦＣ２００の電流−電圧特性（ＩＶ特性）が通常のもの（図１１中、実線で表されるもの）とした状態で、セル電圧Ｖｃｅｌｌを電位ｖ３に固定する（ＦＣ電圧Ｖｆｃを電位ｖ３×セル数とする。）。ＦＣ２００の電流−電圧特性（ＩＶ特性）が通常のものとするため、ＥＣＵ２４は、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔとして通常酸素濃度Ｃｏｎｍｌを設定し、この目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔに応じてエアポンプ２２０の回転数Ｎａｐ、ウォータポンプ２４０の回転数Ｎｗｐ、背圧弁２２４の開度θｂｐ及び循環弁２２６の開度θｃを設定する。また、セル電圧Ｖｃｅｌｌを電位ｖ３に固定するため、ＥＣＵ２４は、ＦＣ電圧Ｖｆｃが電位ｖ３×セル数となるように、２次電圧Ｖ２をＤＣ／ＤＣコンバータ２２により昇圧する。
【０１４１】
以上のような第５モードによれば、システム負荷Ｐｓｙｓが低負荷である場合、システム負荷ＰｓｙｓをＦＣ電力Ｐｆｃとバッテリ電力Ｐｂａｔによりまかなうことが可能となる。
【０１４２】
（２−３−７．低負荷時処理における酸素濃度Ｃｏの調整）
上記のように、本実施形態の第３モード及び第４モードでは、酸素濃度Ｃｏの調整を、主として、循環弁２２６の開度θｃを制御することにより行う。図２１は、低負荷時処理（第３モード及び第４モード）において酸素濃度Ｃｏを調整するフローチャートである。
【０１４３】
ステップＳ６１において、ＥＣＵ２４は、目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔを一定にする。上記のように、ここでの目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔは、ストール時電圧Ｖｓ１に設定される。
【０１４４】
ステップＳ６２において、ＥＣＵ２４は、目標エアポンプ回転数Ｎａｐｔｇｔを一定にする。これにより、エアポンプ回転数Ｎａｐは一定となり、エアポンプ２２０の出力音も一定となる。
【０１４５】
ステップＳ６３において、ＥＣＵ２４は、目標ＦＣ電流Ｉｆｃｔｇｔを算出する。第３モードが選択されている場合、目標ＦＣ電流Ｉｆｃｔｇｔは、設定下限値まで逓減していく。第４モードが選択されている場合、目標ＦＣ電流Ｉｆｃｔｇｔは、システム負荷Ｐｓｙｓに対応する値が算出される。
【０１４６】
ステップＳ６４において、ＥＣＵ２４は、目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔがストール時電圧Ｖｓ１であることを前提として、目標ＦＣ電流Ｉｆｃｔｇｔに対応する目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔを算出する。当該算出は、図１４のステップＳ３３と同様に行われる。
【０１４７】
ステップＳ６５において、ＥＣＵ２４は、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔに応じて循環弁２２６の目標開度（目標循環弁開度θｃｔｇｔ）を設定する。図２２には、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔと目標循環弁開度θｃｔｇｔとの関係の一例が示されている。図２２に示すように、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔを高くするほど、目標循環弁開度θｃｔｇｔは小さくなる。
【０１４８】
［２−４．ＦＣ発電制御］
上記のように、ＦＣ発電制御（図６のＳ４）として、ＥＣＵ２４は、ＦＣスタック２００の周辺機器、すなわち、エアポンプ２２０、背圧弁２２４、循環弁２２６及びウォータポンプ２４０を制御する。具体的には、ＥＣＵ２４は、エネルギマネジメント（図６のＳ３）で算出したこれらの機器の指令値（例えば、図１４のＳ３４）を用いてこれらの機器を制御する。
【０１４９】
［２−５．モータ１４のトルク制御］
図２３には、モータ１４のトルク制御（図６のＳ５）のフローチャートが示されている。ステップＳ７１において、ＥＣＵ２４は、回転数センサ５０２からモータ回転数Ｎｍを読み込む。ステップＳ７２において、ＥＣＵ２４は、開度センサ５００からアクセルペダル５０４の開度θｐを読み込む。
【０１５０】
ステップＳ７３において、ＥＣＵ２４は、モータ回転数Ｎｍと開度θに基づいてモータ１４の仮目標トルクＴｔｇｔ＿ｐ［Ｎ・ｍ］を算出する。具体的には、図示しない記憶手段に回転数Ｎｍと開度θと仮目標トルクＴｔｇｔ＿ｐを関連付けたマップを記憶しておき、当該マップと、回転数Ｎｍ及び開度θとに基づいて仮目標トルクＴｔｇｔ＿ｐを算出する。
【０１５１】
ステップＳ７４において、ＥＣＵ２４は、ＦＣシステム１２からモータ１４に供給可能な電力の限界値（限界供給電力Ｐｓ＿ｌｉｍ）［Ｗ］に等しいモータ１４の限界出力（モータ限界出力Ｐｍ＿ｌｉｍ）［Ｗ］を算出する。具体的には、限界供給電力Ｐｓ＿ｌｉｍ及びモータ限界出力Ｐｍ＿ｌｉｍは、ＦＣスタック２００からのＦＣ電力Ｐｆｃとバッテリ２０から供給可能な電力の限界値（限界出力Ｐｂａｔ＿ｌｉｍ）［Ｗ］との和から補機の消費電力Ｐａを引いたものである（Ｐｍ＿ｌｉｍ＝Ｐｓ＿ｌｉｍ←Ｐｆｃ＋Ｐｂａｔ＿ｌｉｍ−Ｐａ）。
【０１５２】
ステップＳ７５において、ＥＣＵ２４は、モータ１４のトルク制限値Ｔｌｉｍ［Ｎ・ｍ］を算出する。具体的には、モータ限界出力Ｐｍ＿ｌｉｍを車速Ｖで除したものをトルク制限値Ｔｌｉｍとする（Ｔｌｉｍ←Ｐｍ＿ｌｉｍ／Ｖ）。
【０１５３】
一方、ステップＳ７４において、ＥＣＵ２４は、モータ１４が回生中であると判定した場合には、限界供給回生電力Ｐｓ＿ｒｅｇｌｉｍを算出する。限界供給回生電力Ｐｓ＿ｒｅｇｌｉｍは、バッテリ２０に充電可能な電力の限界値（限界充電Ｐｂａｔ＿ｃｈｇｌｉｍ）とＦＣスタック２００からのＦＣ電力Ｐｆｃとの和から補機の消費電力Ｐａを引いたものである（Ｐｓ＿ｒｅｇｌｉｍ＝Ｐｂａｔ＿ｃｈｇｌｉｍ＋Ｐｆｃ−Ｐａ）。回生中である場合、ステップＳ７５において、ＥＣＵ２４は、モータ１４の回生トルク制限値Ｔｒｅｇｌｉｍ［Ｎ・ｍ］を算出する。具体的には、限界供給回生電力Ｐｓ＿ｒｅｇｌｉｍを車速Ｖｓで除したものをトルク制限値Ｔｌｉｍとする（Ｔｌｉｍ←Ｐｓ＿ｒｅｇｌｉｍ／Ｖｓ）。
【０１５４】
ステップＳ７６において、ＥＣＵ２４は、目標トルクＴｔｇｔ［Ｎ・ｍ］を算出する。具体的には、ＥＣＵ２４は、仮目標トルクＴｔｇｔ＿ｐに対してトルク制限値Ｔｌｉｍによる制限を加えたものを目標トルクＴｔｇｔとする。例えば、仮目標トルクＴｔｇｔ＿ｐがトルク制限値Ｔｌｉｍ以下である場合（Ｔｔｇｔ＿ｐ≦Ｔｌｉｍ）、仮目標トルクＴｔｇｔ＿ｐをそのまま目標トルクＴｔｇｔとする（Ｔｔｇｔ←Ｔｔｇｔ＿ｐ）。一方、仮目標トルクＴｔｇｔ＿ｐがトルク制限値Ｔｌｉｍを超える場合（Ｔｔｇｔ＿ｐ＞Ｔｌｉｍ）、トルク制限値Ｔｌｉｍを目標トルクＴｔｇｔとする（Ｔｔｇｔ←Ｔｌｉｍ）。
【０１５５】
そして、算出した目標トルクＴｔｇｔを用いてモータ１４を制御する。
【０１５６】
３．各種制御の例
図２４には、本実施形態に係る各種制御と比較例に係る各種制御を用いた場合のタイムチャートの例が示されている。図２４の「ＦＣ電圧Ｖｆｃ」及び「電圧固定・電流可変制御」において実線で示されるものが本実施形態に係るものであり、一点鎖線で示されるものが比較例に係るものである。また、図２４の「ＦＣ電力Ｐｆｃ」は、本実施形態に係るものである。一点鎖線で示される比較例は、低負荷時に第５モードを用い、第３モード及び第４モードは用いない。
【０１５７】
図２４では、常に、システム負荷Ｐｓｙｓが低負荷である（図１２のＳ２３：ＮＯ）。このため、比較例では、常に、第５モードが選択される。
【０１５８】
時点ｔ１までは、システム負荷Ｐｓｙｓが閾値Ｐｓ１未満であるため、本実施形態においても、第５モードが選択される。また、時点ｔ１から時点ｔ３までは、モータ回転数Ｎｍが閾値Ｎｍｓ１以上となるため、本実施形態においても、第５モードが選択される。なお、時点ｔ２では、手動によりエアコンディショナ３００がオンにされる。
【０１５９】
時点ｔ３では、要求負荷としてのシステム負荷Ｐｓｙｓが閾値Ｐｓ１を上回り且つモータ回転数Ｎｍが閾値Ｎｍｓ１を下回るため、ＥＣＵ２４は、ＦＣ車両１０がストール状態にあると判定する（図２０のＳ５１：ＹＥＳ）。そこで、ＥＣＵ２４は、ＦＣ電圧Ｖｆｃをストール時電圧Ｖｓ１に調整すると共に、電圧固定・電流可変制御（第３モード又は第４モード）を実行する。
【０１６０】
また、ＦＣ車両１０がストール状態にあるため、ウォータポンプ２４０の消費電力（ＷＰ消費電力）、低電圧系補機（ラジエータファン２４４、低電圧バッテリ３０４、アクセサリ３０６及びＥＣＵ２４）の消費電力（１２Ｖ系消費電力）及びエアコンディショナ３００の消費電力（ＡＣ消費電力）並びにシステム負荷Ｐｓｙｓは、徐々に増加していく。すなわち、車両１０のストール時には、車両１０が停止しているため、各車載機器周囲のエアの流れが小さく、エアがこもり易い。こもったエアは、各車載機器からの廃熱により熱せられ、この熱せられたエアによりシステム冷却系デバイス（例えば、ウォータポンプ２４０、エアコンディショナ３００）のラジエータ（例えば、ラジエータ２４２）を冷却することとなる。この場合、冷却効率が悪化し、消費電力が増大してしまう。ラジエータファン２４４についても同様のことがいえる。
【０１６１】
ここで、比較例では、第５モードを選択するため、ＦＣ電力Ｐｆｃは、システム負荷Ｐｓｙｓを十分にまかなうことができなくなるが、本実施形態では、第３モード又は第４モードを選択するため、ＦＣ電力Ｐｆｃが、システム負荷Ｐｓｙｓを十分にまかなうことが可能となる。但し、第３モードが選択された場合、バッテリ２０の余剰電力を積極的に利用する。
【０１６２】
４．本実施形態の効果
以上説明したように、本実施形態によれば、車両１０のストール時にＦＣ電圧Ｖｆｃをストール時電圧Ｖｓ１に設定するため、インバータ１６に対して大きな電圧がかかることを防ぐことが可能となると共に、ＦＣ２００の劣化を防止することができる。
【０１６３】
また、ストール時におけるＦＣ電力Ｐｆｃは、モータ１４及びエアポンプ２２０の負荷分に加え、ウォータポンプ２４０、ラジエータファン２４４及びエアコンディショナ３００等のシステム冷却系デバイス（冷却系補機）の負荷分に追従する。このため、ストール時においてシステム冷却系デバイスの要求電力が増加した場合であっても、システム冷却系デバイスを十分に作動させ、システム冷却系デバイスによる冷却対象を良好に冷却することが可能となる。加えて、第４モードでは、ＦＣ電力Ｐｆｃによりモータ１４、エアポンプ２２０及びシステム冷却系デバイスの要求電力をまかなうことでバッテリ２０の充放電を抑制することが可能になるため、ＦＣ２００及びバッテリ２０を合わせた発電効率が向上すると共に、バッテリ２０の過放電を回避することが可能となる。
【０１６４】
本実施形態において、車両１０がストール状態であるときにバッテリ２０のＳＯＣが閾値ＴＨＳＯＣ１以上である場合、ＦＣ２００の出力を低下させ、ＦＣ電力Ｐｆｃ及びバッテリ電力Ｐｂａｔを用いる。これにより、バッテリ２０に余剰電力が存在する場合には、当該余剰電力を用いることが可能となるため、ＦＣ２００とバッテリ２０を合わせた発電効率を向上することが可能となる。
【０１６５】
本実施形態において、ＥＣＵ２４は、車両１０がストール状態である場合に、エアポンプ回転数Ｎａｐを一定としつつ、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔに応じて循環弁２６６を制御して、エアオフガスの還流量を調整して電圧固定・電流可変制御を行う。
【０１６６】
本実施形態によれば、車両１０がストール状態である場合に、エアポンプ回転数Ｎａｐを一定とする。このため、ストール状態においてバッテリＳＯＣが設定上限値に到達したことに伴ってエアポンプ２２０を停止することにより、エアポンプ２２０の出力音が不意に変化することなどがない。従って、ストール状態におけるエアポンプ２２０の出力音について搭乗者に違和感を与えることなく、バッテリＳＯＣを適切に保つことが可能となる。
【０１６７】
また、単にエアポンプ回転数Ｎａｐを一定とするだけでなく、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔに応じて循環弁２２６を制御して、エアオフガスの還流量を調整する。エアオフガスは酸素濃度Ｃｏが低いため、エアオフガスの還流量を多くすると、ＦＣ２００内部で生成される水分が少なくなり、ＦＣ２００内部が乾燥状態になる。ＦＣ２００内部が乾燥状態になるとＦＣ２００の劣化が促進されるおそれがある。その一方、エアオフガスは、水分を生成するＦＣ２００の内部を通過したものであるため、相対的に水分を多く含んでいる。このため、エアオフガスの還流量を調整することにより、ＦＣ２００の電解質膜を良好に加湿することが可能となり、ＦＣ２００の劣化を抑制することができる。
【０１６８】
さらに、上記のような効果を得つつ、ストール状態に応じてＦＣ電流Ｉｆｃを小さくすることにより、バッテリＳＯＣを管理すること（例えば、ＳＯＣの設定上限値を超えないように制御することや不要な充電を避けること）が可能となる。
【０１６９】
５．変形例
なお、この発明は、上記実施形態に限らず、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。例えば、以下の構成を採用することができる。
【０１７０】
［５−１．搭載対象］
上記実施形態では、ＦＣシステム１２をＦＣ車両１０に搭載したが、これに限らず、車両１０のストール状態又はモータ１４のロック状態（モータ１４に電力が供給されているにもかかわらず、モータ回転数Ｎｍがゼロ又はその近傍値にある状態）が発生し得る別の対象に搭載してもよい。例えば、ＦＣシステム１２を船舶等の移動体又はロボットアーム、クレーン若しくはバランサ等の可動機構に用いることもできる。。
【０１７１】
［５−２．駆動系］
上記実施形態では、モータ１４を３相交流モータとし、インバータ１６を３相ブリッジ型としたが、車両１０のストール状態又はモータ１４のロック状態が発生し得るものであれば、駆動系の構成は、これに限らない。例えば、モータ１４を直流モータとすることも可能である。
【０１７２】
［５−３．ＦＣシステム１２の構成］
上記実施形態では、ＦＣ２００と高電圧バッテリ２０を並列に配置し、バッテリ２０の手前にＤＣ／ＤＣコンバータ２２を配置する構成としたが、これに限らない。例えば、図２５に示すように、ＦＣ２００とバッテリ２０を並列に配置し、昇圧式、降圧式又は昇降圧式のＤＣ／ＤＣコンバータ２２をＦＣ２００の手前に配置する構成であってもよい。或いは、図２６に示すように、ＦＣ２００とバッテリ２０を並列に配置し、ＦＣ２００の手前に昇圧式、降圧式又は昇降圧式のＤＣ／ＤＣコンバータ２２ａを、バッテリ２０の手前にＤＣ／ＤＣコンバータ２２を配置する構成であってもよい。或いは、図２７に示すように、ＦＣ２００とバッテリ２０を直列に配置し、バッテリ２０とモータ１４の間にＤＣ／ＤＣコンバータ２２を配置する構成であってもよい。
【０１７３】
［５−４．ストイキ比］
上記実施形態では、ストイキ比を調整する手段又は方法として、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔを調整するものを用いたが、これに限らず、目標水素濃度を調整することも可能である。また、目標濃度の代わりに、目標流量又は目標濃度と目標流量の両方を用いることもできる。
【０１７４】
上記実施形態では、酸素を含む空気を供給するエアポンプ２２０を備える構成を例示したが、これに代えて又は加えて、水素を供給する水素ポンプを備える構成としてもよい。
【０１７５】
上記実施形態では、カソードオフガスを新規空気に合流させる合流流路（配管２２６ａ、２２６ｂ）と、循環弁２２６とを備える構成を例示したが、これに代えて又は加えて、アノード側も同様に構成してもよい。例えば、配管２０８ｂに循環弁を設け、この循環弁により、新規水素に合流するアノードオフガスの流量を制御してもよい。
【０１７６】
［５−５．電力供給モード］
上記実施形態では、電力供給モードとして、第１〜第５モードを用いたが、ストール時の電力供給モード、すなわち、第３モード又は第４のモードのいずれか一方のみを用いるものであれば、その他の電力供給モードは用いなくてもよい。
【０１７７】
第３モード及び第４モードでは、酸素濃度Ｃｏを変化させるために循環弁開度θｃを制御したが、ＦＣ電圧Ｖｆｃを固定した状態でＦＣ電流Ｉｆｃ（ＦＣ電力Ｐｆｃ）を可変とすることができれば、これに限らない。例えば、エアポンプ回転数Ｎａｐを可変としてもよい。エアポンプ回転数Ｎａｐをシステム負荷Ｐｓｙｓに対して追従させることで、ストール時に水を良好に排出でき、ＦＣ２００の発電安定を良好に保つことが可能となる。
【符号の説明】
【０１７８】
１０…燃料電池車両 １２…燃料電池システム
１４…モータ（負荷） １６…インバータ（負荷）
２０…高電圧バッテリ（蓄電装置）
２２…ＤＣ／ＤＣコンバータ（電圧調整手段）
２４…ＥＣＵ（制御手段） ３０…負荷
２００…燃料電池
２２０…エアポンプ（ガス供給手段、負荷）
２２０ａ、２２０ｂ、２２２ａ…配管（エア供給配管）
２２２ｂ、２２４ａ、２２４ｂ…配管（エア排出配管）
２２６…循環弁（調整装置）
２２６ａ、２２６ｂ…配管（エア還流配管）
２４０…ウォータポンプ（負荷、システム冷却系デバイス）
２４４…ラジエータファン（負荷、システム冷却系デバイス）
３００…エアコンディショナ（負荷、システム冷却系デバイス）
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池から負荷に対して電力供給を行う燃料電池車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池車両等に利用される燃料電池の劣化を抑制するために、酸化還元電位を回避して燃料電池を発電する燃料電池システムが提案されている（特許文献１及び特許文献２）。特許文献１の燃料電池システムでは、システム要求電力Ｗｒｅｑが徐々に上がっていく場合であっても、燃料電池の出力電圧Ｖｆｃを酸化還元電位Ｖｏｘｐｔで一度制限し、制限した電圧に相当する電力をバッテリで補うように制御する。その後、アクセル開度が下がるなどして燃料電池の発電が必要なくなったとしても、燃料電池の出力電圧を酸化還元電位以下で維持して発電を継続し、バッテリの残容量が所定値を超えるまで発電を継続する（要約）。
【０００３】
また、特許文献２では、燃料電池１２と２次電池１４を有する燃料電池車両が記載されている。この燃料電池車両では、回転電機８がロック状態になったとき（換言すると、燃料電池車両がストール状態になったとき）、インバータの損傷を防止する技術が提案されている（要約）。すなわち、特許文献２では、インバータ２０のスイッチング素子に過電流が流れ続けることを防止するため（［００３３］）、回転電機８がロック状態になったとき、燃料電池１２の出力電圧を低下させてインバータ入力電圧を低下させる（要約）。より具体的には、燃料電池１２の出力電圧は、回転電機８がロック状態にないときの通常制御電圧状態から予め定めた所定低電圧となるように変更される（［００４８］）。
【０００４】
なお、特許文献２では、燃料電池１２の出力電流は変化させずに燃料電池１２の出力電圧を低下させることが好ましいものとされている（［００４９］）。これは、回転電機８のトルク指令に見合う電流を供給しながらインバータ入力電圧ＶＩＮＶを低下させるためである（［００４９］）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−００５０３８号公報
【特許文献２】国際公開第２００９／１１６３９２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、特許文献１の制御では、燃料電池の出力電圧を酸化還元電位以下に維持するが、酸化還元電位を回避し続けるためには、走行モータ等の負荷が要求する電力に対して、燃料電池の出力電力を大きくする必要がある。それらの場合、燃料電池の余剰電力をバッテリに充電することになる。このため、酸化還元電位を回避し続けるためには、バッテリの充放電の頻度が多くなる。バッテリの充放電の頻度が多くなると、充放電に伴う電力損失が大きくなり、燃料電池システム全体での出力効率が低下してしまう。なお、本発明者が確認したところでは、酸化還元反応が発生する電位は一定の幅が存在する。以下では、酸化還元反応が発生する電圧範囲を「酸化還元進行電圧範囲」という。
【０００７】
上記のように、特許文献２では、回転電機８がロック状態になったとき、燃料電池１２の出力電圧は、回転電機８がロック状態にないときの通常制御電圧状態から予め定めた所定低電圧となるように低下される（［００４８］）。このため、負荷（特に、補機の負荷）の消費電力次第で２次電池１４の充放電が生じてしまい、燃料電池システム全体での出力効率が低下してしまう可能性がある。
【０００８】
特に、回転電機８のロック時（換言すると、車両のストール時）には、車両が停止しているため、各車載機器周囲のエアの流れが小さく、エアがこもり易い。こもったエアは、各車載機器からの廃熱により熱せられ、この熱せられたエアによりシステム冷却系デバイス（例えば、ウォータポンプ、エアコンディショナ）のラジエータ等を冷却することとなる。この場合、冷却効率が悪化し、消費電力が増大してしまう。従って、補機負荷の消費電力が高い状態が続くため、回転電機８のロック時に燃料電池１２の出力電力が小さくなる特許文献２の制御では、２次電池１４が過放電になる可能性が高くなる。
【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、燃料電池の劣化を抑制しつつ、システム冷却系デバイスの十分な冷却機能を確保すると共に、蓄電装置の残容量を好適に管理すること、並びに、必要に応じて、走行モータ用インバータを保護することが可能な燃料電池車両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車両は、触媒を有し、前記触媒で酸素又は水素を反応させることで発電する燃料電池と、前記酸素及び前記水素の少なくとも一方を前記燃料電池に供給するガス供給手段と、前記燃料電池の出力電圧を調整する電圧調整手段と、前記燃料電池の出力電力により駆動される負荷と、前記燃料電池から前記負荷へ供給される出力電力の余剰分を蓄電し、不足分を前記負荷へ供給する蓄電装置とを備えるものであって、さらに、前記負荷の要求出力を検出すると共に、前記燃料電池、前記ガス供給手段及び前記電圧調整手段を制御する制御手段を有し、前記制御手段は、前記燃料電池車両がストール状態であると判定すると、前記電圧調整手段を制御して前記燃料電池の出力電圧を酸化還元進行電圧範囲を下回る電圧に固定した状態で、システム冷却系デバイスの負荷量を含む負荷要求電力に追従するように前記酸素又は前記水素の濃度を変化させて前記燃料電池の出力を調整する電圧固定・出力可変制御を実行することを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、ストール時に燃料電池の出力電圧を酸化還元進行電圧範囲を下回る電圧に設定するため、燃料電池の劣化を防止することができる。加えて、負荷に走行モータが含まれ且つ燃料電池からの出力電力がインバータを介して走行モータに供給されている場合、当該インバータに対して大きな電圧がかかることを防ぐことが可能になる。
【００１２】
また、ストール時における燃料電池の発電電力は、システム冷却系デバイスの負荷量を含む負荷要求電力に追従する。このため、ストール時においてシステム冷却系デバイスの要求電力が増加した場合であっても、システム冷却系デバイスを十分に作動させ、システム冷却系デバイスによる冷却対象を良好に冷却することが可能となる。加えて、燃料電池の発電電力により負荷要求電力をまかなうことで蓄電装置の充放電を抑制することが可能になるため、燃料電池及び蓄電装置を合わせた発電効率が向上すると共に、蓄電装置の過放電を回避することが可能となる。
【００１３】
前記システム冷却系デバイスは、電力により作動して車載機器を冷却するデバイスであり、冷却系補機又は冷却用車載機器と同義である。システム冷却系デバイスには、例えば、燃料電池（燃料電池スタック）、インバータ及びＤＣ／ＤＣコンバータの少なくとも１つを冷却するウォータポンプ、当該ウォータポンプのラジエータを冷却するラジエータファン、及び燃料電池車両の車室内の冷房、暖房等を行うエアコンディショナの少なくとも１つを含むことができる。
【００１４】
前記燃料電池車両がストール状態であるときに前記蓄電装置の残容量がストール時の目標値を超える場合、前記燃料電池の出力を低下させ、前記燃料電池及び前記蓄電装置の出力電力を用いてもよい。これにより、蓄電装置に余剰電力が存在する場合には、当該余剰電力を用いることが可能となるため、燃料電池と蓄電装置を合わせた発電効率を向上することが可能となる。
【００１５】
前記ガス供給手段は、エア供給配管を介して前記燃料電池にエアを供給するエアポンプと、エア排出配管から分岐して前記エアポンプの上流側で前記エア供給配管に連通し、前記燃料電池から排出されたエアオフガスを前記エア供給配管に還流させるエア還流配管と、前記エア還流配管における前記エアオフガスの還流量を調整する調整装置とを備え、前記制御手段は、前記燃料電池車両がストール状態である場合に、前記エアポンプの駆動量を一定としつつ、前記調整装置を制御して前記エアオフガスの還流量を調整して前記電圧固定・出力可変制御を行ってもよい。
【００１６】
上記によれば、燃料電池車両がストール状態である場合に、エアポンプの駆動量を一定とする。このため、ストール状態において蓄電装置の蓄電量が、例えば、設定上限値に到達したことに伴ってエアポンプを停止することにより、エアポンプの出力音が不意に変化することなどがない。従って、ストール状態におけるエアポンプの出力音について搭乗者に違和感を与えることなく、蓄電装置の蓄電量を適切に保つことが可能となる。
【００１７】
また、単にエアポンプの駆動量を一定とするだけでなく、調整装置を制御してエアオフガスの還流量を調整する。エアオフガスは酸素濃度が低いため、エアオフガスの還流量を多くすると、燃料電池内部で生成される水分が少なくなり、燃料電池内部が乾燥状態になる。燃料電池内部が乾燥状態になると燃料電池の劣化が促進されるおそれがある。その一方、エアオフガスは、水分を生成する燃料電池の内部を通過したものであるため、相対的に水分を多く含んでいる。このため、エアオフガスの還流量を調整することにより、燃料電池の電解質膜を良好に加湿することが可能となり、燃料電池の劣化を抑制することができる。
【００１８】
さらに、上記のような効果を得つつ、ストール状態に応じて燃料電池の発電電流を小さくすることにより、蓄電装置の蓄電量を管理すること（例えば、蓄電量の設定上限値を超えないように制御することや不要な充電を避けること）が可能となる。
【００１９】
この発明に係る燃料電池車両は、走行モータと、インバータを介して前記走行モータに電力を供給する燃料電池と、前記燃料電池に反応ガスを供給する反応ガス供給装置と、前記燃料電池から前記走行モータへ供給される出力電力の余剰分を蓄電し、不足分を前記走行モータへ供給する蓄電装置と、前記蓄電装置の出力電圧を変圧して前記燃料電池の出力電圧を変化させる電圧変換装置と、前記反応ガス供給装置及び前記電圧変換装置を用いて前記燃料電池及び前記蓄電装置の出力を制御する制御装置と、前記燃料電池及び前記蓄電装置の少なくとも一方の出力電力により駆動される冷却系補機とを備えるものであって、前記制御装置は、前記燃料電池車両がストール状態であると判定すると、前記電圧変換装置を制御して前記燃料電池の出力電圧を酸化還元進行電圧範囲及び前記インバータの耐圧限界を下回る電圧に固定した状態で、前記走行モータ、前記反応ガス供給装置及び前記冷却系補機の要求電力を含む全体要求電力に追従するように前記反応ガスの濃度を変化させて前記燃料電池の出力を調整する電圧固定・出力可変制御を実行することを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、ストール時に燃料電池の出力電圧をインバータの耐圧限界及び酸化還元進行電圧範囲を下回る電圧に設定するため、インバータに対して大きな電圧がかかることを防ぐことが可能となると共に、燃料電池の劣化を防止することができる。
【００２１】
また、ストール時における燃料電池の発電電力は、走行モータ及び反応ガス供給装置の負荷分に加え、冷却系補機の負荷分に追従する。このため、ストール時において冷却系補機の要求電力が増加した場合であっても、冷却系補機を十分に作動させ、冷却系補機による冷却対象を良好に冷却することが可能となる。加えて、燃料電池の発電電力により走行モータ、反応ガス供給装置及び冷却系補機の要求電力をまかなうことで蓄電装置の充放電を抑制することが可能になるため、燃料電池及び蓄電装置を合わせた発電効率が向上すると共に、蓄電装置の過放電を回避することが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、ストール時に燃料電池の出力電圧を酸化還元進行電圧範囲を下回る電圧に設定するため、燃料電池の劣化を防止することができる。加えて、負荷に走行モータが含まれ且つ燃料電池からの出力電力がインバータを介して走行モータに供給されている場合、当該インバータに対して大きな電圧がかかることを防ぐことが可能になる。
【００２３】
また、ストール時における燃料電池の発電電力は、システム冷却系デバイスの負荷量を含む負荷要求電力に追従する。このため、ストール時においてシステム冷却系デバイスの要求電力が増加した場合であっても、システム冷却系デバイスを十分に作動させ、システム冷却系デバイスによる冷却対象を良好に冷却することが可能となる。加えて、燃料電池の発電電力により負荷要求電力をまかなうことで蓄電装置の充放電を抑制することが可能になるため、燃料電池及び蓄電装置を合わせた発電効率が向上すると共に、蓄電装置の過放電を回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の一実施形態に係る燃料電池車両の概略全体構成図である。
【図２】前記燃料電池車両の電力系のブロック図である。
【図３】前記実施形態におけるインバータの回路構成図である。
【図４】前記実施形態における燃料電池ユニットの概略構成図である。
【図５】前記実施形態におけるＤＣ／ＤＣコンバータの詳細を示す図である。
【図６】電子制御装置（ＥＣＵ）における基本的な制御のフローチャートである。
【図７】システム負荷を計算するフローチャートである。
【図８】現在のモータ回転数とモータ予想消費電力との関係を示す図である。
【図９】燃料電池を構成する燃料電池セルの電位とセルの劣化量との関係の一例を示す図である。
【図１０】燃料電池セルの電位の変動速度が異なる場合の酸化の進行と還元の進行の様子の例を示すサイクリックボルタンメトリ図である。
【図１１】前記実施形態における複数の電力供給モードの説明図である。
【図１２】前記ＥＣＵが、前記燃料電池車両のエネルギマネジメントを行うフローチャートである。
【図１３】カソードストイキ比とセル電流との関係を示す図である。
【図１４】第２モードのフローチャートである。
【図１５】第２モードにおける目標ＦＣ電流と目標酸素濃度との関係を示す図である。
【図１６】第２モードにおける目標酸素濃度及び目標ＦＣ電流と目標エアポンプ回転数及び目標ウォータポンプ回転数との関係を示す図である。
【図１７】第２モードにおける目標酸素濃度及び目標ＦＣ電流と目標背圧弁開度との関係を示す図である。
【図１８】第２モードにおける目標ＦＣ電流と空気流量との関係を示す図である。
【図１９】第２モードにおける循環弁の開度と循環ガス流量との関係を示す図である。
【図２０】低負荷時処理のフローチャートである。
【図２１】低負荷時処理において酸素濃度を調整するフローチャートである。
【図２２】燃料電池車両のストール時における目標酸素濃度と目標循環弁開度との関係を示す図である。
【図２３】モータのトルク制御のフローチャートである。
【図２４】前記実施形態及び比較例に係る各種制御を用いた場合のタイムチャートの例である。
【図２５】前記実施形態に係る燃料電池車両の第１変形例の概略構成を示すブロック図である。
【図２６】前記実施形態に係る燃料電池車両の第２変形例の概略構成を示すブロック図である。
【図２７】前記実施形態に係る燃料電池車両の第３変形例の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
１．全体的な構成の説明
［１−１．全体構成］
図１は、この発明の一実施形態に係る燃料電池車両１０（以下「ＦＣ車両１０」又は「車両１０」という。）の概略全体構成図である。図２は、ＦＣ車両１０の電力系のブロック図である。図１及び図２に示すように、ＦＣ車両１０は、燃料電池システム１２（以下「ＦＣシステム１２」という。）と、走行用のモータ１４と、インバータ１６とを有する。
【００２６】
ＦＣシステム１２は、燃料電池ユニット１８（以下「ＦＣユニット１８」という。）と、高電圧バッテリ２０（以下「バッテリ２０」ともいう。）（蓄電装置）と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２と、電子制御装置２４（以下「ＥＣＵ２４」という。）とを有する。
【００２７】
［１−２．駆動系］
モータ１４は、ＦＣユニット１８及びバッテリ２０から供給される電力に基づいて駆動力を生成し、当該駆動力によりトランスミッション２６を通じて車輪２８を回転させる。また、モータ１４は、回生を行うことで生成した電力（回生電力Ｐｒｅｇ）［Ｗ］をバッテリ２０等に出力する（図２参照）。
【００２８】
図３は、インバータ１６の回路構成図である。インバータ１６は、３相ブリッジ型の構成とされて、直流／交流変換を行い、直流を３相の交流に変換してモータ１４に供給する一方、回生動作に伴う交流／直流変換後の直流をＤＣ／ＤＣコンバータ２２を通じてバッテリ２０等に供給する。
【００２９】
図３に示すように、インバータ１６は、３相の相アーム１００ｕ、１００ｖ、１００ｗを有する。Ｕ相アーム１００ｕは、上スイッチング素子１０４ｕ（以下「上ＳＷ素子１０４ｕ」という。）及びダイオード１０６ｕを有する上アーム素子１０２ｕと、下スイッチング素子１１０ｕ（以下「下ＳＷ素子１１０ｕ」という。）及びダイオード１１２ｕとを有する下アーム素子１０８ｕとで構成される。
【００３０】
同様に、Ｖ相アーム１００ｖは、上スイッチング素子１０４ｖ（以下「上ＳＷ素子１０４ｖ」という。）及びダイオード１０６ｖを有する上アーム素子１０２ｖと、下スイッチング素子１１０ｖ（以下「下ＳＷ素子１１０ｖ」という。）及びダイオード１１２ｖを有する下アーム素子１０８ｖとで構成される。Ｗ相アーム１００ｗは、上スイッチング素子１０４ｗ（以下「上ＳＷ素子１０４ｗ」という。）とダイオード１０６ｗを有する上アーム素子１０２ｗと、下スイッチング素子１１０ｗ（以下「下ＳＷ素子１１０ｗ」という。）とダイオード１１２ｗを有する下アーム素子１０８ｗとで構成される。
【００３１】
上ＳＷ素子１０４ｕ、１０４ｖ、１０４ｗと下ＳＷ素子１１０ｕ、１１０ｖ、１１０ｗには、例えば、ＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴが採用される。
【００３２】
なお、以下では、各相アーム１００ｕ、１００ｖ、１００ｗを相アーム１００と総称し、各上アーム素子１０２ｕ、１０２ｖ、１０２ｗを上アーム素子１０２と総称し、各下アーム素子１０８ｕ、１０８ｖ、１０８ｗを下アーム素子１０８と総称し、各上ＳＷ素子１０４ｕ、１０４ｖ、１０４ｗを上ＳＷ素子１０４と総称し、各下ＳＷ素子１１０ｕ、１１０ｖ、１１０ｗを下ＳＷ素子１１０と総称する。
【００３３】
各相アーム１００において、上アーム素子１０２と下アーム素子１０８の中点１１４ｕ、１１４ｖ、１１４ｗは、モータ１４の巻線１１６ｕ、１１６ｖ、１１６ｗに連結されている。以下では、巻線１１６ｕ、１１６ｖ、１１６ｗを巻線１１６と総称する。
【００３４】
各上ＳＷ素子１０４及び各下ＳＷ素子１１０は、ＥＣＵ２４からの駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬ、ＷＬにより駆動される。
【００３５】
なお、モータ１４とインバータ１６を併せて負荷３０という。負荷３０には、後述するエアポンプ２２０、ウォータポンプ２４０、エアコンディショナ３００等の構成要素を含めることもできる。
【００３６】
［１−３．ＦＣ系］
（１−３−１．全体構成）
図４は、ＦＣユニット１８の概略構成図である。ＦＣユニット１８は、燃料電池スタック２００（以下「ＦＣスタック２００」又は「ＦＣ２００」という。）と、ＦＣスタック２００のアノードに対して水素（燃料ガス）を給排するアノード系と、ＦＣスタック２００のカソードに対して酸素を含む空気（酸化剤ガス）を給排するカソード系と、ＦＣスタック２００を冷却する冷却系と、セル電圧モニタ２０２とを備える。
【００３７】
（１−３−２．ＦＣスタック２００）
ＦＣスタック２００は、例えば、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両側から挟み込んで形成された燃料電池セル（以下「ＦＣセル」という。）を積層した構造を有する。
【００３８】
（１−３−３．アノード系）
アノード系は、水素タンク２０４、レギュレータ２０６、エゼクタ２０８及びパージ弁２１０を有する。水素タンク２０４は、燃料ガスとしての水素を収容するものであり、配管２０４ａ、レギュレータ２０６、配管２０６ａ、エゼクタ２０８及び配管２０８ａを介して、アノード流路２１２の入口に接続されている。これにより、水素タンク２０４の水素は、配管２０４ａ等を介してアノード流路２１２に供給可能である。なお、配管２０４ａには、遮断弁（図示せず）が設けられており、ＦＣスタック２００の発電の際、当該遮断弁は、ＥＣＵ２４により開とされる。
【００３９】
レギュレータ２０６は、導入される水素の圧力を所定値に調整して排出する。すなわち、レギュレータ２０６は、配管２０６ｂを介して入力されるカソード側の空気の圧力（パイロット圧）に応じて、下流側の圧力（アノード側の水素の圧力）を制御する。従って、アノード側の水素の圧力は、カソード側の空気の圧力に連動し、後記するように、酸素濃度を変化させるべくエアポンプ２２０の回転数等を変化させると、アノード側の水素の圧力も変化する。
【００４０】
エゼクタ２０８は、水素タンク２０４からの水素をノズルで噴射することで負圧を発生させ、この負圧によって配管２０８ｂのアノードオフガスを吸引する。
【００４１】
アノード流路２１２の出口は、配管２０８ｂを介して、エゼクタ２０８の吸気口に接続されている。そして、アノード流路２１２から排出されたアノードオフガスは、配管２０８ｂを通って、エゼクタ２０８に再度導入されることでアノードオフガス（水素）が循環する。
【００４２】
なお、アノードオフガスは、アノードにおける電極反応で消費されなかった水素及び水蒸気を含んでいる。また、配管２０８ｂには、アノードオフガスに含まれる水分｛凝縮水（液体）、水蒸気（気体）｝を分離・回収する気液分離器（図示せず）が設けられている。
【００４３】
配管２０８ｂの一部は、配管２１０ａ、パージ弁２１０及び配管２１０ｂを介して、後記する配管２２４ｂに設けられた希釈ボックス２１４に接続されている。パージ弁２１０は、ＦＣスタック２００の発電が安定していないと判定された場合、ＥＣＵ２４からの指令に基づき所定時間、開となる。希釈ボックス２１４は、パージ弁２１０からのアノードオフガス中の水素を、カソードオフガスで希釈する。
【００４４】
（１−３−４．カソード系）
カソード系は、エアポンプ２２０、加湿器２２２、背圧弁２２４、循環弁２２６、流量センサ２２８、２３０及び温度センサ２３２を有する。
【００４５】
エアポンプ２２０は、外気（空気）を圧縮してカソード側に送り込むものであり、その吸気口は、配管２２０ａを介して車外（外部）と連通している。エアポンプ２２０の吐出口は、配管２２０ｂ、加湿器２２２及び配管２２２ａを介して、カソード流路２３４の入口に接続されている。エアポンプ２２０がＥＣＵ２４の指令に従って作動すると、エアポンプ２２０は、配管２２０ａを介して車外の空気を吸気して圧縮し、この圧縮された空気が配管２２０ｂ等を通ってカソード流路２３４に圧送される。
【００４６】
加湿器２２２は、水分透過性を有する複数の中空糸膜２２２ｅを備えている。そして、加湿器２２２は、中空糸膜２２２ｅを介して、カソード流路２３４に向かう空気とカソード流路２３４から排出された多湿のカソードオフガスとの間で水分交換させ、カソード流路２３４に向かう空気を加湿する。
【００４７】
カソード流路２３４の出口側には、配管２２２ｂ、加湿器２２２、配管２２４ａ、背圧弁２２４及び配管２２４ｂが配置されている。カソード流路２３４から排出されたカソードオフガス（酸化剤オフガス）は、配管２２２ｂ等を通って、車外に排出される。
【００４８】
背圧弁２２４は、例えば、バタフライ弁で構成され、その開度がＥＣＵ２４によって制御されることで、カソード流路２３４における空気の圧力を制御する。より具体的には、背圧弁２２４の開度が小さくなると、カソード流路２３４における空気の圧力が上昇し、体積流量当たりにおける酸素濃度Ｃｏ（体積濃度）が高くなる。逆に、背圧弁２２４の開度が大きくなると、カソード流路２３４における空気の圧力が下降し、体積流量当たりにおける酸素濃度Ｃｏ（体積濃度）が低くなる。
【００４９】
配管２２４ｂは、配管２２６ａ、循環弁２２６及び配管２２６ｂを介して、エアポンプ２２０の上流側の配管２２０ａに接続されている。これにより、排気ガス（カソードオフガス）の一部が、循環ガスとして、配管２２６ａ、循環弁２２６及び配管２２６ｂを通って、配管２２０ａに供給され、車外からの新規空気に合流し、エアポンプ２２０に吸気される。
【００５０】
循環弁２２６は、例えば、バタフライ弁で構成され、その開度がＥＣＵ２４によって制御されることで循環ガスの流量を制御する。
【００５１】
流量センサ２２８は、配管２２０ｂに取り付けられ、カソード流路２３４に向かう空気の流量［ｇ／ｓ］を検出してＥＣＵ２４に出力する。流量センサ２３０は、配管２２６ｂに取り付けられ、配管２２０ａに向かう循環ガスの流量Ｑｃ［ｇ／ｓ］を検出してＥＣＵ２４に出力する。
【００５２】
温度センサ２３２は、配管２２４ａに取り付けられ、カソードオフガスの温度を検出してＥＣＵ２４に出力する。ここで、循環ガスの温度は、カソードオフガスの温度と略等しいため、温度センサ２３２の検出するカソードオフガスの温度に基づいて、循環ガスの温度を検知することができる。
【００５３】
（１−３−５．冷却系）
冷却系は、ウォータポンプ２４０、ラジエータ２４２及びラジエータファン２４４を有する。ウォータポンプ２４０は、ＦＣ２００内に冷却水（冷媒）を循環させることでＦＣ２００を冷却する。ＦＣ２００を冷却して温度が上昇した冷却水は、ラジエータ２４２で放熱される。ラジエータファン２４４は、ラジエータ２４２に送風することでラジエータ２４２を冷却する。
【００５４】
（１−３−６．セル電圧モニタ２０２）
セル電圧モニタ２０２は、ＦＣスタック２００を構成する複数の単セル毎のセル電圧Ｖｃｅｌｌを検出する機器であり、モニタ本体と、モニタ本体と各単セルとを接続するワイヤハーネスとを備える。モニタ本体は、所定周期で全ての単セルをスキャニングし、各単セルのセル電圧Ｖｃｅｌｌを検出し、平均セル電圧及び最低セル電圧を算出する。そして、平均セル電圧及び最低セル電圧をＥＣＵ２４に出力する。
【００５５】
（１−３−７．電力系）
図２に示すように、ＦＣ２００からの電力（以下「ＦＣ電力Ｐｆｃ」という。）は、インバータ１６及びモータ１４（力行時）とＤＣ／ＤＣコンバータ２２及び高電圧バッテリ２０（充電時）とに加え、前記エアポンプ２２０、前記ウォータポンプ２４０、前記ラジエータファン２４４、前記エアコンディショナ３００、ダウンバータ３０２（降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ）、低電圧バッテリ３０４、アクセサリ３０６及びＥＣＵ２４に供給される。なお、図１に示すように、ＦＣユニット１８（ＦＣ２００）とインバータ１６及びＤＣ／ＤＣコンバータ２２との間には、逆流防止ダイオード４０が配置されている。また、ＦＣ２００の発電電圧（以下「ＦＣ電圧Ｖｆｃ」という。）は、電圧センサ４００（図５）により検出され、ＦＣ２００の発電電流（以下「ＦＣ電流Ｉｆｃ」という。）は、電流センサ４０２により検出され、いずれもＥＣＵ２４に出力される。
【００５６】
［１−４．高電圧バッテリ２０］
バッテリ２０は、複数のバッテリセルを含む蓄電装置（エネルギストレージ）であり、例えば、リチウムイオン２次電池、ニッケル水素二次電池又はキャパシタ等を利用することができる。本実施形態ではリチウムイオン２次電池を利用している。バッテリ２０の出力電圧（以下「バッテリ電圧Ｖｂａｔ」という。）［Ｖ］は、電圧センサ４０４（図２）により検出され、バッテリ２０の出力電流（以下「バッテリ電流Ｉｂａｔ」という。）［Ａ］は、電流センサ４０６により検出され、それぞれＥＣＵ２４に出力される。ＥＣＵ２４は、バッテリ電圧Ｖｂａｔとバッテリ電流Ｉｂａｔとに基づいて、バッテリ２０の残容量（以下「ＳＯＣ」という。）［％］を算出する。
【００５７】
［１−５．ＤＣ／ＤＣコンバータ２２］
ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、ＦＣユニット１８からのＦＣ電力Ｐｆｃと、バッテリ２０から供給された電力（以下「バッテリ電力Ｐｂａｔ」という。）［Ｗ］と、モータ１４からの回生電力Ｐｒｅｇとの供給先を制御する。
【００５８】
図５には、本実施形態におけるＤＣ／ＤＣコンバータ２２の詳細が示されている。図５に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、一方がバッテリ２０のある１次側１Ｓに接続され、他方が負荷３０とＦＣ２００との接続点である２次側２Ｓに接続されている。
【００５９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、１次側１Ｓの電圧（１次電圧Ｖ１）［Ｖ］を２次側２Ｓの電圧（２次電圧Ｖ２）［Ｖ］（Ｖ１≦Ｖ２）に昇圧するとともに、２次電圧Ｖ２を１次電圧Ｖ１に降圧する昇降圧型且つチョッパ型の電圧変換装置である。
【００６０】
図５に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、１次側１Ｓと２次側２Ｓとの間に配される相アーム４０８と、リアクトル４１０とから構成される。
【００６１】
相アーム４０８は、上アーム素子（上スイッチング素子４１２と逆並列ダイオード４１４）と下アーム素子（下スイッチング素子４１６と逆並列ダイオード４１８）とで構成される。上スイッチング素子４１２と下スイッチング素子４１６には、それぞれ例えば、ＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴ等が採用される。
【００６２】
リアクトル４１０は、相アーム４０８の中点（共通接続点）とバッテリ２０の正極との間に挿入され、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２により１次電圧Ｖ１と２次電圧Ｖ２との間で電圧を変換する際に、エネルギを蓄積及び放出する作用を有する。
【００６３】
上スイッチング素子４１２は、ＥＣＵ２４から出力されるゲート駆動信号（駆動電圧）ＡＨのハイレベルによりオンにされ、下スイッチング素子４１６は、ゲート駆動信号（駆動電圧）ＡＬのハイレベルによりオンにされる。
【００６４】
なお、ＥＣＵ２４は、１次側の平滑コンデンサ４２２に並列に設けられた電圧センサ４２０により１次電圧Ｖ１を検出し、電流センサ４２４により１次側の電流（１次電流Ｉ１）［Ａ］を検出する。また、ＥＣＵ２４は、２次側の平滑コンデンサ４２８に並列に設けられた電圧センサ４２６により２次電圧Ｖ２を検出し、電流センサ４３０により２次側の電流（２次電流Ｉ２）［Ａ］を検出する。
【００６５】
［１−６．ＥＣＵ２４］
ＥＣＵ２４は、通信線５０（図１等）を介して、モータ１４、インバータ１６、ＦＣユニット１８、バッテリ２０及びＤＣ／ＤＣコンバータ２２を制御する。当該制御に際しては、メモリ（ＲＯＭ）に格納されたプログラムを実行し、また、セル電圧モニタ２０２、流量センサ２２８、２３０、温度センサ２３２、電圧センサ４００、４０４、４２０、４２６、電流センサ４０２、４０６、４２４、４３０等の各種センサの検出値を用いる。
【００６６】
ここでの各種センサには、上記センサに加え、開度センサ５００及びモータ回転数センサ５０２（以下「回転数センサ５０２」という。）（図１）が含まれる。開度センサ５００は、アクセルペダル５０４の開度θｐ［度］を検出する。回転数センサ５０２は、モータ１４の回転数（以下「モータ回転数Ｎｍ」又は「回転数Ｎｍ」という。）［ｒｐｍ］を検出する。ＥＣＵ２４は、回転数Ｎｍを用いてＦＣ車両１０の車速Ｖ［ｋｍ／ｈ］を検出する。さらに、ＥＣＵ２４には、メインスイッチ５０６（以下「メインＳＷ５０６」という。）が接続される。メインＳＷ５０６は、ＦＣユニット１８及びバッテリ２０からモータ１４への電力供給の可否を切り替えるものであり、ユーザにより操作可能である。
【００６７】
ＥＣＵ２４は、マイクロコンピュータを含み、必要に応じて、タイマ、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、ＥＣＵ２４は、１つのＥＣＵのみからなるのではなく、モータ１４、ＦＣユニット１８、バッテリ２０及びＤＣ／ＤＣコンバータ２２毎の複数のＥＣＵから構成することもできる。
【００６８】
ＥＣＵ２４は、ＦＣスタック２００の状態、バッテリ２０の状態及びモータ１４の状態の他、各種スイッチ及び各種センサからの入力（負荷要求）に基づき決定したＦＣ車両１０全体としてＦＣシステム１２に要求される負荷から、ＦＣスタック２００が負担すべき負荷と、バッテリ２０が負担すべき負荷と、回生電源（モータ１４）が負担すべき負荷の配分（分担）を調停しながら決定し、モータ１４、インバータ１６、ＦＣユニット１８、バッテリ２０及びＤＣ／ＤＣコンバータ２２に指令を送出する。
【００６９】
２．本実施形態の制御
次に、ＥＣＵ２４における制御について説明する。
【００７０】
［２−１．基本制御］
図６には、ＥＣＵ２４における基本的な制御のフローチャートが示されている。ステップＳ１において、ＥＣＵ２４は、メインＳＷ５０６がオンであるかどうかを判定する。メインＳＷ５０６がオンでない場合（Ｓ１：ＮＯ）、ステップＳ１を繰り返す。メインＳＷ５０６がオンである場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、ステップＳ２に進む。ステップＳ２において、ＥＣＵ２４は、ＦＣシステム１２に要求される負荷（以下「システム負荷Ｐｓｙｓ」という。）［Ｗ］を計算する。
【００７１】
ステップＳ３において、ＥＣＵ２４は、ＦＣシステム１２のエネルギマネジメントを行う。ここにいうエネルギマネジメントは、主として、ＦＣ２００の発電量（ＦＣ電力Ｐｆｃ）及びバッテリ２０の出力（バッテリ電力Ｐｂａｔ）を算出する処理であり、ＦＣスタック２００の劣化を抑制しつつ、ＦＣシステム１２全体の出力を効率化することを企図している。
【００７２】
ステップＳ４において、ＥＣＵ２４は、ＦＣスタック２００の周辺機器、すなわち、エアポンプ２２０、背圧弁２２４、循環弁２２６及びウォータポンプ２４０の制御（ＦＣ発電制御）を行う。ステップＳ５において、ＥＣＵ２４は、モータ１４のトルク制御を行う。
【００７３】
ステップＳ６において、ＥＣＵ２４は、メインＳＷ５０６がオフであるかどうかを判定する。メインＳＷ５０６がオフでない場合（Ｓ６：ＮＯ）、ステップＳ２に戻る。メインＳＷ５０６がオフである場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、今回の処理を終了する。
【００７４】
［２−２．システム負荷Ｐｓｙｓの計算］
図７には、システム負荷Ｐｓｙｓを計算するフローチャートが示されている。ステップＳ１１において、ＥＣＵ２４は、開度センサ５００からアクセルペダル５０４の開度θｐを読み込む。ステップＳ１２において、ＥＣＵ２４は、回転数センサ５０２からモータ１４の回転数Ｎｍ［ｒｐｍ］を読み込む。
【００７５】
ステップＳ１３において、ＥＣＵ２４は、開度θｐと回転数Ｎｍに基づいてモータ１４の予想消費電力Ｐｍ［Ｗ］を算出する。具体的には、図８に示すマップにおいて、開度θｐ毎に回転数Ｎｍと予想消費電力Ｐｍの関係を記憶しておく。例えば、開度θｐがθｐ１であるとき、特性６００を用いる。同様に、開度θｐがθｐ２、θｐ３、θｐ４、θｐ５、θｐ６であるとき、それぞれ特性６０２、６０４、６０６、６０８、６１０を用いる。そして、開度θｐに基づいて回転数Ｎｍと予想消費電力Ｐｍとの関係を示す特性を特定した上で、回転数Ｎｍに応じた予想消費電力Ｐｍを特定する。
【００７６】
ステップＳ１４において、ＥＣＵ２４は、各補機から現在の動作状況を読み込む。ここでの補機には、例えば、エアポンプ２２０、ウォータポンプ２４０及びエアコンディショナ３００を含む高電圧系の補機や、ラジエータファン２４４、低電圧バッテリ３０４、アクセサリ３０６及びＥＣＵ２４を含む低電圧系の補機が含まれる。例えば、エアポンプ２２０及びウォータポンプ２４０であれば、回転数Ｎａｐ、Ｎｗｐ［ｒｐｍ］を読み込む。エアコンディショナ３００であれば、その出力設定を読み込む。また、ウォータポンプ２４０、ラジエータファン２４４及びエアコンディショナ３００は、対象物の冷却を行うシステム冷却系デバイス（冷却系補機）である。
【００７７】
ステップＳ１５において、ＥＣＵ２４は、各補機の現在の動作状況に応じて補機の消費電力Ｐａ［Ｗ］を算出する。ステップＳ１６において、ＥＣＵ２４は、モータ１４の予想消費電力Ｐｍと補機の消費電力Ｐａの和をＦＣ車両１０全体での予想消費電力（すなわち、システム負荷Ｐｓｙｓ）として算出する。
【００７８】
［２−３．エネルギマネジメント］
上記のように、本実施形態におけるエネルギマネジメントでは、ＦＣスタック２００の劣化を抑制しつつ、ＦＣシステム１２全体の出力を効率化することを企図している。
【００７９】
（２−３−１．前提事項）
図９は、ＦＣスタック２００を構成するＦＣセルの電位（セル電圧Ｖｃｅｌｌ）［Ｖ］とセルの劣化量Ｄとの関係の一例を示している。すなわち、図９中の曲線６２０は、セル電圧Ｖｃｅｌｌと劣化量Ｄとの関係を示す。
【００８０】
図９において、電位ｖ１（例えば、０．５Ｖ）を下回る領域（以下「白金凝集増加領域Ｒ１」又は「凝集増加領域Ｒ１」という。）では、ＦＣセルに含まれる白金（酸化白金）について還元反応が激しく進行し、白金が過度に凝集する。電位ｖ１から電位ｖ２（例えば、０．８Ｖ）までは、還元反応が安定的に進行する領域（以下「白金還元領域Ｒ２」又は「還元領域Ｒ２」という。）である。
【００８１】
電位ｖ２から電位ｖ３（例えば、０．９Ｖ）までは、白金について酸化還元反応が進行する領域（以下「白金酸化還元進行領域Ｒ３」又は「酸化還元領域Ｒ３」という。）である。電位ｖ３から電位ｖ４（例えば、０．９５Ｖ）までは、白金について酸化反応が安定的に進行する領域（以下「白金酸化安定領域Ｒ４」又は「酸化領域Ｒ４」という。）である。電位ｖ４からＯＣＶ（開回路電圧）までは、セルに含まれるカーボンの酸化が進行する領域（以下「カーボン酸化領域Ｒ５」という。）である。
【００８２】
上記のように、図９では、セル電圧Ｖｃｅｌｌが白金還元領域Ｒ２又は白金酸化安定領域Ｒ４にあれば、隣り合う領域と比較してＦＣセルの劣化の進行度合が小さい。一方、セル電圧Ｖｃｅｌｌが白金凝集増加領域Ｒ１、白金酸化還元進行領域Ｒ３、又はカーボン酸化領域Ｒ５にあれば、隣り合う領域と比較してＦＣセルの劣化の進行度合が大きい。
【００８３】
なお、図９では、曲線６２０を一義的に定まるような表記としているが、実際は、単位時間当たりにおけるセル電圧Ｖｃｅｌｌの変動量（変動速度Ａｃｅｌｌ）［Ｖ／ｓｅｃ］に応じて曲線６２０は変化する。
【００８４】
図１０には、変動速度Ａｃｅｌｌが異なる場合の酸化の進行と還元の進行の様子の例を示すサイクリックボルタンメトリ図である。図１０において、曲線６３０は、変動速度Ａｃｅｌｌが高い場合を示し、曲線６３２は、変動速度Ａｃｅｌｌが低い場合を示す。図１０からわかるように、変動速度Ａｃｅｌｌに応じて酸化又は還元の進行度合が異なるため、必ずしも各電位ｖ１〜ｖ４は一義的に特定されない。また、ＦＣセルの個体差によっても各電位ｖ１〜ｖ４は変化し得る。このため、電位ｖ１〜ｖ４は、理論値、シミュレーション値又は実測値に誤差分を反映させたものとして設定することが好ましい。
【００８５】
また、ＦＣセルの電流−電圧（ＩＶ）特性は、一般的な燃料電池セルと同様、セル電圧Ｖｃｅｌｌが下がるほど、セル電流Ｉｃｅｌｌ［Ａ］が増加する（図１１参照）。加えて、ＦＣスタック２００の発電電圧（ＦＣ電圧Ｖｆｃ）は、セル電圧ＶｃｅｌｌにＦＣスタック２００内の直列接続数Ｎｆｃを乗算したものである。直列接続数Ｎｆｃは、ＦＣスタック２００内で直列に接続されるＦＣセルの数であり、以下、単に「セル数」ともいう。
【００８６】
以上を踏まえ、本実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２が、電圧変換動作を行っている際、ＦＣスタック２００の目標電圧（目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔ）［Ｖ］を、主として、白金還元領域Ｒ２内に設定しつつ、必要に応じて白金酸化安定領域Ｒ４内に設定する（具体例は、図１１等を用いて説明する。）。このような目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔの切替えを行うことにより、ＦＣ電圧Ｖｆｃが、領域Ｒ１、Ｒ３、Ｒ５（特に、白金酸化還元進行領域Ｒ３）内にある時間を極力短縮し、ＦＣスタック２００の劣化を防止することができる。
【００８７】
なお、上記の処理では、ＦＣスタック２００の供給電力（ＦＣ電力Ｐｆｃ）と、システム負荷Ｐｓｙｓが等しくならない場合が存在する。この点、ＦＣ電力Ｐｆｃがシステム負荷Ｐｓｙｓを下回っている場合、その不足分は、バッテリ２０から供給する。また、ＦＣ電力Ｐｆｃがシステム負荷Ｐｓｙｓを上回っている場合、その余剰分は、バッテリ２０に充電する。
【００８８】
なお、図９では、電位ｖ１〜ｖ４を具体的な数値として特定したが、これは、後述する制御を行うためであり、当該数値は、あくまで制御の便宜を考慮して決定するものである。換言すると、曲線６２０からもわかるように、劣化量Ｄは連続的に変化するため、制御の仕様に応じて、電位ｖ１〜ｖ４は、適宜設定することができる。
【００８９】
但し、白金還元領域Ｒ２は、曲線６２０の極小値（第１極小値Ｖｌｍｉ１）を含む。白金酸化還元進行領域Ｒ３では、曲線６２０の極大値（極大値Ｖｌｍｘ）を含む。白金酸化安定領域Ｒ４は、曲線６２０の別の極小値（第２極小値Ｖｌｍｉ２）を含む。
【００９０】
（２−３−２．エネルギマネジメントで用いる電力供給制御及び電力供給モード）
図１１は、本実施形態における複数の電力供給モードの説明図である。本実施形態では、エネルギマネジメントで用いる電力供給の制御方法（電力供給モード）として、５つの制御方法（電力供給モード）を用いる。すなわち、本実施形態では、エネルギマネジメントで用いる電力供給モード（動作モード）として、第１〜第５モードを切り替えて用いる。第１モードは、目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔ及びＦＣ電流Ｉｆｃ（ＦＣ電力Ｐｆｃ）がいずれも可変である電圧可変・電流可変制御（電圧可変・出力可変制御）である。第２〜第４モードは、目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔが一定でありＦＣ電流Ｉｆｃ（ＦＣ電力Ｐｆｃ）が可変である電圧固定・電流可変制御（電圧固定・出力可変制御）である。第５モードは、目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔが一定でありＦＣ電流Ｉｆｃ（ＦＣ電力Ｐｆｃ）が一定である電圧固定・電流固定制御（電圧固定・出力固定制御）である。
【００９１】
第１モード（電圧可変・電流可変制御）は、主として、システム負荷Ｐｓｙｓが相対的に高いときに用いられるものであり、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔを固定（或いは、酸素を豊潤な状態に維持）した状態で、目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔを調整することによりＦＣ電流Ｉｆｃを制御する。これにより、基本的に、ＦＣ電力Ｐｆｃによりシステム負荷Ｐｓｙｓをまかなうことが可能となる。
【００９２】
第２モード（電圧固定・電流可変制御）は、主として、システム負荷Ｐｓｙｓが相対的に中くらいのときに用いられるものであり、目標セル電圧Ｖｃｅｌｌｔｇｔ（＝目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔ／セル数）を、酸化還元領域Ｒ３よりも低い電位以下で設定された基準電位｛本実施形態では、電位ｖ２（＝０．８Ｖ）｝に固定すると共に、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔを可変とすることにより、ＦＣ電流Ｉｆｃを可変とする。これにより、基本的に、ＦＣ電力Ｐｆｃによりシステム負荷Ｐｓｙｓをまかなうことが可能となる（詳細は後述する。）。ＦＣ電力Ｐｆｃの不足分は、バッテリ２０からアシストする。
【００９３】
第３モード及び第４モード（電圧固定・電流可変制御）は、主として、システム負荷Ｐｓｙｓが相対的に低いとき（特に、ＦＣ車両１０のストール時）に用いられるものであり、目標セル電圧Ｖｃｅｌｌｔｇｔ（＝目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔ／セル数）を、酸化還元領域Ｒ３よりも低い電位以下且つ第２モードの基準電位よりも低い値に設定された基準電位｛本実施形態では、電位ｖ２（＝０．８Ｖ）よりも低い電圧（例えば、０．６Ｖ）｝に固定すると共に、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔを可変とすることにより、ＦＣ電流Ｉｆｃを可変とする。
【００９４】
第３モードでは、ＦＣ電力Ｐｆｃ及びバッテリ電力Ｐｂａｔによりシステム負荷Ｐｓｙｓをまかなうことが可能となる（詳細は図２０等を参照して後述する。）。第４モードでは、基本的に、ＦＣ電力Ｐｆｃによりシステム負荷Ｐｓｙｓをまかなうことが可能となる。但し、ＦＣ電力Ｐｆｃの不足分は、バッテリ２０からアシストする。換言すると、第３モードでは、バッテリ電力Ｐｂａｔを積極的に用いるが、第４モードでは、バッテリ電力Ｐｂａｔを積極的には用いない。
【００９５】
第５モード（電圧固定・電流固定制御）は、主として、システム負荷Ｐｓｙｓが相対的に低いとき（特に、ストール時以外）に用いられるものであり、目標セル電圧Ｖｃｅｌｌｔｇｔ（＝目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔ／セル数）を、酸化還元領域Ｒ３外の電位｛本実施形態では、電位ｖ３（＝０．９Ｖ）｝に固定し、ＦＣ電流Ｉｆｃを一定とする。ＦＣ電力Ｐｆｃの不足分は、バッテリ２０からアシストし、ＦＣ電力Ｐｆｃの余剰分は、バッテリ２０に充電する。
【００９６】
（２−３−３．エネルギマネジメントの全体フロー）
図１２には、ＥＣＵ２４が、ＦＣシステム１２のエネルギマネジメント（図６のＳ３）を行うフローチャートが示されている。ステップＳ２１において、ＥＣＵ２４は、車両１０が高負荷状態であるか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ２４は、ステップＳ２で計算したシステム負荷Ｐｓｙｓが、高負荷を判定するための閾値Ｐ１以上であるか否かを判定する。ここにいう高負荷とは、例えば、酸素が豊潤な状態とし且つセル電圧Ｖｃｅｌｌを還元領域Ｒ２内の値にして（ＦＣ電圧Ｖｆｃを還元領域Ｒ２内の値×セル数にして）ＦＣ２００を発電させた際に得られるＦＣ電力Ｐｆｃが、システム負荷Ｐｓｙｓと釣り合うような場合を意味する。
【００９７】
システム負荷Ｐｓｙｓが閾値Ｐ１以上である場合、車両１０が高負荷状態であり、システム負荷Ｐｓｙｓが閾値Ｐ１以上でない場合、車両１０は高負荷状態ではない。なお、高負荷状態の判定は、その他の方法によって行ってもよい。例えば、車速Ｖが、高負荷を判定するための閾値ＴＨＶ以下であるか否かにより高負荷状態を判定することもできる。或いは、車両１０の加速度（車速Ｖの変化量）が、高負荷を判定するための閾値以下であるか否かにより高負荷状態を判定してもよい。
【００９８】
車両１０が高負荷状態である場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、ステップＳ２２において、ＥＣＵ２４は、第１モード（電圧可変・電流可変制御）を行う（詳細は後述する）。車両１０が高負荷状態でない場合（Ｓ２１：ＮＯ）、ステップＳ２３に進む。
【００９９】
ステップＳ２３において、ＥＣＵ２４は、車両１０が中負荷状態であるか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ２４は、ステップＳ２で計算したシステム負荷Ｐｓｙｓが、中負荷を判定するための閾値Ｐ２以上であるか否かを判定する。ここにいう中負荷とは、例えば、酸素が豊潤な状態とし且つセル電圧Ｖｃｅｌｌを酸化還元領域Ｒ３内の値にして（ＦＣ電圧Ｖｆｃを還元領域Ｒ３内の値×セル数にして）ＦＣ２００を発電させた際に得られるＦＣ電力Ｐｆｃが、システム負荷Ｐｓｙｓと釣り合うような場合を意味する。
【０１００】
システム負荷Ｐｓｙｓが閾値Ｐ２以上である場合、車両１０が中負荷状態であり、システム負荷Ｐｓｙｓが閾値Ｐ２以上でない場合、車両１０は中負荷状態ではない。なお、中負荷状態の判定は、その他の方法によって行ってもよい。例えば、車速Ｖが、中負荷を判定するための閾値ＴＨＶ２以下であるか否かにより中負荷状態を判定することもできる。或いは、車両１０の加速度（車速Ｖの変化量）が、中負荷を判定するための閾値以下であるか否かにより中負荷状態を判定してもよい。
【０１０１】
車両１０が中負荷状態である場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、ステップＳ２４において、ＥＣＵ２４は、第２モード（電圧固定・電流可変制御）を行う（詳細は図１４を参照して後述する）。車両１０が中負荷状態でない場合（Ｓ２３：ＮＯ）、ステップＳ２５において、ＥＣＵ２４は、低負荷時処理を行う。低負荷時処理では、上記第３〜第５モードのいずれかを用いる（詳細は図２０等を参照して後述する）。
【０１０２】
（２−３−４．第１モード）
上記のように、第１モードは、主として、システム負荷Ｐｓｙｓが相対的に高いときに用いられるものであり、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔを固定（或いは、酸素を豊潤な状態に維持）した状態で、目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔを調整することによりＦＣ電流Ｉｆｃを制御する。
【０１０３】
すなわち、図１１に示すように、第１モードでは、ＦＣ２００の電流−電圧特性（ＩＶ特性）が通常のもの（図１１中、実線で表されるもの）を用いる。通常の燃料電池と同様、ＦＣ２００のＩＶ特性は、セル電圧Ｖｃｅｌｌ（ＦＣ電圧Ｖｆｃ）が低くなるほど、セル電流Ｉｃｅｌｌ（ＦＣ電流Ｉｆｃ）が大きくなる。このため、第１モードでは、システム負荷Ｐｓｙｓに応じて目標ＦＣ電流Ｉｆｃｔｇｔを算出し、さらに目標ＦＣ電流Ｉｆｃｔｇｔに対応する目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔを算出する。そして、ＦＣ電圧Ｖｆｃが目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔとなるように、ＥＣＵ２４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２を制御する。すなわち、２次電圧Ｖ２が目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔとなるように１次電圧Ｖ１をＤＣ／ＤＣコンバータ２２により昇圧することで、ＦＣ電圧Ｖｆｃを制御してＦＣ電流Ｉｆｃを制御する。
【０１０４】
なお、酸素が豊潤な状態にあるとは、例えば、図１３に示すように、カソードストイキ比を上昇させても、セル電流Ｉｃｅｌｌが略一定となり、実質的に飽和した状態となる通常ストイキ比以上の領域における酸素を意味する。水素が豊潤であるという場合も、同様である。なお、カソードストイキ比とは、カソード流路２３４に供給するエアの流量／ＦＣ２００の発電により消費されたエアの流量であり、カソード流路２３４における酸素濃度Ｃｏに近似する。また、カソードストイキ比の調整は、例えば、酸素濃度Ｃｏの制御により行う。
【０１０５】
以上のような第１モードによれば、システム負荷Ｐｓｙｓが高負荷であっても、基本的にシステム負荷Ｐｓｙｓの全てをＦＣ電力Ｐｆｃによりまかなうことが可能となる。
【０１０６】
（２−３−５．第２モードの全体）
上記のように、第２モードは、主として、システム負荷Ｐｓｙｓが低負荷のときに用いられるものであり、目標セル電圧Ｖｃｅｌｌｔｇｔ（＝目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔ／セル数）を、酸化還元領域Ｒ３よりも低い電位以下で設定された基準電位｛本実施形態では、電位ｖ２（＝０．８Ｖ）｝に固定すると共に、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔを可変とすることにより、ＦＣ電流Ｉｆｃを可変とする。
【０１０７】
すなわち、図１１に示すように、第２モードでは、セル電圧Ｖｃｅｌｌを一定に保った状態で目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔを下げていくことで酸素濃度Ｃｏを下げる。図１３に示すように、カソードストイキ比（酸素濃度Ｃｏ）が低下するとセル電流Ｉｃｅｌｌ（ＦＣ電流Ｉｆｃ）も低下する。このため、セル電圧Ｖｃｅｌｌを一定に保った状態で目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔを増減させることで、セル電流Ｉｃｅｌｌ（ＦＣ電流Ｉｆｃ）及びＦＣ電力Ｐｆｃを制御することが可能となる。なお、ＦＣ電力Ｐｆｃの不足分は、バッテリ２０からアシストする。
【０１０８】
図１４には、第２モードのフローチャートが示されている。ステップＳ３１において、ＥＣＵ２４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の昇圧率を調整することにより、酸化還元領域Ｒ３よりも低い電位以下で設定された基準電位｛本実施形態では、電位ｖ２（＝０．８Ｖ）｝に目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔを固定する。ステップＳ３２において、ＥＣＵ２４は、システム負荷Ｐｓｙｓに対応する目標ＦＣ電流Ｉｆｃｔｇｔを算出する。
【０１０９】
ステップＳ３３において、ＥＣＵ２４は、目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔが基準電位であることを前提として、目標ＦＣ電流Ｉｆｃｔｇｔに対応する目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔを算出する（図１１及び図１５参照）。なお、図１５は、ＦＣ電圧Ｖｆｃが基準電位であるときの目標ＦＣ電流Ｉｆｃｔｇｔと目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔとの関係を示す。
【０１１０】
ステップＳ３４において、ＥＣＵ２４は、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔに応じて各部への指令値を算出及び送信する。ここで算出される指令値には、エアポンプ２２０の回転数（以下「エアポンプ回転数Ｎａｐ」又は「回転数Ｎａｐ」という。）、ウォータポンプ２４０の回転数（以下「ウォータポンプ回転数Ｎｗｐ」又は「回転数Ｎｗｐ」という。）、背圧弁２２４の開度（以下「背圧弁開度θｂｐ」又は「開度θｂｐ」という。）及び循環弁２２６の開度（以下「循環弁開度θｃ」又は「開度θｃ」という。）が含まれる。
【０１１１】
すなわち、図１６及び図１７に示すように、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔに応じて目標エアポンプ回転数Ｎａｐｔｇｔ、目標ウォータポンプ回転数Ｎｗｐｔｇｔ及び目標背圧弁開度θｂｐｔｇｔが設定される。また、循環弁２２６の目標開度θｃｔｇｔは、初期値（例えば、循環ガスがゼロとなる開度）に設定される。
【０１１２】
ステップＳ３５において、ＥＣＵ２４は、ＦＣ２００による発電が安定しているか否かを判定する。当該判定として、ＥＣＵ２４は、セル電圧モニタ２０２から入力される最低セル電圧が、平均セル電圧から所定電圧を減算した電圧よりも低い場合｛最低セル電圧＜（平均セル電圧−所定電圧）｝、ＦＣ２００の発電が不安定であると判定する。なお、前記所定電圧は、例えば、実験値、シミュレーション値等を用いることができる。
【０１１３】
発電が安定している場合（Ｓ３５：ＹＥＳ）、今回の処理を終える。発電が安定していない場合（Ｓ３５：ＮＯ）、ステップＳ３６において、ＥＣＵ２４は、流量センサ２３０を介して循環ガスの流量Ｑｃ［ｇ／ｓ］を監視しながら、循環弁２２６の開度θｃを大きくし、流量Ｑｃを一段階増加する（図１８参照）。なお、図１８では、循環弁２２６を全開とした場合、流量Ｑｃが４段階目の増加となり、最大流量となる場合を例示している。
【０１１４】
但し、循環弁２２６の開度θｃが増加すると、エアポンプ２２０に吸気される吸気ガスにおいて、循環ガスの割合が増加する。すなわち、吸気ガスについて、新規空気（車外から吸気される空気）と、循環ガスとの割合において、循環ガスの割合が増加するように変化する。従って、全単セルへの酸素の分配能力が向上する。ここで、循環ガス（カソードオフガス）の酸素濃度Ｃｏは、新規空気の酸素濃度Ｃｏに対して低い。このため、循環弁２２６の開度θｃの制御前後において、エアポンプ２２０の回転数Ｎａｐ及び背圧弁２２４の開度θｂｐが同一である場合、カソード流路２３４を通流するガスの酸素濃度Ｃｏが低下することになる。
【０１１５】
そこで、ステップＳ３６では、ステップＳ３３で算出した目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔが維持されるように、循環ガスの流量Ｑｃの増加に連動して、エアポンプ２２０の回転数Ｎａｐの増加及び背圧弁２２４の開度θｂｐの減少の少なくとも一方を実行することが好ましい。
【０１１６】
例えば、循環ガスの流量Ｑｃを増加した場合、エアポンプ２２０の回転数Ｎａｐを増加させ、新規空気の流量を増加することが好ましい。そして、このようにすれば、カソード流路２３４に向かうガス（新規空気と循環ガスとの混合ガス）全体の流量が増加するので、全単セルへの酸素の分配能力がさらに向上し、ＦＣ２００の発電性能が回復し易くなる。
【０１１７】
このようにして、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔを維持しつつ、循環ガスを新規空気に合流させるので、カソード流路２３４を通流するガスの体積流量［Ｌ／ｓ］が増加する。これにより、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔが維持されつつ体積流量の増加したガスが、ＦＣ２００内で複雑に形成されたカソード流路２３４全体に行き渡り易くなる。したがって、各単セルに前記ガスが同様に供給され易くなり、ＦＣ２００の発電の不安定が解消され易くなる。また、ＭＥＡ（膜電極接合体）の表面やカソード流路２３４を囲む壁面に付着する水滴（凝縮水等）も除去され易くなる。
【０１１８】
ステップＳ３７において、ＥＣＵ２４は、流量センサ２３０を介して検出される循環ガスの流量Ｑｃが上限値以上であるか否か判定する。判定基準となる上限値は、循環弁２２６の開度θｃが全開となる値に設定される。
【０１１９】
この場合において、循環弁開度θｃが同一であっても、エアポンプ２２０の回転数Ｎａｐが増加すると、流量センサ２３０で検出される循環ガスの流量Ｑｃが増加するので、前記上限値は、エアポンプ回転数Ｎａｐに関連付けて、つまり、エアポンプ２２０の回転数Ｎａｐが大きくなると、前記上限値が大きくなるように設定されることが好ましい。
【０１２０】
循環ガスの流量Ｑｃが上限値以上でないと判定した場合（Ｓ３７：ＮＯ）、ステップＳ３５に戻る。循環ガスの流量Ｑｃが上限値以上であると判定した場合（Ｓ３７：ＹＥＳ）、ステップＳ３８に進む。
【０１２１】
ここで、ステップＳ３６、Ｓ３７では、流量センサ２３０が直接検出する循環ガスの流量Ｑｃに基づいて処理を実行したが、循環弁開度θｃに基づいて処理を実行してもよい。すなわち、ステップＳ３６において、循環弁開度θｃを開方向に一段階（例えば３０°）にて増加する構成とし、ステップＳ３７において、循環弁２２６が全開である場合（Ｓ３７：ＹＥＳ）、ステップＳ３８に進む構成としてもよい。
【０１２２】
また、この場合において、循環弁２２６の開度θｃと、循環ガスの温度と、図１９のマップとに基づいて、循環ガスの流量Ｑｃ［ｇ／ｓ］を算出することもできる。図１９に示すように、循環ガスの温度が高くなるにつれて、その密度が小さくなるので、流量Ｑｃ［ｇ／ｓ］が小さくなる関係となっている。
【０１２３】
ステップＳ３８において、ＥＣＵ２４は、ステップＳ３５と同様に、発電が安定しているか否かを判定する。発電が安定している場合（Ｓ３８：ＹＥＳ）、今回の処理を終える。発電が安定していない場合（Ｓ３８：ＮＯ）、ステップＳ３９において、ＥＣＵ２４は、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔを１段増加させる（通常の濃度に近づける）。具体的には、エアポンプ２２０の回転数Ｎａｐの増加及び背圧弁２２４の開度θｂｐの減少の少なくとも一方を１段階行う。
【０１２４】
ステップＳ４０において、ＥＣＵ２４は、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔが通常のＩＶ特性における目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔ（通常酸素濃度Ｃｏｎｍｌ）以下であるか否かを判定する。目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔが通常酸素濃度Ｃｏｎｍｌ以下である場合（Ｓ４０：ＹＥＳ）、ステップＳ３８に戻る。目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔが通常酸素濃度Ｃｏｎｍｌ以下でない場合（Ｓ４０：ＮＯ）、ステップＳ４１において、ＥＣＵ２４は、ＦＣユニット１８を停止する。すなわち、ＥＣＵ２４は、ＦＣ２００への水素及び空気の供給を停止し、ＦＣ２００の発電を停止する。そして、ＥＣＵ２４は、図示しない警告ランプを点灯させ、運転者にＦＣ２００が異常であることを通知する。なお、ＥＣＵ２４は、バッテリ２０からモータ１４に電力を供給し、ＦＣ車両１０の走行は継続させる。
【０１２５】
以上のような第２モードによれば、システム負荷Ｐｓｙｓが中負荷である場合に、セル電圧Ｖｃｅｌｌを一定にした状態で、酸素濃度Ｃｏ（カソードストイキ比）を調整することにより、基本的にシステム負荷Ｐｓｙｓの全てをＦＣ電力Ｐｆｃによりまかなうことが可能となる。
【０１２６】
（２−３−６．低負荷時処理の概要）
図２０は、低負荷時処理（図１２のＳ２５）のフローチャートである。ステップＳ５１において、ＥＣＵ２４は、ＦＣ車両１０がストール状態であるか否か（モータ１４がロック状態であるか否か）を判定する。当該判定は、モータ１４に電力が供給されているにもかかわらず、モータ１４が回転していない又はモータ１４の回転がほとんどないか否かにより判定する。モータ１４に電力が供給されているにもかかわらず、モータ１４が回転していない又はモータ１４の回転がほとんどない場合、ストール状態であると判定する。モータ１４に電力が供給されていない、又はモータ１４が回転している若しくはモータ回転数Ｎｍが閾値を超える場合、ストール状態でないと判定する。或いは、当該判定は、モータ１４に電力が供給されているにもかかわらず、車両１０が変位していない又は車両１０の変位がほとんどないか否かにより判定してもよい。
【０１２７】
モータ１４に電力が供給されているか否かの判定は、例えば、システム負荷Ｐｓｙｓが閾値（以下「閾値Ｐｓ１」という。）以上であるか否か、モータ予想消費電力Ｐｍ（図８）が閾値以上であるか否か、モータ１４に流れる電流（モータ電流）が正の閾値以上であるか否か、又はアクセルペダル５０４の開度θｐが０より大きいか否かにより行うことができる。
【０１２８】
また、モータ１４が回転していない又はモータ１４の回転がほとんどないか否かの判定は、例えば、モータ回転数Ｎｍが閾値（以下「Ｎｍｓ１」という。）（例えば、０又はその近傍値）以下であるか否か、車速Ｖ［ｋｍ／ｈ］が閾値（例えば、０又はその近傍値）以下であるか否か、又は加速度Δａｖ［ｋｍ／ｈ／ｓｅｃ］が閾値（例えば、０又はその近傍値）以下であるか否かにより行うことができる。
【０１２９】
併せて、モータ１４の駆動力が車輪２８に伝達可能な状態であるか否かを判定してもよい。当該判定は、例えば、シフト位置が「Ｐ」（パーキング）又は「Ｎ」（ニュートラル）でないか否か、換言すると、シフト位置が「Ｄ」（ドライブ）又は「Ｒ」（リバース）であるか否かにより行うことができる。
【０１３０】
ストール状態であると判定した場合（Ｓ５１：ＹＥＳ）、ステップＳ５２において、ＥＣＵ２４は、ＦＣ電圧Ｖｆｃを低下させる。具体的には、目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔをストール時電圧Ｖｓ１に設定する。そして、２次電圧Ｖ２（ＦＣ電圧Ｖｆｃ）が、ストール時電圧Ｖｓ１となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２２を制御する。
【０１３１】
ストール時電圧Ｖｓ１は、セル電圧Ｖｃｅｌｌの平均値又は最高値が酸化還元領域Ｒ３を下回る電圧｛すなわち、セル電圧Ｖｃｅｌｌの平均値又は最高値が還元領域Ｒ２内のいずれかの値（本実施形態では、例えば、０．６Ｖ）｝となるように設定される。すなわち、ストール時電圧Ｖｓ１は、ＦＣ電圧Ｖｆｃが電位ｖ２×セル数から電位ｖ３×セル数までの範囲を下回る電圧に設定される。この場合、ストール時電圧Ｖｓ１をセル数で割った値がストール時のセル電圧Ｖｃｅｌｌの目標値となる。また、ストール時電圧Ｖｓ１を比較的低い値に設定する場合、上スイッチング素子４１２及び下スイッチング素子４１６のいずれにも駆動信号を出力しないことで、又はＤＣ／ＤＣコンバータ２２の下スイッチング素子４１６に駆動信号ＡＬを連続的に出力することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２には電圧変換を行わせない（いわゆる直結状態とする）ことも可能である。
【０１３２】
ステップＳ５３において、ＥＣＵ２４は、バッテリ２０が過充電状態であるか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ２４は、バッテリ２０のＳＯＣが、過充電状態を判定するための閾値ＴＨＳＯＣ１以上であるか否かを判定する。ここでの過充電状態は、例えば、車両１０の次の加速時にバッテリ２０によるアシスト走行が可能な最低限のＳＯＣとすることができる。或いは、メインＳＷ５０６がオフにされた後、再度、車両１０を起動することができる最低限のＳＯＣとしてもよい。
【０１３３】
バッテリ２０が過充電状態である場合（Ｓ５３：ＹＥＳ）、ステップＳ５４において、ＥＣＵ２４は、第３モードを選択する。上記のように、第３モードは、目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔをストール時電圧Ｖｓ１に固定すると共に、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔを可変とすることにより、ＦＣ電流Ｉｆｃを可変とする電圧固定・電流可変制御である（図１１参照）。ここでの目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔは、設定下限値まで逓減される。従って、ＦＣ電流Ｉｆｃは設定下限値まで徐々に低下していく。この場合、ＦＣ電力Ｐｆｃのみではシステム負荷Ｐｓｙｓをまかなうことができないため、不足分はバッテリ電力Ｐｂａｔでまかなうこととなる。
【０１３４】
第３モードは、第２モードと同様、電圧固定・電流可変制御であり、主たる相違点は、目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔがストール時電圧Ｖｓ１である点、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔは設定下限値まで逓減する点である。これらの点を除けば、第３モードでは、第２モード（図１４）と同様の処理を行うことができる。なお、本実施形態の第３モードでは、エアポンプ回転数Ｎａｐを一定にした状態で循環弁開度θｃを可変とすることにより酸素濃度Ｃｏを調整する点でも第２モードと相違する（具体的な処理は後述する。）。
【０１３５】
以上のような第３モードによれば、車両１０がストール状態である場合、ＦＣ電力Ｐｆｃ及びバッテリ電力Ｐｂａｔによりシステム負荷Ｐｓｙｓをまかなうことが可能となる。換言すると、第３モードでは、バッテリ２０の過充電分を積極的に用いる。
【０１３６】
バッテリ２０が過充電状態でない場合（Ｓ５３：ＮＯ）、ステップＳ５５において、ＥＣＵ２４は、第４モードを選択する。上記のように、第４モードは、目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔをストール時電圧Ｖｓ１に固定すると共に、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔを可変とすることにより、ＦＣ電流Ｉｆｃを可変とする電圧固定・電流可変制御である（図１１参照）。ここでの目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔは、システム負荷Ｐｓｙｓに追従して設定される。この場合、基本的に、ＦＣ電力Ｐｆｃのみでシステム負荷Ｐｓｙｓをまかなうこととなり、バッテリ２０からは放電されない。但し、ＦＣ電力Ｐｆｃの遅れによって不足分が発生した場合、バッテリ２０から電力が補われる。
【０１３７】
第４モードは、第２モードと同様、電圧固定・電流可変制御であり、主たる相違点は、目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔがストール時電圧Ｖｓ１である点である。この点を除けば、第３モードでは、第２モード（図１４）と同様の処理を行うことができる。なお、第３モードと同様、本実施形態の第４モードでは、エアポンプ回転数Ｎａｐを一定にした状態で循環弁開度θｃを可変とすることにより酸素濃度Ｃｏを調整する点でも第２モードと相違する（具体的な処理は後述する。）。
【０１３８】
以上のような第４モードによれば、車両１０がストール状態である場合、主として、ＦＣ電力Ｐｆｃによりシステム負荷Ｐｓｙｓをまかなうことが可能となる。換言すると、第４モードでは、バッテリ２０に過充電分がなく、バッテリ電力Ｐｂａｔは積極的には用いず、ＦＣ電力Ｐｆｃの不足分のみ、バッテリ２０からアシストする。
【０１３９】
ステップＳ５１に戻り、ＦＣ車両１０がストール状態でない場合（Ｓ５１：ＮＯ）、ステップＳ５６において、ＥＣＵ２４は、第５モードを選択する。上記のように、第５モードは、主として、システム負荷Ｐｓｙｓが相対的に低いとき（特に、ストール時以外のとき）に用いられるものであり、目標セル電圧Ｖｃｅｌｌｔｇｔ（＝目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔ／セル数）を、酸化還元領域Ｒ３外の電位｛本実施形態では、電位ｖ３（＝０．９Ｖ）｝に固定し、ＦＣ電流Ｉｆｃを一定とする。ＦＣ電力Ｐｆｃの不足分は、バッテリ２０からアシストし、ＦＣ電力Ｐｆｃの余剰分は、バッテリ２０に充電する。目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔは、通常酸素濃度Ｃｏｎｍｌに固定（或いは、酸素を豊潤な状態に維持）される。
【０１４０】
すなわち、図１１に示すように、第５モードでは、ＦＣ２００の電流−電圧特性（ＩＶ特性）が通常のもの（図１１中、実線で表されるもの）とした状態で、セル電圧Ｖｃｅｌｌを電位ｖ３に固定する（ＦＣ電圧Ｖｆｃを電位ｖ３×セル数とする。）。ＦＣ２００の電流−電圧特性（ＩＶ特性）が通常のものとするため、ＥＣＵ２４は、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔとして通常酸素濃度Ｃｏｎｍｌを設定し、この目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔに応じてエアポンプ２２０の回転数Ｎａｐ、ウォータポンプ２４０の回転数Ｎｗｐ、背圧弁２２４の開度θｂｐ及び循環弁２２６の開度θｃを設定する。また、セル電圧Ｖｃｅｌｌを電位ｖ３に固定するため、ＥＣＵ２４は、ＦＣ電圧Ｖｆｃが電位ｖ３×セル数となるように、２次電圧Ｖ２をＤＣ／ＤＣコンバータ２２により昇圧する。
【０１４１】
以上のような第５モードによれば、システム負荷Ｐｓｙｓが低負荷である場合、システム負荷ＰｓｙｓをＦＣ電力Ｐｆｃとバッテリ電力Ｐｂａｔによりまかなうことが可能となる。
【０１４２】
（２−３−７．低負荷時処理における酸素濃度Ｃｏの調整）
上記のように、本実施形態の第３モード及び第４モードでは、酸素濃度Ｃｏの調整を、主として、循環弁２２６の開度θｃを制御することにより行う。図２１は、低負荷時処理（第３モード及び第４モード）において酸素濃度Ｃｏを調整するフローチャートである。
【０１４３】
ステップＳ６１において、ＥＣＵ２４は、目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔを一定にする。上記のように、ここでの目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔは、ストール時電圧Ｖｓ１に設定される。
【０１４４】
ステップＳ６２において、ＥＣＵ２４は、目標エアポンプ回転数Ｎａｐｔｇｔを一定にする。これにより、エアポンプ回転数Ｎａｐは一定となり、エアポンプ２２０の出力音も一定となる。
【０１４５】
ステップＳ６３において、ＥＣＵ２４は、目標ＦＣ電流Ｉｆｃｔｇｔを算出する。第３モードが選択されている場合、目標ＦＣ電流Ｉｆｃｔｇｔは、設定下限値まで逓減していく。第４モードが選択されている場合、目標ＦＣ電流Ｉｆｃｔｇｔは、システム負荷Ｐｓｙｓに対応する値が算出される。
【０１４６】
ステップＳ６４において、ＥＣＵ２４は、目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔｇｔがストール時電圧Ｖｓ１であることを前提として、目標ＦＣ電流Ｉｆｃｔｇｔに対応する目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔを算出する。当該算出は、図１４のステップＳ３３と同様に行われる。
【０１４７】
ステップＳ６５において、ＥＣＵ２４は、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔに応じて循環弁２２６の目標開度（目標循環弁開度θｃｔｇｔ）を設定する。図２２には、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔと目標循環弁開度θｃｔｇｔとの関係の一例が示されている。図２２に示すように、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔを高くするほど、目標循環弁開度θｃｔｇｔは小さくなる。
【０１４８】
［２−４．ＦＣ発電制御］
上記のように、ＦＣ発電制御（図６のＳ４）として、ＥＣＵ２４は、ＦＣスタック２００の周辺機器、すなわち、エアポンプ２２０、背圧弁２２４、循環弁２２６及びウォータポンプ２４０を制御する。具体的には、ＥＣＵ２４は、エネルギマネジメント（図６のＳ３）で算出したこれらの機器の指令値（例えば、図１４のＳ３４）を用いてこれらの機器を制御する。
【０１４９】
［２−５．モータ１４のトルク制御］
図２３には、モータ１４のトルク制御（図６のＳ５）のフローチャートが示されている。ステップＳ７１において、ＥＣＵ２４は、回転数センサ５０２からモータ回転数Ｎｍを読み込む。ステップＳ７２において、ＥＣＵ２４は、開度センサ５００からアクセルペダル５０４の開度θｐを読み込む。
【０１５０】
ステップＳ７３において、ＥＣＵ２４は、モータ回転数Ｎｍと開度θに基づいてモータ１４の仮目標トルクＴｔｇｔ＿ｐ［Ｎ・ｍ］を算出する。具体的には、図示しない記憶手段に回転数Ｎｍと開度θと仮目標トルクＴｔｇｔ＿ｐを関連付けたマップを記憶しておき、当該マップと、回転数Ｎｍ及び開度θとに基づいて仮目標トルクＴｔｇｔ＿ｐを算出する。
【０１５１】
ステップＳ７４において、ＥＣＵ２４は、ＦＣシステム１２からモータ１４に供給可能な電力の限界値（限界供給電力Ｐｓ＿ｌｉｍ）［Ｗ］に等しいモータ１４の限界出力（モータ限界出力Ｐｍ＿ｌｉｍ）［Ｗ］を算出する。具体的には、限界供給電力Ｐｓ＿ｌｉｍ及びモータ限界出力Ｐｍ＿ｌｉｍは、ＦＣスタック２００からのＦＣ電力Ｐｆｃとバッテリ２０から供給可能な電力の限界値（限界出力Ｐｂａｔ＿ｌｉｍ）［Ｗ］との和から補機の消費電力Ｐａを引いたものである（Ｐｍ＿ｌｉｍ＝Ｐｓ＿ｌｉｍ←Ｐｆｃ＋Ｐｂａｔ＿ｌｉｍ−Ｐａ）。
【０１５２】
ステップＳ７５において、ＥＣＵ２４は、モータ１４のトルク制限値Ｔｌｉｍ［Ｎ・ｍ］を算出する。具体的には、モータ限界出力Ｐｍ＿ｌｉｍを車速Ｖで除したものをトルク制限値Ｔｌｉｍとする（Ｔｌｉｍ←Ｐｍ＿ｌｉｍ／Ｖ）。
【０１５３】
一方、ステップＳ７４において、ＥＣＵ２４は、モータ１４が回生中であると判定した場合には、限界供給回生電力Ｐｓ＿ｒｅｇｌｉｍを算出する。限界供給回生電力Ｐｓ＿ｒｅｇｌｉｍは、バッテリ２０に充電可能な電力の限界値（限界充電Ｐｂａｔ＿ｃｈｇｌｉｍ）とＦＣスタック２００からのＦＣ電力Ｐｆｃとの和から補機の消費電力Ｐａを引いたものである（Ｐｓ＿ｒｅｇｌｉｍ＝Ｐｂａｔ＿ｃｈｇｌｉｍ＋Ｐｆｃ−Ｐａ）。回生中である場合、ステップＳ７５において、ＥＣＵ２４は、モータ１４の回生トルク制限値Ｔｒｅｇｌｉｍ［Ｎ・ｍ］を算出する。具体的には、限界供給回生電力Ｐｓ＿ｒｅｇｌｉｍを車速Ｖｓで除したものをトルク制限値Ｔｌｉｍとする（Ｔｌｉｍ←Ｐｓ＿ｒｅｇｌｉｍ／Ｖｓ）。
【０１５４】
ステップＳ７６において、ＥＣＵ２４は、目標トルクＴｔｇｔ［Ｎ・ｍ］を算出する。具体的には、ＥＣＵ２４は、仮目標トルクＴｔｇｔ＿ｐに対してトルク制限値Ｔｌｉｍによる制限を加えたものを目標トルクＴｔｇｔとする。例えば、仮目標トルクＴｔｇｔ＿ｐがトルク制限値Ｔｌｉｍ以下である場合（Ｔｔｇｔ＿ｐ≦Ｔｌｉｍ）、仮目標トルクＴｔｇｔ＿ｐをそのまま目標トルクＴｔｇｔとする（Ｔｔｇｔ←Ｔｔｇｔ＿ｐ）。一方、仮目標トルクＴｔｇｔ＿ｐがトルク制限値Ｔｌｉｍを超える場合（Ｔｔｇｔ＿ｐ＞Ｔｌｉｍ）、トルク制限値Ｔｌｉｍを目標トルクＴｔｇｔとする（Ｔｔｇｔ←Ｔｌｉｍ）。
【０１５５】
そして、算出した目標トルクＴｔｇｔを用いてモータ１４を制御する。
【０１５６】
３．各種制御の例
図２４には、本実施形態に係る各種制御と比較例に係る各種制御を用いた場合のタイムチャートの例が示されている。図２４の「ＦＣ電圧Ｖｆｃ」及び「電圧固定・電流可変制御」において実線で示されるものが本実施形態に係るものであり、一点鎖線で示されるものが比較例に係るものである。また、図２４の「ＦＣ電力Ｐｆｃ」は、本実施形態に係るものである。一点鎖線で示される比較例は、低負荷時に第５モードを用い、第３モード及び第４モードは用いない。
【０１５７】
図２４では、常に、システム負荷Ｐｓｙｓが低負荷である（図１２のＳ２３：ＮＯ）。このため、比較例では、常に、第５モードが選択される。
【０１５８】
時点ｔ１までは、システム負荷Ｐｓｙｓが閾値Ｐｓ１未満であるため、本実施形態においても、第５モードが選択される。また、時点ｔ１から時点ｔ３までは、モータ回転数Ｎｍが閾値Ｎｍｓ１以上となるため、本実施形態においても、第５モードが選択される。なお、時点ｔ２では、手動によりエアコンディショナ３００がオンにされる。
【０１５９】
時点ｔ３では、要求負荷としてのシステム負荷Ｐｓｙｓが閾値Ｐｓ１を上回り且つモータ回転数Ｎｍが閾値Ｎｍｓ１を下回るため、ＥＣＵ２４は、ＦＣ車両１０がストール状態にあると判定する（図２０のＳ５１：ＹＥＳ）。そこで、ＥＣＵ２４は、ＦＣ電圧Ｖｆｃをストール時電圧Ｖｓ１に調整すると共に、電圧固定・電流可変制御（第３モード又は第４モード）を実行する。
【０１６０】
また、ＦＣ車両１０がストール状態にあるため、ウォータポンプ２４０の消費電力（ＷＰ消費電力）、低電圧系補機（ラジエータファン２４４、低電圧バッテリ３０４、アクセサリ３０６及びＥＣＵ２４）の消費電力（１２Ｖ系消費電力）及びエアコンディショナ３００の消費電力（ＡＣ消費電力）並びにシステム負荷Ｐｓｙｓは、徐々に増加していく。すなわち、車両１０のストール時には、車両１０が停止しているため、各車載機器周囲のエアの流れが小さく、エアがこもり易い。こもったエアは、各車載機器からの廃熱により熱せられ、この熱せられたエアによりシステム冷却系デバイス（例えば、ウォータポンプ２４０、エアコンディショナ３００）のラジエータ（例えば、ラジエータ２４２）を冷却することとなる。この場合、冷却効率が悪化し、消費電力が増大してしまう。ラジエータファン２４４についても同様のことがいえる。
【０１６１】
ここで、比較例では、第５モードを選択するため、ＦＣ電力Ｐｆｃは、システム負荷Ｐｓｙｓを十分にまかなうことができなくなるが、本実施形態では、第３モード又は第４モードを選択するため、ＦＣ電力Ｐｆｃが、システム負荷Ｐｓｙｓを十分にまかなうことが可能となる。但し、第３モードが選択された場合、バッテリ２０の余剰電力を積極的に利用する。
【０１６２】
４．本実施形態の効果
以上説明したように、本実施形態によれば、車両１０のストール時にＦＣ電圧Ｖｆｃをストール時電圧Ｖｓ１に設定するため、インバータ１６に対して大きな電圧がかかることを防ぐことが可能となると共に、ＦＣ２００の劣化を防止することができる。
【０１６３】
また、ストール時におけるＦＣ電力Ｐｆｃは、モータ１４及びエアポンプ２２０の負荷分に加え、ウォータポンプ２４０、ラジエータファン２４４及びエアコンディショナ３００等のシステム冷却系デバイス（冷却系補機）の負荷分に追従する。このため、ストール時においてシステム冷却系デバイスの要求電力が増加した場合であっても、システム冷却系デバイスを十分に作動させ、システム冷却系デバイスによる冷却対象を良好に冷却することが可能となる。加えて、第４モードでは、ＦＣ電力Ｐｆｃによりモータ１４、エアポンプ２２０及びシステム冷却系デバイスの要求電力をまかなうことでバッテリ２０の充放電を抑制することが可能になるため、ＦＣ２００及びバッテリ２０を合わせた発電効率が向上すると共に、バッテリ２０の過放電を回避することが可能となる。
【０１６４】
本実施形態において、車両１０がストール状態であるときにバッテリ２０のＳＯＣが閾値ＴＨＳＯＣ１以上である場合、ＦＣ２００の出力を低下させ、ＦＣ電力Ｐｆｃ及びバッテリ電力Ｐｂａｔを用いる。これにより、バッテリ２０に余剰電力が存在する場合には、当該余剰電力を用いることが可能となるため、ＦＣ２００とバッテリ２０を合わせた発電効率を向上することが可能となる。
【０１６５】
本実施形態において、ＥＣＵ２４は、車両１０がストール状態である場合に、エアポンプ回転数Ｎａｐを一定としつつ、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔに応じて循環弁２６６を制御して、エアオフガスの還流量を調整して電圧固定・電流可変制御を行う。
【０１６６】
本実施形態によれば、車両１０がストール状態である場合に、エアポンプ回転数Ｎａｐを一定とする。このため、ストール状態においてバッテリＳＯＣが設定上限値に到達したことに伴ってエアポンプ２２０を停止することにより、エアポンプ２２０の出力音が不意に変化することなどがない。従って、ストール状態におけるエアポンプ２２０の出力音について搭乗者に違和感を与えることなく、バッテリＳＯＣを適切に保つことが可能となる。
【０１６７】
また、単にエアポンプ回転数Ｎａｐを一定とするだけでなく、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔに応じて循環弁２２６を制御して、エアオフガスの還流量を調整する。エアオフガスは酸素濃度Ｃｏが低いため、エアオフガスの還流量を多くすると、ＦＣ２００内部で生成される水分が少なくなり、ＦＣ２００内部が乾燥状態になる。ＦＣ２００内部が乾燥状態になるとＦＣ２００の劣化が促進されるおそれがある。その一方、エアオフガスは、水分を生成するＦＣ２００の内部を通過したものであるため、相対的に水分を多く含んでいる。このため、エアオフガスの還流量を調整することにより、ＦＣ２００の電解質膜を良好に加湿することが可能となり、ＦＣ２００の劣化を抑制することができる。
【０１６８】
さらに、上記のような効果を得つつ、ストール状態に応じてＦＣ電流Ｉｆｃを小さくすることにより、バッテリＳＯＣを管理すること（例えば、ＳＯＣの設定上限値を超えないように制御することや不要な充電を避けること）が可能となる。
【０１６９】
５．変形例
なお、この発明は、上記実施形態に限らず、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。例えば、以下の構成を採用することができる。
【０１７０】
［５−１．搭載対象］
上記実施形態では、ＦＣシステム１２をＦＣ車両１０に搭載したが、これに限らず、車両１０のストール状態又はモータ１４のロック状態（モータ１４に電力が供給されているにもかかわらず、モータ回転数Ｎｍがゼロ又はその近傍値にある状態）が発生し得る別の対象に搭載してもよい。例えば、ＦＣシステム１２を船舶等の移動体又はロボットアーム、クレーン若しくはバランサ等の可動機構に用いることもできる。。
【０１７１】
［５−２．駆動系］
上記実施形態では、モータ１４を３相交流モータとし、インバータ１６を３相ブリッジ型としたが、車両１０のストール状態又はモータ１４のロック状態が発生し得るものであれば、駆動系の構成は、これに限らない。例えば、モータ１４を直流モータとすることも可能である。
【０１７２】
［５−３．ＦＣシステム１２の構成］
上記実施形態では、ＦＣ２００と高電圧バッテリ２０を並列に配置し、バッテリ２０の手前にＤＣ／ＤＣコンバータ２２を配置する構成としたが、これに限らない。例えば、図２５に示すように、ＦＣ２００とバッテリ２０を並列に配置し、昇圧式、降圧式又は昇降圧式のＤＣ／ＤＣコンバータ２２をＦＣ２００の手前に配置する構成であってもよい。或いは、図２６に示すように、ＦＣ２００とバッテリ２０を並列に配置し、ＦＣ２００の手前に昇圧式、降圧式又は昇降圧式のＤＣ／ＤＣコンバータ２２ａを、バッテリ２０の手前にＤＣ／ＤＣコンバータ２２を配置する構成であってもよい。或いは、図２７に示すように、ＦＣ２００とバッテリ２０を直列に配置し、バッテリ２０とモータ１４の間にＤＣ／ＤＣコンバータ２２を配置する構成であってもよい。
【０１７３】
［５−４．ストイキ比］
上記実施形態では、ストイキ比を調整する手段又は方法として、目標酸素濃度Ｃｏｔｇｔを調整するものを用いたが、これに限らず、目標水素濃度を調整することも可能である。また、目標濃度の代わりに、目標流量又は目標濃度と目標流量の両方を用いることもできる。
【０１７４】
上記実施形態では、酸素を含む空気を供給するエアポンプ２２０を備える構成を例示したが、これに代えて又は加えて、水素を供給する水素ポンプを備える構成としてもよい。
【０１７５】
上記実施形態では、カソードオフガスを新規空気に合流させる合流流路（配管２２６ａ、２２６ｂ）と、循環弁２２６とを備える構成を例示したが、これに代えて又は加えて、アノード側も同様に構成してもよい。例えば、配管２０８ｂに循環弁を設け、この循環弁により、新規水素に合流するアノードオフガスの流量を制御してもよい。
【０１７６】
［５−５．電力供給モード］
上記実施形態では、電力供給モードとして、第１〜第５モードを用いたが、ストール時の電力供給モード、すなわち、第３モード又は第４のモードのいずれか一方のみを用いるものであれば、その他の電力供給モードは用いなくてもよい。
【０１７７】
第３モード及び第４モードでは、酸素濃度Ｃｏを変化させるために循環弁開度θｃを制御したが、ＦＣ電圧Ｖｆｃを固定した状態でＦＣ電流Ｉｆｃ（ＦＣ電力Ｐｆｃ）を可変とすることができれば、これに限らない。例えば、エアポンプ回転数Ｎａｐを可変としてもよい。エアポンプ回転数Ｎａｐをシステム負荷Ｐｓｙｓに対して追従させることで、ストール時に水を良好に排出でき、ＦＣ２００の発電安定を良好に保つことが可能となる。
【符号の説明】
【０１７８】
１０…燃料電池車両 １２…燃料電池システム
１４…モータ（負荷） １６…インバータ（負荷）
２０…高電圧バッテリ（蓄電装置）
２２…ＤＣ／ＤＣコンバータ（電圧調整手段）
２４…ＥＣＵ（制御手段） ３０…負荷
２００…燃料電池
２２０…エアポンプ（ガス供給手段、負荷）
２２０ａ、２２０ｂ、２２２ａ…配管（エア供給配管）
２２２ｂ、２２４ａ、２２４ｂ…配管（エア排出配管）
２２６…循環弁（調整装置）
２２６ａ、２２６ｂ…配管（エア還流配管）
２４０…ウォータポンプ（負荷、システム冷却系デバイス）
２４４…ラジエータファン（負荷、システム冷却系デバイス）
３００…エアコンディショナ（負荷、システム冷却系デバイス）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒を有し、前記触媒で酸素又は水素を反応させることで発電する燃料電池と、
前記酸素及び前記水素の少なくとも一方を前記燃料電池に供給するガス供給手段と、
前記燃料電池の出力電圧を調整する電圧調整手段と、
前記燃料電池の出力電力により駆動される負荷と、
前記燃料電池から前記負荷へ供給される出力電力の余剰分を蓄電し、不足分を前記負荷へ供給する蓄電装置と
を備える燃料電池車両であって、
さらに、前記負荷の要求出力を検出すると共に、前記燃料電池、前記ガス供給手段及び前記電圧調整手段を制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記燃料電池車両がストール状態であると判定すると、前記電圧調整手段を制御して前記燃料電池の出力電圧を酸化還元進行電圧範囲を下回る電圧に固定した状態で、システム冷却系デバイスの負荷量を含む負荷要求電力に追従するように前記酸素又は前記水素の濃度を変化させて前記燃料電池の出力を調整する電圧固定・出力可変制御を実行する
ことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池車両において、
前記燃料電池車両がストール状態であるときに前記蓄電装置の残容量がストール時の目標値を超える場合、前記燃料電池の出力を低下させ、前記燃料電池及び前記蓄電装置の出力電力を用いる
ことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項３】
請求項１又は２記載の燃料電池車両において、
前記ガス供給手段は、
エア供給配管を介して前記燃料電池にエアを供給するエアポンプと、
エア排出配管から分岐して前記エアポンプの上流側で前記エア供給配管に連通し、前記燃料電池から排出されたエアオフガスを前記エア供給配管に還流させるエア還流配管と、
前記エア還流配管における前記エアオフガスの還流量を調整する調整装置と
を備え、
前記制御手段は、前記燃料電池車両がストール状態である場合に、前記エアポンプの駆動量を一定としつつ、前記調整装置を制御して前記エアオフガスの還流量を調整して前記電圧固定・出力可変制御を行う
ことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項４】
走行モータと、
インバータを介して前記走行モータに電力を供給する燃料電池と、
前記燃料電池に反応ガスを供給する反応ガス供給装置と、
前記燃料電池から前記走行モータへ供給される出力電力の余剰分を蓄電し、不足分を前記走行モータへ供給する蓄電装置と、
前記蓄電装置の出力電圧を変圧して前記燃料電池の出力電圧を変化させる電圧変換装置と、
前記反応ガス供給装置及び前記電圧変換装置を用いて前記燃料電池及び前記蓄電装置の出力を制御する制御装置と、
前記燃料電池及び前記蓄電装置の少なくとも一方の出力電力により駆動される冷却系補機と
を備える燃料電池車両であって、
前記制御装置は、前記燃料電池車両がストール状態であると判定すると、前記電圧変換装置を制御して前記燃料電池の出力電圧を酸化還元進行電圧範囲及び前記インバータの耐圧限界を下回る電圧に固定した状態で、前記走行モータ、前記反応ガス供給装置及び前記冷却系補機の要求電力を含む全体要求電力に追従するように前記反応ガスの濃度を変化させて前記燃料電池の出力を調整する電圧固定・出力可変制御を実行する
ことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項１】
触媒を有し、前記触媒で酸素又は水素を反応させることで発電する燃料電池と、
前記酸素及び前記水素の少なくとも一方を前記燃料電池に供給するガス供給手段と、
前記燃料電池の出力電圧を調整する電圧調整手段と、
前記燃料電池の出力電力により駆動される負荷と、
前記燃料電池から前記負荷へ供給される出力電力の余剰分を蓄電し、不足分を前記負荷へ供給する蓄電装置と
を備える燃料電池車両であって、
さらに、前記負荷の要求出力を検出すると共に、前記燃料電池、前記ガス供給手段及び前記電圧調整手段を制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記燃料電池車両がストール状態であると判定すると、前記電圧調整手段を制御して前記燃料電池の出力電圧を酸化還元進行電圧範囲を下回る電圧に固定した状態で、システム冷却系デバイスの負荷量を含む負荷要求電力に追従するように前記酸素又は前記水素の濃度を変化させて前記燃料電池の出力を調整する電圧固定・出力可変制御を実行する
ことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池車両において、
前記燃料電池車両がストール状態であるときに前記蓄電装置の残容量がストール時の目標値を超える場合、前記燃料電池の出力を低下させ、前記燃料電池及び前記蓄電装置の出力電力を用いる
ことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項３】
請求項１又は２記載の燃料電池車両において、
前記ガス供給手段は、
エア供給配管を介して前記燃料電池にエアを供給するエアポンプと、
エア排出配管から分岐して前記エアポンプの上流側で前記エア供給配管に連通し、前記燃料電池から排出されたエアオフガスを前記エア供給配管に還流させるエア還流配管と、
前記エア還流配管における前記エアオフガスの還流量を調整する調整装置と
を備え、
前記制御手段は、前記燃料電池車両がストール状態である場合に、前記エアポンプの駆動量を一定としつつ、前記調整装置を制御して前記エアオフガスの還流量を調整して前記電圧固定・出力可変制御を行う
ことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項４】
走行モータと、
インバータを介して前記走行モータに電力を供給する燃料電池と、
前記燃料電池に反応ガスを供給する反応ガス供給装置と、
前記燃料電池から前記走行モータへ供給される出力電力の余剰分を蓄電し、不足分を前記走行モータへ供給する蓄電装置と、
前記蓄電装置の出力電圧を変圧して前記燃料電池の出力電圧を変化させる電圧変換装置と、
前記反応ガス供給装置及び前記電圧変換装置を用いて前記燃料電池及び前記蓄電装置の出力を制御する制御装置と、
前記燃料電池及び前記蓄電装置の少なくとも一方の出力電力により駆動される冷却系補機と
を備える燃料電池車両であって、
前記制御装置は、前記燃料電池車両がストール状態であると判定すると、前記電圧変換装置を制御して前記燃料電池の出力電圧を酸化還元進行電圧範囲及び前記インバータの耐圧限界を下回る電圧に固定した状態で、前記走行モータ、前記反応ガス供給装置及び前記冷却系補機の要求電力を含む全体要求電力に追従するように前記反応ガスの濃度を変化させて前記燃料電池の出力を調整する電圧固定・出力可変制御を実行する
ことを特徴とする燃料電池車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２０１３−６２９２０（Ｐ２０１３−６２９２０Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９８９６７（Ｐ２０１１−１９８９６７）
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【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２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【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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