JP2006333602A - 燃料電池自動車及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料電池の停止再始動を行う燃料電池自動車及びその制御方法において、発電運転停止中の燃料電池を再始動したあとの車両の動力性能が低下するのを抑制する。
【解決手段】 燃料電池自動車は、所定の停止条件が成立したときには燃料電池スタックの発電運転を停止し、燃料電池スタックの発電運転停止中にシステム要求パワーが閾値Ｐｒｅｆを超えたことを含む再始動条件が成立したときには燃料電池スタックの発電運転を再始動する。ここで、バッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘが基準値よりも低いときにはバッテリのパワーアシストが弱まるが、閾値Ｐｒｅｆを通常時の値Ｐｒｅｆ０よりも低い値Ｐｒｅｆ１に変更するため、発電運転停止中の燃料電池スタックが通常時よりも早期に再始動し、通常時よりも早期に燃料電池スタックからモータ等へ電力が供給されるようになる。従って、燃料電池スタックを再始動した後の車両動力性能が低下するのを抑制できる。
【選択図】 図９

Description

本発明は、燃料電池自動車及びその制御方法に関する。

従来より、燃料電池を搭載した燃料電池自動車が知られている。この種の燃料電池自動車としては、車輪を回転駆動するモータと、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応により発生した電気エネルギをモータに供給可能な燃料電池と、充電された電気エネルギを放電してモータに供給可能な蓄電手段とを備えたものが知られている。例えば、特許文献１には、駆動用モータと燃料電池と蓄電手段としてのキャパシタとを搭載し、アイドル停止が可能か否かを要求電力が所定値以下か否かなどにより判定し、アイドル停止が可能なときには燃料電池に酸化ガスとしてのエアを供給するコンプレッサを停止し燃料電池の発電運転を停止すると共に駆動用モータ等への電力供給をキャパシタにより行い、アイドル停止が可能でないときには要求電力を燃料電池が出力するよう制御する燃料電池自動車が開示されている。この特許文献１では、アイドル停止中に要求電力が所定値を超えるなどによりアイドル停止が可能でないと判定されたときには、発電運転停止中の燃料電池を再始動させることになる。
特開２００４−５６８６８

しかしながら、特許文献１では、発電運転停止中の燃料電池を再始動させるためには、要求電力が所定値を超えるなどの条件が成立することが必要となっているものの、このときの所定値は常に一定であるため、例えば燃料電池の発電性能が劣化しているときやキャパシタの充電量が不足しているときには運転者の要求する動力を出力するまでに長時間を要する等といった動力性能の低下現象が生じることがある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、燃料電池の停止再始動を行う燃料電池自動車及びその制御方法において、発電運転停止中の燃料電池を再始動したあとの車両の動力性能が低下するのを抑制することを目的とする。

本発明は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の燃料電池自動車は、
車両に搭載される電気エネルギ消費装置と、
燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応により発生した電気エネルギを前記電気エネルギ消費装置に供給可能な燃料電池と、
充電された電気エネルギを放電して前記電気エネルギ消費装置に供給可能な蓄電手段と、
走行状態に基づいて前記燃料電池及び前記蓄電手段のいずれか一方又は両方の電気エネルギを前記電気エネルギ消費装置に供給する電気エネルギ供給制御手段と、
所定の停止条件が成立したときには前記燃料電池の発電運転を停止し、該燃料電池の発電運転停止中に車両に要求される電気エネルギが予め定めた閾値を超えたことを含む所定の再始動条件が成立したときには前記燃料電池の発電運転を再始動する停止再始動制御手段と、
前記燃料電池及び前記蓄電手段の少なくとも一方に関連するパラメータに基づいて前記閾値を変更する閾値変更手段と、
を備えたものである。

この燃料電池自動車では、走行状態に基づいて燃料電池及び蓄電手段のいずれか一方又は両方の電気エネルギを電気エネルギ消費装置に供給することにより、電気エネルギ消費装置が電気エネルギを消費する。また、所定の停止条件が成立したときには燃料電池の発電運転を停止し、燃料電池の発電運転停止中に車両に要求される電気エネルギが予め定めた閾値を超えたことを含む所定の再始動条件が成立したときには燃料電池の発電運転を再始動する。ここで、再始動条件に含まれる閾値は、燃料電池及び蓄電手段の少なくとも一方に関連するパラメータに基づいて変更される。このため、例えば、燃料電池の状態が良好でない場合や蓄電手段の状態が良好でない場合には、閾値を下げて発電運転停止中の燃料電池を早期に再始動させることにより、燃料電池から電気エネルギ消費装置へ早期に電気エネルギを供給することが可能となる。したがって、発電運転停止中の燃料電池を再始動したあとの車両の動力性能が低下するのを抑制することができる。

ここで、「電気エネルギ消費装置」は、電気エネルギを消費するものであれば特に限定されるものではないが、例えば車輪を駆動するモータ、燃料電池の補機類（エアコンプレッサや水素循環ポンプ等）、電動ステアリング、電動ブレーキ、エアコンディショナなどのうちの１つ又は２つ以上が挙げられる。

本発明の燃料電池自動車において、前記閾値変更手段は、前記蓄電手段の放電可能な電気エネルギに基づいて前記閾値を変更してもよい。ここで、前記閾値変更手段は、前記蓄電手段の放電可能な電気エネルギが通常時よりも低いときには前記閾値を通常時よりも低い値に変更してもよい。こうすれば、蓄電手段の放電可能な電気エネルギが通常時よりも低いときには、発電運転停止中の燃料電池が再始動して電気エネルギ消費装置へ電気エネルギを供給し始める時期が通常時よりも早くなるため、不足する電気エネルギを燃料電池が早期に補充するから、動力性能の低下を抑制することができる。なお、閾値の変更は、蓄電手段の放電可能な電気エネルギに対して段階的に変更してもよいし、連続的に変更してもよい。

本発明の燃料電池自動車において、前記閾値変更手段は、前記燃料電池の電流−電圧特性に基づいて前記閾値を変更してもよい。ここで、前記閾値変更手段は、前記燃料電池の電流−電圧特性が通常時よりも劣化しているときには前記閾値を通常時よりも低い値に変更してもよい。こうすれば、燃料電池の電流−電圧特性が通常時よりも劣化しているときには、発電運転停止中の燃料電池が再始動して電気エネルギ消費装置へ電気エネルギを供給し始める時期が通常時よりも早くなるため、燃料電池の劣化した電流−電圧特性を燃料電池自身で補うことができるから、動力性能の低下を抑制することができる。なお、燃料電池の電流と電圧との積が発電電力であるから、燃料電池の電流−電圧特性は燃料電池の発電能力の指標といえる。また、燃料電池の電流−電圧特性は、発電運転を停止する直前の燃料電池の電流値、電圧値を用いて求めるようにしてもよい。なお、閾値の変更は、燃料電池の電流−電圧特性に対して段階的に変更してもよいし、連続的に変更してもよい。

本発明の燃料電池自動車は、前記蓄電手段と前記電気エネルギ消費装置との間に介在し前記燃料電池の動作点を調整する電圧調整手段と、前記電圧調整手段を通過可能な電気エネルギを該電圧調整手段の状態に基づいて設定する通過エネルギ設定手段と、を備え、前記閾値変更手段は、前記通過エネルギ設定手段によって設定された電気エネルギに基づいて前記閾値を変更してもよい。なお、電圧調整手段を通過可能な電気エネルギは、蓄電手段から電気エネルギ消費装置へ供給される電気エネルギとみることができる。ここで、前記閾値変更手段は、前記電圧調整手段を通過可能な電気エネルギが通常時よりも制限されているときには前記閾値を通常時よりも低い値に変更してもよい。こうすれば、電圧調整手段を通過可能な電気エネルギが通常時よりも低いときには、発電運転停止中の燃料電池が再始動して電気エネルギ消費装置へ電気エネルギを供給し始める時期が通常時よりも早くなるため、不足する電気エネルギを燃料電池が早期に補充するから、動力性能の低下を抑制することができる。なお、閾値の変更は、電圧調整手段を通過可能な電気エネルギに対して段階的に変更してもよいし、連続的に変更してもよい。

本発明の燃料電池自動車は、外気を吸入し該外気を前記酸化ガスとして前記燃料電池へ供給する酸化ガス供給手段を備え、前記閾値変更手段は、前記外気の圧力に基づいて前記閾値を変更してもよい。外気の圧力が低いときと高いときとでは、酸化ガス供給手段の吸入動作が同じであっても実質的な酸化ガス供給量は外気圧の圧力が低いときの方が高いときに比べて少ないから、外気の圧力に基づいて発電運転停止中の燃料電池が再始動する時期（ひいては燃料電池から電気エネルギ消費装置へ電気エネルギを供給し始める時期）を変更することに意味がある。ここで、前記閾値変更手段は、前記外気の圧力が通常時よりも低いときには前記閾値を通常時よりも低い値に変更してもよい。こうすれば、外気の圧力が低く実質的な外気吸入量が少ないときには、発電運転停止中の燃料電池が再始動して電気エネルギ消費装置へ電気エネルギを供給し始める時期が通常時よりも早くなるため、酸化ガス供給量の低下に伴って不足する電気エネルギを燃料電池が早期に補充するから、動力性能の低下を抑制することができる。なお、閾値の変更は、外気の圧力に対して段階的に変更してもよいし、連続的に変更してもよい。

本発明の燃料電池自動車の制御方法は、
車輪を回転駆動する電気エネルギ消費装置と、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応により発生した電気エネルギを前記電気エネルギ消費装置に供給可能な燃料電池と、充電された電気エネルギを放電して前記電気エネルギ消費装置に供給可能な蓄電手段とを備えた燃料電池自動車の制御方法であって、
走行時には走行状態に基づいて前記燃料電池及び前記蓄電手段のいずれか一方又は両方の電気エネルギを前記電気エネルギ消費装置に供給し、所定の燃料電池停止条件が成立したときには前記燃料電池の発電運転を停止し、該燃料電池の発電運転停止中に車両に要求される電気エネルギが予め定めた閾値を超えたことを含む所定の燃料電池再始動条件が成立したときには前記燃料電池の発電運転を再始動し、該再始動前に前記閾値を前記燃料電池及び前記蓄電手段の少なくとも一方に関連するパラメータに基づいて変更するものである。

この燃料電池自動車の制御方法では、再始動条件に含まれる閾値は、燃料電池及び蓄電手段の少なくとも一方に関連するパラメータに基づいて変更される。このため、例えば、燃料電池の状態が良好でない場合や蓄電手段の状態が良好でない場合には、閾値を下げて発電運転停止中の燃料電池を早期に再始動させることにより、燃料電池から電気エネルギ消費装置へ早期に電気エネルギを供給することが可能となる。したがって、発電運転停止中の燃料電池を再始動したあとの車両の動力性能が低下するのを抑制することができる。なお、この燃料電池自動車の制御方法に、上述したいずれかの燃料電池自動車が備える各種の手段の機能を実現するようなステップを追加してもよい。

次に、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づいて以下に説明する。図１は、本発明の一例を表す燃料電池自動車１０の構成の概略を示す構成図、図２は燃料電池４０の構成の概略を示す断面図、図３はＤＣ／ＤＣコンバータ５６の概略を示す回路図である。

燃料電池自動車１０は、燃料ガスとしての水素と酸化ガスとしてのエア中の酸素との電気化学反応により発電する燃料電池４０が複数積層された燃料電池スタック３０と、この燃料電池スタック３０とインバータ５４を介して接続されたモータ５２と、インバータ５４と燃料電池スタック３０とを接続する電力ライン５３にＤＣ／ＤＣコンバータ５６を介して接続されたバッテリ５８と、システム全体をコントロールする電子制御ユニット７０とを備えている。なお、駆動軸６４は、ディファレンシャルギヤ６２を介して駆動輪６３，６３に接続されており、モータ５２から出力された動力は駆動軸６４を経て最終的には駆動輪６３，６３に出力されるようになっている。

燃料電池スタック３０は、固体高分子型の燃料電池４０を複数（例えば数百個）積層したものである。図２に示すように、燃料電池４０は、フッ素系樹脂などの高分子材料により形成されたプロトン伝導性の膜体である固体電解質膜４２と、白金又は白金と他の金属からなる合金の触媒が練り込められたカーボンクロスにより形成され触媒が練り込められた面で固体電解質膜４２を挟持してサンドイッチ構造を構成するガス拡散電極としてのアノード４３及びカソード４４と、このサンドイッチ構造を両側から挟みつつアノード４３との間に燃料ガス流路４６を形成し、カソード４４との間に酸化ガス流路４７を形成すると共に、隣接する燃料電池４０との隔壁をなす２つのセパレータ４５とにより構成されている。そして、燃料ガス流路４６を通過する燃料ガスとしての水素は、アノード４３でガス拡散され触媒によってプロトンと電子に分かれる。このうちプロトンは湿潤状態の固体電解質膜４２を伝導してカソード４４に移動し、電子は外部回路を通ってカソード４４に移動する。また、酸化ガス流路４７を通過する酸化ガスとしてのエアに含まれる酸素は、カソード４４でガス拡散され触媒上でプロトンと電子とエア中の酸素とが反応して水が生成する。以上の電気化学反応により各燃料電池４０には起電力が生じ電気エネルギが発生する。また、燃料電池スタック３０には、電流計３１と電圧計３３とが取り付けられ、電流計３１は燃料電池スタック３０から出力される電流を検出し、電圧計３３は燃料電池スタック３０から出力される電圧を検出するようになっている。

燃料電池スタック３０には、水素を供給する水素ボンベ１２と、外気を吸入して圧送するエアコンプレッサ２２が取り付けられている。水素ボンベ１２は、数十ＭＰａの高圧水素を蓄えており、レギュレータ１４により圧力調整された水素を燃料電池スタック３０へ供給するものである。燃料電池スタック３０へ供給された水素は、各燃料電池４０の燃料ガス流路４６（図２参照）を通過したあと燃料ガス排出管３２へと導出される。この燃料ガス排出管３２には、燃料電池スタック３０内の水素濃度を高めるために用いられるアノードパージ弁１８が取り付けられている。図２に示す燃料ガス流路４６内の水素濃度は酸化ガス流路４７内のエア中の窒素がアノード４３側に流入することにより低下するため、所定のインターバルごとに所定の開放時間だけアノードパージ弁１８を開いて燃料ガス流路４６内の窒素を追い出すようにしている。また、水素循環ポンプ２０は、燃料ガス排出管３２のうち燃料電池スタック３０とアノードパージ弁１８との間から燃料電池スタック３０とレギュレータ１４との間へ燃料ガス排出管３２内の水素含有ガスを合流させるものであり、その回転数を変動させることで水素供給量を調整することができる。

一方、エアコンプレッサ２２は、図示しないエアクリーナを介して大気中から吸入したエアを燃料電池スタック３０へ圧送するものであり、その回転数を変動させることで酸素供給量を調整することができる。このエアコンプレッサ２２と燃料電池スタック３０との間には加湿器２４が設けられ、この加湿器２４はエアコンプレッサ２２によって圧送されたエアを加湿して燃料電池スタック３０へ供給する。燃料電池スタック３０へ供給されたエアは、各燃料電池４０の酸化ガス流路４７（図２参照）を通過したあと酸化ガス排出管３４から排出される。この酸化ガス排出管３４には、エア調圧弁２６が設けられ、このエア調圧弁２６によって酸化ガス流路４７内の圧力が調整される。なお、燃料電池スタック３０から酸化ガス排出管３４へ排出されるエアは電気化学反応によって生じた水により多湿になっているが、加湿器２４はこの多湿なエアからエアコンプレッサ２２から圧送されるエアへ水蒸気を交換する役割を果たす。

なお、図１における補機類とは、レギュレータ１４、アノードパージ弁１８、水素循環ポンプ２０、エアコンプレッサ２２、加湿器２４、エア調圧弁２６などであり、これらは燃料電池スタック３０又はバッテリ５８から電力の供給を受ける。

モータ５２は、駆動軸６４に接続され、発電機として駆動することができると共に電動機としても駆動することができる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ５４を介してバッテリ５８や燃料電池スタック３０と電力のやり取りを行う。

バッテリ５８は、周知のニッケル水素二次電池として構成されており、ＤＣ／ＤＣコンバータ５６を介して燃料電池スタック３０と並列に接続されている。このバッテリ５８は、車両減速時の回生エネルギや燃料電池スタック３０で発生した電気エネルギを吸収したり、蓄積した電気エネルギを放電して燃料電池スタック３０だけでは不足する電力をモータ５２に供給したりする。後者の動作は、燃料電池スタック３０だけでは不足する電力をモータ５２に供給するものであるから、バッテリ５８による燃料電池スタック３０のアシストと呼んだり単にバッテリアシストとかパワーアシストと呼んだりする。なお、バッテリ５８の代わりにキャパシタを採用してもよい。

ＤＣ／ＤＣコンバータ５６は、図３に示すように、昇圧ＩＰＭ５６ａに収納されたＩＧＢＴ電力系のトランジスタのスイッチングによってリアクトル５６ｃにエネルギを溜めてはき出すことを繰り返すことにより、バッテリ５８の電圧を昇降圧するものである。このＤＣ／ＤＣコンバータ５６は、燃料電池スタック３０の動作点を調整する役割を果たす。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ５６の昇圧ＩＰＭ５６ａやリアクトル５６ｃの温度が過度に上昇したときつまり過熱したときには、電子制御ユニット７０によりＤＣ／ＤＣコンバータ５６を通過する電力が制限される。昇圧ＩＰＭ５６ａの温度及びリアクトル５６ｃの温度は、それぞれＩＰＭ温度センサ５６ｂ及びリアクトル温度センサ５６ｄにより検出されて電子制御ユニット７０へ出力される。

電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心として構成されたワンチップマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭ７４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ７６と、入出力ポート（図示せず）とを備えている。この電子制御ユニット７０には、電流計３１や電圧計３３で検出される燃料電池スタック３０の出力電流Ｉｆｃや出力電圧Ｖｆｃ、図示しない流量計や温度計からの燃料電池スタック３０へ供給される水素及びエアの流量や温度に関する信号、加湿器２４やエアコンプレッサ２２の運転状態に関する信号、モータ５２を制御するために必要な信号（例えばモータ５２の回転数Ｎｍやモータ５２に印加される相電流など）、バッテリ５８を管理するために必要な充放電電流などが入力ポートを介して入力される。また、車速センサ８８からの車速Ｖ，シフトレバー８１の位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，ＤＣ／ＤＣコンバータ５６のＩＰＭ温度センサ５６ｂ及びリアクトル温度センサ５６ｄからのＩＰＭ温度及びリアクトル温度なども入力ポートを介して入力される。一方、電子制御ユニット７０からは、エアコンプレッサ２２への駆動信号、加湿器２４への制御信号、レギュレータ１４やアノードパージ弁１８，エア調圧弁２６への制御信号、インバータ５４への制御信号、ＤＣ／ＤＣコンバータ５６への制御信号などが出力ポートを介して出力される。

次に、こうして構成された実施例の燃料電池自動車１０の動作について説明する。図４は、燃料電池自動車１０の駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

この駆動制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，モータ５２の回転数Ｎｍ，電流計３１からの燃料電池スタック３０の出力電流Ｉｆｃ，電圧計３３からの燃料電池スタック３０の出力電圧Ｖｆｃ，バッテリ５８の充放電電流など制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。なお、ＣＰＵ７２は、バッテリ５８の充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）を計算し、燃料電池スタック３０の出力電流Ｉｆｃ及び出力電圧Ｖｆｃに基づいて現在燃料電池スタック３０から出力されているパワーすなわち現ＦＣ出力パワーＰｆｃを計算する。

続いて、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪６３，６３に連結された駆動軸６４に出力すべき走行要求トルクＴｄｒ＊を設定し、更にこの走行要求トルクＴｄｒ＊に基づいて駆動軸６４に出力すべき走行要求パワーＰｄｒ＊を設定する（ステップＳ１１０）。走行要求トルクＴｄｒ＊は、本実施形態では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと走行要求トルクＴｄｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する走行要求トルクＴｄｒ＊を導出して設定するものとした。図５に走行要求トルク設定用マップの一例を示す。また、走行要求パワーＰｄｒ＊は、設定した走行要求トルクＴｄｒ＊に駆動軸６４の回転数Ｎｄｒを乗じた値として計算した。なお、本実施形態ではモータ５２の回転軸が駆動軸６４と直結されているため駆動軸６４の回転数Ｎｄｒはモータ５２の回転数Ｎｍと一致する。

続いて、燃料電池自動車１０の全体に要求されるシステム要求パワーＰｓｙｓ＊を設定する（ステップＳ１２０）。システム要求パワーＰｓｙｓ＊は、先ほど設定した走行要求パワーＰｄｒ＊と走行以外に燃料電池自動車１０に搭載された電気負荷に要求される負荷要求パワーＰｘ＊との和として算出される。ここで、負荷要求パワーＰｘ＊は、補機類の運転に必要な補機要求パワーやバッテリ５８のＳＯＣが低下しているときに必要な充電要求パワーなどを合算したものである。

続いて、燃料電池スタック３０から出力可能な上限パワーであるＦＣ最大出力パワーＰｆｃｍａｘとバッテリ５８から出力可能な上限のパワーであるバッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘとを算出する（ステップＳ１３０）。ＦＣ最大出力パワーＰｆｃｍａｘは、燃料電池スタック３０の温度や供給燃料圧力などの変動要因により定期的に補正した電力−電流特性（Ｐ−Ｖ特性、図６参照）に基づいて算出される。また、バッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘは、バッテリ５８のＳＯＣに基づいて算出される。本実施形態では、このバッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘを、バッテリ５８から放電可能な電気エネルギとする。

続いて、システム要求パワーＰｓｙｓ＊を燃料電池スタック３０とバッテリ５８とにどのように分配するかを決定するためのパワー分配ルーチンを実行する（ステップＳ１４０）。このパワー分配ルーチンが実行されることにより、燃料電池スタック３０に要求されるＦＣ要求パワーＰｆｃ＊とバッテリ５８に要求される放電要求パワーＰｂ＊とが設定されるが、詳しくは後述する。

続いて、ＦＣ要求パワーＰｆｃ＊が燃料電池スタック３０から出力されるように、燃料電池スタック３０の動作点を算出する（ステップＳ１５０）。図６は燃料電池スタックの特性を示す説明図であり、（ａ）はＰ−Ｉ特性、（ｂ）はＩ−Ｖ特性を示す。燃料電池スタック３０の動作点の算出は、まず図６（ａ）に示すＰ−Ｉ特性からそのＦＣ要求パワーＰｆｃ＊を出力するための目標電流Ｉｆｃ＊を決定し、次に図６（ｂ）に示すＩ−Ｖ特性からその目標電流Ｉｆｃ＊に対応した目標電圧Ｖｆｃ＊を決定する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ５６の出力側の電圧が目標電圧Ｖｆｃ＊となるようにＰＩ制御を行うと共に、燃料電池スタック３０からＦＣ要求パワーＰｆｃ＊が出力されるようにエアコンプレッサ２２の回転数とエア調圧弁２６の開度の制御を行う（ステップＳ１６０）。これにより、燃料電池スタック３０からＦＣ要求パワーＰｆｃ＊に見合ったパワーがインバータ５４へ出力される。なお、ＦＣ要求パワーＰｃ＊がゼロのときには、燃料電池スタック３０の発電運転を停止する。すなわち、エアコンプレッサ２２の回転を停止しエア調圧弁２６を閉鎖することにより燃料電池スタック３０へのエアの供給を停止すると共に、レギュレータ１４やアノードパージ弁１８を閉鎖して燃料電池スタック３０への水素の供給も停止する。

続いて、モータ５２のトルク指令Ｔｍ＊を設定する（ステップＳ１７０）。トルク指令Ｔｍ＊は、燃料電池スタック３０とバッテリ５８とから走行要求パワーＰｄｒ＊をモータ５２に出力できる場合には走行要求パワーＰｄｒ＊に見合ったトルク値に設定され、走行要求パワーＰｄｒ＊をモータ５２に出力できない場合には出力可能な範囲内のトルク値に設定される。そして、設定したトルク指令Ｔｍ＊のトルクがモータ５２から出力されるようにインバータ５４のスイッチング制御を実行し（ステップＳ１８０）、この駆動制御ルーチンを終了する。

次に、ステップＳ１４０のパワー分配ルーチンについて詳説する。図７はパワー分配ルーチンの一例を示すフローチャートである。このパワー分配ルーチンが開始されると、電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、バッテリ最大出力パワーＰｂとＦＣ最大出力パワーＰｍａｘとを超えない範囲内で、システム要求パワーＰｓｙｓ＊を燃料電池スタック３０への要求パワーであるＦＣ要求パワーＰｆｃ＊とバッテリへの要求パワーである放電要求パワーＰｂ＊とに分配する（ステップＳ２００）。本実施形態では、システム要求パワーＰｓｙｓ＊のうち走行要求パワーＰｄｒ＊については燃料電池スタック３０から出力することを基本とし、加速過渡時や高負荷運転時など燃料電池スタック３０の出力パワーだけでは不足する場合にはバッテリ５８からパワーアシストが行われるように分配される。続いて、加速過渡時フラグＦが値１か否かを判定する（ステップＳ２０２）。ここで、加速過渡時フラグＦは、値１のときには加速過渡時の制御中であることを示し、ゼロのときには加速過渡時の制御中でないことを示すフラグである。加速過渡時の制御とは、大きな走行要求パワーＰｄｒ＊が設定されたときにはエアコンプレッサ２２の追従遅れなどにより燃料電池スタック３０から直ちにその走行要求パワーＰｄｒ＊を出力することができないためバッテリ５８からパワーアシストする処理のことをいい、具体的には後述するステップＳ２１６以降の処理をいう。

さて、ステップＳ２０２で加速過渡時フラグＦがゼロのときには、燃料電池スタック３０の発電運転が停止中であるか否かを判定し（ステップＳ２０４）、発電運転中のときには、燃料電池スタック３０の停止条件（ＦＣ停止条件）が成立しているか否かを判定する（ステップＳ２０６）。本実施形態では、ＦＣ停止条件は、システム要求パワーＰｓｙｓ＊が閾値Ｐｒｅｆ以下で、バッテリ５８が単独でシステム要求パワーＰｓｙｓ＊を出力可能である（つまりバッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘがシステム要求パワーＰｓｙｓ＊以上である）ときに成立するものとした。ステップＳ２０６でＦＣ停止条件が成立していないときには、そのままこのパワー分配ルーチンを終了する。つまり、加速過渡時でなく燃料電池スタック３０の発電運転が行われていてＦＣ停止条件が不成立のときには、ステップＳ２００で設定されたＦＣ要求パワーＰｆｃ＊と放電要求パワーＰｂ＊とが採用される。

一方、ステップＳ２０６でＦＣ停止条件が成立しているときには、バッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘに基づいて閾値Ｐｒｅｆを設定する（ステップＳ２０８）。閾値Ｐｒｅｆは、バッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘと閾値Ｐｒｅｆとの関係を予め定めて閾値設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、バッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘが与えられると記憶したマップから対応する閾値Ｐｒｅｆを導出して設定するものとした。図８に閾値設定用マップの一例を示す。すなわち、バッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘがゼロから基準値Ｐｓｔｄまでの範囲にあるときには閾値Ｐｒｅｆを値Ｐｒｅｆ０に設定し、基準値Ｐｓｔｄを超える範囲にあるときには閾値Ｐｒｅｆを値Ｐｒｅｆ１（＜Ｐｒｅｆ０）に設定する。なお、閾値Ｐｒｅｆはシステム起動時には値Ｐｒｅｆ０に設定される。また、基準値Ｐｓｔｄは、バッテリ５８のパワーアシストによる加速が十分でないと感じられる値であり、経験的に求めた値である。このようにして閾値Ｐｒｅｆを設定したあと、ＦＣ要求パワーＰｆｃ＊にゼロを設定すると共に放電要求パワーＰｂ＊にシステム要求パワーＰｓｙｓ＊を設定し（ステップＳ２１０）、このパワー分配ルーチンを終了する。つまり、ＦＣ停止条件が成立したときには、ＦＣ要求パワーＰｆｃ＊はゼロに設定され、放電要求パワーＰｂ＊はシステム要求パワーＰｓｙｓ＊に設定される。

一方、ステップＳ２０４で燃料電池スタック３０の発電運転が停止中だったときには、燃料電池スタック３０の再始動条件（ＦＣ再始動条件）が成立しているか否かを判定する（ステップＳ２１２）。本実施形態では、ＦＣ再始動条件は、システム要求パワーＰｓｙｓ＊が閾値Ｐｒｅｆを超え、バッテリ５８が単独でシステム要求パワーＰｓｙｓ＊を出力できない（つまりバッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘがシステム要求パワーＰｓｙｓ＊未満である）ときに成立するものとした。そして、ステップＳ２１２でＦＣ再始動条件が成立していないときには、ステップＳ２０８，Ｓ２１０の処理を実行してこのパワー分配ルーチンを終了する。つまり、燃料電池スタック３０の発電運転が停止中のときには、ＦＣ要求パワーＰｆｃ＊はゼロに設定され、放電要求パワーＰｂ＊はシステム要求パワーＰｓｙｓ＊に設定される。

一方、ステップＳ２１２でＦＣ再始動条件が成立していたときには、運転者が急加速を要求しているか否かを判定する（ステップＳ２１４）。この判定は、例えばアクセル開度Ａｃｃの時間に対する変化割合（例えば今回のアクセル開度Ａｃｃから前回のアクセル開度Ａｃｃを差し引いた差分ΔＡｃｃ）が所定の変化割合を超えるか否かにより行う。このときの所定の変化割合は、ＦＣ要求パワーＰｆｃ＊を燃料電池スタック３０がそれほど遅れることなく出力することができる上限の値として経験的に設定されている。そして、ステップＳ２１４で急加速でないと判定されたときには、そのままこのパワー分配ルーチンを終了する。つまり、発電運転停止中の燃料電池スタック３０を再始動するときに急加速が要求されていなければ、ステップＳ２００で設定されたＦＣ要求パワーＰｆｃ＊と放電要求パワーＰｂ＊とが採用される。

一方、ステップＳ２１４で運転者が急加速を要求していると判定されたときには、加速過渡時フラグＦに値１をセットし（ステップＳ２１６）、バッテリ５８のパワーアシストを解除するためのレート処理（後述のステップＳ２２８）を実行している最中か否かを判定する（ステップＳ２１８）。いま、ステップＳ２１４で急加速であると判定された直後を考えると、レート処理を実行していないから、ステップＳ２１８で否定的な判定がなされ、ＦＣ要求パワーＰｆｃ＊をステップＳ２００で設定された値のままとし、放電要求パワーＰｂ＊をバッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘに設定する（ステップＳ２２０）。燃料電池スタック３０がＦＣ要求パワーＰｆｃ＊を出力するまでにはエアコンプレッサ２２の追従遅れなどにより時間がかかるのに対して、バッテリ５８は迅速に放電要求パワーＰｂ＊を出力することができるため、放電要求パワーＰｂ＊をバッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘとすることで運転者の加速要求に応えるようにしている。その後、燃料電池スタック３０の出力電流Ｉｆｃ，出力電圧Ｖｆｃから現ＦＣ出力パワーＰｆｃを算出すると共に、この現ＦＣ出力パワーＰｆｃとバッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘとの和をシステム要求パワーＰｓｙｓ＊から差し引いた差分ΔＰを算出し（ステップＳ２２２）、この差分ΔＰが実質ゼロになったか否か、つまりシステム要求パワーＰｓｙｓ＊が燃料電池スタック３０とバッテリ５８とから出力されるようになったか否かを判定する（ステップＳ２２４）。いま、運転者が急加速を要求した直後を考えているから、ステップＳ２２４で否定的な判定がなされ、このパワー分配ルーチンが終了する。その後のパワー分配ルーチンでは、ステップＳ２００のあとのステップＳ２０２で加速過渡時フラグＦが値１であると判定されるからステップＳ２１８に進むが、未だレート処理を実行していないからステップＳ２１８で否定的な判定がなされ、ステップＳ２２０，Ｓ２２２のあとステップＳ２２４で否定的な判定がなされてこのルーチンを終了する、といった処理が繰り返される。つまり、発電運転停止中の燃料電池スタック３０を再始動するときに急加速が要求された直後から急加速時のシステム要求パワーＰｓｙｓ＊を燃料電池スタック３０とバッテリ５８とで出力できるようになるまでの間は、ＦＣ要求パワーＰｆｃ＊はステップＳ２００で設定された値が採用され、放電要求パワーＰｂ＊はバッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘが採用される。

このような処理が繰り返されるうちに差分ΔＰが実質ゼロになると、ステップＳ２２４で肯定的な判定がなされ、現ＦＣ出力パワーＰｆｃがＦＣ要求パワーＰｆｃ＊と実質的に一致しているか否かを判定する（ステップＳ２２６）。そして、ステップＳ２２６で現ＦＣ出力パワーＰｆｃがＦＣ要求パワーＰｆｃ＊と一致していないときには、放電要求パワーＰｂ＊を前回の値から所定のレートで下げるレート処理を実行し（ステップＳ２２８）、このルーチンを終了する。その後のパワー分配ルーチンでは、ステップＳ２００のあとのステップＳ２０２で加速過渡時フラグＦが値１であると判定されるからステップＳ２１８に進み、レート処理中であるため肯定的な判定がなされ、ステップＳ２２６で未だ現ＦＣ出力パワーＰｆｃがＦＣ要求パワーＰｆｃ＊と一致していないため否定的な判定がなされ、ステップＳ２２８で放電要求パワーＰｂ＊を所定のレートで下げたあと、このルーチンを終了する、といった処理が繰り返される。つまり、急加速時のシステム要求パワーＰｓｙｓ＊を燃料電池スタック３０とバッテリ５８とで出力できるようになったあとＦＣ要求パワーＰｆｃ＊を燃料電池スタック３０が出力できるようになるまでの間は、ＦＣ要求パワーＰｆｃ＊にはステップＳ２００で設定された値が採用され、放電要求パワーＰｂ＊にはレート処理された値が採用される。

このような処理が繰り返されるうちに燃料電池スタック３０からの現ＦＣ出力パワーＰｆｃがＦＣ要求パワーＰｆｃ＊と実質的に一致すると、ステップＳ２２６で肯定的な判定がなされ、加速過渡時フラグＦをゼロにリセットし（ステップＳ２３０）、このルーチンを終了する。つまり、加速過渡時の処理が終了したあとは、ステップＳ２００で設定されたＦＣ要求パワーＰｆｃ＊と放電要求パワーＰｂ＊とが採用される。

次に、上述した加速過渡時の処理について、図９に基づいて具体例を説明する。図９は加速過渡時の具体例の説明図であり、（ａ）は時間に対するシステム要求パワーＰｓｙｓ＊の推移を表すグラフ、（ｂ）は時間に対する燃料電池スタック３０とバッテリ５８との総出力パワーの推移を表すグラフ（通常時）、（ｃ）は時間に対する燃料電池スタック３０とバッテリ５８との総出力パワーの推移を表すグラフ（ＳＯＣ低下時）である。

まず、通常時すなわちバッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘが基準値Ｐｓｔｄを超えている場合について図９（ｂ）を用いて説明する。この場合、閾値Ｐｒｅｆは値Ｐｒｅｆ０に設定されており、運転者がアクセルペダル８３を大きく踏み増すとシステム要求パワーＰｓｙｓ＊が値Ｐｒｅｆ０を超えた時点Ｔａで再始動条件が成立する。発電運転停止中の燃料電池スタック３０からパワーが出力されるまでには時間がかかるため、時点Ｔａではバッテリ５８からバッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘが出力されるのみであり、この時点Ｔａから遅れ時間Ｔｌａｇが経過した時点で燃料電池スタック３０からパワーが出力され始める。この遅れ時間Ｔｌａｇが経過するまでは、バッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘからアクセル踏み増し前のバッテリ出力パワーを差し引いた差分ΔＰｂがモータトルク変化となり車両の加速に用いられる。また、遅れ時間Ｔｌａｇを経過したあとは、差分ΔＰｂとＦＣ出力パワーＰｆｃとの和がモータトルク変化となり車両の加速に用いられる。その後、時点Ｔｃで燃料電池スタック３０とバッテリ５８との総出力パワーがシステム要求パワーＰｓｙｓ＊と一致すると、その時点Ｔｃを起点として放電要求パワーＰｂ＊をバッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘから徐々にレート処理で下げていき、燃料電池スタック３０の現ＦＣ出力パワーＰｆｃがＦＣ要求出力パワーＰｆｃ＊と一致した時点でレート処理を終了する。

次に、バッテリＳＯＣ低下時すなわちバッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘが基準値Ｐｓｔｄ以下の場合について図９（ｃ）を用いて説明する。この場合、閾値Ｐｒｅｆは値Ｐｒｅｆ１に設定されており、運転者がアクセルペダル８３を大きく踏み増すとシステム要求パワーＰｓｙｓ＊が値Ｐｒｅｆ１を超えた時点Ｔｂ（＜Ｔａ）で再始動条件が成立する。発電運転停止中の燃料電池スタック３０からパワーが出力されるまでには時間がかかるため、時点Ｔｂではバッテリ５８からバッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘが出力されるのみであり、この時点Ｔａから遅れ時間Ｔｌａｇが経過した時点で燃料電池スタック３０からパワーが出力され始める。この遅れ時間Ｔｌａｇが経過するまでは、バッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘからアクセル踏み増し前のバッテリ出力パワーを差し引いた差分ΔＰｂがモータトルク変化となり車両の加速に用いられる。また、遅れ時間Ｔｌａｇを経過したあとは、差分ΔＰｂとＦＣ出力パワーＰｆｃとの和がモータトルク変化となり車両の加速に用いられる。ここでは、通常時に比べてバッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘは低い値であるが、再始動条件が成立する時点Ｔｂが通常時より早いため、燃料電池スタック３０からパワーが出力され始める時点も通常時より早くなる。その結果、燃料電池スタック３０とバッテリ５８との総出力パワーがシステム要求パワーＰｓｙｓ＊と一致する時点は、通常時と略同じになり、加速時のドライバビリティは通常時とバッテリＳＯＣ低下時とで大きな差は生じない。そして、この時点を起点として放電要求パワーＰｂ＊をバッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘから徐々にレート処理で下げていき、燃料電池スタック３０の現ＦＣ出力パワーＰｆｃがＦＣ要求出力パワーＰｆｃ＊と一致した時点でレート処理を終了する。

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素の対応関係を説明する。本実施形態のバッテリ５８が本発明の蓄電手段に相当し、電子制御ユニット７０が電気エネルギ供給制御手段、停止再始動制御手段及び閾値変更手段に相当する。なお、本実施形態は燃料電池自動車１０の動作を説明することにより該燃料電池自動車１０の制御方法の一例も明らかにしている。

以上詳述したように、本実施形態の燃料電池自動車１０によれば、所定の停止条件が成立したときには燃料電池スタック３０の発電運転を停止し、燃料電池スタック３０の発電運転停止中にシステム要求パワーＰｓｙｓ＊が閾値Ｐｒｅｆを超えたことを含む再始動条件が成立したときには燃料電池スタック３０の発電運転を再始動するが、閾値Ｐｒｅｆをバッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘの大きさに基づいて変更するようにしているため、発電運転停止中の燃料電池スタック３０を再始動したあとの車両動力性能が低下するのを抑制することができる。すなわち、バッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘが基準値Ｐｓｔｄよりも低いときにはバッテリ５８のパワーアシストが弱まるが、閾値Ｐｒｅｆを通常時の値Ｐｒｅｆ０からそれよりも低い値Ｐｒｅｆ１に変更するため、発電運転停止中の燃料電池スタック３０が通常時よりも早期に再始動し、通常時よりも早期に燃料電池スタック３０からモータ等へ電力が供給されるようになる。このため、発電運転停止中の燃料電池スタック３０を再始動したあとの車両動力性能（特に加速感）が低下するのを抑制することができる。

ところで、本実施形態の燃料電池自動車１０の場合、電気エネルギは車両を駆動するモータ５２だけでなく燃料電池スタック３０の補機としてのエアコンプレッサ２２や水素循環ポンプ２０等にも供給され消費される。また、電気エネルギは、電圧変換すれば、図示しない電動ステアリングや電動ブレーキ、エアコンディショナなどにも供給され消費される。つまり、モータ５２やエアコンプレッサ２２，水素循環ポンプ等が本発明の電気エネルギ消費装置に相当する。そして、各消費装置が要求するトータルの電気エネルギを燃料電池スタック３０及びバッテリ５８で賄うことになり、各消費装置の要求電気エネルギの状況によっては車両の加速性能（ドラビリ）が悪化することがあるが、本実施形態では上述したパワー分配ルーチンを採用することによりその悪化を抑制することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、閾値Ｐｒｅｆは、バッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘに対して段階的（ステップ関数的）に変更するようにしたが、図１０に示すように連続的に変更するようにしてもよい。このとき、図１０のように略リニアに変更するようにしてもよいが、ｎ次曲線的（ｎは２以上の整数）に変更するようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、バッテリ５８から出力可能な上限のパワーであるバッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘをバッテリ５８の放電可能な電気エネルギとしたが、バッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘから所定パワー（例えば緊急時に必要なパワー）を差し引いた値をバッテリ５８の放電可能な電気エネルギとしてもよい。

更に、上述した実施形態では、システム要求パワーＰｓｙｓ＊が閾値Ｐｒｅｆを超えることをＦＣ再始動条件の一つとしたが、システム要求パワーＰｓｙｓ＊が閾値Ｐｒｅｆを超えるときには走行要求パワーＰｄｒ＊が急増することから、システム要求パワーＰｓｙｓ＊が閾値Ｐｒｅｆと一致するときの走行要求パワーＰｄｒ＊を閾値Ｐｄｒｒｅｆとして定めておき、システム要求パワーＰｓｙｓ＊が閾値Ｐｒｅｆを超えることの代わりに走行要求パワーＰｄｒ＊が閾値Ｐｄｒｒｅｆを超えることを再始動条件の一つとしてもよい。

更にまた、上述した実施形態において、ＤＣ／ＤＣコンバータ５６の温度に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ５６を通過可能なパワーを通常時よりも制限する制御を行うようにし、この制限されたパワーに基づいて閾値Ｐｒｅｆを変更するようにしてもよい。具体的には、図４の駆動制御ルーチンのステップＳ１００で電子制御ユニット７０がＤＣ／ＤＣコンバータ５６のＩＰＭ温度センサ５６ｂ及びリアクトル温度センサ５６ｄからそれぞれ昇圧ＩＰＭ５６ａの温度及びリアクトル５６ｃの温度を入力するようにしておき、ステップＳ１３０でバッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘを算出する際に昇圧ＩＰＭ５６ａの温度及びリアクトル５６ｃの温度のいずれか一方が予め定めた過熱判定基準温度を超えるときには最大許可パワーＰｂｍａｘが基準値Ｐｓｔｄを下回るように制限する。ここで、過熱判定基準温度は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５６を通過するパワーの制限をかけないとすると昇圧ＩＰＭ５６ａやリアクトル５６ｃの動作保証が困難となる温度であり、経験的に設定されるものである。こうすれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ５６が過熱状態にありバッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘが制限されているときにはバッテリ５８のパワーアシストが弱まるが、図７のパワー分配ルーチンのステップＳ２０８で閾値Ｐｒｅｆが値Ｐｒｅｆ１（＜Ｐｒｅｆ０）に設定されるため、総出力パワーは図９（ｃ）と同様に推移する。したがって、発電運転停止中の燃料電池スタック３０を再始動したあとの車両の動力性能（特に加速感）が低下するのを抑制することができる。

そしてまた、上述した実施形態では、図７のパワー分配ルーチンのステップＳ２０８において、バッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘに基づいて閾値Ｐｒｅｆを設定するようにしたが、その代わりに以下の（１），（２）のいずれかのようにして閾値Ｐｒｅｆを設定してもよい。

（１）閾値Ｐｒｅｆを燃料電池スタック３０のＩ−Ｖ特性に基づいて設定してもよい。具体的には、図３の駆動制御ルーチンのステップＳ１００で発電運転中の燃料電池スタック３０の出力電流Ｉｆｃ，出力電圧Ｖｆｃを一定期間分保存するようにしておき、図７のパワー分配ルーチンのステップＳ２０６でＦＣ停止条件が成立したとき、続くステップＳ２０８でバッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘに基づいて閾値Ｐｒｅｆを変更する代わりに、一定期間保存されている出力電流Ｉｆｃ，出力電圧ＶｆｃからＦＣ停止条件が成立する直前の燃料電池スタック３０のＩ−Ｖ特性を求め、そのＩ−Ｖ特性に基づいて閾値Ｐｒｅｆを設定する。ここでは、閾値Ｐｒｅｆは、Ｉ−Ｖ特性と閾値Ｐｒｅｆとの関係を予め定めて閾値設定用テーブルとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、Ｉ−Ｖ特性が与えられると記憶したマップから対応する閾値Ｐｒｅｆを導出して設定するものとした。下記表１に閾値設定用テーブルの一例を示す。この表１で許容範囲とは初期特性（工場出荷時の特性）から許容限度である基準特性ＩＶｓｔｄまでの範囲をいい、図１１に基準特性ＩＶｓｔｄと許容範囲との関係を示した。表１のテーブルによれば、Ｉ−Ｖ特性が初期特性（工場出荷時の特性）から許容限度である基準特性ＩＶｓｔｄまでの範囲にあるときつまり許容範囲内のときには閾値Ｐｒｅｆを値Ｐｒｅｆ０に設定され、基準特性ＩＶｓｔｄを超える範囲にあるときつまり許容範囲外のときには閾値Ｐｒｅｆを値Ｐｒｅｆ１（＜Ｐｒｅｆ０）に設定される。

このときの加速過渡時の処理について、図１２に基づいて具体例を説明する。図１２は加速過渡時の具体例の説明図であり、（ａ）は時間に対するシステム要求パワーＰｓｙｓ＊の推移を表すグラフ、（ｂ）は時間に対する燃料電池スタック３０とバッテリ５８との総出力パワーの推移を表すグラフ（通常時）、（ｃ）は時間に対する燃料電池スタック３０とバッテリ５８との総出力パワーの推移を表すグラフ（Ｉ−Ｖ特性劣化時）である。なお、通常時については上述した実施形態と同様であるため、その説明を省略する。Ｉ−Ｖ特性が劣化した場合、閾値Ｐｒｅｆは値Ｐｒｅｆ１に設定されており、運転者がアクセルペダル８３を大きく踏み増すとシステム要求パワーＰｓｙｓ＊が値Ｐｒｅｆ１を超えた時点Ｔｂ（＜Ｔａ）で再始動条件が成立する。発電運転停止中の燃料電池スタック３０からパワーが出力されるまでには時間がかかるため、時点Ｔｂではバッテリ５８からバッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘ（ここでは通常時と同じ大きさとする）が出力されるのみであり、この時点Ｔａから遅れ時間Ｔｌａｇが経過した時点で燃料電池スタック３０からパワーが出力され始める。この遅れ時間Ｔｌａｇが経過するまでは、バッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘからアクセル踏み増し前のバッテリ出力パワーを差し引いた差分ΔＰｂがモータトルク変化となり車両の加速に用いられる。また、遅れ時間Ｔｌａｇを経過したあとは、差分ΔＰｂとＦＣ出力パワーＰｆｃとの和がモータトルク変化となり車両の加速に用いられる。ここでは、通常時に比べてＩ−Ｖ特性が劣化していることから現ＦＣ出力パワーＰｆｃの時間に対する増加割合が小さいが、再始動条件が成立する時点Ｔｂが通常時より早いため、燃料電池スタック３０からパワーが出力され始める時点も通常時より早くなる。その結果、燃料電池スタック３０とバッテリ５８との総出力パワーがシステム要求パワーＰｓｙｓ＊と一致する時点は、通常時と略同じになり、加速時のドライバビリティは通常時とＩ−Ｖ特性劣化時とで大きな差は生じない。したがって、上述した実施形態と同様、発電運転停止中の燃料電池スタック３０を再始動したあとの車両の動力性能（特に加速感）が低下するのを抑制することができる。

（２）エアコンプレッサ２２のエア吸入口近傍に外気圧を測定可能な外気圧センサを設置し、電子制御ユニット７０がこの外気圧センサから外気圧を入力し該外気圧に基づいて閾値Ｐｒｅｆを変更するようにしてもよい。具体的には、図３の駆動制御ルーチンのステップＳ１００で電子制御ユニット７０が外気圧センサからの外気圧を入力するようにし、図７のステップＳ２０８でバッテリ最大出力パワーＰｂｍａｘに基づいて閾値Ｐｒｅｆを変更する代わりに、外気圧が通常時よりも低いときには閾値Ｐｒｅｆを通常時の値Ｐｒｅｆ０よりも低い値Ｐｒｅｆ１に変更する。ここで、外気圧が低いときと高いときとでは、エアコンプレッサ２２の吸入動作が同じであっても実質的なエア吸入量は外気圧の圧力が低いときの方が高いときに比べて少ないから、外気圧に基づいて閾値Ｐｒｅｆを変更して発電運転停止中の燃料電池スタック３０が再始動する時期（つまり燃料電池スタック３０からモータ５２等へ電気エネルギを供給し始める時期）を変更することに意味がある。こうすれば、高地などのように外気圧が低いときには現ＦＣ出力パワーＰｆｃの時間に対する増加割合が小さくなるが、図７のパワー分配ルーチンのステップＳ２０８で閾値Ｐｒｅｆが値Ｐｒｅｆ１（＜Ｐｒｅｆ０）に設定されるため、総出力パワーは図１２（ｃ）と同様に推移する。したがって、発電運転停止中の燃料電池スタック３０を再始動したあとの車両の動力性能（特に加速感）が低下するのを抑制することができる。

燃料電池自動車の構成の概略を示す構成図である。 燃料電池の構成の概略を示す構成図である。 ＤＣ／ＤＣコンバータの概略を示す回路図である。 駆動制御ルーチンのフローチャートである。 走行要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 燃料電池スタックの特性を示す説明図である。 パワー分配ルーチンのフローチャートである。 閾値設定用マップの一例を示す説明図である。 加速過渡時の具体例を示す説明図である。 閾値設定用マップの一例を示す説明図である。 基準特性ＩＶｓｔｄと許容範囲との関係を示す説明図である。 加速過渡時の具体例を示す説明図である。

符号の説明

１０ 燃料電池システム、１２ 水素ボンベ、１４ レギュレータ、１８ アノードパージ弁、２０ 水素循環ポンプ、２２ エアコンプレッサ、２４ 加湿器、２６ エア調圧弁、３０ 燃料電池スタック、３１ 電流計、３２ 燃料ガス排出管、３３ 電圧計、３４ 酸化ガス排出管、４０ 燃料電池、４２ 固体電解質膜、４３ アノード、４４ カソード、４５ セパレータ、４６ 燃料ガス流路、４７ 酸化ガス流路、５２ モータ、５３ 電力ライン、５４ インバータ、５６ ＤＣ／ＤＣコンバータ、５６ａ 昇圧ＩＰＭ、５６ｂ ＩＰＭ温度センサ、５６ｃ リアクトル、５６ｄ リアクトル温度センサ、５８ バッテリ、６２ ディファレンシャルギヤ、６３ 駆動輪、６４ 駆動軸、７０ 電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ。

Claims (10)

1. 車両に搭載される電気エネルギ消費装置と、
   燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応により発生した電気エネルギを前記電気エネルギ消費装置に供給可能な燃料電池と、
   充電された電気エネルギを放電して前記電気エネルギ消費装置に供給可能な蓄電手段と、
   車両状態に基づいて前記燃料電池及び前記蓄電手段のいずれか一方又は両方の電気エネルギを前記電気エネルギ消費装置に供給する電気エネルギ供給制御手段と、
   所定の停止条件が成立したときには前記燃料電池の発電運転を停止し、該燃料電池の発電運転停止中に車両に要求される電気エネルギが予め定めた閾値を超えたことを含む所定の再始動条件が成立したときには前記燃料電池の発電運転を再始動する停止再始動制御手段と、
   前記燃料電池及び前記蓄電手段の少なくとも一方に関連するパラメータに基づいて前記閾値を変更する閾値変更手段と、
   を備えた燃料電池自動車。
2. 前記閾値変更手段は、前記蓄電手段の放電可能な電気エネルギに基づいて前記閾値を変更する、請求項１に記載の燃料電池自動車。
3. 前記閾値変更手段は、前記蓄電手段の放電可能な電気エネルギが通常時よりも低いときには前記閾値を通常時よりも低い値に変更する、請求項２に記載の燃料電池自動車。
4. 前記閾値変更手段は、前記燃料電池の電流−電圧特性に基づいて前記閾値を変更する、請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池自動車。
5. 前記閾値変更手段は、前記燃料電池の電流−電圧特性が通常時よりも劣化しているときには前記閾値を通常時よりも低い値に変更する、請求項４に記載の燃料電池自動車。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の燃料電池自動車であって、
   前記蓄電手段と前記電気エネルギ消費装置との間に介在し前記燃料電池の動作点を調整する電圧調整手段と、
   前記電圧調整手段を通過可能な電気エネルギを該電圧調整手段の状態に基づいて設定する通過エネルギ設定手段と、
   を備え、
   前記閾値変更手段は、前記通過エネルギ設定手段によって設定された電気エネルギに基づいて前記閾値を変更する、
   燃料電池自動車。
7. 前記閾値変更手段は、前記通過エネルギ設定手段によって設定された電気エネルギが通常時よりも制限されているときには前記閾値を通常時よりも低い値に変更する、請求項６に記載の燃料電池自動車。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の燃料電池自動車であって、
   外気を吸入し該外気を前記酸化ガスとして前記燃料電池へ供給する酸化ガス供給手段を備え、
   前記閾値変更手段は、前記外気の圧力に基づいて前記閾値を変更する、
   燃料電池自動車。
9. 前記閾値変更手段は、前記外気の圧力が通常時よりも低いときには前記閾値を通常時よりも低い値に変更する、請求項８に記載の燃料電池自動車。
10. 車両に搭載される電気エネルギ消費装置と、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応により発生した電気エネルギを前記電気エネルギ消費装置に供給可能な燃料電池と、充電された電気エネルギを放電して前記電気エネルギ消費装置に供給可能な蓄電手段とを備えた燃料電池自動車の制御方法であって、
    走行時には走行状態に基づいて前記燃料電池及び前記蓄電手段のいずれか一方又は両方の電気エネルギを前記電気エネルギ消費装置に供給し、所定の燃料電池停止条件が成立したときには前記燃料電池の発電運転を停止し、該燃料電池の発電運転停止中に車両に要求される電気エネルギが予め定めた閾値を超えたことを含む所定の燃料電池再始動条件が成立したときには前記燃料電池の発電運転を再始動し、該再始動前に前記閾値を前記燃料電池及び前記蓄電手段の少なくとも一方に関連するパラメータに基づいて変更する、
    燃料電池自動車の制御方法。

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