電動車両の充電装置

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【発明の名称】	電動車両の充電装置
【発明者】	【氏名】斉藤幹夫【氏名】塩澤総一
【要約】	【課題】メインスイッチをオフにした状態でも二次電池に対する自動充電機能を構成しておくことにより駐車等の時間に二次電池の容量不足分を充電することができる電動車両の充電装置を提供する。【解決手段】発電装置１及び走行中には該発電装置１により充電されるとともに駆動モータ３の電源となる二次電池を搭載した電動車両２０の充電装置において、メインスイッチ５をオフした状態で定期的に上記二次電池の残容量を検出し、該検出された残容量が所定値以下の時には上記発電装置１を起動して上記二次電池２８を充電する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】発電装置及び走行中には該発電装置により充電されるとともに駆動モータの電源となる二次電池を搭載した電動車両の充電装置において、メインスイッチをオフした状態で定期的に上記二次電池の残容量を検出し、該検出された残容量が所定値以下の時には上記発電装置を起動して上記二次電池を充電することを特徴とする電動車両の充電装置。
【請求項２】請求項１において、上記二次電池を充電する発電装置として機能すると共に走行中には上記駆動モータの電源となる燃料電池システムを搭載し、メインスイッチをオフした状態で上記二次電池の検出された残容量が所定値以下の時には上記燃料電池システムを起動して上記二次電池を充電するようにしたことを特徴とする電動車両の充電装置。
【請求項３】請求項２において、上記燃料電池システムのセルスタック体の温度又は外気温度を検出し、該検出されたセル温度又は外気温度が凍結温度以下の場合には上記燃料電池システムを起動し、上記セルスタック体の凍結防止に必要な温度上昇が得られるよう該燃料電池システムを運転することを特徴とする電動車両の充電装置。
【請求項４】請求項３において、上記燃料電池システムの起動後、上記セルスタック体の凍結温度以下の状態が所定時間以上継続した場合には、上記燃料電池システムで発電された電力によりセルスタック体を暖機することを特徴とする電動車両の充電装置。
【請求項５】請求項１において、走行用エンジンと該エンジンで駆動される発電機からなるエンジン発電装置を搭載し、メインスイッチをオフした状態で上記二次電池の検出された残容量が所定値以下の時には上記エンジン発電装置を起動して上記二次電池を充電するようにしたことを特徴とする電動車両の充電装置。
【請求項６】請求項２又は５において、上記発電装置から二次電池への電流をオンオフする充電オンオフ回路と、上記二次電池から駆動モータへの電流をオンオフする放電オンオフ回路とを設け、該放電オンオフ回路及び充電オンオフ回路を運転状態に応じて開閉制御するようにしたことを特徴とする電動車両の充電装置。
【請求項７】請求項６において、発電装置の最大出力に基づいて駆動モータの最大許容出力を求めておき、駆動モータの要求出力を上記最大許容出力以下に規制するようにしたことを特徴とする電動車両の充電装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発電装置及び該発電装置により充電されるとともに駆動モータの電源となる二次電池を搭載した電動車両の充電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】発電装置として、エンジンとエンジンで駆動される発電機とからなるエンジン発電機や燃料電池等を搭載した自動二輪車等の電動車両を構成しようとした場合、収納スペースや車両重量バランス，コスト等の観点からの制約がある。このため小型の燃料電池あるいはエンジン発電装置とパワー不足分を補うための充電可能な二次電池（バッテリ）の組み合わせで動力源を構成する方法が現実的である。
【０００３】
【発明が解決すようとする課題】上述のような発電装置と二次電池との組み合わせで動力源を構成する場合は、エンジンハイブリッド自動車等よりも二次電池を積極的に動力源として使用することとなるので、走行中以外では空いた時間にできるだけ充電しておく必要がある。しかし従来の電動車両では、駐車場に停める等してメインスイッチをオフしてしまうと充電が不能でせっかくの空いた時間を充電に有効に利用できない。
【０００４】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、メインスイッチをオフにした状態でも二次電池に対する自動充電機能を構成しておくことにより駐車等の時間に二次電池の容量不足分を充電することができる電動車両の充電装置を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、発電装置及び走行中には該発電装置により充電されるとともに駆動モータの電源となる二次電池を搭載した電動車両の充電装置において、メインスイッチをオフした状態で定期的に上記二次電池の残容量を検出し、該検出された残容量が所定値以下の時には上記発電装置を起動して上記二次電池を充電することを特徴としている。
【０００６】請求項２の発明は、請求項１において、上記二次電池を充電する発電装置として機能すると共に走行中には上記駆動モータの電源となる燃料電池システムを搭載し、メインスイッチをオフした状態で上記二次電池の検出された残容量が所定値以下の時には上記燃料電池システムを起動して上記二次電池を充電するようにしたことを特徴としている。
【０００７】請求項３の発明は、請求項２において、上記燃料電池システムのセルスタック体の温度又は外気温度を検出し、該検出されたセル温度又は外気温度が凍結温度以下の場合には上記燃料電池システムを起動し、上記セルスタック体の凍結防止に必要な温度上昇が得られるよう該燃料電池システムを運転することを特徴としている。
【０００８】請求項４の発明は、請求項３において、上記燃料電池システムの起動後、上記セルスタック体の凍結温度以下の状態が所定時間以上継続した場合には、上記燃料電池システムで発電された電力によりセルスタック体を暖機することを特徴としている。
【０００９】請求項５の発明は、請求項１において、走行用エンジンと該エンジンで駆動される発電機からなるエンジン発電装置を搭載し、メインスイッチをオフした状態で上記二次電池の検出された残容量が所定値以下の時には上記エンジン発電装置を起動して上記二次電池を充電するようにしたことを特徴としている。
【００１０】請求項６の発明は、請求項２又は５において、上記発電装置から二次電池への電流をオンオフする充電オンオフ回路と、上記二次電池から駆動モータへの電流をオンオフする放電オンオフ回路とを設け、該放電オンオフ回路及び充電オンオフ回路を運転状態に応じて開閉制御するようにしたことを特徴としている。
【００１１】請求項７の発明は、請求項６において、発電装置の最大出力に基づいて駆動モータの最大許容出力を求めておき、駆動モータの要求出力を上記最大許容出力以下に規制するようにしたことを特徴としている。
【００１２】
【発明の作用効果】請求項１の発明によれば、メインスイッチをオフした状態で定期的に検出した二次電池残容量が所定値以下の時には発電装置を起動して二次電池を充電するようにしたので、非走行時の空き時間を利用して二次電池を充電でき、残容量不足分を補うことができ、消費電力の多い急加速時や登坂走行時のための電力を蓄えておくことができる。
【００１３】請求項２の発明によれば、上記発電装置として、上記二次電池を充電するとともに駆動モータの電源となる燃料電池システムを搭載したので、該システムによって走行できるとともにパワー不足分を二次電池で補うことができ、走行性能を向上できる。また非走行時の空き時間を利用して二次電池を充電でき、容量不足分を補うことができ、消費電力の多い急加速時や登坂走行時のための電力を蓄えておくことができる。
【００１４】請求項３の発明によれば、燃料電池システムのセルスタック体の温度又は外気温度が凍結温度以下の場合には、該燃料電池システムを起動して該セルスタック体を凍結防止温度に昇温させるようにしたので、セルスタック体の凍結による燃料電池システムの寿命低下を回避できる。
【００１５】請求項４の発明によれば、上記燃料電池システムの起動後、上記セルスタック体の凍結温度以下の状態が所定時間以上継続した場合、つまり温度上昇が遅い場合には、上記燃料電池システムで発電された電力によりセルスタック体を暖機するようにしたので、寒冷地等で外気温度が氷点下以下の極低温に低下した場合でもセルスタック体の凍結を確実に防止でき、燃料電池システムの寿命低下を回避できる。
【００１６】請求項５の発明によれば、メインスイッチをオフした状態で二次電池の検出された残容量が所定値以下の時には上記エンジン発電装置を起動して上記二次電池を充電するようにしたので、空き時間を利用して二次電池を充電でき、残容量不足を補うことができ、消費電力の多い急加速時や登坂走行時のための電力を蓄えておくことができる。
【００１７】請求項６の発明によれば、上記発電装置から二次電池への電流をオンオフする充電オンオフ回路と、上記二次電池から駆動モータへの電流をオンオフする放電オンオフ回路とを設け、該両オンオフ回路を運転状態に応じて開閉制御するようにしたので、充電，放電電流を確実に制御できる。
【００１８】例えば、走行中において、二次電池残容量が要充電状態にあり、かつ二次電池温度が所定の充電可能温度範囲内にある場合には、充電オンオフ回路を閉じ、放電オンオフ回路を開くことにより、放電電流は消費せずに回生電流や発電装置による発電電流は充電電流として利用でき、効率的である。
【００１９】請求項７の発明によれば、発電装置の最大出力に基づいて駆動モータの最大許容出力を求めておき、駆動モータの要求出力を上記最大許容出力以下に規制するようにしたので、フルスロットル状態でも駆動モータが発電装置の最大許容出力以上の出力を要求することがなく、発電装置に過剰な負荷をかけるのを防止でき、システム全体の寿命低下ならびに、オーバーロードによるパワーダウンを防止できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１～図８は本発明の一実施形態を説明するための図であり、図１は本実施形態の充電装置を含む燃料電池駆動システムを搭載した自動二輪車の側面図、図２は燃料電池駆動システムの構成図、図３は燃料電池システムのコントローラの機能ブロック図、図４～図７は充電／放電開閉回路の動作説明図、図８は動作説明用フローチャートである。
【００２１】図２において、上記燃料電池駆動システムは燃料電池システム（ＦＣ）１と、駆動装置２とで構成されており、該燃料電池駆動システムは、燃料電池システム１で発生した電力を上記駆動装置２の駆動モータ３に供給することにより自動二輪車２０を走行させるとともに、上記電力によりバッテリ（二次電池）２８を充電するようになっている。そして運転者のスロットル操作による要求出力に対し、上記燃料電池装置１の発電能力が不足する場合には、この不足分がバッテリ２８からの電力により補われる。
【００２２】上記燃料電池システム１は、水素を水素供給系６によりセルスタック体７に供給するとともに、水を水供給系８により上記セルスタック体７内に循環供給し、さらに冷却用の空気を空気供給系９により上記セルスタック体７内に供給することにより電気を発生するようになっている。また、４は該燃料電池システム１の各種制御を行う後述するＦＣコントローラである。
【００２３】上記水供給系８は、水タンク４３内の水を冷却加湿用の水ポンプ４４により上記セルスタック体７に供給し、ここを通過した水を水分回収用の熱交換器４５を介して水タンク４３内に戻すように構成されている。
【００２４】上記空気供給系９は、後述の通風路２５ｂ内に配置された冷却ファン３１によりバッテリ２８の周囲に外気を吸引導入し、該導入した空気を上記セルスタック体７内に供給するようになっている。またブロア４６により上記通風路２５ｂから空気を分流させ、これを水分回収用の熱交換器４５により水分が分離除去されたドライエアとして上記セルスタック体７内に供給するようになっている。なお上記分離された水分は上記水タンク４３内に回収される。
【００２５】上記水素供給系６は、メタノールタンク５０と、加熱器５１ａ，蒸発器５１ｂ及び触媒層５１ｃを備えたリフォーマ（改質装置）５１と、ＣＯ低減装置５２とを備えている。上記リフォーマ５１は、加熱器５１ａでメタノールタンク５０から供給されたメタノールとバーナファン５１ｄから供給された空気との燃料により蒸発器５１ｂを加熱し、該蒸発器５１ｂに供給されたメタノールと水との混合燃料を気化させて水素ガスを製造する。
【００２６】上記製造された水素ガスは、上記ＣＯ低減装置５２に連通する配管経路の途中中で反応用空気ポンプ５２ａからの空気が混合され、また冷却用ファン５２ｂからの空気により冷却され、その後に上記セルスタック体７に供給される。
【００２７】上記駆動装置２は、上記燃料電池システム１から供給された電力を、車両用メインコントローラ２ａにより、上記自動二輪車２０のスロットルグリップからの入力指令に応じてＤＣ／ＤＣ変換器（電力調整部）２ｂを介してモータ３に供給し、該自動二輪車２０を走行させるとともに、上記電力によりバッテリ（二次電池）２８を充電するように構成されている。上記燃料電池システム１の出力が要求に対して不足する場合には上記バッテリ２８の電力により補われる。
【００２８】図３の左側部分に示すように、上記ＤＣ／ＤＣ変換器２ｂは、上記燃料電池システム１とバッテリ２８との間に介在されており、該ＤＣ／ＤＣ変換器２ｂは燃料電池システム１が出力する電圧／電流を変化させ新たな電圧／電流に変換する機能を有する。また後述するようにこのＤＣ／ＤＣ変換器２ｂはコントローラ４から入力される基準信号電圧を検出し、ＤＣ／ＤＣ出力電圧を自在に調整する機能を持っている。
【００２９】上記ＦＣコントローラ４は図３に示す機能を有する。即ち、該コントローラ４は、主として、上記燃料電池システム１及び駆動装置２を運転するための各種装置の電源を一括管理するシステム電源制御部（システム電源制御機能）１１と、バッテリ２８の充電状態を制御する充電電流制御部（充電電流制御機能）１２と、セルスタック体７の凍結を防止するための暖機運転制御部（暖機運転制御機能）１３と、電圧，電流検出部５３ａ，５３ｂを介して入力された燃料電池システム１の電圧，電流に基づいてモータへの最大許容出力を設定するＦＣ出力演算部５３と、バッテリ容量と温度に基づいてモータへの最大許容出力を設定し開閉スイッチ３２ａ，３３ａ（リレー）を開閉する二次電池保護制御部１４とを有する。
【００３０】上記コントローラ４では、メインスイッチ５がオフされた後にもバッテリ２８から絶えず機能維持の為の電力が供給され、またメインスイッチ５のオンオフ論理がインターフェース１５ａを介してメインスイッチ検出部１６により検出され、オフ検出時にはシステム電源制御部１１としての機能により、コントローラ電源１７が低消費電力状態に制御され、またインターフェイス１５ｂ，１５ｃを介してモータコントローラ２ａ，ＤＣ／ＤＣ変換器２ｂの電源がオフされる。なお、上記低消費電力状態では、一定時間毎にタイマ時間検出部１８からタイマー信号が出力され、またメインスイッチ５のオンオフ検出信号が出力されるのが主なる機能となる。
【００３１】また上記メインスイッチ５のオフの後、一定時間が経過するとコントローラ４が再起動し、上記充電電流制御部１２としての機能により、電流積算から計算された積算残存容量と、図示しないセンサによりリアルタイムに検出され、電圧検出部１２ｃ，温度検出部１２ｄを介して入力されたバッテリ電圧，温度とから二次電池残存容量が判定され、該二次電池残存容量が満充電でなければＦＣ起動判断部１２ａに起動要求信号が出力され、インターフェイス１５ｄを介して起動オンオフ信号が燃料電池システム１に出力される。また電圧指令値がＤＡ変換器１２ｂに出力され、インターフェイス１５ｃを介してＤＣ／ＤＣ変換器２ｂに基準電圧信号が供給される。なお、この充電電流制御部１２には、ＤＣ／ＤＣ変換器２ｂからの充電電流が電流センサ１９により常に検出され、電流検出部１２ｅを介して入力されており、最適な充電電流でバッテリ２８が充電されるようにＤＣ／ＤＣ変換器２ｂの出力電圧が制御される。
【００３２】ここで燃料電池システム１では、発電作用自体からは騒音は発生しないが、反応用空気ポンプや冷却ポンプや冷却ファン等のモータ音等が発生する。これらの音は走行中は気にならないが、駐車中や夜中に自動充電機能により自動的に燃料電池システム１が起動する騒音と感じることがある。
【００３３】そこで本実施形態では、状況に応じて燃料電池システム１の自動充電機能の有効／無効をユーザが設定できるように、ユーザ操作パネルにユーザスイッチ１２ｆを設けている。このユーザスイッチ１２ｆのオンオフを検出することにより自動充電機能の有無を決定可能としている。
【００３４】上記暖機運転制御部１３としての機能により、タイマーによる一定時間毎の再起動時に、外気温度センサ１３ａにより検出された外気温度がインターフェイス１５ｅ，温度検出部１３ｂを介して読み込みまれ、また燃料電池システム１のセルスタック体７の温度がインターフェイス１５ｃ，温度検出部１３ｃを介して読み込まれ、外気温度又はセル温度として氷点下の温度が検出されたた場合には、バッテリ残容量に関わり無く起動要求信号，電圧指令値信号が出力され、燃料電池システム１が起動し、燃料電池システム１の暖機運転が行われる。
【００３５】この暖機運転においては、まず、ＤＣ／ＤＣ変換器２ｂの基準電圧信号の調整によりＤＣ／ＤＣ変換器２ｂからの出力が禁止される。するとこれにより燃料電池システム１は自身の運転に必要な電力だけを発電し、燃料消費を最小限とするとともに、セルスタック体７をゆっくり暖め、その結果凍結が防止される。
【００３６】そして上記検出されたセルスタック体温度が凍結することのない温度領域になるまで上記燃料電池システム１の暖機運転が継続される。この暖機運転において、温度上昇が遅い場合は基準信号電圧が大きい値に調整され、ＤＣ／ＤＣ変換器２ｂからの出力禁止が解除され、燃料電池システム１による発電量が増加する。この場合、ＤＣ／ＤＣ変換器２ｂから出力された余分の電力はＦＣ冷却ファン３１の近傍に設けられたヒータ３４で消費され、該ヒータ発熱により暖められた温風が冷却ファン３１によりセルスタック体７に供給され、その結果該セルスタック体７の暖機が促進される。なお、上記余分の電力によりセルスタック体７の循環水を暖める方法を採用しても良い。この場合、循環水によりセル内部から暖められることとなる。
【００３７】以上のようにしてバッテリ２８が満充電され、かつ凍結回避の為の温度上昇が確認された後、コントローラ４から燃料電池システム１に対してオフ信号が出力され、自身はその後再び低消費電力状態に移行する。
【００３８】なお、燃料電池システム１は発電に伴い必ず発熱する。この場合セルスタック体７が過熱すると、燃料電池自体の性能・寿命に深刻な影響を与える。このためセルスタック体に水冷構造が採用され、また空冷ならば冷却ファン等が備えられている。上記凍結回避の暖機運転おいては、上述のヒータ発熱による温風を供給する場合を除いて、温度を早く上昇させるために上記冷却ファンは回転させない構成とするのが望ましい。
【００３９】さらにまた、燃料電池システム１は、セル温度か低過ぎても高過ぎても性能が低下し、最適効率の温度帯がある。よって室温での発電でもセルスタック体の暖機を促進するために起動後しばらくは冷却ファンを回さない構成とするが望ましい。
【００４０】上記二次電池保護制御部１４は以下のように機能する。上記電圧検出部１２ｃ，温度検出部１２ｄ及び電流検出部１２ｅを介して読み込まれたバッテリ電圧，温度、及び充電電流，放電電流に基づいて容量計算部１４ａにてバッテリ容量が計算され、該バッテリ容量及び上記バッテリ温度に基づいて上記二次電池保護制御部１４により駆動モータ３への最大許容出力（出力制限値）が計算される。
【００４１】そしてモータ出力計算部２ｃに上記二次電池保護制御部１４及び上記ＦＣ出力演算部５３で求められた最大許容出力が入力されるとともに、スロットルセンサ２ｄにより検出されたスロットル開度がインターフェイス１５ｆを介して入力され、これにより上記最大許容出力より小で、かつ上記スロットル開度に応じたモータ出力が演算され、このモータ制御信号がインターフェイス１５ｇを介してモータコントローラ２ａに出力される。
【００４２】一方、上記容量計算部１４ａで計算されたバッテリ容量及びバッテリ温度等に基づいて作成された制御信号が充電オンオフ回路３２，放電オンオフ回路３３に出力される。この充電オンオフ回路３２は開閉スイッチ（リレー）３２ａとバッテリ側への電流のみ許容するダイオード３２ｂとからなり、また放電オンオフ回路３３は開閉スイッチ（リレー）３３ａとバッテリからの電流のみ許容するダイオード３３ｂからなる。なお、上記充電，放電オンオフ回路３２，３３はバッテリ２８の－極側に設けても良い。
【００４３】ここで上記開閉スイッチ３２ａ，３３ａは図４～図７に示す条件で開閉される。即ち、図４は充電及び放電の両方を禁止する場合であり、充電開閉スイッチ３２ａ及び放電開閉スイッチ３３ａの両方とも開となっている。また図５は充電は許可し、放電は禁止する場合であり、充電開閉スイッチ３２ａは閉で、放電開閉スイッチ３３ａは開となっている。さらに図６は充電は禁止し、放電は許可する場合であり、充電開閉スイッチ３２ａは開で、放電開閉スイッチ３３ａは閉となっている。さらにまた、図７は充電及び放電の両方を許可する場合であり、放電開閉スイッチ３２ａ，充電開閉スイッチ３３ａの両方とも閉となっている。
【００４４】ここで充電禁止条件としては、バッテリ温度が上限値より高いか、下限値より低い場合か、又は満充電であるか、が採用されており、また充電許可条件としてはバッテリ温度が充電可能範囲内にありかつバッテリ容量が所定の充電可能範囲内にあることが採用されている。
【００４５】また放電禁止条件としては、バッテリ容量が所定放電禁止容量値以下か、バッテリ温度が上限値より高いか、又は下限値より低いか、が採用されており、また放電許可条件としては、バッテリ残容量が所定の放電可能容量以上でかつバッテリ温度が所定の放電可能範囲内にあることが採用されている。
【００４６】そして図１に示す自動二輪車２０に上記燃料電池システム１及び駆動装置２が搭載されており、該自動二輪車２０は以下の概略構造を有する。車体フレーム２１は、前端のヘッドパイプ２１ａから後方斜め下方に延びるメインパイプ２１ｂの下端に左，右一対のサイドパイプ２１ｃ，２１ｃを接続し、該サイドパイプ２１ｃ，２１ｃを略水平に後方に延長して低床の足載部２１ｄを形成し、これをさらに後方斜め上方に延長したタイプのものである。
【００４７】上記ヘットパイプ２１ａにより前フォーク２２が左右操向自在に枢支され、該前フォーク２２の下端で前輪２３が軸支され、上端に操向ハンドル２４が固定されている。また上記サイドパイプ２１ｃの上方にはシート３０が搭載されており、上記前フォーク２２の周囲，車体フレーム２１の左右側部は樹脂製の車体カバー２５で囲まれている。
【００４８】また上記サイドパイプ２１ｃの後方斜め上方延長部によりユニットスイング式のモータユニット２６の前端部が枢支されており、該モータユニット２６の後端部で後輪２７が軸支されている。該モータユニット２６は、その軸芯を車幅方向に向けて配置されたモータ３と車両左側部にて後方に延びる伝動ケース２９とを一体的に結合したものである。
【００４９】また上記車体フレーム２１の左右の足載部２１ｄ，２１ｄ間に架設された支持フレーム２１ｅ，２１ｅ上に、上記燃料電池システム１のセルスタック体７及び上記駆動装置２のバッテリ２８等が収容されたケーシング１０が搭載されている。また該ケーシング１０の上側に上記水タンク４３が、また車体後部に上記メタノールタンク５０が搭載されている。なお５０ａは開閉弁、５０ｂは圧力調整弁である。
【００５０】そして上記車体カバー２５内には上記ケーシング１０に向けて走行風を導入する導風路２５ｂが形成されており、該導風路２５ｂの導風口２５ａは車両前方に向けて開口している。また上記導風路２５ｂの上記ケーシング１０入口部に上記冷却ファン３１が配置されている。またケーシング１０を出た冷却風は上記メタノールタンク５０が配置された導出路２５ｃを通って導出口２５ｄから外部に排出される。
【００５１】本実施形態の動作を図８のフローチャートに基づいて詳述する。メインスイッチ５のオフが検出されて自動充電・凍結防止プログラムがスタートすると、コントローラ４は小電力状態（低消費電力状態）に移行し、外部信号、例えばメインスイッチ５のオン検出信号あるい所定時間経過した場合のタイマ信号が入力されるまで小電力状態で待機し、外部信号が入力されると、小電力状態が解除され、外部信号の種類が判定される（ステップＳ１～Ｓ４）。
【００５２】外部信号がメインスイッチオン検出信号である場合には、充電オンオフスイッチ（充電用リレー）３２ａ，放電オンオフスイッチ（放電用リレー）３３ａがともに閉とされるとともに、燃料電池システム起動スイッチがオンされる（ステップＳ５，Ｓ６）。またユーザ設定スイッチ１２ｆ，バッテリ電圧，バッテリ温度，スロットル開度が入力される（ステップＳ７～Ｓ９）とともに、バッテリ残容量が演算される（ステップＳ１０）そしてバッテリ残容量が所定値以下のバッテリ切れである場合は放電用リレー３３ａがオフされ（ステップＳ１２）、またバッテリ切れでも満充電でもない場合には放電用リレー３２ａ，充電用リレー３３ａが両方ともオンに保持され（ステップＳ１３）、モータ出力制限値（最大許容出力値）が計算され、該制限値とスロットル開度とからモータ出力値が決定される（ステップＳ１４，１５）。なお、上記ステップＳ１１においてバッテリが満充電であると判断された場合には、充電用リレー３２ａがオフされ（ステップＳ１６）、モータ出力制限値を設定することなく直ちにモータ出力値が決定される。そしてメインスイッチ５のオンが継続している場合にはステップＳ６に戻り、オフされた場合にはステップＳ１に戻る。
【００５３】上記ステップＳ４において、外部信号がタイマ信号である場合には、セルスタック体７の温度，バッテリ電圧，バッテリ温度が入力され、バッテリ残容量が計算される（ステップＳ１８～Ｓ２０）。そしてセルスタック体温度が所定値以上の場合で、バッテリ容量が不足している場合にはユーザー設定スイッチ１２ｆが確認される（ステップＳ２１～Ｓ２３）。
【００５４】ユーザー設定スイッチ１２ｆが自動充電禁止になっている場合は自己放電量が計算され、バッテリ残容量が計算され（ステップＳ２４，Ｓ２５）、その後ステップＳ１に戻る。またユーザー設定スイッチ１２ｆが自動充電実施になっている場合には自動充電ステップに移行する。なおバッテリ容量が不足していない場合にユーザー設定スイッチの如何に関わらずステップＳ２４に移行する。
【００５５】上記ステップＳ２１においてセルスタック体温度が所定値以下である場合及びステップＳ２３でユーザー設定スイッチが自動充電実施となっている場合には、燃料電池システム起動スイッチがオンされ（ステップＳ２６）、バッテリ電流，バッテリ電圧，バッテリ温度、さらにセルスタック体温度が入力され（ステップＳ２７，Ｓ２８）、バッテリ容量とセルスタック体温度が判断される（ステップＳ２９）。
【００５６】バッテリ容量不足の場合には、バッテリ容量の計算及び必要充電電流値の計算が行われ（ステップＳ３０，Ｓ３１）、続いて燃料電池システム要求出力が計算され、該計算値がＤ／Ａ変換され、電圧値がＤＣ／ＤＣ変換器２ｂに出力される（ステップＳ３２～Ｓ３４）。
【００５７】ステップＳ２９でセルスタック体温度が所定値以下であると判断された場合で、かつ該所定温度以下の状態が所定時間以上継続している場合にはヒータ３４がオンされ、また所定時間以上継続していない場合にはヒータ３４はオフされる（ステップＳ３５～Ｓ３７）。なお、バッテリ容量不足でなく、かつセルスタック体温度が所定温度以下でない場合には、処理はステップＳ１に移行する。
【００５８】このように本実施形態によれば、メインスイッチ５をオフした状態で定期的にバッテリ２８の残容量を検出し、該検出したバッテリ残容量が所定値以下の時には燃料電池システム１を起動してバッテリ２８を充電するようにしたので、夜間等の非走行時の空き時間を利用してバッテリ２８を十分に充電して不足分を補うことができ、走行時には燃料電池システム１の出力不足を補うことができるとともに、走行可能距離を延長できる。
【００５９】また、本実施形態では、燃料電池システム１のセルスタック体７の温度又は外気温度が凍結温度以下の場合には、該燃料電池システム１を起動してセルスタック体７を凍結防止温度に昇温させるようにしたので、セルスタック体７の凍結による燃料電池システム１の寿命低下を回避できる。
【００６０】さらに、上記燃料電池システム１の起動後、上記セルスタック体７の凍結温度以下の状態が所定時間以上継続した場合、つまり温度上昇速度が遅い場合には、上記燃料電池システム１で発電された電力によりヒータ３４を発熱させ、これによる温風を冷却ファン３１によりセルスタック体７に供給してこれを暖機するようにしたので、寒冷地等で外気温度が氷点下以下の極低温に低下した場合でもセルスタック体７の凍結を確実に防止でき、燃料電池システム１の寿命低下を回避できる。
【００６１】さらにまた、上記燃料電池システム１からバッテリ２８への充電電流をオンオフする充電オンオフ回路３２及びバッテリ２８から駆動モータへの放電電流をオンオフする放電オンオフ回路３３を設け、充電電流及び放電電流を運転状況に応じて制御するようにしたので、充電，放電電流を以下のようにして確実に制御できる。
【００６２】例えば、■バッテリ温度が上限値より高いか、又は下限値より低い場合は、図４に示すように、充電オンオフ回路３２，及び放電オンオフ回路３３の両方を開とすることにより、充電及び放電の両方を禁止し、バッテリ２８の寿命低下を回避できる。
【００６３】■バッテリ残容量が放電禁止容量値以下でかつバッテリ温度が所定の充電可能範囲内にある場合は、図５に示すように、充電オンオフ回路３２を閉じ、放電オンオフ回路３３を開くことにより、放電電流は消費せずに回生電流は充電電流として利用でき、効率的である。
【００６４】■バッテリが満充電状態にあり、またバッテリ温度が所定の放電可能範囲にある場合には、図６に示すように、充電オンオフ回路３２を開き、放電オンオフ回路３３を閉じることにより、燃料電池システム１の発電力とバッテリ２８による補助電力を最大限に利用で、モータ駆動力を最大に発揮させることができる。
【００６５】■バッテリ残容量が所定値以上であってバッテリ温度が所定の充電／放電可能範囲内に有る場合には、図７に示すように、充電オンオフ回路３２及び放電オンオフ回路３３の両方を開とすることにより、バッテリ２８を充電しながらモータ駆動の補助電源として有効に利用でき、走行可能距離を延長できる。
【００６６】さらにまた、燃料電池システム１の最大出力に基づいて駆動モータの最大許容出力を求めておき、駆動モータの要求出力をこの最大許容出力以下に規制するようにしたので、フルスロットル状態でも駆動モータが上記最大許容出力以上の出力を要求することがなく、燃料電池システム１に過剰な負荷をかけるのを防止でき、システム全体の寿命低下を防止できる。
【００６７】なお、上記実施形態では、燃料電池システム１の出力調整用にＤＣ／ＤＣ変換器２ｂを用いたが、本発明ではこのＤＣ／ＤＣ変換器は必須ではない。例えば燃料電池システム１に対して、必要な電流値／電圧値をコントローラからシリアル通信等の手法により指令し、必要な電流／電圧を取り出すことも可能である。
【００６８】また上記ＤＣ／ＤＣ変換器の代わりにＦＥＴのようなスイッチング素子を使用し、燃料電池システムの出力を制御することも可能である。
【００６９】さらにまた、上記実施形態では、発電装置が燃料電池システム１である場合を説明しただ、本発明における発電装置としては、ガソリンエンジン，ディーゼルエンジン，ガスエンジン等とこれらで駆動される発電機からなるエンジン発電装置も採用可能であり、メインスイッチ５をオフした状態で検出されたバッテリ残容量が所定値以下の時にはこのエンジン発電装置を起動してバッテリを充電するようにしてもよく、このようにした場合でも空き時間を利用してバッテリを充電でき、バッテリ残容量不足を補うことができ、走行可能距離を延長できる。

【出願人】	【識別番号】００００１００７６【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社
【出願日】	平成１２年２月１４日（２０００．２．１４）
【代理人】	【識別番号】１０００８７６１９【弁理士】【氏名又は名称】下市努
【公開番号】	特開２００１－２３１１０８（Ｐ２００１－２３１１０８Ａ）
【公開日】	平成１３年８月２４日（２００１．８．２４）
【出願番号】	特願２０００－３５５１０（Ｐ２０００－３５５１０）