JP6982787B2 - 燃料電池制御装置およびその制御方法、燃料電池自動車 - Google Patents

燃料電池制御装置およびその制御方法、燃料電池自動車 Download PDF

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Description

本発明は、燃料電池制御装置およびその制御方法、燃料電池自動車に関する。
近年、燃料電池及び二次電池を電源として使用する燃料電池システムを搭載した燃料電池自動車が注目されている。当該燃料電池システムから供給される電力は、走行用モータ及び補機(例えば、ラジエータファン、冷却水ポンプ、電灯など)を含む電気負荷に供給される。
また、燃料電池システムにおける二次電池は、燃料電池により発電された電力を蓄電する。二次電池に充電された電力は、例えば、燃料電池システムの停止後にシステムの再始動電力として使用される。従って、燃料電池システムの停止時に、二次電池の充電量(SOC:State Of Charge)がシステムの次回の始動に必要な量に満たないときは、燃料電池によって発電された電力により二次電池を充電する必要がある。
特許文献1には、燃料電池システムの停止時に、システムの次回の始動に必要な二次電池の充電量を確保するために充電を行うことが開示されている。
特開2007−165055号公報
しかしながら、燃料電池システムの停止時の上記の充電は、次回の始動に必要な充電量を確保するまでに長時間を要する場合がある。また、ショートトリップ走行の繰り返しにより、短時間で燃料電池システムの始動と停止を繰り返した場合、電力消費量に対して走行時の二次電池の充電時間が短くなる結果、燃料電池システムを停止する際の二次電池の充電量が、次回の始動に必要な値に満たないことが多くなる。そのため、燃料電池システムの始動と停止を繰り返すと、二次電池の充電量を確保するための充電に長時間を要することが多くなる。
本発明は、燃料電池システムの始動と停止が繰り返される場合における燃料電池システムの二次電池の充電時間を短縮する技術を提供する。
本発明の第1の態様は、燃料電池と、二次電池とを有する燃料電池システムと、前記燃料電池システムを制御する制御部とを備えた燃料電池制御承知に関する。前記制御部は、前記二次電池の充電量が前記燃料電池システムの停止及び始動のための電力を供給可能な下限値に第1の所定値を加算した値である閾値以下であるかどうかを判定する。前記制御部は、前記燃料電池システムの命令を受け、かつ、前記二次電池の充電量が前記閾値以下であると判定した場合、前記燃料電池から前記二次電池への強制充電を充電量が前記閾値になるまで実施するように前記燃料電池システムを制御する。さらに、前記制御部は、前記強制充電の実施後、前記燃料電池システムを停止させる。前記制御部は、前記燃料電池システムを停止させた後、所定期間内に(i)前記燃料電池システムの始動要求に基づき前記燃料電池システムを始動させ、かつ(ii)前記燃料電池システムの停止命令を受けた場合、前記閾値を、前記下限値に前記第1の所定値より低い第2の所定値を加算した値に設定する。この態様において、前記制御部は、前記閾値を前記二次電池の温度に基づいて設定してもよい。また、この態様において、前記制御部は、第1の前記強制充電の実施後、前記所定期間内に第2の前記強制充電を実施する場合、前記第1の強制充電の実施時間よりも長くなるように前記第2の強制充電の充電時間を設定してもよい。さらに、この第1の態様において、前記強制充電の実施速度は、前記二次電池の温度に基づいて設定されてもよい。
本発明の第2の態様は、前記燃料電池制御装置を備える燃料電池自動車に関する。
本発明の第3の態様は、燃料電池と、二次電池とを有する燃料電池システムと、前記燃料電池システムを制御する制御部とを備えた燃料電池制御装置の制御方法に関する。
この方法は、
(i)前記燃料電池システムの停止が指示され、かつ、(ii)前記二次電池の充電量が前記燃料電池システムの停止及び始動のための電力を供給可能な下限値に第1の所定値を加算した値である閾値以下であることを条件に、前記燃料電池から前記二次電池への強制充電を充電量が前記閾値になるまで実施することと、
前記強制充電の実施後、前記燃料電池システムを停止させることと、
前記燃料電池システムが停止された後、所定期間内に(i)前記燃料電池システムの始動要求に基づき前記燃料電池システムを始動させ、かつ(ii)前記燃料電池システムの停止命令が出された場合、前記閾値を、前記下限値に前記第1の所定値より低い第2の所定値を加算した値に設定すること、
とを含む。
本発明によれば、燃料電池システムの始動と停止が繰り返される場合における燃料電池システムの二次電池の充電時間を短縮する技術を提供することができる。
一実施形態に係る燃料電池システムの概略構成を示す図である。 一実施形態に係る燃料電池システムにおける二次電池の充放電の制御を示すフローチャートである。 一実施形態に係る燃料電池システムにおける二次電池の充放電の制御に使用する閾値の設定方法の例を示す図である。 一実施形態に係る燃料電池システムにおける二次電池の充放電の制御を示すグラフである。 一実施形態に係る燃料電池システムにおける二次電池の充放電の制御を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。ただし、発明の範囲をこれらに限定するものではない。
1.燃料電池システムの構成
図1を参照して、本発明の一実施形態における燃料電池システムの概略構成の例を説明する。燃料電池システム100は、主な構成として、二次電池12、昇圧コンバータ13、燃料電池14、昇圧コンバータ15、インバータ16、モータ17、補機18、及び速度センサSを備える。制御部11は燃料電池システム100を制御する。制御部11及び燃料電池システム100から、本実施形態に係る燃料電池制御装置が構成される。
燃料電池システム100は、燃料電池自動車(FCV)などの車両(移動体)に搭載されている。なお、図1は、燃料電池システム100が備える主要な構成を示しているにすぎず、燃料電池システム100は、移動体に搭載される任意の燃料電池システムが備える他の構成を含むことができる。また、燃料電池システム100は、移動体に搭載されていなくてもよく、例えば、一般家屋など、電力を要する施設等に設置されてもよい。
二次電池12は、充放電可能な蓄電部である。二次電池12は、例えば、リチウムイオン電池などにより構成される。二次電池12は、燃料電池14の放電経路に介挿され、インバータ16に対して燃料電池14と並列に接続されている。二次電池12は、モータ17及び補機18を含む電気負荷の要求電力のうち、予め設定された燃料電池の目標出力を差し引いた電力を電気負荷の駆動電力として出力する。すなわち、二次電池12は、モータ17及び補機18に駆動電力を供給する。さらに、二次電池12は、燃料電池システム100の始動及び停止に必要な電力を供給する。また、二次電池12は、燃料電池14の発電により得られた電力、及びモータ17から回生により得られた電力を蓄電する。
また、二次電池12は、温度センサT及び電流センサIBを含む。温度センサTは、二次電池12の温度を計測し、計測結果を出力するセンサである。電流センサIBは、二次電池12の放電電流を計測するセンサである。
昇圧コンバータ13は、二次電池12とインバータ16との間に設けられたDC(直流)電圧のコンバータである。昇圧コンバータ13は、例えば、IPM(Intelligent Power Module)を使用して構成される。昇圧コンバータ13は、二次電池12から供給された電力のDC電圧を昇圧してインバータ16側に出力する。
燃料電池14は、複数のセル(アノード、カソード、及び電解質を備える単一の電池(発電体))を直列に積層してなる固体高分子電解質形のセルスタックを含んで構成される。燃料電池14による通常の発電時の運転において、アノードにおいて(1)式の酸化反応が生じ、カソードにおいて(2)式の還元反応が生じる。燃料電池14全体としては(3)式の起電反応が生じることにより、電力を発生する。
2→2H++2e- (1)
(1/2)O2+2H++2e-→H2O (2)
2+(1/2)O2→H2O (3)
昇圧コンバータ15は、燃料電池14とインバータ16との間に設けられたDC電圧のコンバータである。昇圧コンバータ15は、燃料電池14から供給された電力のDC電圧を昇圧してインバータ16に出力する。昇圧コンバータ15は、例えば、IPM等により構成される。
インバータ16は、昇圧コンバータ13及び昇圧コンバータ15とモータ17との間に設けられたインバータである。インバータ16は、燃料電池14又は二次電池12から供給された直流電力を三相交流電力に変換し、モータ17に供給する。インバータ16は、例えばIPMにより構成される。
モータ17は、燃料電池システム100を搭載する移動体の車輪等を駆動するための駆動力を発生する駆動モータである。モータ17は、燃料電池14又は二次電池12からインバータ16を介して供給された電力を駆動電力として使用する。また、モータ17は、燃料電池システム100を搭載する移動体の運動エネルギーを(例えば、モータ17の回転に応じで)電気エネルギーに回生する。回生により発生した電力は二次電池12に充電される。
補機18は、燃料電池14による発電に使用される補機を含む補機群である。補機18は、例えば、燃料電池の水素ポンプ及び冷却水ポンプ等を含む。補機18は、二次電池12から供給された電力を駆動電力として使用する。
速度センサSは、燃料電池システム100を搭載する移動体の移動速度の計測値を取得するセンサである。当該移動速度は、例えば、モータ17の回転数等に基づいて算出される。
制御部11は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)を備えたコンピュータにより構成される。制御部11は、他の構成から入力した信号、及びRAMなどの記憶部に記憶されたプログラムになどに基づいて、燃料電池システム100が備える各構成の処理及び動作を制御し、また、当該制御に必要な各種演算を実行する。
例えば、制御部11は、燃料電池システム100の停止命令を受けたときに、二次電池12の充電量(SOC:State Of Charge)が燃料電池システム100の停止の動作、及び燃料電池システム100の次回の始動の動作に必要な電力を供給するために必要な充電量を超える量で設定された閾値(当該閾値の設定方法は詳細は後述する。)以下であるか否かを判断する。二次電池12の充電量が閾値以下である場合、制御部11は、燃料電池システム100の停止前に、燃料電池14の発電を継続させ、発生した電力で二次電池12を充電する。特に、極低温状態(例えば、0℃以下の状態)においては、氷点下3動作と言われる燃料電池14の終了処理、パーキングパージ(PPG)、及び氷点下始動の動作が実施されるため、少なくともこれらの動作に必要な電力を供給可能な充電量が確保されるように二次電池12が充電される。燃料電池システム100の停止時の制御部11による制御処理の詳細は後述する。
ここで、燃料電池14の終了処理とは、エアコンプレッサにより燃料電池14のスタック内から水を排出する処理である。パーキングパージとは、燃料電池14の動作の停止後、温度が0℃以下になる直前に実施される燃料電池14のスタック内の水分のパージ処理である。氷点下始動は、氷点下時における燃料電池システム100の始動の動作である。
2.燃料電池システムの停止及び始動の制御フロー
図2から図4を参照して、燃料電池システム100の停止及び始動の制御の一例を説明する。まず、図2を参照して、極低温状態(すなわち、上記の氷点下3動作が実施される状況)における処理制御のフローを説明する。この処理は、制御部11により制御により実行される。
図2に示す処理において、まず、制御部11は、車両の停止命令であるイグニッションOFFの操作がなされると(燃料電池システム100の停止命令(停止指示)を受けると(ステップS11))、二次電池12の充電量が予め設定された閾値(SOC閾値)以下であるか否かを判断する(ステップS12)。二次電池12の充電量がSOC閾値以下である場合(ステップS12のYes)、処理はステップS13へ進み、SOC閾値より大きい場合(ステップS12のNo)、処理はステップS14へ進む。
SOC閾値として、燃料電池システム100の停止の動作、及び燃料電池システム100の次回の始動の動作に必要な電力を供給するために必要な充電量(SOC下限値)に所定値(充電量加算値)を加算した値が設定される。充電量加算値は、後述するステップS13にて二次電池12の強制充電が所定期間内に連続して実施される回数(又は、実施間隔が所定期間内である強制充電が連続して実施される回数)に応じた値に設定される。具体的には、連続して実施された回数が多いほど、充電量加算値を低い値に設定することができる。また、充電量加算値は、温度センサTから取得された二次電池12の温度に応じた値に設定可能である。例えば、充電量加算値は、二次電池12の温度が低いほど高い値が設定されうる。
図3のグラフは、充電量加算値に応じて定まるSOC閾値を概念的に示している。図3において、二次電池12の強制充電の実施が1回目のSOC閾値よりも、2回目の連続実施のときのSOC閾値の方が低く設定され、また、3回目の連続実施のときのSOC閾値の方がさらに低く設定されることが示されている。また、二次電池12の温度が低いほど、SOC閾値が高く設定されることが示されている。
図2の説明に戻る。ステップS13において、制御部11は、燃料電池14を動作して発電させ、二次電池12を充電(強制充電)するように制御する。ステップS13における二次電池12の充電は二次電池12の充電量がSOC閾値を超える(ステップS12のNo)まで実施される。従って、SOC閾値が高いほど充電が長時間実施され、SOC閾値が低いほど充電が短時間実施される。
二次電池12の充電量がSOC閾値を超えた(ステップS12のNo)後、制御部11は、燃料電池14の終了処理として、エアコンプレッサにより燃料電池14のスタック内から水を排出する処理(ステップS14)と、燃料電池14の動作の停止(ステップS15)と、パーキングパージ(ステップS16)とを実施する。
その後、制御部11は、燃料電池システム100の始動命令を受けたときに、氷点下時における燃料電池システム100の始動の動作を実施する(ステップS17)。その後、燃料電池システム100を備える車両は、燃料電池システム100からの電力供給を受けて走行し(ステップS18)、処理は再びステップS11へ進む。
図4は、極低温状態において、ショートトリップ走行が繰り返された場合に図2に示した制御に従って制御部11により燃料電池システム100の停止及び始動を所定期間内に繰り返し実施したときの二次電池12の充電量の時系列の変化を示している。SOC下限値は、燃料電池システム100の停止及び始動のための電力を供給可能な二次電池12の充電量の下限値である。SOC閾値1から3は、SOC下限値に対してそれぞれ異なる大きさの充電量加算値を加算した値である。
図4によると、タイミングt1で制御部11が車両の停止命令であるイグニッションOFFの操作がなされると(燃料電池システム100の停止命令を受けると)、タイミングt1では二次電池12の充電量がSOC閾値1(SOC下限値+δSOC1)よりも高いため、燃料電池システム100の停止動作等(S14〜S16)が実施される。燃料電池システム100の停止動作等により電力が消費され、二次電池12の充電量が減少する。その後、燃料電池システム100の始動命令を受けたときに、氷点下時における燃料電池システム100の始動の動作(S17)を実施され、車両は走行を開始する(S18)。ショートトリップ走行を終了し、燃料電池システム100の停止命令を指示(S11)したタイミングt2で制御部11は二次電池12の充電量がSOC閾値1以下か判断する(S12)。図4に示されるように、タイミングt2におけるSOCは、SOC閾値1以下であるので、燃料電池システム100による二次電池12の強制充電を実施する(S13)。その後充電量がSOC閾値1まで増加したとき(タイミングt3)、燃料電池システム100の停止命令中であるので、制御部11は燃料電池システム100を停止させる(S14〜S16)。燃料電池14の停止動作によって、二次電池14の充電量が減少する。
その後、タイミングt3とタイミングt4との間で、走行時間が短いショートトリップ走行が行われると、氷点下3動作により二次電池12の電力が使用され、さらに充電量が減少する。ショートトリップ走行が終了し、タイミングt4で再び車両の停止命令であるイグニッションOFFの操作がなされると(燃料電池システム100の停止命令(S11)を受けると)、その時点での二次電池12の充電量がSOC閾値2(強制充電が短時間に連続して実施されるときに設定される閾値で、前回の判断で使用されたSOC閾値1よりも低い値が設定されたSOC閾値:SOC下限値+δSOC2)以下であるため、燃料電池システム100による強制充電が実施される(S13)。その後充電量がSOC閾値2まで増加したとき(タイミングt5)、強制充電が終了(タイミングt5)し、燃料電池14の停止動作等(S14〜S16)が実施され充電量が減少する。
その後、ショートトリップ走行終了後、タイミングt6で再び車両の停止命令であるイグニッションOFFの操作がなされると(燃料電池14の停止命令を受けると)、その時点での二次電池12の充電量がSOC閾値3(強制充電が短時間に連続して実施されるときに設定される閾値で、前回の判断で使用されたSOC閾値2よりも低い値が設定されたSOC閾値:SOC下限値+SOCδ3)以下であるため強制充電が実施される。その後充電量がSOC閾値3まで増加したとき(タイミングt7)、燃料電池14の停止動作等が実施され充電量が減少する。
以上のように本実施形態によれば、制御部11は、燃料電池システム100の停止が指示され、かつ、二次電池12の充電量がSOC閾値1以下であることを条件に、充電量がSOC閾値1になるまで燃料電池14から二次電池12への強制充電を実施する。その後、所定期間内にショートトリップ走行が行われ、その後燃料電池システム100の停止が指示されると、二次電池12の充電量がSOC閾値2以下であることを条件に、制御部11は、充電量がSOC閾値2になるまで燃料電池システム100による二次電池12への強制充電を実施する。また、図4に示すように、SOC閾値2においてSOC下限値に対して加算された上記の充電量加算値は、SOC閾値1においてSOC下限値に対して加算された充電量加算値より低い。従って、SOC閾値2は、SOC閾値1より低い値が設定される。
すなわち、制御部11は、二次電池12の充電量がSOC閾値1になるまで第1の強制充電を実施した後、所定期間内に第2の強制充電を実施する場合、二次電池12の充電量がSOC閾値1より低いSOC閾値2になるまで第2の強制充電を実施するように制御する。その結果、第2の強制充電は、充電量がSOC閾値1まで充電を継続する場合と比較して短い時間で完了することができる。燃料電池14の始動と停止が繰り返される場合における燃料電池14の二次電池12の充電時間を短縮することができる。
本実施形態においては、所定期間内に燃料電池システム100の始動と停止が繰り返される場合に、強制充電の実施時間が徐々に長くなるようにSOC閾値を設定している。すなわち、図4に示されるとおり、SOC閾値1とSOC閾値2の差分よりも、SOC閾値2とSOC閾値3の差分を小さく設定したように、所定期間内における強制充電の回数が増加するほど、SOC閾値の減少値を小さく設定した。その結果、氷点下3動作における充電量の減少量がほぼ一定と仮定すると、強制充電の回数が増加するほど、そのときのSOC閾値に到達するまでの強制充電の時間を長くさせることができる。従って、制御部11は、第1の強制充電の実施後、所定期間内に第2の強制充電を実施する場合、第1の強制充電の実施時間よりも長くなるように、第2の強制充電の実施時間を制御している。例えば、第1の強制充電の実施時間を5分、第2の強制充電の実施時間を10分に設定することができる。
なお、図4に示す制御において、強制充電回数が増加するほど、強制充電の実施時間(t2〜t3、t4〜t5及びt6〜t7)が徐々に長くなるようにSOC閾値1から3が設定されている。
このように強制充電が繰り返されるほど強制充電の実施時間が徐々に長くなるように制御することにより、ユーザ(例えば、燃料電池システム100を搭載した燃料電池自動車のドライバ)は、徐々に充電量が下限値(SOC下限値)に近づいていることを把握することができる。
なお、以下に説明するように、強制充電の実施時間をSOC閾値に依存しない方法で設定することも可能である。
図5を参照して、上記の変形例について説明する。ステップS11及びS12は、図2に示した処理と同様の処理を行う。図5のステップS12において、Yesと判断された場合、ステップS13−1において制御部11は強制充電を開始し、充電時間が予め設定された時間閾値になるまで強制充電を継続する(ステップS13−1及びS13−2)。強制充電の終了後(S13−2のNo)、処理はステップS14へ進む。ステップS14からS18の処理は図2に示した処理と同様である。
時間閾値は、二次電池12の温度に応じて変更することができる(例えば、低温であるほど、充電時間が長時間になるように設定される)。
また、時間閾値は、二次電池12の強制充電が所定期間内に連続して実施される回数(又は、実施間隔が所定期間内である強制充電が連続して実施される回数)に応じた値に設定可能である。具体的には、所定期間内に連続して実施された回数が多いほど、時間閾値を長い時間に設定することができる。
以上、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲はかかる実施形態に限定されない。当業者であれば、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属する。
例えば、上記の実施形態においてδSOCが条件に応じて変化する例を説明したが、δSOCを固定とすることを排除するものではない。
100 燃料電池システム
11 制御部
12 二次電池
13 昇圧コンバータ
14 燃料電池
15 昇圧コンバータ
16 インバータ
17 モータ
18 補機
S 速度センサ
IB 電流センサ
T 温度センサ

Claims (6)

  1. 燃料電池と、二次電池とを有する燃料電池システムと、前記燃料電池システムを制御する制御部とを備えた燃料電池制御装置であって、
    前記制御部は、前記二次電池の充電量が前記燃料電池システムの停止及び始動のための電力を供給可能な下限値に第1の所定値を加算した値である閾値以下であるかどうかを判定し、
    前記燃料電池システムの停止命令を受け、かつ、前記二次電池の充電量が前記閾値以下であると判定した場合、前記燃料電池から前記二次電池への強制充電を充電量が前記閾値になるまで実施するように前記燃料電池システムを制御し、
    前記強制充電の実施後、前記燃料電池システムを停止させ、
    前記燃料電池システムが停止された後、所定期間内に、(i)前記燃料電池システムの始動要求に基づき前記燃料電池システムを始動させ、かつ(ii)前記燃料電池システムの停止命令を受けた場合、前記閾値を、前記下限値に前記第1の所定値より低い第2の所定値を加算した値に設定するように構成される燃料電池制御装置。
  2. 前記閾値は、前記二次電池の温度に基づいて設定される、請求項1に記載の燃料電池制御装置。
  3. 前記制御部は、第1の前記強制充電の実施後、前記所定期間内に第2の前記強制充電を実施する場合、前記第1の強制充電の実施時間よりも長くなるように前記第2の強制充電の実施時間を設定するように構成される請求項1に記載の燃料電池制御装置。
  4. 前記強制充電の実施時間は、前記二次電池の温度に基づいて設定される、請求項1から3のいずれか一項に記載の燃料電池制御装置。
  5. 請求項1から4のいずれか一項に記載の燃料電池制御装置を備える燃料電池自動車。
  6. 燃料電池と、二次電池とを有する燃料電池システムと、前記燃料電池システムを制御する制御部とを備えた燃料電池制御装置の制御方法であって、
    (i)前記燃料電池システムの停止が指示され、かつ、(ii)前記二次電池の充電量が前記燃料電池システムの停止及び始動のための電力を供給可能な下限値に第1の所定値を加算した値である閾値以下であることを条件に、前記燃料電池から前記二次電池への強制充電を充電量が前記閾値になるまで実施することと、
    前記強制充電の実施後、前記燃料電池システムを停止することと、
    前記燃料電池システムが停止された後、所定期間内に(i)前記燃料電池システムの始動要求に基づき前記燃料電池システムを始動させ、かつ(ii)前記燃料電池システムの停止命令が出された場合、前記閾値を、前記下限値に前記第1の所定値より低い第2の所定値を加算した値に設定すること、
    を含む制御方法。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7103151B2 (ja) * 2018-10-17 2022-07-20 トヨタ自動車株式会社 燃料電池車両および燃料電池車両の制御方法
JP6787970B2 (ja) * 2018-10-22 2020-11-18 本田技研工業株式会社 燃料電池システム及びその制御方法
CN109910685B (zh) * 2019-03-25 2021-09-14 浙江吉利汽车研究院有限公司 一种冷启动方法、装置及设备
CN111063918B (zh) * 2019-12-26 2021-07-20 潍柴动力股份有限公司 一种燃料电池的控制方法和装置
JP7367613B2 (ja) * 2020-05-22 2023-10-24 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
CN112389279A (zh) * 2020-10-29 2021-02-23 长城汽车股份有限公司 车辆的整车能量分配方法和装置
CN114619919B (zh) * 2020-12-14 2024-05-03 丰田自动车株式会社 对fcv储能电池进行充电的方法、装置、设备及存储介质
CN112622696A (zh) * 2020-12-28 2021-04-09 长城汽车股份有限公司 车辆预留能量的确定方法、装置及车辆

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3659204B2 (ja) * 2001-08-30 2005-06-15 日産自動車株式会社 移動体用燃料電池パワープラント
JP3999498B2 (ja) * 2001-11-13 2007-10-31 日産自動車株式会社 燃料電池システム及びその停止方法
JP4811626B2 (ja) * 2003-08-25 2011-11-09 トヨタ自動車株式会社 車両用の燃料電池システム及び電気自動車
JP2007026822A (ja) * 2005-07-14 2007-02-01 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システムの制御装置
JP4977342B2 (ja) * 2005-08-01 2012-07-18 本田技研工業株式会社 燃料電池システム及び蓄電装置の充電量調整方法
JP2007165055A (ja) * 2005-12-12 2007-06-28 Toyota Motor Corp 燃料電池システム及び燃料電池システムの運転停止方法
JP5094058B2 (ja) * 2006-06-30 2012-12-12 三洋電機株式会社 電源システム
JP2008282767A (ja) * 2007-05-14 2008-11-20 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP5319176B2 (ja) * 2008-06-19 2013-10-16 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
JP4790781B2 (ja) * 2008-07-31 2011-10-12 本田技研工業株式会社 燃料電池車両
JP4758466B2 (ja) * 2008-10-31 2011-08-31 本田技研工業株式会社 燃料電池車両
JP5892182B2 (ja) * 2014-01-09 2016-03-23 トヨタ自動車株式会社 車両の電源装置
JP5961233B2 (ja) * 2014-09-29 2016-08-02 富士重工業株式会社 車両の制御装置及び車両
JP6048473B2 (ja) * 2014-10-27 2016-12-21 トヨタ自動車株式会社 車両に搭載された燃料電池及び二次電池を利用して外部に電力を供給する外部給電システムの制御方法および外部給電システム
JP6213511B2 (ja) * 2015-03-25 2017-10-18 トヨタ自動車株式会社 電動車両及びその制御方法

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