(57)【要約】【課題】燃料ガスの漏洩の対策を適切に実行できる技術を提供する。【解決手段】燃料電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池に前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給部と、前記燃料ガスの漏洩を検知する漏洩検知部と、前記車両の速度を検出する速度検出部と、前記燃料ガス供給部を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記車両の速度が前記閾値速度より高いときには、前記燃料ガスの漏洩が、予め定められた第１検知時間、継続して検知されたときに、前記燃料電池に対する前記燃料ガスの供給を停止させ、前記車両の速度が前記閾値速度以下のときには、前記燃料ガスの漏洩が、前記第１検知時間より短い予め定められた第２検知時間、継続して検知されたときに、前記燃料電池に対する前記燃料ガスの供給を停止させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される燃料電池システムであって、
燃料ガスと酸化剤ガスの供給を受けて発電する燃料電池と、
前記燃料電池に前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給部と、
前記燃料ガスの漏洩を検知する漏洩検知部と、
前記車両の速度を検出する速度検出部と、
前記燃料ガス供給部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記車両の速度が予め決められた閾値速度より高いときには、前記燃料ガスの漏洩が、予め定められた第１検知時間、継続して検知されたときに、前記燃料電池に対する前記燃料ガスの供給を停止、または、前記燃料電池に対する前記燃料ガスの供給量を低減させ、
前記車両の速度が前記閾値速度以下のときには、前記燃料ガスの漏洩が、前記第１検知時間より短い予め定められた第２検知時間、継続して検出されたときに、前記燃料電池に対する前記燃料ガスの供給を停止、または、前記燃料電池に対する前記燃料ガスの供給量を低減させる、
漏洩検知処理を実行する、燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記車両の速度が前記閾値速度以下であり、前記燃料ガスの漏洩が、前記第２検知時間、継続して検知された場合において、前記燃料電池に対する前記燃料ガスの供給を停止させた後に、前記燃料ガスの漏洩が継続して検知されている時間が、前記第２検知時間より長い予め定められた第３検知時間を越える前に、前記燃料ガスの漏洩が検知されなくなった場合には、前記燃料電池に対する前記燃料ガス供給部の供給を再開させる、燃料電池システム。
【請求項３】
請求項２記載の燃料電池システムであって、さらに、
前記燃料ガスの漏洩の発生をユーザに報知する報知部を備え、
前記制御部は、前記車両の速度が前記閾値速度以下であり、前記燃料ガスの漏洩が、前記第２検知時間、継続して検知された場合において、前記燃料電池に対する前記燃料ガスの供給を停止させた後に、前記燃料ガスの漏洩が継続して検知されている時間が、前記第３検知時間を越えた場合には、前記報知部に前記燃料ガスの漏洩の発生を報知させる処理を含む漏洩対策処理を実行する、燃料電池システム。
【請求項４】
請求項３記載の燃料電池システムであって、
前記漏洩対策処理は、前記燃料電池システムの運転を終了させる処理を含む、燃料電池システム。
【請求項５】
請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、さらに、
前記燃料電池の発電電力の一部を蓄電する二次電池を備え、
前記制御部は、ユーザによる前記車両の加速操作を検出し、前記燃料電池と前記二次電池の少なくとも一方から前記加速操作に応じた電力を前記車両の駆動力源に供給させる運転制御を実行し、前記運転制御の実行中に、前記漏洩検知処理を予め定められた制御周期で繰り返し実行し、
前記制御部は、前記車両の速度が前記閾値速度以下であり、前記燃料ガスの漏洩が、前記第２検知時間、継続して検知された場合において、前記燃料電池に対する前記燃料ガスの供給を停止させる処理を実行した後、前記燃料ガスの漏洩が継続して検知されている時間が、前記第３検知時間を越える前に、前記加速操作を検出したときには、前記燃料電池に対する前記燃料ガスの供給を再開させて、前記加速操作に応じた電力を前記駆動力源に供給して前記車両を加速させる、燃料電池システム。
【請求項６】
請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、
前記燃料ガス供給部は、前記燃料ガスを貯蔵するタンクと、前記タンクからの前記燃料ガスの流出を制御する主止弁と、前記主止弁より下流側に設けられ、前記燃料電池に対する前記燃料ガスの供給量を調整する供給装置と、を含み、
前記制御部は、
前記車両の速度が前記閾値速度より高く、前記燃料ガスの漏洩が、前記第１検知時間、継続して検出されたときには、前記主止弁を閉じることにより、前記燃料電池に対する前記燃料ガスの供給を停止させ、
前記車両の速度が前記閾値速度以下であり、前記燃料ガスの漏洩が、前記第２検知時間、継続して検出されたときには、前記主止弁を閉じることなく、前記供給装置の駆動を停止させることにより、前記燃料電池に対する前記燃料ガスの供給を停止させる、燃料電池システム。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、
前記車両の速度が前記閾値速度以下の状態は、前記車両が停止している状態であり、前記車両の速度が前記閾値速度より高い状態は、前記車両が走行している状態である、燃料電池システム。
【請求項８】
車両に搭載され、燃料ガスと酸化剤ガスの供給を受けて発電する燃料電池を備える燃料電池システムの制御方法であって、
前記車両の速度を検出する工程と、
前記燃料ガスの漏洩を検知する工程と、
前記車両の速度が予め決められた閾値速度より高いときには、前記燃料ガスの漏洩が、予め決められた第１検知時間、継続して検知されたときに、前記燃料電池に対する前記燃料ガスの供給を停止、または、前記燃料電池に対する前記燃料ガスの供給量を低減させ、前記車両の速度が前記閾値速度以下のときには、前記燃料ガスの漏洩が、前記第１検知時間より短い予め決められた第２検知時間、継続して検知されたときに、前記燃料電池に対する前記燃料ガスの供給を停止、または、前記燃料電池に対する前記燃料ガスの供給量を低減させる工程と、
を備える、制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、下記の特許文献１には、車両に搭載され、燃料ガスとして燃料電池に供給される水素の漏洩を検知する燃料電池システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１３９８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料電池システムが、車両に搭載されている場合、例えば、当該車両が停止している状態など、車両の内部に気流が生じにくい状態では、漏洩した燃料ガスが車両内に滞留しやすい。そのため、そうした気流の生じにくい状況において、燃料ガスの漏洩の検知が遅れた場合には、車両が高速で走行している場合よりも短時間で車両内に漏洩した水素が滞留してしまう可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の技術は、以下の形態として実現することが可能である。
（１）第１の形態は、車両に搭載される燃料電池システムとして提供される。この形態の燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスの供給を受けて発電する燃料電池と、前記燃料電池に前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給部と、前記燃料ガスの漏洩を検知する漏洩検知部と、前記車両の速度を検出する速度検出部と、前記燃料ガス供給部を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記車両の速度が前記閾値速度より高いときには、前記燃料ガスの漏洩が、予め定められた第１検知時間、継続して検知されたときに、前記燃料電池に対する前記燃料ガスの供給を停止、または、前記燃料電池に対する前記燃料ガスの供給量を低減させ、前記車両の速度が前記閾値速度以下のときには、前記燃料ガスの漏洩が、前記第１検知時間より短い予め定められた第２検知時間、継続して検出されたときに、前記燃料電池に対する前記燃料ガスの供給を停止、または、前記燃料電池に対する前記燃料ガスの供給量を低減させる、漏洩検知処理を実行する、燃料電池システム。
この形態の燃料電池システムによれば、車両の速度が低く、車両内に漏洩した燃料ガスが滞留しやすい状況では、第２検知時間を用いた短時間の判定によって、燃料ガスの漏洩に対する対策としての燃料ガスの供給停止、または、燃料ガスの供給量の低減を、より早い段階で実行することができる。よって、車両内に漏洩した水素が滞留してしまうことを抑制できる。
（２）上記形態の燃料電池システムにおいて、前記制御部は、前記車両の速度が前記閾値速度以下であり、前記燃料ガスの漏洩が、前記第２検知時間、継続して検知された場合において、前記燃料電池に対する前記燃料ガスの供給を停止させた後に、前記燃料ガスの漏洩が継続して検知されている時間が、前記第２検知時間より長い予め定められた第３検知時間を越える前に、前記燃料ガスの漏洩が検知されなくなった場合には、前記燃料電池に対する前記燃料ガス供給部の供給を再開させてよい。
この形態の燃料電池システムによれば、第２検知時間を用いた短時間の判定により、燃料ガスの漏洩が誤検知され、燃料ガスの供給が停止されても、第３検知時間を越えない短時間で、その漏洩が検知されなくなった場合には、燃料ガスの供給が再開される。よって、そうした漏洩の誤検知などによって、燃料ガスの供給が停止された場合のユーザの不便が低減される。
（３）上記形態の燃料電池システムは、さらに、前記燃料ガスの漏洩の発生をユーザに報知する報知部を備え、前記制御部は、前記車両の速度が前記閾値速度以下であり、前記燃料ガスの漏洩が、前記第２検知時間、継続して検知された場合において、前記燃料電池に対する前記燃料ガスの供給を停止させた後に、前記燃料ガスの漏洩が継続して検知されている時間が、前記第３検知時間を越えた場合には、前記報知部に前記燃料ガスの漏洩の発生を報知させる処理を含む漏洩対策処理を実行してよい。
この形態の燃料電池システムによれば、第２検知時間を用いた短時間の判定により燃料ガスの漏洩が誤検知された場合でも、燃料ガスの漏洩を検知し続けている時間が第３検知時間を越えない限り、ユーザに対する報知が実行されない。よって、燃料ガスの漏洩の発生が、ユーザに誤って報知されるような事態を抑制できる。
（４）上記形態の燃料電池システムにおいて、前記漏洩対策処理は、前記燃料電池システムの運転を終了させる処理を含んでよい。
この形態の燃料電池システムによれば、燃料ガスの漏洩が検出されたまま燃料電池システムの運転が継続されてしまうことを抑制ができる。
（５）上記形態の燃料電池システムは、さらに、前記燃料電池の発電電力の一部を蓄電する二次電池を備え、前記制御部は、ユーザによる前記車両の加速操作を検出し、前記燃料電池と前記二次電池の少なくとも一方から前記加速操作に応じた電力を前記車両の駆動力源に供給させる運転制御を実行し、前記運転制御の実行中に、前記漏洩検知処理を予め定められた制御周期で繰り返し実行し、前記制御部は、前記車両の速度が前記閾値速度以下であり、前記燃料ガスの漏洩が、前記第２検知時間、継続して検知された場合において、前記燃料電池に対する前記燃料ガスの供給を停止させる処理を実行した後、前記燃料ガスの漏洩が継続して検知されている時間が、前記第３検知時間を越える前に、前記加速操作を検出したときには、前記燃料電池に対する前記燃料ガスの供給を再開させて、前記加速操作に応じた電力を前記駆動力源に供給して前記車両を加速させてよい。
この形態の燃料電池システムによれば、車両が低速のときの第２検知時間を用いた短時間の判定によって燃料ガスの供給が停止されても、ユーザの加速操作によって車両が加速された後に、あらためて車両の速度に応じた判定条件で燃料ガスの漏洩が検知される。よって、車両の速度変化に応じて適切に判定条件を切り替えて、燃料ガスの漏洩判定をおこなうことができる。また、ガスの供給が停止された後であっても、ユーザの加速操作に対応して、迅速に燃料ガスの供給が再開され、燃料電池が通常の発電状態に迅速に復帰できるため、二次電池の出力電力のみに頼った走行期間が低減され、車両を円滑に加速させることができる。
（６）上記形態の燃料電池システムにおいて、前記燃料ガス供給部は、前記燃料ガスを貯蔵するタンクと、前記タンクからの前記燃料ガスの流出を制御する主止弁と、前記主止弁より下流側に設けられ、前記燃料電池に対する前記燃料ガスの供給量を調整する供給装置と、を含み、前記制御部は、前記車両の速度が前記閾値速度より高く、前記燃料ガスの漏洩が、前記第１検知時間、継続して検出されたときには、前記主止弁を閉じることにより、前記燃料電池に対する前記燃料ガスの供給を停止させ、前記車両の速度が前記閾値速度以下であり、前記燃料ガスの漏洩が、前記第２検知時間、継続して検出されたときには、前記主止弁を閉じることなく、前記供給装置の駆動を停止させることにより、前記燃料電池に対する前記燃料ガスの供給を停止させてよい。
この形態の燃料電池システムによれば、燃料ガスの供給停止後に、燃料ガスの供給再開が決定されたときには、供給装置の駆動再開により、燃料ガスの供給を迅速かつ簡易に再開させることができる。また、第１検知時間や第３検知時間を用いたより精度が高い判定によって、燃料ガスの供給停止が決定されるときには、主止弁が閉じられるため、燃料ガスの漏洩による不具合の発生を、より一層、抑制することができる。
（７）上記形態の燃料電池システムにおいて、前記車両の速度が前記閾値速度以下の状態は、前記車両が停止している状態であり、前記車両の速度が前記閾値速度より高い状態は、前記車両が走行している状態であってよい。
この形態の燃料電池システムによれば、車両内に、漏洩した燃料ガスがより滞留しやすい車両の停止中に、燃料ガスの漏洩に対する対策を、より早い段階で実施することができる。
本開示の技術は、燃料電池システム以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、燃料電池システムと搭載する車両、燃料電池システムの制御方法、燃料ガス供給部の制御方法、燃料ガスの漏洩を検出したときの対処方法、それらの方法を実現する制御装置やコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】車両に搭載される燃料電池システムの概略図。
【図２】車両における漏洩検知部の設置位置を示す概略図。
【図３】第１実施形態の漏洩検知処理のフローを示す説明図。
【図４】第２実施形態の漏洩検知処理のフローを示す説明図。
【図５】第３実施形態の漏洩検知処理のフローを示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
１．第１実施形態：
図１は、第１実施形態における燃料電池システム１００の構成を示す概略図である。第１実施形態の燃料電池システム１００は、車両１０１に搭載される。燃料電池システム１００は、燃料ガスと酸化剤ガスの供給を受けて発電する燃料電池１０を備え、燃料電池１０が発電する電力を車両１０１に搭載されている負荷１１０に供給する。負荷１１０は、例えば、車両１０１の駆動力源である駆動モータや、車両１０１の電装品、補機類、外部給電に用いられる接続器を含む。
【０００８】
第１実施形態では、燃料電池１０は、燃料ガスである水素と酸化剤ガスである酸素の電気化学反応によって発電する固体高分子形燃料電池である。燃料電池１０は、複数の単セル１１が積層されたスタック構造を有する。各単セル１１は、それぞれが単体でも発電可能な発電要素であり、電解質膜の両面に電極を配置した発電体である膜電極接合体と、膜電極接合体を挟む２枚のセパレーターと、を有する。電解質膜は、内部に水分を包含した湿潤状態のときに良好なプロトン伝導性を示す固体高分子薄膜によって構成される。前述の単セル１１の各構成要素についての図示は省略する。なお、燃料電池１０としては、固体高分子形燃料電池に限定されることはなく、他の種々のタイプの燃料電池を採用することが可能である。他の実施形態では、燃料電池１０として、例えば、固体酸化物形燃料電池が採用されてもよい。
【０００９】
燃料電池システム１００は、車両１０１の運転と、燃料電池１０の発電と、を制御する制御部２０を備える。制御部２０は、少なくとも１つのプロセッサと主記憶装置とを備えるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）によって構成される。制御部２０は、プロセッサが主記憶装置上に読み込んだプログラムや命令を実行することによって燃料電池１０の発電を制御するための種々の機能を発揮する。なお、制御部２０の機能の少なくとも一部は、ハードウェア回路によって構成されてもよい。第１実施形態では、制御部２０は、制御に用いる情報を不揮発的に記憶する記憶部２１を備えている。
【００１０】
制御部２０は、図示しないアクセルペダルなどを介したユーザによる加速操作を検出し、燃料電池１０と後述する二次電池８６の少なくとも一方から、その加速操作に応じた電力を、負荷１１０に含まれる駆動モータに対して供給させる運転制御を実行する。また、制御部２０は、車両１０１内部での燃料ガスの漏洩を検知して対処する漏洩検知処理を実行する。漏洩検知処理については後述する。
【００１１】
燃料電池システム１００は、さらに、速度検出部２２と、漏洩検知部２５と、報知部２８と、を備える。速度検出部２２は、現在の車両１０１の速度を検出して制御部２０に出力する。後述するように、制御部２０は、車両１０１の速度の検出結果を漏洩検知処理において用いる。
【００１２】
漏洩検知部２５は、車両１０１内部での燃料ガスの漏洩を検知する。第１実施形態では、漏洩検知部２５は、例えば、水素ディテクタによって構成される。漏洩検知部２５は、車両１０１内の大気中における燃料ガスの濃度を検出して制御部２０に出力する。制御部２０は、当該濃度が予め定められた閾値より高い場合に、燃料ガスの漏洩の発生を検知する。制御部２０は、燃料ガスの漏洩の発生が検知された場合には、漏洩検知部２５によって燃料ガスの漏洩が継続して検知されている時間を計測する。制御部２０は、漏洩検知処理において、この計測時間によって、検知されている燃料ガスの漏洩が対策を必要とする漏洩であるか否かを判定する。第１実施形態では、漏洩検知部２５は、車両１０１内の複数の箇所に設けられている。漏洩検知部２５の設置位置については後述する。
【００１３】
報知部２８は、制御部２０の制御下において、燃料ガスの漏洩が検知されたことを車両１０１のユーザに報知する。報知部２８は、例えば、車両１０１のダッシュボードに設けられたディスプレイやインジケータなどの表示部によって構成される。報知部２８は、警告音や音声を出力するスピーカによって構成されてもよい。
【００１４】
燃料電池システム１００は、燃料電池１０に対する反応ガスの供給制御をおこなう構成部として、燃料ガス供給部３０と、燃料ガス循環排出部４０と、酸化剤ガス給排部５０と、を備える。燃料ガス供給部３０は、燃料電池１０のアノードに燃料ガスを供給する。燃料ガス供給部３０は、高圧の燃料ガスを貯蔵するタンク３１と、タンク３１と燃料電池１０のアノード入口とを接続する燃料ガス配管３２と、主止弁３３と、レギュレータ３４と、供給装置３５と、を備える。主止弁３３とレギュレータ３４と供給装置３５は、燃料ガス配管３２に、タンク３１側である上流側からこの順で設けられている。
【００１５】
主止弁３３は、制御部２０の制御下において開閉する電磁弁によって構成される。主止弁３３は、タンク３１からの燃料ガスの流出を制御する。レギュレータ３４は、減圧弁であり、制御部２０の制御下において、供給装置３５の上流側における燃料ガス配管３２内の圧力を調整する。供給装置３５は、周期的に開閉して燃料電池１０に燃料ガスを送り出す。供給装置３５は、例えば、設定された駆動周期で開閉する電磁駆動式の開閉弁であるインジェクタによって構成される。制御部２０は、供給装置３５の駆動周期を制御することによって、燃料電池１０に対する燃料ガスの供給量を調整する。
【００１６】
燃料ガス循環排出部４０は、燃料電池１０のアノードから排出される排ガスに含まれる燃料ガスを燃料電池１０に循環させるとともに、排ガスに含まれる排水を車両１０１の外部に排出させる。燃料ガス循環排出部４０は、排ガス配管４１と、気液分離部４２と、循環配管４３と、循環ポンプ４４と、排水配管４５と、排水弁４６と、を備える。排ガス配管４１は、燃料電池１０のアノード出口と気液分離部４２とに接続されており、アノードで発電に用いられることのなかった燃料ガスと排水とを含むアノード側の排ガスを気液分離部４２へと導く。
【００１７】
気液分離部４２は、排ガス配管４１を通じて流入した排ガスから気体成分と液体成分とを分離し、液体成分を排水として、液水の状態で貯留する。気液分離部４２は、循環配管４３に接続されている。循環配管４３は、気液分離部４２と燃料ガス配管３２の供給装置３５より下流側の部位とを接続する。また、循環配管４３には、循環ポンプ４４が設けられている。気液分離部４２は、排ガスから分離した気体成分を循環配管４３へと導く。循環ポンプ４４は、循環配管４３へと導かれた燃料ガスを含む気体成分を燃料ガス配管３２へと送り出す。
【００１８】
気液分離部４２の排水が貯留されている貯留部には、排水配管４５が接続されている。排水配管４５には、制御部２０の制御下において開閉する排水弁４６が設けられている。制御部２０は、通常、排水弁４６を閉じておき、予め設定された所定のタイミングで排水弁４６を開くことによって、気液分離部４２に貯留されている排水を、排水配管４５を通じて車両１０１の外部へと排出する。
【００１９】
酸化剤ガス給排部５０は、車両１０１のフロントグリルを通じて車両１０１の内部に取り込こまれた空気に含まれる酸素を、酸化剤ガスとして燃料電池１０に供給する。酸化剤ガス給排部５０は、供給配管５１と、コンプレッサ５２と、開閉弁５３と、を備える。供給配管５１は、燃料電池１０のカソード入口に接続されている。コンプレッサ５２と開閉弁５３とは、供給配管５１に設けられている。コンプレッサ５２は、車両１０１の外部から取り入れた空気を圧縮した圧縮ガスを、供給配管５１を通じて燃料電池１０のカソードへと送り出す。開閉弁５３は、通常は閉じた状態であり、コンプレッサ５２から送り出された圧縮ガスの圧力によって開弁し、燃料電池１０への圧縮ガスの流入を許容する。
【００２０】
酸化剤ガス給排部５０は、燃料電池１０のカソードから排出された排ガスを車両１０１の外部に排出する。酸化剤ガス給排部５０は、排ガス配管５６と、調圧弁５８と、を備える。排ガス配管５６は、カソード出口に接続されており、燃料電池１０のカソードから排出された排ガスを車両１０１の外部へと導く。調圧弁５８は、排ガス配管５６に設けられており、制御部２０の制御下において、燃料電池１０のカソード側の背圧を調整する。
【００２１】
燃料電池システム１００は、負荷１１０に供給する電力を制御するための構成部として、第１コンバータ８１と、インバータ８３と、第２コンバータ８５と、二次電池８６と、を備える。燃料電池１０は、第１の直流導線Ｌ１を介して、第１コンバータ８１の入力端子に接続されている。第１コンバータ８１は、制御部２０の制御下において、燃料電池１０の出力電圧を昇圧する。
【００２２】
第１コンバータ８１の出力端子は、第２の直流導線Ｌ２を介して、インバータ８３の直流端子に接続されている。インバータ８３の交流端子には上述した負荷１１０が接続されている。インバータ８３は直流と交流との変換を実行する。二次電池８６は、第２コンバータ８５を介して、第２の直流導線Ｌ２に接続されている。二次電池８６は、例えばリチウムイオン電池によって構成される。二次電池８６には、燃料電池１０が発電する電力の一部や、負荷１１０で生じた回生電力が蓄電される。二次電池８６は、制御部２０の制御下において、燃料電池１０とともに燃料電池システム１００の電力源として機能する。制御部２０は、２つのコンバータ８１，８５を制御して、燃料電池１０の出力電流と、二次電池８６の充電および放電と、を制御する。また、制御部２０は、インバータ８３によって、負荷１１０に供給される三相交流の周波数および電圧を制御する。
【００２３】
図２は、車両１０１における漏洩検知部２５の設置位置を示す概略図である。車両１０１の内部は、ユーザが搭乗する客室１０２と、客室１０２前方のフロントコンパートメント１０３と、客室１０２後方のリアコンパートメント１０４と、に区画されている。第１実施形態では、フロントコンパートメント１０３には、燃料電池１０と、燃料ガス供給部３０の供給装置３５と、が設置されている。また、リアコンパートメント１０４には、燃料ガス供給部３０のタンク３１が設置されている。漏洩検知部２５は、フロントコンパートメント１０３とリアコンパートメント１０４のそれぞれに設置されている。制御部２０は、フロントコンパートメント１０３の漏洩検知部２５によって供給装置３５近傍での燃料ガスの漏洩を検知し、リアコンパートメント１０４の漏洩検知部２５によってタンク３１近傍での燃料ガスの漏洩を検知する。なお、他の実施形態では、フロントコンパートメント１０３とリアコンパートメント１０４の一方にのみ漏洩検知部２５が設けられていてもよい。漏洩検知部２５は、タンク３１の設置領域にのみ設けられていてもよいし、燃料電池１０の設置領域や、供給装置３５の設置領域にのみ設けられていてもよい。
【００２４】
図３は、第１実施形態の漏洩検知処理のフローを示す説明図である。制御部２０は、ユーザによる起動操作により、車両１０１および燃料電池システム１００が起動されると、この漏洩検知処理を、予め定められた制御周期で繰り返し実行する。漏洩検知処理は、ユーザによる終了操作により車両１０１および燃料電池システム１００の運転が停止されるまで繰り返される。
【００２５】
ステップＳ１０では、制御部２０は、車両１０１が、現在低速の状態であるか否かを判定する車速判定を実行する。制御部２０は、速度検出部２２によって現在の車両１０１の速度を取得し、取得した車両１０１の速度と、予め定められた閾値速度と、を比較する。制御部２０は、車両１０１の速度が閾値速度以下のときに、車両１０１が低速の状態であると判定し、車両１０１の速度が閾値速度より高いときに、車両１０１が低速の状態ではないと判定する。
【００２６】
なお、本明細書では、車両１０１の低速の状態には、車両１０１の速度がほぼ０ｋｍ／ｓである車両１０１が停止している状態が含まれる。本明細書中において「ほぼ」と言うときは、実質的に等しいと言える程度の誤差、例えば、０〜５％程度の誤差を含むことを意味する。また、「車両１０１が停止している状態」とは、ユーザが車両１０１の起動操作をすることなく、ブレーキの解除により車両１０１が走行可能になる状態を意味する。車両１０１が停止している状態には、ユーザによる終了操作により車両１０１の運転が終了されて、車両１０１が停車している状態は含まれない。第１実施形態では、閾値速度は、０ｋｍ／ｓであり、制御部２０は、車両１０１が停止している状態のときに、車両１０１が低速の状態であると判定する。なお、他の実施形態では、閾値速度は、０ｋｍ／ｓでなくてもよく、例えば、閾値速度は、０ｋｍ／ｓ以上、２０ｋｍ／ｓ以下の値に設定されてもよい。
【００２７】
車両１０１が低速の状態ではないと判定した場合には、制御部２０は、ステップＳ２０において、漏洩検知部２５によって、燃料ガスの漏洩が、予め定められた第１検知時間、継続して検知されているか否かを判定する。第１検知時間は、例えば、１〜５秒程度としてよい。上述したように、第１実施形態では、漏洩検知部２５が予め定められた閾値より高い燃料ガスの濃度を検知している場合に、燃料ガスの漏洩が検知され、制御部２０は、その燃料ガスの漏洩が継続して検知されている時間を計測する。ステップＳ２０において、燃料ガスの漏洩が第１検知時間、継続して検知されているときには、その燃料ガスの漏洩が対策を必要とするものであるとして、制御部２０は、ステップＳ５０，Ｓ６０において、その対策のための処理を実行する。なお、第１実施形態では、制御部２０は、複数の漏洩検知部２５のうち、少なくとも１つにおいて、第１検知時間、燃料ガスの漏洩が継続して検知されている場合に、ステップＳ５０，Ｓ６０の処理を実行する。
【００２８】
制御部２０は、ステップＳ５０において、燃料ガス供給部３０を制御して、燃料電池１０に対する燃料ガスの供給を停止させる。第１実施形態では、燃料ガスの供給停止は、主止弁３３を閉弁することによっておこなわれる。これにより、タンク３１から燃料ガス配管３２への燃料ガスの流入が遮断されるため、燃料ガスの漏洩の進行が抑制される。なお、他の実施形態では、供給装置３５への電力供給を停止して供給装置３５を駆動停止させることによって、燃料ガスの供給を停止してもよい。また、主止弁３３の閉弁と供給装置３５の駆動停止の両方によって燃料ガスの供給を停止してもよい。なお、燃料ガスの供給停止した後でも、車両１０１は、二次電池８６の電力によって走行可能な状態が維持されていてもよい。
【００２９】
制御部２０は、燃料ガスの漏洩に対策する処理として、ステップＳ５０の燃料ガスの供給を停止する処理に加えて、ステップＳ６０において漏洩対策処理を実行する。制御部２０は、漏洩対策処理として、報知部２８を通じて、ユーザに燃料ガスの漏洩が生じていることを報知する報知処理を実行する。また、制御部２０は、漏洩対策処理として、対策が必要な燃料ガスの漏洩が発生したことを記憶部２１にエラー情報として不揮発的に記録する記録処理を実行する。その他に、制御部２０は、漏洩対策処理として、燃料電池システム１００の運転を終了さる終了処理や、車両１０１の走行を禁止する処理を実行してもよい。漏洩対策処理の実行後、制御部２０は、今周期の漏洩検知処理を終了する。
【００３０】
ステップＳ２０において、漏洩検知部２５によって燃料ガスの漏洩が検知されていない場合や、燃料ガスの漏洩が継続して検知されている時間が第１検知時間より短い場合には、制御部２０は、そのまま今周期の漏洩検知処理を終了する。制御部２０は、続けて、次周期の漏洩検知処理を開始する。
【００３１】
ステップＳ１０において車両１０１が低速の状態であると判定した場合には、制御部２０は、ステップＳ３０において、燃料ガスの漏洩が、予め定められた第２検知時間、継続して検知されているか否かを判定する。第２検知時間は、第１検知時間より短い時間である。第２検知時間は、例えば、２００〜８００ミリ秒程度としてよい。
【００３２】
ステップＳ３０において、燃料ガスの漏洩が第２検知時間、継続して検知されている場合には、制御部２０は、対策を必要とする燃料ガスの漏洩が発生しているものとして、ステップＳ５０，Ｓ６０の処理を、上述したのと同様に実行する。一方、燃料ガスの漏洩が検知されていない場合や、燃料ガスの漏洩が継続して検知されている時間が第２検知時間より短い場合には、制御部２０は、今周期の漏洩検知処理を終了し、次周期の漏洩検知処理を開始する。
【００３３】
以上のように、第１実施形態の漏洩検知処理では、車両１０１が低速の状態であるときには、第１検知時間よりも短い第２検知時間を判定条件として用いて、燃料ガスの漏洩が重度である否かが短時間で判定されている。車両１０１が低速の状態であるときには、車両１０１が低速の状態でないときよりも、車両１０１内に走行による気流の発生が少なく、漏洩した燃料ガスの滞留が生じやすい。第１実施形態の漏洩検知処理によれば、そうした漏洩した燃料ガスの滞留が生じやすい状況において、燃料ガスの漏洩に対する対策が、より早期の段階で実行されるため、漏洩した燃料ガスの滞留に起因する不具合の発生が抑制される。特に、第１実施形態では、車両１０１が停止しており、漏洩した燃料ガスの滞留がより一層、生じやすい状況において、燃料ガスの漏洩検知に対する対策が早期の段階で実行されるため、より高い効果を得ることができる。
【００３４】
２．第２実施形態：
図４は、第２実施形態における漏洩検知処理のフローを示す説明図である。第２実施形態の漏洩検知処理は、第１実施形態で説明したのと同じ構成の図１に示す燃料電池システム１００において実行される。第２実施形態の漏洩検知処理は、ステップＳ３２，Ｓ４０，Ｓ４２が追加されている点以外は、第１実施形態の漏洩検知処理とほぼ同じである。ステップＳ１０において、車両１０１が低速の状態ではないと判定された後の処理は、第１実施形態とほぼ同じである。
【００３５】
制御部２０は、ステップＳ１０で車両１０１が低速の状態にあると判定し、ステップＳ３０で燃料ガスの漏洩が第２検知時間、継続して検知されている場合には、ステップＳ３２において、燃料ガス供給部３０に燃料電池１０に対する燃料ガスの供給を停止させる。第２実施形態では、制御部２０は、主止弁３３を閉弁することなく、供給装置３５への電力の供給を停止することにより、燃料電池１０に対する燃料ガスの供給を停止させる。これにより、供給装置３５の制御の不具合によって生じているような燃料ガスの漏洩の進行が抑制される。なお、この段階で燃料ガスの供給を停止する処理は、燃料電池１０に対する燃料ガスの供給が再開される可能性を見込んだ応急措置的な一時的な処理である。これは、この段階で検知されている燃料ガスの漏洩が、例えば、漏洩検知部２５のノイズ信号による誤検出に起因するもの、あるいは、しばらくした後に回復するものである可能性があるためである。なお、燃料ガスの供給の停止後においても、車両１０１は二次電池８６の電力によって走行可能である。
【００３６】
ステップＳ３２において燃料ガスの供給を停止させた後、続くステップＳ４０では、制御部２０は、漏洩検知部２５によって燃料ガスの漏洩が検知されてから継続して検知されている時間が、予め定められた第３検知時間を越えたか否かを判定する。第３検知時間は、ステップＳ３０での判定条件である第２検知時間より長い時間である。第３検知時間は、ステップＳ２０での判定条件である第１検知時間以下の時間としてもよい。第３検知時間は、例えば、１秒以上、５秒以下の時間としてよい。第２実施形態では、第３検知時間は、第１検知時間と等しい時間である。ステップＳ４０において、漏洩検知部２５によって燃料ガスの漏洩が継続して検知され続けている時間が第３検知時間を越えたときには、制御部２０は、対策を必要とする燃料ガスの漏洩が生じているものとして、ステップＳ５０の処理を実行する。ステップＳ５０では、制御部２０は、主止弁３３を閉弁することによって、燃料電池１０に対する燃料ガスの供給を停止させる。これにより、タンク３１から燃料ガス配管３２への燃料ガスの流入が遮断されるため、燃料ガスの漏洩の進行が、さらに抑制される。制御部２０は、さらに、第１実施形態で説明したステップＳ６０の漏洩対策処理を実行する。
【００３７】
ステップＳ４０において、燃料ガスの漏洩が継続して検知されている時間が第３検知時間を越える前に燃料ガスの漏洩が検知されなくなった場合には、制御部２０は、ステップＳ４２において、燃料ガス供給部３０に燃料電池１０に対する燃料ガスの供給を再開させる。これは、ステップＳ３０で検知された燃料ガスの漏洩が、上述したような誤検出であったか、あるいは、検知後に解消されたと考えられるためである。この段階では、燃料電池１０に対する燃料ガスの供給停止は、供給装置３５への電力の供給停止のみでおこなわれているため、供給装置３５への電力の供給を開始するのみで、簡易、かつ、迅速に燃料電池１０に対する燃料ガスの供給を再開できる。これにより、燃料電池１０を通常の発電状態に復帰させることができ、燃料電池１０の発電電力と、二次電池８６の電力と、を利用した車両１０１の通常の運転が可能になる。以上の処理により、制御部２０は、今周期の漏洩検知処理を終了する。
【００３８】
以上のように、第２実施形態の漏洩検知処理では、車両１０１が低速の状態にあるときには、ステップＳ３０とステップＳ４０とで二段階の判定がなされている。第２実施形態の漏洩検知処理によれば、ステップＳ３０の第２検知時間を判定条件とする短時間の判定によって、燃料ガスの漏洩に対する対策を早い段階でおこなうことができる。また、例えば、漏洩検知部２５で発生したノイズ信号が原因でステップＳ３０において誤判定が生じたような場合でも、続くステップＳ４０での第３検知時間を用いた判定によって、あらためて、燃料ガスの漏洩の発生が判定される。そのため、漏洩検知処理における燃料ガスの漏洩判定の信頼性が高められる。また、第２実施形態の漏洩検知処理では、第１検知時間を用いた短時間の判定によって燃料ガスの供給が停止されても、その後に、燃料ガスの漏洩が検知されなくなれば、燃料ガスの供給が再開される。そのため、燃料電池１０に対する燃料ガスの供給が停止され、燃料電池１０から十分な電力を得ることができないことによって、車両１０１の駆動トルクが不足して、車両１０１の走行性能が低下してしまう期間が低減され、ユーザの不便が低減される。加えて、第２実施形態の漏洩検知処理であれば、ステップＳ４２において、供給装置３５への電力の供給再開によって、燃料電池１０に対する燃料ガスの供給が再開できるため、車両１０１の通常の走行状態への復帰を、簡易、かつ、迅速におこなえる。よって、前述したような車両１０１の走行性能が低下してしまう期間が、より低減される。また、第２実施形態の漏洩検知処理によれば、ステップＳ４０での第３検知時間を用いた判定によって、長時間の燃料ガスの漏洩が発生していると判定された場合には、その燃料ガスの漏洩に対処するための処理が、ステップＳ５０，Ｓ６０において適切に実行される。よって、そうした燃料ガスの漏洩による不具合の進行を抑制することができる。その他に、第２実施形態の燃料電池システム１００およびその制御方法によれば、第１実施形態で説明したのと同様な種々の作用効果を得ることができる。
【００３９】
３．第３実施形態：
図５は、第３実施形態における漏洩検知処理のフローを示す説明図である。第３実施形態の漏洩検知処理は、第１実施形態で説明したのと同じ構成の図１に示す燃料電池システム１００において実行される。第３実施形態の漏洩検知処理は、ステップＳ３２の後に、ステップＳ３５，Ｓ３６が追加されている点以外は、第２実施形態の漏洩検知処理とほぼ同じである。
【００４０】
第３実施形態の漏洩検知処理では、ステップＳ３２で燃料ガスの供給を停止させた後、ステップＳ４０の判定が実行される前であっても、以下のように、車両１０１の加速操作が検出される場合には、燃料電池１０に対する燃料ガスの供給が再開される。制御部２０は、漏洩検知部２５によって燃料ガスの漏洩が継続して検知されている時間が第３検知時間を越える前に、ステップＳ３５において、ユーザによる車両１０１の加速操作を検出した場合には、ステップＳ３６において、二次電池８６の電力を用いて車両１０１の加速を開始する。続いて、制御部２０は、ステップＳ４２において、第２実施形態で説明したのと同様に、供給装置３５に対する電力の供給を再開して燃料電池１０に対する燃料ガスの供給を再開する。これによって、車両１０１の加速に、二次電池８６の電力に加えて、燃料電池１０の発電電力を利用できるようになるため、駆動トルクが不足して車両１０１の走行性能が低下してしまう期間が低減される。
【００４１】
燃料ガスの供給が再開されると、制御部２０は、次周期の漏洩検知処理を開始する。よって、車両１０１の加速後、依然として、燃料ガスの漏洩が継続して検知され続ける場合には、次周期の漏洩検知処理において、第１検知時間または第３検知時間を越える長時間の燃料ガスの漏洩が発生していると判定されることになる。この場合には、ステップＳ５０，Ｓ６０において、そうした燃料ガスの漏洩に対策するための処理が適切に実行される。
【００４２】
以上のように、第３実施形態の漏洩検知処理によれば、ステップＳ３２で燃料ガスの供給が停止された原因が、漏洩検知部２５による誤検出や、軽度な燃料ガスの漏洩である場合には、より短期間で、車両１０１の通常の走行状態に復帰することができる。その他に、第３実施形態の燃料電池システム１００およびその制御方法によれば、第１実施形態および第３実施形態で説明した種々の作用効果を奏することができる。
【００４３】
４．他の実施形態：
上記の各実施形態で説明した種々の構成は、例えば、以下のように改変することが可能である。以下に説明する他の実施形態はいずれも、上記の各実施形態と同様に、本開示の技術を実施するための形態の一例として位置づけられる。
【００４４】
・他の実施形態１：
漏洩検知部２５の設置位置は、上記の各実施形態で説明した位置には限定されない。漏洩検知部２５は、例えば、燃料ガス配管３２の継ぎ目がある場所に設置されていてもよい。漏洩検知部２５は車両１０１に１箇所にのみ設けられていてもよい。漏洩検知部２５は燃料ガスの濃度を検出する以外の方法で、燃料ガスの漏洩の発生を監視してもよい。例えば、漏洩検知部２５は燃料ガス配管３２における圧力の変化を監視して、燃料ガス配管３２からの燃料ガスの漏洩の発生を検知してもよい。
【００４５】
・他の実施形態２：
上記の各実施形態において、車両１０１では、燃料電池１０の発電電力を、その走行に利用していなくてもよい。つまり、燃料電池１０の発電電力が供給される負荷１１０には、車両１０１の駆動力源が含まれていなくてもよい。
【００４６】
・他の実施形態３：
上記の各実施形態において、ステップＳ３２，Ｓ５０での燃料ガスの供給を停止する処理では、燃料電池１０に対する燃料ガスの供給を停止する代わりに、燃料ガスの供給量を低減してもよい。上記の第２実施形態および第３実施形態の漏洩検知処理において、ステップＳ４０の後のステップＳ５０における燃料ガスの供給停止処理は省略されてもよい。この場合には、供給装置３５の駆動の停止によって燃料ガスの供給が停止された状態のまま、ステップＳ６０の漏洩対策処理が実行されることになる。また、上記の第２実施形態および第３実施形態の漏洩検知処理において、制御部２０は、ステップＳ３２において、主止弁３３を閉じて、燃料電池１０に対する燃料ガスの供給を停止してもよい。
【００４７】
・他の実施形態４：
上記の各実施形態の漏洩検知処理において、検知された燃料ガスの漏洩に対する対策として、燃料ガスの供給を停止する場合に、制御部２０は、燃料ガスの漏洩が検知されている場所に応じて、その供給停止の方法を切り替えてもよい。例えば、供給装置３５の近傍に設置されている漏洩検知部２５によって燃料ガスの漏洩が検知されている場合には、供給装置３５の駆動停止によって燃料ガスの供給を停止し、タンク３１の近傍に設置されている漏洩検知部２５によって燃料ガスの漏洩が検知されている場合には、主止弁３３の閉弁によって燃料ガスの供給を停止するものとしてもよい。
【００４８】
・他の実施形態５：
上記の各実施形態において、車両１０１は、漏洩検知処理を実行する制御部２０とは別に、車両１０１の運転制御を実行する上位の制御部を備えていてもよい。
【００４９】
・他の実施形態６：
上記の各実施形態において、ステップＳ６０の漏洩対策処理は省略されてもよい。また、漏洩対策処理としては、報知部２８による報知処理のみが実行されてもよいし、報知部２８による報知処理が実行されることなく、燃料電池システム１００の運転を終了させる処理や、車両１０１の走行を禁止する処理の少なくとも一方が実行されてもよい。報知処理が実行されない構成である場合には、報知部２８は省略されてもよい。
【００５０】
５．その他：
上記実施形態において、ソフトウェアによって実現された機能及び処理の一部又は全部は、ハードウェアによって実現されてもよい。また、ハードウェアによって実現された機能及び処理の一部又は全部は、ソフトウェアによって実現されてもよい。ハードウェアとしては、例えば、集積回路、ディスクリート回路、または、それらの回路を組み合わせた回路モジュールなど、各種回路を用いることができる。
【００５１】
本開示の技術は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須ではないと説明されているものに限らず、その技術的特徴が本明細書中に必須であると説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１０…燃料電池、１１…単セル、２０…制御部、２１…記憶部、２２…速度検出部、２５…漏洩検知部、２８…報知部、３０…燃料ガス供給部、３１…タンク、３２…燃料ガス配管、３３…主止弁、３４…レギュレータ、３５…供給装置、４０…燃料ガス循環排出部、４１…排ガス配管、４２…気液分離部、４３…循環配管、４４…循環ポンプ、４５…排水配管、４６…排水弁、５０…酸化剤ガス給排部、５１…供給配管、５２…コンプレッサ、５３…開閉弁、５６…排ガス配管、５８…調圧弁、８１…第１コンバータ、８３…インバータ、８５…第２コンバータ、８６…二次電池、１００…燃料電池システム、１０１…車両、１０２…客室、１０３…フロントコンパートメント、１０４…リアコンパートメント、１１０…負荷、Ｌ１…第１の直流導線、Ｌ２…第２の直流導線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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