(57)【要約】【課題】車両の運転制御に用いられる検出センサを洗浄できる技術を提供する。【解決手段】車両は、前記車両の周辺の状況を検出するのに用いられる検出センサと、前記検出センサが出力する信号を用いた前記車両の運転制御を実行する車両制御部と、生成水を生じながら発電する燃料電池と、前記燃料電池から排出される前記生成水を液水として貯留する貯留部と、前記貯留部に接続され、前記検出センサに向かって開口するノズルを有し、前記車両制御部の制御下において、前記ノズルを通じて前記貯留部の前記液水を噴射して前記検出センサを洗浄する洗浄部と、を備える。【選択図】図１
2020029226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両であって、
前記車両の周辺の状況を検出するために用いられる検出センサと、
前記検出センサが出力する信号を用いた前記車両の運転制御を実行する車両制御部と、
生成水を生じながら発電する燃料電池と、
前記燃料電池から排出される前記生成水を液水として貯留する貯留部と、
前記貯留部に接続され、前記検出センサに向かって開口するノズルを有し、前記車両制御部の制御下において、前記ノズルを通じて前記貯留部の前記液水を噴射して前記検出センサを洗浄する洗浄部と、
を備える、車両。
【請求項２】
請求項１記載の車両であって、
前記車両制御部は、前記検出センサが出力する信号を用いて前記検出センサへの異物の付着を検出し、前記異物の付着を検出した場合に、前記検出センサに向かって前記ノズルから前記液水を噴射させる、車両。
【請求項３】
請求項１記載の車両であって、
前記車両制御部は、前記燃料電池の発電中に、予め決められた周期で前記液水を用いた前記検出センサの洗浄を繰り返し実行して、温度が常温まで低下する前の前記液水を前記貯留部から排出させる、車両。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両であって、
前記貯留部は、前記液水を保温する保温部を有する、車両。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の車両であって、さらに、
前記燃料電池に供給されて発電に用いられる圧縮ガスを送り出すコンプレッサと、
前記燃料電池に接続され、前記圧縮ガスが流れるガス配管と、
前記ガス配管に接続された圧力配管と、
を備え、
前記洗浄部は、前記圧力配管を通じて前記ガス配管から伝達される前記圧縮ガスの圧力によって前記液水を前記ノズルから噴射する、車両。
【請求項６】
請求項５記載の車両であって、
前記洗浄部は、前記ノズルから前記液水を噴射した後に、前記圧力配管を通じて供給された前記圧縮ガスを前記ノズルから噴射する、車両。
【請求項７】
請求項５記載の車両であって、さらに、
前記圧力配管から分岐した分岐配管を備え、
前記洗浄部は、前記分岐配管に接続され、前記圧力配管から前記分岐配管に流入した前記圧縮ガスを前記検出センサに向かって噴射するガスノズルを備える、車両。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の車両であって、
前記洗浄部は、さらに、前記車両のウィンドウガラスに向かって前記液水を噴射するウィンドウ用ノズルを備える、車両。
【請求項９】
車両に搭載され、前記車両の周辺の状況を検出するために用いられる検出センサを洗浄する方法であって、
前記車両に搭載されている燃料電池の発電の際に生じた生成水を液水として貯留する工程と、
貯留された前記液水を、前記検出センサに向かって開口しているノズルを通じて前記検出センサに噴射する工程と、
を備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両および車両に搭載される検出センサの洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両には、例えば、カメラやレーダなど、車両周辺の状況を検出するために用いられる各種の検出センサを搭載するものがある。これら検出センサの検出精度は、異物の付着などによる汚れによって低下する場合がある。そのため、従来から検出センサを洗浄する技術が提案されている。例えば、下記の特許文献１には、リアウィンドウを洗浄するためのウォッシャ液を用いて、車載カメラのレンズを洗浄する車両が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２４８６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のように、予め車両に貯蔵されているウォッシャ液のみを洗浄液として用いて検出センサを洗浄していると、車両の走行中にウォッシャ液が不足し、検出センサの洗浄が不十分になってしまう場合がある。特に、検出センサが運転支援を含む自動運転の運転制御のために車両の走行中に常時用いられる場合、検出センサの洗浄の頻度は高い方が望ましいため、ウォッシャ液が不足する可能性が高くなる。また、検出センサの洗浄が自動でおこなわれている場合には、運転者がウォッシャ液の不足に気づかないまま車両の走行を開始する可能性が高くなり、車両の走行中にウォッシャ液が不足する可能性が高くなる。検出センサを備える車両においては、検出センサの洗浄が十分におこなえるように工夫されていることが望ましい。
【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、車両として提供される。この形態の車両は、前記車両の周辺の状況を検出するために用いられる検出センサと、前記検出センサが出力する信号を用いた前記車両の運転制御を実行する車両制御部と、生成水を生じながら発電する燃料電池と、前記燃料電池から排出される前記生成水を液水として貯留する貯留部と、前記貯留部に接続され、前記検出センサに向かって開口するノズルを有し、前記車両制御部の制御下において、前記ノズルを通じて前記貯留部の前記液水を噴射して前記検出センサを洗浄する洗浄部と、を備える。この形態の車両によれば、燃料電池で生じる生成水を検出センサの洗浄液として用いるため、洗浄液の不足により検出センサが十分に洗浄できなくなることを抑制できる。よって、車両の運転制御の実行中に、検出センサの汚れに起因する誤検出の発生を抑制することができる。また、貯留部の容量を小さく構成したとしても、洗浄液としての液水が不足することが抑制されるため、貯留部を小型化して、検出センサの洗浄液を搭載するための車両スペースを低減することができる。
［２］上記形態の車両において、前記車両制御部は、前記検出センサが出力する信号を用いて前記検出センサへの異物の付着を検出し、前記異物の付着を検出した場合に、前記検出センサに向かって前記ノズルから前記液水を噴射させてよい。この形態の車両によれば、検出センサへの異物の付着が検出されたときに、検出センサの洗浄がおこなわれるため、そうした異物の付着に起因する誤検出の発生を適切に抑制することができる。
［３］上記形態の車両において、前記車両制御部は、前記燃料電池の発電中に、予め決められた周期で前記液水を用いた前記検出センサの洗浄を繰り返し実行して、温度が常温まで低下する前の前記液水を前記貯留部から排出させてよい。この形態の車両によれば、燃料電池から排出され、常温に低下する前の温水の状態にある液水を用いて検出センサを洗浄できる。そのため、例えば油脂など、検出センサに付着した異物の除去効果を高めることができる。また、低温環境下においては、雪や氷といった異物を検出センサから容易に除去できる。
［４］上記形態の車両において、前記貯留部は、前記液水を保温する保温部を有してよい。この形態の車両によれば、貯留部に貯留され、洗浄に用いられる液水の温度低下を抑制することができるため、より高い温度の温水を用いた洗浄が可能になる。
［５］上記形態の車両は、さらに、前記燃料電池に供給されて発電に用いられる圧縮ガスを送り出すコンプレッサと、前記燃料電池に接続され、前記圧縮ガスが流れるガス配管と、前記ガス配管に接続された圧力配管と、を備え、前記洗浄部は、前記圧力配管を通じて前記ガス配管から伝達される前記圧縮ガスの圧力によって前記液水を前記ノズルから噴射してよい。この形態の車両によれば、燃料電池への反応ガスの供給に用いられるコンプレッサで発生させる圧力を利用して、洗浄液を噴射することができるため、洗浄液の噴射のための圧力発生源を別途設ける構成に比較して効率的である。
［６］上記形態の車両において、前記洗浄部は、前記ノズルから前記液水を噴射した後に、前記圧力配管を通じて供給された前記圧縮ガスを前記ノズルから噴射してよい。この形態の車両によれば、燃料電池の生成水を利用した検出センサの洗浄に加えて、燃料電池に供給される圧縮ガスの噴射によって検出センサに付着した液滴などの異物を除去することができる。そのため、検出センサの汚れに起因する誤検出の発生を、さらに抑制することができる。
［７］上記形態の車両は、さらに、前記圧力配管から分岐した分岐配管を備え、前記洗浄部は、前記分岐配管に接続され、前記圧力配管から前記分岐配管に流入した前記圧縮ガスを前記検出センサに向かって噴射するガスノズルを備えてよい。この形態の車両によれば、燃料電池の生成水を利用した検出センサの洗浄に加えて、燃料電池に供給される圧縮ガスの噴射によって検出センサに付着した液滴などの異物を除去することができる。そのため、検出センサの汚れに起因する誤検出の発生を、さらに抑制することができる。
［８］上記形態の車両において、前記洗浄部は、さらに、前記車両のウィンドウガラスに向かって前記液水を噴射するウィンドウ用ノズルを備えてよい。この形態の車両によれば、燃料電池の生成水を用いてウィンドウガラスの洗浄もおこなえるため効率的である。
［９］第２の形態は、車両に搭載され、前記車両の周辺の状況を検出するために用いられる検出センサを洗浄する方法として提供される。この形態の方法は、前記車両に搭載されている燃料電池の発電の際に生じた生成水を液水として貯留する工程と、貯留された前記液水を、前記検出センサに向かって開口しているノズルを通じて前記検出センサに噴射する工程と、を備える。この形態の方法によれば、走行中に燃料電池で生じる生成水を検出センサの洗浄液として用いるため、洗浄液の不足により検出センサが十分に洗浄できなくなることを抑制できる。よって、車両の運転制御の実行中に、検出センサの汚れに起因する誤検出の発生を抑制することができる。また、貯留部の容量を小さく構成したとしても、洗浄液としての液水が不足することが抑制されるため、貯留部を小型化して、検出センサの洗浄液を搭載するための車両スペースを低減することができる。
本開示の技術は、車両や車両の検出センサを洗浄する方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、車両の運転制御システム、燃料電池システム、検出センサの洗浄システム、それらの制御方法、燃料電池から排出される生成水の利用方法、前述の方法を実現する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】第１実施形態の車両を示す概略斜視図。
【図２】第１実施形態の車両におけるシステム構成を示す概略図。
【図３】第１実施形態の洗浄処理のフローを示す説明図。
【図４】第２実施形態の洗浄処理のフローを示す説明図。
【図５】第３実施形態の洗浄処理のフローを示す説明図。
【図６Ａ】第４実施形態の車両におけるシステム構成を示す概略図。
【図６Ｂ】第４実施形態の圧力印加部の構成を示す概略断面図。
【図７Ａ】第５実施形態の車両におけるシステム構成を示す概略図。
【図７Ｂ】第５実施形態におけるガス圧噴射ノズルの構成を示す概略断面図。
【図８】第６実施形態の車両におけるシステム構成を示す概略図。
【図９】第７実施形態の車両におけるシステム構成を示す概略図。
【図１０】第８実施形態の車両におけるシステム構成を示す概略図。
【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実施形態における車両１０を示す概略斜視図である。車両１０は、車両１０の周辺の状況を検出するのに用いられる検出センサ１１を備える。車両１０は、後述するように、その運転制御に検出センサ１１の出力信号を用いる。図１では、便宜上、検出センサ１１の位置を破線で図示してある。各検出センサ１１は、運転者によって車両１０が起動された後は、常時駆動する。
【０００８】
第１実施形態では、車両１０は、検出センサ１１として、第１前方センサ１２と、第２前方センサ１３と、４つの側方センサ１４と、後方センサ１５と、を備える。第１前方センサ１２は、車両１０の前方端部に取り付けられている。第１前方センサ１２は、例えば、車両１０のフロントバンパやフロントグリルに取り付けられる。第２前方センサ１３は、フロントウィンドウの上端部に取り付けられている。側方センサ１４は、車両１０の前方側における左右側方および後方側における左右側方のそれぞれに取り付けられている。車両１０の前方側の側方センサ１４は、例えば、フロントバンパの幅方向における側端部やフロントフェンダ周辺に取り付けられる。車両１０の後方側の側方センサ１４は、例えば、リアバンパの幅方向における側端部や、リアフェンダ周辺に取り付けられる。後方センサ１５は、車両１０の後方端部に取り付けられている。後方センサ１５は、例えば、リアバンパやリアゲートに取り付けられる。
【０００９】
検出センサ１１は、物理的な波動の受信、または、物理的な波動の発信および受信をおこなうことによって、車両１０周辺に存在する物体を検知する。第１前方センサ１２、側方センサ１４、および、後方センサ１５は、例えば、物理的な波動の発信および受信をおこなうＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ）や、ミリ波レーダなどのレーダ、ソナーなどによって構成される。第２前方センサ１３は、例えば、物理的な波動の受信をおこなうカメラによって構成される。なお、他の実施形態では、車両１０は、検出センサ１１として、前述の全てのセンサ１２，１３，１４，１５を備えていなくてもよい。車両１０は少なくとも１つの検出センサ１１を備えていればよい。また、車両１０において検出センサ１１が取り付けられる位置は図１に例示されているような位置には限定されない。
【００１０】
車両１０は、さらに、燃料電池２０を備えている。図１では便宜上、燃料電池２０を破線で図示してある。燃料電池２０は、供給された反応ガス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。第１実施形態では、反応ガスは、燃料ガスである水素と、酸化剤ガスである酸素である。燃料電池２０は、それぞれが単体でも発電可能な発電要素である複数の単セル２１が積層されたスタック構造を有する。図示は省略するが、各単セル２１は、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。
【００１１】
第１実施形態では、車両１０は、燃料電池２０が発電する電力を駆動力として利用する。燃料電池２０が発電する電力は、車両１０が搭載する種々の電装品や補機類、車両１０にプラグなどを介して電気的に接続される外部負荷への給電に用いられてもよい。なお、他の実施形態では、車両１０は、燃料電池２０が発電する電力を駆動力として用いなくてもよい。車両１０は、例えば、燃料電池２０を補助電源として搭載しているのみでもよい。
【００１２】
ところで、燃料電池２０では、発電の際の電気化学反応によってカソードにおいて生成水が生じる。生成水は、液水または水蒸気の状態で燃料電池２０から排出される。後述するように、車両１０では、燃料電池２０で生成される生成水が上述した検出センサ１１の洗浄に用いられる。
【００１３】
図２は、車両１０のシステム構成を示す概略図である。車両１０は、車両１０を制御する運転制御システム３０と、燃料電池２０の発電を制御する燃料電池システム４０と、検出センサ１１を洗浄する洗浄システム９０と、を備える。
【００１４】
運転制御システム３０は、上述した検出センサ１１と、検出センサ１１の出力信号を処理する信号処理部３２と、検出センサ１１の出力信号を利用した車両１０の運転制御を実行する車両制御部３５と、を備える。信号処理部３２は、検出センサ１１の出力信号を用いて車両１０周辺の状況を表す画像データを生成し、車両制御部３５に出力する。
【００１５】
車両制御部３５は、１つまたは複数の中央処理装置（ＣＰＵ）と主記憶装置とを備えるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）によって構成される。車両制御部３５は、ＣＰＵ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、車両１０の運転制御を実行するための種々の機能を発揮する。
【００１６】
車両制御部３５は、信号処理部３２から取得した画像データを解析して車両１０の走行を制御する運転制御を実行する。運転制御では、車両制御部３５は、車両１０の駆動部であるモータや、車両１０のブレーキ装置、車両１０の操舵装置を制御する。また、車両１０が、モータに加えて、あるいは、モータの代わりに、車両１０の駆動力を発生する内燃機関を備えている場合には、車両制御部３５は、運転制御において、当該内燃機関の制御を実行する。
【００１７】
第１実施形態での車両制御部３５による運転制御は、運転者の手動による運転操作をアシストする運転支援制御と、運転者の運転操作が介入していない間に、車両１０の走行を自動で制御する自動運転制御と、を含む。他の実施形態では、車両制御部３５は、運転支援制御と自動運転制御のいずれか一方のみをおこなう運転制御を実行してもよい。
【００１８】
車両制御部３５は、運転制御に必要な電力を算出し、その電力の発電を燃料電池システム４０の発電制御部４５に要求する。また、車両制御部３５は、後述するように、洗浄システム９０の制御部としての機能を有し、洗浄システム９０による検出センサ１１の洗浄処理の実行を制御する。
【００１９】
燃料電池システム４０は、上述した燃料電池２０に加え、燃料電池システム４０を制御する発電制御部４５を備え、燃料電池２０に対する反応ガスの供給をおこなう供給部として、酸化剤ガス給排部５０と、燃料ガス給排部６０と、を備える。さらに、燃料電池システム４０は、冷媒によって燃料電池２０の温度を制御する冷媒循環部８０を備える。
【００２０】
発電制御部４５は、１つまたは複数の中央処理装置（ＣＰＵ）と主記憶装置とを備えるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）によって構成される。発電制御部４５は、ＣＰＵが主記憶装置上にプログラムを読み込んで実行することにより、燃料電池２０の発電を制御するための種々の機能を発揮する。発電制御部４５は、燃料電池システム４０の各構成部を制御し、車両制御部３５からの出力要求に応じた電力を燃料電池２０に発電させる。
【００２１】
酸化剤ガス給排部５０は、燃料電池２０のカソードに酸化剤ガスを供給する機能と、燃料電池２０のカソードから排出される排ガスを車両１０の外部へと導出する機能を有する。第１実施形態では、酸化剤ガスは、車両１０のフロントグリルを通じて車両１０の内部に取り込こまれた空気に含まれる酸素である。
【００２２】
酸化剤ガス給排部５０は、燃料電池２０のカソード入口に接続されたカソードガス配管５１と、カソード出口に接続されたカソード排ガス配管５６と、カソードガス配管５１とカソード排ガス配管５６とを接続するバイパス配管５７と、を備えている。また、酸化剤ガス給排部５０は、エアクリーナ５２と、コンプレッサ５３と、インタクーラ５４と、分流弁５５と、を備えている。エアクリーナ５２とコンプレッサ５３とインタクーラ５４と分流弁５５はカソードガス配管５１に上流側からこの順で設けられている。酸化剤ガス給排部５０は、さらに、調圧弁５８と、マフラー５９と、を備えている。調圧弁５８とマフラー５９とはカソード排ガス配管５６に設けられている。なお、カソード排ガス配管５６の調圧弁５８とマフラー５９との間には、洗浄システム９０の回収部９１が備える後述の気液分離部９２が設けられている。
【００２３】
カソードガス配管５１は、燃料電池２０に供給される反応ガスである酸化剤ガスが流れる。カソードガス配管５１の上流端には、図示されていないエアインテークを通じて取り入れられた空気が流入する。エアクリーナ５２は、その取り入れた空気を清浄する。コンプレッサ５３は、エアクリーナ５２で浄化された空気を圧縮した圧縮ガスをカソードガス配管５１に送り出す。カソードガス配管５１は、コンプレッサ５３が送り出す圧縮ガスが流れるガス配管のひとつである。コンプレッサ５３の上流にはコンプレッサ５３に流入する空気の量を計測するエアフロメータが設けられていてもよい。インタクーラ５４は、コンプレッサ５３による圧縮にともなって上昇した空気の温度を低下させる。
【００２４】
分流弁５５は三方弁によって構成される。分流弁５５のポートのひとつは、バイパス配管５７を介して、カソード排ガス配管５６に接続されている。インタクーラ５４で冷却された空気は、分流弁５５によって、燃料電池２０側とカソード排ガス配管５６側とに分流される。バイパス配管５７は、コンプレッサ５３が送り出す圧縮ガスが流れるガス配管のひとつである。発電制御部４５は分流弁５５の開度を制御してバイパス配管５７に分流する空気の流量を変更することによって、燃料電池２０のカソードに供給される空気の圧力を調整する。なお、分流弁５５と燃料電池２０との間には予め決められた圧力より大きい圧力を有する空気によって開弁する開閉弁が設けられていてもよい。
【００２５】
カソード排ガス配管５６は、燃料電池２０のカソードから排出されたカソード排ガスを車両１０の外部へと導く。カソード排ガスは、燃料電池２０のカソードで消費されなかった酸化剤ガスや不活性ガス、燃料電池２０のカソード側に存在する水分を含む。調圧弁５８は、カソード排ガス配管５６内の圧力、つまり、燃料電池２０のカソード側の背圧を制御する。前述のバイパス配管５７は、調圧弁５８と気液分離部９２との間に接続されている。他の実施形態では、バイパス配管５７は、気液分離部９２とマフラー５９との間に接続されていてもよい。マフラー５９は、カソード排ガス配管５６の排気音を調整する。
【００２６】
燃料ガス給排部６０は、燃料電池２０に燃料ガスを供給する機能と、燃料電池２０のアノードから排出される排水を車両１０の外部に排出されるように導く機能と、アノード排ガスを燃料電池２０に循環させる機能と、を有する。アノード排ガスは、燃料電池２０のアノードで消費されなかった燃料ガスや不活性ガス、燃料電池２０のアノード側に存在する水分を含む。
【００２７】
燃料ガス給排部６０は、燃料ガスである高圧水素が充填されている高圧タンク６１と、高圧タンク６１と燃料電池２０のアノード入口とを接続するアノードガス配管６２と、を備えている。また、燃料ガス給排部６０は、開閉弁６３と、レギュレータ６４と、ガス供給装置６５と、を備えている。開閉弁６３とレギュレータ６４とガス供給装置６５は、アノードガス配管６２に、上流側からこの順で設けられている。
【００２８】
開閉弁６３は高圧タンク６１からガス供給装置６５への燃料ガスの流入を制御する。レギュレータ６４は、減圧弁であり、ガス供給装置６５の上流側における燃料ガスの圧力を調整する。ガス供給装置６５は、例えば、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。発電制御部４５は、ガス供給装置６５の開閉タイミングを表す駆動周期を制御することによって、燃料電池２０に対する燃料ガスの供給量を制御する。
【００２９】
燃料ガス給排部６０は、さらに、アノード排ガス配管７１と、気液分離部７２と、循環配管７３と、循環ポンプ７４と、排水配管７５と、排水弁７６と、を備える。アノード排ガス配管７１は、燃料電池２０のアノード出口と気液分離部７２とを接続する。アノード排ガス配管７１は、アノード排ガスを気液分離部７２へと導く。
【００３０】
気液分離部７２は、液水を貯留する貯水部７２ｓを有する容器によって構成される。気液分離部７２は、貯水部７２ｓの重力方向上方の部位においてアノード排ガス配管７１と循環配管７３とに接続されており、貯水部７２ｓにおいて排水配管７５に接続されている。気液分離部７２は、アノード排ガス配管７１から導入されたアノード排ガスから生成水を含む液体成分を分離して、液水の状態で貯水部７２ｓに貯留する。
【００３１】
アノードで発電に用いられることのなかった燃料ガスを含むアノード排ガスの気体成分は気液分離部７２から循環配管７３へと流れる。循環配管７３は、ガス供給装置６５より下流側においてアノードガス配管６２に接続されている。循環配管７３には循環ポンプ７４が設けられている。循環ポンプ７４は、気液分離部７２で分離された気体成分を、アノードガス配管６２を通じて燃料電池２０のアノードへと循環させる。
【００３２】
排水配管７５は、カソード排ガス配管５６に接続されている。排水配管７５には排水弁７６が設けられている。排水弁７６は、発電制御部４５の制御下において開閉し、気液分離部７２の貯水部７２ｓからの液水の排出を制御する。発電制御部４５は、通常、排水弁７６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７６を開く。排水弁７６が開かれたときに、気液分離部７２の貯水部７２ｓの液水は、カソード排ガス配管５６へと導出される。第１実施形態では、排水配管７５は、気液分離部９２より上流側においてカソード排ガス配管５６に接続されている。気液分離部７２から排出された液水は、カソード排ガス配管５６の気液分離部９２を通じて、洗浄システム９０へと導入される。なお、他の実施形態では、排水配管７５は気液分離部９２に直接的に接続されていてもよいし、洗浄システム９０が備える後述の回収配管９４や貯留部９３に直接的に接続されていてもよい。
【００３３】
冷媒循環部８０は、冷媒用の配管である上流側配管８１ａおよび下流側配管８１ｂと、ラジエータ８２と、冷媒用ポンプ８５と、を備える。上流側配管８１ａは、燃料電池２０内の冷媒流路の出口とラジエータ８２の入口とを接続する。下流側配管８１ｂは、燃料電池２０内の冷媒流路の入口とラジエータ８２の出口とを接続する。冷媒用ポンプ８５は、下流側配管８１ｂに設けられており、発電制御部４５の制御下において駆動して、ラジエータ８２と燃料電池２０の間で冷媒を循環させる。冷媒は、ラジエータ８２において外気と熱交換することにより冷却される。
【００３４】
その他に、図示は省略するが、燃料電池システム４０は、二次電池と、ＤＣ／ＤＣコンバータと、を備える。二次電池は、燃料電池２０が出力する電力や回生電力を蓄電し、燃料電池２０とともに車両１０の電力源として機能する。ＤＣ／ＤＣコンバータは、発電制御部４５の制御下において、二次電池の充放電や燃料電池２０の出力電圧を制御する。
【００３５】
洗浄システム９０は、燃料電池２０の生成水を回収する回収部９１と、回収された生成水を用いて検出センサ１１を洗浄する洗浄部１００と、を備える。回収部９１は、上述のカソード排ガス配管５６に取り付けられた気液分離部９２と、液水を貯留する容器によって構成された貯留部９３と、気液分離部９２と貯留部９３とを接続する回収配管９４と、回収配管９４の開閉を制御する開閉弁９４ｖと、を備える。
【００３６】
気液分離部９２は、液水を貯留する貯水部９２ｓを有する容器によって構成される。気液分離部９２は、貯水部９２ｓの重力方向上方の部位においてカソード排ガス配管５６に接続されており、貯水部９２ｓにおいて回収配管９４に接続されている。気液分離部９２は、カソード排ガス配管５６から導入された排ガスから生成水を含む液体成分を分離して、液水の状態で貯水部９２ｓに貯留する。
【００３７】
第１実施形態では、気液分離部９２に導入される排ガスには、燃料電池２０のカソードから排出されたカソード排ガスと、燃料ガス給排部６０の排水配管７５を通じてカソード排ガス配管５６に流入したアノード排ガスと、が含まれる。このアノード排ガスには、燃料電池２０の発電に用いられなかった燃料ガスと、不活性ガスと、が含まれる。また、第１実施形態では、気液分離部９２の貯水部９２ｓには、排ガスから分離された上記の液水に加えて、燃料ガス給排部６０の気液分離部７２からカソード排ガス配管５６に排出された液水が貯留される。
【００３８】
車両制御部３５は、通常は回収配管９４の開閉弁９４ｖを閉じておき、予め設定された所定のタイミングが到達したときに、開閉弁９４ｖを開く。開閉弁９４ｖが開かれたときに、気液分離部９２の貯水部９２ｓに貯留されていた液水が回収配管９４を通じて貯留部９３に流入する。これによって、貯留部９３には、燃料電池２０の生成水が液水の状態で貯留される。このように、車両１０では、燃料電池２０の運転中に、燃料電池２０から排出される生成水を貯留する工程が実行される。
【００３９】
車両制御部３５は、貯留部９３に貯留されている生成水の量が貯留部９３の容量を越える場合には、上記の開弁タイミングの到達にかかわらず、開閉弁９４ｖを閉じたままにし、気液分離部９２から貯留部９３への生成水の流入を禁止する。車両制御部３５は、貯留部９３に設けられたセンサを用いて貯留部９３における生成水の量を検出していてもよいし、燃料電池２０の発電量と貯留部９３に生成水を導いた期間の履歴とに基づいて、貯留部９３に貯留されている生成水の量を算出してもよい。他の実施形態では、車両制御部３５は、開閉弁９４ｖを常時開いたままにしておき、貯留部９３における生成水の貯留量が貯留部９３の容量を超えたときに開閉弁９４ｖを閉じる制御をおこなってもよい。
【００４０】
回収部９１は、さらに、気液分離部９２とカソード排ガス配管５６とを接続する排出配管９５と、排出配管９５に設けられた開閉弁９５ｖと、を備えている。第１実施形態では、排出配管９５は、洗浄部１００が備える後述の供給配管１１０を通じて気液分離部９２に接続されている。他の実施形態では、排出配管９５は、貯留部９３に直に接続されていてもよい。開閉弁９５ｖは排出配管９５に設けられており、排出配管９５における生成水の流通を制御する。
【００４１】
車両制御部３５は、通常は、開閉弁９５ｖを閉じた状態にして、排出配管９５への生成水の流入を禁止し、供給配管１１０を通じた洗浄部１００への生成水の供給を可能な状態にしておく。車両制御部３５は、例えば、貯留部９３での生成水の貯留量が貯留部９３の容量を超えることが見込まれる場合などに、開閉弁９５ｖを開き、排出配管９５を通じて、生成水をカソード排ガス配管５６へと流出させる。なお、第１実施形態では、排出配管９５および開閉弁９５ｖは省略されてもよい。
【００４２】
洗浄部１００は、車両制御部３５の制御下において検出センサ１１の洗浄を実行する。第１実施形態では、洗浄部１００は、車両１０のウィンドウの洗浄も実行する。洗浄部１００は、検出センサ１１用の複数のノズル１０１と、車両１０のフロントウィンドウおよびリアウィンドウの洗浄に用いられるウィンドウ用ノズル１０５と、を備える。洗浄部１００は、さらに、貯留部９３と各ノズル１０１，１０５を接続する供給配管１１０と、供給配管１１０に設けられている圧力ポンプ１１５と、を備える。
【００４３】
第１実施形態では、ノズル１０１は、車両１０の検出センサ１１のそれぞれに１つずつ対応して設けられている。図１に示すように、各ノズル１０１は、液水を噴射するノズル孔が、対応する検出センサ１１に向かって開口するように設置されている。各ノズル１０１には、開閉弁が内蔵されている。ノズル１０１の開閉弁は、車両制御部３５の制御下において開閉する。ノズル１０１の開閉弁は、通常は閉じた状態であり、車両制御部３５からの開弁指令によって開く。車両制御部３５が実行するノズル１０１による検出センサ１１の洗浄処理については後述する。
【００４４】
なお、他の実施形態では、ノズル１０１は一部の検出センサ１１に対してのみ設けられていてもよい。車両１０には、１つのノズル１０１のみが設けられていてもよい。また、１つの検出センサ１１に対して複数のノズル１０１が設けられていてもよい。
【００４５】
ウィンドウ用ノズル１０５は、車両１０において、フロントウィンドウの下方と、リアウィンドウの上方と、にそれぞれ設けられている。図１には、フロントウィンドウの下方に設けられたウィンドウ用ノズル１０５が破線で図示してある。各ウィンドウ用ノズル１０５には、開閉弁が内蔵されている。ウィンドウ用ノズル１０５の開閉弁は、車両制御部３５の制御下において開閉する。ウィンドウ用ノズル１０５の開閉弁は、通常は閉じた状態であり、車両制御部３５からの開弁指令により開く。車両制御部３５は、運転者による操作をトリガーとして、ウィンドウ用ノズル１０５の開閉弁を開き、各ウィンドウ用ノズル１０５からフロントウィンドウまたはリアウィンドウに向かって液水を噴射させる。
【００４６】
圧力ポンプ１１５は、車両制御部３５の制御下において、供給配管１１０内に予め決められた圧力を発生させる。この圧力によって、各ノズル１０１，１０５の開閉弁が車両制御部３５の指令により開かれたときに、供給配管１１０内の生成水が各ノズル１０１，１０５から噴射される。
【００４７】
図３は、車両制御部３５の制御下において実行される洗浄処理のフローを示す説明図である。車両制御部３５は、運転者によるイグニションオンの操作によって車両１０が起動し、検出センサ１１が駆動状態にある間、予め決められた実行周期でこの洗浄処理を実行する。
【００４８】
ステップＳ１０では、車両制御部３５は検出センサ１１の汚れを検出する。「検出センサ１１の汚れ」とは、検出センサ１１の検出精度を低下させる原因となる検出センサ１１への異物の付着を意味する。この異物には、例えば、塵や油脂などの他に、液滴や氷、雪なども含まれる。ステップＳ１０での検出センサ１１の汚れの検出は、検出センサ１１に対する異物の付着の検出と言い換えることができる。第１実施形態では、車両制御部３５は、検出センサ１１ごとに汚れを検出する。
【００４９】
車両制御部３５は、車両１０の走行中における各検出センサ１１の検出結果の履歴を用いて、検出センサ１１の汚れを検出する。車両制御部３５は、車両１０の走行中に、信号処理部３２が各検出センサ１１の出力信号を用いて生成した画像から得られる特性の変化に基づいて、検出センサ１１の汚れの有無を判定する。車両制御部３５は、例えば、画像を複数のブロックに分割し、ブロックごとに画像周波数や平均輝度、輝度勾配などを周期的に算出して、その算出結果が予め決められた基準を満たさないブロックが生じたときに、検出センサ１１に汚れが生じていると判定する。あるいは、検出センサ１１がミリ波レーダである場合、車両制御部３５は、検出センサ１１の出力信号におけるスペクトルピークの高さの経時変化を記録し、その低下の度合いが基準を越えたときに、検出センサ１１に汚れが生じていると判定する。その他に、車両制御部３５は、生成画像の履歴から抽出したオプティカルフローに基づいて、検出センサ１１への汚れの有無を判定してもよい。例えば、車両１０の移動にかかわらず、一定の期間、推定されるような移動が見られない物体が検出された場合に、その物体を検出センサ１１の汚れとして検出してもよい。検出センサ１１の汚れを検出する技術としては、例えば、特開２０１６−９０９９号公報や、特開２００３−３２０８６６号公報、特開２００８−６０８７４号公報に開示の技術を採用してもよい。
【００５０】
車両制御部３５は、いずれの検出センサ１１においても汚れが検出されなかった場合には、ステップＳ１０のＮＯの矢印で示すように、そのまま洗浄処理を終了する。車両制御部３５は、少なくとも１つの検出センサ１１において汚れが検出された場合には、ステップＳ１０のＹＥＳの矢印で示すように、ステップＳ２０の判定処理を実行する。
【００５１】
ステップＳ２０では、車両制御部３５は、燃料電池２０が現在発電中であるか否かを判定する。燃料電池２０が発電中でない場合には、ステップＳ２０のＮＯの矢印で示すように、車両制御部３５は、そのまま洗浄処理を終了する。車両１０が起動していても何らかの理由で燃料電池２０の発電を停止させている場合には、燃料電池２０から生成水の排出が中断されており、洗浄に用いる生成水が不足してしまう可能性があるためである。燃料電池２０が発電中である場合には、車両制御部３５は、ステップＳ２０のＹＥＳの矢印で示すように、ステップＳ３０の判定処理を実行する。
【００５２】
ステップＳ３０では、車両制御部３５は、汚れが検出され、洗浄の対象となっている検出センサ１１用のノズル１０１が正常に駆動するか否かを判定する。車両制御部３５は、例えば、各ノズル１０１の駆動状態が正常であるか否かを示すフラグを記憶しており、そのフラグを用いてステップＳ３０での判定をおこなう。そのフラグは、過去におこなわれた洗浄処理でのノズル１０１の駆動結果や、車両１０が起動されたときや車両１０の起動中に定期的に実行されるノズル１０１の駆動テストの結果に基づいて設定される。
【００５３】
車両制御部３５は、判定の対象となっているノズル１０１が正常に駆動できない状態であると判定した場合には、ステップＳ３０のＮＯの矢印で示すように、そのまま洗浄処理を終了する。車両制御部３５は、判定の対象となっているノズル１０１が正常に駆動できる状態であると判定した場合には、ステップＳ３０のＹＥＳの矢印で示すように、ステップＳ４０の処理を実行する。
【００５４】
ステップＳ４０では、車両制御部３５は、ノズル１０１から生成水の液水を噴射させて検出センサ１１を洗浄する。第１実施形態では、車両制御部３５は、ステップＳ１０で汚れが検出された検出センサ１１のみを洗浄する。なお、他の実施形態では、車両制御部３５は、全ての検出センサ１１を洗浄してもよい。
【００５５】
ステップＳ５０では、車両制御部３５は、検出センサ１１の汚れが改善されたか否か、つまり、検出センサ１１への付着が検出された異物が、少なくとも許容できる程度に除去されたか否かを判定する。車両制御部３５は、ステップＳ４０の洗浄処理後に取得された検出センサ１１の出力信号を用いてこの判定をおこなう。車両制御部３５は、例えば、検出センサ１１の出力信号から生成された画像において、ステップＳ１０で検出センサ１１に汚れがあると判定されるトリガーとなった要素が検出されなかった場合に、検出センサ１１の汚れが改善されたと判定する。汚れが改善されたと判定した場合には、車両制御部３５は、ステップＳ５０のＹＥＳの矢印で示すように、洗浄処理を終了する。
【００５６】
汚れが改善されたと判定されなかった場合には、車両制御部３５は、ステップＳ５０のＮＯの矢印で示すように、ステップＳ２０に戻る。ここで、ステップＳ４０ではなくステップＳ２０に戻る理由は、洗浄処理の途中で、燃料電池２０の発電が停止したことや、ノズル１０１が駆動できない状態になったことが、ステップＳ２０やステップＳ３０の判定処理で検出される可能性があるためである。
【００５７】
なお、予め決められた回数、ステップＳ４０のノズル１０１からの生成水の噴射が繰り返されても検出センサ１１の汚れが改善されなかった場合には、図３において破線の矢印およびブロックで示すように、ステップＳ６０の警告処理が実行されてもよい。ステップＳ６０の警告処理では、車両制御部３５は、例えば、車両１０のインストメントルパネルに設けられた表示部での表示や、スピーカーを通じた音声ガイダンスなどによって、運転者にその旨を報知してもよい。
【００５８】
以上のように、第１実施形態の車両１０および検出センサ１１の洗浄方法によれば、燃料電池２０で生じた生成水の液水を洗浄液として用いて、検出センサ１１が洗浄される。そのため、例えば車両１０の走行中などに、洗浄液が不足して検出センサ１１の洗浄が十分におこなえなくなることが抑制され、車両１０の運転制御において検出センサ１１の汚れに起因する誤検出の発生が抑制される。よって、車両１０の運転制御の信頼性が高められる。また、貯留部９３の容量を小さく構成したとしても、燃料電池２０が発電中であれば燃料電池２０から貯留部９３に生成水が補充されるため、検出センサ１１の洗浄液が不足することが抑制される。よって、貯留部９３を小型化して、検出センサ１１の洗浄液を搭載するための車両スペースを低減することができる。なお、燃料電池２０の生成水は通常、排出された直後に６０〜８０℃程度の高温の状態にある。よって、生成水が貯留部９３に貯留されたばかりであれば、そうした室温より高い温水の状態の生成水によって検出センサ１１を洗浄することができ、検出センサ１１に付着している油脂や、氷点下の低温環境下において検出センサ１１に付着した氷などの異物の除去効率が高められる。
【００５９】
第１実施形態の車両１０によれば、検出センサ１１が出力する信号を用いて検出センサ１１の汚れが検出された場合、つまり、検出センサ１１への異物の付着が検出された場合に、検出センサ１１の洗浄が自動で実行される。そのため、検出センサ１１の汚れに起因する誤検出の発生がより適切に抑制され、車両１０の運転制御の信頼性が高められる。
【００６０】
第１実施形態の車両１０によれば、車両１０のウィンドウガラスも燃料電池２０の生成水を用いて洗浄される。よって、ウィンドウガラス専用のウォッシャ液の節約や、そうしたウォッシャ液を貯蔵するための車両スペースの低減が可能であり効率的である。その他に、第１実施形態の車両１０および検出センサ１１の洗浄方法によれば、第１実施形態中で説明した種々の作用効果を奏することができる。
【００６１】
２．第２実施形態：
図４は、第２実施形態における洗浄方法が実行される洗浄処理のフローを示す説明図である。第２実施形態の洗浄処理のフローは、ステップＳ１０の処理が省略されている点と、ステップＳ５５の処理が追加されている点以外は、図３に示した第１実施形態の洗浄処理とほぼ同じである。第２実施形態の洗浄処理は、第１実施形態で説明したのと同じ図１，２に示されている車両１０において実行される。
【００６２】
第２実施形態では、第１実施形態で説明したステップＳ１０の処理が省略されている。そのため、検出センサ１１の汚れが検出されていなくても、ステップＳ２０，Ｓ３０での判定において条件が満たされる場合には、ステップＳ４０において、検出センサ１１の洗浄が実行される。第２実施形態の洗浄処理では、一実行周期につき全部の検出センサ１１が一度に洗浄されてもよいし、一部の検出センサ１１が実行周期ごとに予め割り当てられた順番で洗浄されてもよい。
【００６３】
第２実施形態での洗浄処理の実行周期は、貯留部９３の生成水が温水としての温度より低下してしまわない程度の周期として予め実験等により決められた周期である。ここで、温水としての温度とは、常温より高い温度であり、例えば、３５℃以上の温度としてもよい。このような実行周期で洗浄処理が実行されることによって、ステップＳ４０において、常温まで温度が低下してしまう前の温水状態の生成水をノズル１０１から噴射させて、貯留部９３から排出させることができる。よって、貯留部９３の生成水が洗浄処理で消費されないまま、その温度が低下してしまうことを抑制できる。また、温水状態の生成水の噴射により検出センサ１１を洗浄すれば、検出センサ１１に付着している油脂や、氷点下の低温環境下において検出センサ１１に付着している氷などの一部を、より効率よく除去することができる。なお、車両制御部３５は、貯留部９３に貯留されている生成水の消費サイクルが低温環境下では早まるように、外気温が低いほど洗浄処理の実行周期を短く変更してもよい。
【００６４】
ここで、ステップＳ２０，Ｓ３０の判定において条件が満たされない場合には、ステップＳ４０での検出センサ１１の洗浄は実行されない。そのため、ステップＳ５５では、車両制御部３５は、開閉弁９５ｖを開き、貯留部９３の生成水を、排出配管９５を通じてカソード排ガス配管５６へと排出する。これによって、ステップＳ４０が実行されないために、温度が低下した生成水が消費されることなく貯留部９３に貯留されたままになることを抑制できる。
【００６５】
なお、貯留部９３の生成水が不足する事態を避けるために、洗浄処理の実行周期は、貯留部９３に十分な生成水が貯留されるだけの時間が経過してから次の洗浄処理が開始されるように設定されていることが望ましい。あるいは、洗浄処理には、ステップＳ４０やステップＳ５５を実行した後に、貯留部９３に十分な生成水を貯留させるための待機時間が設けられてもよい。
【００６６】
以上のように、第２実施形態の洗浄処理では、車両制御部３５は、燃料電池２０の発電中に、予め決められた周期で燃料電池２０の生成水を用いた検出センサ１１の洗浄を繰り返し実行して、温度が常温まで低下する前の温水状態の液水を貯留部９３から排出させる。そのため、第２実施形態の洗浄処理によれば、温水の状態にある生成水を用いて検出センサ１１を定期的に洗浄することができる。よって、検出センサ１１に付着している油脂や、氷点下の低温環境下において検出センサ１１に付着している氷などの異物を、より効率よく除去することができる。その他に、第２実施形態の車両１０および検出センサ１１の洗浄方法によれば、上記の第１実施形態や第２実施形態中で説明した種々の作用効果を奏することができる。
【００６７】
３．第３実施形態：
図５は、第３実施形態における洗浄方法が実行される洗浄処理のフローを示す説明図である。第３実施形態の洗浄処理のフローは、ステップＳ３５の処理が追加されている点以外は、図３に示した第１実施形態の洗浄処理のフローとほぼ同じである。第３実施形態の洗浄処理は、第１実施形態で説明したのと同じ図１，２に示されている車両１０において実行される。
【００６８】
ステップＳ３５では、車両制御部３５は、ステップＳ４０で検出センサ１１の洗浄に用いる温水を準備する。車両制御部３５は、回収部９１の回収配管９４に設けられた開閉弁９４ｖを開き、燃料電池２０から排出されて間もない高温の生成水を、気液分離部９２および回収配管９４を通じて貯留部９３へと導き、貯留部９３に必要な量の温水が溜まるまで待機する。必要な温水を準備した後、車両制御部３５は、ステップＳ４０において、温水を用いて検出センサ１１を洗浄する。
【００６９】
なお、ステップＳ３５では、車両制御部３５は、回収配管９４の開閉弁９４ｖを開く前に、排出配管９５の開閉弁９５ｖを一時的に開いて貯留部９３に残留して温度が低下した液水を排出するものとしてもよい。これによって、貯留部９３に貯留されている間に温度が低下した生成水と、ステップＳ３５において新たに貯留部９３に貯留される温水とが混ざって、ノズル１０１から噴射される温水の温度が低くなってしまうことを抑制できる。
【００７０】
以上のように、第３実施形態の洗浄処理によれば、検出センサ１１の汚れが検出された場合に、温水の状態にある生成水を準備して検出センサ１１を洗浄することができる。よって、油脂や氷などの検出センサ１１に付着している異物を、より効率よく除去することができる。その他に、第３実施形態の車両１０および検出センサ１１の洗浄方法によれば、上記の第１実施形態や第３実施形態中で説明した種々の作用効果を奏することができる。
【００７１】
４．第４実施形態：
図６Ａは、第４実施形態における車両１０ａのシステム構成を示す概略図である。第４実施形態の車両１０ａは、酸化剤ガス給排部５０のコンプレッサ５３が発生させる圧力を利用してノズル１０１から生成水を噴射する洗浄システム９０ａを備えている点以外は、図１に示した第１実施形態の車両１０の構成とほぼ同じである。第４実施形態の洗浄システム９０ａは、以下に説明する点以外は、図１に示した第１実施形態の洗浄システム９０の構成とほぼ同じである。なお、第４実施形態の車両１０ａでは、車両制御部３５は、第１実施形態で説明した図３のフローで洗浄処理を実行する。
【００７２】
第４実施形態の洗浄システム９０ａでは、供給配管１１０に開閉弁１１１が設けられている。また、圧力ポンプ１１５の代わりに、圧力印加部１１６が供給配管１１０に設けられている。第１実施形態で説明した排出配管９５は開閉弁１１１より上流側において供給配管１１０に接続されている。圧力印加部１１６は、開閉弁１１１より下流側に設けられている。後述するように、圧力印加部１１６は、貯留部９３から供給配管１１０に流入した生成水に、酸化剤ガス給排部５０のコンプレッサ５３で発生させた圧力を印加する。
【００７３】
第４実施形態の洗浄システム９０ａには、さらに、圧力印加部１１６にコンプレッサ５３が発生させる圧力を伝達するための圧力配管９７および分岐弁９８が追加されている。圧力配管９７は分岐弁９８を介してバイパス配管５７に接続されている。車両制御部３５による分岐弁９８の制御によってバイパス配管５７と圧力印加部１１６とが連通する状態にされたときに、コンプレッサ５３から送り出される圧縮ガスの一部が圧力印加部１１６へと導入される。
【００７４】
図６Ｂは、圧力印加部１１６の構成を示す概略断面図である。圧力印加部１１６は、供給配管１１０の生成水が流入する液水通路部１１６ｗと、圧力配管９７に接続され、圧力配管９７の圧縮ガスが流入するガス通路部１１６ｇと、を有している。液水通路部１１６ｗは、配管状の部材によって構成され、供給配管１１０の途中に取り付けられている。液水通路部１１６ｗの両端は供給配管１１０に接続されている。ガス通路部１１６ｇは液水通路部１１６ｗの外周を囲む環状の流路として設けられており、端部に設けられた噴射開口１１６ｏを通じて液水通路部１１６ｗに接続されている。ガス通路部１１６ｇは、噴射開口１１６ｏに接続されている接続通路１１６ｐを有している。接続通路１１６ｐは、液水通路部１１６ｗに生成水の流れ方向に対して鋭角な角度で圧縮ガスが流出するように、液水通路部１１６ｗに対して斜めに接続されている。また、接続通路１１６ｐは、噴射開口１１６ｏに向かって開口面積が次第に小さくなっている。
【００７５】
図６Ａを参照する。車両制御部３５は、ノズル１０１から生成水を噴射しないときには、分岐弁９８によって、バイパス配管５７と圧力配管９７との接続を遮断し、かつ、開閉弁１１１を閉じて圧力印加部１１６への生成水の流入を遮断しておく。車両制御部３５は、洗浄処理のステップＳ４０においてノズル１０１，１０５から生成水を噴射するときに、まず、ノズル１０１のそれぞれに内蔵されている図示していない開閉弁を開く。次に、車両制御部３５は、分流弁５５と分岐弁９８とを制御して、燃料電池２０に供給される圧縮ガスの一部を圧力配管９７へと導入する。圧力配管９７の圧縮ガスは、図６Ｂに示すガス通路部１１６ｇを通じて液水通路部１１６ｗへと噴射される。なお、このとき、車両制御部３５は、燃料電池２０のカソード側の圧力低下を抑制するために、圧力配管９７に分岐される圧力の分だけ、コンプレッサ５３で発生させる圧力を増加させることが望ましい。
【００７６】
続いて、車両制御部３５は、図６Ａに示す開閉弁１１１を開いて、供給配管１１０から図６Ｂに示す液水通路部１１６ｗへの生成水の流入を開始させる。開閉弁１１１が開かれる前に、液水通路部１１６ｗの噴射開口１１６ｏより上流側には、噴射開口１１６ｏからの圧縮ガスの噴射によって負圧が発生している。そのため、開閉弁１１１が開かれると、その負圧によって、供給配管１１０の生成水が液水通路部１１６ｗへと吸引される。その後、液水通路部１１６ｗにおいて噴射開口１１６ｏより下流側に流れた生成水は、噴射開口１１６ｏを通じて圧縮ガスからの圧力を受けてノズル１０１から検出センサ１１へと噴射される。なお、車両１０ａでは、車両制御部３５は、ウィンドウ用ノズル１０５から生成水を噴射させる際にも、同様な方法で、コンプレッサ５３の圧力を利用する。
【００７７】
ステップＳ４０では、車両制御部３５は、ノズル１０１からの生成水の噴射を完了させるために開閉弁１１１を閉じた後、予め決められた期間、バイパス配管５７と圧力配管９７との接続を維持したままにしてもよい。これによって、生成水の噴射が停止された後に、圧力配管９７を通じて供給された圧縮ガスをノズル１０１から検出センサ１１へと噴射することができる。そのため、検出センサ１１に付着した生成水の液滴やその他の異物を圧縮ガスの圧力で迅速に除去することができる。
【００７８】
以上のように、第４実施形態の車両１０ａでは、洗浄システム９０ａの洗浄部１００は、コンプレッサ５３で発生させた圧力を、圧力配管９７および圧力印加部１１６を通じて生成水に印加することによって、ノズル１０１から噴射させる。この車両１０ａによれば、燃料電池２０の発電制御に用いられるコンプレッサ５３の駆動力を利用して、ノズル１０１からの生成水の噴射が可能であるため効率的である。その他に、第４実施形態の車両１０ａおよび検出センサ１１の洗浄方法によれば、上記の第１実施形態や本第４実施形態中で説明した種々の作用効果を奏することができる。
【００７９】
５．第５実施形態：
図７Ａは、第５実施形態における車両１０ｂのシステム構成を示す概略図である。第５実施形態の車両１０ｂは、第４実施形態の洗浄システム９０ａの代わりに、第５実施形態の洗浄システム９０ｂを備えている点以外は、図６Ａに示した第４実施形態の車両１０ａの構成とほぼ同じである。第５実施形態の洗浄システム９０ｂは、以下に説明する点以外は、第４実施形態の洗浄システム９０ａの構成とほぼ同じであり、コンプレッサ５３が発生させる圧力を利用して生成水を噴射する点は、第４実施形態の洗浄システム９０ａと共通している。第５実施形態の車両１０ｂでは、第４実施形態の車両１０ａと同様に、車両制御部３５は、第１実施形態で説明した図３のフローで洗浄処理を実行する。
【００８０】
第５実施形態の洗浄システム９０ｂでは、供給配管１１０の圧力印加部１１６が省略されている。また、洗浄部１００は、ノズル１０１，１０５の代わりのノズルとして、検出センサ１１に生成水を噴射するガス圧噴射ノズル１０２と、ウィンドウに生成水を噴射するガス圧噴射ノズル１０６と、を備えている。圧力配管９７は、ガス圧噴射ノズル１０２，１０６のそれぞれに分岐接続されている。
【００８１】
図７Ｂは、ガス圧噴射ノズル１０２，１０６の噴射機構を説明するための概略図である。図７Ｂには、ガス圧噴射ノズル１０２，１０６の先端部分における中心軸を通る任意の切断面における概略断面を図示してある。第５実施形態では、検出センサ１１用のガス圧噴射ノズル１０２とウィンドウ用のガス圧噴射ノズル１０６とは、生成水の噴射のための構成が共通している。
【００８２】
ガス圧噴射ノズル１０２は、先端部分に、生成水を噴射するノズル孔ＮＺに連通している内部空間ＮＳを有している。また、ガス圧噴射ノズル１０２は、内部空間ＮＳに向かって開口している第１内部ノズル１０７ａと第２内部ノズル１０７ｂとを備えている。
【００８３】
第１内部ノズル１０７ａは、その上流端が供給配管１１０に接続されており、内部空間ＮＳ内に配置されている先端部から内部空間ＮＳに向かって生成水を噴射する。第１内部ノズル１０７ａの内部には、第１内部ノズル１０７ａの先端の吐出口を開閉するニードル弁１０８が設けられている。ニードル弁１０８は車両制御部３５の制御下において駆動する。
【００８４】
第２内部ノズル１０７ｂは、その先端部が第１内部ノズル１０７ａの周囲において開口している。第２内部ノズル１０７ｂの上流端は、圧力配管９７に接続されており、第１内部ノズル１０７ａのよりノズル孔ＮＺ側の領域に向かって圧縮空気を噴射する。
【００８５】
車両制御部３５は、ノズル１０２から生成水を噴射しないときには、図７Ｂに示すニードル弁１０８によって第１内部ノズル１０７ａを閉じた状態にしておく。また、車両制御部３５は、図７Ａに示す分岐弁９８を制御して、バイパス配管５７と圧力配管９７との接続を遮断し、第２内部ノズル１０７ｂへの圧縮ガスの供給を停止しておく。車両制御部３５は、洗浄処理のステップＳ４０においてガス圧噴射ノズル１０２から生成水を噴射するときには、まず、図７Ａに示す分流弁５５と分岐弁９８とを制御して、燃料電池２０に供給される圧縮ガスの一部を圧力配管９７へと導入する。これによって、圧力配管９７の圧縮ガスが、図７Ｂに示す第２内部ノズル１０７ｂの先端から内部空間ＮＳに噴射される。このとき、車両制御部３５は、燃料電池２０のカソード側の圧力低下を抑制するために、圧力配管９７に分岐される圧力の分だけ、図７Ａに示すコンプレッサ５３で発生させる圧力を増加させることが望ましい。
【００８６】
図７Ｂを参照する。第２内部ノズル１０７ｂの先端から圧縮ガスが噴射されると、第１内部ノズル１０７ａの吐出口近傍に負圧が発生する。この負圧を発生させた後、車両制御部３５は、ニードル弁１０８を駆動して第１内部ノズル１０７ａの吐出口を開く。すると、内部空間ＮＳに生じている負圧によって、第１内部ノズル１０７ａの吐出口から内部空間ＮＳに生成水が吸引される。第１内部ノズル１０７ａの吐出口から内部空間ＮＳに吐出された生成水は、圧縮ガスの噴射圧力によってノズル孔ＮＺから外部へと噴射される。なお、車両１０ｂでは、車両制御部３５は、ウィンドウ用のガス圧噴射ノズル１０６から生成水を噴射させる際にも、同様な方法で、コンプレッサ５３の圧力を利用する。
【００８７】
ステップＳ４０では、車両制御部３５は、ノズル１０１からの生成水の噴射を完了させるためにニードル弁１０８によって第１内部ノズル１０７ａを閉じた後、予め決められた期間、バイパス配管５７と圧力配管９７との接続を維持したままにしてもよい。これによって、ガス圧噴射ノズル１０２からの生成水の噴射が停止された後に、圧力配管９７を通じて供給された圧縮ガスを、ガス圧噴射ノズル１０２から検出センサ１１へと噴射することができる。そのため、検出センサ１１に付着した生成水の液滴やその他の異物を圧縮ガスの圧力で迅速に除去することができる。
【００８８】
以上のように、第５実施形態の車両１０ｂでは、洗浄システム９０ｂの洗浄部１００は、コンプレッサ５３で発生させた圧力を、圧力配管９７を通じて、ガス圧噴射ノズル１０２，１０６に伝達することによって生成水を噴射する。この車両１０ｂによれば、燃料電池２０の発電制御に用いられるコンプレッサ５３の駆動力を利用して、ノズル１０１からの生成水の噴射が可能であるため効率的である。その他に、第５実施形態の車両１０ｂおよび検出センサ１１の洗浄方法によれば、上記の第１実施形態や第４実施形態、本第５実施形態中で説明した種々の作用効果を奏することができる。
【００８９】
６．第６実施形態：
図８は、第６実施形態における車両１０ｃのシステム構成を示す概略図である。第６実施形態の車両１０ｃは、第４実施形態の洗浄システム９０ａの代わりに、第６実施形態の洗浄システム９０ｃを備えている点以外は、図６Ａに示した第４実施形態の車両１０ａの構成とほぼ同じである。第６実施形態の洗浄システム９０ｃは、以下に説明する点以外は、第４実施形態の洗浄システム９０ａの構成とほぼ同じであり、コンプレッサ５３が発生させる圧力を利用して生成水を噴射する点は、第４実施形態の洗浄システム９０ａと共通している。第６実施形態の車両１０ｃでは、第４実施形態の車両１０ａと同様に、車両制御部３５は、第１実施形態で説明した図３のフローで洗浄処理を実行する。
【００９０】
第６実施形態の洗浄システム９０ｃの回収部９１は、貯留部９３の代わりに、生成水に圧力を印加する圧力印加機構９６が設けられた貯留部９３ｃを備えている。第６実施形態の洗浄システム９０ｃでは、圧力配管９７は、圧力印加機構９６に接続されている。
【００９１】
圧力印加機構９６は、ピストン９６ｐを備える。貯留部９３ｃの内部は、ピストン９６ｐの先端に設けられた壁部によって、生成水が収容される液室９３Ｌと、圧縮ガスが導入される圧力室９３Ｐとに仕切られている。貯留部９３ｃに生成水を導入する回収配管９４と、貯留部９３ｃとノズル１０１，１０５とを接続する供給配管１１０は液室９３Ｌに接続されている。液室９３Ｌにはピストン９６ｐを圧力室９３Ｐ側に押すように付勢部材９６ｓが配置されている。また、圧力室９３Ｐには、圧力室９３Ｐ側へのピストン９６ｐの過度な移動を規制するストッパＳＴが設けられている。ピストン９６ｐは、圧力室９３Ｐ内の圧力に応じて変位して液室９３Ｌの容積を変更する。これによって、圧力室９３Ｐの圧力が液室９３Ｌの生成水に印加される。
【００９２】
圧力室９３Ｐには圧力配管９７が接続されている。圧力配管９７は分岐弁９８を介してバイパス配管５７に接続されている。車両制御部３５が分岐弁９８を制御してバイパス配管５７と圧力配管９７とが連通する状態にされたときに、コンプレッサ５３から送り出される圧縮ガスの一部が圧力室９３Ｐへと導入される。すると、圧力室９３Ｐの圧力が高まり、液室９３Ｌの生成水に圧力が印加される。
【００９３】
洗浄処理のステップＳ４０では、まず、車両制御部３５は、分流弁５５と分岐弁９８とを制御して、燃料電池２０に供給される圧縮ガスの一部を圧力配管９７へと導入することによって、液室９３Ｌに貯留されている生成水に圧力を印加する。このとき、車両制御部３５は、燃料電池２０のカソード側の圧力低下を抑制するために、圧力室９３Ｐに分岐される圧力の分だけ、コンプレッサ５３で発生させる圧力を増加させることが望ましい。車両制御部３５は、液室９３Ｌにおける生成水の圧力が高まった後、ノズル１０１に内蔵されている開閉弁を開き、ノズル１０１から検出センサ１１へと生成水を噴射させる。なお、車両１０ｃでは、車両制御部３５は、ウィンドウ用ノズル１０５から生成水を噴射させる際にも、同様な方法で、コンプレッサ５３の圧力を利用する。
【００９４】
以上のように、第６実施形態の車両１０ｃでは、洗浄システム９０ｃの洗浄部１００は、コンプレッサ５３で発生させた圧力を、圧力配管９７を通じて圧力室９３Ｐに伝達させることによって、貯留部９３ｃの生成水を加圧して、ノズル１０１から噴射させている。この車両１０ｃによれば、燃料電池２０の発電制御に用いられるコンプレッサ５３の駆動力を利用して、ノズル１０１からの生成水の噴射が可能であるため効率的である。その他に、第６実施形態の車両１０ｃおよび検出センサ１１の洗浄方法によれば、上記の第１実施形態や本第６実施形態中で説明した種々の作用効果を奏することができる。
【００９５】
７．第７実施形態：
図９は、第７実施形態における車両１０ｄのシステム構成を示す概略図である。第７実施形態の車両１０ｄは、洗浄部１００に、圧力配管９７の途中に接続された分岐配管１２０と、分岐配管１２０に接続されている複数のガスノズル１２１と、が追加されている点以外は、図８に示した第６実施形態の車両１０ｃの構成とほぼ同じである。第７実施形態の車両１０ｄでは、第６実施形態の車両１０ｃと同様に、車両制御部３５は、第１実施形態で説明した図３のフローで洗浄処理を実行する。
【００９６】
第７実施形態の洗浄システム９０ｄは、生成水を噴射するノズル１０１による検出センサ１１の洗浄に加えて、燃料電池２０に供給される圧縮ガスを噴射するガスノズル１２１による検出センサ１１の洗浄を実行する。ガスノズル１２１のそれぞれには、開閉弁が内蔵されている。ガスノズル１２１の開閉弁は、通常は閉じた状態であり、車両制御部３５の制御下において開く。ガスノズル１２１は、その開閉弁が開かれたときに、圧力配管９７から分岐配管１２０に流入した圧縮ガスを噴射する。
【００９７】
第７実施形態では、ガスノズル１２１は、検出センサ１１のそれぞれに１つずつ対応して設けられている。各ガスノズル１２１は、生成水を噴射するノズル１０１と同様に、ノズル孔が対応する検出センサ１１に向かって開口するように設置されている。なお、他の実施形態では、ガスノズル１２１は一部の検出センサ１１にのみ設けられていてもよい。洗浄部１００は、１つのガスノズル１２１のみを有していてもよい。また、１つの検出センサ１１に対して複数のガスノズル１２１が設けられていてもよい。ノズル１０１とガスノズル１２１とは一体化されていてもよい。
【００９８】
第７実施形態の車両１０ｄでは、車両制御部３５は、洗浄処理においてノズル１０１から検出センサ１１に生成水を噴射させた後、ガスノズル１２１から検出センサ１１に向かって圧縮ガスを噴射させる。これによって、洗浄のために検出センサ１１に付着した生成水の液滴やその他の異物を圧縮ガスの圧力で迅速に除去することができる。よって、検出センサ１１の汚れに起因する誤検出の発生を、さらに抑制することができ、車両１０ｄの運転制御の信頼性が高められる。その他に、第７実施形態の車両１０ｄおよび検出センサ１１の洗浄方法によれば、上記の第１実施形態や第６実施形態、本第７実施形態中で説明した種々の作用効果を奏することができる。
【００９９】
８．第８実施形態：
図１０は、第８実施形態における車両１０ｅのシステム構成を示す概略図である。第８実施形態の車両１０ｅが備える洗浄システム９０ｅは、貯留部９３に貯留されている生成水を保温するための保温部９３ｈが設けられている点以外は、図１に示した第１実施形態における車両１０の洗浄システム９０の構成とほぼ同じである。保温部９３ｈは、例えば、貯留部９３を覆う断熱部材によって構成される。第８実施形態の車両１０ｅによれば、貯留部９３に貯留されている生成水の温度の低下が抑制されるため、より高い温度の生成水で効率良く検出センサ１１を洗浄することができる。また、低温環境下で貯留部９３の生成水が凍結してしまい、検出センサ１１の洗浄ができなくなってしまうことを抑制できる。その他に、第８実施形態の車両１０ｅおよび検出センサ１１の洗浄方法によれば、上記各実施形態中で説明した種々の作用効果を奏することができる。
【０１００】
９．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。
【０１０１】
９−１．他の実施形態１：
上記の各実施形態において、洗浄システム９０，９０ａ，９０ｂ，９０ｃ，９０ｄ，９０ｅは、生成水に洗剤を加えて洗浄液としてノズル１０１，１０２から検出センサ１１に噴射してもよい。上記の各実施形態において、洗浄システム９０，９０ａ，９０ｂ，９０ｃ，９０ｄ，９０ｅは、運転者からの操作を受け付けたときに、ノズル１０１，１０２から検出センサ１１に生成水を噴射してもよい。上記の各実施形態において、洗浄システム９０，９０ａ，９０ｂ，９０ｃ，９０ｄ，９０ｅは、温度が低下した常温の生成水を検出センサ１１の洗浄に用いて消費した後、燃料電池２０から排出されたばかりの温水の生成水を用いて、再度、検出センサ１１を洗浄する処理を実行してもよい。
【０１０２】
９−２．他の実施形態２：
上記各実施形態において、気液分離部９２の貯水部９２ｓが、洗浄部１００のノズル１０１，１０２から噴射する液水を貯留する貯留部を兼ねていてもよい。上記第４実施形態、第５実施形態、第６実施形態、および、第７実施形態において、圧力配管９７は、バイパス配管５７ではなく、カソードガス配管５１に接続されていてもよい。
【０１０３】
９−３．他の実施形態３：
上記の第１実施形態での洗浄処理のフローと第２実施形態の洗浄処理のフローとが組み合わされてもよい。つまり、予め決められた実行周期で周期的に検出センサ１１の洗浄を実行しつつ、検出センサ１１の汚れが検出されたときに、前記の実行周期にかかわらず、検出センサ１１の洗浄を実行するようにしてもよい。また、上記の第４実施形態、第５実施形態、第６実施形態、第７実施形態、第８実施形態の車両１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅにおいて、車両制御部３５は、第２実施形態や第３実施形態で説明したフローで洗浄処理を実行してもよい。あるいは、前記の第１実施形態と第２実施形態を組み合わせたフローで洗浄処理を実行してもよい。
【０１０４】
９−４．他の実施形態４：
上記の第７実施形態における車両１０ｄの洗浄処理では、車両制御部３５は、ノズル１０１から検出センサ１１に向かって生成水を噴射しながら、ガスノズル１２１から検出センサ１１に向かって圧縮ガスを噴射してもよい。このようにしても、検出センサ１１に付着した異物の除去効果を高めることができる。また、上記の第７実施形態における車両１０ｄの洗浄処理では、車両制御部３５は、ガスノズル１２１から検出センサ１１に向かって圧縮ガスを噴射した後に、ノズル１０１から検出センサ１１に向かって生成水を噴射してもよい。上記の第７実施形態の分岐配管１２０およびガスノズル１２１は、第１実施形態や、第４実施形態、第５実施形態、第８実施形態の洗浄システム９０，９０ａ，９０ｂ，９０ｅの洗浄部１００に適用されてもよい。また、各実施形態において、第７実施形態や他の実施形態４で説明した洗浄処理が実行されてもよい。
【０１０５】
９−５．他の実施形態５：
上記の第８実施形態で説明した保温部９３ｈは、例えば、貯留部９３，９３ｃの内部空間を加熱する電熱ヒータなどの加熱機構によって構成されてもよい。また、上記の第８実施形態で説明した保温部９３ｈや前述の加熱機構は、他の実施形態の貯留部９３，９３ｃに適用されてもよい。また、気液分離部９２や気液分離部７２にも、保温部９３ｈのような保温機能を発揮する保温構造や保温機構が設けられてもよい。貯留部９３，９３ｃは、燃料電池２０から受熱できるように、燃料電池２０の近傍に設置されてもよい。
【０１０６】
９−６．他の実施形態６：
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。
【０１０７】
９−７．他の実施形態７：
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】
【０１０８】
１０…車両、１０ａ…車両、１０ｂ…車両、１０ｃ…車両、１０ｄ…車両、１０ｅ…車両、１１…検出センサ、１２…第１前方センサ、１３…第２前方センサ、１４…側方センサ、１５…後方センサ、２０…燃料電池、２１…単セル、３０…運転制御システム、３２…信号処理部、３５…車両制御部、４０…燃料電池システム、４５…発電制御部、５０…酸化剤ガス給排部、５１…カソードガス配管、５２…エアクリーナ、５３…コンプレッサ、５４…インタクーラ、５５…分流弁、５６…カソード排ガス配管、５７…バイパス配管、５８…調圧弁、５９…マフラー、６０…燃料ガス給排部、６１…高圧タンク、６２…アノードガス配管、６３…開閉弁、６４…レギュレータ、６５…ガス供給装置、７１…アノード排ガス配管、７２…気液分離部、７２ｓ…貯水部、７３…循環配管、７４…循環ポンプ、７５…排水配管、７６…排水弁、８０…冷媒循環部、８１ａ…上流側配管、８１ｂ…下流側配管、８２…ラジエータ、８５…冷媒用ポンプ、９０…洗浄システム、９０ａ…洗浄システム、９０ｂ…洗浄システム、９０ｃ…洗浄システム、９０ｄ…洗浄システム、９０ｅ…洗浄システム、９１…回収部、９２…気液分離部、９２ｓ…貯水部、９３…貯留部、９３ｃ…貯留部、９３ｈ…保温部、９３Ｌ…液室、９３Ｐ…圧力室、９４…回収配管、９４ｖ…開閉弁、９５…排出配管、９５ｖ…開閉弁、９６…圧力印加機構、９６ｐ…ピストン、９６ｓ…付勢部材、９７…圧力配管、９８…分岐弁、１００…洗浄部、１０１…ノズル、１０２…ガス圧噴射ノズル、１０５…ウィンドウ用ノズル、１０６…ガス圧噴射ノズル、１０７ａ…第１内部ノズル、１０７ｂ…第２内部ノズル、１０８…ニードル弁、１１０…供給配管、１１１…開閉弁、１１５…圧力ポンプ、１１６…圧力印加部、１１６ｇ…ガス通路部、１１６ｏ…噴射開口、１１６ｐ…接続通路、１１６ｗ…液水通路部、１２０…分岐配管、１２１…ガスノズル、ＮＳ…内部空間、ＮＺ…ノズル孔、ＳＴ…ストッパ
【図１】
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【図２】
2020029226.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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