(57)【要約】【課題】既存の装置を利用して産業車両が傾斜状態にあることを検出して、燃料電池の動作を停止することを可能にする燃料電池システムを提供する。【解決手段】運転者の着座を検出する着座センサ７ａを備えているフォークリフト１に搭載される燃料電池システム１０１は、水素ガスと空気中の酸素とを反応させて電気エネルギーを生成する燃料電池１１と、燃料電池１１における水素ガスの圧力を検出する第一圧力センサ１５ｂ及び第二圧力センサ１６ａと、着座センサ７ａ、第一圧力センサ１５ｂ及び第二圧力センサ１６ａの検出結果を受け取るように構成されると共に、燃料電池１１の電気エネルギーの生成動作を制御する燃料電池ＥＣＵ１４とを備える。燃料電池ＥＣＵ１４は、着座センサ７ａにより運転者の不在が検出され、圧力センサ１５ｂ，１６ａの検出圧力が所定量以上に変化する場合、燃料電池１１による電気エネルギーの生成動作を停止する。【選択図】図２
2014235775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者の着座を検出する着座センサを備えている産業車両の燃料電池システムにおいて、
燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて電気エネルギーを生成する燃料電池と、
前記燃料電池における燃料ガスの圧力を検出する燃料圧力検出センサと、
前記着座センサ及び前記燃料圧力検出センサの検出結果を受け取るように構成されると共に、前記燃料電池の電気エネルギーの生成動作を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記着座センサにより運転者の不在が検出され、前記燃料圧力センサの検出圧力が所定量以上に変化する場合、前記燃料電池による電気エネルギーの生成動作を停止する、燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料圧力検出センサは、前記燃料電池に流入する燃料ガスの圧力を検出する流入圧力検出センサと、前記燃料電池から流出する燃料ガスの圧力を検出する排出圧力検出センサとによって構成され、
前記制御手段は、前記着座センサにより運転者の不在が検出され、前記流入圧力検出センサの検出圧力に対する前記排出圧力検出センサの検出圧力の差圧が、所定の圧力以上に変化した場合に、前記燃料電池による電気エネルギーの生成動作を停止する請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御手段は、前記着座センサにより運転者の不在が検出され、前記燃料圧力検出センサの検出圧力の減少速度が所定の速度以上に変化した場合に、前記燃料電池による電気エネルギーの生成動作を停止する請求項１または２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記制御手段は、前記着座センサにより運転者の不在が検出される状態が所定の時間以上継続する場合に、前記燃料電池による電気エネルギーの生成動作を停止する請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、産業車両に搭載される燃料電池システム関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、産業車両のエネルギー供給源として燃料電池を使用した燃料電池システムの開発が行われている。燃料電池システムでは、積層された複数の燃料電池セルによって構成される燃料電池において、各セルのアノードに水素ガス等の燃料ガスが供給され、各セルのカソードに酸素を含む空気等の酸化剤ガスが供給され、各セルで水素及び酸素を酸化還元反応（電気化学反応）させて電力からなる電気エネルギーが生成される。そして、燃料電池では、電気化学反応によって水が生成され、生成水は、特に高分子型のセルによって構成される燃料電池においてその内部に溜まると、セルにおける発電効率を低下させるため、排出される必要がある。
しかしながら、燃料電池システムが産業車両等の車両に搭載される場合、車両には、運転時や停車時に大きく傾斜することが起こり、生成水の排水性が低下し、燃料電池の発電効率が低下することがある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、車両、船舶、航空機等の移動体に搭載可能な燃料電池システムが記載されている。この燃料電池システムは、移動体の基準面に対する前後方向の傾斜角度及び左右方向の傾斜角度をそれぞれ検出する傾斜角検出センサを備えている。そして、傾斜角検出センサによって検出される前後方向又は左右方向の傾斜角度が所定値以上になると、ウォーニングブザーによって警告音が鳴らされるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３５５９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の燃料電池システムでは、傾斜角検出センサ及びウォーニングブザーを新たに設ける必要があり、移動体の大幅な構造的な改造が必要になるため、コストの上昇及び構造の複雑化を招くという問題がある。
【０００６】
この発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、既存の装置を利用して産業車両が傾斜状態にあることを検出して、燃料電池の動作を停止することを可能にする燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、この発明に係る燃料電池システムは、運転者の着座を検出する着座センサを備えている産業車両の燃料電池システムにおいて、燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて電気エネルギーを生成する燃料電池と、燃料電池における燃料ガスの圧力を検出する燃料圧力検出センサと、着座センサ及び燃料圧力検出センサの検出結果を受け取るように構成されると共に、燃料電池の電気エネルギーの生成動作を制御する制御手段とを備え、制御手段は、着座センサにより運転者の不在が検出され、燃料圧力センサの検出圧力が所定量以上に変化する場合、燃料電池による電気エネルギーの生成動作を停止する。
【０００８】
燃料圧力検出センサは、燃料電池に流入する燃料ガスの圧力を検出する流入圧力検出センサと、燃料電池から流出する燃料ガスの圧力を検出する排出圧力検出センサとによって構成され、制御手段は、着座センサにより運転者の不在が検出され、流入圧力検出センサの検出圧力に対する排出圧力検出センサの検出圧力の差圧が、所定の圧力以上に変化した場合に、燃料電池による電気エネルギーの生成動作を停止してもよい。
また、制御手段は、着座センサにより運転者の不在が検出され、燃料圧力検出センサの検出圧力の減少速度が所定の速度以上に変化した場合に、燃料電池による電気エネルギーの生成動作を停止してもよい。
制御手段は、着座センサにより運転者の不在が検出される状態が所定の時間以上継続する場合に、燃料電池による電気エネルギーの生成動作を停止してもよい。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る燃料電池システムによれば、既存の装置を利用して産業車両が傾斜状態にあることを検出して、燃料電池の動作を停止させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態に係る燃料電池システムを搭載するフォークリフトの構成を示す側面図である。
【図２】図１の燃料電池システムにおける燃料電池の発電運転に関連する装置の概略構成を示す図である。
【図３】図２の燃料電池システムにおける燃料電池による発電電力を扱う電気部品の概略構成を示す図である。
【図４】図２の燃料電池システムにおけるフォークリフトの傾斜状態を検出した際の制御のフローの１つを示す図である。
【図５】図２の燃料電池システムにおけるフォークリフトの傾斜状態を検出した際の制御のフローの別の１つを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態
まず、この発明の実施の形態に係る燃料電池システム１０１及び燃料電池システム１０１を搭載する産業車両１の構成を説明する。なお、本実施の形態では、燃料電池システム１０１を搭載する産業車両１を荷役作業用の産業車両であるフォークリフトとして説明する。
【００１２】
図１を参照すると、フォークリフト１は、走行モータ１０ａ及び荷役モータ１０ｂによって駆動されるモータ駆動式のフォークリフトであり、モータ１０ａ及び１０ｂは、フォークリフト１に搭載された燃料電池システム１０１に備えられる燃料電池１１（図２参照）が水素及び酸素を燃料として発電を行い、発電した電力を使用し駆動する。
【００１３】
フォークリフト１は、２つの前輪３及び２つの後輪４によって支持される車体２と、車体２の前方に設けられて鉛直方向に延びる２つのマスト５と、マスト５によって支持されてマスト５に沿って昇降可能であるフォーク６と、マスト５の後方の前輪３及後輪４の間となる位置で車体２の上部に配置された運転席７と、運転席７及びマスト５の間に設けられたハンドル等の操作部８とを備えている。さらに、フォークリフト１は、車体２の後部にカウンタウェイト９を備えている。
【００１４】
車体２の内部において、走行モータ１０ａと荷役モータ１０ｂが配置され、燃料電池システム１０１は前輪３と後輪４との間に配置されている。走行モータ１０ａは、前輪３と機械的に接続され、前輪３を駆動する。荷役モータ１０ｂは、図示しない油圧ポンプと機械的に接続されており、油圧ポンプを一体に回転させることによって油圧機構に油圧を付加し、フォーク６に昇降動作させる、マスト５に傾斜動作をさせる等の荷役動作を行う。
【００１５】
また、運転席７の下には、運転席７への運転者の着座を検知する着座センサ７ａが設けられている。着座センサ７ａは、運転者が運転席７に着座した際の運転席７への圧力等を検出して、着座を検知する。すなわち、着座センサ７ａは、運転者が運転席７のシートに座っているか否かを検出している。そして、着座センサ７ａは、検出した運転席７の着座の情報を車両コントローラ３０（図３参照）に送るように構成されている。なお、車両コントローラ３０は、燃料電池システム１０１とは別個に設けられ、フォークリフト１全体を制御するものである。
この着座センサ７ａは、運転者が運転席７で正しい運転姿勢にいない際にフォークリフト１の走行や荷役を禁止する機能に用いられており、この機能は、既存のフォークリフトに搭載されているシステムである。
【００１６】
さらに、図２及び図３を参照して、燃料電池システム１０１の詳細な構成を説明する。
燃料電池システム１０１が備える燃料電池１１は、多数の高分子型の単セルが積層されたスタック構造を有しており、各セルにおいて供給される還元剤である水素及び酸化剤である酸素を電気化学反応させることによって、高い出力の電力を生成することができる。
【００１７】
図２を参照すると、燃料電池システム１０１における燃料電池１１の発電運転に関連する装置の構成が示されている。燃料電池システム１０１は、燃料電池１１の他に、燃料電池１１に供給する水素ガス（還元剤ガス）を貯蔵するための水素ガスタンク１２と、燃料電池１１に酸素を含む空気（酸化剤ガス）を圧送するための電動式のコンプレッサ１３と、燃料電池システム１０１に関する各装置の動作を制御する燃料電池ＥＣＵ１４とを備えている。
コンプレッサ１３は、モータ１３ａを一体に備え、このモータ１３ａによって駆動される電動式の構成を有している。コンプレッサ１３からは空気供給管１７が延び、空気供給管１７は、燃料電池１１のカソード側に接続している。これにより、燃料電池１１の各セルのカソードには、コンプレッサ１３によって圧縮された空気が供給される。
【００１８】
なお、コンプレッサ１３のモータ１３ａは、インバータ１３ｂに電気的に接続されており、燃料電池ＥＣＵ１４は、インバータ１３ｂを制御して、モータ１３ａの動作（回転数）を制御する。具体的には、燃料電池ＥＣＵ１４は、インバータ１３ｂにモータ１３ａの回転数指令を送信し、インバータ１３ｂは、指令された回転数となるようにモータ１３ａに制御信号つまり電力を供給する。さらに、インバータ１３ｂは、モータ１３ａに設けられた回転数センサから回転数情報を受信し、受信した回転数情報を燃料電池ＥＣＵ１４に送信する。そして、燃料電池ＥＣＵ１４は、受信した回転数情報に基づき、インバータ１３ｂに送信する回転数指令を調節する。
ここで、燃料電池ＥＣＵ１４は制御手段を構成している。
【００１９】
水素ガスタンク１２は、水素供給管１５を介して燃料電池１１のアノード側に接続され、水素ガスタンク１２から送り出される水素ガスは、燃料電池１１の各セルのアノードに供給される。さらに、水素供給管１５の途中には、水素供給管１５を開放又は閉鎖して水素ガスの流量を調節する電磁弁式の水素供給制御弁１５ａが設けられている。水素供給制御弁１５ａは、その動作の制御を受けるように、燃料電池ＥＣＵ１４に電気的に接続されている。なお、水素供給制御弁１５ａは、水素ガスタンク１２と水素供給管１５との接続部に設けられてもよい。
【００２０】
また、燃料電池１１のアノード側からは、気液分離器２２への排気管１８が設けられている。気液分離器２２からは、燃料電池１１内で使用されなかった水素ガスを排出して再び燃料電池１１に戻すための水素循環管１６が延び、水素循環管１６は、燃料電池１１と水素供給制御弁１５ａとの間で、水素供給管１５に接続している。さらに、水素循環管１６の途中には、燃料電池１１から排出された水素ガスを水素供給管１５に圧送する水素循環ポンプ２０が設けられている。
【００２１】
水素循環ポンプ２０のモータ２０ａは、インバータ２０ｂに電気的に接続されており、燃料電池ＥＣＵ１４は、インバータ２０ｂを制御して、水素循環ポンプ２０のモータ２０ａの動作（回転数）を制御する。そして、燃料電池ＥＣＵ１４によるインバータ２０ｂの制御、及び、インバータ２０ｂによるモータ２０ａの制御は、コンプレッサ１３における燃料電池ＥＣＵ１４及びインバータ１３ｂによる制御と同様にして行われる。
【００２２】
気液分離器２２は、燃料電池１１から排出されたガス中に含まれる液体成分を重力を利用して分離する自然落下式のものである。さらに、気液分離器２２には、第二圧力センサ１６ａが設けられている。第二圧力センサ１６ａは、気液分離器２２に流入するガスの圧力を検出して検出結果を送信するように、燃料電池ＥＣＵ１４に電気的に接続されている。つまり、第二圧力センサ１６ａは、燃料電池１１から水素循環管１６に流出する水素ガスの圧力を検出する。
【００２３】
また、水素供給管１５における水素循環管１６の接続部と水素供給制御弁１５ａとの間には、水素ガスタンク１２から水素供給管１５に供給される水素ガスの圧力を検出する第一圧力センサ１５ｂが設けられている。第一圧力センサ１５ｂは、検出した圧力情報を送信するように燃料電池ＥＣＵ１４に電気的に接続されている。つまり、第一圧力センサ１５ｂは、燃料電池１１に流入する水素ガスの圧力を検出する。
ここで、第一圧力センサ１５ｂ及び第二圧力センサ１６ａは、燃料圧力検出センサを構成し、さらに、第一圧力センサ１５ｂは流入圧力検出センサを構成し、第二圧力センサ１６ａは排出圧力検出センサを構成している。
【００２４】
また、燃料電池１１のカソード側からは、燃料電池１１内で使用されなかった空気や燃料電池１１内での水素ガス及び酸素の電気化学反応で生成した水（反応生成水）を排出するための排気管１９が延びている。そして、排気管１９の途中には、希釈器２１及びマフラー２３が上流から下流に向かって設けられている。なお、希釈器２１へは気液分離器２２から図示しないバルブを有する管路が延びており、気液分離器２２からのアノード側の排気は、カソード側から排気管１９に排出される空気を多く含む排気によって希釈されて、外部に排出される。
【００２５】
さらに、図３を参照すると、燃料電池システム１０１における電気部品の構成が示されている。
燃料電池システム１０１は、燃料電池１１の他に、燃料電池１１が生成した電力を昇圧又は降圧するコンバータ（ＤＣ−ＤＣコンバータ）３１と、燃料電池１１が生成した電力を蓄電するための蓄電装置（Ｌｉイオンキャパシタ等）３２と、インバータ１３ｂ及び２０ｂと、燃料電池システム１０１を稼動させるための燃料電池補機３３と、燃料電池ＥＣＵ１４とを備えている。
燃料電池１１のアノード及びカソードは、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１に電気的に接続され、燃料電池１１が生成した電力がＤＣ−ＤＣコンバータ３１に供給されるようになっている。
【００２６】
燃料電池１１とＤＣ−ＤＣコンバータ３１との間には、電圧計３４が設けられており、電圧計３４は、燃料電池１１のセルの電圧（セル電圧）を検出し、検出結果を送信するように燃料電池ＥＣＵ１４に電気的に接続されている。なお、電圧計３４は、燃料電池１１の全てのセルの電圧を検出するようにしてもよく、全てのセルのうちの幾つかの電圧を検出するようにしてもよい。
さらに、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１、蓄電装置３２、インバータ１３ｂ及び２０ｂ、燃料電池補機３３、並びに、車両負荷３５が、相互に電気的に接続されている。蓄電装置３２、インバータ１３ｂ及び２０ｂ、燃料電池補機３３、並びに、車両負荷３５には、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１によって昇圧又は降圧された電力が供給されるようになっている。そして、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１は、その動作の制御を受けるように、燃料電池ＥＣＵ１４に電気的に接続されている。
【００２７】
なお、車両負荷３５とは、燃料電池システム１０１の外部に位置し、走行モータ１０ａ、荷役モータ１０ｂ、その他フォークリフト１が駆動する上で必要な補機（ディスプレイ、ライトなど）等を含むものである（図１参照）。そして、車両負荷３５は、燃料電池システム１０１と別個に位置してフォークリフト１全体を制御する車両コントローラ３０によって制御されるように構成されている。
車両コントローラ３０は、燃料電池ＥＣＵ１４との間で指令及び情報を送信及び受信するように構成されている。さらに、車両コントローラ３０は、時間を測定するためのタイマーを含んでいる。
【００２８】
次に、この発明の実施の形態に係る燃料電池システム１０１の動作を説明する。
図１〜図３をあわせて参照すると、フォークリフト１では、走行モータ１０ａ、荷役モータ１０ｂ又は補機（ディスプレイ、ライト等）などの車両負荷３５を稼動させる際、車両コントローラ３０は、着座センサ７ａから着座に関する情報（着座情報）を受け取り、着座情報から運転席７に運転手が着座していると判断すると、車両負荷３５を稼動させる。
【００２９】
このとき、燃料電池システム１０１の燃料電池ＥＣＵ１４は、燃料電池１１に発電運転させて発電電力を車両負荷３５に供給するように動作する。燃料電池ＥＣＵ１４は、水素供給制御弁１５ａを開放して水素ガスタンク１２から燃料電池１１に水素ガスを供給する共に、コンプレッサ１３を稼動させて空気を燃料電池１１に圧送する。これにより、燃料電池１１が発電運転を行う。また、燃料電池ＥＣＵ１４は、水素循環ポンプ２０を稼動させ、燃料電池１１で使用されなかった水素ガスを水素循環管１６を通じて循環させ、循環水素ガスを水素ガスタンク１２からの水素ガスと共に燃料電池１１に圧送し、燃料電池１１の発電に使用する。
【００３０】
そして、燃料電池ＥＣＵ１４は、電圧計３４から受信する燃料電池１１のセル電圧と圧力センサ１５ｂから受信する水素ガスの圧力とに基づき、水素供給制御弁１５ａの開度を調節して水素ガスの供給流量を調節することによって、燃料電池１１の出力（発電量）を調節する。
さらに、燃料電池ＥＣＵ１４は、燃料電池１１で生成された電力をＤＣ−ＤＣコンバータ３１で昇圧又は降圧し、車両負荷３５、インバータ１３ｂ及び２０ｂ、燃料電池補機３３、並びに蓄電装置３２に供給する。
【００３１】
なお、燃料電池１１の発電運転中、水素ガス及び酸素の電気化学反応で生成した反応生成水は、燃料電池１１から排気管１８及び排気管１９を介して、燃料電池１１内から排出され、気液分離器２２又は希釈器２１で分離・回収される。
【００３２】
また、車両コントローラ３０は、燃料電池１１の発電運転中、つまり燃料電池１１に水素ガスタンク１２から水素ガスが供給されている間、着座センサ７ａから運転席７の着座情報を常時受け取り、運転席７に運転手が着座しているか否かを監視し、その結果を燃料電池ＥＣＵ１４に送る。
運転席７への運転手の着座が検知されない場合、フォークリフト１が大きく傾斜して運転者が運転席７に着座できていない可能性がある。そのため、燃料電池ＥＣＵ１４は、運転席７への運転手の着座が検知されない場合、以下に説明する２つの制御を並行して行う。
【００３３】
まず、フォークリフト１が傾斜すると、電気化学反応による反応生成水が燃料電池１１内に滞留することがあり、それにより燃料電池１１の発電効率が低下する。さらに、フォークリフト１の傾斜状態が継続すると、燃料電池１１内における、水素循環管１６に連通する水素ガス流路及び排気管１９に連通する空気流路に生成水が詰まることがある。このため、燃料電池ＥＣＵ１４は、燃料電池１１が発電運転を行っている間に着座センサ７ａが運転席７への運転手の着座を検知しなくなると、図４に示すフローチャートに従った制御を行う。
【００３４】
図４を図２及び図３とあわせて参照すると、車両コントローラ３０は、燃料電池１１が発電運転を行っているとき、ステップＳ１において、着座センサ７ａから運転席７（図１参照）の着座情報を常時受け取る。次いで、ステップＳ２において、車両コントローラ３０は、着座センサ７ａの情報から運転者が着座しているか否かを判定し、その判定結果を燃料電池ＥＣＵ１４に送る。
【００３５】
燃料電池ＥＣＵ１４は、車両コントローラ３０から運転者が着座しているという判定結果を受け取るとステップＳ３に進み、燃料電池１１の発電運転を継続して、このフローチャートによる制御を終了する。そして、燃料電池ＥＣＵ１４は、ステップＳ１から始まるこのフローチャートの制御を繰り返す。このとき、燃料電池ＥＣＵ１４は、フォークリフト１は大きく傾斜していないと見なした制御を行っている。
【００３６】
一方、燃料電池ＥＣＵ１４は、車両コントローラ３０から運転者が着座していないという判定結果を受け取るとステップＳ４に進んで、車両コントローラ３０にタイマーを起動させて時間計測を開始させると共に、第一圧力センサ１５ｂ及び第二圧力センサ１６ａによる検出圧力Ｐ１及びＰ２を取得する。なお、タイマーが既に作動され時間計測を行っていれば、燃料電池ＥＣＵ１４は、そのままタイマーに時間計測を継続させる。このとき、燃料電池ＥＣＵ１４は、フォークリフト１が大きく傾斜している可能性があると見なした制御を行っている。
【００３７】
ステップＳ４に続くステップＳ５では、燃料電池ＥＣＵ１４は、第一圧力センサ１５ｂによる検出圧力Ｐ１と第二圧力センサ１６ａによる検出圧力Ｐ２との差圧ΔＰ（ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２）を算出し、差圧ΔＰが閾値圧力Ｐｔ未満であるか否かを判定する。つまり、ステップＳ５では、燃料電池ＥＣＵ１４は、燃料電池１１を循環する水素ガスの燃料電池１１における圧力損失が閾値未満であるか否かを判定する。
燃料電池ＥＣＵ１４は、差圧ΔＰが閾値圧力Ｐｔ未満の場合、ステップＳ６に進む。ステップＳ６では、燃料電池ＥＣＵ１４は、燃料電池１１における水素ガスの圧力損失が低く、燃料電池１１内で生成水の滞留及び詰まりが発生していないと判断する。そして、燃料電池ＥＣＵ１４は、上述のように着座センサ７ａによって運転席７への運転手の着座を検知できていないことから、運転者が運転席７に着座しておらず運転席７から離れた可能性があると見なした制御を行う。
【００３８】
ステップＳ６に続くステップＳ７では、燃料電池ＥＣＵ１４は、タイマーの計測時間が所定の時間Ｔｐ以上であるか否かを判定する。
タイマーの計測時間が所定の時間Ｔｐ以上であるとき、燃料電池ＥＣＵ１４は、運転者が運転席７から離れてしまっていると判定し、続くステップＳ８において燃料電池１１の発電運転（電気エネルギーの生成動作）を停止する。
【００３９】
タイマーの計測時間が所定の時間Ｔｐ未満であるとき、運転者が運転席７から瞬間的に離れる等して、運転者が運転席７に着座した状態が瞬間的に保たれていなかったに過ぎず、運転者は運転席７に着座していると判定できるため、燃料電池ＥＣＵ１４は、ステップＳ３に進み、燃料電池１１の発電運転を継続する。そして、燃料電池ＥＣＵ１４は、タイマーを作動させたままステップＳ１から始まるこのフローチャートの制御を繰り返す。さらに、燃料電池ＥＣＵ１４は、次のステップＳ１に続くステップＳ２で、運転席７への運転手の着座を検知できれば、車両コントローラ３０にタイマーをリセットさせてステップＳ３に進み、運転席７への運転手の着座を検知できなければ、タイマーを作動させたままステップＳ４に進み、上述と同様の処理を行う。
【００４０】
また、ステップＳ５において、差圧ΔＰが閾値圧力Ｐｔ以上である場合、燃料電池１１における水素ガスの圧力損失が高く、燃料電池１１内で生成水の滞留又は詰まりが発生していると判断できるため、燃料電池ＥＣＵ１４は、ステップＳ８に進み、燃料電池１１の発電運転を停止する。
【００４１】
上述のステップＳ１〜Ｓ８の処理によって、燃料電池ＥＣＵ１４は、着座センサ７ａの着座情報からフォークリフト１が傾斜状態にあると判定でき、さらに燃料電池１１において生成水の滞留又は詰まりが発生していると判断できる場合、燃料電池１１の発電運転を停止する制御を行う。
【００４２】
また、フォークリフト１が大きく傾斜すると、水素供給管１５及び水素循環管１６において、配管同士の接続部、配管と各装置との接続部等に過剰な負荷が掛かり水素ガスの漏れが発生する場合がある。このため、燃料電池ＥＣＵ１４は、燃料電池１１が発電運転を行っている間に着座センサ７ａが運転席７への運転手の着座を検知しなくなると、図５に示すフローチャートに従った制御を行う。
【００４３】
図５を図２及び図３とあわせて参照すると、車両コントローラ３０は、燃料電池１１が発電運転を行っているとき、ステップＳ２１において、着座センサ７ａから運転席７（図１参照）の着座情報を常時受け取る。次いで、ステップＳ２２において、車両コントローラ３０は、着座センサ７ａの情報から運転者が着座しているか否かを判定し、その判定結果を燃料電池ＥＣＵ１４に送る。
【００４４】
燃料電池ＥＣＵ１４は、車両コントローラ３０から運転者が着座しているという判定結果を受け取るとステップＳ２３に進み、燃料電池１１の発電運転を継続して、このフローチャートによる制御を終了する。そして、燃料電池ＥＣＵ１４は、ステップＳ２１から始まるこのフローチャートの制御を繰り返す。このとき、燃料電池ＥＣＵ１４は、フォークリフト１は大きく傾斜していないと見なした制御を行っている。
【００４５】
一方、燃料電池ＥＣＵ１４は、車両コントローラ３０から運転者が着座していないという判定結果を受け取るとステップＳ２４に進んで、車両コントローラ３０にタイマーを起動させて時間計測を開始させると共に、第一圧力センサ１５ｂ及び第二圧力センサ１６ａによる検出圧力Ｐ１及びＰ２を取得する。なお、タイマーが既に作動され時間計測を行っていれば、燃料電池ＥＣＵ１４は、そのままタイマーに時間計測を継続させる。このとき、燃料電池ＥＣＵ１４は、フォークリフト１が大きく傾斜している可能性があると見なした制御を行っている。
【００４６】
ステップＳ２４に続くステップＳ２５では、燃料電池ＥＣＵ１４は、タイマーによる時間計測開始時の第一圧力センサ１５ｂによる検出圧力Ｐ１０に対するその後の第一圧力センサ１５ｂによる検出圧力Ｐ１の低下量を、タイマーによる計測時間を使用して、時間あたりの検出圧力Ｐ１の低下量ΔＰ１として算出する。同時に、燃料電池ＥＣＵ１４は、タイマーによる時間計測開始時の第二圧力センサ１６ａによる検出圧力Ｐ２０に対するその後の第二圧力センサ１６ａによる検出圧力Ｐ２の低下量を、タイマーによる計測時間を使用して、時間あたりの検出圧力Ｐ２の低下量ΔＰ２として算出する。なお、低下量ΔＰ１及びΔＰ２は、検出圧力が低下した時は正の値をとり上昇した時は負の値をとる。
【００４７】
そして、燃料電池ＥＣＵ１４は、低下量ΔＰ１及びΔＰ２が、閾値ｄＰｔ未満であるか否かを判定する。つまり、ステップＳ２５では、燃料電池ＥＣＵ１４は、燃料電池システム１０１における水素ガスの圧力低下速度が閾値未満であるか否かを判定する。
燃料電池ＥＣＵ１４は、低下量ΔＰ１及びΔＰ２のいずれもが、閾値ｄＰｔ未満の場合、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６では、燃料電池ＥＣＵ１４は、燃料電池システム１０１において、水素ガスの圧力低下速度が低く、水素ガスの漏れが発生していないと判断する。そして、燃料電池ＥＣＵ１４は、上述のように着座センサ７ａによって運転席７への運転手の着座を検知できていないことから、運転者が運転席７に着座しておらず運転席７から離れた可能性があると見なした制御を行う。
【００４８】
ステップＳ２６に続くステップＳ２７では、燃料電池ＥＣＵ１４は、タイマーの計測時間が所定の時間Ｔｐ以上であるか否かを判定する。
タイマーの計測時間が所定の時間Ｔｐ以上であるとき、燃料電池ＥＣＵ１４は、運転者が運転席７から離れてしまっていると判定し、続くステップＳ２８において燃料電池１１の発電運転を停止する。
【００４９】
タイマーの計測時間が所定の時間Ｔｐ未満であるとき、運転者が運転席７から瞬間的に離れる等して、運転者が運転席７に着座した状態が瞬間的に保たれていなかったに過ぎず、運転者は運転席７に着座していると判定できるため、燃料電池ＥＣＵ１４は、ステップＳ２３に進み、燃料電池１１の発電運転を継続する。そして、燃料電池ＥＣＵ１４は、タイマーを作動させたままステップＳ２１から始まるこのフローチャートの制御を繰り返す。さらに、燃料電池ＥＣＵ１４は、次のステップＳ２１に続くステップＳ２２で、運転席７への運転手の着座を検知できれば、車両コントローラ３０にタイマーをリセットさせてステップＳ２３に進み、運転席７への運転手の着座を検知できなければ、タイマーを作動させたままステップＳ２４に進み、上述と同様の処理を行う。
【００５０】
また、ステップＳ２５において、低下量ΔＰ１及びΔＰ２の少なくとも一方が閾値ｄＰｔ以上である場合、燃料電池システム１０１において、水素ガスの圧力低下速度が高く、水素ガスの漏れが発生していると判断できるため、燃料電池ＥＣＵ１４は、ステップＳ２８に進み、燃料電池１１の発電運転を停止する。
【００５１】
上述のステップＳ２１〜Ｓ２８の処理によって、燃料電池ＥＣＵ１４は、着座センサ７ａの着座情報からフォークリフト１が傾斜状態にあると判定でき、さらに燃料電池システム１０１において水素ガスの漏れが発生していると判断できる場合、燃料電池１１の発電運転を停止する制御を行う。
【００５２】
このように、この発明の実施の形態に係る燃料電池システム１０１は、運転者の着座を検出する着座センサ７ａを備えているフォークリフト１に搭載される。燃料電池システム１０１は、水素ガスと空気中の酸素とを反応させて電気エネルギーを生成する燃料電池１１と、燃料電池１１における水素ガスの圧力を検出する第一圧力センサ１５ｂ及び第二圧力センサ１６ａと、着座センサ７ａ、第一圧力センサ１５ｂ及び第二圧力センサ１６ａの検出結果を受け取るように構成されると共に、燃料電池１１の電気エネルギーの生成動作を制御する燃料電池ＥＣＵ１４とを備える。燃料電池ＥＣＵ１４は、着座センサ７ａにより運転者の不在が検出され、圧力センサ１５ｂ，１６ａの検出圧力が所定量以上に変化する場合、燃料電池１１による電気エネルギーの生成動作を停止する。
【００５３】
このとき、燃料電池ＥＣＵ１４は、フォークリフト１に備えられている着座センサ７ａを使用し、着座センサ７ａにより運転者の不在を検出することによって、フォークリフト１が傾斜している可能性があると判定する。さらに、燃料電池ＥＣＵ１４は、圧力センサ１５ｂ，１６ａが検出する燃料電池１１における水素ガスの圧力の変化量が所定以上の場合、つまりこの変化量が異常なものである場合に、燃料電池１１による電気エネルギーの生成動作を停止して、燃料電池システム１０１に発生する異常を防ぐ。よって、燃料電池システム１０１は、既存の着座センサ７ａを利用してフォークリフト１が傾斜状態にあるか否かを判定して、燃料電池１１の動作を停止させることを可能にする。そして、燃料電池システム１０１は、既存の着座センサ７ａを利用するものであるため、コストの低減を可能にすると共に、その構造を簡易にすることを可能にする。
【００５４】
また、燃料電池システム１０１において、第一圧力センサ１５ｂは、燃料電池１１に流入する水素ガスの圧力を検出し、第二圧力センサ１６ａは、燃料電池１１から流出する水素ガスの圧力を検出する。そして、燃料電池ＥＣＵ１４は、着座センサ７ａにより運転者の不在が検出され、第一圧力センサ１５ｂの検出圧力に対する第二圧力センサ１６ａの検出圧力の差圧が、所定の圧力以上に変化した場合に、燃料電池１１による電気エネルギーの生成動作を停止する。燃料電池１１内に電気化学反応による反応生成水の滞留又は詰まりが発生すると、第一圧力センサ１５ｂの検出圧力に対する第二圧力センサ１６ａの検出圧力の差圧が上昇するが、燃料電池ＥＣＵ１４は、この差圧が所定圧力以上に上昇した場合に、反応生成水の滞留又は詰まりが発生していると見なして燃料電池１１による電気エネルギーの生成動作を停止する。よって、フォークリフト１の傾斜に起因して反応生成水の滞留又は詰まりが発生した状態で燃料電池１１に発電運転を行わせることによる燃料電池１１のセルの耐久性の低下を抑えることができる。
【００５５】
また、燃料電池システム１０１において、燃料電池ＥＣＵ１４は、着座センサ７ａにより運転者の不在が検出され、第一圧力センサ１５ｂ又は第二圧力センサ１６ａの検出圧力の減少速度が所定の速度以上に変化した場合に、燃料電池１１による電気エネルギーの生成動作を停止する。水素ガスの配管又はその接続部等から水素ガスの漏洩が発生すると、第一圧力センサ１５ｂ又は第二圧力センサ１６ａの検出圧力の減少速度が高くなるが、燃料電池ＥＣＵ１４は、この減少速度が所定速度以上に上昇した場合に、水素ガスの漏洩が発生していると見なして燃料電池１１による電気エネルギーの生成動作を停止する。よって、水素ガスが漏洩した状態での燃料電池１１への水素ガスの供給が停止されるため、水素ガスのさらなる漏洩を防ぐことができる。
【００５６】
また、燃料電池システム１０１において、燃料電池ＥＣＵ１４は、着座センサ７ａにより運転者の不在が検出される状態が所定の時間以上継続する場合に、燃料電池による電気エネルギーの生成動作を停止する。このとき、燃料電池ＥＣＵ１４は、フォークリフト１の運転者が運転席７から完全に不在であると判定して、不在状態での燃料電池の発電運転を停止することができる。
【００５７】
また、実施の形態の燃料電池システム１０１において、着座センサ７ａは、圧力が付与されたときにリミットスイッチのようにＯＮ−ＯＦＦ動作することによって、運転席７への運転者の着座状態を検知するものであってもよく、運転席７に作用する荷重を検出して作用荷重の変化により運転席７への運転者の着座状態を検知するものであってもよい。
また、実施の形態の燃料電池システム１０１では、水素循環ポンプ２０は、水素循環管１６に設けられていたが、これに限定されるものでない。水素循環管１６が設けられない場合、水素循環ポンプ２０は、水素供給管１５に設けられてもよい。或いは、水素ガスタンク１２が、圧力タンクであり、内部の水素ガスを加圧状態で吐出することができる場合、水素循環ポンプ２０は設けられなくてもよい。
【００５８】
また、実施の形態の燃料電池システム１０１で用いられる燃料ガスは、水素ガスに限定されるものでなく、水素等の還元剤を含有するガスであればよい。さらに、燃料電池システム１０１で用いられる酸化剤ガスは、空気に限定されるものでなく、酸素等の酸化剤を含有するガスであればよい。
また、実施の形態では、燃料電池システム１０１は、フォークリフトに搭載されるとしていたが、これに限定されるものでなく、座席に着座センサを備えるものであれば、産業車両及び産業車両以外の車両に搭載することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１  フォークリフト（産業車両）、７  運転席、７ａ  着座センサ、１１  燃料電池、１４  燃料電池ＥＣＵ（制御手段）、１５ｂ  第一圧力センサ（燃料圧力検出センサ、流入圧力検出センサ）、１６ａ  第二圧力センサ（燃料圧力検出センサ、排出圧力検出センサ）、１０１  燃料電池システム。
【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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