(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給されたガスを用いて発電を行う燃料電池を動力源として走行する燃料電池車両において、
この燃料電池車両の走行状態に応じた車両の姿勢又は慣性力を検出する手段と、
検出された車両姿勢又は慣性力と燃料電池から排出される排ガスの排出方向に応じて、燃料電池に供給されるガスの供給量を増加して排ガス流量を増加するように制御するコントローラとを備えたことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項２】
前記燃料電池へ供給されるガス中に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段を設け、
検出された車両姿勢又は慣性力と燃料電池から排出される排ガスの排出方向に応じて、不活性ガスを燃料電池に供給することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両。
【請求項３】
前記コントローラは、検出された車両姿勢に基づき算出される車両の傾斜方向又は慣性力の作用方向と排ガスの排出方向が同一方向のときに燃料電池に供給されるガスの供給量を増加するように制御することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池車両。
【請求項４】
前記コントローラは、車両姿勢が排ガスの排出方向に下がっているとき又は慣性力の作用方向が排ガスの排出方向であるときに燃料電池に供給されるガスの供給量を増加するように制御することを特徴とする請求項３に記載の燃料電池車両。
【請求項５】
前記コントローラは、車両姿勢が排ガスの排出方向に上がっているとき又は慣性力の作用方向が排ガスの排出方向と反対であるときに燃料電池に供給されるガスの供給量を増加するように制御することを特徴とする請求項３に記載の燃料電池車両。
【請求項６】
前記コントローラは、前記車両姿勢検出手段の故障を判断することを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の燃料電池車両。
【請求項７】
前記コントローラは、前記車両姿勢検出手段の故障を判断したときには制御を中止することを特徴とする請求項６に記載の燃料電池車両。
【請求項８】
前記車両姿勢検出手段として加速度計を用いることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の燃料電池車両。
【請求項９】
前記車両姿勢検出手段として傾斜角計を用いることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の燃料電池車両。
【請求項１０】
前記車両姿勢検出手段としてサスペンションのストローク量を検出する手段を用いることを特徴する請求項１から７のいずれか一つに記載の燃料電池車両。
【請求項１１】
前記傾斜計またはストローク量検出手段を用いて、車両停止時の基準姿勢と車両走行時に検出した車両姿勢との変化量を検出し、
前記コントローラは、この停止時の車両姿勢からの変化量と走行時の車両姿勢と燃料電池の排ガスの排出方向に応じて燃料電池へのガスの供給量を増加するように制御することを特徴とする請求項９または１０に記載の燃料電池車両。
【請求項１２】
前記コントローラは、車両姿勢から車両姿勢変化速度を算出し、この車両姿勢変化速度に基づき車両姿勢を推定することを特徴とする１から１１のいずれか一つに記載の燃料電池車両。
【請求項１３】
車両姿勢検出手段としてブレーキペダルの踏み込み状態を検出する手段を備え、
前記コントローラは、ブレーキペダルの踏み込み状態から車両姿勢変化を推定し、この推定した車両姿勢変化に基づき燃料電池に供給されるガスの供給量を増加するように制御することを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の燃料電池車両。
【請求項１４】
前記車両姿勢検出手段としてアクセルペダルの踏み込み状態を検出する手段を備え、
前記コントローラは、アクセルペダルの踏み込み状態から車両姿勢変化を推定し、この推定した車両姿勢変化に基づき燃料電池に供給されるガスの供給量を増加するように制御することを特徴とする請求項１から７と１３のいずれか一つに記載の燃料電池車両。
【請求項１５】
前記車両姿勢検出手段として自車の前方を走行する車両との車間距離を測定する手段を備え、
前記コントローラは、測定した車間距離から車両姿勢変化を推定し、この推定した車両姿勢変化に基づき燃料電池に供給されるガスの供給量を増加するように制御することを特徴とする請求項１から７と１３と１４のいずれか一つに記載の燃料電池車両。
【請求項１６】
前記コントローラは、外部情報として有線または無線にて入手できる道路情報に基づき車両姿勢変化を推定し、この推定した車両姿勢変化に基づき燃料電池に供給されるガスの供給量を増加するように制御することを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の燃料電池車両。
【請求項１７】
前記コントローラは、走行予定の道路の勾配、曲率半径、その長さ及び進入速度に基づき車両の最大加速度を推定し、この推定した最大加速度に応じて燃料電池に供給されるガスの最大供給量を制御するようにしたことを特徴とする請求項１６に記載の燃料電池車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用燃料電池システムの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両船舶、宇宙船、深海発電設備、地上発電設備等に利用可能であるとして固体高分子電解質型燃料電池システムの開発が進められている。このような燃料電池システムとして特開平７−２３０８１７号や特開２０００−３０７２５号に記載のものがある。
【０００３】
特開平７−２３０８１７号のものは、燃料電池スタックを形成するセルの酸素極側のセパレータと燃料極側のセパレータに、外部から酸化剤ガスと燃料ガスとを給排するための供給口と排出口とをそれぞれ設けて電極部のガス通路と連通させてかつ酸素極側のセパレータにセル冷却用の冷却水を給排するための供給口と排出口を設けている。
【０００４】
一方、特開２０００−３０７２５号に記載のものは、セルとセパレータを単位ユニットとして複数のユニットを積層して構成した燃料電池スタックであって、各単位ユニットの下縁を傾斜して配置するとともに、燃料電池スタックに水を供給する水タンクを燃料電池スタックより下側に配置される構成を有する。
【０００５】
これらの従来技術は燃料電池スタックの発電効率を低下する燃料電池スタック内で生成された凝縮水を燃料電池スタック内から排出することを目的としたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平７−２３０８１７号に記載の技術では、燃料ガスと酸化剤ガスと燃料電池の冷却水との供給口と排出口が重複して設置されるために燃料電池スタック及びその周囲の配管系が複雑になり、大型化する恐れがある。
【０００７】
また特開２０００−３０７２５号に記載の技術は、燃料電池スタックの下縁が傾斜しているため、車両の搭載位置が車両の床下の場合には、最低地上高との兼ね合いより車両レイアウトの自由度を損なうことが考えられる。
【０００８】
また燃料電池から、その下流に位置する水凝縮器までの配管は、燃料電池から排出される排ガスと共に排出される水が燃料電池内に逆流しないように下流側を下に傾斜を持って配置されることが望ましいが車両レイアウトの制限によって傾斜を持って配管できない場合があり、また配管がほぼ水平に配置されると水が燃料電池内に逆流する恐れを生じる。
【０００９】
そこで本発明の目的は、上記問題点を解決する燃料電池車両を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、供給されたガスを用いて発電を行う燃料電池を動力源として走行する燃料電池車両において、この燃料電池車両の走行状態に応じた車両の姿勢変化量又は慣性力を検出する手段と、検出された車両姿勢又は慣性力と燃料電池から排出される排ガスの排出方向に応じて、燃料電池に供給されるガスの供給量を増加して排ガス流量を増加するように制御するコントローラとを備える。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、前記燃料電池へ供給されるガス中に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段を設け、検出された車両姿勢又は慣性力と燃料電池から排出される排ガスの排出方向に応じて、不活性ガスを燃料電池に供給する。
【００１２】
第３の発明は、第１または２の発明において、前記コントローラは、検出された車両の姿勢変化量に基づき算出される車両の傾斜方向又は慣性力の作用方向と排ガスの排出方向が同一方向のときに燃料電池に供給されるガスの供給量を増加するように制御する。
【００１３】
第４の発明は、第３の発明において、前記コントローラは、車両姿勢が排ガスの排出方向に下がっているとき又は慣性力の作用方向が排ガスの排出方向であるときに燃料電池に供給されるガスの供給量を増加するように制御する。
【００１４】
第５の発明は、第３の発明において、前記コントローラは、車両姿勢が排ガスの排出方向に上がっているとき又は慣性力の作用方向が排ガスの排出方向と反対であるときに燃料電池に供給されるガスの供給量を増加するように制御する。
【００１５】
第６の発明は、第１から５のいずれか一つの発明において、前記コントローラは、前記車両姿勢検出手段の故障を判断する。
【００１６】
第７の発明は、第６の発明において、前記コントローラは、前記車両姿勢検出手段の故障を判断したときには制御を中止する。
【００１７】
第８の発明は、第１から８のいずれか一つの発明において、前記車両姿勢検出手段として加速度計を用いる。
【００１８】
第９の発明は、第１から７のいずれか一つの発明において、前記車両姿勢検出手段として傾斜角計を用いる。
【００１９】
第１０の発明は、第１から７のいずれか一つの発明において、前記車両姿勢検出手段としてサスペンションのストローク量を検出する手段を用いる。
【００２０】
第１１の発明は、第９または１０の発明において、前記傾斜計またはストローク量検出手段を用いて、車両停止時の基準姿勢と車両走行時に検出した車両姿勢との変化量を検出し、前記コントローラは、この停止時の車両姿勢からの変化量と走行時の車両姿勢と燃料電池の排ガスの排出方向に応じて燃料電池へのガスの供給量を増加するように制御する。
【００２１】
第１２の発明は、第１から１１のいずれか一つの発明において、前記コントローラは、車両姿勢から車両姿勢変化速度を算出し、この車両姿勢変化速度に基づき車両姿勢を推定する。
【００２２】
第１３の発明は、第１から７のいずれか一つの発明において、車両姿勢検出手段としてブレーキペダルの踏み込み状態を検出する手段を備え、前記コントローラは、ブレーキペダルの踏み込み状態から車両姿勢変化を推定し、この推定した車両姿勢変化に基づき燃料電池に供給されるガスの供給量を増加するように制御する。
【００２３】
第１４の発明は、第１から７と１３のいずれか一つの発明において、前記車両姿勢検出手段としてアクセルペダルの踏み込み状態を検出する手段を備え、前記コントローラは、アクセルペダルの踏み込み状態から車両姿勢変化を推定し、この推定した車両姿勢変化に基づき燃料電池に供給されるガスの供給量を増加するように制御する。
【００２４】
第１５の発明は、第１から７と１３と１４のいずれか一つの発明において、前記車両姿勢検出手段として自車の前方を走行する車両との車間距離を測定する手段を備え、前記コントローラは、測定した車間距離から車両姿勢変化を推定し、この推定した車両姿勢変化に基づき燃料電池に供給されるガスの供給量を増加するように制御する。
【００２５】
第１６の発明は、第１から７のいずれか一つの発明において、前記コントローラは、外部情報として有線または無線にて入手できる道路情報に基づき車両姿勢変化を推定し、この推定した車両姿勢変化に基づき燃料電池に供給されるガスの供給量を増加するように制御する。
【００２６】
第１７の発明は、第１６の発明において、前記コントローラは、走行予定の道路の勾配、曲率半径、その長さ及び進入速度に基づき車両の最大加速度を推定し、この推定した最大加速度に応じて燃料電池に供給されるガスの最大供給量を制御する。
【００２７】
【発明の効果】
第１の発明では、検出された車両姿勢又は慣性力と燃料電池から排出される排ガスの排出方向に応じて、排ガス中に含まれる凝縮水が流出しやすい時、あるいは逆に流出しにくい時に燃料電池に供給されるガスの供給量を増加して排ガス流量を増加し、排ガスの圧力により凝縮水を押し出すので、燃料電池内の凝縮水の排出と排出された凝縮水の燃料電池内への逆流の抑制とを効率よく両立することができる。
【００２８】
第２の発明では、燃料電池へ供給されるガス中に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段を設け、検出された車両姿勢又は慣性力と燃料電池から排出される排ガスの排出方向に応じて、不活性ガスを燃料電池に供給するので、燃料電池にガスが供給されていないときにも不活性ガスによって燃料電池内の凝縮水を排出することができる。また燃料電池での発電不必要時にガスを供給する必要がないため、燃料電池システムとしての効率を向上することができる。
【００２９】
第３の発明では、コントローラは、検出された車両の姿勢変化量に基づき算出される車両の傾斜方向又は慣性力の作用方向と排ガスの排出方向が同一方向のときに燃料電池に供給されるガスの供給量を増加するように制御するので、燃料電池内の凝縮水の排出を助長するとともに、排出された凝縮水の逆流を抑制できる。
【００３０】
第４の発明では、コントローラは、車両姿勢が排ガスの排出方向に下がっているとき又は慣性力の作用方向が排ガスの排出方向であるときに燃料電池に供給されるガスの供給量を増加するように制御するので、燃料電池内に生成された凝縮水を効果的に排出することができる。
【００３１】
第５の発明では、コントローラは、車両姿勢が排ガスの排出方向に上がっているとき又は慣性力の作用方向が排ガスの排出方向と反対であるときに燃料電池に供給されるガスの供給量を増加するように制御するので、燃料電池から排出された凝縮水の燃料電池内への逆流を抑制することができる。
【００３２】
第６の発明では、コントローラは、車両姿勢検出手段の故障を判断するので、車両姿勢検出手段が故障したときには速やかに異常を運転者等に告知することができる。
【００３３】
第７の発明では、コントローラは、車両姿勢検出手段の故障を判断したときには制御を中止するので、不必要な制御実行信号の発信を防止し、コントローラの制御負荷を低減できる。
【００３４】
第８の発明では、車両姿勢検出手段として車両に既存の加速度計を用いるので、この検出された加速度に基づき車両姿勢変化を検知することもできる。したがって、現状のシステムからの大型化を抑制した上で、制御を可能とすることができる。
【００３５】
第９の発明では、車両姿勢検出手段として傾斜角計を用いるので、路面の傾斜による車両の姿勢変化を精度よく検出することができる。
【００３６】
第１０の発明では、車両姿勢検出手段としてサスペンションのストローク量を検出する手段を用いるので、各車輪でのストローク量の変化に基づき、コントローラによって車両の姿勢変化量を演算することが容易にできる。
【００３７】
第１１の発明では、傾斜計またはストローク量検出手段を用いて、車両停止時の基準姿勢と車両走行時に検出した車両姿勢との変化量を検出し、コントローラは、この停止時の車両姿勢からの変化量と走行時の車両姿勢と燃料電池の排ガスの排出方向に応じて燃料電池へのガスの供給量を増量するように制御するので、車両走行時の積載状態を考慮した燃料電池へのガス供給制御を精度よく行うことができる。
【００３８】
第１２の発明では、コントローラは、車両姿勢から車両姿勢変化速度を算出し、この車両姿勢変化速度に基づき車両姿勢を推定するので、不整地路（例えば、路面がうねったような路面）を車両が走行したときに車両姿勢変化を変化速度に応じて推定することができる。さらに車両姿勢を推定できるとともに、短時間に生じる姿勢変化に応じて制御系の制御ゲインを調整することも可能となる。
【００３９】
第１３の発明では、車両姿勢検出手段としてブレーキペダルの踏み込み状態を検出する手段を備え、コントローラは、ブレーキペダルの踏み込み状態から車両姿勢変化を推定し、この推定した車両姿勢変化に基づき燃料電池に供給されるガスの供給量を増加するように制御するので、ドライバーが欲求する停止（減速）による車両姿勢変化を推定することができ、車両の姿勢変化に対する凝縮水を排出するためのガス流量の増加を遅れなく行うことができる。
【００４０】
第１４の発明では、車両姿勢検出手段としてアクセルペダルの踏み込み状態を検出する手段を備え、前記コントローラは、アクセルペダルの踏み込み状態から車両姿勢変化を推定し、この推定した車両姿勢変化に基づき燃料電池に供給されるガスの供給量を増加するように制御するので、ドライバーが欲求する加速による車両姿勢変化を推定することができ、車両の姿勢変化に対する凝縮水を排出するためのガス流量の増加を遅れなく行うことができる。
【００４１】
第１５の発明では、車両姿勢検出手段として自車の前方を走行する車両との車間距離を測定する手段を備え、コントローラは、測定した車間距離から車両姿勢変化を推定し、この推定した車両姿勢変化に基づき燃料電池に供給されるガスの供給量を増加するように制御するので、前車との車間距離に基づき車両姿勢変化を推定することで、車両の姿勢変化に対する凝縮水を排出するためのガス流量の増加を遅れなく行うことができる。
【００４２】
第１６の発明では、コントローラは、外部情報として有線または無線にて入手できる道路情報に基づき車両姿勢変化を推定し、この推定した車両姿勢変化に基づき燃料電池に供給されるガスの供給量を増加するように制御するので、将来的に起こりうる車両姿勢変化を事前に推定でき、制御の精度を高めることができる。
【００４３】
第１７の発明では、コントローラは、走行予定の道路の勾配、曲率半径、その長さ及び進入速度に基づき車両の最大加速度を推定し、この推定した最大加速度に応じて燃料電池に供給されるガスの最大供給量を制御するので、制御の最適化を図ることができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の車両用燃料電池システムの構成を添付図面に基づいて説明する。
【００４５】
図１は本発明の第１実施形態の構成を説明する図である。燃料タンク１には原燃料としての燃料、例えば、ガソリン、メタノール等が貯蔵されている。燃料は改質器２に供給されて改質反応が生じ、水素リッチの改質ガスがエゼクタ３を介して水凝縮器４に送られる。燃料として水素を用いた場合には改質器２が省略されることはいうまでもない。
【００４６】
水凝縮器４から加湿器５に供給された改質ガスは、燃料電池６を構成する固体高分子膜が所定の湿潤状態を維持できるように湿度を加湿器５によって調整され、さらにその下流の熱交換器７は改質ガスの温度を調節して燃料電池６の燃料極６ｃに供給する。
【００４７】
一方、燃料電池６の空気極６ｂに供給される空気は、供給装置８から加湿器９に送られて、燃料電池６の固体高分子膜の湿潤状態を維持することから決定される所定の湿度状態に調整され、さらに熱交換器１０で加熱されて高温で燃料電池６の空気極６ｂに供給される。
【００４８】
このようにして改質ガスと空気とが供給された燃料電池は発電を開始し、その出力を例えばモータ１１に供給することで、車両を駆動する。
【００４９】
燃料電池６には、燃料電池の発電時に生じる発熱を冷却するための冷却系１２と、燃料電池６の発電後に排出される排ガス（排改質ガスと排空気）中の水分を凝縮する水凝縮器１３が設置される。さらに水凝縮器１３の凝縮水を加湿器５に供給する循環系１４が形成される。
【００５０】
燃料電池６から排出される排改質ガスの一部はエゼクタ３に供給されて、再利用され、システムの効率を向上させる。残りの排改質ガスと排空気は大気中に放出される。燃料電池６においてこれらの排ガスは、燃料電池６が搭載される車両の進行方向に対し、一般的には前後方向や左右方向に排出されるが、これは燃料電池６の車両への搭載要件によって決定されるものである。
【００５１】
さらに燃料電池システムが搭載される車両姿勢又は慣性力を検出する手段１５からの信号がコントローラ１６に送られてコントローラ１６によって車両姿勢又は慣性力が検出され、この検出された姿勢又は慣性力に基づいて燃料電池６に供給される改質ガス及び空気の流量が制御される。つまり、コントローラ１６が車両姿勢又は慣性力に基づき燃料タンク１に備えられたポンプ１ａ及び空気供給装置８の負荷を制御する。
【００５２】
図２には燃料電池６を構成する単位セルの断面を示しており、燃料電池６は単位セルが複数積層して構成される。１つのセルは固体高分子電解質膜６ａと、電解質膜６ａを両側から挟みこむ、触媒が担持された空気極６ｂと燃料極６ｃが配置される。また空気極６ｂには空気が、燃料極６ｃには改質ガスが接して流れるように流路としての溝を形成したセパレータ６ｄが設けられる。各電極間は外部回路を経由して接続されており、電子が外部回路６ｅを経由して燃料極６ｃから空気極６ｂに移動すると共に、電解質膜６ａを水素イオンが透過し、空気極６ｂに移動する。
【００５３】
次に、燃料電池６が搭載された車両の姿勢と燃料電池６の排ガスの排出方向に基づいて燃料電池６中の凝縮水が下流に排出されるように、または燃料電池６内に一度排出された凝縮水が逆流しないように空気または改質ガスの供給量を増加させる制御について詳しく説明する。
【００５４】
燃料電池６からの排ガスの排出方向は、図３に示すように車両の前後方向及び左右方向、またはその両方から排出されることが考えられる。したがって車両の姿勢（傾き）或いは慣性力を検出して車両姿勢又は慣性力と排ガスの排出方向とに応じて凝縮水の排出すること、または逆流防止を制御することができる。
【００５５】
例えば、凝縮水を燃料電池６内から排出しやすい場合、つまり排ガスの排出方向が後ろ方向で、かつ車両姿勢が後下がりのような場合には、燃料電池６よりその下流側が低くなっていると考えられるので、燃料電池６内に供給される改質ガスまたは空気の量を増量することで凝縮水の排出を助長することが可能となる。同様に排ガスの排出方向が後ろ方向で、かつ慣性力が後ろ方向に働くような場合にも、改質ガスまたは空気の量を増やすことで凝縮水の排出を助長することができる。
【００５６】
一方、減速時のように車両姿勢が前下がりの場合には、燃料電池６よりその下流側が高くなり、排出された凝縮水が逆流する恐れが生じ、このような場合にも燃料電池６内に供給される改質ガスまたは空気の量を増量して燃料電池６から排出される排ガスの量を増量することで、凝縮水の逆流を強制的に防止する。同様に慣性力が前方向に働く場合にも、改質ガスまたは空気の量を増やして凝縮水の逆流を抑制することができる。
【００５７】
例として車両のピッチング状態での車両姿勢変化に伴う燃料電池６に供給される改質ガスまたは空気の流量制御について説明したが、ロール状態での車両姿勢変化でも同様に制御することが可能であることはいうまでもない。
【００５８】
図４は、この制御内容を説明するフローチャートであり、各種車両姿勢検出手段としてのセンサの作動状態を判定した後に車両姿勢を検出し、燃料電池６へのガス流量を制御するものである。
【００５９】
ステップＳ１では、まずセンサ類の故障判定を行うための信号、例えば、車両停止時の出力信号を入力する。続くステップＳ２で入力された信号に基づいてセンサ類の故障診断を実施し、故障が発見されなかった場合にはステップＳ３に、故障が発見された場合にはステップＳ４に進む。
【００６０】
ステップＳ４では、センサ類に故障があることを運転者やサービスマンに知らせる手段、例えば警告灯を点灯させて制御を中止する。
【００６１】
ステップＳ３では、車両の姿勢を検出する。車両姿勢を検出する手段としては、例えば、傾斜路面に停止した場合の車両の傾きを精度よく検出する傾斜角計を用いて検出する方法、各車輪のサスペンションにストロークセンサを設置して各車輪のサスペンションストローク量から車両走行時の車両の姿勢変化を精度よく検出する方法等がある。または車両の姿勢変化速度に基づいて車両姿勢を推定するようにすることもでき、この場合、不整地路（例えば、路面がうねったような路面）を車両が走行したときに車両姿勢変化を変化速度に応じて推定することができる（なおこの場合には、車両姿勢を推定できるとともに、短時間に生じる姿勢変化に応じて制御系の制御ゲインを調整することも可能となる）。さらには車両に既存の加速度計を用い、この検出された加速度に基づき車両姿勢変化を検知することもできる。この場合には既存の装置を用いることで、より小型のシステムで制御することができる。
【００６２】
ステップＳ５で、ステップＳ３で検出した車両姿勢状態から燃料電池６に供給するガスの流量を増加するべきか否かを判定する。増量が必要な場合にはステップＳ６に進み、例えば、ポンプ１ａおよび空気供給装置８の負荷を増大して、燃料電池６に供給するガス量を増加させる。増量しないときにはそのまま制御を終了する。なおガスの排出方向については予めコントローラに記憶させておくものとする。
【００６３】
次に代表的な車両姿勢の変化に基づくガス流量の制御について説明する。
【００６４】
図５と図６は車両に積載物または乗員が偏って乗車した場合の停止時の車両姿勢の変化を示したものである。図５は排ガスの出口方向が車両後方であって、車両の後部に位置するトランクに積載物を載せた場合の車両姿勢変化を示しており、（ａ）の積載前の車両姿勢（Ａ）ではガスの排出方向はほぼ水平方向であったものが、（ｂ）の積載後では前上がりかつ尻下がりの状態、つまりサスペンションのストロークは前輪が伸張方向に（Ｂ−Ａ）だけ、後輪が短縮側に（Ａ−Ｃ）だけ変化し、結果としてガスの出口方向はδ°だけ下向きに変化することになる。
【００６５】
したがって燃料電池６内の凝縮水は排出しやすい状態となり、加えて燃料電池６に供給するガスをわずかに増量することで、凝縮水の排出を助長することができる。
【００６６】
図６は排ガスの出口方向が右方向であって、図の状態は車両の重心位置に対して車両右側に乗員が片寄って乗車した状態を示しており、（ａ）の乗車前の車両姿勢（Ａ）ではガスの排出方向は右方向にほぼ水平方向であったものが、（ｂ）の乗車後では右下がりの状態、つまりサスペンションのストロークは右輪が左輪より（Ｃ−Ｂ）だけ多く短縮し、結果としてガスの出口方向は乗車前ではほぼ水平方向であったものがδ°だけ下向きに変化することになる。
【００６７】
したがって図５の状態と同様に、燃料電池６内の凝縮水は排出しやすい状態となり、加えて燃料電池６に供給するガスをわずかに増量することで、凝縮水の排出を助長することができる。
【００６８】
図７は排ガスの出口方向が車両後方であって、図に示す状態は車両が登坂路に停止した状態を示しており、この状態では、車両の重心が後輪寄りに移動しており、（ａ）の状態での前後輪への重量配分が（ｂ）ではより後輪よりに重量が配分されることになり、結果として前輪側のサスペンションストロークは伸張方向に、後輪側サスペンションストロークは短縮方向に変化し、ガスの出口方向は乗車前ではほぼ水平方向であったものがδ°だけ下向きに変化することになる。したがって図５の状態と同様にガスを増量することで燃料電池内の凝縮水の排出を増長することができる。
【００６９】
図８は排ガスの出口方向が車両後方であって、図の（ａ）の停止状態から（ｂ）の発進状態への車両姿勢の変化を示しており、発進時には（ａ）の停止時の車両姿勢（Ａ）ではガスの排出方向はほぼ水平方向であったものが、（ｂ）の発進時には車両がピッチング挙動を生じ、前上がりかつ後下がりの状態、つまりサスペンションのストロークは前輪が伸張方向に（Ｂ−Ａ）だけ、後輪が短縮側に（Ａ−Ｃ）だけ変化し、結果としてガスの出口方向はδ°だけ下向きに変化することになる。したがって、燃料電池６内の凝縮水は排出しやすい状態となり、加えて燃料電池６に供給するガスをわずかに増量することで、凝縮水の排出を助長することができる。
【００７０】
一方図示しないが、ブレーキング等車両が前下がりになるような状態では、ガスの出口方向が上向きとなり、燃料電池６から凝縮水が排出されにくく、逆に凝縮水が下流側から燃料電池６内に逆流する恐れがある。このような状態では、燃料電池６内に大量のガスを供給することによって凝縮水の逆流を阻止するようにガスを作用させる。
【００７１】
ところで、図５（ｂ）のような積載状態の車両が走行中、ある一定値で減速中であり例えば見かけ上、図５（ａ）のように前輪と後輪のサスペンションストロークが均等となる場合でも、燃料電池６から排出された凝縮水には慣性力が働いて、燃料電池６に逆流する恐れが生じる。このように見かけ上前輪と後輪のサスペンションストロークが均等となる場合であっても、車両停止時の基準姿勢からの姿勢変化量によってガス量を増加させる制御を行うことにより逆流を防止することが可能となる。
【００７２】
また、図６（ｂ）のような積載状態の車両が走行中、ある一定半径で右カーブを曲がっている間であり例えば見かけ上、図６（ａ）のように右輪と左輪のサスペンションストロークが均等となる場合でも、燃料電池６から排出された凝縮水には遠心力が働いて、燃料電池６に逆流する恐れを生じる。このように見かけ上右輪と左輪のサスペンションストロークが均等になる場合であっても、車両停止時の基準姿勢からの姿勢変化量によってガス量を増加させる制御を行うことにより逆流を防止することが可能となる。
【００７３】
図９と図１０は、車両の加速度計を用い、曲路を走行するときの車両に作用する加速度と燃料電池６に供給するガス圧（＝流量）の関係を示す図である。
【００７４】
まず車両の加速度の状態を説明すると、該曲路の区間Ａ−Ｂで車両は減速し、車両前後方向の加速度が生じ、区間Ｂ−Ｃで旋回し、左右方向の加速度が発生する。このとき前後方向の加速度は生じず、一定速度を維持するものとする。区間Ｃ−Ｄで車両は再び加速を開始し、前後加速度を生じるとともに、左右加速度が点Ｄに向けて徐々に減少する。
【００７５】
この加速度の変化に対応して燃料電池６に供給するガス圧は制御され、その制御は、ａ）に示すものは車両の前後加速度の変化に対応してガス圧を増量させるように制御したものであり、ｂ）に示したものは車両の左右加速度に応じて、ｃ）に示したものは車両の前後加速度と左右加速度の双方に応じてガス圧を増加させて、燃料電池６内の凝縮水を排出するようにしたものである。なお、このとき排ガスの出口は車両後方と車両右側にそれぞれあるものと仮定する。
【００７６】
したがって、車両の姿勢変化を車両姿勢検出手段を用いて検出し、検出した車両姿勢の変化と、燃料電池６からの排ガスの排出方向に応じて燃料電池６に供給するガス（例えば、改質ガスや空気）の供給量を増加させるように制御することで、システムを大型化することなく、また車両のレイアウトに影響することなく、燃料電池６内の凝縮水の排出を助長し、または、燃料電池６から排出された凝縮水が燃料電池６内に逆流することを防止するように制御することができる。
【００７７】
図１１に示す第２の実施形態は、第１の実施形態において車両姿勢に応じて改質ガスと空気を増量させていたものに対して、不活性ガス（例えば、窒素）を供給するようにしたもので、それ以外の構成は第１の実施形態と同様である。
【００７８】
燃料電池６から排出されるガスの方向と車両の姿勢変化に応じて窒素ガスを窒素タンク１７から燃料電池に供給することにより、第１の実施形態では燃料電池６の発電が不要な場合にも、燃料電池６内の凝縮水を排出するために改質ガスを生成する必要があるが、第２の実施形態の場合は、燃料電池６の発電を必要としない場合には改質ガスの生成を必要としないので、システムとしての効率を向上することができる。
【００７９】
これまでの実施形態では、車両の姿勢変化を各種センサ等を用いて実際に検出し、この検出結果に基づいて燃料電池６に供給するガスの流量を増加させるように制御したが、これに限らず、将来的に起こる姿勢変化を予測するようにしてもよい。
【００８０】
例えば、ドライバーのブレーキペダルまたはアクセルペダルの踏み込み状態、例えば踏み込み量や踏み込み時間、さらには車両前方の障害物や車両との距離を検出し、これらの検出結果に基づき、あるいは組み合わせた結果に基づき、ドライバーが欲求する車両姿勢変化（例えば、停止（減速）や加速、あるいは旋回の欲求による）を推定することで、車両の姿勢変化に対する凝縮水を排出するためのガス流量の増加を遅れなく行うことができる。
【００８１】
さらには、ナビゲーションシステム等の有線や無線から得られる目的地までの道路情報（道路勾配や道路の曲率半径等）、ドライバーの運転能力やドライバーの癖等から将来的に起こりうる車両姿勢変化を事前に推定しておくことで、制御の精度を高めることができる。また有線や無線から得られる道路の勾配または曲率半径、およびその長さと進入速度から車両の最大加速度を推定し、この推定した最大加速度に対応して燃料電池６に供給するガスの最大流量を決定するので、制御の最適化を図ることができる。
【００８２】
なお、これまでの実施形態では燃料電池６内の凝縮水の排出または燃料電池６内への凝縮水の逆流を前提として説明してきたが、これに限らず、例えば改質器２等のシステム内の他の構成要素に対して同様の制御を行うことも可能である。
【００８３】
さらには、燃料電池６等の凝縮水の生成状態を検出する装置を備え、凝縮水の生成状態を把握しながら、本発明の制御を実施することで、凝縮水の生成が検出されないときには燃料電池６の目標発電量に基づいてガスを供給することでより効率よく制御を行うことができ、凝縮水の生成が確認されたときには本発明の制御を行い、燃料電池６の発電効率の低下を防止することができる。
【００８４】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内でさまざまな変更がなしうることは明白である。
【００８５】
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の第１実施形態を説明する燃料供給システム概要図である。
【００８７】
【図２】同じく単位セルの構成を説明する断面図である。
【００８８】
【図３】同じく車両の方向と凝縮水の排出方向を説明する図である。
【００８９】
【図４】同じくコントローラが行う制御内容を説明するフローチャートである。
【００９０】
【図５】同じく車両のトランクに積載物を搭載したときの車両姿勢の変化を説明する図である。
【００９１】
【図６】同じく車両に乗員が車幅方向に片寄って乗車したときの車両姿勢の変化を説明する図である。
【００９２】
【図７】同じく車両が登坂路に停車したときの車両姿勢の変化を説明する図である。
【００９３】
【図８】同じく車両発進時の車両姿勢の変化を説明する図である。
【００９４】
【図９】同じく車両が曲路旋回状態を説明するための図である。
【００９５】
【図１０】同じく車両が曲路旋回時の車両の加速度とガスの圧力を説明するための図である。
【００９６】
【図１１】第２の実施形態を説明する燃料供給システム概要図である。
【００９７】
【符号の説明】
１  燃料タンク
２  改質器
３  エゼクタ
４  水凝縮器
５  加湿器
６  燃料電池
７  熱交換器
８  供給装置
９  加湿器
１０  熱交換器
１１  モータ
１２  冷却水系
１３  水凝縮器
１４  循環系
１５  車両姿勢検出手段
１６  コントローラ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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