(57)【要約】【課題】車外に排出された水が車外環境に悪影響を及ぼすことを防止する。【解決手段】制御部１２が、外気温センサ７により検出された車外温度Ｔが所定温度Ｔ０以下であるか否かを判別し、車外温度Ｔが所定温度Ｔ０以下である場合、水回収タンク４からの水の排出量を制限する。これにより、低温環境下において車外に排出された水が凍結することにより、他車両がスリップしたり、歩行者や乗降中の乗員が転倒したりして、車外に排出された水が車外環境に悪影響を及ぼすことを防止できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガス及び酸化剤ガスの供給を受けて発電する燃料電池を有する車両用燃料電池システムであって、
発電に伴い燃料電池から排出される水を貯蔵する水回収手段と、
前記水回収手段内に貯蔵されている水を外部に排出する排出口を開閉する開閉手段と、
車外温度を検出する車外温度検出手段と、
前記水回収手段が貯蔵している水量を検出する水量検出手段と、
前記水量検出手段により検出された水量が所定水量以上であるか否かを判別し、水量が所定水量以上である場合、前記開閉手段を開閉制御することにより水回収手段内に貯蔵されている水を外部に排出する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記車外温度検出手段により検出された車外温度が所定温度以下であるか否かを判別し、車外温度が所定温度以下である場合、水の排出量を制限すること
を特徴とする車両用燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用燃料電池システムであって、
車両の速度を検出する車速検出手段を備え、前記制御手段は車両の速度が低下するのに応じて水の排出時間を長くすることを特徴とする車両用燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の車両用燃料電池システムであって、
前記車両が走行している道路の勾配を検出する道路勾配検出手段を備え、前記制御手段は道路の勾配が所定勾配値以上であるか否かを判別し、道路の勾配が所定勾配値以上である場合、水の排出を禁止することを特徴とする車両用燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１項に記載の車両用燃料電池システムであって、
前記車両の位置情報を検出する車両位置検出手段を備え、前記制御手段は、前記車両用燃料電池システムが起動動作中又は停止動作中であるか否かを判別し、車両用燃料電池システムが起動動作中又は停止動作中である場合、車両位置検出手段の検出結果に基づいて車両が所定位置に位置しているか否かを判別し、車両が所定位置に位置している場合には、水の排出を禁止することを特徴とする車両用燃料電池システム。
【請求項５】
請求項４に記載の車両用燃料電池システムであって、
前記制御手段は、車両位置検出手段の検出結果に基づいて車両が歩道上を走行しているか否かを判別し、車両が歩道上を走行している場合には、水の排出を禁止することを特徴とする車両用燃料電池システム。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の車両用燃料電池システムであって、
前記制御手段は、前記車両位置検出手段の検出結果に基づいて車両が周囲と比較して温度が低い場所に位置しているか否かを判別し、車両が周囲と比較して温度が低い場所に位置している場合には、水の排出を禁止することを特徴とする車両用燃料電池システム。
【請求項７】
請求項４乃至請求項６のうち、いずれか１項に記載の車両用燃料電池システムであって、
前記制御手段は、前記車両位置検出手段の検出結果に基づいて車両が前記燃料ガスの充填所に位置しているか否かを判別し、車両が燃料ガスの充填所に位置している場合、水を排出することを特徴とする車両用燃料電池システム。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のうち、いずれか１項に記載の車両用燃料電池システムであって、
車両が走行している道路の路面温度を検出する路面温度検出手段を備え、前記制御手段は、路面温度検出手段の検出結果に基づいて車両が路面温度が氷点下温度以下ではない場所に位置しているか否かを判別し、車両が路面温度が氷点下温度以下ではない場所に位置位置している場合、水を排出することを特徴とする車両用燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ガス及び酸化剤ガスの供給を受けて発電する燃料電池を有する車両用燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、燃料電池が複数積層された燃料電池スタックから車外に排出される水の量を外気温度に応じて調整することにより、燃料電池スタックが氷点下温度になった際、燃料電池スタックが凍結することを防止する車両用燃料電池システムが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００４−１９３１０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来までの車両用燃料電池システムは、車外に排出された水が車外環境に与える影響については考慮していない。従って、従来までの車両用燃料電池システムによれば、低温環境下において車外に排出された水が凍結することにより、他車両がスリップしたり、歩行者や乗降中の乗員が転倒したりして、車外に排出された水が車外環境に悪影響を及ぼす可能性がある。
【０００４】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、車外に排出された水が車外環境に悪影響を及ぼすことを防止可能な車両用燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の課題を解決するために、本発明に係る車両用燃料電池システムは、発電に伴い燃料電池から排出される水を貯蔵する水回収手段と、水回収手段内に貯蔵されている水を外部に排出する排出口を開閉する開閉手段と、車外温度を検出する車外温度検出手段と、水回収手段が貯蔵している水量を検出する水量検出手段と、水量検出手段により検出された水量が所定水量以上であるか否かを判別し、水量が所定水量以上である場合、開閉手段を制御することにより水回収手段内に貯蔵されている水を外部に排出する制御手段とを備え、制御手段は、車外温度検出手段により検出された車外温度が所定温度以下であるか否かを判別し、車外温度が所定温度以下である場合、水の排出量を制限する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る車両用燃料電池システムによれば、低温環境下において車外に排出された水が凍結することにより、他車両がスリップしたり、歩行者や乗降中の乗員が転倒したりして、車外に排出された水が車外環境に悪影響を及ぼすことを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態となる車両用燃料電池システムの構成について説明する。
【０００８】
〔車両用燃料電池システムの構成〕
本発明の一実施形態となる車両用燃料電池システムは、燃料ガス及び酸化剤ガスの供給を受けることにより車両１に設けられた駆動モータ２を駆動するための電気エネルギーを発電する固体高分子型燃料電池（以下、燃料電池と略記）が複数積層された燃料電池スタック３と、燃料電池内部の固体高分子膜を加湿する際に用いる純水や発電反応により生成される生成水を貯蔵する水回収タンク４と、水回収タンク４内に貯蔵されている水を外部に排出する排出口５を開閉する開閉バルブ６と、車両１の外気温度を検出する外気温センサ７と、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星８からの電波と地図情報を利用して車両１の位置情報を検出する位置情報検出部９と、赤外線センサを利用して車両１が走行している道路の路面温度を検出する路面温度検出部１０と、水回収タンク４内に貯蔵されている水量を検出する水量センサ１１と、車両用燃料電池システム全体の動作を制御する制御部１２とを備える。そして、このような構成を有する車両用燃料電池システムでは、制御部１２が以下に示す排出制御処理を実行することにより、車外に排出した水が車外環境に悪影響を及ぼすことを防止する。以下、図２に示すフローチャートを参照して、この排出制御処理を実行する際の制御部１２の動作について説明する。
【０００９】
〔排出制御処理〕
図２に示すフローチャートは、車両用燃料電池システムが起動されるのに応じて開始となり、排出制御処理はステップＳ１の処理に進む。なお、この排出制御処理は、車両１が起動されている際、所定制御周期毎に繰り返し実行されるものとする。
【００１０】
ステップＳ１の処理では、制御部１２が、水量センサ１１の検出結果に参照して水回収タンク４内に貯蔵されている水量Ｌが所定水量Ｌｍａｘ以上であるか否かを判別する。そして、判別の結果、水量Ｌが所定水量Ｌｍａｘ以上でない場合、制御部１２は一連の排出制御処理を終了する。一方、水量Ｌが所定水量Ｌｍａｘ以上である場合には、制御部１２はこの制御処理をステップＳ２の処理に進む。
【００１１】
ステップＳ２の処理では、制御部１２が、外気温センサ７の検出結果を参照して外気温度Ｔが所定温度Ｔ０以下であるか否かを判別する。そして、判別の結果、外気温度Ｔが所定温度Ｔ０以下でない場合、制御部１２は、排出水が凍結する可能性はないと判断し、この制御処理をステップＳ７の処理に進める。一方、外気温度Ｔが所定温度Ｔ０以下である場合には、制御部１２は、排出水が凍結する可能性があると判断し、この制御処理をステップＳ３の処理に進める。
【００１２】
ステップＳ３の処理では、制御部１２は、位置検出部９の検出結果を参照して車両１が橋の上等の周囲と比較して温度が低い場所，駐車場，又は歩道の上のうちのいずれかの場所に位置しているか否かを判別する。そして、車両１が橋の上等の周囲と比較して温度が低い場所，駐車場，又は歩道の上のうちのいずれの場所にも位置していない場合、制御部１２はこの制御処理をステップＳ８の処理に進める。一方、車両１が橋の上等の周囲と比較して温度が低い場所，駐車場，又は歩道の上のうちのいずれかの場所に位置している場合には、制御部１２はこの制御処理をステップＳ４の処理に進める。なお、車両１が駐車場に位置している場合には、制御部１２は、燃料電池スタック３が起動動作中又は停止動作中であるか否かを判別し、燃料電池スタック３が起動動作中又は停止動作中である場合、この制御処理をステップＳ４の処理に進める。
【００１３】
ステップＳ４の処理では、制御部１２が、駆動モータ２の駆動力Ｐ［Ｎ］，車両１の加速力Ａ［Ｎ］，実験等により予め算出された走行抵抗Ｒ［Ｎ］，及び車両１の重量Ｗ［ｋｇ］を以下の数式１に代入することにより、車両１が走行している道路の勾配Ｇ［％］を算出し、算出された勾配Ｇが所定勾配値Ｇ０以上であるか否かを判別する。なお、制御部１２は、位置検出部９の検出結果を参照して車両１が走行している道路の勾配Ｇを検出するようにしてもよい。
【数１】
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【００１４】
そして、判別の結果、車両１が走行している道路の勾配Ｇが所定勾配値Ｇ０以上である場合、制御部１２は、車両１は急勾配路を走行していると判断し、この制御処理をステップＳ８の処理に進める。一方、車両１が走行している道路の勾配Ｇが所定勾配値Ｇ０以上でない場合には、制御部１２は、車両１は急勾配路を走行していないと判断し、この制御処理をステップＳ５の処理に進める。
【００１５】
ステップＳ５の処理では、制御部１２が、位置検出部９や路面温度検出部１０の検出結果を参照して、車両１が水素充填所、又はマンホール上等の路面温度が氷点下温度以下ではない場所に位置しているか否かを判別する。そして、車両１が水素充填所又は路面温度が氷点下温度以下ではない場所に位置している場合、制御部１２はこの制御処理をステップＳ７の処理に進める。一方、車両１が水素充填所又は路面温度が氷点下温度以下ではない場所に位置していない場合には、制御部１２はこの制御処理をステップＳ６の処理に進める。
【００１６】
ステップＳ６の処理では、制御部１２が、図３に示すような車速Ｖと水回収タンク４からの水の排出許容量の関係を示すマップを参照して、車速Ｖに応じて開閉バルブ６の開口面積又は開時間を制御することにより、水回収タンク４内に貯蔵されている水を外部に排出する。具体的には、制御部１２は、車速Ｖが遅い程、開閉バルブ６の開口面積を小さくする、又は、開閉バルブ６の開時間を短くすることにより、単位時間あたりの水の排出量を小さくし、水排出時間を長くする。これにより、このステップＳ７の処理は完了し、一連の排出制御処理は終了する。
【００１７】
ステップＳ８の処理では、制御部１２が、水回収タンク４内に貯蔵されている水の車外への排出動作を禁止する。これにより、このステップＳ８の処理は完了し、一連の排出制御処理は終了する。
【００１８】
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態となる車両用燃料電池システムによれば、制御部１２が、外気温センサ７により検出された車外温度Ｔが所定温度Ｔ０以下であるか否かを判別し、車外温度Ｔが所定温度Ｔ０以下である場合、水回収タンク４からの水の排出量を制限するので、低温環境下において車外に排出された水が凍結することにより、他車両がスリップしたり、歩行者や乗降中の乗員が転倒したりして、車外に排出された水が車外環境に悪影響を及ぼすことを防止できる。
【００１９】
また、本発明の一実施形態となる車両用燃料電池システムによれば、車速Ｖが低下するのに応じて制御部１２が水の排出時間を長くするので、車外に排出された水が一ヶ所に溜まることを防止し、排出水による路面凍結を最小限に抑えることができる。また、本発明の一実施形態となる車両用燃料電池システムによれば、制御部１２が車両１が走行している道路の勾配Ｇが所定勾配値Ｇ０以上であるか否かを判別し、道路の勾配Ｇが所定勾配値Ｇ０以上である場合、水の排出を禁止するので、他車両のスリップや歩行者転倒の危険性が高まる急勾配路での路面凍結を防ぐことができる。
【００２０】
また、本発明の一実施形態となる車両用燃料電池システムによれば、制御部１２が、燃料電池スタック３が起動動作中又は停止動作中であるか否かを判別し、燃料電池スタック３が起動動作中又は停止動作中である場合、車両１が駐車場に位置しているか否かを判別し、車両１が駐車場に位置している場合には、水の排出を禁止するので、車両乗降時の転倒を防止することができる。また、本発明の一実施形態となる車両用燃料電池システムによれば、制御部１２が、車両１が歩道上を走行しているか否かを判別し、車両１が歩道上を走行している場合には、水の排出を禁止するので、排出水によって歩道上が凍結し、歩行者が転倒することを防止できる。
【００２１】
また、本発明の一実施形態となる車両用燃料電池システムによれば、制御部１２が、橋の上等の周囲と比較して温度が低い場所に車両１が位置しているか否かを判別し、車両１が周囲と比較して温度が低い場所に位置している場合には、水の排出を禁止するので、車外に排出された水が車外環境に悪影響を及ぼすことを防止できる。
【００２２】
また、本発明の一実施形態となる車両用燃料電池システムによれば、制御部１２が、車両１が水素充填所に位置しているか否かを判別し、車両１が水素充填所に位置している場合、水を排出するので、排出水によって車両周囲の湿度を高め、静電気が発生しやすい空気が乾燥している環境下においても、水素を充填している際に静電気が発生することを防止できる。
【００２３】
また、本発明の一実施形態となる車両用燃料電池システムによれば、制御部１２が、マンホール等の車両１が路面温度が氷点下温度以下ではない場所に位置しているか否かを判別し、車両１が路面温度が氷点下温度以下ではない場所に位置位置している場合、水を排出するので、路面凍結が懸念される低温環境下においても他車両のスリップや歩行者の転倒等の危険を伴うことなく安全に水を排出することができる。
【００２４】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態となる車両用燃料電池システムの構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態となる排出制御処理の流れを示すフローチャート図である。
【図３】車速と水の排出許容量の関係を示すマップ図である。
【符号の説明】
【００２６】
１：車両
２：駆動モータ
３：燃料電池スタック
４：水回収タンク
５：排出口
６：開閉バルブ
７：外気温センサ
８：ＧＰＳ衛星
９：位置情報検出部
１０：路面温度検出部
１１：水量センサ
１２：制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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