(57)【要約】【課題】  利用者に電流が流れないようにしつつ、発電ロスを少なくすることが可能な燃料電池システムを提供する。【解決手段】  燃料電池システム１は、燃料電池スタック１０と、冷却液循環系２０と、導電率センサ３０と、複数のアース部４１〜４６と、制御装置５０とを備えている。複数のアース部４１〜４６は、少なくとも２つが燃料電池スタック１０から異なる距離に設けられた導電部材に電気的に接続されており、制御装置５０は、導電率センサ３０により検出された冷却液の導電率が高くなるほど、燃料電池スタック１０から遠い側に設けられた導電部材を接地させる。【選択図】      図１
2006351469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電する燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックを冷却するために冷却液を循環させる冷却液循環系と、
前記冷却液循環系により循環させられる冷却液の導電率を検出する導電率検出手段と、
前記冷却液循環系の導電部材に電気的接続され、該導電部材の接地及び非接地の切り替えが可能とされた複数のアース手段と、
前記複数のアース手段の接地及び非接地を切り替える切替制御手段と、を備え、
前記複数のアース手段は、少なくとも２つが前記燃料電池スタックから異なる距離に設けられた導電部材に電気的に接続され、
前記切替制御手段は、前記導電率検出手段により検出された冷却液の導電率が高くなるほど、前記燃料電池スタックから遠い側に設けられた導電部材を接地させる
ことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池スタックとアース先の部材との間の絶縁抵抗値を測定する絶縁抵抗値測定手段と、
前記複数のアース手段のうち、接地状態とされたアース手段が接続される導電部材の位置に基づいて、前記燃料電池スタックとアース先の部材との間の絶縁抵抗値を算出する絶縁抵抗算出手段と、
前記絶縁抵抗値測定手段により測定された絶縁抵抗値と前記絶縁抵抗算出手段により算出された絶縁抵抗値とから、前記冷却液循環系外からの漏電を判断する漏電判断手段と、
をさらに備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
車両に搭載される請求項１又は請求項２のいずれかに記載の燃料電池システムであって、
ボンネットの開閉を検出するボンネット開閉検出手段と、
前記燃料電池スタックを覆って絶縁する絶縁手段と、をさらに備え、
前記切替制御手段は、前記ボンネット開閉検出手段によりボンネットが開いたことが検出された場合、前記燃料電池スタックから最も近い側に設けられた導電部材を接地させる
ことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料電池システムであって、
前記冷却液循環系は、冷却液を冷却するための冷却手段と、前記冷却手段に冷却液を送り込むと共に前記冷却手段により冷却された冷却液を前記燃料電池スタックに戻すための流路となる冷却側流路と、前記冷却手段を介することなく冷却液を前記燃料電池スタックに戻すための流路となるバイパス流路と、前記冷却側流路と前記バイパス流路との一方に冷却液を流すように切り替える冷却液切替手段と、前記バイパス流路上に設けられて冷却液内のイオンを除去するイオンフィルタと、を有し、
前記絶縁手段は、前記燃料電池スタックに加えて、前記冷却液切替手段、前記バイパス流路、及び前記イオンフィルタを覆って絶縁し、
前記冷却液切替手段は、前記ボンネット開閉検出手段によりボンネットが開いたことが検出された場合、前記バイパス流路に冷却液を流すように切り替わる
ことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項５】
請求項３又は請求項４のいずれかに記載の燃料電池システムであって、
前記切替制御手段は、前記絶縁手段により絶縁される導電部材を接地させることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項６】
請求項３に記載の燃料電池システムであって、
前記冷却液循環系の導電部材は、冷却液を冷却するラジエータと他の部材とからなり、
前記ラジエータは、他の導電部材と比較して最も燃料電池スタックから遠い位置に設けられ、
前記絶縁手段は、前記ラジエータを除く他の導電部材をすべて覆って絶縁し、
前記切替制御手段は、前記ボンネット開閉検出手段によりボンネットが開いたことが検出された場合、前記ラジエータを接地させる
ことを特徴とする燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムでは、燃料電池スタックを冷却するために冷却液が循環している。このため、冷却液を介して燃料電池スタックにて発電された電流が流れ出してしまい、利用者が冷却液に触れてしまった場合には、利用者に電流が流れてしまうこととなる。特に、燃料電池システムを長期に使用すると、燃料電池スタックや配管などの構成材料から冷却液にイオンが序々に溶け出し、冷却液の導電率が上昇してくる。一般の燃料電池システムでは、イオンフィルタを設けることで、システム運転中は冷却液系内のイオンを除去することができ、冷却液の導電率上昇を抑えることができる。しかし、燃料電池システムを長期に放置した後に運転を再開した場合、イオンフィルタでイオン除去が完了するまでの間は、しばらく導電率が高い冷却液が回路を循環することになる。
【０００３】
そこで、冷却液系のスタック出入口、ポンプ、及びラジエータ部などの導体要素をシャシーにアース接続した燃料電池システムが提案されている。この燃料電池システムでは、冷却液の導電率が高くなっても、各部がシャシーにアースされているため、利用者が冷却液に触れてしまったとしても、利用者に電流が流れることを防止することができる（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−４５４５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の燃料電池システムでは、燃料電池スタックの出入り口がアースされていることから、燃料電池スタックにて発電された電流が容易に流れだしてしまう。このため、冷却液の導電率がそれほど高くなくても、電流が容易に流れ出すこととなり、発電ロスが大きくなってしまう。一方、アース位置を燃料電池スタックから遠ざけるとすると、冷却液の導電率が高まった場合には、燃料電池スタックからアース位置までは電流が流れることとなり、利用者がその間の冷却液に触れてしまうと利用者に電流が流れてしまう。このように、従来の燃料電池システムでは、利用者に電流が流れないようにしつつ、発電ロスを少なくすることが困難となっていた。
【０００５】
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、利用者に電流が流れないようにしつつ、発電ロスを少なくすることが可能な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】
【０００６】
本発明の燃料電池システムは、燃料電池スタックと、冷却液循環系と、導電率検出手段と、複数のアース手段と、切替制御手段とを備えている。燃料電池スタックは燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電するものである。冷却液循環系は燃料電池スタックを冷却するために冷却液を循環させるものである。導電率検出手段は冷却液循環系により循環させられる冷却液の導電率を検出するものである。複数のアース手段は冷却液循環系の導電部材に電気的接続され、該導電部材の接地及び非接地の切り替えが可能とされたものである。また、複数のアース手段は、少なくとも２つが燃料電池スタックから異なる距離に設けられた導電部材に電気的に接続されている。切替制御手段は複数のアース手段の接地及び非接地を切り替えるものである。また、切替制御手段は、導電率検出手段により検出された冷却液の導電率が高くなるほど、燃料電池スタックから遠い側に設けられた導電部材を接地させるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、冷却液循環系の導電部材に電気的接続され、該導電部材の接地及び非接地の切り替えが可能とされた複数のアース手段を備え、これら複数のアース手段のうち少なくとも２つが異なる距離に設けられた導電部材に電気的に接続されている。このため、燃料電池スタックからの距離が異なる箇所において接地及び非接地の切り替えが可能となっており、冷却液を通じて電流が流れたとしても、それらの箇所にて電流をアース可能となっている。
【０００８】
また、検出された冷却液の導電率が高くなるほど、燃料電池スタックから遠い側に設けられた導電部材を接地するように切り替えることとしている。このため、導電率が高い場合には接地個所を遠くすることとなり、発電された電流が容易に流れだすことがなく、発電ロスを少なくすることができる。また、導電率が低い場合には燃料電池スタックから近い側の導電部材が接地されることとなり、利用者に電流が流れにくくすることができる。
【０００９】
従って、利用者に電流が流れないようにしつつ、発電ロスを少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一又は同様の要素には同一の符号を付し、説明を省略するものとする。
【００１１】
図１は、本発明の第１実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。同図に示すように、燃料電池システム１は、車両に搭載されて車両の駆動動力源となるものであって、燃料電池スタック１０と、冷却液循環系２０とを備えている。
【００１２】
燃料電池スタック１０は、燃料ガスの供給を受ける燃料極と、酸化剤ガスの供給を受ける酸化剤極とを有し、燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電するものである。ここで、本実施形態では例えば燃料ガスとして水素ガスが用いられ、酸化剤ガスとして酸素が用いられる。
【００１３】
冷却液循環系２０は、燃料電池スタック１０の温度が高温となり過ぎないように冷却液により燃料電池スタック１０の温度を抑制するためのものである。ここで、冷却液循環系２０は、冷却液として純水（冷却水）を用いる構成となっており、ラジエータ（冷却手段）２１と、ラジエータファン２２と、冷却水循環経路２３と、三方バルブ（冷却液切替手段）２４と、イオンフィルタ２５と、ポンプ２６とを備えている。
【００１４】
ラジエータ２１は、冷却水を冷却するためのものであり、ラジエータファン２２からの送風により熱交換が促進されるようになっている。冷却水循環経路２３は、冷却液循環系２０において冷却水を循環させる流路となるものであり、冷却側流路２３ａとバイパス流路２３ｂとを有している。冷却側流路２３ａは、ラジエータ２１に冷却水を送り込むと共にラジエータ２１により冷却された冷却水を燃料電池スタック１０に戻すための流路であり、バイパス流路２３ｂは、ラジエータ２１を介することなく冷却水を燃料電池スタック１０に戻すための流路である。
【００１５】
三方バルブ２４は、冷却側流路２３ａとバイパス流路２３ｂとの一方に冷却水を流すように切り替えるものである。イオンフィルタ２５は、バイパス流路２３ｂ上に設けられて冷却水内のイオンを除去するものであり、冷却水の導電率を下げるためのものである。ポンプ２６は、冷却液循環系２０において冷却水を循環させる循環動力源となるものである。
【００１６】
また、冷却液循環系２０の構成要素のうちラジエータ２１と三方バルブ２４とイオンフィルタ２５とポンプ２６とは導電部材により構成されており、上記冷却水循環経路２３についても金属配管などの導電部材によって構成されていてもよい。
【００１７】
このような冷却液循環系２０において、燃料電池スタック１０から排出された冷却水は、冷却側流路２３ａに流入し、ラジエータ２１において冷却され、その後、三方バルブ２４及びポンプ２６を介して再度燃料電池スタック１０に流入する。また、燃料電池スタック１０を冷却する必要性が少ない場合、燃料電池スタック１０から排出された冷却水は、冷却側流路２３ａに流入しない。すなわち、冷却水は、バイパス流路２３ｂに流入してラジエータ２１を迂回し、三方バルブ２４及びポンプ２６を介して再度燃料電池スタック１０に流入することとなる。
【００１８】
また、上記燃料電池システム１は、導電率センサ（導電率検出手段）３０と、複数のアース部（複数のアース手段）４１〜４６と、制御装置（切替制御手段）５０とを備えている。
【００１９】
導電率センサ３０は、冷却液循環系２０により循環させられる冷却水の導電率を検出するものである。複数のアース部４１〜４６は、冷却液循環系２０の導電部材２１，２３〜２６に電気的接続され、該導電部材２１，２３〜２６の接地及び非接地の切り替えが可能とされたものである。具体的に説明すると、複数のアース部４１〜４６は、一端が導電部材２１，２３〜２６に接続され、他端がシャシーに接続されている。また、複数のアース部４１〜４６は、それぞれスイッチを含み、スイッチがオンオフされることによりシャシーと電気接続されたり電気接続が切断されたりする構成となっている。
【００２０】
より詳しく説明すると、第１アース部４１は、燃料電池スタック１０から最も近い距離の導電部材、すなわち燃料電池スタック１０の冷却水出口付近の冷却水循環経路２３に電気接続されている。また、第２アース部４２は、第１アース部４１と同様に、燃料電池スタック１０から最も近い距離の導電部材、すなわち燃料電池スタック１０の冷却水入口付近の冷却水循環経路２３に接続されている。
【００２１】
第３アース部４３は、第１及び第２アース部４１，４２の次に燃料電池スタック１０から近い距離の導電部材であるポンプ２６に接続されている。第４アース部４４は、その次に燃料電池スタック１０から近い距離の導電部材であるイオンフィルタ２５に接続されている。第５アース部４５は、またその次に燃料電池スタック１０から近い距離の導電部材である三方バルブ２４に接続されている。第６アース部４６は、最も燃料電池スタック１０から遠い導電部材であるラジエータ２１に接続されている。なお、複数のアース部４１〜４６は、上記の構成に限らず、少なくとも２つが燃料電池スタック１０から異なる距離に設けられた導電部材に電気的に接続されていればよい。
【００２２】
制御装置５０は、複数のアース部４１〜４６の接地及び非接地を切り替えるものである。この制御装置５０は、導電率センサ３０からの信号を入力する構成となっており、導電率センサ３０により検出された冷却水の導電率が高くなるほど、燃料電池スタック１０から遠い側に設けられた導電部材を接地させるようになっている。
【００２３】
次に、本実施形態に係る燃料電池システム１の動作を説明する。まず、本実施形態において燃料電池スタック１０の冷却水通路と冷却液循環系２０の冷却水循環経路２３とは冷却水によって満たされている。ここで、燃料電池システム１を長期に使用すると、燃料電池スタック１０や冷却水循環経路２３の金属配管などから冷却水にイオンが序々に溶け出し、冷却水の導電率が上昇してくる。このため、利用者が冷却液循環系２０の導電部材２１，２３〜２６に触れた場合には利用者に電流が流れる可能性がある。
【００２４】
そこで、制御装置５０は、複数のアース部４１〜４６を制御して、導電部材２１，２３〜２６を接地することにより、利用者に電流が流れないようにしている。ところが、導電部材２１，２３〜２６をむやみに接地すると、冷却水を通じて電流がシャシーに流れだしてしまい、発電ロスが多くなる。よって、制御装置５０は、導電率センサ３０により検出された冷却水の導電率が高くなるほど、燃料電池スタック１０から遠い側に設けられた導電部材を接地させる。
【００２５】
図２は、制御装置５０の制御内容を示す説明図である。同図に示すように、導電率センサ３０により検出された導電率がσ１よりも低い場合、制御装置５０は、各アース部４１〜４６のスイッチをいずれもオンすることなく、導電部材２１，２３〜２６を接地しない。また、制御装置５０は、導電率センサ３０により検出された導電率がσ１より高くσ２よりも低い場合、第１及び第２アース部４１，４２のスイッチをオンし、燃料電池スタック１０の出入口付近の冷却水循環経路２３を接地する。
【００２６】
また、制御装置５０は、導電率センサ３０により検出された導電率がσ２より高くσ３よりも低い場合、第３アース部４３のスイッチをオンしてポンプ２６を接地し、導電率がσ３より高くσ４よりも低い場合、第４アース部４４のスイッチをオンしてイオンフィルタ２５を接地する。また、制御装置５０は、導電率がσ４より高くσ５よりも低い場合、第５アース部４５のスイッチをオンして三方バルブ２４を接地する。さらに、制御装置５０は、導電率がσ５よりも高い場合、第６アース部４６のスイッチをオンしてラジエータ２１を接地する。
【００２７】
このように、導電率が低い場合には燃料電池スタック１０から近い側の導電部材２３が接地されることとなり、利用者に電流が流れにくくすることができる。また、導電率が低いことから燃料電池スタック１０の近くを接地しても発電ロスは少ない。一方、導電率が高い場合には接地個所を遠くするので、電流が容易に流れだしてしまうことが無く、発電ロスが少なくなる。
【００２８】
ここで、図２に示した導電率σ１〜σ５は絶縁抵抗値との関係から決定される。すなわち、制御装置５０は、燃料電池スタック１０とアース先の部材との間の絶縁抵抗値に基づいて、複数のアース部４１〜４６のスイッチをオンオフする。具体的に説明すると、絶縁抵抗値は、（絶縁抵抗値）＝（導電率σ）×（配管径ｒ）／（接地される導電部材までの距離Ｌ）により求めることができる。制御装置５０は、この絶縁抵抗値がある一定値以上となるように、導電率σと配管径ｒとから距離Ｌを求め、燃料電池スタック１０距離Ｌ以上から離れた導電部材を接地する。なお、あまりに距離Ｌが長くなりすぎると、利用者が冷却水に触れて電流が流れてしまう可能性が増えてしまうため、距離Ｌは絶縁抵抗値が一定値以上であればできるだけ短いことが望ましい。
【００２９】
このようにして、第１実施形態に係る燃料電池システム１によれば、冷却液循環系２０の導電部材２１，２３〜２６に電気的接続され、該導電部材２１，２３〜２６の接地及び非接地の切り替えが可能とされた複数のアース部４１〜４６を備え、これら複数のアース部４１〜４６のうち少なくとも２つが異なる距離に設けられた導電部材２１，２３〜２６に電気的に接続されている。このため、燃料電池スタック１０からの距離が異なる箇所において接地及び非接地の切り替えが可能となっており、冷却水を通じて電流が流れたとしても、それらの箇所にて電流をアース可能となっている。
【００３０】
また、検出された冷却水の導電率が高くなるほど、燃料電池スタック１０から遠い側に設けられた導電部材２１，２３〜２６を接地するように切り替えることとしている。このため、導電率が高い場合には接地個所を遠くすることとなり、発電された電流が容易に流れだすことがなく、発電ロスを少なくすることができる。また、導電率が低い場合には燃料電池スタック１０から近い側の導電部材２１，２３〜２６が接地されることとなり、利用者に電流が流れにくくすることができる。
【００３１】
従って、利用者に電流が流れないようにしつつ、発電ロスを少なくすることができる。
【００３２】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態に係る燃料電池システム２は、第１実施形態のものと同様であるが、構成及び処理内容が異なっている。以下、第１実施形態との相違点を説明する。
【００３３】
図３は、第２実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。同図に示すように、第２実施形態に係る燃料電池システム２は、新たに、絶縁抵抗検出計（絶縁抵抗値測定手段）６０を備えている。
【００３４】
絶縁抵抗検出計６０は、燃料電池スタック１０とアース先の部材であるシャシーとの間の絶縁抵抗値を測定するものであり、具体的には燃料電池スタック１０と燃料電池スタック１０の発電電力により駆動させられる駆動モータ７０との間の配線と、シャシーとの間絶縁抵抗値を測定するようになっている。
【００３５】
また、第２実施形態において、制御装置５０は、燃料電池スタック１０とアース先の部材であるシャシーとの間の絶縁抵抗値を算出する絶縁抵抗算出手段として機能するようになっている。具体的に制御装置５０は、複数のアース部４１〜４６のうち、接地状態とされたアース部４１〜４６が接続される導電部材２１，２３〜２６の位置に基づいて、燃料電池スタック１０とアース先の部材との間の絶縁抵抗値を算出するようになっており、詳細には第１実施形態において説明したように、（絶縁抵抗値）＝（導電率σ）×（配管径ｒ）／（接地される導電部材までの距離Ｌ）により求める構成となっている。
【００３６】
また、第２実施形態において、制御装置５０は、絶縁抵抗検出計６０により測定された絶縁抵抗値と算出した絶縁抵抗値とから、冷却液循環系２０外からの漏電を判断する漏電判断手段として機能するようになっている。ここで、絶縁抵抗検出計６０により測定された絶縁抵抗値と算出した絶縁抵抗値とは一致することが通常である。両者が相違する場合とは、配線ショートなどの漏電が生じている場合である。よって、制御装置５０は、測定された絶縁抵抗値と算出された絶縁抵抗値とから、冷却液循環系２０外からの漏電を判断することができる。
【００３７】
このような燃料電池システム２おいて、制御装置５０は、導電率センサ３０により検出された導電率に基づいて複数のアース部４１〜４６を制御し、適切な距離に位置する導電部材２１，２３〜２６を接地する。また、絶縁抵抗検出計６０は絶縁抵抗値を測定し、測定した情報を制御装置５０に送信する。制御装置５０は、絶縁抵抗値を、（絶縁抵抗値）＝（導電率σ）×（配管径ｒ）／（接地される導電部材までの距離Ｌ）なる関係式から求める。そして、制御装置５０は、両者の絶縁抵抗値を比較し、両者が一致するか否かを判断する。
【００３８】
一致する場合、制御装置５０は、冷却液循環系２０外からの漏電がないと判断する。他方、一致しない場合、制御装置５０は、冷却液循環系２０外からの漏電が生じていると判断する。そして、制御装置５０は、図示しない警報器により漏電を利用者に知らせたり、燃料電池システム２を停止させたりする。
【００３９】
このようにして、第２実施形態に係る燃料電池システム２によれば、第１実施形態と同様に、利用者に電流が流れないようにしつつ、発電ロスを少なくすることができる。
【００４０】
さらに、第２実施形態によれば、燃料電池スタック１０とシャシーとの間の絶縁抵抗値を測定する一方で、接地状態とされたアース部４１〜４６が接続される導電部材２１，２３〜２６の位置に基づいて、燃料電池スタック１０とシャシーとの間の絶縁抵抗値を算出するようにしている。ここで、両者は一致することが通常であり、相違がある場合には配線ショートなどの漏電が生じている可能性がある。よって、測定された絶縁抵抗値と算出された絶縁抵抗値とから、冷却液循環系２０外からの漏電を判断することができる。
【００４１】
また、冷却液循環系２０外からの漏電が生じていると判断した場合には、警報器などにより漏電を利用者に知らせたり、燃料電池システム２を停止させたりする。このため、適切な対応を取ることができる。
【００４２】
次に、本発明の第３実施形態を説明する。第３実施形態に係る燃料電池システム３は、第１実施形態のものと同様であるが、構成及び処理内容が異なっている。以下、第１実施形態との相違点を説明する。
【００４３】
図４は、第３実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。図４に示すように、第３実施形態に係る燃料電池システム３は、新たに、絶縁カバー（絶縁手段）８０と、ボンネット開閉検出センサ（ボンネット開閉検出手段）９０とを備えている。
【００４４】
絶縁カバー８０は、燃料電池スタック１０を覆って絶縁するものであり、本実施形態では燃料電池スタック１０、燃料電池スタック１０の出入口付近の冷却水循環経路２３、並びに第１及び第２アース部４１，４２を覆って絶縁している。よって、燃料電池スタック１０や、燃料電池スタック１０の出入口付近の冷却水循環経路２３や、第１及び第２アース部４１，４２に利用者が触れて、電流が利用者に流れてしまうことを防止することができる。
【００４５】
ボンネット開閉検出センサ９０は、ボンネットの開閉を検出するものである。ここで、本実施形態では、エンジンルーム内に燃料電池スタック１０や冷却水循環経路２３が設置されている。このため、ボンネットが開けられた場合、利用者が燃料電池スタック１０や冷却液循環系２０の導電部材２１，２３〜２６に触れてしまう可能性があり、ボンネット開閉検出センサ９０は、この可能性を検出しているとも言える。
【００４６】
さらに、本実施形態において制御装置５０は、ボンネット開閉検出センサ９０によりボンネットが開いたことが検出された場合、燃料電池スタック１０から最も近い側に設けられた導電部材２３を接地させることとしている。すなわち、制御装置５０は、ボンネットが開けられて、利用者が燃料電池システム３の導電部材２１，２３〜２６などに触れる可能性があるときには、燃料電池スタック１０から最も近い側に設けられた導電部材２３を接地して、利用者に電流が流れてしまうことを確実に防止するようにしている。
【００４７】
このような燃料電池システム３おいて、制御装置５０は、導電率センサ３０により検出された導電率に基づいて複数のアース部４１〜４６を制御し、適切な距離に位置する導電部材２１，２３〜２６を接地する。また、制御装置５０は、ボンネット開閉検出センサ９０によりボンネットが開けられたことを検出した場合、上記の導電率に関わらず、第１及び第２アース部４１，４２のスイッチをオンして、燃料電池スタック１０の出入口付近の冷却水循環経路２３を接地する。これにより、利用者に電流が流れてしまうことを確実に防止することとなる。なお、アース接続により絶縁抵抗値が低下し、電流が流れだしてしまい、燃料電池スタック１０の出力低下を招いてしまうが、出力低下が運転に支障がない程度であれば燃料電池システム１はアイドリング状態で運転を継続し、出力低下が運転に支障が出る程度であれば燃料電池システム１は運転を停止することとなる。
【００４８】
このようにして、第３実施形態に係る燃料電池システム３によれば、第１実施形態と同様に、利用者に電流が流れないようにしつつ、発電ロスを少なくすることができる。
【００４９】
さらに、第３実施形態によれば、ボンネットが開いたことが検出された場合、燃料電池スタック１０から最も近い側に設けられた導電部材２３を接地するようにしている。ここで、ボンネットが開けられるとエンジンルーム内を流れる冷却水に利用者が触れてしまう可能性が高まるが、燃料電池スタック１０から最も近い側に設けられた導電部材２３を接地するため、たとえエンジンルーム内を流れる冷却水に利用者が触れてしまっても利用者に電流が流れないようにすることができる。さらに、燃料電池スタック１０がエンジンルームなどボンネットを開けたときに利用者が触れることができる位置に設置されていたとしても、燃料電池スタック１０が絶縁されているため、利用者が燃料電池スタック１０自体に触れて、利用者に電流が流れてしまうことを防止することができる。従って、利用者に確実に電流が流れないようにすることができる。
【００５０】
特に本実施形態では、絶縁カバー８０内部においてアース接続されることから、絶縁カバー８０の外部側には冷却水を通じて電流が流れず、利用者に電流が流れしまうことを一層確実に防止することができる。
【００５１】
次に、本発明の第４実施形態を説明する。第４実施形態に係る燃料電池システム４は、第３実施形態のものと同様であるが、構成及び処理内容が異なっている。以下、第３実施形態との相違点を説明する。
【００５２】
図５は、第４実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。図５に示すように、第４実施形態に係る燃料電池システム４は、新たに、ＳＵＳ製分岐配管１００と、第７アース部４７とを備えている。ＳＵＳ製分岐配管１００は、冷却側流路２３ａとバイパス流路２３ｂとの接続部分（三方バルブ２４が設けられていない側）に設けられた導電性を有する配管である。第７アース部４７は、他のアース部４１〜４６と同様の構成を有しており、一端が導電部材であるＳＵＳ製分岐配管１００に接続され、他端がシャシーに接続されている。また、第７アース部４７にはスイッチが設けられている。このため、第７アース部４７は、スイッチがオンオフされることによりシャシーと電気接続されたり電気接続が切断されたりする構成となっている。
【００５３】
また、第４実施形態において絶縁カバー８０は、燃料電池スタック１０に加えて、ＳＵＳ製分岐配管１００、バイパス流路２３ｂ、イオンフィルタ２５、三方バルブ２４、及びポンプ２６を覆って絶縁している。
【００５４】
このような燃料電池システム４おいて、制御装置５０は、導電率センサ３０により検出された導電率に基づいて複数のアース部４１〜４７を制御し、適切な距離に位置する導電部材２１，２３〜２６，１００を接地する。さらに、制御装置５０は、ボンネットが開けられた場合、三方バルブ２４を制御してバイパス流路２３ｂに冷却水を流すように切り替える。これにより、冷却水はイオンフィルタ２５により徐々に導電率が下げられ、利用者に電流が流れないようにすることができる。
【００５５】
このようにして、第４実施形態に係る燃料電池システム４によれば、第３実施形態と同様に、利用者に電流が流れないようにしつつ、発電ロスを少なくすることができる。また、利用者に確実に電流が流れないようにすることができ、利用者に電流が流れしまうことを一層確実に防止することができる。
【００５６】
さらに、第４実施形態によれば、燃料電池スタック１０に加えて、ＳＵＳ製分岐配管１００、バイパス流路２３ｂ、イオンフィルタ２５、三方バルブ２４、及びポンプ２６を覆って絶縁しているため、一層利用者に電流が流れないようにすることができる。また、ボンネットが開いたことが検出された場合、バイパス流路２３ｂに冷却水を流すように切り替えるので、冷却水はイオンフィルタ２５により徐々に導電率が下げられ、一層利用者に電流が流れないようにすることができる。
【００５７】
次に、本発明の第５実施形態を説明する。第５実施形態に係る燃料電池システム５は、第３実施形態のものと同様であるが、構成及び処理内容が異なっている。以下、第３実施形態との相違点を説明する。
【００５８】
図６は、第５実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。図６に示すように、第５実施形態に係る燃料電池システム５は、絶縁カバー８０がラジエータ２１を除く他の導電部材２３〜２６をすべて覆って絶縁している。なお、第５実施形態において、冷却水循環経路２３は、燃料電池スタック１０の出入口付近のみが金属等により構成され、他の部分がゴム管などの絶縁部材により構成されている。
【００５９】
また、本実施形態において制御装置５０は、ボンネット開閉検出センサ９０によりボンネットが開いたことが検出された場合、第６アース部４６のスイッチをオンしてラジエータ２１を接地させる。すなわち、ボンネットが開いたことが検出された場合、導電部材２１，２３〜２６のうち最も遠い位置に設けられるラジエータ２１を接地するため、発電ロスを最も少なくすることができる。さらに、絶縁カバー８０がラジエータ２１を除く他の導電部材２３〜２６をすべて覆って絶縁しているため、利用者がラジエータ２１以外の導電部材２３〜２６に触れることができず、電流は利用者に流れない。また、利用者がラジエータ２１に触れたとしても接地されていることから電流は利用者に流れない。
【００６０】
このような燃料電池システム５おいて、制御装置５０は、導電率センサ３０により検出された導電率に基づいて複数のアース部４１〜４６を制御し、適切な距離に位置する導電部材２１，２３〜２６を接地する。さらに、制御装置５０は、ボンネットが開けられた場合、第６アース部４６のスイッチをオンしてラジエータ２１を接地する。これにより、発電ロスを少なくし、且つ、電流が利用者に流れないようにすることができる。
【００６１】
このようにして、第５実施形態に係る燃料電池システム５によれば、第３実施形態と同様に、利用者に電流が流れないようにしつつ、発電ロスを少なくすることができる。また、利用者に確実に電流が流れないようにすることができる。
【００６２】
さらに、第５実施形態によれば、絶縁カバー８０はラジエータ２１を除く他の導電部材２３〜２６をすべて覆って絶縁しているため、利用者が他の導電部材２３〜２６に触れて電流が流れてしまうことを確実に防止できる。また、ボンネットが開いたことが検出された場合、導電部材２１，２３〜２６のうち最も遠い位置に設けられるラジエータ２１を接地するため、利用者がラジエータ２１に触れても電流は利用者に流れず、しかも、発電ロスを最も少なくすることができる。従って、一層利用者に電流が流れないようにしつつ、発電ロスを少なくすることができる。
【００６３】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、各実施形態を組み合わせるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。
【図２】制御装置の制御内容を示す説明図である。
【図３】第２実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。
【図４】第３実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。
【図５】第４実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。
【図６】第５実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。
【符号の説明】
【００６５】
１〜５…燃料電池システム
１０…燃料電池スタック
２０…冷却液循環系
２１…ラジエータ（冷却手段）
２１，２３〜２６，１００…導電部材
２３…冷却水循環経路
２３ａ…冷却側流路
２３ｂ…バイパス流路
２４…三方バルブ（冷却液切替手段）
２５…イオンフィルタ
２６…ポンプ
３０…導電率センサ（導電率検出手段）
４１〜４７…複数のアース部（複数のアース手段）
５０…制御装置（切替制御手段）
６０…絶縁抵抗検出計（絶縁抵抗値測定手段）
８０…絶縁カバー（絶縁手段）
９０…ボンネット開閉検出センサ（ボンネット開閉検出手段）
【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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