(57)【要約】【課題】燃料電池システムにおいて、燃料電池システムの外部に冷却回路と高電圧回路とを結ぶ高電圧経路を形成させることなく、燃料電池を起動させること。【解決手段】燃料電池システムＦＣＳは、燃料電池１０と、電動機４２を駆動するための高電圧回路２１と、燃料電池１０と高電圧回路２１とを電気的に接続または遮断するためのリレー４１を備えている。制御装置５０は、燃料電池の起動要求を受けて、絶縁低下情報を取得し、特定された絶縁低下の発生領域が燃料電池および冷却回路を含む燃料電池領域ＳＥ１でない場合には、リレー４１を接続する前に導電率低減部１１３を用いて冷却液に対する導電率低減処理を実行し、導電率低減処理が完了した後に、リレー４１を接続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池システムであって、
燃料電池と、
電動機を駆動するための高電圧回路と、
前記燃料電池と前記高電圧回路との間に配置され、前記燃料電池と前記高電圧回路とを電気的に接続または遮断するためのリレーと、
前記燃料電池に配置され、前記燃料電池を冷却するための冷却液を含む冷却回路と、
前記冷却回路に配置され、前記冷却回路の導電率を低減するための導電率低減部と、
前記燃料電池システムにおける絶縁低下の発生領域を特定する絶縁低下情報を記憶する記憶部と、
前記燃料電池の起動要求を受けて、前記絶縁低下情報を取得し、前記特定された絶縁低下の発生領域が前記燃料電池および前記冷却回路を含む燃料電池領域でない場合には、前記リレーを接続する前に前記導電率低減部を用いて前記冷却液に対する導電率低減処理を実行し、前記導電率低減処理が完了した後に、前記リレーを接続する制御装置と、
を備え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において、
前記制御装置は、前記特定された絶縁低下の発生領域が前記燃料電池領域でなく、前記燃料電池システムの停止期間が予め定められた期間よりも短い場合には、前記導電率低減処理を実行することなく前記リレーを接続し、前記燃料電池システムの停止期間が前記予め定められた期間以上である場合に、前記導電率低減処理を実行し、前記導電率低減処理の完了後に前記リレーを接続する、燃料電池システム。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、
前記制御装置は、前記特定された絶縁低下の発生領域が前記燃料電池領域である場合には、前記導電率低減処理を実行することなく前記リレーを接続する、燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１または２に記載の燃料電池システムはさらに、
前記高電圧回路と接続されている二次電池を備え、
前記制御装置は、前記導電率低減処理を実行する場合、前記導電率低減処理の完了前に、前記二次電池によって前記電動機を駆動し、前記導電率低減処理の完了後に、前記リレーを接続して、前記燃料電池によって前記電動機を駆動する、燃料電池システム。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料電池システムにおいて、
前記冷却回路は前記冷却液を循環させる冷却液ポンプを備え、
前記制御装置は、前記二次電池の電力を用いて前記冷却液ポンプを駆動して前記冷却液を前記導電率低減部へ流動させることにより前記導電率低減処理を実行する、燃料電池システム。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の燃料電池システムにおいて、
前記絶縁低下情報はさらに絶縁低下の発生の有無に関する情報を含み、
前記制御装置は、前記絶縁低下情報が絶縁低下の発生を示す場合に、前記絶縁低下の発生領域に応じた前記導電率低減処理を実行し、前記絶縁低下情報が絶縁低下の発生を示さない場合には、前記導電率低減処理を実行することなく前記リレーを接続する、燃料電池システム。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の燃料電池システムはさらに、
前記燃料電池システムにおける絶縁低下を検出するための絶縁検出装置を備え、
前記制御装置は、検出された絶縁低下の発生領域が前記燃料電池領域であるか、前記燃料電池領域以外の他の領域であるかを特定し、前記絶縁低下情報を生成し、前記記憶部に記憶させる、燃料電池システム。
【請求項８】
請求項７に記載の燃料電池システムにおいて、
前記制御装置による、前記絶縁低下の発生領域の特定、前記絶縁低下情報の生成、および前記記憶部への記憶は、前記燃料電池システムが停止される際に実行される、燃料電池システム。
【請求項９】
車両であって、
請求項１から８のいずれか一項に記載の燃料電池システムを備え、
前記高電圧回路、前記燃料電池および前記冷却回路は前記車両によって支持され、
前記絶縁低下は、前記車両の車体と前記燃料電池システムとの間における絶縁低下である、車両。
【請求項１０】
燃料電池を有する燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池の起動要求を受信し、
前記燃料電池システムにおける絶縁低下の発生領域を特定する絶縁低下情報を取得し、
前記特定された絶縁低下の発生領域が前記燃料電池および冷却液が循環する冷却回路を含む燃料電池領域でない場合には、電動機を駆動するための高電圧回路と前記燃料電池との間に配置されているリレーを接続する前に前記冷却液に対する導電率低減処理を実行し、前記導電率低減処理が完了した後に、前記リレーを接続することを含む起動処理を実行する、燃料電池システムの制御方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記起動処理は、前記燃料電池システムの停止期間が予め定められた期間よりも短い場合には、前記導電率低減処理を実行することなく前記リレーを接続し、前記燃料電池システムの停止期間が前記予め定められた期間以上である場合に、前記導電率低減処理を実行し、前記導電率低減処理の完了後に前記リレーを接続することによって実行される、燃料電池システムの制御方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記起動処理は、前記特定された絶縁低下の発生領域が前記燃料電池である場合には、前記導電率低減処理を実行することなく前記リレーを接続する、ことを含む、燃料電池システムの制御方法。
【請求項１３】
請求項１０または１１に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記起動処理はさらに、前記導電率低減処理を実行する場合、前記導電率低減処理の完了前に、前記高電圧回路と接続されている二次電池によって前記電動機を駆動し、前記導電率低減処理の完了後に、前記リレーを接続して、前記燃料電池によって前記電動機を駆動する、ことを含む、燃料電池システムの制御方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記導電率低減処理は、前記二次電池の電力を用いて冷却液ポンプを駆動して前記冷却液を前記導電率低減部へ流動させることにより実行される、燃料電池システムの制御方法。
【請求項１５】
請求項１０から１４のいずれか一項に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記絶縁低下情報はさらに絶縁低下の発生の有無に関する情報を含み、
前記起動処理は、前記絶縁低下情報が絶縁低下の発生を示す場合に、前記絶縁低下の発生領域に応じた前記導電率低減処理を実行し、前記絶縁低下情報が絶縁低下の発生を示さない場合には、前記導電率低減処理を実行することなく前記リレーを接続する、ことを含む、燃料電池システムの制御方法。
【請求項１６】
請求項１０から１５のいずれか一項に記載の燃料電池システムの制御方法はさらに、
絶縁検出装置によって検出された絶縁低下の発生領域が燃料電池領域であるか、燃料電池領域以外の他の領域であるかを特定し、前記絶縁低下情報を生成し、記憶部に記憶させることを備える、燃料電池システムの制御方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記絶縁低下の発生領域の特定、前記絶縁低下情報の生成、および前記記憶部への記憶は、前記燃料電池システムが停止される際に実行される、燃料電池システムの制御方法。
【請求項１８】
請求項１０から１７のいずれか一項に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記絶縁低下は、車両の車体と前記燃料電池システムとの間における絶縁低下である、燃料電池システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は燃料電池システム、燃料電池システムの制御方法および燃料電池搭載車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムにおいて、燃料電池および電動機を駆動する高電圧回路を含む高圧電気系統は、燃料電池システムと接する周囲の構成、あるいは、高圧電気系統を支持する支持体から絶縁されている。燃料電池を冷却する冷却回路は、電流回路ではないため一般的に支持体に対する絶縁は考慮されていない。したがって、冷却液の導電性が増大すると、冷却回路を介して燃料電池システムの絶縁低下がもたらされる可能性が有る。例えば、燃料電池システムの停止時に、燃料電池を冷却する冷却回路を構成する金属部品から冷却液中に金属イオンが溶出することによって冷却液の導電率が増大することが知られている。この問題に対して、燃料電池の稼働時に冷却液中の金属イオンを除去して冷却液の導電性を低下させる技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３１７２７６号公報
【０００４】
しかしながら、従来の技術においては、冷却回路以外の経路を介する絶縁低下、例えば、高電圧回路を介する絶縁低下を考慮することなく燃料電池の起動後に冷却液の導電性低下処理が実行されていた。冷却回路以外の経路で絶縁低下が生じている場合には、燃料電池システムの外部に冷却回路と高電圧回路とを電気的に結ぶ電流経路が形成される可能性があるため、燃料電池の起動により外部の電流経路に高電圧が印加され得るという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、燃料電池システムにおいて、燃料電池システムの外部に冷却回路と高電圧回路とを結ぶ高電圧経路を形成させることなく、燃料電池を起動させることが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の態様として実現することが可能である。
【０００７】
第１の態様は、燃料電池システムを提供する。第１の態様に係る燃料電池システムは、燃料電池と、電動機を駆動するための高電圧回路と、前記燃料電池と前記高電圧回路との間に配置され、前記燃料電池と前記高電圧回路とを電気的に接続または遮断するためのリレーと、前記燃料電池に配置され、前記燃料電池を冷却するための冷却回路と、前記冷却回路に配置され、前記冷却回路の導電率を低減するための導電率低減部と、前記燃料電池システムにおける絶縁低下の発生領域を特定する絶縁低下情報を記憶する記憶部と、前記燃料電池の起動要求を受けて、前記絶縁低下情報を取得し、前記特定された絶縁低下の発生領域が前記燃料電池および前記冷却回路を含む燃料電池領域でない場合には、前記リレーを接続する前に前記導電率低減部を用いて前記冷却液に対する導電率低減処理を実行し、前記導電率低減処理が完了した後に、前記リレーを接続する制御装置と、を備える。
【０００８】
第１の態様に係る燃料電池システムによれば、燃料電池の起動要求を受けて、特定された絶縁低下の発生領域が燃料電池および冷却回路を含む燃料電池領域でない場合には、リレーを接続する前に導電率低減部を用いて冷却液に対する導電率低減処理を実行し、導電率低減処理が完了した後に、リレーを接続するので、燃料電池システムの外部に冷却回路と高電圧回路とを結ぶ高電圧経路を形成させることなく、燃料電池を起動させることができる。
【０００９】
第１の態様に係る燃料電池システムにおいて、前記制御装置は、前記特定された絶縁低下の発生領域が前記燃料電池領域でなく、前記燃料電池システムの停止期間が予め定められた期間よりも短い場合には、前記導電率低減処理を実行することなく前記リレーを接続し、前記燃料電池システムの停止期間が前記予め定められた期間以上である場合に、前記導電率低減処理を実行し、前記導電率低減処理の完了後に前記リレーを接続しても良い。この場合には、特定された絶縁低下の発生領域が燃料電池領域ではない場合であっても、冷却液の導電率を考慮して導電率低減処理の実行の有無を決定するので、燃料電池の迅速な起動と燃料電池システムの外部に高電圧経路を形成させないことの双方を実現させることができる。
【００１０】
第１の態様に係る燃料電池システムにおいて、前記制御装置は、前記特定された絶縁低下の発生領域が前記燃料電池領域である場合には、前記導電率低減処理を実行することなく前記リレーを接続しても良い。この場合には、燃料電池システムの外部に高電圧経路を形成させることなく、燃料電池を迅速に起動させることができる。
【００１１】
第１の態様に係る燃料電池システムはさらに、前記高電圧回路と接続されている二次電池を備え、前記制御装置は、前記導電率低減処理を実行する場合、前記導電率低減処理の完了前に、前記二次電池によって前記電動機を駆動し、前記導電率低減処理の完了後に、前記リレーを接続して、前記燃料電池によって前記電動機を駆動しても良い。この場合には、導電率低減処理の実行中であっても電動機を駆動できると共に、燃料電池システムの外部における高電圧経路の形成を防止することができる。
【００１２】
第１の態様に係る燃料電池システムにおいて、前記冷却回路は前記冷却液を循環させる冷却液ポンプを備え、前記制御装置は、前記二次電池の電力を用いて前記冷却液ポンプを駆動して前記冷却液を前記導電率低減部へ流動させることにより前記導電率低減処理を実行しても良い。この場合には、燃料電池を起動させることなく冷却液の導電率低減処理を実行することができる。
【００１３】
第１の態様に係る燃料電池システムにおいて、前記絶縁低下情報はさらに絶縁低下の発生の有無に関する情報を含み、前記制御装置は、前記絶縁低下情報が絶縁低下の発生を示す場合に、前記絶縁低下の発生領域に応じた前記導電率低減処理を実行し、前記絶縁低下情報が絶縁低下の発生を示さない場合には、前記導電率低減処理を実行することなく前記リレーを接続しても良い。この場合には、絶縁低下の発生の有無を含めて燃料電池システムの起動処理を実行することができる。
【００１４】
第１の態様に係る燃料電池システムはさらに、前記燃料電池システムにおける絶縁低下を検出するための絶縁検出装置を備え、前記制御装置は、検出された絶縁低下の発生領域が前記燃料電池領域であるか、前記燃料電池領域以外の他の領域であるかを特定し、前記絶縁低下情報を生成し、前記記憶部に記憶させても良い。この場合には、次回の燃料電池システムの起動時に燃料電池システムの外部に高電圧経路を形成させることなく、燃料電池を起動させるための情報を生成することができる。
【００１５】
第１の態様に係る燃料電池システムにおいて、前記制御装置による、前記絶縁低下の発生領域の特定、前記絶縁低下情報の生成、および前記記憶部への記憶は、前記燃料電池システムが停止される際に実行されても良い。この場合には、次回の燃料電池システムの起動時に燃料電池システムの外部に高電圧経路を形成させることなく、燃料電池を起動させるための情報を生成することができる。
【００１６】
第２の態様は、車両を提供する。第２の態様に係る車両は、第１の態様に係る燃料電池システムを備え、前前記高電圧回路、前記燃料電池および前記冷却回路は前記車両によって支持され、前記絶縁低下は、前記車両の車体と前記燃料電池システムとの間における絶縁低下である。第２の態様に係る車両によれば、車両の車体に冷却回路と高電圧回路とを結ぶ高電圧経路を形成させることなく、燃料電池を起動させることができる。
【００１７】
第３の態様は、燃料電池を有する燃料電池システムの制御方法を提供する。第３の態様に係る制御方法は、前記燃料電池の起動要求を受信し、前記燃料電池システムにおける絶縁低下の発生領域を特定する絶縁低下情報を取得し、前記特定された絶縁低下の発生領域が前記燃料電池および冷却液が循環するを含む燃料電池領域でない場合には、前記電動機を駆動するための高電圧回路と前記燃料電池との間に配置されているリレーを接続する前に前記冷却液に対する導電率低減処理を実行し、前記導電率低減処理が完了した後に、前記リレーを接続することを含む起動処理を実行することを備える。
【００１８】
第３の態様に係る燃料電池システムの制御方法によれば、第１の態様に係る燃料電池システムと同様の作用効果を得ることができる。また、第３の実施形態に係る燃料電池システムの制御方法は、第１の態様に係る燃料電池システムと同様にして種々の態様にて実現可能である。さらに、第３の態様に係る燃料電池システムの制御方法は、コンピュータプログラム、コンピュータプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体としても実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】各実施形態に共通して適用可能な燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。
【図２】各実施形態に共通して適用可能な制御装置を示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態に係る燃料電池システムにおける絶縁低下の発生領域を説明するための説明図である。
【図４】第１の実施形態に係る燃料電池システムにおいて実行される絶縁低下検出処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】第１の実施形態に係る燃料電池システムの起動時に実行されるシステム起動処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】第２の実施形態に係る燃料電池システムの起動時に実行されるシステム起動処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】第３の実施形態に係る燃料電池システムの起動時に実行されるシステム起動処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本開示に係る燃料電池システム、燃料電池システムの制御方法および燃料電池システム搭載車両について以下説明する。
【００２１】
第１の実施形態：
図１は各実施形態に共通して適用可能な燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。図２は各実施形態に共通して適用可能な制御装置を示すブロック図である。
【００２２】
第１の実施形態に係る燃料電池システムＦＣＳは、燃料電池１０、燃料電池用高電圧装置１２、二次電池２０、動力制御装置２１、補機制御装置２２、システムスイッチ３０、走行用電動機４２、高圧補機４３および制御装置５０を備えている。燃料電池システムＦＣＳは、燃料電池１０および燃料電池用高電圧装置１２を含む燃料電池領域ＳＥ１、二次電池２０、動力制御装置２１、補機制御装置２２、走行用電動機４２および高圧補機４３を含む燃料電池外領域ＳＥ２を含んでいる。燃料電池領域ＳＥ１と燃料電池外領域ＳＥ２とはリレー４１を介して電気的に接続されている。動力制御装置２１および補機制御装置２２は、高電圧回路であり、少なくとも、動力制御装置２１が備えられていれば良い。なお、以下では燃料電池システムＦＣＳが車両に搭載されている例を取って説明する。
【００２３】
燃料電池システムＦＣＳは、車両搭載時、車体ＢＤから絶縁されている。したがって、燃料電池システムＦＣＳと車体ＢＤとの間には、仮想的に絶縁抵抗ＩＲ１が配置されているとみなすことができる。また、燃料電池システムＦＣＳを構成する高電圧回路、例えば、動力制御装置２１、補機制御装置２２もまた、車体ＢＤから絶縁され、あるいは、従来の電気回路を構成する低電圧回路と絶縁されている。したがって、高電圧回路と車体ＢＤおよび従来の電気回路を構成する低電圧回路との間には、仮想的に絶縁抵抗ＩＲ２が配置されているとみなすことができる。なお、燃料電池システムＦＣＳは車体ＢＤに接地されていると言うこともできる。なお、以下では高電圧回路から絶縁されるべき領域を包括して車体ＢＤと記す。
【００２４】
燃料電池１０は、例えば、酸化ガスとしての空気と燃料ガスとしての水素との電気化学反応によって発電可能な固体高分子形の燃料電池である。本明細書において、酸化ガスおよび燃料ガスを総称して、反応ガスとも呼ぶ。燃料電池１０には、燃料電池１０を冷却するための冷却回路１１が備えられている。
【００２５】
冷却回路１１は、冷却管１１１、熱交換器１１２、イオン交換器１１３、切替バルブ１１４および冷却液ポンプ４０を備えている。イオン交換器１１３は、内部にイオン除去フィルタとして機能するイオン交換樹脂を有する導電率低減部であり、通過する冷却液中の導電性イオンを除去して、冷却液の導電率を低減させる。
【００２６】
冷却液ポンプ４０は、制御装置５０によって制御され、冷却管１１１内の冷却液を循環させるポンプであり、高圧補機に含まれる。冷却液ポンプ４０は、燃料電池１０において熱を奪った冷却液を熱交換器１１２、すなわち、ラジエター、またはイオン交換器１１３に送出し、熱交換器１１２において冷却された冷却液またはイオン交換器１１３において導電性イオン除去処理された冷却液を燃料電池１０に再導入する。切替バルブ１１４は、制御装置５０によって制御され、冷却液の送出先を熱交換器１１２およびイオン交換器１１３のいずれかに切り替えるための三方弁である。切替バルブ１１４は、冷却液の導電率低減処理が実行される場合には、冷却液の送出先をイオン交換器１１３に切り替え、導電率低減処理が実行されない場合、すなわち、通常運転時には、冷却液の送出先を熱交換器１１２に切り替える。
【００２７】
冷却回路１１は、例えば、搭載フレームを介して導電性の締結具、例えば、金属製のボルト、ナットによって車体ＢＤに固定されている。冷却液としては、一般的に、純水または低導電率の冷却液が用いられており、冷却回路１１は、実質的には、車体ＢＤから電気的に絶縁されている。すなわち、冷却回路１１と車体ＢＤとの間には絶縁抵抗ＩＲ１が存在する。しかしながら、車両の駐車によって燃料電池システムＦＣＳがシステム停止されると、一般的に金属製材料から形成されている冷却管１１１、熱交換器１１２から金属イオンが冷却液中に溶出し、冷却液の導電率が上昇することが知られている。冷却液の導電率の上昇は、冷却回路１１と車体ＢＤとの間における絶縁性を低下、すなわち、絶縁抵抗ＩＲ１を低下させる。そこで、必要に応じて、イオン交換器１１３を用いた冷却液の導電率低減処理が実行される。
【００２８】
燃料電池用高電圧装置１２は、燃料電池１０の出力電圧を走行用電動機４２の駆動に要する所定電圧まで昇圧するための高電圧回路であり、内部に昇圧コンバータを備えている。燃料電池用高電圧装置１２において昇圧された直流電力は動力制御装置２１に供給され、交流電力に変換されて走行用電動機４２に供給される
【００２９】
リレー４１は、制御装置５０によって制御され、燃料電池１０を燃料電池システムＦＣＳの他の電気回路から機械的に遮断するためのリレーであり内部に第１リレー４１ａおよび第２リレー４１ｂを有している。リレー４１が接続されることによって走行用電動機４２は燃料電池１０が発電する電力によって駆動可能となる。具体的には、第１リレー４１ａおよび第２リレー４１ｂは、制御装置５０からの制御信号によって電気的な遮断を実行するオフ位置、電気的な連通を実行するオン位置に切り替えられる。リレー４１がオンされる場合には、第１リレー４１ａが先にオンされ、続いて、第２リレー４１ｂがオンされる。第２リレー４１ｂには、リレーオン時における突入電流を防止、低減するためのプリチャージ抵抗が設けられている。
【００３０】
二次電池２０は、補機制御装置２２を介して動力制御装置２１に接続されている。二次電池２０には、絶縁検出装置４５が接続されている。二次電池２０には、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、キャパシタが用いられ得る。
【００３１】
動力制御装置２１は、主に、三相交流モータである走行用電動機４２の動作を制御するための制御装置であり、走行用電動機４２を力行動作または回生動作させる。動力制御装置２１は、例えば、制御ユニットおよび、制御ユニットにより制御されるモータ用のインバータおよび二次電池用の昇圧・降圧コンバータ、走行用電動機４２との電気的接続を機械的に遮断するための遮断ゲートを備えている。動力制御装置２１は、二次電池２０の出力電圧を走行用電動機４２の駆動電圧まで昇圧する。動力制御装置２１は、力行時には燃料電池用高電圧装置１２により昇圧された燃料電池１０からの直流電力または昇圧・降圧コンバータにより昇圧した二次電池２０からの直流電力を交流電力に変換して走行用電動機４２に対して供給する。動力制御装置２１は、回生時には昇圧・降圧コンバータにより走行用電動機４２から出力される交流電力を直流電力に変換し、降圧して二次電池２０に対して供給する。回生時の交流電力は、燃料電池１０の補機である高圧補機４３の駆動に用いられても良い。
【００３２】
補機制御装置２２は、燃料電池用高電圧装置１２を介して燃料電池１０からの電力の供給、あるいは、二次電池２０からの電力の供給を受ける。補機制御装置２２にはインバータが備えられており、燃料電池１０または二次電池２０から供給された直流電力はインバータによって交流電力に変換され、高圧補機４３を駆動する交流モータが制御される。補機制御装置２２にはさらに、高圧補機４３との電気的接続を機械的に遮断するための遮断ゲートが備えられている。なお、図１においては、図示および説明の簡略化のため１つの補機制御装置２２に対して、冷却液ポンプ４０および高圧補機４３が接続されているが、補機制御装置２２は各高圧補機４３に対して配置されている。
【００３３】
走行用電動機４２は、車両を駆動するための三相交流モータであり、アクセルペダル等の入力部から入力される運転者の要求に応じた制御信号を制御装置５０から受信した動力制御装置２１によってその出力が制御される。走行用電動機４２には、他の交流モータまたは直流モータが用いられても良い。
【００３４】
高圧補機４３は、概ね１００Ｖ以上の高電圧にて稼働するモータにより駆動される補機であり、例えば、燃料電池１０に空気を送出するエアコンプレッサ、アノードガス供給系において水素ガスを循環させるための水素ポンプが含まれる。なお、冷却回路１１において冷却液を循環させる冷却液ポンプ４０も高圧補機に含まれる。一方、低圧補機は、通常、１２〜４８Ｖの低電圧にて駆動される補機を意味する。
【００３５】
絶縁検出装置４５は、燃料電池システムＦＣＳにおける絶縁抵抗を検出するための装置であり、具体的には、既述の絶縁抵抗ＩＲ１、ＩＲ２の低下を検出する。絶縁検出装置４５は、例えば、予め定められた周波数の交流電圧を燃料電池システムＦＣＳの高電圧電気系統に印加し、高圧電気系統の絶縁低下に応じて低下する電圧値を生成して検出信号として制御装置５０に出力する。なお、高圧電気系統とは、燃料電池領域ＳＥ１および燃料電池外領域ＳＥ２によって規定される、燃料電池システムＦＣＳにおいて高電圧の電力が供給される電気系統を意味する。
【００３６】
システムスイッチ３０は、燃料電池システムＦＣＳを起動または停止させるためのスイッチであり、内燃機関車両におけるイグニッションスイッチに相当する。なお、システムスイッチ３０による入力には、エアコン、ナビゲーション装置、オーディオ装置といった電装品の作動を許容するアクセサリポジション、走行用電動機４２による車両の走行を許容するオンポジションが含まれていても良い。これらポジションの切替は、例えば、ブレーキペダルの踏み込みを伴うシステムスイッチ３０の操作の場合にオンポジション、あるいは、システムスイッチ３０の長押しの場合にオンポジションといったように切り替えられる。
【００３７】
制御装置５０について説明する。制御装置５０は、中央処理装置（ＣＰＵ）５００、メモリ５０１、入出力インタフェース５０２、カウンタ５０３および内部バス５０４を備えている。制御装置５０は図示しない低電圧二次電池から電力供給を受けて作動する。ＣＰＵ５００、メモリ５０１、入出力インタフェース５０２およびカウンタ５０３は内部バス５０４を介して双方向通信可能に接続されている。メモリ５０１は、燃料電池システムＦＣＳの絶縁低下を検出するための絶縁低下検出プログラムＰ１、および燃料電池システムＦＣＳを起動する際に実行されるシステム起動プログラムＰ２、Ｐ２ａ、Ｐ２ｂを不揮発的且つ読み出し専用に格納する記憶部としてのメモリ、例えばＲＯＭと、ＣＰＵ５００による読み書きが可能なメモリ、例えばＲＡＭとを含んでいる。メモリ５０１にはさらに、絶縁低下検出プログラムＰ１の実行により燃料電池システムＦＣＳにおける絶縁低下が検出された際に記憶される絶縁低下の発生領域を特定する絶縁低下情報が格納されている。なお、絶縁低下情報には、絶縁低下の発生領域のみならず、絶縁低下の検出の有無に関する情報が含まれていても良い。
【００３８】
ＣＰＵ５００はメモリ５０１に格納されている絶縁低下検出プログラムＰ１を読み書き可能なメモリに展開して実行することによって絶縁低下検出部として機能し、システム起動プログラムＰ２を実行することによってシステム起動部として機能する。なお、第１の実施形態においては、メモリ５０１には少なくともシステム起動プログラムＰ２が格納されていれば良く、他のプログラムの格納は任意である。また、ＣＰＵ５００は、単一で複数の実行命令を処理可能なマルチスレッドタイプのＣＰＵであってもよく、あるいは、各プログラムＰ１およびＰ２を実行するために専用に用意されている複数のＣＰＵであっても良い。複数のＣＰＵによって実現される場合には、各ＣＰＵと各プログラムを格納するメモリとによって個別の制御装置が構成され、各制御装置間においては相互通信によって協調処理が実行される。
【００３９】
入出力インタフェース５０２には、検出信号線を介して、システムスイッチ３０、および絶縁検出装置４５が接続されている。入出力インタフェース５０２には、制御号線を介して、遮断ゲートを含む動力制御装置２１および補機制御装置２２、冷却液ポンプ４０、切替バルブ１１４が接続されている。
【００４０】
カウンタ５０３は、所定の時間間隔でクロック信号を送信する発振回路であっても良く、あるいは、所定数のクロック信号をカウントすると検出信号を出力する回路であっても良い。前者の場合には、ＣＰＵ５００によってクロック信号数がカウントされ、後者の場合には、ＣＰＵ５００はカウンタ５０３からの検出信号の入力により所定期間の経過を示す情報を取得する。
【００４１】
第１の実施形態に係る燃料電池システムＦＣＳにおいて実行される絶縁低下検出処理について説明する。図３は第１の実施形態に係る燃料電池システムにおける絶縁低下の発生領域を説明するための説明図である。図４は第１の実施形態に係る燃料電池システムにおいて実行される絶縁低下検出処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。
【００４２】
燃料電池システムＦＣＳを搭載した燃料電池車両ＦＣＶにおいて、燃料電池システムＦＣＳは、一般的に、車体ＢＤおよび低電圧回路ＶＡ１から絶縁されている。具体的には、燃料電池１０の冷却回路１１は金属製の熱交換器１１２および配管を有し、熱交換器１１２は金属製のフレームを介して車体ＢＤに固定されている。冷却管１１１内は導電率の低い冷却液が流動しており、冷却液の導電率が低く維持されている限りは、冷却回路１１と車体ＢＤとの間には絶縁抵抗ＩＲ１が存在する。一方、冷却液中に金属イオンが溶出すると、冷却液の導電率は上昇し、車体ＢＤと冷却回路１１、すなわち、燃料電池１０との間における絶縁抵抗ＩＲ１は低下する。なお、冷却回路１１は、電気的に車体ＢＤに対して接地されている。
【００４３】
高電圧回路、例えば、動力制御装置２１と、車体ＢＤとは絶縁されており、高電圧回路と車体ＢＤとの間には絶縁抵抗ＩＲ２が存在する。高電圧回路は、低電圧回路ＶＡ１を介して車体ＢＤと接続されていることもあり、この場合、高電圧回路と低電圧回路ＶＡ１とは絶縁されており動力制御装置２１と低電圧回路ＶＡ１との間には絶縁抵抗ＩＲ２が存在する。すなわち、高電圧回路は車体ＢＤに対して接地されている。例えば、高電圧回路と低電圧回路ＶＡ１との間の絶縁部材の劣化により、高電圧回路と接続されているハーネス被覆の損傷により、絶縁抵抗ＩＲ２が低下することがある。
【００４４】
絶縁低下検出処理は、燃料電池システムＦＣＳの稼働中に所定時間間隔でＣＰＵ５００が絶縁低下検出プログラムＰ１を実行することによって実現される。ＣＰＵ５００は、絶縁検出装置４５によって燃料電池システムＦＣＳの絶縁低下の発生が検出されたか否かを判定する（ステップＳ１００）。既述のように、絶縁検出装置４５は、燃料電池システムＦＣＳに絶縁低下が生じていない場合には、高い電圧値を検出信号としてＣＰＵ５００に出力し、燃料電池システムＦＣＳに絶縁低下が生じている場合には、絶縁低下が生じていない場合よりも低い電圧値を検出信号としてＣＰＵ５００に出力する。ＣＰＵ５００は、検出信号として高い電圧値が入力された場合には、燃料電池システムＦＣＳに絶縁低下は発生していないと判定し（ステップＳ１００：Ｎｏ）、本処理ルーチンを終了する。
【００４５】
ＣＰＵ５００は、検出信号として低い電圧値が入力された場合には、燃料電池システムＦＣＳに絶縁低下は発生していると判定し（ステップＳ１００：Ｙｅｓ）、絶縁低下の発生している領域を特定して（ステップＳ１０２）、本処理ルーチンを終了する。絶縁低下が発生している領域の特定は、システムスイッチ３０がオフされた際に、燃料電池システムＦＣＳが稼働停止する前にＣＰＵ５００によって実行される。
【００４６】
ＣＰＵ５００は、動力制御装置２１および補機制御装置２２の遮断ゲート、リレー４１を順次遮断する。ＣＰＵ５００は、補機制御装置２２の遮断ゲートを遮断した後、絶縁検出装置４５によって出力される検出信号が高い電圧値を示す場合には、補機制御装置２２または高圧補機４３と車体ＢＤとの間において絶縁低下が発生していると特定する。ＣＰＵ５００は、補機制御装置２２の遮断ゲートを遮断した後、絶縁検出装置４５によって出力される検出信号が依然として低い電圧値を示す場合には、動力制御装置２１の遮断ゲートを遮断する。ＣＰＵ５００は、絶縁検出装置４５によって出力される検出信号が高い電圧値を示す場合には、動力制御装置２１または走行用電動機４２と車体ＢＤとの間において絶縁低下が発生していると特定する。ＣＰＵ５００は、動力制御装置２１の遮断ゲートを遮断した後、絶縁検出装置４５によって出力される検出信号が依然として低い電圧値を示す場合には、リレー４１を遮断する。ＣＰＵ５００は、絶縁検出装置４５によって出力される検出信号が高い電圧値を示す場合には、燃料電池１０、冷却回路１１または燃料電池用高電圧装置１２と車体ＢＤとの間において絶縁低下が発生していると特定する。
【００４７】
ＣＰＵ５００は、絶縁低下の情報と絶縁低下領域の情報を絶縁低下情報としてメモリ５０１に格納して、燃料電池システムＦＣＳを終了する。本実施形態においては、絶縁低下領域の情報は、少なくとも、燃料電池１０および燃料電池用高電圧装置１２を含む燃料電池領域ＳＥ１、二次電池２０、動力制御装置２１、補機制御装置２２、走行用電動機４２および高圧補機４３を含む燃料電池外領域ＳＥ２のいずれかを特定する情報であれば良い。
【００４８】
メモリ５０１に格納された絶縁低下情報は、次回の燃料電池システムＦＣＳの起動時に用いられる。図５は第１の実施形態に係る燃料電池システムの起動時に実行されるシステム起動処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。第１の実施形態におけるシステム起動処理は、前回の燃料電池システムＦＣＳの稼働中に絶縁低下が検出されたことを示す場合に、システムスイッチ３０のオン入力、すなわち、起動要求を受けて、ＣＰＵ５００が、システム起動プログラムＰ２を実行することにより実現される。なお、リレー４１は燃料電池システムＦＣＳのシステム終了時に遮断状態、すなわち非接続状態とされている。
【００４９】
ＣＰＵ５００は、メモリ５０１に格納されている絶縁低下情報を取得し、特定された絶縁低下領域を取得する（ステップＳ２００）。第１の実施形態においては、特定される絶縁低下領域は、燃料電池領域ＳＥ１または燃料電池外領域ＳＥ２である。
【００５０】
ＣＰＵ５００は、特定された絶縁低下領域が燃料電池領域ＳＥ１であるか否かを判定し（ステップＳ２０２）、特定された絶縁低下領域が燃料電池領域ＳＥ１である場合には（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ２１２に移行してリレー４１を接続し、本処理ルーチンを終了する。したがって、ＣＰＵ５００は、運転者からの要求出力に応じた制御信号を動力制御装置２１に対して送信し、燃料電池１０を電源として走行用電動機４２を駆動して車両ＦＣＶを走行させることができる。特定された絶縁低下領域が燃料電池領域ＳＥ１である場合には、燃料電池システムＦＣＳにおける絶縁低下箇所は１カ所であり、燃料電池システムＦＣＳの外部において、車体ＢＤを介して、燃料電池領域ＳＥ１と燃料電池外領域ＳＥ２とは電気的に接続されておらず、リレー４１を接続しても燃料電池システムＦＣＳの外部における電流経路、すなわち、燃料電池領域ＳＥ１および燃料電池外領域ＳＥ２を電気的に接続する外部電流経路は形成されない。なお、燃料電池システムＦＣＳの外部とは、燃料電池システムＦＣＳの高圧電気系統と絶縁されている外部構成、例えば、車体ＢＤ、低電圧回路を意味し、外部電流経路は、燃料電池システムＦＣＳの外部構成に形成される燃料電池領域ＳＥ１および燃料電池外領域ＳＥ２を電気的に接続する経路である。したがって、燃料電池１０を起動し、燃料電池１０を電源とする走行用電動機４２の駆動を許容しても、高圧電気系統外、例えば、車体ＢＤに対する燃料電池１０からの電流漏れは生じない。また、燃料電池１０の起動とは、燃料電池１０が負荷に接続されることによって発電可能な状態を意味し、燃料電池１０に対する反応ガスの供給の開始が少なくとも含まれる。加えて、冷却液の導電率の低下に起因する絶縁低下を解消するために、燃料電池１０の作動中に導電率低減処理を実行することによって絶縁低下を回復させることができる。したがって、絶縁低下領域が燃料電池領域ＳＥ１である場合には、リレー４１の接続タイミングと他の処理との調整を図ることなく、走行用電動機４２の駆動が要求されるタイミングにて、燃料電池１０と動力制御装置２１とを接続するためにリレー４１が接続される。
【００５１】
ＣＰＵ５００は、特定された絶縁低下領域が燃料電池領域ＳＥ１でない場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、リレー４１を接続する前に導電率低減処理を実行する（ステップＳ２０８）。
【００５２】
導電率低減処理において、ＣＰＵ５００は、冷却液ポンプ４０を駆動する補機制御装置２２に対して制御信号を送信し、切替バルブ１１４に対して、冷却液の送出先をイオン交換器１１３に切り替える制御信号を送信する。冷却液ポンプ４０は二次電池２０の電力を用いて駆動される。この結果、冷却液中に溶出した金属イオンはイオン交換器１１３によって除去される。ＣＰＵ５００は、導電率低減処理が完了するまでイオン交換器１１３を介する冷却液流路を保持し（ステップＳ２１０：Ｎｏ）、導電率低減処理が完了すると（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、切替バルブ１１４に対して、冷却液の送出先を熱交換器１１２に切り替える制御信号を送信する。導電率低減処理の完了は、予め実験的に決定された導電率低減処理時間の経過、例えば、数分の経過を待機することによって判断されても良く、あるいは、冷却回路１１に対して、例えば、イオン交換器１１３に対して導電率検出センサを配置して、検出される導電率が導電率基準値まで低下した際に判断されても良い。冷却液ポンプ４０は二次電池２０の電力を用いて駆動されるので、燃料電池１０を起動させることなく冷却液の導電率低減処理を実行することができる。また、リレー４１は遮断状態にあるので、燃料電池領域ＳＥ１と燃料電池外領域ＳＥ２とは電気的に連通されておらず、二次電池２０の電力が外部電流経路に印加されることはない。
【００５３】
ＣＰＵ５００は、導電率低減処理が完了すると、リレー４１を接続して（ステップ２１２）、燃料電池１０を起動し、燃料電池１０を用いた走行用電動機４２の駆動を許容し、本処理ルーチンを終了する。以降、ＣＰＵ５００は、運転者からの要求出力に応じた制御信号を動力制御装置２１に対して送信し、走行用電動機４２を駆動して、車両ＦＣＶを走行させることができる。
【００５４】
以上説明した第１の実施形態に係る燃料電池システムＦＣＳによれば、燃料電池システムＦＣＳの絶縁低下が燃料電池外領域ＳＥ２において発生している場合には、冷却液の導電率低減処理を完了した後に、リレー４１を接続する構成を備えている。したがって、冷却液の導電率の低下により車体ＢＤと燃料電池領域ＳＥ１との間の絶縁が低下し、車体ＢＤを介して燃料電池領域ＳＥ１と燃料電池外領域ＳＥ２とが電気的に接続されている場合であっても、燃料電池システムＦＣＳ内において燃料電池領域ＳＥ１と燃料電池外領域ＳＥ２とは電気的に接続されず、車体ＢＤ、燃料電池領域ＳＥ１および燃料電池外領域ＳＥ２を電気的に接続する外部電流経路は形成されない。よって、燃料電池領域ＳＥ１および燃料電池外領域ＳＥ２といった高電圧回路から車体ＢＤへの電流漏れは発生しない。
【００５５】
第１の実施形態に係る燃料電池システムＦＣＳによれば、前回の燃料電池システムＦＣＳ稼働終了時に絶縁低下が検出されている場合であっても、絶縁低下領域が燃料電池領域ＳＥ１である場合には、導電率低減処理を実行することなく、起動要求に応じて燃料電池１０を速やかに起動することができる。絶縁低下領域が燃料電池領域ＳＥ１である場合には、車体ＢＤを介して燃料電池領域ＳＥ１と燃料電池外領域ＳＥ２とが電気的に接続されない。したがって、第１の実施形態に係る燃料電池システムＦＣＳによれば、特定された絶縁低下領域に応じて燃料電池１０の起動タイミングを変更することにより、燃料電池１０の起動の迅速化と、燃料電池システムＦＣＳの高電圧回路から燃料電池システムＦＣＳ外部の外部電流経路への電流漏れの防止とを図ることができる。
【００５６】
第２の実施形態：
第２の実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。図６は第２の実施形態に係る燃料電池システムの起動時に実行されるシステム起動処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。第２の実施形態に係る燃料電池システムのハードウェア構成は第１の実施形態に係る燃料電池システムＦＣＳと同様であるから、第１の実施形態において用いた各符号と同一の符号を付すことで説明を省略する。また、第２の実施形態におけるシステム起動プログラムＰ２ａは、絶縁低下領域が燃料電池外領域ＳＥ２である場合に、車両放置時間を考慮して導電率低減処理の実行の有無を判断する点において第１の実施形態におけるシステム起動プログラムＰ２ａとは異なる。したがって、第１の実施形態における起動処理と同一の処理ステップについては同一の符号を付して説明を省略し、異なる処理ステップについて詳細に説明する。
【００５７】
第２の実施形態におけるシステム起動処理は、前回の燃料電池システムＦＣＳの稼働中に絶縁低下が検出されたことを示す場合に、システムスイッチ３０のオン入力を受けて、ＣＰＵ５００が、システム起動プログラムＰ２ａを実行することにより実現される。
【００５８】
ＣＰＵ５００は、ステップＳ２００およびＳ２０２を実行し、特定された絶縁低下領域が燃料電池領域ＳＥ１である場合には（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ２１２に移行してリレー４１を接続し、本処理ルーチンを終了する。したがって、ＣＰＵ５００は、運転者からの要求出力に応じた制御信号を動力制御装置２１に対して送信し、燃料電池１０を電源として走行用電動機４２を駆動して車両ＦＣＶを走行させることができる。
【００５９】
ＣＰＵ５００は、特定された絶縁低下領域が燃料電池領域ＳＥ１でない場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、すなわち、燃料電池外領域ＳＥ２である場合には、車両放置時間ｔｓ（ｓ）をカウンタ５０３またはメモリ５０１から取得する（ステップＳ２０４）。車両放置時間ｔｓは、燃料電池システムＦＣＳの停止時からシステムスイッチ３０がオンされるまでの経過時間であり、燃料電池システムＦＣＳの停止期間ということもできる。カウンタ５０３が、燃料電池システムＦＣＳの停止時からの経過時間をカウントし保持している婆にはカウンタ５０３から車両放置時間ｔｓが取得され、カウンタ５０３から出力されるクロック信号をＣＰＵ５００がカウントしてメモリ５０１に格納する場合にはメモリ５０１から車両放置時間ｔｓが取得される。
【００６０】
ＣＰＵ５００は、取得された車両放置時間ｔｓが予め定められた基準時間ｔ１（ｓ）未満であるか否かを判定し（ステップＳ２０６）、車両放置時間ｔｓが基準時間ｔ１よりも短く、ｔｓ＜ｔ１の関係が成立する場合には（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、ステップＳ２１２に移行してリレー４１を接続し、燃料電池１０を起動して、走行用電動機４２に対して電力を供給するたの発電を許容する。ＣＰＵ５００は、運転者からの要求出力に応じた制御信号を動力制御装置２１に対して送信し、燃料電池１０を電源として走行用電動機４２を駆動して車両ＦＣＶを走行させることができる。基準時間ｔ１は、冷却液中に金属イオンが溶出し、冷却液の導電率が低下して絶縁低下をもたらす可能性がある時間である。基準時間ｔ１は、環境条件によって変動するが、例えば、週単位の時間である。ｔｓ＜ｔ１である場合、冷却液の導電率低減処理は不要であり、また、冷却回路１１を介した燃料電池１０と車体ＢＤとの間における絶縁低下は発生しないと考えられる。したがって、燃料電池システムＦＣＳの外部において車体ＢＤを介して燃料電池領域ＳＥ１と燃料電池外領域ＳＥ２とは電気的に接続されておらず、リレー４１を接続しても車体ＢＤ、燃料電池領域ＳＥ１および燃料電池外領域ＳＥ２を電気的に接続する外部電流経路は形成されない。この結果、リレー４１の接続タイミングと他の処理との調整を図ることなく、走行用電動機４２の駆動が要求されるタイミングにて、燃料電池１０と動力制御装置２１とを接続するためにリレー４１が接続される。
【００６１】
ＣＰＵ５００は、ｔｓ＜ｔ１でない場合には（ステップＳ２０６：Ｎｏ）、リレー４１を接続する前に導電率低減処理を実行する（ステップＳ２０８）。ｔｓ＜ｔ１でない場合、冷却液の導電率が上昇し、冷却回路１１を介して燃料電池１０と車体ＢＤとの間に絶縁低下が発生し得る。加えて、燃料電池外領域ＳＥ２における絶縁低下も検出、特定されている。したがって、燃料電池システムＦＣＳの外部において車体ＢＤを介して燃料電池領域ＳＥ１と燃料電池外領域ＳＥ２とが電気的に接続されている可能性があり、リレー４１を接続すると車体ＢＤ、燃料電池領域ＳＥ１および燃料電池外領域ＳＥ２を電気的に接続する外部電流経路が形成される。この状態で燃料電池１０の起動を許容すると、燃料電池１０において生成された電流が外部電流経路を流れる可能性がある。加えて、導電率低減処理に際しては、二次電池２０を電源として冷却液ポンプ４０が駆動されるので、リレー４１が接続されると、二次電池２０からの電流が外部電流経路を流れる可能性がある。そこで、第１の実施形態においては、リレー４１を接続しない状態で冷却液の導電率低減処理を実行し、二次電池２０の高圧電力および燃料電池１０の発電に伴う高圧電力が外部電流経路に印加される事態を防止する。
【００６２】
ＣＰＵ５００は、導電率低減処理が完了するまでイオン交換器１１３を介する冷却液流路を保持し（ステップＳ２１０：Ｎｏ）、導電率低減処理が完了すると（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、切替バルブ１１４を対して、冷却液の送出先を熱交換器１１２に切り替える制御信号を送信する。導電率低減処理の完了は、車両放置時間ｔｓに応じて予め実験的に決定された導電率低減処理時間の経過、例えば、数分の経過を待機することによって判断されても良く、あるいは、導電率検出センサにより検出される導電率が導電率基準値まで低下した際に判断されても良い。
【００６３】
ＣＰＵ５００は、導電率低減処理が完了すると、リレー４１を接続して（ステップ２１２）、本処理ルーチンを終了する。ＣＰＵ５００は、運転者からの要求出力に応じた制御信号を動力制御装置２１に対して送信し、燃料電池１０により発電された電力を用いて、走行用電動機４２を駆動して、車両ＦＣＶを走行させる。
【００６４】
第２の実施形態に係る燃料電池システムＦＣＳによれば、前回の燃料電池システムＦＣＳ稼働終了時からの経過時間に応じた冷却液の導電率の増加を考慮して導電率低減処理を実行するか否かを決定する。したがって、導電率低減処理が不要である場合には、直ちに燃料電池システムＦＣＳの起動を許容することが可能となり、導電率低減処理を要する場合には燃料電池システムＦＣＳの高電圧回路から燃料電池システムＦＣＳ外部への漏電を防止することができる。よって、一律に導電性低下処理を実行する場合と比較して、運転者の利便性の向上を図りつつ、燃料電池システムＦＣＳの高電圧回路から燃料電池システムＦＣＳ外部への漏電防止を実現することができる。加えて、第２の実施形態に係る燃料電池システムＦＣＳによれば、第１の実施形態における燃料電池システムＦＣＳにより得られる利点を得ることもできる。
【００６５】
第３の実施形態：
第３の実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。図７は第３の実施形態に係る燃料電池システムの起動時に実行されるシステム起動処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。なお、第３の実施形態に係る燃料電池システムのハードウェア構成は第１の実施形態に係る燃料電池システムＦＣＳと同様であるから、第１の実施形態において用いた各符号と同一の符号を付すことで説明を省略する。また、第３の実施形態におけるシステム起動プログラムＰ２ｂは、絶縁低下を前提としない総合的なシステム起動プログラムである点、二次電池２０の電力を用いて、システム起動後、直ちに車両ＦＣＶを走行可能としている点において第１および第２の実施形態におけるシステム起動プログラムＰ２、Ｐ２ａとは異なる。したがって、第１および第２の実施形態における起動処理と同一の処理ステップについては同一の符号を付して説明を省略し、異なる処理ステップについて詳細に説明する。
【００６６】
第３の実施形態におけるシステム起動処理は、システムスイッチ３０のオン入力を受けて、ＣＰＵ５００が、システム起動プログラムＰ２ｂを実行することにより実現される。ＣＰＵ５００は、メモリ５０１に格納されている絶縁低下情報を取得し、前回の燃料電池システムＦＣＳ稼働時に絶縁低下が検出されたか否かを判定する（ステップＳ２００ａ）。ＣＰＵ５００は、取得した絶縁低下情報が絶縁低下の記録を示さない場合には（ステップＳ２００ａ：Ｎｏ）、ステップＳ２１２に移行して、リレー４１を接続する。燃料電池システムＦＣＳに絶縁低下が生じていない場合には、外部電流経路は形成されず、リレー４１の接続タイミングを調整を要しないからである。
【００６７】
ＣＰＵ５００は、取得した絶縁低下情報が絶縁低下の記録を示す場合には（ステップＳ２００ａ：Ｙｅｓ）、特定された絶縁低下領域を取得する（ステップＳ２００）。以下、ＣＰＵ５００は、ステップＳ２０２〜Ｓ２０８を実行する。
【００６８】
ＣＰＵ５００は、導電率低減処理の実行中に、運転者からの車両ＦＣＶの走行要求を受信すると、動力制御装置２１に対して運転者から入力された要求出力で車両ＦＣＶを走行させるよう制御信号を送信する。具体的には、導電率低減処理の完了前に、動力制御装置２１は、二次電池２０を電源として、運転者からの要求出力に応じて走行用電動機４２を駆動し車両ＦＣＶを走行させる（ステップＳ２０９）。
【００６９】
ＣＰＵ５００は、ステップＳ２１０およびＳ２１２を実行して本処理ルーチンを終了する。
【００７０】
以上説明した第３の実施形態に係る燃料電池システムＦＣＳによれば、第１および第２の実施形態に係る燃料電池システムＦＣＳにより得られる利点に加えて、導電率低減処理の完了を待機することなく、運転者の要求に応じて車両ＦＣＶを走行させることができる。すなわち、燃料電池システムＦＣＳの絶縁低下が燃料電池外領域ＳＥ２において発生している場合に、冷却液の導電率低減処理の完了後、リレー４１を接続する構成において、導電率低減処理中に二次電池２０の電力により走行用電動機４２を駆動し、車両ＦＣＶを走行させることができる。また、前回の燃料電池システムＦＣＳ稼働終了時に絶縁低下が検出されたか否かの判断を行うので、絶縁低下が生じている場合の起動処理と絶縁低下が生じていない場合の起動処理とを共通の起動処理を通じて実行することができる。
【００７１】
変形例：
（１）第１の変形例：第１〜第３の実施形態においては、導電率低減処理実行時には冷却液ポンプ４０のみが作動し、リレー４１が接続された後に、燃料電池１０に対する反応ガスの供給が開始されているが、導電率低減処理実行時であってリレー４１を接続する前に燃料電池１０に対する反応ガスの供給が開始されても良い。この場合には、燃料電池１０の起動を迅速化することができる。また、リレー４１が切断されている限り、燃料電池１０は発電を開始せず、車体ＢＤ、燃料電池領域ＳＥ１および燃料電池外領域ＳＥ２を接続する外部電流経路は形成されない。
【００７２】
（２）第２の変形例：第１〜第３の実施形態においては、導電率低減処理実行時に二次電池２０によって冷却液ポンプ４０を作動させているが、リレー４１と燃料電池１０との間に冷却液ポンプ４０用の補機制御装置が備えられている場合には、燃料電池１０に発電させた電力を用いて冷却液ポンプ４０を作動させても良い。この場合には、導電率低減処理後、迅速に燃料電池１０からの電力を用いて車両ＦＣＶを走行させることができる。
【００７３】
（３）第３の変形例：第１〜第３の実施形態においては、車体ＢＤに搭載されている燃料電池システムＦＣＳを例にとって説明したが、燃料電池システムＦＣＳは、船舶、列車といった移動体に搭載されていても良く、あるいは、定置式の燃料電池システムＦＣＳであっても良い。これらの場合においても、本開示と同様の絶縁低下に伴う課題が解決される。
【００７４】
以上、実施例、変形例に基づき本開示について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本開示の理解を容易にするためのものであり、本開示を限定するものではない。本開示は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本開示にはその等価物が含まれる。たとえば、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、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なものとして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】
【００７５】
１０…燃料電池、１１…冷却回路、１２…燃料電池用高電圧装置、２０…二次電池、２１…動力制御装置、２２…補機制御装置、３０…システムスイッチ、４０…冷却液ポンプ、４１…リレー、４１ａ…第１リレー、４１ｂ…第２リレー、４２…走行用電動機、４３…高圧補機、４５…絶縁検出装置、５０…制御装置、１１１…冷却管、１１２…熱交換器、１１３…イオン交換器、１１４…切替バルブ、５０…制御装置、５００…ＣＰＵ、５０１…メモリ、５０２…入出力インタフェース、５０３…カウンタ、５０４…内部バス、ＢＤ…車体、ＦＣＳ…燃料電池システム、ＦＣＶ…燃料電池車両、ＩＲ１…絶縁抵抗、ＩＲ２…絶縁抵抗、Ｐ１…絶縁低下検出プログラム、Ｐ２、Ｐ２ａ、Ｐ２ｂ…システム起動プログラム、ＳＥ１…燃料電池領域、ＳＥ２…燃料電池外領域、ＶＡ１…低電圧回路、ｔ１…基準時間、ｔｓ…車両放置時間
【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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