(57)【要約】【課題】氷点下対策処理の有無の切替操作が忘れられた場合にも当該氷点下対策処理の有無を適切に切り替えられるようにする。【解決手段】氷点下対策処理の有無を切替可能な氷点下対策処理切替入力装置１７０は、低温環境下にて入力される装置の切替スイッチＳＷ２に連動して氷点下対策処理の有無を切り替えるものとなっている。この場合の切替スイッチは例えばトラクション制御の切替スイッチＳＷ２である。この切替スイッチＳＷ２が、氷点下対策処理切替入力装置１７０の切替用スイッチを兼用したものであることも好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応ガスの電気化学反応により発電する燃料電池と、氷点下対策処理の有無を切替可能な氷点下対策処理切替入力装置とを備えた燃料電池システムを搭載した燃料電池搭載車両において、
前記氷点下対策処理切替入力装置は、低温環境下にて入力される装置の切替スイッチに連動して氷点下対策処理の有無を切り替えるものである
ことを特徴とする燃料電池搭載車両。
【請求項２】
前記切替スイッチはトラクション制御の切替スイッチであることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池搭載車両。
【請求項３】
前記切替スイッチが、前記氷点下対策処理切替入力装置の切替用スイッチを兼用したものであることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池搭載車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池搭載車両に関する。さらに詳述すると、本発明は、燃料電池搭載車両における制御の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池搭載車両（例えば燃料電池車）は、燃料電池、当該燃料電池に反応ガス（燃料ガスや酸化ガス）を給排するための配管系、電力を充放電する電力系、システム全体を統括制御する制御系などからなる燃料電池システムを搭載した車両であり、燃料電池が発電する電力を動力源としている。燃料電池としては、電解質をセパレータで挟んだセルを複数積層することによって構成された高分子電解質形燃料電池などが利用されている。
【０００３】
このような燃料電池システム（あるいは燃料電池システムを搭載した燃料電池搭載車両）としては、例えば掃気処理といった氷点下対策処理の有無を切り替えるための入力装置（例えば氷点下対策処理の実施状態と停止状態とを切り替えるためのスイッチ）を備え、必要な場合に当該氷点下対策処理を実施できるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。これは、低温状況下での燃料電池システムの停止後、その内部の水が凍結すると配管や弁などの破損を招くといった問題、さらには凍結した水がガス流路を塞いでしまうと次回の起動時にガス供給が妨げられて電気化学反応が十分に進行しなくなるといった問題を抑えるためのものである。
【特許文献１】特開２００６−７９８６４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、氷点下対策処理の有無の切替操作が忘れられ、氷点下対策処理が必要でない状況下で氷点下対策処理の実施が指示されていたり、逆に必要な状況下で氷点下対策処理の実施が指示されていたりすることがある。
【０００５】
そこで、本発明は、氷点下対策処理の有無の切替操作が忘れられた場合にも当該氷点下対策処理の有無を適切に切り替えられるようにした燃料電池搭載車両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】
【０００６】
かかる課題を解決するべく本発明者は種々の検討を行った。氷点下対策処理実施のためのシステムとしては自動制御システムの判断によって自動的に切り替えられるようにしたものもあるが、ユーザが自らの判断に基づき手動にて切り替えられる手動切替システムも、例えば次回起動時に外気温が大きく低下するような場合などにも柔軟に対応することが可能なシステムとして利用されている。しかしその反面、手動切替システムの場合にはユーザが切替スイッチを戻し忘れ、不要時にまで氷点下対策処理を実施してしまう結果エネルギーを浪費してしまうような場合がある。しかもこのような事態は、ユーザが操作すべきスイッチ（ユーザの操作に委ねられているスイッチ）が増えるにしたがって増加するものと考えられる。
【０００７】
本発明はこのような点に着目して検討を重ねた結果得られた知見に基づくもので、反応ガスの電気化学反応により発電する燃料電池と、氷点下対策処理の有無を切替可能な氷点下対策処理切替入力装置とを備えた燃料電池システムを搭載した燃料電池搭載車両において、前記氷点下対策処理切替入力装置は、低温環境下にて入力される装置の切替スイッチに連動して氷点下対策処理の有無を切り替えるものとなっている。
【０００８】
一般的な車両の場合、例えば凍結路の走行時におけるトラクションを変えるためのトラクション制御切替スイッチといったような、低温環境に対応して入力切替が行われるスイッチが設けられていることがある。本発明にかかる燃料電池搭載車両においては、このように低温環境の下で入力切替が行われるスイッチの当該入力切替（オンオフの切替）に連動して氷点下対策処理の有無を切り替えることとしているため、氷点下対策処理を行うべき状況下で当該処理へ切り替える操作を忘れたり、当該氷点下対策処理が不要となった状況下でスイッチの戻し忘れが生じたりするのを抑制することが可能である。
【０００９】
前記切替スイッチは例えばトラクション制御の切替スイッチである。トラクション制御の切替スイッチに対して入力切替が行われるのは専ら低温時、とくに氷点下の時であるから、当該トラクション制御の切替に氷点下対策処理を連動させることとすればより適切なタイミングで氷点下処理の有無を切り替えることが可能であり、しかもスイッチの戻し忘れを回避することができる。
【００１０】
さらに、前記切替スイッチが、前記氷点下対策処理切替入力装置の切替用スイッチを兼用したものであることも好ましい。このような燃料電池搭載車両においては、低温環境下にてユーザが車両のトラクション制御を切り替えた場合に、当該切替に連動して氷点下処理の有無が自動的に切り替えられることとなり、ユーザが操作すべきスイッチを減らすことが可能である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ユーザが氷点下対策処理の有無の切替操作を忘れた場合にも当該氷点下対策処理の有無を適切に切り替えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１〜図４に本発明にかかる燃料電池搭載車両の実施形態を示す。本発明にかかる燃料電池搭載車両は、反応ガスの電気化学反応により発電する燃料電池４０と、氷点下対策処理の有無を切替可能な氷点下対策処理切替入力装置とが設けられた燃料電池システム１００を搭載しているものである。
【００１４】
図１に本実施形態にかかる燃料電池システム１００の要部構成を示す。また、図３には燃料電池搭載車両の一例として燃料電池システム１００を搭載した燃料電池車（燃料電池ハイブリッド車）Ｖを示す。なお、本実施形態に示す燃料電池システム１００は例えば燃料電池ハイブリッド車（ＦＣＨＶ；Fuel Cell Hybrid Vehicle）の車載発電システムとして利用可能なものであるがこれは一例にすぎず、この他、例えば電車、船舶、航空機等の各種輸送機関、さらにはロボットといった自走可能なものを含む各種移動体に搭載される発電システムとしても適用可能である。
【００１５】
燃料電池４０は、ＭＥＡ（膜−電極アッセンブリ）などを備えた複数の単セルが積層してなるスタック構造の高分子電解質形燃料電池などで構成されるものであり、供給される反応ガス（燃料ガスおよび酸化ガス）から電力を発生する。この燃料電池４０の出力電圧（以下、ＦＣ電圧という）および出力電流（以下、ＦＣ電流という）は、それぞれ電圧センサ１４０および電流センサ１５０によって検出される。燃料電池４０の燃料極（アノード）には、燃料ガス供給源１０から水素ガスなどの燃料ガスが供給される一方、酸素極（カソード）には酸化ガス供給源７０から空気などの酸化ガスが供給されるようになっている。
【００１６】
燃料ガス供給源１０は、例えば水素タンクや様々な弁などから構成されており、弁開度やＯＮ／ＯＦＦ時間などを調整することにより燃料電池４０に供給する燃料ガス量を制御するようになっている。一方、酸化ガス供給源７０は、例えばエアコンプレッサやエアコンプレッサを駆動するモータ、インバータなどから構成され、該モータの回転数などを調整することにより燃料電池４０に供給する酸化ガス量が調整できるようになっている。
【００１７】
バッテリ６０は、充放電可能な二次電池であり、例えばＮｉ水素バッテリやＬｉイオンバッテリなどにより構成されている。もちろん、バッテリ６０の代わりに二次電池以外の充放電可能な蓄電器（例えばキャパシタ）を設けても構わない。このバッテリ６０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を介して燃料電池４０と並列に接続されている。
【００１８】
インバータ１１０は、例えばパルス幅変調方式のＰＷＭインバータであり、制御ユニット８０から与えられる制御指令に応じて燃料電池４０またはバッテリ６０から出力される直流電力を三相交流電力に変換し、トラクションモータ１１５へ供給する。トラクションモータ１１５は、車輪１１６Ｌ、１１６Ｒを駆動するためのモータ（すなわち移動体の動力源）であり、かかるモータの回転数はインバータ１１０によって制御される。
【００１９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０は、例えば４つのパワー・トランジスタと専用のドライブ回路（いずれも図示せず）によって構成されたフルブリッジ・コンバータである。ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０は、バッテリ６０から入力されたＤＣ電圧を昇圧または降圧して燃料電池４０側に出力する機能、燃料電池４０などから入力されたＤＣ電圧を昇圧または降圧してバッテリ６０側に出力する機能を備えている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０の機能により、バッテリ６０の充放電が実現される。
【００２０】
バッテリ６０とＤＣ／ＤＣコンバータ１３０の間には、車両補機やＦＣ補機などの補機類１２０が接続されている。バッテリ６０は、これら補機類１２０の電源となる。なお、車両補機とは、車両の運転時などに使用される種々の電力機器（照明機器、空調機器、油圧ポンプなど）をいい、ＦＣ補機とは、燃料電池４０の運転に使用される種々の電力機器（燃料ガスや酸化ガスを供給するためのポンプなど）をいう。
【００２１】
制御ユニット８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどにより構成されている制御装置である。例えば本実施形態の制御ユニット８０は、電圧センサ１４０や電流センサ１５０、燃料電池４０の温度を検出する温度センサ５０、バッテリ６０の充電状態を検出するＳＯＣセンサ（図示せず）、アクセルペダルの開度を検出するアクセルペダルセンサ（図示せず）などから入力される各センサ信号に基づき当該燃料電池システム１００の各部を中枢的に制御する。また、当該制御ユニット８０には、取得した周囲環境情報に基づき自動判定した判定結果などを格納することができるメモリ８５が接続されている。
【００２２】
表示装置１６０は、液晶表示装置や各種ランプなどから構成され、音声出力装置１８０は、スピーカ、アンプ、フィルタなどから構成されている。制御ユニット８０は、表示装置１６０および音声出力装置１８０を用いて各種メッセージを報知する。報知されるメッセージには、暖機処理や掃気処理など氷点下対策処理に関するメッセージ（例えば氷点下対策処理を実施するための入力を促すメッセージの表示など）も含まれる。
【００２３】
入力装置１７０は、キーボード、マウス、タッチパネルや各種操作スイッチなどにより構成されている。本実施形態の入力装置１７０には氷点下対策処理切替入力装置が含まれている。また、操作スイッチの中には氷点下対策処理の実施有無を切り替えるための氷点下対策処理切替入力装置の切替用スイッチ（以下、氷点下対策スイッチともいう）ＳＷ１が含まれる。ユーザは、この氷点下対策スイッチＳＷ１のオン／オフを操作することにより氷点下対策処理の開始／停止を指示することが可能となっている。
【００２４】
ナビゲーションシステム１９０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備えており、ＧＰＳ（Global Positioning System）などを利用して当該車両の位置を測定し、周囲の地図とともに測定した位置を表示するシステムである。図２に、かかるナビゲーションシステム１９０の機能構成を示す。
【００２５】
本実施形態のナビゲーションシステム１９０は、位置情報取得部１９１と、通信部１９２と、日付機構１９３と、外気温度センサ１９４と、環境情報取得部１９５と、制御部１９６とを備えている。位置情報取得部１９１は、ＧＰＳ、電子コンパスモジュールなどを含み、当該車両の現在位置をあらわす位置情報（緯度、経度を表す情報など）を生成する。通信部１９２は、種々の通信インタフェースを備えて構成され、ネットワーク（インターネットなど）ＩＮを介して情報サーバ２００との間で種々の情報を授受する。日付機構１９３は、タイマなどにより構成され、現在の日付や時刻（（２００７年１月１日１時など）をあらわす現時刻情報やカレンダー情報を生成する。
【００２６】
外気温度センサ１９４は、当該車両の外気温度を検出して外気温度情報を生成するセンサであり、例えば当該車両のボデーに設けられている。なお、外気温度を直接検出する代わりに、当該車両に搭載されている様々な部品（各種補機など）の温度を検出することで外気温度を間接的に検出することも可能である。
【００２７】
環境情報取得部１９５は、当該車両の周囲環境に関する情報を取得する手段である。周囲環境に関する情報（周囲環境情報）には、例えば地図情報、天気情報、現時刻情報、外気温度情報、ＦＣ温度情報など、当該車両の周囲における環境に関する各種情報が含まれる。本実施形態の環境情報取得部１９５は、位置情報取得部１９１によって取得された位置情報をネットワークＩＮを介して情報サーバ２００に送信することで、情報サーバ２００から送信される地図情報や天気情報などを取得する。
【００２８】
情報サーバ２００は、地図データベースＤＢ１や天気データベースＤＢ２などを備えて構成され、環境情報取得部１９５からの要求に応じて、当該車両の現在位置や周辺地域をあらわす地図情報、周辺地域の天気をあらわす天気情報などを環境情報取得部１９５へ返す。また、環境情報取得部１９５は、日付機構１９３から現時刻情報を取得するとともに、外気温度センサ１９４から外気温度情報を取得する。さらに、環境情報取得部１９５は、温度センサ５０から燃料電池の温度をあらわすＦＣ温度情報などを取得する。
【００２９】
制御部１９６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどにより構成され、システム全体を中枢的に制御するとともに、環境情報取得部１９５によって取得された周囲環境情報を制御ユニット８０に送る。
【００３０】
制御ユニット８０は、ナビゲーションシステム１９０から供給される周囲環境情報を表示装置１６０や音声出力装置１８０を介してユーザに報知する（外部に出力する）とともに、この周囲環境情報を利用して氷点下対策処理が必要か否かの判定を行う。
【００３１】
ここで、以上のような燃料電池システム１００を搭載した燃料電池車Ｖの一例を示す（図３参照）。当該燃料電池車Ｖは、燃料電池４０にて発電した電力によってトラクションモータ１１５を駆動して走行するというものである。なお、図３中における符合１８は当該車両のボデー、符合１９は変速装置、符合２１は燃料となる水素の充填口、符合２４はブレーキペダルをそれぞれ示している。
【００３２】
さらに、この燃料電池車Ｖにおいては、氷点下対策スイッチＳＷ１のオン／オフを、低温環境下にて入力される装置の切替スイッチに連動して自動的に切り替える構成としている。この場合における低温環境下にて入力される装置としては種々のものがあり、例示すれば車両のトラクション制御に用いられる路面情報入力用の切替スイッチＳＷ２などがある（図１参照）。路面情報入力用の切替スイッチＳＷ２は例えば雪道や凍結路を走行する際にスリップやスタックが生じるのを防止するべくトラクションを制御するための入力装置で、一般の車両（ガソリン車、ハイブリッド車など）においては「スノーモード」といった低温モードを選択できるようになっている。本実施形態では、上述した氷点下対策スイッチＳＷ１のオン／オフ（氷点下対策処理の有無）をこのようなトラクション制御用の切替スイッチＳＷ２に連動して切り替えるようにしている。一般に、低温モードが選択されるのは専ら低温環境下（特に氷点下の時）であるから、当該トラクション制御スイッチの切替に氷点下対策処理を連動させることとすれば、仮にユーザが氷点下対策処理の実施（氷点下対策スイッチＳＷ１の切替）を忘れていたとしても適切なタイミングで氷点下処理の有無を自動的に切り替えることが可能である。
【００３３】
なお、氷点下対策処理としては例えば掃気処理などが挙げられる。かかる掃気処理を実行することで、配管などに溜まった水分量を低減することができ、配管に溜まった水が凍結して破損してしまう等の問題を抑制することができる。もちろん、氷点下対策処理は掃気処理に限られず、例えば発電効率の低い状態で運転（低効率運転）を行い、当該システムを暖機することで配管などに溜まった水分量を低減するようにしてもよい。
【００３４】
ここで、トラクション制御用の切替スイッチＳＷ２に氷点下対策処理を連動させる場合の制御フローの一例を示すと以下のとおりである（図４参照）。まず、トラクション制御用の切替スイッチＳＷ２がオンになっているかどうかを判断し（ステップＳ１）、オンになっている場合にはトラクション制御と氷点下対策処理の両方を実施する（ステップＳ２）。この場合、氷点下対策スイッチＳＷ１が切り替えられているか否かにかかわらず、トラクション制御スイッチが低温モード側に切り替えられることに連動して氷点下対策処理が実施される。
【００３５】
一方、トラクション制御用の切替スイッチＳＷ２がオフである場合には（ステップＳ１にてＮＯ）、氷点下対策スイッチＳＷ１がオンになっているかどうかを判断し（ステップ３）、オンになっている場合には氷点下対策処理のみを実施する（ステップ４）。氷点下対策スイッチＳＷ１もオフである場合には（ステップ３にてＮＯ）、トラクション制御と氷点下対策処理のいずれも実施しない（ステップＳ５）。
【００３６】
なお、以上は氷点下対策処理のオン動作をトラクション制御用の切替スイッチＳＷ２のオン動作に切り替える場合であるが、これとは逆に、氷点下対策処理の終了動作を切替スイッチＳＷ２のオフ動作に連動させることとしてもよい。こうした場合には、ユーザが氷点下対策スイッチＳＷ１を戻し忘れたとしても氷点下処理を自動的に終了させることができるから、不要な氷点下対策処理が実施されるのを抑止してエネルギーの浪費を抑えることができる点で好ましい。
【００３７】
以上のように、本実施形態においてはトラクション制御用の切替スイッチＳＷ２に連動して氷点下対策処理の有無を切り替えることとしているため、ユーザが氷点下対策処理の有無の切替操作を忘れた場合にも当該氷点下対策処理の有無を適切に切り替えることが可能である。
【００３８】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば本実施形態では氷点下対策処理の切替をトラクション制御用の切替スイッチＳＷ２に連動させる場合について説明したが、かかるトラクション制御用の切替スイッチＳＷ２は低温環境下にて入力される装置の切替スイッチの一例に過ぎず、このほか、エアコン（暖房装置）の入力切替用のスイッチ、熱源として使用される装置の切替スイッチ等に氷点下対策処理を連動させるようにしてもよい。
【００３９】
また、上述した実施形態においては氷点下対策スイッチＳＷ１とトラクション制御用の切替スイッチ（低温環境下にて入力される装置の切替スイッチ）ＳＷ２という２つのスイッチを設けた場合について説明したが、当該２つのスイッチのうちの一方（例えばトラクション制御用の切替スイッチＳＷ２）が氷点下対策処理の切替を兼用するものであってもよい。このように、氷点下対策スイッチと他のスイッチとをいわば共通化した燃料電池車Ｖによれば、低温環境下にてユーザが例えばトラクション制御を切り替えた場合に、当該切替に連動して氷点下処理の有無が自動的に切り替わることとなり、ユーザが操作すべきスイッチを減らすことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施形態における燃料電池システムの構成例を示す図である。
【図２】本実施形態におけるナビゲーションシステムを説明するための図である。
【図３】本実施形態における燃料電池車の概略構成を示す側面図である。
【図４】トラクション制御用の切替スイッチに氷点下対策処理を連動させる場合の制御フローの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
４０…燃料電池、１００・・・燃料電池システム、１７０…入力装置（氷点下対策処理切替入力装置）、ＳＷ１…氷点下対策スイッチ（氷点下対策処理切替入力装置の切替用スイッチ）、ＳＷ２…トラクション制御用切替スイッチ（低温環境下にて入力される装置の切替スイッチ）、Ｖ…燃料電池車（燃料電池搭載車両）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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