(57)【要約】【課題】燃料電池を搭載した移動体によって冠水路上等を移動するための技術を提供する。【解決手段】車両１０００は、動力源として、燃料電池システム１００と、二次電池とを備える。そして、水位センサ７２によって、冠水路上に存在する水の水位を検出し、検出された水位が所定の閾値以上になった場合には、例えば、燃料電池スタック１０による発電を停止するとともに、排出バルブ６２を閉弁し、二次電池から出力される電力によってモータを駆動して走行する。【選択図】図２
2008125214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を搭載した移動体であって、
前記燃料電池から出力される電力によって駆動する電動機と、
前記燃料電池から排出された排出流体を、排出口を介して、前記移動体の外部に排出するための排出管と、
前記移動体の周囲の状況を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された検出結果に基づいて、前記排出口を閉塞させる閉塞物が、前記排出口を閉塞する可能性、または、前記排出口から流入する可能性があるか否かを判断する判断部と、
前記判断部によって、前記閉塞物が、前記排出口を閉塞する可能性、または、前記排出口から流入する可能性があると判断されたときに、前記燃料電池による発電を停止する制御部と、
を備える移動体。
【請求項２】
請求項１記載の移動体であって、さらに、
前記燃料電池以外の第２の電池と、
前記電動機を、前記燃料電池から出力される電力によって駆動するか、前記第２の電池から出力される電力によって駆動するかを切り換える切換スイッチと、を備え、
前記制御部は、前記判断部によって、前記閉塞物が、前記排出口を閉塞する可能性、または、前記排出口から流入する可能性があると判断されたときに、さらに、前記第２の電池から出力される電力によって前記電動機を駆動するように、前記切換スイッチを切り換える、
移動体。
【請求項３】
請求項１または２記載の移動体であって、
前記排出口、または、前記排出管には、排出バルブが備えられており、
前記制御部は、前記判断部によって、前記閉塞物が、前記排出口を閉塞する可能性、または、前記排出口から流入する可能性があると判断されたときに、さらに、前記排出バルブを閉弁する、
移動体。
【請求項４】
請求項１または２記載の移動体であって、さらに、
前記排出管における前記排出流体の背圧よりも高い圧力の空気を、前記排出管に供給する空気供給部を備え、
前記制御部は、前記判断部によって、前記閉塞物が、前記排出口を閉塞する可能性、または、前記排出口から流入する可能性があると判断されたときに、さらに、前記空気供給部によって、前記空気を前記排出管に供給する、
移動体。
【請求項５】
請求項４記載の移動体であって、
前記燃料電池に、酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給部を備え、
前記酸化剤ガス供給部は、前記酸化剤ガスとしての空気を圧縮するエアコンプレッサを備え、
前記エアコンプレッサは、前記空気供給部に共用される、
移動体。
【請求項６】
請求項５記載の移動体であって、さらに、
前記エアコンプレッサによって圧縮された圧縮空気を、前記燃料電池をバイパスして、前記排気管に供給するためのバイパス配管と、
前記圧縮空気を、前記燃料電池に供給するか、前記バイパス配管を介して、前記排出管に供給するかを切り換える切換バルブと、を備え、
前記制御部は、前記判断部によって、前記閉塞物が、前記排出口を閉塞する可能性、または、前記排出口から流入する可能性があると判断されたときに、さらに、前記圧縮空気が、前記バイパス配管を介して、前記排出管に供給されるように、前記切換バルブを切り換える、
移動体。
【請求項７】
請求項４ないし６のいずれかに記載の移動体であって、
前記排出管は、
前記燃料電池のアノードから排出されたアノードオフガスを流すためのアノードオフガス排出配管と、
前記燃料電池のカソードから排出されたカソードオフガスを流すためのカソードオフガス排出配管と、を備え、
前記アノードオフガス排出配管は、前記カソードオフガス排出配管と合流しており、
前記アノードオフガス排出配管には、該アノードオフガス排出配管の連通、または、非連通を切り換える連通切換バルブが配設されており、
前記制御部は、前記判断部によって、前記閉塞物が、前記排出口を閉塞する可能性、または、前記排出口から流入する可能性があると判断されたときに、さらに、前記アノードオフガス排出配管が非連通となるように、前記連通切換バルブを切り換える、
移動体。
【請求項８】
燃料電池を搭載した移動体であって、
前記燃料電池から出力される電力によって駆動する電動機と、
前記燃料電池に、燃料ガスを供給する燃料ガス供給部と、
前記燃料電池に、酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給部と、
前記燃料電池から排気された排気ガスを、排出口を介して、前記移動体の外部に排出するための排出管と、
前記移動体の周囲の状況を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された検出結果に基づいて、前記排出口を閉塞させる閉塞物が、前記排出口を閉塞する可能性、または、前記排出口から流入する可能性があるか否かを判断する判断部と、
前記判断部によって、前記閉塞物が、前記排出口を閉塞する可能性、または、前記排出口から流入する可能性があると判断されたときに、前記燃料ガス供給部による前記燃料電池への前記燃料ガスの供給量、および、前記酸化剤ガス供給部による前記燃料電池への前記酸化剤ガスの供給量のうちの少なくとも一方を、前記燃料電池に対する要求出力に関わらずに増大させる制御部と、
を備える移動体。
【請求項９】
請求項８記載の移動体であって、
前記排出管は、
前記燃料電池のアノードから排出されたアノードオフガスを流すためのアノードオフガス排出配管と、
前記燃料電池のカソードから排出されたカソードオフガスを流すためのカソードオフガス排出配管と、を備え、
前記アノードオフガス排出配管は、前記カソードオフガス排出配管と合流しており、
前記アノードオフガス排出配管には、該アノードオフガス排出配管の連通、または、非連通を切り換える連通切換バルブが配設されており、
前記制御部は、前記判断部によって、前記閉塞物が、前記排出口を閉塞する可能性、または、前記排出口から流入する可能性があると判断されたときに、前記酸化剤ガス供給部による前記燃料電池への前記酸化剤ガスの供給量を、前記燃料電池に対する要求出力に関わらずに増大させるとともに、前記アノードオフガス排出配管が非連通となるように、前記連通切換バルブを切り換える、
移動体。
【請求項１０】
請求項９記載の移動体であって、
前記制御部は、
前記判断部によって、前記閉塞物が、前記排出口を閉塞する可能性、または、前記排出口から流入する可能性があると判断され、前記酸化剤ガス供給部による前記燃料電池への前記酸化剤ガスの供給量を、前記燃料電池に対する要求出力に関わらずに増大させるとともに、前記アノードオフガス排出配管が非連通となるように、前記連通切換バルブを切り換える制御を行った後、
所定期間経過後に、さらに、前記判断部によって、前記閉塞物が、前記排出口を閉塞する可能性、または、前記排出口から流入する可能性があると判断された場合に、
前記アノードオフガス排出配管が連通するように、前記連通切換バルブを切り換えるとともに、前記アノードオフガス排出配管における前記アノードオフガスの背圧を、前記カソードオフガス排出配管における前記カソードオフガスの背圧よりも高い圧力に増大させる、
移動体。
【請求項１１】
燃料電池を搭載した移動体であって、
前記燃料電池と、該燃料電池と絶縁されるべき導電性部材と間の絶縁抵抗を測定する絶縁抵抗測定部と、
前記絶縁抵抗測定部によって測定された絶縁抵抗が、所定値未満であるときに、前記燃料電池の起動を禁止する起動制御部と、
を備える移動体。
【請求項１２】
請求項１１記載の移動体であって、
前記導電性部材は、前記燃料電池を収納するケースである、
移動体。
【請求項１３】
移動体に搭載された燃料電池の制御方法であって、
前記移動体は、
前記燃料電池から出力される電力によって駆動する電動機と、
前記燃料電池から排出された排出流体を、排出口を介して、前記移動体の外部に排出するための排出管と、を備えており、
前記制御方法は、
前記移動体の周囲の状況を検出する検出工程と、
前記検出工程によって検出された検出結果に基づいて、前記排出口を閉塞させる閉塞物が、前記排出口を閉塞する可能性、または、前記排出口から流入する可能性があるか否かを判断する判断工程と、
前記判断工程によって、前記閉塞物が、前記排出口を閉塞する可能性、または、前記排出口から流入する可能性があると判断されたときに、前記燃料電池による発電を停止する制御工程と、
を備える制御方法。
【請求項１４】
移動体に搭載された燃料電池の制御方法であって、
前記移動体は、
前記燃料電池から出力される電力によって駆動する電動機と、
前記燃料電池に、燃料ガスを供給する燃料ガス供給部と、
前記燃料電池に、酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給部と、
前記燃料電池から排気された排気ガスを、排出口を介して、前記移動体の外部に排出するための排出管と、を備えており、
前記制御方法は、
前記移動体の周囲の状況を検出する検出工程と、
前記検出工程によって検出された検出結果に基づいて、前記排出口を閉塞させる閉塞物が、前記排出口を閉塞する可能性、または、前記排出口から流入する可能性があるか否かを判断する判断工程と、
前記判断工程によって、前記閉塞物が、前記排出口を閉塞する可能性、または、前記排出口から流入する可能性があると判断されたときに、前記燃料ガス供給部による前記燃料電池への前記燃料ガスの供給量、および、前記酸化剤ガス供給部による前記燃料電池への前記酸化剤ガスの供給量のうちの少なくとも一方を、前記燃料電池に対する要求出力に関わらずに増大させる制御工程と、
を備える制御方法。
【請求項１５】
移動体に搭載された燃料電池の制御方法であって、
前記燃料電池の起動指示を受け付ける起動指示受付工程と、
前記起動指示の受付に応じて、前記燃料電池と、該燃料電池と絶縁されるべき導電性部材との間の絶縁抵抗を測定する絶縁抵抗測定工程と、
前記絶縁抵抗測定部によって測定された絶縁抵抗が、所定値未満であるときに、前記燃料電池の起動を禁止する起動制御工程と、
を備える制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を搭載した移動体に関し、詳しくは、燃料電池を搭載した移動体によって、冠水路上等を移動するための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池を搭載した車両が開発されている。この車両は、燃料電池によって発電された電力によってモータを駆動して、その動力によって、車軸、および、車輪を回転させて走行する。このような車両は、燃料電池から排出される排気ガス等を車両の外部に排出するための排出管、および、排出口を備えており、この排出口は、通常、内燃機関（エンジン）の駆動によって走行する車両と同様に、車両本体の後方の床下部に配置される（例えば、下記特許文献１参照）。このように排出口を配置することによって、燃料電池から排出される排気ガスや、発電、すなわち、水素と酸素との電気化学反応によって生成された生成水（以下、上記排気ガスや、上記生成水を総称して、「排出流体」とも呼ぶ）を、直接、路面上に排出することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２８９２３７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、上記特許文献１に記載された技術では、燃料電池を搭載した車両によって、冠水路上を走行した場合には、例えば、路面上に存在する水や土砂等によって排出口が閉塞されて、排気不能となり、燃料電池による発電が停止して、走行不能となる場合があった。さらには、排出口から流入した水や土砂等が、配管等を介して、燃料電池の内部にまで到達し、燃料電池の故障を招くおそれがあった。つまり、従来、燃料電池を搭載した車両によって、冠水路上等を走行するときに、排出口が水や土砂等の閉塞物によって閉塞されることによる不具合に関しては、考慮されていなかった。
【０００５】
このような課題は、燃料電池を搭載した車両に限られず、燃料電池を搭載し、この燃料電池によって発電された電力を動力源として、移動する種々の移動体において、共通する課題である。このような移動体としては、上述した車両の他に、例えば、航空機や、船舶等が挙げられる。
【０００６】
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、燃料電池を搭載した移動体によって冠水路上等を移動するための技術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】
【０００７】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明では、以下の構成を採用した。本発明の第１の移動体は、燃料電池を搭載した移動体であって、前記燃料電池から出力される電力によって駆動する電動機と、前記燃料電池から排出された排出流体を、排出口を介して、前記移動体の外部に排出するための排出管と、前記移動体の周囲の状況を検出する検出部と、前記検出部によって検出された検出結果に基づいて、前記排出口を閉塞させる閉塞物が、前記排出口を閉塞する可能性、または、前記排出口から流入する可能性があるか否かを判断する判断部と、前記判断部によって、前記閉塞物が、前記排出口を閉塞する可能性、または、前記排出口から流入する可能性があると判断されたときに、前記燃料電池による発電を停止する制御部と、を備えることを要旨とする。上記閉塞物には、例えば、冠水路上に存在する水や、土砂や、上空から落下する落下物や、飛来物や、浮遊物等が挙げられる。
【０００８】
本発明では、上記移動体によって、冠水路上等を移動するときに、移動体の周囲の状況を検出し、この検出結果に基づいて、上記排出口を閉塞させる閉塞物が、排出口を閉塞する可能性、または、排出口から流入する可能性があると判断された場合に、燃料電池による発電を停止する。こうすることによって、冠水路上等を移動するときに、移動体に搭載された燃料電池の故障を抑制することができる。
【０００９】
なお、検出部としては、例えば、移動体を車両とした場合には、車両の周囲、すなわち、走行中の路面上に存在する上記閉塞物としての水の水位を検出する水位センサを用いることができる。また、例えば、情報センタとの通信によって取得した冠水情報等によって路面上における閉塞物の存在状況を判断するようにしてもよいし、走行中の路面状況を車載されたカメラによって撮像し、撮像された画像を画像処理等によって解析することによって路面上における閉塞物の存在状況を判断するようにしてもよい。
【００１０】
移動体における上記排出口の位置は既知であるため、判断部は、例えば、上記水位センサによって検出された水位に基づいて、路面上に存在する水が、排出口から流入する可能性があるか否か等を判断することができる。
【００１１】
上記移動体において、さらに、前記燃料電池以外の第２の電池と、前記電動機を、前記燃料電池から出力される電力によって駆動するか、前記第２の電池から出力される電力によって駆動するかを切り換える切換スイッチと、を備え、前記制御部は、前記判断部によって、前記閉塞物が、前記排出口を閉塞する可能性、または、前記排出口から流入する可能性があると判断されたときに、さらに、前記第２の電池から出力される電力によって前記電動機を駆動するように、前記切換スイッチを切り換えるようにすることが好ましい。こうすることによって、上記移動体によって、例えば、冠水路上等を移動するときに、上記閉塞物が、上記排出口を閉塞する可能性、または、上記排出口から流入する可能性があると判断され、燃料電池による発電を停止した場合であっても、第２の電池から出力される電力によって、電動機を駆動して、移動することができる。
【００１２】
上記いずれかの移動体において、前記排出口、または、前記排出管には、排出バルブが備えられており、前記制御部は、前記判断部によって、前記閉塞物が、前記排出口を閉塞する可能性、または、前記排出口から流入する可能性があると判断されたときに、さらに、前記排出バルブを閉弁するようにすることが好ましい。
【００１３】
上記移動体によって、例えば、冠水路上等を移動するときに、燃料電池による発電を停止した場合、燃料電池から排出される排出流体が、排出管から排出されないため、閉塞物が排出口から流入しやすくなる。本発明では、このような場合に、上記排出バルブを閉弁するので、排水口からの閉塞物の流入を防止することができる。
【００１４】
また、上記いずれかの移動体において、さらに、前記排出管における前記排出流体の背圧よりも高い圧力の空気を、前記排出管に供給する空気供給部を備え、前記制御部は、前記判断部によって、前記閉塞物が、前記排出口を閉塞する可能性、または、前記排出口から流入する可能性があると判断されたときに、さらに、前記空気供給部によって、前記空気を前記排出管に供給するようにしてもよい。こうすることによって、上記閉塞物が、上記排出口を閉塞する可能性、または、上記排出口から流入する可能性があると判断され、燃料電池による発電を停止した場合であっても、排出管内の背圧を高くすることができるので、排出口からの閉塞物の流入や、閉塞物による排出口の閉塞を抑制することができる。
【００１５】
上記移動体において、前記燃料電池に、酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給部を備え、前記酸化剤ガス供給部は、前記酸化剤ガスとしての空気を圧縮するエアコンプレッサを備え、前記エアコンプレッサは、前記空気供給部に共用されるものとすることが好ましい。こうすることによって、酸化剤ガス供給部に用いられるエアコンプレッサと、空気供給部に用いられるエアコンプレッサとを別個に用意する必要がないので、これらを別個に用意する場合と比較して、移動体の小型化を図ることができる。
【００１６】
上記移動体において、さらに、前記エアコンプレッサによって圧縮された圧縮空気を、前記燃料電池をバイパスして、前記排気管に供給するためのバイパス配管と、前記圧縮空気を、前記燃料電池に供給するか、前記バイパス配管を介して、前記排出管に供給するかを切り換える切換バルブと、を備え、前記制御部は、前記判断部によって、前記閉塞物が、前記排出口を閉塞する可能性、または、前記排出口から流入する可能性があると判断されたときに、さらに、前記圧縮空気が、前記バイパス配管を介して、前記排出管に供給されるように、前記切換バルブを切り換えるようにしてもよい。こうすることによって、エアコンプレッサによって圧縮された圧縮空気を、燃料電池を介さずに、バイパス配管を介して、直接、排出管に供給することができる。したがって、エアコンプレッサによって圧縮された圧縮空気を、燃料電池を介して、排出管に供給する場合と比較して、排出管内の背圧を高くすることができるので、排出口からの上記閉塞物の流入の抑制効果を向上させることができる。
【００１７】
上記空気供給部を備える移動体において、前記排出管は、前記燃料電池のアノードから排出されたアノードオフガスを流すためのアノードオフガス排出配管と、前記燃料電池のカソードから排出されたカソードオフガスを流すためのカソードオフガス排出配管と、を備え、前記アノードオフガス排出配管は、前記カソードオフガス排出配管と合流しており、前記アノードオフガス排出配管には、該アノードオフガス排出配管の連通、または、非連通を切り換える連通切換バルブが配設されており、前記制御部は、前記判断部によって、前記閉塞物が、前記排出口を閉塞する可能性、または、前記排出口から流入する可能性があると判断されたときに、さらに、前記アノードオフガス排出配管が非連通となるように、前記連通切換バルブを切り換えるようにすることが好ましい。こうすることによって、上記閉塞物が、上記排出口を閉塞する可能性、または、上記排出口から流入する可能性があると判断され、燃料電池による発電を停止した場合に、アノードオフガス排出管を非連通とするので、アノードオフガス排出配管から、燃料電池のアノードに、酸化剤ガスとしての空気が流入することを防止することができる。
【００１８】
本発明の第２の移動体は、燃料電池を搭載した移動体であって、前記燃料電池から出力される電力によって駆動する電動機と、前記燃料電池に、燃料ガスを供給する燃料ガス供給部と、前記燃料電池に、酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給部と、前記燃料電池から排気された排気ガスを、排出口を介して、前記移動体の外部に排出するための排出管と、前記移動体の周囲の状況を検出する検出部と、前記検出部によって検出された検出結果に基づいて、前記排出口を閉塞させる閉塞物が、前記排出口を閉塞する可能性、または、前記排出口から流入する可能性があるか否かを判断する判断部と、前記判断部によって、前記閉塞物が、前記排出口を閉塞する可能性、または、前記排出口から流入する可能性があると判断されたときに、前記燃料ガス供給部による前記燃料電池への前記燃料ガスの供給量、および、前記酸化剤ガス供給部による前記燃料電池への前記酸化剤ガスの供給量のうちの少なくとも一方を、前記燃料電池に対する要求出力に対応する供給量に関わらずに増大させる制御部と、を備えることを要旨とする。
【００１９】
本発明では、移動体によって、例えば、冠水路上等を移動するときに、移動体の周囲の状況を検出し、この検出結果に基づいて、上記排出口を閉塞させる閉塞物が、排出口を閉塞する可能性、または、排出口から流入する可能性があると判断された場合に、燃料電池への燃料ガスの供給量、および、酸化剤ガス供給部による燃料電池への酸化剤ガスの供給量のうちの少なくとも一方を、燃料電池に対する要求出力に対応する供給量に関わらずに増大させる。こうすることによって、燃料電池を搭載した移動体によって、冠水路上等を移動するときに、上記排出流体の排出量を、燃料電池に対する要求出力に対応する供給量に関わらずに増大させ、上記排出管内の背圧を上昇させることができる。したがって、上記排出口からの閉塞物の流入や、閉塞物による排出口の閉塞を抑制し、冠水路上等を移動することができる。
【００２０】
上記移動体において、前記排出管は、前記燃料電池のアノードから排出されたアノードオフガスを流すためのアノードオフガス排出配管と、前記燃料電池のカソードから排出されたカソードオフガスを流すためのカソードオフガス排出配管と、を備え、前記アノードオフガス排出配管は、前記カソードオフガス排出配管と合流しており、前記アノードオフガス排出配管には、該アノードオフガス排出配管の連通、または、非連通を切り換える連通切換バルブが配設されており、前記制御部は、前記判断部によって、前記閉塞物が、前記排出口を閉塞する可能性、または、前記排出口から流入する可能性があると判断されたときに、前記酸化剤ガス供給部による前記燃料電池への前記酸化剤ガスの供給量を、前記燃料電池に対する要求出力に関わらずに増大させるとともに、前記アノードオフガス排出配管が非連通となるように、前記連通切換バルブを切り換えるようにしてもよい。こうすることによって、上記閉塞物が、上記排出口を閉塞する可能性、または、上記排出口から流入する可能性があると判断されたときに、燃料電池への酸化剤ガスの供給量を増大させ、上記排出管内の背圧を上昇させることによって、排出口からの閉塞物の流入を抑制することができる。また、このとき、アノードオフガス排出配管を非連通とするので、アノードオフガス排出配管から、燃料電池のアノードに、酸化剤ガスとしての空気が流入することを防止することができる。
【００２１】
さらに、上記移動体において、前記制御部は、前記判断部によって、前記閉塞物が、前記排出口を閉塞する可能性、または、前記排出口から流入する可能性があると判断され、前記酸化剤ガス供給部による前記燃料電池への前記酸化剤ガスの供給量を、前記燃料電池に対する要求出力に対応する供給量に関わらずに増大させるとともに、前記アノードオフガス排出配管が非連通となるように、前記連通切換バルブを切り換える制御を行った後、所定期間経過後に、さらに、前記判断部によって、前記閉塞物が、前記排出口を閉塞する可能性、または、前記排出口から流入する可能性があると判断された場合に、前記アノードオフガス排出配管が連通するように、前記連通切換バルブを切り換えるとともに、前記アノードオフガス排出配管における前記アノードオフガスの背圧を、前記カソードオフガス排出配管における前記カソードオフガスの背圧よりも高い圧力に増大させるようにすることが好ましい。
【００２２】
燃料電池では、一般に、燃料電池のカソードに供給される酸化剤ガスとして、酸素を含む空気が用いられる。この空気には、燃料電池における発電に供されない窒素等の不純物ガスが含まれる。そして、この不純物ガスは、燃料電池に備えられた電解質膜を介して、カソード側からアノード側に透過する。このため、アノードオフガス排出配管が閉塞された状態で、燃料電池によって発電を行う場合、不純物ガスは、外部に排出されずに、燃料電池内や、アノードオフガス排出管内に貯留され、発電性能の低下を招く。これは、燃料電池のアノードに、水素以外の燃料電池における発電に供されない不純物ガスが含まれる燃料ガスが供給される場合も同様である。
【００２３】
本発明では、アノードオフガス排出管が閉塞された状態で、燃料電池による発電を行い、所定時間経過後に、上記閉塞物が、上記排出口を閉塞する可能性、または、上記排出口から流入する可能性があると判断された場合に、アノードオフガス排出配管が連通するように、連通切換バルブを切り換えるとともに、アノードオフガス排出配管におけるアノードオフガスの背圧を、カソードオフガス排出配管におけるカソードオフガスの背圧よりも高い圧力に増大させる。したがって、上述した、燃料電池内や、アノードオフガス排出配管内に貯留した不純物ガスをパージする、すなわち、外部に排出するとともに、アノードオフガス排出配管から、燃料電池のアノードに、酸化剤ガスとしての空気が流入することを防止することができる。
【００２４】
本発明の第３の移動体は、燃料電池を搭載した移動体であって、前記燃料電池と、該燃料電池と絶縁されるべき導電性部材との絶縁抵抗を測定する絶縁抵抗測定部と、前記絶縁抵抗測定部によって測定された絶縁抵抗が、所定値未満であるときに、前記燃料電池の起動を禁止する起動制御部と、を備えることを要旨とする。
【００２５】
一般に、燃料電池を移動体に搭載する場合、燃料電池は、金属製（導電性）のケースに収納された状態で搭載される。そして、燃料電池と、ケースとは、燃料電池と、ケースとの間での短絡による燃料電池の故障を防止するため、両者間の絶縁が確保される。
【００２６】
ところで、燃料電池を搭載した移動体によって、冠水路上を走行した場合には、ケース内に水が浸入する場合がある。この場合、ケース内の水を排水しても、ケース内が十分に乾燥しない間は、燃料電池と、ケースとが、水によって短絡している場合がある。そして、この状態で、燃料電池の起動を行うと、燃料電池の故障を招く。
【００２７】
そこで、本発明では、燃料電池の起動時に、燃料電池と、燃料電池と絶縁されるべき導電性部材（例えば、上述したケース）との間の絶縁抵抗を測定し、測定された絶縁抵抗が所定値未満である場合には、燃料電池の起動を禁止する。こうすることによって、燃料電池と、上記導電性部材との間での短絡による燃料電池の故障を防止し、燃料電池を安全に起動することができる。
【００２８】
本発明は、上述の移動体としての構成の他、移動体に搭載された燃料電池の制御方法の発明として構成することもできる。また、これらを実現するコンピュータプログラム、およびそのプログラムを記録した記録媒体、そのプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号など種々の態様で実現することが可能である。なお、それぞれの態様において、先に示した種々の付加的要素を適用することが可能である。
【００２９】
本発明をコンピュータプログラムまたはそのプログラムを記録した記録媒体等として構成する場合には、移動体に搭載された燃料電池の動作を制御するプログラム全体として構成するものとしてもよいし、本発明の機能を果たす部分のみを構成するものとしてもよい。また、記録媒体としては、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、ＩＣカード、ＲＯＭカートリッジ、パンチカード、バーコードなどの符号が印刷された印刷物、コンピュータの内部記憶装置（ＲＡＭやＲＯＭなどのメモリ）および外部記憶装置などコンピュータが読み取り可能な種々の媒体を利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき説明する。
Ａ．第１実施例：
Ａ１．車両の構成：
図１は、本発明の一実施例としての車両１０００の概略構成を示す説明図である。この車両１０００は、いわゆる電気自動車であり、図示するように、電源システムＰＳと、モータ６００とを備えている。
【００３１】
モータ６００は、電源システムＰＳから供給される電力によって駆動する。そして、モータ６００の動力は、出力軸７００、および、駆動軸８００を介して、車輪９００Ｌ，９００Ｒに伝達される。駆動軸８００には、車速センサ８１０が設置されている。なお、モータ６００としては、種々のタイプのモータを適用可能であるが、本実施例では、三相同期モータを適用するものとした。車両１０００は、本発明における移動体に相当する。
【００３２】
Ａ２．電源システムの構成：
電源システムＰＳは、燃料電池スタック等を備える燃料電池システム１００と、二次電池２００と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３００と、インバータ４００と、制御ユニット５００とを備えている。二次電池２００は、本発明における第２の電池に相当する。なお、燃料電池システム１００については、後に詳述する。
【００３３】
二次電池２００は、図示するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ３００を介して、燃料電池システム１００に備えられた燃料電池スタックと並列に接続されている。二次電池２００としては、鉛蓄電池や、ニッケル−カドミウム蓄電池や、ニッケル−水素蓄電池や、リチウム二次電池など種々の二次電池を適用することができる。そして、これらの接続部には、切換スイッチ３２０ａ，３２０ｂが設けられており、切換スイッチ３２０ａ，３２０ｂを切り換えることによって、この二次電池２００は、燃料電池システム１００の始動時等に、燃料電池システム１００内の各部を駆動するための電力を供給したり、燃料電池システム１００の電力供給量が不足するときに、その不足分を補う電力を供給したりする。また、二次電池２００には、二次電池の残存容量を検出するための残存容量センサ２１０が設けられており、二次電池２００は、この残存容量に基づいて、燃料電池システム１００に備えられた燃料電池スタックや、回生ブレーキによって、適宜充電される。
【００３４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３００は、燃料電池システム１００に備えられた燃料電池スタックや、二次電池２００から供給される出力電圧を調整する。また、インバータ４００は、燃料電池スタックや、二次電池２００から供給される電力を三相交流に変換し、モータ６００に供給する。
【００３５】
制御ユニット５００は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，タイマなどを備えるマイクロコンピュータとして構成されている。制御ユニット５００には、種々の信号が入力され、ＣＰＵは、この入力信号に基づいて、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従って、後述する運転制御処理等、種々の制御を行う。入力信号としては、車両１０００の運転状態を表す車速センサ８１０からの車速、モータ６００の起動スイッチのオン・オフ信号、シフト位置、フットブレーキのオン・オフ信号、アクセル開度などや、電源システムＰＳの運転状態を表す残存容量センサ２１０からの二次電池２００の残存容量、燃料電池システム１００内の各部の温度や圧力、後述する水位センサや絶縁抵抗測定器の出力などが含まれる。出力信号としては、燃料電池システム１００内の各部や、ＤＣ／ＤＣコンバータ３００や、インバータ４００などの動作を制御するための制御信号が含まれる。制御ユニット５００は、本発明における判断部、制御部、起動制御部に相当する。
【００３６】
Ａ３．燃料電池システムの構成：
図２は、車両１０００に搭載された燃料電池システム１００の概略構成を示す説明図である。この燃料電池システム１００では、運転者が車両１０００に備えられたアクセル（図示省略）を操作すると、図示しないアクセル開度センサによって検出された操作量に応じて発電が行われる。
【００３７】
燃料電池（ＦＣ）スタック１０は、水素と酸素との電気化学反応によって発電するセルを複数積層させた積層体である。各セルは、プロトン伝導性を有する電解質膜を挟んで、水素極（以下、アノードと呼ぶ）と、酸素極（以下、カソードと呼ぶ）とを配置した構成となっている（図示省略）。本実施例では、電解質膜として、ナフィオン（登録商標）等の固体高分子膜を利用する固体高分子型のセルを用いるものとしたが、これに限らず、種々のタイプを利用可能である。
【００３８】
なお、本実施例では、図示するように、燃料電池スタック１０は、金属製のスタックケース１２に収納されている。そして、スタックケース１２内には、燃料電池スタック１０と、スタックケース１２との間の絶縁抵抗を測定するための絶縁抵抗測定器７４が備えられている。この絶縁抵抗測定器７４は、後述する起動制御処理に用いられる。
【００３９】
また、本実施例の車両１０００は、路面上に存在する水の水位を検出するための水位センサ７２を備えている。水位センサ７２としては、例えば、フロースイッチや、静電容量センサ等、水と接触して水位を検出するタイプのものや、超音波センサ等、水と非接触で水面との距離を検出するタイプのものを適用可能である。この水位センサ７２は、後述する冠水路上の走行を考慮した運転制御処理に用いられる。水位センサ７２は、本発明における検出部に相当する。
【００４０】
燃料電池スタック１０のアノードには、配管２６を介して、高圧水素を貯蔵した水素タンク２０から、燃料ガスとしての水素が供給される。水素タンク２０の代わりに、例えば、アルコール、炭化水素、アルデヒドなどを原料とする改質反応によって水素を生成する水素生成装置を用いるものとしてもよい。
【００４１】
水素タンク２０に貯蔵された高圧水素は、水素タンク２０の出口に設けられたシャットバルブ２２、レギュレータ２４等によって圧力、および、供給量が調整されて、燃料電池スタック１０のアノードに供給される。水素タンク２０等は、本発明における燃料ガス供給部に相当する。そして、アノードからの排気ガス（以下、アノードオフガスと呼ぶ）は、配管２８に流出する。配管２８は、本発明におけるアノードオフガス排出配管に相当する。なお、アノードオフガスには、燃料電池スタック１０による発電で未消費の水素が含まれている。
【００４２】
燃料電池スタック１０のカソードには、酸素を含有した酸化剤ガスとして、圧縮空気が供給される。空気は、エアクリーナ３０から吸入され、エアコンプレッサ３２で圧縮され、配管３４から燃料電池スタック１０のカソードに供給される。なお、配管３４上に、燃料電池スタック１０に供給される空気を加湿するための加湿器を配設するようにしてもよい。エアコンプレッサ３２等は、本発明における酸化剤ガス供給部に相当する。カソードからの排気ガス（以下、カソードオフガスと呼ぶ）は、配管３６に流出する。配管３６は、本発明におけるカソードオフガス排出配管に相当する。カソードオフガスには、水素と酸素との電気化学反応によって生成された生成水も含まれている。
【００４３】
配管２８に流出したアノードオフガス、および、配管３６に流出したカソードオフガスは、希釈器５０に導入される。希釈器５０は、アノードオフガスと、カソードオフガスとを混合することによって、アノードオフガスに含まれる水素の濃度を希釈する。
【００４４】
希釈器５０から排出された排出ガスは、配管６０を介して、気液分離器５２に導入される。気液分離器５２は、希釈器５０から排出された排出ガスに含まれる水（主として、カソードオフガスに含まれる生成水）を、分離除去する。そして、気液分離器５２によって水が分離除去された排出ガスは、マフラ５４を通じて、配管６０の端部の排出口から車両１０００の外部に排出される。一方、気液分離器５２によって分離された水は、気液分離器５２に備えられたドレイン（図示省略）から、外部に排出される。配管６０は、本発明における排出管に相当する。なお、排出口は、車両１０００の後方の床下部に配置されている（図示省略）。
【００４５】
燃料電池スタック１０は、上述した電気化学反応によって発熱するため、燃料電池スタック１０には、冷却水も供給される。この冷却水は、循環ポンプ４１によって、冷却水用の配管４２を流れ、ラジエータ４０によって冷却されて、燃料電池スタック１０に供給される。なお、配管４２には、図示するように、ラジエータ４０を通さずに、冷却水を循環させるためのバイパス配管４３が接続されており、さらに、配管４２とバイパス配管４３との一方の接続部には、三方弁４４が配設されている。したがって、三方弁４４を切り換えることによって、ラジエータ４０を通さずに、配管４２、および、バイパス配管４３を介して、冷却水を循環させることも可能である。また、配管４２には、図示するように、配管４６を介してイオン交換器４５が接続されている。このイオン交換器４５は、燃料電池スタック１０の絶縁抵抗低下の原因となる、冷却水に含まれる各種イオンを除去する。
【００４６】
なお、図示は省略しているが、本実施例の車両１０００において、燃料電池スタック１０を収納したスタックケース１２は、車両１０００の床下部に設置されている。また、希釈器５０や、気液分離器５２や、マフラ５４や、これらを接続する配管６０も、車両１０００の床下部に設置されている。また、水素タンク２０は、車両１０００の後部座席の下部に設置されている。こうすることによって、車両１０００の床下の空間を有効利用することができる。また、車両１０００の床下部に燃料電池スタック１０等を配置することによって、車両１０００の重心を低くし、走行時の安定性を向上させることができる。
【００４７】
また、ラジエータ４０や、循環ポンプ４１や、イオン交換器４５や、二次電池２００や、ＤＣ／ＤＣコンバータ３００や、インバータ４００や、制御ユニット５００や、モータ６００等は、車両１０００の前方の空間に設置されている。したがって、燃料電池スタック１０等をラジエータ４０の近傍に配置する場合と比較して、ラジエータ４０の周囲の空間を広くすることができる。この結果、ラジエータ４０の放熱効率を向上させ、冷却水の空冷効率を向上させることができる。
【００４８】
Ａ４．運転制御処理：
本実施例の車両１０００では、走行モードとして、ＦＣ走行と、ＥＶ走行とが用意されている。ＦＣ走行とは、燃料電池スタック１０によって発電された電力によってモータ６００を駆動して走行する走行モードである。また、ＥＶ走行とは、二次電池２００から出力された電力によってモータ６００を駆動して走行する走行モードである。これらの走行モードの切り換えは、先に説明した制御ユニット５００が、切換スイッチ３２０ａ，３２０ｂ（図１参照）を切り換えることによって行われる。したがって、例えば、電源システムＰＳへの要求出力が比較的高い場合に、ＦＣ走行を行い、電源システムＰＳへの要求出力が比較的低い場合に、ＥＶ走行を行う等の運転制御が可能である。なお、本実施例において、ＦＣ走行とは、燃料電池スタック１０から出力された電力のみによって走行する場合に限られず、主として、燃料電池スタック１０から出力された電力によって走行し、補助的に、二次電池２００から出力された電力によって走行する場合も含んでいる。
【００４９】
先に説明したように、従来、燃料電池を搭載した車両によって、冠水路上を走行することに関しては、考慮されていなかった。そこで、本実施例の車両１０００では、冠水路上を走行することを考慮した運転制御を行うことを可能とした。以下、車両１０００によって、冠水路上をＦＣ走行することを考慮した運転制御処理について説明する。
【００５０】
図３は、第１実施例の運転制御処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、車両１０００によるＦＣ走行中に、制御ユニット５００のＣＰＵが実行する処理である。
【００５１】
まず、ＣＰＵは、水位センサ７２によって、路面上に存在する水の水位Ｈｗを検出する（ステップＳ１００）。そして、ＣＰＵは、検出された水位Ｈｗが、所定の閾値Ｈｔｈ以上であるか否かを判断する（ステップＳ１１０）。この閾値Ｈｔｈは、車両１０００における配管６０の端部の排出口の設置位置（高さ）に基づいて設定されており、車両１０００によって冠水路上を走行するときに、排出口から配管６０内に、水や土砂等が流入する可能性があるか否かの判断基準となる値である。この閾値Ｈｔｈの値については、後述する第２実施例ないし第４実施例においても同様である。
【００５２】
そして、水位センサ７２によって検出された水位Ｈｗが、閾値Ｈｔｈ以上である場合には（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、排出口から配管６０内に、水や土砂等が流入する可能性があると判断して、燃料電池スタック１０への水素、および、空気の供給を停止し（ステップＳ１２０）、燃料電池スタック１０による発電を停止する。そして、ＣＰＵは、排出バルブ６２を閉弁する（ステップＳ１３０）。こうすることによって、排出口から配管６０内に、水や土砂等が流入することを防止し、燃料電池スタック１０の故障を防止することができる。
【００５３】
そして、ＣＰＵは、図１に示した切換スイッチ３２０ａ，３２０ｂを切り換えて、走行モードを、ＦＣ走行からＥＶ走行に切り換える（ステップＳ１４０）。
【００５４】
一方、ステップＳ１１０において、水位センサ７２によって検出された水位Ｈｗが閾値Ｈｔｈ未満である場合には（ステップＳ１１０：ＮＯ）、ＣＰＵは、排出口から配管６０内に、水や土砂等が流入する可能性がないと判断して、ステップＳ１００に戻る。
【００５５】
以上説明した第１実施例の運転制御処理によれば、車両１０００によって、冠水路上を走行するときに、冠水路上に存在する水の水位が閾値Ｈｔｈ以上になり、燃料電池スタック１０による発電を停止した場合であっても、燃料電池スタック１０の故障を防止するとともに、ＥＶ走行によって走行することができる。
【００５６】
Ａ５．起動制御処理：
車両１０００によって、冠水路上を走行した場合には、スタックケース１２内に水が浸入する場合がある。この場合、スタックケース１２内の水を排水しても、スタックケース１２内が十分に乾燥しない間は、燃料電池スタック１０と、スタックケース１２とが、水によって短絡している場合がある。そして、この状態で、燃料電池システム１００の起動を行うと、燃料電池システム１００の故障を招く。そこで、本実施例では、車両１０００によって、冠水路上を走行した後に、車両１０００の起動を行う場合には、以下に説明する起動処理を実行する。
【００５７】
図４は、燃料電池システム１００の起動制御処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、車両１０００の起動スイッチがＯＮにされたときに、制御ユニット５００のＣＰＵが実行する処理である。なお、本実施例では、車両１０００によって、冠水路上を走行した後に、車両１０００の起動を行う場合に、この処理を行うものとしたが、燃料電池システム１００の起動ごとに行うようにしてもよい。
【００５８】
まず、ＣＰＵは、絶縁抵抗測定器７４によって、燃料電池スタック１０と、スタックケース１２との間の絶縁抵抗Ｒｉを測定する（ステップＳ２００）。そして、ＣＰＵは、測定された絶縁抵抗Ｒｉが、所定の閾値Ｒｔｈ以上であるか否かを判断する（ステップＳ２１０）。この閾値Ｒｔｈは、燃料電池スタック１０と、スタックケース１２との間の絶縁が確保されていると判断可能な十分に高い値が設定されている。
【００５９】
そして、絶縁抵抗測定器７４によって測定された絶縁抵抗Ｒｉが、閾値Ｒｔｈ以上である場合には（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、燃料電池スタック１０と、スタックケース１２との間の絶縁が十分に確保されていると判断して、燃料電池システム１００の起動を許可し（ステップＳ２２０）、燃料電池スタック１０の暖機運転を行う等、燃料電池システム１００の起動処理を行う（ステップＳ２３０）。
【００６０】
一方、絶縁抵抗測定器７４によって測定された絶縁抵抗Ｒｉが、閾値Ｒｔｈ未満である場合には（ステップＳ２１０：ＮＯ）、ＣＰＵは、燃料電池スタック１０と、スタックケース１２との間の絶縁が不十分であると判断して、燃料電池システム１００の起動を禁止し（ステップＳ２４０）、警告処理を行い（ステップＳ２５０）、運転者に燃料電池システム１００の異常を警告する。警告処理としては、例えば、警告ランプの点灯や、警告音の発生等が挙げられる。
【００６１】
以上説明した起動制御処理によって、燃料電池スタック１０と、スタックケース１２との間での短絡による燃料電池スタック１０の故障を防止し、燃料電池システム１００を安全に起動することができる。
【００６２】
Ｂ．第２実施例：
第２実施例の車両１０００の構成は、搭載された燃料電池システムの構成が一部異なっていること以外は、第１実施例の車両１０００と同じである。したがって、以下、第２実施例の燃料電池システム１００Ａについて説明する。
【００６３】
Ｂ１．燃料電池システムの構成：
図５は、第２実施例の燃料電池システム１００Ａの概略構成を示す説明図である。図示するように、この燃料電池システム１００Ａは、第１実施例の燃料電池システム１００とほぼ同じであるので、ここでは、第１実施例の燃料電池システム１００と異なる部分についてのみ説明し、共通する部分については、説明を省略する。
【００６４】
すなわち、本実施例の燃料電池システム１００Ａでは、図示するように、アノードオフガスが流れる配管２８に、配管２８の連通、または、非連通を切り換えるバルブ２９が配設されている。このバルブ２９は、本発明における連通切換バルブに相当する。
【００６５】
また、本実施例の燃料電池システム１００Ａでは、図示するように、配管３４と、配管３６とに、バイパス配管３５が分岐して接続されており、配管３４と、バイパス配管３５との接続部には、三方弁３７が配設されている。そして、三方弁３７を切り換えることによって、エアコンプレッサ３２によって圧縮された圧縮空気を、燃料電池スタック１０に供給するか、燃料電池スタック１０を介さずに、配管３６に流すかを切り換えることができる。三方弁３７は、本発明における切換バルブに相当する。また、エアコンプレッサ３２等は、本発明における空気供給部に相当する。
【００６６】
Ｂ２．運転制御処理：
図６は、第２実施例の運転制御処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、車両１０００によるＦＣ走行中に、制御ユニット５００のＣＰＵが実行する処理である。
【００６７】
まず、ＣＰＵは、水位センサ７２によって、路面上に存在する水の水位Ｈｗを検出する（ステップＳ３００）。そして、ＣＰＵは、検出された水位Ｈｗが、所定の閾値Ｈｔｈ以上であるか否かを判断する（ステップＳ３１０）。
【００６８】
そして、水位センサ７２によって検出された水位Ｈｗが、閾値Ｈｔｈ以上である場合には（ステップＳ３１０：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、排出口から配管６０内に、水や土砂等が流入する可能性があると判断して、燃料電池スタック１０への水素の供給を停止し（ステップＳ３２０）、燃料電池スタック１０による発電を停止する。そして、ＣＰＵは、エアコンプレッサ３２によって圧縮された圧縮空気が、バイパス配管３５を介して、配管３６に流れるように、三方弁３７を切り換えるとともに、バルブ２９を閉弁する（ステップＳ３３０）。このとき、ＣＰＵは、さらに、エアコンプレッサ３２の出力を増大させることによって、圧縮空気の供給量を増大させるようにしてもよい。この場合の供給量は、例えば、供給可能な最大供給量としてもよいし、水位センサ７２によって検出された水位Ｈｗに応じて変動させてもよい。こうすることによって、配管６０内の背圧を上昇させることができるので、排出口から配管６０内に、水や土砂等が流入することを抑制し、燃料電池スタック１０の故障を抑制することができる。また、バルブ２９を閉弁するので、配管３６に供給された圧縮空気が、配管２８を介して、燃料電池スタック１０のアノードに流入することを防止することができる。
【００６９】
そして、ＣＰＵは、図１に示した切換スイッチ３２０ａ，３２０ｂを切り換えて、走行モードを、ＦＣ走行からＥＶ走行に切り換える（ステップＳ３４０）。
【００７０】
一方、ステップＳ３１０において、水位センサ７２によって検出された水位Ｈｗが閾値Ｈｔｈ未満である場合には（ステップＳ２１０：ＮＯ）、ＣＰＵは、排出口から配管６０内に、水や土砂等が流入する可能性がないと判断して、ステップＳ３００に戻る。
【００７１】
以上説明した第２実施例の運転制御処理によっても、車両１０００によって、冠水路上を走行するときに、冠水路上に存在する水の水位が閾値Ｈｔｈ以上になり、燃料電池スタック１０による発電を停止した場合であっても、燃料電池スタック１０の故障を抑制するとともに、ＥＶ走行によって走行することができる。
【００７２】
Ｃ．第３実施例：
第３実施例の車両１０００の構成は、燃料電池システムの構成を含めて、第１実施例と車両１０００と同じである。したがって、以下、第３実施例の運転制御についてのみ説明する。
【００７３】
上述した第１実施例、および、第２実施例では、車両１０００によって、ＦＣ走行によって冠水路上を走行するときに、冠水路上に存在する水の水位が閾値Ｈｔｈ以上になった場合に、燃料電池スタック１０による発電を停止して、ＥＶ走行に切り換えるものとしたが、以下に説明する第３実施例、および、第４実施例では、冠水路上に存在する水の水位が閾値Ｈｔｈ以上になった場合であっても、ＦＣ走行を継続する。
【００７４】
図７は、第３実施例の運転制御処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、車両１０００によるＦＣ走行中に、制御ユニット５００のＣＰＵが実行する処理である。
【００７５】
まず、ＣＰＵは、水位センサ７２によって、路面上に存在する水の水位Ｈｗを検出する（ステップＳ４００）。そして、ＣＰＵは、検出された水位Ｈｗが、所定の閾値Ｈｔｈ以上であるか否かを判断する（ステップＳ４１０）。
【００７６】
そして、水位センサ７２によって検出された水位Ｈｗが、閾値Ｈｔｈ以上である場合には（ステップＳ４１０：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、排出口から配管６０内に、水や土砂等が流入する可能性があると判断して、燃料電池スタック１０への水素、および、空気の供給量を、燃料電池スタック１０への要求出力に関わらずに、それぞれ所定の供給量に増大させる（ステップＳ４２０）。この供給量は、例えば、供給可能な最大供給量としてもよいし、水位センサ７２によって検出された水位Ｈｗに応じて変動させてもよい。こうすることによって、配管６０内の背圧を上昇させることができるので、排出口から配管６０内に、水や土砂等が流入することを抑制し、燃料電池スタック１０の故障を抑制することができる。
【００７７】
一方、ステップＳ４１０において、水位センサ７２によって検出された水位Ｈｗが閾値Ｈｔｈ未満である場合には（ステップＳ４１０：ＮＯ）、ＣＰＵは、排出口から配管６０内に、水や土砂等が流入する可能性がないと判断して、ステップＳ４００に戻る。
【００７８】
以上説明した第３実施例の運転制御処理によれば、車両１０００によって、冠水路上を走行するときに、冠水路上に存在する水の水位が閾値Ｈｔｈ以上になった場合であっても、燃料電池スタック１０の故障を抑制しつつ、継続してＦＣ走行によって走行することができる。
【００７９】
Ｄ．第４実施例：
第４実施例の車両１０００の構成は、搭載された燃料電池システムの構成が一部異なっていること以外は、第１実施例の車両１０００と同じである。したがって、以下、第２実施例の燃料電池システム１００Ｂについて説明する。
【００８０】
図８は、第４実施例の燃料電池システム１００Ｂの概略構成を示す説明図である。図示するように、この燃料電池システム１００Ｂは、図示するように、第１実施例の燃料電池システム１００とほぼ同じであり、アノードオフガスが流れる配管２８に、配管２８の連通、または、非連通を切り換えるバルブ２９が配設されていること以外は、第１実施例における燃料電池システム１００と同じである。
【００８１】
図９は、第４実施例の運転制御処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、車両１０００によるＦＣ走行中に、制御ユニット５００のＣＰＵが実行する処理である。
【００８２】
まず、ＣＰＵは、水位センサ７２によって、路面上に存在する水の水位Ｈｗを検出する（ステップＳ５００）。そして、ＣＰＵは、検出された水位Ｈｗが、所定の閾値Ｈｔｈ以上であるか否かを判断する（ステップＳ５１０）。
【００８３】
そして、水位センサ７２によって検出された水位Ｈｗが、閾値Ｈｔｈ以上である場合には（ステップＳ５１０：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、排出口から配管６０内に、水や土砂等が流入する可能性があると判断して、燃料電池スタック１０への空気の供給量を、燃料電池スタック１０への要求出力に関わらずに、所定の供給量に増大させ（ステップＳ５２０）、バルブ２９を閉弁する（ステップＳ５３０）。この供給量は、例えば、供給可能な最大供給量としてもよいし、水位センサ７２によって検出された水位Ｈｗに応じて変動させてもよい。こうすることによって、配管６０内の背圧を上昇させることができるので、排出口から配管６０内に、水や土砂等が流入することを抑制し、燃料電池スタック１０の故障を抑制することができる。また、バルブ２９を閉弁するので、配管３６に流出したカソードオフガスが、配管２８を介して、燃料電池スタック１０のアノードに流入することを防止することができる。
【００８４】
一方、ステップＳ５１０において、水位センサ７２によって検出された水位Ｈｗが閾値Ｈｔｈ未満である場合には（ステップＳ５１０：ＮＯ）、ＣＰＵは、排出口から配管６０内に、水や土砂等が流入する可能性がないと判断して、ステップＳ５００に戻る。
【００８５】
ところで、本実施例の燃料電池システム１００Ｂでは、燃料電池スタック１０には、酸化剤ガスとして、空気が供給される。この空気には、燃料電池スタック１０における発電に供されない窒素等の不純物ガスが含まれる。そして、この不純物ガスは、燃料電池スタック１０に備えられた電解質膜を介して、カソード側からアノード側に透過する。このため、ステップＳ５３０においてバルブ２９を閉弁し、配管２８が閉塞された状態で、燃料電池スタック１０によって発電を行う場合、不純物ガスは、外部に排出されずに、燃料電池スタック１０内や、配管２８内に貯留され、発電性能の低下を招く。このため、本実施例の運転制御処理では、上述した発電性能の低下を防止するために、適宜、燃料電池スタック１０内、および、配管２８内のパージを行う。
【００８６】
そこで、まず、ＣＰＵは、ステップＳ５３０において、バルブ２９を閉弁した後、所定時間経過したか否かを判断する（ステップＳ５４０）。上記所定時間は、燃料電池スタック１０内や、配管２８内に上記不純物ガスが貯留されることによる燃料電池スタック１０の発電性能の低下を防止可能な範囲内で、設定されている。
【００８７】
そして、バルブ２９を閉弁した後、所定時間経過した場合には（ステップＳ５４０：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、再度、水位センサ７２によって、路面上に存在する水の水位Ｈｗを検出し（ステップＳ５５０）、検出された水位Ｈｗが、閾値Ｈｔｈ以上であるか否かを判断する（ステップＳ５６０）。
【００８８】
そして、水位センサ７２によって検出された水位Ｈｗが、閾値Ｈｔｈ未満である場合には（ステップＳ５６０：ＮＯ）、ＣＰＵは、排出口から配管６０内に、水や土砂等が流入する可能性がないと判断して、燃料電池スタック１０への空気の供給量を、燃料電池スタック１０への要求出力に応じた供給量に戻し（ステップＳ５７０）、バルブ２９を開弁して（ステップＳ５７５）、通常のＦＣ走行を行う。
【００８９】
一方、ステップＳ５５０において、水位センサ７２によって検出された水位Ｈｗが、なおも、閾値Ｈｔｈ以上である場合には（ステップＳ５６０：ＹＥＳ）、燃料電池スタック１０への水素の供給量を、燃料電池スタック１０への要求出力に関わらずに、所定量（例えば、供給可能な最大供給量）に増大させて（ステップＳ５８０）、配管２８内の背圧を、配管３６内の背圧よりも上昇させ、バルブ２９を開弁して、燃料電池スタック１０の水素の流路内、および、配管２８内を、所定期間、パージし、その後、バルブ２９を閉弁する（ステップＳ５８５）。こうすることによって、配管３６から配管２８へのカソードオフガスの流入を防止しつつ、燃料電池スタック１０の水素の流路内、および、配管２８内のパージを行うことができる。
【００９０】
そして、ＣＰＵは、燃料電池スタック１０への水素の供給量を、燃料電池スタック１０への要求出力に応じた供給量に戻し（ステップＳ５９０）、ステップＳ５４０に戻る。
【００９１】
以上説明した第４実施例の運転制御処理によっても、車両１０００によって、冠水路上を走行するときに、冠水路上に存在する水の水位が閾値Ｈｔｈ以上になった場合であっても、燃料電池スタック１０の故障を抑制しつつ、継続してＦＣ走行によって走行することができる。
【００９２】
Ｅ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形が可能である。
【００９３】
Ｅ１．変形例１：
上記第２実施例の運転制御処理（図６参照）において、ステップＳ３４０の後に、再度、水位センサ７２によって、路面上に存在する水の水位Ｈｗを検出し、検出された水位Ｈｗが、閾値Ｈｔｈよりも大きい所定の閾値Ｈｔｈａ以上であるか否かを判断し、水位Ｈｗが閾値Ｈｔｈａ以上である場合に、排出バルブ６２を閉弁するようにしてもよい。閾値Ｈｔｈａの値は、任意に設定可能である。こうすることによって、圧縮空気の背圧によっても、排出口から配管６０への水や土砂等の流入を防止できない場合に、水や土砂等の流入を防止することができる。
【００９４】
Ｅ２．変形例２：
上記第１実施例、第２実施例、第４実施例では、それぞれ、燃料電池システム１００，１００Ａ，１００Ｂを備えるものとしたが、これら各実施例に、第２実施例の燃料電池システム１００Ａを適用するようにしてもよい。そして、上記第３実施例の運転制御処理（図７参照）において、ステップＳ４２０の後に、さらに、第１実施例の運転制御処理（図３参照）や、第２実施例の運転制御処理（図６参照）を行うようにしてもよい。
【００９５】
また、上記第４実施例の運転制御処理（図９参照）において、ステップＳ５９０の後に、さらに、第１実施例の運転制御処理（図３参照）や、第２実施例の運転制御処理（図６参照）を行うようにしてもよい。この場合、ステップＳ１１０や、ステップＳ３１０において、閾値Ｈｔｈの代わりに、閾値Ｈｔｈよりも大きい閾値を用いればよい。
【００９６】
Ｅ３．変形例３：
上記実施例では、本発明における検出部として、水位センサ７２を用いるものとしたが、本発明は、これに限られない。車両１０００の周囲の状況を検出する機能を有する他の手段を適用してもよい。例えば、情報センタとの通信によって取得した冠水情報等によって路面上における閉塞物の存在状況を判断するようにしてもよいし、走行中の路面状況を車載されたカメラによって撮像し、撮像された画像を画像処理等によって解析することによって路面上における閉塞物の存在状況を判断するようにしてもよい。
【００９７】
Ｅ４．変形例４：
上記実施例では、本発明における第２の電池として、二次電池２００を用いるものとしたが、本発明は、これに限られない。第２の電池としては、燃料電池以外の電池を用いればよく、例えば、一次電池や、太陽電池等を用いるようにしてもよい。
【００９８】
Ｅ５．変形例５：
上記第２実施例の車両１０００では、燃料電池システム１００Ａは、本発明における酸化剤ガス供給部、および、空気供給部として、１つのエアコンプレッサ３２を共用するものとしたが、本発明は、これに限られない。上記第２実施例の運転制御処理のステップＳ３３０において、配管３６内の背圧を上昇させるための専用のエアコンプレッサを、エアコンプレッサ３２とは別に備えるようにしてもよい。この場合、燃料電池システム１００Ａは、バイパス配管３５や、三方弁３７を備える必要はない。ただし、上記第２実施例によれば、燃料電池システム１００Ａは、本発明における酸化剤ガス供給部、および、空気供給部として、１つのエアコンプレッサ３２を共用するので、燃料電池システム１００や、車両１０００の小型化を図ることができる。
【００９９】
Ｅ６．変形例６：
上記実施例では、燃料電池スタック１０から排出されるアノードオフガスを、配管２８等を介して、すべて外部に排出するものとしたが、配管２８と配管２６との間に、循環配管や、循環ポンプ等を設けるようにし、アノードオフガスを配管２８から配管２６に再循環させるようにしてもよい。こうすることによって、アノードオフガスに含まれる水素を、燃料電池スタック１０による発電に再利用し、水素の利用効率を向上させることができる。
【０１００】
Ｅ７．変形例７：
上記実施例では、本発明を車両１０００に適用した場合について説明したが、本発明は、これに限られない。本発明は、燃料電池を搭載し、この燃料電池によって発電された電力を動力源として、移動する種々の移動体に適用可能である。このような移動体としては、上述した車両の他に、例えば、航空機や、船舶等が挙げられる。
【０１０１】
Ｅ８．変形例８：
上記実施例の車両１０００では、水位センサ７２によって検出された水位Ｈｗに基づいて、冠水路上を走行するための運転制御処理を行うものとしたが、本発明は、これに限られない。本発明は、一般に、移動体の周囲の状況を検出し、この検出結果に基づいて、配管６０の端部に設けられた排出口を閉塞させる閉塞物が、排出口を閉塞する可能性、または、排出口から流入する可能性があるか否かを判断し、この判断結果に基づいて、すなわち、閉塞物が、排出口を閉塞する可能性、または、排出口から流入する可能性があると判断されたときに、先に説明した各種制御を行えばよい。したがって、例えば、閉塞物として、上述した冠水路上の水以外に、路面上に存在する土砂や、上空からの落下物や、飛来物や、浮遊物の存在を検出し、この検出結果に基づいて、上記判断、および、制御を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の一実施例としての車両１０００の概略構成を示す説明図である。
【図２】車両１０００に搭載された燃料電池システム１００の概略構成を示す説明図である。
【図３】第１実施例の運転制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】起動制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】第２実施例の燃料電池システム１００Ａの概略構成を示す説明図である。
【図６】第２実施例の運転制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】第３実施例の運転制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】第４実施例の燃料電池システム１００Ｂの概略構成を示す説明図である。
【図９】第４実施例の運転制御処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０３】
１０００…車両
１００，１００Ａ，１００Ｂ…燃料電池システム
１０…燃料電池（ＦＣ）スタック
１２…スタックケース
２０…水素タンク
２２…シャットバルブ
２４…レギュレータ
２６，２８…配管
２９…バルブ
３０…エアクリーナ
３２…エアコンプレッサ
３４…配管
３５…バイパス配管
３６…配管
３７…三方弁
４０…ラジエータ
４１…循環ポンプ
４２…配管
４３…バイパス配管
４４…三方弁
４５…イオン交換器
４６…配管
５０…希釈器
５２…気液分離器
５４…マフラ
６０…配管
６２…排出バルブ
７２…水位センサ
７４…絶縁抵抗測定器
２００…二次電池
２１０…残存容量センサ
３００…ＤＣ／ＤＣコンバータ
３２０ａ，３２０ｂ…切換スイッチ
４００…インバータ
５００…制御ユニット
６００…モータ
７００…出力軸
８００…駆動軸
８１０…車速センサ
９００Ｌ，９００Ｌ…車輪
ＰＳ…電源システム
【図１】
2008125214.tif 000003
【図２】
2008125214.tif 000004
【図３】
2008125214.tif 000005
【図４】
2008125214.tif 000006
【図５】
2008125214.tif 000007
【図６】
2008125214.tif 000008
【図７】
2008125214.tif 000009
【図８】
2008125214.tif 000010
【図９】
2008125214.tif 000011