(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池二輪車の骨格を形成するフレームと、
前記燃料電池二輪車を駆動する駆動輪と、
前記燃料電池二輪車の進行方向を変える操舵輪と、
前記フレームに支持され、水素を蓄える燃料タンクと、
前記フレームに支持され、燃料極、空気極および電解質膜を有する空冷式固体高分子形の燃料電池と、
前記フレームに支持された二次電池と、
前記フレームに支持され、前記燃料電池または前記二次電池からの電力の供給により動作し、前記駆動輪を駆動するモータと、
前記燃料電池から前記モータへの電力の供給および前記二次電池から前記モータへの電力の供給を制御する電力制御装置と、
前記燃料電池の電解質膜の湿潤状態を検出または予測し、その結果に基づき、前記燃料電池の電解質膜を加湿する加湿処理の実行を要求する燃料電池管理装置とを備えた燃料電池二輪車における燃料電池加湿装置であって、
前記加湿処理を実行する加湿実行部と、
前記燃料電池二輪車の傾斜を検出する傾斜検出部と、
前記傾斜検出部により検出された前記燃料電池二輪車の傾斜に基づいて前記加湿処理の実行の許否を判定する加湿許否判定部とを備え、
前記加湿許否判定部は、前記燃料電池管理装置により前記加湿処理の実行が要求された場合または前記加湿処理が実行中である場合に、前記傾斜検出部により検出された前記燃料電池二輪車の傾斜が傾斜閾値以上であるか否かを判定し、当該燃料電池二輪車の傾斜が前記傾斜閾値以上でないときには前記加湿処理の実行または実行の継続を許可し、当該燃料電池二輪車の傾斜が前記傾斜閾値以上であるときには前記加湿処理の実行または実行の継続を許可しないことを特徴とする燃料電池加湿装置。
【請求項２】
前記加湿処理の実行の継続時間である加湿時間を測定する加湿時間測定部を備え、
前記加湿許否判定部は、前記加湿処理の実行中において、前記傾斜検出部により検出された前記燃料電池二輪車の傾斜に基づいて前記加湿処理の実行の継続の許否を判定するに当たり、前記加湿時間測定部により測定された前記加湿時間が長くなるに従って前記判定で用いる前記傾斜閾値を小さくすることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池加湿装置。
【請求項３】
前記燃料電池二輪車の速度を検出する車速検出部を備え、
前記加湿許否判定部は、前記燃料電池管理装置により前記加湿処理の実行が要求された場合または前記加湿処理が実行中である場合に、前記傾斜検出部により検出された前記燃料電池二輪車の傾斜に基づいて前記加湿処理の実行または実行の継続の許否を判定するに当たり、前記車速検出部により検出された前記燃料電池二輪車の速度に応じて前記判定で用いる前記傾斜閾値を変化させることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池加湿装置。
【請求項４】
前記加湿処理の実行の継続時間である加湿時間を測定する加湿時間測定部を備え、
前記加湿許否判定部は、前記加湿処理の実行中において、前記車速検出部により検出された前記燃料電池二輪車の速度および前記傾斜検出部により検出された前記燃料電池二輪車の傾斜に基づいて前記加湿処理の実行の継続の許否を判定するに当たり、前記加湿時間測定部により測定された前記加湿時間が長くなるに従って前記判定で用いる前記傾斜閾値を小さくすることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池加湿装置。
【請求項５】
前記燃料電池二輪車の所定の単位時間当たりの傾斜変化を検出する傾斜変化検出部を備え、
前記加湿許否判定部は、前記燃料電池管理装置により前記加湿処理の実行が要求された場合または前記加湿処理が実行中である場合に、前記傾斜変化検出部により検出された前記燃料電池二輪車の所定の単位時間当たりの傾斜変化が傾斜変化閾値以上であるか否かを判定し、当該燃料電池二輪車の所定の単位時間当たりの傾斜変化が前記傾斜変化閾値以上であるときには前記加湿処理の実行または実行の継続を許可しないことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の燃料電池加湿装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の燃料電池加湿装置を備えた燃料電池二輪車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空冷式の固体高分子形燃料電池の電解質膜を加湿する燃料電池加湿装置、およびこのような燃料電池加湿装置を搭載した燃料電池二輪車に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固定高分子形燃料電池を搭載した自動二輪車である燃料電池二輪車の開発が進められている。燃料電池二輪車は、固体高分子形燃料電池により発電された電力を用いてモータを回転させ、これにより、駆動輪を駆動させて走行する。固体高分子形燃料電池は、燃料極に供給する水素と空気極（酸素極）に供給する空気（酸素）を固体高分子の電解質膜を介して反応させて発電する装置である。特許文献１および２には、このような燃料電池二輪車が記載されている。
【０００３】
また、固体高分子形燃料電池において、反応の際に発生する熱の冷却方式には、水冷式と空冷式がある。一般に、水冷式の燃料電池においては、冷却機構として、圧縮機、冷却水路、ラジエータおよび加湿器等を備え、これらの機器により冷却を実現している。これに対し、空冷式の燃料電池においては、それらの機器を廃して冷却を実現することができる。燃料電池により発電する電力が約２０ｋＷ以下である場合には、冷却機構の体積が水冷式よりも空冷式の方が小さくなることから、燃料電池二輪車等の小型の車両には、空冷式の燃料電池が搭載されることが多い。
【０００４】
また、固体高分子形燃料電池が発電を継続するためには、水素が水素イオンとなって固体高分子の電解質膜を透過しなければならず、このためには、当該電解質膜が湿潤していることが必要である。水冷式の燃料電池では、燃料電池へ供給する空気を加湿器により加湿し、これにより電解質膜の湿潤を保つ。一方、空冷式の燃料電池では、その内部における反応により発生する水分を利用して電解質膜の加湿を行う。具体的には、空冷式の燃料電池において電解質膜の加湿を行う際には、空気が流通する経路の入口と出口をシャッタ等により閉塞すると共に、空気を流通させるファンを止める。これにより、水蒸気および反応水を電解質膜に滞留させ、電解質膜を加湿する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−４３６８７号公報
【特許文献２】特開２００４−２９６３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
空冷式の固体高分子形燃料電池を搭載した燃料電池二輪車には次のような問題がある。
【０００７】
すなわち、自動二輪車におけるコーナリング時には車体の傾斜および速度を調節して車体にかかる遠心力と重力とを釣り合わせ、これにより、車体のバランスを取り、走行を安定させる。例えば、コーナリング時に車体の左右方向の傾斜が大きくなり過ぎたときには、アクセル（スロットル）を開けて速度を上げ、車体にかかる遠心力を増加させ、車体の傾斜を小さくしてバランスを取る。したがって、自動二輪車においては、コーナリング時に、運転者がアクセルを開けたことに即応してモータの出力を十分に増加させることができる状態を確保しなければならない。
【０００８】
しかしながら、空冷式の固体高分子形燃料電池においては、上述したように、燃料電池への空気の供給を断って電解質膜の加湿を行うため、このような加湿処理の実行中は、燃料電池の発電がほぼ停止した状態となり、それゆえ、燃料電池からの電力ではモータの出力が低下する。このため、燃料電池二輪車において、コーナリング中に加湿処理が実行されると、アクセルを開けてもモータの出力を十分に増加させることができない状態となる場合がある。この結果、燃料電池の電力だけではコーナリング時において車体のバランスを取ることが困難になり、走行の安定が損なわれることがある。
【０００９】
なお、燃料電池二輪車においては、二次電池からの電力によってもモータを駆動させることができるが、一般に、燃料電池二輪車における二次電池の容量は大きくない。このため、二次電池からの電力によりモータを駆動させる場合、モータの出力の大きさまたは継続時間が、燃料電池からの電力によりモータを駆動させる場合と比較して制限される。それゆえ、コーナリング時における走行の安定を、二次電池からの電力供給によるモータの駆動に全面的に委ねることは困難である。
【００１０】
以上の問題は、コーナリング時以外で、アクセル操作によって車体のバランスを取ることが重要な場面でも起こり得る。
【００１１】
本発明は例えば上述したような問題に鑑みなされたものであり、本発明の課題は、燃料電池の電解質膜を加湿する加湿処理の実行により走行の安定が損なわれるのを防止することができる燃料電池加湿装置および燃料電池二輪車を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の燃料電池加湿装置は、燃料電池二輪車の骨格を形成するフレームと、前記燃料電池二輪車を駆動する駆動輪と、前記燃料電池二輪車の進行方向を変える操舵輪と、前記フレームに支持され、水素を蓄える燃料タンクと、前記フレームに支持され、燃料極、空気極および電解質膜を有する空冷式固体高分子形の燃料電池と、前記フレームに支持された二次電池と、前記フレームに支持され、前記燃料電池または前記二次電池からの電力の供給により動作し、前記駆動輪を駆動するモータと、前記燃料電池から前記モータへの電力の供給および前記二次電池から前記モータへの電力の供給を制御する電力制御装置と、前記燃料電池の電解質膜の湿潤状態を検出または予測し、その結果に基づき、前記燃料電池の電解質膜を加湿する加湿処理の実行を要求する燃料電池管理装置とを備えた燃料電池二輪車における燃料電池加湿装置であって、前記加湿処理を実行する加湿実行部と、前記燃料電池二輪車の傾斜を検出する傾斜検出部と、前記傾斜検出部により検出された前記燃料電池二輪車の傾斜に基づいて前記加湿処理の実行の許否を判定する加湿許否判定部とを備え、前記加湿許否判定部は、前記燃料電池管理装置により前記加湿処理の実行が要求された場合または前記加湿処理が実行中である場合に、前記傾斜検出部により検出された前記燃料電池二輪車の傾斜が傾斜閾値以上であるか否かを判定し、当該燃料電池二輪車の傾斜が前記傾斜閾値以上でないときには前記加湿処理の実行または実行の継続を許可し、当該燃料電池二輪車の傾斜が前記傾斜閾値以上であるときには前記加湿処理の実行または実行の継続を許可しないことを特徴とする。
【００１３】
本発明の燃料電池加湿装置において、燃料電池二輪車のコーナリング時において燃料電池二輪車の傾斜が傾斜閾値以上となったときは、燃料電池管理装置により加湿処理の実行が要求された場合でも加湿処理を実行しない。また、加湿処理の実行中に、燃料電池二輪車がコーナリングを行って燃料電池二輪車の傾斜が傾斜閾値以上となったときには加湿処理を停止する。このように、燃料電池二輪車のコーナリング時に加湿処理が実行されることを避けることにより、コーナリング時において、運転者がアクセルを開けたことに即応してモータの出力を十分に増加させることができる状態にすることができる。したがって、コーナリング時（または、アクセル操作により車体のバランスを取ることが重要なその他の場面）において、走行の安定を確保することができる。
【００１４】
また、本発明の燃料電池加湿装置において、前記加湿処理の実行の継続時間である加湿時間を測定する加湿時間測定部を備え、前記加湿許否判定部は、前記加湿処理の実行中において、前記傾斜検出部により検出された前記燃料電池二輪車の傾斜に基づいて前記加湿処理の実行の継続の許否を判定するに当たり、前記加湿時間測定部により測定された前記加湿時間が長くなるに従って前記判定で用いる前記傾斜閾値を小さくすることが望ましい。
【００１５】
この構成において、加湿許否判定部は、燃料電池二輪車の傾斜および加湿時間に基づいて、加湿処理の実行または実行の継続の許否を判定する。具体的には、加湿時間が長くなるに従って、判定に用いる傾斜閾値を小さくする。すなわち、加湿時間が短い場合には、加湿時間が長い場合に用いる傾斜閾値と比較して大きい傾斜閾値を用いて判定を行い、燃料電池二輪車が大きく傾斜した場合に限り、加湿処理を停止させる。すなわち、加湿時間が短い間においては、燃料電池二輪車が傾斜しても、その程度が小さい場合には加湿処理の実行を継続する。
【００１６】
また、加湿時間が短い間において、燃料電池二輪車が小さく傾斜し、これに応じて運転者が車体のバランスを取るためにアクセルを開けた場合には、二次電池からの電力を用いてモータの出力を増加させることができる。運転者のアクセル操作に応じたモータの出力の増加を二次電池の電力により賄うことができる範囲では、加湿処理の実行を継続する。
【００１７】
このように、加湿時間が短い間において、燃料電池二輪車が小さく傾斜した場合には、加湿処理の実行を継続することにより、燃料電池の電解質膜を早期にまたは確実に加湿することができる。
【００１８】
また、本発明の燃料電池加湿装置において、前記燃料電池二輪車の速度を検出する車速検出部を備え、前記加湿許否判定部は、前記燃料電池管理装置により前記加湿処理の実行が要求された場合または前記加湿処理が実行中である場合に、前記傾斜検出部により検出された前記燃料電池二輪車の傾斜に基づいて前記加湿処理の実行または実行の継続の許否を判定するに当たり、前記車速検出部により検出された前記燃料電池二輪車の速度に応じて前記判定で用いる前記傾斜閾値を変化させることが望ましい。
【００１９】
この構成において、加湿許否判定部は、燃料電池二輪車の傾斜および速度に基づいて加湿処理の実行または実行の継続の許否を判定する。具体的には、燃料電池二輪車の速度に応じて、判定に用いる傾斜閾値を変化させる。燃料電池二輪車の速度に応じた傾斜閾値の変化は、例えば、次の点を考慮して決めることができる。
【００２０】
すなわち、加湿処理の実行時には、燃料電池の発電がほぼ停止した状態となるため、燃料電池からの電力でモータを駆動することが困難となるが、二次電池からの電力でモータを駆動することができる。もっとも、二次電池は補助的な電力源であるため、二次電池によりモータに供給可能な電力量は制限される。そこで、コーナリングにより傾斜した車体のバランスを取るためにアクセル操作に応じてモータへ供給する必要のある電力量が、二次電池からモータに供給可能な電力量を超えない範囲であることを条件に、コーナリング時における加湿処理の実行を許可する。この条件を充たす場合には、コーナリング時における加湿処理の実行を許可しても、二次電池からの電力によるモータの駆動により走行の安定を確保することができる。
【００２１】
ここで、燃料電池二輪車のコーナリング時において、燃料電池二輪車の傾斜が大きくなるに従って、車体のバランスを取るために要するアクセルの開度が大きくなり、またはアクセルを開けている時間が長くなる傾向がある。すなわち、燃料電池二輪車の傾斜が大きくなるに従って、コーナリングにより傾斜した車体のバランスを取るためにアクセル操作に応じてモータへ供給する必要のある電力量が大きくなる。この点を考慮することにより、コーナリング時において加湿処理を実行しても、二次電池からの電力によるモータの駆動によって走行の安定を確保することができる燃料二輪車の傾斜の範囲が定まる。
【００２２】
さらに、この傾斜の範囲は、燃料電池二輪車の速度により変わる。例えば、燃料電池二輪車の速度が高くなると、モータの回転速度が高くなるため、モータへ供給すべき電力量が増加する。したがって、燃料電池二輪車の速度が高くなると、コーナリング時において二次電池からの電力によるモータの駆動によって走行の安定を確保することができる燃料二輪車の傾斜の範囲は小さくなる。よって、燃料電池二輪車の速度が高い場合には、傾斜閾値を小さくすることが望ましい。
【００２３】
また、燃料電池二輪車の速度が非常に低速である場合には、走行が不安定になり易く、コーナリングによる燃料電池二輪車の傾斜が小さい場合でも、車体のバランスを取るためにアクセルを大きく開けることがある。したがって、燃料電池二輪車の速度が非常に低速である場合には、燃料電池二輪車の傾斜の程度が小さい場合でも、車体のバランスを取るためにアクセル操作に応じてモータへ供給する必要のある電力量が大きくなる。よって、燃料電池二輪車の速度が非常に低速である場合には、コーナリング時において二次電池からの電力によるモータの駆動によって走行の安定を確保することができる燃料電池二輪車の傾斜の範囲が小さくなる。それゆえ、燃料電池二輪車の速度が非常に低速である場合には、傾斜閾値を小さくすることが望ましい。
【００２４】
このように、燃料電池二輪車の速度に応じて、判定に用いる傾斜閾値を変化させることにより、加湿処理の実行の許否を精緻に判定することができる。したがって、コーナリング時において加湿処理を停止して走行の安定性を高めることと、コーナリング時においても加湿処理を実行して燃料電池の電解質膜を加湿する機会を増やすこととをバランス良く実現することができる。
【００２５】
また、本発明の燃料電池加湿装置において、前記加湿処理の実行の継続時間である加湿時間を測定する加湿時間測定部を備え、前記加湿許否判定部は、前記加湿処理の実行中において、前記車速検出部により検出された前記燃料電池二輪車の速度および前記傾斜検出部により検出された前記燃料電池二輪車の傾斜に基づいて前記加湿処理の実行の継続の許否を判定するに当たり、前記加湿時間測定部により測定された前記加湿時間が長くなるに従って前記判定で用いる前記傾斜閾値を小さくすることが望ましい。
【００２６】
この構成において、加湿許否判定部は、燃料電池二輪車の傾斜および速度並びに加湿時間に基づいて、加湿処理の実行または実行の継続の許否を判定する。これにより、加湿処理の実行の許否をより一層精緻に判定することができる。したがって、コーナリング時における走行の安定性を高めつつ、燃料電池の電解質膜を加湿する機会を増やすことができる。
【００２７】
また、本発明の燃料電池加湿装置において、前記燃料電池二輪車の所定の単位時間当たりの傾斜変化を検出する傾斜変化検出部を備え、前記加湿許否判定部は、前記燃料電池管理装置により前記加湿処理の実行が要求された場合または前記加湿処理が実行中である場合に、前記傾斜変化検出部により検出された前記燃料電池二輪車の所定の単位時間当たりの傾斜変化が傾斜変化閾値以上であるか否かを判定し、当該燃料電池二輪車の所定の単位時間当たりの傾斜変化が前記傾斜変化閾値以上であるときには前記加湿処理の実行または実行の継続を許可しないことが望ましい。
【００２８】
コーナリング時において燃料電池二輪車の傾斜が急激に増加したときには、燃料電池二輪車の傾斜が瞬時に大きくなり、車体のバランスが大きく損なわれることが予想される。このような場合には、運転者がアクセルを直ちに大きく開けて車体のバランスを取ることが予想される。本発明の上記構成によれば、燃料電池二輪車の所定の単位時間当たりの傾斜変化を検出し、検出した所定の単位時間当たりの傾斜変化が傾斜変化閾値以上であるか否かを判定することにより、燃料電池二輪車が急激に傾斜したことを認識することができる。そして、その場合には、加湿処理を実行せず、または加湿処理を停止し、燃料電池からの電力供給を確保し、アクセル操作に応じてモータの出力を十分に増加させることができる状態にすることができる。
【００２９】
また、上記課題を解決するために、本発明の燃料電池二輪車は、本発明の燃料電池加湿装置を備えている。
【００３０】
本発明の燃料電池二輪車によれば、コーナリング時（または、アクセル操作により車体のバランスを取ることが重要なその他の場面）において、走行の安定を確保することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、燃料電池の電解質膜を加湿する加湿処理の実行により燃料電池二輪車の走行の安定が損なわれるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施形態による燃料電池二輪車を示す説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による燃料電池二輪車を示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による燃料電池二輪車における燃料電池装置、燃料タンクおよび制御ユニットを示す回路図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による燃料電池二輪車における制御ユニットと、当該制御ユニットに接続された機器を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施形態による燃料電池二輪車における傾斜閾値マップを示す説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態による燃料電池二輪車における加湿制御処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態による燃料電池二輪車における制御ユニットと、当該制御ユニットに接続された機器を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施形態による燃料電池二輪車における加湿制御処理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】
【００３３】
（第１の実施形態）
図１および図２は本発明の第１の実施形態による燃料電池二輪車を示している。図１において、本発明の第１の実施形態による燃料電池二輪車１は、燃料電池を搭載し、燃料電池により発電された電力を利用してモータを駆動して走行する自動二輪車である。
【００３４】
燃料電池二輪車１の車体の骨格を形成する車体フレーム２は、ヘッドパイプ３、ダウンチューブ４、上部フレーム５および下部フレーム６を備えている。ヘッドパイプ３は燃料電池二輪車１の前部に配置されている。ダウンチューブ４はヘッドパイプ３の一部から燃料電池二輪車１の下部へ伸長している。上部フレーム５は、前端部がダウンチューブ４の上下方向中間部に接続され、後端側は燃料電池二輪車１の後部へ伸長している。下部フレーム６は、前端部がダウンチューブ４の下部に接続され、後端側は燃料電池二輪車１の前後方向中間部へ伸長し、後端部が上部フレーム５に接続されている。ヘッドパイプ３にはステアリングシャフト７が支持され、ステアリングシャフト７の上部にはハンドル８が設けられ、ステアリングシャフト７の下部にはフロントフォーク９が設けられている。また、フロントフォーク９には、燃料電池二輪車１の進行方向を変える操舵輪としての前輪１０が支持されている。
【００３５】
図２に示すように、上部フレーム５においてその前後方向中間部よりも後方に位置する部分には、スイングアーム１１が支持されている。スイングアーム１１には、燃料電池二輪車１を駆動する駆動輪としての後輪１２が支持されている。また、スイングアーム１１には、後輪１２を駆動する電動機としてのモータ１３が設けられている。モータ１３には、燃料電池３１から供給される直流電力および二次電池２１から供給される直流電力をそれぞれ交流電力に変換するインバータ１４が接続されている。
【００３６】
また、燃料電池二輪車１の前後方向中間部の下部であって、前輪１０と後輪１２との間には、燃料タンク１５が設けられている。燃料タンク１５は、上部フレーム５および下部フレーム６により支持されている。燃料タンク１５には、燃料電池３１の燃料である水素が蓄えられている。
【００３７】
また、燃料電池二輪車１の後部であって、後輪１２の上側には、燃料電池３１を含む燃料電池装置１６が設けられている。燃料電池装置１６は上部フレーム５に支持されている。燃料電池装置１６の前側には、吸気ダクト１７が設けられ、吸気ダクト１７の吸気口１８は、前輪１０の後方に配置されている。また、燃料電池装置１６の後ろ側には、排気ダクト１９が設けられ、排気ダクト１９の排気口２０は、燃料電池二輪車１の後端部に配置されている。
【００３８】
また、燃料タンク１５の上側には二次電池２１が設けられている。二次電池２１は上部フレーム５に支持されている。モータ１３を駆動する電力源としては燃料電池３１がメインであり、二次電池２１はサブである。二次電池２１は、燃料電池二輪車１の減速時にモータ１３で発生した電力や燃料電池装置１６にて発生した電力を蓄えることができる。
【００３９】
また、二次電池２１および燃料電池装置１６の上側にはシート２２が配置されている。さらに、例えば、燃料電池二輪車１の前部上側には、制御ユニット５１および傾斜検出部５９が設けられている。
【００４０】
図３は、燃料電池装置１６の内部構造を燃料タンク１５および制御ユニット５１と共に示している。図３に示すように、燃料電池装置１６は、空冷式の固体高分子形の燃料電池３１を有している。燃料電池３１は、水素と酸素との化学反応により発電する装置であり、複数のセルを積層することにより構成された燃料電池スタックを備えている。図３では、説明の便宜上、燃料電池３１として、そのうちの１つのセルを模式的に示している。
【００４１】
燃料電池３１の各セルは、燃料極３２、空気極（酸素極）３３および固体高分子の電解質膜３４を備え、燃料極３２と空気極３３との間に電解質膜３４を配置する構造を有している。また、図示しないが、燃料極３２と電解質膜３４との間には拡散層および触媒層が設けられ、空気極３３と電解質膜３４との間にも拡散層および触媒層が設けられている。
【００４２】
燃料極３２には水素が供給される。燃料極３２に供給された水素分子は、燃料極３２と電解質膜３４との間に配置された触媒層において活性な水素原子となり、さらに水素イオンとなって電子を放出する。放出された電子は、図示しない外部回路を介して空気極３３へ移動する。この電子の移動による電流が外部回路に接続されたインバータ１４等に供給され、モータ１３等を駆動する電力となる。また、水素イオンは、電解質膜３４に含まれる水分を伴って燃料極３２から空気極３３へ電解質膜３４中を移動する。
【００４３】
一方、空気極３３には空気が供給される。空気極３３に供給された空気中の酸素分子は、空気極３３と電解質膜３４との間に配置された触媒層において、外部回路を介して燃料極３２から空気極３３へ移動した電子を受け取って酸素イオンとなり、さらに、電解質膜３４を介して燃料極３２から空気極３３へ移動した水素イオンと結合して水になる。このようにして生成された水の一部は、濃度拡散により、電解質膜３４中を空気極３３から燃料極３２へ移動し、これにより、電解質膜３４が加湿される。
【００４４】
燃料電池装置１６には燃料タンク１５が接続されている。燃料電池装置１６内には、燃料タンク１５に蓄えられた水素を燃料電池３１の各セルの燃料極３２に供給する燃料供給経路３５が形成されている。また、燃料供給経路３５の途中には、燃料タンク１５から各セルの燃料極３２に供給する水素の圧力を調整する調圧バルブ３６が設けられている。また、燃料電池装置１６内には、燃料電池３１の各セルにおいて生成された水を外部へ排出するための水排出経路３７が形成されている。また、水排出経路３７の途中には、水排出経路３７の連通、遮断の切換を行う排出バルブ３８が設けられている。
【００４５】
また、燃料電池装置１６内には、外部から吸気口１８および吸気ダクト１７（図２参照）を介して取り込まれた空気を燃料電池３１の各セルの空気極３３に供給する空気供給経路３９と、空気供給経路３９から供給され、各セルの空気極３３を通過した空気を排気ダクト１９および排気口２０（図２参照）を介して外部へ排出する空気排出経路４０が形成されている。また、空気供給経路３９の途中には入口側再循環機構４１が設けられ、空気排出経路４０の途中には出口側再循環機構４２が設けられている。さらに、入口側再循環機構４１と出口側再循環機構４２との間には空気循環経路４３が設けられ、空気排出経路４０と空気供給経路３９とが空気循環経路４３を介して接続されている。空気循環経路４３は、燃料電池３１から排出された空気の一部を燃料電池３１の吸気側へ戻す経路である。
【００４６】
また、燃料電池装置１６内にはファン４４が設けられている。ファン４４は、空気供給経路３９から各セルの空気極３３を通って空気排出経路４０へ向かう空気の流れ、および空気排出経路４０から空気循環経路４３を通って空気供給経路３９へ戻る空気の流れを作り出す。また、入口側再循環機構４１には、空気供給経路３９の連通、遮断の切換、および空気循環経路４３の連通、遮断の切換を行うシャッタが設けられている。また、出口側再循環機構４２には、空気排出経路４０の連通、遮断の切換、および空気循環経路４３の連通、遮断の切換を行うシャッタが設けられている。
【００４７】
また、入口側再循環機構４１、出口側再循環機構４２、ファン４４、調圧バルブ３６および排出バルブ３８には、制御ユニット５１が電気的に接続されている。入口側再循環機構４１のシャッタの切換、出口側再循環機構４２のシャッタの切換、ファン４４の回転駆動、調圧バルブ３６の開閉または開度調節、および排出バルブ３８の開閉または開度調節は、制御ユニット５１の制御装置５２からの制御信号により制御される。
【００４８】
図４は、燃料電池二輪車１に設けられた制御ユニット５１と、制御ユニット５１に電気的に接続された複数の機器のうちのいくつかを示している。図４に示すように、制御ユニット５１は、中央演算処理装置等を備えた制御装置５２と、例えば半導体記憶素子等を備えた記憶装置５３とを備えている。制御装置５２と記憶装置５３とは相互に電気的に接続されている。制御装置５２は、例えば記憶装置５３に記憶されたコンピュータプログラムを読み取り、それを実行することにより、走行制御部５４、電力制御部５５、燃料電池管理部５６、加湿制御部５７として機能する。また、記憶装置５３には傾斜閾値マップＢ（図５参照）が記憶されている。
【００４９】
制御装置５２において、走行制御部５４は燃料電池二輪車１の走行を制御する。具体的には、走行制御部５４は、ハンドル８に設けられたアクセルの開度に応じ、モータ１３の回転速度を変化させる機能を有している。
【００５０】
電力制御部５５はモータ１３への電力供給を制御する。具体的には、電力制御部５５は、燃料電池３１からモータ１３への電力供給と二次電池２１からモータ１３への電力供給との切換等を制御する機能を有している。
【００５１】
燃料電池管理部５６は燃料電池３１を管理する。具体的には、燃料電池管理部５６は、燃料電池３１の各セルの電解質膜３４の湿潤状態を検出または予測し、その結果に基づき、各セルの電解質膜３４を加湿する加湿処理の実行の要否を判断する機能を有している。加湿処理の実行を要すると判断した場合には、燃料電池管理部５６は、加湿処理の実行を要求する要求信号を発する。
【００５２】
なお、各セルの電解質膜３４の湿潤状態の検出または予測は、燃料電池３１の出力電流を変化させたときの燃料電池３１の出力電圧の過渡応答、各セルの容量成分、燃料電池３１の抵抗の変化、燃料電池３１の出力値、または各セルの電圧等に基づいて周知の方法により行うことができる。
【００５３】
加湿制御部５７は燃料電池３１の加湿制御処理を行う。加湿制御処理は燃料電池３１の加湿処理の実行を制御する処理である。本実施形態における加湿制御処理は、燃料電池二輪車１の傾斜（またはバンク角）、燃料電池二輪車１の速度、および加湿時間に基づいて加湿処理の実行の許否を判定し、その判定の結果、加湿処理の実行が許可された場合には加湿処理を実行し（または加湿処理の実行を継続し）、加湿処理の実行が許可されなかった場合には、加湿処理を実行しない（または加湿処理を停止する）処理である。
【００５４】
加湿処理は、燃料電池３１の各セルの電解質膜３４を加湿する処理である。加湿処理において、各セルの電解質膜３４の加湿は、燃料電池装置１６における入口側再循環機構４１のシャッタおよび出口側再循環機構４２のシャッタを動作させ、空気供給経路３９および空気排出経路４０をそれぞれ閉じ、ファン４４を止め、水蒸気の排出を抑え、各セルにおいて水蒸気または反応水を電解質膜３４に滞留させることで行う。また、加湿処理において、このように空気の流入をも抑えることで、反応による熱で燃料電池３１の温度が過度に上昇することを防止している。また、加湿処理においては、調圧バルブ３６を閉じて、燃料タンク１５から各セルの燃料極３２への水素の供給を停止し、また、排出バルブ３８を閉じて、各セルからの水の排出を止める。
【００５５】
また、加湿時間とは、加湿処理の実行の継続時間である。すなわち、燃料電池二輪車１の稼働中、加湿処理は複数回行われるが、加湿時間とは、ある測定時点において、１つの加湿処理が実行中である場合に、当該１つの加湿処理の実行が開始されてから当該測定時点までの時間である。
【００５６】
また、制御ユニット５１には、燃料電池二輪車１の車体の左右方向の傾斜を検出する傾斜検出部５９、燃料電池二輪車１の走行速度を検出する車速検出部６０、および燃料電池装置１６（具体的には、入口側再循環機構４１、出口側再循環機構４２、ファン４４、調圧バルブ３６、排出バルブ３８等）が電気的に接続されている。
【００５７】
傾斜検出部５９としては、周知の傾斜センサを用いることができる。傾斜検出部５９は、上述したように、例えば燃料電池二輪車１の前部上側に取り付けられている（図２参照）。傾斜検出部５９は、燃料電池二輪車１の傾斜を示す検出信号を制御ユニット５１の制御装置５２に出力する。
【００５８】
車速検出部６０は、例えばインバータ１４に印加される直流電圧に基づいて燃料電池二輪車１の速度を検出する。すなわち、走行制御部５４は、ハンドル８に設けられたアクセル（スロットル）の開度に応じ、モータ１３に接続されたインバータ１４に印加する直流電圧を変化させ、モータ１３の回転速度を変化させる。車速検出部６０は、この直流電圧を用いて燃料電池二輪車１の速度を検出する。なお、車速検出の方法として、モータ１３や動力伝達機構の回転を回転センサ等により検出する方法を採用してもよい。車速検出部６０は、燃料電池二輪車１の速度を示す検出信号を制御ユニット５１の制御装置５２に出力する。
【００５９】
図４に示すように、少なくとも、制御装置５２における加湿制御部５７と、記憶装置５３と、傾斜検出部５９と、車速検出部６０と、燃料電池装置１６における入口側再循環機構４１、出口側再循環機構４２、調圧バルブ３６および排出バルブ３８とにより本発明の第１の実施形態による燃料電池加湿装置６１が構成される。
【００６０】
ここで、加湿制御部５７により行われる加湿制御処理について詳細に説明する。加湿制御部５７は、燃料電池二輪車１の稼働中、加湿制御処理のルーチンを例えば周期的に起動する。加湿制御処理のルーチンを起動したとき、燃料電池管理部５６により加湿処理の実行が要求されている場合、または加湿処理が実行中である場合には、加湿制御部５７は、傾斜検出部５９により検出された燃料電池二輪車１の傾斜が傾斜閾値以上であるか否かを判定する。傾斜閾値とは、燃料電池二輪車１の傾斜に関する閾値である。
【００６１】
判定の結果、燃料電池二輪車１の傾斜が傾斜閾値以上でないときには、加湿制御部５７は、加湿処理の実行または実行の継続を許可する。すなわち、その時点で加湿処理が実行中でない場合には加湿処理の実行を開始し、また、その時点で加湿処理が実行中である場合には、その加湿処理の実行を継続する。
【００６２】
一方、燃料電池二輪車１の傾斜が傾斜閾値以上であるときには、加湿制御部５７は、加湿処理の実行または実行の継続を許可しない。すなわち、その時点で加湿処理が実行中でない場合には加湿処理を実行せず、また、その時点で加湿処理が実行中である場合には、その加湿処理を停止する。
【００６３】
このような加湿制御処理により、燃料電池二輪車１のコーナリング時において燃料電池二輪車１の傾斜が傾斜閾値以上となったときは、加湿処理が実行されず、または加湿処理が停止する。したがって、コーナリング時において、運転者がアクセルを開けたことに即応してモータ１３の出力を十分に増加させることができる状態を維持することができる。したがって、コーナリング時において、走行の安定を確保することができる。
【００６４】
すなわち、加湿処理の実行時には、燃料電池３１の発電がほぼ停止した状態となるため、コーナリング時において加湿処理が実行されると、アクセル操作に応じて燃料電池３１からの電力供給によりモータ１３の出力を増加させることが困難となる。この結果、傾斜した車体のバランスをアクセル操作により回復することが難しくなる。しかし、本実施形態による燃料電池二輪車１によれば、コーナリング時において燃料電池二輪車１の傾斜が傾斜閾値以上となった場合には、加湿処理を実行せず、または加湿処理を停止するので、コーナリングにより傾斜した車体のバランスをアクセル操作により容易に回復することができる状態を確保することができる。
【００６５】
また、加湿制御処理においては、燃料電池二輪車１の傾斜を判定するのに用いられる傾斜閾値を、車速検出部６０により検出された燃料電池二輪車１の速度に応じて変化させる。燃料電池二輪車１の速度に応じた傾斜閾値の変化は、例えば、次の点を考慮して決めることができる。
【００６６】
すなわち、加湿処理の実行時には、燃料電池３１の発電がほぼ停止した状態となるため、燃料電池３１からの電力でモータ１３を駆動することが困難となる。しかし、二次電池２１からの電力でモータ１３を駆動することができる。もっとも、二次電池２１はモータ１３のサブの電力源であるため、モータ１３に供給可能な電力量は制限される。そこで、コーナリングにより傾斜した車体のバランスを取るためにアクセル操作に応じてモータ１３へ供給する必要のある電力量が、二次電池２１からモータ１３に供給可能な電力量を超えない範囲であることを条件に、コーナリング時における加湿処理の実行を許可する。この条件を充たす場合には、コーナリング時における加湿処理の実行を許可しても、二次電池２１からの電力によるモータ１３の駆動により走行の安定を確保することができる。
【００６７】
ここで、燃料電池二輪車１のコーナリング時において、燃料電池二輪車１の傾斜が大きくなるに従って、車体のバランスを取るために要するアクセルの開度が大きくなり、またはアクセルを開けている時間が長くなる傾向がある。すなわち、燃料電池二輪車１の傾斜が大きくなるに従って、コーナリングにより傾斜した車体のバランスを取るためにアクセル操作に応じてモータ１３へ供給する必要のある電力量が大きくなる。この点を考慮すると、コーナリング時において加湿処理を実行しても、二次電池２１からの電力によるモータ１３の駆動によって走行の安定を確保することができる燃料電池二輪車１の傾斜の範囲が定まる。
【００６８】
さらに、この傾斜の範囲は、燃料電池二輪車１の速度により変わる。ここで、コーナリング時において二次電池２１の電力によるモータ１３の駆動によって走行の安定を確保することができる燃料電池二輪車１の傾斜の範囲が燃料電池二輪車１の速度により変わる点につき、二通りの観点から具体的に検討する。
【００６９】
まず、燃料電池二輪車１の速度が高くなるに従って、モータ１３の回転数が高くなり、それゆえ、モータ１３に供給すべき電力量が増加する。したがって、燃料電池二輪車１の速度が高くなるに従って、コーナリング時において二次電池２１からの電力によるモータ１３の駆動によって走行の安定を確保することができる燃料電池二輪車１の傾斜の範囲は小さくなる。この点から、燃料電池二輪車１の速度が高くなるに従って、傾斜閾値を小さくすることが望ましい。
【００７０】
次に、燃料電池二輪車１の速度が例えば５ｋｍ程度の非常に低速である場合には、走行が不安定になり易く、コーナリングによる燃料電池二輪車１の傾斜が小さい場合でも、車体のバランスを取るためにアクセルを大きく開けることがある。したがって、燃料電池二輪車１の速度が非常に低速である場合には、燃料電池二輪車１の傾斜の程度が小さい場合でも、車体のバランスを取るためにアクセル操作に応じてモータ１３へ供給する必要のある電力量が大きくなる。よって、燃料電池二輪車１の速度が非常に低速である場合には、コーナリング時において二次電池２１からの電力によるモータ１３の駆動によって走行の安定を確保することができる燃料電池二輪車１の傾斜の範囲は小さくなる。この点から、燃料電池二輪車１の速度が非常に低速である場合には、傾斜閾値を小さくすることが望ましい。
【００７１】
本実施形態では、以上の２つの点を合わせ、燃料電池二輪車１の速度が非常に低速である範囲では傾斜閾値を小さくし、それ以外の範囲では、速度が高くなるに従って傾斜閾値を小さくする。このように、傾斜閾値を、車速検出部６０により検出された燃料電池二輪車１の速度に応じて変化させることにより、燃料電池二輪車１のコーナリング時において加湿処理の実行を一律に禁止する場合と比較して、加湿処理が実行される機会を増加させることができ、燃料電池３１の各セルの電解質膜３４を加湿する機会を増やすことができる。
【００７２】
さらに、加湿制御処理においては、加湿処理が実行中である場合には、傾斜閾値を、加湿時間が長くなるに従って小さくする。すなわち、加湿時間が短い場合には、加湿時間が長い場合に用いる傾斜閾値と比較して大きい傾斜閾値を用いて判定を行い、燃料電池二輪車１が大きく傾斜した場合に限り、加湿処理を停止させる。すなわち、加湿時間が短い間においては、燃料電池二輪車１が傾斜しても、その程度が小さい場合には加湿処理の実行を継続する。
【００７３】
また、加湿時間が短い間において、燃料電池二輪車１が小さく傾斜し、これに応じて運転者が車体のバランスを取るためにアクセルを開けた場合には、二次電池２１からの電力を用いてモータ１３の出力を増加させることができる。すなわち、燃料電池二輪車１の傾斜が小さい場合には、車体のバランスを取るためのアクセルの開度が小さく、またはアクセルを開けている時間が短く、それゆえモータ１３に供給すべき電力量が少ないため、運転者のアクセル操作に応じたモータ１３の出力の増加を二次電池２１の電力により賄うことができる。運転者のアクセル操作に応じたモータ１３の出力の増加を二次電池２１の電力により賄うことができる範囲では、加湿処理の実行を継続する。
【００７４】
このように、加湿時間が短い間において、燃料電池二輪車１が小さく傾斜した場合には、加湿処理の実行を継続することにより、加湿処理の短時間の停止が頻発することを抑制し、燃料電池３１の各セルの電解質膜３４を加湿する機会を増やすことができる。
【００７５】
すなわち、加湿処理は、加湿処理の実行が開始されてから電解質膜３４の実際の加湿が行われるまでの準備期間（例えばシャッタを閉じるための動作時間）が長いため、加湿処理の短時間の停止が頻発すると、加湿処理の準備とその中止だけが繰り返され、電解質膜３４の加湿が実際に行われない状態が長時間続く場合がある。本実施形態によれば、このような事態が生じることを抑制することができ、電解質膜３４の早期かつ確実な加湿を実現することができる。
【００７６】
本実施形態においては、燃料電池二輪車１の速度に応じて傾斜閾値を変化させる処理、および加湿時間が長くなるに従って傾斜閾値を小さくする処理を、傾斜閾値マップＢ（図５参照）中の複数の傾斜閾値の中から１つの傾斜閾値を選択する処理により実現する。
【００７７】
図５は加湿制御処理で用いられる傾斜閾値マップＢを示している。上述した燃料電池二輪車１の速度に応じて傾斜閾値を変化させる処理、および加湿時間が長くなるに従って傾斜閾値を小さくする処理を実現するために、事前に行われた実験またはシミュレーション等により、燃料電池二輪車１の速度および加湿時間に応じた適切な傾斜閾値が予め定められている。図５中の傾斜閾値マップＢには、このようにして定められた傾斜閾値が、燃料電池二輪車１の速度および加湿時間に対応付けられて予め配列されている。図５において、傾斜閾値マップＢ中の各傾斜閾値の数値は、燃料電池二輪車１の傾斜の絶対値であり、単位は度である。０度は燃料電池二輪車１が垂直な状態を示す。
【００７８】
図５を見るとわかる通り、傾斜閾値マップＢにおいて、燃料電池二輪車１の速度が０ｋｍよりも高く、５ｋｍ以下である場合、傾斜閾値が小さい。また、燃料電池二輪車１の速度が５ｋｍよりも高い場合には、速度が高くなるに従って傾斜閾値が小さくなっている。また、傾斜閾値マップＢにおいて、加湿時間が長くなるに従って傾斜閾値が小さくなっている。
【００７９】
図６は加湿制御処理の具体的流れを示している。加湿制御部５７は、燃料電池二輪車１の稼働中、図６に示す加湿制御処理を例えば周期的に実行する。
【００８０】
加湿制御処理において、まず、加湿制御部５７は、加湿処理が実行中であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。加湿制御部５７は、加湿処理が実行中であるか否かをフラグに記録する機能を有している。加湿制御部５７は、このフラグに基づき、加湿処理が実行中であるか否かを判定する。
【００８１】
加湿処理が実行中でないときには（ステップＳ１１：ＮＯ）、続いて、加湿制御部５７は、例えば燃料電池管理部５６から送られる要求信号に基づき、燃料電池管理部５６により加湿処理の実行が要求されているか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００８２】
加湿処理の実行が要求されていないときには（ステップＳ１２：ＮＯ）、加湿制御部５７は今回の加湿制御処理を終了する。
【００８３】
一方、加湿処理が実行中であるとき（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、または加湿処理の実行が要求されているときには（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、加湿制御部５７は、傾斜閾値マップＢを参照し、燃料電池二輪車１の速度および加湿時間に基づいて、傾斜閾値を選択する（ステップＳ１３）。
【００８４】
このとき、加湿制御部５７は、燃料電池二輪車１の速度を車速検出部６０から出力された検出信号に基づいて認識する。また、加湿制御部５７は、制御装置５２に内蔵されたタイマを用いて加湿時間を測定する機能を有している。この加湿時間の測定は、加湿制御処理とは独立して行われる。加湿制御部５７は、この機能により加湿時間を認識することができる。なお、加湿処理が実行中でない場合には、加湿制御部５７は加湿時間を０と認識する。
【００８５】
例えば、図５に示すように、燃料電池二輪車１の速度が、５ｋｍよりも高く１０ｋｍ以下である場合、例えば８ｋｍである場合であって、加湿時間が５秒よりも長く１０秒以下である場合、例えば８秒である場合には、加湿制御部５７は傾斜閾値マップＢから１５度の傾斜閾値を選択する。
【００８６】
続いて、加湿制御部５７は、燃料電池二輪車１の傾斜が、選択した傾斜閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。このとき、加湿制御部５７は、燃料電池二輪車１の傾斜を傾斜検出部５９から出力された検出信号に基づいて認識する。
【００８７】
燃料電池二輪車１の傾斜が、選択した傾斜閾値以上であるときには（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、加湿制御部５７は、その時点において加湿処理が実行中でない場合には加湿処理を実行せず、その時点において加湿処理が実行中である場合には加湿処理を停止する（ステップＳ１５）。
【００８８】
ステップＳ１５において加湿処理を停止する場合には、加湿制御部５７は、燃料電池装置１６の入口側再循環機構４１のシャッタおよび出口側再循環機構４２のシャッタを開け、ファン４４を駆動し、調圧バルブ３６および排出バルブ３８を開けるための制御信号を、入口側再循環機構４１、出口側再循環機構４２、ファン４４、調圧バルブ３６および排出バルブ３８にそれぞれ出力する。そして、加湿制御部５７は、これら制御信号を出力した後、今回の加湿制御処理を終了する。なお、ステップＳ１５において加湿処理を実行しない場合、加湿制御部５７は現状を維持するのみであるので、この場合には、加湿制御部５７は、ステップＳ１４の判定の後、直ちに、今回の加湿制御処理を終了する。
【００８９】
一方、燃料電池二輪車１の傾斜が、選択した傾斜閾値以上でないときには（ステップＳ１４：ＮＯ）、加湿制御部５７は、その時点において加湿処理が実行中でない場合には加湿処理の実行を開始し、その時点において加湿処理が実行中である場合には加湿処理の実行を継続する（ステップＳ１６）。
【００９０】
ステップＳ１６において加湿処理の実行を開始する場合には、加湿制御部５７は、燃料電池装置１６の入口側再循環機構４１のシャッタおよび出口側再循環機構４２シャッタを閉じ、ファン４４を止め、調圧バルブ３６および排出バルブ３８を閉じるための制御信号を、入口側再循環機構４１、出口側再循環機構４２、ファン４４、調圧バルブ３６および排出バルブ３８にそれぞれ出力する。そして、加湿制御部５７は、これら制御信号を出力した後、今回の加湿制御処理を終了する。なお、ステップＳ１６において加湿処理の実行を継続する場合、加湿制御部５７は現状を維持するのみであるので、この場合には、加湿制御部５７は、ステップＳ１４の判定の後、直ちに、今回の加湿制御処理を終了する。
【００９１】
また、加湿制御部５７は、例えば、ステップＳ１５で加湿処理を停止する制御を行ったときには、加湿処理が実行中であるか否かを示すフラグをオフにし、ステップＳ１６で加湿処理の実行を開始する制御を行ったときには、当該フラグをオンにする。
【００９２】
（第２の実施形態）
図７は第２の実施形態による燃料電池二輪車における制御ユニットと、当該制御ユニットに電気的に接続された複数の機器のうちのいくつかを示している。図８は第２の実施形態における加湿制御処理を示している。なお、図７において、図４に示す第１の実施形態における構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９３】
図７に示すように、本発明の第２の実施形態による燃料電池二輪車における燃料電池加湿装置７１は、燃料電池二輪車の所定の単位時間当たりの車体の左右方向の傾斜変化（角速度）を検出する傾斜変化検出部７２を備えている。傾斜変化検出部７２は例えば角速度センサであり、燃料電池二輪車の前部上側に取り付けられている。傾斜変化検出部７２は、燃料電池二輪車の所定の単位時間当たりの傾斜変化を示す検出信号を制御ユニット７３の制御装置７４に出力する。
【００９４】
また、第２の実施形態による燃料電池二輪車の加湿制御処理において、加湿制御部７５は、燃料電池管理部５６により加湿処理の実行が要求された場合、または加湿処理が実行中である場合には、傾斜変化検出部７２により検出された燃料電池二輪車の所定の単位時間当たりの傾斜変化が傾斜変化閾値以上であるか否かを判定し、当該燃料電池二輪車の所定の単位時間当たりの傾斜変化が傾斜変化閾値以上であるときには加湿処理の実行または実行の継続を許可しない。
【００９５】
ここで、傾斜変化閾値は、燃料電池二輪車の車体の左右方向の傾斜変化に関する閾値である。傾斜変化閾値は、燃料電池二輪車の傾斜が急激に増加し、燃料電池二輪車の傾斜が瞬時に傾斜閾値以上となることが予想される傾斜変化を示す値である。傾斜変化閾値は、図５に示す複数の傾斜閾値にそれぞれ対応するように複数設定され、これら複数の傾斜変化閾値は記憶装置５３に予め記憶されている。
【００９６】
図８に示すように、第２の実施形態による加湿制御処理において、まず、加湿制御部７５は、加湿処理が実行中であるか否か示すフラグに基づき、加湿処理が実行中であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。加湿処理が実行中でないときには、加湿制御部７５は、燃料電池管理部５６から送られる要求信号に基づき、加湿処理の実行が要求されているか否かを判定する（ステップＳ２２）。加湿処理の実行が要求されていないときには、加湿制御部７５は今回の加湿制御処理を終了する。
【００９７】
一方、加湿処理が実行中であるとき、または加湿処理の実行が要求されているときには、加湿制御部７５は、燃料電池二輪車の速度および加湿時間に基づいて、図５中の傾斜閾値マップＢを参照し、傾斜閾値を選択する（ステップＳ２３）。さらに、ステップＳ２３において、加湿制御部７５は、選択した傾斜閾値に対応する傾斜変化閾値を選択する。
【００９８】
続いて、加湿制御部７５は、傾斜変化検出部７２からの検出信号に基づき、燃料電池二輪車の所定の単位時間当たりの傾斜変化を認識し、当該所定の単位時間当たりの傾斜変化が、選択した傾斜変化閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。
【００９９】
燃料電池二輪車の所定の単位時間当たりの傾斜変化が、選択した傾斜変化閾値以上であるときには（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、加湿制御部７５は、燃料電池二輪車の傾斜と選択した傾斜閾値との比較を行わず、ステップＳ２６に処理を移行させる。そして、加湿制御部７５は、ステップＳ２６で、その時点において加湿処理が実行中でない場合には加湿処理を実行せず、その時点において加湿処理が実行中である場合には加湿処理を停止する。その後、加湿制御部７５は今回の加湿制御処理を終了する。
【０１００】
一方、燃料電池二輪車の所定の単位時間当たりの傾斜変化が、選択した傾斜変化閾値以上でないときには（ステップＳ２４：ＮＯ）、加湿制御部７５は、燃料電池二輪車１の傾斜が、選択した傾斜閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２５）。そして、加湿制御部７５は、燃料電池二輪車１の傾斜が、選択した傾斜閾値以上であるときには、その時点において加湿処理が実行中でない場合には加湿処理を実行せず、その時点において加湿処理が実行中である場合には加湿処理を停止する（ステップＳ２６）。その後、加湿制御部７５は今回の加湿制御処理を終了する。一方、加湿制御部７５は、燃料電池二輪車１の傾斜が、選択した傾斜閾値以上でないときには（ステップＳ２５：ＮＯ）、その時点において加湿処理が実行中でない場合には加湿処理の実行を開始し、その時点において加湿処理が実行中である場合には加湿処理の実行を継続する（ステップＳ２７）。その後、加湿制御部７５は今回の加湿制御処理を終了する。
【０１０１】
コーナリング時において燃料電池二輪車の傾斜が急激に増加したときには、燃料電池二輪車の傾斜が瞬時に大きくなり、車体のバランスが大きく損なわれることが予想される。このような場合には、運転者がアクセルを直ちに大きく開けて車体のバランスを取ることが予想される。本発明の第２の実施形態によれば、燃料電池二輪車の所定の単位時間当たりの傾斜変化を検出し、検出した所定の単位時間当たりの傾斜変化が傾斜変化閾値以上であるか否かを判定することにより、燃料電池二輪車が急激に傾斜したことを認識することができる。そして、燃料電池二輪車が急激に傾斜した場合には、加湿処理を実行せず、または加湿処理を停止することにより、燃料電池３１からの電力をモータ１３へ供給し、アクセル操作に応じてモータの出力を十分に増加させることが可能な状態を確保することができる。
【０１０２】
また、本発明の第２の実施形態によれば、燃料電池二輪車の傾斜が小さい状態であっても、燃料電池二輪車の傾斜の急激な増加により、燃料電池二輪車の傾斜が大きくなることが予想される場合には、加湿処理の実行の開始を阻止し、または加湿処理を停止する。このように、燃料電池二輪車の傾斜が実際に大きくなる前の段階で加湿処理の実行の開始を阻止し、または加湿処理を停止することができるので、運転者のアクセル操作に応じてモータの出力を十分に増加させることが可能な状態を早期に確保することができ、走行の安定性および運転操作の信頼性を高めることができる。
【０１０３】
なお、上述した各実施形態では、予め複数の傾斜閾値が配列された傾斜閾値マップＢ中から、燃料電池二輪車の速度および加湿時間に基づいて１つの傾斜閾値を選択する場合を例にあげたが、本発明はこれに限らない。例えば、傾斜閾値マップＢに代えて傾斜閾値演算式を設け、傾斜閾値演算式に燃料電池二輪車の速度および加湿時間を入力して、演算を行い、傾斜閾値を算出してもよい。
【０１０４】
また、上述した各実施形態では、傾斜閾値を燃料電池二輪車の速度と加湿時間により決定する場合を説明したが、傾斜閾値を燃料電池二輪車の速度のみにより決定してもよい。この場合には、加湿処理が実行される機会が少なくなるが、コーナリング時における走行の安定を確保する効果は発揮される。また、例えば加湿処理を実行する速度範囲を一定の範囲（例えば０ｋｍから３０ｋｍ）に限定し、１つの傾斜閾値を用いて加湿処理の実行の許否判定を行ってもよい。これにより、加湿制御処理の簡素化を図ることができる。また、第２の実施形態による加湿制御処理において、１つの傾斜変化閾値を用いて加湿処理の実行の許否判定を行ってもよい。
【０１０５】
また、上述した各実施形態による燃料電池二輪車における燃料タンク１５や燃料電池３１の位置は一例にすぎない。例えば、燃料タンクを車体の後部に配置し、燃料電池を車体の前後方向中間部に配置してもよい。また、傾斜検出部５９や制御ユニット５１の位置についても一例にすぎず、これらの機器も車体の他の位置に配置することができる。また、加湿処理の方法は一例であり、加湿処理の方法として別の方法を採用することができる。さらに、本発明は自動二輪車の種々の車種に適用することができる。また、コーナリング時に車体が傾斜して走行の安定性が低下する他の車両に本発明を適用してもよい。
【０１０６】
また、上述した各実施形態において、電力制御部５５が電力制御装置の具体例であり、燃料電池管理部５６が燃料電池管理装置の具体例である。また、燃料電池装置１６における入口側再循環機構４１、出口側再循環機構４２、調圧バルブ３６および排出バルブ３８が加湿実行部の具体例であり、制御装置５２（７４）において実現される加湿制御部５７（７５）が加湿時間測定部および加湿許否判定部の具体例である。
【０１０７】
また、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う燃料電池加湿装置および燃料電池二輪車もまた本発明の技術思想に含まれる。
【符号の説明】
【０１０８】
１  燃料電池二輪車
２  車体フレーム（フレーム）
１０  前輪（操舵輪）
１２  後輪（駆動輪）
１３  モータ
１５  燃料タンク
１６  燃料電池装置
２１  二次電池
３１  燃料電池
３２  燃料極
３３  空気極
３４  電解質膜
３６  調圧バルブ（加湿実行部）
３８  排出バルブ（加湿実行部）
４１  入口側再循環機構（加湿実行部）
４２  出口側再循環機構（加湿実行部）
４４  ファン
５１、７３  制御ユニット
５２、７４  制御装置
５３  記憶装置
５４  走行制御部
５５  電力制御部（電力制御装置）
５６  燃料電池管理部（燃料電池管理装置）
５７、７５  加湿制御部（加湿許否判定部、加湿時間測定部）
５９  傾斜検出部
６０  車速検出部
６１、７１  燃料電池加湿装置
７２  傾斜変化検出部
【図１】
0006341123.tif 000002
【図２】
0006341123.tif 000003
【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】
0006341123.tif 000008
【図８】
0006341123.tif 000009