(57)【要約】【課題】安定してフィルタの詰まりを適正に判定することのできる燃料電池の吸気システムを提供すること。【解決手段】燃料電池に設けられた取込口から外部空気を吸気する吸気システムであって、外部空気を吸気する冷却ファンと、冷却ファンへの通電電力を調整して駆動を制御するコントローラと、取込口側に設けられたフィルタと、フィルタに加わる吸気圧力を検出する圧力センサと、を有し、コントローラは、フィルタに加わる吸気圧力に基づいて当該フィルタの詰まり状況を判定する判定処理を、冷却ファンへの通電電力（ＰＷＭ値）が所定の判定電力値Ｘ％以上の場合に開始する。【選択図】図４
2016213113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の筐体に設けられた空気導入口から外部空気を当該燃料電池の内部の流路内に吸気する燃料電池の吸気システムであって、
前記外部空気を前記流路内へ吸気する吸気ファンと、
前記吸気ファンへの通電電力を調整して当該吸気ファンの駆動を制御する駆動制御部と、
前記流路の前記空気導入口側に設けられたフィルタと、
前記フィルタに加わる吸気圧力を検出する圧力検出部と、
前記フィルタに加わる吸気圧力に基づいて当該フィルタの詰まり状況を判定する判定部とを有し、
前記判定部は、前記吸気ファンへの通電電力が所定の判定電力値以上の場合に、前記フィルタの詰まり状況の判定処理を開始する、燃料電池の吸気システム。
【請求項２】
前記判定部は、前記吸気ファンへの通電電力が、前記判定電力値よりも大きい第１の電力値以上、かつ、当該第１の電力値よりも大きい第２の電力値以下にある状態を所定の開始継続時間経過した場合に、前記フィルタの詰まり状況の判定処理を開始する、請求項１に記載の燃料電池の吸気システム。
【請求項３】
前記判定部は、前記フィルタの詰まり状況の判定処理において、前記圧力検出部による検出圧力の平均値を算出し、当該平均値が、該圧力検出部による圧力の検出開始時における前記吸気ファンへの通電電力に対応する所定の圧力判定値よりも大きいか否かで当該フィルタの詰まり状況を判定する、請求項２に記載の燃料電池の吸気システム。
【請求項４】
前記判定部は、前記圧力検出部による圧力検出が開始された後、前記吸気ファンへの通電電力が、前記第１の電力値よりも大きい第３の電力値以上、かつ、前記第２の電力値よりも小さい第４の電力値以下にある状態を所定の算出継続時間経過した場合に、前記圧力検出部による検出圧力の平均値を算出する、請求項３に記載の燃料電池の吸気システム。
【請求項５】
前記判定部は、前記圧力検出部による検出圧力の平均値が、前記圧力判定値よりも大きいと判定された回数が所定の交換判定回数以上の場合に、前記フィルタの交換が必要であることを報知する、請求項３または請求項４に記載の燃料電池の吸気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の内部に外部空気を吸気する吸気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、高圧タンク内に格納する水素に酸素を反応させることにより発電する。この燃料電池は、吸気ファンにより外部空気を吸気することで水素に反応させる酸素を調達している。また、この燃料電池は、水素と酸素との反応熱を冷却するために、外部空気を冷却用に吸気する空冷式などが提案されている（特許文献１を参照）。
【０００３】
このような空冷式燃料電池は、外部空気と一緒に不純物を吸気しないようにフィルタが設けられている。この燃料電池は、不純物の捕捉によるフィルタの詰まりの程度に応じて、吸気ファンによる外部空気の吸気量が少なくなって性能が低下してしまう。
【０００４】
特許文献１に記載の装置では、フィルタの移動量が所定量に達したことを検知したときに、燃料電池の性能低下の要因となるフィルタの詰まりが発生したと判断して、適正な保守作業を行い得るように工夫されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２３３３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の燃料電池の吸気システムにあっては、燃料電池の運転状況や外部環境に応じて冷却ファンの駆動条件が調整されることから、冷却ファンの駆動状態に伴い吸気圧力が変動してフィルタの移動量も変動することがある。このことから、保守作業が必要なほどにフィルタは詰まっていないにも拘わらずに、一時的にフィルタの移動量が所定量に達したことを検知する場合がある。
【０００７】
このような場合には、フィルタの保守作業を無駄に行うことになる。また、無駄な保守作業を回避するために詰まり発生を検知するフィルタの移動量を大きく設定すると、フィルタの詰まりによる性能低下を適正なタイミングに解消することができない。
【０００８】
そこで、本発明は、安定してフィルタの詰まりを適正に判定することができる燃料電池の吸気システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する燃料電池の吸気システムの発明の一態様は、燃料電池の筐体に設けられた空気導入口から外部空気を当該燃料電池の内部の流路内に吸気する燃料電池の吸気システムであって、前記外部空気を前記流路内へ吸気する吸気ファンと、前記吸気ファンへの通電電力を調整して当該吸気ファンの駆動を制御する駆動制御部と、前記流路の前記空気導入口側に設けられたフィルタと、前記フィルタに加わる吸気圧力を検出する圧力検出部と、前記フィルタに加わる吸気圧力に基づいて当該フィルタの詰まり状況を判定する判定部とを有し、前記判定部は、前記吸気ファンへの通電電力が所定の判定電力値以上の場合に、前記フィルタの詰まり状況の判定処理を開始するものである。
【発明の効果】
【００１０】
このように本発明の一態様によれば、安定してフィルタの詰まりを適正に判定することのできる燃料電池の吸気システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池の吸気システムを示す図であり、その概略全体構成を示す構造図である。
【図２】図２は、冷却ファンへの通電電力とフィルタに掛かる吸気圧力との関係を示すグラフ（マップ）である。
【図３】図３は、そのフィルタの詰まりを判定する処理を説明する遷移図である。
【図４】図４は、吸気システムの稼動開始時における冷却ファンへの通電電力に応じたフィルタに掛かる吸気圧力を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１〜図４は本発明の一実施形態に係る燃料電池の吸気システムを示す図である。
【００１３】
図１において、燃料電池１０は、例えば、走行する四輪自動車あるいは自動二輪車などの車両Ｍに搭載されている。燃料電池１０は、車両Ｍに搭載されている不図示の高圧タンクから燃料ガスとして水素の供給を受けて、取り込む外部空気の酸素と反応させることにより発電するようになっている。燃料電池１０では、水素と酸素の反応によって、発電エネルギーとともに反応熱も発生する。
【００１４】
このため、燃料電池１０は、水素と酸素による反応熱を抑えるために、外部空気を冷却空気として内部に吸気する吸気システム１００と一緒に車両Ｍに搭載されている。この吸気システム１００は、走行風などを利用して燃料電池１０を冷却する空冷式の冷却システムとして機能する。また、吸気システム１００は、燃料電池１０において水素と反応させる酸素を含む外部空気を取り込む反応空気の吸入システムとしても機能する。本実施形態の吸気システム１００では、以降、外部空気を冷却に利用する場合の吸気処理を説明する。
【００１５】
また、燃料電池１０は、概略直方体に形成されている筐体１１の一面側に外部空気の取込口１３が配置され、その筐体１１の取込口１３に対面する位置に、取り込んだ外部空気を排気する排気口１５が配置されている。
【００１６】
このように、燃料電池１０は、筐体１１の互いに対面する位置に取込口１３と排気口１５とを配置することにより、筐体１１の内部空間を有効利用して外部空気を流動させる流路を簡易な構造にして構築されている。このため、燃料電池１０は、筐体１１の一面側の取込口１３から取り込んだ外部空気を対面側の排気口１５に向けて流動させて排気するようになっている。
【００１７】
吸気システム１００は、フィルタユニット２１と、ファンユニット３１と、コントローラ１０１と、を備えて構築されている。フィルタユニット２１は、燃料電池１０の取込口１３に設置されている。ファンユニット３１は、燃料電池１０の排気口１５に設置されている。コントローラ１０１は、メモリ１０２内の制御プログラムを用いてパラメータや検出データ等の各種情報に基づく制御処理を実行することにより燃料電池１０の駆動を統括制御するようになっている。なお、コントローラ１０１は、燃料電池１０を搭載する車両Ｍの駆動を統括制御するユニットを兼用して集中制御するようにしてもよく、また、燃料電池１０の駆動制御とは別に冷却制御処理を分散制御するユニットとして構築しても良い。
【００１８】
フィルタユニット２１は、フィルタ２３を交換可能にケース２５内に収容して構築されている。フィルタユニット２１は、燃料電池１０の外面側に設置することから薄型に構成されている。なお、フィルタユニット２１は、車両Ｍの設置場所に搭載可能な外形に形成されている。
【００１９】
フィルタ２３は、吸気する外部空気が一面側平面２３ａから他面側平面２３ｂに抜けるまでに、その外部空気に含まれる塵埃やガスなどの不純物を除去対象として捕捉することにより、通過する外部空気を清浄化する機能を備えている。フィルタ２３は、燃料電池１０の外面の一面側の全面と同等の面積を有する平板形状に作製されて薄型化されている。すなわち、フィルタ２３は、平板形状における大面積の両平面２３ａ、２３ｂ間の厚さ分の流路を通過する間に除去対象を捕捉する機能を備えて、流通する経路長を短くすることにより通過する外部空気の流通抵抗を小さくするようになっている。
【００２０】
ケース２５は、燃料電池１０の外面の一面側の全面と同等の面積を有する外板２６と内板２７が対面して、内部空間にフィルタ２３を収容する薄型に作製されている。ケース２５は、吸気する外部空気がフィルタ２３の平面２３ａ、２３ｂ間を効果的に通過するように、そのフィルタ２３の両平面２３ａ、２３ｂに対面する外板２６と内板２７のそれぞれの略全面に吸気口２６ａと連通口２７ａが開口している。ケース２５は、燃料電池１０の取込口１３に連通口２７ａを一致させて筐体１１に一体になるように固定されている。すなわち、ケース２５は、燃料電池１０の筐体１１の一部として機能し、吸気口２６ａが燃料電池１０の取込口１３を延長して外部空気を吸気する空気導入口として機能する。このことから、ケース２５は、燃料電池１０内の流通経路を延長して、外部空気を流通させる流路の一部を構成する。
【００２１】
また、ケース２５は、フィルタ２３を外板２６側に密接させて吸気口２６ａから外部空気を吸気可能に露出させている。ケース２５は、フィルタ２３を内板２７から離隔させて連通口２７ａ（取込口１３）との間に平面方向に拡がる連通空間２９を形成するようになっている。
【００２２】
これにより、ケース２５は、燃料電池１０内の流路を介して取込口１３（連通口２７ａ）から外部空気が後述するファンユニット３１により吸気される際に、連通空間２９内が負圧にされる。このため、ケース２５は、フィルタ２３の下流側平面２３ｂの全面に吸気圧力が加えられつつ、上流側平面２３ａの全面を有効利用させて、外部空気を吸気口２６ａから吸気させることができる。
【００２３】
ファンユニット３１は、複数台の冷却ファン（吸気ファン）３３が燃料電池１０のフィルタユニット２１の反対側に設置されて構築されている。ファンユニット３１は、車両Ｍへの設置場所に制限が掛からないように薄型の冷却ファン３３が選択されて燃料電池１０の外面側に並列されている。
【００２４】
冷却ファン３３は、燃料電池１０の排気口１５内に吸気口３５が位置するように並列されて複数台が設置されている。冷却ファン３３は、吸気口３５に対面する位置に排出口３６が配置されている。
【００２５】
このように、吸気システム１００は、燃料電池１０の対面位置に配置されている取込口１３と排気口１５のそれぞれに、ケース２５の吸気口２６ａと連通口２７ａの対面方向や、冷却ファン３３の吸排気方向を一致させて、フィルタユニット２１とファンユニット３１とが設置されている。
【００２６】
これにより、吸気システム１００は、ケース２５の吸気口２６ａから冷却ファン３３の吸引力により吸気される外部空気内に含まれる塵埃等がフィルタ２３で捕捉されて清浄化される。この清浄後の外部空気は、吸気方向が維持されたまま、燃料電池１０の取込口１３に導入され、燃料電池１０内における反応熱を冷却した後に排気口１５を介して冷却ファン３３の排気口３６から排気される。
【００２７】
したがって、吸気システム１００では、フィルタユニット２１とファンユニット３１が小さな流動抵抗で外部空気を吸排気して、燃料電池１０内における冷却処理を実行させることができる。
【００２８】
また、フィルタユニット２１は、外気温度センサ４１と、圧力センサ（圧力検出部）４３と、セル温度センサ４５と、を備えている。外気温度センサ４１は、ケース２５の吸気口２６ａの開口縁付近に設置されて、コントローラ１０１に接続されている。圧力センサ４３は、ケース２５内の連通空間２９内に設置されて、コントローラ１０１に接続されている。セル温度センサ４５は、燃料電池１０内の積層されている不図示のセルの一部に設置されて、コントローラ１０１に接続されている。
【００２９】
コントローラ１０１は、メモリ１０２内の制御プログラムに従って、車両Ｍ側から要求される電力に応じて燃料電池１０の稼動を制御することにより発電処理を実行するようになっている。コントローラ１０１は、この発電処理において、発電電力に応じて発生する反応熱による温度上昇を抑えるように機能する。このとき、コントローラ１０１は、温度上昇の抑制によって発電効率が低下してしまうことを回避するために、ファンユニット３１の冷却ファン３３に通電する電力を調整する制御処理を実行するようになっている。
【００３０】
また、このとき、コントローラ１０１は、外気温度センサ４１が検出するケース２５の吸気口２６ａの開口縁付近の温度情報（センサ信号）を受け取り、セル温度センサ４５が検出する燃料電池１０のセルの温度情報（センサ信号）を受け取って、外部空気の温度と燃料電池１０のセルの温度とに応じて冷却ファン３３に通電する電力を調整する。このようにして、吸気システム１００は、吸気口２６ａから吸気して燃料電池１０内における反応熱を冷却する外部空気の吸気量を調整するようになっている。
【００３１】
ここで、コントローラ１０１は、パルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）によるデューティ比（単位時間当たりの通電時間の占める割合％）によって冷却ファン３３への通電電力を調整して駆動を制御することにより、冷却ファン３３による外部空気の吸気量を調整するようになっている。すなわち、コントローラ１０１が駆動制御部を構成する。なお、冷却ファン３３の駆動を制御する電力調整は、ＰＷＭに限るものではない。冷却ファン３３が備えるモータの特性に応じて電力を調整すれば良く、例えば、通電する電圧・電流特性を調整する場合も含まれる。
【００３２】
また、コントローラ１０１は、メモリ１０２内の判定プログラムを用いてパラメータや検出データ等の各種情報に基づく判定処理を実行することにより、フィルタ２３の交換の要否を判定して報知するようになっている。すなわち、コントローラ１０１が判定部も構成する。
【００３３】
具体的に、コントローラ１０１は、圧力センサ４３が検出するケース２５内の連通空間２９の吸気圧力（気圧）を受け取って、冷却ファン３３への通電電力を調整するＰＷＭのデューティ比に対応する圧力閾値（圧力判定値）を超えているか否かによってフィルタ２３の交換の要否を判定するようになっている。
【００３４】
ここで、フィルタ２３は、外部空気が通過する際に塵埃などを捕捉する量に従って流通抵抗が上昇する。フィルタ２３は、例えば、図２のグラフに示すように、その捕捉量が嵩むに従って、冷却ファン３３への通電電力のデューティ比（％）に応じて発生するケース２５の連通空間２９の負圧（Ｐａ）が、使用開始当初（Beginning Of Life）のＢＯＬカーブから所期の機能を果たすことができない寿命（End Of Life）のＥＯＬカーブに近づいていく。フィルタ２３は、冷却ファン３３への通電電力のデューティ比（％）が同等でも、ケース２５の連通空間２９の負圧（吸気圧力）がＥＯＬカーブを超えるほどに流通抵抗が上昇している場合には交換する必要がある。なお、パルス幅変調におけるデューティ比（％）は、単位時間当たりの通電時間の占める割合（％）であることから、図２中の文言も含めて以下の説明では、冷却ファン３３への通電電力のデューティ比を、ＰＷＭ値と称して説明する場合もある。
【００３５】
このため、コントローラ１０１は、冷却ファン３３のＰＷＭ値とケース２５の連通空間２９内の吸気圧力との相関関係によりフィルタ２３の流通抵抗を示す図２のグラフが、フィルタ２３の交換の要否の判定処理に利用するマップとして、予めメモリ１０２内に設定されている。
【００３６】
例えば、コントローラ１０１は、フィルタ２３の交換の要否の判定処理において、ケース２５の連通空間２９内の吸気圧力が図２におけるＥＯＬカーブを超えている場合には、流通抵抗が設定閾値よりも高い、と判断する。また、コントローラ１０１は、同様に、図２におけるＢＯＬカーブよりも下側の場合には、流通抵抗が設定閾値よりも低過ぎる、と判断する。
【００３７】
すなわち、コントローラ１０１は、フィルタ２３の特性が図２におけるＥＯＬカーブとＢＯＬカーブの間にない場合には、フィルタ２３が適度な流通抵抗で塵埃等を信頼性高く捕捉することができないことから交換が必要と判定するようになっている。このとき、コントローラ１０１は、フィルタ２３の交換が必要と判定する場合には、例えば、車両Ｍに設けられている報知ランプ１０５を点灯したり、スピーカから音声メッセージを出力したりするなどして、フィルタ２３の交換が必要である旨をドライバなどに報知するようになっている。なお、このＢＯＬカーブよりも下側にある場合の判定処理は、一度正常な流通抵抗であることが確認されたフィルタ２３が、その後に極度に流通抵抗が低下するという可能性は低いことから、少なくともフィルタ２３の交換直後に１度行われるようになっている。
【００３８】
そして、コントローラ１０１は、冷却ファン３３への通電電力のデューティ比（ＰＷＭ値）が予め設定されている判定開始デューティ比（判定電力値）Ｘ％以上となる場合に、フィルタ２３の交換の要否の判定処理を実行するようになっている。これにより、コントローラ１０１は、大きな通電電力で冷却ファン３３が駆動してケース２５の連通空間２９内の吸気圧力が安定する領域において、フィルタ２３の交換の要否の判定を開始することができる。このため、コントローラ１０１は、例えば、フィルタ２３が使用限界を過ぎているのにも拘わらずに交換不要と判定したり、あるいは、使用限界前であるのに交換が必要と判定したりしてしまうことを信頼性高く回避することができる。
【００３９】
また、コントローラ１０１は、冷却ファン３３への通電電力のデューティ比が予め設定されている判定開始デューティ比Ｘ％以上となることに加えて、次に説明する状態１、状態２を満たすことを条件に、フィルタ２３の交換の要否の判定処理を実行するようになっている。これにより、コントローラ１０１は、ケース２５の連通空間２９内の吸気圧力がより安定している状態でフィルタ２３の交換の要否の判定をすることができ、その判定処理の信頼性を向上させることができる。
【００４０】
その状態１として、コントローラ１０１は、冷却ファン３３への通電電力のデューティ比が、次の３つの判定継続条件１−１〜１−３を満たすときに判定処理を継続するようになっている。これにより、コントローラ１０１は、フィルタ２３の交換の要否を判定する際の冷却ファン３３への通電電力のデューティ比を所望の範囲内に制限することができ、その判定処理の信頼性をより向上させることができる。
条件１−１：判定開始デューティ比Ｘ％よりも大きい安定判断下限デューティ比（第１の電力値）以上であること。
条件１−２：安定判断下限デューティ比よりも大きい安定判断上限デューティ比（第２の電力値）以下であること。
条件１−３：条件１−１および条件１−２を満たす状態が開始継続時間Ｔ１以上継続すること。
【００４１】
ここで、本実施形態において、状態１は、例えば、燃料電池１０が定常運転する際に、正常な冷却ファン３３への通電電力のデューティ比の変動幅がＹ％の範囲内で変動する（上限値−下限値＜Ｙ％）ものとしている。このとき、変動幅Ｙ％の下限値を安定判断下限デューティ比とし、また、変動幅Ｙ％の上限値を安定判断上限デューティ比として設定する。なお、例えば、正常な冷却ファン３３への通電電力のデューティ比が、その平均値を中心にして変動幅Ｙ％の範囲内で変動する場合には、その平均的なデューティ比−Ｙ／２％を安定判断下限デューティ比とし、また、平均的なデューティ比＋Ｙ／２％を安定判断上限デューティ比として設定してもよい。
【００４２】
このコントローラ１０１は、フィルタ２３の交換の要否の判定処理において利用するケース２５内の連通空間２９の吸気圧力として、圧力センサ４３の検出圧力の平均値を算出してフィルタ２３の交換の要否を判定するようになっている。詳しくは、コントローラ１０１は、状態１を満たして開始継続時間Ｔ１を経過した時点からの圧力センサ４３の検出圧力の平均値を算出し、開始継続時間Ｔ１を経過した時点での冷却ファン３３への通電電力のデューティ比に対応するＥＯＬカーブ上の圧力閾値よりも、算出した平均値が大きい場合にフィルタ２３の交換が必要と判定するようになっている。このように、コントローラ１０１は、フィルタ２３の交換の要否を判定する際に圧力センサ４３の検出圧力が変動したとしても、その平均値により、フィルタ２３が交換の必要なほど塵埃等の捕捉量が多くなる詰まり状況にあるか否かを判定するため、その判定処理の信頼性をより向上させることができる。
【００４３】
また、状態２として、コントローラ１０１は、冷却ファン３３への通電電力のデューティ比が、次の３つの算出継続条件２−１〜２−３を満たすときに判定処理を継続して平均値を算出するようになっている。これにより、コントローラ１０１は、フィルタ２３の交換の要否を判定する圧力センサ４３の検出圧力（流通抵抗）をより精度良く算出することができ、その判定処理の信頼性をより向上させることができる。
条件２−１：安定判断下限デューティ比よりも大きい高精度判断下限デューティ比（第３の電力値）以上であること。
条件２−２：高精度判断下限デューティ比よりも大きく安定判断上限デューティ比よりも小さい高精度判断上限デューティ比（第４の電力値）以下であること。
条件２−３：条件２−１および条件２−２を満たす状態が、算出継続時間Ｔ２以上継続すること。
【００４４】
ここで、本実施形態において、状態２は、例えば、冷却ファン３３が状態１よりも安定したとき、通電電力のデューティ比の変動幅がＺ％の範囲内で変動する（上限値−下限値＜Ｚ％）ものとしている。このとき、変動幅Ｚ％の下限値を高精度判断下限デューティ比とし、また、変動幅Ｚ％の上限値を高精度判断上限デューティ比として設定している。なお、例えば、安定した冷却ファン３３への通電電力のデューティ比がその平均値を中心にして変動幅Ｚ％の範囲内で変動する場合には、その平均的なデューティ比−Ｚ／２％を高精度判断下限デューティ比とし、また、平均的なデューティ比＋Ｚ／２％を高精度判断上限デューティ比として設定してもよい。
【００４５】
そして、コントローラ１０１は、算出した圧力センサ４３の検出圧力の平均値が算出継続時間Ｔ２の計時開始時点（開始継続時間Ｔ１の経過時点）での冷却ファン３３への通電電力のデューティ比に対応するＥＯＬカーブ上の圧力閾値よりも大きいと判定する回数をカウントして、フィルタ２３の交換の要否を判定するようになっている。コントローラ１０１は、圧力センサ４３の検出圧力の平均値が、ＥＯＬカーブ上の圧力閾値を予め設定されている交換判定回数以上超えた場合に、フィルタ２３の交換が必要と判定して、車両Ｍが備える報知ランプ１０５を点灯したり、音声メッセージを出力したりして、その旨をドライバに報知するようになっている。
【００４６】
詳細には、コントローラ１０１は、燃料電池１０の稼動開始（車両ＭのイグニッションＯＮ）と共に、冷却ファン３３を駆動して外部空気の吸気を開始するようになっている。また、コントローラ１０１は、判定プログラムを実行して、図３に遷移図として示す判定処理を開始するようになっている。このとき、コントローラ１０１は、図４に示すように、冷却ファン３３のＰＷＭ値に応じて変化するケース２５の連通空間２９内の圧力情報を圧力センサ４３から受け取って、図３に示すサンプリングフェーズと判定フェーズとを繰り返すようになっている。
【００４７】
判定処理を開始すると、カウンタをリセットした後に、まずは、サンプリングフェーズにおいて、コントローラ１０１は、データ収集を開始する（ステップＳ１１）。このコントローラ１０１は、図４に示すように、冷却ファン３３のＰＷＭ値が判定開始デューティ比Ｘ％以上となって、安定判断デューティ比Ｙ％の範囲内で変動する安定した状態１が開始継続時間Ｔ１を越えて継続することを確認したときに、ケース２５の連通空間２９内の圧力情報を収集（積算）する（ステップＳ１２）。
【００４８】
ステップＳ１２において、コントローラ１０１は、ケース２５の連通空間２９内の圧力情報を収集しつつ、図４に示すように、冷却ファン３３のＰＷＭ値が高精度判断デューティ比Ｚ％未満の範囲内で変動するような、より安定した状態２が算出継続時間Ｔ２を越えて継続することを確認したときに、ケース２５の連通空間２９内の圧力情報の収集結果を積算回数で除算することにより平均圧力値を算出（平均化処理）し、サンプリングフェーズを終了する（ステップＳ１３）。
【００４９】
また、ステップＳ１２において、コントローラ１０１は、冷却ファン３３のＰＷＭ値が、算出継続時間Ｔ２を越える前に、判定開始デューティ比Ｘ％未満、あるいは、高精度判断デューティ比Ｚ％を超える変動幅となって、状態２を満たすことができなくなった場合には、ステップＳ１１に戻って同様の処理を繰り返す。
【００５０】
次いで、判定フェーズにおいて、コントローラ１０１は、ケース２５の連通空間２９内の平均圧力値が、メモリ１０２内のＥＯＬカーブに基づく設定閾値を超えているか否か比較する（ステップＳ２１）。この設定閾値は、開始継続時間Ｔ１が経過した時点における冷却ファン３３のＰＷＭ初期値に対応するＥＯＬカーブ上の圧力値である。
【００５１】
ステップＳ２１において、コントローラ１０１は、ケース２５の連通空間２９内の平均圧力値がＥＯＬカーブにおける設定閾値以下である場合には、サンプリングフェーズのステップＳ１１に戻って同様の処理を繰り返す。
【００５２】
また、ステップＳ２１において、コントローラ１０１は、ケース２５の連通空間２９内の平均圧力値がＥＯＬカーブにおける設定閾値を越えていることを確認した場合には、カウンタをインクリメント（＋１）するカウント処理を行って、カウンタが交換判定回数に達したか否か確認する（ステップＳ２２）。
【００５３】
ステップＳ２２において、コントローラ１０１は、カウンタが交換判定回数に達していないことを確認した場合には、そのカウント終了後にはサンプリングフェーズのステップＳ１１に戻って同様の処理を繰り返す。
【００５４】
また、ステップＳ２２において、コントローラ１０１は、カウンタが交換判定回数に達したことを確認した場合には、フィルタ交換を要求するフラグを立てる設定処理を行って、報知ランプ１０５を点灯したり、音声メッセージを出力したりして、ドライバにフィルタ２３の交換を促す（ステップＳ２３）。
【００５５】
したがって、吸気システム１００は、冷却ファン３３が安定して駆動する状態のときに、ケース２５の連通空間２９における吸気圧力が、ＥＯＬカーブを超えるほどフィルタ２３に詰まりが生じているか否かを判定することができ、フィルタ２３の交換が必要なことを報知ランプ１０５の点灯や音声メッセージの出力によりドライバに適切に報知することができる。
【００５６】
このように、本実施形態の吸気システム１００においては、冷却ファン３３のＰＷＭ値が判定開始デューティ比Ｘ％以上で、状態１、状態２を満たすことを条件に、冷却ファン３３の吸気によるケース２５の連通空間２９における吸気圧力の平均値がＥＯＬカーブを超える回数をカウントして、交換が必要なほどカウントが嵩むときに、交換要求を報知ランプ１０５や音声メッセージでドライバに報知することができる。
【００５７】
したがって、不安定な状況でフィルタ２３の交換の要否を判定して、無駄な保守作業が発生してしまうことを回避することができ、安定している適切なタイミングにフィルタ２３の詰まりを適正に判定して交換を促すことができる燃料電池１０の吸気システム１００を提供することができる。
【００５８】
本実施形態の第１の他の態様としては、例えば、外気温度センサ４１が検出するケース２５の吸気口２６ａの開口縁付近の外部空気の温度に応じて交換判定回数（閾値）を変更するようにしても良い。例えば、外部空気の温度が高いほど冷却ファン３３への通電電力（ＰＷＭ値）が大きくなることから、フィルタ２３に詰まりが発生したと判定する交換判定回数も多くして、判定精度をより高くするようにしても良い。
【００５９】
また、第２の他の態様としては、燃料電池１０の発電中あるいは発電停止中に限らず、冷却ファン３３を所定の判定時間だけ所定の通電電力（ＰＷＭ値）で駆動させるフィルタ交換判定モードを実行可能に設定しても良い。例えば、燃料電池１０が必要な電力量の発電を実行するために、一定時間だけ所定のＰＷＭ値で冷却ファン３３が駆動する条件を設定しておき、該当条件の発電中にフィルタ交換判定モードを実行して、一定条件でフィルタ２３の交換の要否を高い確度で判定するようにしてもよい。なお、このフィルタ交換判定モードは、発電中に限らず、燃料電池１０が発電停止中に実行するようにしても良い。ここで、フィルタ交換判定モードを実行するタイミングとしては、例えば、車両Ｍへの電力出力が小さくバッテリ残量も少ない場合やアイドリング時に必要な電力量の発電をするときに実行することができ、また、フィルタ交換判定モードを任意のタイミングに実行させるスイッチ等を設置してもよい。
【００６０】
本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
【符号の説明】
【００６１】
１０ 燃料電池
１１ 筐体
１３ 取込口（空気導入口）
２３ フィルタ
２５ ケース（筐体、流路）
２６ 外板
２６ａ 吸気口（空気導入口）
２７ 内板
２７ａ 連通口
２９ 連通空間
３３ 冷却ファン（吸気ファン）
４１ 外気温度センサ
４３ 圧力センサ（圧力検出部）
４５ セル温度センサ
１００ 吸気システム
１０１ コントローラ（駆動制御部、判定部）
１０２ メモリ
１０５ 報知ランプ
Ｍ 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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