(57)【要約】【課題】排気口位置を高くすることなく実現可能な、集中豪雨などで浸水した道路を走行した場合等に、燃料電池等が浸水によるダメージを受けにくい燃料電池車両を提供する。【解決手段】燃料電池車両１を、調圧バルブ２３の下端まで浸水しているか否かを検出するための水位センサ１６を備えた車両であって、調圧バルブ２３の下端まで浸水していない状況下，自車両の状態が所定状態となった場合には、ＡＣＰ２２の動作及び燃料電池スタック２０の発電動作が停止されるが、調圧バルブ２３の下端まで浸水している状況下，自車両の状態が上記所定状態となった場合には、ＡＣＰ２２の動作が停止されない車両としておく。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、
空気をカソードガスとして前記燃料電池へ供給するための空気供給手段と、
自車両内の、前記燃料電池の空気出口の最下端以下の所定の高さまで浸水しているか否かを検出するための検出手段と、
前記検出手段によって前記所定の高さまで浸水していることが検出されていない場合には、自車両の状態が所定状態となったときに前記空気供給手段の動作及び燃料電池の発電動作を停止させ、前記検出手段によって前記所定の高さまで浸水していることが検出されている場合には、自車両の状態によらず、前記空気供給手段を動作させ続ける制御手段と
を備えることを特徴とする燃料電池車両。
【請求項２】
前記制御手段が、
前記検出手段によって前記所定の高さまで浸水していることが検出されている場合、前記空気供給手段を動作させ続けたままで前記燃料電池の発電動作を停止させる手段である
ことを特徴とする請求項１記載の燃料電池車両。
【請求項３】
前記所定の高さが、前記燃料電池の空気出口の先に設けられている調圧バルブの最下端以下の高さである
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を動力源とした燃料電池車両に、関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池車両の中には、エネルギー効率を向上させるために、制動時等に燃料電池（燃料電池スタック等）の運転が停止されるように構成したものが存在しているが、そのような燃料電池車両では、走行中に、排気口からの排気ガスの排出が停止されることがあることになる。
【０００３】
そして、排気ガスの排出が停止されると、排気口から水が侵入しやすくなってしまう。従って、燃料電池を比較的に低い位置（床下等）に搭載した燃料電池車両に、上記構成を採用した場合には、集中豪雨などで浸水した道路を走行した場合等に、排気口からの浸水により燃料電池等がダメージを受けるおそれがある車両が得られてしまうことになる。
【０００４】
なお、排気口からの浸水を防止できるようにした車両としては、排気系への浸水が生じたときに内燃機関が起動されるように構成したハイブリッド車両（例えば、特許文献１参照。）や、排気口（燃料電池スタックからの排気用の配管の出口）を水没時に想定される水面よりも上側に設けた燃料電池車両（例えば、特許文献２参照。）が、知られている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１５６３８２号公報
【特許文献２】特開２００４−３１９１６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、排気口位置を高くすることなく実現可能な、集中豪雨などで浸水した道路を走行した場合等に、燃料電池等が浸水によるダメージを受けにくい燃料電池車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の燃料電池車両は、燃料電池と、空気を燃料電池にカソードガスとして供給するための空気供給手段と、自車両内の、燃料電池の空気出口の最下端以下の所定の高さまで浸水しているか否かを検出するための検出手段と、検出手段によって所定の高さまで浸水していることが検出されていない場合には、自車両の状態が所定状態となったときに空気供給手段の動作及び燃料電池の発電動作を停止させ、検出手段によって所定の高さまで浸水していることが検出されている場合には、自車両の状態によらず、空気供給手段を動作させ続ける制御手段とを備える。
【０００８】
すなわち、本発明の燃料電池車両は、自車両内の“所定の高さ”（燃料電池の空気出口の最下端以下の高さ）まで浸水している状態では、空気供給手段の動作が停止されることがない構成を有している。そして、空気供給手段が動作していれば、燃料電池及びそれに接続された排気用の配管に空気が流れる結果として、当該配管の出口（つまり、排気口）側から入ってきた水を燃料電池内に入れないことが出来る。このため、本発明の燃料電池車両は、排気口位置を高くすることなく実現可能な、集中豪雨などで浸水した道路を走行した場合等に、燃料電池等（燃料電池や、“所定の高さ”より高い位置に設けられているバルブ）が浸水によるダメージを受けにくい車両であることになる。
【０００９】
本発明の燃料電池車両を実現するに際しては、制御手段として、検出手段によって“所
定の高さ”まで浸水していることが検出されている場合、自車両の状態によらず、燃料電池に発電動作をさせ続ける手段を採用しておくことも出来る。ただし、そのような制御手段を採用しておくと、アノードガスが無駄に消費される場合が生ずることになるので、制御手段としては、検出手段によって所定の高さまで浸水していることが検出されている場合、空気供給手段を動作させ続けたままで燃料電池の発電動作を停止させる（アノードガスの燃料電池への供給を停止する）手段を採用しておくことが望ましい。
【００１０】
なお、本発明の燃料電池車両を、燃料電池の空気出口（カソードオフガスの出口）の先に調圧バルブが設けられているものとして実現する場合には、当該調圧バルブ内への水の侵入を防げるようにするために、検出手段によって浸水の有無が検出される“所定の高さ”が、当該調圧バルブの最下端以下の高さとなるようにしておくことが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、排気口位置を高くすることなく、集中豪雨などで浸水した道路を走行した場合等に、燃料電池等が浸水によるダメージを受けにくい燃料電池車両を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
まず、図１を用いて、本発明の一実施形態に係る燃料電池車両１の概要説明を行うことにする。
【００１４】
図示してあるように、本実施形態に係る燃料電池車両１は、発電システム１０、バッテリ昇圧コンバータ１２、バッテリ１３、インバータ１４、モータ１５、水位センサ１６及びＥＣＵ１８を備えた車両（自動車）である。
【００１５】
この燃料電池車両１が備えるモータ１５は、燃料電池車両１の駆動輪を回転させるための三相交流モータである。
【００１６】
発電システム１０は、燃料電池スタック２０、カソードガス通路３１、カソードオフガス通路３２、アノードガス通路３３、水素タンク２５、水素ガス循環機構２７等で構成されたシステムである。
【００１７】
燃料電池スタック２０は、アノード（燃料極）及びカソード（空気極）からなる複数のセル（燃料電池セル）をセパレータを介して積層した電池（本発明の“燃料電池”に相当）である。この燃料電池スタック２０は、一般的な燃料電池スタックと同様に、アノードガスを導入するためのアノードガス導入口、アノードオフガスを排出するためのアノードオフガス排出口、カソードガスを導入するためのカソードガス導入口、及び、カソードオフガスを排出するためのカソードオフガス排出口を備えたものとなっている。
【００１８】
カソードガス通路３１は、燃料電池スタック２０のカソードガス導入口と接続されているガス通路である。このカソードガス通路３１には、空気を浄化するためのエアクリーナ２１と、当該エアクリーナ２１を介して燃料電池車両１外の空気を取り込み、取り込んだ空気をカソードガスとして燃料電池スタック２０へ供給するためのＡＣＰ（エアーコンプレッサ）２２（本発明の“空気供給手段”に相当）とが設けられている。
【００１９】
カソードオフガス通路３２は、燃料電池スタック２０のカソードオフガス排出口と接続されているガス通路である。このカソードオフガス通路３２には、燃料電池スタック２０へのカソードガス（空気）の供給量を調整するための調圧バルブ２３と、排気音を低減す
るためのマフラー２４とが設けられている。
【００２０】
水素タンク２５は、アノードガスとして燃料電池スタック２０へ供給される水素を貯蔵したタンクである。この水素タンク２５は、シャットバルブ２６を備えたアノードガス通路３３によって、燃料電池スタック２０のアノードガス導入口と接続されている。
【００２１】
水素ガス循環機構２７は、燃料電池スタック２０のアノードオフガス排出口から排出されたアノードオフガス中の水素を、アノードガスとして再利用する（アノードガス通路３３を介して燃料電池スタック２０へ供給する）ための機構である。水素ガス循環機構２７は、水素ポンプ、気液分離器等（図示せず）で構成された、アノードオフガスをカソードオフガス通路３２内へ排出することも可能な機構となっている。
【００２２】
燃料電池車両１が備えるインバータ１４は、発電システム１０から供給される直流電力を、モータ１５を駆動するための交流電力に変換するための回路である。
【００２３】
バッテリ１３は、燃料電池車両１の始動性やエネルギー効率を向上させるために、燃料電池車両１に搭載されている二次電池（蓄電池）である。このバッテリ１３は、出力電圧が比較的に低いものとなっている。そのため、バッテリ１３は、ＤＣ−ＤＣコンバータであるバッテリ昇圧コンバータ１２を介して、インバータ１４の一次側に接続されている。
【００２４】
水位センサ１６は、燃料電池車両１内の所定高さ（詳細は後述）まで浸水しているか否かを検出するためセンサ（本発明の“検出手段”に相当；詳細は後述）である。なお、本実施形態に係る燃料電池車両１は、この水位センサ１６として、フロート式のレベルスイッチを用いたものとなっている。
【００２５】
ＥＣＵ（electronic control unit）１８は、アクセル開度，モータ１５の回転数、水
位センサ１６の出力等に基づき、燃料電池車両１内の各部（インバータ１４，ＡＣＰ２２等）を統合的に制御するユニット（本発明の“制御手段”に相当；詳細は後述）である。このＥＣＵ１８は、一般的なＥＣＵと同様に、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等から構成されたユニットとなっている。なお、アクセル開度とは、燃料電池車両１に設けられているアクセルペダルの踏み込みの程度を示す情報のことである。
【００２６】
以上のことを前提に、以下、本実施形態に係る燃料電池車両１の構成及び動作をさらに具体的に説明する。
【００２７】
本実施形態に係る燃料電池車両１は、上記構成を有するものであると共に、図２に示した構成を有するものとなっている。
【００２８】
すなわち、燃料電池車両１は、燃料電池スタック２０を、車両中央部の床下部分に搭載し、調圧バルブ２３を、燃料電池スタック２０のカソードオフガス排出口よりも低く、かつ、排気口よりも高い位置に設けたものとなっている。なお、図示は省略してあるが、上記した水素ガス循環機構２７（図１参照）は、調圧バルブ２３よりも高い箇所に各可動部品（バルブ等）が位置しているものとなっている。
【００２９】
また、燃料電池車両１（図２）は、水位センサ１６により浸水しているか否かが検出される高さ（図では、浸水検出高さ）を、調圧バルブ２３の下端の高さと一致させたものとなっている。
【００３０】
さらに、燃料電池車両１のＥＣＵ１８は、図３に模式的に示したような制御を行うように、プログラミングされている。
【００３１】
すなわち、ＥＣＵ１８は、動作モードとして、動作モードＡ、動作モードＢ及び動作モードＢ′を有している。
【００３２】
動作モードＡは、発電システム１０（燃料電池スタック２０）に発電させる必要がある電力量（以下、必要電力量と表記する）が比較的に高い場合（加速が指示されている場合等）におけるＥＣＵ１８の動作モードである。
【００３３】
この動作モードＡで動作しているＥＣＵ１８は、発電システム１０（燃料電池スタック２０）が発電を行うように、燃料電池車両１内の各部（ＡＣＰ２２，インバータ１４等）を制御する。なお、図２において、“ＦＣ：ＯＮ”、“ＦＣ：ＯＦＦ”とは、それぞれ、発電システム１０（燃料電池スタック２０）による発電が行われている状態、発電システム１０による発電が行われていない状態のことである。また、“ＡＣＰ：ＯＮ”、“ＡＣＰ：ＯＦＦ”とは、それぞれ、ＡＣＰ２２が動作している状態（燃料電池スタック２０及びカソードオフガス通路３２に空気が流れている状態）、ＡＣＰ２２が動作していない状態のことである。
【００３４】
さらに、動作モードＡで動作しているＥＣＵ１８は、必要電力量が所定量以下となるのを監視する処理（アクセルペダルの踏み込みが解除されること等を監視する処理）も行う。
【００３５】
当該処理にて、必要電力量が所定量以下となったことを検出した場合、ＥＣＵ１８は、水位センサ１６の出力に基づき、自車両の状態が、調圧弁２３の下端位置まで浸水している状態（以下、浸水状態と表記する）にあるか否かを判断する。そして、ＥＣＵ１８は、自車両の状態が浸水状態でなかった場合には、発電システム１０の動作を完全に停止させるためのモード遷移処理（ＡＣＰ２２の動作を停止させる処理を含む処理；図示せず）を行ってから、動作モードＢで動作している状態となる。なお、動作モードＢで動作している状態とは、発電システム１０の動作を停止させたままで、バッテリ１３からの電力でモータ１５が回転するように、或いは、モータ１５からの電力でバッテリ１３が充電されるように、各部を制御している状態のことである。
【００３６】
これに対して、自車両の状態が浸水状態であった場合、ＥＣＵ１８は、ＡＣＰ２２の動作を停止させずに発電システム１０の動作を停止させるためのモード遷移処理（ＡＣＰ２２の動作を停止させることなく、アノードガスの燃料電池スタック２０への供給を停止する処理；図示せず）を行う。そして、当該モード遷移処理を終えたＥＣＵ１８は、動作モードＢ′で動作している状態、すなわち、ＡＣＰ２２を動作させ続けながら、バッテリ１３からの電力でモータ１５が回転するように、或いは、モータ１５からの電力でバッテリ１３が充電されるように、各部を制御している状態となる。
【００３７】
動作モードＢで動作しているＥＣＵ１８は、水位センサ１６の出力を定期的にチェックする水位センサ出力監視処理も行う。そして、ＥＣＵ１８は、水位センサ１６の出力が、自車両の状態が浸水状態となったことを示すものに変化した場合には、ＡＣＰ２２の動作を開始させてから（図示せず）、動作モードＢ′での動作を開始する。
【００３８】
同様に、動作モードＢ′で動作しているＥＣＵ１８も、水位センサ出力監視処理を行う。そして、ＥＣＵ１８は、水位センサ１６の出力が、浸水状態が解除されたこと（浸水状態ではなくなったこと）を示すものに変化した場合には、ＡＣＰ２２の動作を停止させてから（図示せず）、動作モードＢでの動作を開始する。
【００３９】
また、動作モードＢ、Ｂ′で動作しているＥＣＵ１８は、必要電力量が規定量以上とな
るのを監視する処理も行う。そして、ＥＣＵ１８は、必要電力量が規定量以上となった場合には、発電システム１０を機能させるために必要な処理（図示せず）を行って、動作モードＡでの動作を開始する。
【００４０】
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る燃料電池車両１のＥＣＵ１８は、原則として、車両の状態が特定の状態に変化すると、ＡＣＰ２２の動作及び発電システム１０の発電動作を停止させるものとなっている。ただし、ＥＣＵ１８は、水位センサ１６によって浸水が検出されている場合には、車両の状態が特定の状態に変化しても、ＡＣＰ２２を動作させ続けるものとなっている。
【００４１】
さらに、燃料電池車両１の水位センサ１６は、燃料電池スタック２０のカソードオフガス排出口よりも低い位置に設けられている調圧バルブ２３の下端まで浸水したことを検出できるものとなっている。そして、ＡＣＰ２２が動作していれば、排気口からの水の侵入を抑止できるのであるから、本実施形態に係る燃料電池車両１は、集中豪雨などで浸水した道路を走行した場合等に、燃料電池スタック２０や調圧バルブ２３が浸水によるダメージを受けにくい車両であることになる。
【００４２】
《変形形態》
上記した燃料電池車両１は、各種の変形を行うことが出来る。例えば、燃料電池車両１を、水位センサ１６によって浸水が検出されている場合には、発電システム１０が機能し続けるものに変形しておくことが出来る。ただし、燃料電池車両１を、そのようなものに変形した場合には、発電システム１０に生成させた電力の大部分を捨てざるを得ないことになるので、上記構成（ＡＣＰ２２のみを動作させる構成）を採用しておくことが望ましい。
【００４３】
燃料電池車両１を、バッテリ１３（及びバッテリ昇圧コンバータ１２）を備えないものに変形することも出来る。また、燃料電池車両１を、燃料電池スタック２０が、エンジンコンパートメントに搭載されている車両に変形することも出来る。ただし、エンジンコンパートメント内の燃料電池スタック２０は、その車両内での位置が高いため、浸水の影響を受けにくい。このため、上記した構成は、燃料電池スタック２０を床下に搭載する場合に特に適した構成となっていると言うことも出来る。
【００４４】
燃料電池車両１を、水位センサ１６として、他種類の水位センサ（例えば、静電容量式の水位センサ）が用いられたものに変形することも出来る。また、燃料電池車両１を、発電システム１０や、発電システム１０から電力の供給を受ける部分として、上記したものとは具体的な構成の異なるものが用いられたものに変形することも出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料電池車両の構成図である。
【図２】実施形態に係る燃料電池車両における燃料電池スタック，調圧バルブ等の位置関係の説明図である。
【図３】実施形態に係る燃料電池車両が備えるＥＣＵによる制御内容を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４６】
１・・・燃料電池車両
１０・・・発電システム
１２・・・バッテリ昇圧コンバータ
１３・・・バッテリ
１４・・・インバータ
１５・・・モータ
１６・・・水位センサ
１８・・・ＥＣＵ
２０・・・燃料電池スタック
２１・・・エアクリーナ
２２・・・ＡＣＰ
２３・・・調圧バルブ
２５・・・水素タンク
２６・・・シャットバルブ
２７・・・水素ガス循環機構
３１・・・カソードガス通路
３２・・・カソードオフガス通路
３３・・・アノードガス通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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