(57)【要約】【課題】燃料電池を搭載した自動車において、外部から燃料電池に液体が流入することを抑制しうる燃料電池自動車を提供する。【解決手段】ガス排出口からガス流路を介して燃料電池に液体が流入するおそれがあると推定した場合に、前記ガス流路から排出されるガスの排気圧を高める、または、前記ガス流路の流通を遮断する。【選択図】図４
2009032513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池に反応ガスを供給するガス供給流路と、前記燃料電池から排出される反応オフガスを流通させるオフガス流路とを含むガス流路と、
前記ガス流路の開口部から、前記ガス流路への液体の流入を推定する推定手段と、
液体の流入が推定される場合に、前記燃料電池への液体の流入を抑制する流入抑制手段と、
を備える燃料電池自動車。
【請求項２】
前記燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給手段を備え、
前記流入抑制手段は、液体の流入が推定される場合に、前記酸化ガス供給手段を継続的に駆動させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池自動車。
【請求項３】
前記オフガス流路のガス排出口からの排気によって液体の流入を抑制するために必要な、ガスの必要排気圧を算出する必要排気圧算出手段を備え、
前記流入抑制手段は、液体の流入が推定される場合に、前記排出口から排出されるオフガスの排気圧が前記必要排気圧以上になるように、酸化ガス供給手段を制御する、
ことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池自動車。
【請求項４】
前記燃料電池自動車の要求に基づいて発電した場合に前記ガス排出口から排出されるオフガスの排気圧である要求排気圧を算出する要求排気圧算出手段と、
前記燃料電池を加湿する加湿手段を備え、
前記流入抑制手段は、液体の流入が推定される場合であって前記必要排気圧が前記要求排気圧よりも高い場合に、前記必要排気圧が前記要求排気圧以下である場合よりも、加湿量を増やすように前記加湿手段を制御する、
ことを特徴とする請求項３に記載の燃料電池自動車。
【請求項５】
前記燃料電池自動車の要求に基づいて発電した場合に前記ガス排出口から排出されるオフガスの排気圧である要求排気圧を算出する要求排気圧算出手段と、
前記酸化ガス供給手段と前記燃料電池との間で前記供給ガス流路から分岐し、該燃料電池をバイパスして前記オフガス流路に合流するバイパス流路と、
前記酸化ガス供給手段から供給される酸化ガスを前記バイパス流路と前記燃料電池に分配する、バイパス分配手段と、
を備え、
前記流入抑制手段は、液体の流入が推定される場合であって前記必要排気圧が要求排気圧よりも高い場合に、前記酸化ガスの一部が前記バイパス流路を流通するように前記バイパス分配手段を制御する、
ことを特徴とする、請求項３に記載の燃料電池自動車。
【請求項６】
前記オフガス流路の流通を遮断できる封止弁を備え、
前記流入抑制手段は、流体の流入が推定される場合に、前記オフガス流路の流通を遮断するように前記封止弁を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池自動車。
【請求項７】
前記燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給手段と、
発電の実行の可否を判断する発電可否判断手段と、
前記ガス排出口からの排気によって液体の流入を抑制するために必要な、ガスの必要排気圧を算出する必要排気圧算出手段を備え、
前記流入抑制手段は、発電が可能である場合には、前記オフガス流路の遮断を解除して、前記オフガス流路のガス排出口から前記必要排気圧以上の排気がなされるように前記酸化ガス供給手段を制御する、
ことを特徴とする請求項６に記載の燃料電池自動車。
【請求項８】
前記燃料電池で発電した電力を蓄電可能な蓄電手段を備え、
前記発電可否判断手段は、前記燃料電池自動車からの発電要求および前記蓄電手段の空き容量に基づいて判断を行う、
ことを特徴とする請求項６または７のいずれかに記載の燃料電池自動車。
【請求項９】
前記ガス流路は、
前記燃料電池で生成された生成水を外部に排出するための排水口と、
排水口における流体の流通を遮断可能な排水口封止弁と、を備え、
前記流入抑制手段は、液体の流入が推定される場合に前記排水口封止弁を閉じるように制御をする、
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃料電池自動車。
【請求項１０】
燃料電池と、
路面上の水位を検知する水位検知手段と、
路面上の水位が所定値以上である場合に、前記燃料電池への液体の流入を抑制する、流入抑制手段と、
を備える燃料電池自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池を搭載した自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池を自動車に搭載する場合、強い雨や道路の冠水などによって排気口などの外部から水などの液体が流入することが考えられる。例えば、水が流入すると、燃料電池の構成部材を劣化させたり、反応ガスの供給に不具合を生じさせたりする。下記特許文献１には、排気口を想定される水面よりも高い位置に設けることによって燃料電池システムへの水の流入を防止することが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３１９１６７号公報
【特許文献２】特開２００５−２４１４７６号公報
【特許文献３】特開２００５−１１７９７号公報
【特許文献４】特開平９−１０７６２８号公報
【特許文献５】特開２００５−６９１３６号公報
【特許文献６】特開２００５−１５３８５３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、排気口を高い位置に設ける構成では、水位や雨量が想定を超えてしまった場合には流入を抑制する効果が失われるため、これのみでは流入抑制は十分ではなかった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、外部から燃料電池に液体が流入することを抑制することができる燃料電池自動車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】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、燃料電池自動車であって、
燃料電池に反応ガスを供給するガス供給流路と、前記燃料電池から排出される反応オフガスを流通させるオフガス流路とを含むガス流路と、
前記ガス流路の開口部から、前記ガス流路への液体の流入を推定する推定手段と、
液体の流入が推定される場合に、前記燃料電池への液体の流入を抑制する流入抑制手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給手段を備え、
前記流入抑制手段は、液体の流入が推定される場合に、前記酸化ガス供給手段を継続的に駆動させる、
ことを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第２の発明において、
前記ガス排出口からの排気によって液体の流入を抑制するために必要な、ガスの必要排気圧を算出する必要排気圧算出手段を備え、
前記流入抑制手段は、液体の流入が推定される場合に、前記ガス排出口から排出されるオフガスの排気圧が前記必要排気圧以上になるように、酸化ガス供給手段を制御する、
ことを特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明は、第３の発明において、
前記燃料電池自動車の要求に基づいて発電した場合に前記ガス排出口から排出されるオフガスの排気圧である要求排気圧を算出する要求排気圧算出手段と、
前記燃料電池を加湿する加湿手段を備え、
前記流入抑制手段は、液体の流入が推定される場合であって前記必要排気圧が前記要求排気圧よりも高い場合に、前記必要排気圧が前記要求排気圧以下である場合よりも、加湿量を増やすように前記加湿手段を制御する、
ことを特徴とする。
【００１０】
また、第５の発明は、第３の発明において、
前記燃料電池自動車の要求に基づいて発電した場合に前記ガス排出口から排出されるオフガスの排気圧である要求排気圧を算出する要求排気圧算出手段と、
前記酸化ガス供給手段と前記燃料電池との間で前記供給ガス流路から分岐し、該燃料電池をバイパスして前記オフガス流路に合流するバイパス流路と、
前記酸化ガス供給手段から供給される酸化ガスを前記バイパス流路と前記燃料電池に分配する、バイパス分配手段と、
を備え、
前記流入抑制手段は、液体の流入が推定される場合であって前記必要排気圧が要求排気圧よりも高い場合に、前記酸化ガスの一部が前記バイパス流路を流通するように前記バイパス分配手段を制御する、
ことを特徴とする。
【００１１】
また、第６の発明は、第１の発明において、
前記オフガス流路の流通を遮断できる封止弁を備え、
前記流入抑制手段は、流体の流入が推定される場合に、前記オフガス流路の流通を遮断するように前記封止弁を制御する、
ことを特徴とする。
【００１２】
また、第７の発明は、第６の発明において、
前記燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給手段と、
発電の実行の可否を判断する発電可否判断手段と、
前記ガス排出口からの排気によって液体の流入を抑制するために必要な、ガスの必要排気圧を算出する必要排気圧算出手段を備え、
前記流入抑制手段は、発電が可能である場合には、前記オフガス流路の遮断を解除して、前記オフガス流路のガス排出口から前記必要排気圧以上の排気がなされるように前記酸化ガス供給手段を制御する、
ことを特徴とする。
【００１３】
また、第８の発明は、第６または第７の発明において、
前記燃料電池で発電した電力を蓄電可能な蓄電手段を備え、
前記発電可否判断手段は、前記燃料電池自動車からの発電要求および前記蓄電手段の空き容量に基づいて判断を行う、
ことを特徴とする。
【００１４】
また、第９の発明は、第１〜第８のいずれかの発明において、
前記ガス流路は、
前記燃料電池で生成された生成水を外部に排出するための排水口と、
排水口における流体の流通を遮断可能な排水口封止弁と、を備え、
前記流入抑制手段は、液体の流入が推定される場合に前記排水口封止弁を閉じるように制御をする、
ことを特徴とする。
【００１５】
また、第１０の発明は、燃料電池自動車であって、
燃料電池と、
路面上の水位を検知する水位検知手段と、
路面上の水位が所定値以上である場合に、前記燃料電池への液体の流入を抑制する、流入抑制手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明によれば、液体が外部から燃料電池へ流入することを抑制することができる。
【００１７】
第２の発明によれば、ガス排出口から継続的にガスが排気される。当該排気は、ガス排出口から流入しようとする液体を外部に戻す向きに流れているので、ガス排出口から液体が流入することを抑制できる。
【００１８】
第３の発明によれば、流入を抑制するために必要な排気圧以上で排気が継続してなされるので、効果的に液体の流入を抑制できる。
【００１９】
第４の発明によれば、排気によって流入を抑制した場合に、燃料電池内部が乾燥することを抑制することができる。すなわち、発電要求に対応する酸化ガスよりも、供給手段によって流動される酸化ガスが多い場合には、発電量に比して燃料電池に供給される酸化ガスが多くなる場合がある。その場合には、発電によって生成される水が酸化剤ガスの供給量に対して少ないため燃料電池内部が乾燥しやすいところ、本発明では加湿量を増加させることで乾燥を抑制することができる。
【００２０】
第５の発明によれば、排気によって流入を抑制した場合に、燃料電池の乾燥または劣化を抑制することができる。すなわち、発電要求に対応する酸化ガスよりも、供給手段によって流動される酸化ガスが多い場合には、発電量に比して燃料電池に供給される酸化ガスが多くなる場合がある。本発明によればそのような余剰分のガスの少なくとも一部がバイパス流路を流通するため、燃料電池に供給される酸化ガスの量を発電に対応した適切な量に近づけることができるので、燃料電池への負担を軽減することができる。
【００２１】
第６の発明によれば、オフガス流路の流通を遮断することで、ガス排出口からの液体の流入を物理的に防止することができる。
【００２２】
第７の発明によれば、オフガス流路の流通の遮断と排気による流入の抑制とを使い分けることができるので、発電が実行できないことによって生じる不具合を防止できる。
【００２３】
第８の発明によれば、流入を抑制した場合に、動力不足となることを予防することができる。
【００２４】
第９の発明によれば、排水口からの液体の流入を防止することができる。
【００２５】
第１０の発明によれば、路面上の水位が高い場合に流入を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は実施の形態１の燃料電池自動車１の構成を示す図である。図１に示すように燃料電池自動車１は燃料電池１０を床下に搭載している。燃料電池１０は反応ガスとして空気と水素の供給を受けて発電を行うものである。なお、図１では、空気の供給・排気系についてのみ図示し、水素側は省略した。空気は、車両前方からエアクリーナ１７を通って、コンプレッサ１８に導入される。そして、コンプレッサ１８で加圧されて、ガス供給流路１２を通って燃料電池１０に供給される。ガス供給流路１２には、加湿器２０が備えられており、燃料電池１０に供給される空気を加湿することで燃料電池の湿度を調整する。空気は、燃料電池内部で発電に利用された後、オフガス流路１４を通って車両後方のガス排出口１６から外部へ放出される。
【００２７】
オフガス流路１４は、上流から下流に向けて下降している。そのため、ガス排出口１６から液体がオフガス流路１４に流入した場合でも、燃料電池１０にまで到達することを抑制できる。また、後述するように本実施の形態では排気ガスの流れによって液体の流入を抑制するところ、流入を抑制するために必要とされる排気ガスの圧力を低くすることができる。これによりコンプレッサ１８で消費されるエネルギを低減できる。
【００２８】
また、オフガス流路１４にはマフラ２２が設けられている。マフラ２２は、オフガス流路１４よりも径が大きく、内部に吸音材を保持している。また、マフラ２２の下面は、オフガス流路１４のうちマフラの直前部分および直後部分の下面よりも低くなっている。これにより、オフガス流路１４はその途中に下方に凹む凹部を有することとなる。ガス排出口１６から液体が流入した場合、液体はこの凹部（マフラ）に一旦溜まるので、即座に燃料電池１０に流入することはない。したがって、液体の流入を抑制するガスの流れが発生する前に、液体がオフガス流路に入ったとしても、燃料電池１０にまで到達することはない。すなわち、多少の応答遅れがあっても、燃料電池１０への液体の流入を抑制できる。
【００２９】
図２は実施の形態１の燃料電池自動車の外部の構成を示す図である。図２に示すように燃料電池自動車１は車両の前方および後方に水位センサ５０を備えている。水位センサ５０は、車両の下方へ向かって超音波を照射してその反射から路面が冠水している場合にその水位を測定する。
【００３０】
図３は実施の形態１の燃料電池自動車に搭載されるシステムを示す略図である。図３に示すように、燃料電池１０は空気のほかに水素の供給を受ける。水素は水素タンク２４に貯蔵されており、調圧弁２６で所定の圧力に調圧されて燃料電池１０に供給される。水素は燃料電池１０で発電に利用された後、循環流路２８を通って水素タンク２４からの水素と合流し、再び燃料電池に供給される。循環流路２８には燃料電池１０で発電に伴って生成された水を外部に放出するための排水口３０があり、排水口３０にはその流通を遮断可能な排水弁が備えられる。
【００３１】
燃料電池１０は、空気と水素を受け取って発電する。得られる電力は、自動車の動力であるモータ、その他の補器やバッテリ３２などに供給される。ＥＣＵ３４は水位センサ５０からの情報などに基づいて、コンプレッサ１８や加湿器２０を制御する。
【００３２】
なお、本実施の形態と請求項記載の発明との関係では、空気が酸化ガスに、コンプレッサ１８が酸化ガス供給手段に、バッテリ３２が蓄電手段に、水位センサが水位検知手段に、それぞれ対応する。
【００３３】
［実施の形態１の具体的処理］
図４は実施の形態１の処理のフローチャートである。この処理は、所定の時間ごとに実行される。ＥＣＵ３４は、まず、路面上の水位を取得する（Ｓ１０１）。水位は水位センサ５０によって測定されたものである。次に取得した水位が所定値以上であるかどうかを判断する（Ｓ１０３）。所定値以下である場合には、流入のおそれはないと考えられるので、通常の燃料電池制御を行う（Ｓ１０５）。
【００３４】
ここで、通常の燃料電池制御、すなわち流入が推定されていない場合について説明する。流入が推定されていない場合には、そのときの負荷およびバッテリの残量に基づいて、燃料電池に対する発電要求がなされる。そして、当該発電要求に対応した量の水素および空気が燃料電池１０に供給される。供給される空気の量は、発電に必要な酸素の量や発電効率、コンプレッサ１８の消費電力などから算出されている。例えば、実際に消費される酸素の２倍の量の酸素が供給されるようにコンプレッサが制御されている。加湿器はそのような条件下においてフラッディングやドライアップを防止できるように加湿条件を制御されている。以下、流入が推定されていない場合の発電条件を通常の発電条件、そのときの加湿モードを通常の加湿モードと呼ぶ。
【００３５】
次に、流入が推定される場合の処理について説明する。ステップＳ１０３で水位が所定値以上である場合には液体の流入を推定する。その場合、ＥＣＵ３４は、必要排気圧を算出する（Ｓ１０７）。ここで、必要排気圧とは、ガス排出口１６から排出されるオフガスの排気圧によって水の流入を抑制する場合に、前記オフガスの排気圧として必要な圧力である。必要排気圧の算出は、ＥＣＵに記憶されているマップを用いて行う。当該マップは事前の実験によって、水位とそのときの必要排気圧を対応付けたものである。
【００３６】
次に、ＥＣＵ３４は、要求排気圧を算出する（Ｓ１０９）。ここで、要求排気圧は、通常の発電条件において、要求電力に対応する排気ガスの排気圧である。要求排気圧の算出は、ＥＣＵに記憶されているマップを用いて行う。当該マップは、要求電力とそれに対応する排気圧を対応付けたものである。
【００３７】
次に、ＥＣＵ３４は算出した必要排気圧と要求排気圧とを比較する（Ｓ１１１）。要求排気圧が必要排気圧以上である場合には、通常の燃料電池制御を行う（Ｓ１０５）。この場合、要求電力に基づいた発電を行うことになるので、流入の抑制に必要な排気圧よりも高圧の排気がなされる。したがって、液体の流入を抑制することができる。
【００３８】
ステップＳ１１１で、必要排気圧のほうが大きい場合には、排気圧が必要排気圧となるようにコンプレッサ１８を駆動させる（Ｓ１１３）。このとき、燃料電池では要求電力に対応する発電を行う。すなわち、通常条件での発電に比べて空気の供給量を増やして発電を行う。これによって、流入の抑制に必要な圧力での排気がなされ、流入を抑制できる。
【００３９】
また、加湿器１３の加湿モードを、通常の加湿モードに比べて加湿量が多くなるように変更する（Ｓ１１５）。この場合、上述のとおり通常の条件での発電に比べて空気の供給量を増やしているので、発電によって生成される水の量に対して燃料電池内を流れる空気の量が多くなっている。そのため燃料電池１０は乾燥しやすい状態にあるといえるところ、加湿量が多くなるようにしているので、乾燥を防止または抑制することができる。
【００４０】
また、上記処理と並行して、ＥＣＵ３４は、流入が推定されると、排水弁を閉じ、排水口３０からの排水を禁止する。これによって、排水口３０からの液体の流入も防止できる。
【００４１】
なお、本実施の形態では、ステップＳ１０１およびＳ１０３によって流入推定手段を、ステップＳ１１３およびＳ１１５によって流入抑制手段を、それぞれ実現している。
【００４２】
［実施の形態１の効果］
本実施の形態によれば、液体の流入が推定される場合、ガス排出口１６からは、必要排気圧と要求排気圧のうち高い方の排気圧で継続して排気が行われる。そのため、ガス排出口１６からは必要排気圧以上の排気がなされているので、ガス排出口１６から液体が逆流していくことを抑制できる。結果、燃料電池に液体が流入することを抑制できる。
【００４３】
［実施の形態１の変形例１］
図５は実施の形態１の変形例１における処理を示すフローチャートである。実施の形態１と同じ処理をするステップには同じ符号を付してある。本変形例では、ステップＳ１１１において必要排気圧のほうが高圧であると判断される場合に、ＥＣＵ３４は発電量を増加させることで通常の発電条件で発電することができるか否かを判断する（Ｓ１２１）。すなわち、空気の供給量の増加に対応して発電量が増加した場合に、当該電力を消費または蓄電によって吸収可能であるかを判断する。
【００４４】
本変形例では、要求電力を決定する際には、回生電力を吸収できるようにバッテリに所定の空き容量を残すこととしている。ステップＳ１２１では当該空き容量にも蓄電することを許可して、増加した電力を蓄電できるか否かを判断する。
【００４５】
増加分を蓄電することができる場合には、発電量を増加させて発電を実行する（Ｓ１２３）。その際、増加分はバッテリに蓄電する。発電量を増加させることができない場合には、実施の形態１と同様に、要求電力分の発電を行って、必要排気圧の排気なされるようにコンプレッサを駆動する（Ｓ１１３）。また、加湿器のモードを、加湿量が多いモードにする（Ｓ１１５）。
【００４６】
空気の供給を増やすとコンプレッサ１８で消費される電力も多くなるところ、本変形例によれば、コンプレッサの回転数をあげる場合に、なるべく発電で対応するので燃費の点で有利である。また、加湿器のモードを変更することを減らすことができる。
【００４７】
［実施の形態１の変形例２］
実施の形態１では水位から必要排気圧を算出し、当該必要排気圧以上の排気が継続してなされるようにしたが、これに限らない。排気が継続してなされていれば、水は排気ガスの流れに逆らって移動しない限り燃料電池に流入することはないため、排気を継続させることである程度の効果が得られる。すなわちコンプレッサ１８が停止することを禁止すればよい。例えば、運転状況に対応して間欠的にコンプレッサを停止させるような処理を別途実行している場合には、当該間欠処理を禁止すればよい。また、例えば必要排気圧を、予め定めた値としても良い。この場合には、実施の形態のフローチャートに従えば、ガス排出口１６からは前記予め定めた排気圧以上の排気が継続してなされることとなる。必要排気圧を予め定めた値としても良い点については以下に記載する他の実施の形態についても同じである。
【００４８】
［実施の形態１の変形例３］
実施の形態１では、超音波の反射を利用した水位センサによって、液体の流入を推定したが、これに限らない。超音波でなく、電波を照射するものでも良く、カメラ等の撮像手段でも良い。撮像手段としては、バックモニタなど運転支援用の車載カメラを併用しても良い。また、図６に記載のようにタイヤの周辺部などをカメラ等の撮像手段で監視するセンサ５１でも良い。また、図７に記載のように端子間の電圧を測定するセンサ５２でも良い。また、フロート型の水位センサや流量計など、他の既存の水位計でもよい。路面上の水位を測定することができれば足りる。また、図８に示すように走行抵抗に基づいて水位を推定しても良い。すなわち、道路が冠水している場合走行抵抗が上昇すると考えられるので、走行抵抗と水位との関係を求めておけば、水位を推定することができる。具体的には、モータの出力、勾配、車速などから走行抵抗を算出する（Ｓ５０１、Ｓ５０２）。そして、当該走行抵抗から水位を推定する（Ｓ５０３）。
【００４９】
また、流入の推定は路面の水位によらないものも考えられる。例えば雨量によって推定しても良い。雨量に基づく推定の方法としては、ワイパーの制御などに用いられる雨量センサや、ワイパーの速度、車載情報端末に送信される天気予報や注意報・警報などの気象情報、などが考えられる。雨量に基づく場合であっても、雨量と流入可能性の関係、および、雨量と必要排気圧との関係を予め求めてマップにしておけばよい。すなわち、流入の推定手段は、液体の流入が推定できれば足りるものである。この点は他の実施の形態についても同様である。
【００５０】
［実施の形態１のその他の変形例］
実施の形態１では、ガス排出口１６からの流入を抑制する制御と、排水口３０からの流入を抑制する制御を、同じ流入推定をトリガーとして実行したが、これに限らない。例えば、排水口３０とガス排出口１６の高さが異なる場合には、当該高さと推定される水位との関係からそれぞれ流入を推定しても良い。流入してくると考えられる部位ごとに適切な流入推定を行えばよい。また、実施の形態１では、蓄電装置はバッテリとしたがこれには限られず、燃料電池によって発電された電気エネルギを蓄えることができれば足りる。例えば、二次電池のほか、キャパシタを採用しても良い。
【００５１】
実施の形態２．
図９は実施の形態２の構成を示す図である。本実施形態の構成は特に記載する部分を除いて実施の形態１と同様であり、実施の形態１と同じ構成には同じ符号を付してある。実施の形態２の燃料電池自動車は、バイパス流路４０を備えている。バイパス流路４０はコンプレッサ１８と前記燃料電池１０との間でガス供給流路１２から分岐し、該燃料電池１０をバイパスしてオフガス流路１４に合流するガス流路である。バイパス流路４０には、流通制御弁４２が設けられている。ガス供給流路には、バイパス流路との分岐位置よりも下流部分に流通制御弁４４が設けられている。なお、流通制御弁４２、４４は、流路の流通を制限ないし遮断できる弁であり、液体の流入が推定されていない場合には、流通制御弁４２は閉状態、４４は開状態とされる。この流通制御弁４２、４４がバイパス分配手段に対応する。
【００５２】
図１０は実施の形態２の処理のフローチャートである。この処理は、所定の時間ごとに実行される。図１０に示すように、実施の形態２においても実施の形態１と同様に、必要排気圧および要求排気圧を算出し（Ｓ１０７、Ｓ１０９）、その大小を比較する（Ｓ１１１）。そして、要求排気圧が必要排気圧以上である場合には、通常の燃料電池制御にて発電を実行する（Ｓ１０５）。
【００５３】
要求排気圧が必要排気圧よりも小さい場合には、燃料電池１０では通常の発電条件で、要求電力分の発電をし、バイパス流路４０にも空気を流すことで、必要排気圧の排気をする。すなわち、必要排気圧と要求排気圧の差分を、バイパス流路４０を流通する空気によって発生させる。ＥＣＵ３４は、そのために必要なコンプレッサ１８の回転数および流通制御弁４２、４４の開度を計算する（Ｓ２１１、Ｓ２１３）。そして、当該コンプレッサの回転数および流通制御弁の開度にて、発電を実行する（Ｓ２１５）。
【００５４】
本実施の形態によれば、液体の流入が推定される場合、ガス排出口１６からは、必要排気圧と要求排気圧のうち高い方の排気圧で継続して排気が行われる。そのため、ガス排出口１６から液体が逆流して、燃料電池に流入することを抑制できる。また、燃料電池１０には通常の発電条件で必要な量の空気が供給され、余剰分はバイパス流路４０を流れるので、加湿器の制御モードを変更する必要がない。そのため、加湿器を備えていない燃料電池システムにも適用することができる。加湿器を備えていない燃料電池システムにも適用することができる点は、以下に記載する他の実施の形態や変形例についても同じである。さらに、流通制御弁４４を閉じることによって、すべての空気をバイパスさせることもでき、燃料電池１０に空気を供給せずに必要排気圧による排気を行うこともできる。したがって、発電をせずに排気圧を発生させることができる。
【００５５】
［実施の形態２の変形例］
図１１は実施の形態２の変形例の処理を示すフローチャートである。実施の形態１、２または実施の形態１の変形例と同じ処理をするステップには同じ符号を付してある。本変形例では、実施の形態１の変形例１と同様に、ＥＣＵ３４が増加分を蓄電することができると判断する場合には、ＥＣＵ３４は発電量を増加させて発電を実行する（Ｓ１２１、Ｓ１２３）。蓄電することができない場合には、実施の形態２と同様に、通常の発電条件で要求電力に対応する量の空気を燃料電池１０に供給し、余剰分をバイパスさせることで必要排気圧を発生させる（Ｓ２１１、Ｓ２１３、Ｓ２１５）。
【００５６】
空気の供給を増やすとコンプレッサ１８で消費される電力も多くなるところ、本変形例によれば、なるべく発電で対応するので燃費が有利である。また、加湿器のモードを変更することを減らすことができる。
【００５７】
なお、必要排気圧は所定値としても良い。その場合は、要求電力に対して必要な空気が燃料電池１０に供給され、余剰分がパイバス流路４０を流通するように、流通制御弁４２、４４を制御すればよい。
【００５８】
実施の形態３．
図１２は実施の形態３の構成を示す図である。本実施形態の構成は特に記載する部分を除いて実施の形態と同様であり、実施の形態１と同じ構成には同じ符号を付してある。本実施の形態では、燃料電池車両１はオフガス流路１４に封止弁４６を備えている。封止弁４６は、当該オフガス流路の流通／遮断を切替えることができる弁である。封止弁４６の動作はＥＣＵ３４によって制御されており、通常の燃料電池制御下では開状態であり所定の条件下で閉状態とされる。
【００５９】
なお、封止弁４６は、マフラ２２よりもガスの流れ方向上流側（燃料電池側）に備えられている。これによって、ガス排出口１６からオフガス流路１４に流れ込んだ液体は、封止弁の位置に到達する前に、一旦マフラ２２に入る。そのため、応答遅れなどによって、封止弁４６が閉状態になるのが遅れたとしても、液体が封止弁よりもガス流れ方向上流側に流入する前に封止弁４６を閉状態とすることができる。これによって、燃料電池１０に液体が流入することをより確実に防止することができる。
【００６０】
図１３は実施の形態２の処理のフローチャートである。この処理は、所定の時間ごとに実行される。図１３に示すように、実施の形態３においても実施の形態１と同様に、必要排気圧および要求排気圧を算出し（Ｓ１０７、Ｓ１０９）、その大小を比較する（Ｓ１１１）。そして、要求排気圧が必要排気圧以上である場合には、通常の燃料電池制御にて発電を実行する（Ｓ１０５）。
【００６１】
要求排気圧が必要排気圧よりも小さい場合には、コンプレッサ１８を停止し（Ｓ３１１）、封止弁４６を閉状態とする（Ｓ３１３）。これによってオフガス流路１４の流通が遮断される。物理的にオフガス流路１４の流通が遮断されるので、オフガス流路１４を通って燃料電池１０に液体が流入することを防止できる。
【００６２】
なお、本実施の形態では、ステップＳ１１１で発電可否判断手段を実現しており、要求排気圧が必要排気圧以上である場合に発電可能と判断していることとなる。
【００６３】
本実施の形態によれば、水の流入が推定される場合には、オフガス流路１４の流通は遮断されるか、水の流入を抑制することができる排気圧で排気がなされるか、のいずれかになる。そのため、液体がガス排出口１６から燃料電池１０に流入することを抑制することができる。また、要求電力が少ない場合にはコンプレッサ１８を停止するので、コンプレッサによって消費される電力を抑制することができる。特に、車両が停止している場合など、発電が必要ない場合に有効である。
【００６４】
また、要求排気圧が必要排気圧よりも大きい場合には発電を実行することとしている。要求電力はバッテリの残量にも対応しているので、負荷が小さい場合であってもバッテリの残量が少ない場合には要求電力は増加する。したがって、要求排気圧が高い場合に発電を実行することで、動力がなくなってしまうことを防止できる。
【００６５】
［実施の形態３の変形例］
図１４は実施の形態３の変形例の処理を示すフローチャートである。実施の形態１、３または実施の形態１の変形例１と同じ処理をするステップには同じ符号を付してある。実施の形態３では要求排気圧のほうが必要排気圧よりも小さい場合、常にコンプレッサを停止することとしたが、これに限らない。本変形例では、実施の形態１の変形例１と同様に、増加分を蓄電することができる場合には、発電量を増加させて発電を実行する（Ｓ１２１、Ｓ１２３）。蓄電することができない場合には、実施の形態３と同様に、コンプレッサ１８を停止し（Ｓ３１１）、封止弁４６を閉状態とする（Ｓ３１３）。
【００６６】
また、実施の形態３においては、要求排気圧と必要排気圧の大小を比較し、要求排気圧のほうが高い場合には発電を実行することとしている。これは自動車の不測の停止を防止する観点から好ましい。しかしながら、これに限られるわけではない。すなわち、流入の危険がある場合に、常に封止弁４６を閉じることとしても良い。これにより、液体が燃料電池に流入することは防止できる。
【００６７】
また、実施の形態３においては、封止弁４６をマフラ２２よりも上流側にしたが、封止弁は、燃料電池とガス排出口との流通を遮断できるものであれば足りる。例えば、マフラ２２よりも下流側に設けても良い。また、燃料電池１０とオフガス流路１４との接続部付近に設けられるエアシャットバルブと併用してもよい。
【００６８】
実施の形態４．
図１５は実施の形態４の構成を示す図である。本実施形態の構成は特に記載する部分を除いて実施の形態１と同様であり、実施の形態１〜３と同じ構成には同じ符号を付してある。燃料電池車両１は、バイパス流路４０と、封止弁４６と、流通制御弁４２、４４とを備えている。封止弁４６は、バイパス流路４０とオフガス流路１４とが合流する合流部４９よりも下流、かつ、マフラ２２よりも上流に設けられる。通常の燃料電池制御では、流通制御弁４２は閉状態、流通制御弁４４と封止弁４６は開状態とされている。封止弁４６が合流部４９よりも下流にあるので、封止弁４６が閉状態にあるときに液体がバイパス流路４０へ流れ込むことがない。したがって、バイパス流路を通って燃料電池１０へ液体が流入することを防止できる。
【００６９】
図１６は実施の形態４の具体的処理を示すフローチャートである。この処理は、所定の時間ごとに実行される。図１６に示すように、実施の形態４においても実施の形態１と同様に、必要排気圧および要求排気圧を算出し（Ｓ１０７、Ｓ１０９）、その大小を比較する（Ｓ１１１）。そして、要求排気圧が必要排気圧以上である場合には、通常の燃料電池制御にて発電を実行する（Ｓ１０５）。
【００７０】
要求排気圧が必要排気圧よりも低圧である場合には、封止弁４６を閉じることができるか否かを判断する（Ｓ４１１）。封止弁を閉じることができる場合には、コンプレッサを停止し、封止弁４６を閉状態に制御する（Ｓ３１１、Ｓ３１３）。なお、本実施の形態では、少量発電の要求がある場合に封止弁を閉じることができないと判断する。例えば、燃料電池の温度が低く、暖機の必要がある場合に少量発電の要求があるとすることができる。
【００７１】
封止弁４６を閉じることができない場合には、封止弁４６を開状態とし、実施の形態２の変形例と同様に（図１１参照）、必要排気圧に対応する発電量を吸収可能か判断する（Ｓ１２１）。可能である場合には必要排気圧に対応する発電を行う（Ｓ１２３）。可能でなければ、必要排気圧で排気できるようにコンプレッサを制御して、余剰分の空気はバイパス流路を流通するように分配弁４２、４４を制御する（Ｓ２１１、Ｓ２１３、Ｓ２１５）。
【００７２】
本実施の形態によれば、液体の流入を抑制できる。また、液体の流入を防止しつつ、少量発電の要求に応えることができる。すなわち、実施の形態３では少量の発電をしながら液体の流入を抑制するのは困難であるが、本実施の形態では少量の発電をしながら、流入を抑制できる。また、発電の必要がないときには封止弁４６を閉じるので、コンプレッサ１８でエネルギを消費することなく液体の流入を抑制できる。
【００７３】
ところで、実施の形態４では、封止弁４６による封止の可否は少量発電の要求に基づいて判断したがこれに限らない。例えば、バッテリの空き容量が所定値以下である場合に発電が必要であると判断しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施の形態１の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１の水位センサを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１の燃料電池システムの略図である。
【図４】本発明の実施の形態１の制御のフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態１の変形例１の制御のフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１の変形例の水位センサを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１の変形例の水位センサを示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１の変形例の水位推定のフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態２の構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２の制御のフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態２の変形例の制御のフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態３の構成を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態３の制御のフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態３の変形例の制御のフローチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態４の構成を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態４の制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【００７５】
１      燃料電池自動車
１０    燃料電池
１２    ガス供給流路
１４    オフガス流路
１６    ガス排出口
１７    エアクリーナ
１８    コンプレッサ
２０    加湿器
２２    マフラ
２４    水素タンク
２６    調圧弁
２８    循環流路
３０    排水口
３２    バッテリ
３４    ＥＣＵ
４０    バイパス流路
４２、４４    流通制御弁
４６    封止弁
５０、５１、５２    水位センサ
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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