JP2019161957A - 車両及びその制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】アノードガス漏れと誤ってアノードガス検知器に検知されることを抑制する技術を提供する。【解決手段】アノードガス検知器を備える燃料電池システムを搭載した車両は、駆動用モータの消費電力と速度及び加速度とを含む複数の運転状態パラメータが、排出口に水面が到達した状態で成立すると想定される予め定められた浸水条件を満たした場合、燃料電池の発電電力が同じであって浸水条件を満たさない場合に比べて、カソードガス供給部から排出管へのカソードガスの供給流量を増加させるカソードガス量増加制御を行い、（ｉ）駆動用モータの消費電力が予め定められたモータ電力閾値以上、（ｉｉ）速度が予め定められた速度閾値以下、（ｉｉｉ）加速度が予め定められた加速度閾値以下、の少なくとも３つの条件を満たした状態が予め定められた時間閾値以上続いた場合に、浸水条件が満たされたものと判定する。【選択図】図３

Description

本発明は、燃料電池システムを搭載した車両及びその制御方法に関する。
特許文献１では、燃料電池に用いるアノードガスの漏れを検知するアノードガス検知器が設けられた燃料電池車両が開示されている。また、特許文献２に記載の燃料電池車両では、アノードガス循環系に設けられた気液分離器から液体を含むアノード排ガスが排出管に排出され、アノード排ガスはカソードガスで希釈された後に車外に排出される。
特開２００８−２７９９５５号公報 特開２０１０−６１９６０号公報
ここで、燃料電池車両が浸水路を走行する時、アノードガスを含むガスを車外に排出する排出口に水面が到達すると、排出口から排出されたガスが車外に正常に拡散しない虞がある。本願の発明者は、この場合に、アノードガスを含むガスが車両の隙間から車両内に侵入して、車両内に設けられたアノードガス検知器に到達する結果、アノードガス漏れと誤ってアノードガス検知器に検知される可能性があることを見出した。
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、以下の形態として実現することが可能である。
（１）本発明の一形態によれば、燃料電池システムを搭載した車両が提供される。この車両は、アノードガスとカソードガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、前記アノードガスと前記カソードガスとを含むガスを排出する排出口を有する排出管と、前記カソードガスを前記排出管へ供給するカソードガス供給部と、前記車両の車輪を駆動する駆動用モータと、前記駆動用モータの消費電力を測定するモータ電力測定部と、前記燃料電池の発電電力を測定する電力測定部と、前記車両の速度及び加速度を測定する車速センサと、前記カソードガス供給部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記駆動用モータの消費電力と前記速度及び前記加速度とを含む複数の運転状態パラメータが、前記排出口に水面が到達した状態で成立すると想定される予め定められた浸水条件を満たした場合、前記燃料電池の発電電力が同じであって前記浸水条件を満たさない場合に比べて、前記カソードガス供給部から前記排出管への前記カソードガスの供給流量を増加させるカソードガス量増加制御を行い、前記制御部は、（ｉ）前記駆動用モータの消費電力が予め定められたモータ電力閾値以上、（ｉｉ）前記速度が予め定められた速度閾値以下、（ｉｉｉ）前記加速度が予め定められた加速度閾値以下、の少なくとも３つの条件を満たした状態が予め定められた時間閾値以上続いた場合に、前記浸水条件が満たされたものと判定する。この形態の車両によれば、水面が排出口に到達していると想定される状況においてカソードガス量増加制御を行うことにより、排出口から排出されるガス中のアノードガス量を十分に希釈させることができる。この結果として、アノードガス漏れと誤ってアノードガス検知器に検知されることを抑制できる。
（２）上記形態の車両において、前記モータ電力閾値は最大電力の３分の１、前記速度閾値は時速３０ｋｍ、前記加速度閾値は０．１ｍ／ｓ２、前記時間閾値は２秒でもよい。この形態の車両によれば、アノードガス漏れと誤ってアノードガス検知器に検知されることを抑制できる。
（３）上記形態の車両において、さらに、前記車両のアクセル開度を測定するアクセル開度センサを備え、前記制御部は、（ｉ）前記アクセル開度が予め定められた開度閾値以上、（ｉｉ）前記燃料電池の発電電力が予め定められた出力閾値以上、（ｉｉｉ）前記駆動用モータの消費電力が予め定められたモータ電力閾値以上、（ｉｖ）前記速度が予め定められた速度閾値以下、（ｖ）前記加速度が予め定められた加速度閾値以下、の５つの条件を満たした状態が予め定められた時間閾値以上続いた場合に、前記浸水条件が満たされたものと判定してもよい。この形態の車両によれば、排出口に水面が到達している可能性がより高い場合に、カソードガス量増加制御を行うことができる。
（４）上記形態の車両において、さらに、水平面に対する前記車両の前後方向の傾斜角度を検出する傾斜角度検出部を備え、前記制御部は、前記傾斜角度が＋３°以上の上り傾斜を示すとき前記カソードガス量増加制御を行わなくてもよい。この形態の車両によれば、車両が坂道を登っていると考えられる状況においてカソードガス量増加制御を行わないため、燃費を向上できる。
本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池システムを搭載した車両の制御方法などの形態で実現することができる。
本発明の一実施形態である車両の概略図である。 車両に搭載されている燃料電池システムの構成を示す概略図である。 制御部によって実行される浸水判定処理のフローチャートを示す図である。 排出口に水面が到達した状態を示す図である。 第２実施形態における浸水判定処理のフローチャートを示す図である。
Ａ．第１実施形態
図１は、本発明の一実施形態である車両１００の概略図である。車両１００における方向に関する記載（「右」、「左」、「前」、「後」、「上」、「下」）は、それぞれ、車両１００に搭乗しているときの運転者を基準とする方向である。図１において、Ｘ軸正方向は車両前方を示し、Ｙ軸正方向は重力方向の上方を示し、Ｚ軸正方向は車両右方を示す。つまり、Ｘ軸方向は車両の前後方向を示し、Ｙ軸方向は重力方向を示し、Ｚ軸方向は車両の幅方向を示す。ＸＹＺ軸は、図１以降の図においても同じである。
車両１００は、燃料電池スタック（以下、単に「燃料電池」と呼ぶ）１０と、排出口７５を有する排出管３８と、アノードガスタンク６０と、アノードガス検知器７０を備える。燃料電池１０は、例えば、電解質膜の両側にアノードとカソードの両電極を接合させた膜電極接合体（Membrane Electrode Assembly／ＭＥＡ）を備える発電モジュールを積層して構成されている。燃料電池１０は、アノードガスタンク６０から供給されるアノードガスとしての水素ガスとカソードガスとしての大気中の酸素との電気化学反応によって発電する。本実施形態では、燃料電池１０は、車両１００の前方（＋Ｘ軸方向側）に配置されている。具体的には、車両１００の前後方向（Ｘ軸方向）において、燃料電池１０は、一部分が前輪ＦＷと重なる位置に配されている。
車両１００のアノードガスタンク６０として、本実施形態では、第１のアノードガスタンク６２と、第２のアノードガスタンク６４と、第３のアノードガスタンク６６とを備える。本実施形態では、第１のアノードガスタンク６２は、車両１００の前後方向（Ｘ軸方向）において前輪ＦＷと後輪ＲＷとの間に設けられており、車両１００の前後方向（Ｘ軸方向）に沿って配されている。第２のアノードガスタンク６４は、車両１００の前後方向（Ｘ軸方向）において後輪ＲＷと重なる位置に設けられており、車両１００の幅方向（Ｚ軸方向）に沿って配されている。第３のアノードガスタンク６６は、車両１００の前後方向（Ｘ軸方向）において、一部分が後輪ＲＷと重なる位置であるとともに、他の部分が後輪ＲＷよりも後方となる位置に配されており、車両１００の幅方向（Ｚ軸方向）に沿って配されている。本実施形態では、第２のアノードガスタンク６４は、第３のアノードガスタンク６６よりも車両１００の前方側（＋Ｘ軸方向側）に設けられている。
アノードガス検知器７０は、アノードガスの漏れを検知する機器である。本実施形態では、アノードガス検知器７０は、アノードガスの濃度についても測定可能な機器である。本実施形態では、アノードガス検知器７０として、第１のアノードガス検知器７２と、第２のアノードガス検知器７４とを備える。アノード検知器としては、例えば、水素検知器を利用可能である。
本実施形態において、第１のアノードガス検知器７２は、アノードガスタンク６０からのアノードガスの漏れを検知するため、アノードガスタンク６０の上方に設けられている。具体的には、第１のアノードガス検知器７２は、前後方向（Ｘ軸方向）において前輪ＦＷと後輪ＲＷとの間に設けられており、より具体的には、前後方向（Ｘ軸方向）において車両１００の中央よりも後方側であって後輪ＲＷよりも前方側に設けられている。
本実施形態において、第２のアノードガス検知器７４は、燃料電池１０からのアノードガスの漏れを検知するため、燃料電池１０の上方に設けられている。具体的には、第２のアノードガス検知器７４は、前後方向（Ｘ軸方向）において燃料電池１０と重なる位置に設けられている。なお、アノードガス検知器７０の個数や配置と、アノードガスタンク６０の個数や配置は、任意に設定可能である。
排出管３８は、燃料電池１０に用いられなかったガスや燃料電池１０内で生成された水を車外に排出するために設けられている。排出管３８の排出口７５は、車両１００のアンダーカバー７７に設けられた孔から車両１００の下方に突き出している。本実施形態では、排出口７５は、前後方向（Ｘ軸方向）において前輪ＦＷと後輪ＲＷとの間に設けられている。
図２は、車両１００に搭載されている燃料電池システム１１０の構成を示す概略図である。燃料電池システム１１０は、燃料電池１０と、カソードガス流路２０と、アノードガス流路３０と、排出管３８と、制御部８０と、を備える。
カソードガス流路２０は、燃料電池１０に対してカソードガスの供給及び排出を行う流路である。カソードガス流路２０は、燃料電池１０へカソードガスを供給するカソードガス供給流路２２と、燃料電池１０からカソードガスを排出するカソードガス排出流路２４と、カソードガス供給流路２２とカソードガス排出流路２４とを連通するバイパス流路２６と、を備える。
カソードガス供給流路２２には、上流側から順に、エアフロメータ４０と、コンプレッサ４２と、開閉弁４４と、が設けられている。エアフロメータ４０は、取り込んだ空気の流量を測定する機器である。コンプレッサ４２は、取り込んだ空気を圧縮し、カソードガスとして燃料電池１０に供給する機器である。開閉弁４４は、コンプレッサ４２から燃料電池１０へのカソードガスの流入の有無を制御する弁である。
カソードガス排出流路２４には、燃料電池１０のカソード出口側のカソードガスの圧力を調整する圧力調整弁４６が設けられている。バイパス流路２６には、バイパス流路２６におけるカソードガスの流量を調節する流量調節弁４８が設けられている。本実施形態では、バイパス流路２６は、カソードガス供給流路２２におけるコンプレッサ４２と開閉弁４４との間と、カソードガス排出流路２４における圧力調整弁４６よりも下流側と、を結ぶ流路である。
アノードガス流路３０は、燃料電池１０に対してアノードガスの供給及び排出を行う流路である。アノードガス流路３０は、燃料電池１０へアノードガスを供給するアノードガス供給流路３２と、燃料電池１０からアノードガスを排出するアノードガス排出流路３４と、アノードガス供給流路３２とアノードガス排出流路３４とを連通するアノードガス循環流路３６と、を備える。
アノードガス供給流路３２は、アノードガスタンク６０に接続されている。アノードガス供給流路３２には、上流側から順に、開閉弁５２と、レギュレータ５４と、インジェクタ５６と、が設けられている。開閉弁５２は、アノードガスタンク６０からインジェクタ５６の上流側へのアノードガスの流入の有無を制御する弁である。レギュレータ５４は、インジェクタ５６の上流側におけるアノードガスの圧力を調整するための弁である。インジェクタ５６は、燃料電池１０へのアノードガスの流入を制御する弁である。本実施形態では、インジェクタ５６は、アノードガス循環流路３６と連通する部分よりもアノードガス供給流路３２の上流側に設けられている。
アノードガス排出流路３４は、気液分離器５８に接続されている。アノードガス排出流路３４は、燃料電池１０内において電気化学反応に用いられなかった未反応ガス（アノードガスや窒素ガスなど）を気液分離器５８へ誘導する。
気液分離器５８は、燃料電池１０のアノードから排出された気体と液体とを分離する。気液分離器５８は、アノードガス循環流路３６と排出管３８とに接続されている。気液分離器５８は、燃料電池１０内において電気化学反応に用いられなかった未反応のアノードガスについてはアノードガス循環流路３６へと誘導し、燃料電池１０内で生成された水を含む液体や窒素ガスについては排出管３８へと誘導する。
排出管３８は、気液分離器５８において分離された液体およびガスを燃料電池システム１１０の系外へと排出するための配管である。排出管３８には、上流側から順に、排気排水を行う排水弁５７と、排気排水を行う際の音を低減するサイレンサ５９とが設けられており、排出管３８の終端には排出口７５が設けられている。排出口７５から排出されるものとしては、車両１００内で生成された水と、アノード排ガスに含まれる窒素ガスと、カソード排ガスが含まれるとともに、微量のアノードガス（水素ガス）とが含まれることがある。つまり、排出管３８は、アノードガスとカソードガスとを含むガスについても排出する。
本実施形態では、カソードガス排出流路２４は、排出管３８の排水弁５７とサイレンサ５９との間に接続されている。このため、カソードガス流路２０及びカソードガス流路２０に設けられたコンプレッサ４２と弁４４，４６，４８が、カソードガスを排出口７５へ供給する「カソードガス供給部」として機能する。
アノードガス循環流路３６には、ポンプ５０が設けられている。ポンプ５０は、気液分離器５８において分離されたアノードガスを含む気体を、アノードガス供給流路３２へ送り出す。燃料電池システム１１０では、アノードガスを循環させて再び燃料電池１０に供給することにより、アノードガスの利用効率を向上させている。
制御部８０は、ＣＰＵとメモリと、上述した各部品が接続されるインタフェース回路とを備えたコンピュータとして構成されている。制御部８０は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）８２の指示に応じて、燃料電池システム１１０内の構成部品の起動及び停止を制御するための信号を出力する。ＥＣＵ８２は、燃料電池システム１１０を含む車両１００全体の制御を行う制御部である。例えば、車両１００では、アクセルペダルの踏み込み量やブレーキペダルの踏み込み量、車速等の複数の運転状態パラメータの値に応じてＥＣＵ８２が車両１００の制御を実行する。「運転状態パラメータ」とは、燃料電池システム１１０を含む車両１００の運転状態を示すパラメータを意味しており、駆動用モータ９６の消費電力や、燃料電池１０の発電電力も運転状態パラメータの一種である。なお、ＥＣＵ８２は、制御部８０の機能の一部に含まれていてもよい。ＣＰＵは、メモリに記憶された制御プログラムを実行することにより、燃料電池システム１１０による発電の制御を行うとともに、後述する浸水判定処理を実現する。制御部８０には、車両１００の速度及び加速度を測定する車速センサ９７と、アクセル開度を測定するアクセル開度センサ９８と、水平面に対する車両の前後方向（Ｘ軸方向）の傾斜角度を検出する傾斜角度検出部９９と、が接続されている。傾斜角度検出部９９としては、例えば、３軸加速度センサやジャイロセンサを用いることができる。アクセル開度センサ９８と傾斜角度検出部９９とは、ＥＣＵ８２に接続されていてもよい。車両１００の加速度は、車両１００の速度を微分することによって得られる。
ＤＣ／ＤＣコンバータ９４は、燃料電池１０の出力電圧を昇圧してＰＣＵ９５に供給する。燃料電池１０の発電電力は、ＰＣＵ９５を含む電源回路を介して、車輪を駆動する駆動用モータ９６等の負荷や、上述したコンプレッサ４２、ポンプ５０及び各種弁に供給される。ＰＣＵ９５において、駆動用モータ９６の消費電力を測定するモータ電力測定部９３が設けられている。ＰＣＵ９５は、制御部８０の制御により燃料電池１０の電流を制限する。なお、燃料電池１０とＤＣ／ＤＣコンバータ９４との間には、燃料電池１０の電流を測定する電流計９１と、燃料電池１０の電圧を測定する電圧検出部９２とが設けられている。電流計９１及び電圧検出部９２は、燃料電池の発電電力を測定する「電力測定部」として機能する。
図３は、制御部８０によって実行される浸水判定処理のフローチャートを示す図である。この浸水判定処理は、車両１００の稼働中に常時繰り返し実行される。制御部８０は、ＥＣＵ８２から燃料電池１０への出力要求が開始されるとともに、浸水判定処理を開始する。ＥＣＵ８２から燃料電池１０への出力要求が開始されるときとしては、例えば、車両１００の運転者によって、車両１００の運転を開始するスタートスイッチを押されたときが挙げられる。制御部８０は、ＥＣＵ８２から燃料電池１０への出力要求が終了することにより、浸水判定処理を終了する。
浸水判定処理が開始された場合、まず、制御部８０は、浸水条件を満たすか否かを判定する。ここで、「浸水条件」とは、駆動用モータ９６の消費電力と、車両１００の速度及び加速度を含む複数の運転状態パラメータが、排出口７５に水面が到達した状態で成立すると想定される予め定められた条件を言う。浸水条件としては、例えば、以下のような浸水条件１，２のいずれかを採用可能である。
〈浸水条件１〉
（ｉ）駆動用モータ９６の消費電力が予め定められたモータ電力閾値以上、
（ｉｉ）車両１００の速度が予め定められた速度閾値以下、
（ｉｉｉ）車両１００の加速度が予め定められた加速度閾値以下、
の少なくとも３つの条件を満たした状態が、予め定められた時間閾値以上続くこと。
仮に、排出口７５に水面が到達していれば、駆動用モータ９６がかなりの消費電力で動作しても車両１００の速度や加速度は小さな値に留まるものと推定される。従って、上記の浸水条件１を満足する場合には、排出口７５に水面が到達しているものと推定することが可能である。浸水条件１における閾値としては、例えば、モータ電力閾値を最大電力の３分の１とし、車両１００の速度閾値を時速３０ｋｍ、加速度閾値を０．１ｍ／ｓ２、時間閾値を２秒とする。これらの閾値は、実験的に定めることができる。なお、本実施形態では、駆動用モータ９６の最大電力が１２０ｋｗであるため、「最大電力に対して３分の１の電力」とは４０ｋｗとなる。また、浸水条件１の閾値はこれに限られず、例えば、モータ電力閾値を、モータの最大電力の７０％としてもよく、モータの最大電力の８０％としてもよい。また、モータ電力閾値を、例えば、５０ｋｗとしてもよい。同様に、速度閾値を、例えば、時速２５ｋｍとしてもよく、時速２０ｋｍとしてもよい。また、加速度閾値を、例えば、０．５ｍ／ｓ２としてもよく、１．０ｍ／ｓ２としてもよい。また、時間閾値を、例えば、５秒としてもよく、１０秒としてもよい。
〈浸水条件２〉
（ｉ）アクセル開度が予め定められた開度閾値以上、
（ｉｉ）燃料電池１０の発電電力が予め定められた出力閾値以上、
（ｉｉｉ）駆動用モータ９６の消費電力が予め定められたモータ電力閾値以上、
（ｉｖ）車両１００の速度が予め定められた速度閾値以下、
（ｖ）車両１００の加速度が予め定められた加速度閾値以下、
の５つの条件を満たした状態が予め定められた時間閾値以上続くこと。
この浸水条件２は、上述した浸水条件１よりも更に多数の運転状態パラメータを含んでいるので、浸水条件１よりも排出口７５に水面が到達している状態をより確実に推定できることが期待される。浸水条件２における閾値としては、例えば、開度閾値をアクセル開度の最大開度に対して６０％とし、出力閾値を燃料電池の最大出力の６０％とし、モータ電力閾値をモータの最大電力の６０％とし、速度閾値を時速３０ｋｍとし、かつ、加速度閾値を０．１ｍ／ｓ２とし、時間閾値を２秒としてもよい。このように運転状態パラメータを追加することにより、排出口７５に水面が到達している可能性がより高い場合に、カソードガス量増加制御を行うことができる。
浸水条件を満たさないと制御部８０が判定した場合（工程Ｓ１１０：ＮＯ）、フローは、工程Ｓ１１０に戻る。一方、浸水条件を満たすと制御部８０が判定した場合（工程Ｓ１１０：ＹＥＳ）、制御部８０は、カソードガス量増加制御を行う（工程Ｓ１３０）。「カソードガス量増加制御」とは、浸水条件を満たした場合に、燃料電池１０の発電電力が同じであって浸水条件を満たさない場合に比べて、排出管３８へのカソードガスの供給流量を増加させる制御を言う。本実施形態では、制御部８０は、カソードガス供給部としてのコンプレッサ４２の回転数を増大させることにより、排出管３８へのカソードガスの供給量を増加させる。本実施形態では、カソードガス量増加制御を、１分間行うが、これに限られず、例えば、浸水条件を満たさなくなるまで行ってもよい。カソードガス量増加制御を行った後、フローは、工程Ｓ１１０に戻る。制御部８０は、ＥＣＵ８２からの出力要求が終了するまで、上述の一連の処理を繰り返す。
図４は、排出口７５に水面Ｓが到達した状態を示す図である。通常、排出口７５から排出されたガスは、大気へ拡散する。一方、排出口７５に水面Ｓが到達した場合、排出口７５から排出されるガスの拡散を水によって阻まれ、排出されたガスが、排出口７５と車両１００のアンダーカバー７７との間の隙間やその他の隙間から車両１００内に入る虞がある。この結果として、排気されたガスに含まれるアノードガスを車両１００内に設けられたアノードガス検知器７０が検知する虞がある。また、検知されたアノードガス濃度が所定値（例えば、３％）以上となることによって、ＥＣＵ８２が、アノードガスタンク６０や燃料電池１０からのガス漏れと誤って判定し、燃料電池システム１１０の運転を停止する要求を制御部８０へ行なう虞がある。
しかし、本実施形態では、上述の浸水条件を満たした場合に、排出口７５へのカソードガスの供給量を増加させるカソードガス量増加制御を行う。この結果として、排出口７５から排出されるガスの全量に対するアノードガスの量が相対的に希釈されるため、排出されたガスが車両１００内に入ったとしても、アノードガス検知器７０によって検知されることを抑制できる。特に、本実施形態では、車両１００の進行方向（＋Ｘ軸方向）において、排出口７５が第１のアノードガス検知器７２と第２のアノードガス検知器７４との間に設けられているため、車両１００内に入ったガスが第１のアノードガス検知器７２や第２のアノードガス検知器７４に到達する虞がある。しかし、本実施形態によれば、カソードガス量増加制御により、アノードガス漏れと誤ってアノードガス検知器７０に検知されることを効果的に抑制できる。
Ｂ．第２実施形態
図５は、第２実施形態における浸水判定処理のフローチャートを示す図である。第２実施形態は、第１実施形態と比較して、さらに、工程Ｓ１１０と工程Ｓ１３０との間に工程Ｓ１２０を備える点で異なるが、その他は同じである。
第２実施形態では、浸水条件を満たすと制御部８０が判定した場合（工程Ｓ１１０：ＹＥＳ）、制御部８０は、水平面に対する車両１００の前後方向（Ｘ軸方向）の傾斜角度が＋３°未満であるか否かを判定する（工程Ｓ１２０）。本実施形態では、傾斜角度は、傾斜角度検出部９９により検出される。ここで、傾斜角度が「＋（プラス）」となる場合、車両１００の前方が車両１００の後方よりも鉛直上側となっており、上り傾斜を示し、傾斜角度が「−（マイナス）」となる場合、車両１００の前方が車両１００の後方よりも鉛直下側となっており、下り傾斜を示す。
制御部８０により傾斜角度が＋３°未満と判定された場合（工程Ｓ１２０：ＹＥＳ）、制御部８０はカソードガス量増加制御を行う（工程Ｓ１３０）。一方、制御部８０により傾斜角度が＋３°以上と判定された場合（工程Ｓ１２０：ＮＯ）、フローは、工程Ｓ１１０に戻る。つまり、第２実施形態では、傾斜角度が＋３°以上の上り傾斜を示すときカソードガス量増加制御を行わない。このようにすることにより、第２実施形態によれば、車両１００が坂道を登っていると考えられる状況においてカソードガス量増加制御を行わないため、燃費を向上できる。なお、本実施形態では、工程Ｓ１２０が工程Ｓ１１０と工程Ｓ１３０との間に行われるが、これに限られず、工程Ｓ１２０を工程Ｓ１１０の前に行ってもよい。
Ｃ．他の実施形態
上述の実施形態では、カソードガス量増加制御として、制御部８０は、カソードガス供給部としてのコンプレッサ４２の回転数を増大させることにより、排出口７５へのカソードガスの供給量を増加させる。しかし、排出口７５へのカソードガスの供給量を増加させる方法としては、これに限られない。例えば、カソードガス供給流路２２の開閉弁４４とバイパス流路２６の流量調節弁４８とを制御することにより、バイパス流路２６を通過するカソードガスの量を増加させることにより、排出口７５へのカソードガスの供給量を増加させてもよい。
つまり、カソードガス量増加制御として、カソードガス量増加制御をしない場合と比べて、バイパス流路２６におけるカソードガスの流量を増加させるバイパス流量増加制御を行ってもよい。このようにすることにより、バイパス流路２６を通過して排出口７５に到達するカソードガスの流量を増加させることにより、燃料電池１０を通過して排出口７５に到達するカソードガスの流量を増加させる場合と比較して圧力損失が小さくなるため、燃費が向上する。
また、燃料電池システム１１０は、さらに、燃料電池１０のカソードガス入口またはカソードガス出口の圧力を測定する圧力測定部を備え、この圧力測定部に測定された圧力が、予め定められた圧力閾値以上である場合には、上述のバイパス流量増加制御を行わなくてもよい。上述の圧力閾値は、例えば、燃料電池１０のカソードガス入口におけるカソードガスの流量が７００ＮＬ／分となる圧力でもよく、１５００ＮＬ／分となる圧力でもよい。このようにすることにより、排出口７５から排出されるアノードガスは十分に燃料電池１０から排出されたカソードガスにより希釈されると考えられるような場合に、不要な抑制制御をしなくて済む。
また、上述の実施形態において、排水弁５７が閉じてから予め定められた時間以上経過していると制御部８０により判定された場合、制御部８０は、カソードガス量増加制御を行わなくてもよい。予め定められた時間は、例えば、５秒でもよく、３秒でもよく、１０秒でもよい。このようにすることにより、浸水条件を満たすこととなった原因が排水弁５７の開いたことに起因していないと推定される場合においてカソードガス量増加制御を行わない。つまり、実際にアノード漏れが発生していると考えられる状況においてはカソードガス量増加制御を行わない。このため、アノード漏れを確実に検知できる。
また、上述の実施形態において、浸水条件を満たす場合、カソードガス量増加制御とともに、もしくは、カソードガス量増加制御の変わりに、浸水条件を満たさない場合と比較して、アノードガス検知器７０がアノードガス漏れと検知する検知基準を規制範囲内で緩和する緩和制御を行ってもよい。ここで、検知期間（例えば、２秒間）におけるアノードガスの平均濃度が、平均濃度閾値（例えば、３％）を超えた場合に本実施形態の検知基準が満たされることとなり、アノードガス検知器７０がアノードガス漏れと検知する。規制範囲とは、任意の３秒間におけるアノードガス平均濃度が４％未満であることを言う。
例えば、緩和制御として、平均濃度閾値を、浸水条件を満たさない場合に第１濃度（例えば、３％）とし、浸水条件を満たす場合に、第２濃度（例えば、４％）とする。このように検知基準を規制範囲内で緩和することにより、排出口７５から排出されたガスが車両１００内に入ったとしても、アノードガス検知器７０によってアノードガス漏れと検知されることを抑制できる。緩和制御としては、これに限られず、検知期間を、緩和してもよい。具体的には、検知期間を、浸水条件が満たされない場合は第１期間（例えば、２秒間）とし、排出口浸水条件を満たす場合は第１期間より長い第２期間（例えば、３秒間）としてもよい。このようにすることにより、平均濃度のピークが小さくなるため、排出口７５から排出されたガスが車両１００内に入ったとしても、アノードガス検知器７０によってアノードガス漏れと検知されることを抑制できる。なお、検知期間による緩和を、平均濃度閾値による緩和と併用してもよい。
また、上述の実施形態において、アノードガス検知器７０が検知するアノードガスの濃度の上昇幅が、予め定められた許容範囲以上である場合に、制御部８０は、カソードガス量増加制御を行わなくてもよい。つまり、予め定められた期間（例えば、１０秒）内におけるアノードガス濃度の上昇幅が、予め定められた許容範囲（例えば、３％）以上の場合、制御部８０は、カソードガス量増加制御を行わなくてもよい。このようにすることにより、実際にアノード漏れが発生していると考えられる状況においてはカソードガス量増加制御が行われないため、アノード漏れを確実に検知できる。
上述の実施形態では、浸水条件１，２における駆動用モータ９６の消費電力の上限は、特に限定されないが、例えば、最大電力以下が例示できる。同様に、浸水条件１，２における車両１００の速度の下限は、特に限定されないが、例えば、時速０ｋｍ以上が例示できる。また、浸水条件１，２における加速度の下限は、特に限定されないが、例えば、−１０ｍ／ｓ２以上が例示できる。
上述の実施形態では、アノードガスとして水素ガスを用いたが、これに限定されず、例えば、アルコールや、炭化水素を用いてもよい。
本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
１０…燃料電池
２０…カソードガス流路
２２…カソードガス供給流路
２４…カソードガス排出流路
２６…バイパス流路
３０…アノードガス流路
３２…アノードガス供給流路
３４…アノードガス排出流路
３６…アノードガス循環流路
３８…排出管
４０…エアフロメータ
４２…コンプレッサ
４４…開閉弁
４６…圧力調整弁
４８…流量調節弁
５０…ポンプ
５２…開閉弁
５４…レギュレータ
５６…インジェクタ
５７…排水弁
５８…気液分離器
５９…サイレンサ
６０…アノードガスタンク
６２…第１のアノードガスタンク
６４…第２のアノードガスタンク
６６…第３のアノードガスタンク
７０…アノードガス検知器
７２…第１のアノードガス検知器
７４…第２のアノードガス検知器
７５…排出口
７７…アンダーカバー
８０…制御部
８２…ＥＣＵ
９１…電流計
９２…電圧検出部
９３…モータ電力測定部
９４…ＤＣ／ＤＣコンバータ
９５…ＰＣＵ
９６…駆動用モータ
９７…車速センサ
９８…アクセル開度センサ
９９…傾斜角度検出部
１００…車両
１１０…燃料電池システム
ＦＷ…前輪
ＲＷ…後輪
Ｓ…水面

Claims (5)

  1. アノードガス検知器を備える燃料電池システムを搭載した車両であって、
    アノードガスとカソードガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、
    前記アノードガスと前記カソードガスとを含むガスを排出する排出口を有する排出管と、
    前記カソードガスを前記排出管へ供給するカソードガス供給部と、
    前記車両の車輪を駆動する駆動用モータと、
    前記駆動用モータの消費電力を測定するモータ電力測定部と、
    前記燃料電池の発電電力を測定する電力測定部と、
    前記車両の速度及び加速度を測定する車速センサと、
    前記カソードガス供給部を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記駆動用モータの消費電力と前記速度及び前記加速度とを含む複数の運転状態パラメータが、前記排出口に水面が到達した状態で成立すると想定される予め定められた浸水条件を満たした場合、前記燃料電池の発電電力が同じであって前記浸水条件を満たさない場合に比べて、前記カソードガス供給部から前記排出管への前記カソードガスの供給流量を増加させるカソードガス量増加制御を行い、
    前記制御部は、
    （ｉ）前記駆動用モータの消費電力が予め定められたモータ電力閾値以上、
    （ｉｉ）前記速度が予め定められた速度閾値以下、
    （ｉｉｉ）前記加速度が予め定められた加速度閾値以下、
    の少なくとも３つの条件を満たした状態が予め定められた時間閾値以上続いた場合に、前記浸水条件が満たされたものと判定する、車両。
  2. 請求項１に記載の車両であって、
    前記モータ電力閾値は最大電力の３分の１、前記速度閾値は時速３０ｋｍ、前記加速度閾値は０．１ｍ／ｓ２、前記時間閾値は２秒である、車両。
  3. 請求項１に記載の車両であって、さらに、
    前記車両のアクセル開度を測定するアクセル開度センサを備え、
    前記制御部は、
    （ｉ）前記アクセル開度が予め定められた開度閾値以上、
    （ｉｉ）前記燃料電池の発電電力が予め定められた出力閾値以上、
    （ｉｉｉ）前記駆動用モータの消費電力が予め定められたモータ電力閾値以上、
    （ｉｖ）前記速度が予め定められた速度閾値以下、
    （ｖ）前記加速度が予め定められた加速度閾値以下、
    の５つの条件を満たした状態が予め定められた時間閾値以上続いた場合に、前記浸水条件が満たされたものと判定する、車両。
  4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両であって、
    さらに、水平面に対する前記車両の前後方向の傾斜角度を検出する傾斜角度検出部を備え、
    前記制御部は、前記傾斜角度が＋３°以上の上り傾斜を示すとき前記カソードガス量増加制御を行わない、車両。
  5. アノードガスとカソードガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、前記アノードガスと前記カソードガスとを含むガスを排出する排出口を有する排出管と、前記カソードガスを前記排出管へ供給するカソードガス供給部と、車輪を駆動する駆動用モータと、を備える燃料電池システムを搭載した車両の制御方法であって、
    前記駆動用モータの消費電力と前記車両の速度及び加速度とを含む複数の運転状態パラメータが、前記排出口に水面が到達した状態で成立すると想定される予め定められた浸水条件を満たした場合、前記燃料電池の発電電力が同じであって前記浸水条件を満たさない場合に比べて、前記カソードガス供給部から前記排出管への前記カソードガスの供給流量を増加させるカソードガス量増加制御を行い、
    （ｉ）前記駆動用モータの消費電力が予め定められたモータ電力閾値以上、
    （ｉｉ）前記速度が予め定められた速度閾値以下、
    （ｉｉｉ）前記加速度が予め定められた加速度閾値以下、
    の少なくとも３つの条件を満たした状態が予め定められた時間閾値以上続いた場合に、前記浸水条件が満たされたものとする、車両の制御方法。
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