JP5203810B2 - 水素換気ファンの検査システム - Google Patents

Description

本発明は、水素換気ファンの検査システムに関する。詳しくは、燃料電池車両の水素換気ファンの検査システムに関する。

その動力源として、水素と酸素の化学反応により発電する燃料電池を備えた燃料電池車両には、水素が漏出した場合に、この水素を換気する換気装置が設けられる。このような燃料電池車両において、漏出した水素は、例えば、水素ガスを貯留する水素タンクの上方等、燃料電池車両のうち特定の箇所に滞留する傾向がある。そこで、このような水素が滞留しやすい箇所に水素センサを設けるとともに、この水素センサにより水素が検出された場合に換気装置を作動し、水素を換気する。

このような燃料電池車両において、換気装置には、制御装置からの要求に応じて速やかに動作することが要求される。これは、上述のように、漏出した水素は特定箇所に集中して溜まる傾向があり、この特定箇所における水素濃度の上昇が特に速くなっているためである。したがって、このような水素濃度の過上昇を防止するために、換気装置には、制御装置からの要求に応じて速やかかつ的確に動作することが望まれる。このため、換気装置が正常に動作するかどうかを確認する作業、すなわち、換気装置の正常性の検査は、燃料電池車両の出荷前だけでなく定期的に行うことが好ましい。

例えば特許文献１には、このような水素換気用の換気装置を検査するシステムが示されている。このシステムでは、水素センサにより測定された水素の測定濃度及び測定時間の履歴、並びに、換気装置の換気量に基づいて、水素センサ及び換気装置の正常性を検査する。特に、換気装置の検査では、換気装置の換気量と水素センサにより測定される測定濃度との関係を実験等で予め求めておき、この関係と実際に水素センサにより検出される水素濃度との関係に基づいて、換気装置の正常性を検査する。
特開２００６−１５３６７号公報

上述のように、換気装置の検査は定期的に行うことが好ましいため、検査にかかる作業は容易であることが望まれている。しかしながら、特許文献１のシステムを燃料電池車両の換気装置の検査に応用すると、実際の検査にかかる作業は大掛かりなものになる。つまり、特許文献１のシステムにおいて、換気装置の正常性を検査するためには、水素センサに水素を吹き付けることで、水素センサと換気装置との両方を動作させる必要がある。また、燃料電池車両では、水素タンクの上方の奥まった場所に水素が滞留するため、水素センサは、このような奥まった場所に設ける必要がある。したがって、水素を吹き付ける作業を行うには、水素を供給する装置を準備する他、車両をリフトアップする必要がある。

本発明は、上述した点を考慮してなされたものであり、水素を換気する換気装置について、この換気装置の検査にかかる作業が容易な検査システムを提供することを目的とする。

酸素と水素の化学反応により発電する燃料電池（例えば、後述の燃料電池１０）と、水素が滞留する滞留部（例えば、後述の水素ガス滞留部１３）と、当該滞留部を換気する水素換気ファン（例えば、後述のバッテリファン５３）と、所定の指令回転数のもとで前記水素換気ファンを制御するファン制御装置（例えば、後述のバッテリファンＥＣＵ５４１）と、を備え、前記滞留部の水素濃度が所定値に達した場合には、水素を換気するために設定された水素換気回転数を指令回転数として、前記水素換気ファンを制御する燃料電池車両（例えば、後述の燃料電池車両２）について、前記水素換気ファンの正常性を検査する水素換気ファンの検査システム（例えば、後述の検査システム１）であって、前記燃料電池車両に接続され、前記水素換気ファンの検査処理（例えば、後述の図６に示す停止中検査処理）の開始を指令する検査開始指令信号を出力する検査指令手段（例えば、後述のチェックツール９）と、前記検査開始指令信号を検出したことに基づいて、前記水素換気ファンの検査処理を実行する検査処理実行手段（例えば、後述の統括ＥＣＵ８）と、を備え、前記検査処理実行手段により実行される検査処理は、前記水素換気ファンの駆動を開始してから前記水素換気ファンの実回転数が前記水素換気回転数に達するまでの立ち上がり時間に基づいて当該水素換気ファンの正常性を検査する第１検査処理（例えば、後述の図７の最大出力検査処理）と、前記水素換気ファンを前記水素換気回転数のもとで継続して運転できるか否かを判定し、この判定の結果に基づいて当該水素換気ファンの正常性を検査する第２検査処理（例えば、後述の図７の最大出力検査処理）と、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、燃料電池車両に検査指令手段を接続し、検査開始指令信号を出力すると、検査処理実行手段により、水素換気ファンの検査処理が実行される。また、この検査処理は、水素換気ファンの駆動を開始してから水素換気ファンの実回転数が水素を換気するために設定された水素換気回転数に達するまでの立ち上がり時間に基づいて、水素換気ファンの正常性を検査する第１検査処理と、この水素換気回転数のもとで継続して運転できるか否かを判定し、この判定の結果に基づいて水素換気ファンの正常性を検査する第２検査処理と、を含む。
水素換気ファンで滞留部の水素を換気する際には、水素換気ファンが換気要求に対して速やかに水素換気回転数に達することと、この水素換気回転数を継続して運転できることとが要求される。この発明によれば、このような水素換気ファンの正常性を、容易にかつ確実に確認することができる。

この場合、前記検査処理実行手段により実行される検査処理は、前記水素換気ファンを複数の異なる指令回転数のもとでそれぞれ継続して運転できるか否かを判定し、この判定の結果に基づいて当該水素換気ファンの正常性を検査する第３検査処理（例えば、後述の図８の通常出力検査処理）を含むことが好ましい。

この発明によれば、検査処理実行手段により実行される検査処理は、水素換気ファンを複数の異なる指令回転数のもとでそれぞれ継続して運転できるか否かを判定し、この判定の結果に基づいて水素換気ファンの正常性を検査する第３検査処理を含む。これにより、水素換気回転数以外の回転数における水素換気ファンの正常性を容易にかつ確実に確認できる。

この場合、前記第３検査処理では、前記水素換気ファンを複数の異なる指令回転数のもとでそれぞれ継続して運転できるか否かの判定を、大きい指令回転数から小さい指令回転数へ順に行うことが好ましい。

この発明によれば、第３検査処理において、水素換気ファンを複数の異なる指令回転数のもとでそれぞれ継続して運転できるか否かの判定を、大きい指令回転数から小さい指令回転数へ順に行う。これにより、初めに大きい指令回転数で駆動することで、水素換気ファンに噛みこんだ埃やごみ等を吹き飛ばすことができるので、小さい指令回転数における正常性の検査を精度良く行うことができる。

この場合、所定の凍結条件が満たされた場合には、前記水素換気ファンが凍結した状態であると判定する凍結判定手段（例えば、後述の図８のステップＳ４８の実行に係る手段）をさらに備え、前記第３検査処理では、前記水素換気ファンを複数の異なる指令回転数のもとでそれぞれ継続して運転できるか否かの判定を、小さい指令回転数から大きい指令回転数へ順に行い、指令回転数と前記水素換気ファンの実回転数との差を回転数差として、前記凍結条件は、前記第３検査処理の実行時において指令回転数が大きくなるに従い回転数差が小さくなることを含むことが好ましい。

この発明によれば、第３検査処理の実行時において指令回転数が大きくなるに従い、指令回転数と実回転数との差が小さくなる場合には、水素換気ファンが凍結した状態であると判定する。これにより、水素換気ファンの故障の原因が、水素換気ファンの凍結によるものと特定できる場合がある。したがって、水素換気ファンのメンテナンスにかかる時間を短縮できる。

この場合、前記凍結条件は、前記第３検査処理の実行時において指令回転数が大きくなるに従い回転数差が小さくなり、かつ、外気温が氷点下であることを含むことが好ましい。

この発明によれば、第３検査処理の実行時において指令回転数が大きくなるに従い、指令回転数と実回転数との差が小さくなり、かつ、外気温が氷点下である場合には、水素換気ファンが凍結した状態であると判定する。これにより、水素換気ファンの故障の原因が、水素換気ファンの凍結によるものであると確実に特定することができる。

この場合、前記検査処理実行手段は、前記凍結判定手段により前記水素換気ファンが凍結した状態であると判定された場合には、前記第３検査処理を再度実行することが好ましい。

この発明によれば、水素換気ファンが凍結した状態であると判定された場合には、第３検査処理が再度実行される。これにより、水素換気ファンの周囲の温度を高くし、凍結による影響を少なくした状態で第３検査処理を再度実行することができる。これにより、第３検査処理による正常性の検査を精度良く行なうことができる。

この場合、前記水素換気ファンを駆動する電力を供給する蓄電装置（例えば、後述のバッテリ４１）と、指令回転数と前記水素換気ファンの実回転数との差を回転数差として、前記第３検査処理の実行時において指令回転数が大きくなるに従い回転数差が大きくなる場合には、前記蓄電装置は電圧低下状態であると判定する電圧低下判定手段（例えば、後述の図１１のステップＳ４８´の実行に係る手段）と、をさらに備えることが好ましい。

この発明によれば、第３検査処理の実行時において指令回転数が大きくなるに従い、指令回転数と実回転数との差が大きくなる場合には、水素換気ファンに電力を供給する蓄電装置は電圧低下状態であると判定する。これにより、水素換気ファンの故障の原因が、蓄電装置の電圧低下によるものと特定できる場合がある。したがって、水素換気ファンのメンテナンスにかかる時間を短縮できる。

この場合、前記水素換気ファンの吸入側及び排出側の少なくとも一方に設けられたフィルタ（例えば、後述のフィルタ５１３）と、前記水素換気ファンと前記フィルタとの間の圧力を検出する圧力検出手段（例えば、後述の圧力センサ５５）と、をさらに備え、前記検査処理実行手段により実行される検査処理は、前記水素換気ファンを前記水素換気回転数のもとで運転した際における前記圧力検出手段により検出された圧力に基づいて、前記水素換気ファンの正常性を検査する第４検査処理（例えば、後述の図７に示す最大出力検査処理）を含むことが好ましい。

この発明によれば、検査処理実行手段により実行される検査処理は、水素換気ファンとフィルタとの間の圧力に基づいて、水素換気ファンの正常性を検査する第４検査処理を含む。上述の第１〜第３検査処理とは異なる方法により、水素換気ファンの正常性を検査することができる。これにより、水素換気ファンの正常性を精度良く検査できる。

この場合、前記圧力検出手段により検出された圧力が所定の理想状態圧力値よりも大きい場合には、前記フィルタは目詰まりした状態であると判定するフィルタ異常判定手段（例えば、後述のステップＳ２６〜Ｓ２９の実行に係る手段）をさらに備えることが好ましい。

この発明によれば、圧力検出手段により検出された圧力が所定の理想状態圧力値よりも大きい場合には、フィルタは目詰まりした状態であると判定する。これにより、水素換気ファンの性能に関わるフィルタの異常を確認できる。

この場合、前記水素換気ファンは、前記燃料電池車両内部に設けられた部品（例えば、後述のバッテリ４１）を冷却するものであることが好ましい。

この発明によれば、水素換気ファンにより、燃料電池車両内部に設けられた部品を冷却する。このような水素換気ファンの正常性の検査を行うことにより、同時に水素換気ファンの冷却能力をも確認できる。

本発明の水素換気ファンの検査システムによれば、水素換気ファンの正常性を、容易にかつ確実に確認することができる。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る検査システム１の概略構成を示す模式図である。

検査システム１は、燃料電池車両２に搭載された水素換気ファンとしてのバッテリファン５３の正常性を検査するものであり、燃料電池車両２と、この燃料電池車両２とは別体に設けられ、バッテリファン５３を検査する際に作業者が操作するチェックツール９と、を含んで構成される。
燃料電池車両２は、燃料電池１０と、燃料電池１０の後方に配置されるバッテリシステム２０と、バッテリシステム２０の後方に配置され燃料電池１０に供給する水素ガスを貯留する水素タンク３０と、燃料電池１０を冷却する冷媒が流通するラジエタ６０と、を備える。

燃料電池１０、バッテリシステム２０、及び水素タンク３０は、燃料電池車両２の車室の床となるフロアパネル１１の下方、すなわち車室外に設けられる。
また、燃料電池１０、バッテリシステム２０、及び水素タンク３０は、フロアパネル１１の下方に設けられたアンダーカバー１２により各々の底部側が覆われている。

燃料電池１０は、例えば、数十個から数百個のセルが積層されたスタック構造である。各セルは、膜電極構造体（ＭＥＡ）を一対のセパレータで挟持して構成される。膜電極構造体は、アノード電極（陽極）及びカソード電極（陰極）の２つの電極と、これら電極に挟持された固体高分子電解質膜とで構成される。通常、両電極は、固体高分子電解質膜に接して酸化・還元反応を行う触媒層と、この触媒層に接するガス拡散層とから形成される。
この燃料電池１０には、図示しない反応ガス供給装置により、アノード電極（陽極）側に水素タンク３０から水素ガスが供給され、カソード電極（陰極）側に酸素を含むエアが供給される。すると、燃料電池１０は、これら酸素と水素の電気化学反応により発電する。また、この燃料電池１０により発電された電力は、図示しない駆動モータに供給される。

ラジエタ６０は、燃料電池車両２の前面に設けられる。ラジエタ６０は、図示しない冷媒ポンプにより冷媒が圧送され、この冷媒を熱交換により冷却する。また、このラジエタ６０には、燃料電池車両２の外気を導入することにより、ラジエタ６０における熱交換を促進するラジエタファン６１が設けられている。
また、このラジエタ６０の近傍には、外気温を検出する外気温センサ６２が設けられている。この外気温センサ６２の検出信号は、後述の統括ＥＣＵ８（図４参照）に入力される。

図２は、バッテリシステム２０の斜視図であり、図３は、バッテリシステム２０の平面図である。
バッテリシステム２０は、箱状のバッテリユニット４０と、バッテリユニット４０の側面から後面に亘って設けられバッテリユニット４０の温度を調整する温度調整装置５０と、を備える。

バッテリユニット４０は、バッテリ４１と、このバッテリ４１を収納する箱状のバッテリボックス４２と、を備える。
バッテリ４１は、図示しない複数のバッテリセルを備え、燃料電池１０で発電した電力や、減速時における図示しない駆動モータからの回生電力等を蓄電する。また、バッテリ４１に蓄電された電力は、運転状態に応じて駆動モータに適宜供給される。

温度調整装置５０は、バッテリユニット４０の側面から延出しバッテリユニット４０の上方に至る吸気配管５１と、バッテリユニット４０の側面から後方に向かって延びる排気配管５２と、この排気配管５２の内部に配置されたバッテリファン５３と、この排気配管５２の側面に設けられたバッテリファン制御ユニット５４と、を備える。

吸気配管５１は、バッテリユニット４０の後面に設けられて上方に延びる吸気チャンバ５１１と、バッテリユニット４０の両側面から延びてこの吸気チャンバ５１１に接続される吸気配管本体５１４，５１５と、を備える。
吸気チャンバ５１１の上端側には、後方に向かって開口した吸気口５１２が形成されている。この吸気口５１２には、吸気配管５１内に塵埃が流入するのを防止するフィルタ５１３が設けられている。フィルタ５１３は、空気を通過させるが水を通過させない性質を有する微細多孔質材から形成される。

バッテリファン５３は、吸気配管５１を通してバッテリボックス４２内に空気を導入するとともに、排気配管５２を通してバッテリボックス４２内に導入された空気を排気する。
バッテリファン制御ユニット５４は、ファン制御装置としてのバッテリファンＥＣＵ５４１と、このバッテリファンＥＣＵ５４１を収納するファンＥＣＵ収納ケース５４２と、を備える。バッテリファンＥＣＵ５４１は、所定のデューティー比に変調されたＰＷＭ（パルス幅変調）信号をバッテリファン５３に出力し、このデューティー比に応じた回転数でバッテリファン５３を制御する。

以上のように構成されたバッテリシステム２０には、フィルタ５１３とバッテリファン５３との間の圧力を検出する圧力検出手段としての圧力センサ５５が設けられている。より具体的には、この圧力センサ５５は、排気配管５２のうち、バッテリファン５３の上流側に設けられる。また、この圧力センサ５５の検出信号は、後述の統括ＥＣＵ８（図４参照）に入力される。

この他、バッテリシステム２０には、バッテリ４１と駆動モータや補機類等の電気負荷とを電気的に接続及び遮断するコンタクタや、バッテリ４１を構成する複数のバッテリセルそれぞれの容量を均等にするレベライザ等が設けられる。

バッテリファン５３を駆動すると、図３中矢印で示すように、吸気配管５１の吸気口５１２から吸気チャンバ５１１に空気が導入され、この導入された空気は、２つに分かれて、吸気配管本体５１４，５１５を通って、バッテリボックス内に到達する。その後、このバッテリボックス４２内に到達した空気は、排気配管５２を通して外部に排出される。これにより、バッテリ４１が冷却される。

図１に戻って、燃料電池車両２における水素ガスの換気システムについて説明する。
図１に示すように、水素タンク３０の上方のうちフロアパネル１１で覆われた部分には、水素タンク３０から漏れた水素が滞留する水素ガス滞留部１３となっている。この水素ガス滞留部１３には、水素の濃度を測定する水素ガスセンサ１４が設けられている。この水素ガスセンサ１４の検出信号は、後述の統括ＥＣＵ８（図４参照）に入力される。

また、上述のバッテリシステム２０の吸気配管５１は、吸気口５１２を水素ガス滞留部１３側に向けて設けられる。上述のように、バッテリファン５３は、吸気配管５１から空気を導入し、この空気を排気配管５２から排出することで、バッテリボックス４２内のバッテリを冷却する。このため、バッテリファン５３は、水素ガス滞留部１３に水素が滞留した場合に、この水素ガス滞留部１３を換気することも可能となっている。そこで、本実施形態の燃料電池車両２では、水素ガス滞留部１３の水素濃度が所定値に達した場合には、所定の回転数のもとでバッテリファン５３を制御し、この水素ガス滞留部１３を換気する。

図４は、検査システム１の回路構成を示すブロック図である。なお、図４には、検査システム１のうちバッテリファン５３の検査処理の実行に係る構成のみを図示する。

燃料電池車両２には、燃料電池車両２のシステム全体を制御する統括ＥＣＵ８と、この統括ＥＣＵ８に接続されバッテリファン５３を制御するバッテリファンＥＣＵ５４１と、を含んで構成される。この他、統括ＥＣＵ８には、上述の燃料電池、バッテリ、及びラジエタファンそれぞれを制御する燃料電池ＥＣＵ、バッテリＥＣＵ、ラジエタファンＥＣＵ等が接続される。

チェックツール９は、統括ＥＣＵ８に着脱自在に設けられている。このチェックツール９は、燃料電池車両２の停止中に統括ＥＣＵ８に接続されると、バッテリファン５３の検査処理の開始を指令する検査開始指令信号を統括ＥＣＵ８に出力する。また、チェックツール９は、統括ＥＣＵ８から出力された検査処理の結果が表示される画像表示部（図示せず）を備える。

バッテリファンＥＣＵ５４１は、所定のデューティー比に変調されたＰＷＭ（パルス幅変調）信号をバッテリファン５３に出力し、このデューティー比に応じた回転数でバッテリファン５３を制御する。
統括ＥＣＵ８は、バッテリファンＥＣＵ５４１にデューティー比の指令値（以下、「デューティー指令値」という）を出力する。以下では、このデューティー指令値に対応するバッテリファンの回転数を指令回転数という。また、統括ＥＣＵ８には、バッテリファンＥＣＵ５４１を介して、バッテリファン５３の実回転数が入力される。

次に、図５〜図９を参照して、統括ＥＣＵによるバッテリファンの検査処理について説明する。
本実施形態の統括ＥＣＵでは、バッテリファンの正常性を検査する検査処理として、２種類の異なる検査処理が可能となっている。より具体的には、燃料電池車両の走行中に実行する走行中検査処理（図５参照）と、燃料電池車両を停止させた状態で上述のチェックツールを接続して実行する停止中検査処理（図６参照）との２種類が可能となっている。

図５は、燃料電池車両の走行中に実行するバッテリファンの走行中検査処理の手順を示すフローチャートである。この走行中検査処理は、走行中の燃料電池車両において、この燃料電池車両の状態に応じたバッテリファンの制御に合わせて実行される。

ステップＳ１では、燃料電池車両の状態に適したデューティー比を決定し、このデューティー比に応じたデューティー指令値をバッテリファンＥＣＵに送信する。ここで、デューティー比は、例えば所定の制御マップを検索することで決定される。また、デューティー比を決定するために用いられる燃料電池車両の状態を示すパラメータとしては、例えば、車速やバッテリ温度等が挙げられる。

ステップＳ２では、送信したデューティー指令値に応じた故障判断回転数をマップ検索により決定する。ここで、故障判断回転数とは、後述のステップＳ３において、バッテリファンの実回転数に基づいてバッテリファンの故障を判断するための目安となるものであり、デューティー指令値に略比例する。

ステップＳ３では、バッテリファンの実回転数が故障判断回転数より小さいか否かを判別する。この判別がＹＥＳの場合には、ステップＳ４に移り、ＮＯの場合には、ステップＳ６に移る。

ステップＳ４では、実回転数が故障判断回転数より小さいと判定されてから、所定の故障確定時間が経過したか否かを判別する。この判別がＹＥＳの場合には、ステップＳ５に移り、ＮＯの場合には、ステップＳ３に移る。
ステップＳ５では、バッテリファンが故障した状態であると判断し、この処理を終了する。より具体的には、このステップでは、バッテリファンが故障した状態であることを示すファン故障フラグに「１」をセットする。
ステップＳ６では、バッテリファンが正常な状態であると判断し、この処理を終了する。より具体的には、このステップでは、上述のファン故障フラグに「０」をセットする。

図６は、チェックツールを接続して実行する停止中検査処理の手順を示すフローチャートである。この停止中検査処理は、燃料電池車両の出荷時や、出荷後の車両の定期検査等において、チェックツールから出力された検査開始指令信号を検出したことを契機として実行される。またここで、停止中検査処理を実行する際において、バッテリファンを駆動する電力は、上述のバッテリから供給される。

図６に示すように、この停止中検査処理は、最大出力検査処理（ステップＳ１１）と、通常出力検査処理（ステップＳ１２）と、を含んで構成される。
最大出力検査処理は、後に図７を参照して詳述するように、バッテリファンに最大出力を要求した状態で、バッテリファンの正常性を検査する処理である。
通常出力検査処理は、後に図８を参照して詳述するように、バッテリファンに最大出力より小さい通常出力を要求した状態で、バッテリファンの正常性を検査する処理である

図７は、最大出力検査処理の手順を示すフローチャートである。
ステップＳ２１では、最大のデューティー指令値（以下、「最大デューティー指令値」という）をバッテリファンＥＣＵに送信し、ステップＳ２２に移る。ここで、最大デューティー指令値とは、バッテリファンに許容される最大デューティー比に対応する指令値である。また、正常な状態のバッテリファンにおいて、最大デューティー比の信号を入力した場合のバッテリファンの回転数を、最大回転数という。

ステップＳ２２では、バッテリファンの立ち上がり時間が所定の起動判定時間よりも小さいか否かを判別する。この判別がＹＥＳの場合には、ステップＳ２３に移り、ＮＯの場合には、バッテリファンが故障した状態であると判断し、ステップＳ３０に移る。
バッテリファンの立ち上がり時間とは、バッテリファンの駆動を開始してから、すなわち最大デューティー指令値を出力してから、バッテリファンの実回転数が最大回転数に達するまでの時間をいう。本実施形態では、水素ガス滞留部に滞留した水素を換気する際には、速やかに換気するためにバッテリファンを最大回転数で駆動する。したがって、以下では、このバッテリファンの最大回転数を水素換気回転数という。
また、バッテリファンを駆動することで水素ガス滞留部の水素を換気する場合、水素ガス滞留部の水素濃度が高くなる前に、バッテリファンの回転数を最大回転数まで速やかに上昇させることが好ましい。したがって、この立ち上がり時間は、バッテリファンの水素換気性能の正常性を確認するための目安となる。この点に鑑みて、起動判定時間は、実験により適切な値に設定される。

ステップＳ２３では、バッテリファンの実回転数が所定の故障判断回転数よりも小さいか否かを判別する。この判別がＹＥＳの場合には、ステップＳ２４に移り、ＮＯの場合には、ステップＳ２５に移る。このステップは、上記ステップＳ２１において送信された最大デューティー指令値に応じて、バッテリファンが適切な回転数で回転しているか否かを判別するものである。したがって、この故障判断回転数は、上述の最大回転数よりもやや小さい値に設定される。

ステップＳ２４では、ステップＳ２３において実回転数が故障判断回転数よりも小さいと判定されてから所定の故障確定時間が経過したか否かを判別する。この判別がＹＥＳの場合には、実回転数が故障判断回転数よりも小さい状態が故障確定時間にわたって継続したことに応じて、バッテリファンが故障した状態であると判断し、ステップＳ３０に移る。この判別がＮＯの場合には、ステップＳ２３に移る。

ステップＳ２５では、ステップＳ２３において、バッテリファンの実回転数が故障判断回転数以上であると判定されてから所定の継続運転時間が経過したか否かを判別する。この判別がＹＥＳの場合には、ステップＳ２６に移り、ＮＯの場合には、ステップＳ２３に移る。
継続運転時間とは、バッテリファンを水素換気回転数のもとで継続して運転した時間をいう。バッテリファンを駆動することで水素ガス滞留部の水素を換気する場合、バッテリファンの回転数を最大回転数付近に保った状態で継続して運転することが好ましい。したがって、この継続運転時間は、バッテリファンの水素換気性能の正常性を確認するための目安となる。この点に鑑みて、継続運転時間は、実験により適切な値に設定される。

ステップＳ２６では、理想状態圧力値と、圧力センサにより検出された圧力（以下、「検出圧力値」という）との差（理想状態圧力値−検出圧力値）を圧力差として算出し、ステップＳ２７に移る。
上述のように、圧力センサは、排気配管のうちバッテリファン５３の上流側に設けられている（図３参照）。すなわち、この圧力センサは、バッテリファンとフィルタとの間に設けられる。上述の理想状態圧力値は、フィルタ及びバッテリファンが正常な状態で、バッテリファンを最大回転数で駆動した場合に、フィルタとバッテリファンとの間に想定される理想的な圧力を示す。

ステップＳ２７では、圧力差の絶対値が所定の判定値より小さいか否かを判別する。この判別がＹＥＳの場合には、最大出力検査処理を終了し、図６のステップＳ１２に移る。この判別がＮＯの場合には、バッテリファンが故障した状態であるか、又は、フィルタが異常な状態であると判断し、ステップＳ２８に移る。このステップでは、圧力センサの出力値が理想状態圧力値からかけ離れた状態であるか否かを判別することで、バッテリファン及びフィルタが正常な状態であるか否かを判別する。この点に鑑みて、上述の判定値は、実験により適切な値に設定される。

ステップＳ２８では、圧力差が０より大きいか否かを判別する。この判別がＹＥＳの場合には、バッテリファンが故障した状態であると判断し、ステップＳ３０に移る。この判別がＮＯの場合には、フィルタが故障した状態であると判断し、ステップＳ２９に移る。

ステップＳ２９では、フィルタ故障フラグに「１」をセットし、最大出力検査処理を終了し、図６のステップＳ１２に移る。このフィルタ故障フラグは、フィルタが故障した状態であることを示すフラグである。より具体的には、フィルタが目詰まりした状態であることを示すフラグである。

ステップＳ３０では、最大出力故障フラグに「１」をセットし、最大出力検査処理を終了し、図６のステップＳ１２に移る。この最大出力故障フラグは、バッテリファンを最大回転数のもとで運転する際に不具合があることを示すフラグである。

図８は、通常出力検査処理の手順を示すフローチャートである。
この通常出力検査処理では、０から最大値までの間においてＮ個の複数の異なるデューティー指令値を設定し、それぞれのデューティー指令値のもとでバッテリファンの正常性を検査する。以下では、Ｎ個の異なるデューティー指令値を、昇順に１次デューティー指令値、２次デューティー指令値、…、Ｎ次デューティー指令値とする。

ステップＳ４１では、上述のＮ個のデューティー指令値の中から１つを選択し、選択したデューティー指令値をバッテリファンＥＣＵに送信する。ここで、本実施形態では、このデューティー指令値を、昇順で送信する。つまり、小さいデューティー指令値から大きいデューティー指令値の順に送信する。

ステップＳ４２では、バッテリファンの実回転数が所定の故障判断回転数よりも小さいか否かを判別する。この判別がＹＥＳの場合には、ステップＳ４３に移り、ＮＯの場合には、ステップＳ４５に移る。このステップは、上記ステップＳ４１において送信されたデューティー指令値に応じて、バッテリファンが適切な回転数で回転しているか否かを判別するものである。したがって、この故障判断回転数は、ｎ次デューティー指令値を送信した場合、このｎ次デューティー指令値に対応するｎ次回転数よりもやや小さい値に設定される。

ステップＳ４３では、ステップＳ４２において実回転数が故障判断回転数よりも小さいと判定されてから所定の故障確定時間が経過したか否かを判別する。この判別がＹＥＳの場合には、実回転数が故障判断回転数よりも小さい状態が故障確定時間にわたって継続したことに応じて、バッテリファンが故障した状態であると判断し、ステップＳ４４に移る。この判別がＮＯの場合には、ステップＳ４２に移る。

ステップＳ４４では、ｎ次出力故障フラグに「１」をセットし、ステップＳ４６に移る。このｎ次出力故障フラグは、バッテリファンをｎ次回転数のもとで運転する際に不具合があることを示すフラグである。

ステップＳ４５では、ステップＳ４３において、バッテリファンの実回転数が故障判断回転数以上であると判定されてから所定の継続運転時間が経過したか否かを判別する。この判別がＹＥＳの場合には、ステップＳ４６に移り、ＮＯの場合には、ステップＳ４２に移る。

ステップＳ４６では、回転数差を算出し、この回転数差を所定の記憶領域に格納し、ステップＳ４７に移る。
回転数差とは、上記ステップＳ４１において送信されたｎ次デューティー指令値に対応するｎ次指令回転数とバッテリファンの実回転数との差（ｎ次指令回転数−実回転数）を示す。

ステップＳ４７では、Ｎ種類のデューティー指令値の送信が完了したか否かを判別する。この判別がＹＥＳの場合には、ステップＳ４８に移り、ＮＯの場合には、ステップＳ４１に移る。

ステップＳ４８では、バッテリファンが凍結した状態であるか否かを判別する。この判別がＹＥＳの場合にはステップＳ４９に移り、ＮＯの場合にはステップＳ５０に移る。
より具体的には、このステップでは、所定の凍結条件を満たすか否かを判別し、この凍結条件を満たす場合には、バッテリファンが凍結した状態であると判定する。本実施形態では、以下の２つを満たすことを凍結条件とする。
１）外気温が氷点下であること
２）指令回転数が大きくなるに従い、回転数差が小さくなること

１）の条件は、外気温センサ６２（図１参照）の出力に基づいて、満たされるか否かが判別される。
２）の条件は、上述のステップＳ４６において格納された指令回転数ごとの回転数差に基づいて、満たされるか否かが判別される。

図９は、指令回転数ごとの実回転数を示す図である。図９において、実線は、横軸を時間とした実回転数の変化を示し、破線は、各指令回転数を示す。したがって、図９において、各指令回転数と実回転数との差が回転数差となっている。

図９の（ａ）に示す例では、指令回転数が大きくなるに従い、回転数差は小さくなる。
この場合、バッテリファンの発熱の増大の影響により、バッテリファンの凍結の影響が小さくなり、回転数差が小さくなったと考えられる。したがって、実回転数が指令回転数を下回った原因は、バッテリファンの凍結によるものと考えられる。
一方、図９の（ｂ）に示す例では、指令回転数が大きくなるに従い、回転数差は大きくなる。この場合、バッテリファンの凍結以外の影響により、実回転数が指令回転数を下回ったものと考えられる。

図８に戻って、ステップＳ４９では、凍結状態フラグに「１」をセットし、ステップＳ５０に移る。この凍結状態フラグは、バッテリファンが凍結した状態であることを示すフラグである。

ステップＳ５０では、凍結状態フラグが「１」であり、かつ、再実行フラグが「０」であるか否かを判別する。この判別がＹＥＳの場合には、ステップＳ５１に移り、再実行フラグに「１」をセットした後に、ステップＳ４１に移り、通常出力検査処理を再度実行する。この判別がＮＯの場合には、ステップＳ５２に移る。この再実行フラグは、通常出力検査処理を再度実行したことを示すフラグである。すなわち、この通常出力検査処理においてバッテリファンが凍結した状態であると判定された場合には、通常出力検査処理を１度だけ再実行する。

ステップＳ５２では、各種フラグの情報に基づいて、検査結果をチェックツールに送信し、通常出力検査処理を終了する。つまり、上述の最大出力故障フラグ、ｎ（０〜Ｎ）次出力故障フラグ、凍結状態フラグ、フィルタ故障フラグに関する情報に基づいて、バッテリファンの状態に関する情報を検査結果としてチェックツールに送信し、このチェックツールの画像表示部に表示させる。

本実施形態の検査システム１によれば、以下の作用効果がある。
（１）燃料電池車両２にチェックツール９を接続し、検査開始指令信号を出力すると、統括ＥＣＵ８により、バッテリファン５３の停止中検査処理が実行される。また、この停止中検査処理は、バッテリファン５３の駆動を開始してからバッテリファン５３の実回転数が水素を換気するために設定された水素換気回転数に達するまでの立ち上がり時間に基づいてバッテリファン５３の正常性を検査する処理と、この水素換気回転数のもとで継続して運転できるか否かを判定し、この判定の結果に基づいてバッテリファン５３の正常性を検査する処理と、を含む。バッテリファン５３で水素ガス滞留部１３の水素を換気する際には、バッテリファン５３が換気要求に対して速やかに水素換気回転数に達することと、この水素換気回転数を継続して運転できることとが要求される。本実施形態によれば、このようなバッテリファン５３の正常性を、容易にかつ確実に確認することができる。

（２）統括ＥＣＵ８により実行される停止中検査処理は、バッテリファン５３を複数の異なる指令回転数のもとでそれぞれ継続して運転できるか否かを判定し、この判定の結果に基づいてバッテリファン５３の正常性を検査する通常出力検査処理を含む。これにより、水素換気回転数以外の回転数におけるバッテリファン５３の正常性を容易にかつ確実に確認できる。

（３）指令回転数が大きくなるに従い、回転数差が小さくなる場合には、バッテリファン５３が凍結した状態であると判定する。これにより、バッテリファン５３の故障の原因が、バッテリファン５３の凍結によるものと特定できる場合がある。したがって、バッテリファン５３のメンテナンスにかかる時間を短縮できる。

（４）指令回転数が大きくなるに従い、回転数差が小さくなり、かつ、外気温が氷点下である場合には、バッテリファン５３が凍結した状態であると判定する。これにより、バッテリファン５３の故障の原因が、バッテリファン５３の凍結によるものであると確実に特定することができる。

（５）バッテリファン５３が凍結した状態であると判定された場合には、通常出力検査処理が再度実行される。これにより、バッテリファン５３の周囲の温度を高くし、凍結による影響を少なくした状態で通常出力検査処理を再度実行することができる。これにより、通常出力検査処理による正常性の検査を精度良く行なうことができる。

（６）統括ＥＣＵ８により実行される停止中検査処理は、バッテリファン５３とフィルタ５１３との間の圧力に基づいて、バッテリファン５３の正常性を検査する処理を含む。これにより、バッテリファン５３の正常性を精度良く検査できる。

（７）圧力センサ５５により検出された圧力が所定の理想状態圧力値よりも大きい場合には、フィルタ５１３は目詰まりした状態であると判定する。これにより、バッテリファン５３の性能に関わるフィルタ５１３の異常を確認できる。

（８）バッテリファン５３により、燃料電池車両２内部に設けられたバッテリ４１を冷却する。このようなバッテリファン５３の正常性の検査を行うことにより、同時にバッテリファン５３の冷却能力をも確認できる。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態について、図１０を参照して説明する。
以下の第２実施形態の説明にあたって、第１実施形態と同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。本実施形態の検査システムは、第１実施形態の検査システム１と、バッテリファンの停止中検査処理の通常出力検査処理が異なる。

図１０は、本実施形態の通常出力検査処理の手順を示すフローチャートである。
図１０に示すように、本実施形態の通常出力検査処理では、ステップＳ４１´に示すように、デューティー指令値を送信する順序が異なる。
より具体的には、ステップＳ４１´では、上述のＮ個のデューティー指令値の中から１つを降順で選択し、選択したデューティー指令値をバッテリファンＥＣＵに送信する。つまり、本実施形態では、第１実施形態とは逆に、大きいデューティー指令値から小さいデューティー指令値の順に送信する。

本実施形態の検査システムによれば、以下の作用効果がある。
（９）通常出力検査処理において、バッテリファン５３を複数の異なる指令回転数のもとでそれぞれ継続して運転できるか否かの判定を、大きい指令回転数から小さい指令回転数へ順に行う。これにより、初めに大きい指令回転数で駆動することで、バッテリファン５３に噛みこんだ埃やごみ等を吹き飛ばすことができるので、小さい指令回転数における正常性の検査を精度良く行うことができる。

＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態について、図１１を参照して説明する。
以下の第３実施形態の説明にあたって、第１実施形態と同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。本実施形態の検査システムは、第１実施形態の検査システム１と、バッテリファンの停止中検査処理の通常出力検査処理が異なる。

図１１は、本実施形態の通常出力検査処理の手順を示すフローチャートである。
図１１に示すように、本実施形態の通常出力検査処理では、ステップＳ４８´〜Ｓ５１´が異なる。
ステップＳ４８´では、バッテリファンを駆動するバッテリが電圧低下状態であるか否かを判別する。この判別がＹＥＳの場合にはステップＳ４９´に移り、ＮＯの場合にはステップＳ５０´に移る。

より具体的には、このステップでは、所定の電圧低下条件を満たすか否かを判別し、この電圧低下条件を満たす場合には、バッテリは電圧低下状態であると判定する。本実施形態では、以下の条件を満たすことを電圧低下条件とする。
１）指令回転数が大きくなるに従い、回転数差が大きくなること

図９の（ｂ）に示す例では、指令回転数が大きくなるに従い、回転数差は大きくなる。この場合、バッテリの電圧低下の影響により、回転数差が大きくなったと考えられる。したがって、実回転数が指令回転数を下回った原因は、バッテリファンに電力を供給するバッテリの電圧低下によるものと考えられる。
一方、図９の（ａ）に示す例では、指令回転数が大きくなるに従い、回転数差は小さくなる。この場合、バッテリの電圧低下以外の影響により、実回転数が指令回転数を下回ったものと考えられる。

図１１に戻ってステップＳ４９´では、電圧低下状態フラグに「１」をセットし、ステップＳ５０´に移る。この電圧低下状態フラグは、バッテリが電圧低下状態であることを示すフラグである。

ステップＳ５０´では、各種フラグの情報に基づいて、検査結果をチェックツールに送信し、通常出力検査処理を終了する。つまり、上述の最大出力故障フラグ、ｎ（０〜Ｎ）次出力故障フラグ、電圧低下状態フラグ、フィルタ故障フラグに関する情報に基づいて、バッテリファンの状態に関する情報を検査結果としてチェックツールに送信し、このチェックツールの画像表示部に表示させる。

本実施形態の検査システムによれば、以下の作用効果がある。
（１０）通常出力検査処理の実行時において指令回転数が大きくなるに従い、回転数差が大きくなる場合には、バッテリファン５３に電力を供給するバッテリ４１は電圧低下状態であると判定する。これにより、バッテリファン５３の故障の原因が、バッテリ４１の電圧低下によるものと特定できる場合がある。したがって、バッテリファン５３のメンテナンスにかかる時間を短縮できる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
上記実施形態では、バッテリファン５３を、水素ガス滞留部１３の水素を換気する水素換気ファンとし、このバッテリファン５３を検査システム１の検査対象としたが、これに限らない。例えば、バッテリファンに加えてラジエタファンも検査システムの検査対象としてもよい。

上記実施形態では、水素ガスセンサ１４を水素ガス滞留部１３に設けたが、これに限らない。この他、水素ガスセンサは燃料電池の上方などにも設けてもよい。これにより、燃料電池とフロアパネルとの間における水素濃度を検出することができる。またさらに、この水素ガスセンサにより検出された水素濃度が所定値に達した場合に、ラジエタファンを制御し、この燃料電池とフロアパネルとの間を換気してもよい。

本発明の第１実施形態に係る検査システムの概略構成を示す模式図である。 上記実施形態に係るバッテリシステムの斜視図である。 上記実施形態に係るバッテリシステムの平面図である。 上記実施形態に係る検査システムの回路構成を示すブロック図である。 上記実施形態に係る走行中検査処理の手順を示すフローチャートである。 上記実施形態に係る停止中検査処理の手順を示すフローチャートである。 上記実施形態に係る最大出力検査処理の手順を示すフローチャートである。 上記実施形態に係る通常出力検査処理の手順を示すフローチャートである。 上記実施形態に係る指令回転数ごとの実回転数を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る通常出力検査処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る通常出力検査処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１…検査システム（水素換気ファンの検査システム）
２…燃料電池車両
８…統括ＥＣＵ（検査処理実行手段、凍結判定手段、電圧低下判定手段、フィルタ異常判定手段）
９…チェックツール（検査指令手段）
１０…燃料電池
１３…水素ガス滞留部（滞留部）
４１…バッテリ
５１３…フィルタ（フィルタ）
５３…バッテリファン（水素換気ファン）
５４１…バッテリファンＥＣＵ（ファン制御装置）
５５…圧力センサ（圧力検出手段）

Claims (9)

1. 酸素と水素の化学反応により発電する燃料電池と、
   水素が滞留する滞留部と、
   当該滞留部を換気する水素換気ファンと、
   所定の指令回転数のもとで前記水素換気ファンを制御するファン制御装置と、を備え、
   前記滞留部の水素濃度が所定値に達した場合には、水素を換気するために設定された水素換気回転数を指令回転数として、前記水素換気ファンを制御する燃料電池車両について、前記水素換気ファンの正常性を検査する水素換気ファンの検査システムであって、
   前記燃料電池車両に接続され、前記水素換気ファンの検査処理の開始を指令する検査開始指令信号を出力する検査指令手段と、
   前記検査開始指令信号を検出したことに基づいて、前記水素換気ファンの検査処理を実行する検査処理実行手段と、
   所定の凍結条件が満たされた場合には、前記水素換気ファンが凍結した状態であると判定する凍結判定手段と、を備え、
   前記検査処理実行手段により実行される検査処理は、
   前記水素換気ファンの駆動を開始してから前記水素換気ファンの実回転数が前記水素換気回転数に達するまでの立ち上がり時間に基づいて当該水素換気ファンの正常性を検査する第１検査処理と、
   前記水素換気ファンを前記水素換気回転数のもとで継続して運転できるか否かを判定し、この判定の結果に基づいて当該水素換気ファンの正常性を検査する第２検査処理と、
   前記水素換気ファンを複数の異なる指令回転数のもとでそれぞれ継続して運転できるか否かを判定し、この判定の結果に基づいて当該水素換気ファンの正常性を検査する第３検査処理と、を含み、
   前記第３検査処理では、前記水素換気ファンを複数の異なる指令回転数のもとでそれぞれ継続して運転できるか否かの判定を、小さい指令回転数から大きい指令回転数へ順に行い、
   指令回転数と前記水素換気ファンの実回転数との差を回転数差として、前記凍結条件は、前記第３検査処理の実行時において指令回転数が大きくなるに従い回転数差が小さくなることを含むことを特徴とする水素換気ファンの検査システム。
2. 酸素と水素の化学反応により発電する燃料電池と、
   水素が滞留する滞留部と、
   当該滞留部を換気する水素換気ファンと、
   前記水素換気ファンを駆動する電力を供給する蓄電装置と、
   所定の指令回転数のもとで前記水素換気ファンを制御するファン制御装置と、を備え、
   前記滞留部の水素濃度が所定値に達した場合には、水素を換気するために設定された水素換気回転数を指令回転数として、前記水素換気ファンを制御する燃料電池車両について、前記水素換気ファンの正常性を検査する水素換気ファンの検査システムであって、
   前記燃料電池車両に接続され、前記水素換気ファンの検査処理の開始を指令する検査開始指令信号を出力する検査指令手段と、
   前記検査開始指令信号を検出したことに基づいて、前記水素換気ファンの検査処理を実行する検査処理実行手段と、を備え、
   前記検査処理実行手段により実行される検査処理は、
   前記水素換気ファンの駆動を開始してから前記水素換気ファンの実回転数が前記水素換気回転数に達するまでの立ち上がり時間に基づいて当該水素換気ファンの正常性を検査する第１検査処理と、
   前記水素換気ファンを前記水素換気回転数のもとで継続して運転できるか否かを判定し、この判定の結果に基づいて当該水素換気ファンの正常性を検査する第２検査処理と、
   前記水素換気ファンを複数の異なる指令回転数のもとでそれぞれ継続して運転できるか否かを判定し、この判定の結果に基づいて当該水素換気ファンの正常性を検査する第３検査処理と、を含み、
   指令回転数と前記水素換気ファンの実回転数との差を回転数差として、前記第３検査処理の実行時において指令回転数が大きくなるに従い回転数差が大きくなる場合には、前記蓄電装置は電圧低下状態であると判定する電圧低下判定手段をさらに備えることを特徴とする水素換気ファンの検査システム。
3. 前記第３検査処理では、前記水素換気ファンを複数の異なる指令回転数のもとでそれぞれ継続して運転できるか否かの判定を、大きい指令回転数から小さい指令回転数へ順に行うことを特徴とする請求項２に記載の水素換気ファンの検査システム。
4. 所定の凍結条件が満たされた場合には、前記水素換気ファンが凍結した状態であると判定する凍結判定手段をさらに備え、
   前記第３検査処理では、前記水素換気ファンを複数の異なる指令回転数のもとでそれぞれ継続して運転できるか否かの判定を、小さい指令回転数から大きい指令回転数へ順に行い、
   指令回転数と前記水素換気ファンの実回転数との差を回転数差として、前記凍結条件は、前記第３検査処理の実行時において指令回転数が大きくなるに従い回転数差が小さくなることを含むことを特徴とする請求項２に記載の水素換気ファンの検査システム。
5. 前記凍結条件は、前記第３検査処理の実行時において指令回転数が大きくなるに従い回転数差が小さくなり、かつ、外気温が氷点下であることを含むことを特徴とする請求項１又は４に記載の水素換気ファンの検査システム。
6. 前記検査処理実行手段は、前記凍結判定手段により前記水素換気ファンが凍結した状態であると判定された場合には、前記第３検査処理を再度実行することを特徴とする請求項１、４及び５の何れかに記載の水素換気ファンの検査システム。
7. 前記水素換気ファンの吸入側及び排出側の少なくとも一方に設けられたフィルタと、
   前記水素換気ファンと前記フィルタとの間の圧力を検出する圧力検出手段と、をさらに備え、
   前記検査処理実行手段により実行される検査処理は、
   前記水素換気ファンを前記水素換気回転数のもとで運転した際における前記圧力検出手段により検出された圧力に基づいて、前記水素換気ファンの正常性を検査する第４検査処理を含むことを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の水素換気ファンの検査システム。
8. 前記圧力検出手段により検出された圧力が所定の理想状態圧力値よりも大きい場合には、前記フィルタは目詰まりした状態であると判定するフィルタ異常判定手段をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の水素換気ファンの検査システム。
9. 前記水素換気ファンは、前記燃料電池車両内部に設けられた部品を冷却するものであることを特徴とする請求項１から８の何れかに記載の水素換気ファンの検査システム。

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