JP6189693B2 - 燃料電池搭載車両 - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池搭載車両に関する。
燃料電池搭載車両では、搭載した燃料電池やタンクから或いはこれらを繋ぐガス供給管路等から漏洩した水素ガスを車室内に入り込ませないようにするガス入り込み防止手法が提案されている(例えば、特許文献1)。
特開2009−292190号公報
この特許文献で提案された防止手法によれば、車両床の貫通孔を漏洩が起きると想定される箇所から離した上で、水素ガス漏洩が起きるとタンクからのガス供給を遮断している。しかしながら、車室の空調を考慮した上で漏洩水素ガスを車室内に入り込み難くすることについて、改善の余地が指摘されるに到った。この他、漏洩水素ガスを車室内に入り込み難くする構成や制御の簡便化、漏洩水素ガスが車室内に入り込み難い車両の製造コストの低減等を可能とすることも要請されている。
上記した課題の少なくとも一部を達成するために、本発明は、以下の形態として実施することができる。
(1)本発明の一形態によれば、燃料電池搭載車両が提供される。この燃料電池搭載車両は、燃料ガスと酸化ガスとの供給とを受けて発電する燃料電池と、該燃料電池に供給する前記燃料ガスを貯留する燃料ガスタンクとを搭載した燃料電池搭載車両であって、車室内空気と車室外空気のいずれかの空気を空調して車室内を空調制御する空調制御部と、前記燃料電池と前記燃料ガスタンクの搭載領域から漏洩した燃料ガスの燃料ガス濃度を検出するガスセンサーとを備える。そして、前記空調制御部は、前記センサーの検出ガス濃度が所定の閾値濃度となるガス濃度特定状態が発現すると、前記車室内空気での空調を優先する優先制御を実行する。
上記形態の燃料電池搭載車両は、空調制御部により、車室内空気と車室外空気のいずれかの空気を空調して車室内を空調制御しつつ、次のようにして車室内への不用意な燃料ガスの入り込みを防止する。
上記形態の燃料電池搭載車両において仮に燃料ガスの漏洩が起きたとすると、その漏洩した燃料ガス(以下、漏洩燃料ガス)は、漏洩箇所たる燃料電池と燃料ガスタンクの搭載領域から車両の各所に拡散し得る。こうして拡散した漏洩燃料ガスは、車室内の空調制御においてなんの対処もなされないと、空調対象となる車室外空気に混じり込んで、車室内に入り込むことが危惧される。上記形態の燃料電池搭載車両では、ガスセンサーにて漏洩燃料ガスの濃度を検出し、その検出ガス濃度が所定の閾値濃度となるガス濃度特定状態が発現すると、車室内空気での空調を優先する優先制御を実行するので、漏洩燃料ガスが混じり込み得る車室外空気は空調対象の空気から除外される。よって、上記形態の燃料電池搭載車両によれば、漏洩燃料ガスを、車室に入り込まないようにできる。
(2)上記の形態の燃料電池搭載車両において、前記ガスセンサーは、車両前方のフードの下方領域であって車室の前方を占める車室前方領域の燃料ガス濃度を検出するようにしてもよい。こうすれば、所定の閾値濃度のガス濃度で漏洩燃料ガスが車室前方領域に拡散していても、漏洩燃料ガス拡散済みの車室前方領域の空気(車室外空気)を空調対象から除外できる。よって、上記形態の燃料電池搭載車両によれば、車室前方領域に拡散済みの漏洩燃料ガスを、車室により確実に入り込まないようにできる。
(3)上記の形態の燃料電池搭載車両において、所定の閾値速度以下の速度で車両が前進走行している状況下で前記ガス濃度特定状態が発現すると、前記優先制御を実行するようにしてもよい。この形態の燃料電池搭載車両では、次の利点がある。
上記形態の燃料電池搭載車両において仮に燃料ガスの漏洩が起きたとすると、その漏洩燃料ガスは、既述したように車室前方領域に拡散して、この車室前方領域に存在する空気と共に、車室外空気として空調に処され得る。その一方、車両が前進走行している状況では、車両周辺では、車両前方から車両後方に向けて流れる空気流が発生し、この空気流は、車両前方のフード下方の車室前方領域においても発生し、空気流に乗った空気は、車室前方領域を通過した後に、車両床下に流れ込んだり、フードとフロントガラスの繋ぎ箇所であるカウルを経てフロントガラスに沿って車外に流れ出す。このようにして車両の前進走行に伴って発生する空気流は、前進車速が高まるほど、その流速が高まるので、前進車速が低速であると、車両前方のフード下方の車室前方領域に拡散した漏洩燃料ガスは、この車室前方領域に留まり勝ちとなる。
上記形態の燃料電池搭載車両では、上記した知見に立ち、所定の閾値速度以下で車両が前進走行している状況下において車室前方領域の漏洩ガス濃度が所定の閾値濃度となるガス濃度特定状態が発現すると、車室内空気の空調を優先するので、漏洩燃料ガスが拡散済みの車室前方領域の空気は空調対象から除外される。よって、上記形態の燃料電池搭載車両によれば、車室内へは、漏洩燃料ガスが拡散済みの車室前方領域の空気が車室外空気として空調されて入り込まない。この結果、上記形態の燃料電池搭載車両によれば、車室前方領域の漏洩ガス濃度が所定の閾値濃度となるまで、この車室前方領域に漏洩燃料ガスが留まっても、この車室前方領域に留まった漏洩燃料ガスを、車室に入り込まないようにできる。
その一方、所定の閾値速度を超えて車両が前進走行していれば、車室前方領域の漏洩ガス濃度が所定の閾値濃度となるガス濃度特定状態が発現しても、優先制御は実行されない。しかしながら、車両が所定の閾値速度を超えて前進走行している状況下では、既述した空気流が確実に発生していることから、車室前方領域に拡散済みの漏洩燃料ガスは、空気流により車室前方領域から車外に流れ出て、車室前方領域には留まり難くなる。よって、車両が所定の閾値速度を超えて前進走行している状況下では、車室前方領域の空気を空調して車室内に入り込ませても、車室内への漏洩燃料ガスの入り込みを抑制できる。
(4)上記の形態の燃料電池搭載車両において、車室内に配設されて操作者に操作され、該操作に応じた空調信号を出力する空調操作機器と、空気を空調する空調機器への吸込空気を車室内空気と車室外空気のいずれかに切り換える内外切替機器と、前記空調機器で空調済み空気を車室内に送風する送風機器とを備えた上で、前記空調制御部は、前記空調操作機器群の前記空調信号に応じて駆動制御するに当たり、前記ガス濃度特定状態が発現すると、前記内外切替機器と前記送風機器の少なくともいずれかを、前記車室外空気の車室への入り込みが抑制されるように前記空調信号に拘わらず駆動制御することで、前記車室内空気の空調を優先するようにしてもよい。こうすれば、操作者の空調操作機器の操作を経て、空調制御部により、空調操作機器からの空調信号に応じて、空調機器や、内外切替機器、送風機器が駆動制御される。これにより、上記形態の燃料電池搭載車両は、車室内を操作者の空調操作機器の操作意図、即ち操作者の空調意図に沿った環境に空調する。こうした車室内の空調を行いつつ、上記形態の燃料電池搭載車両は、車室内への不用意な燃料ガスの入り込みを次のように防止する。
上記形態の燃料電池搭載車両において仮に漏洩した漏洩燃料ガスは、車両前方のフード下方の車室前方領域に拡散して、この車室前方領域に留まり得る。上記形態の燃料電池搭載車両では、漏洩ガス濃度が所定の閾値濃度となるガス濃度特定状態が発現すると、内外切替機器と送風機器の少なくともいずれかを、車室外空気の車室への入り込みが抑制されるように空調信号に拘わらず駆動制御する。車室外空気は、車室前方領域の領域内空気そのものであったり、この領域内空気を含むので、内外切替機器と送風機器の少なくともいずれかは、車室前方領域の領域内空気の車室への入り込みが抑制されるように駆動制御されることになる。よって、上記形態の燃料電池搭載車両によれば、漏洩ガス濃度が所定の閾値濃度となるまで、車室前方領域に漏洩燃料ガスが留まっても、この車室前方領域に留まった漏洩燃料ガスを、内外切替機器と送風機器の少なくともいずれかの上記した駆動制御により、車室に入り込まないようにできる。しかも、この漏洩燃料ガスの車室への入り込み防止は、車両に備え付けの内外切替機器や送風機器を駆動制御することでなされるので、その機器構成や制御は簡便となると共に、新たな機器構成を必要としないので、低コスト化に寄与できる。
(5)上記形態の燃料電池搭載車両において、前記空調制御部は、前記内外切替機器と前記送風機器の少なくともいずれかを前記空調信号に拘わらず駆動制御するに当たり、前記内外切替機器を前記空調機器への空気の入り込みを車室内空気に切替制御し、前記送風機器を風量ゼロを含む風量低減側に駆動制御するようにしてもよい。この形態の燃料電池搭載車両では、内外切替機器の切替制御により、空調機器には車室内空気を入り込ませ、空調機器には車室前方領域の領域内空気を入り込ませないので、漏洩燃料ガスの車室への入り込み防止の実効性を高めることができる。送風機器の風量ゼロを含む風量低減側への駆動制御によっても、漏洩燃料ガスの車室への入り込み防止の実効性を高めることができる。この場合、送風機器の風量ゼロに駆動制御すれば、漏洩燃料ガスの車室への入り込みをより確実に防止できる。
なお、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、燃料電池搭載車両における空調方法等の形態で実現することができる。
本発明の実施形態としての車両10の構成を概略的に示す説明図である。 車室内流入制限制御での処理内容を表すフローチャートである。 他の実施形態での車室内流入制限制御の処理内容を表すフローチャートである。 また別の実施形態での車室内流入制限制御の処理内容を表すフローチャートである。 制御装置200の記憶領域に予め記憶済みの車速・水素濃度対応マップを示すグラフである。
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。図1は本発明の実施形態としての車両10の構成を概略的に示す説明図である。本実施形態の車両10は、燃料電池100と、第1ガスタンク111と、第2ガスタンク112と、第1ガスセンサー140と、第2ガスセンサー150と、報知ランプ160と、空調設定スイッチ群170と、エアコンユニット180と、制御装置200とを備える。燃料電池100は、車室20を区画するアンダーボディー11の下方側、即ち車室20の床下の前輪FWと後輪RWとの間に搭載され、水素ガスと酸化ガスとの供給とを受けて発電する。その発電電力は、後述の制御装置200にて図示しないモーターに伝達され、車両10の駆動力として用いられる。
第1ガスタンク111と第2ガスタンク112の両ガスタンクは、車両幅方向に延びるよう、アンダーボディー11の下方に横置き搭載され、車両前後方向においては、燃料電池100より後輪RWの側に搭載され、水素ガスを貯留する。第2ガスタンク112は、向かい合う後輪RWの間において、後輪RWの車軸と干渉しないよう横置き搭載されている。第1ガスタンク111は、燃料電池100と第2ガスタンク112との中間位置に横置き搭載され、燃料電池100とは、水素第1供給管121にて接続されている。第1ガスタンク111と第2ガスタンク112との間には、開閉バルブ123を介在させて水素第2供給管122が配設されている。水素第1供給管121と水素第2供給管122は、開閉バルブ123を含めてガス供給系を構成し、上記両タンクの口金に付属の図示しないガス供給弁(主弁)と開閉バルブ123の制御装置200による駆動制御下で、第1ガスタンク111と第2ガスタンク112の両ガスタンクから、水素ガスを燃料電池100に供給する。なお、第1ガスタンク111と第2ガスタンク112へのガス充填は、図示しないガスステーションにてガス供給管がガス供給ポート116に接続されることでなされる。
第1ガスセンサー140と第2ガスセンサー150の両ガスセンサーは、例えば、接触燃焼式、定電位電解式、気体熱電動式、赤外線吸収式等の水素ガス濃度を定量的に検出可能な水素センサーとされている。第1ガスセンサー140は、アンダーボディー11により車室20と車両前方側にて区画された車室前方領域30に配設されて、フード26とフロントガラスの繋ぎ箇所であるカウル27の近傍に位置する。そして、この第1ガスセンサー140は、車室前方領域30における車室寄り側で当該領域の上方にて、車室前方領域30の水素ガス濃度s1を検出し、その検出信号を後述の制御装置200に出力する。この場合、車室前方領域30は、図示するように、車両前方のフード26の下方領域でもある。第2ガスセンサー150は、燃料電池100から第2ガスタンク112に掛けてアンダーボディー11にて車室20と区画された車室床下領域40に配設され、この車室床下領域40の水素ガス濃度s2を検出し、その検出信号を制御装置200に出力する。本実施形態では、第2ガスセンサー150を、車室床下領域40のうちの開閉バルブ123の上方に設けた。このように第2ガスセンサー150を開閉バルブ123の上方に配置することで、水素第1供給管121と水素第2供給管122で構成されるガス供給系におけるガス漏洩箇所がガス管路経路やタンク口金バルブ或いは開閉バルブ123のいずれであっても、そのガス漏洩を検出できる。
報知ランプ160は、車室20のインストルメントパネル(以下、インパネ50と称する)に配設され、後述の制御装置200の制御下で点灯する。報知ランプ160は、継続点灯は元より点滅点灯や異なる色での点灯が可能に構成され、制御装置200にて規定された点灯状態で点灯する。
空調設定スイッチ群170は、インパネ50に配設され、吸込空気切替スイッチ172と、風量調整スイッチ174の他、エアコンのオン・オフを設定する図示しないエアコンスイッチ、空気の吹出口を選択する吹出選択スイッチ等を備え、操作者に操作されたこれら各種スイッチのスイッチ信号を後述の制御装置200に出力する。吸込空気切替スイッチ172は、後述のエアコンユニット180に導き入れる吸込空気を、車室20の内部の内気(以下、単に内気と称する)と、車室外空気、詳しくは車室前方領域30における空気を含む外気(以下、単に外気と称する)のいずれかに設定する。この吸込空気切替スイッチ172は、操作者が自らの空調意図に応じて操作したスイッチ操作状況により、内気モード或いは外気モードのモード選択信号を制御装置200に出力する。風量調整スイッチ174は、後述のエアコンユニット180が備えるブロアー184による吹出風量を設定する。この風量調整スイッチ174は、操作者が自らの空調意図に応じて操作したスイッチ操作状況により吹出風量を設定し、その設定した吹出風量に合致した風量信号を制御装置200に出力する。
エアコンユニット180は、車室20の前方側に配置され、内気と外気のいずれかの空気を空調し、空調済み空気を車室20に吹き出すよう構成され、内外気切替機構182と、ブロアー184と、吹出口変更機構186と、空調機器群190の一部機器とを有する。内外気切替機構182は、操作者の操作を経て吸込空気切替スイッチ172の出力したモード選択信号に応じて制御装置200にて駆動制御され、エアコンユニット180に収納された空調機器群190の空調機器への吸込空気を内気或いは外気に切り替える。ブロアー184は、操作者の操作を経て風量調整スイッチ174の出力した風量信号に応じて制御装置200にて駆動制御され、空調機器群190にて空調済み空気を、風量調整スイッチ174で設定された風量で車室20に送風する。吹出口変更機構186は、制御装置200にて駆動制御され、図示しない吹出選択スイッチで設定された吹出口に、空調済み空気を導く。
空調機器群190は、エアコンユニット180の外部に配設されたコンデンサー191と、ファン192と、コンプレッサー193と、ユニット内のエバポレーター194と、ヒーターコア195とを備える。コンデンサー191とコンプレッサー193とエバポレーター194は、図示しない冷媒管路にて冷媒循環系を構成し、ブロアー184が吹き出した空気を冷風化する。ヒーターコア195は、図示しない熱源からの熱にて温風化するので、空調機器群190は、冷風と温風の風量比を調整することで、種々の温度に調整済みの空調空気を吹出口変更機構186に送り出す。空調機器群190を構成する上記の各空調機器は、制御装置200にて駆動制御され、図示しない温度設定スイッチで設定された温度に吸込空気を空調する。
制御装置200は、マイクロコンピュータを中心とした論理回路として構成され、詳しくは、予め設定された制御プログラムに従って所定の演算などを実行する図示しないCPUや、CPUで各種演算処理を実行するのに必要な制御プログラムや制御データ等が予め格納された図示しないROMと、同じくCPUで各種演算処理をするのに必要な各種データが一時的に読み書きされる図示しないRAMと、各種信号を入出力する図示しない入出力ポート等を備える。この制御装置200は、車室前方領域30に組み込み固定・保持され、既述した第1ガスセンサー140や第2ガスセンサー150、空調設定スイッチ群170の吸込空気切替スイッチ172や風量調整スイッチ174の他、図示しない車速センサー、アクセルセンサー等のセンサー検出値を入力し、これらセンサー検出値に基づいた燃料電池100の発電制御、詳しくは燃料電池100への水素ガス供給制御、発電電力の放出制御、エアコンユニット180による空調制御、車室内流入制限制御等、車両10の全体を統括制御する。なお、燃料電池100の運転や車両走行といった車両10の根幹となる各種制御については、制御装置200と別の制御装置にて実行し、制御装置200を、エアコンユニット180等を用いた車室内流入制限制御等の空調関連制御を行うものとしてもよい。
次に、本実施形態の車両10にて行われる車室内流入制限制御について説明する。図2は車室内流入制限制御での処理内容を表すフローチャートである。この車室内流入制限制御は、図示しないイグニッションキーがオン操作されてから所定時間毎に繰り返し実行され、制御装置200は、まず、第1ガスセンサー140から車室前方領域30の水素ガス濃度s1を入力し(ステップS100)、その入力した水素ガス濃度s1が第1基準濃度s01以上であるか否かを判定する(ステップS110)。この第1基準濃度s01は、水素の引火濃度の下限値(4.0%)を考慮して予め規定されており、本実施形態では、3.0〜4.0%の範囲内のガス濃度とした。
仮に第1ガスタンク111や第2ガスタンク112の周辺で水素ガスの漏洩が起き、その漏洩水素ガスが車室床下領域40の側から車室前方領域30の側へ拡散していれば、第1ガスセンサー140の水素ガス濃度s1は、上昇する。そして、水素ガス濃度s1は、車室前方領域30への漏洩水素ガスの拡散が進むほど大きくなる。こうしたことから、ステップS110にて否定判定される状況は、車室前方領域30に仮に漏洩水素ガスが拡散していても第1基準濃度s01(3.0〜4.0%)を下回る低濃度の漏洩水素ガスしか車室前方領域30には存在しないことになる。
本実施形態の車両10では、制御装置200は、ステップS110の否定判定に続き、水素ガス濃度s1を第2基準濃度s02と対比し、水素ガス濃度s1が第2基準濃度s02を下回るか否かを判定する(ステップS115)。この第2基準濃度s02は、車室前方領域30まで漏洩拡散した水素ガスが仮に車室20に入り込んでも操作者に違和感を与えない水素ガス濃度を考慮して予め規定されており、本実施形態では、1.0%とした。つまり、漏洩水素ガスが第1基準濃度s01を下回る低濃度でしか車室前方領域30に拡散していない場合であっても(ステップS110:否定判定)、車室20への流入が望ましくないことがあるとして、制御装置200は、更にステップS115での濃度対比を行う。そして、ステップS115にて肯定判定すると、車室前方領域30に仮に漏洩水素ガスが拡散していても第2基準濃度s02(1.0%)を下回る極低濃度の漏洩水素ガスしか車室前方領域30には存在しない、或いは車室前方領域30には漏洩水素ガスは全く存在しないことになる。こうしたことから、制御装置200は、漏洩水素ガスの車室20内への流入制限は無用であるとして、それ以前になされていたガス漏洩報知とガス供給停止との解除(ステップS116)と、吸込空気制限の解除(ステップS119)とを順次実行して、一旦本ルーチンを終了する。これにより、ステップS115での肯定判定以降(s1<s02=1.0%)では、制御装置200は、操作者が自らの空調意図に沿って操作した吸込空気切替スイッチ172等の出力信号に適った空調制御を空調機器群190等にて実行する。この際の空調制御は、吸込空気切替スイッチ172や風量調整スイッチ174等の出力信号を入力して空調機器群190等の機器駆動を行う図示しない空調制御ルーチンにてなされる。また、制御装置200は、操車者のアクセル操作に応じたガス供給を図示しない走行制御ルーチンに従って実行する。
以下の説明に当たっては、車室前方領域30への漏洩水素ガスの拡散が徐々に進んで水素ガス濃度s1が大きくなる拡散拡大状況と、水素ガスの漏洩自体が収まって、或いは車室前方領域30に拡散済みの漏洩水素ガスがカウル27等から車外に放出されて車室前方領域30における水素ガス濃度s1が低減に転ずる拡散収束状況とを使い分けて説明する。拡散拡大状況では、第1ガスセンサー140の水素ガス濃度s1は、濃度ゼロから高まり、やがて第2基準濃度s02に達する。水素ガス濃度s1が第2基準濃度s02に達するまでの拡散拡大状況では、ステップS110では否定判定され、ステップS115にあっては肯定判定されるので、制御装置200は、ステップS116に移行して、それ以前になされていたガス漏洩報知と、ガス供給停止との解除(ステップS116)と、吸込空気制限の解除(ステップS119)とを順次実行して、一旦本ルーチンを終了する。これにより、ステップS115での肯定判定以降の空調制御では、既述したように吸込空気切替スイッチ172、風量調整スイッチ174等の出力信号に適うよう空調機器群190等が制御される。
また、第1ガスセンサー140の水素ガス濃度s1が第2基準濃度s02を超える拡散拡大状況では、ステップS110では否定判定され、ステップS115にあっても否定判定され、後述のステップS120以降の流入制限に関与する制御がなされる。つまり、水素ガス濃度s1が第2基準濃度s02(0.1%)となるガス濃度特定状態が発現すると、或いは水素ガス濃度s1が第2基準濃度s02を超えて第1基準濃度s01(3.0〜4.0%)に達するまでの間は、車室前方領域30には、低濃度ではあるものの、漏洩水素ガスが拡散していることになる。よって、制御装置200は、ステップS115での否定判定に続いては、低濃度であるとは言え、水素ガスの漏洩報知を行うべく、まず、ステップS120において、報知ランプ160の点灯制御を通して、水素ガスの漏洩危惧の旨を報知する。報知ランプ160の点灯制御は、水素ガス濃度s1が第2基準濃度s02以下となってステップS116にて報知解除されるまで継続され、報知ランプ160の点灯状態を水素ガス濃度s1に応じて変更してもよい。例えば、水素ガス濃度s1が大きくなるほど点滅周期が短くなるように、報知ランプ160を点灯制御してもよい。また、報知ランプ160による点灯報知に加え、或いはこれに代え、インパネ50に組み込み済みの図示しない音響機器や表示機器にて、水素ガスの漏洩が危惧される旨を音声や文字表示或いは記号表示にて報知してもよい。
制御装置200は、ステップS120での漏洩報知に続き、漏洩水素ガスの車室20内への流入制限を行うべく、エアコンユニット180への内気優先処理を実行する(ステップS130)。この内気優先処理では、内外気切替機構182の切替制御を得た吸込空気の切替(S1処理)と、ブロアー184の風量制御を経た吹出風量のゼロ推移(S2処理)の少なくとも一方の処理が実行され、本ルーチンを終了する。ステップS130におけるS1処理では、制御装置200は、操作者による吸込空気切替スイッチ172の操作状況に拘わらず、即ち、操作者の操作を経て吸込空気切替スイッチ172が出力する内気モード或いは外気モードのモード選択信号に拘わらず、内外気切替機構182を内気モードに切替制御することを優先する。ステップS130におけるS2処理では、制御装置200は、操作者による風量調整スイッチ174の操作状況に拘わらず、即ち、操作者の操作を経て風量調整スイッチ174が出力する風量信号に拘わらず、ブロアー184を風量ゼロとなるよう停止制御することを優先する。
第1ガスセンサー140の水素ガス濃度s1が更に高まり第1基準濃度s01(3.0〜4.0%)を超える拡散拡大状況、或いは第1ガスセンサー140の水素ガス濃度s1が第1基準濃度s01を超えたままであったり、第1基準濃度s01を超えていた水素ガス濃度s1が第1基準濃度s01に近づく拡散収束状況では、ステップS110では肯定判定される。このステップS110での肯定判定は、第1基準濃度s01(3.0〜4.0%)を超える高濃度で漏洩水素ガスが車室前方領域30に拡散済みであることから、制御装置200は、燃料電池100へのガス供給を停止して(ステップS140)、本ルーチンを終了する。つまり、制御装置200は、第1基準濃度s01(3.0〜4.0%)を超える高濃度での水素ガス漏洩が起きていることから、これ以上の漏洩を回避すべく、第1ガスタンク111と第2ガスタンク112の両タンクの口金に付属の供給弁を閉弁制御すると共に、開閉バルブ123についてもこれを閉弁制御する。図示しない空気供給系についても、空気供給を絶つ。これにより、現状を超える水素ガス漏洩を起こさないようにする。制御装置200は、ステップS140のガス供給停止後において、車両10が搭載する図示しないバッテリーでの車両走行を図るべく、バッテリーから図示しない駆動モーターに電力を供給する。この場合、ステップS110での肯定判定(s1≧s01=3.0〜4.0%)がなされる前において、既にステップS115では一旦、否定判定(s1>s02=1.0%)されている。よって、ステップS140でのガス供給停止は、ガス漏洩報知(ステップS120)と吸込空気の制限制御(ステップS130)とが既に実行されている状況下にてなされる。
第1ガスセンサー140の水素ガス濃度s1が第1基準濃度s01を下回る拡散収束状況では、ステップS110では否定判定される。そして、水素ガス濃度s1が第2基準濃度s02まで更に小さくなる拡散収束状況では、ステップS115での否定判定を経て、既述したステップS120以降の流入制限に関与する制御が継続される。その一方、水素ガス濃度s1が第2基準濃度s02以下まで更に小さくなる拡散収束状況では、ステップS115での肯定判定を経て、制御装置200は、ステップS116に移行する。つまり、車室前方領域30の水素ガス濃度s1が第2基準濃度s02以下である拡散拡大状況と、車室前方領域30に拡散済みの漏洩水素ガスが第2基準濃度s02以下の水素ガス濃度s1まで低減した拡散収束状況とにおいては、制御装置200により、操作者が自らの空調意図に沿って操作した吸込空気切替スイッチ172等の出力信号に適った空調制御がなされることになる(ステップS116)。
以上説明したように、本実施形態の車両10では、空調設定スイッチ群170に含まれる吸込空気切替スイッチ172や風量調整スイッチ174等が操作者に操作されると、制御装置200により、吸込空気切替スイッチ172の出力したモード選択信号や風量調整スイッチ174の出力した風量信号に応じて、エアコンユニット180の内外気切替機構182やブロアー184、空調機器群190の各空調機器を駆動制御する。これにより、車両10の制御装置200は、車室20内を操作者の各種スイッチの操作意図、即ち操作者の空調意図に沿った環境に空調する。こうした車室内の空調を行いつつ、本実施形態の車両10は、車室内への不用意な漏洩水素ガスの入り込みを図2の車室内流入制限制御により防止する。
燃料電池100や第1ガスタンク111、第2ガスタンク112等の搭載箇所である車室床下領域40にて仮に水素ガスの漏洩が起き、その漏洩水素ガスが車室前方領域30に拡散すると、この漏洩水素ガスは、空調対象となる車室前方領域30における空気(車室外空気)に混じり込む。本実施形態の車両10は、車室前方領域30における漏洩水素ガスの濃度を第1ガスセンサー140にて検出し(水素ガス濃度s1)、その水素ガス濃度s1が漏洩水素ガスの拡散に起因して第2基準濃度s02となると(ステップS115:否定判定)、内外気切替機構182の切替制御を得た吸込空気の切替(S1処理)と、ブロアー184の風量制御を経た吹出風量のゼロ推移(S2処理)の少なくとも一方の処理を実行して(ステップS130)、車室内空気での空調を優先する。よって、本実施形態の車両10によれば、漏洩水素ガスが拡散済みの車室前方領域30の空気たる車室外空気については、これを空調対象から除外するので、車室前方領域30に拡散した漏洩水素ガスを、車室20により確実に入り込まないようにできる。
本実施形態の車両10は、第1ガスセンサー140にて検出した車室前方領域30の水素ガス濃度s1が所定の第2基準濃度s02となると(ステップS115:否定判定)、内外気切替機構182の内気モードへの切替制御と、ブロアー184の停止制御(ステップS130)とを実行する。この内外気切替機構182の内気モードへの切替制御は、操作者の操作を経て吸込空気切替スイッチ172が出力する内気モード或いは外気モードのモード選択信号に拘わらず実行され、エアコンユニット180への吸込空気を車室20の内気とする。ブロアー184の停止制御は、操作者の操作を経て風量調整スイッチ174が出力する風量信号に拘わらず実行され、エアコンユニット180から車室20への空調済み空気の送り込み自体が停止される。よって、本実施形態の車両10によれば、車室前方領域30に漏洩水素ガスが第2基準濃度s02となるまで仮に留まったとしても、この車室前方領域30に留まった漏洩水素ガスの車室20への入り込みを、内外気切替機構182の内気モードへの切替制御と、ブロアー184の停止制御とにより、確実に抑制できる。しかも、この漏洩水素ガスの車室20への入り込み防止は、車両10にほぼ標準装備として備え付けの内外気切替機構182やブロアー184を駆動制御することでなされるので、その機器構成や制御は簡便となると共に、新たな機器構成を必要としないので、車両10の低コスト化を達成できる。
本実施形態の車両10は、車室前方領域30の水素ガス濃度s1が濃度ゼロから高まって第2基準濃度s02に達するまでの拡散拡大状況と、車室前方領域30に拡散済みの漏洩水素ガスが第2基準濃度s02以下の水素ガス濃度s1まで低減した拡散収束状況とにおいて、制御装置200により、操作者が自らの空調意図に沿って操作した吸込空気切替スイッチ172等の出力信号に適った空調制御を空調機器群190等にて実行する(ステップS116)。よって、上記の拡散拡大状況と拡散収束状況とにおいて、操作者に違和感を与え難くできる。
本実施形態の車両10は、内外気切替機構182を内気モードに切替制御するので、車室前方領域30の領域内空気を含む外気自体を、エアコンユニット180にそもそも吸い込ませない。また、ブロアー184を停止制御して、エアコンユニット180から車室20への空調済み空気の送り込み自体を停止する。この結果、本実施形態の車両10によれば、車室前方領域30に仮に漏洩水素ガスが拡散したとしても、その漏洩燃料ガスの車室への入り込み防止の実効性を高めることができる。
本実施形態の車両10は、車室前方領域30の水素ガス濃度s1が第2基準濃度s02(1.0%)以上であると(ステップS115:否定判定)、その濃度は水素の引火濃度の下限値(4.0%)よりは低いものの、車室前方領域30までの漏洩水素ガスの拡散が起きているので、報知ランプ160の点灯制御を通して、水素ガスの漏洩危惧の旨を報知する(ステップS120)。この結果、本実施形態の車両10によれば、水素ガスの漏洩危惧の旨の報知を通して、第1ガスタンク111や第2ガスタンク112、或いはこれらを繋ぐ水素第1供給管121、水素第2供給管122、開閉バルブ123等の保守点検を図ることを可能とする。
本実施形態の車両10は、車室前方領域30の水素ガス濃度s1が第1基準濃度s01(3.0〜4.0%)以上であると(ステップS110:肯定判定)、その濃度は水素の引火濃度の下限値(4.0%)に近いことから、燃料電池100へのガス供給の停止(ステップS140)を行う。これにより、本実施形態の車両10によれば、現状を超える水素ガス漏洩を起こさないようにできる他、バッテリーでの車両10の走行を可能とする。水素ガス濃度s1が第1基準濃度s01(3.0〜4.0%)以上となる以前において 水素ガスの漏洩危惧の旨を報知した際(ステップS120)、車両10は通常、走行中であることから、操作者が車両10を速やかに保守点検工場やガスステーションに持ち込めないことも有り得る。本実施形態の車両10は、水素ガスの漏洩進行をガス供給停止により回避した上で、バッテリーでの車両走行により、保守点検工場やガスステーションまで車両10を継続走行させることができる。
次に、他の実施形態で行われる車室内流入制限制御について説明する。図3は他の実施形態での車室内流入制限制御の処理内容を表すフローチャートである。この車室内流入制限制御は、前進走行している車両10の前進車速vを考慮する点に特徴がある。図示するように、この実施形態での車室内流入制限制御では、ステップS115での肯定判定(s1<s02=1.0%)に続くガス漏洩報知とガス供給停止との解除(ステップS116)の後に、図示しない車速センサーから現在の車速(前進車速v)を入力する(ステップS117)。ステップS117での前進車速vの入力に続き、制御装置200は、前進車速vと基準車速v0とを対比し、前進車速vが基準車速v0を下回るか否かを判定する(ステップS118)。
ステップS118における基準車速v0は、車両10が前進走行している状況で車両周辺に車両前方から車両後方に向けて発現する空気流を考慮して予め定められており、本実施形態では、5〜10km/hの範囲内の車速とした。つまり、基準車速v0(5〜10km/h)以上の車速で車両10が前進走行していれば、車両前方から車両後方に向けての空気流は必然的に発現すると共に、車室床下領域40の漏洩水素ガスは、上記の空気流の影響を受けて、車室床下領域40の側から車室前方領域30の側へは拡散し難くなると想定される。
また、基準車速v0(5〜10km/h)以上の車速で車両10が前進走行していることで発現する空気流は、車室前方領域30においても流れ、空気流に乗った空気は、車室前方領域30を通過した後に、車室床下領域40に流れ込むほか、フード26とフロントガラスの繋ぎ箇所であるカウル27を経てフロントガラスに沿って車外に流れ出す。こうした空気流は、前進車速が高まるほど、その流速が高まるので、前進車速vが高速であれば、車室前方領域30に漏洩水素ガスが拡散しても、その漏洩水素ガスは、この車室前方領域30に留まり難くなる。よって、前進車速vと対比する基準車速v0を車室前方領域30に漏洩水素ガスの留まりが起き難い速度に規定することで、ステップS118で否定判定(v≧v0)した状況では、前進車速vが大きい故に車室前方領域30には漏洩水素ガスはごく少量に過ぎなくなる。よって、制御装置200は、ステップS118にて否定判定すると、漏洩水素ガスの車室20内への流入制限は無用であるとして、吸込空気制限の解除(ステップS119)に移行して、一旦本ルーチンを終了する。
その一方、ステップS118にて肯定判定(v<v0)すると、制御装置200は、車両10は基準車速v0(5〜10km/h)を下回る低速で前進走行していることから、既述した空気流は弱いために、漏洩水素ガスは車室前方領域30の側に拡散し易く、この車室前方領域30に留まり易くなる。よって、制御装置200は、漏洩水素ガスの車室20内への流入制限を行うべく内気優先処理のステップS130に移行して、内外気切替機構182の切替制御を得た吸込空気の切替(S1処理)と、ブロアー184の風量制御を経た吹出風量のゼロ推移(S2処理)の少なくとも一方の処理を実行する。
以上説明したように、この実施形態の図3の車室内流入制限制御によれば、ステップS115で肯定判定するほど水素ガス濃度s1が低濃度(s1<s02=1.0%)であっても、車両10が基準車速v0(5〜10km/h)を下回る低速で前進走行している状況下(ステップS118:肯定判定)であれば、内外気切替機構182の内気モードへの切替制御(ステップS130:S1処理)と、ブロアー184の停止制御(ステップS130:S1処理)のいずれかを実行する。この内外気切替機構182の内気モードへの切替制御は、操作者の操作を経て吸込空気切替スイッチ172が出力する内気モード或いは外気モードのモード選択信号に拘わらず実行され、エアコンユニット180への吸込空気を車室20の内気とする。ブロアー184の停止制御は、操作者の操作を経て風量調整スイッチ174が出力する風量信号に拘わらず実行され、エアコンユニット180から車室20への空調済み空気の送り込み自体が停止される。よって、この実施形態の車両10によれば、車両10が基準車速v0(5〜10km/h)を下回る低速で前進走行している故に、車室前方領域30に漏洩水素ガスが第2基準濃度s02となるまで仮に留まったとしても、この車室前方領域30に留まった漏洩水素ガスの車室20への入り込みを、内外気切替機構182の内気モードへの切替制御と、ブロアー184の停止制御のいずれかにより、確実に抑制できる。その一方、車両10が基準車速v0(5〜10km/h)以上の速度で前進走行していれば、操作者が自らの空調意図に沿って操作した吸込空気切替スイッチ172等の出力信号に適った空調制御を空調機器群190等にて実行する。この他、この実施形態であっても、コスト低下等、既述した効果を奏することができる。
次に、また別の実施形態で行われる車室内流入制限制御について説明する。図4はまた別の実施形態での車室内流入制限制御の処理内容を表すフローチャートである。この車室内流入制限制御は、前進走行している車両10の前進車速vと車室前方領域30にて第1ガスセンサー140が検出した水素ガス濃度s1とを対比した車速・水素濃度対応マップを用いる点に特徴がある。図示するように、この実施形態での車室内流入制限制御では、ステップS110での否定判定(s1<s01=3.0〜4.0%)に続き、ガス漏洩報知とガス供給停止との解除(ステップS116)と、吸込空気制限の解除(ステップS119)とを順次実行して、一旦本ルーチンを終了する。これにより、ステップS110での否定判定以降(s1<s01=3.0〜4.0%)では、制御装置200は、操作者が自らの空調意図に沿って操作した吸込空気切替スイッチ172等の出力信号に適った空調制御を空調機器群190等にて実行する。つまり、この実施形態の車室内流入制限制御では、第2基準濃度s02(1.0%)との対比を経ることなく、ステップS116以降の処理を行い、吸込空気切替スイッチ172や風量調整スイッチ174等の操作状況に応じた空調機器群190等の機器駆動と、操車者のアクセル操作に応じたガス供給を伴う走行制御を実行する。
その一方、ステップS110で肯定判定すると(s1≧s01=3.0〜4.0%)、既述した報知ランプ160の点灯制御を通したガス漏洩報知(ステップS120)と、燃料電池100へのガス供給停止(ステップS140)とに続いて、制御装置200は、車速センサーから現在の車速(前進車速v)を入力し(ステップS142)、その入力した前進車速vと、ステップS100で入力済みの水素ガス濃度s1とを、車速・水素濃度対応マップに対比する(ステップS144)。図5は制御装置200の記憶領域に予め記憶済みの車速・水素濃度対応マップを示すグラフである。この車速・水素濃度対応マップは、横軸を第1ガスセンサー140の検出した水素ガス濃度s1とし、縦軸を車速センサーの検出した前進車速vとして、対応させたものであり、水素ガス濃度s1が1.0〜4.0%の範囲であって5km/h以下の前進車速vの領域は、車室20への漏洩水素ガスの流入制限が必要な流入制限領域であることを示す。また、この車速・水素濃度対応マップは、水素ガス濃度s1が4.0%以上となると、どのような前進車速v(車速=0の車両停止を含む)であっても、流入制限領域であることを示す。この他、上記した流入制限領域とならない車速・ガス濃度対応領域については、水素ガス濃度s1が低濃度である故、或いは高速で前進走行中である故に、既述したように車室20への漏洩水素ガスの流入制限を考慮する必要がなく、吸込空気切替スイッチ172等の操作に順応した空調制御を行えば足りる操作順応領域であることを示す。
制御装置200は、ステップS146での車速・水素濃度対応マップとの対比により、前進車速vと水素ガス濃度s1とが図5の流入制限領域に属すると肯定判定すると、ステップS130と同様の内気優先処理として、内外気切替機構182の切替制御を得た吸込空気の切替(S1処理)と、ブロアー184の風量制御を経た吹出風量のゼロ推移(S2処理)の少なくとも一方の処理を実行し(ステップS150)、一旦、本ルーチンを終了する。その一方、前進車速vと水素ガス濃度s1とが操作順応領域に属すると否定判定すると、漏洩水素ガスの車室20内への流入制限は無用であるとして、ステップS116に移行して、既述したように吸込空気切替スイッチ172、風量調整スイッチ174等の出力信号に適った空調制御と(ステップS116)、操車者のアクセル操作に応じたガス供給を伴う走行制御を実行する(ステップS119)。
以上説明した図4の実施形態の実施形態の車室内流入制限制御によっても、車室前方領域30に留まった漏洩水素ガスの車室20への入り込みの抑制等の既述した効果を奏することができる。
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、或いは、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。
上記した実施形態の車両10は、ステップS130の内気優先処理において、内外気切替機構182の切替制御(S1制御)とブロアー184の風量制御(S2)のいずれか一方の制御を行うが、両制御を同時並行的に行うようにしてもよい。
上記した実施形態の車両10では、車室20への漏洩水素ガスの入り込みを抑制するに当たり、ステップS130の内気優先処理において、ブロアー184の風量制御を経た吹出風量のゼロ推移(S2処理)を図ったが、これに限らない。例えば、操作者が風量調整スイッチ174を操作して大風量側の風量に設定していても、その設定風量を半減したり、風量を最小風量に制限してもよい。
上記した実施形態の車両10は、報知ランプ160の点灯制御を通して、水素ガスの漏洩危惧の旨を報知する際に(ステップS120)、操作者の空調意図に反して空調を制限している旨の報知を合わせてしてもよい。こうすれば、空調を意図して吸込空気切替スイッチ172や風量調整スイッチ174等を操作する操作者の違和感を軽減できる。
上記した実施形態の車両10において、次のようにセンサー故障の判定を行うようにしてもよい。車両10が基準車速v0(5〜10km/h)以上の車速で前進走行していれば、既述したように、車両前方から車両後方に向けての空気流の影響を受けて、車室床下領域40の側から車室前方領域30の側へは拡散し難くなると共に、カウル27からの車外への排出により、車室前方領域30には漏洩水素ガスは留まりがたい。よって、車両10が基準車速v0(5〜10km/h)以上の車速で前進走行している状況下では、車室前方領域30での漏洩水素ガス濃度は、既述した第1基準濃度s01(3.0〜4.0%)より小さいことが想定される。よって、車両10が基準車速v0(5〜10km/h)以上の車速で前進走行している状況下で第1ガスセンサー140が検出した車室前方領域30の水素ガス濃度s1が第1基準濃度s01(3.0〜4.0%)を超えていれば、第1ガスセンサー140の故障と判定することが可能となる。
10…車両
11…アンダーボディー
20…車室
26…フード
27…カウル
30…車室前方領域
40…車室床下領域
50…インパネ
100…燃料電池
111…第1ガスタンク
112…第2ガスタンク
116…ガス供給ポート
121…水素第1供給管
122…水素第2供給管
123…開閉バルブ
140…第1ガスセンサー
150…第2ガスセンサー
160…報知ランプ
170…空調設定スイッチ群
172…吸込空気切替スイッチ
174…風量調整スイッチ
180…エアコンユニット
182…内外気切替機構
184…ブロアー
186…吹出口変更機構
190…空調機器群
191…コンデンサー
192…ファン
193…コンプレッサー
194…エバポレーター
195…ヒーターコア
200…制御装置
v…前進車速
s01…基準濃度
v0…基準車速
s1…水素ガス濃度
s2…水素ガス濃度
FW…前輪
RW…後輪

Claims (4)

  1. 燃料ガスの供給と酸化ガスの供給とを受けて発電する燃料電池と、該燃料電池に供給する前記燃料ガスを貯留する燃料ガスタンクと、車両走行用の電力を蓄電するバッテリーとを搭載した燃料電池搭載車両であって、
    車室内空気を空調して車室内に送風する空調制御と、車室外空気を空調して前記車室内に送風する空調制御のいずれかを行う空調制御部と、
    車両前方のフードの下方領域であって車室の前方を占める車室前方領域に設置され、前記燃料電池と前記燃料ガスタンクの搭載領域から漏洩した燃料ガスの燃料ガス濃度を前記車室前方領域において検出するガスセンサーとを備え、
    前記空調制御部は、前記ガスセンサーの検出ガス濃度を所定の第1閾値濃度と第2閾値濃度と対比し、前記ガスセンサーの検出ガス濃度が前記第2閾値濃度を超えるガス濃度特定状態が発現すると、前記車室内空気の空調を経た前記空調制御を前記車室外空気の空調を経た前記空調制御に優先する優先制御を実行し、前記ガスセンサーの検出ガス濃度が前記第2閾値濃度より高濃度の前記第1閾値濃度以上となると、前記燃料電池への前記燃料ガスの供給を停止して前記バッテリーの蓄電電力で車両走行を行う
    燃料電池搭載車両。
  2. 前記空調制御部は、所定の閾値速度以下の速度で車両が前進走行している状況下で前記ガス濃度特定状態が発現すると、前記優先制御を実行する請求項1に記載の燃料電池搭載車両。
  3. 請求項1または請求項2に記載の燃料電池搭載車両であって、
    車室内に配設されて操作者に操作され、該操作に応じた空調信号を出力する空調操作機器と、
    空気を空調する空調機器への吸込空気を車室内空気と車室外空気のいずれかに切り替える内外切替機器と、
    前記空調機器で空調済み空気を車室内に送風する送風機器とを備え、
    前記空調制御部は、前記空調操作機器の前記空調信号に応じて駆動制御するに当たり、前記ガス濃度特定状態が発現すると、前記内外切替機器と前記送風機器の少なくともいずれかを、前記車室外空気の車室への入り込みが抑制されるように前記空調信号に拘わらず駆動制御することで、前記優先制御を実行する
    燃料電池搭載車両。
  4. 前記空調制御部は、前記内外切替機器と前記送風機器の少なくともいずれかを前記空調信号に拘わらず駆動制御するに当たり、前記内外切替機器を前記空調機器への吸込空気を車室内空気に切替制御し、前記送風機器を風量ゼロを含む風量低減側に駆動制御する請求項3に記載の燃料電池搭載車両。
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