燃料電池車両用冷却装置
【課題】燃料電池車両の衝突時の冷却液による絶縁抵抗低下を防止する技術を提供する。
【解決手段】冷却液循環路１２は、車両に搭載されたＦＣスタック１０を冷却する冷却液の循環路である。遮断手段２０ａ，２０ｂは、冷却液循環路１２を電気的に遮断可能である。ＥＣＵ４０は、車両に設けられた各種のセンサから取得した検出値に基づいて、車両が衝突することを予測した場合に、遮断手段２０ａ，２０ｂにより冷却液循環路１２を電気的に遮断する制御を行う。
【解決手段】冷却液循環路１２は、車両に搭載されたＦＣスタック１０を冷却する冷却液の循環路である。遮断手段２０ａ，２０ｂは、冷却液循環路１２を電気的に遮断可能である。ＥＣＵ４０は、車両に設けられた各種のセンサから取得した検出値に基づいて、車両が衝突することを予測した場合に、遮断手段２０ａ，２０ｂにより冷却液循環路１２を電気的に遮断する制御を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池車両用冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池（Fuel Cell, FC）の冷却装置は、燃料電池を冷却する冷却液を循環させ、冷却液の循環路上に設けられたラジエータにより燃料電池からの熱を外部に放出する。燃料電池の冷却装置における冷却液は、燃料電池の発電に伴い帯電することがある。燃料電池の安全な動作のため、燃料電池の冷却装置において、帯電した冷却液の絶縁性を向上させる技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、燃料電池の冷却装置において、冷却液の通路となる冷却チューブを絶縁材料であるセラミック材料で形成することで冷却装置の絶縁性を向上させる技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、燃料電池の冷却水が通る配管、燃料電池に供給される水素を循環させる配管、及び、空気を燃料電池へ供給あるいは燃料電池から排出する配管の少なくとも１つである流体循環手段をハウジングに収容した燃料電池システムが開示されている。特許文献２に記載の技術では、電気的絶縁性を有する樹脂材料で上述のハウジングを構成することで流体循環手段の絶縁性を確保する。
【０００５】
また例えば、特許文献３には、燃料電池の冷却システムにおいて、熱媒体が通過する熱媒体経路の任意の箇所に絶縁バルブを設け、この絶縁バルブにより熱媒体経路を閉塞することで熱媒体経路を電気的に遮断可能に構成する技術が開示されている。特許文献３には、さらに、燃料電池の冷却システムを搭載した車両において、車両の衝突を検出する衝突検出センサにより衝突が検出された場合に絶縁バルブにより熱媒体経路を閉塞する技術が開示されている。
【０００６】
特許文献４には、ガス発生剤を着火することにより発生された膨張ガスによって膨張するガスバックの体積膨張を利用して流路を遮断する緊急遮断弁が開示されている。特許文献２に記載の技術では、車両に搭載される燃料電池の冷却装置において上述の緊急遮断弁を冷却水経路に設け、車両の衝突を検出する衝突検出センサが車両の衝突を検出したときに、緊急遮断弁を動作させて冷却水経路を遮断し、緊急遮断弁の前後間を電気的に絶縁する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３９４８６号公報
【特許文献２】特開２００６−３１８８１９号公報
【特許文献３】特開２００３−１６８４６２号公報
【特許文献４】特開２００４−３６８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
燃料電池及びその冷却装置を搭載した車両が衝突した場合、例えば、冷却液の循環路となる配管が車体に接触したり、配管が破損して冷却液が漏れ出したりして、冷却液による絶縁抵抗低下が生じ得る。よって、車両に搭載される燃料電池の冷却装置においては、車両の衝突時に、冷却装置の絶縁を確実に確保することが求められる。
【０００９】
本発明は、衝突検出センサにより車両の衝突が検出された後に冷却液の循環路を電気的に遮断する技術と比較して、より確実に車両の衝突時の絶縁抵抗低下を防止する技術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】
【００１０】
本発明の一態様は、車両に搭載された燃料電池を冷却する冷却液の循環路を電気的に遮断可能な遮断手段と、前記車両に設けられたセンサから取得した検出値に基づいて、前記車両が衝突すると予測した場合に、前記遮断手段により前記循環路を電気的に遮断する制御を行う制御手段と、を備えることを特徴とする燃料電池車両用冷却装置である。
【００１１】
ここで、前記制御手段は、前記遮断手段により前記循環路を電気的に遮断する制御を行うときに、前記循環路に前記冷却液を循環させるポンプを停止する制御をさらに行ってもよい。
【００１２】
また、前記循環路の少なくとも一部及び前記燃料電池は、絶縁性を有する材料からなるケースに収容され、前記遮断手段は、前記循環路において前記ケースに収容された部分に設けられるものであってよい。
【００１３】
前記制御手段は、前記車両が衝突すると予測した場合に、さらに、前記車両に設けられたセンサから取得した検出値を用いて前記車両の衝突速度を推定し、推定した衝突速度が予め設定された閾値を超えたときに、前記遮断手段により前記循環路を電気的に遮断する制御を行ってもよい。
【００１４】
また、本発明の一態様において、前記遮断手段は、移動可能な絶縁材を保持する絶縁材容器と、前記絶縁材容器から前記循環路へ前記絶縁材を導く経路と、当該経路に設けられた弁と、を備え、前記制御手段は、前記遮断手段により前記循環路を電気的に遮断する制御において、前記循環路の電気的遮断を指示する制御信号を前記遮断手段に対して出力し、前記制御信号を取得した前記遮断手段は、前記弁を開いて前記絶縁材容器から前記循環路へ前記絶縁材を挿入することで、前記循環路を電気的に遮断するものであってよい。
【００１５】
また、本発明の他の一態様では、前記循環路の少なくとも一部は変形可能な部材により構成され、前記遮断手段は、前記循環路における前記変形可能な部材に力を加えて当該部材を変形させる変形手段を有し、前記制御手段は、前記遮断手段により前記循環路を電気的に遮断する制御において、前記循環路の電気的遮断を指示する制御信号を前記遮断手段に対して出力し、前記制御信号を取得した前記遮断手段は、前記変形手段により前記変形可能な部材を変形させて前記循環路の断面積を低減することで前記循環路の電気抵抗を増大させる。
【００１６】
本発明のさらに他の一態様では、前記遮断手段は、絶縁材からなる弁体であって、前記循環路を流れる前記冷却液の流量が所定量よりも少ないときに前記循環路を閉塞し、前記冷却液の流量が多い程より開度が大きくなるように前記循環路の内部に設けられた弁体を備え、前記制御手段は、前記遮断手段により前記循環路を電気的に遮断する制御において、前記循環路に前記冷却液を循環させるポンプを停止する制御を行う。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、燃料電池を搭載した車両の衝突時において冷却液による絶縁抵抗低下を防止する技術を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】燃料電池システムの概略構成の例を示すブロック図である。
【図２】燃料電池システムを電気回路として表した例を示す図である。
【図３】ＥＣＵが行う処理の手順の例を示すフローチャートである。
【図４】ＥＣＵが行う処理の手順の他の例を示すフローチャートである。
【図５】燃料電池システムの概略構成の他の例を示すブロック図である。
【図６】冷却液の循環路に設けられる遮断手段の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明の１つの実施形態の燃料電池車両用冷却装置を含む燃料電池システムの概略構成の例を示す図である。図１に例示する燃料電池システム１は、車両に搭載される。図１を参照し、燃料電池システム１は、ＦＣスタック１０、冷却液循環路１２、冷却液ポンプ１４、ラジエータ１６、遮断手段２０、ＦＣスタックケース３０、及びＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０を備える。
【００２０】
なお、図１には、燃料電池システム１が備える構成要素のうち冷却装置に関連する要素を示し、他の構成要素については図示を省略している。例えば、図１には示していないが、燃料電池システム１は、ＦＣスタック１０へ空気を供給する空気供給装置及びＦＣスタック１０へ水素を供給する水素供給装置、ＦＣスタック１０から電力の供給を受けるインバータ及び二次電池等をさらに備える。
【００２１】
ＦＣスタック１０は、水素と酸素との電気化学反応を利用して電力を発生する燃料電池である。ＦＣスタック１０は、図示しない空気供給装置及び水素供給装置のそれぞれから空気及び水素の供給を受けて電力を発生し、発生した電力をインバータ及び二次電池等の装置に供給する。
【００２２】
ＦＣスタック１０の作動中の温度を所定の温度範囲に保つため、ＦＣスタック１０は、冷却液循環路１２、冷却液ポンプ１４、及びラジエータ１６を含む冷却装置により冷却される。
【００２３】
冷却液循環路１２は、ＦＣスタック１０を冷却する冷却液が循環する経路である。冷却液循環路１２には、冷却液ポンプ１４及びラジエータ１６が設けられる。冷却液ポンプ１４は、冷却液を冷却液循環路１２に循環させるためのポンプであり、後述のＥＣＵ４０からの制御信号に従って作動あるいは停止する。ラジエータ１６は、冷却液循環路１２を通る冷却液の熱を放出させて冷却液を冷却する熱交換装置である。
【００２４】
図１の例において、冷却液は、冷却液循環路１２中に示す実線矢印の方向に循環する。ＦＣスタック１０から熱を奪って温められた冷却液は、冷却液ポンプ１４によりラジエータ１６に送られ、ラジエータ１６で熱を放出して冷却された後、再びＦＣスタック１０に送られてＦＣスタック１０の熱を奪う。導電性の冷却液（例えば、エチレングリコールなどの不凍液）は、ＦＣスタック１０の作動中にＦＣスタック１０を通ると帯電する。このとき、冷却液循環路１２は、帯電した冷却液により電気回路を形成する。
【００２５】
遮断手段２０ａ，２０ｂは、冷却液循環路１２を電気的に遮断可能な機構である。図１の例では、遮断手段２０ａは、冷却液循環路１２においてＦＣスタック１０への冷却液の流入口付近に設けられ、遮断手段２０ｂは、冷却液循環路１２においてＦＣスタック１０からの冷却液の流出口付近に設けられる。遮断手段２０ａ，２０ｂは、それぞれ、絶縁材容器２２ａ，２２ｂ及びバルブ２４ａ，２４ｂを備える。絶縁材容器２２ａ，２２ｂは、発泡樹脂材などの絶縁材を保持する容器である。絶縁材容器２２ａ，２２ｂには、絶縁材容器２２ａ，２２ｂ内から冷却液循環路１２内へ移動可能な絶縁材が保持される。バルブ２４ａ，２４ｂは、絶縁材容器２２ａ，２２ｂと冷却液循環路１２とを接続する経路上に設けられる。バルブ２４ａ，２４ｂは、後述のＥＣＵ４０からの制御信号に従って開閉可能に構成される。バルブ２４ａ，２４ｂは、ＦＣスタック１０及び冷却装置の通常の動作中は閉じられる。バルブ２４ａ，２４ｂが開かれると、絶縁材容器２２ａ，２２ｂに保持された絶縁材が上述の経路を通って冷却液循環路１２に流入し、冷却液循環路１２において遮断手段２０ａ，２０ｂが設けられた部分の前後を電気的に遮断する。
【００２６】
ＦＣスタックケース３０は、ＦＣスタック１０及びＦＣスタック１０に接続された電気機器などを収容する容器である。ＦＣスタックケース３０は、絶縁性を有する材料により形成される。図１の例では、ＦＣスタックケース３０内には、ＦＣスタック１０とともに、冷却液循環路１２の一部及びそれに設けられた遮断手段２０ａ，２０ｂが収容される。遮断手段２０ａ，２０ｂをＦＣスタックケース３０内に収容しておくと、遮断手段２０ａ，２０ｂにより冷却液循環路１２が電気的に遮断されたときに、ＦＣスタックケース３０の外部にある冷却液循環路１２の部分とＦＣスタック１０との間の絶縁が確保される。
【００２７】
ＥＣＵ４０は、燃料電池システム１及びこれを搭載した車両を制御する制御装置である。ＥＣＵ４０の機能の一部が冷却装置の制御手段として機能する。ＥＣＵ４０は、マイクロコンピュータなどにより実現される。ＥＣＵ４０は、燃料電池システム１を搭載した車両に設けられる各種のセンサからの検出値を用いて、燃料電池システム１が備える構成要素及び燃料電池システム１を搭載した車両が備える各種の装置を制御する。図１には、ＥＣＵ４０に検出値を提供する各種のセンサの例として、測距センサ５０及び車速センサ５２を示す。測距センサ５０は、車両のボデーの外側に設けられ、当該車両と検出対象物（例えば、他の車両又は建物の壁など）との間の距離を検出するセンサである。測距センサ５０は、例えば、ミリ波レーダなどにより実現される。車速センサ５２は、車両の速度を検出するセンサである。なお、図１に示すセンサはＥＣＵ４０が用いるセンサの一例に過ぎない。ＥＣＵ４０は、燃料電池システム及び車両の制御において、図１に図示しない他のセンサから取得した検出値を用いることもある。
【００２８】
ＥＣＵ４０は、例えば、測距センサ５０から取得した他の車両との間の距離及び車速センサ５２から取得した車速に基づいて、車両が衝突するか否かを予測する。そして、車両が衝突することを予測した場合に、遮断手段２０ａ，２０ｂにより冷却液循環路１２を電気的に遮断する制御を行う。冷却液循環路１２を電気的に遮断する制御において、ＥＣＵ４０は、例えば、冷却液循環路１２の電気的遮断を指示する制御信号を遮断手段２０ａ，２０ｂに対して出力する。この制御信号を受けた遮断手段２０ａ，２０ｂにおいて、バルブ２４ａ，２４ｂが開かれ、絶縁材容器２２ａ，２２ｂ内の絶縁材が冷却液循環路１２内へ流入することで冷却液循環路１２が電気的に遮断される。また例えば、ＥＣＵ４０は、車両の衝突を予測した場合に、冷却液ポンプ１４に対して停止することを指示する制御信号を出力し、冷却液ポンプ１４を停止させて冷却液の循環を止める制御をさらに行うこともある。
【００２９】
図２は、図１に例示するＦＣスタック１０及び冷却液循環路１２により形成される電気回路の例を示す図である。図２において、図１に例示する各要素に対応する要素には、図１と同様の符号を付す。例えば、図２の例の回路において、破線で囲んだ電源部分１０は図１のＦＣスタック１０に対応し、要素２０は図１の遮断手段２０ａ，２０ｂに対応する。なお、図２に示す高圧負荷は、ＦＣスタック１０から電力供給を受ける装置（例えば、図１に示さないインバータ等）に対応する。
【００３０】
図２を参照し、ＦＣスタック１０は、遮断手段２０、冷却液抵抗Ｒ、及び冷却系部品抵抗Ｙを介して車両ボデーに接続されている（つまり、接地されている）。冷却液抵抗Ｒは、冷却液の導電率、冷却液循環路１２を形成する配管の内径、及び当該配管の長さに基づいて定まる電気抵抗である。また、冷却系部品抵抗Ｙは、冷却液ポンプ１４及びラジエータ１６など、冷却装置が備える部品の電気抵抗である。
【００３１】
燃料電池システムの通常運転時には、遮断手段２０は作動せず、冷却液循環路１２は電気的に遮断されないため、図２の例の回路において、遮断手段２０の部分は短絡しているとみなすことができる。一方、ＥＣＵ４０が車両の衝突を予測した場合に遮断手段２０を作動させて冷却液循環路１２を電気的に遮断すると、図２の例の回路において、遮断手段２０の部分は開放状態とみなすことができる。言い換えると、図２の例の回路における遮断手段２０と冷却液抵抗Ｒとの間の部分に電気抵抗が生じる。遮断手段２０の部分が開放状態であれば、例えば車両の衝突により冷却液循環路１２を形成する配管が車両ボデーに接触したり、配管が損傷して冷却液が漏れて車両ボデーに接触したりすることで冷却液抵抗Ｒ≒０Ωとなったとしても、電気的に遮断することが可能である。
【００３２】
以下、ＥＣＵ４０が冷却装置を制御する処理の手順の例を説明する。
【００３３】
図３は、ＥＣＵ４０が行う処理の手順の一例を示すフローチャートである。ＥＣＵ４０は、例えば、図示しないスタートスイッチがユーザによりＯＮにされたことを示すスタート信号を取得した場合に、図３の例の手順の処理を開始する。
【００３４】
図３を参照し、まずステップＳ１０で、ＥＣＵ４０は、車両に設けられた各種のセンサの検出値を取得する。例えば、ＥＣＵ４０は、測距センサ５０及び車速センサ５２から、それぞれ、検出対象物と自車両との間の距離、及び車速の検出値を取得する。なお、測距センサ５０の検出可能範囲に他の車両などの検出対象物が存在しない場合、測距センサ５０は、検出可能範囲に検出対象物が存在しない旨を表す値を検出値としてＥＣＵ４０に渡す。
【００３５】
ステップＳ２０で、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１０で取得した検出値を用いて車両が衝突するか否かを予測し、衝突すると予測した場合、処理はステップＳ３０に進み、衝突しないと予測した場合はステップＳ１０に戻る。ステップＳ２０では、例えば、ＥＣＵ４０は、測距センサ５０から取得した検出対象物と自車両との間の距離及び車速センサ５２から取得した車速を用いて車両が衝突するか否かを予測する。あるいは、例えば、ＥＣＵ４０は、検出対象物と自車両との間の距離の値の変化を用いて検出対象物に対する自車両の相対速度を算出し、算出した相対速度と、現在の検出対象物と自車両との間の距離と、を用いて車両の衝突を予測してもよい。この例の場合、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１０で所定期間内に一定の時間間隔で測距センサ５０の検出値を取得しておき、取得した検出値の時系列データを用いて、ステップＳ２０で上述のように相対速度の算出及び衝突の予測を行う。なお、この例の場合、車両の衝突の予測に車速を用いないため、ステップＳ１０で車速センサ５２から車速を取得しなくてよい。
【００３６】
ステップＳ３０では、ＥＣＵ４０は、冷却液ポンプ１４の停止を指示する制御信号を冷却液ポンプ１４に対して出力する。この制御信号を受けると冷却液ポンプ１４は停止する。冷却液ポンプ１４の停止により、冷却液循環路１２中の冷却液の循環は停止する。
【００３７】
次に、ＥＣＵ４０は、ステップＳ４０で、冷却液循環路１２の電気的遮断を指示する制御信号を遮断手段２０ａ，２０ｂに対して出力する。この制御信号を受けると、遮断手段２０ａ，２０ｂにおいて、バルブ２４ａ，２４ｂが開かれ、絶縁材容器２２ａ，２２ｂ内の絶縁材が冷却液循環路１２内へ流入し、冷却液循環路１２が電気的に遮断される。
【００３８】
ステップＳ４０の後、図３の例の手順の処理は終了する。
【００３９】
図３の例の手順の処理によると、車両が衝突すると予測された時点で、冷却液ポンプ１４の停止により冷却液の循環を停止させ、冷却液循環路１２を電気的に遮断する制御が行われる。
【００４０】
図４は、ＥＣＵ４０が行う処理の手順の他の一例を示すフローチャートである。図４において、図３の例の手順と同様の処理ステップには図３と同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。図４の例の手順の処理は、衝突予測処理（ステップＳ２０）において車両が衝突することを予測した場合に、冷却液ポンプ停止処理（ステップＳ３０）の実行前に、衝突速度推定処理（ステップＳ２２）及び推定速度の閾値判定処理（ステップＳ２４）を行う点で図３の例の手順の処理と異なる。
【００４１】
図４を参照し、センサ検出値取得処理（ステップＳ１０）及び衝突予測処理（ステップＳ２０）は、図３のステップＳ１０及びステップＳ２０を参照して説明したのと同様の処理が行われる。
【００４２】
車両が衝突することを予測した場合（ステップＳ２０でＹＥＳ）、ＥＣＵ４０は、ステップＳ２２で、各種のセンサの検出値を用いて衝突速度を推定する。例えば、測距センサ５０から取得した検出対象物と自車両との間の距離、車速センサ５２から取得した車速、及び図示しない加速度センサから取得した車両の加速度を予め設定された計算式に代入することで推定衝突速度を求める。あるいは、図３のステップＳ２０を参照して上記で説明したように測距センサ５０の検出値の時系列データから検出対象物に対する自車両の相対速度を求め、求めた相対速度を用いて衝突速度を推定してもよい。例えば、相対速度、検出対象物との間の距離、及び加速度を用いて衝突速度を推定する。なお、ステップＳ２２では、ステップＳ１０で取得した各種のセンサの検出値を用いてもよいし、衝突速度推定処理の前に各種のセンサから検出値を新たに取得して用いてもよい。
【００４３】
衝突速度を推定すると、推定した衝突速度が予め設定された閾値を超えるか否かの判定をステップＳ２４で行う。この閾値は、例えば、車両が衝突したとしても冷却装置の破損が生じないことが判明している衝突速度の値に設定される。例えば、２０ｋｍ／時に設定される。
【００４４】
推定衝突速度が閾値を超えた場合（ステップＳ２４でＹＥＳ）、ＥＣＵ４０は、冷却液ポンプ停止処理（ステップＳ３０）及び循環路遮断処理（ステップＳ４０）を行い、図４の例の手順の処理は終了する。
【００４５】
推定衝突速度が閾値以下である場合（ステップＳ２４でＮＯ）、処理はステップＳ１０に戻る。
【００４６】
図４の例の手順の処理によると、車両が衝突することが予測され、かつ、衝突時の推定速度が予め設定された閾値を超えた場合に、冷却液ポンプ１４の停止及び冷却液循環路１２の電気的遮断が行われる。
【００４７】
図５は、他の１つの実施形態の燃料電池車両用冷却装置を含む燃料電池システムの概略構成の例を示すブロック図である。図５において、図１と同様の構成要素には図１と同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。図５の例の燃料電池システム１は、遮断手段２０ａ，２０ｂの代わりに遮断手段６０ａ，６０ｂを備える点で図１の例の燃料電池システム１と異なる。なお、図５の例の燃料電池システム１を電気回路として表すと、図２の例の電気回路と同様となる。
【００４８】
図５を参照し、冷却液循環路１２において遮断手段６０ａ，６０ｂが設けられた部分の配管は、力を加えることで変形可能な部材（例えば、ゴムなど）により形成される。遮断手段６０ａ，６０ｂは、冷却液循環路１２を形成する配管に対して力を加えて配管を変形させ、配管の断面積を小さくする。これにより、冷却液抵抗Ｒが増大し、冷却装置の絶縁が確保される。遮断手段６０ａ，６０ｂは、例えば、小型のモータの動力によって、配管に対し配管の外周から配管の断面の中心に向かう方向に力を加える機構であってよい。あるいは、例えば、遮断手段６０ａ，６０ｂは、圧縮用のガスを発生させる機構を備え、発生されたガスの圧力によって、配管に対し配管の外周から配管の断面の中心に向かう方向に力を加えるものであってもよい。
【００４９】
図５の例のシステムにおけるＥＣＵ４０は、図３又は図４を参照して上記で説明した手順の処理を行う。冷却液循環路１２の電気的遮断を指示する制御信号がＥＣＵ４０から出力される（図３又は図４のステップＳ４０）と、遮断手段６０ａ，６０ｂは、冷却液循環路１２を形成する配管を変形させて配管の断面積を小さくする。
【００５０】
他の実施形態では、図５に例示する燃料電池システム１の遮断手段６０ａ，６０ｂが設けられた位置に、絶縁性を有する材料により形成されたシャット弁であってＥＣＵ４０からの制御信号に従って開閉可能なシャット弁を遮断手段として設けてもよい。本実施形態において、燃料電池システム１の通常運転時には当該シャット弁は開かれている。図３又は図４の例の手順の処理のステップＳ４０でＥＣＵ４０が冷却液循環路１２の電気的遮断を指示する制御信号を当該シャット弁に対して出力すると、当該シャット弁は閉じて冷却液循環路１２は電気的に遮断される。
【００５１】
図６は、さらに他の実施形態の燃料電池用冷却装置における遮断手段の構成の例を示す図である。図６に例示する遮断手段７０は、冷却液循環路１２の内部に設けられ、絶縁性を有する材料により形成された弁体７２を備える。また、図６に例示する構成の遮断手段７０は、燃料電池システムにおいて、例えば、図５の例の燃料電池システム１の遮断手段６０ａ，６０ｂが設けられた位置に設けられる。図６（ａ）は、冷却液ポンプ１４の作動中、すなわち、冷却液循環路１２に冷却液が循環しているときの遮断手段７０の状態の例を示す。図６（ｂ）は、冷却液ポンプ１４の停止中、すなわち、冷却液循環路１２に冷却液が循環していないときの遮断手段７０の状態の例を示す。
【００５２】
図６（ａ）及び図６（ｂ）を参照し、弁体７２の一方の端部７４は冷却液循環路１２の配管の内壁に固定され、弁体７２は、端部７４を中心軸として回転することで開閉可能である。図６（ｂ）を参照し、冷却液が冷却液循環路１２を循環していないとき、冷却液循環路１２を閉塞する方向に弁体７２を付勢するばね機構７６の作用により、弁体７２は冷却液循環路１２を閉塞する。弁体７２は絶縁性を有する材料により形成されるため、弁体７２が冷却液循環路１２を閉塞しているときは、冷却液循環路１２は電気的に遮断される。図６（ａ）を参照し、所定の流量以上の冷却液が冷却液循環路１２を循環しているときは、冷却液の流れが、ばね機構７６（図６（ａ）には図示しない）の作用に逆らって弁体７２を回転させ、冷却液循環路１２は開放される。図６の例の遮断手段７０は、冷却液循環路１２における冷却液の流量が多い程より開度が大きくなるシャットバルブであると言える。
【００５３】
図６の例の遮断手段７０を備える燃料電池システム１において、ＥＣＵ４０は、図３又は図４の例のフローチャートからステップＳ４０（循環路遮断処理）を省略した処理を行う。図３又は図４の例の手順の処理において、ステップＳ３０でＥＣＵ４０が冷却液ポンプ１４を停止させる制御を行うと、冷却液循環路１２における冷却液の流量が減少する。これにより、遮断手段７０の弁体７２が冷却液循環路１２を閉塞し、冷却液循環路１２は電気的に遮断される。したがって、図６の実施形態の例では、ＥＣＵ４０は、遮断手段７０に対して制御信号を送ることなく、冷却液ポンプ１４を停止する制御を行うだけで冷却液循環路１２の電気的遮断を実現可能である。
【００５４】
なお、上述の各種の実施形態の例において、ＥＣＵ４０は、車両が衝突することを予測した場合だけでなく、図示しない衝突検出センサから車両の衝突を検出したことを表す検出値を取得した場合にも、冷却液循環路１２を電気的に遮断する制御（及び冷却液ポンプ１４を停止させる制御）を行ってよい。
【符号の説明】
【００５５】
１ 燃料電池システム、１０ ＦＣスタック、１２ 冷却液循環路、１４ 冷却液ポンプ、１６ ラジエータ、２０ａ，２０ｂ，６０ａ，６０ｂ，７０ 遮断手段、２２ａ，２２ｂ 絶縁材容器、２４ａ，２４ｂ バルブ、３０ ＦＣスタックケース、４０ ＥＣＵ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池車両用冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池（Fuel Cell, FC）の冷却装置は、燃料電池を冷却する冷却液を循環させ、冷却液の循環路上に設けられたラジエータにより燃料電池からの熱を外部に放出する。燃料電池の冷却装置における冷却液は、燃料電池の発電に伴い帯電することがある。燃料電池の安全な動作のため、燃料電池の冷却装置において、帯電した冷却液の絶縁性を向上させる技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、燃料電池の冷却装置において、冷却液の通路となる冷却チューブを絶縁材料であるセラミック材料で形成することで冷却装置の絶縁性を向上させる技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、燃料電池の冷却水が通る配管、燃料電池に供給される水素を循環させる配管、及び、空気を燃料電池へ供給あるいは燃料電池から排出する配管の少なくとも１つである流体循環手段をハウジングに収容した燃料電池システムが開示されている。特許文献２に記載の技術では、電気的絶縁性を有する樹脂材料で上述のハウジングを構成することで流体循環手段の絶縁性を確保する。
【０００５】
また例えば、特許文献３には、燃料電池の冷却システムにおいて、熱媒体が通過する熱媒体経路の任意の箇所に絶縁バルブを設け、この絶縁バルブにより熱媒体経路を閉塞することで熱媒体経路を電気的に遮断可能に構成する技術が開示されている。特許文献３には、さらに、燃料電池の冷却システムを搭載した車両において、車両の衝突を検出する衝突検出センサにより衝突が検出された場合に絶縁バルブにより熱媒体経路を閉塞する技術が開示されている。
【０００６】
特許文献４には、ガス発生剤を着火することにより発生された膨張ガスによって膨張するガスバックの体積膨張を利用して流路を遮断する緊急遮断弁が開示されている。特許文献２に記載の技術では、車両に搭載される燃料電池の冷却装置において上述の緊急遮断弁を冷却水経路に設け、車両の衝突を検出する衝突検出センサが車両の衝突を検出したときに、緊急遮断弁を動作させて冷却水経路を遮断し、緊急遮断弁の前後間を電気的に絶縁する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３９４８６号公報
【特許文献２】特開２００６−３１８８１９号公報
【特許文献３】特開２００３−１６８４６２号公報
【特許文献４】特開２００４−３６８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
燃料電池及びその冷却装置を搭載した車両が衝突した場合、例えば、冷却液の循環路となる配管が車体に接触したり、配管が破損して冷却液が漏れ出したりして、冷却液による絶縁抵抗低下が生じ得る。よって、車両に搭載される燃料電池の冷却装置においては、車両の衝突時に、冷却装置の絶縁を確実に確保することが求められる。
【０００９】
本発明は、衝突検出センサにより車両の衝突が検出された後に冷却液の循環路を電気的に遮断する技術と比較して、より確実に車両の衝突時の絶縁抵抗低下を防止する技術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】
【００１０】
本発明の一態様は、車両に搭載された燃料電池を冷却する冷却液の循環路を電気的に遮断可能な遮断手段と、前記車両に設けられたセンサから取得した検出値に基づいて、前記車両が衝突すると予測した場合に、前記遮断手段により前記循環路を電気的に遮断する制御を行う制御手段と、を備えることを特徴とする燃料電池車両用冷却装置である。
【００１１】
ここで、前記制御手段は、前記遮断手段により前記循環路を電気的に遮断する制御を行うときに、前記循環路に前記冷却液を循環させるポンプを停止する制御をさらに行ってもよい。
【００１２】
また、前記循環路の少なくとも一部及び前記燃料電池は、絶縁性を有する材料からなるケースに収容され、前記遮断手段は、前記循環路において前記ケースに収容された部分に設けられるものであってよい。
【００１３】
前記制御手段は、前記車両が衝突すると予測した場合に、さらに、前記車両に設けられたセンサから取得した検出値を用いて前記車両の衝突速度を推定し、推定した衝突速度が予め設定された閾値を超えたときに、前記遮断手段により前記循環路を電気的に遮断する制御を行ってもよい。
【００１４】
また、本発明の一態様において、前記遮断手段は、移動可能な絶縁材を保持する絶縁材容器と、前記絶縁材容器から前記循環路へ前記絶縁材を導く経路と、当該経路に設けられた弁と、を備え、前記制御手段は、前記遮断手段により前記循環路を電気的に遮断する制御において、前記循環路の電気的遮断を指示する制御信号を前記遮断手段に対して出力し、前記制御信号を取得した前記遮断手段は、前記弁を開いて前記絶縁材容器から前記循環路へ前記絶縁材を挿入することで、前記循環路を電気的に遮断するものであってよい。
【００１５】
また、本発明の他の一態様では、前記循環路の少なくとも一部は変形可能な部材により構成され、前記遮断手段は、前記循環路における前記変形可能な部材に力を加えて当該部材を変形させる変形手段を有し、前記制御手段は、前記遮断手段により前記循環路を電気的に遮断する制御において、前記循環路の電気的遮断を指示する制御信号を前記遮断手段に対して出力し、前記制御信号を取得した前記遮断手段は、前記変形手段により前記変形可能な部材を変形させて前記循環路の断面積を低減することで前記循環路の電気抵抗を増大させる。
【００１６】
本発明のさらに他の一態様では、前記遮断手段は、絶縁材からなる弁体であって、前記循環路を流れる前記冷却液の流量が所定量よりも少ないときに前記循環路を閉塞し、前記冷却液の流量が多い程より開度が大きくなるように前記循環路の内部に設けられた弁体を備え、前記制御手段は、前記遮断手段により前記循環路を電気的に遮断する制御において、前記循環路に前記冷却液を循環させるポンプを停止する制御を行う。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、燃料電池を搭載した車両の衝突時において冷却液による絶縁抵抗低下を防止する技術を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】燃料電池システムの概略構成の例を示すブロック図である。
【図２】燃料電池システムを電気回路として表した例を示す図である。
【図３】ＥＣＵが行う処理の手順の例を示すフローチャートである。
【図４】ＥＣＵが行う処理の手順の他の例を示すフローチャートである。
【図５】燃料電池システムの概略構成の他の例を示すブロック図である。
【図６】冷却液の循環路に設けられる遮断手段の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明の１つの実施形態の燃料電池車両用冷却装置を含む燃料電池システムの概略構成の例を示す図である。図１に例示する燃料電池システム１は、車両に搭載される。図１を参照し、燃料電池システム１は、ＦＣスタック１０、冷却液循環路１２、冷却液ポンプ１４、ラジエータ１６、遮断手段２０、ＦＣスタックケース３０、及びＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０を備える。
【００２０】
なお、図１には、燃料電池システム１が備える構成要素のうち冷却装置に関連する要素を示し、他の構成要素については図示を省略している。例えば、図１には示していないが、燃料電池システム１は、ＦＣスタック１０へ空気を供給する空気供給装置及びＦＣスタック１０へ水素を供給する水素供給装置、ＦＣスタック１０から電力の供給を受けるインバータ及び二次電池等をさらに備える。
【００２１】
ＦＣスタック１０は、水素と酸素との電気化学反応を利用して電力を発生する燃料電池である。ＦＣスタック１０は、図示しない空気供給装置及び水素供給装置のそれぞれから空気及び水素の供給を受けて電力を発生し、発生した電力をインバータ及び二次電池等の装置に供給する。
【００２２】
ＦＣスタック１０の作動中の温度を所定の温度範囲に保つため、ＦＣスタック１０は、冷却液循環路１２、冷却液ポンプ１４、及びラジエータ１６を含む冷却装置により冷却される。
【００２３】
冷却液循環路１２は、ＦＣスタック１０を冷却する冷却液が循環する経路である。冷却液循環路１２には、冷却液ポンプ１４及びラジエータ１６が設けられる。冷却液ポンプ１４は、冷却液を冷却液循環路１２に循環させるためのポンプであり、後述のＥＣＵ４０からの制御信号に従って作動あるいは停止する。ラジエータ１６は、冷却液循環路１２を通る冷却液の熱を放出させて冷却液を冷却する熱交換装置である。
【００２４】
図１の例において、冷却液は、冷却液循環路１２中に示す実線矢印の方向に循環する。ＦＣスタック１０から熱を奪って温められた冷却液は、冷却液ポンプ１４によりラジエータ１６に送られ、ラジエータ１６で熱を放出して冷却された後、再びＦＣスタック１０に送られてＦＣスタック１０の熱を奪う。導電性の冷却液（例えば、エチレングリコールなどの不凍液）は、ＦＣスタック１０の作動中にＦＣスタック１０を通ると帯電する。このとき、冷却液循環路１２は、帯電した冷却液により電気回路を形成する。
【００２５】
遮断手段２０ａ，２０ｂは、冷却液循環路１２を電気的に遮断可能な機構である。図１の例では、遮断手段２０ａは、冷却液循環路１２においてＦＣスタック１０への冷却液の流入口付近に設けられ、遮断手段２０ｂは、冷却液循環路１２においてＦＣスタック１０からの冷却液の流出口付近に設けられる。遮断手段２０ａ，２０ｂは、それぞれ、絶縁材容器２２ａ，２２ｂ及びバルブ２４ａ，２４ｂを備える。絶縁材容器２２ａ，２２ｂは、発泡樹脂材などの絶縁材を保持する容器である。絶縁材容器２２ａ，２２ｂには、絶縁材容器２２ａ，２２ｂ内から冷却液循環路１２内へ移動可能な絶縁材が保持される。バルブ２４ａ，２４ｂは、絶縁材容器２２ａ，２２ｂと冷却液循環路１２とを接続する経路上に設けられる。バルブ２４ａ，２４ｂは、後述のＥＣＵ４０からの制御信号に従って開閉可能に構成される。バルブ２４ａ，２４ｂは、ＦＣスタック１０及び冷却装置の通常の動作中は閉じられる。バルブ２４ａ，２４ｂが開かれると、絶縁材容器２２ａ，２２ｂに保持された絶縁材が上述の経路を通って冷却液循環路１２に流入し、冷却液循環路１２において遮断手段２０ａ，２０ｂが設けられた部分の前後を電気的に遮断する。
【００２６】
ＦＣスタックケース３０は、ＦＣスタック１０及びＦＣスタック１０に接続された電気機器などを収容する容器である。ＦＣスタックケース３０は、絶縁性を有する材料により形成される。図１の例では、ＦＣスタックケース３０内には、ＦＣスタック１０とともに、冷却液循環路１２の一部及びそれに設けられた遮断手段２０ａ，２０ｂが収容される。遮断手段２０ａ，２０ｂをＦＣスタックケース３０内に収容しておくと、遮断手段２０ａ，２０ｂにより冷却液循環路１２が電気的に遮断されたときに、ＦＣスタックケース３０の外部にある冷却液循環路１２の部分とＦＣスタック１０との間の絶縁が確保される。
【００２７】
ＥＣＵ４０は、燃料電池システム１及びこれを搭載した車両を制御する制御装置である。ＥＣＵ４０の機能の一部が冷却装置の制御手段として機能する。ＥＣＵ４０は、マイクロコンピュータなどにより実現される。ＥＣＵ４０は、燃料電池システム１を搭載した車両に設けられる各種のセンサからの検出値を用いて、燃料電池システム１が備える構成要素及び燃料電池システム１を搭載した車両が備える各種の装置を制御する。図１には、ＥＣＵ４０に検出値を提供する各種のセンサの例として、測距センサ５０及び車速センサ５２を示す。測距センサ５０は、車両のボデーの外側に設けられ、当該車両と検出対象物（例えば、他の車両又は建物の壁など）との間の距離を検出するセンサである。測距センサ５０は、例えば、ミリ波レーダなどにより実現される。車速センサ５２は、車両の速度を検出するセンサである。なお、図１に示すセンサはＥＣＵ４０が用いるセンサの一例に過ぎない。ＥＣＵ４０は、燃料電池システム及び車両の制御において、図１に図示しない他のセンサから取得した検出値を用いることもある。
【００２８】
ＥＣＵ４０は、例えば、測距センサ５０から取得した他の車両との間の距離及び車速センサ５２から取得した車速に基づいて、車両が衝突するか否かを予測する。そして、車両が衝突することを予測した場合に、遮断手段２０ａ，２０ｂにより冷却液循環路１２を電気的に遮断する制御を行う。冷却液循環路１２を電気的に遮断する制御において、ＥＣＵ４０は、例えば、冷却液循環路１２の電気的遮断を指示する制御信号を遮断手段２０ａ，２０ｂに対して出力する。この制御信号を受けた遮断手段２０ａ，２０ｂにおいて、バルブ２４ａ，２４ｂが開かれ、絶縁材容器２２ａ，２２ｂ内の絶縁材が冷却液循環路１２内へ流入することで冷却液循環路１２が電気的に遮断される。また例えば、ＥＣＵ４０は、車両の衝突を予測した場合に、冷却液ポンプ１４に対して停止することを指示する制御信号を出力し、冷却液ポンプ１４を停止させて冷却液の循環を止める制御をさらに行うこともある。
【００２９】
図２は、図１に例示するＦＣスタック１０及び冷却液循環路１２により形成される電気回路の例を示す図である。図２において、図１に例示する各要素に対応する要素には、図１と同様の符号を付す。例えば、図２の例の回路において、破線で囲んだ電源部分１０は図１のＦＣスタック１０に対応し、要素２０は図１の遮断手段２０ａ，２０ｂに対応する。なお、図２に示す高圧負荷は、ＦＣスタック１０から電力供給を受ける装置（例えば、図１に示さないインバータ等）に対応する。
【００３０】
図２を参照し、ＦＣスタック１０は、遮断手段２０、冷却液抵抗Ｒ、及び冷却系部品抵抗Ｙを介して車両ボデーに接続されている（つまり、接地されている）。冷却液抵抗Ｒは、冷却液の導電率、冷却液循環路１２を形成する配管の内径、及び当該配管の長さに基づいて定まる電気抵抗である。また、冷却系部品抵抗Ｙは、冷却液ポンプ１４及びラジエータ１６など、冷却装置が備える部品の電気抵抗である。
【００３１】
燃料電池システムの通常運転時には、遮断手段２０は作動せず、冷却液循環路１２は電気的に遮断されないため、図２の例の回路において、遮断手段２０の部分は短絡しているとみなすことができる。一方、ＥＣＵ４０が車両の衝突を予測した場合に遮断手段２０を作動させて冷却液循環路１２を電気的に遮断すると、図２の例の回路において、遮断手段２０の部分は開放状態とみなすことができる。言い換えると、図２の例の回路における遮断手段２０と冷却液抵抗Ｒとの間の部分に電気抵抗が生じる。遮断手段２０の部分が開放状態であれば、例えば車両の衝突により冷却液循環路１２を形成する配管が車両ボデーに接触したり、配管が損傷して冷却液が漏れて車両ボデーに接触したりすることで冷却液抵抗Ｒ≒０Ωとなったとしても、電気的に遮断することが可能である。
【００３２】
以下、ＥＣＵ４０が冷却装置を制御する処理の手順の例を説明する。
【００３３】
図３は、ＥＣＵ４０が行う処理の手順の一例を示すフローチャートである。ＥＣＵ４０は、例えば、図示しないスタートスイッチがユーザによりＯＮにされたことを示すスタート信号を取得した場合に、図３の例の手順の処理を開始する。
【００３４】
図３を参照し、まずステップＳ１０で、ＥＣＵ４０は、車両に設けられた各種のセンサの検出値を取得する。例えば、ＥＣＵ４０は、測距センサ５０及び車速センサ５２から、それぞれ、検出対象物と自車両との間の距離、及び車速の検出値を取得する。なお、測距センサ５０の検出可能範囲に他の車両などの検出対象物が存在しない場合、測距センサ５０は、検出可能範囲に検出対象物が存在しない旨を表す値を検出値としてＥＣＵ４０に渡す。
【００３５】
ステップＳ２０で、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１０で取得した検出値を用いて車両が衝突するか否かを予測し、衝突すると予測した場合、処理はステップＳ３０に進み、衝突しないと予測した場合はステップＳ１０に戻る。ステップＳ２０では、例えば、ＥＣＵ４０は、測距センサ５０から取得した検出対象物と自車両との間の距離及び車速センサ５２から取得した車速を用いて車両が衝突するか否かを予測する。あるいは、例えば、ＥＣＵ４０は、検出対象物と自車両との間の距離の値の変化を用いて検出対象物に対する自車両の相対速度を算出し、算出した相対速度と、現在の検出対象物と自車両との間の距離と、を用いて車両の衝突を予測してもよい。この例の場合、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１０で所定期間内に一定の時間間隔で測距センサ５０の検出値を取得しておき、取得した検出値の時系列データを用いて、ステップＳ２０で上述のように相対速度の算出及び衝突の予測を行う。なお、この例の場合、車両の衝突の予測に車速を用いないため、ステップＳ１０で車速センサ５２から車速を取得しなくてよい。
【００３６】
ステップＳ３０では、ＥＣＵ４０は、冷却液ポンプ１４の停止を指示する制御信号を冷却液ポンプ１４に対して出力する。この制御信号を受けると冷却液ポンプ１４は停止する。冷却液ポンプ１４の停止により、冷却液循環路１２中の冷却液の循環は停止する。
【００３７】
次に、ＥＣＵ４０は、ステップＳ４０で、冷却液循環路１２の電気的遮断を指示する制御信号を遮断手段２０ａ，２０ｂに対して出力する。この制御信号を受けると、遮断手段２０ａ，２０ｂにおいて、バルブ２４ａ，２４ｂが開かれ、絶縁材容器２２ａ，２２ｂ内の絶縁材が冷却液循環路１２内へ流入し、冷却液循環路１２が電気的に遮断される。
【００３８】
ステップＳ４０の後、図３の例の手順の処理は終了する。
【００３９】
図３の例の手順の処理によると、車両が衝突すると予測された時点で、冷却液ポンプ１４の停止により冷却液の循環を停止させ、冷却液循環路１２を電気的に遮断する制御が行われる。
【００４０】
図４は、ＥＣＵ４０が行う処理の手順の他の一例を示すフローチャートである。図４において、図３の例の手順と同様の処理ステップには図３と同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。図４の例の手順の処理は、衝突予測処理（ステップＳ２０）において車両が衝突することを予測した場合に、冷却液ポンプ停止処理（ステップＳ３０）の実行前に、衝突速度推定処理（ステップＳ２２）及び推定速度の閾値判定処理（ステップＳ２４）を行う点で図３の例の手順の処理と異なる。
【００４１】
図４を参照し、センサ検出値取得処理（ステップＳ１０）及び衝突予測処理（ステップＳ２０）は、図３のステップＳ１０及びステップＳ２０を参照して説明したのと同様の処理が行われる。
【００４２】
車両が衝突することを予測した場合（ステップＳ２０でＹＥＳ）、ＥＣＵ４０は、ステップＳ２２で、各種のセンサの検出値を用いて衝突速度を推定する。例えば、測距センサ５０から取得した検出対象物と自車両との間の距離、車速センサ５２から取得した車速、及び図示しない加速度センサから取得した車両の加速度を予め設定された計算式に代入することで推定衝突速度を求める。あるいは、図３のステップＳ２０を参照して上記で説明したように測距センサ５０の検出値の時系列データから検出対象物に対する自車両の相対速度を求め、求めた相対速度を用いて衝突速度を推定してもよい。例えば、相対速度、検出対象物との間の距離、及び加速度を用いて衝突速度を推定する。なお、ステップＳ２２では、ステップＳ１０で取得した各種のセンサの検出値を用いてもよいし、衝突速度推定処理の前に各種のセンサから検出値を新たに取得して用いてもよい。
【００４３】
衝突速度を推定すると、推定した衝突速度が予め設定された閾値を超えるか否かの判定をステップＳ２４で行う。この閾値は、例えば、車両が衝突したとしても冷却装置の破損が生じないことが判明している衝突速度の値に設定される。例えば、２０ｋｍ／時に設定される。
【００４４】
推定衝突速度が閾値を超えた場合（ステップＳ２４でＹＥＳ）、ＥＣＵ４０は、冷却液ポンプ停止処理（ステップＳ３０）及び循環路遮断処理（ステップＳ４０）を行い、図４の例の手順の処理は終了する。
【００４５】
推定衝突速度が閾値以下である場合（ステップＳ２４でＮＯ）、処理はステップＳ１０に戻る。
【００４６】
図４の例の手順の処理によると、車両が衝突することが予測され、かつ、衝突時の推定速度が予め設定された閾値を超えた場合に、冷却液ポンプ１４の停止及び冷却液循環路１２の電気的遮断が行われる。
【００４７】
図５は、他の１つの実施形態の燃料電池車両用冷却装置を含む燃料電池システムの概略構成の例を示すブロック図である。図５において、図１と同様の構成要素には図１と同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。図５の例の燃料電池システム１は、遮断手段２０ａ，２０ｂの代わりに遮断手段６０ａ，６０ｂを備える点で図１の例の燃料電池システム１と異なる。なお、図５の例の燃料電池システム１を電気回路として表すと、図２の例の電気回路と同様となる。
【００４８】
図５を参照し、冷却液循環路１２において遮断手段６０ａ，６０ｂが設けられた部分の配管は、力を加えることで変形可能な部材（例えば、ゴムなど）により形成される。遮断手段６０ａ，６０ｂは、冷却液循環路１２を形成する配管に対して力を加えて配管を変形させ、配管の断面積を小さくする。これにより、冷却液抵抗Ｒが増大し、冷却装置の絶縁が確保される。遮断手段６０ａ，６０ｂは、例えば、小型のモータの動力によって、配管に対し配管の外周から配管の断面の中心に向かう方向に力を加える機構であってよい。あるいは、例えば、遮断手段６０ａ，６０ｂは、圧縮用のガスを発生させる機構を備え、発生されたガスの圧力によって、配管に対し配管の外周から配管の断面の中心に向かう方向に力を加えるものであってもよい。
【００４９】
図５の例のシステムにおけるＥＣＵ４０は、図３又は図４を参照して上記で説明した手順の処理を行う。冷却液循環路１２の電気的遮断を指示する制御信号がＥＣＵ４０から出力される（図３又は図４のステップＳ４０）と、遮断手段６０ａ，６０ｂは、冷却液循環路１２を形成する配管を変形させて配管の断面積を小さくする。
【００５０】
他の実施形態では、図５に例示する燃料電池システム１の遮断手段６０ａ，６０ｂが設けられた位置に、絶縁性を有する材料により形成されたシャット弁であってＥＣＵ４０からの制御信号に従って開閉可能なシャット弁を遮断手段として設けてもよい。本実施形態において、燃料電池システム１の通常運転時には当該シャット弁は開かれている。図３又は図４の例の手順の処理のステップＳ４０でＥＣＵ４０が冷却液循環路１２の電気的遮断を指示する制御信号を当該シャット弁に対して出力すると、当該シャット弁は閉じて冷却液循環路１２は電気的に遮断される。
【００５１】
図６は、さらに他の実施形態の燃料電池用冷却装置における遮断手段の構成の例を示す図である。図６に例示する遮断手段７０は、冷却液循環路１２の内部に設けられ、絶縁性を有する材料により形成された弁体７２を備える。また、図６に例示する構成の遮断手段７０は、燃料電池システムにおいて、例えば、図５の例の燃料電池システム１の遮断手段６０ａ，６０ｂが設けられた位置に設けられる。図６（ａ）は、冷却液ポンプ１４の作動中、すなわち、冷却液循環路１２に冷却液が循環しているときの遮断手段７０の状態の例を示す。図６（ｂ）は、冷却液ポンプ１４の停止中、すなわち、冷却液循環路１２に冷却液が循環していないときの遮断手段７０の状態の例を示す。
【００５２】
図６（ａ）及び図６（ｂ）を参照し、弁体７２の一方の端部７４は冷却液循環路１２の配管の内壁に固定され、弁体７２は、端部７４を中心軸として回転することで開閉可能である。図６（ｂ）を参照し、冷却液が冷却液循環路１２を循環していないとき、冷却液循環路１２を閉塞する方向に弁体７２を付勢するばね機構７６の作用により、弁体７２は冷却液循環路１２を閉塞する。弁体７２は絶縁性を有する材料により形成されるため、弁体７２が冷却液循環路１２を閉塞しているときは、冷却液循環路１２は電気的に遮断される。図６（ａ）を参照し、所定の流量以上の冷却液が冷却液循環路１２を循環しているときは、冷却液の流れが、ばね機構７６（図６（ａ）には図示しない）の作用に逆らって弁体７２を回転させ、冷却液循環路１２は開放される。図６の例の遮断手段７０は、冷却液循環路１２における冷却液の流量が多い程より開度が大きくなるシャットバルブであると言える。
【００５３】
図６の例の遮断手段７０を備える燃料電池システム１において、ＥＣＵ４０は、図３又は図４の例のフローチャートからステップＳ４０（循環路遮断処理）を省略した処理を行う。図３又は図４の例の手順の処理において、ステップＳ３０でＥＣＵ４０が冷却液ポンプ１４を停止させる制御を行うと、冷却液循環路１２における冷却液の流量が減少する。これにより、遮断手段７０の弁体７２が冷却液循環路１２を閉塞し、冷却液循環路１２は電気的に遮断される。したがって、図６の実施形態の例では、ＥＣＵ４０は、遮断手段７０に対して制御信号を送ることなく、冷却液ポンプ１４を停止する制御を行うだけで冷却液循環路１２の電気的遮断を実現可能である。
【００５４】
なお、上述の各種の実施形態の例において、ＥＣＵ４０は、車両が衝突することを予測した場合だけでなく、図示しない衝突検出センサから車両の衝突を検出したことを表す検出値を取得した場合にも、冷却液循環路１２を電気的に遮断する制御（及び冷却液ポンプ１４を停止させる制御）を行ってよい。
【符号の説明】
【００５５】
１ 燃料電池システム、１０ ＦＣスタック、１２ 冷却液循環路、１４ 冷却液ポンプ、１６ ラジエータ、２０ａ，２０ｂ，６０ａ，６０ｂ，７０ 遮断手段、２２ａ，２２ｂ 絶縁材容器、２４ａ，２４ｂ バルブ、３０ ＦＣスタックケース、４０ ＥＣＵ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された燃料電池を冷却する冷却液の循環路を電気的に遮断可能な遮断手段と、
前記車両に設けられたセンサから取得した検出値に基づいて、前記車両が衝突すると予測した場合に、前記遮断手段により前記循環路を電気的に遮断する制御を行う制御手段と、
を備えることを特徴とする燃料電池車両用冷却装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記遮断手段により前記循環路を電気的に遮断する制御を行うときに、前記循環路に前記冷却液を循環させるポンプを停止する制御をさらに行う、
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両用冷却装置。
【請求項３】
前記循環路の少なくとも一部及び前記燃料電池は、絶縁性を有する材料からなるケースに収容され、
前記遮断手段は、前記循環路において前記ケースに収容された部分に設けられる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池車両用冷却装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記車両が衝突すると予測した場合に、さらに、前記車両に設けられたセンサから取得した検出値を用いて前記車両の衝突速度を推定し、推定した衝突速度が予め設定された閾値を超えたときに、前記遮断手段により前記循環路を電気的に遮断する制御を行う、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料電池車両用冷却装置。
【請求項５】
前記遮断手段は、移動可能な絶縁材を保持する絶縁材容器と、前記絶縁材容器から前記循環路へ前記絶縁材を導く経路と、当該経路に設けられた弁と、を備え、
前記制御手段は、前記遮断手段により前記循環路を電気的に遮断する制御において、前記循環路の電気的遮断を指示する制御信号を前記遮断手段に対して出力し、
前記制御信号を取得した前記遮断手段は、前記弁を開いて前記絶縁材容器から前記循環路へ前記絶縁材を挿入することで、前記循環路を電気的に遮断する、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の燃料電池車両用冷却装置。
【請求項６】
前記循環路の少なくとも一部は変形可能な部材により構成され、
前記遮断手段は、前記循環路における前記変形可能な部材に力を加えて当該部材を変形させる変形手段を有し、
前記制御手段は、前記遮断手段により前記循環路を電気的に遮断する制御において、前記循環路の電気的遮断を指示する制御信号を前記遮断手段に対して出力し、
前記制御信号を取得した前記遮断手段は、前記変形手段により前記変形可能な部材を変形させて前記循環路の断面積を低減することで前記循環路の電気抵抗を増大させる、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の燃料電池車両用冷却装置。
【請求項７】
前記遮断手段は、絶縁材からなる弁体であって、前記循環路を流れる前記冷却液の流量が所定量よりも少ないときに前記循環路を閉塞し、前記冷却液の流量が多い程より開度が大きくなるように前記循環路の内部に設けられた弁体を備え、
前記制御手段は、前記遮断手段により前記循環路を電気的に遮断する制御において、前記循環路に前記冷却液を循環させるポンプを停止する制御を行う、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料電池車両用冷却装置。
【請求項１】
車両に搭載された燃料電池を冷却する冷却液の循環路を電気的に遮断可能な遮断手段と、
前記車両に設けられたセンサから取得した検出値に基づいて、前記車両が衝突すると予測した場合に、前記遮断手段により前記循環路を電気的に遮断する制御を行う制御手段と、
を備えることを特徴とする燃料電池車両用冷却装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記遮断手段により前記循環路を電気的に遮断する制御を行うときに、前記循環路に前記冷却液を循環させるポンプを停止する制御をさらに行う、
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両用冷却装置。
【請求項３】
前記循環路の少なくとも一部及び前記燃料電池は、絶縁性を有する材料からなるケースに収容され、
前記遮断手段は、前記循環路において前記ケースに収容された部分に設けられる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池車両用冷却装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記車両が衝突すると予測した場合に、さらに、前記車両に設けられたセンサから取得した検出値を用いて前記車両の衝突速度を推定し、推定した衝突速度が予め設定された閾値を超えたときに、前記遮断手段により前記循環路を電気的に遮断する制御を行う、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料電池車両用冷却装置。
【請求項５】
前記遮断手段は、移動可能な絶縁材を保持する絶縁材容器と、前記絶縁材容器から前記循環路へ前記絶縁材を導く経路と、当該経路に設けられた弁と、を備え、
前記制御手段は、前記遮断手段により前記循環路を電気的に遮断する制御において、前記循環路の電気的遮断を指示する制御信号を前記遮断手段に対して出力し、
前記制御信号を取得した前記遮断手段は、前記弁を開いて前記絶縁材容器から前記循環路へ前記絶縁材を挿入することで、前記循環路を電気的に遮断する、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の燃料電池車両用冷却装置。
【請求項６】
前記循環路の少なくとも一部は変形可能な部材により構成され、
前記遮断手段は、前記循環路における前記変形可能な部材に力を加えて当該部材を変形させる変形手段を有し、
前記制御手段は、前記遮断手段により前記循環路を電気的に遮断する制御において、前記循環路の電気的遮断を指示する制御信号を前記遮断手段に対して出力し、
前記制御信号を取得した前記遮断手段は、前記変形手段により前記変形可能な部材を変形させて前記循環路の断面積を低減することで前記循環路の電気抵抗を増大させる、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の燃料電池車両用冷却装置。
【請求項７】
前記遮断手段は、絶縁材からなる弁体であって、前記循環路を流れる前記冷却液の流量が所定量よりも少ないときに前記循環路を閉塞し、前記冷却液の流量が多い程より開度が大きくなるように前記循環路の内部に設けられた弁体を備え、
前記制御手段は、前記遮断手段により前記循環路を電気的に遮断する制御において、前記循環路に前記冷却液を循環させるポンプを停止する制御を行う、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料電池車両用冷却装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２５２５１０（Ｐ２０１０−２５２５１０Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９８７６２（Ｐ２００９−９８７６２）
【出願日】平成２１年４月１５日（２００９．４．１５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１５日（２００９．４．１５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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