燃料電池車両
【課題】車室内や空調機器からの空気を導入することなく蓄電装置の温度を調整できる燃料電池車両を提供すること。
【解決手段】燃料電池車両１は、車室外に設けられた燃料電池１０と、燃料電池１０の後方側に配置された蓄電装置２１と、蓄電装置２１を収納する蓄電装置収納ケース２０と、を備える。蓄電装置収納ケース２０には、燃料電池１０側を向いた暖機用吸気口３１を含む複数の吸気口３０が形成され、複数の吸気口３０を選択的に開放して、蓄電装置２１の温度を調整する温度調整装置４０をさらに備える。
【解決手段】燃料電池車両１は、車室外に設けられた燃料電池１０と、燃料電池１０の後方側に配置された蓄電装置２１と、蓄電装置２１を収納する蓄電装置収納ケース２０と、を備える。蓄電装置収納ケース２０には、燃料電池１０側を向いた暖機用吸気口３１を含む複数の吸気口３０が形成され、複数の吸気口３０を選択的に開放して、蓄電装置２１の温度を調整する温度調整装置４０をさらに備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池車両に関する。詳しくは、車室外に設けられた燃料電池と、当該燃料電池の後方側に配置される蓄電装置と、当該蓄電装置を収納する蓄電装置収納ケースと、を備える燃料電池車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池を動力源とする燃料電池車両では、燃料電池を起動する際に補機類に電力を供給したり、車両の加速時に駆動モータに補助的な電力を供給したりするための蓄電装置としてのバッテリが搭載される。車両に搭載されるバッテリには、効率よく充電および放電を行うことができる最適温度範囲がある。
このバッテリの温度が最適温度範囲より低い場合には、充電および放電を行う際の内部抵抗が大きくなる。その結果、充放電の効率が低下して、燃費や加速性能が悪化してしまう。
また、このバッテリの温度が最適温度範囲より高い場合には、バッテリの性能劣化が加速される。その結果、バッテリの耐久性が悪化してしまう。
【０００３】
そこで、バッテリを収容するバッテリケースと、車両の車室内の空気、トランクルーム内の空気およびエアコンユニットと、をダクトで接続し、これらのダクトの中から１つを選択してバッテリケースに連通させる切り替えダンパとを設ける車両用温度調節システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この提案手法によれば、切り替えダンパを制御することで、バッテリケース内に、車両の車室内の空気、トランクルーム内の空気およびエアコンユニットとの間で熱交換された空気のうちのいずれかの空気を選択的に導入して、バッテリを最適温度となるように調節できる。
【特許文献１】特開２００５−２５４９７４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、特許文献１で提案された車両用温度調節システムには、以下のような問題があった。
すなわち、第１に、車室、トランクルームおよびエアコンユニットとバッテリケースとの間にそれぞれ空気を導入するためのダクトを設ける必要があった。よって、これら複数のダクトの配置が複雑となり、車両のレイアウトの自由度が低かった。
【０００５】
第２に、車室とバッテリケースとをダクトで連通させたので、車室のフロアに開口を設けることになり、バッテリケース内の空気が車室内に流入する場合があった。
第３に、エアコンユニットからの空気でバッテリの温度調節をした場合、エアコンユニットは、車室内の温度を調節するだけでなく、バッテリの温度を調節するための余分な能力を備える必要がある。さらに、車両用温度調節システムをエアコンユニットと協調制御させる必要がある。
【０００６】
本発明は、上述した問題点を考慮してなされたものであり、車室内や空調機器からの空気を導入することなく蓄電装置の温度を調整できる燃料電池車両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】
【０００７】
本発明の燃料電池車両（例えば、後述の燃料電池車両１）は、車室外に設けられた燃料電池（例えば、後述の燃料電池１０）と、当該燃料電池の後方に配置された蓄電装置（例えば、後述のバッテリ２１）と、当該蓄電装置を収納する蓄電装置収納ケース（例えば、後述のバッテリボックス２０）と、を備える燃料電池車両であって、前記蓄電装置収納ケースには、前記燃料電池側を向いた暖機用吸気口（例えば、後述の暖機用吸気口３１）を含む複数の吸気口（例えば、後述の吸気口３０）が形成され、当該複数の吸気口を選択的に開放して、前記蓄電装置の温度を調整する温度調整装置（例えば、後述の温度調整装置４０）をさらに備えることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、車室外に配置された蓄電装置収納ケースに、暖機用吸気口を含む複数の吸気口を設けるとともに、当該複数の吸気口を選択的に開放して、蓄電装置の温度を調整する温度調整装置を設けた。
ここで、暖機用吸気口を、燃料電池側に向けて配置したので、この暖機用吸気口には、燃料電池の発電により暖められた空気が導入される。よって、複数の吸気口を選択的に開放することで、異なる温度の空気を蓄電装置収納ケース内に導入できる。これにより、車室内や空調機器からの空気を導入することなく、蓄電装置の温度を調整できる。
【０００９】
また、従来のように車室内の空気を導入するためのダクトを設ける必要がないので、車両のレイアウトの自由度を向上できるうえに、車両の軽量化を実現できる。
【００１０】
この場合、前記複数の吸気口は、前記暖機用吸気口とは位置および向きのうち少なくとも一方が異なる冷却用吸気口（例えば、後述の冷却用吸気口３２）を含むことが好ましい。
【００１１】
この発明によれば、暖機用吸気口とは位置および向きのうち少なくとも一方が異なる冷却用吸気口を設けた。よって、この冷却用吸気口から蓄電装置収納ケース内に空気を導入することで、蓄電装置を冷却できる。その結果、車室外の空気により蓄電装置を暖機したり冷却したりでき、蓄電装置の充放電の効率が向上する。
【００１２】
この場合、前記蓄電装置収納ケースは、前記蓄電装置を覆うケース本体（例えば、後述のバッテリボックス本体２２）と、当該ケース本体から延びる配管（例えば、後述の配管２３）と、を備え、前記暖機用吸気口は、前記配管の先端の車両前方側の壁面に形成され、前記冷却用吸気口は、前記配管の先端の車両後方側の壁面に形成され、前記配管の先端には、当該配管の軸方向に延びる切り替え板（例えば、後述の切り替え板４１）が回動可能に設けられ、前記温度調整装置は、前記切り替え板を回動して、前記暖機用吸気口が閉鎖されて前記冷却用吸気口が開放された状態と、前記暖機用吸気口が開放されて前記冷却用吸気口が閉鎖された状態と、を切り替え可能であることが好ましい。
【００１３】
この発明によれば、蓄電装置収納ケースを、ケース本体と配管とを含んで構成した。そして、暖機用吸気口を、配管の先端の車両前方側の壁面に形成し、冷却用吸気口を、配管の先端の車両後方側の壁面に形成し、配管の先端には、当該配管の軸方向に延びる切り替え板を回動可能に設けた。
よって、温度調整装置により切り替え板を回動することで、暖機用吸気口が閉鎖されて冷却用吸気口が開放された状態と、暖機用吸気口が開放されて冷却用吸気口が閉鎖された状態とを切り替えられるので、開放する吸気口を容易に切り替えることができる。
【００１４】
この場合、前記燃料電池車両を低温状態で起動させた場合には、前記温度調整装置は、前記暖機用吸気口を開放することが好ましい。
【００１５】
燃料電池車両を低温状態で起動させた場合、燃料電池が発電することにより、燃料電池の温度は、蓄電装置よりも早く上昇することが判っている。
そこで、この発明によれば、燃料電池車両を低温状態で起動させた場合に、暖機用吸気口を開放する。これにより、燃料電池の発電により暖められた空気を暖機用吸気口から蓄電装置収納ケース内に導入でき、蓄電装置を効率よく暖機できる。
【００１６】
この場合、車両の水素ガス滞留部（例えば、後述の水素ガス滞留部５３、５４）に設けられて水素ガスを検知する水素漏れ検知手段（例えば、後述の水素ガスセンサ５１、５２）をさらに備え、前記複数の吸気口のうちの１つは、前記水素ガス滞留部の近傍に配置され、前記水素漏れ検知手段により水素ガスを検知すると、前記温度調整装置は、前記水素ガス滞留部の近傍に配置された吸気口を開放することが好ましい。
【００１７】
この発明によれば、複数の吸気口のうちの１つを水素ガス滞留部の近傍に配置するとともに、水素漏れ検知手段が水素ガスを検知すると、温度調整装置により水素ガス滞留部の近傍に配置された吸気口を開放させる。これにより、水素漏れが発生して水素ガスが水素ガス滞留部に滞留しても、水素ガス滞留部の近傍に配置された吸気口を通して、この水素ガスを蓄電装置収納ケース内に導入し、水素ガス滞留部を換気できる。
【００１８】
この場合、前記水素ガス滞留部は、前記燃料電池の上方に設けられ、前記水素ガス滞留部の近傍に配置された吸気口は、前記暖機用吸気口であることが好ましい。
【００１９】
この発明によれば、燃料電池の上方を水素ガス滞留部とし、この水素ガス滞留部の近傍に暖機用吸気口を配置した。これにより、水素漏れが発生して水素ガスが燃料電池の上方に滞留しても、暖機用吸気口を通して、この水素ガスを蓄電装置収納ケース内に導入し、燃料電池の上方の空間を換気できる。
【００２０】
この場合、水素ガスを収容する水素タンク（例えば、後述の水素タンク５０）をさらに備え、前記水素ガス滞留部は、前記水素タンクの上方に設けられ、前記水素ガス滞留部の近傍に配置された吸気口は、前記冷却用吸気口であることが好ましい。
【００２１】
この発明によれば、水素タンクの上方を水素ガス滞留部とし、この水素ガス滞留部の近傍に冷却用吸気口を配置した。これにより、水素漏れが発生して水素ガスが水素タンクの上方に溜まっても、冷却用吸気口を通して、この水素ガスを蓄電装置収納ケース内に導入し、水素タンクの上方の空間を換気できる。
【００２２】
この場合、前記温度調整装置は、前記複数の吸気口のそれぞれの周囲温度と、前記蓄電装置の温度と、に基づいて、前記複数の吸気口の中から少なくとも１つの吸気口を選択し、当該選択した吸気口を開放することが好ましい。
【００２３】
この発明によれば、複数の吸気口のそれぞれの周囲温度と、蓄電装置の温度とに基づいて選択した吸気口を開放する。よって、蓄電装置の温度に応じて、最適の吸気口を開放できるので、蓄電装置の温度を精度よく調整できる。
【００２４】
この場合、前記温度調整装置は、前記蓄電装置の温度が所定の最適温度よりも低くかつ前記複数の吸気口のうちの少なくとも１つの周囲の温度よりも低い場合には、当該吸気口を開放することが好ましい。
【００２５】
この発明によれば、蓄電装置の温度が所定の最適温度よりも低くかつ複数の吸気口のうちの少なくとも１つの周囲の温度よりも低い場合に、この吸気口を開放する。この吸気口の周囲の温度は、蓄電装置の温度よりも高いので、これにより、確実に蓄電装置を暖機できる。
【００２６】
この場合、前記燃料電池および前記暖機用吸気口は、センターコンソール（例えば、後述のセンターコンソール６０）内に設けられることが好ましい。
【００２７】
この発明によれば、燃料電池および暖機用吸気口を、センターコンソール内に設けた。これにより、燃料電池の発電により暖められた空気を、センターコンソール内を通って暖機用吸気口に導入できるので、簡易な構成で、燃料電池の発電により発生した廃熱を有効利用できる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、車室外に配置された蓄電装置収納ケースに、暖機用吸気口を含む複数の吸気口を設けるとともに、当該複数の吸気口を選択的に開放して、蓄電装置の温度を調整する温度調整装置を設けた。
ここで、暖機用吸気口を、燃料電池側に向けて配置したので、この暖機用吸気口には、燃料電池の発電により暖められた空気が導入される。よって、複数の吸気口を選択的に開放することで、異なる温度の空気を蓄電装置収納ケース内に導入できる。これにより、車室内や空調機器からの空気を導入することなく、蓄電装置の温度を調整できる。
また、従来のように車室内の空気を導入するためのダクトを設ける必要がないので、車両のレイアウトの自由度を向上できるうえに、車両の軽量化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
【００３０】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池車両１の概略構成を示す側面図であり、図２は、図１に示す燃料電池車両１の上面図である。図３は、図１の部分拡大図である。
燃料電池車両１は、燃料電池１０と、燃料電池１０の後方側に配置される蓄電装置としてのバッテリ２１と、バッテリ２１を収納する蓄電装置収納ケースとしてのバッテリボックス２０と、バッテリボックス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５０と、バッテリ２１の温度を制御する温度調整装置としての制御装置４０と、を備える。
【００３１】
燃料電池１０、バッテリボックス２０、および水素タンク５０は、燃料電池車両１の車室の床となるフロアパネル６１の下方、すなわち車室外に設けられる。
具体的には、このフロアパネル６１には、このフロアパネル６１の車幅方向の中央部が車室内方へ向けて凸状となって形成されたセンターコンソール６０が設けられている。燃料電池１０およびバッテリボックス２０は、このセンターコンソール６０内に設けられている。
また、燃料電池１０、バッテリボックス２０および水素タンク５０は、フロアパネル６１の下方に設けられたアンダーカバー６２により各々の底部側が覆われている。
【００３２】
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）およびカソード電極（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５０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、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。
【００３３】
バッテリ２１は、燃料電池１０で発電した電力や、減速時における駆動モータからの回生電力などを蓄電する。また、バッテリ２１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。
また、このバッテリ２１には、バッテリ２１の温度であるバッテリ温度ＴＢを検出するバッテリ温度センサ２４が接続されており、このバッテリ温度センサ２４の検出信号は、制御装置４０に入力される。
【００３４】
バッテリボックス２０は、バッテリボックス本体２２と、このバッテリボックス本体２２から上方に延出する配管２３と、を備える。
バッテリボックス本体２２は、箱状であり、その内部にはバッテリ２１が収納される。このバッテリボックス本体２２には、内部の空気を排出するための排気口３５が設けられる。
配管２３は、センターコンソール６０内に位置しており、この配管２３の先端には、バッテリボックス２０の内部に空気を導入するための複数の吸気口３０が設けられる。
【００３５】
具体的には、配管２３の先端の車両前方側の壁面には、暖機用吸気口３１が設けられている。また、暖機用吸気口３１とは位置および向きが異なる配管２３の先端の車両後方側の壁面には、冷却用吸気口３２が設けられる。すなわち、暖機用吸気口３１は、燃料電池１０側を向いて形成され、冷却用吸気口３２は、水素タンク５０側を向いて形成される。
【００３６】
暖機用吸気口３１には、この暖機用吸気口３１の周囲の温度である吸気口温度を検出する吸気口温度センサ３３が接続されており、冷却用吸気口３２には、この冷却用吸気口３２の周囲の温度である吸気口温度を検出する吸気口温度センサ３４が接続されている。これら吸気口温度センサ３３，３４の検出信号は、制御装置４０に入力される。
【００３７】
配管２３の先端には、配管２３の軸方向に延びる切り替え板４１が設けられる。切り替え板４１の上端は、配管２３の上面に回動可能に支持される。
よって、切り替え板４１を回動させて、この切り替え板４１の下端側を車両前方側の壁面に当接させると、暖機用吸気口３１が閉鎖されて冷却用吸気口３２が開放された状態となり、切り替え板４１の先端側を車両後方側の壁面に当接させると、暖機用吸気口３１が開放されて冷却用吸気口３２が閉鎖された状態となる。
【００３８】
排気口３５は、バッテリボックス本体２２の下方側に設けられる。排気口３５には、排気ファン４２が設けられており、この排気ファン４２を回転駆動することにより、バッテリボックス２０内に導入された空気を排出する。
【００３９】
水素タンク５０の上方は、この水素タンク５０から漏れた水素ガスが滞留する水素ガス滞留部５３となっている。この水素ガス滞留部５３には、水素ガスを検知する水素漏れ検知手段としての水素ガスセンサ５１が設けられている。この水素ガスセンサ５１の検出信号は、制御装置４０に入力される。
【００４０】
制御装置４０は、バッテリ温度センサ２４および吸気口温度センサ３３，３４から入力された検出信号に基づいて、切り替え板４１および排気ファン４２を制御し、バッテリ２１の温度を調整する。
具体的には、まず、制御装置４０は、排気ファン４２を回転させる。この状態で、切り替え板４１を回動することで、切り替え板４１の先端側を車両前方側の壁面に当接させて、暖機用吸気口３１が閉鎖されて冷却用吸気口３２が開放された状態と、切り替え板４１の先端側を車両後方側の壁面に当接させて、暖機用吸気口３１が開放されて冷却用吸気口３２が閉鎖された状態と、を切り替える。これにより、バッテリボックス２０内に空気を導入する吸気口を切り替え、バッテリ２１の温度を調整する。
また、制御装置４０は、水素ガスセンサ５１から入力された検出信号に基づいて、切り替え板４１および排気ファン４２を制御し、換気を行う。
【００４１】
ところで、燃料電池車両１を起動させると、燃料電池１０の温度、バッテリ２１の温度、暖機用吸気口３１周囲の温度、および冷却用吸気口３２周囲の温度は、以下のように変化する。
【００４２】
まず、燃料電池車両１の起動前には、燃料電池１０の温度、バッテリ２１の温度、暖機用吸気口３１周囲の温度、および冷却用吸気口３２周囲の温度は、いずれも外気の温度と略等しい低温状態となっている。また、通常、外気の温度は、バッテリ２１が効率よく充電および放電を行うことができる最適温度よりも低い。
【００４３】
つぎに、燃料電池車両１の起動後、燃料電池１０による発電が開始すると、この燃料電池１０の温度の上昇率は、バッテリ２１の温度の上昇率よりも高いため、時間の経過に伴って、燃料電池１０の温度は、バッテリ２１の温度よりも高くなる。
すると、燃料電池１０の周囲の空気は、燃料電池１０の発電により発生した廃熱により暖められるので、暖機用吸気口３１周囲の温度は、バッテリ２１の温度や冷却用吸気口３２周囲の温度よりも高くなる。
【００４４】
よって、この場合、制御装置４０は、暖機用吸気口３１を選択的に開放し、燃料電池１０の発電により暖められた空気をバッテリボックス２０内に導入して、バッテリ２１を暖機する。
【００４５】
図４は、燃料電池車両１のバッテリ２１の温度を調整する動作のフローチャートである。
以下の説明において、バッテリ２１の温度を、バッテリ温度ＴＢとし、バッテリ２１が効率よく充電および放電を行うことができる所定の温度を、最適温度Ｔ０とする。また、暖機用吸気口３１および冷却用吸気口３２を含む吸気口の個数をｎ個とし、これらｎ個の吸気口の周囲の温度を、吸気口温度ＴＩ１，ＴＩ２，・・・ＴＩｎとする。
【００４６】
ステップＳ１では、バッテリ温度センサ２４によりバッテリ温度ＴＢを、吸気口温度センサにより複数の吸気口温度ＴＩ１，ＴＩ２・・・ＴＩｎそれぞれを検出する。
【００４７】
ステップＳＴ２では、バッテリ２１が効率よく充電および放電を行うことができる所定の温度である最適温度Ｔ０と、バッテリ温度ＴＢと、複数の吸気口温度ＴＩ１，ＴＩ２，・・・ＴＩｎと、を比較する。
バッテリ温度ＴＢが最適温度Ｔ０よりも低く、かつ、バッテリ温度ＴＢが複数の吸気口温度ＴＩ１，ＴＩ２，・・・ＴＩｎのうち最も高いものであるＭａｘＴＩｎよりも低い場合には、ステップＳＴ３に移り、バッテリ温度ＴＢが最適温度Ｔ０以上であり、かつ、バッテリ温度ＴＢが複数の吸気口温度ＴＩ１，ＴＩ２，・・・ＴＩｎのうち最も低いものであるＭｉｎＴＩｎ以上である場合には、ステップＳＴ５に移る。また、ステップＳＴ３およびステップＳＴ５のいずれにもあてはまらない場合には、ステップＳＴ７に移る。
【００４８】
ステップＳＴ３では、加温モードとなり、最も高い吸気口温度ＭａｘＴＩｎを検出した吸気口すなわち暖機用吸気口３１を選択的に開放し、当該吸気口から空気を導入する。これにより、バッテリ２１を暖機する（ステップＳＴ４）。
【００４９】
ステップＳＴ５では、冷却モードとなり、最も低い吸気口温度ＭｉｎＴＩｎを検出した吸気口すなわち冷却用吸気口３２を選択的に開放し、当該吸気口から空気を導入する。これにより、バッテリ２１を冷却する（ステップＳＴ６）。
【００５０】
ステップＳＴ７では、現状維持モードとなり、複数の吸気口３０すべてを閉鎖して、排気ファン４２の回転を停止するか、またはそれまで開放されていた吸気口からの空気の導入を継続する（ステップＳＴ８）。
【００５１】
図５は、燃料電池車両１の水素ガスセンサ５１から水素漏れが発生した場合の動作を示すフローチャートである。
ステップＳＴ１１では、水素ガスセンサ５１が水素漏れを検知して、ステップＳＴ１２に移る。
【００５２】
ステップＳＴ１２では、水素換気モードを実行する。水素換気モードでは、水素換気用の吸気口である冷却用吸気口３２を開放し、水素タンク５０の上方に溜まった水素ガスを、冷却用吸気口３２を通してバッテリボックス２０内に導入し換気する。
なお、この水素換気モードは、上述のステップＳＴ３、ステップＳＴ４およびステップＳＴ５のすべてのステップの制御に優先して実行される。
【００５３】
本実施形態の燃料電池車両１によれば、以下の効果を奏する。
（１）車室外に配置されたバッテリボックス２０に、暖機用吸気口３１を含む複数の吸気口３０を設けるとともに、当該複数の吸気口３０を選択的に開放して、バッテリ２１の温度を調整する制御装置４０を設けた。
ここで、暖機用吸気口３１を、燃料電池１０側に向けて配置したので、この暖機用吸気口３１には、燃料電池１０の発電により暖められた空気が導入される。よって、複数の吸気口３０を選択的に開放することで、異なる温度の空気をバッテリボックス２０内に導入できるので、車室内や空調機器からの空気を導入することなく、バッテリ２１の温度を調整できる。
【００５４】
（２）従来のように車室内の空気を導入するためのダクトを設ける必要がないので、車両のレイアウトの自由度を向上できるうえに、車両の軽量化を実現できる。
【００５５】
（３）暖機用吸気口３１とは位置および向きのうち少なくとも一方が異なる冷却用吸気口３２を設けたので、この冷却用吸気口３２からバッテリボックス２０内に空気を導入することで、バッテリ２１を冷却できる。その結果、車室外の空気によりバッテリ２１を暖機したり冷却したりでき、バッテリ２１の充放電の効率が向上する。
【００５６】
（４）バッテリボックス２０を、バッテリボックス本体２２と配管２３とを含んで構成し、暖機用吸気口３１を、配管２３の先端の車両前方側の壁面に形成し、冷却用吸気口３２を、配管２３の先端の車両後方側の壁面に形成し、配管２３の先端には、当該配管２３の軸方向に延びる切り替え板４１を回動可能に設けた。
よって、温度調整装置により切り替え板４１を回動することで、暖機用吸気口３１が閉鎖されて冷却用吸気口３２が開放された状態と、暖機用吸気口３１が開放されて冷却用吸気口３２が閉鎖された状態とを切り替えできるので、開放する吸気口３０を容易に切り替えることができる。
【００５７】
（５）燃料電池車両１を低温状態で起動させた場合、燃料電池１０の温度は、バッテリ２１の温度よりも早く上昇する。よって、燃料電池車両１を低温状態で起動させた場合に、暖機用吸気口３１を開放することで、燃料電池１０の発電により暖められた空気を暖機用吸気口３１からバッテリボックス２０内に導入でき、バッテリ２１を効率よく暖機できる。
（６）水素ガスセンサ５１が水素漏れを検知すると、制御装置４０により冷却用吸気口３２を開放させるので、水素漏れが発生して水素ガスが水素タンク５０の上方に溜まっても、冷却用吸気口３２を通して、この水素ガスをバッテリボックス２０内に導入し、水素タンク５０の上方の空間を換気できる。
【００５８】
（７）複数の吸気口３０のそれぞれの周囲温度ＴＩ１，ＴＩ２，・・・ＴＩｎと、バッテリ２１の温度ＴＢと、に基づいて選択した吸気口３０を開放するので、バッテリ２１の温度に応じて、最適の吸気口３０を開放でき、バッテリ２１の温度を精度よく調整できる。
【００５９】
（８）バッテリ２１の温度ＴＢが所定の最適温度Ｔ０よりも低く、かつ、複数の吸気口温度ＴＩ１，ＴＩ２，・・・ＴＩｎのうち最も高いものであるＭａｘＴＩｎよりも低い場合に、最も高い吸気口温度ＭａｘＴＩｎを検出した吸気口を開放する。この吸気口の周囲の温度は、バッテリ２１の温度よりも高いので、これにより、確実にバッテリ２１を暖機できる。
【００６０】
（９）燃料電池１０および暖機用吸気口３１を、センターコンソール６０内に設けたので、燃料電池１０の発電により暖められた空気を、センターコンソール６０内を通じて暖機用吸気口３１に導入でき、簡易な構成で、燃料電池１０の発電により発生した廃熱を有効利用できる。
【００６１】
〔第２実施形態〕
図６は、第２実施形態に係る燃料電池車両１Ａの概略構成を示す側面図である。
本実施形態では、配管２３Ａの形状および水素ガスセンサ５１、５２の配置が、第１実施形態と異なる。
具体的には、本実施形態では、配管２３Ａを分岐させて、配管２３１Ａおよび配管２３２Ａで構成している。そして、配管２３１Ａの先端側を燃料電池１０の近傍まで延出させて、この配管２３１Ａの先端を暖機用吸気口３１Ａとし、配管２３２Ａの先端側を水素タンク５０の上方まで延出させて、この配管２３２Ａの先端を冷却用吸気口３２Ａとしている。
【００６２】
また、水素タンク５０の上方の空間および燃料電池１０の上方の空間がそれぞれ水素ガス滞留部５３、５４となっている。そして、これら水素ガス滞留部５３、５４に、それぞれ水素ガスセンサ５１，５２を配置している。
本実施形態によれば、上述した（１）〜（９）の効果に加え、以下のような効果がある。
【００６３】
（１０）燃料電池１０の上方を水素ガス滞留部５４とし、この水素ガス滞留部５４の近傍に暖機用吸気口３１Ａを配置した。これにより、水素漏れが発生して水素ガスが水素ガス滞留部５４に滞留しても、暖機用吸気口３１Ａを通して、この水素ガスをバッテリボックス２０内に導入し、燃料電池１０の上方の空間を換気できる。
【００６４】
（１１）水素タンク５０の上方を水素ガス滞留部５３とし、この水素ガス滞留部５３の近傍に冷却用吸気口３２Ａを配置した。これにより、水素ガスが水素ガス滞留部５３に溜まっても、冷却用吸気口３２を通して、この水素ガスをバッテリボックス２０内に導入し、水素タンク５０の上方の空間を換気できる。
【００６５】
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、改良などは本発明に含まれるものである。
例えば、本実施形態では、複数の吸気口３０を、暖機用吸気口３１および冷却用吸気口３２の２つの吸気口から構成したが、これに限らず、複数の吸気口を、３つ以上の吸気口で構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料電池車両の概略構成を示す側面図である。
【図２】前記実施形態に係る燃料電池車両の上面図である。
【図３】図１の部分拡大図である。
【図４】燃料電池車両のバッテリの温度を調整する動作のフローチャートである。
【図５】燃料電池車両の水素ガスセンサから水素漏れが発生した場合の動作を示すフローチャートである。
【図６】第２実施形態に係る燃料電池車両の概略構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１、１Ａ 燃料電池車両
１０ 燃料電池
２０ バッテリボックス（蓄電装置収納ケース）
２１ バッテリ（蓄電装置）
２２ バッテリボックス本体
２３ 配管
３０ 吸気口
３１ 暖機用吸気口
３２ 冷却用吸気口
４０ 制御装置（温度調整装置）
４１ 切り替え板
５０ 水素タンク
５１ 水素ガスセンサ（水素検出手段）
６０ センターコンソール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池車両に関する。詳しくは、車室外に設けられた燃料電池と、当該燃料電池の後方側に配置される蓄電装置と、当該蓄電装置を収納する蓄電装置収納ケースと、を備える燃料電池車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池を動力源とする燃料電池車両では、燃料電池を起動する際に補機類に電力を供給したり、車両の加速時に駆動モータに補助的な電力を供給したりするための蓄電装置としてのバッテリが搭載される。車両に搭載されるバッテリには、効率よく充電および放電を行うことができる最適温度範囲がある。
このバッテリの温度が最適温度範囲より低い場合には、充電および放電を行う際の内部抵抗が大きくなる。その結果、充放電の効率が低下して、燃費や加速性能が悪化してしまう。
また、このバッテリの温度が最適温度範囲より高い場合には、バッテリの性能劣化が加速される。その結果、バッテリの耐久性が悪化してしまう。
【０００３】
そこで、バッテリを収容するバッテリケースと、車両の車室内の空気、トランクルーム内の空気およびエアコンユニットと、をダクトで接続し、これらのダクトの中から１つを選択してバッテリケースに連通させる切り替えダンパとを設ける車両用温度調節システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この提案手法によれば、切り替えダンパを制御することで、バッテリケース内に、車両の車室内の空気、トランクルーム内の空気およびエアコンユニットとの間で熱交換された空気のうちのいずれかの空気を選択的に導入して、バッテリを最適温度となるように調節できる。
【特許文献１】特開２００５−２５４９７４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、特許文献１で提案された車両用温度調節システムには、以下のような問題があった。
すなわち、第１に、車室、トランクルームおよびエアコンユニットとバッテリケースとの間にそれぞれ空気を導入するためのダクトを設ける必要があった。よって、これら複数のダクトの配置が複雑となり、車両のレイアウトの自由度が低かった。
【０００５】
第２に、車室とバッテリケースとをダクトで連通させたので、車室のフロアに開口を設けることになり、バッテリケース内の空気が車室内に流入する場合があった。
第３に、エアコンユニットからの空気でバッテリの温度調節をした場合、エアコンユニットは、車室内の温度を調節するだけでなく、バッテリの温度を調節するための余分な能力を備える必要がある。さらに、車両用温度調節システムをエアコンユニットと協調制御させる必要がある。
【０００６】
本発明は、上述した問題点を考慮してなされたものであり、車室内や空調機器からの空気を導入することなく蓄電装置の温度を調整できる燃料電池車両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】
【０００７】
本発明の燃料電池車両（例えば、後述の燃料電池車両１）は、車室外に設けられた燃料電池（例えば、後述の燃料電池１０）と、当該燃料電池の後方に配置された蓄電装置（例えば、後述のバッテリ２１）と、当該蓄電装置を収納する蓄電装置収納ケース（例えば、後述のバッテリボックス２０）と、を備える燃料電池車両であって、前記蓄電装置収納ケースには、前記燃料電池側を向いた暖機用吸気口（例えば、後述の暖機用吸気口３１）を含む複数の吸気口（例えば、後述の吸気口３０）が形成され、当該複数の吸気口を選択的に開放して、前記蓄電装置の温度を調整する温度調整装置（例えば、後述の温度調整装置４０）をさらに備えることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、車室外に配置された蓄電装置収納ケースに、暖機用吸気口を含む複数の吸気口を設けるとともに、当該複数の吸気口を選択的に開放して、蓄電装置の温度を調整する温度調整装置を設けた。
ここで、暖機用吸気口を、燃料電池側に向けて配置したので、この暖機用吸気口には、燃料電池の発電により暖められた空気が導入される。よって、複数の吸気口を選択的に開放することで、異なる温度の空気を蓄電装置収納ケース内に導入できる。これにより、車室内や空調機器からの空気を導入することなく、蓄電装置の温度を調整できる。
【０００９】
また、従来のように車室内の空気を導入するためのダクトを設ける必要がないので、車両のレイアウトの自由度を向上できるうえに、車両の軽量化を実現できる。
【００１０】
この場合、前記複数の吸気口は、前記暖機用吸気口とは位置および向きのうち少なくとも一方が異なる冷却用吸気口（例えば、後述の冷却用吸気口３２）を含むことが好ましい。
【００１１】
この発明によれば、暖機用吸気口とは位置および向きのうち少なくとも一方が異なる冷却用吸気口を設けた。よって、この冷却用吸気口から蓄電装置収納ケース内に空気を導入することで、蓄電装置を冷却できる。その結果、車室外の空気により蓄電装置を暖機したり冷却したりでき、蓄電装置の充放電の効率が向上する。
【００１２】
この場合、前記蓄電装置収納ケースは、前記蓄電装置を覆うケース本体（例えば、後述のバッテリボックス本体２２）と、当該ケース本体から延びる配管（例えば、後述の配管２３）と、を備え、前記暖機用吸気口は、前記配管の先端の車両前方側の壁面に形成され、前記冷却用吸気口は、前記配管の先端の車両後方側の壁面に形成され、前記配管の先端には、当該配管の軸方向に延びる切り替え板（例えば、後述の切り替え板４１）が回動可能に設けられ、前記温度調整装置は、前記切り替え板を回動して、前記暖機用吸気口が閉鎖されて前記冷却用吸気口が開放された状態と、前記暖機用吸気口が開放されて前記冷却用吸気口が閉鎖された状態と、を切り替え可能であることが好ましい。
【００１３】
この発明によれば、蓄電装置収納ケースを、ケース本体と配管とを含んで構成した。そして、暖機用吸気口を、配管の先端の車両前方側の壁面に形成し、冷却用吸気口を、配管の先端の車両後方側の壁面に形成し、配管の先端には、当該配管の軸方向に延びる切り替え板を回動可能に設けた。
よって、温度調整装置により切り替え板を回動することで、暖機用吸気口が閉鎖されて冷却用吸気口が開放された状態と、暖機用吸気口が開放されて冷却用吸気口が閉鎖された状態とを切り替えられるので、開放する吸気口を容易に切り替えることができる。
【００１４】
この場合、前記燃料電池車両を低温状態で起動させた場合には、前記温度調整装置は、前記暖機用吸気口を開放することが好ましい。
【００１５】
燃料電池車両を低温状態で起動させた場合、燃料電池が発電することにより、燃料電池の温度は、蓄電装置よりも早く上昇することが判っている。
そこで、この発明によれば、燃料電池車両を低温状態で起動させた場合に、暖機用吸気口を開放する。これにより、燃料電池の発電により暖められた空気を暖機用吸気口から蓄電装置収納ケース内に導入でき、蓄電装置を効率よく暖機できる。
【００１６】
この場合、車両の水素ガス滞留部（例えば、後述の水素ガス滞留部５３、５４）に設けられて水素ガスを検知する水素漏れ検知手段（例えば、後述の水素ガスセンサ５１、５２）をさらに備え、前記複数の吸気口のうちの１つは、前記水素ガス滞留部の近傍に配置され、前記水素漏れ検知手段により水素ガスを検知すると、前記温度調整装置は、前記水素ガス滞留部の近傍に配置された吸気口を開放することが好ましい。
【００１７】
この発明によれば、複数の吸気口のうちの１つを水素ガス滞留部の近傍に配置するとともに、水素漏れ検知手段が水素ガスを検知すると、温度調整装置により水素ガス滞留部の近傍に配置された吸気口を開放させる。これにより、水素漏れが発生して水素ガスが水素ガス滞留部に滞留しても、水素ガス滞留部の近傍に配置された吸気口を通して、この水素ガスを蓄電装置収納ケース内に導入し、水素ガス滞留部を換気できる。
【００１８】
この場合、前記水素ガス滞留部は、前記燃料電池の上方に設けられ、前記水素ガス滞留部の近傍に配置された吸気口は、前記暖機用吸気口であることが好ましい。
【００１９】
この発明によれば、燃料電池の上方を水素ガス滞留部とし、この水素ガス滞留部の近傍に暖機用吸気口を配置した。これにより、水素漏れが発生して水素ガスが燃料電池の上方に滞留しても、暖機用吸気口を通して、この水素ガスを蓄電装置収納ケース内に導入し、燃料電池の上方の空間を換気できる。
【００２０】
この場合、水素ガスを収容する水素タンク（例えば、後述の水素タンク５０）をさらに備え、前記水素ガス滞留部は、前記水素タンクの上方に設けられ、前記水素ガス滞留部の近傍に配置された吸気口は、前記冷却用吸気口であることが好ましい。
【００２１】
この発明によれば、水素タンクの上方を水素ガス滞留部とし、この水素ガス滞留部の近傍に冷却用吸気口を配置した。これにより、水素漏れが発生して水素ガスが水素タンクの上方に溜まっても、冷却用吸気口を通して、この水素ガスを蓄電装置収納ケース内に導入し、水素タンクの上方の空間を換気できる。
【００２２】
この場合、前記温度調整装置は、前記複数の吸気口のそれぞれの周囲温度と、前記蓄電装置の温度と、に基づいて、前記複数の吸気口の中から少なくとも１つの吸気口を選択し、当該選択した吸気口を開放することが好ましい。
【００２３】
この発明によれば、複数の吸気口のそれぞれの周囲温度と、蓄電装置の温度とに基づいて選択した吸気口を開放する。よって、蓄電装置の温度に応じて、最適の吸気口を開放できるので、蓄電装置の温度を精度よく調整できる。
【００２４】
この場合、前記温度調整装置は、前記蓄電装置の温度が所定の最適温度よりも低くかつ前記複数の吸気口のうちの少なくとも１つの周囲の温度よりも低い場合には、当該吸気口を開放することが好ましい。
【００２５】
この発明によれば、蓄電装置の温度が所定の最適温度よりも低くかつ複数の吸気口のうちの少なくとも１つの周囲の温度よりも低い場合に、この吸気口を開放する。この吸気口の周囲の温度は、蓄電装置の温度よりも高いので、これにより、確実に蓄電装置を暖機できる。
【００２６】
この場合、前記燃料電池および前記暖機用吸気口は、センターコンソール（例えば、後述のセンターコンソール６０）内に設けられることが好ましい。
【００２７】
この発明によれば、燃料電池および暖機用吸気口を、センターコンソール内に設けた。これにより、燃料電池の発電により暖められた空気を、センターコンソール内を通って暖機用吸気口に導入できるので、簡易な構成で、燃料電池の発電により発生した廃熱を有効利用できる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、車室外に配置された蓄電装置収納ケースに、暖機用吸気口を含む複数の吸気口を設けるとともに、当該複数の吸気口を選択的に開放して、蓄電装置の温度を調整する温度調整装置を設けた。
ここで、暖機用吸気口を、燃料電池側に向けて配置したので、この暖機用吸気口には、燃料電池の発電により暖められた空気が導入される。よって、複数の吸気口を選択的に開放することで、異なる温度の空気を蓄電装置収納ケース内に導入できる。これにより、車室内や空調機器からの空気を導入することなく、蓄電装置の温度を調整できる。
また、従来のように車室内の空気を導入するためのダクトを設ける必要がないので、車両のレイアウトの自由度を向上できるうえに、車両の軽量化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
【００３０】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池車両１の概略構成を示す側面図であり、図２は、図１に示す燃料電池車両１の上面図である。図３は、図１の部分拡大図である。
燃料電池車両１は、燃料電池１０と、燃料電池１０の後方側に配置される蓄電装置としてのバッテリ２１と、バッテリ２１を収納する蓄電装置収納ケースとしてのバッテリボックス２０と、バッテリボックス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５０と、バッテリ２１の温度を制御する温度調整装置としての制御装置４０と、を備える。
【００３１】
燃料電池１０、バッテリボックス２０、および水素タンク５０は、燃料電池車両１の車室の床となるフロアパネル６１の下方、すなわち車室外に設けられる。
具体的には、このフロアパネル６１には、このフロアパネル６１の車幅方向の中央部が車室内方へ向けて凸状となって形成されたセンターコンソール６０が設けられている。燃料電池１０およびバッテリボックス２０は、このセンターコンソール６０内に設けられている。
また、燃料電池１０、バッテリボックス２０および水素タンク５０は、フロアパネル６１の下方に設けられたアンダーカバー６２により各々の底部側が覆われている。
【００３２】
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）およびカソード電極（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５０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、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。
【００３３】
バッテリ２１は、燃料電池１０で発電した電力や、減速時における駆動モータからの回生電力などを蓄電する。また、バッテリ２１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。
また、このバッテリ２１には、バッテリ２１の温度であるバッテリ温度ＴＢを検出するバッテリ温度センサ２４が接続されており、このバッテリ温度センサ２４の検出信号は、制御装置４０に入力される。
【００３４】
バッテリボックス２０は、バッテリボックス本体２２と、このバッテリボックス本体２２から上方に延出する配管２３と、を備える。
バッテリボックス本体２２は、箱状であり、その内部にはバッテリ２１が収納される。このバッテリボックス本体２２には、内部の空気を排出するための排気口３５が設けられる。
配管２３は、センターコンソール６０内に位置しており、この配管２３の先端には、バッテリボックス２０の内部に空気を導入するための複数の吸気口３０が設けられる。
【００３５】
具体的には、配管２３の先端の車両前方側の壁面には、暖機用吸気口３１が設けられている。また、暖機用吸気口３１とは位置および向きが異なる配管２３の先端の車両後方側の壁面には、冷却用吸気口３２が設けられる。すなわち、暖機用吸気口３１は、燃料電池１０側を向いて形成され、冷却用吸気口３２は、水素タンク５０側を向いて形成される。
【００３６】
暖機用吸気口３１には、この暖機用吸気口３１の周囲の温度である吸気口温度を検出する吸気口温度センサ３３が接続されており、冷却用吸気口３２には、この冷却用吸気口３２の周囲の温度である吸気口温度を検出する吸気口温度センサ３４が接続されている。これら吸気口温度センサ３３，３４の検出信号は、制御装置４０に入力される。
【００３７】
配管２３の先端には、配管２３の軸方向に延びる切り替え板４１が設けられる。切り替え板４１の上端は、配管２３の上面に回動可能に支持される。
よって、切り替え板４１を回動させて、この切り替え板４１の下端側を車両前方側の壁面に当接させると、暖機用吸気口３１が閉鎖されて冷却用吸気口３２が開放された状態となり、切り替え板４１の先端側を車両後方側の壁面に当接させると、暖機用吸気口３１が開放されて冷却用吸気口３２が閉鎖された状態となる。
【００３８】
排気口３５は、バッテリボックス本体２２の下方側に設けられる。排気口３５には、排気ファン４２が設けられており、この排気ファン４２を回転駆動することにより、バッテリボックス２０内に導入された空気を排出する。
【００３９】
水素タンク５０の上方は、この水素タンク５０から漏れた水素ガスが滞留する水素ガス滞留部５３となっている。この水素ガス滞留部５３には、水素ガスを検知する水素漏れ検知手段としての水素ガスセンサ５１が設けられている。この水素ガスセンサ５１の検出信号は、制御装置４０に入力される。
【００４０】
制御装置４０は、バッテリ温度センサ２４および吸気口温度センサ３３，３４から入力された検出信号に基づいて、切り替え板４１および排気ファン４２を制御し、バッテリ２１の温度を調整する。
具体的には、まず、制御装置４０は、排気ファン４２を回転させる。この状態で、切り替え板４１を回動することで、切り替え板４１の先端側を車両前方側の壁面に当接させて、暖機用吸気口３１が閉鎖されて冷却用吸気口３２が開放された状態と、切り替え板４１の先端側を車両後方側の壁面に当接させて、暖機用吸気口３１が開放されて冷却用吸気口３２が閉鎖された状態と、を切り替える。これにより、バッテリボックス２０内に空気を導入する吸気口を切り替え、バッテリ２１の温度を調整する。
また、制御装置４０は、水素ガスセンサ５１から入力された検出信号に基づいて、切り替え板４１および排気ファン４２を制御し、換気を行う。
【００４１】
ところで、燃料電池車両１を起動させると、燃料電池１０の温度、バッテリ２１の温度、暖機用吸気口３１周囲の温度、および冷却用吸気口３２周囲の温度は、以下のように変化する。
【００４２】
まず、燃料電池車両１の起動前には、燃料電池１０の温度、バッテリ２１の温度、暖機用吸気口３１周囲の温度、および冷却用吸気口３２周囲の温度は、いずれも外気の温度と略等しい低温状態となっている。また、通常、外気の温度は、バッテリ２１が効率よく充電および放電を行うことができる最適温度よりも低い。
【００４３】
つぎに、燃料電池車両１の起動後、燃料電池１０による発電が開始すると、この燃料電池１０の温度の上昇率は、バッテリ２１の温度の上昇率よりも高いため、時間の経過に伴って、燃料電池１０の温度は、バッテリ２１の温度よりも高くなる。
すると、燃料電池１０の周囲の空気は、燃料電池１０の発電により発生した廃熱により暖められるので、暖機用吸気口３１周囲の温度は、バッテリ２１の温度や冷却用吸気口３２周囲の温度よりも高くなる。
【００４４】
よって、この場合、制御装置４０は、暖機用吸気口３１を選択的に開放し、燃料電池１０の発電により暖められた空気をバッテリボックス２０内に導入して、バッテリ２１を暖機する。
【００４５】
図４は、燃料電池車両１のバッテリ２１の温度を調整する動作のフローチャートである。
以下の説明において、バッテリ２１の温度を、バッテリ温度ＴＢとし、バッテリ２１が効率よく充電および放電を行うことができる所定の温度を、最適温度Ｔ０とする。また、暖機用吸気口３１および冷却用吸気口３２を含む吸気口の個数をｎ個とし、これらｎ個の吸気口の周囲の温度を、吸気口温度ＴＩ１，ＴＩ２，・・・ＴＩｎとする。
【００４６】
ステップＳ１では、バッテリ温度センサ２４によりバッテリ温度ＴＢを、吸気口温度センサにより複数の吸気口温度ＴＩ１，ＴＩ２・・・ＴＩｎそれぞれを検出する。
【００４７】
ステップＳＴ２では、バッテリ２１が効率よく充電および放電を行うことができる所定の温度である最適温度Ｔ０と、バッテリ温度ＴＢと、複数の吸気口温度ＴＩ１，ＴＩ２，・・・ＴＩｎと、を比較する。
バッテリ温度ＴＢが最適温度Ｔ０よりも低く、かつ、バッテリ温度ＴＢが複数の吸気口温度ＴＩ１，ＴＩ２，・・・ＴＩｎのうち最も高いものであるＭａｘＴＩｎよりも低い場合には、ステップＳＴ３に移り、バッテリ温度ＴＢが最適温度Ｔ０以上であり、かつ、バッテリ温度ＴＢが複数の吸気口温度ＴＩ１，ＴＩ２，・・・ＴＩｎのうち最も低いものであるＭｉｎＴＩｎ以上である場合には、ステップＳＴ５に移る。また、ステップＳＴ３およびステップＳＴ５のいずれにもあてはまらない場合には、ステップＳＴ７に移る。
【００４８】
ステップＳＴ３では、加温モードとなり、最も高い吸気口温度ＭａｘＴＩｎを検出した吸気口すなわち暖機用吸気口３１を選択的に開放し、当該吸気口から空気を導入する。これにより、バッテリ２１を暖機する（ステップＳＴ４）。
【００４９】
ステップＳＴ５では、冷却モードとなり、最も低い吸気口温度ＭｉｎＴＩｎを検出した吸気口すなわち冷却用吸気口３２を選択的に開放し、当該吸気口から空気を導入する。これにより、バッテリ２１を冷却する（ステップＳＴ６）。
【００５０】
ステップＳＴ７では、現状維持モードとなり、複数の吸気口３０すべてを閉鎖して、排気ファン４２の回転を停止するか、またはそれまで開放されていた吸気口からの空気の導入を継続する（ステップＳＴ８）。
【００５１】
図５は、燃料電池車両１の水素ガスセンサ５１から水素漏れが発生した場合の動作を示すフローチャートである。
ステップＳＴ１１では、水素ガスセンサ５１が水素漏れを検知して、ステップＳＴ１２に移る。
【００５２】
ステップＳＴ１２では、水素換気モードを実行する。水素換気モードでは、水素換気用の吸気口である冷却用吸気口３２を開放し、水素タンク５０の上方に溜まった水素ガスを、冷却用吸気口３２を通してバッテリボックス２０内に導入し換気する。
なお、この水素換気モードは、上述のステップＳＴ３、ステップＳＴ４およびステップＳＴ５のすべてのステップの制御に優先して実行される。
【００５３】
本実施形態の燃料電池車両１によれば、以下の効果を奏する。
（１）車室外に配置されたバッテリボックス２０に、暖機用吸気口３１を含む複数の吸気口３０を設けるとともに、当該複数の吸気口３０を選択的に開放して、バッテリ２１の温度を調整する制御装置４０を設けた。
ここで、暖機用吸気口３１を、燃料電池１０側に向けて配置したので、この暖機用吸気口３１には、燃料電池１０の発電により暖められた空気が導入される。よって、複数の吸気口３０を選択的に開放することで、異なる温度の空気をバッテリボックス２０内に導入できるので、車室内や空調機器からの空気を導入することなく、バッテリ２１の温度を調整できる。
【００５４】
（２）従来のように車室内の空気を導入するためのダクトを設ける必要がないので、車両のレイアウトの自由度を向上できるうえに、車両の軽量化を実現できる。
【００５５】
（３）暖機用吸気口３１とは位置および向きのうち少なくとも一方が異なる冷却用吸気口３２を設けたので、この冷却用吸気口３２からバッテリボックス２０内に空気を導入することで、バッテリ２１を冷却できる。その結果、車室外の空気によりバッテリ２１を暖機したり冷却したりでき、バッテリ２１の充放電の効率が向上する。
【００５６】
（４）バッテリボックス２０を、バッテリボックス本体２２と配管２３とを含んで構成し、暖機用吸気口３１を、配管２３の先端の車両前方側の壁面に形成し、冷却用吸気口３２を、配管２３の先端の車両後方側の壁面に形成し、配管２３の先端には、当該配管２３の軸方向に延びる切り替え板４１を回動可能に設けた。
よって、温度調整装置により切り替え板４１を回動することで、暖機用吸気口３１が閉鎖されて冷却用吸気口３２が開放された状態と、暖機用吸気口３１が開放されて冷却用吸気口３２が閉鎖された状態とを切り替えできるので、開放する吸気口３０を容易に切り替えることができる。
【００５７】
（５）燃料電池車両１を低温状態で起動させた場合、燃料電池１０の温度は、バッテリ２１の温度よりも早く上昇する。よって、燃料電池車両１を低温状態で起動させた場合に、暖機用吸気口３１を開放することで、燃料電池１０の発電により暖められた空気を暖機用吸気口３１からバッテリボックス２０内に導入でき、バッテリ２１を効率よく暖機できる。
（６）水素ガスセンサ５１が水素漏れを検知すると、制御装置４０により冷却用吸気口３２を開放させるので、水素漏れが発生して水素ガスが水素タンク５０の上方に溜まっても、冷却用吸気口３２を通して、この水素ガスをバッテリボックス２０内に導入し、水素タンク５０の上方の空間を換気できる。
【００５８】
（７）複数の吸気口３０のそれぞれの周囲温度ＴＩ１，ＴＩ２，・・・ＴＩｎと、バッテリ２１の温度ＴＢと、に基づいて選択した吸気口３０を開放するので、バッテリ２１の温度に応じて、最適の吸気口３０を開放でき、バッテリ２１の温度を精度よく調整できる。
【００５９】
（８）バッテリ２１の温度ＴＢが所定の最適温度Ｔ０よりも低く、かつ、複数の吸気口温度ＴＩ１，ＴＩ２，・・・ＴＩｎのうち最も高いものであるＭａｘＴＩｎよりも低い場合に、最も高い吸気口温度ＭａｘＴＩｎを検出した吸気口を開放する。この吸気口の周囲の温度は、バッテリ２１の温度よりも高いので、これにより、確実にバッテリ２１を暖機できる。
【００６０】
（９）燃料電池１０および暖機用吸気口３１を、センターコンソール６０内に設けたので、燃料電池１０の発電により暖められた空気を、センターコンソール６０内を通じて暖機用吸気口３１に導入でき、簡易な構成で、燃料電池１０の発電により発生した廃熱を有効利用できる。
【００６１】
〔第２実施形態〕
図６は、第２実施形態に係る燃料電池車両１Ａの概略構成を示す側面図である。
本実施形態では、配管２３Ａの形状および水素ガスセンサ５１、５２の配置が、第１実施形態と異なる。
具体的には、本実施形態では、配管２３Ａを分岐させて、配管２３１Ａおよび配管２３２Ａで構成している。そして、配管２３１Ａの先端側を燃料電池１０の近傍まで延出させて、この配管２３１Ａの先端を暖機用吸気口３１Ａとし、配管２３２Ａの先端側を水素タンク５０の上方まで延出させて、この配管２３２Ａの先端を冷却用吸気口３２Ａとしている。
【００６２】
また、水素タンク５０の上方の空間および燃料電池１０の上方の空間がそれぞれ水素ガス滞留部５３、５４となっている。そして、これら水素ガス滞留部５３、５４に、それぞれ水素ガスセンサ５１，５２を配置している。
本実施形態によれば、上述した（１）〜（９）の効果に加え、以下のような効果がある。
【００６３】
（１０）燃料電池１０の上方を水素ガス滞留部５４とし、この水素ガス滞留部５４の近傍に暖機用吸気口３１Ａを配置した。これにより、水素漏れが発生して水素ガスが水素ガス滞留部５４に滞留しても、暖機用吸気口３１Ａを通して、この水素ガスをバッテリボックス２０内に導入し、燃料電池１０の上方の空間を換気できる。
【００６４】
（１１）水素タンク５０の上方を水素ガス滞留部５３とし、この水素ガス滞留部５３の近傍に冷却用吸気口３２Ａを配置した。これにより、水素ガスが水素ガス滞留部５３に溜まっても、冷却用吸気口３２を通して、この水素ガスをバッテリボックス２０内に導入し、水素タンク５０の上方の空間を換気できる。
【００６５】
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、改良などは本発明に含まれるものである。
例えば、本実施形態では、複数の吸気口３０を、暖機用吸気口３１および冷却用吸気口３２の２つの吸気口から構成したが、これに限らず、複数の吸気口を、３つ以上の吸気口で構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料電池車両の概略構成を示す側面図である。
【図２】前記実施形態に係る燃料電池車両の上面図である。
【図３】図１の部分拡大図である。
【図４】燃料電池車両のバッテリの温度を調整する動作のフローチャートである。
【図５】燃料電池車両の水素ガスセンサから水素漏れが発生した場合の動作を示すフローチャートである。
【図６】第２実施形態に係る燃料電池車両の概略構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１、１Ａ 燃料電池車両
１０ 燃料電池
２０ バッテリボックス（蓄電装置収納ケース）
２１ バッテリ（蓄電装置）
２２ バッテリボックス本体
２３ 配管
３０ 吸気口
３１ 暖機用吸気口
３２ 冷却用吸気口
４０ 制御装置（温度調整装置）
４１ 切り替え板
５０ 水素タンク
５１ 水素ガスセンサ（水素検出手段）
６０ センターコンソール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室外に設けられた燃料電池と、当該燃料電池の後方に配置された蓄電装置と、当該蓄電装置を収納する蓄電装置収納ケースと、を備える燃料電池車両であって、
前記蓄電装置収納ケースには、前記燃料電池側を向いた暖機用吸気口を含む複数の吸気口が形成され、
当該複数の吸気口を選択的に開放して、前記蓄電装置の温度を調整する温度調整装置をさらに備えることを特徴とする燃料電池車両。
【請求項２】
前記複数の吸気口は、前記暖機用吸気口とは位置および向きのうち少なくとも一方が異なる冷却用吸気口を含むことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両。
【請求項３】
前記蓄電装置収納ケースは、前記蓄電装置を覆うケース本体と、当該ケース本体から延びる配管と、を備え、
前記暖機用吸気口は、前記配管の先端の車両前方側の壁面に形成され、
前記冷却用吸気口は、前記配管の先端の車両後方側の壁面に形成され、
前記配管の先端には、当該配管の軸方向に延びる切り替え板が回動可能に設けられ、
前記温度調整装置は、前記切り替え板を回動して、前記暖機用吸気口が閉鎖されて前記冷却用吸気口が開放された状態と、前記暖機用吸気口が開放されて前記冷却用吸気口が閉鎖された状態と、を切り替え可能である請求項２に記載の燃料電池車両。
【請求項４】
前記燃料電池車両を低温状態で起動させた場合には、前記温度調整装置は、前記暖機用吸気口を開放することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の燃料電池車両。
【請求項５】
車両の水素ガス滞留部に設けられて水素ガスを検知する水素漏れ検知手段をさらに備え、
前記複数の吸気口のうちの１つは、前記水素ガス滞留部の近傍に配置され、
前記水素漏れ検知手段により水素ガスを検知すると、前記温度調整装置は、前記水素ガス滞留部の近傍に配置された吸気口を開放することを特徴とする請求項２に記載の燃料電池車両。
【請求項６】
前記水素ガス滞留部は、前記燃料電池の上方に設けられ、
前記水素ガス滞留部の近傍に配置された吸気口は、前記暖機用吸気口であることを特徴とする請求項５に記載の燃料電池車両。
【請求項７】
水素ガスを収容する水素タンクをさらに備え、
前記水素ガス滞留部は、前記水素タンクの上方に設けられ、
前記水素ガス滞留部の近傍に配置された吸気口は、前記冷却用吸気口であることを特徴とする請求項５に記載の燃料電池車両。
【請求項８】
前記温度調整装置は、前記複数の吸気口のそれぞれの周囲温度と、前記蓄電装置の温度と、に基づいて、前記複数の吸気口の中から少なくとも１つの吸気口を選択し、当該選択した吸気口を開放することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の燃料電池車両。
【請求項９】
前記温度調整装置は、前記蓄電装置の温度が所定の最適温度よりも低くかつ前記複数の吸気口のうちの少なくとも１つの周囲の温度よりも低い場合には、当該吸気口を開放することを特徴とする請求項８に記載の燃料電池車両。
【請求項１０】
前記燃料電池および前記暖機用吸気口は、センターコンソール内に設けられることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の燃料電池車両。
【請求項１】
車室外に設けられた燃料電池と、当該燃料電池の後方に配置された蓄電装置と、当該蓄電装置を収納する蓄電装置収納ケースと、を備える燃料電池車両であって、
前記蓄電装置収納ケースには、前記燃料電池側を向いた暖機用吸気口を含む複数の吸気口が形成され、
当該複数の吸気口を選択的に開放して、前記蓄電装置の温度を調整する温度調整装置をさらに備えることを特徴とする燃料電池車両。
【請求項２】
前記複数の吸気口は、前記暖機用吸気口とは位置および向きのうち少なくとも一方が異なる冷却用吸気口を含むことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両。
【請求項３】
前記蓄電装置収納ケースは、前記蓄電装置を覆うケース本体と、当該ケース本体から延びる配管と、を備え、
前記暖機用吸気口は、前記配管の先端の車両前方側の壁面に形成され、
前記冷却用吸気口は、前記配管の先端の車両後方側の壁面に形成され、
前記配管の先端には、当該配管の軸方向に延びる切り替え板が回動可能に設けられ、
前記温度調整装置は、前記切り替え板を回動して、前記暖機用吸気口が閉鎖されて前記冷却用吸気口が開放された状態と、前記暖機用吸気口が開放されて前記冷却用吸気口が閉鎖された状態と、を切り替え可能である請求項２に記載の燃料電池車両。
【請求項４】
前記燃料電池車両を低温状態で起動させた場合には、前記温度調整装置は、前記暖機用吸気口を開放することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の燃料電池車両。
【請求項５】
車両の水素ガス滞留部に設けられて水素ガスを検知する水素漏れ検知手段をさらに備え、
前記複数の吸気口のうちの１つは、前記水素ガス滞留部の近傍に配置され、
前記水素漏れ検知手段により水素ガスを検知すると、前記温度調整装置は、前記水素ガス滞留部の近傍に配置された吸気口を開放することを特徴とする請求項２に記載の燃料電池車両。
【請求項６】
前記水素ガス滞留部は、前記燃料電池の上方に設けられ、
前記水素ガス滞留部の近傍に配置された吸気口は、前記暖機用吸気口であることを特徴とする請求項５に記載の燃料電池車両。
【請求項７】
水素ガスを収容する水素タンクをさらに備え、
前記水素ガス滞留部は、前記水素タンクの上方に設けられ、
前記水素ガス滞留部の近傍に配置された吸気口は、前記冷却用吸気口であることを特徴とする請求項５に記載の燃料電池車両。
【請求項８】
前記温度調整装置は、前記複数の吸気口のそれぞれの周囲温度と、前記蓄電装置の温度と、に基づいて、前記複数の吸気口の中から少なくとも１つの吸気口を選択し、当該選択した吸気口を開放することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の燃料電池車両。
【請求項９】
前記温度調整装置は、前記蓄電装置の温度が所定の最適温度よりも低くかつ前記複数の吸気口のうちの少なくとも１つの周囲の温度よりも低い場合には、当該吸気口を開放することを特徴とする請求項８に記載の燃料電池車両。
【請求項１０】
前記燃料電池および前記暖機用吸気口は、センターコンソール内に設けられることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の燃料電池車両。
【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２００９−２４７１５０（Ｐ２００９−２４７１５０Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９２０８９（Ｐ２００８−９２０８９）
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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