燃料電池車両
【課題】蓄電装置の冷却や暖機を効率的に行うことができる燃料電池車両を提供する。
【解決手段】高圧バッテリ２０を収納する蓄電装置収納空間Ｓｂと、燃料電池１０を収納する燃料電池収納空間Ｓｆｃと、車室内Ｓｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとを結ぶ主配管３１，３２と、蓄電装置収納空間Ｓｂと燃料電池収納空間Ｓｆｃとを結ぶ副配管３３と、主配管３１，３２と副配管３３の分岐点に設けられた三方弁３４と、燃料電池１０の温度Ｔｆｃを検出する温度センサ５２と、車室内Ｓｃの温度Ｔｃを検出する温度センサ５１と、制御装置５０とを備える。制御装置５０は、高圧バッテリ２０の暖機時に燃料電池１０の温度Ｔｆｃと車室内Ｓｃの温度Ｔｃとを比較し、高い温度の方を蓄電装置収納空間Ｓｂと接続する暖機制御と、高圧バッテリ２０の冷却時に、低い温度の方を蓄電装置収納空間Ｓｂと接続する冷却制御とを備えている。
【解決手段】高圧バッテリ２０を収納する蓄電装置収納空間Ｓｂと、燃料電池１０を収納する燃料電池収納空間Ｓｆｃと、車室内Ｓｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとを結ぶ主配管３１，３２と、蓄電装置収納空間Ｓｂと燃料電池収納空間Ｓｆｃとを結ぶ副配管３３と、主配管３１，３２と副配管３３の分岐点に設けられた三方弁３４と、燃料電池１０の温度Ｔｆｃを検出する温度センサ５２と、車室内Ｓｃの温度Ｔｃを検出する温度センサ５１と、制御装置５０とを備える。制御装置５０は、高圧バッテリ２０の暖機時に燃料電池１０の温度Ｔｆｃと車室内Ｓｃの温度Ｔｃとを比較し、高い温度の方を蓄電装置収納空間Ｓｂと接続する暖機制御と、高圧バッテリ２０の冷却時に、低い温度の方を蓄電装置収納空間Ｓｂと接続する冷却制御とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置の冷却や暖機を行う燃料電池車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池自動車などは、燃料電池スタックをアシストするための充電電力を放電したり、走行モータ等からの回生電力を充電する高電圧の蓄電装置を備えたものが一般に採用されている。この種の蓄電装置は、温度が低過ぎると所望の放電量が得られず、一方温度が高過ぎると劣化の原因となるなどの問題がある。このため、温度が低過ぎる場合には暖機を行い、温度が高過ぎる場合には冷却を行うことが望ましい。
【０００３】
このような蓄電装置を暖機および冷却する手段としては、キャビン内（車室内）の空調に利用したエアを流路を介して、電池が収納されるケース内に導入する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２５２４６７号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の装置では、キャビン内（車室内）の空気を導入するだけなので、蓄電装置の暖機や冷却をより効率的に行うことができないという課題があった。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、蓄電装置の冷却や暖機をさらに効率的に行うことが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】
本発明は、燃料電池および蓄電装置を搭載した燃料電池車両において、前記蓄電装置を収納する蓄電装置収納空間と、前記燃料電池を収納する燃料電池収納空間と、車室内と前記蓄電装置収納空間とを結ぶ第１経路と、前記蓄電装置収納空間と前記燃料電池収納空間とを結ぶ第２経路と、前記第１経路および前記第２経路を接続・遮断する弁機構と、前記燃料電池の温度を検出する燃料電池温度検出装置と、前記車室内の温度を検出する車室内温度検出装置と、前記弁機構を制御し、前記蓄電装置の暖機時に前記燃料電池の温度と前記車室内の温度とを比較し、高い温度の方を前記蓄電装置収納空間と接続する暖機制御と、前記蓄電装置の冷却時に、前記燃料電池の温度と前記車室内の温度とを比較し、低い温度の方を前記蓄電装置収納空間と接続する冷却制御との少なくともどちらか一方を備えた制御装置と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
これによれば、車室内と蓄電装置収納空間とを結ぶ第１経路と、蓄電装置収納空間と燃料電池収納空間とを結ぶ第２経路とを設けて、蓄電装置の暖機時には、車室内と燃料電池収納空間のうちの温度が高い方の空気を蓄電装置収納空間に導入することにより、蓄電装置の暖機をより効率的に行うことができ、また、蓄電装置の冷却時には、車室内と燃料電池収納空間のうちの温度が低い方の空気を蓄電装置収納空間に導入することにより、蓄電装置の冷却をより効率的に行うことができる。
【０００９】
このように、暖機時や冷却時に空気の導入もとを複数から選択できるので、蓄電装置の温度調節をより決め細やかに制御することが可能になる。
【００１０】
また、前記第１経路および前記第２経路は、前記車室内と前記蓄電装置収納空間とを接続する主配管と、前記主配管から分岐して前記燃料電池収納空間と接続する副配管からなり、前記弁機構は、前記主配管と前記副配管との分岐点に設けられることを特徴とする。
【００１１】
これによれば、分岐点に弁（例えば、三方弁）をひとつ設けるだけでよいので、燃料電池車両のシステム構成を簡略化することが可能になる。
【００１２】
また、前記蓄電装置の温度が異常である場合、前記弁機構を制御して前記車室内側を閉塞させることを特徴とする。
【００１３】
これによれば、蓄電装置の温度が異常である場合つまり蓄電装置からガスが発生している場合には、蓄電装置から発生したガスが車室内に入り込むのを防止できる。
【００１４】
また、前記蓄電装置に空気を導入するファンを備え、異常時は前記ファンの流量を通常時に比べ増量することを特徴とする。
【００１５】
これによれば、蓄電装置から発生したガスを迅速に排出することが可能になる。
【００１６】
また、前記燃料電池収納空間内に水素センサを備え、前記水素センサによって所定濃度以上の水素が検出されたときに前記弁機構を制御して前記車室内側を閉塞させることを特徴とする。
【００１７】
これによれば、水素が車室内に入り込むのを防止できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、蓄電装置の冷却や暖機をさらに効率的に行うことができる燃料電池車両を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態の燃料電池自動車の全体構成図である。
【図２】本実施形態の燃料電池自動車を燃料電池の前方側からみたときの概略図である。
【図３】本実施形態の燃料電池自動車の制御を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態の燃料電池自動車の制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本実施形態の燃料電池自動車Ｖについて図面を参照して説明する。なお、本実施形態では、車室内Ｓｃの前側にフロントシートＳ，Ｓ（図２参照）、後側にリアシート（不図示）を備えたタイプの車両を例に挙げて説明する。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態の燃料電池自動車（燃料電池車両）Ｖは、燃料電池１０を収納する燃料電池収納空間Ｓｆｃ、高圧バッテリ２０を収納する蓄電装置収納空間Ｓｂ、主配管３１，３２、副配管３３、三方弁３４、ファン４０、制御装置５０、温度センサ５１，５２、水素センサ５３などで構成されている。
【００２２】
燃料電池１０は、例えば固体高分子型燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell：ＰＥＦＣ）からなり、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly、膜電極接合体）を導電性のセパレータで挟持してなる単セル（いずれも図示せず）が複数積層され、電気的に直列に接続された構造を有している。ＭＥＡは、電解質膜（固体高分子膜）が、触媒を含むアノードおよびカソード等で挟持されて構成されている。アノードに対向するセパレータ（不図示）には、水素（燃料ガス）が通流するアノード流路が形成され、カソードに対向するセパレータ（不図示）には、空気（酸化剤ガス）が通流するカソード流路が形成されている。
【００２３】
このような燃料電池１０では、後記する水素タンク１１からアノードに水素が供給され、図示しないエアコンプレッサからカソードに酸素を含む空気が供給されると、アノードおよびカソードに含まれる触媒上で電極反応が起こり、燃料電池１０が発電可能な状態となる。発電電力は、高圧バッテリ２０、走行モータ（図示せず）、エアコンプレッサ（図示せず）などに供給される。
【００２４】
また、燃料電池１０は、燃料電池自動車Ｖのフロアパネル１の下側、つまりフロアパネル１を挟んで車室内Ｓｃとは反対側に設けられた燃料電池収納空間Ｓｆｃ内に配置されている。なお、フロアパネル１は、車室内Ｓｃと車室外Ｓａとを区画する隔壁であり、主に車室内Ｓｃの床面を構成している。また、フロアパネル１は、そのリア側において、車室外Ｓａの後輪と後輪との間に横置きに配置された水素タンク１１のタンク形状に沿うように上側に向けて凸状に形成された湾曲部１ｂを有している。
【００２５】
図２に示すように、燃料電池１０は、フロアパネル１の左右のフロントシートＳとフロントシートＳとの間に形成された凸状のセンタコンソール１ａ内に配置されている。
【００２６】
燃料電池収納空間Ｓｆｃは、燃料電池１０の上方の隔壁を構成するセンタコンソール１ａの一部である上パネル１ａ１、左右側方の隔壁を構成するセンタコンソール１ａの一部である側パネル１ａ２，１ａ３、下方の隔壁を構成する底パネル２、後方の隔壁を構成する後パネル３（図１参照）、によって燃料電池１０の周囲を取り囲むようにして構成されている。なお、燃料電池１０の前方は、燃料電池自動車Ｖのボンネット側に開放している（図１参照）。
【００２７】
図１に戻って、高圧バッテリ２０（蓄電装置）は、燃料電池自動車Ｖに搭載される燃料電池１０をアシストするため充電電力を放電したり、燃料電池１０の発電電力や走行モータ等からの回生電力を充電する。この高圧バッテリ２０は、例えばリチウムイオン型のものであり、複数の単電池を電気的に直列に接続した組電池を備えている。なお、蓄電装置として高圧バッテリ２０に替えて、キャパシタなどであってもよい。また、リチウムイオン型の二次電池に替えて、ニッケル水素型などの二次電池であってもよい。
【００２８】
また、高圧バッテリ２０には、電流センサ２１、温度センサ２２が設けられている。電流センサ２１は、高圧バッテリ２０の充放電時における電流値を測定して、高圧バッテリ２０の異常を検出するものである。温度センサ２２は、高圧バッテリ２０の温度を測定して、高圧バッテリ２０の異常を検出するものである。高圧バッテリ２０の異常は、電流センサ２１と温度センサ２２のいずれか一方に基づいて判断してもよく、あるいは双方を組み合わせて判断してもよい。
【００２９】
なお、本実施形態における高圧バッテリ２０の異常とは、高圧バッテリ２０の内部からガスが発生していることを意味している。ちなみに、このガスは、リチウムイオン型の蓄電装置であれば、一酸化炭素であり、ニッケル水素型の蓄電装置であれば、水素である。
【００３０】
蓄電装置収納空間Ｓｂは、燃料電池収納空間Ｓｆｃの後方に設けられ、高圧バッテリ２０の前方の隔壁を構成する前パネル４、後方の隔壁を構成する後パネル５、下方の隔壁を構成する底パネル６、側方の隔壁を構成する側パネル（不図示）などで構成されている。なお、高圧バッテリ２０の上方の隔壁は、フロアパネル１の一部によって構成されている。
【００３１】
主配管３１，３２は、車室内Ｓｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとを連通させる流路を構成し、車室内Ｓｃが、主配管３１、三方弁３４および主配管３２を介して蓄電装置収納空間Ｓｂと接続されるように構成されている。
【００３２】
副配管３３は、その一端が三方弁３４と接続され、他端が燃料電池収納空間Ｓｆｃと接続されている。すなわち、副配管３３は、主配管３１，３２から分岐して燃料電池収納空間Ｓｆｃに接続されている。
【００３３】
また、副配管３３は、蛇行路３３ａを有しており、図１の矢印Ａで示すように、燃料電池収納空間Ｓｆｃから蓄電装置収納空間Ｓｂに水が浸入するのを防止することができ、高圧バッテリ２０に対する防水処理を不要にできる。これにより、燃料電池自動車Ｖ（車両）の軽量化、コストの低減、レイアウト性の向上が可能となる。
【００３４】
三方弁３４（弁機構）は、制御装置５０によって制御され、車室内Ｓｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとを接続する位置と、燃料電池収納空間Ｓｆｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとを接続する位置とに切り換えができる弁で構成されている。
【００３５】
なお、主配管３１の車室内Ｓｃから空気を取り込む取込口３１ａは、例えば、図示しないリアシート後方のリアトレイに設けられている。ただし、取込口３１ａは、車室内Ｓｃの後部に限定されるものではなく、前部や中央部など適宜変更することができる。
【００３６】
また、主配管３１，３２は、例えば、リアシートの背面部（不図示）の後方を通り、さらにリアシートの座面部（不図示）の下方を通り、フロアパネル１を貫通して蓄電装置収納空間Ｓｂと接続されている。
【００３７】
副配管３３は、例えば、リアシートの座面部（不図示）の下方を通り、フロアパネル１を貫通して、燃料電池収納空間Ｓｆｃの上パネル１ａ１（図２参照）に接続されている。ちなみに、暖かい空気は上方に移動し易いので、副配管３３を上パネル１ａ１に接続することにより、燃料電池収納空間Ｓｆｃ内の暖かい空気を、副配管３３を介して蓄電装置収納空間Ｓｂに導入し易くなる。
【００３８】
なお、副配管３３の燃料電池収納空間Ｓｆｃとの接続部は、上パネル１ａ１に限定されるものではなく、暖かい空気を取り込み易い位置であれば、後パネルの上端部などであってもよい。また、主配管３１，３２および副配管３３の配置は、車室内Ｓｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとの接続、燃料電池収納空間Ｓｆｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとの接続を選択的に切り替えることができるものであれば、種々変更することができる。
【００３９】
ファン４０は、蓄電装置収納空間Ｓｂ内の高圧バッテリ２０に空気を導入するためのものであり、その上流側が排気管４１を介して蓄電装置収納空間Ｓｂと接続され、下流側が排気管４２を介して外部（車室外Ｓａ）と連通している。また、排気管４２の排気口４２ａは、フロアパネル１の湾曲部１ｂ内を上方に延びて形成され、湾曲部１ｂの比較的高い場所に位置している。このように排気口４２ａを高い位置に設けることにより、排気口４２ａからの水の浸入を抑制することができる。
【００４０】
このようにファン４２は、蓄電装置収納空間Ｓｂに対して下流側に位置しており、ファン４２が作動することにより、車室内Ｓｃおよび蓄電装置収納空間Ｓｂの空気、または燃料電池収納空間Ｓｆｃおよび蓄電装置収納空間Ｓｂの空気が吸引され、排気管４１，４２を介して車室外Ｓａに排出されるようになっている。
【００４１】
制御装置５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、プログラムを記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などがケース内に収納されて構成され、電流センサ２１、三方弁３４、温度センサ２２，５１，５２、水素センサ５３などと接続されている。
【００４２】
なお、温度センサ５１は、車室内温度検出装置に相当し、車室内Ｓｃの温度Ｔｃを検出するものである。
【００４３】
温度センサ５２は、燃料電池温度検出装置に相当し、燃料電池１０の温度Ｔｆｃを検出するものである。なお、温度センサ５２は、燃料電池１０のアノード出口温度やカソードの出口温度、冷媒の温度を検出するものであってもよく、燃料電池１０の温度を直接に検出するものであってもよい。また、温度センサ５２は、燃料電池１０の温度Ｔｆｃに限定されるものではなく、燃料電池収納空間Ｓｆｃの温度であってもよい。
【００４４】
水素センサ５３は、燃料電池収納空間Ｓｆｃ内の水素濃度を検出するものであり、燃料電池収納空間Ｓｆｃ内の上部に設けられている。
【００４５】
また、制御装置５０は、高圧バッテリ２０の暖機時に燃料電池１０の温度Ｔｆｃと車室内Ｓｃの温度Ｔｃとを比較し、高い温度の方を蓄電装置収納空間Ｓｂと接続する暖機制御と、高圧バッテリ２０の冷却時に、燃料電池１０の温度Ｔｆｃと車室内Ｓｃの温度Ｔｃとを比較し、低い温度の方を蓄電装置収納空間Ｓｂと接続する冷却制御と、を備えている。
【００４６】
なお、制御装置５０の位置は、車室内Ｓｃに設けられていてもよく、高圧バッテリ２０とともに蓄電装置収納空間Ｓｂ内に設けられていてもよい。
【００４７】
次に、本実施形態の燃料電池自動車における動作について図３および図４を参照して説明する。なお、イグニッションスイッチがオフ（ＩＧ−ＯＦＦ）の場合には、制御装置５０によって三方弁３４が制御されて、燃料電池収納空間Ｓｆｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとが接続されている。
【００４８】
運転者によってイグニッションスイッチがオン（ＯＮ）されると、ステップＳ１０において、制御装置５０は、電流センサ２１によって高圧バッテリ２０に充放電される際の電流値を監視し、温度センサ２２によって高圧バッテリ２０の温度Ｔｂを監視する。
【００４９】
そして、ステップＳ２０に進み、制御装置５０は、高圧バッテリ２０が異常発熱しているか否かを判断する。つまり、高圧バッテリ２０の温度が異常に高く（高圧バッテリ２０の温度が通常の使用範囲を超えて）上昇している場合には、高圧バッテリ２０からガスが発生している（発生するおそれがある）と判断する。また、電流センサ２１の電流値が通常の使用範囲を超えている場合も、高圧バッテリ２０が異常発熱して、高圧バッテリ２０からガスが発生している（発生するおそれがある）と判断する。
【００５０】
ステップＳ２０において、制御装置５０は、高圧バッテリ２０が異常発熱してガスが発生していると判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ３０に進み、三方弁３４を制御して、車室内Ｓｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとの接続を遮断する。同時に、燃料電池収納空間Ｓｆｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとが接続される。
【００５１】
そして、ステップＳ４０に進み、制御装置５０は、ファン４０が正常に作動しているかどうかを確認する。なお、ファン４０の回転異常は、例えば、ファン４０からのパルス信号を検出し、そのパルス信号が所定の閾値より低いかどうかによって判断できる。
【００５２】
ステップＳ４０において、制御措置５０は、ファン４０が正常であると判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ５０に進み、ファン４０を全開で駆動する。すなわち、ファン４０の回転速度を通常時における回転速度に比べて増加させて、蓄電装置収納空間Ｓｂ内に供給する空気の流量を増量させる。なお、燃料電池自動車Ｖの始動時において、ファン４０が停止している場合には、ファン４０を停止状態から全開状態にする。これにより、蓄電装置収納空間Ｓｂ内のガスが直ちに排気管４１，４２を通って車室外Ｓａに排出される。
【００５３】
また、ステップＳ４０において、制御装置５０は、ファン４０が正常に作動していないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ５０をスキップし、リターンする。
【００５４】
なお、ファン４０が正常に作動していない場合（Ｓ４０、Ｎｏ）、警告ランプ、警告音などを作動させて、運転者に警告を促すようにしてもよい。また、高圧バッテリ２０に対する充放電を制限するようにしてもよい。
【００５５】
一方、ステップＳ２０において、制御装置５０は、高圧バッテリ２０が異常発熱していないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１１０に進み、水素センサ５３によって燃料電池収納空間Ｓｆｃ内の水素濃度を監視する。
【００５６】
そして、ステップＳ１２０に進み、制御装置５０は、所定値（所定濃度）以上の水素を検出したか否かを判断する。制御装置５０は、所定値以上の水素を検出したと判断した場合には（Ｓ１２０、Ｙｅｓ）、ステップＳ１３０に進み、三方弁３４を制御して、車室内Ｓｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとの接続を遮断する。同時に、燃料電池収納空間Ｓｆｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとが接続される。
【００５７】
そして、ステップＳ１４０に進み、制御装置５０は、前記と同様にして、ファン４０が正常に作動しているか否かを判断し、ファン４０が正常に作動している場合には（Ｙｅｓ）、ファン４０を全開に駆動する。これにより、燃料電池収納空間Ｓｆｃ内の水素が、副配管３３、主配管３２を通って蓄電装置収納空間Ｓｂに導入され、さらに排気管４１，４２を通って車室外Ｓａに排出される。
【００５８】
なお、燃料電池収納空間Ｓｆｃ内の水素は、その全量が排気管４１，４２を通して排出される必要はなく、一部が燃料電池収納空間Ｓｆｃの前方の開口から排出されるようにしてもよい。
【００５９】
また、ステップＳ１４０において、制御装置５０は、ファン４０が正常に作動していないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１５０をスキップして、リターンする。
【００６０】
なお、ファン４０が正常に作動していない場合（Ｓ１４０、Ｎｏ）、前記したように、警告ランプ、警告音などを作動させて、運転者に警告を促すようにしてもよい。また、燃料電池自動車Ｖの走行を停止させるようにしてもよい。
【００６１】
一方、ステップＳ１２０において、制御装置５０は、所定値以上の水素を検出していないと判断した場合には（Ｎｏ）、図４に示すステップＳ２１０に進み、温度センサ５２によって高圧バッテリ２０の温度Ｔｂを監視する。
【００６２】
そして、ステップＳ２２０に進み、制御装置５０は、ステップＳ２１０で検出した温度Ｔｂに基づいて高圧バッテリ２０の冷却が必要であるか否かを判断する。ステップＳ２２０において、制御装置５０は、冷却が必要でないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ２３０に進み、ステップＳ２１０で検出した温度Ｔｂに基づいて高圧バッテリ２０の暖機が必要であるか否かを判断する。
【００６３】
ステップＳ２３０において、制御装置５０は、暖機が必要であると判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ２４０に進み、車室内Ｓｃの温度Ｔｃと燃料電池１０の温度Ｔｆｃとを比較して、車室内Ｓｃの温度Ｔｃが燃料電池１０の温度Ｔｆｃより高いか否かを判断する。
【００６４】
ステップＳ２４０において、制御装置５０は、車室内Ｓｃの温度Ｔｃが燃料電池１０の温度Ｔｆｃよりも高いと判断した場合には、ステップＳ２５０に進み、三方弁３４を制御して、車室内Ｓｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとを接続する。同時に、燃料電池収納空間Ｓｆｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとの接続が遮断される。そして、ファン４０を作動させることで、温度の高い方つまり車室内Ｓｃの空気が蓄電装置収納空間Ｓｂ内に導入され、高圧バッテリ２０が暖機される。
【００６５】
また、ステップＳ２４０において、制御装置５０は、燃料電池１０の温度Ｔｆｃが車室内Ｓｃの温度Ｔｃ以上であると判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ２６０に進み、三方弁３４を制御して、燃料電池収納空間Ｓｆｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとを接続する。同時に、車室内Ｓｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとの接続が遮断される。そして、ファン４０を作動させることにより、温度の高い方つまり燃料電池収納空間Ｓｆｃ内の空気が蓄電装置収納空間Ｓｂ内に導入され、高圧バッテリ２０が暖機される。
【００６６】
なお、高圧バッテリ２０の暖機が必要な場合とは、例えば、燃料電池自動車Ｖが低温環境下で使用されて、高圧バッテリ２０の温度が低温状態（例えば、１０℃以下）で起動されたときである。また、ステップＳ２４０〜Ｓ２６０が、制御装置５０の暖機制御に相当する。
【００６７】
一方、ステップＳ２３０において、制御装置５０は、高圧バッテリ２０の暖機が必要でないと判断した場合には（Ｎｏ）、図３のフローのステップＳ１０に戻る。
【００６８】
また、ステップＳ２２０において、制御装置５０は、高圧バッテリ２０の冷却が必要であると判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ２６０に進み、車室内Ｓｃの温度Ｔｃと燃料電池１０の温度Ｔｆｃとを比較して、燃料電池１０の温度Ｔｆｃが車室内Ｓｃの温度Ｔｃより低いか否かを判断する。
【００６９】
ステップＳ２６０において、制御装置５０は、燃料電池１０の温度Ｔｆｃが車室内Ｓｃの温度Ｔｃより低いと判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ２７０に進み、三方弁３４を制御して、燃料電池収納空間Ｓｆｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとを接続する。同時に、車室内Ｓｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとの接続が遮断される。そして、ファン４０を作動させることで、温度の低い方つまり燃料電池収納空間Ｓｆｃ内の空気が蓄電装置収納空間Ｓｂ内に導入され、高圧バッテリ２０が冷却される。
【００７０】
また、ステップＳ２６０において、制御装置５０は、車室内Ｓｃの温度Ｔｃが燃料電池１０の温度Ｔｆｃ以下であると判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ２８０に進み、三方弁３４を制御して、車室内Ｓｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとを接続する。同時に、燃料電池収納空間Ｓｆｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとの接続が遮断される。そして、ファン４０を作動させることで、温度の低い方つまり車室内Ｓｃの空気が蓄電装置収納空間Ｓｂ内に導入され、高圧バッテリ２０が冷却される。
【００７１】
なお、高圧バッテリ２０の冷却が必要な場合とは、例えば、燃料電池自動車Ｖが高温環境下で使用されている場合、高圧バッテリ２０に対する充放電が頻繁に行われている場合などである。また、ステップＳ２６０〜Ｓ２８０が、制御装置５０の冷却制御に相当する。
【００７２】
以上説明したように、本実施形態の燃料電池自動車Ｖによれば、車室内Ｓｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとを結ぶ第１経路（主配管３１，３２）と、蓄電装置収納空間Ｓｂと燃料電池収納空間Ｓｆｃとを結ぶ第２経路（副配管３３）とを設けて、高圧バッテリ２０の暖機時には、車室内Ｓｃと燃料電池収納空間Ｓｆｃのうちの温度が高い方を蓄電装置収納空間Ｓｂと接続することにより、高圧バッテリ２０の暖機を効率的に行うことができる。また、高圧バッテリ２０の冷却時には、車室内Ｓｃと燃料電池収納空間Ｓｆｃのうちの温度が低い方を蓄電装置収納空間Ｓｂと接続することにより、高圧バッテリ２０の冷却を効率的に行うことができる。
【００７３】
このように、高圧バッテリ２０の暖機時または冷却時に、空気（風）の導入もとを複数から選択できるので、高圧バッテリ２０の温度調節を決め細やかに行うことが可能になる。例えば、高圧バッテリ２０の暖機時には、高圧バッテリ２０の暖機時間を短縮することが可能になる。また、高圧バッテリ２０の冷却時には、高圧バッテリ２０の冷却を迅速に行うことができ、高圧バッテリ２０に対する熱による劣化を抑制することが可能になる。
【００７４】
また、本実施形態によれば、車室内Ｓｃ、燃料電池収納空間Ｓｆｃおよび蓄電装置収納空間Ｓｂの接続・遮断機構を、主配管３１，３２と副配管３３とで構成することにより、分岐点に三方弁３４をひとつ設けるだけでよく、燃料電池自動車Ｖのシステム構成を簡略化することが可能になる。
【００７５】
また、本実施形態によれば、高圧バッテリ２０の温度Ｔｂが異常である場合、三方弁３４を制御して車室内Ｓｃ側を閉塞させることにより、高圧バッテリ２０から発生したガスが車室内に入り込むのを防止できる。
【００７６】
また、本実施形態によれば、高圧バッテリ２０を冷却するファン４０を設けて、異常時はファン４０の流量を通常時に比べ増量することにより、高圧バッテリ２０から発生したガスを迅速に車外に排出することが可能になる。
【００７７】
また、本実施形態によれば、燃料電池収納空間Ｓｆｃ内に水素センサ５３を設けて、水素センサ５３によって所定値（所定水素濃度）以上の水素が検出されたときに三方弁３４を制御して車室内Ｓｃ側を閉塞させることにより、水素が車室内Ｓｃに入り込むのを防止できる。
【００７８】
なお、前記した実施形態では、第１経路を主配管３１，３２とし、主配管３１，３２から分岐した副配管３３を第２経路とし、分岐点に三方弁３４を設けた構成としたが、このような構成に限定されるものではなく、車室内Ｓｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとを接続する配管（第１経路）と、燃料電池収納空間Ｓｆｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとを接続する配管（第２経路）とを別々に設けて、各配管（第１経路、第２経路）に遮断弁（弁機構）を設ける構成であってもよい。
【００７９】
この場合、高圧バッテリ２０が異常に発熱した場合や所定濃度以上の水素が発生した場合において、車室内Ｓｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとを遮断するときには（Ｓ３０、Ｓ１３０）、主配管の遮断弁を閉弁し、副配管の遮断弁を開弁する。また、高圧バッテリ２０の暖機時や冷却時に、燃料電池収納空間Ｓｆｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとを連通させるときには（Ｓ２６０、Ｓ２８０）、主配管の遮断弁を閉弁し、副配管の遮断弁を開弁する。また、高圧バッテリ２０の暖機時や冷却時に、車室内Ｓｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとを連通させるときには（Ｓ２５０、Ｓ２７０）、主配管の遮断弁を開弁し、副配管の遮断弁を閉弁する。
【００８０】
また、本実施形態では、高圧バッテリ２０の暖機および冷却を行う場合を例に挙げて説明したが、高圧バッテリ２０の暖機のみを備えた構成であってもよく、あるいは高圧バッテリ２０の冷却のみを備えた構成であってもよい。
【００８１】
また、図示していないが、ファン４０が正常でない（停止している）場合において、燃料電池収納空間Ｓｆｃの前方のボンネット内の前部に位置するラジエータファン（燃料電池１０内を循環する冷媒を放熱させるラジエータとともに設けられたファン）で発生する空気（風）を燃料電池収納空間Ｓｆｃ内に取り込んで、燃料電池収納空間Ｓｆｃ内の水素を、副配管３３、主配管３２、蓄電装置収納空間Ｓｂ、排気管４１，４２を介して車室外Ｓａに排出してもよく、また、蓄電装置収納空間Ｓｂ内のガスを、燃料電池収納空間Ｓｆｃ、副配管３３、主配管３２を介して導入した空気とともに排気管４１，４２から車室外Ｓａに排出してもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１０ 燃料電池
２０ 高圧バッテリ（蓄電装置）
３１，３２ 主配管
３３ 副配管
３４ 三方弁（弁機構）
４０ ファン
５０ 制御装置
５１ 温度センサ（車室内温度検出装置）
５２ 温度センサ（燃料電池温度検出装置）
５３ 水素センサ
Ｓｂ 蓄電装置収納空間
Ｓｃ 車室内
Ｓｆｃ 燃料電池収納空間
Ｖ 燃料電池自動車（燃料電池車両）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置の冷却や暖機を行う燃料電池車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池自動車などは、燃料電池スタックをアシストするための充電電力を放電したり、走行モータ等からの回生電力を充電する高電圧の蓄電装置を備えたものが一般に採用されている。この種の蓄電装置は、温度が低過ぎると所望の放電量が得られず、一方温度が高過ぎると劣化の原因となるなどの問題がある。このため、温度が低過ぎる場合には暖機を行い、温度が高過ぎる場合には冷却を行うことが望ましい。
【０００３】
このような蓄電装置を暖機および冷却する手段としては、キャビン内（車室内）の空調に利用したエアを流路を介して、電池が収納されるケース内に導入する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２５２４６７号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の装置では、キャビン内（車室内）の空気を導入するだけなので、蓄電装置の暖機や冷却をより効率的に行うことができないという課題があった。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、蓄電装置の冷却や暖機をさらに効率的に行うことが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】
本発明は、燃料電池および蓄電装置を搭載した燃料電池車両において、前記蓄電装置を収納する蓄電装置収納空間と、前記燃料電池を収納する燃料電池収納空間と、車室内と前記蓄電装置収納空間とを結ぶ第１経路と、前記蓄電装置収納空間と前記燃料電池収納空間とを結ぶ第２経路と、前記第１経路および前記第２経路を接続・遮断する弁機構と、前記燃料電池の温度を検出する燃料電池温度検出装置と、前記車室内の温度を検出する車室内温度検出装置と、前記弁機構を制御し、前記蓄電装置の暖機時に前記燃料電池の温度と前記車室内の温度とを比較し、高い温度の方を前記蓄電装置収納空間と接続する暖機制御と、前記蓄電装置の冷却時に、前記燃料電池の温度と前記車室内の温度とを比較し、低い温度の方を前記蓄電装置収納空間と接続する冷却制御との少なくともどちらか一方を備えた制御装置と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
これによれば、車室内と蓄電装置収納空間とを結ぶ第１経路と、蓄電装置収納空間と燃料電池収納空間とを結ぶ第２経路とを設けて、蓄電装置の暖機時には、車室内と燃料電池収納空間のうちの温度が高い方の空気を蓄電装置収納空間に導入することにより、蓄電装置の暖機をより効率的に行うことができ、また、蓄電装置の冷却時には、車室内と燃料電池収納空間のうちの温度が低い方の空気を蓄電装置収納空間に導入することにより、蓄電装置の冷却をより効率的に行うことができる。
【０００９】
このように、暖機時や冷却時に空気の導入もとを複数から選択できるので、蓄電装置の温度調節をより決め細やかに制御することが可能になる。
【００１０】
また、前記第１経路および前記第２経路は、前記車室内と前記蓄電装置収納空間とを接続する主配管と、前記主配管から分岐して前記燃料電池収納空間と接続する副配管からなり、前記弁機構は、前記主配管と前記副配管との分岐点に設けられることを特徴とする。
【００１１】
これによれば、分岐点に弁（例えば、三方弁）をひとつ設けるだけでよいので、燃料電池車両のシステム構成を簡略化することが可能になる。
【００１２】
また、前記蓄電装置の温度が異常である場合、前記弁機構を制御して前記車室内側を閉塞させることを特徴とする。
【００１３】
これによれば、蓄電装置の温度が異常である場合つまり蓄電装置からガスが発生している場合には、蓄電装置から発生したガスが車室内に入り込むのを防止できる。
【００１４】
また、前記蓄電装置に空気を導入するファンを備え、異常時は前記ファンの流量を通常時に比べ増量することを特徴とする。
【００１５】
これによれば、蓄電装置から発生したガスを迅速に排出することが可能になる。
【００１６】
また、前記燃料電池収納空間内に水素センサを備え、前記水素センサによって所定濃度以上の水素が検出されたときに前記弁機構を制御して前記車室内側を閉塞させることを特徴とする。
【００１７】
これによれば、水素が車室内に入り込むのを防止できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、蓄電装置の冷却や暖機をさらに効率的に行うことができる燃料電池車両を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態の燃料電池自動車の全体構成図である。
【図２】本実施形態の燃料電池自動車を燃料電池の前方側からみたときの概略図である。
【図３】本実施形態の燃料電池自動車の制御を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態の燃料電池自動車の制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本実施形態の燃料電池自動車Ｖについて図面を参照して説明する。なお、本実施形態では、車室内Ｓｃの前側にフロントシートＳ，Ｓ（図２参照）、後側にリアシート（不図示）を備えたタイプの車両を例に挙げて説明する。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態の燃料電池自動車（燃料電池車両）Ｖは、燃料電池１０を収納する燃料電池収納空間Ｓｆｃ、高圧バッテリ２０を収納する蓄電装置収納空間Ｓｂ、主配管３１，３２、副配管３３、三方弁３４、ファン４０、制御装置５０、温度センサ５１，５２、水素センサ５３などで構成されている。
【００２２】
燃料電池１０は、例えば固体高分子型燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell：ＰＥＦＣ）からなり、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly、膜電極接合体）を導電性のセパレータで挟持してなる単セル（いずれも図示せず）が複数積層され、電気的に直列に接続された構造を有している。ＭＥＡは、電解質膜（固体高分子膜）が、触媒を含むアノードおよびカソード等で挟持されて構成されている。アノードに対向するセパレータ（不図示）には、水素（燃料ガス）が通流するアノード流路が形成され、カソードに対向するセパレータ（不図示）には、空気（酸化剤ガス）が通流するカソード流路が形成されている。
【００２３】
このような燃料電池１０では、後記する水素タンク１１からアノードに水素が供給され、図示しないエアコンプレッサからカソードに酸素を含む空気が供給されると、アノードおよびカソードに含まれる触媒上で電極反応が起こり、燃料電池１０が発電可能な状態となる。発電電力は、高圧バッテリ２０、走行モータ（図示せず）、エアコンプレッサ（図示せず）などに供給される。
【００２４】
また、燃料電池１０は、燃料電池自動車Ｖのフロアパネル１の下側、つまりフロアパネル１を挟んで車室内Ｓｃとは反対側に設けられた燃料電池収納空間Ｓｆｃ内に配置されている。なお、フロアパネル１は、車室内Ｓｃと車室外Ｓａとを区画する隔壁であり、主に車室内Ｓｃの床面を構成している。また、フロアパネル１は、そのリア側において、車室外Ｓａの後輪と後輪との間に横置きに配置された水素タンク１１のタンク形状に沿うように上側に向けて凸状に形成された湾曲部１ｂを有している。
【００２５】
図２に示すように、燃料電池１０は、フロアパネル１の左右のフロントシートＳとフロントシートＳとの間に形成された凸状のセンタコンソール１ａ内に配置されている。
【００２６】
燃料電池収納空間Ｓｆｃは、燃料電池１０の上方の隔壁を構成するセンタコンソール１ａの一部である上パネル１ａ１、左右側方の隔壁を構成するセンタコンソール１ａの一部である側パネル１ａ２，１ａ３、下方の隔壁を構成する底パネル２、後方の隔壁を構成する後パネル３（図１参照）、によって燃料電池１０の周囲を取り囲むようにして構成されている。なお、燃料電池１０の前方は、燃料電池自動車Ｖのボンネット側に開放している（図１参照）。
【００２７】
図１に戻って、高圧バッテリ２０（蓄電装置）は、燃料電池自動車Ｖに搭載される燃料電池１０をアシストするため充電電力を放電したり、燃料電池１０の発電電力や走行モータ等からの回生電力を充電する。この高圧バッテリ２０は、例えばリチウムイオン型のものであり、複数の単電池を電気的に直列に接続した組電池を備えている。なお、蓄電装置として高圧バッテリ２０に替えて、キャパシタなどであってもよい。また、リチウムイオン型の二次電池に替えて、ニッケル水素型などの二次電池であってもよい。
【００２８】
また、高圧バッテリ２０には、電流センサ２１、温度センサ２２が設けられている。電流センサ２１は、高圧バッテリ２０の充放電時における電流値を測定して、高圧バッテリ２０の異常を検出するものである。温度センサ２２は、高圧バッテリ２０の温度を測定して、高圧バッテリ２０の異常を検出するものである。高圧バッテリ２０の異常は、電流センサ２１と温度センサ２２のいずれか一方に基づいて判断してもよく、あるいは双方を組み合わせて判断してもよい。
【００２９】
なお、本実施形態における高圧バッテリ２０の異常とは、高圧バッテリ２０の内部からガスが発生していることを意味している。ちなみに、このガスは、リチウムイオン型の蓄電装置であれば、一酸化炭素であり、ニッケル水素型の蓄電装置であれば、水素である。
【００３０】
蓄電装置収納空間Ｓｂは、燃料電池収納空間Ｓｆｃの後方に設けられ、高圧バッテリ２０の前方の隔壁を構成する前パネル４、後方の隔壁を構成する後パネル５、下方の隔壁を構成する底パネル６、側方の隔壁を構成する側パネル（不図示）などで構成されている。なお、高圧バッテリ２０の上方の隔壁は、フロアパネル１の一部によって構成されている。
【００３１】
主配管３１，３２は、車室内Ｓｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとを連通させる流路を構成し、車室内Ｓｃが、主配管３１、三方弁３４および主配管３２を介して蓄電装置収納空間Ｓｂと接続されるように構成されている。
【００３２】
副配管３３は、その一端が三方弁３４と接続され、他端が燃料電池収納空間Ｓｆｃと接続されている。すなわち、副配管３３は、主配管３１，３２から分岐して燃料電池収納空間Ｓｆｃに接続されている。
【００３３】
また、副配管３３は、蛇行路３３ａを有しており、図１の矢印Ａで示すように、燃料電池収納空間Ｓｆｃから蓄電装置収納空間Ｓｂに水が浸入するのを防止することができ、高圧バッテリ２０に対する防水処理を不要にできる。これにより、燃料電池自動車Ｖ（車両）の軽量化、コストの低減、レイアウト性の向上が可能となる。
【００３４】
三方弁３４（弁機構）は、制御装置５０によって制御され、車室内Ｓｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとを接続する位置と、燃料電池収納空間Ｓｆｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとを接続する位置とに切り換えができる弁で構成されている。
【００３５】
なお、主配管３１の車室内Ｓｃから空気を取り込む取込口３１ａは、例えば、図示しないリアシート後方のリアトレイに設けられている。ただし、取込口３１ａは、車室内Ｓｃの後部に限定されるものではなく、前部や中央部など適宜変更することができる。
【００３６】
また、主配管３１，３２は、例えば、リアシートの背面部（不図示）の後方を通り、さらにリアシートの座面部（不図示）の下方を通り、フロアパネル１を貫通して蓄電装置収納空間Ｓｂと接続されている。
【００３７】
副配管３３は、例えば、リアシートの座面部（不図示）の下方を通り、フロアパネル１を貫通して、燃料電池収納空間Ｓｆｃの上パネル１ａ１（図２参照）に接続されている。ちなみに、暖かい空気は上方に移動し易いので、副配管３３を上パネル１ａ１に接続することにより、燃料電池収納空間Ｓｆｃ内の暖かい空気を、副配管３３を介して蓄電装置収納空間Ｓｂに導入し易くなる。
【００３８】
なお、副配管３３の燃料電池収納空間Ｓｆｃとの接続部は、上パネル１ａ１に限定されるものではなく、暖かい空気を取り込み易い位置であれば、後パネルの上端部などであってもよい。また、主配管３１，３２および副配管３３の配置は、車室内Ｓｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとの接続、燃料電池収納空間Ｓｆｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとの接続を選択的に切り替えることができるものであれば、種々変更することができる。
【００３９】
ファン４０は、蓄電装置収納空間Ｓｂ内の高圧バッテリ２０に空気を導入するためのものであり、その上流側が排気管４１を介して蓄電装置収納空間Ｓｂと接続され、下流側が排気管４２を介して外部（車室外Ｓａ）と連通している。また、排気管４２の排気口４２ａは、フロアパネル１の湾曲部１ｂ内を上方に延びて形成され、湾曲部１ｂの比較的高い場所に位置している。このように排気口４２ａを高い位置に設けることにより、排気口４２ａからの水の浸入を抑制することができる。
【００４０】
このようにファン４２は、蓄電装置収納空間Ｓｂに対して下流側に位置しており、ファン４２が作動することにより、車室内Ｓｃおよび蓄電装置収納空間Ｓｂの空気、または燃料電池収納空間Ｓｆｃおよび蓄電装置収納空間Ｓｂの空気が吸引され、排気管４１，４２を介して車室外Ｓａに排出されるようになっている。
【００４１】
制御装置５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、プログラムを記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などがケース内に収納されて構成され、電流センサ２１、三方弁３４、温度センサ２２，５１，５２、水素センサ５３などと接続されている。
【００４２】
なお、温度センサ５１は、車室内温度検出装置に相当し、車室内Ｓｃの温度Ｔｃを検出するものである。
【００４３】
温度センサ５２は、燃料電池温度検出装置に相当し、燃料電池１０の温度Ｔｆｃを検出するものである。なお、温度センサ５２は、燃料電池１０のアノード出口温度やカソードの出口温度、冷媒の温度を検出するものであってもよく、燃料電池１０の温度を直接に検出するものであってもよい。また、温度センサ５２は、燃料電池１０の温度Ｔｆｃに限定されるものではなく、燃料電池収納空間Ｓｆｃの温度であってもよい。
【００４４】
水素センサ５３は、燃料電池収納空間Ｓｆｃ内の水素濃度を検出するものであり、燃料電池収納空間Ｓｆｃ内の上部に設けられている。
【００４５】
また、制御装置５０は、高圧バッテリ２０の暖機時に燃料電池１０の温度Ｔｆｃと車室内Ｓｃの温度Ｔｃとを比較し、高い温度の方を蓄電装置収納空間Ｓｂと接続する暖機制御と、高圧バッテリ２０の冷却時に、燃料電池１０の温度Ｔｆｃと車室内Ｓｃの温度Ｔｃとを比較し、低い温度の方を蓄電装置収納空間Ｓｂと接続する冷却制御と、を備えている。
【００４６】
なお、制御装置５０の位置は、車室内Ｓｃに設けられていてもよく、高圧バッテリ２０とともに蓄電装置収納空間Ｓｂ内に設けられていてもよい。
【００４７】
次に、本実施形態の燃料電池自動車における動作について図３および図４を参照して説明する。なお、イグニッションスイッチがオフ（ＩＧ−ＯＦＦ）の場合には、制御装置５０によって三方弁３４が制御されて、燃料電池収納空間Ｓｆｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとが接続されている。
【００４８】
運転者によってイグニッションスイッチがオン（ＯＮ）されると、ステップＳ１０において、制御装置５０は、電流センサ２１によって高圧バッテリ２０に充放電される際の電流値を監視し、温度センサ２２によって高圧バッテリ２０の温度Ｔｂを監視する。
【００４９】
そして、ステップＳ２０に進み、制御装置５０は、高圧バッテリ２０が異常発熱しているか否かを判断する。つまり、高圧バッテリ２０の温度が異常に高く（高圧バッテリ２０の温度が通常の使用範囲を超えて）上昇している場合には、高圧バッテリ２０からガスが発生している（発生するおそれがある）と判断する。また、電流センサ２１の電流値が通常の使用範囲を超えている場合も、高圧バッテリ２０が異常発熱して、高圧バッテリ２０からガスが発生している（発生するおそれがある）と判断する。
【００５０】
ステップＳ２０において、制御装置５０は、高圧バッテリ２０が異常発熱してガスが発生していると判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ３０に進み、三方弁３４を制御して、車室内Ｓｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとの接続を遮断する。同時に、燃料電池収納空間Ｓｆｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとが接続される。
【００５１】
そして、ステップＳ４０に進み、制御装置５０は、ファン４０が正常に作動しているかどうかを確認する。なお、ファン４０の回転異常は、例えば、ファン４０からのパルス信号を検出し、そのパルス信号が所定の閾値より低いかどうかによって判断できる。
【００５２】
ステップＳ４０において、制御措置５０は、ファン４０が正常であると判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ５０に進み、ファン４０を全開で駆動する。すなわち、ファン４０の回転速度を通常時における回転速度に比べて増加させて、蓄電装置収納空間Ｓｂ内に供給する空気の流量を増量させる。なお、燃料電池自動車Ｖの始動時において、ファン４０が停止している場合には、ファン４０を停止状態から全開状態にする。これにより、蓄電装置収納空間Ｓｂ内のガスが直ちに排気管４１，４２を通って車室外Ｓａに排出される。
【００５３】
また、ステップＳ４０において、制御装置５０は、ファン４０が正常に作動していないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ５０をスキップし、リターンする。
【００５４】
なお、ファン４０が正常に作動していない場合（Ｓ４０、Ｎｏ）、警告ランプ、警告音などを作動させて、運転者に警告を促すようにしてもよい。また、高圧バッテリ２０に対する充放電を制限するようにしてもよい。
【００５５】
一方、ステップＳ２０において、制御装置５０は、高圧バッテリ２０が異常発熱していないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１１０に進み、水素センサ５３によって燃料電池収納空間Ｓｆｃ内の水素濃度を監視する。
【００５６】
そして、ステップＳ１２０に進み、制御装置５０は、所定値（所定濃度）以上の水素を検出したか否かを判断する。制御装置５０は、所定値以上の水素を検出したと判断した場合には（Ｓ１２０、Ｙｅｓ）、ステップＳ１３０に進み、三方弁３４を制御して、車室内Ｓｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとの接続を遮断する。同時に、燃料電池収納空間Ｓｆｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとが接続される。
【００５７】
そして、ステップＳ１４０に進み、制御装置５０は、前記と同様にして、ファン４０が正常に作動しているか否かを判断し、ファン４０が正常に作動している場合には（Ｙｅｓ）、ファン４０を全開に駆動する。これにより、燃料電池収納空間Ｓｆｃ内の水素が、副配管３３、主配管３２を通って蓄電装置収納空間Ｓｂに導入され、さらに排気管４１，４２を通って車室外Ｓａに排出される。
【００５８】
なお、燃料電池収納空間Ｓｆｃ内の水素は、その全量が排気管４１，４２を通して排出される必要はなく、一部が燃料電池収納空間Ｓｆｃの前方の開口から排出されるようにしてもよい。
【００５９】
また、ステップＳ１４０において、制御装置５０は、ファン４０が正常に作動していないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１５０をスキップして、リターンする。
【００６０】
なお、ファン４０が正常に作動していない場合（Ｓ１４０、Ｎｏ）、前記したように、警告ランプ、警告音などを作動させて、運転者に警告を促すようにしてもよい。また、燃料電池自動車Ｖの走行を停止させるようにしてもよい。
【００６１】
一方、ステップＳ１２０において、制御装置５０は、所定値以上の水素を検出していないと判断した場合には（Ｎｏ）、図４に示すステップＳ２１０に進み、温度センサ５２によって高圧バッテリ２０の温度Ｔｂを監視する。
【００６２】
そして、ステップＳ２２０に進み、制御装置５０は、ステップＳ２１０で検出した温度Ｔｂに基づいて高圧バッテリ２０の冷却が必要であるか否かを判断する。ステップＳ２２０において、制御装置５０は、冷却が必要でないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ２３０に進み、ステップＳ２１０で検出した温度Ｔｂに基づいて高圧バッテリ２０の暖機が必要であるか否かを判断する。
【００６３】
ステップＳ２３０において、制御装置５０は、暖機が必要であると判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ２４０に進み、車室内Ｓｃの温度Ｔｃと燃料電池１０の温度Ｔｆｃとを比較して、車室内Ｓｃの温度Ｔｃが燃料電池１０の温度Ｔｆｃより高いか否かを判断する。
【００６４】
ステップＳ２４０において、制御装置５０は、車室内Ｓｃの温度Ｔｃが燃料電池１０の温度Ｔｆｃよりも高いと判断した場合には、ステップＳ２５０に進み、三方弁３４を制御して、車室内Ｓｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとを接続する。同時に、燃料電池収納空間Ｓｆｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとの接続が遮断される。そして、ファン４０を作動させることで、温度の高い方つまり車室内Ｓｃの空気が蓄電装置収納空間Ｓｂ内に導入され、高圧バッテリ２０が暖機される。
【００６５】
また、ステップＳ２４０において、制御装置５０は、燃料電池１０の温度Ｔｆｃが車室内Ｓｃの温度Ｔｃ以上であると判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ２６０に進み、三方弁３４を制御して、燃料電池収納空間Ｓｆｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとを接続する。同時に、車室内Ｓｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとの接続が遮断される。そして、ファン４０を作動させることにより、温度の高い方つまり燃料電池収納空間Ｓｆｃ内の空気が蓄電装置収納空間Ｓｂ内に導入され、高圧バッテリ２０が暖機される。
【００６６】
なお、高圧バッテリ２０の暖機が必要な場合とは、例えば、燃料電池自動車Ｖが低温環境下で使用されて、高圧バッテリ２０の温度が低温状態（例えば、１０℃以下）で起動されたときである。また、ステップＳ２４０〜Ｓ２６０が、制御装置５０の暖機制御に相当する。
【００６７】
一方、ステップＳ２３０において、制御装置５０は、高圧バッテリ２０の暖機が必要でないと判断した場合には（Ｎｏ）、図３のフローのステップＳ１０に戻る。
【００６８】
また、ステップＳ２２０において、制御装置５０は、高圧バッテリ２０の冷却が必要であると判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ２６０に進み、車室内Ｓｃの温度Ｔｃと燃料電池１０の温度Ｔｆｃとを比較して、燃料電池１０の温度Ｔｆｃが車室内Ｓｃの温度Ｔｃより低いか否かを判断する。
【００６９】
ステップＳ２６０において、制御装置５０は、燃料電池１０の温度Ｔｆｃが車室内Ｓｃの温度Ｔｃより低いと判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ２７０に進み、三方弁３４を制御して、燃料電池収納空間Ｓｆｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとを接続する。同時に、車室内Ｓｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとの接続が遮断される。そして、ファン４０を作動させることで、温度の低い方つまり燃料電池収納空間Ｓｆｃ内の空気が蓄電装置収納空間Ｓｂ内に導入され、高圧バッテリ２０が冷却される。
【００７０】
また、ステップＳ２６０において、制御装置５０は、車室内Ｓｃの温度Ｔｃが燃料電池１０の温度Ｔｆｃ以下であると判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ２８０に進み、三方弁３４を制御して、車室内Ｓｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとを接続する。同時に、燃料電池収納空間Ｓｆｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとの接続が遮断される。そして、ファン４０を作動させることで、温度の低い方つまり車室内Ｓｃの空気が蓄電装置収納空間Ｓｂ内に導入され、高圧バッテリ２０が冷却される。
【００７１】
なお、高圧バッテリ２０の冷却が必要な場合とは、例えば、燃料電池自動車Ｖが高温環境下で使用されている場合、高圧バッテリ２０に対する充放電が頻繁に行われている場合などである。また、ステップＳ２６０〜Ｓ２８０が、制御装置５０の冷却制御に相当する。
【００７２】
以上説明したように、本実施形態の燃料電池自動車Ｖによれば、車室内Ｓｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとを結ぶ第１経路（主配管３１，３２）と、蓄電装置収納空間Ｓｂと燃料電池収納空間Ｓｆｃとを結ぶ第２経路（副配管３３）とを設けて、高圧バッテリ２０の暖機時には、車室内Ｓｃと燃料電池収納空間Ｓｆｃのうちの温度が高い方を蓄電装置収納空間Ｓｂと接続することにより、高圧バッテリ２０の暖機を効率的に行うことができる。また、高圧バッテリ２０の冷却時には、車室内Ｓｃと燃料電池収納空間Ｓｆｃのうちの温度が低い方を蓄電装置収納空間Ｓｂと接続することにより、高圧バッテリ２０の冷却を効率的に行うことができる。
【００７３】
このように、高圧バッテリ２０の暖機時または冷却時に、空気（風）の導入もとを複数から選択できるので、高圧バッテリ２０の温度調節を決め細やかに行うことが可能になる。例えば、高圧バッテリ２０の暖機時には、高圧バッテリ２０の暖機時間を短縮することが可能になる。また、高圧バッテリ２０の冷却時には、高圧バッテリ２０の冷却を迅速に行うことができ、高圧バッテリ２０に対する熱による劣化を抑制することが可能になる。
【００７４】
また、本実施形態によれば、車室内Ｓｃ、燃料電池収納空間Ｓｆｃおよび蓄電装置収納空間Ｓｂの接続・遮断機構を、主配管３１，３２と副配管３３とで構成することにより、分岐点に三方弁３４をひとつ設けるだけでよく、燃料電池自動車Ｖのシステム構成を簡略化することが可能になる。
【００７５】
また、本実施形態によれば、高圧バッテリ２０の温度Ｔｂが異常である場合、三方弁３４を制御して車室内Ｓｃ側を閉塞させることにより、高圧バッテリ２０から発生したガスが車室内に入り込むのを防止できる。
【００７６】
また、本実施形態によれば、高圧バッテリ２０を冷却するファン４０を設けて、異常時はファン４０の流量を通常時に比べ増量することにより、高圧バッテリ２０から発生したガスを迅速に車外に排出することが可能になる。
【００７７】
また、本実施形態によれば、燃料電池収納空間Ｓｆｃ内に水素センサ５３を設けて、水素センサ５３によって所定値（所定水素濃度）以上の水素が検出されたときに三方弁３４を制御して車室内Ｓｃ側を閉塞させることにより、水素が車室内Ｓｃに入り込むのを防止できる。
【００７８】
なお、前記した実施形態では、第１経路を主配管３１，３２とし、主配管３１，３２から分岐した副配管３３を第２経路とし、分岐点に三方弁３４を設けた構成としたが、このような構成に限定されるものではなく、車室内Ｓｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとを接続する配管（第１経路）と、燃料電池収納空間Ｓｆｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとを接続する配管（第２経路）とを別々に設けて、各配管（第１経路、第２経路）に遮断弁（弁機構）を設ける構成であってもよい。
【００７９】
この場合、高圧バッテリ２０が異常に発熱した場合や所定濃度以上の水素が発生した場合において、車室内Ｓｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとを遮断するときには（Ｓ３０、Ｓ１３０）、主配管の遮断弁を閉弁し、副配管の遮断弁を開弁する。また、高圧バッテリ２０の暖機時や冷却時に、燃料電池収納空間Ｓｆｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとを連通させるときには（Ｓ２６０、Ｓ２８０）、主配管の遮断弁を閉弁し、副配管の遮断弁を開弁する。また、高圧バッテリ２０の暖機時や冷却時に、車室内Ｓｃと蓄電装置収納空間Ｓｂとを連通させるときには（Ｓ２５０、Ｓ２７０）、主配管の遮断弁を開弁し、副配管の遮断弁を閉弁する。
【００８０】
また、本実施形態では、高圧バッテリ２０の暖機および冷却を行う場合を例に挙げて説明したが、高圧バッテリ２０の暖機のみを備えた構成であってもよく、あるいは高圧バッテリ２０の冷却のみを備えた構成であってもよい。
【００８１】
また、図示していないが、ファン４０が正常でない（停止している）場合において、燃料電池収納空間Ｓｆｃの前方のボンネット内の前部に位置するラジエータファン（燃料電池１０内を循環する冷媒を放熱させるラジエータとともに設けられたファン）で発生する空気（風）を燃料電池収納空間Ｓｆｃ内に取り込んで、燃料電池収納空間Ｓｆｃ内の水素を、副配管３３、主配管３２、蓄電装置収納空間Ｓｂ、排気管４１，４２を介して車室外Ｓａに排出してもよく、また、蓄電装置収納空間Ｓｂ内のガスを、燃料電池収納空間Ｓｆｃ、副配管３３、主配管３２を介して導入した空気とともに排気管４１，４２から車室外Ｓａに排出してもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１０ 燃料電池
２０ 高圧バッテリ（蓄電装置）
３１，３２ 主配管
３３ 副配管
３４ 三方弁（弁機構）
４０ ファン
５０ 制御装置
５１ 温度センサ（車室内温度検出装置）
５２ 温度センサ（燃料電池温度検出装置）
５３ 水素センサ
Ｓｂ 蓄電装置収納空間
Ｓｃ 車室内
Ｓｆｃ 燃料電池収納空間
Ｖ 燃料電池自動車（燃料電池車両）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池および蓄電装置を搭載した燃料電池車両において、
前記蓄電装置を収納する蓄電装置収納空間と、
前記燃料電池を収納する燃料電池収納空間と、
車室内と前記蓄電装置収納空間とを結ぶ第１経路と、
前記蓄電装置収納空間と前記燃料電池収納空間とを結ぶ第２経路と、
前記第１経路および前記第２経路を接続・遮断する弁機構と、
前記燃料電池の温度を検出する燃料電池温度検出装置と、
前記車室内の温度を検出する車室内温度検出装置と、
前記弁機構を制御し、前記蓄電装置の暖機時に前記燃料電池の温度と前記車室内の温度とを比較し、高い温度の方を前記蓄電装置収納空間と接続する暖機制御と、前記蓄電装置の冷却時に、前記燃料電池の温度と前記車室内の温度とを比較し、低い温度の方を前記蓄電装置収納空間と接続する冷却制御との少なくともどちらか一方を備えた制御装置と、
を備えたことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項２】
前記第１経路および前記第２経路は、前記車室内と前記蓄電装置収納空間とを接続する主配管と、前記主配管から分岐して前記燃料電池収納空間と接続する副配管からなり、
前記弁機構は、前記主配管と前記副配管との分岐点に設けられる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】
前記蓄電装置の温度が異常である場合、前記弁機構を制御して前記車室内側を閉塞させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池車両。
【請求項４】
前記蓄電装置に空気を導入するファンを備え、異常時は前記ファンの流量を通常時に比べ増量することを特徴とする請求項３に記載の燃料電池車両。
【請求項５】
前記燃料電池収納空間内に水素センサを備え、
前記水素センサによって所定濃度以上の水素が検出されたときに前記弁機構を制御して前記車室内側を閉塞させることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の燃料電池車両。
【請求項１】
燃料電池および蓄電装置を搭載した燃料電池車両において、
前記蓄電装置を収納する蓄電装置収納空間と、
前記燃料電池を収納する燃料電池収納空間と、
車室内と前記蓄電装置収納空間とを結ぶ第１経路と、
前記蓄電装置収納空間と前記燃料電池収納空間とを結ぶ第２経路と、
前記第１経路および前記第２経路を接続・遮断する弁機構と、
前記燃料電池の温度を検出する燃料電池温度検出装置と、
前記車室内の温度を検出する車室内温度検出装置と、
前記弁機構を制御し、前記蓄電装置の暖機時に前記燃料電池の温度と前記車室内の温度とを比較し、高い温度の方を前記蓄電装置収納空間と接続する暖機制御と、前記蓄電装置の冷却時に、前記燃料電池の温度と前記車室内の温度とを比較し、低い温度の方を前記蓄電装置収納空間と接続する冷却制御との少なくともどちらか一方を備えた制御装置と、
を備えたことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項２】
前記第１経路および前記第２経路は、前記車室内と前記蓄電装置収納空間とを接続する主配管と、前記主配管から分岐して前記燃料電池収納空間と接続する副配管からなり、
前記弁機構は、前記主配管と前記副配管との分岐点に設けられる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】
前記蓄電装置の温度が異常である場合、前記弁機構を制御して前記車室内側を閉塞させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池車両。
【請求項４】
前記蓄電装置に空気を導入するファンを備え、異常時は前記ファンの流量を通常時に比べ増量することを特徴とする請求項３に記載の燃料電池車両。
【請求項５】
前記燃料電池収納空間内に水素センサを備え、
前記水素センサによって所定濃度以上の水素が検出されたときに前記弁機構を制御して前記車室内側を閉塞させることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の燃料電池車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２３１９２３（Ｐ２０１０−２３１９２３Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７５７８１（Ｐ２００９−７５７８１）
【出願日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【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２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【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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