特開 2024-83871 燃料電池車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024083871

(43)【公開日】2024-06-24

(54)【発明の名称】燃料電池車両

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04 20160101AFI20240617BHJP

   H01M 8/00 20160101ALI20240617BHJP

   H01M 8/04313 20160101ALI20240617BHJP

   H01M 8/04858 20160101ALI20240617BHJP

   H01M 8/04746 20160101ALI20240617BHJP

   H01M 8/04228 20160101ALI20240617BHJP

   H01M 8/04303 20160101ALI20240617BHJP

   H01M 8/0444 20160101ALI20240617BHJP

   B60L 50/70 20190101ALI20240617BHJP

   B60L 58/30 20190101ALI20240617BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04 H

H01M8/00 Z

H01M8/04 J

H01M8/04313

H01M8/04858

H01M8/04746

H01M8/04228

H01M8/04303

H01M8/0444

H01M8/04 Z

B60L50/70

B60L58/30

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022197933

(22)【出願日】2022-12-12

(71)【出願人】

【識別番号】521537852

【氏名又は名称】ダイムラー トラック エージー

(74)【代理人】

【識別番号】100187322

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 直輝

(72)【発明者】

【氏名】アマラシンフ スーウイン インヅューラ

【テーマコード（参考）】

5H125

5H127

【Ｆターム（参考）】

5H125AA01

5H125AC07

5H125BD12

5H125BD14

5H125EE32

5H125EE39

5H125EE51

5H125FF09

5H127AB04

5H127AB29

5H127AC02

5H127AC15

5H127BA02

5H127BA22

5H127BA59

5H127BB02

5H127BB12

5H127BB37

5H127DA05

5H127DA11

5H127DB91

5H127DB96

5H127DC90

5H127EE04

5H127EE27

5H127FF06

5H127FF11

5H127FF20

(57)【要約】

【課題】燃料電池車両において、水素の漏洩を速やかに検知すると共に、水素検知器の使用を減らすことにより、設置コストを抑制する。
【解決手段】水素ガスと酸素との化学反応により発電する燃料電池システム１１を有する燃料電池車両１０１、２０１、３０１であって、上流端が吸気口２２として燃料電池車両１０１、２０１、３０１の複数の場所に設けられる複数の第１流路２１と、複数の第１流路２１のそれぞれの下流端が接続する複数の接続口３２Ａを有し、複数の場所において吸気口２２から取り込んだ被検査空気を集合させる集合部３２と、集合部３２の下流側に接続する第２流路３３に介装され、被検査空気を吸引するポンプ部３４と、第２流路３３の集合部３２の下流側に設けられ、被検査空気に含まれる水素ガスを検知する水素検知部３５と、ポンプ部３４の動作を制御する制御部４０、３４０と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水素ガスと酸素との化学反応により発電する燃料電池システムを有する燃料電池車両であって、
上流端が吸気口として前記燃料電池車両の複数の場所に設けられる複数の第１流路と、
前記複数の第１流路のそれぞれの下流端が接続する複数の接続口を有し、前記複数の場所において前記吸気口から取り込んだ被検査空気を集合させる集合部と、
前記集合部の下流側に接続する第２流路に介装され、前記被検査空気を吸引するポンプ部と、
前記第２流路の前記集合部の下流側に設けられ、前記被検査空気に含まれる水素ガスを検知する水素検知部と、
前記ポンプ部の動作を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする、燃料電池車両。

【請求項2】

前記燃料電池システムからの排気が流れる排気流路と、
前記排気流路と前記第２流路とを連通する第１連通部と、
を更に備え、
前記制御部は、前記燃料電池システムが運転しているときには、前記ポンプ部の運転を停止す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】

前記燃料電池システムの吸気が流れる吸気流路と、
前記吸気流路に設けられる空気圧縮部と、
前記空気圧縮部よりも上流側の前記吸気流路と前記第２流路とを連通する第２連通部と、
を更に備え、
前記制御部は、前記燃料電池システムが運転しているときは、前記ポンプ部の運転を停止す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4】

車両外部の水素ガス供給源から水素ガスを補給するための水素ガス充填部のリッドの開閉状態を検知する開閉センサを更に備え、
前記制御部は、前記リッドが開状態のときに、前記ポンプ部の動作を制御す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5】

前記水素検知部は、前記燃料電池システムの運転が停止し、かつ、前記リッドが閉状態となったときに、電源オフまたは待機状態となることを特徴とする、
請求項４に記載の燃料電池車両。

【請求項6】

オンタンクバルブを有する水素タンクを更に備え、
前記制御部は、前記水素検知部からの情報に基づいて水素ガスの漏洩があると判定した場合、前記オンタンクバルブを閉じる要求を生成す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7】

前記第１流路は、間隔をあけて配置される複数の吸気口を有することを特徴とする、
請求項１に記載の燃料電池車両。

【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。

【背景技術】

【0002】

従来、水素と酸素（空気）との化学反応を利用して発電を行う燃料電池システムを備えた燃料電池車両が知られている。近年、環境負荷低減の観点から、トラック等の商用車の分野においても燃料電池システムを搭載した商用車の開発が行われている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－００６３４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

燃料電池車両の燃料として使用されている水素ガスは、空気よりも軽い気体であり、燃焼しやすいため、万が一、水素ガスが漏洩した場合、水素検知器によって速やかに漏洩した水素ガスを検知することが大切である。水素ガスが漏洩する可能性がある場所として、水素タンク、燃料電池システム、それらをつなぐ配管などが考えられるが、トラック等の商用車は乗用車に比べて大型であるため、多数の水素検知器が必要となり、コストアップの要因となるため、改善の余地がある。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、燃料電池車両において、水素ガスの漏洩を速やかに検知すると共に、水素検知器の使用を減らすことにより、コストを抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現することができる。

【0007】

（１）本適用例に係る燃料電池車両は、水素ガスと酸素との化学反応により発電する燃料電池システムを有する燃料電池車両であって、上流端が吸気口として前記燃料電池車両の複数の場所に設けられる複数の第１流路と、前記複数の第１流路のそれぞれの下流端が接続する複数の接続口を有し、前記複数の場所において前記吸気口から取り込んだ被検査空気を集合させる集合部と、前記集合部の下流側に接続する第２流路に介装され、前記被検査空気を吸引するポンプ部と、前記第２流路の前記集合部の下流側に設けられ、前記被検査空気に含まれる水素ガスを検知する水素検知部と、前記ポンプ部の動作を制御する制御部と、を備える。

【0008】

上記適用例に係る燃料電池車両は、複数の場所から被測定空気を吸引することによって、水素ガスの漏洩を速やかに検知することができる。また、水素検知器の使用を減らすことが可能となり、水素検知器の設置コストを抑制することができる。

【0009】

（２）上記（１）の適用例に係る燃料電池車両において、前記燃料電池システムからの排気が流れる排気流路と、前記排気流路と前記第２流路とを連通する第１連通部と、を更に備え、前記制御部は、前記燃料電池システムが運転しているときには、前記ポンプ部の運転を停止してもよい。上記構成によれば、燃料電池システムの運転中は、排気流路を流れる排気の吸引効果によって、被測定空気が吸引される。そして、その間はポンプ部の運転を停止することができるので、ポンプ部の消費エネルギーコストを抑制することができる。

【0010】

（３）上記（１）又は（２）の適用例に係る燃料電池車両において、前記燃料電池システムの吸気が流れる吸気流路と、前記吸気流路に設けられる空気圧縮部と、前記空気圧縮部よりも上流側の前記吸気流路と前記第２流路とを連通する第２連通部と、を更に備え、前記制御部は、前記燃料電池システムが運転しているときは、前記ポンプ部の運転を停止してもよい。上記構成によれば、燃料電池システムの運転中は、吸気流路を流れる吸気の吸引効果によって、被測定空気が吸引される。そして、その間はポンプ部の運転を停止することができるので、ポンプ部の消費エネルギーコストを抑制することができる。

【0011】

（４）上記（１）から（３）のいずれかの適用例に係る燃料電池車両において、車両外部の水素ガス供給源から水素ガスを補給するための水素ガス充填部のリッドの開閉状態を検知する開閉センサを更に備え、前記制御部は、前記リッドが開状態のときに、前記ポンプ部の動作を制御してもよい。これにより、水素漏洩の監視が必要な時だけポンプを作動させるので、ポンプ部の消費エネルギーコストを抑制することができる。

【0012】

（５）上記（１）から（４）のいずれかの適用例に係る燃料電池車両において、前記水素検知部は、前記燃料電池システムの運転が停止し、かつ、前記リッドが閉状態となったときに、電源オフまたは待機状態となってもよい。これにより、水素漏洩監視の必要性が低いときには水素検知部がオフとなるので、水素検知部の消費エネルギーコストを抑制することができる。

【0013】

（６）上記（１）から（５）のいずれかの適用例に係る燃料電池車両において、オンタンクバルブを有する水素タンクを更に備え、前記制御部は、前記水素検知部からの情報に基づいて水素ガスの漏洩があると判定した場合、前記オンタンクバルブを閉じる要求を生成してもよい。これにより、水素漏洩の有無に応じて水素タンクの開閉を制御することができる。

【0014】

（７）上記（１）から（６）のいずれかの適用例に係る燃料電池車両において、前記第１流路は、間隔をあけて配置される複数の吸気口を有してもよい。これにより、１つの第１流路でより広いエリアの水素漏洩監視をカバーでき、第１流路の設置コストを削減できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第１実施形態に係る燃料電池車両の要部とその配置を示す概略図である。

【図2】第１実施形態に係る水素検知部の概略図である。

【図3】第１実施形態に係る水素ガス検知システムの制御ブロック図である。

【図4】第１実施形態に係る水素ガス検知処理のフローチャートである。

【図5】本発明の第２実施形態に係る燃料電池車両の要部とその配置を示す概略図である。

【図6】第２実施形態に係る水素検知部の概略図である。

【図7】第２実施形態に係る水素ガス検知処理のフローチャートである。

【図8】本発明の第３実施形態に係る燃料電池車両の要部とその配置を示す概略図である。

【図9】第３実施形態に係る水素検知部の概略図である。

【図10】第３実施形態に係る水素ガス検知システムの制御ブロック図である。

【図11】第３実施形態に係る水素ガス検知処理のフローである。

【図12】各実施形態に係る燃料電池車両の要部及び配置の変型例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。なお、以下の説明において、車両の進行方向を前後方向、車幅方向を左右方向、車高方向を上下方向と呼ぶ。

【0017】

＜第１実施形態＞
まず本発明の第１実施形態について説明する。

【0018】

図１は、本発明の第１実施形態に係る燃料電池車両の要部とその配置を示す概略図である。

【0019】

車両１０１は、水素ガスを燃料として駆動する燃料電池車両である。車両１０１は、例えばトラックやバスなどの大型車両である（図１ではトラックを示す）。車両１０１は、燃料電池システム１１と、駆動用モータ１２と、駆動ユニット１３と、を備える。燃料電池システム１１は、水素と酸素との化学反応により電力を生成し、駆動用モータ１２に供給する。駆動用モータ１２は、電力を回転動力に変換する。駆動ユニット１３は、駆動用モータ１２の回転動力を変速または減速し、図示しないデファレンシャルと駆動軸を介して駆動輪７へ動力伝達する。車両１０１は、燃料電池システム１１が生成する電力により走行する。

【0020】

燃料電池システム１１は、燃料電池スタック１４と、補機群１５と、高電圧バッテリ１６と、圧縮機１７（空気圧縮部）と、を備える。燃料電池スタック１４は、水素と酸素（空気）との化学反応により発電する燃料電池セルを積層したものである。補機群１５は、燃料電池スタック１４の作動に必要な水素や空気（外気）の供給をする配管や補機、冷却回路、電流供給回路等を有する。高電圧バッテリ１６は、燃料電池システム１１が生成した電力を蓄積し、駆動用モータ１２に供給する。圧縮機１７は、燃料電池スタック１４に供給する空気を圧縮する。

【0021】

車両１０１は、水素タンク２と、水素ガス充填部３と、を備える。

【0022】

水素タンク２は、燃料電池スタック１４に供給する水素ガスを貯蔵する圧縮容器である。水素タンク２は、オンタンクバルブ２Ａ（図示せず）を備える。オンタンクバルブ２Ａは、その開閉状態により、水素タンク２への水素ガスの流入又は流出を制御する。

【0023】

水素ガス充填部３は、水素ガスを水素タンク２に補給する時に、車両外部の水素ガス供給源である水素ガスステーションの充填ノズル（図示せず）と接続する水素ガス充填口（図示せず）を有する。水素ガス充填部３は、車両１０１のボデーの外側面の一部に車室側に窪んだ凹部と、凹部を覆うリッド３Ａと、開閉センサ３Ｂと、を有する。

【0024】

開閉センサ３Ｂは、リッド３Ａの開閉状態を検知し、開情報又は閉情報を出力する。開閉センサ３Ｂは、例えばリミットスイッチを用いることができる。

【0025】

車両１０１は、車両電源スイッチ４と、運転席表示部５と、低電圧バッテリ６と、制御部４０と、を備える。

【0026】

車両電源スイッチ４は、運転席付近に設けられる、例えば、押しボタンスイッチである。車両電源スイッチ４は、ユーザの押下操作に伴い、燃料電池システム１１及び駆動用モータ１２等を含む駆動システムの始動または停止、車両１０１の電装品の電源のオンまたはオフが可能である。なお、駆動システムを停止しつつ車両１０１の電装品の電源のみをオンにするアクセサリオン操作が含まれてもよい。本実施形態では説明を簡略化するため、少なくとも車両１０１の電動品の電源がオンしている状態を車両電源オン、電装品の電源がオフしている状態を車両電源オフとする。また、車両電源スイッチ４は、イグニッションキーのように回転による操作を伴うものであってもよい。

【0027】

運転席表示部５は、例えば運転席のインストルメントパネルに設けられる表示手段である。運転席表示部５は、液晶パネル等のモニタ画面及びスピーカーを備え、制御部４０の指示により警告情報を表示したり、必要に応じて音声を出力したりする。

【0028】

低電圧バッテリ６は、システム電源やＥＣＵ（コンピュータ）、車内の各種電装品等に電力を供給するための低電圧小容量の二次電池である。

【0029】

制御部４０は、電子演算装置から構成される制御ユニットで、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）であり、車両１０１の各コンポーネントや各種センサとＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信ネットワークや直接配線、無線を介して通信可能である。本実施形態では、制御部４０は、予めインストールされた所定のプログラムに従って動作し、主に後述する水素ガス検知処理を実行する機能を有する。

【0030】

以上のように構成された車両１０１は、水素ガスの漏洩を検知する水素ガス検知システム１０８を備える。

【0031】

水素ガス検知システム１０８は、複数の第１流路２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅ、２１Ｆ、２１Ｇ、２１Ｈと、水素検知ユニット１３１と、を備える。複数の第１流路２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅ、２１Ｆ、２１Ｇ、２１Ｈは、それぞれ一方の端部に、吸気口２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ、２２Ｆ、２２Ｇ、２２Ｈを有する。以下の説明において、複数の第１流路２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅ、２１Ｆ、２１Ｇ、２１Ｈを、まとめて第１流路２１という場合がある。また、吸気口２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ、２２Ｆ、２２Ｇ、２２Ｈをまとめて吸気口２２という場合がある。第１流路２１の他方の端部それぞれは、水素検知ユニット１３１と接続している。

【0032】

第１流路２１は、漏洩した水素ガスを含む可能性のある空気を吸気するための配管である。以下、燃料電池スタック１４に供給される空気と区別するために、「漏洩した水素ガスを含む可能性のある空気」を被検査空気と呼ぶ。吸気口２２は、車両１０１の複数の場所に配置される。具体的には、吸気口２２Ａは車室内、吸気口２２Ｂは燃料電池システム１１の近傍、吸気口２２Ｃ及び吸気口２２Ｄは、水素タンク２の前側近傍、吸気口２２Ｄ及び２２Ｅは水素タンク２の中央付近、吸気口２２Ｆ及び吸気口２２Ｇは水素タンク２の後ろ側近傍、にそれぞれ配置される。第１流路２１は、例えば樹脂や金属のパイプによって構成される。なお、図１に示す第１流路２１は、主に車両１０１のフレームに沿って配設される経路が示されているが、当該経路は一例であり、これらの経路に限定するものではない。

【0033】

水素検知ユニット１３１は、車両１０１において、水素ガス漏洩の可能性がある領域の中央付近に配置される。具体的には、水素ガス漏洩の監視が必要な、車室、水素タンク２、および燃料電池スタック１４とを含む領域の中央付近に配置される。これにより、第１流路２１の最大長と最小長の差を小さくすることができる。

【0034】

図２は、第１実施形態に係る水素検知部の概略図である。図２を参照しながら、水素検知ユニット１３１の詳細を説明する。

【0035】

水素検知ユニット１３１は、マニホールド３２（集合部）と、マニホールド３２の下流に接続する第２流路３３と、第２流路３３に設けられるポンプ部３４と、第２流路３３のポンプ部３４の下流に設けられる水素検知センサ３５（水素検知部）と、を備える。

【0036】

マニホールド３２は、上流に複数の接続口３２Ａを有する。図２では、４つの接続口３２Ａのみ示し、残りの４つは省略されているが、マニホールド３２が備える接続口３２Ａの数は、第１流路２１の数と同じである。接続口３２Ａは、第１流路２１の下流側の各他端と接続する。各第１流路２１を通過した被検査空気は、マニホールド３２に集合し、混合する。マニホールド３２は、下流側に１つの接続口３２Ｂを有し、第２流路３３の上流端と接続する。

【0037】

第２流路３３は、樹脂や金属等で形成される配管であり、その下流端に被検査空気を車外に排出する第２流路排出口３６を有する。

【0038】

ポンプ部３４は、第２流路３３において、マニホールド３２よりも下流側に設けられる。ポンプ部３４は、小型のいわゆるマイクロポンプを有し、吸気口２２付近の被検査空気を吸引し、被検査空気を第１流路２１、マニホールド３２、を介して、第２流路３３の水素検知センサ３５に送る。

【0039】

水素検知センサ３５は、水素ガスの漏洩検知に用いられ、水素ガス検知量（濃度）を検出する。水素検知センサ３５は、第２流路３３の内部に設けられる。本実施形態では、水素検知センサ３５は、ポンプ部３４の下流側に設けられているが、マニホールド３２よりも下流側に設けられていれば良い。水素検知センサ３５は、例えば、接触燃焼式、気体熱伝導式、半導体式等を適用できる。水素検知センサ３５は、燃料電池システム１１の制御にも用いられる。

【0040】

図３は、第１実施形態に係る水素ガス検知システムの制御ブロック図である。本図を参照して、水素ガス検知システム１０８の制御構成と機能を以下に説明する。

【0041】

水素ガス検知システム１０８は、制御部４０と、制御部４０に通信可能に接続されたシステムコンポーネント群と、を備える。システムコンポーネント群は、上記した、燃料電池システム１１と、ポンプ部３４と、水素検知センサ３５と、車両電源スイッチ４と、低電圧バッテリ６と、オンタンクバルブ２Ａと、開閉センサ３Ｂと、運転席表示部５と、を含む。制御部４０は、情報取得部４１と、燃料電池管理部４２と、判定部４３と、警告制御部４４と、を含む。制御部４０は、システムコンポーネント群と通信しながら水素ガス検知処理を実行する。

【0042】

情報取得部４１は、システムコンポーネント群に関する情報を取得する。

【0043】

情報取得部４１は、システムコンポーネント群に関する情報として、各コンポーネントの作動状態や計測値、エラー情報等の各種情報を取得する。具体的には、情報取得部４１は、燃料電池システム１１から、作動状態を示すオン情報又はオフ情報と、エラー情報と、を取得する。情報取得部４１は、ポンプ部３４から、作動状態を示すオン情報又はオフ情報と、エラー情報と、を取得する。情報取得部４１は、水素検知センサ３５から、水素検知量と、エラー情報とを取得する。情報取得部４１は、車両電源スイッチ４から、キーオン情報又はキーオフ情報と、エラー情報と、を取得する。情報取得部４１は、低電圧バッテリ６から、低電圧バッテリ６の利用可不可状態を示すオン情報又はオフ情報と、エラー情報と、を取得する。情報取得部４１は、オンタンクバルブ２Ａから、バルブの開閉状態を示す開情報又は閉情報と、エラー情報とを取得する。情報取得部４１は、開閉センサ３Ｂから、リッド３Ａの開閉状態を示す開情報又は閉情報と、エラー情報と、を取得する。

【0044】

燃料電池管理部４２は、情報取得部４１がシステムコンポーネント群から取得した情報に基づいて、システムコンポーネントそれぞれの作動状態、計測値、エラーの有無を監視し、監視情報を生成し記憶する。燃料電池管理部４２は、計測値が所定の警告条件を満たした場合や、エラーがある場合に、そのコンポーネントに関する警告情報を監視情報に含めることができる。例えば、燃料電池管理部４２は、取得した水素検知量が所定量を超過している場合、水素検知量の異常に関する警告情報を生成し監視情報に含めて記憶する。燃料電池管理部４２は、また、判定部４３が水素の漏洩があると判定した場合に、オンタンクバルブ２Ａを閉じる要求を示す閉要求情報を生成する。

【0045】

燃料電池管理部４２は、水素タンク２のオンタンクバルブ２Ａの開閉を制御する。燃料電池管理部４２は、判定部４３から閉要求情報を受信したときに、オンタンクバルブ２Ａを閉じる制御をしてもよい。

【0046】

判定部４３は、情報取得部４１が水素検知センサ３５から取得した水素ガス検知量に基づいて、水素の漏洩の有無を判定する。

【0047】

警告制御部４４は、判定部４３の判定結果に基づいて、警告を出力する。具体的には、警告制御部４４は、判定部４３が水素ガスの漏洩があると判定した場合に、水素ガス漏洩に関する警告情報を生成し、運転席表示部５に出力する。また、警告制御部４４は、燃料電池管理部４２の生成した警告情報を出力してもよい。

【0048】

図４は、第１実施形態に係る水素ガス検知処理のフローチャートである。以下本フローチャートに沿って制御部４０が実行する水素ガス検知処理を説明する。当該ルーチンはリッド３Ａが閉じた状態、かつ、水素検知センサ３５がオフ状態または待機状態でスタートする。

【0049】

ステップＳ１０１において、情報取得部４１は、低電圧バッテリ６からオン情報を取得して、ステップＳ１０２に進む。

【0050】

ステップＳ１０２において、燃料電池管理部４２は、システムコンポーネント群の状態を監視していることを確認しステップＳ１０３に進む。

【0051】

ステップＳ１０３において、燃料電池管理部４２は、車両電源スイッチ４および開閉センサ３Ｂから取得した情報に基づいて、車両１０１の電源がオン状態（車両電源オン）またはリッド３Ａが開状態のいずれかに該当するか否かを判定する。当該判定が真、すなわち車両１０１の電装品の電源がオン状態またはリッド３Ａが開状態のいずれかに該当する場合、ステップＳ１０４に進む。当該判定が偽、すなわち車両１０１の電源がオン状態でもなくリッド３Ａが開状態でもない場合、ステップＳ１０２に戻る。

【0052】

ステップＳ１０４において、燃料電池管理部４２は、水素検知センサ３５を起動してオン状態にして、ステップＳ１０５に進む。

【0053】

ステップＳ１０５において、燃料電池管理部４２は、ポンプ部３４を始動させてオン状態にし、ステップＳ１０６に進む。

【0054】

ステップＳ１０６において、情報取得部４１は、水素検知センサ３５から水素検知量を取得してステップＳ１０７に進む。

【0055】

ステップＳ１０７において、燃料電池管理部４２は、ステップＳ１０６において取得した水素検知量に基づいて、水素漏洩の有無を判定する。当該判定結果が真、すなわち水素漏洩があると判定された場合は、ステップＳ１０８に進む。一方、当該判定結果が偽、すなわち水素漏洩がないと判定された場合は、ステップＳ１１０に進む。

【0056】

ステップＳ１０８において、判定部４３は、水素タンク２のオンタンクバルブ２Ａについて閉要求情報を生成して記憶し、ステップＳ１０９に進む。

【0057】

ステップＳ１０９において、燃料電池管理部４２は、オンタンクバルブ２Ａの閉要求情報を含む水素ガスの漏洩に関する警告情報を生成および記憶し、警告制御部４４は生成された警告情報を運転席表示部５に出力して、ステップＳ１１０に進む。

【0058】

ステップＳ１１０において、燃料電池管理部４２は、車両電源スイッチ４および開閉センサ３Ｂから取得した情報に基づいて、車両１０１の電源がオフ状態（車両電源オフ）かつリッド３Ａが閉状態か否かを判定する。当該判定が真、すなわち車両１０１の電装品の電源がオフ状態かつリッド３Ａが閉状態の場合、ステップＳ１１１に進む。当該判定が偽、車両１０１の電源がオン状態（車両電源オン）またはリッド３Ａが開状態のいずれかに該当する場合、ステップＳ１０６に戻る。

【0059】

ステップＳ１１１において、燃料電池管理部４２は水素検知センサ３５とポンプ部３４をオフ状態にして、当該ルーチンをリターンする。

【0060】

なお、当該ルーチンの途中で、制御部４０がリッド３Ａの閉情報を受信した場合は、制御部４０は当該ルーチンを強制終了することができる。

【0061】

以上のように、第１実施形態に係る上記構成の車両１０１は、１つの水素検知ユニット１３１に複数の第１流路２１を接続し、ポンプ部３４を作動して、複数の場所から漏洩した水素ガスを含む可能性のある被検査空気を吸引することによって、水素検知ユニット１３１から物理的に距離のある場所の水素ガスの漏洩を速やかに検知することができる。また、水素検知センサ３５の使用台数を減らすことが可能となり、水素検知器の設置コストを抑制することができる。すなわち、水素ガスの漏洩を速やかに検知すると共に、水素検知センサ３５の使用を減らすことにより、設置コストを抑制することができる。水素ガス漏洩の監視対象である水素タンク２、燃料電池スタック１４、および車室が大きく、また、それぞれ離れて配置される大型車両では、特に有効である。また、水素漏洩の監視の必要性が低いときには、水素検知センサ３５およびポンプ部３４をオフにすることで、これらの消費エネルギーコストを抑制することができる。また、水素ガスの漏洩があると判定された場合に、水素タンク２を閉とする要求情報を生成することで、水素漏洩の有無に応じて水素タンクの開閉を制御することができる

【0062】

＜第２実施形態＞
次に本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付して、詳しい説明を省略する。

【0063】

図５は、本発明の第２実施形態に係る燃料電池車両の要部及び配置を示す概略図である。図６は、第２実施形態に係る水素検知部の概略図である。

【0064】

図５に示す第２実施形態に係る車両２０１は、第１実施形態に係る車両１０１と同様、燃料電池車両である。車両２０１は、水素ガスの漏洩を検知する水素ガス検知システム２０８を備える。水素ガス検知システム２０８は、第１流路２１と、水素検知ユニット２３１と、を備える。

【0065】

図６に示すように、第２実施形態の水素ガス検知システム２０８の水素検知ユニット２３１は、構成自体は第１実施形態の水素検知ユニット１３１と同じであるが、第２流路３３が、燃料電池スタック１４の排気流路５１に連通している点が異なる。

【0066】

排気流路５１は、燃料電池スタック１４から排出された排気水素ガス（排気）を流通するための配管である。排気流路５１は、軸方向の一部の長さに亘って径が小さく形成される絞り部５２を有する。排気流路５１には、燃料電池システム１１が運転しているときに、排気が流れている。

【0067】

水素ガス検知システム２０８は、第２流路３３と排気流路５１とを連通する配管である第１連通部３７を更に備える。第１連通部３７の外径は、排気流路５１の内径より小さい。また、第１連通部３７は、逆流を防止するためのチェックバルブ３８が介装されている。

【0068】

第１連通部３７の上流端は、第２流路排出口３６と接続する。第１連通部３７の下流側は、排気流路５１の絞り部５２より上流側において、排気流路５１の下側から排気流路５１の外壁を貫通して排気流路５１の内部に入り、絞り部５２の上流側から下流側に向かって絞り部５２と平行に配置される。第１連通部３７の下流端は、絞り部５２の下流端付近に配置される。このように、排気の流通する排気流路５１の内部に第１連通部３７の下流端を配置することで、ベルヌーイの法則により第１連通部３７に負圧が発生し、第１連通部３７の上流の第１流路２１から被検査空気を吸引することができる。また、第１連通部３７が、排気流路５１の下側から排気流路５５に向かうことで、排気流路５１にエアポケットが形成されることを防ぎ、水素ガスを含む可能性のある被検査空気がエアポケットに滞留するのを防ぐことができる。

【0069】

第２実施形態の水素ガス検知システム２０８の制御構成と機能は、図３に示す第１実施形態の水素ガス検知システム１０８と同じである。

【0070】

図７は、第２実施形態に係る水素ガス検知処理のフローチャートである。以下本フローチャートに沿って制御部４０が実行する水素ガス検知処理を説明する。当該ルーチンはリッド３Ａが閉じた状態、かつ、水素検知センサ３５がオフ状態でスタートする。

【0071】

ステップＳ２０１からステップＳ２０４は、第１実施形態の水素ガス検知処理のステップＳ１０１からステップＳ１０４と同様であるため説明を省略する。

【0072】

ステップＳ２０５において、情報取得部４１は、燃料電池システム１１から作動状態に関する情報を取得する。そして、判定部４３は、燃料電池システム１１がオン状態か否かを判定する。当該判定結果が真、すなわち燃料電池システム１１がオン状態の場合、ステップＳ２０７に進む。一方、燃料電池システム１１がオン状態でない、すなわちオフ状態の場合、ステップＳ２０６に進む。

【0073】

ステップＳ２０６において、すなわち燃料電池システム１１の作動状態がオン状態でなくオフ状態の場合、燃料電池管理部４２は、ポンプ部３４を作動させてオン状態にし、ステップＳ２０９に進む。

【0074】

ステップＳ２０７において、すなわちステップＳ２０５において燃料電池システム１１の作動状態がオン状態と判定された場合、判定部４３は、ポンプ部３４がオン状態か否かを判定する。当該判定結果が真、すなわちポンプ部３４がオン状態の場合、ステップＳ２０８に進む。一方、当該判定結果が偽、すなわちポンプ部３４がオン状態でなくオフ状態の場合、ステップＳ２０９に進む。

【0075】

ステップＳ２０８において、すなわちステップＳ２０７においてポンプ部３４がオン状態と判定された場合、燃料電池管理部４２は、ポンプ部３４をオフ状態にし、ステップＳ２０９に進む。

【0076】

ステップＳ２０９からステップＳ２１４は、第１実施形態のステップＳ１０６からＳ１１１とそれぞれ同じであるため説明を省略する。

【0077】

なお、当該ルーチンの途中で、制御部４０がリッド３Ａの閉情報を受信した場合は、制御部４０は当該ルーチンを強制終了することができる。

【0078】

以上のように、本実施形態に係る上記構成の車両２０１は、燃料電池システム１１の運転中は、排気流路５１を流れる排気の吸引効果によって、被検査空気が吸引される。そして、その間はポンプ部３４の運転を停止することができるので、ポンプ部３４の消費エネルギーを抑制することができる。

【0079】

＜第３実施形態＞
次に本発明の第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付して、詳しい説明を省略する。

【0080】

図８は、本発明の第３実施形態に係る燃料電池車両の要部及び配置を示す概略図である。図９は、第３実施形態に係る水素検知部の概略図である。

【0081】

図８に示す第３実施形態に係る車両３０１は、第１実施形態に係る車両１０１と同様、燃料電池車両である。車両３０１は、水素ガスの漏洩を検知する水素ガス検知システム３０８を備える。水素ガス検知システム３０８は、第１流路２１と、水素検知ユニット３３１と、を備える。

【0082】

図９に示すように、第３実施形態の水素ガス検知システム３０８の水素検知ユニット３３１は、構成自体は第１実施形態の水素検知ユニット１３１と同じであるが、第２流路３３が、燃料電池スタック１４の吸気流路５３に連通している点が異なる。

【0083】

吸気流路５３は、燃料電池スタック１４に取り込む空気を流通するための配管である。吸気流路５３には、圧縮機１７と、フィルタ５４を収納するフィルタボックス５５とが介装されている。

【0084】

水素ガス検知システム３０８は、第２流路３３と吸気流路５３とを連通する配管である第２連通部３９を更に備える。第２連通部３９の上流端は、第２流路排出口３６と接続する。第２連通部３９の下流側は、吸気流路５３のフィルタボックス５５の外壁を貫通してフィルタボックス５５の内部に入る。第２連通部３９の下流端は、フィルタボックス５５内、すなわち、吸気流路５３内に配置される。

【0085】

図１０は、第３実施形態に係る水素ガス検知システムの制御ブロック図である。

【0086】

図１０に示す第３実施形態の水素ガス検知システム３０８の制御構成及び機能は、図３に示す第１実施形態の水素ガス検知システム１０８の制御構成及び機能と比較して、制御部３４０が圧縮機１７と通信可能に接続している点が異なっているが、その他の点では同じである。また、制御部３４０は、情報取得部３４１と、燃料電池取得部３４２と、判定部３４３と、警告制御部３４４と、を備える。

【0087】

第３実施形態の制御部３４０が、第１実施形態の制御部４０と異なる点は下記２点である。１点目は、情報取得部３４１が、さらに、圧縮機１７から、作動状態を示すオン情報又はオフ情報と、エラー情報と、を取得する点である。２点目は、燃料電池取得部３４２が、さらに、圧縮機１７の作動状態、すなわちオン状態かオフ状態を監視（判定）している点である。それ以外の機能は第１実施形態の制御部４０の各部と同様である。

【0088】

図１２は、第３実施形態に係る水素ガス検知処理のフローである。以下本フローチャートに沿って制御部３４０が実行する水素ガス検知処理を説明する。当該ルーチンはリッド３Ａが閉じた状態、かつ、水素検知センサ３５がオフ状態でスタートする。

【0089】

ステップＳ３０１からステップＳ３０４は、第１実施形態の水素ガス検知処理のステップＳ１０１からステップＳ１０４と同様であるため説明を省略する。

【0090】

ステップＳ３０５において、情報取得部４１は、圧縮機１７から作動状態に関する情報を取得する。そして、判定部４３は、圧縮機１７がオン状態か否かを判定する。当該判定結果が真、すなわち圧縮機１７がオン状態の場合、ステップＳ３０７に進む。一方、圧縮機１７がオン状態でない、すなわちオフ状態の場合、ステップＳ３０６に進む。

【0091】

ステップＳ３０６において、すなわち圧縮機１７の作動状態がオン状態でなくオフ状態の場合、燃料電池管理部４２は、ポンプ部３４を作動させてオン状態にし、ステップＳ３０９に進む。

【0092】

ステップＳ３０７において、すなわちステップＳ３０５において圧縮機１７の作動状態がオン状態と判定された場合、判定部４３は、ポンプ部３４がオン状態か否かを判定する。当該判定結果が真、すなわちポンプ部３４がオン状態の場合、ステップＳ３０８に進む。一方、当該判定結果が偽、すなわちポンプ部３４がオン状態でなくオフ状態の場合、ステップＳ３０９に進む。

【0093】

ステップＳ３０８において、すなわちステップＳ３０７においてポンプ部３４がオン状態と判定された場合、燃料電池管理部４２は、ポンプ部３４をオフ状態にし、ステップＳ３０９に進む。

【0094】

ステップＳ３０９からステップＳ３１４は、第１実施形態のステップＳ１０６からＳ１１１とそれぞれ同じであるため説明を省略する。

【0095】

なお、当該ルーチンの途中で、制御部３４０がリッド３Ａの閉情報を受信した場合は、制御部３４０は当該ルーチンを強制終了することができる。

【0096】

以上のように、本実施形態に係る車両３０１は、圧縮機１７の運転中は、吸気流路５３を流れる吸気の吸引効果によって、被検査空気が吸引される。そして、その間はポンプ部３４の運転を停止することができるので、ポンプ部３４の消費エネルギーを抑制することができる。

【0097】

以上で本発明に係る第１実施形態から第３実施形態の車両１０１、２０１、３０１についての説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。

【0098】

図１２は、各実施形態に係る燃料電池車両の要部とその配置の変型例を示す図である。例えば、上記各実施形態において、車両１０１、２０１、３０１は、第１流路２１と水素検知ユニット１３１、２３１、３３１との組み合わせを１組搭載していたが、図５に示すように、第１流路２１と水素検知ユニット１３１、２３１、３３１との組み合わせを複数組搭載してもよい。具体的には、車室と燃料電池スタック１４を監視するために１組、右の水素タンク２を監視するために１組、左の水素タンク２を監視するために１組、の計３組を搭載してもよい。これにより、車両１０１、２０１、３０１のどの場所で水素ガスの漏洩が発生したのかを識別できる。また、図５に示すように、第１流路２１は、上流側の先端だけでなく、両端の中間に間隔をあけて、複数の吸気口２２を有していてもよい。これにより、水素漏洩の監視対象である燃料電池スタック１４や水素タンク２が大型化しやすい大型車両では、１つの第１流路２１で、車室内の複数の箇所、燃料電池スタック１４の複数の箇所、水素タンク２の複数の箇所に対し、１つの第１流路２１でカバーすることができる。

【0099】

また、マニホールド３２の各接続口３２Ａ、又は、各第１流路に、開閉バルブ等の流路の流通遮断手段を設け、被検査空気を吸気する１つの流路を選択的に一定時間毎に変更する輪番監視を行ってもよい。これにより、水素漏洩のある場所を特定することができる。

【符号の説明】

【0100】

１０１、２０１、３０１ ：車両
１０８、２０８、３０８ ：水素ガス検知システム
１３１、２３１、３３１ ：水素検知ユニット
２ ：水素タンク
２Ａ ：オンタンクバルブ
３ ：水素ガス充填部
３Ａ ：リッド
３Ｂ ：開閉センサ
４ ：車両電源スイッチ
５ ：運転席表示部
６ ：低電圧バッテリ
１１ ：燃料電池システム
１２ ：駆動用モータ
１３ ：電動アスクル
１４ ：燃料電池スタック
１５ ：補機群
１６ ：高電圧バッテリ
１７ ：圧縮機（空気圧縮部）
２１(２１Ａ～２１Ｈ） ：第１流路
２２（２２Ａ～２２Ｈ） ：吸気口
３２ ：マニホールド（集合部）
３２Ａ ：接続口
３２Ｂ ：接続口
３３ ：第２流路
３４ ：ポンプ部
３５ ：水素検知センサ（水素検知部）
３６ ：第２流路排出口
３７ ：第１連通部
３８ ：チェックバルブ
３９ ：第２連通部
４０、３４０ ：制御部
４１３、３４１ ：情報取得部
４２、３４２ ：燃料電池管理部
４３、３４３ ：判定部
４４、３４４ ：警告制御部
５１ ：排気流路
５２ ：絞り部
５３ ：吸気流路
５４ ：フィルタ
５５ ：フィルタボックス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】