JP7096527B2

JP7096527B2 - 燃料電池車両

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Publication number: JP7096527B2
Application number: JP2018159887A
Authority: JP
Inventors: 邦彦豊福
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-08-29
Filing date: 2018-08-29
Publication date: 2022-07-06
Anticipated expiration: 2038-08-29
Also published as: US20200075975A1; DE102019117903A1; JP2020035585A; CN110871772A

Description

本発明は、水素と酸素とを化学反応させて発電する燃料電池を備える燃料電池車両に関する。

特許文献１は燃料電池車両（以下、ＦＣ車両と称する場合がある）を開示している。このＦＣ車両は、水素と酸素とを互いに化学反応させて発電する燃料電池と、燃料電池で発電された電力を利用して動作する車両の駆動源である電動モータと、を備えている。

さらにＦＣ車両は、噴射ノズルに接続されたウォッシャー液用タンクと、ウォッシャー液用タンク内のウォッシャー液を噴射ノズルに送出する圧力を発生するポンプと、を備えている。従って、例えば車内に設けられたポンプ作動スイッチ（洗浄スイッチ）を乗員が操作すると、ポンプが発生する圧力によって、ウォッシャー液用タンク内のウォッシャー液が噴射ノズルから外部に噴射される。すると、噴射ノズルと対向するように車両に設けられた洗浄対象物（例えば、窓）にウォッシャー液が噴射されるので、洗浄対象物がウォッシャー液によって洗浄される。

さらにこのＦＣ車両は、燃料電池の発電時に生成される生成水を一時的に貯水し且つタンク接続用管路を介してウォッシャー液用タンクと接続された貯水タンクを備えている。

ウォッシャー液用タンク内のウォッシャー液の量が所定量以下になると、タンク接続用管路に設けられたバルブが開放され、貯水タンク内の生成水がウォッシャー液用タンクへ供給される。さらに、生成水がウォッシャー液用タンクへ供給されると、ウォッシャー液の濃度を所定範囲内に維持するために、濃縮ウォッシャー液がウォッシャー液用タンクへ供給される。このように特許文献１では、燃料電池で発生した生成水をウォッシャー液として有効に利用している。

特開２００５－１０８５２９号公報

特許文献１では、ウォッシャー液用タンク内のウォッシャー液が所定量より多い場合はバルブが閉じられ、生成水がタンク接続用管路に設けられた排水経路から車両外部に排水される。従って、特許文献１では生成水の有効利用に関して改善の余地がある。

本発明は上述した課題に対処するためになされたものである。即ち、本発明の目的の一つは、燃料電池で作られた生成水を従来に比べてより有効に利用可能な燃料電池車両を提供することにある。

本発明の燃料電池車両は、
水素と酸素とを化学反応させて、駆動輪を回転させるための駆動力を発生する電動モータに供給される電力を発生する燃料電池（１０）と、
前記燃料電池の発電時に生成される生成水を貯水する貯水タンク（１７）と、
前記貯水タンクと送水用管路（１９、２７、２８、３１）を介して接続され且つ車両の一部に設けられた洗浄対象物（３７）と対向する噴射ノズル（３２）と、
前記貯水タンク内の前記生成水を、前記送水用管路を介して前記噴射ノズルへ送水可能な第１ポンプ（２１）と、
前記車両の運転状態及び外気温に基づいて前記貯水タンク及び前記送水用管路の内部の前記生成水が所定時間内に凍結する可能性があるか否かを判定する凍結判定手段（３５）と、
前記凍結判定手段が前記生成水が前記所定時間内に凍結する可能性がないと判定したときに（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、前記第１ポンプを作動させて前記生成水を前記噴射ノズルから前記洗浄対象物に噴射させる（ステップＳ２０８）ポンプ制御手段（３４、３５）と、
を備える。

本発明によれば、凍結判定手段が生成水が所定時間内に凍結する可能性がないと判定したときに、生成水が噴射ノズルから洗浄対象物に噴射される。従って、本発明によれば、生成水を従来に比べてより有効に利用可能になる。

本発明の一側面の特徴は、
水と洗浄液との混合液であるウォッシャー液を充填可能であり且つ前記ウォッシャー液を前記送水用管路（２８、３１）に接続されたウォッシャー液用管路（２４）及び前記送水用管路を介して前記噴射ノズルに供給可能なウォッシャー液用タンク（２３）と、
前記貯水タンクと前記ウォッシャー液用タンクとを接続するタンク接続用管路（２２）と、
を備え、
前記第１ポンプが、前記貯水タンク内の前記生成水を前記タンク接続用管路に送水可能に構成され、
前記凍結判定手段が、前記運転状態及び前記外気温に基づいて前記タンク接続用管路内の生成水が前記所定時間内に凍結する可能性があるか否かを判定可能に構成され、
前記ポンプ制御手段が、前記凍結判定手段が前記タンク接続用管路内の生成水が前記所定時間内に凍結する可能性があると判定したときに（ステップＳ２１３：Ｙｅｓ）前記第１ポンプを作動させて、前記タンク接続用管路内の前記生成水を前記ウォッシャー液用タンクに供給するように構成される。

本発明の一側面によれば、凍結判定手段がタンク接続用管路内の生成水が所定時間内に凍結する可能性があると判定したときに、タンク接続用管路内の生成水がウォッシャー液用タンクに供給される。そのため生成水を、洗浄対象物を洗浄するための洗浄手段としてだけでなく、ウォッシャー液としても利用可能になる。従って、生成水をより有効に利用可能になる。

本発明の一側面の特徴は、
前記タンク接続用管路内の前記生成水が前記ウォッシャー液用タンクに供給されることにより前記ウォッシャー液の濃度が所定の閾値濃度未満になったときに（ステップＳ２１７：Ｙｅｓ）、前記ウォッシャー液の濃度が前記閾値濃度以上になるように前記洗浄液を前記ウォッシャー液用タンクに供給する（ステップＳ２１８）洗浄液補充装置（２３ｃ）を備える。

本発明の一側面によれば、タンク接続用管路内の生成水がウォッシャー液用タンクに供給されたときに、ウォッシャー液用タンク内のウォッシャー液の濃度を閾値濃度以上に維持できる。

本発明の一側面の特徴は、
前記ウォッシャー液用タンク内の前記ウォッシャー液を前記ウォッシャー液用管路（２４）及び前記送水用管路（２８、３１）を介して前記噴射ノズルへ送液可能な第２ポンプ（２６）を備え、
前記ポンプ制御手段が、前記凍結判定手段が前記送水用管路内の前記生成水が前記所定時間内に凍結する可能性があると判定したときに前記第２ポンプを作動させて、前記ウォッシャー液用管路及び前記送水用管路の前記ウォッシャー液用タンクと前記噴射ノズルとの間の領域（２４、２８、３１）を前記ウォッシャー液で満たすように構成される。

本発明の一側面によれば、凍結判定手段が送水用管路内の生成水が凍結する可能性があると判定したときに、ウォッシャー液用管路及び送水用管路のウォッシャー液用タンクと噴射ノズルとの間の領域がウォッシャー液によって満たされる。ウォッシャー液は水と洗浄液との混合液であるため、生成水よりも凝固点が低い。従って、この領域がウォッシャー液によって満たされると、この領域に存在する水が凍結するおそれが低下する。そのため、その後に第２ポンプを作動させたときに、ウォッシャー液を噴射ノズルから外部に噴射させられなくなるおそれが低下する。

本発明の一側面の特徴は、
前記送水用管路に接続され且つ前記生成水を前記車両の外部に排出可能な生成水排出手段（３０）を備え、
前記ポンプ制御手段が、前記凍結判定手段が前記送水用管路内の前記生成水が前記所定時間内に凍結する可能性があると判定したときに前記第１ポンプを作動させて、前記送水用管路内の前記生成水を前記生成水排出手段から排出するように構成される。

本発明の一側面によれば、凍結判定手段が送水用管路内の生成水が凍結する可能性があると判定したときに、送水用管路内の生成水が生成水排出手段から外部に排出される。従って、生成水が送水用管路及び生成水排出手段の内部で凍結するおそれが無くなる。

本発明の一側面の特徴は、
水と洗浄液との混合液であるウォッシャー液を充填可能であり且つ前記ウォッシャー液を前記送水用管路（２８、３１）に接続されたウォッシャー液用管路（２４）及び前記送水用管路を介して前記噴射ノズルに供給可能なウォッシャー液用タンク（２３）と、
前記貯水タンクと前記ウォッシャー液用タンクとを接続するタンク接続用管路（２２）と、
を備え、
前記第１ポンプが、前記貯水タンク内の前記生成水を前記タンク接続用管路に送水可能に構成され、
前記凍結判定手段が、前記運転状態及び前記外気温に基づいて前記タンク接続用管路内の生成水が前記所定時間内に凍結する可能性があるか否かを判定可能に構成され、
前記ポンプ制御手段が、
前記凍結判定手段が前記タンク接続用管路内の生成水が前記所定時間内に凍結する可能性があると判定し（ステップＳ２１３：Ｙｅｓ）且つ前記ウォッシャー液用タンクが所定の補水要件を満たすときに（ステップＳ２０９：Ｙｅｓ）前記第１ポンプを作動させて（ステップＳ２１６）、前記タンク接続用管路内の前記生成水を前記ウォッシャー液用タンクに供給し、
前記凍結判定手段が前記送水用管路内の前記生成水が前記所定時間内に凍結する可能性があると判定し（ステップＳ２１３：Ｙｅｓ）且つ前記ウォッシャー液用タンクが前記補水要件を満たさないときに（ステップＳ２０９：Ｎｏ）前記第１ポンプを作動させて（ステップＳ２１４）、前記送水用管路内の前記生成水を前記生成水排出手段から排出するように構成される。

本発明の一側面によれば、タンク接続用管路内の生成水をウォッシャー液用タンクに供給しない場合にのみ、送水用管路内の生成水を生成水排出手段から外部に排水できるようになる。

前記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いた名称及び／又は符号を括弧書きで添えている。しかしながら、本発明の各構成要素は、前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。

本発明の実施形態に係る燃料電池車両の燃料電池及び洗浄システムの模式的なブロック図である。本発明の実施形態の洗浄制御ＥＣＵが実行する処理を表すフローチャートである。本発明の変形例の洗浄制御ＥＣＵが実行する処理を表すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態に係るＦＣ車両について添付図面を参照しながら説明する。

本実施形態のＦＣ車両は、駆動輪の駆動源である図示を省略した電動モータ及び電動モータへ供給される電力を発生する図１に示す燃料電池１０を備えている。周知のように燃料電池１０は、複数の単セルを積層して構成された燃料電池スタックを備えており、後述するように水素と酸素とを互いに反応させて電力を発生させる。

図１に示すように燃料電池１０には洗浄システム１５が接続されている。洗浄システム１５は、タンク送水用管路１６、貯水タンク１７、水分回収器１８、第１タンク接続用管路１９、第１切換弁２０、第１ポンプ２１、第２タンク接続用管路２２、ウォッシャー液用タンク２３、ウォッシャー液用管路２４、第２切換弁２５、第２ポンプ２６、バイパス管路２７、共通管路２８、第３切換弁２９、排水用管路３０、噴射用管路３１、及び噴射ノズル３２を備えている。

燃料電池１０はタンク送水用管路１６を介して貯水タンク１７に接続されている。さらにタンク送水用管路１６には燃料電池１０と貯水タンク１７との間に位置する水分回収器１８が設けられている。

貯水タンク１７の内部には、貯水タンク１７内の生成水の水量（水位）を検出するための水位センサ１７ａが設けられている。さらに貯水タンク１７の底部には図示を省略した孔が形成されており、栓１７ｂがこの孔を着脱可能に塞いでいる。車内に設けられた図示を省略した水抜きスイッチを操作しないときは、栓１７ｂが貯水タンク１７の孔を塞ぐ。一方、乗員が水抜きスイッチを操作すると、栓１７ｂが貯水タンク１７の孔を開放する。この水抜きスイッチ及び栓１７ｂは手動式であり、電力を利用せずに動作する。さらに貯水タンク１７の上部には図示を省略したオーバーフロー時排出孔が設けられている。貯水タンク１７が生成水によって完全に満たされた状態で生成水がタンク送水用管路１６から貯水タンク１７へ供給されると、貯水タンク１７内の生成水がオーバーフロー時排出孔から外部へ排出される。

貯水タンク１７は第１タンク接続用管路１９を介して電動式の第１切換弁２０に接続されている。さらに第１タンク接続用管路１９には貯水タンク１７と第１切換弁２０との間に位置する電動式の第１ポンプ２１が設けられている。第１ポンプ２１が停止状態（即ち、非作動状態）にあるとき、貯水タンク１７内の生成水の第１切換弁２０側への移動が第１ポンプ２１によって規制される。

さらに第１切換弁２０には第２タンク接続用管路２２を介してウォッシャー液が充填されるウォッシャー液用タンク２３が接続されている。ウォッシャー液用タンク２３の内部には、ウォッシャー液用タンク２３内のウォッシャー液の量（水位）を検出するための水位センサ２３ａ及びウォッシャー液の濃度を検出するための濃度センサ２３ｂが設けられている。ウォッシャー液は濃縮ウォッシャー液と水との混合液であり、濃縮ウォッシャー液はアルコールを含む洗浄液である。そのためウォッシャー液の凝固点は水の凝固点（０℃）より大幅に低い（例えば－３０℃以下）。さらにウォッシャー液用タンク２３の内部には、濃縮ウォッシャー液を貯留するタンクを有し且つ濃縮ウォッシャー液をウォッシャー液用タンク２３内へ供給可能な濃縮ウォッシャー液補充装置２３ｃが設けられている。ウォッシャー液用タンク２３に設けられた図示を省略した注入口を介して、濃縮ウォッシャー液補充装置２３ｃのタンクに車外から濃縮ウォッシャー液を補充可能である。

ウォッシャー液用タンク２３にはウォッシャー液用管路２４を介して電動式の第２切換弁２５が接続されている。ウォッシャー液用管路２４にはウォッシャー液用タンク２３と第２切換弁２５との間に位置する電動式の第２ポンプ２６が設けられている。第２ポンプ２６が停止状態（即ち、非作動状態）にあるとき、ウォッシャー液用タンク２３内のウォッシャー液の第２切換弁２５側への移動が第２ポンプ２６によって規制される。

第１切換弁２０と第２切換弁２５とはバイパス管路２７によって互いに接続されている。バイパス管路２７には、液体が第２切換弁２５側から第１切換弁２０側へ流れるのを規制する図示を省略した逆止弁が設けられている。さらに第２切換弁２５は共通管路２８を介して電動式の第３切換弁２９に接続されている。

第３切換弁２９には排水用管路３０の一端が接続されている。排水用管路３０の他端はＦＣ車両の外側において開口している。

さらに第３切換弁２９には噴射用管路３１の一端が接続され、且つ、噴射用管路３１の他端には噴射ノズル３２が設けられている。噴射ノズル３２は、噴射用管路３１を介して供給された液体（即ち、生成水及びウォッシャー液）の圧力が所定圧力値以下のときは供給された液体を噴射せず、且つ、供給された液体の圧力が所定圧力値を超えたときに供給された液体を外部に噴射する。本実施形態では、ＦＣ車両の後部に設けられた図示を省略したバックドアの後面に噴射ノズル３２が設けられている。

第１切換弁２０は第１状態と第２状態とに切り換え可能である。第１状態にあるとき、第１切換弁２０は、液体が第１タンク接続用管路１９とバイパス管路２７との間で流れるのを許容し且つ液体が第１タンク接続用管路１９と第２タンク接続用管路２２との間で流れること及び第２タンク接続用管路２２とバイパス管路２７との間で流れることを規制する。一方、第２状態にあるとき、第１切換弁２０は、液体が第１タンク接続用管路１９と第２タンク接続用管路２２との間で流れるのを許容し且つ液体が第１タンク接続用管路１９とバイパス管路２７との間で流れること及び第２タンク接続用管路２２とバイパス管路２７との間で流れることを規制する。

第２切換弁２５は第１状態と第２状態とに切り換え可能である。第１状態にあるとき、第２切換弁２５は、液体がバイパス管路２７と共通管路２８との間で流れるのを許容し且つ液体がバイパス管路２７とウォッシャー液用管路２４との間で流れること及び共通管路２８とウォッシャー液用管路２４との間で流れることを規制する。一方、第２状態にあるとき、第２切換弁２５は、液体が共通管路２８とウォッシャー液用管路２４との間で流れることを許容し且つ液体がバイパス管路２７とウォッシャー液用管路２４との間で流れること及びバイパス管路２７と共通管路２８との間で流れることを規制する。

第３切換弁２９は第１状態と第２状態とに切り換え可能である。第１状態にあるとき、第３切換弁２９は、液体が共通管路２８と噴射用管路３１との間で流れるのを許容し且つ液体が共通管路２８と排水用管路３０との間で流れること及び排水用管路３０と噴射用管路３１との間で流れることを規制する。一方、第２状態にあるとき、第３切換弁２９は、液体が共通管路２８と排水用管路３０との間で流れるのを許容し且つ液体が共通管路２８と噴射用管路３１との間で流れること及び排水用管路３０と噴射用管路３１との間で流れることを規制する。

図１に示すように燃料電池１０には二次電池３３が接続されている。さらに燃料電池１０及び二次電池３３は駆動用回路３４を介して洗浄制御ＥＣＵ３５（以下、ＥＣＵ３５と称呼する）に接続されている。ＥＣＵは、Electric Control Unitの略であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等の記憶装置を含むマイクロコンピュータを備える。ＣＰＵはＲＯＭに格納されたインストラクション（プログラム）を実行することにより各種機能を実現するようになっている。駆動用回路３４はタイマー回路を内蔵している。ＥＣＵ３５にはイグニッションスイッチ３６（以下、ＩＧ・ＳＷ３６と称する）、水位センサ１７ａ、水位センサ２３ａ、及び濃度センサ２３ｂが接続されている。駆動用回路３４は、濃縮ウォッシャー液補充装置２３ｃ、第１切換弁２０、第１ポンプ２１、第２切換弁２５、第２ポンプ２６、及び第３切換弁２９に接続されている。

バックドアの後面には噴射ノズル３２と対向するようにカメラ３７が設けられている。さらに車体の一部（例えばフロントグリル）には、ＦＣ車両の外側の外気温を検出する温度センサ３８が設けられている。カメラ３７は駆動用回路３４に接続され、温度センサ３８はＥＣＵ３５に接続されている。

さらにＦＣ車両の車室内には生成水噴射スイッチ３９及びウォッシャー液噴射スイッチ４０が設けられている。生成水噴射スイッチ３９及びウォッシャー液噴射スイッチ４０はＥＣＵ３５に接続されている。

続いて燃料電池１０、洗浄システム１５、カメラ３７、及び温度センサ３８の動作について説明する。

ＩＧ・ＳＷ３６がＯＦＦからＯＮに切り換えられると、二次電池３３に蓄電されている電力が電動モータに供給され電動モータが始動する。さらに二次電池３３の電力が駆動用回路３４を介してカメラ３７に供給されるので、ＩＧ・ＳＷ３６がＯＦＦになるまでカメラ３７が撮像動作を繰り返し実行する。さらに水位センサ１７ａ、水位センサ２３ａ、濃度センサ２３ｂ、及び温度センサ３８がそれぞれの検出値を、ＩＧ・ＳＷ３６がＯＦＦになるまでＥＣＵ３５へ繰り返し送信する。なお、ＩＧ・ＳＷ３６がＯＦＦからＯＮに切り換えられた時点で、既にウォッシャー液用タンク２３の内部には濃縮ウォッシャー液補充装置２３ｃから供給された濃縮ウォッシャー液（洗浄液）と水との混合液であるウォッシャー液が所定量充填されている。一方、この時点では貯水タンク１７の内部に生成水は存在せず且つ孔が栓１７ｂによって塞がれている。

さらにＩＧ・ＳＷ３６がＯＮに切り換えられると、車内に設けられた図示を省略した水素タンクから燃料電池１０に水素が供給され、且つ、ＦＣ車両外側の空気（酸素）がＦＣ車両前端に設けられた図示を省略した吸気口から図示を省略した空気供給路を介して燃料電池１０に供給される。すると燃料電池１０において水素と酸素とが互いに反応して電力が生成され、さらに電力生成時に水（以下、生成水と称呼する）が生成される。燃料電池１０によって作られた生成水はある程度の高温（例えば、６０℃程度）である。そして、燃料電池１０が電力を発生した後に所定条件が成立すると、二次電池３３の電力の代わりに、燃料電池１０によって生成された電力が電動モータへ供給され、且つ必要に応じて燃料電池１０で発生した電力が二次電池３３に蓄電される。

燃料電池１０で発生した生成水はタンク送水用管路１６を介して水分回収器１８へ供給される。水分回収器１８は図示を省略した加湿器に接続されており、水分回収器１８へ供給された生成水の一部は加湿器へ供給される。加湿器は上記空気供給路に接続されており、加湿器へ供給された生成水によって空気供給路内の空気が加湿される。

水分回収器１８へ供給され且つ加湿器へ供給されない生成水は常にタンク送水用管路１６を介して貯水タンク１７に供給される。このようにＩＧ・ＳＷ３６がＯＮになると、燃料電池１０で発生した生成水が貯水タンク１７に連続的に供給されるので、貯水タンク１７内の生成水の水位（水量）が上昇する。貯水タンク１７に貯められた生成水は、後述するように様々な用途に利用される。そして生成水の用途は、ＦＣ車両の運転状態及び外気温に基づいてＥＣＵ３５が決定する。即ち、ＥＣＵ３５はＩＧ・ＳＷ３６がＯＦＦからＯＮに切り換えられると、図２に示すフローチャートの処理を所定時間が経過する毎に繰り返し実行する。以下、ＥＣＵ３５による図２のフローチャートの処理について説明する。

なお、ＩＧ・ＳＷ３６がＯＦＦからＯＮに切り換えられたとき、第１切換弁２０、第２切換弁２５、及び第３切換弁２９は全て第１状態となる。

まずＥＣＵ３５はステップＳ２０１において、ＩＧ・ＳＷ３６がＯＮからＯＦＦに切り替わったか否かを判定する。

ＥＣＵ３５がステップＳ２０１でＮｏと判定した場合は、燃料電池１０によって作られた高温の生成水が連続的に貯水タンク１７に供給される。そして後述するように、この場合は、高温の生成水が貯水タンク１７から洗浄システム１５の各部へ供給される。従って、この場合は洗浄システム１５のいずれかの部位において生成水が凍結する可能性はない。

ステップＳ２０１でＮｏと判定した場合、ＥＣＵ３５はステップＳ２０２に進み、濃度センサ２３ｂによって検出されたウォッシャー液の濃度が、所定の閾値濃度以上であるか否かを判定する。閾値濃度に関する情報はＥＣＵ３５の記憶装置に記録されている。ウォッシャー液はアルコールを含む洗浄液である濃縮ウォッシャー液と水との混合液であるため、ウォッシャー液の濃度とは、ウォッシャー液用タンク２３内の洗浄液の量をウォッシャー液用タンク２３内のウォッシャー液の量で割った値である。そして閾値濃度とは、これよりもウォッシャー液の濃度が低くなると、共通管路２８及び噴射用管路３１が生成水のみによって満たされた状態でウォッシャー液用タンク２３内のウォッシャー液がウォッシャー液用管路２４を介して共通管路２８及び噴射用管路３１へ供給されたときに、噴射ノズル３２から噴射されるウォッシャー液が実質的に洗浄能力を損なう濃度である。

ステップＳ２０２でＹｅｓと判定した場合、ＥＣＵ３５はステップＳ２０３に進み、水位センサ２３ａの検出値に基づいて、ウォッシャー液用タンク２３内のウォッシャー液の量が所定の第１所定量以上か否かを判定する。ウォッシャー液が第１所定量以上の場合は、第２ポンプ２６が作動し、第２切換弁２５が第２状態となり、且つ切換弁２９が第１状態となったときに、ウォッシャー液用タンク２３から流出したウォッシャー液によってウォッシャー液用管路２４、共通管路２８、及び噴射用管路３１を満たすことが可能になる。ここでウォッシャー液用管路２４、共通管路２８、及び噴射用管路３１を満たしたウォッシャー液の総量を第１総量と称する。

ステップＳ２０３でＹｅｓと判定した場合、ＥＣＵ３５はステップＳ２０４に進み、ウォッシャー液噴射要求があるか否かを判定する。即ち、ＥＣＵ３５は乗員によってウォッシャー液噴射スイッチ４０が押されたか否かを判定する。

ステップＳ２０４でＹｅｓと判定した場合、ＥＣＵ３５はステップＳ２０５へ進み、駆動用回路３４を介して二次電池３３の電力を作動信号として第１所定時間に渡って第２切換弁２５に送信し、第２切換弁２５を第２状態に切り換える。さらにＥＣＵ３５は、駆動用回路３４を介して二次電池３３の電力を作動信号として第１所定時間に渡って第２ポンプ２６へ送信する。すると第２ポンプ２６が発生する圧力によって、ウォッシャー液用管路２４、共通管路２８、及び噴射用管路３１の内部がウォッシャー液によって満たされ且つウォッシャー液の圧力が上記所定圧力値より大きくなる。そのため第１総量の数分の１の量のウォッシャー液が噴射ノズル３２からカメラ３７へ噴射される。

第１所定時間が経過すると、第２ポンプ２６が停止し且つ第２切換弁２５が第１状態に復帰する。

ステップＳ２０５の処理を終えたＥＣＵ３５はステップＳ２０６に進み、水位センサ１７ａの検出値に基づいて、貯水タンク１７内の生成水の量が所定の第２所定量以上か否かを判定する。生成水が第２所定量以上になった場合に、第１切換弁２０、第２切換弁２５、及び第３切換弁２９が全て第１状態となり且つ第１ポンプ２１が作動すると、貯水タンク１７から流出した生成水によって第１タンク接続用管路１９、バイパス管路２７、共通管路２８、及び噴射用管路３１を満たすことが可能になる。ここで第１タンク接続用管路１９、バイパス管路２７、共通管路２８、及び噴射用管路３１を満たした生成水の総量を第２総量と称する。

ステップＳ２０６でＹｅｓと判定した場合、ＥＣＵ３５はステップＳ２０７に進み、生成水噴射要求があるか否かを判定する。即ち、ＥＣＵ３５は乗員によって生成水噴射スイッチ３９が押されたか否かを判定する。

ステップＳ２０７でＹｅｓと判定した場合、ＥＣＵ３５はステップＳ２０８へ進み、駆動用回路３４を介して二次電池３３の電力を作動信号として第２所定時間に渡って第１ポンプ２１へ送信する。すると、第１ポンプ２１が発生する圧力によって第１タンク接続用管路１９、バイパス管路２７、共通管路２８、及び噴射用管路３１の内部が生成水によって満たされ且つ生成水の圧力が上記所定圧力値より大きくなる。そのため、第２総量の数分の１の量の生成水が噴射ノズル３２からカメラ３７へ噴射される。第２所定時間が経過すると第１ポンプ２１は停止する。

なお、ステップＳ２０２乃至２０４のいずれかでＮｏと判定した場合は、ＥＣＵ３５はステップＳ２０６へ直接進んで、ステップＳ２０６乃至２０８の処理を実行する。

ステップＳ２０８の処理を終えたＥＣＵ３５は、本ルーチンの処理を一旦終了する。

一方、ステップＳ２０７でＮｏと判定した場合、ＥＣＵ３５はステップＳ２０９へ進み、水位センサ２３ａ及び濃度センサ２３ｂの検出値に基づいて、所定の補水要件が満たされているか否かを判定する。この補水要件は、水位センサ２３ａによって検出されたウォッシャー液の量が所定の第３所定量以下であり且つ濃度センサ２３ｂによって検出されたウォッシャー液の濃度が上記閾値濃度以上の場合に成立する。なお、第３所定量は第１所定量より大きい。

ステップＳ２０９で補水要件が満たされていると判定すると、ＥＣＵ３５はステップＳ２１０へ進み、駆動用回路３４を介して二次電池３３の電力を作動信号として第１切換弁２０及び第１ポンプ２１へ第３所定時間に渡って送信する。すると第３所定時間に渡って、第１切換弁２０が第２状態になり且つ第１ポンプ２１が動作する。その結果、第２所定量より少ない所定量の生成水が第１タンク接続用管路１９から第２タンク接続用管路２２へ流入しさらにウォッシャー液用タンク２３へ供給される。そのためウォッシャー液用タンク２３内のウォッシャー液の濃度が低下し且つウォッシャー液の液量が増大する。第３所定時間が経過すると、第１切換弁２０が第１状態に復帰し且つ第１ポンプ２１が動作を停止する。

ステップＳ２１０の処理を終えたＥＣＵ３５はステップＳ２１１に進み、濃度センサ２３ｂによって検出されたウォッシャー液の濃度が閾値濃度未満であるか否かを判定する。

ステップＳ２１１でＹｅｓと判定した場合、ＥＣＵ３５はステップＳ２１２へ進み、上記タンク内の濃縮ウォッシャー液が所定量だけウォッシャー液用タンク２３内へ供給されるように濃縮ウォッシャー液補充装置２３ｃを作動させる。この所定量は、濃度センサ２３ｂの検出結果に基づいて、ＥＣＵ３５により決定される。所定量の濃縮ウォッシャー液がウォッシャー液用タンク２３へ供給されると、濃度センサ２３ｂによって検出されるウォッシャー液の濃度が閾値濃度以上になる。

ステップＳ２１２の処理を終えたＥＣＵ３５は、本ルーチンの処理を一旦終了する。なお、ＥＣＵ３５はステップＳ２０６、Ｓ２０９及びＳ２１１のいずれかでＮｏと判定した場合も、本ルーチンの処理を一旦終了する。

一方、ステップＳ２０１でＹｅｓと判定した場合、ＥＣＵ３５はステップＳ２１３へ進み、温度センサ３８の検出結果に基づいて現在時刻の外気温が０℃（水の凝固点）以下であるか否かを判定する。

ＩＧ・ＳＷ３６がＯＮからＯＦＦに切り換えられた場合は（即ち、ステップＳ２０１でＹｅｓの場合は）、現在時刻から長時間に渡ってＦＣ車両が停止状態に維持される可能性が高い。また、燃料電池１０で生成された直後の生成水はある程度の高温であるが、外気温が０℃以下の場合（即ち、ステップＳ２１３でＹｅｓの場合）にＦＣ車両が長時間に渡って停止状態に維持されると、所定時間が経過する間に洗浄システム１５内の生成水の温度が徐々に低下しやがて外気温と同じ温度になる。

そのため、現在時刻の外気温が上記所定時間に渡って維持されると仮定すると、ステップＳ２０１及びステップＳ２１３でＹｅｓと判定された場合は、現在時刻から所定時間（例えば、６時間）が経過する間に、洗浄システム１５のいずれかの部位において生成水が凍結する可能性がある。生成水が凍結すると、その後にウォッシャー液用タンク２３内のウォッシャー液を噴射ノズル３２から噴射させようとしたときに、ウォッシャー液を噴射ノズル３２へ供給できなくなる。また、第１切換弁２０、第１ポンプ２１、第２切換弁２５、及び第３切換弁２９の動作が凍結した生成水（氷）によって阻害されてしまう。

なお、ＥＣＵ３５がステップＳ２１３でＮｏと判定した場合は、現在時刻から所定時間が経過する間に洗浄システム１５のいずれかの部位において生成水が凍結する可能性はないと考えられる。

そのためステップＳ２１３でＹｅｓと判定した場合、ＥＣＵ３５はステップＳ２１４へ進み、駆動用回路３４に所定の信号を送る。すると駆動用回路３４が上記タイマー回路を所定の状態に切り換えるので、二次電池３３の電力（作動信号）が第４所定時間に渡って駆動用回路３４を介して第１ポンプ２１及び第３切換弁２９へ供給される。すると、第３切換弁２９が第４所定時間に渡って第２状態になる。

さらに第１ポンプ２１が第４所定時間に渡って作動したとき、理論上第１ポンプ２１は、タンク送水用管路１６、貯水タンク１７、水分回収器１８、第１タンク接続用管路１９、バイパス管路２７、共通管路２８、及び排水用管路３０を満たした生成水より多量の生成水を排水用管路３０の開口端部から外部に排出可能である。ＩＧ・ＳＷ３６がＯＦＦになると燃料電池１０は生成水を生成しなくなる。そのためＥＣＵ３５がステップＳ２１４の処理を実行すると、タンク送水用管路１６、貯水タンク１７、水分回収器１８、第１タンク接続用管路１９、バイパス管路２７、共通管路２８、及び排水用管路３０の内部から生成水が消失する。そして第４所定時間が経過すると、第１ポンプ２１は停止し且つ第３切換弁２９が第１状態に復帰する。

なおステップＳ２１４の処理が実行された場合であっても、貯水タンク１７の底部に微量の生成水が残留するおそれが僅かながらある。そのため、ＦＣ車両の乗員は、ＩＧ・ＳＷ３６をＯＦＦに切り換えた後に水抜きスイッチを操作して、栓１７ｂによる貯水タンク１７の孔の閉塞状態を解除し、この孔から残留生成水を車外へ排水してもよい。

ステップＳ２１４の処理を終えたＥＣＵ３５はステップＳ２１５へ進む。するとタイマー回路の働きにより、二次電池３３の電力（作動信号）が第５所定時間に渡って第２切換弁２５及び第２ポンプ２６へ供給される。すると、第５所定時間に渡って、第２切換弁２５が第２状態に切り換わる。さらに第５所定時間に渡って、第２ポンプ２６がウォッシャー液用タンク２３内のウォッシャー液をウォッシャー液用管路２４側へ送り出し、ウォッシャー液用管路２４、共通管路２８、及び噴射用管路３１をウォッシャー液によって満たす。なお、このとき所定量のウォッシャー液が噴射ノズル３２からカメラ３７に向けて噴射される。そして第５所定時間が経過すると、第２ポンプ２６が停止し且つ第２切換弁２５が第１状態に復帰する。さらにウォッシャー液が共通管路２８からバイパス管路２７へ流れることが上記逆止弁により阻止される。

ステップＳ２１５の処理を終えたＥＣＵ３５はステップＳ２１６へ進む。するとタイマー回路の働きにより、二次電池３３の電力（作動信号）が第６所定時間に渡って第１切換弁２０及び第１ポンプ２１に供給される。すると第６所定時間に渡って、第１切換弁２０が第２状態になる。そして第１ポンプ２１が第６所定時間に渡って作動すると、理論上第１ポンプ２１は、第２タンク接続用管路２２を満たした生成水の量より多量の生成水を第２タンク接続用管路２２からウォッシャー液用タンク２３へ送出可能になる。従って、ＥＣＵ３５がステップＳ２１６の処理を実行すると、この処理の実行前に第２タンク接続用管路２２の内部に生成水が存在した場合に、第２タンク接続用管路２２内の全ての生成水がウォッシャー液用タンク２３へ排出される。即ち、第２タンク接続用管路２２から生成水が完全に消失する。そして第６所定時間が経過すると、第１ポンプ２１が停止し且つ第１切換弁２０が第１状態に復帰する。

ステップＳ２１６の処理を終えたＥＣＵ３５はステップＳ２１７の処理を実行する。ステップＳ２１７はステップＳ２１１と同じ処理である。

ステップＳ２１７でＹｅｓと判定すると、ＥＣＵ３５はステップＳ２１８の処理を実行する。ステップＳ２１８はステップＳ２１２と同じ処理である。

一方、ステップＳ２１３及びステップＳ２１７のいずれかでＮｏと判定した場合、ＥＣＵ３５は本ルーチンの処理を一旦終了する。

以上説明したように本実施形態によれば、ウォッシャー液用タンク２３のウォッシャー液が補水要件を満たしているか否かに拘らず、ＥＣＵ３５がステップＳ２０６及びＳ２０７でＹｅｓと判定すると、貯水タンク１７内の生成水が噴射ノズル３２からカメラ３７に噴射される。従って、本実施形態では生成水が有効に利用されている。

さらにステップＳ２１４及びＳ２１６の処理が実行されると、洗浄システム１５の内部で生成水が凍結するおそれがなくなる。

さらにステップＳ２１５の処理が実行されると、ウォッシャー液用管路２４、共通管路２８、及び噴射用管路３１がウォッシャー液によって満たされる。ウォッシャー液は外気温が極めて低温（例えば、マイナス３０℃以下）にならない限り凍結しない。従って、その後にＩＧ・ＳＷ３６が再びＯＮになった後にウォッシャー液噴射スイッチ４０が操作されると、外気温が極めて低温にならない限り、第２切換弁２５及び第２ポンプ２６が正常に動作する。そのため、ウォッシャー液用管路２３内のウォッシャー液が噴射ノズル３２からカメラ３７へ噴射される。

以上、本発明を上記実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、本発明を図３に示す変形例の態様で実施してもよい。この変形例では図３のフローチャートに示すように、ＥＣＵ３５はステップＳ２０６でＹｅｓと判定した直後にステップＳ２０９乃至２１２の処理を行い、その後にステップＳ２０７及びＳ２０８の処理を行う。なおＥＣＵ３５がステップＳ２０６でＹｅｓと判定した後にステップＳ２１０の処理を行うと、貯水タンク１７及び第１タンク接続用管路１９の内部の生成水が第２タンク接続用管路２２を介してウォッシャー液用タンク２３へ供給される。しかしステップＳ２１０の処理が完了すると、貯水タンク１７内の生成水が直ちに第１タンク接続用管路１９に供給されるので、第１タンク接続用管路１９の内部が再び生成水によって満たされる。従って、その後にＥＣＵ３５がステップ２０８の処理を実行すると、第２総量の数分の１の量の生成水が噴射ノズル３２からカメラ３７へ噴射される。

この変形例においてもＥＣＵ３５は、ステップＳ２０９乃至２１２でウォッシャー液用タンク２３に生成水を補充するか否かに拘らず、ステップＳ２０７でＹｅｓと判定したときにステップＳ２０８で生成水を噴射ノズル３２から噴射させる。従って、本変形例も生成水を有効に利用可能である。

上記実施形態及び／又は変形例のＦＣ車両をオートマチック車両（ＡＴ車両）とし、このＦＣ車両がシフトレバーの位置を検出するシフトレバーポジションスイッチを備えていてもよい。そして図２及び／又は図３のフローチャートのステップＳ２０１を、ＥＣＵ３５がシフトレバーポジションスイッチから送信される情報に基づいて「シフトレバーの位置がパーキング（Ｐ）以外の位置からパーキング（Ｐ）に変化したか否か」を判定する処理に変更してもよい。

ＦＣ車両のバックドアとは異なる部位にカメラ３７及び噴射ノズル３２を設けてもよい。

カメラ３７に異物が付着したときにこの異物を検出する検出手段をＦＣ車両が備えてもよい。この場合は、検出手段が異物を検出したときに、ＥＣＵ３５が第１ポンプ２１、第２切換弁２５、及び第２ポンプ２６を制御することにより、貯水タンク１７内の生成水又はウォッシャー液用タンク２３内のウォッシャー液を噴射ノズル３２からカメラ３７に自動的に噴射させてもよい。

上記実施形態及び／又は変形例のＦＣ車両が、噴射ノズル３２が生成水及び／又はウォッシャー液をカメラ３７に向けて噴射した直後にカメラ３７に向けて圧縮空気を噴射する噴射ノズルを備えてもよい。

生成水噴射スイッチ３９及びウォッシャー液噴射スイッチ４０の代わりに設けた一つの操作スイッチによって、第１ポンプ２１、第２切換弁２５、及び第２ポンプ２６を操作できるようにしてもよい。

噴射ノズル３２から噴射される生成水及び／又はウォッシャー液によって洗浄される洗浄対象物はカメラ３７には限定されない。洗浄対象物は、例えば、赤外線センサ（測距センサ）、ミリ波レーダーセンサ、ヘッドランプ、サイドミラー、及びＦＣ車両の窓の少なくとも一つであってもよい。

ＦＣ車両が、ＦＣ車両が位置する地域及びその周辺部の天気に関する情報を外部から取得する手段（例えば、無線を介してインターネットに接続する手段）を備えてもよい。この場合は、現在時刻から所定時間（例えば、６時間）が経過する間のＦＣ車両の外気温を、この天気に関する情報に基づいてＥＣＵ３５が推定する。そして所定時間が経過する間に外気温が０℃以下になると推定したとき、ＥＣＵ３５はステップＳ２１３でＹｅｓと判定して、ステップＳ２１４乃至２１８の処理を実行する。

ステップＳ２１４乃至ステップＳ２１６の処理の順序は、ステップＳ２１５がステップＳ２１４より後である限りいかなる順序であってもよい。但し、この場合もステップＳ２１７及びＳ２１８の処理は共にステップＳ２１６の直後に実行される。

ＥＣＵ３５がステップＳ２１６の処理の前にステップＳ２０９と同じ処理を行い、補水要件が満たされているときのみＥＣＵ３５がステップＳ２１６乃至２１８の処理を実行してもよい。

ＥＣＵ３５がステップＳ２１６の処理の前にステップＳ２０９の処理を行い（ステップＳ２０９でＹｅｓと判定したときのみステップＳ２１６乃至２１８の処理を実行し）、且つ、ステップＳ２１６、２１７、及び２１８の処理の後でステップＳ２１４の処理を行ってもよい。この場合にＥＣＵ３５は、ステップＳ２０９でＮｏと判定したときのみステップＳ２１４の処理を行なう。

１０・・・燃料電池、１５・・・洗浄システム、１６・・・タンク送水用管路、１７・・・貯水タンク、１９・・・第１タンク接続用管路、２０・・・第１切換弁、２１・・・第１ポンプ、２２・・・第２タンク接続用管路、２３・・・ウォッシャー液用タンク、２４・・・ウォッシャー液用管路、２５・・・第２切換弁、２６・・・第２ポンプ、２７・・・バイパス管路、２８・・・共通管路、２９・・・第３切換弁、３０・・・排水用管路、３１・・・噴射用管路、３２・・・噴射ノズル、３５・・・洗浄制御ＥＣＵ、３７・・・カメラ、３８・・・温度センサ。

Claims

水素と酸素とを化学反応させて、駆動輪を回転させるための駆動力を発生する電動モータに供給される電力を発生する燃料電池と、
前記燃料電池の発電時に生成される生成水を貯水する貯水タンクと、
前記貯水タンクと送水用管路を介して接続され且つ車両の一部に設けられた洗浄対象物と対向する噴射ノズルと、
前記貯水タンク内の前記生成水を、前記送水用管路を介して前記噴射ノズルへ送水可能な第１ポンプと、
前記車両の運転状態及び外気温に基づいて前記貯水タンク及び前記送水用管路の内部の前記生成水が所定時間内に凍結する可能性があるか否かを判定する凍結判定手段と、
前記凍結判定手段が前記生成水が前記所定時間内に凍結する可能性がないと判定したときに、前記第１ポンプを作動させて前記生成水を前記噴射ノズルから前記洗浄対象物に噴射させるポンプ制御手段と、
を備える、
燃料電池車両。
請求項１に記載の燃料電池車両において、
水と洗浄液との混合液であるウォッシャー液を充填可能であり且つ前記ウォッシャー液を前記送水用管路に接続されたウォッシャー液用管路及び前記送水用管路を介して前記噴射ノズルに供給可能なウォッシャー液用タンクと、
前記貯水タンクと前記ウォッシャー液用タンクとを接続するタンク接続用管路と、
を備え、
前記第１ポンプが、前記貯水タンク内の前記生成水を前記タンク接続用管路に送水可能に構成され、
前記凍結判定手段が、前記運転状態及び前記外気温に基づいて前記タンク接続用管路内の生成水が前記所定時間内に凍結する可能性があるか否かを判定可能に構成され、
前記ポンプ制御手段が、前記凍結判定手段が前記タンク接続用管路内の生成水が前記所定時間内に凍結する可能性があると判定したときに前記第１ポンプを作動させて、前記タンク接続用管路内の前記生成水を前記ウォッシャー液用タンクに供給するように構成された、
燃料電池車両。
請求項２に記載の燃料電池車両において、
前記タンク接続用管路内の前記生成水が前記ウォッシャー液用タンクに供給されることにより前記ウォッシャー液の濃度が所定の閾値濃度未満になったときに、前記ウォッシャー液の濃度が前記閾値濃度以上になるように前記洗浄液を前記ウォッシャー液用タンクに供給する洗浄液補充装置を備える、
燃料電池車両。
請求項２又は３に記載の燃料電池車両において、
前記ウォッシャー液用タンク内の前記ウォッシャー液を前記ウォッシャー液用管路及び前記送水用管路を介して前記噴射ノズルへ送液可能な第２ポンプを備え、
前記ポンプ制御手段が、前記凍結判定手段が前記送水用管路内の前記生成水が前記所定時間内に凍結する可能性があると判定したときに前記第２ポンプを作動させて、前記ウォッシャー液用管路及び前記送水用管路の前記ウォッシャー液用タンクと前記噴射ノズルとの間の領域を前記ウォッシャー液で満たすように構成された、
燃料電池車両。
請求項１乃至４の何れか１項に記載の燃料電池車両において、
前記送水用管路に接続され且つ前記生成水を前記車両の外部に排出可能な生成水排出手段を備え、
前記ポンプ制御手段が、前記凍結判定手段が前記送水用管路内の前記生成水が前記所定時間内に凍結する可能性があると判定したときに前記第１ポンプを作動させて、前記送水用管路内の前記生成水を前記生成水排出手段から排出するように構成された、
燃料電池車両。
請求項５に記載の燃料電池車両において、
水と洗浄液との混合液であるウォッシャー液を充填可能であり且つ前記ウォッシャー液を前記送水用管路に接続されたウォッシャー液用管路及び前記送水用管路を介して前記噴射ノズルに供給可能なウォッシャー液用タンクと、
前記貯水タンクと前記ウォッシャー液用タンクとを接続するタンク接続用管路と、
を備え、
前記第１ポンプが、前記貯水タンク内の前記生成水を前記タンク接続用管路に送水可能に構成され、
前記凍結判定手段が、前記運転状態及び前記外気温に基づいて前記タンク接続用管路内の生成水が前記所定時間内に凍結する可能性があるか否かを判定可能に構成され、
前記ポンプ制御手段が、
前記凍結判定手段が前記タンク接続用管路内の生成水が前記所定時間内に凍結する可能性があると判定し且つ前記ウォッシャー液用タンクが所定の補水要件を満たすときに前記第１ポンプを作動させて、前記タンク接続用管路内の前記生成水を前記ウォッシャー液用タンクに供給し、
前記凍結判定手段が前記送水用管路内の前記生成水が前記所定時間内に凍結する可能性があると判定し且つ前記ウォッシャー液用タンクが前記補水要件を満たさないときに前記第１ポンプを作動させて、前記送水用管路内の前記生成水を前記生成水排出手段から排出するように構成された、
燃料電池車両。