(57)【要約】【課題】逆止弁の故障を検知可能な燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池システムは、燃料タンク２５ａ、２５ｂと、充填側逆止弁２３ａ、２３ｂと、タンク開閉弁２６ａ、２６ｂとを有する複数のタンクユニット２０ａ、２０ｂを備えている。燃料電池システムは、供給側圧力センサ２８ｐと、故障検知モードを実行可能な制御部とを備えている。タンクユニットは、故障検知の対象となる充填側逆止弁を有する検知対象ユニットと、非検知対象ユニットとを備えている。制御部は、検知対象ユニットのタンク開閉弁を閉じるとともに、非検知対象ユニットのタンク開閉弁を開く状態を維持して、燃料を消費した後に、検知対象ユニットのタンク開閉弁を開く弁制御部を備えている。制御部は、検知対象ユニットのタンク開閉弁を開く直前と直後における開弁前後圧力差に基づいて、充填側逆止弁が故障しているか否かを判定する判定部を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填部（２１）と、
燃料電池（１１）と、
燃料タンク（２５ａ、２５ｂ）と、前記充填部と前記燃料タンクとの間の燃料流路に設けられ、前記充填部から前記燃料タンクに向かう燃料の流れを許容し、前記燃料タンクから前記充填部に向かう燃料の逆流を妨げる充填側逆止弁（２３ａ、２３ｂ）と、前記燃料タンクと前記燃料電池との間の燃料流路に設けられているタンク開閉弁（２６ａ、２６ｂ）とを有する複数のタンクユニット（２０ａ、２０ｂ）と、
前記タンク開閉弁と前記燃料電池との間の燃料流路における燃料の圧力を計測する供給側圧力センサ（２８ｐ）と、
前記充填側逆止弁の故障の有無を検知する故障検知モードを実行可能な制御部（９０）とを備え、
前記タンクユニットは、
複数の前記タンクユニットのうち故障検知の対象となる前記充填側逆止弁を有する検知対象ユニットと、
複数の前記タンクユニットのうち故障検知の対象となる前記充填側逆止弁を有さない非検知対象ユニットとを備え、
前記制御部は、
前記故障検知モードにおいて、前記検知対象ユニットの前記タンク開閉弁を閉じるとともに、前記非検知対象ユニットの前記タンク開閉弁を開く開故障検知状態を維持して、前記燃料電池において燃料を消費した後に、前記検知対象ユニットの前記タンク開閉弁を開く弁制御部（９１）と、
前記検知対象ユニットの前記タンク開閉弁を開く直前と直後における前記供給側圧力センサで計測した圧力の圧力差である開弁前後圧力差に基づいて、前記充填側逆止弁が故障しているか否かを判定する判定部（９２）とを備えている燃料電池システム。
【請求項２】
前記判定部は、前記開弁前後圧力差が、所定圧力差以上である場合には、前記検知対象ユニットの前記充填側逆止弁が少なくとも開故障はしていないと判定し、前記開弁前後圧力差が前記所定圧力差未満である場合には、前記検知対象ユニットの前記充填側逆止弁が開故障していると判定する請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記弁制御部は、前記故障検知モードにおいて、前記燃料電池の発電量が所定値未満のときに、前記検知対象ユニットの前記タンク開閉弁を開く請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
充填部（２１）と、
燃料電池（１１）と、
燃料タンク（２５ａ、２５ｂ）と、前記充填部と前記燃料タンクとの間の燃料流路に設けられ、前記充填部から前記燃料タンクに向かう燃料の流れを許容し、前記燃料タンクから前記充填部に向かう燃料の逆流を妨げる充填側逆止弁（２３ａ、２３ｂ）と、前記燃料タンクと前記燃料電池との間の燃料流路に設けられているタンク開閉弁（２６ａ、２６ｂ）とを有する複数のタンクユニット（２０ａ、２０ｂ）と、
前記充填部と前記充填側逆止弁との間の燃料流路における燃料の圧力である充填側圧力を計測する充填側圧力センサ（２２ｐ）と、
前記タンク開閉弁と前記燃料電池との間の燃料流路における燃料の圧力である供給側圧力を計測する供給側圧力センサ（２８ｐ）と、
前記充填側逆止弁の故障の有無を検知する故障検知モードを実行可能な制御部（９０）とを備え、
前記タンクユニットは、
複数の前記タンクユニットのうち故障検知の対象となる前記充填側逆止弁を有する検知対象ユニットと、
複数の前記タンクユニットのうち故障検知の対象となる前記充填側逆止弁を有さない非検知対象ユニットとを備え、
前記制御部は、
前記故障検知モードにおいて、前記検知対象ユニットの前記タンク開閉弁を開くとともに、前記非検知対象ユニットの前記タンク開閉弁を閉じる閉故障検知状態を維持して、前記燃料電池において燃料を消費した後に、前記非検知対象ユニットの前記タンク開閉弁を開く弁制御部（９１）と、
前記閉故障検知状態を維持して前記燃料電池において燃料を消費した後における、前記充填側圧力と前記供給側圧力との圧力差である二点間圧力差に基づいて、前記充填側逆止弁が故障しているか否かを判定する判定部（９２）とを備えている燃料電池システム。
【請求項５】
前記判定部は、前記非検知対象ユニットの前記タンク開閉弁を開く直前における前記二点間圧力差が、所定圧力差未満である場合には、前記検知対象ユニットの前記充填側逆止弁が少なくとも閉故障はしていないと判定し、前記二点間圧力差が前記所定圧力差以上である場合には、前記検知対象ユニットの前記充填側逆止弁が閉故障していると判定する請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記判定部は、前記非検知対象ユニットの前記タンク開閉弁を開いた直後における前記二点間圧力差が、所定圧力差以上である場合には、前記検知対象ユニットの前記充填側逆止弁が少なくとも閉故障はしていないと判定し、前記二点間圧力差が前記所定圧力差未満である場合には、前記検知対象ユニットの前記充填側逆止弁が閉故障していると判定する請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記燃料タンクに貯蔵されている燃料の量が検知開始量以上である場合には、前記故障検知モードの実行を許可し、前記燃料タンクに貯蔵されている燃料の量が検知開始量未満である場合には、前記故障検知モードの実行を許可しない請求項１から請求項６のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記燃料タンクと前記燃料電池との間に設けられ、前記燃料タンクから前記燃料電池に向かう燃料の流れを許容し、前記燃料電池から前記燃料タンクに向かう燃料の逆流を妨げる供給側逆止弁（２７ａ、２７ｂ）を備え、
前記弁制御部は、前記故障検知モードにおいて、いずれかの前記タンク開閉弁を閉じた状態を維持している間に前記燃料電池で消費した燃料の量が検知停止量以上となった場合に、閉じている前記タンク開閉弁を開いて前記故障検知モードを終了する請求項１から請求項７のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記制御部は、前記故障検知モードによって前記充填側逆止弁が故障していると判定した場合に、前記充填側逆止弁が故障していることを報知する請求項１から請求項８のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記制御部は、前記故障検知モードによって前記充填側逆止弁が故障していると判定した場合に、前記充填部からの燃料の充填を禁止する請求項１から請求項９のいずれかに記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、自動車の燃料タンクに圧縮天然ガスを供給するガス供給装置を開示している。このガス供給装置においては、ガス漏れを防止するために逆止弁を備えている。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−６８４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
先行技術文献の構成では、逆止弁によって燃料の漏れを防止している。このため、逆止弁が故障している場合には、燃料の漏れを防止することができない。また、逆止弁が故障しているか否かを判定する方法についての開示がなく、逆止弁が故障していた場合であってもユーザが逆止弁の故障に気づきにくい。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、燃料電池システムにはさらなる改良が求められている。
【０００５】
開示される１つの目的は、逆止弁の故障を検知可能な燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ここに開示された燃料電池システムは、充填部（２１）と、燃料電池（１１）と、燃料タンク（２５ａ、２５ｂ）と、充填部と燃料タンクとの間の燃料流路に設けられ、充填部から燃料タンクに向かう燃料の流れを許容し、燃料タンクから充填部に向かう燃料の逆流を妨げる充填側逆止弁（２３ａ、２３ｂ）と、燃料タンクと燃料電池との間の燃料流路に設けられているタンク開閉弁（２６ａ、２６ｂ）とを有する複数のタンクユニット（２０ａ、２０ｂ）と、タンク開閉弁と燃料電池との間の燃料流路における燃料の圧力を計測する供給側圧力センサ（２８ｐ）と、充填側逆止弁の故障の有無を検知する故障検知モードを実行可能な制御部（９０）とを備え、タンクユニットは、複数のタンクユニットのうち故障検知の対象となる充填側逆止弁を有する検知対象ユニットと、複数のタンクユニットのうち故障検知の対象となる充填側逆止弁を有さない非検知対象ユニットとを備え、制御部は、故障検知モードにおいて、検知対象ユニットのタンク開閉弁を閉じるとともに、非検知対象ユニットのタンク開閉弁を開く開故障検知状態を維持して、燃料電池において燃料を消費した後に、検知対象ユニットのタンク開閉弁を開く弁制御部（９１）と、検知対象ユニットのタンク開閉弁を開く直前と直後における供給側圧力センサで計測した圧力の圧力差である開弁前後圧力差に基づいて、充填側逆止弁が故障しているか否かを判定する判定部（９２）とを備えている。
【０００７】
開示された燃料電池システムによると、検知対象ユニットのタンク開閉弁を開く直前と直後における供給側圧力センサで計測した圧力の圧力差である開弁前後圧力差に基づいて、充填側逆止弁が故障しているか否かを判定する判定部を備えている。このため、タンク開閉弁と供給側圧力センサとを制御することで開弁前後圧力差を取得し、充填側逆止弁が故障している場合の開弁前後圧力差と、故障していない場合の開弁前後圧力差との違いから、充填側逆止弁の故障を検知することができる。したがって、逆止弁の故障を検知可能な燃料電池システムを提供できる。
【０００８】
ここに開示された燃料電池システムは、充填部（２１）と、燃料電池（１１）と、燃料タンク（２５ａ、２５ｂ）と、充填部と燃料タンクとの間の燃料流路に設けられ、充填部から燃料タンクに向かう燃料の流れを許容し、燃料タンクから充填部に向かう燃料の逆流を妨げる充填側逆止弁（２３ａ、２３ｂ）と、燃料タンクと燃料電池との間の燃料流路に設けられているタンク開閉弁（２６ａ、２６ｂ）とを有する複数のタンクユニット（２０ａ、２０ｂ）と、充填部と充填側逆止弁との間の燃料流路における燃料の圧力である充填側圧力を計測する充填側圧力センサ（２２ｐ）と、タンク開閉弁と燃料電池との間の燃料流路における燃料の圧力である供給側圧力を計測する供給側圧力センサ（２８ｐ）と、充填側逆止弁の故障の有無を検知する故障検知モードを実行可能な制御部（９０）とを備え、タンクユニットは、複数のタンクユニットのうち故障検知の対象となる充填側逆止弁を有する検知対象ユニットと、複数のタンクユニットのうち故障検知の対象となる充填側逆止弁を有さない非検知対象ユニットとを備え、制御部は、故障検知モードにおいて、検知対象ユニットのタンク開閉弁を開くとともに、非検知対象ユニットのタンク開閉弁を閉じる閉故障検知状態を維持して、燃料電池において燃料を消費した後に、非検知対象ユニットのタンク開閉弁を開く弁制御部（９１）と、閉故障検知状態を維持して燃料電池において燃料を消費した後における、充填側圧力と供給側圧力との圧力差である二点間圧力差に基づいて、充填側逆止弁が故障しているか否かを判定する判定部（９２）とを備えている。
【０００９】
開示された燃料電池システムによると、充填側圧力と供給側圧力との圧力差である二点間圧力差に基づいて、充填側逆止弁が故障しているか否かを判定する判定部を備えている。このため、タンク開閉弁と充填側圧力センサと供給側圧力センサとを制御することで二点間圧力差を取得し、充填側逆止弁が故障している場合の二点間圧力差と、故障していない場合の二点間圧力差との違いから、充填側逆止弁の故障を検知することができる。したがって、逆止弁の故障を検知可能な燃料電池システムを提供できる。
【００１０】
この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】燃料電池システムを示す構成図である。
【図２】水素供給部を示す構成図である。
【図３】燃料電池システムの制御に関するブロック図である。
【図４】開故障検知に関するフローチャートである。
【図５】図４のステップＳ１０２完了後であって、故障検知対象の弁が正常な場合の水素の流れを説明するための説明図である。
【図６】図４のステップＳ１０２完了後であって、故障検知対象の弁が開故障している場合の水素の流れを説明するための説明図である。
【図７】図４のステップＳ１１２完了後であって、故障検知対象の弁が正常な場合の水素の流れを説明するための説明図である。
【図８】図４のステップＳ１１２完了後であって、故障検知対象の弁が開故障している場合の水素の流れを説明するための説明図である。
【図９】第２実施形態における閉故障検知に関するフローチャートである。
【図１０】図９のステップＳ２０２完了後であって、故障検知対象の弁が正常な場合の水素の流れを説明するための説明図である。
【図１１】図９のステップＳ２０２完了後であって、故障検知対象の弁が閉故障している場合の水素の流れを説明するための説明図である。
【図１２】第３実施形態における閉故障検知に関するフローチャートである。
【図１３】図１２のステップＳ３０５完了後であって、故障検知対象の弁が正常な場合の水素の流れを説明するための説明図である。
【図１４】図１３のステップＳ３０５完了後であって、故障検知対象の弁が閉故障している場合の水素の流れを説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的におよび／または構造的に対応する部分および／または関連付けられる部分には同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および／または関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。
【００１３】
第１実施形態
燃料電池システム１は、例えば燃料電池ハイブリッド車（ＦＣＨＶ）に搭載されて走行用モータへ供給する電力を発電する。また、定置型燃料電池システムとして、電気と熱を同時に取り出して給湯や暖房などを行う。
【００１４】
燃料電池システム１は、燃料電池セルにおいて、燃料ガスと酸化剤ガスとの化学反応によって、発電を行うシステムである。以下では、燃料ガスとして水素を用い、酸化剤ガスとして酸素を含む空気を用いる場合を例に説明を行う。
【００１５】
図１において、燃料電池システム１は、燃料電池１１と、水素供給部２０と、水素減圧部３０と、空気供給部５０と、ＦＣ冷却部６０とを備えている。燃料電池１１は、燃料電池セルを備えている。燃料電池セルは、水素イオンを透過可能な電解質膜の一方の面に正極を備え、他方の面に負極を備えて構成されている。燃料電池セルは、正極に酸化剤として機能する酸素を含む空気が供給され、負極に還元剤として機能する水素が供給されることで、化学反応によって発電を行う固体高分子形燃料電池である。燃料電池１１は、複数の燃料電池セルがセパレータを介して重なるように構成されている。燃料電池１１は、ＦＣあるいはＦＣスタックとも呼ばれる。
【００１６】
水素供給部２０は、燃料電池システム１において、燃料電池１１に燃料である水素を供給するための部分である。水素供給部２０は、充填部２１と水素貯蔵部２５とを備えている。充填部２１は、水素ステーションから燃料電池システム１に水素を充填する際に、水素の入口として機能する開口である充填口を形成している部分である。水素貯蔵部２５は、高圧の水素を貯蔵するための装置である。水素貯蔵部２５は、複数のタンクを有している。
【００１７】
水素供給部２０は、充填部２１と水素貯蔵部２５とを接続して、水素の流路を提供する充填流路２９ｕを備えている。充填流路２９ｕは、複数のタンクそれぞれに水素を分配して流入させる分配部２２を備えている。分配部２２には、水素の圧力を計測するための充填側圧力センサ２２ｐが設けられている。分配部２２と充填流路２９ｕとは、燃料流路の一例を提供する。分配部２２における圧力は、充填側圧力の一例を提供する。
【００１８】
水素供給部２０は、水素貯蔵部２５から燃料電池１１に向かって水素を供給するための流路の一部を構成する高圧流路２９ｄを備えている。高圧流路２９ｄは、水素貯蔵部２５と燃料電池１１との間での水素の流れを制御するためのタンク開閉弁２６を備えている。タンク開閉弁２６は、開度を電気的に制御可能な電気的駆動弁である。タンク開閉弁２６は、タンクシャットバルブとも呼ばれる。高圧流路２９ｄは、複数のタンクから燃料電池１１に向かって流出した水素を合流させる合流部２８を備えている。合流部２８には、水素の圧力を計測するための高圧センサ２８ｐが設けられている。合流部２８と高圧流路２９ｄとは、燃料流路の一例を提供する。合流部２８における圧力は、供給側圧力の一例を提供する。高圧センサ２８ｐは、供給側圧力センサの一例を提供する。
【００１９】
水素減圧部３０は、水素供給部２０と燃料電池１１との間に設けられている。水素減圧部３０は、燃料電池システム１において、燃料電池１１に水素を供給する過程で水素の圧力を減圧するための部分である。水素減圧部３０は、レギュレータ３１とインジェクタ３５との２つの減圧装置を備えている。
【００２０】
レギュレータ３１は、高圧流路２９ｄを流れてきた高圧の水素を高圧よりも低い圧力である中圧に減圧する装置である。レギュレータ３１は、レギュレータ３１の上流側と下流側との圧力差を所定の値に保つ機械式の駆動弁である。ただし、レギュレータ３１として、開度を電気的に制御可能な電気的駆動弁を用いて、上流側と下流側との圧力差を電気的に制御してもよい。
【００２１】
インジェクタ３５は、レギュレータ３１で減圧され、中圧となった水素を中圧よりも低い圧力である低圧に減圧する装置である。インジェクタ３５は、開度を電気的に制御可能な電気的駆動弁を複数並列に配置して構成されている。インジェクタ３５は、例えば３つの電気的駆動弁で構成されている。インジェクタ３５は、燃料電池１１に流す水素の量を制御するための装置として機能する。言い換えると、燃料電池１１で消費する水素の量が少ない場合には、インジェクタ３５を構成する弁のうち、開状態とする弁の数を少なくする。一方、燃料電池１１で消費する水素の量が多い場合には、インジェクタ３５を構成する弁のうち、開状態とする弁の数を多くする。このように、インジェクタ３５を構成する複数の弁のうち、開状態とする弁の数を制御することで燃料電池１１に流す水素の量を制御する。
【００２２】
水素減圧部３０は、高圧流路２９ｄとインジェクタ３５とを接続して、水素の流路を提供する中圧流路３９ｕを備えている。レギュレータ３１は、高圧流路２９ｄと中圧流路３９ｕとの境界上に位置することとなる。中圧流路３９ｕには、水素の圧力を計測するための中圧センサ３３ｐが設けられている。
【００２３】
水素減圧部３０は、中圧流路３９ｕと燃料電池１１とを接続して、水素の流路を提供する低圧流路３９ｄを備えている。インジェクタ３５は、中圧流路３９ｕと低圧流路３９ｄとの境界上に位置することとなる。低圧流路３９ｄには、水素の圧力を計測するための低圧センサ３６ｐが設けられている。
【００２４】
燃料電池システム１において、水素は、高圧流路２９ｄ、中圧流路３９ｕ、低圧流路３９ｄの順に燃料電池１１に向かって段階的に圧力を低下させながら流れることとなる。ただし、水素の圧力は、高圧と中圧と低圧との３段階に低下する場合に限られない。中圧流路３９ｕと低圧流路３９ｄとは、燃料流路の一例を提供する。
【００２５】
燃料電池システム１は、燃料電池１１での化学反応に使用されなかった水素を循環させる水素循環部を備えている。水素循環部は、水素ポンプ４１と排水弁４３とを備えている。水素ポンプ４１は、燃料電池１１から流出した水素を吸い込んで低圧流路３９ｄに戻すための流体輸送装置である。水素ポンプ４１は、出力の大きさを電気的に制御可能な電動ポンプである。排水弁４３は、燃料電池１１において水素と酸素との化学反応によって生じた水を排水するための装置である。排水弁４３は、水を排水する際に一部の水素も排水と同時に排気することがある。
【００２６】
水素循環部は、燃料電池１１と水素ポンプ４１と排水弁４３とを接続して水素などの流体が流れる水素循環流路４９を備えている。水素循環流路４９は、燃料電池１１における水素と水の流出部分から低圧流路３９ｄまでを接続して流体の循環する流路を構成している。
【００２７】
空気供給部５０は、燃料電池システム１において、燃料電池１１に酸化剤である酸素を含む空気を供給するための部分である。空気供給部５０は、エアクリーナ５１とエアコンプレッサ５２とを備えている。エアクリーナ５１は、空気に含まれる異物を除去するための装置である。エアクリーナ５１の内部には、フィルタが設けられており、エアクリーナ５１を通過する空気から異物を除去する。エアコンプレッサ５２は、吸い込んだ空気を圧縮して燃料電池１１に送る装置である。エアコンプレッサ５２は、運転制御を電気的に制御可能な電動コンプレッサである。
【００２８】
空気供給部５０は、燃料電池１１とエアクリーナ５１とエアコンプレッサ５２とを接続して空気などの流体が流れる空気流路５９を備えている。空気流路５９は、燃料電池１１に空気を供給するまでの流路と、燃料電池１１を流れた空気を外部に排出するまでの流路とを備えている。空気流路５９のうち、燃料電池１１を流れた空気を外部に排出するまでの部分には、マフラー５８が設けられている。マフラー５８は、燃料電池システム１の内部から外部に流体を適切に排出するための装置である。
【００２９】
空気流路５９のうち、燃料電池１１を流れた空気を外部に排出するまでの部分は、排水弁４３と接続している。このため、排水弁４３から排水された水および水素と燃料電池１１を流れた空気とが合流した後に、マフラー５８を通過して外部へと排出されることとなる。
【００３０】
空気流路５９は、燃料電池１１を経由せずにマフラー５８に空気を流す水素希釈用流路を備えている。空気流路５９には、水素希釈用流路に流す空気の量を制御する分流バルブ５３が設けられている。分流バルブ５３は、排水弁４３から排出される水素の量が多い場合に、水素希釈用流路に流れる空気の量を多くする。これにより、マフラー５８から外部に排出される水素を希釈して、外部に排出される水素濃度が高くなり過ぎることを抑制している。空気流路５９には、調圧バルブ５４が設けられている。調圧バルブ５４の開度制御によって、燃料電池１１に供給される空気の量が調整される。分流バルブ５３と調圧バルブ５４とは、開度を電気的に制御可能な電気的駆動弁である。
【００３１】
空気流路５９には、エアコンプレッサ５２で圧縮する空気である吸気の温度を計測する吸気温度センサ５１ｔが設けられている。吸気温度センサ５１ｔは、エアクリーナ５１よりも空気の流れの上流側に設けられている。空気流路５９には、吸気の流れる量を計測するためのエアフロメータ５１ｓが設けられている。エアフロメータ５１ｓは、エアクリーナ５１とエアコンプレッサ５２との間に設けられている。
【００３２】
ＦＣ冷却部６０は、燃料電池システム１において、発電にともなって発熱する燃料電池１１を冷却するための部分である。ＦＣ冷却部６０は、冷却水ポンプ６１とラジエータ６４と送風機６６とを備えている。冷却水ポンプ６１は、燃料電池１１に冷却水を流すためのポンプである。冷却水ポンプ６１は、出力の大きさを電気的に制御可能な電動ポンプである。ラジエータ６４は、冷却水と空気とを熱交換させて冷却水を冷却するための装置である。送風機６６は、ラジエータ６４を流れる空気の量を制御して、ラジエータ６４による冷却水の冷却効果を制御する装置である。
【００３３】
ＦＣ冷却部６０は、燃料電池１１と冷却水ポンプ６１とラジエータ６４とを環状に接続する冷却流路６９を備えている。冷却流路６９は、ラジエータ６４を経由せずに冷却水を燃料電池１１に循環させるためのバイパス流路６９ｉを備えている。バイパス流路６９ｉには、バイパス流路６９ｉに流れる冷却水の量を制御するバイパス弁６３が設けられている。
【００３４】
冷却流路６９には、燃料電池１１よりも冷却水の流れの下流側であって、バイパス弁６３よりも上流側に高温温度センサ６２ｔが設けられている。高温温度センサ６２ｔは、発熱部品である燃料電池１１との熱交換によって加熱され、高温になった冷却水の温度を計測するセンサである。冷却流路６９には、ラジエータ６４よりも冷却水の流れの下流側であって、冷却流路６９におけるバイパス流路６９ｉとの接続部分よりも上流側に低温温度センサ６５ｔが設けられている。低温温度センサ６５ｔは、ラジエータ６４との熱交換によって冷却され、低温になった冷却水の温度を計測するセンサである。
【００３５】
燃料電池システム１における発電の流れについて以下に説明する。燃料電池１１での発電を開始する際、タンク開閉弁２６を開いて水素貯蔵部２５に貯蔵されている水素を水素貯蔵部２５から流出可能な状態とする。水素貯蔵部２５から流出した高圧の水素は、レギュレータ３１で減圧されて中圧の状態となる。その後、中圧の水素は、インジェクタ３５で減圧されて低圧の状態となる。低圧の水素は、燃料電池１１の負極に供給される。
【００３６】
また、燃料電池１１での発電を開始する際、エアコンプレッサ５２を駆動して、圧縮した空気を燃料電池１１の正極に供給する。燃料電池１１の内部では、供給された水素と空気によって、水素と酸素の化学反応が引き起こされて発電する。この時、燃料電池１１では、電気の発生に伴って熱も発生することとなる。
【００３７】
燃料電池１１に流入した水素の一部は、燃料電池１１での化学反応に使用されて、水が生成される。燃料電池１１に流入した水素のうち燃料電池１１での化学反応に使用されなかった水素は、水素循環流路４９を循環して、再び燃料電池１１に流入する。化学反応によって生じた水や反応に使用されなかった水素などを含む流体は、マフラー５８を通過して燃料電池システム１の外部へと流出する。
【００３８】
発電を行わない場合には、タンク開閉弁２６やインジェクタ３５を閉状態として、水素貯蔵部２５からの水素供給を停止する。さらに、水素ポンプ４１とエアコンプレッサ５２との駆動を停止する。これにより、燃料電池１１への水素の再循環や酸素の供給を停止する。
【００３９】
燃料電池１１の温度が冷却開始温度を超えた場合には、冷却水ポンプ６１を駆動して燃料電池１１の冷却を開始する。この時、ラジエータ６４に冷却水が流れるようにバイパス弁６３を制御する。さらに、送風機６６を制御してラジエータ６４に空気を流す。これにより、燃料電池１１を冷却して温度の上昇した冷却水を、ラジエータ６４で冷却して温度を低下させてから再び燃料電池１１に流すことができる。
【００４０】
図２において、水素貯蔵部２５は、第１水素タンク２５ａと第２水素タンク２５ｂとの２つのタンクによって構成されている。第１水素タンク２５ａと第２水素タンク２５ｂとは、タンク容積や耐圧などの特性が互いに等しいタンクである。第１水素タンク２５ａは、燃料タンクの一例を提供する。第２水素タンク２５ｂは、燃料タンクの一例を提供する。
【００４１】
タンク開閉弁２６は、第１タンク開閉弁２６ａと第２タンク開閉弁２６ｂとの２つの弁によって構成されている。第１タンク開閉弁２６ａは、第１水素タンク２５ａと合流部２８との間の燃料流路に設けられている。一方、第２タンク開閉弁２６ｂは、第２水素タンク２５ｂと合流部２８との間の燃料流路に設けられている。
【００４２】
充填流路２９ｕにおいて、分配部２２から第１水素タンク２５ａまでの間には、第１充填側逆止弁２３ａが設けられている。第１充填側逆止弁２３ａは、分配部２２から第１水素タンク２５ａに向かう水素の流れを許容し、第１水素タンク２５ａから分配部２２に向かう水素の逆流を妨げる。言い換えると、第１充填側逆止弁２３ａは、充填部２１から第１水素タンク２５ａに充填された水素が、逆流して充填部２１から外部に流出することを防止する弁である。第１充填側逆止弁２３ａは、充填側逆止弁の一例を提供する。
【００４３】
高圧流路２９ｄにおいて、第１水素タンク２５ａから合流部２８までの間には、第１供給側逆止弁２７ａが設けられている。第１供給側逆止弁２７ａは、第１水素タンク２５ａから合流部２８に向かう水素の流れを許容し、合流部２８から第１水素タンク２５ａに向かう水素の逆流を妨げる。言い換えると、第１供給側逆止弁２７ａは、第１水素タンク２５ａから燃料電池１１に向かって供給された水素が、逆流して第１水素タンク２５ａに戻ることを防止する弁である。第１供給側逆止弁２７ａは、供給側逆止弁の一例を提供する。
【００４４】
充填流路２９ｕと高圧流路２９ｄとの共通部分であって、第１水素タンク２５ａの出入口の近傍には、第１マニュアル弁２４ａが設けられている。第１マニュアル弁２４ａは、第１水素タンク２５ａと燃料電池システム１の水素流路とが連通した状態と分離した状態とに切り替えるための弁である。第１マニュアル弁２４ａの開状態においては、第１水素タンク２５ａと燃料電池システム１の水素流路とが連通しており、水素が自由に行き来可能である。一方、第１マニュアル弁２４ａの閉状態においては、第１水素タンク２５ａと燃料電池システム１の水素流路とが分離しており、水素が自由に行き来できない。第１水素タンク２５ａを交換する場合などには、第１マニュアル弁２４ａを閉状態としてから第１水素タンク２５ａの交換を行うこととなる。
【００４５】
まとめると、第１水素タンク２５ａに貯蔵される水素は、上流側から順に、第１充填側逆止弁２３ａ、第１マニュアル弁２４ａ、第１タンク開閉弁２６ａ、第１供給側逆止弁２７ａの４つの弁によって流れが制御されることとなる。第１水素タンク２５ａと、第１充填側逆止弁２３ａと、第１マニュアル弁２４ａと、第１タンク開閉弁２６ａと、第１供給側逆止弁２７ａとは、第１タンクユニット２０ａを構成している。第１タンクユニット２０ａは、タンクユニットの一例を提供する。
【００４６】
第２水素タンク２５ｂに貯蔵される水素についても第１水素タンク２５ａに貯蔵される水素と同様に流れが制御される。言い換えると、第２水素タンク２５ｂに貯蔵される水素は、上流側から順に、第２充填側逆止弁２３ｂ、第２マニュアル弁２４ｂ、第２タンク開閉弁２６ｂ、第２供給側逆止弁２７ｂの４つの弁によって流れが制御されることとなる。第２水素タンク２５ｂと、第２充填側逆止弁２３ｂと、第２マニュアル弁２４ｂと、第２タンク開閉弁２６ｂと、第２供給側逆止弁２７ｂとは、第２タンクユニット２０ｂを構成している。第２タンクユニット２０ｂは、タンクユニットの一例を提供している。第２充填側逆止弁２３ｂは、充填側逆止弁の一例を提供する。第２供給側逆止弁２７ｂは、供給側逆止弁の一例を提供する。
【００４７】
燃料電池システム１に対して、水素ステーションから水素が充填される際には、高圧の水素が第１充填側逆止弁２３ａや第２充填側逆止弁２３ｂを開弁して水素貯蔵部２５に充填されることになる。このとき、充填部２１に付着したごみなどの異物が水素の流れに乗って燃料電池システム１の内部に侵入することがある。燃料電池システム１の内部に侵入した異物は、第１充填側逆止弁２３ａなどの弁に到達すると弁において異物の噛み込みを引き起こして、弁を故障させる可能性がある。仮に、第１充填側逆止弁２３ａが異物を噛み込んだ状態となると、異物が閉弁を妨げることによって、弁が開き続ける故障である開故障が引き起こされる場合がある。
【００４８】
また、燃料電池システム１に対して、水素ステーションから低温の水素が充填される際には、異物の噛み込みだけでなく、弁の凍結が引き起こされる可能性がある。仮に、第１充填側逆止弁２３ａが閉弁した状態で凍結すると、凍結箇所が開弁を妨げることによって、弁が閉じ続ける故障である閉故障が引き起こされる場合がある。また、第１充填側逆止弁２３ａが開弁した状態で凍結すると、凍結箇所が閉弁を妨げることによって、開故障が引き起こされる場合がある。
【００４９】
第１充填側逆止弁２３ａは、第１供給側逆止弁２７ａよりも水素の流れの上流に位置している。このため、第１充填側逆止弁２３ａは、第１供給側逆止弁２７ａよりも異物の噛み込みが引き起こされやすい。また、第１充填側逆止弁２３ａは、第１供給側逆止弁２７ａよりも温度の低い水素が流れやすく、凍結が引き起こされやすい。したがって、第１充填側逆止弁２３ａにおける開故障や閉故障を検知することは非常に重要である。第２充填側逆止弁２３ｂは、第２供給側逆止弁２７ｂよりも水素の流れの上流に位置している。このため、第２充填側逆止弁２３ｂについても、第１充填側逆止弁２３ａと同様に開故障や閉故障を検知することは非常に重要である。
【００５０】
図３は、制御システムを示す図である。この明細書における制御装置（ＥＣＵ）は、電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）とも呼ばれる場合がある。制御装置は、（ａ）ｉｆ−ｔｈｅｎ−ｅｌｓｅ形式と呼ばれる複数の論理としてのアルゴリズム、または（ｂ）機械学習によってチューニングされた学習済みモデル、例えばニューラルネットワークとしてのアルゴリズムによって提供される。
【００５１】
制御装置は、少なくとも１つのコンピュータを含む制御システムによって提供される。制御システムは、データ通信装置によってリンクされた複数のコンピュータを含む場合がある。コンピュータは、ハードウェアのプロセッサである少なくとも１つのハードウェアプロセッサを含む。ハードウェアプロセッサは、以下の（ｉ）、（ｉｉ）、または（ｉｉｉ）により提供することができる。
【００５２】
（ｉ）ハードウェアプロセッサは、少なくとも１つのメモリに格納されたプログラムを実行する少なくとも１つのプロセッサコアである場合がある。この場合、コンピュータは、少なくとも１つのメモリと、少なくとも１つのプロセッサコアとによって提供される。プロセッサコアは、ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ、ＧＰＵ：Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ、ＲＩＳＣ−ＣＰＵなどと呼ばれる。メモリは、記憶媒体とも呼ばれる。メモリは、プロセッサによって読み取り可能な「プログラムおよび／またはデータ」を非一時的に格納する非遷移的かつ実体的な記憶媒体である。記憶媒体は、半導体メモリ、磁気ディスク、または光学ディスクなどによって提供される。プログラムは、それ単体で、またはプログラムが格納された記憶媒体として流通する場合がある。
【００５３】
（ｉｉ）ハードウェアプロセッサは、ハードウェア論理回路である場合がある。この場合、コンピュータは、プログラムされた多数の論理ユニット（ゲート回路）を含むデジタル回路によって提供される。デジタル回路は、ロジック回路アレイ、例えば、ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＦＰＧＡ：Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ、ＰＧＡ：Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ、ＣＰＬＤ：Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅなどとも呼ばれる。デジタル回路は、プログラムおよび／またはデータを格納したメモリを備える場合がある。コンピュータは、アナログ回路によって提供される場合がある。コンピュータは、デジタル回路とアナログ回路との組み合わせによって提供される場合がある。
【００５４】
（ｉｉｉ）ハードウェアプロセッサは、上記（ｉ）と上記（ｉｉ）との組み合わせである場合がある。（ｉ）と（ｉｉ）とは、異なるチップの上、または共通のチップの上に配置される。これらの場合、（ｉｉ）の部分は、アクセラレータとも呼ばれる。
【００５５】
制御装置と信号源と制御対象物とは、多様な要素を提供する。それらの要素の少なくとも一部は、ブロック、モジュール、またはセクションと呼ぶことができる。さらに、制御システムに含まれる要素は、意図的な場合にのみ、機能的な手段と呼ばれる。
【００５６】
この開示に記載の制御部およびその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された１つまたは複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。代替的に、この開示に記載の制御部およびその手法は、１つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。代替的に、この開示に記載の制御部およびその手法は、１つまたは複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリと１つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された１つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
【００５７】
図３において、制御部９０には、各圧力センサ２２ｐ、２８ｐ、３３ｐ、３６ｐ、各温度センサ５１ｔ、６２ｔ、６５ｔ、エアフロメータ５１ｓが接続されている。制御部９０は、充填側圧力センサ２２ｐで計測した充填側圧力を取得する。制御部９０は、高圧センサ２８ｐで計測した高圧の供給側圧力を取得する。制御部９０は、中圧センサ３３ｐで計測した中圧の供給側圧力を取得する。制御部９０は、低圧センサ３６ｐで計測した低圧の供給側圧力を取得する。制御部９０は、吸気温度センサ５１ｔで計測した吸気温度を取得する。制御部９０は、高温温度センサ６２ｔで計測した燃料電池１１を流出した直後の冷却水温度を取得する。制御部９０は、低温温度センサ６５ｔで計測したラジエータ６４を流出した直後の冷却水温度を取得する。制御部９０は、エアフロメータ５１ｓで計測した吸気流量を取得する。
【００５８】
制御部９０には、冷却水ポンプ６１とバイパス弁６３と送風機６６とが接続されている。制御部９０は、冷却水ポンプ６１を制御して冷却流路６９を流れる冷却水の量を制御する。制御部９０は、バイパス弁６３の開度を制御してバイパス流路６９ｉを流れる冷却水の量を制御する。制御部９０は、送風機６６を制御してラジエータ６４を流れる空気の量を制御する。
【００５９】
制御部９０には、燃料電池１１とタンク開閉弁２６とインジェクタ３５と水素ポンプ４１とが接続されている。制御部９０は、燃料電池１１を制御して発電量や発熱量を制御する。制御部９０は、タンク開閉弁２６の開度を制御して燃料電池１１に供給する水素の量を制御する。制御部９０は、インジェクタ３５を制御して燃料電池１１に供給する水素の量を制御する。制御部９０は、水素ポンプ４１を制御して水素循環流路４９を循環する水素の量を制御する。
【００６０】
制御部９０には、エアコンプレッサ５２と分流バルブ５３と調圧バルブ５４とが接続されている。制御部９０は、エアコンプレッサ５２を制御して燃料電池１１に供給する空気の量を制御する。制御部９０は、分流バルブ５３を制御して燃料電池１１に供給する空気の量を制御する。制御部９０は、調圧バルブ５４を制御して燃料電池１１に供給する空気の量を制御する。
【００６１】
制御部９０は、弁制御部９１と判定部９２とを備えている。制御部９０は、弁制御部９１と判定部９２とを用いて、故障検知モードを実行可能である。弁制御部９１は、バイパス弁６３、タンク開閉弁２６、分流バルブ５３、調圧バルブ５４などの弁の開度を制御する。判定部９２は、各センサで取得した情報や算出した情報に基づいて、制御内容を判断するための判定を行う。
【００６２】
第１充填側逆止弁２３ａの開故障検知を行う場合を例に、故障検知モードにおける制御の一例を以下に説明する。この場合、第１タンクユニット２０ａが検知対象ユニットであり、第２タンクユニット２０ｂが非検知対象ユニットである。開故障検知の説明にあたっては、図４から図８を用いる。ここで、図５から図８における水素流路のうち、実線で示した部分は、水素が流れている部分を示している。一方、破線で示した部分は、水素の流れていない部分もしくは水素の流量がかなり少ない部分を示している。
【００６３】
図４において、水素貯蔵部２５内に検知開始量以上の水素が貯蔵されており、かつ、故障検知モードを実行する故障検知要求があると判断された場合に、開故障検知を開始する。検知開始量とは、燃料電池１１で燃料を消費した際に、高圧センサ２８ｐで圧力変化を適切に計測できる程度の量である。故障検知要求については、制御部９０が燃料電池システム１への水素の充填が完了したと判断した場合に、故障検知要求が出力される。故障検知要求が出力されるタイミングは、上述のタイミングに限られない。例えば、燃料電池システム１が駆動している間、常に故障検知要求が出力されていてもよい。あるいは、燃料電池システム１が駆動を開始するタイミングで故障検知要求が出力されてもよい。あるいは、前回の故障検知モードの実行から所定時間経過した場合に、故障検知要求が出力されてもよい。
【００６４】
開故障検知を開始するにあたり、第１タンク開閉弁２６ａと第２タンク開閉弁２６ｂと充填側圧力センサ２２ｐと高圧センサ２８ｐとが、適切に機能していることを確認した後に、故障検知を開始することが好ましい。言い換えると、故障検知モードに使用する各電気駆動弁と各センサとに異常がないことを確認してから、故障検知モードを実行することが好ましい。また、故障検知モードにおいて、第１マニュアル弁２４ａと第２マニュアル弁２４ｂとは、常に開状態とする。
【００６５】
第１充填側逆止弁２３ａの開故障検知を開始すると、ステップＳ１０１において、一部のタンク開閉弁２６を閉じる。第１充填側逆止弁２３ａを故障検知の対象とする場合は、第１充填側逆止弁２３ａの下流に位置している第１タンク開閉弁２６ａを閉じることとなる。これにより、第１水素タンク２５ａに貯蔵されている水素が、第１タンク開閉弁２６ａを通過できない状態となる。第１タンク開閉弁２６ａを閉じた後、ステップＳ１０２に進む。
【００６６】
ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で閉じた第１タンク開閉弁２６ａ以外のタンク開閉弁２６を開く。言い換えると、第２タンク開閉弁２６ｂを開く。これにより、第２水素タンク２５ｂに貯蔵されている水素が、第２タンク開閉弁２６ｂを通過して燃料電池１１に供給可能な状態となる。このステップＳ１０２が完了した状態が、開故障検知状態である。
【００６７】
図５は、ステップＳ１０２が完了した時点での水素供給部２０を示す説明図であって、第１充填側逆止弁２３ａが正常な場合を示している。第１水素タンク２５ａに貯蔵されている水素は、第１タンク開閉弁２６ａと第１充填側逆止弁２３ａとのどちらの弁も通過できない。言い換えると、第１水素タンク２５ａ内に水素が封止され、第１水素タンク２５ａの圧力が維持される。
【００６８】
一方、第２水素タンク２５ｂに貯蔵されている水素は、第２タンク開閉弁２６ｂを通過できる。このため、第２水素タンク２５ｂから燃料電池１１に向かって水素が流出する。これにより、燃料電池１１での水素の消費が進むことで、第２水素タンク２５ｂの圧力が低下することとなる。第２水素タンク２５ｂの圧力が低下することで、分配部２２の圧力の方が第２水素タンク２５ｂの圧力よりも高くなると、第２充填側逆止弁２３ｂが開いて一部の水素が第２水素タンク２５ｂ側に流れ込む。すなわち、第２充填側逆止弁２３ｂは、第２水素タンク２５ｂの圧力と分配部２２の圧力とに応じて開状態と閉状態とを繰り返す。まとめると、第１水素タンク２５ａの圧力が維持されたまま、燃料電池１１で消費された水素の分、第２水素タンク２５ｂの圧力と分配部２２の圧力と合流部２８の圧力とが低下することとなる。
【００６９】
図６は、ステップＳ１０２が完了した時点での水素供給部２０を示す説明図であって、第１充填側逆止弁２３ａが開故障している場合を示している。第１水素タンク２５ａに貯蔵されている水素は、第１タンク開閉弁２６ａを通過することができないが開故障している第１充填側逆止弁２３ａを通過できる。このため、第１水素タンク２５ａの圧力と分配部２２の圧力とが等しくなる。したがって、第２充填側逆止弁２３ｂにおいて、分配部２２と連通している側の圧力が、第２水素タンク２５ｂと連通している側の圧力よりも高くなると、水素が第２充填側逆止弁２３ｂを通過することとなる。
【００７０】
一方、第２水素タンク２５ｂに貯蔵されている水素は、第２タンク開閉弁２６ｂを通過して、燃料電池１１に向かって水素が流出する。これによって、燃料電池１１での水素の消費が進むことで、第２水素タンク２５ｂの圧力が低下することとなる。ただし、第２水素タンク２５ｂの圧力が低下することで、第１水素タンク２５ａ側の圧力が相対的に高まると、第１水素タンク２５ａ側から第２水素タンク２５ｂ側に水素が流入することとなる。まとめると、第１水素タンク２５ａの圧力と第２水素タンク２５ｂの圧力と分配部２２の圧力と合流部２８の圧力とが互いに略等しい状態を維持することとなる。さらに、燃料電池１１で消費された水素の分、第１水素タンク２５ａの圧力と第２水素タンク２５ｂの圧力と分配部２２の圧力と合流部２８の圧力とが全体的に低下することとなる。第２タンク開閉弁２６ｂを開いた後、ステップＳ１０４に進む。
【００７１】
図４のステップＳ１０４では、燃料電池１１での水素消費量が検知可能量以上であるか否かを判定する。ここで、水素消費量は、ステップＳ１０２で第２タンク開閉弁２６ｂを開いてから燃料電池１１で消費した水素の合計の値である。この水素消費量には、消費される水素の量が通常運転に比べて少ない間欠運転などで消費された水素の量を含んでいてもよい。燃料電池１１での発電量が多いほど、多くの水素を消費することになる。このため、水素消費量は、燃料電池１１の発電量から推定可能である。また、第１水素タンク２５ａ内の圧力を計測する圧力センサと、第２水素タンク２５ｂ内の圧力を計測する圧力センサとを備え、各圧力センサの値から水素消費量を推定してもよい。水素消費量の検知可能量とは、高圧センサ２８ｐで瞬間的な圧力変化の有無を検知できる程度の量である。
【００７２】
水素消費量が検知可能量以上である場合には、ステップＳ１１１に進む。一方、水素消費量が検知可能量未満である場合には、ステップＳ１０１に戻る。言い換えると、水素消費量が検知可能量以上になるまで第１タンク開閉弁２６ａの閉状態と第２タンク開閉弁２６ｂの開状態を維持する。
【００７３】
ステップＳ１１１では、高圧センサ２８ｐを用いて開弁前圧力を取得する。言い換えると、第１タンク開閉弁２６ａの閉状態における合流部２８の圧力を計測する。高圧センサ２８ｐを用いて計測した開弁前圧力を取得した後、ステップＳ１１２に進む。
【００７４】
ステップＳ１１２では、ステップＳ１０１で閉じた第１タンク開閉弁２６ａを開く。これにより、第１水素タンク２５ａに貯蔵されている水素が、第１タンク開閉弁２６ａを通過して燃料電池１１に供給可能な状態となる。
【００７５】
図７は、ステップＳ１１２が完了した時点での水素供給部２０を示す説明図であって、第１充填側逆止弁２３ａが正常な場合を示している。第１水素タンク２５ａに貯蔵されている水素は、第１タンク開閉弁２６ａを通過可能である。このため、第１水素タンク２５ａから燃料電池１１に向かって水素が流出する。したがって、第１水素タンク２５ａには、水素消費量が所定量になるまで封止されていた水素が、相対的に圧力の低い合流部２８側に一気に流入する。よって、第１水素タンク２５ａの圧力が下がるとともに合流部２８の圧力が上がることで、第１水素タンク２５ａの圧力と合流部２８の圧力とが等しくなる。
【００７６】
第１タンク開閉弁２６ａを開いた直後において、第２供給側逆止弁２７ｂにおける合流部２８側の圧力が第２水素タンク２５ｂ側の圧力よりも高くなる。これにより、第１水素タンク２５ａ内の水素が消費されて第１水素タンク２５ａの圧力と第２水素タンク２５ｂの圧力とが等しくなるまでの間、第２水素タンク２５ｂ内の水素は、第２水素タンク２５ｂ内に封止されることとなる。まとめると、合流部２８の圧力が、第２水素タンク２５ｂの低い圧力から第１水素タンク２５ａの高い圧力に復圧することで、圧力に大きな変化が生じることとなる。
【００７７】
図８は、ステップＳ１１２が完了した時点での水素供給部２０を示す説明図であって、第１充填側逆止弁２３ａが開故障している場合を示している。第１水素タンク２５ａに貯蔵されている水素は、第１タンク開閉弁２６ａを通過できる。このため、第１水素タンク２５ａに貯蔵されている水素は、開故障している第１充填側逆止弁２３ａを逆流する代わりに、第１タンク開閉弁２６ａを通過して燃料電池１１に供給される。したがって、第１タンク開閉弁２６ａの開弁後も、第１水素タンク２５ａの圧力と第２水素タンク２５ｂの圧力と合流部２８の圧力とが等しい状態が維持される。まとめると、第１タンク開閉弁２６ａの開弁の前後において、圧力に大きな変化が生じない。第１タンク開閉弁２６ａを開いた後、ステップＳ１１３に進む。
【００７８】
図４のステップＳ１１３では、高圧センサ２８ｐを用いて開弁後圧力を取得する。言い換えると、第１タンク開閉弁２６ａを開状態にした直後における合流部２８の圧力を計測する。高圧センサ２８ｐを用いて計測した開弁後圧力を取得した後、ステップＳ１１４に進む。
【００７９】
ステップＳ１１４では、第１タンク開閉弁２６ａの開弁前後の圧力差である開弁前後圧力差を算出する。具体的には、ステップＳ１１１で取得した開弁前圧力とステップＳ１１３で取得した開弁後圧力との差分を算出する。第１タンク開閉弁２６ａの開弁前後圧力差を算出した後、ステップＳ１１５に進む。
【００８０】
ステップＳ１１５では、算出した開弁前後圧力差が所定圧力差未満であるか否かを判定する。開弁前後圧力差が所定圧力差未満である場合には、ステップＳ１１２で第１タンク開閉弁２６ａを開く前の状態において、第１充填側逆止弁２３ａが適切に逆止弁としての機能を発揮できていないと推定できる。したがって、第１充填側逆止弁２３ａにおいて、開故障が引き起こされていると判断して、ステップＳ１１６に進む。
【００８１】
一方、開弁前後圧力差が所定圧力差以上である場合には、ステップＳ１１２での第１タンク開閉弁２６ａの開弁によって、第１水素タンク２５ａ内に適切に封止されていた水素が合流部２８に流れ込み、合流部２８の圧力が上昇したと推定できる。この場合、ステップＳ１１２で第１タンク開閉弁２６ａを開く前の状態において、第１充填側逆止弁２３ａが適切に逆止弁としての機能を発揮していると推定できる。したがって、第１充填側逆止弁２３ａにおいて、少なくとも開故障は引き起こされていないと判断して、開故障検知を終了する。
【００８２】
ステップＳ１１６では、第１充填側逆止弁２３ａが開故障していることをユーザに報知する。より具体的には、メータなどの画面に第１充填側開閉弁が開故障中であることを表示する。また、コーションランプを点灯させることで報知してもよい。また、スピーカーから警告音を発してユーザに注意を促して報知してもよい。複数の報知方法を組み合わせて、複数回にわたって報知してもよい。また、水素ステーションからの水素の充填を禁止するために、充填部２１をロックするなどして開故障を報知してもよい。第１充填側逆止弁２３ａが開故障していることをユーザに報知した後、開故障検知を終了する。
【００８３】
ステップＳ１１２において、第１タンク開閉弁２６ａを開くタイミングとしては、燃料電池１１での発電量が所定値未満の状態である間欠運転時が好ましい。燃料電池１１の発電量が所定値未満となる間欠運転時には、水素の消費量が通常運転時に比べて少なくなる。仮に、燃料電池１１での水素消費量が多い通常運転時に第１タンク開閉弁２６ａを開くと、第１水素タンク２５ａ内に封止されていた水素の一部は、流入した合流部２８からすぐに流出して燃料電池１１で消費される。すなわち、燃料電池１１で水素が多く消費される分、間欠運転時に比べて、合流部２８における圧力の上昇量が小さくなりやすい。逆に、燃料電池１１の間欠運転時にステップＳ１１２で第１タンク開閉弁２６ａを開くことで、開弁前後圧力差を正確に計測しやすい。よって、第１充填側逆止弁２３ａが開故障しているか否かを、圧力差に基づいて正確に判定しやすい。
【００８４】
ステップＳ１１２において、間欠運転時よりも発電量が多い通常運転時に、第１タンク開閉弁２６ａを開く場合には、燃料電池１１で水素が多く消費される分、開弁前後圧力差が小さくなりやすい。このため、開故障しているか否かの判断基準となる所定圧力差を、通常運転時に第１タンク開閉弁２６ａを開いた場合と、間欠運転時に第１タンク開閉弁２６ａを開いた場合とで異なる値とすることが好ましい。この場合、開弁前後圧力差が小さくなりやすい通常運転時に第１タンク開閉弁２６ａを開いた場合の所定圧力差を、間欠運転時の場合の所定圧力差に比べて小さな値とする。これにより、開弁前後圧力差が小さくなりやすい状況か否かに応じて、所定圧力差を適切に切り替えて、開故障の有無を正確に判定しやすい。
【００８５】
第１充填側逆止弁２３ａの開故障検知を終了した後、第２充填側逆止弁２３ｂの開故障検知を開始することで、第２充填側逆止弁２３ｂについても開故障しているか否かの判定を行うことができる。第２充填側逆止弁２３ｂの開故障判定を行う場合、一部のタンク開閉弁２６に相当する弁は、第２タンク開閉弁２６ｂとなる。この場合、第２タンク開閉弁２６ｂをしばらく閉じた後に開き、高圧センサ２８ｐで計測した開弁前後圧力差に基づいて、第２充填側逆止弁２３ｂが開故障して水素が逆流しているか否かを判定できる。
【００８６】
水素貯蔵部２５として第１水素タンク２５ａと第２水素タンク２５ｂとの２つのタンクを備えた場合を例に説明を行ったが、水素貯蔵部２５として３つ以上のタンクを備える構成であってもよい。例えば、水素貯蔵部２５として５つのタンクを備える構成である場合、開故障検知を５回繰り返して、５つのタンクそれぞれの充填側逆止弁の開故障を検知してもよい。また、１回の故障検知で複数の充填側逆止弁の開故障をまとめて検知してもよい。この場合には、例えば故障検知の対象である２つの充填側逆止弁の下流に位置している２つの開閉弁を１つのセットとし、残りの３つの開閉弁を別の１つのセットとして開閉を切り替えることとなる。これによると、３つ以上の充填側逆止弁について１つずつ開故障検知を行う場合に比べて、開故障検知を行う回数を減らし、開故障検知全体で要する時間を短縮できる。
【００８７】
上述した実施形態によると、燃料電池システム１は、故障検知モードにおいて、閉じていた第１タンク開閉弁２６ａを開く直前と直後における供給側圧力の変化に基づいて、第１充填側逆止弁２３ａが故障しているか否かを判定している。このため、タンク開閉弁２６の開閉制御と、高圧センサ２８ｐによる圧力の計測によって第１充填側逆止弁２３ａが開故障しているか否かを判定できる。言い換えると、第１充填側逆止弁２３ａが開故障しているか否かを判定するための専用のセンサなどの専用部品を用いることなく、開故障しているか否かを判定できる。また、第２充填側逆止弁２３ｂについても、タンク開閉弁２６の開閉制御と、高圧センサ２８ｐによる圧力の計測によって開故障しているか否かを判定できる。したがって、逆止弁の故障を検知可能な燃料電池システム１を提供できる。
【００８８】
判定部９２は、故障検知モードにおける開弁前後圧力差が所定圧力差以上である場合には、開故障はしていないと判定する。一方、開弁前後圧力差が所定圧力差未満である場合には、開故障していると判定する。このため、１つの圧力センサでタイミングをずらして計測することで得られる情報である開弁前後圧力差によって、開故障しているか否かを判定できる。したがって、複数の圧力センサを用いて圧力差を算出するなど、複数のセンサで取得した物理量に基づいて開故障を検知する場合に比べて、簡単な構成で開故障を検知できる。
【００８９】
弁制御部９１は、故障検知モードにおいて、燃料電池１１の発電量が所定値未満のときに、検知対象ユニットのタンク開閉弁２６を開く。言い換えると、燃料電池１１の発電量が所定値未満のときに、開故障検知の制御におけるステップＳ１１２を実行している。このため、開弁後圧力が燃料電池１１で消費される水素の影響を受けにくい。したがって、取得した圧力の情報から開故障を正確に検知しやすい。
【００９０】
制御部９０は、第１水素タンク２５ａと第２水素タンク２５ｂとに貯蔵されている水素の量が検知開始量以上である場合には、故障検知モードの実行を許可する。一方、第１水素タンク２５ａと第２水素タンク２５ｂとに貯蔵されている水素の量が検知開始量未満である場合には、故障検知モードの実行を許可しない。このため、水素貯蔵部２５に貯蔵されている水素の量が少なく、開故障検知の制御におけるステップＳ１０４で水素消費量が検知可能量以上にならないなどの理由で故障検知モードが長時間続いてしまうことを抑制できる。また、第１水素タンク２５ａや第２水素タンク２５ｂから燃料電池１１に水素を適切に供給して、故障検知モードを実行しながら燃料電池１１の発電を適切に行うことができる。
【００９１】
制御部９０は、故障検知モードによって第１充填側逆止弁２３ａや第２充填側逆止弁２３ｂが故障していると判定した場合に、第１充填側逆止弁２３ａや第２充填側逆止弁２３ｂが故障していることを報知する。このため、燃料電池システム１のユーザが、第１充填側逆止弁２３ａや第２充填側逆止弁２３ｂの故障を容易に認識することができる。
【００９２】
制御部９０は、故障検知モードによって第１充填側逆止弁２３ａや第２充填側逆止弁２３ｂが故障していると判定した場合に、充填部２１からの水素の充填を禁止する。このため、充填中に水素が逆流して充填部２１から外部に流出することを防止できる。したがって、燃料電池システム１の安全性を高めることができる。
【００９３】
第２実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態では、故障検知モードにおいて、第１充填側逆止弁２３ａや第２充填側逆止弁２３ｂにおける閉故障の有無を検知する。
【００９４】
第１充填側逆止弁２３ａの閉故障検知を行う場合を例に、故障検知モードにおける制御の一例を以下に説明する。閉故障検知の説明にあたっては、図９から図１１を用いる。ここで、図１０と図１１における水素流路のうち、実線で示している部分は、水素の流れている部分を示している。一方、破線で示している部分は、水素の流れていない部分もしくは水素の流量がかなり少ない部分を示している。
【００９５】
図９において、水素貯蔵部２５内に検知開始量以上の水素が貯蔵されており、かつ、故障検知モードを実行する故障検知要求があると判断された場合に、閉故障検知を開始する。ここで、第１タンク開閉弁２６ａと第２タンク開閉弁２６ｂと充填側圧力センサ２２ｐと高圧センサ２８ｐとが、適切に機能していることを確認した後に、故障検知を開始することが好ましい。また、故障検知モードにおいて、第１マニュアル弁２４ａと第２マニュアル弁２４ｂとを常に開状態とする。
【００９６】
第１充填側逆止弁２３ａの閉故障検知を開始すると、ステップＳ２０１において、一部のタンク開閉弁２６を開く。第１充填側逆止弁２３ａを故障検知の対象とする場合は、第１充填側逆止弁２３ａの下流に位置している第１タンク開閉弁２６ａを開くこととなる。これにより、第１水素タンク２５ａに貯蔵されている水素が、第１タンク開閉弁２６ａを通って燃料電池１１に供給可能な状態となる。第１タンク開閉弁２６ａを開いた後、ステップＳ２０２に進む。
【００９７】
ステップＳ２０２では、ステップＳ２０１で開いた第１タンク開閉弁２６ａ以外のタンク開閉弁２６を閉じる。言い換えると、第２タンク開閉弁２６ｂを閉じる。これにより、第２水素タンク２５ｂに貯蔵されている水素が、第２タンク開閉弁２６ｂを通過できない状態となる。このステップＳ２０２が完了した状態が、閉故障検知状態である。
【００９８】
図１０は、ステップＳ２０２が完了した時点での水素供給部２０を示す説明図であって、第１充填側逆止弁２３ａが正常な場合を示している。第１水素タンク２５ａに貯蔵されている水素は、第１タンク開閉弁２６ａを通過して、燃料電池１１に供給される。これにより、第１充填側逆止弁２３ａの第１水素タンク２５ａ側の圧力が低下することとなる。第１充填側逆止弁２３ａにおいて、第１水素タンク２５ａ側の圧力よりも分配部２２側の圧力が高くなると、第１充填側逆止弁２３ａが開く。このため、第１充填側逆止弁２３ａの第１水素タンク２５ａ側の圧力と分配部２２側の圧力とが略等しくなる。言い換えると、第１水素タンク２５ａの水素が消費されて減圧されることで、分配部２２側の圧力が低下する。
【００９９】
一方、第２水素タンク２５ｂに貯蔵されている水素は、第２タンク開閉弁２６ｂと第２充填側逆止弁２３ｂとのどちらの弁も通過できない。言い換えると、第２水素タンク２５ｂ内に水素が封止され、第２水素タンク２５ｂの圧力が維持される。まとめると、第２水素タンク２５ｂの圧力が維持されたまま、燃料電池１１で消費された水素の分、第１水素タンク２５ａの圧力と分配部２２の圧力と合流部２８の圧力とが低下することとなる。
【０１００】
図１１は、ステップＳ２０２が完了した時点での水素供給部２０を示す説明図であって、第１充填側逆止弁２３ａが閉故障している場合を示している。第１水素タンク２５ａに貯蔵されている水素は、第１タンク開閉弁２６ａを通過して、燃料電池１１に供給されることとなる。これにより、第１充填側逆止弁２３ａの第１水素タンク２５ａ側の圧力が低下する。ただし、第１充填側逆止弁２３ａにおいて、第１水素タンク２５ａ側の圧力よりも分配部２２側の圧力が高くなった場合であっても、閉故障している第１充填側逆止弁２３ａは閉じた状態を維持する。このため、第１充填側逆止弁２３ａの第１水素タンク２５ａ側と分配部２２側との間に圧力差が生じている状態が維持される。
【０１０１】
一方、第２水素タンク２５ｂに貯蔵されている水素は、第２タンク開閉弁２６ｂと第２充填側逆止弁２３ｂとのどちらの弁も通過することができない。言い換えると、第２水素タンク２５ｂ内に水素が封止され、第２水素タンク２５ｂの圧力が維持されることとなる。まとめると、第２水素タンク２５ｂの圧力と分配部２２の圧力とが維持されたまま、燃料電池１１で消費された水素の分、第１水素タンク２５ａの圧力と合流部２８の圧力とが低下することとなる。第２タンク開閉弁２６ｂを閉じた後、ステップＳ２０３に進む。
【０１０２】
図９のステップＳ２０３では、燃料電池１１での水素消費量が検知停止量以上であるか否かを判定する。ここで、検知停止量とは、第１供給側逆止弁２７ａが故障することを防ぐ目的で故障検知を停止する必要があると判断する水素消費量のことである。第１供給側逆止弁２７ａは、合流部２８から第１水素タンク２５ａに向かう水素の逆流を妨げる機能を有する。しかしながら、合流部２８側の圧力が第１水素タンク２５ａ側の圧力に比べて高くなりすぎるなどして、第１供給側逆止弁２７ａの耐圧を超えると、第１供給側逆止弁２７ａが故障して逆止弁としての機能を適切に発揮できなくなる場合がある。水素消費量が検知停止量以上である場合には、第１供給側逆止弁２７ａが故障することを防止するために故障検知を停止する必要があると判断して、ステップＳ２１７に進む。一方、水素消費量が検知停止量未満である場合には、故障検知を継続しても第１供給側逆止弁２７ａの耐圧を超えることがないと判断して、ステップＳ２０４に進む。
【０１０３】
ステップＳ２０４では、燃料電池１１での水素消費量が検知可能量以上であるか否かを判定する。ここで、水素消費量は、ステップＳ２０２で第２タンク開閉弁２６ｂを閉じてから燃料電池１１で消費した水素の合計の値である。水素消費量の検知可能量は、ステップＳ２０３における検知停止量よりも小さい値である。
【０１０４】
水素消費量が検知可能量以上である場合には、ステップＳ２１１に進む。一方、水素消費量が検知可能量未満である場合には、ステップＳ２０１に戻る。言い換えると、水素消費量が検知可能量以上になるまで第１タンク開閉弁２６ａの開状態と第２タンク開閉弁２６ｂの閉状態を維持する。
【０１０５】
ステップＳ２１１では、充填側圧力センサ２２ｐを用いて充填側圧力を取得する。言い換えると、第１タンク開閉弁２６ａの開状態における分配部２２の圧力を計測する。充填側圧力センサ２２ｐを用いて計測した充填側圧力を取得した後、ステップＳ２１３に進む。
【０１０６】
ステップＳ２１３では、高圧センサ２８ｐを用いて供給側圧力を取得する。言い換えると、第１タンク開閉弁２６ａの開状態における合流部２８の圧力を計測する。高圧センサ２８ｐを用いて計測した供給側圧力を取得した後、ステップＳ２１４に進む。
【０１０７】
ステップＳ２１４では、充填側圧力と供給側圧力との圧力差である二点間圧力差を算出する。具体的には、ステップＳ２１１で取得した充填側圧力とステップＳ２１３で取得した供給側圧力との差分を算出する。二点間圧力差を算出した後、ステップＳ２１５に進む。
【０１０８】
ステップＳ２１５では、算出した二点間圧力差が所定圧力差以上であるか否かを判定する。二点間圧力差が所定圧力差以上である場合には、ステップＳ２１１を実行する前の段階において、第１水素タンク２５ａ内の水素が消費されても、分配部２２側から第１水素タンク２５ａに向かって水素が第１充填側逆止弁２３ａを通過できなかったと推定できる。したがって、第１充填側逆止弁２３ａにおいて、閉故障が引き起こされていると判断して、ステップＳ２１６に進む。
【０１０９】
一方、二点間圧力差が所定圧力差未満である場合には、ステップＳ２１１を実行する前の段階において、第１水素タンク２５ａ内の水素が消費された場合に、分配部２２側から第１水素タンク２５ａに向かって水素が第１充填側逆止弁２３ａを通過できたと推定できる。したがって、第１充填側逆止弁２３ａにおいて、少なくとも閉故障は引き起こされていないと判断して、ステップＳ２１７に進む。
【０１１０】
ステップＳ２１６では、第１充填側逆止弁２３ａが閉故障していることをユーザに報知する。より具体的には、メータなどの画面に第１充填側開閉弁が閉故障中であることを表示する。また、コーションランプの点灯や、スピーカーによる警告音の発音によって報知してもよい。複数の報知方法を組み合わせ、報知を複数回にわたって行ってもよい。また、水素ステーションから水素を充填できないように、充填部２１をロックするなどして閉故障を報知してもよい。特に、第１充填側逆止弁２３ａが閉故障している場合には、第１水素タンク２５ａに水素を充填することができない。したがって、水素充填における水素の漏出や第１供給側逆止弁２７ａの故障を防止するためにも、充填部２１をロックすることは重要である。第１充填側逆止弁２３ａが開故障していることをユーザに報知した後、ステップＳ２１７に進む。
【０１１１】
ステップＳ２１７は、ステップＳ２０２で閉じた第２タンク開閉弁２６ｂを開く。これにより、第２水素タンク２５ｂに貯蔵されている水素が、第２タンク開閉弁２６ｂを通って燃料電池１１に供給可能な状態となる。第２タンク開閉弁２６ｂを開くことで、全てのタンク開閉弁２６を開いた状態とした後、閉故障検知を終了する。
【０１１２】
上述した実施形態によると、燃料電池システム１は、故障検知モードにおいて、燃料電池１１で水素を消費した後に、充填側圧力と供給側圧力との圧力差である二点間圧力差に基づいて、第１充填側逆止弁２３ａが故障しているか否かを判定している。このため、タンク開閉弁２６の開閉制御と、充填側圧力センサ２２ｐと高圧センサ２８ｐとによる圧力の計測によって第１充填側逆止弁２３ａが閉故障しているか否かを判定できる。言い換えると、第１充填側逆止弁２３ａが閉故障しているか否かを判定するための専用のセンサを用いることなく、閉故障しているか否かを判定できる。また、第２充填側逆止弁２３ｂについても、タンク開閉弁２６の開閉制御と、充填側圧力センサ２２ｐと高圧センサ２８ｐとによる圧力の計測によって閉故障しているか否かを判定できる。よって、逆止弁の故障を検知可能な燃料電池システム１を提供できる。
【０１１３】
判定部９２は、閉じているタンク開閉弁２６を開く直前における二点間圧力差が、所定圧力差未満である場合には、閉故障はしていないと判定する。一方、二点間圧力差が所定圧力差以上である場合には、閉故障していると判定する。このため、二点間圧力差が適切に算出されたことを確認してからタンク開閉弁２６を開くことができる。言い換えると、圧力を適切に計測できなかった場合でも、圧力を計測し直すことで二点間圧力差を適切に算出することができる。したがって、閉故障しているか否かを正確に判定しやすい。
【０１１４】
弁制御部９１は、故障検知モードにおいて、いずれかのタンク開閉弁２６を閉じた状態を維持している間に、燃料電池１１で消費した水素の量が検知停止量以上となった場合に、閉じているタンク開閉弁２６を開いて故障検知モードを終了する。このため、燃料電池１１で短時間に多くの水素が消費され、水素貯蔵部２５のうち、燃料電池１１と連通しているタンクと連通していないタンクとの間での圧力差が大きくなり過ぎることを抑制できる。したがって、閉じていたタンク開閉弁２６を開いた際に、合流部２８の圧力が一気に上昇して、第１供給側逆止弁２７ａや第２供給側逆止弁２７ｂに耐圧を超えるような圧力が加えられることを抑制できる。よって、故障検知モードを実行したことによって第１供給側逆止弁２７ａや第２供給側逆止弁２７ｂが故障してしまうことを防ぎやすい。
【０１１５】
第３実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態では、第１充填側逆止弁２３ａや第２充填側逆止弁２３ｂにおける閉故障の有無を検知する故障検知モードにおいて、全てのタンク開閉弁２６を開いた直後における二点間圧力差に基づいて、閉故障の判定を行う。
【０１１６】
第１充填側逆止弁２３ａの閉故障検知を行う場合を例として、故障検知モードにおける制御の一例を以下に説明する。閉故障検知の説明にあたっては、図１２から図１４を用いる。ここで、図１２と図１４とにおける水素流路のうち、実線で示した部分は、水素の流れている部分を示している。一方、破線で示した部分は、水素の流れていない部分または水素の流量がかなり少ない部分を示している。
【０１１７】
図１２において、第１充填側逆止弁２３ａの閉故障検知を開始すると、ステップＳ２０１で、第１タンク開閉弁２６ａを開く。その後、ステップＳ２０２で、第２タンク開閉弁２６ｂを閉じる。その後、ステップＳ２０４で、水素消費量が検知可能量以上であるか否かを判定し、水素消費量が検知可能量以上であれば、ステップＳ３０５に進む。一方、水素消費量が検知可能量未満であれば、ステップＳ２０１に戻って水素消費量が検知可能量以上となるまで、第１タンク開閉弁２６ａの開状態と第２タンク開閉弁２６ｂの閉状態とを維持する。
【０１１８】
ステップＳ３０５では、ステップＳ２０２で閉じた第２タンク開閉弁２６ｂを開く。これにより、第２水素タンク２５ｂに貯蔵されている水素が、第２タンク開閉弁２６ｂを通過して燃料電池１１に供給可能な状態となる。
【０１１９】
図１３は、ステップＳ３０５が完了した時点での水素供給部２０を示す説明図であって、第１充填側逆止弁２３ａが正常な場合を示している。第２水素タンク２５ｂに貯蔵されている水素は、第２タンク開閉弁２６ｂを通過して、燃料電池１１に供給される。これにより、合流部２８の圧力が一気に上昇することとなる。しかしながら、第２水素タンク２５ｂに貯蔵されている水素は、第２充填側逆止弁２３ｂを逆流することができない。また、第２水素タンク２５ｂに貯蔵されている水素は、第１供給側逆止弁２７ａを逆流することができない。このため、分配部２２の圧力は、第１水素タンク２５ａと同等の圧力が維持されることとなる。まとめると、第２水素タンク２５ｂの圧力と合流部２８の圧力が、第１水素タンク２５ａの圧力と分配部２２の圧力とに比べて相対的に高くなる。言い換えると、高圧センサ２８ｐで計測する合流部２８の圧力が、充填側圧力センサ２２ｐで計測する分配部２２の圧力よりも高くなる。
【０１２０】
図１４は、ステップＳ３０５が完了した時点での水素供給部２０を示す説明図であって、第１充填側逆止弁２３ａが閉故障している場合を示している。第２水素タンク２５ｂに貯蔵されている水素は、第２タンク開閉弁２６ｂを通過して、燃料電池１１に供給されることとなる。これにより、合流部２８の圧力が一気に上昇する。さらに、第２充填側逆止弁２３ｂの第２水素タンク２５ｂ側の圧力が、分配部２２側の圧力よりも低くなると、第２充填側逆止弁２３ｂを水素が通過する。このため、分配部２２の圧力と第２水素タンク２５ｂの圧力と合流部２８の圧力とが同程度となる。まとめると、第２水素タンク２５ｂの圧力と分配部２２の圧力と合流部２８の圧力とが、第１水素タンク２５ａの圧力に比べて相対的に高くなる。言い換えると、高圧センサ２８ｐで計測する合流部２８の圧力と、充填側圧力センサ２２ｐで計測する分配部２２の圧力とが同程度となる。第２タンク開閉弁２６ｂを開いた後、ステップＳ３１１に進む。
【０１２１】
図１２のステップＳ３１１では、充填側圧力センサ２２ｐを用いて充填側圧力を取得する。言い換えると、第２タンク開閉弁２６ｂを開いた直後における分配部２２の圧力を計測する。充填側圧力センサ２２ｐを用いて計測した充填側圧力を取得した後、ステップＳ３１３に進む。
【０１２２】
ステップＳ３１３では、高圧センサ２８ｐを用いて供給側圧力を取得する。言い換えると、第２タンク開閉弁２６ｂを開いた直後における合流部２８の圧力を計測する。高圧センサ２８ｐを用いて計測した供給側圧力を取得した後、ステップＳ３１４に進む。
【０１２３】
ステップＳ３１４では、充填側圧力と供給側圧力との圧力差である二点間圧力差を算出する。具体的には、ステップＳ３１１で取得した充填側圧力とステップＳ３１３で取得した供給側圧力との差分を算出する。二点間圧力差を算出した後、ステップＳ３１５に進む。
【０１２４】
ステップＳ３１５では、算出した二点間圧力差が所定圧力差未満であるか否かを判定する。二点間圧力差が所定圧力差未満である場合には、ステップＳ３１１を実行する前の段階において、第１水素タンク２５ａ内の水素が消費されても、分配部２２側から第１水素タンク２５ａに向かって水素が第１充填側逆止弁２３ａを通過できなかったと推定できる。したがって、第１充填側逆止弁２３ａにおいて、閉故障が引き起こされていると判断して、ステップＳ２１６に進む。ステップＳ２１６では、第１充填側逆止弁２３ａが閉故障していることを報知した後、閉故障検知を終了する。
【０１２５】
一方、二点間圧力差が所定圧力差以上である場合には、ステップＳ３１１を実行する前の段階において、第１水素タンク２５ａ内の水素が消費された場合に、分配部２２側から第１水素タンク２５ａに向かって水素が第１充填側逆止弁２３ａを通過できたと推定できる。したがって、第１充填側逆止弁２３ａにおいて、少なくとも閉故障は引き起こされていないと判断して、閉故障検知を終了する。
【０１２６】
上述した実施形態によると、判定部９２は、閉じているタンク開閉弁２６を開いた直後における二点間圧力差が、所定圧力差以上である場合には、閉故障はしていないと判定する。一方、二点間圧力差が所定圧力差未満である場合には、閉故障していると判定する。このため、充填側圧力センサ２２ｐと高圧センサ２８ｐとを用いて、第１充填側逆止弁２３ａや第２充填側逆止弁２３ｂの閉故障を検知できる。したがって、第１充填側逆止弁２３ａや第２充填側逆止弁２３ｂごとに故障を検知するための専用部品を用いることなく、閉故障検知を行うことができる。よって、簡単な構成で故障を検知可能な燃料電池システム１を提供できる。
【０１２７】
他の実施形態
空気流路５９において、エアコンプレッサ５２と燃料電池１１との間にインタークーラなどの空気冷却装置を備えてもよい。これによると、エアコンプレッサ５２で圧縮されて温度の上昇した空気を冷却してから燃料電池１１に流すことができる。このため、燃料電池１１の温度上昇を抑制しやすい。したがって、燃料電池１１の劣化を抑制して、発電効率が高い状態を維持しやすい。
【０１２８】
バイパス流路６９ｉに、イオン交換器を備えてもよい。これによると、燃料電池１１を冷却するための冷却水の絶縁性を安定して確保することができる。したがって、燃料電池システム１の安全性を高めやすい。
【０１２９】
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、１つの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
【０１３０】
明細書および図面等における開示は、請求の範囲の記載によって限定されない。明細書および図面等における開示は、請求の範囲に記載された技術的思想を包含し、さらに請求の範囲に記載された技術的思想より多様で広範な技術的思想に及んでいる。よって、請求の範囲の記載に拘束されることなく、明細書および図面等の開示から、多様な技術的思想を抽出することができる。
【符号の説明】
【０１３１】
１  燃料電池システム、  １１  燃料電池、  ２０  水素供給部、  ２０ａ  第１タンクユニット、  ２０ｂ  第２タンクユニット、  ２１  充填部、  ２２  分配部、  ２２ｐ  供給側圧力センサ、  ２３ａ  第１充填側逆止弁、  ２３ｂ  第２充填側逆止弁、  ２５  水素貯蔵部、  ２５ａ  第１水素タンク（燃料タンク）、  ２５ｂ  第２水素タンク（燃料タンク）、  ２６  タンク開閉弁、  ２６ａ  第１タンク開閉弁、  ２６ｂ  第２タンク開閉弁、  ２７ａ  第１供給側逆止弁、  ２７ｂ  第２供給側逆止弁、  ２８  合流部、  ２８ｐ  高圧センサ（供給側圧力センサ）、  ２９ｕ  充填流路、  ２９ｄ  高圧流路、  ９０  制御部、  ９１  弁制御部、  ９２  判定部
【図１】
2020174019.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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