(57)【要約】【課題】流路遮断弁が開弁故障であると判定される状況であっても、燃料電池による発電を可及的に継続することのできる燃料電池システムを提供する。【解決手段】高圧水素タンク５と燃料電池１のアノード極１Ａを接続する燃料供給流路６に、パイロット式の一次遮断弁７を設ける。一次遮断弁７が開弁指令を受けた後にメインバルブ５５が開弁したかどうかを判定し、メインバルブ５５が開弁してしないと判定したときに、さらにパイロットバルブ５６が開弁しているかどうかを判定する。ここでパイロットバルブ５６が開弁していると判定したときには、発電指示量を制限した制限モードで燃料電池１の発電を行う。【選択図】図１
2010103062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料と酸化剤とが供給されて発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池のアノード極に燃料を供給する燃料供給源と、
前記燃料供給源と前記燃料電池のアノード極とを接続する燃料供給流路と、
前記燃料供給流路を開閉するメインバルブの開弁動作に先立って先導通路をパイロットバルブで開くことにより、前記メインバルブの前後差圧を低減するパイロット式の流路遮断弁と、
を備えた燃料電池システムにおいて、
前記流路遮断弁が開弁指令を受けた後に前記メインバルブが開弁したかどうかを判定するメイン作動判定手段と、
前記メイン作動判定手段により前記メインバルブが開弁してしないと判定されたときに、前記パイロットバルブが先導通路を開いているかどうかを判定するパイロット作動判定手段と、を備え、
前記パイロット作動判定手段により前記パイロットバルブが先導通路を開いていると判定されたときには、前記燃料電池による発電を許可することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料電池による発電を許可するときには、前記燃料電池に対する発電指示量を制限することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記燃料電池による発電を許可した後に、前記メインバルブの開弁が検出された際には前記燃料電池に対する発電指示量の制限を解除することを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記パイロット作動判定手段は、所定時間前記燃料電池による検査用発電を行い、そのときの前記アノード極側の圧力変化を基にして前記パイロットバルブの作動を判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
燃料と酸化剤とが供給されて発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池のアノード極に燃料を供給する燃料供給源と、
前記燃料供給源と前記燃料電池のアノード極とを接続する燃料供給流路と、
前記燃料供給流路を開閉するメインバルブの開弁動作に先立って先導通路をパイロットバルブで開くことにより、前記メインバルブの前後差圧を低減するパイロット式の流路遮断弁と、
を備えた燃料電池システムの制御方法において、
前記流路遮断弁が開弁指令を受けた後に前記メインバルブが開弁したかどうかを判定し、
前記メインバルブが開弁してしないと判定したときに、さらに前記パイロットバルブが開弁しているかどうかを判定し、
ここで前記パイロットバルブが開弁していると判定したときには、前記燃料電池による発電を許可することを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池システム及びそのシステムの制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料（例えば水素ガス）と酸化剤（例えば酸素を含む空気）とが供給されて発電を行う燃料電池を備えた燃料電池システムでは、燃料供給源（例えば高圧水素タンク）から供給される燃料を圧力制御弁により所定圧力に減圧して燃料電池のアノード極に供給する。
この種の燃料電池システムでは、燃料電池の保護等の理由から、燃料供給流路上の前記圧力制御弁の上流に流路遮断弁（システム遮断弁）を設けている。この流路遮断弁は、燃料電池システムの停止中は閉弁しており、該システムの起動時に開弁し、運転中は開弁状態を保持するように制御される。
【０００３】
ところで、前記流路遮断弁の入口側には、燃料供給源から送り出される燃料ガスの高圧が加わるため、流路遮断弁には開弁に必要な駆動力（以下、開弁駆動力という）が小さくて済む、所謂パイロット式の遮断弁が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
このパイロット式の流路遮断弁は、燃料供給流路を開閉するメインバルブと、メインバルブの上流側と下流側をバイパスして接続する先導通路と、先導通路を開閉するパイロットバルブと、を備え、燃料供給流路を開く場合には、最初に、パイロットバルブを開弁駆動して先導通路を開くことによってメインバルブの前後の圧力差を低減し、その状態でメインバルブを開くようになっている。
【０００４】
また、一般に、燃料電池システムにおいては、流路遮断弁の開弁故障（例えば、弁体の固着による開弁不良）を検知するための手段が設けられており、流路遮断弁の故障が検知されたときには、燃料ガスの供給が不可能になったと判断して、燃料電池の発電を停止するようになっている。
【特許文献１】特開２０００５−３８６９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、流路遮断弁の故障が検出されたときに即時に燃料電池の発電を停止すると、発電要求にまったく対応できなくなり、例えば、燃料電池車両においては、その時点で車両の移動をあきらめざるを得ない。
【０００６】
そこで、この発明は、流路遮断弁が開弁故障であると判定される状況であっても、燃料電池による発電を可及的に継続することのできる燃料電池システム及びそのシステムの制御方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決する請求項１に記載の発明は、燃料と酸化剤とが供給されて発電を行う燃料電池（例えば、後述の実施形態における燃料電池１）と、前記燃料電池のアノード極（例えば、後述の実施形態におけるアノード極１Ａ）に燃料を供給する燃料供給源（例えば、後述の実施形態における高圧水素タンク５）と、前記燃料供給源と前記燃料電池のアノード極とを接続する燃料供給流路（例えば、後述の実施形態における燃料供給流路６）と、前記燃料供給流路を開閉するメインバルブ（例えば、後述の実施形態におけるメインバルブ５５）の開弁動作に先立って先導通路（例えば、後述の実施形態における貫通孔６３）をパイロットバルブ（例えば、後述の実施形態におけるパイロットバルブ５６）で開くことにより、前記メインバルブの前後差圧を低減するパイロット式の流路遮断弁（例えば、後述の実施形態における一次遮断弁７）と、を備えた燃料電池システムにおいて、前記流路遮断弁が開弁指令を受けた後に前記メインバルブが開弁したかどうかを判定するメイン作動判定手段（例えば、後述の実施形態における圧力センサ１５および電子制御ユニット２０の機能）と、前記メイン作動判定手段により前記メインバルブが開弁してしないと判定されたときに、前記パイロットバルブが先導通路を開いているかどうかを判定するパイロット作動判定手段（例えば、後述の実施形態における圧力センサ１５および電子制御ユニット２０の機能）と、を備え、前記パイロット作動判定手段により前記パイロットバルブが先導通路を開いていると判定されたときには、前記燃料電池による発電を許可することを特徴とする。
これにより、流路遮断弁が開弁指令を受けた後にメインバルブが開弁しない状況においても、パイロットバルブが先導通路を開口する場合には、先導通路を通して燃料電池に流れ込む燃料を用いて発電が行われるようになる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、前記燃料電池による発電を許可するときには、前記燃料電池に対する発電指示量を制限することを特徴とする。
これにより、供給可能な燃料量を超える過大な発電指示が制限される。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、前記燃料電池による発電を許可した後に、前記メインバルブの開弁が検出された際には前記燃料電池に対する発電指示量の制限を解除することを特徴とする。
これにより、メインバルブの正常作動の回復とともに、燃料電池の発電が発電要求に応じた通常発電に戻される。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池システムにおいて、前記パイロット作動判定手段は、所定時間前記燃料電池による検査用発電を行い、そのときの前記アノード極側の圧力変化を基にして前記パイロットバルブの作動を判定することを特徴とする。
パイロットバルブが先導通路を開いている状況で燃料電池の検査用発電が行われると、その検査用発電の間先導通路を通して燃料がアノード極に供給され続ける。これに対し、パイロットバルブが先導通路を閉じている状況で燃料電池の検査用発電が行われると、燃料の供給が行われないまま残存燃料が消費される。したがって、パイロットバルブが先導通路を閉じているときには、先導通路を開いている場合に比較してアノード極側の圧力変化率が大きくなる。このため、アノード極側の圧力変化を調べることにより、パイロットバルブの作動を判定することができる。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、燃料と酸化剤とが供給されて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池のアノード極に燃料を供給する燃料供給源と、前記燃料供給源と前記燃料電池のアノード極とを接続する燃料供給流路と、前記燃料供給流路を開閉するメインバルブの開弁動作に先立って先導通路をパイロットバルブで開くことにより、前記メインバルブの前後差圧を低減するパイロット式の流路遮断弁と、を備えた燃料電池システムの制御方法において、前記流路遮断弁が開弁指令を受けた後に前記メインバルブが開弁したかどうかを判定し、前記メインバルブが開弁してしないと判定したときに、さらに前記パイロットバルブが開弁しているかどうかを判定し、ここで前記パイロットバルブが開弁していると判定したときには、前記燃料電池による発電を許可することを特徴とする
これにより、流路遮断弁が開弁指令を受けた後にメインバルブが開弁しない状況においても、パイロットバルブが先導通路を開口する場合には、先導通路を通して燃料電池に流れ込む燃料を用いて発電が行われるようになる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１，５に記載の発明によれば、流路遮断弁が開弁指令を受けた後にメインバルブが開弁したかどうかを判定し、メインバルブが開弁してしないと判定したときに、パイロットバルブが開弁しているかどうかをさらに判定し、ここでパイロットバルブが開弁していると判定した場合に燃料電池による発電を許可するため、流路遮断弁が開弁故障であると判定される状況であっても、パイロットバルブが先導通路を開口できる場合には先導通路を通る燃料を用いて発電を行うことかでき、その結果、燃料電池による発電継続時間をより拡大することが可能になる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、流路遮断弁が故障であると判定される状況下で燃料電池による発電を許可するときには、燃料電池に対する発電指示量を制限するため、燃料が欠乏した状態で発電が行われることによる燃料電池のデメージを未然に防止することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、メインバルブの正常作動の回復とともに、燃料電池の発電が発電要求に応じた通常発電に戻されるため、利用者に与える不便を最小限に抑え、商品性を高めることができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、所定時間燃料電池の検査用発電を行い、そのときのアノード極側の圧力変化を基にしてパイロットバルブの作動を判定するため、特別なセンサを用いることなく、アノード極側の圧力を検出する圧力センサを用いてパイロットバルブの作動を確実に判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態における燃料電池システムは燃料電池車両に搭載された態様である。
図１は、燃料電池システムの概略構成図である。燃料電池１は、固体高分子電解質膜の両側にアノード極１Ａとカソード極１Ｂが設けられ各電極１Ａ，１Ｂの外側に反応ガスを供給するためのガス通路が設けられてなるセルを多数積層して構成されている。
【００１７】
この燃料電池１は、アノード極１Ａに燃料としての水素ガスが供給され、カソード極１Ｂに酸化剤として酸素を含む空気が供給されて発電を行う。
空気はエアコンプレッサを含むエア供給回路２から燃料電池１のカソード極１Ｂへと供給される。カソード極１Ｂに供給された空気は、該空気中の酸素が酸化剤として供された後、燃料電池１からカソードオフガスとして排出され、図示しない圧力制御弁を介して大気に放出される。電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０は、燃料電池１に要求されている要求出力（発電要求）に応じて、エア供給回路２のエアコンプレッサを駆動して所定量の空気を燃料電池１に供給するとともに、圧力制御弁を制御してカソード極１Ｂでの空気の供給圧を所定圧力に調整する。
【００１８】
一方、高圧水素タンク（燃料供給源）５に収容された水素ガスは、高圧水素タンク５に内蔵された図示しない電磁弁から燃料供給流路６に送り出され、一次遮断弁（流路遮断弁）７、二次遮断弁８、レギュレータ９と、図示しないエゼクタを通って燃料電池１のアノード極１Ａへと供給される。
【００１９】
一次遮断弁７は高圧水素タンク５に近い位置に設置され、二次遮断弁８はレギュレータ９に近い位置に設置されており、いずれの弁７，８も燃料電池システムの停止中は閉弁状態を保持し、該システムの運転中は基本的に開弁状態を保持するように、ＥＣＵ２０によって開閉制御される。
【００２０】
二次遮断弁８は、一次遮断弁７が作動不良となったときに燃料電池１のアノード圧力が瞬時に上昇するのを抑制したり、一次遮断弁７が閉弁不良となったときに燃料電池１に水素ガスが連続供給されて燃料電池１の固体高分子電解質膜が損傷を受けるのを防止する。
【００２１】
一次遮断弁７は電磁駆動型のパイロット式遮断弁で構成されている。
図２は、この一次遮断弁７の具体的な構造を示すものである。
この一次遮断弁７のバルブボディ５１は高圧水素タンク５に取り付けられ、バルブボディ５１の弁室５２はガス入口６６部分で高圧水素タンク５の出口に接続されている。弁室５２に収容された弁体５３は、ステム５４によって連結されたメインバルブ５５とパイロットバルブ５６を備えており、メインバルブ５５は、バルブボディ５１のガス出口５７に連なるメインシート部５８に着座離反可能に配置され、パイロットバルブ５６は、プランジャ５９の先端部に設けられたパイロット室６０内にプランジャ５９の軸方向へ移動可能に収容されるとともに、パイロット室６０に面してプランジャ５９に設けられたサブシート部６１に着座離反可能に配置されている。なお、ガス出口５７は、図１に示す二次遮断弁８側の流路に接続されている。
【００２２】
また、ステム５４は、プランジャ５９の先端に設けられたスリーブ６２を摺動可能に貫通しており、スリーブ６２はパイロットバルブ５６の移動範囲を規制してパイロットバルブ５６がパイロット室６０から離脱するのを阻止する。すなわち、パイロットバルブ５６がサブシート部６１から僅かに離反すると、パイロットバルブ５６はスリーブ６２に突き当たってそれ以上の移動を阻止される。
【００２３】
弁体５３には、その軸心に沿ってメインバルブ５５からパイロットバルブ５６に貫通する貫通孔６３が設けられており、パイロットバルブ５６がサブシート部６１から離反しているときは貫通孔６３の両端が開口し、サブシート部６１に着座しているときは貫通孔６３の一端が閉塞する。
スリーブ６２の内周面には軸方向に貫通するガス通路６２ａが複数設けられており、パイロットバルブ５６の外周面には軸方向に貫通するガス通路５６ａが複数設けられていて、弁室５２とパイロット室６０は、これらガス通路５６ａ，６２ａを介して連通している。
【００２４】
弁体５３は、バルブボディ５１とプランジャ５９の間に設けられたスプリング６４によって、プランジャ５９を介して閉弁方向に付勢されている。
プランジャ５９は、電磁コイル６５への通電により電磁石の力でスプリング６４の弾性に抗して可動し、弁体５３を開弁方向に移動させる。
図２に示す閉弁状態では、メインバルブ５５がメインシート部５８に着座し、パイロットバルブ５６がサブシート部６１に着座し、パイロットバルブ５６とスリーブ６２との間に軸方向に若干の隙間が開いている。
【００２５】
この閉弁状態においてガス入口６６から弁室５２に高圧ガスが供給されている場合に、電子制御ユニット２０からの開弁指令により電磁コイル６５に電流が流れると、電磁石の力によりプランジャ５９が図中上方に引き付けられるが、この時点ではメインバルブ５５の上流と下流の圧力差が極めて大きく、電磁石にはメインバルブ５５をメインシート部５８から離反させるだけの力はない。そのため、プランジャ５９は、パイロットバルブ５６がサブシート部６１から離反してスリーブ６２に突き当たったところで、一旦停止する。その結果、弁体５３の貫通孔６３の両端が開口し、弁室５２内の高圧のガスが、スリーブ６２のガス通路６２ａ、パイロットバルブ５６のガス通路５６ａ、パイロット室６０、貫通孔６３を流通してメインバルブ５５の下流側に流れ込む。ここで、ガス出口５７に接続された流路が二次遮断弁８（図１参照）によって遮断されていると、メインバルブ５５の下流側のガス圧力が徐々に上昇していき、メインバルブ５５の上流と下流の圧力差が減少していく。そして、メインバルブ５５の上流と下流の圧力差が殆どなくなると、前記電磁石の力で十分にメインバルブ５５をメインシート部５８から離反させることができるようになり、メインバルブ５５が開く。
なお、このパイロット式の一次遮断弁７においては、貫通孔６３は、内蔵されたメインバルブ５５の開動作に先立ってメインバルブ５５の上流側の燃料を下流側に導く先導通路を構成し、パイロットバルブ５６０は、メインバルブ５５の上流側圧力と下流側圧力とが略同一となったときに開弁可能となる。
【００２６】
再び、図１に戻ると、二次遮断弁８は、電磁式の遮断弁によって構成されている。ここでは詳細な構造の説明は省略するが、二次遮断弁８は、電子制御ユニット２０からの開弁指令を受けて燃料供給流路６のうちの一次遮断弁７とレギュレータ９の間を連通させる。
また、レギュレータ９は、例えば空気式の比例圧力制御弁からなり、エア供給回路２のエアコンプレッサから供給される空気の圧力が信号圧として入力され、レギュレータ９出口の水素ガスの圧力が前記信号圧に応じた所定圧力範囲となるように減圧制御する。
なお、燃料電池システムの停止時はエア供給回路２のエアコンプレッサが停止しており、レギュレータ９への空気の信号圧がほぼ大気圧となるため、レギュレータ９は閉じている。
【００２７】
燃料電池１のアノード極に供給された水素ガスは、発電に供された後、燃料電池１からアノードオフガスとして図示しないアノードオフガス回収路に排出される。アノードオフガス回収路では、アノードオフガスを昇圧し、エゼクタを介して燃料電池１のアノード極１Ａ側に循環させる。
【００２８】
また、燃料供給流路６のうちの、一次遮断弁７と二次遮断弁８の間には、その区間での水素ガス圧力を検出するための圧力センサ１５（圧力検出手段）が設けられている。圧力センサ１５は、二次遮断弁８が開いている状況ではアノード極入口における水素ガス圧力（以下、アノード圧力と称す）を検出する。また、圧力センサ１５は検出値に応じた電気信号をＥＣＵ２０に出力する。
【００２９】
このように構成された燃料電池システムを搭載した燃料電池車両では、車両のイグニッションスイッチをＯＮすることにより、燃料電池システムが起動される。そして、この起動に際しては、最初に高圧水素タンク５内の電磁弁が開かれた後、電子制御ユニット２０から一次遮断弁７に開弁指令が出力され、その後に所定時間の遅れをもって二次遮断弁８に開弁指令が出力される。このとき、一次遮断弁７に開弁故障が無ければ、高圧水素タンク５の水素ガスはレギュレータ９を介して燃料電池１のアノード極１Ａに供給され、エア供給回路２からカソード極１Ｂに供給される空気とともに燃料電池１の発電に供される。このときの水素と空気の供給量は、電子制御ユニット２０によってアクセルペダル開度等の負荷側の発電要求に応じたものに制御される。
【００３０】
そして、燃料電池システムの起動直後には、一次遮断弁７と二次遮断弁８に開弁指令が出力された後に燃料供給流路６のアノード圧力Ｐを圧力センサ１５によって検出し、電子制御ユニット２０が検出したアノード圧力Ｐに応じて一次遮断弁７の故障状態を判定する。すなわち、一次遮断弁７のメインバルブ５５が凍結等によって固着している場合には、パイロットバルブ５６が貫通孔６３（先導通路）を開いているにしてもアノード圧力Ｐが充分に昇圧しないため、その場合には一次遮断弁７が故障しているものと判定する。この実施形態においては、圧力センサ１５と、その検出値を予め決められた所定値Ｐ1と比較する電子制御ユニット２０の機能が、メインバルブ５５が開弁したかどうかを判定するメイン作動判定手段を構成している。
【００３１】
また、圧力センサ１５の検出値を基にして一次遮断弁７が故障しているものと判定されたときには、その後に燃料電池１の検査用発電を短時間行い、圧力センサ１５の検出値を基にして検査用発電によるアノード圧力Ｐの変化率Ａを求め、その変化率Ａを基にしてさらに一次遮断弁７のパイロットバルブ５６の故障状態を判定する。すなわち、パイロットバルブ５６が貫通孔６３を閉塞したままの場合には、高圧水素タンク５からの水素供給が得られないまま検査用発電が行われるため、アノード極１Ａ側の水素ガスの圧力が急激に減少する。したがって、検査用発電の際にアノード圧力Ｐの変化率Ａの絶対値が所定値Ａ1以上の場合（アノード圧力Ｐが急激に減少する場合）には、パイロットバルブ５６が貫通孔６３を閉塞したままである（故障）と判定する（図４参照）。
なお、この実施形態の場合、検査用発電の際にアノード圧力Ｐを検出する圧力センサ１５と、その検出値を基にしてアノード圧力Ｐの変化率を求め、その変化率Ａの絶対値を予め決められた所定値Ａ1と比較する電子制御ユニット２０の機能が、パイロットバルブ５６が先導通路を開いているかどうかを判定するパイロット作動判定手段を構成している。
【００３２】
次に、この燃料電池システムの制御について、図３のフローチャートに従って説明する。図３のフローチャートに示す起動制御ルーチンは電子制御ユニット２０によって実行される。
まず、ステップＳ１０１において、車両のイングニッションスイッチがＯＮにされると、次のステップＳ１０２において、高圧水素タンク５の電磁弁と一次遮断弁７に開弁指令が出力され、さらに若干の時間遅れをもって二次遮断弁８にも開弁指令が出力される。
【００３３】
次のステップＳ１０３においては、圧力センサ１５で検出されたアノード圧力Ｐが所定値Ｐ1よりも小さいかどうか、つまり一次遮断弁７が開弁故障しているかどうかを判定し、ＹＥＳの場合には、ステップＳ１０４に進み、ＮＯの場合には、ステップＳ１０５へと進む。ＮＯの場合には、一次遮断弁７に開弁故障がないため、ステップＳ１０５においては通常モードでの発電、つまり発電要求に応じた発電が実行される。
【００３４】
ステップＳ１０４においては、検査モードでの発電（検査用発電）が短時間実行される。この検査モードでの発電は、発電指示量が、後述する制限モードでの発電の発電指示量よりも小さく設定されている。
次のステップＳ１０６においては、アノード圧力Ｐの変化率Ａの絶対値が所定値Ａ1よりも小さいかどうか、つまり、パイロットバルブ５６が開弁故障していないかどうかを判定し、ＹＥＳの場合（故障していないと判定した場合）には、ステップＳ１０７に進み、ＮＯの場合には、ステップＳ１０８へと進む。
【００３５】
ステップＳ１０８に進んだ場合には、パイロットバルブ５６も開弁故障しているため、燃料（水素ガス）が欠乏状態であると判断し、一次遮断弁７と二次遮断弁８に閉弁指令（ＯＦＦ指令）を出力して燃料電池１の発電を停止する。そして、この後、ステップＳ１０９に進み、発電を停止する旨をディスプレイ表示や警告音、音声アナウンス等によって運転者に知らせて処理を終了する。
【００３６】
ステップＳ１０７に進んだ場合には、パイロットバルブ５６が貫通孔６３を開いているため、メインバルブ５５のみの開弁故障と判断し、発電指示値（発電出力）を制限した制限モードでの発電を行う。このとき、一次遮断弁７と二次遮断弁８には開弁指令（ＯＮ指令）の出力を継続する。なお、制限モードでの発電は、貫通孔６３を通した燃料供給量の最大値を超えない範囲に発電指示値が制限される。このときエア供給回路２のコンプレッサの回転数も制限される。
また、ステップＳ１０７では、さらにメインバルブ５５の開弁故障があった旨をメモリ上に記録し、その記録がメンテナンスの際に利用される。
そして、この後にはステップＳ１１０に進み、制限モードで発電を行っている旨をディスプレイ表示や警告音、音声アナウンス等によって運転者に知らせる。
【００３７】
次に、ステップＳ１１１に進み、アノード圧力Ｐが所定値Ｐ2を超えたかどうかを判定し、ＹＥＳの場合には、次のステップＳ１１２に進み、ＮＯの場合には現状の制御を継続する（待機する）。なお、所定値Ｐ2は、一次遮断弁７のメインバルブ５５が開弁したときにのみ得られる圧力に設定されている。したがって、メインバルブ５５が正常の開弁状態に復帰するまでは、制限モードでの発電が継続される。
ステップＳ１１２においては、通常モードでの発電、つまり発電要求に応じた発電が実行される。
【００３８】
以上のように、この燃料電池システムにおいては、一次遮断弁７に開弁指令を出力した後に、一次遮断弁７が実際に開弁していないものと判定されると、その後にさらに一次遮断弁７のパイロットバルブ５６が貫通孔６３を開いているかどうかを判定し、貫通孔６３を開いている場合には、発電指示量を制限した制限モードで燃料電池１による発電を行うため、一次遮断弁７が開弁故障と判定される状況であっても、パイロットバルブ５６が正常作動する限りは、最低限の発電を継続することができる。したがって、この燃料電池システムを採用する車両においては、メンテナンスを行える場所までの運転を継続することができる。
【００３９】
また、この燃料電池システムの場合、パイロットバルブ５６が正常作動する一次遮断弁７の開弁故障時には、燃料電池１に対する発電指示量を制限して運転が継続されるため、燃料が欠乏した状態で発電が行われることによる燃料電池１の固体高分子電解質膜の劣化を未然に防止することができる。
【００４０】
さらに、この燃料電池システムにおいては、一次遮断弁７の故障判定によって制限モードでの発電に移行した後であっても、メインバルブ５５が正常に開弁作動するようになった場合には、通常モードでの発電に即時に戻されるため、運転者に与える不便を最小限に抑え、車両の商品性を高めることができる。
【００４１】
また、この実施形態の場合、アノード圧力を基にして一次遮断弁７の故障が判定された後には検査モードで燃料電池１の発電を行い、そのときのアノード極１Ａ側の圧力変化を基にしてパイロットバルブ５６の作動を判定するようにしているため、故障を検知するための特別なセンサを用いることなく、パイロットバルブ５６の開弁故障を確実に判定することができる。なお、圧力センサ１５は、システム起動時に燃料電池１に圧縮空気を供給するタイミングを決める場合等システムの他の制御においても用いられている。
【００４２】
なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
例えば、上記の実施形態のように流路遮断弁（一次遮断弁７）の下流側に別の遮断弁（二次遮断弁８）が配置されている場合には、パイロットバルブが正常作動する流路遮断弁の開弁故障時に、制限モードでの発電に移行する前に再度下流側の遮断弁を閉じて流路遮断弁の前後差圧を低くし、それによってメインバルブの開弁を促すようにしても良い。また、制限モードでの発電に移行する前に、パイロットバルブを間欠的に開閉作動させることによってメインバルブの開弁を促すようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明の一実施形態の燃料電池システムの概略構成図。
【図２】この発明の一実施形態の燃料電池システムで用いるパイロット式の流路遮断弁の断面図。
【図３】この発明の燃料電池システムの制御を示すフローチャート。
【図４】この発明の燃料電池システムに対して検査運転を行ったときのアノード側圧力の時間的変化を示す図。
【符号の説明】
【００４４】
１…燃料電池
１Ａ…アノード極
５…高圧水素タンク（燃料供給源）
６…燃料供給流路
７…一次遮断弁（流路遮断弁）
１５…圧力センサ（メイン作動判定手段，パイロット作動判定手段）
２０…電子制御ユニット（メイン作動判定手段，パイロット作動判定手段）
５５…メインバルブ
５６…パイロットバルブ
６３…貫通孔（先導通路）
【図１】
2010103062.tif 000003
【図２】
2010103062.tif 000004
【図３】
2010103062.tif 000005
【図４】
2010103062.tif 000006