(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により発電する燃料電池と、
前記燃料電池の冷却を行う冷媒の放熱を行うラジエータと、
前記ラジエータに送風するラジエータファンと、
前記冷媒の循環を行う冷媒ポンプと、
前記冷媒の温度を検出する温度検出手段と、
前記燃料電池に前記冷媒を導入する冷媒導入路と、
前記燃料電池を通流した後の前記冷媒を排出する冷媒排出路と、
前記ラジエータを通流して前記冷媒排出路から前記冷媒導入路へ前記冷媒を循環させるラジエータ循環路と、
前記ラジエータをバイパスして前記冷媒排出路から前記冷媒導入路へ前記冷媒を循環させるバイパス循環路と、
前記バイパス循環路と、前記冷媒導入路または前記冷媒排出路との接続部に設けられ、前記燃料電池の発電中に、前記冷媒の温度が第一温度閾値以下となった場合に、前記バイパス循環路へ前記冷媒を通流させるように設定された流路切替弁と、
前記燃料電池の発電停止後に、前記燃料電池の停止制御を行う制御部と、
を備えた燃料電池システムであって、
前記制御部は、
前記燃料電池の発電停止後に、前記冷媒の温度が前記第一温度閾値よりも低い第二温度閾値になるまで前記ラジエータ循環路へ前記冷媒を通流させるように前記流路切替弁を制御する流路切替制御手段と、
冷却系デバイスとして少なくとも前記ラジエータファン、前記冷媒ポンプ、前記温度検出手段および前記流路切替弁を備えた冷却系ユニットの故障検知を行う故障検知手段と、
を備え、
前記故障検知手段は、前記燃料電池の発電停止後に、前記冷媒の温度が前記第一温度閾値以下であって前記第二温度閾値よりも大きい場合に、前記冷却系ユニットの故障検知を行うことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記流路切替弁は、サーモスタットバルブであり、
前記サーモスタットバルブは、前記サーモスタットバルブを加温するヒータを備え、
前記流路切替制御手段は、前記燃料電池の発電停止後に、前記ヒータから前記サーモスタットバルブへの加温を制御することにより、前記冷媒の温度が前記第二温度閾値となるまで、前記ラジエータ循環路へ前記冷媒を通流させることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、
前記燃料電池の発電停止時からの経過時間を計時する計時手段と、
少なくとも前記計時手段により計時された経過時間に基づいて、前記冷媒の温度を予測する冷媒温度予測手段と、
前記冷媒温度予測手段により予測された予測温度と、前記温度検出手段により検出された検出温度とを比較し、前記予測温度と前記検出温度との温度差を算出する温度差算出手段と、
を備え、
前記故障検知手段は、前記温度差算出手段により算出された前記温度差が、予め設定された故障判定閾値以上である場合には、前記各冷却系デバイスのうちいずれかが故障していると判断することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１または２に記載の燃料電池システムであって、
前記故障検知手段は、前記温度差算出手段により算出された前記温度差に対応して、前記各冷却系デバイスのうちいずれの冷却系デバイスが故障しているのかを判断することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項５】
燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により発電する燃料電池と、
前記燃料電池の冷却を行う冷媒の放熱を行うラジエータと、
前記ラジエータに送風するラジエータファンと、
前記冷媒の循環を行う冷媒ポンプと、
前記冷媒の温度を検出する温度検出手段と、
前記燃料電池に前記冷媒を導入する冷媒導入路と、
前記燃料電池を通流した後の前記冷媒を排出する冷媒排出路と、
前記ラジエータを通流して前記冷媒排出路から前記冷媒導入路へ前記冷媒を循環させるラジエータ循環路と、
前記ラジエータをバイパスして前記冷媒排出路から前記冷媒導入路へ前記冷媒を循環させるバイパス循環路と、
前記バイパス循環路と、前記冷媒導入路または前記冷媒排出路との接続部に設けられ、前記燃料電池の発電中に、前記冷媒の温度が第一温度閾値以下となった場合に、前記バイパス循環路へ前記冷媒を通流させるように設定された流路切替弁と、
を備えた燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池の発電停止後に、前記温度検出手段により検出された前記冷媒の温度が、前記第一温度閾値よりも低い第二温度閾値になるまで前記ラジエータ循環路に前記冷媒を通流させるステップと、
冷却系デバイスとして少なくとも前記ラジエータファン、前記冷媒ポンプ、前記温度検出手段および前記流路切替弁を備えた冷却系ユニットの故障検知を行うステップと、
を備え、
前記冷却系ユニットの故障検知を行うステップは、前記燃料電池の発電停止後に、前記冷媒の温度が前記第一温度閾値以下であって前記第二温度閾値よりも大きい場合に前記冷却系ユニットの故障検知を行う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、燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池として、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで両側から挟んで膜電極構造体を形成し、この膜電極構造体の両側に一対のセパレータを配置して平板状の単位燃料電池（以下「単位セル」という。）を構成し、この単位セルを複数積層して燃料電池スタックとするものが知られている。この燃料電池では、アノード電極とアノード側セパレータとの間に形成されたアノードガス流路に燃料ガスとして水素ガスを供給するとともに、カソード電極とカソード側セパレータとの間に形成されたカソードガス流路に酸化剤ガスとして空気を供給する。これにより、アノード電極で触媒反応により発生した水素イオンが固体高分子電解質膜を透過してカソード電極まで移動し、カソード電極で空気中の酸素と電気化学反応を起こして発電が行われる。
【０００３】
燃料電池システムは、発電に伴い発熱する燃料電池を冷却するための冷却手段を備えている。例えば、特許文献１の燃料電池システムは、車両に搭載されており、冷却液をラジエータに供給するラジエータ側流路と、燃料電池スタックを冷却した冷却液をラジエータから迂回させるバイパス流路と、冷却液の温度が高いときは低いときに比べてラジエータ側流路に流れる冷却液の流量を増加させるサーモスタットバルブと、を備えている。サーモスタットバルブの切替温度は、低地走行を基準に固定値に設定されている。
サーモスタットバルブは、冷却液の温度が切替温度よりも高くなるとバイパス流路を遮断し、ラジエータ側流路にのみに冷却液を流す。これに対して、冷却液の温度が切替温度よりも低くなるとラジエータ側流路を遮断し、バイパス流路のみに冷却液を流す。
【０００４】
さらに、特許文献１に記載の燃料電池システムは、冷却液を加温する電気ヒータと、冷却液の温度を制御する制御手段と、を備えている。制御手段は、冷却液の温度と外気圧とに基づいて電気ヒータを制御しており、外気圧に応じて燃料電池に流入する冷却液の温度を制御している。
例えば、気圧の低い高地においては、電気ヒータを作動させてサーモスタットバルブに流入する冷却液を加温し、サーモスタットバルブを強制的に作動させて冷却液の流路をラジエータ側流路に切り替えることにより、冷却液の温度制御をしている。また、気圧の高い低地においては、低地走行を基準に切替温度が設定されたサーモスタットバルブにより、ラジエータを通過させるラジエータ側流路と、ラジエータを迂回するバイパス流路とを自動的に切り替えて、冷却液の温度制御をしている。
【０００５】
特許文献１によれば、気圧の低い高地においては燃料電池に供給される冷却液の温度を低めに制御することで膜の乾燥を防止でき、気圧の高い低地においては燃料電池に供給される冷却液の温度を高めに制御することで水分過剰を防止できるので、車両の走行環境に係わらず燃料電池の膜の湿潤状態を常に適正範囲に維持することができるとされている。
【０００６】
ところで、燃料電池システムでは、発電停止後に、燃料電池の内部に酸素や水素が残留する場合がある。この残留した酸素および水素は、アノード電極およびカソード電極を酸化させ、燃料電池を劣化させることが知られている。そこで、アノード電極およびカソード電極の酸化を抑制するため、発電停止後の燃料電池を迅速に冷却することが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−６７３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に記載の燃料電池システムにおいては、以下の問題がある。
燃料電池の発電停止後に燃料電池の冷却を行う場合、冷媒の温度がサーモスタットバルブの切替温度よりも低くなると、サーモスタットバルブは、冷媒がラジエータを迂回してバイパス流路を通流するように切り替わる。したがって、ラジエータにより冷媒の放熱ができず、燃料電池を迅速に冷却できないため、燃料電池を劣化させるおそれがある。
しかも、特許文献１に記載の燃料電池システムでは、冷媒をラジエータ側流路に流通させて冷媒の温度を低めに設定するために、冷媒を加熱してサーモスタットバルブを切り替えている。したがって、冷媒の冷却効率が悪い。
【０００９】
そこで本発明は、燃料電池の発電停止後、燃料電池を迅速に冷却でき、燃料電池の劣化を抑制できる燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明の燃料電池システム（例えば、実施形態における燃料電池システム１００）は、燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により発電する燃料電池（例えば、実施形態における燃料電池１）と、前記燃料電池の冷却を行う冷媒の放熱を行うラジエータ（例えば、実施形態におけるラジエータ４３）と、前記ラジエータに送風するラジエータファン（例えば、実施形態におけるラジエータファン４４）と、前記冷媒の循環を行う冷媒ポンプ（例えば、実施形態における第一冷媒ポンプ４１および第二冷媒ポンプ４２）と、前記冷媒の温度を検出する温度検出手段（例えば、実施形態における冷媒温度センサ４７）と、前記燃料電池に前記冷媒を導入する冷媒導入路（例えば、実施形態における冷媒導入路５１）と、前記燃料電池を通流した後の前記冷媒を排出する冷媒排出路（例えば、実施形態における冷媒排出路５２）と、前記ラジエータを通流して前記冷媒排出路から前記冷媒導入路へ前記冷媒を循環させるラジエータ循環路（例えば、実施形態におけるラジエータ循環路５３）と、前記ラジエータをバイパスして前記冷媒排出路から前記冷媒導入路へ前記冷媒を循環させるバイパス循環路（例えば、実施形態におけるバイパス循環路５５）と、前記バイパス循環路と、前記冷媒導入路または前記冷媒排出路との接続部に設けられ、前記燃料電池の発電中に、前記冷媒の温度が第一温度閾値（例えば、実施形態における第一温度閾値ＴＬ１）以下となった場合に、前記バイパス循環路へ前記冷媒を通流させるように設定された流路切替弁（例えば、実施形態におけるサーモスタットバルブ４５）と、前記燃料電池の発電停止後に、前記燃料電池の停止制御を行う制御部（例えば、実施形態におけるコントローラ６０）と、を備えた燃料電池システムであって、前記制御部は、前記燃料電池の発電停止後に、前記冷媒の温度が前記第一温度閾値よりも低い第二温度閾値（例えば、実施形態における第二温度閾値ＴＬ２）になるまで前記ラジエータ循環路へ前記冷媒を通流させるように前記流路切替弁を制御する流路切替制御手段（例えば、実施形態における流路切替制御手段６１）と、冷却系デバイスとして少なくとも前記ラジエータファン、前記冷媒ポンプ、前記温度検出手段および前記流路切替弁を備えた冷却系ユニット（例えば、実施形態における冷却系ユニット４０）の故障検知を行う故障検知手段（例えば、実施形態における故障検知手段６９）と、を備え、前記故障検知手段は、前記燃料電池の発電停止後に、前記冷媒の温度が前記第一温度閾値以下であって前記第二温度閾値よりも大きい場合に、前記冷却系ユニットの故障検知を行うことを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、流路切替制御手段は、燃料電池の発電停止後、冷媒の温度が第一温度閾値よりも低い第二温度閾値になるまでラジエータ循環路へ冷媒を通流させるので、ラジエータにより冷媒の放熱を効果的に行うことができる。これにより、燃料電池の発電停止後に、燃料電池を迅速に冷却できるので、燃料電池の劣化を抑制できる。
また、燃料電池の発電停止の度に冷却系ユニットの故障検知を行うことができるので、例えば長時間ソークした後、燃料電池の発電開始時のみに冷却系ユニットの故障検知を行う場合よりも、頻繁に冷却系ユニットの故障検知を行うことができる。したがって、冷却系ユニットの故障を速やかに検知できる。しかも、冷媒の温度が第一温度閾値よりも低い第二温度閾値になるまでラジエータ循環路に冷媒を通流させることにより、冷媒の温度の低下率が高いときに故障判定閾値と比較して冷却系ユニットの故障検知を行うので、冷却系ユニットの故障時には、予測温度と検出温度との差が大きくなる傾向にある。したがって、冷却系ユニットの故障を精度よく確実に検知できる。
【００１２】
また、前記流路切替弁は、サーモスタットバルブであり、前記サーモスタットバルブは、前記サーモスタットバルブを加温するヒータ（例えば、実施形態におけるヒータ４６）を備え、前記流路切替制御手段は、前記燃料電池の発電停止後に、前記ヒータから前記サーモスタットバルブへの加温を制御することにより、前記冷媒の温度が前記第二温度閾値となるまで、前記ラジエータ循環路へ前記冷媒を通流させることを特徴としている。
【００１３】
本発明によれば、流路切替弁をサーモスタットバルブとしているので、例えば三方弁を用いる場合よりも、燃料電池システムを低コストに構成できる。また、サーモスタットバルブの切替温度を所定の値に設定することにより、特別な制御を行うことなく、冷媒の温度が切替温度になったときに自動的にラジエータ循環路とバイパス循環路とを切り替えることができる。したがって、流路切替弁をサーモスタットバルブとすることで、ラジエータ循環路とバイパス循環路とを簡単に切り替えることができる。
また、サーモスタットバルブを加温するヒータを備えているので、ヒータの温度を制御することにより、冷媒の温度に関わらずラジエータ循環路とバイパス循環路とを切り替えることができる。したがって、ヒータによりサーモスタットバルブを加温して高温とすることにより、冷媒が第一温度閾値以下であっても、冷媒を擬似的に高温状態として、ラジエータ循環路へ冷媒を通流させることができる。しかも、特許文献１に記載の燃料電池システムと異なり、冷媒を加熱することなく、サーモスタットバルブを加温してサーモスタットバルブを切り替えているので、冷媒の冷却効率を向上できる。これにより、燃料電池の発電停止後、冷媒の温度が第二温度閾値となるまで、ラジエータ循環路へ冷媒を通流させることができるので、燃料電池を迅速に冷却でき、燃料電池の劣化を抑制できる。このように、流路切替弁をサーモスタットバルブとし、サーモスタットバルブを加温するヒータを備えることで、制御の簡素化と燃料電池の劣化抑制とを両立することができる。
【００１４】
また、前記制御部は、前記燃料電池の発電停止時からの経過時間を計時する計時手段（例えば、実施形態における計時手段６３）と、少なくとも前記計時手段により計時された経過時間に基づいて、前記冷媒の温度を予測する冷媒温度予測手段（例えば、実施形態における冷媒温度予測手段６５）と、前記冷媒温度予測手段により予測された予測温度（例えば、実施形態における予測温度ＴＦ）と、前記温度検出手段により検出された検出温度（例えば、実施形態における冷媒検出温度ＴＷ）とを比較し、前記予測温度と前記検出温度との温度差（例えば、実施形態における温度差Ｔｓ）を算出する温度差算出手段（例えば、実施形態における温度差算出手段６７）と、を備え、前記故障検知手段は、前記温度差算出手段により算出された前記温度差が、予め設定された故障判定閾値（例えば、実施形態における故障判定閾値Ｔ１）以上である場合には、前記各冷却系デバイスのうちいずれかが故障していると判断することを特徴としている。
【００１５】
本発明によれば、燃料電池の発電停止後において、冷媒温度予測手段を備えるとともに、冷媒の予測温度と検出温度との温度差と、故障判定閾値とを比較して故障を判断するので、冷却系ユニットの故障を精度よく検知できる。
【００１６】
また、前記故障検知手段は、前記温度差算出手段により算出された前記温度差に対応して、前記各冷却系デバイスのうちいずれの冷却系デバイスが故障しているのかを判断することを特徴としている。
【００１７】
本発明によれば、故障している冷却系デバイスを容易に特定できるので、その後のメンテナンスを迅速に行うことができる。
【００１８】
また、本発明の燃料電池システムの制御方法は、燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により発電する燃料電池（例えば、実施形態における燃料電池１）と、前記燃料電池の冷却を行う冷媒の放熱を行うラジエータ（例えば、実施形態におけるラジエータ４３）と、前記ラジエータに送風するラジエータファン（例えば、実施形態におけるラジエータファン４４）と、前記冷媒の循環を行う冷媒ポンプ（例えば、実施形態における第一冷媒ポンプ４１および第二冷媒ポンプ４２）と、前記冷媒の温度を検出する温度検出手段（例えば、実施形態における冷媒温度センサ４７）と、前記燃料電池に前記冷媒を導入する冷媒導入路（例えば、実施形態における冷媒導入路５１）と、前記燃料電池を通流した後の前記冷媒を排出する冷媒排出路（例えば、実施形態における冷媒排出路５２）と、前記ラジエータを通流して前記冷媒排出路から前記冷媒導入路へ前記冷媒を循環させるラジエータ循環路（例えば、実施形態におけるラジエータ循環路５３）と、前記ラジエータをバイパスして前記冷媒排出路から前記冷媒導入路へ前記冷媒を循環させるバイパス循環路（例えば、実施形態におけるバイパス循環路５５）と、前記バイパス循環路と、前記冷媒導入路または前記冷媒排出路との接続部に設けられ、前記燃料電池の発電中に、前記冷媒の温度が第一温度閾値（例えば、実施形態における第一温度閾値ＴＬ１）以下となった場合に、前記バイパス循環路へ前記冷媒を通流させるように設定された流路切替弁（例えば、実施形態におけるサーモスタットバルブ４５）と、を備えた燃料電池システムの制御方法であって、前記燃料電池の発電停止後に、前記温度検出手段により検出された前記冷媒の温度が、前記第一温度閾値よりも低い第二温度閾値（例えば、実施形態における第二温度閾値ＴＬ２）になるまで前記ラジエータ循環路に前記冷媒を通流させるステップ（例えば、実施形態におけるＳ２０）と、冷却系デバイスとして少なくとも前記ラジエータファン、前記冷媒ポンプ、前記温度検出手段および前記流路切替弁を備えた冷却系ユニット（例えば、実施形態における冷却系ユニット４０）の故障検知を行うステップ（例えば、実施形態におけるＳ１１〜Ｓ１６）と、を備え、前記冷却系ユニットの故障検知を行うステップは、前記燃料電池の発電停止後に、前記冷媒の温度が前記第一温度閾値以下であって前記第二温度閾値よりも大きい場合に前記冷却系ユニットの故障検知を行うことを特徴としている。
【００１９】
本発明によれば、冷媒の温度が、第一温度閾値よりも低い第二温度閾値になるまでラジエータ循環路に冷媒を通流させるステップを備えているので、ラジエータにより冷媒の放熱を効果的に行うことができる。これにより、燃料電池の発電停止後に、燃料電池を迅速に冷却できるので、燃料電池の劣化を抑制できる。
また、燃料電池の発電停止後に冷却系ユニットの故障検知を行うステップを備えているので、例えば長時間ソークした後、燃料電池の発電開始時のみに冷却系ユニットの故障検知を行う場合よりも、頻繁に冷却系ユニットの故障検知を行うことができる。したがって、冷却系ユニットの故障を速やかに検知できる。しかも、冷媒の温度が第一温度閾値よりも低い第二温度閾値になるまでラジエータ循環路に冷媒を通流させるステップを備えており、冷媒の温度の低下率が高いときに故障判定閾値と比較して冷却系ユニットの故障検知を行うので、冷却系ユニットの故障時には、予測温度と検出温度との差が大きくなる傾向にある。したがって、冷却系ユニットの故障を精度よく確実に検知できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、流路切替制御手段は、燃料電池の発電停止後、冷媒の温度が第一温度閾値よりも低い第二温度閾値になるまでラジエータ循環路へ冷媒を通流させるので、ラジエータにより冷媒の放熱を効果的に行うことができる。これにより、燃料電池の発電停止後に、燃料電池を迅速に冷却できるので、燃料電池の劣化を抑制できる。
また、燃料電池の発電停止の度に冷却系ユニットの故障検知を行うことができるので、例えば長時間ソークした後、燃料電池の発電開始時のみに冷却系ユニットの故障検知を行う場合よりも、頻繁に冷却系ユニットの故障検知を行うことができる。したがって、冷却系ユニットの故障を速やかに検知できる。しかも、冷媒の温度が第一温度閾値よりも低い第二温度閾値になるまでラジエータ循環路に冷媒を通流させることにより、冷媒の温度の低下率が高いときに故障判定閾値と比較して冷却系ユニットの故障検知を行うので、冷却系ユニットの故障時には、予測温度と検出温度との差が大きくなる傾向にある。したがって、冷却系ユニットの故障を精度よく確実に検知できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】燃料電池の停止制御方法のフローチャートである。
【図３】縦軸を温度とし、横軸を燃料電池の発電停止時からの経過時間としたときの予測温度の説明図である。
【図４】縦軸を予測温度とし、横軸を外気検出温度としたときの予測温度の説明図である。
【図５】縦軸を予測温度とし、横軸を停止時検出温度としたときの予測温度の説明図である。
【図６】縦軸を予測温度とし、横軸をラジエータファンの駆動Ｄｕｔｙとしたときの予測温度の説明図である。
【図７】Ｓ１４における故障検知の説明図である。
【図８】実施形態の変形例に係る故障検知の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態につき図面を参照して説明する。以下では、車両に搭載される燃料電池システムを例にして説明する。
図１は、燃料電池システム１００の概略構成を示すブロック図である。
燃料電池システム１００は、燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により発電する燃料電池スタック（以下、単に「燃料電池」という。）１を備えている。燃料電池１は、単位燃料電池（以下「単位セル」という。）を多数積層して電気的に直列接続したものである。単位セルは、膜電極構造体の両側にセパレータを配置したサンドイッチ構造になっている。詳述すると、膜電極構造体は、例えばフッ素系電解質材料等からなる固体高分子電解質膜（電解質膜）の両側にアノード電極とカソード電極を配置して構成されている。その膜電極構造体のアノード電極に面してアノード側セパレータが配置され、両者間にアノードガス流路１１が形成されている。また膜電極構造体のカソード電極に面してカソード側セパレータが配置され、両者間にカソードガス流路２１が形成されている。
【００２３】
この燃料電池１では、アノードガス流路１１にアノードガスとして水素ガス等の燃料ガスを供給し、カソードガス流路２１にカソードガスとして酸素を含む空気等の酸化剤ガスを供給する。すると、アノード電極で触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過してカソード電極まで移動する。この水素イオンがカソード電極で酸素と電気化学反応を起こして発電が行われ、発電に伴ってカソード電極側で水が生成される。
【００２４】
燃料電池１のアノードガス流路１１の入口側には、アノードガス供給路１２が接続されている。アノードガス供給路１２の上流側には、水素供給システム１０が接続されている。水素供給システム１０には、水素タンク（不図示）と、燃料ガスの流通を遮断する電磁遮断弁（不図示）と、酸化剤ガスの圧力に応じて燃料ガスを減圧する減圧弁（不図示）と、アノードオフガスをアノードガス供給路１２に合流させるエゼクタ（不図示）とが設けられている。
また、燃料電池１のアノードガス流路１１の出口側には、アノード循環路１４が設けられている。アノード循環路１４は、エゼクタに接続されている。
水素供給システム１０の水素タンクから供給された燃料ガスは、アノードガス供給路１２を通って燃料電池１のアノードガス流路１１に供給される。アノードオフガスは、アノード循環路１４を通ってエゼクタに吸引され、水素タンクから供給される燃料ガスと合流し、再び燃料電池１に供給されて循環するようになっている。
【００２５】
アノード循環路１４から、電磁駆動式のパージ弁（不図示）を介して、アノードオフガス排出配管（不図示）が分岐されている。燃料電池１を循環するアノードオフガス中の不純物（水分や空気、窒素等）の濃度が高くなった場合など、燃料電池１の運転状態に応じて定期的にパージ弁が開放され、アノードオフガスがアノードオフガス排出配管に排出される。アノードオフガス排出配管は希釈器（不図示）に接続されている。希釈器は、アノードオフガス中に含まれる未反応の燃料ガスを、カソードオフガスで希釈して、外部に排出するものである。
【００２６】
燃料電池１のカソードガス流路２１の入口側には、カソードガス供給路２２が接続されている。カソードガス供給路２２の上流側には、エア供給システム２０が接続されている。エア供給システム２０には、酸化剤ガスを供給するコンプレッサ（不図示）と、カソードオフガスを用いて酸化剤ガスを加湿する加湿器（不図示）とが設けられている。
また、カソードガス流路２１の出口側には、カソードオフガス排出配管２４が設けられている。カソードオフガス排出配管２４は、加湿器を通り、背圧制御弁（不図示）を介して希釈器（不図示）に接続されている。
エア供給システム２０のコンプレッサにより加圧された空気は、カソードガス供給路２２を通って燃料電池１のカソードガス流路２１に供給される。この空気中の酸素が酸化剤として発電に供された後、燃料電池１からカソードオフガスとして排出される。
【００２７】
燃料電池１は、燃料ガスと酸化剤ガスとが電気化学反応することにより発電する。燃料電池１により発電された電力は、車両のモータ等の外部負荷（不図示）に供給される。車両は、燃料電池１で発電した電力によりモータを駆動して走行する。
【００２８】
（冷却系ユニット）
燃料電池システム１００は、冷却水等の冷媒との熱交換によって燃料電池１を冷却する冷却系ユニット４０を備えている。
冷却系ユニット４０は、冷媒が循環する冷媒循環路５０と、冷媒の放熱を行うラジエータ４３と、ラジエータ４３に送風するラジエータファン４４と、冷媒を循環させる第一冷媒ポンプ４１および第二冷媒ポンプ４２と、冷媒循環路５０を循環する冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ４７（請求項の「温度検出手段」に相当。）と、冷媒の通流路を切り替えるサーモスタットバルブ４５（請求項の「流路切替弁」に相当。）と、サーモスタットバルブ４５を加温するヒータ４６と、を備えている。なお、以下では、冷却系ユニット４０を構成する各デバイスのうち、ラジエータファン４４、第一冷媒ポンプ４１、第二冷媒ポンプ４２、冷媒温度センサ４７、サーモスタットバルブ４５およびヒータ４６を総称して、冷却系デバイスということがある。
【００２９】
冷媒循環路５０は、燃料電池１の内部に形成された冷媒連通路５８に接続されており、冷媒導入路５１と、冷媒排出路５２と、ラジエータ循環路５３と、バイパス循環路５５とにより、燃料電池１の内部と外部とを冷媒が循環するように形成された循環路である。
冷媒導入路５１は、燃料電池１の内部に冷媒を導入するための流路である。冷媒導入路５１は、燃料電池１の冷媒連通路５８における冷媒の循環方向の上流側に接続されている。
冷媒排出路５２は、燃料電池１の内部に導入されて通流した冷媒を、燃料電池１の外部に排出するための流路である。冷媒排出路５２は、燃料電池１の冷媒連通路５８における冷媒の循環方向の下流側に接続されている。
【００３０】
ラジエータ循環路５３は、ラジエータ４３を通流して冷媒排出路５２から冷媒導入路５１へ冷媒を循環させるための流路である。ラジエータ循環路５３は、ラジエータ導入路５３ａと、ラジエータ排出路５３ｂとにより形成されている。
ラジエータ導入路５３ａは、ラジエータ４３に冷媒を導入するための流路であり、上流側が冷媒排出路５２に接続され、下流側がラジエータ４３に接続されている。
ラジエータ排出路５３ｂは、ラジエータ４３から冷媒を排出するための流路であり、上流側がラジエータ４３に接続され、下流側が冷媒導入路５１に接続されている。
【００３１】
バイパス循環路５５は、ラジエータ４３をバイパスして冷媒排出路５２から冷媒導入路５１へ冷媒を循環させるための流路である。バイパス循環路５５は、冷媒導入路５１の上流側と冷媒排出路５２の下流側とを接続するように形成されている。冷媒は、バイパス循環路５５を通流することで、ラジエータ４３を迂回して冷媒循環路５０を循環するようになっている。冷媒循環路５０は、後述するサーモスタットバルブ４５により、ラジエータ循環路５３とバイパス循環路５５とに切替可能となっている。
【００３２】
ラジエータ循環路５３には、ラジエータ４３が配置されている。ラジエータ４３は、ラジエータ４３の内部を循環する冷媒と外気との熱交換を行い、冷媒を放熱している。
ラジエータファン４４は、後述するコントローラ６０（請求項の「制御部」に相当。）からの指令に基づき、所定の駆動Ｄｕｔｙで駆動される。ラジエータファン４４は、ラジエータ４３に冷却風を供給しており、ラジエータ４３の内部を循環する冷媒と外気との熱交換を促進させている。ここで、駆動Ｄｕｔｙとは、ラジエータファン４４の駆動時間における通電ＯＮ時間の比率をいう。したがって、駆動Ｄｕｔｙが高いほど、ラジエータファン４４は高速回転する。
【００３３】
冷媒導入路５１には、第一冷媒ポンプ４１が配置されている。また、ラジエータ排出路５３ｂには、第二冷媒ポンプ４２が配置されている。第一冷媒ポンプ４１および第二冷媒ポンプ４２は、後述するコントローラ６０からの指令に基づき駆動され、冷媒循環路５０内の冷媒を圧送して循環させている。
【００３４】
冷媒排出路５２には、冷媒温度センサ４７が配置されている。冷媒温度センサ４７は、燃料電池１から排出された冷媒の温度を検出している。冷媒温度センサ４７は、冷媒排出路５２における燃料電池１の直近に配置される。したがって、冷媒温度センサ４７により検出された冷媒の温度（請求項の「検出温度」に相当。以下、「冷媒検出温度ＴＷ」という。）は、燃料電池１の内部温度と略同一となる。
【００３５】
（サーモスタットバルブ）
バイパス循環路５５と、冷媒導入路５１と、ラジエータ循環路５３（ラジエータ排出路５３ｂ）との接続部には、サーモスタットバルブ４５が配置されている。サーモスタットバルブ４５は、例えば封入されたワックスが熱膨張および熱収縮するのを利用して、自動的に弁の開度が変化するように構成されている。サーモスタットバルブ４５は、バイパス循環路５５およびラジエータ循環路５３のいずれか一方側の弁を開弁し他方側の弁を閉弁することで、冷媒の通流経路をバイパス循環路５５およびラジエータ循環路５３のいずれかに切り替えている。
【００３６】
サーモスタットバルブ４５が切り替わる切替温度は、所定の第一温度閾値ＴＬ１（例えば、６５℃）に設定される。
具体的にサーモスタットバルブ４５は、燃料電池１の発電中において、以下のように冷媒の通流経路を切り替える。
冷媒の温度が第一温度閾値ＴＬ１よりも高い場合、サーモスタットバルブ４５は、ラジエータ循環路５３側を開弁し、バイパス循環路５５側を閉弁する。これにより、冷媒は、ラジエータ４３の内部を循環して、燃料電池１から吸熱した後放熱できるので、燃料電池１を迅速に冷却できる。
これに対して、冷媒の温度が第一温度閾値ＴＬ１以下の場合、サーモスタットバルブ４５は、バイパス循環路５５側を開弁し、ラジエータ循環路５３側を閉弁する。これにより、冷媒は、圧力損失の大きいラジエータ４３を迂回できるので、冷媒循環路５０を効率よく循環できる。また、ラジエータ４３を迂回することにより、冷媒の温度の低下が抑制されるので、例えば、燃料電池１の発電開始直後の暖機運転を効率よく行うことができる。
【００３７】
サーモスタットバルブ４５は、サーモスタットバルブ４５を加温するヒータ４６を備えている。ヒータ４６は、例えばサーモスタットバルブ４５の側方に固着されている。ヒータ４６は、例えば電気抵抗体等により形成されたいわゆる電気ヒータであり、通電されることで発熱する。ヒータ４６は、後述するように、燃料電池１の発電停止後に行われる燃料電池１の停止制御において、コントローラ６０の指令に基づき、サーモスタットバルブ４５を加温する。これにより、サーモスタットバルブ４５は、冷媒の温度が第一温度閾値ＴＬ１以下であっても、ヒータ４６からの熱により自動的に冷媒の通流経路を切り替え、ラジエータ循環路５３へ冷媒を通流させることができる。
【００３８】
（コントローラ）
燃料電池システム１００は、コントローラ６０を備えている。コントローラ６０は、水素供給システム１０、エア供給システム２０、外気温度を検出する外気温センサ４８および冷却系ユニット４０を構成する各冷却系デバイスと電気的に接続されている。コントローラ６０は、各冷却系デバイスを制御することにより、後述する燃料電池１の停止制御を行う。
【００３９】
コントローラ６０は、流路切替制御手段６１を備えている。流路切替制御手段６１は、燃料電池１の発電停止後に、冷媒検出温度ＴＷが第一温度閾値ＴＬ１よりも低い第二温度閾値ＴＬ２（例えば、外気温度と同じ２５℃程度）になるまで、ラジエータ循環路５３へ冷媒を通流させるように、ヒータ４６からサーモスタットバルブ４５への加温を制御する。
具体的には、流路切替制御手段６１は、燃料電池１の発電停止後に、ヒータ４６に通電を行ってサーモスタットバルブ４５を加温し、サーモスタットバルブ４５のラジエータ循環路５３側を開弁させ、バイパス循環路５５側を閉弁させる。これにより、冷媒は、ラジエータ４３の内部を循環して燃料電池１から吸熱した後放熱するとともに、冷媒の温度が迅速に低下する。流路切替制御手段６１は、冷媒検出温度ＴＷが第二温度閾値ＴＬ２になるまで、ヒータ４６に通電を行う。これにより、燃料電池１の発電停止後、冷媒は、冷媒の温度が第二温度閾値ＴＬ２となるまでラジエータ循環路５３を通流するので、ラジエータ４３により冷媒の放熱を効果的に行うことができる。
【００４０】
また、コントローラ６０は、計時手段６３と、冷媒温度予測手段６５と、温度差算出手段６７と、故障検知手段６９とを備えている。
計時手段６３は、燃料電池１の発電停止時からの経過時間を計時し、予め決められた所定時間が燃料電池１の発電停止時から経過したか否かを判断する。
冷媒温度予測手段６５は、計時手段６３により計時された経過時間、燃料電池１の発電停止時に冷媒温度センサ４７により検出された冷媒検出温度（以下、「停止時検出温度ＴＷ０」という。）、外気温センサ４８により検出された外気の温度（以下、「外気検出温度ＴＯ」という。）およびラジエータファン４４の駆動Ｄｕｔｙに基づいて、冷媒の温度を予測する。冷媒温度予測手段６５による冷媒の温度の予測方法については後述する。
【００４１】
温度差算出手段６７は、冷媒温度予測手段６５により予測された冷媒の予測温度（以下、「予測温度ＴＦ」という。）と、冷媒温度センサ４７により検出された冷媒検出温度ＴＷとを比較し、予測温度ＴＦと冷媒検出温度ＴＷとの温度差Ｔｓを算出している。
故障検知手段６９は、燃料電池１の発電停止後、温度差算出手段６７により算出された温度差Ｔｓが、予め設定された故障判定閾値Ｔ１以上であるか否かにより、各冷却系デバイスのうちいずれかが故障しているか否かを判断する。故障検知手段６９による各冷却系デバイスの故障検知方法については後述する。
【００４２】
（燃料電池の停止制御方法）
次に、実施形態に係る燃料電池１の停止制御方法について説明する。
図２は、実施形態に係る燃料電池１（図１参照）の停止制御方法のフローチャートである。以下に、図を用いて燃料電池１の停止制御方法の各ステップ（Ｓ１〜Ｓ２３）について説明する。なお、図２のフローチャートの説明および図３以降のグラフの説明における燃料電池システムを構成する各部品の符号については、図１を参照されたい。
【００４３】
図２に示すように、まずＳ１において、燃料電池１が発電停止状態であるか否かを判断する。燃料電池１が発電停止状態であるか否かの判断は、例えば、コントローラ６０がイグニッションスイッチ（不図示）の状態を読み込んで判断する。具体的には、イグニッションスイッチがＯＦＦ状態であれば、燃料電池１が発電停止の状態にあるとして、Ｓ１で「ＹＥＳ」と判断し、次のＳ２に進む。これに対して、イグニッションスイッチがＯＮ状態であれば、燃料電池１が発電中の状態にあるとして、Ｓ１で「ＮＯ」と判断し、イグニッションスイッチの状態の読み込みを再度行う。
【００４４】
Ｓ２では、Ｓ１において燃料電池１が発電停止状態であると判断した直後に、冷媒温度センサ４７が検出した停止時検出温度ＴＷ０をコントローラ６０に記憶する。なお、コントローラ６０が記憶した停止時検出温度ＴＷ０は、冷媒温度予測手段６５が行う冷媒の予測温度ＴＦの算出に使用される。
【００４５】
Ｓ３では、コントローラ６０の流路切替制御手段６１がヒータ４６への通電を開始し、サーモスタットバルブ４５を加温する。これにより、サーモスタットバルブ４５は、ラジエータ循環路５３側を開弁し、バイパス循環路５５側を閉弁する。
【００４６】
Ｓ４では、第一冷媒ポンプ４１および第二冷媒ポンプ４２を駆動する。冷媒循環路５０内の冷媒は、第一冷媒ポンプ４１および第二冷媒ポンプ４２により圧送され、ラジエータ４３を通流して燃料電池１の内部と外部とを循環する。
Ｓ５では、所定の駆動Ｄｕｔｙによりラジエータファン４４を駆動する。ラジエータファン４４は、ラジエータ４３に冷却風を供給する。これにより、冷媒は、燃料電池１から吸熱した後、ラジエータ４３から効率よく放熱できるので、燃料電池１を迅速に冷却できる。
【００４７】
（冷却系ユニットの故障検知）
Ｓ１１からＳ１６までは、冷却系ユニット４０の故障検知フローのサブルーチンとなっており、コントローラ６０の故障検知手段６９が行う。
Ｓ１１では、コントローラ６０の計時手段６３が計時した計時時間が、燃料電池１の発電停止時から所定時間経過したか否かを判断する。ここで、所定時間とは、冷媒の温度がサーモスタットバルブ４５の切替温度である第一温度閾値ＴＬ１以下になったと推定される時間をいう。
燃料電池１の発電停止時から所定時間経過した場合には、Ｓ１１で「ＹＥＳ」と判断し、冷媒の温度がサーモスタットバルブ４５の切替温度である第一温度閾値ＴＬ１以下になったと判断して、次のＳ１２に進む。
これに対して、燃料電池１の発電停止時から所定時間経過していない場合には、Ｓ１１で「ＮＯ」と判断し、冷媒の温度がサーモスタットバルブ４５の切替温度である第一温度閾値ＴＬ１よりも高いと判断して、計時手段６３が計時している計時時間の読み込みを再度行う。
【００４８】
図３は、縦軸を温度とし、横軸を燃料電池１の発電停止時からの経過時間ｔとしたときの予測温度ＴＦの説明図である。
図４は、縦軸を予測温度とし、横軸を外気検出温度ＴＯとしたときの予測温度ＴＦの説明図である。
図５は、縦軸を予測温度とし、停止時検出温度ＴＷ０としたときの予測温度ＴＦの説明図である。
図６は、縦軸を予測温度とし、横軸をラジエータファン４４の駆動Ｄｕｔｙとしたときの予測温度ＴＦの説明図である。
Ｓ１２では、コントローラ６０の冷媒温度予測手段６５が冷媒の温度を予測する。経過時間ｔ、停止時検出温度ＴＷ０、外気検出温度ＴＯおよびラジエータファン４４の駆動Ｄｕｔｙに基づく予測温度ＴＦは、例えばコントローラ６０の冷媒温度予測手段６５に、予めマップとして記憶されている。
【００４９】
図３に示すように、冷媒は、燃料電池１の発電停止後、ラジエータ４３を通流して冷却される（図２におけるＳ３以降）。したがって、予測温度ＴＦは、経過時間ｔが長くなるにつれて、停止時検出温度ＴＷ０から単調に低くなる。
図４に示すように、燃料電池１の発電停止後、外気検出温度ＴＯが高いとき、冷媒の温度は高くなる傾向にある。したがって、予測温度ＴＦは、外気検出温度ＴＯが高くなるにつれて、単調に高くなる。さらに、燃料電池１の発電停止時からの経過時間ｔが短いと、冷媒の冷却時間も短くなるため、予測温度ＴＦは高くなる。
図５に示すように、燃料電池１の発電停止後、停止時検出温度ＴＷ０が高いとき、冷媒の温度は高くなる傾向にある。したがって、予測温度ＴＦは、停止時検出温度ＴＷ０が高くなるにつれて、単調に高くなる。さらに、燃料電池１の発電停止時からの経過時間ｔが短いと、冷媒の冷却時間も短くなるため、予測温度ＴＦは高くなる。
【００５０】
また、図６に示すように、ラジエータファン４４の駆動Ｄｕｔｙが高いと、ラジエータファン４４の回転数が高くなって冷媒の放熱が促進される。したがって、予測温度ＴＦは、ラジエータファン４４の駆動Ｄｕｔｙが高くなるにつれて、単調に低くなる。さらに、燃料電池１の発電停止時からの経過時間ｔが長いと、冷媒の冷却時間も長くなるため、予測温度ＴＦは低くなる。
【００５１】
Ｓ１２における予測温度ＴＦは、図３に示す経過時間ｔに基づく予測温度ＴＦのマップに、図４に示す外気検出温度ＴＯに基づく予測温度ＴＦのマップ、図５に示す停止時検出温度ＴＷ０に基づく予測温度ＴＦのマップおよび図６に示す駆動Ｄｕｔｙに基づく予測温度ＴＦのマップを組み合わせたマップから算出する。
【００５２】
具体的には、例えば、外気検出温度ＴＯが高い場合には、冷媒の冷却開始時における温度が高くなる。したがって、この場合の予測温度ＴＦのマップ（図３における一点鎖線のグラフ参照）は、温度が高い側にシフトし、温度の低下率が小さくなる。なお、停止時検出温度ＴＷ０高い場合にも、同様の理由から温度が高い側にシフトし、冷媒の温度の低下率が小さくなる。
また、例えば、ラジエータファン４４の駆動Ｄｕｔｙが高い場合には、冷媒の放熱が促進される。したがって、この場合の予測温度ＴＦのマップ（図３における二点鎖線のグラフ参照）は、温度が低い側にシフトし、温度の低下率が大きくなる。
所定時間ｔ１における予測温度ＴＦを算出した時点で、次のＳ１３に進む。
【００５３】
Ｓ１３では、コントローラ６０の温度差算出手段６７が、所定時間ｔ１における冷媒検出温度ＴＷを読み込み、Ｓ１２で算出した予測温度ＴＦと所定時間ｔ１における冷媒検出温度ＴＷとの温度差Ｔｓを算出する。ここで、温度差Ｔｓは、所定時間ｔ１における予測温度ＴＦと冷媒検出温度ＴＷとの差分の絶対値である。
【００５４】
図７は、Ｓ１４における故障検知の説明図である。
Ｓ１４では、コントローラ６０の故障検知手段６９が、Ｓ１３で算出した温度差Ｔｓと、予め設定された故障判定閾値Ｔ１との比較を行い、温度差Ｔｓが故障判定閾値Ｔ１以上であるか否かを判断する。
具体的には、図７に示すように、予測温度ＴＦと冷媒検出温度ＴＷ（図７における二点鎖線のグラフ参照）との温度差Ｔｓが故障判定閾値Ｔ１以上である場合には、Ｓ１４で「ＹＥＳ」と判断する。これにより、冷却系ユニット４０が異常であると判断し（Ｓ１５）、冷却系ユニット４０を構成する各冷却系デバイスのいずれかに故障があると判断する。
【００５５】
これに対して、予測温度ＴＦと冷媒検出温度ＴＷ（図７における一点鎖線のグラフ参照）との温度差Ｔｓが故障判定閾値Ｔ１未満である場合には、Ｓ１４で「ＮＯ」と判断する。これにより、冷却系ユニット４０が正常であると判断し（Ｓ１６）、冷却系ユニット４０を構成する各冷却系デバイスのいずれにも故障がないと判断する。
冷却系ユニット４０が故障しているか否かを判断した時点で、冷却系ユニット４０の故障検知フローのサブルーチンが終了し、次のＳ２０に進む。
【００５６】
Ｓ２０では、冷媒検出温度ＴＷが第二温度閾値ＴＬ２以下か否かを判断する。
冷媒検出温度ＴＷが第二温度閾値ＴＬ２以下である場合には、Ｓ２０で「ＹＥＳ」と判断し、冷媒の温度が十分に低下していると判断して次のＳ２１に進む。
これに対して、冷媒検出温度ＴＷが第二温度閾値ＴＬ２よりも大きい場合には、Ｓ２０で「ＮＯ」と判断し、冷媒の温度が十分に低下していないと判断して、冷媒検出温度ＴＷの読み込みを再度行う。
【００５７】
Ｓ２１では、コントローラ６０の流路切替制御手段６１がヒータ４６への通電を停止し、サーモスタットバルブ４５への加温を停止する。これにより、サーモスタットバルブ４５は、第二温度閾値ＴＬ２以下の冷媒によって、切替温度以下（すなわち第一温度閾値ＴＬ１以下）に冷却され、ラジエータ循環路５３側を閉弁し、バイパス循環路５５側を開弁する。
Ｓ２２では、第一冷媒ポンプ４１および第二冷媒ポンプ４２を停止する。
Ｓ２３では、ラジエータファン４４を停止する。
ラジエータファン４４を停止した時点で、燃料電池１の停止制御方法のフローが終了する。
【００５８】
（効果）
実施形態によれば、流路切替制御手段６１は、燃料電池１の発電停止後、冷媒の温度が第一温度閾値ＴＬ１よりも低い第二温度閾値ＴＬ２になるまでラジエータ循環路５３へ冷媒を通流させるので（Ｓ２０）、ラジエータ４３により冷媒の放熱を効果的に行うことができる。したがって、燃料電池１の発電停止後に、燃料電池１を迅速に冷却できるので、燃料電池１の劣化を抑制できる。
また、燃料電池１の発電停止の度に冷却系ユニット４０の故障検知を行うことができるので、燃料電池１の発電中のみに冷却系ユニット４０の故障検知を行う場合よりも、頻繁に冷却系ユニット４０の故障検知を行うことができる。したがって、冷却系ユニット４０の故障を速やかに検知できる。しかも、冷媒の温度が第一温度閾値ＴＬ１よりも低い第二温度閾値ＴＬ２になるまでラジエータ循環路５３に冷媒を通流させることにより、冷媒の温度の低下率が高いときに故障判定閾値Ｔ１と比較して冷却系ユニット４０の故障検知を行うので、冷却系ユニット４０の故障時には、予測温度ＴＦと冷媒検出温度ＴＷとの差が大きくなる傾向にある。したがって、冷却系ユニット４０の故障を精度よく確実に検知できる。
【００５９】
（実施形態の変形例）
図８は、実施形態の変形例に係る故障検知の説明図である。
実施形態では、Ｓ１４において、温度差Ｔｓと故障判定閾値Ｔ１との比較を行い、温度差Ｔｓが故障判定閾値Ｔ１以上であるか否かを判断し、各冷却系デバイスのいずれかに故障があるか否かを判断していた。
これに対して、実施形態の変形例では、Ｓ１４において、温度差Ｔｓと故障判定閾値Ｔ１との比較を行い、温度差Ｔｓが故障判定閾値Ｔ１以上であるか否かを判断し、各冷却系デバイスのいずれかに故障があるか否かを判断するのに加え、いずれの冷却系デバイスが故障しているのかを判断する点で、実施形態とは異なっている。なお、実施形態と同様の構成部分については説明を省略する。
【００６０】
図８に示すように、故障検知手段６９には、故障判定閾値Ｔ１に加えて、故障判定閾値Ｔ１よりも大きな第二故障判定閾値Ｔ２、第二故障判定閾値Ｔ２よりも大きな第三故障判定閾値Ｔ３および第三故障判定閾値Ｔ３よりも大きな第四故障判定閾値Ｔ４が予め設定されている。
予測温度ＴＦと冷媒検出温度ＴＷ（図８における二点鎖線のグラフ参照）との温度差Ｔｓが故障判定閾値Ｔ１以上である場合には、Ｓ１４で「ＹＥＳ」と判断する。これにより、冷却系ユニット４０が異常であると判断し（Ｓ１５）、冷却系ユニット４０を構成する各冷却系デバイス（第一冷媒ポンプ４１、第二冷媒ポンプ４２、ラジエータファン４４、サーモスタットバルブ４５、ヒータ４６および冷媒温度センサ４７）のいずれかに故障があると判断する。
【００６１】
さらに、Ｓ１４では、温度差Ｔｓの大きさに応じて、第一冷媒ポンプ４１、第二冷媒ポンプ４２、ラジエータファン４４、サーモスタットバルブ４５、ヒータ４６および冷媒温度センサ４７のいずれが故障しているかを判断する。
具体的には、
Ｔ１≦Ｔｓ＜Ｔ２・・・（１）
を満足するとき、故障検知手段６９は、少なくとも第一冷媒ポンプ４１および第二冷媒ポンプ４２のいずれかが故障していると判断する。これは、第一冷媒ポンプ４１および第二冷媒ポンプ４２のいずれかが一方の冷媒ポンプが故障していても、他方の冷媒ポンプは駆動するため冷媒は循環可能であるため、予測温度ＴＦと冷媒検出温度ＴＷとの温度差Ｔｓがそれほど大きくならないと考えられるからである。
【００６２】
また、
Ｔ２≦Ｔｓ＜Ｔ３・・・（２）
を満足するとき、故障検知手段６９は、少なくともラジエータファン４４が故障していると判断する。これは、ラジエータファン４４が故障していても、ラジエータ４３から放熱は可能であるため、予測温度ＴＦと冷媒検出温度ＴＷとの温度差Ｔｓが極端に大きくならないと考えられるからである。
【００６３】
また、
Ｔ３≦Ｔｓ＜Ｔ４・・・（３）
を満足するとき、故障検知手段６９は、少なくともサーモスタットバルブ４５およびヒータ４６のいずれかが故障していると判断する。これは、サーモスタットバルブ４５およびヒータ４６のいずれかが故障していると、冷媒はラジエータ４３を通流できないため、予測温度ＴＦと冷媒検出温度ＴＷとの温度差Ｔｓが大きくなると考えられるからである。
【００６４】
また、
Ｔ４≦Ｔｓ・・・（４）
を満足するとき、少なくとも冷媒温度センサ４７が故障していると判断する。これは、冷媒温度センサ４７が故障していると、例えば冷媒検出温度ＴＷが０℃に張り付くなどして異常値を示すため、温度差Ｔｓが極端に大きくなると考えられるからである。
【００６５】
図８に、冷媒検出温度ＴＷのグラフの一例を図示する。図８に示す冷媒検出温度ＴＷ（二点鎖線参照）は、予測温度ＴＦと冷媒検出温度ＴＷとの温度差Ｔｓが（３）式を満足している。したがって、Ｓ１４において、故障検知手段６９は、少なくともサーモスタットバルブ４５およびヒータ４６のいずれかが故障していると判断する。
実施形態の変形例によれば、複数の冷却系デバイスのうち故障している冷却系デバイスを容易に特定できるので、その後のメンテナンスを迅速に行うことができる。
【００６６】
なお、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００６７】
実施形態では、流路切替弁としてサーモスタットバルブ４５を採用したが、例えば三方弁を採用してもよい。ただし、サーモスタットバルブ４５は、自動的にラジエータ循環路５３とバイパス循環路５５とを切り替えることができる。したがって、特別な制御を行うことなく、ラジエータ循環路５３とバイパス循環路５５とを簡単に切り替えることができ、燃料電池システム１００を低コストに構成できる点で、実施形態に優位性がある。
【００６８】
実施形態では、第一冷媒ポンプ４１および第二冷媒ポンプ４２の二個の冷媒ポンプを設けていたが、冷媒ポンプの個数は一個であってもよい。ただし、冷媒ポンプを二個設けることにより、冷媒ポンプが一個の場合よりも冷媒の流量を増大でき、かつ冷媒の流量の目標値に対して精度よく制御できる点で、実施形態に優位性がある。
【００６９】
実施形態では、第一冷媒ポンプ４１を冷媒導入路５１に配置し、第二冷媒ポンプ４２をラジエータ循環路５３に配置していたが、第一冷媒ポンプ４１および第二冷媒ポンプ４２の配置位置は実施形態に限定されない。例えば、第一冷媒ポンプ４１を冷媒導入路５１に配置し、第二冷媒ポンプ４２を冷媒排出路５２に配置してもよい。
【００７０】
実施形態では、予測温度ＴＦのマップは、経過時間ｔ、外気検出温度ＴＯ、停止時検出温度ＴＷ０および駆動Ｄｕｔｙのすべてに基づき作成されていたが、少なくとも経過時間ｔに基づいて作成されていればよい。また、経過時間ｔに外気検出温度ＴＯ、停止時検出温度ＴＷ０および駆動Ｄｕｔｙのいずれかを組み合わせて、予測温度ＴＦのマップを作成してもよい。
【００７１】
実施形態では、Ｓ１１により、コントローラ６０の計時手段６３が計時した計時時間が、燃料電池１の発電停止時から所定時間経過したか否かを判断することにより、第一温度閾値ＴＬ１以下であるか否かを判断していた。これに対して、例えば、冷媒温度センサ４７により検出された冷媒検出温度ＴＷを直接読み込み、第一温度閾値ＴＬ１以下であるか否かを判断してもよい。
【００７２】
実施形態では、冷媒検出温度ＴＷが第二温度閾値ＴＬ２よりも大きい場合には、Ｓ２０で「ＮＯ」と判断し、冷媒の温度が十分に低下していないと判断して、冷媒検出温度ＴＷの読み込みを再度行っていた。これに対して、例えば、Ｓ２０で「ＮＯ」と判断し、冷媒の温度が十分に低下していないと判断したときに、Ｓ１１に戻ってもよい。これにより、冷媒の温度の低下率が高いときに、冷却系ユニット４０の故障検知を繰り返し行うことができるので、冷却系ユニット４０の故障を精度よく確実に検知できる。
【符号の説明】
【００７３】
１  燃料電池
４０  冷却系ユニット
４１  第一冷媒ポンプ（冷媒ポンプ）
４２  第二冷媒ポンプ（冷媒ポンプ）
４３  ラジエータ
４４  ラジエータファン
４５  サーモスタットバルブ（流路切替弁）
４６  ヒータ
４７  冷媒温度センサ（温度検出手段）
５１  冷媒導入路
５２  冷媒排出路
５３  ラジエータ循環路
５５  バイパス循環路
６０  コントローラ（制御部）
６１  流路切替制御手段
６３  計時手段
６５  冷媒温度予測手段
６７  温度差算出手段
６９  故障検知手段
１００  燃料電池システム
Ｔ１  故障判定閾値
ＴＦ  予測温度
ＴＬ１  第一温度閾値
ＴＬ２  第二温度閾値
Ｔｓ  温度差
ＴＷ  冷媒検出温度（検出温度）
【図１】
0005478669.tif 000002
【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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