(57)【要約】【課題】遮断弁の故障検知を確実、且つ高精度に行うことができる燃料電池システムの遮断弁故障検知方法を提供する。【解決手段】アノードガス供給流路４２の遮断弁１５よりも下流側を、アノードガスにより保圧する保圧工程と、遮断弁１５とインジェクタ１６との間のアノードガスをインジェクタ１６よりも下流側に供給する燃料供給工程と、中圧部、及び低圧部の圧力を検知する圧力検知工程と、ディスチャージ電流の値の積算を開始するディスチャージ電流積算工程と、積算されたディスチャージ電流の値が所定値以上になった際、低圧部の圧力の低下量を検知する圧力低下検知工程と、圧力低下検知工程において検知された低下量が所定値よりも大きい場合、遮断弁１５が故障していると判断する故障判定工程とを有することを特徴とする燃料電池システムの遮断弁故障検知方法。【選択図】図１
2014032815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード及びカソードを有する燃料電池と、
前記アノードに面する燃料供給流路に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記カソードに面する酸化剤供給流路に酸化剤を供給する酸化剤供給手段と、
前記燃料供給流路に設けられ、前記燃料供給流路への前記燃料の供給を遮断可能な遮断弁と、
前記燃料供給流路の前記遮断弁と前記燃料電池との間に設けられた開閉弁と、
前記燃料電池から排出された前記燃料が流通する燃料排出流路と、
前記燃料排出流路に設けられ、前記燃料電池から排出された前記燃料を排出するための排出弁とを備えた燃料電池システムの遮断弁故障検知方法であって、
イグニッションオフ後に、前記燃料供給流路の前記遮断弁よりも下流側を、前記燃料により保圧する保圧工程と、
前記保圧工程後に、前記遮断弁を閉弁する遮断弁閉弁工程と、
前記遮断弁閉弁工程後に前記開閉弁を開閉させ、前記遮断弁と前記開閉弁との間の前記燃料を前記開閉弁よりも下流側に供給する燃料供給工程と、
前記燃料供給流路の前記遮断弁と前記開閉弁との間の圧力、及び前記開閉弁と前記燃料電池との間の圧力とを検知する圧力検知工程と、
前記燃料供給流路の前記遮断弁と前記開閉弁との間の圧力と、前記燃料供給流路の前記開閉弁と前記燃料電池との間の圧力とが等圧になった後、前記燃料電池から電流を取出し、この電流の値の積算を開始するディスチャージ電流積算工程と、
積算された前記電流の値が所定値以上になった際、前記燃料供給流路の前記遮断弁よりも下流側の圧力の低下量を検知する圧力低下検知工程と、
前記圧力低下検知工程において検知された前記低下量が所定値よりも大きい場合、前記遮断弁が故障していると判断する故障判定工程とを有することを特徴とする燃料電池システムの遮断弁故障検知方法。
【請求項２】
前記燃料供給流路の前記遮断弁と前記開閉弁との間の圧力と、前記燃料供給流路の前記開閉弁と前記燃料電池との間の圧力とが等圧になる前に、前記燃料電池から電流を取出す作業が中断した際、前記排出弁を開弁させ、前記燃料供給流路の前記遮断弁と前記開閉弁との間の圧力と、前記燃料供給流路の前記開閉弁と前記燃料電池との間の圧力とを等圧にさせる等圧化工程を有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の遮断弁故障検知方法。
【請求項３】
前記排出弁を開弁する際、この排出弁から排出された前記燃料を、前記酸化剤により希釈させる希釈工程を有し、
この希釈工程で使用される前記酸化剤の量は、前記燃料電池から排出される前記酸化剤の量よりも多いことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システムの遮断弁故障検知方法。
【請求項４】
警告手段を備え、
前記故障判定工程において前記遮断弁が故障していると判断された際、前記警告手段により警告を行う警告工程を有することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の燃料電池システムの遮断弁故障検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池システムの遮断弁故障検知方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池自動車等に搭載される燃料電池システムの燃料電池には、例えば固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜をアノードとカソードとで両側から挟み込み、さらにその外側を一対のセパレータで挟持して形成されたセルを複数積層して構成されたスタックからなるものがある。
このものは、各セルのアノードに、燃料供給路を介して燃料ガスとしての水素ガスを供給し、カソードに、酸化剤供給路を介して酸化剤ガスとしての酸素を含む空気を供給して発電を行っている。燃料供給路には、水素ガスの供給・遮断を行う水素遮断弁が設けられており、酸化剤供給路には、空気の供給・遮断を行う空気遮断弁が設けられている。
【０００３】
このように構成された燃料電池においては、アノード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まで移動し、カソードで酸素と電気化学反応を起こして発電する。
ここで、この種の燃料電池では、発電停止時に、燃料電池内に残留するアノード側の水素ガスが固体高分子電解質膜を透過してカソード側へ、また、カソード側の空気中の酸素ガスや窒素ガスが固体高分子電解質膜を透過してアノード側へ拡散する、所謂クロスオーバーが生じることが知られている。このクロスオーバーが生じると、固体高分子電解質膜の近くで反応ガスが電気化学反応し、固体高分子電解質膜が劣化する虞がある。
【０００４】
このため、燃料電池の発電停止時に、燃料電池のカソードから排出される空気オフガスを再循環してカソードに供給し、空気オフガス中の残留酸素により発電を継続し、発電電圧が所定値以下になった時に発電を停止する技術が開示されている。
【０００５】
ここで、通常発電時や空気オフガス中の残留酸素により発電する際は、水素遮断弁や空気遮断弁が開弁されているが、発電停止処理を終了する際は、これら遮断弁が閉弁されて終了する。これにより、燃料電池のアノード側に新規の水素が侵入するのを防止できると共に、カソード側に新規の空気が侵入するのを防止できると共に、カソード側を酸素濃度の極めて低い窒素リッチの状態に維持することができるので、固体高分子電解質膜の損傷を防止することができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１１５３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述の従来技術のように、燃料電池の発電要求がない場合、水素の漏洩を防止するためなど、水素遮断弁は水素の供給・遮断を確実に行うために不可欠な部品である。このため、水素遮断弁の故障検知を、確実、且つ高精度に行う必要がある。
ここで、例えば、上述の従来技術の燃料供給路に、水素遮断弁に加えてインジェクタが設けられている等、１つの経路に２つ以上の弁があると、水素遮断弁の故障検知を確実、且つ高精度に行うことが困難になる。
【０００８】
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、遮断弁の故障検知を確実、且つ高精度に行うことができる燃料電池システムの遮断弁故障検知方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、アノード及びカソードを有する燃料電池（例えば、実施形態における燃料電池２）と、前記アノードに面する燃料供給流路（例えば、実施形態におけるアノードガス供給流路４２）に燃料を供給する燃料供給手段（例えば、実施形態におけるアノードガス供給手段４）と、前記カソードに面する酸化剤供給流路に酸化剤を供給する酸化剤供給手段（例えば、実施形態におけるカソードガス供給手段３）と、前記燃料供給流路に設けられ、前記燃料供給流路への前記燃料の供給を遮断可能な遮断弁（例えば、実施形態における遮断弁１５）と、前記燃料供給流路の前記遮断弁と前記燃料電池との間に設けられた開閉弁（例えば、実施形態におけるインジェクタ１６）と、前記燃料電池から排出された前記燃料が流通する燃料排出流路（例えば、実施形態におけるアノードオフガス排出流路４４）と、前記燃料排出流路に設けられ、前記燃料電池から排出された前記燃料を排出するための排出弁（例えば、実施形態におけるパージ弁４５）とを備えた燃料電池システム（例えば、実施形態における燃料電池システム１）の遮断弁故障検知方法であって、イグニッションオフ後に、前記燃料供給流路の前記遮断弁よりも下流側を、前記燃料により保圧する保圧工程と、前記保圧工程後に、前記遮断弁を閉弁する遮断弁閉弁工程と、前記遮断弁閉弁工程後に前記開閉弁を開閉させ、前記遮断弁と前記開閉弁との間の前記燃料を前記開閉弁よりも下流側に供給する燃料供給工程と、前記燃料供給流路の前記遮断弁と前記開閉弁との間の圧力、及び前記開閉弁と前記燃料電池との間の圧力とを検知する圧力検知工程と、前記燃料供給流路の前記遮断弁と前記開閉弁との間の圧力と、前記燃料供給流路の前記開閉弁と前記燃料電池との間の圧力とが等圧になった後、前記燃料電池から電流を取出し、この電流の値の積算を開始するディスチャージ電流積算工程と、積算された前記電流の値が所定値以上になった際、前記燃料供給流路の前記遮断弁よりも下流側の圧力の低下量を検知する圧力低下検知工程と、前記圧力低下検知工程において検知された前記低下量が所定値よりも大きい場合、前記遮断弁が故障していると判断する故障判定工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載した発明は、前記燃料供給流路の前記遮断弁と前記開閉弁との間の圧力と、前記燃料供給流路の前記開閉弁と前記燃料電池との間の圧力とが等圧になる前に、前記燃料電池から電流を取出す作業が中断した際、前記排出弁を開弁させ、前記燃料供給流路の前記遮断弁と前記開閉弁との間の圧力と、前記燃料供給流路の前記開閉弁と前記燃料電池との間の圧力とを等圧にさせる等圧化工程を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載した発明は、前記排出弁を開弁する際、この排出弁から排出された前記燃料を、前記酸化剤により希釈させる希釈工程を有し、この希釈工程で使用される前記酸化剤の量は、前記燃料電池から排出される前記酸化剤の量よりも多いことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載した発明は、警告手段（例えば、実施形態における警報機５３）を備え、前記故障判定工程において前記遮断弁が故障していると判断された際、前記警告手段により警告を行う警告工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載した発明によれば、イグニッションスイッチのオフ後であって、燃料供給流路の遮断弁と開閉弁との間の圧力と、燃料供給流路の開閉弁と燃料電池との間の圧力とを等圧にした後、燃料電池から取り出す電流（ディスチャージ電流）の積算値と、燃料供給流路の遮断弁よりも下流側の圧力の低下量とに基づいて遮断弁の故障を検知するので、燃料供給路に遮断弁、及び開閉弁の少なくとも２つの弁が設けられている場合であっても、遮断弁の故障検知を確実、且つ高精度に行うことができる。
また、燃料供給流路に、遮断弁、及び開閉弁の少なくとも２つの弁が設けられているので、例え遮断弁が故障した場合であっても、開閉弁によって燃料の漏洩を確実に防止することができる。これにより、フェールセーフ機能も高めることができる。
【００１４】
請求項２に記載した発明によれば、燃料電池から電流を取出す作業（ディスチャージ）が中断した場合であっても、排出弁を用いて確実に燃料供給流路の遮断弁と開閉弁との間の圧力と、燃料供給流路の開閉弁と燃料電池との間の圧力とを等圧にすることができる。このため、この等圧になる前にディスチャージが中断した場合であっても、遮断弁の故障検知を確実、且つ高精度に行うことができる。
【００１５】
請求項３に記載した発明によれば、排出弁を介して排出される燃料も、確実、且つ速やかに希釈させることができる。
【００１６】
請求項４に記載した発明によれば、遮断弁が故障した際、運転者等に速やかに遮断弁が故障したことを通知でき、ユーザフレンドリーで安全性の高い燃料電池システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態における燃料電池システムの概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態における遮断弁の故障検知方法のフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態における遮断弁が故障していないときの各部の動作を説明するタイムチャートである。
【図４】本発明の実施形態における遮断弁が故障しているときの各部の動作を説明するタイムチャートである。
【図５】本発明の実施形態における停止・中断時用の故障検知を行う際のタイムチャートである。
【図６】本発明の実施形態における停止・中断時用の故障検知の際のアノードガス圧とカソードガス希釈量の変化を示すグラフである。
【図７】本発明の実施形態における遮断弁の故障検知を実施した後の処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（燃料電池システム）
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、燃料電池システムの概略構成図である。
同図に示すように、燃料電池システム１は、例えば燃料電池車両に搭載されるものであり、燃料電池スタック２（以下、燃料電池２という）と、燃料電池２にカソードガスである空気を供給するためのカソードガス供給手段３と、アノードガスである水素を供給するためのアノードガス供給手段４と、これら各構成品を統括的に制御するＩＳＵ（制御装置）５とを主に備えている。
【００１９】
燃料電池２は、アノードガスとカソードガスとの電気化学反応により発電を行うものであって、固体高分子電解質膜を備えている。そして、この固体高分子電解質膜をアノードとカソードとで両側から挟み込んで膜電極構造体（ＭＥＡ）が形成され、このＭＥＡの両側に一対のセパレータを配置してセルが構成され、このセルが複数積層されることで燃料電池２が構成されている。
【００２０】
また、燃料電池２のアノードにはアノードガスとして水素が、カソードにはカソードガスとして空気がそれぞれ供給されることで、アノードで触媒反応（Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−）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に移動する。そして、カソードに移動した水素イオンが、カソードで酸素と電気化学反応（Ｈ２＋Ｏ２／２→Ｈ２Ｏ）を行い発電する。
さらに、燃料電池２は、バッテリ１１に接続され、燃料電池２で発電した電気をバッテリ１１に充電可能となっている。燃料電池２とバッテリ１１は、燃料電池車両の不図示の駆動モータ等の外部負荷に放電可能に接続されている。
【００２１】
（カソードガス供給手段）
カソードガス供給手段３は、燃料電池２のカソードに向けてカソードガスが流通するカソードガス供給流路３１を備えている。カソードガス供給流路３１の上流側には、燃料電池２にカソードガスを供給するためのエアコンプレッサ３２が接続されている。また、カソードガス供給流路３１の下流側は、燃料電池２の入口側で、カソードに面するカソード流路３３に接続されている。そして、カソードガス供給流路３１には、燃料電池２とエアコンプレッサ３２の間に、カソードガス供給封止弁３４が設けられている。
【００２２】
一方、カソード流路３３の出口側には、燃料電池２で発電に供されたカソードオフガスや、発電や凝縮によって燃料電池２で生成された水が流通するカソードオフガス排出流路３５が接続されている。カソードオフガス排出流路３５の下流側は、希釈ＢＯＸ３０に接続されている。また、カソードオフガス排出流路３５には、カソードガス出口封止弁３６が設けられている。
各封止弁３４，３６は電磁駆動式の封止弁であり、各封止弁３４，３６間、すなわちカソード流路３３内にカソードガスを封止できるように構成されている。
【００２３】
このような構成のもと、エアコンプレッサ３２によって送出されるカソードガスは、カソードガス供給流路３１を通過した後、燃料電池２のカソード流路３３に供給される。そして、カソード流路３３において、カソードガス中の酸素が酸化剤として発電に供された後、燃料電池２からカソードオフガスとしてカソードオフガス排出流路３５に排出される。カソードオフガス排出流路３５に排出されたカソードオフガスは、希釈ＢＯＸ３０を通過した後、車外へと排気される。
【００２４】
また、カソードガス供給流路３１のカソードガス供給封止弁３４よりも上流側には、希釈ガス流路７１が分岐して設けられている。希釈ガス流路７１の下流側は、希釈弁７２を介して希釈ＢＯＸ３０に接続されている。
【００２５】
さらに、カソードガス供給流路３１のカソードガス供給封止弁３４よりも下流側と、カソードオフガス排出流路３５のカソードガス出口封止弁３６よりも上流側との間には、カソードガス循環流路７３が接続されている。カソードガス循環流路７３には、カソードガス循環ポンプ７４が設けられている。
カソードガス循環ポンプ７４は、通常は停止しており、燃料電池システム１の停止直前に駆動する。そして、燃料電池２のカソード流路３３から排出されたカソードオフガスを循環させ、エアコンプレッサ３２から送出されるカソードガスに混合して、燃料電池２のカソードに再び供給する。
【００２６】
（アノードガス供給手段）
アノードガス供給手段４は、アノードガスが充填された水素供給タンク４１を備えている。水素供給タンク４１には、燃料電池２にアノードガスを供給するためのアノードガス供給流路４２が接続されている。アノードガス供給流路４２の下流側は、燃料電池２の入口側で、アノードに面するアノード流路４３に接続されている。
【００２７】
アノードガス供給流路４２には、上流側から順にガス供給弁１４、遮断弁１５、インジェクタ１６が設けられている。また、アノードガス供給流路４２の遮断弁１５とインジェクタ１６との間（以下、中圧部という）には中圧部圧力センサ１７が設けられ、アノードガス供給流路４２のインジェクタ１６と燃料電池２との間（以下、低圧部という）には低圧部圧力センサ１８が設けられている。
中圧部圧力センサ１７は、中圧部のアノードガスの圧力を検出するセンサである。また、低圧部圧力センサ１８は、低圧部のアノードガスの圧力を検出するセンサである。これら圧力センサ１７，１８の検出結果は、電気信号としてＩＳＵ５に出力される。
【００２８】
一方、アノード流路４３の出口側には、燃料電池２で発電に供されたアノードオフガスが流通するアノードオフガス排出流路４４が接続されている。アノードオフガス排出流路４４は、電磁駆動式のパージ弁４５を介して希釈ＢＯＸ３０に接続されている。
【００２９】
また、アノードオフガス排出流路４４には、パージ弁４５の上流側にアノードオフガス循環流路４７が分岐して設けられている。アノードオフガス循環流路４７の下流側は、アノードガス供給流路４２のインジェクタ１６と中圧部圧力センサ１７との間に接続されている。尚、アノードオフガス循環流路４７には、不図示の循環ポンプが設けられており、燃料電池２のアノード流路４３から排出されたアノードオフガスの一部を循環させ、水素供給タンク４１から供給されたアノードガスに混合して、燃料電池２のアノードに再び供給するようになっている。
【００３０】
さらに、アノードオフガス排出流路４４のアノードオフガス循環流路４７よりも上流側には、生成水排出流路８１が分岐して設けられている。生成水排出流路８１の下流側は、ドレイン弁８２を介して希釈ＢＯＸ３０に接続され、不図示のキャッチタンクに貯留している生成水を、希釈ＢＯＸ３０を介して車外へ排出できるようになっている。
【００３１】
希釈ＢＯＸ３０は、アノードオフガス排出流路４４から導入されたアノードオフガスが滞留する滞留室が内部に設けられるとともに、この滞留室に排出流路４６が接続されている。すなわち、滞留室内において、アノードオフガスはカソードオフガスにより希釈された後、排出流路４６から車外に排出される。尚、希釈ＢＯＸ３０には、アノードオフガス排出流路４４から導入されたアノードオフガスの濃度に基づいて、カソードオフガスが供給されるようになっている。
【００３２】
ＩＳＵ５は、希釈処理判断部５１と、遮断弁故障検知判断部５２とを有している。
希釈処理判断部５１は、アノードオフガス排出流路４４のパージ弁４５の開弁回数に応じて希釈ガス流路７１の希釈弁７２を開弁し、アノードオフガス排出流路４４を通って排出されるアノードオフガスを希釈する。
遮断弁故障検知判断部５２は、遮断弁１５の故障検知を行い、必要に応じてＩＳＵ５に接続されている警報機５３に信号を出力する。以下、遮断弁故障検知判断部５２による遮断弁１５の故障検知方法について詳述する。
【００３３】
（遮断弁の故障検知方法）
図２は、遮断弁の故障検知方法のフローチャートである。
図１、図２に示すように、まずイグニッションスイッチがオフされると、ＩＳＵ５により、停止時発電が実施中であるか否かの判断を行う（ステップＳＴ１０１）。
【００３４】
ここで、停止時発電とは、燃料電池システム１のシステム停止時に行う燃料電池システム１の発電処理（ディスチャージ）のことであって、例えば、カソードガス循環発電、Ｏ２リーン発電などの燃料電池内の酸素量を低減させる酸素欠乏発電をいう。
カソードガス循環発電は、所定の条件のもと、燃料電池２のカソード流路３３から排出されたカソードオフガスの一部をカソードガス循環流路７３を介して循環させ、エアコンプレッサ３２から送出されるカソードガスに混合して、燃料電池２のカソードに再び供給し、カソードオフガス中の残留酸素により発電を継続させてカソードガスを酸素濃度の極めて低い窒素リッチにする運転を行うことにより実現される。
【００３５】
一方、Ｏ２リーン発電は、カソードガス中の酸素ストイキを通常発電時の酸素ストイキよりも低い低酸素ストイキで供給して発電を行い、カソードガスを窒素リッチにする運転を行うことにより実現される。このように、カソードガス循環発電、及びＯ２リーン発電の何れも酸素欠乏発電に含まれる。
尚、以下の説明においては、停止時発電としてカソードガス循環発電を行う場合について説明する。
【００３６】
また、カソードガス循環発電を行う際は、イグニッションスイッチをオフした後に、アノードガス供給流路４２のアノードガスが所定圧力になるように、水素供給タンク４１からアノードガスを供給する（保圧工程）。
そして、所定圧力に達したところで、ガス供給弁１４、及び遮断弁１５を閉弁する（遮断弁閉弁工程）。ここで、アノードガス供給流路４２に供給されるアノードガスの所定圧力とは、カソードガス循環発電を行うのに十分な圧力をいう。例えば、遮断弁１５を閉弁したときの状態で、中圧部の圧力は約２Ｍｐａ（Ｇ）に設定され、低圧部の圧力は約１００Ｋｐａ（Ｇ）に設定される。この状態で、カソードガス循環発電を行う。
【００３７】
ステップＳＴ１０１における判断が「Ｙｅｓ」、つまり、ＩＳＵ５により停止時発電が行われていると判断された場合、インジェクタ１６を僅かに開き、中圧部のアノードガスを低圧部へと徐々に流出させながら（燃料供給工程）、中圧部圧力センサ１７により中圧部のアノードガスの圧力を検出すると共に、低圧部圧力センサ１８により低圧部のアノードガスの圧力を検出する（圧力検知工程）。そして、中圧部のアノードガスの圧力と、低圧部のアノードガスの圧力とが等圧になったか否かの判断を行う（ステップＳＴ１０２）。
【００３８】
ステップＳＴ１０２における判断が「Ｎｏ」、つまり、ＩＳＵ５により、中圧部のアノードガスの圧力と、低圧部のアノードガスの圧力とが等圧になっていないと判断された場合、再びステップＳＴ１０２の判断を行う。
一方、ステップＳＴ１０２における判断が「Ｙｅｓ」、つまり、ＩＳＵ５により、中圧部のアノードガスの圧力と、低圧部のアノードガスの圧力とが等圧になったと判断された場合、遮断弁１５の故障検知を実施する（ステップＳＴ１０３）。
【００３９】
ここで、図３、図４に基づいて、遮断弁１５の故障検知の実施方法について説明する。
図３は、遮断弁が故障していないときの各部の動作を説明するタイムチャート、図４は、遮断弁が故障しているときの各部の動作を説明するタイムチャートである。
【００４０】
まず、図３に基づいて、遮断弁１５が故障していないときの各部の動作について説明する。同図に示すように、イグニッションスイッチをオフした後、保圧工程を経て遮断弁１５を閉弁すると共に、酸素欠乏運転を開始する。このとき、低圧部のアノードガスの圧力よりも中圧部のアノードガスの圧力が大きいときは、低圧部のアノードガスが消費されたとしても、この分、中圧部からアノードガスが流入してくるので低圧部のアノードガスの圧力は殆ど変化しない。
【００４１】
ここで、酸素欠乏運転を開始することにより、燃料電池２から電流（ディスチャージ電流）が取り出され、このディスチャージ電流の電流値は、酸素欠乏運転を行っている間中、積算されるが（図３における破線部参照）、遮断弁１５の故障検知を実施する際は、所定時間Ｔ１が経過し、低圧部のアノードガスの圧力と、中圧部のアノードガスの圧力とが等圧になってから、ディスチャージ電流の積算電流値をモニターする（ディスチャージ電流積算工程）。
【００４２】
また、低圧部のアノードガスの圧力と、中圧部のアノードガスの圧力とが等圧になった際、インジェクタ１６の開度を、低圧部のアノードガスの圧力と、中圧部のアノードガスの圧力とが等圧になる前よりもさらに大きくする。これは、低圧部のアノードガスの圧力と、中圧部のアノードガスの圧力とが等圧になったので、中圧部から低圧部へのアノードガスの流れがなくなると共に、中圧部から低圧部へアノードガスが流出する際の圧力損失を低減するためである。
【００４３】
このような状態で酸素欠乏運転を続ける際、遮断弁１５が正常に動作して閉弁されていると、水素供給タンク４１から遮断弁１５を介してアノードガスが流入することがない。このため、中圧部と低圧部のアノードガスが消費される分、低圧部のアノードガスの圧力が徐々に低下していく。この低圧部におけるアノードガスの圧力の低下量は、低圧部圧力センサ１８により検出される（圧力低下検知工程）。この検出結果は、電気信号としてＩＳＵ５に出力される。
【００４４】
ＩＳＵ５は、ディスチャージ電流の積算電流値と低圧部のアノードガスの圧力低下量を関連付けたマップを有しており、このマップを参照してディスチャージ電流の積算電流値が所定値以上に達した際、低圧部のアノードガスの圧力が所定量だけ低下している否かの判断を行う。この判断結果に基づいて、遮断弁１５が故障しているか否かの判断を行う（故障判定工程）。
すなわち、ディスチャージ電流の積算電流値より、アノードガスの圧力が所定量だけ低下していると判断された場合、遮断弁１５が故障していないと判断し、遮断弁１５の故障検知を終了する。
【００４５】
一方、図４に示すように、遮断弁１５が故障して正常に閉弁されていない場合、水素供給タンク４１から遮断弁１５を介してアノードガスが漏洩する。このため、中圧部と低圧部のアノードガスが消費されても、この分、水素供給タンク４１からアノードガスが流入するので、低圧部のアノードガスの圧力が所定量よりも低下することがない。よって、遮断弁１５が故障していると判断し、遮断弁１５の故障検知を終了する。
ここで、遮断弁１５の故障検知を実施した後の処理については後述する。
【００４６】
図１、図２に戻り、ステップＳＴ１０１における判断が「Ｎｏ」、つまり、ＩＳＵ５により停止時発電が行われていない、又は中断していると判断された場合、停止・中断時用の故障検知を行う（ステップＳＴ２００）。
【００４７】
図５は、停止・中断時用の故障検知を行う際のタイムチャート、図６は、縦軸をアノードガス圧、カソードガス希釈量とし、横軸を時間とした場合における停止・中断時用の故障検知の際のアノードガス圧とカソードガス希釈量の変化を示すグラフである。
図２、図５、図６に示すように、停止・中断時用の故障検知（ステップＳＴ２００）では、まず、一旦インジェクタ１６が閉弁してしまうので、再度開弁する。また、パージ弁４５、又はドレイン弁８２を開弁し、余分なアノードガスを排出する（ステップＳＴ２０１）。これによって、中圧部のアノードガスの圧力と、低圧部のアノードガスの圧力とを等圧にする（等圧化工程）。
【００４８】
また、パージ弁４５、又はドレイン弁８２は、継続して開弁するのではなく、断続的に開弁する。これは、パージ弁４５、又はドレイン弁８２から排出されるアノードガスを、後述のパージ弁モードやドレイン弁モードにより希釈し易くするためである。
続いて、パージ弁４５の開弁、又はドレイン弁８２の開弁に基づいて、希釈弁７２を開弁し、カソードガスを用いてパージ弁４５、又はドレイン弁８２から排出されるアノードガスを希釈する（ステップＳＴ２０２、希釈工程）。
【００４９】
ここで、燃料電池システム１の通常運転時や、燃料電池システム１の酸素欠乏運転時におけるカソードガスによるカソードガス希釈量は、停止・中断時用の故障検知の際、パージ弁４５やドレイン弁８２が開弁したとき（以下、単に希釈工程という）のカソードガス希釈量と異なる。すなわち、希釈工程時に掃気されるカソードガス希釈量は、通常運転時や酸素欠乏運転時に掃気されるカソードガス希釈量よりも多く設定されている。
【００５０】
ＩＳＵ５は、希釈工程時にパージ弁４５が開弁されたときのカソードガス希釈量が設定されているパージ弁モードが記憶されていると共に、希釈工程時にドレイン弁８２が開弁されたときのカソードガス希釈量が設定されているドレイン弁モードが記憶されている。そして、停止・中断時用の故障検知の際、パージ弁４５、又はドレイン弁８２が開弁されると、この開弁に基づいてパージ弁モードやドレイン弁モードに切り替わり、各モードに基づいて、例えば、希釈弁７２の開弁時間を延長したり、エアコンプレッサ３２から送出されるカソードガスの流量を増量したりして、カソードガス希釈量を増量するようになっている。
【００５１】
尚、常にパージ弁モード、又はドレイン弁モードの何れか一方のモードに切り替わるように構成する場合に限らず、２つのモードを同時に行うように構成してもよい。
【００５２】
このように、等圧化工程により中圧部のアノードガスの圧力と、低圧部のアノードガスの圧力とを等圧とし、希釈工程が終了した後、低圧部圧力センサ１８により、低圧部におけるアノードガスの圧力の低下量を検出する（ステップＳＴ２０３、圧力低下検知工程）。
【００５３】
具体的には、パージ弁４５、又はドレイン弁８２を断続的に開弁する。このとき、遮断弁１５が正常に動作して閉弁されていると、水素供給タンク４１から遮断弁１５を介してアノードガスが流入することがない。このため、中圧部と低圧部のアノードガスが消費される分、低圧部のアノードガスの圧力が徐々に低下していく（図５におけるＬ１部参照）。この低圧部におけるアノードガスの圧力の低下量を低圧部圧力センサ１８により検出し、この検出結果を電気信号としてＩＳＵ５に出力する。
【００５４】
ＩＳＵ５は、停止・中断時用の故障検知の際の圧力低下検知工程において、パージ弁４５、又はドレイン弁８２を断続的に開弁している経過時間と低圧部のアノードガスの圧力低下量を関連付けたマップを有しており、このマップを参照して所定時間経過した後、低圧部のアノードガスの圧力が所定量だけ低下しているか否かの判断を行う。この判断結果に基づいて、遮断弁１５が故障しているか否かの判断を行う（故障判定工程）。
すなわち、所定時間経過後にアノードガスの圧力が所定量だけ低下していると判断された場合、遮断弁１５が故障していないと判断し、遮断弁１５の故障検知を終了する。
【００５５】
一方、遮断弁１５が故障して正常に閉弁されていない場合、水素供給タンク４１から遮断弁１５を介してアノードガスが漏洩する。このため、中圧部と低圧部のアノードガスが消費されても、この分、水素供給タンク４１からアノードガスが流入するので、低圧部のアノードガスの圧力が所定量よりも低下することがない（図５におけるＬ２部参照）。よって、遮断弁１５が故障していると判断し、遮断弁１５の故障検知を終了する。
【００５６】
次に、図７に基づいて、遮断弁１５の故障検知を実施した後の処理について説明する。
図７は、遮断弁の故障検知を実施した後の処理を示すフローチャートである。
同図に示すように、まず、ＩＳＵ５により、遮断弁１５が故障しているか否かの判断を行う（ステップＳＴ３０１）。
ステップＳＴ３０１における判断が「Ｙｅｓ」、つまり、ＩＳＵ５により、遮断弁１５が故障していると判断された場合、インジェクタ１６を閉弁すると共に、パージ弁４５、及びドレイン弁８２を閉弁する（ステップＳＴ３０２）。これにより、例えば遮断弁１５が完全に閉弁されないような状態であっても、インジェクタ１６、パージ弁４５、及びドレイン弁８２によって、アノードガスの外部への漏洩を防止できる。
【００５７】
続いて、希釈弁７２を開弁し、希釈ＢＯＸ３０を掃気する（ステップＳＴ３０３）。このとき、インジェクタ１６、パージ弁４５、及びドレイン弁８２を閉弁する前に漏洩されたアノードガスを速やかに希釈させる必要がある。このため、ＩＳＵ５には、故障判定工程において希釈弁７２が故障していると判断した場合に実施される故障検知モードが記憶されている。この故障検知モードは、アノードガスを速やかに希釈させるために、例えば、希釈弁７２の開弁時間を、燃料電池システム１の通常運転時よりも延長したり、エアコンプレッサ３２から送出されるカソードガスの流量を、燃料電池システム１の通常運転時よりも増量したりして、カソードガス希釈量を増量するようになっている。
【００５８】
次に、ＩＳＵ５から警報機５３に警報信号を出力し、警報機５３が警報を発する（ステップＳＴ３０４、警告工程）。これにより、遮断弁１５の故障検知を実施した後の処理を終了する。
尚、警報機５３は、運転者が希釈弁７２の故障を認識可能な手段であればよい。例えば、警報機５３として、燃料電池車両に警告灯を設け、希釈弁７２の故障時に、警告灯を点灯するように構成してもよい。また、例えば、インパネに「希釈弁故障」などと表示して運転者に報知するように構成してもよい。さらに、ＩＳＵ５には、遮断弁１５の故障履歴が記憶されるようになっており、仮にイグニッションスイッチをオフした場合であっても、次回イグニッションスイッチがオンされたときにも遮断弁１５の故障履歴が保持されるようになっている。
【００５９】
一方、ステップＳＴ３０１における判断が「Ｎｏ」、つまり、ＩＳＵ５により、遮断弁１５が故障していないと判断された場合、インジェクタ１６を閉弁すると共に、パージ弁４５、及びドレイン弁８２を閉弁する（ステップＳＴ３０５）。
そして、燃料電池システム１の通常運転時、又は前回時（例えば、前回が停止・中断時用の故障検知を行っていた場合はパージ弁モードやドレイン弁モード時）の希釈を継続して実施する（ステップＳＴ３０６）。これにより、遮断弁１５の故障検知を実施した後の処理を終了する。
【００６０】
（効果）
したがって、上述の実施形態によれば、イグニッションスイッチのオフ後に、アノードガス供給流路４２の中圧部のアノードガスの圧力と、低圧部のアノードガスの圧力とが等圧になった後、ディスチャージ電流積算工程を行い、さらに、圧力検知工程を行うので、アノードガス供給流路４２に遮断弁１５やインジェクタ１６が設けられている場合であっても、遮断弁１５の故障検知を確実、且つ高精度に行うことができる。
【００６１】
また、アノードガス供給流路４２に遮断弁１５やインジェクタ１６が設けられているので、例えば、遮断弁１５が故障して完全に閉弁されないような状態であっても、インジェクタ１６を閉弁することで、確実にアノードガスの外部への漏洩を防止することができる。このため、フェールセーフ機能も高めることができる。
【００６２】
さらに、ＩＳＵ５により停止時発電が行われていない、又は中断していると判断された場合に遮断弁１５の故障を検知する方法として、パージ弁４５、又はドレイン弁８２を開弁して中圧部のアノードガスの圧力と、低圧部のアノードガスの圧力とを等圧とし（等圧化工程）、この後、パージ弁４５、又はドレイン弁８２を断続的に開弁し、このときの低圧部におけるアノードガスの圧力の低下量に基づいて遮断弁１５の故障を検知するようにしている。このため、この等圧になる前に停止時発電が行われていない、又は中断した場合であっても、遮断弁１５の故障検知を確実、且つ高精度に行うことができる。
【００６３】
そして、等圧化工程において、パージ弁４５、又はドレイン弁８２を開弁し、余分なアノードガスを排出することによって中圧部のアノードガスの圧力と、低圧部のアノードガスの圧力とを等圧にした場合、この後に希釈工程を行っている。さらに、燃料電池システム１の通常運転時や、燃料電池システム１の酸素欠乏運転時におけるカソードガスによるカソードガス希釈量よりも、希釈工程におけるカソードガス希釈量が多く設定されている。このため、希釈工程を行った場合であっても、アノードガスを確実、且つ速やかに希釈させることができる。
【００６４】
また、遮断弁１５が故障した場合、ＩＳＵ５から警報機５３に警報信号を出力し、警報機５３が警報を発する（警告工程）ので、運転者等に速やかに遮断弁１５が故障したことを通知でき、ユーザフレンドリーで、安全性の高い燃料電池システム１を提供することができる。
【００６５】
尚、本発明は上述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、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述の実施形態では、アノードガス供給流路４２には、遮断弁１５が設けられている箇所よりも下流側にインジェクタ１６を設けた場合について説明した。しかしながら、インジェクタ１６に限られるものではなく、アノードガス供給流路４２の流路を遮断、開放可能な開閉弁であればよい。
【００６６】
また、上述の実施形態では、停止時発電の停止・中断時の故障検知の際に行う圧力低下検知工程において、パージ弁４５、又はドレイン弁８２を断続的に開弁している経過時間と低圧部のアノードガスの圧力低下量に基づいて遮断弁１５が故障しているか否かの判断を行う場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、パージ弁４５、又はドレイン弁８２を用いた等圧化工程の後、再び停止時発電を行ってディスチャージ電流積算工程を行い、さらに、ディスチャージ電流の積算電流値と低圧部のアノードガスの圧力低下量に基づいて遮断弁１５が故障しているか否かの判断を行ってもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１  燃料電池システム
２  燃料電池
３  カソードガス供給手段（酸化剤供給手段）
４  アノードガス供給手段（燃料供給手段）
５  ＩＳＵ
１５  遮断弁
１６  インジェクタ（開閉弁）
３１  カソードガス供給流路（酸化剤供給流路）
３２  エアコンプレッサ
４１  水素供給タンク
４２  アノードガス供給流路（燃料供給流路）
４４  アノードオフガス排出流路（燃料排出流路）
４５  パージ弁（排出弁）
５３  警報機（警告手段）
【図１】
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【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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