(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化剤ガスと燃料ガスとを電気化学反応させて電気エネルギを出力する電池セル（１０ａ）を複数積層して構成した燃料電池（１）と、
前記複数の電池セル（１０ａ）のうち、少なくとも１つの電池セル（１０ａ）に対して前記電池セル（１０ａ）の積層方向に隣接配置され、当該隣接配置された前記電池セル（１０ａ）における少なくとも二箇所を流れる電流の差に相関する物理量を検出する物理量検出手段（１００）と、
前記物理量検出手段（１００）の検出値に応じて前記燃料電池（１）の状態を診断する状態診断手段（５０ａ）と、を備え、
前記複数の電池セル（１０ａ）それぞれは、その内部に前記酸化剤ガスが流れる酸化剤ガス流路が形成されており、
前記物理量検出手段（１００）は、前記酸化剤ガス流路の出口部よりも入口部の近くに位置する上流側箇所（Ｘ１、Ｘ６、Ｘ７）を流れる電流を、前記上流側箇所（Ｘ１、Ｘ６、Ｘ７）よりも前記酸化剤ガス流れ下流側に位置する下流側箇所（Ｙ１、Ｙ６、Ｙ７）を流れる電流から引いた電流差に相関する物理量を検出するように構成され、
前記状態診断手段（５０ａ）は、
前記物理量検出手段（１００）の検出値を所定の基準閾値と比較し、その比較結果に応じて前記燃料電池（１）の状態を診断するように構成され、
前記物理量検出手段（１００）の検出値が、前記基準閾値を構成する第１閾値以上となる場合に、前記燃料電池（１）の内部が乾燥した乾燥状態と診断することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記物理量検出手段（１００）は、
前記電池セル（１０ａ）の積層方向に沿って電流を流すための複数の導電部（１０１）と、
前記複数の導電部（１０１）のうち、一対の導電部を流れる電流の差に相関する物理量を検出する単一の検出部（１０２）と、
を有して構成されてい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】
前記検出部（１０２）は、前記一対の導電部に電流が流れた際に前記一対の導電部の周囲に形成される磁界の磁束密度を前記物理量として検出する磁気センサ（１０３）を有して構成されてい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】
前記検出部（１０２）は、前記一対の導電部それぞれを囲むように配置され、前記一対の導電部の周囲に形成される磁束を前記磁気センサ（１０３）に集める集磁体（１０４）を有して構成されていることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記検出部（１０２）は、前記一対の導電部における電位差を前記物理量として検出する電圧センサ（１０５）で構成されてい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６】
前記一対の導電部は、前記複数の導電部（１０１）のうち、互いに隣接して配置された導電部であることを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記物理量検出手段（１００）は、前記酸化剤ガス流路の入口部よりも出口部の近くに位置する下流側箇所（Ｙ２、Ｙ６）を流れる電流から前記下流側箇所（Ｙ２、Ｙ６）よりも前記酸化剤ガス流れ上流側に位置する上流側箇所（Ｘ２、Ｘ６）を流れる電流を引いた電流差に相関する物理量を検出するように構成され、
前記状態診断手段（５０ａ）は、前記物理量検出手段（１００）の検出値が、前記基準閾値を構成する第２閾値以下となる場合に、前記燃料電池（１）の内部が過剰に湿潤した過湿潤状態と診断することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記複数の電池セル（１０ａ）それぞれは、その内部に前記燃料ガスが流れる燃料ガス流路が形成されており、
前記物理量検出手段（１００）は、前記燃料ガス流路の入口部よりも出口部の近くに位置する下流側箇所（Ｙ３）を流れる電流を、前記下流側箇所（Ｙ３）よりも前記燃料ガス流れ上流側に位置する上流側箇所（Ｘ３）を流れる電流から引いた電流差に相関する物理量を検出するように構成され、
前記状態診断手段（５０ａ）は、前記物理量検出手段（１００）の検出値が、前記基準閾値を構成する第３閾値以上となる場合に、前記燃料電池（１）への前記燃料ガスの供給が不足した燃料ガス不足状態と診断することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記複数の電池セル（１０ａ）それぞれは、その内部に前記燃料ガスが流れる燃料ガス流路が形成されており、
前記物理量検出手段（１００）は、前記燃料ガス流路の入口部よりも出口部の近くに位置する下流側箇所（Ｙ３）を流れる電流を、前記下流側箇所（Ｙ３）よりも前記燃料ガス流れ上流側に位置する上流側箇所（Ｘ３）を流れる電流から引いた電流差に相関する物理量を検出するように構成され、
前記状態診断手段（５０ａ）は、前記物理量検出手段（１００）の検出値の増加度合いが、前記基準閾値を構成する第４閾値以上となる場合に、前記燃料電池（１）への前記燃料ガスの供給が不足した燃料ガス不足状態と診断することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記複数の電池セル（１０ａ）それぞれは、その内部に冷却水が流れる冷却水流路が形成されており、
前記物理量検出手段（１００）は、前記冷却水流路の入口部よりも出口部の近くに位置する下流側箇所（Ｙ５）を流れる電流から前記下流側箇所（Ｙ５）よりも前記冷却水流れ上流側に位置する上流側箇所（Ｘ５）を流れる電流を引いた電流差に相関する物理量を検出するように構成され、
前記状態診断手段（５０ａ）は、前記物理量検出手段（１００）の検出値が、前記基準閾値を構成する第６閾値以下となる場合に、前記冷却水の流量不足によって前記燃料電池（１）が過剰に昇温した温度過剰状態であると診断することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記複数の電池セル（１０ａ）それぞれは、その内部に冷却水が流れる冷却水流路が形成されており、
前記物理量検出手段（１００）は、前記冷却水流路の出口部よりも入口部の近くに位置する上流側箇所（Ｘ４）を流れる電流を、前記上流側箇所（Ｘ４）よりも前記冷却水流れ下流側に位置する下流側箇所（Ｙ４）を流れる電流から引いた電流差に相関する物理量を検出するように構成され、
前記状態診断手段（５０ａ）は、前記物理量検出手段（１００）の検出値が、前記基準閾値を構成する第５閾値以上となる場合に、前記冷却水の温度が低いことによって前記燃料電池（１）が充分に昇温していない温度不足状態であると診断することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
前記状態診断手段（５０ａ）は、前記燃料電池（１）全体を流れる総電流の増加に応じて、前記基準閾値を増加させることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つ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】
本発明は、燃料電池の状態を診断する燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池の各種状態（内部含水量、ガス欠乏等）を診断する燃料電池システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１では、電解質膜の外側両面に配置される触媒層における乾燥の進行が速いことに着眼し、触媒層におけるインピーダンスの変化に基づいて燃料電池内部の乾燥状態を診断する構成としている。具体的には、燃料電池内部の乾燥状態を診断するために、燃料電池における高周波領域のインピーダンスと低周波領域のインピーダンスをそれぞれ算出し、各インピーダンスの差分に基づいて触媒層の含水量を算出するようにしている。なお、特許文献１では、高周波領域のインピーダンスが燃料電池の電解質膜の抵抗に対応し、低周波領域のインピーダンスが燃料電池の電解質膜の抵抗と触媒層の抵抗との合算値に対応するものとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許４６４０６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１の燃料電池システムのように、燃料電池のインピーダンスを用いて燃料電池の状態を診断する構成では、燃料電池に対して高周波、および低周波の交流信号を印加する装置や、高速フーリエ変換処理を行うための演算装置（ＦＦＴ等）が必要となり、システムの構成が複雑となってしまうという問題がある。
【０００６】
さらに、燃料電池のインピーダンスを用いて燃料電池の状態を診断する構成では、インピーダンスを算出する際の演算に長時間を要することから、燃料電池の診断に遅れが生じ、経時的に変化する燃料電池の状態をリアルタイムに診断することが難しいといった問題もある。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、簡素な構成で、かつ、燃料電池の診断の遅れを抑制可能な燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、酸化剤ガスと燃料ガスとを電気化学反応させて電気エネルギを出力する電池セル（１０ａ）を複数積層して構成した燃料電池（１）と、複数の電池セル（１０ａ）のうち、少なくとも１つの電池セル（１０ａ）に対して電池セル（１０ａ）の積層方向に隣接配置され、当該隣接配置された電池セル（１０ａ）における少なくとも二箇所を流れる電流の差に相関する物理量を検出する物理量検出手段（１００）と、物理量検出手段（１００）の検出値に応じて燃料電池（１）の状態を診断する状態診断手段（５０ａ）と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
このように、燃料電池（１）のインピーダンスを算出するのでなく、電池セル（１０ａ）における二箇所を流れる電流の差に相関する物理量に基づいて燃料電池の状態を診断する構成とすれば、燃料電池（１）に交流信号を印加する装置等が不要となると共に、複雑な演算処理が不要となる。従って、燃料電池（１）の状態を診断する燃料電池システムを簡素な構成で実現できると共に、燃料電池の診断の遅れを抑制することができる。
また、請求項１に記載の発明では、状態診断手段（５０ａ）を、物理量検出手段（１００）の検出値を所定の基準閾値と比較し、その比較結果に応じて燃料電池（１）の状態を診断する構成としている。
具体的には、請求項１に記載の発明では、複数の電池セル（１０ａ）それぞれは、その内部に酸化剤ガスが流れる酸化剤ガス流路が形成されており、物理量検出手段（１００）は、酸化剤ガス流路の出口部よりも入口部の近くに位置する上流側箇所（Ｘ１、Ｘ６、Ｘ７）を流れる電流を、上流側箇所（Ｘ１、Ｘ６、Ｘ７）よりも酸化剤ガス流れ下流側に位置する下流側箇所（Ｙ１、Ｙ６、Ｙ７）を流れる電流から引いた電流差に相関する物理量を検出するように構成され、状態診断手段（５０ａ）は、物理量検出手段（１００）の検出値が、基準閾値を構成する第１閾値以上となる場合に、燃料電池（１）の内部が乾燥した乾燥状態と診断することを特徴とする。これにより、燃料電池（１）の乾燥状態を的確に把握することができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、物理量検出手段（１００）は、電池セル（１０ａ）の積層方向に沿って電流を流すための複数の導電部（１０１）と、複数の導電部（１０１）のうち、一対の導電部を流れる電流の差に相関する物理量を検出する単一の検出部（１０２）と、を有して構成されていることを特徴とする。
【００１１】
これによれば、一対の導電部それぞれに検出部（１０２）を設ける場合に比べて、検出部（１０２）の数を少なくすることができるので、物理量検出手段（１００）を簡素な構成で実現することができ、燃料電池システムの構成の簡素化を図ることができる。
【００１２】
具体的には、請求項３に記載の発明のように、請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、検出部（１０２）を、一対の導電部に電流が流れた際に一対の導電部の周囲に形成される磁束密度を物理量として検出する磁気センサ（１０３）を有する構成とすることができる。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の燃料電池システムにおいて、検出部（１０２）は、一対の導電部それぞれを囲むように配置され、一対の導電部の周囲に形成される磁束を磁気センサ（１０３）に集める集磁体（１０４）を有して構成されていることを特徴とする。
【００１４】
これによれば、磁気センサ（１０３）における一対の導電部の周囲に形成される磁束密度の検出精度を向上させることが可能となる。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明のように、請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、一対の導電部における電位差を物理量として検出する電圧センサ（１０５）で構成してもよい。
【００１６】
ここで、一対の導電部同士が遠く離れた位置に存在すると、外部からのノイズ等の影響が導電部間でばらつくことがある。この場合、物理量検出手段（１００）の検出精度に悪影響を及ぼす虞がある。
【００１７】
このため、請求項６に記載の発明のように、請求項２ないし５のいずれか１つに記載の燃料電池システムにおいて、一対の導電部を、複数の導電部（１０１）のうち、互いに隣接して配置された導電部で構成することが望ましい。
【００２０】
また、請求項７に記載の発明では、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の燃料電池システムにおいて、物理量検出手段（１００）は、酸化剤ガス流路の入口部よりも出口部の近くに位置する下流側箇所（Ｙ２、Ｙ６）を流れる電流から下流側箇所（Ｙ２、Ｙ６）よりも酸化剤ガス流れ上流側に位置する上流側箇所（Ｘ２、Ｘ６）を流れる電流を引いた電流差に相関する物理量を検出するように構成され、状態診断手段（５０ａ）は、物理量検出手段（１００）の検出値が基準閾値を構成する第２閾値以下となる場合に、燃料電池（１）の内部が過剰に湿潤した過湿潤状態と診断することを特徴とする。これにより、燃料電池（１）の過湿潤状態を的確に把握することができる。
【００２１】
また、請求項８に記載の発明では、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の燃料電池システムにおいて、複数の電池セル（１０ａ）それぞれは、その内部に燃料ガスが流れる燃料ガス流路が形成されており、物理量検出手段（１００）は、燃料ガス流路の入口部よりも出口部の近くに位置する下流側箇所（Ｙ３）を流れる電流を、下流側箇所（Ｙ３）よりも燃料ガス流れ上流側に位置する上流側箇所（Ｘ３）流れる電流から引いた電流差に相関する物理量を検出するように構成され、状態診断手段（５０ａ）は、物理量検出手段（１００）の検出値が、基準閾値を構成する第３閾値以上となる場合に、燃料電池（１）への燃料ガスの供給が不足した燃料ガス不足状態と診断することを特徴とする。これにより、燃料電池（１）の燃料ガス不足状態を的確に把握することができる。
【００２２】
また、請求項９に記載の発明では、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の燃料電池システムにおいて、複数の電池セル（１０ａ）それぞれは、その内部に燃料ガスが流れる燃料ガス流路が形成されており、物理量検出手段（１００）は、燃料ガス流路の入口部よりも出口部の近くに位置する下流側箇所（Ｙ３）を流れる電流を、下流側箇所（Ｙ３）よりも燃料ガス流れ上流側に位置する上流側箇所（Ｘ３）を流れる電流から引いた電流差に相関する物理量を検出するように構成され、状態診断手段（５０ａ）は、物理量検出手段（１００）の検出値の増加度合いが、基準閾値を構成する第４閾値以上となる場合に、燃料電池（１）への燃料ガスの供給が不足した燃料ガス不足状態と診断することを特徴とする。これによっても、燃料電池（１）の燃料ガス不足状態を的確に把握することができる。
【００２３】
また、請求項１０に記載の発明では、請求項１ないし９のいずれか１つに記載の燃料電池システムにおいて、複数の電池セル（１０ａ）それぞれは、その内部に冷却水が流れる冷却水流路が形成されており、物理量検出手段（１００）は、冷却水流路の入口部よりも出口部の近くに位置する下流側箇所（Ｙ５）を流れる電流から下流側箇所（Ｙ５）よりも冷却水流れ上流側に位置する上流側箇所（Ｘ５）を流れる電流を引いた電流差に相関する物理量を検出するように構成され、状態診断手段（５０ａ）は、物理量検出手段（１００）の検出値が、基準閾値を構成する第６閾値以下となる場合に、前記冷却水の流量不足によって燃料電池（１）が過剰に昇温した温度過剰状態であると診断することを特徴とする。これにより、燃料電池（１）の温度過剰状態を的確に把握することができる。なお、燃料電池（１）の温度過剰状態には、全体的な冷却水の流量不足によって燃料電池（１）全体の温度が過剰に昇温した状態に限らず、局所的な冷却水の流量不足によって燃料電池（１）の局所部位の温度が過剰に昇温した状態が含まれる。
【００２４】
また、請求項１１に記載の発明では、請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の燃料電池システムにおいて、複数の電池セル（１０ａ）それぞれは、その内部に冷却水が流れる冷却水流路が形成されており、物理量検出手段（１００）は、冷却水流路の出口部よりも入口部の近くに位置する上流側箇所（Ｘ４）を流れる電流を、上流側箇所（Ｘ４）よりも冷却水流れ下流側に位置する下流側箇所（Ｙ４）を流れる電流から引いた電流差に相関する物理量を検出するように構成され、状態診断手段（５０ａ）は、物理量検出手段（１００）の検出値が、基準閾値を構成する第５閾値以上となる場合に、前記冷却水の温度が低いことによって燃料電池（１）が充分に昇温していない温度不足状態であると診断することを特徴とする。これにより、燃料電池（１）の温度不足状態を的確に把握することができる。
【００２５】
また、請求項１２に記載の発明では、請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の燃料電池システムにおいて、状態診断手段（５０ａ）は、燃料電池（１）全体を流れる総電流の増加に応じて、基準閾値を増加させることを特徴とする。これによれば、燃料電池（１）の状態をより適切に診断することが可能となる。
【００２６】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図である。
【図２】第１実施形態に係る燃料電池の斜視図である。
【図３】第１実施形態に係る電流差検出装置を説明するための説明図である。
【図４】燃料電池が乾燥状態となる際の膜抵抗と電流比との関係を説明するための説明図である。
【図５】第１実施形態に係る制御装置が実行する乾燥診断処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】第２実施形態に係る電流差検出装置を説明するための説明図である。
【図７】燃料電池が過湿潤状態となる際の電流差検出装置が出力する検出値の変化を示す特性図である。
【図８】第２実施形態に係る制御装置が実行する過湿潤診断処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】第３実施形態に係る電流差検出装置を説明するための説明図である。
【図１０】燃料電池が水素不足状態となる際の電流差検出装置が出力する検出値の変化を示す特性図である。
【図１１】第３実施形態に係る制御装置が実行する水素不足診断処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】第４実施形態に係る電流差検出装置を説明するための説明図である。
【図１３】燃料電池が温度不足状態となる際の電流差検出装置が出力する検出値の変化を示す特性図である。
【図１４】第４実施形態に係る制御装置が実行する温度不足診断処理の流れを示すフローチャートである。
【図１５】第５実施形態に係る電流差検出装置を説明するための説明図である。
【図１６】燃料電池が温度過剰状態となる際の電流差検出装置が出力する検出値の変化を示す特性図である。
【図１７】第５実施形態に係る制御装置が実行する温度過剰診断処理の流れを示すフローチャートである。
【図１８】電流差検出装置の検出部の変形例を説明するための説明図である。
【図１９】電流差検出装置の変形例を説明するための説明図である。
【図２０】燃料電池が乾燥状態となる際の膜抵抗と電位差との関係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】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００２９】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１〜図５に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る電流差検出装置１００を適用した燃料電池システムの全体構成図であり、図２は、本実施形態に係る燃料電池１の斜視図である。この燃料電池システムは、電気自動車の一種である、いわゆる燃料電池車両に適用されており、車両走行用電動モータ等の電気負荷に電力を供給するものである。
【００３０】
まず、燃料電池システムは、図１に示すように、水素と酸素との電気化学反応を利用して電力を発生する燃料電池１を備えている。燃料電池１は、図示しない車両走行用電動モータや２次電池といった電気負荷に供給される電気エネルギを出力するもので、本実施形態では、固体高分子電解質型燃料電池を採用している。
【００３１】
より具体的には、燃料電池１は、基本単位となる電池セル１０ａ（以下、単にセル１０ａと記載する。）が、電気的に直列に接続されるように複数積層配置された積層体、および当該積層体の両端部に配置された集電板１０ｂ、１０ｃで構成されている。
【００３２】
各セル１０ａは、固体高分子からなる電解質膜（図示略）の両側面に一対の電極（図示略）が配置された膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）と、この膜電極接合体を狭持する一対のセパレータ（図示略）で構成されている。
【００３３】
一対のセパレータは、カーボン材や導電性金属よりなる板状プレートからなり、負極（アノード電極）側と対向する面に水素が流れる水素流路（燃料ガス流路）が形成され、正極（カソード電極）側と対向する面に空気が流れる空気流路（酸化剤ガス流路）が形成されている。さらに、一対のセパレータには、燃料電池１を冷却するための冷却水が流れる冷却水流路が形成されている。
【００３４】
燃料電池１の内部には、各セル１０ａの水素流路に水素を分配する水素供給用マニホールド１ａ、および各セル１０ａの水素流路から流出した水素を集合させる水素排出用マニホールド１ｂが、各セル１０の積層方向に延びるように配置されている。
【００３５】
また、燃料電池１の内部には、各セル１０ａの空気流路に空気を分配する空気供給用マニホールド１ｃ、および各セル１０ａの空気流路から流出した空気を集合させる空気排出用マニホールド１ｄが、各セル１０ａの積層方向に延びるように配置されている。
【００３６】
さらに、燃料電池１の内部には、各セル１０ａの冷却水流路に冷却水を分配する冷却水供給用マニホールド１ｅ、および各セル１０ａの冷却水流路から流出した冷却水を集合させる冷却水排出用マニホールド１ｆが、各セル１０ａの積層方向に延びるように配置されている。
【００３７】
水素供給用マニホールド１ａおよび空気供給用マニホールド１ｃから水素および空気といった反応ガスが供給されると、各セル１０ａでは、以下に示すように、水素と酸素とを電気化学反応して、電気エネルギを出力する。
【００３８】
（負極側）Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−
（正極側）２Ｈ＋＋１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ
燃料電池１から出力される電気エネルギは、燃料電池全体として出力される電流（総電流）を検出する電流センサ１１によって計測される。電流センサ１１の検出信号は、後述する制御装置５０に入力されている。
【００３９】
また、本実施形態では、複数のセル１０ａのうち、隣接するセル１０ａの間に、セル１０ａにおける異なる二箇所を流れる電流の差に相関する物理量を検出する物理量検出手段として機能する電流差検出装置１００が配置されている。この電流差検出装置１００については後述する。
【００４０】
燃料電池１の空気極（正極）側には、酸素を主成分とする酸化剤ガスである空気を燃料電池１内部の空気供給用マニホールド１ｃに供給するための空気供給配管２０ａ、並びに、燃料電池１にて電気化学反応を終えた余剰空気および空気極で生成された生成水を、燃料電池１内部の空気排出用マニホールド１ｄを介して、外部へ排出するための空気排出配管２０ｂが接続されている。
【００４１】
空気供給配管２０ａの最上流部には、大気中から吸入した空気を燃料電池１に圧送するための空気ポンプ２１が設けられ、空気排出配管２０ｂには、燃料電池１内の空気の圧力を調整するための空気調圧弁２３が設けられている。なお、本実施形態では、空気ポンプ２１および空気調圧弁２３によって、所定の流量および圧力の空気を燃料電池１に供給する酸化剤ガス側のガス供給手段が構成される。
【００４２】
さらに、空気供給配管２０ａおよび空気排出配管２０ｂには、空気調圧弁２３から流出した空気の有する湿度（水蒸気）を空気ポンプ２１から圧送された空気へ移動させるための加湿器２２が設けられている。この加湿器２２は、複数本の中空糸にて構成されており、燃料電池１へ供給される空気を加湿する機能を果たす。
【００４３】
燃料電池１の水素極（負極）側には、水素を主成分とする燃料ガス（水素）を燃料電池１内部の水素供給用マニホールドａに供給するための水素供給配管３０ａ、水素極側に溜まった生成水を微量な水素とともに燃料電池１内部の水素排出用マニホールド１ｂから外部へ排出するための水素排出配管３０ｂが接続されている。さらに、水素供給配管３０ａおよび水素排出配管３０ｂは、水素循環配管３０ｃを介して接続されている。
【００４４】
水素供給配管３０ａの最上流部には、高圧水素が充填された高圧水素タンク３１が設けられ、水素供給配管３０ａにおける高圧水素タンク３１と燃料電池１との間には、燃料電池１に供給される水素の圧力を調整する水素調圧弁３２が設けられている。なお、本実施形態では、この水素調圧弁３２によって、所定の圧力の水素を燃料電池１に供給する燃料ガス側のガス供給手段が構成される。
【００４５】
水素排出配管３０ｂには、生成水を微量な水素とともに外気へ排出するために所定の時間間隔で開閉する電磁弁３４が設けられている。なお、上述の電気化学反応では、水素極側において生成水は発生しないものの、水素極側には、酸素極側から各セル１０ａの電解質膜を透過した生成水が溜まるおそれがある。このため、本実施形態では、水素排出配管３０ｂおよび電磁弁３４を設けている。
【００４６】
水素循環配管３０ｃは、水素供給配管３０ａの水素調圧弁３２下流側と水素排出配管３０ｂの電磁弁３４上流側とを接続するように設けられており、これにより、燃料電池１から流出した未反応の水素を、燃料電池１に循環させて再供給している。さらに、水素循環配管３０ｃには、水素流路３０内で水素を循環させるための水素ポンプ３３が配置されている。
【００４７】
ところで、燃料電池１は発電効率確保のために運転中一定温度（例えば８０℃程度）に維持する必要がある。このため、燃料電池１には、燃料電池１を冷却するために、燃料電池１内部の冷却水供給用マニホールド１ｅおよび冷却水排出用マニホールド１ｆに接続される冷却水回路４０が設けられている。この冷却水回路４０には、燃料電池１に冷却水（熱媒体）を循環させるウォータポンプ４１、電動ファン４２を備えたラジエータ（放熱器）４３が設けられている。
【００４８】
さらに、冷却水回路４０には、冷却水を、ラジエータ４３を迂回するように流すバイパス流路４４が設けられている。冷却水回路４０とバイパス流路４４との合流点には、バイパス流路４４に流れる冷却水流量を調整するための流路切替弁４５が設けられている。この流路切替弁４５の弁開度が調整されることによって、冷却水回路４０の冷却能力が調整される。
【００４９】
制御装置（ＥＣＵ）５０は、入力信号に基づいて、燃料電池システムを構成する各種構成機器の作動を制御する制御手段であって、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータとその周辺回路にて構成されている。
【００５０】
具体的には、制御装置５０の入力側には、上述の電流センサ１１および電流差検出装置１００等が接続されており、電流センサ１１および電流差検出装置１００等から出力される信号が入力される。
【００５１】
一方、出力側には、上述の空気ポンプ２１、加湿器２２、空気調圧弁２３、水素調圧弁３２、水素ポンプ３３、電磁弁３４、ウォータポンプ４１、流路切替弁４５等の各種構成機器が接続されて、各種構成機器に対して制御信号が出力される。
【００５２】
ここで、燃料電池１では、その内部の状態が乾燥状態、過湿潤状態、水素不足状態（燃料ガス不足状態）、温度過剰状態、温度不足状態等になると電池の出力が低下してしまう。例えば、燃料電池１では、その内部の水分量が低下すると各セル１０ａにおける電解質膜が乾燥して電池の出力が低下し、一方、内部の水分量が過剰となると反応ガスの供給が阻害されて電池の出力が低下する。また、燃料電池１では、水素の供給量が不足すると各セル１０ａにおける電気エネルギを充分に発生させることができず、電池の出力が低下する。さらに、燃料電池１では、内部の温度が過剰に高くなると電解質膜が乾燥しやすくなり、電池の出力低下が懸念され、一方、内部の温度低くなると電気化学反応が不活性となり、電池の出力が低下する。
【００５３】
このため、本実施形態では、入力信号に基づいて制御装置５０にて燃料電池１の状態を診断すると共に、燃料電池１の状態を正常に復帰させるために、燃料電池１の状態の診断結果に応じて各種構成機器を制御するようにしている。本実施形態の制御装置５０は、入力信号に基づいて燃料電池１の乾燥状態を診断する乾燥診断処理を実行するように構成されている。
【００５４】
なお、本実施形態における制御装置５０のうち、燃料電池１の状態を診断する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）が、状態診断手段５０ａを構成し、燃料電池１の状態を正常に復帰させるために各種構成機器を制御する構成が、復帰制御手段５０ｂを構成している。
【００５５】
次に、本実施形態の電流差検出装置１００の詳細について説明する。図３は、本実施形態に係る電流差検出装置１００を説明するための説明図であり、図３の（ａ）が図２のＡ部の部分拡大図を示し、（ｂ）が電流差検出装置１００の検出部１０２の拡大図を示している。
【００５６】
図２に示すように、本実施形態の電流差検出装置１００は、導電性金属よりなる複数の導電部１０１が板状部材として一体的に構成された導電部集合板１００ａ、複数の導電部１０１のうち、一対の導電部それぞれを流れる電流の差に相関する物理量を検出する単一の検出部１０２を有して構成されている。なお、各導電部１０１は、セル１０ａの積層方向における抵抗値が一定となるように構成されている。
【００５７】
ここで、本実施形態では、燃料電池１の乾燥状態を診断することから、電流差検出装置１００にて、各セル１０ａにおける比較的乾燥し易い部位である空気流路の入口部の近くに位置する上流側箇所Ｘ１を流れる電流と、上流側箇所Ｘ１よりも空気流れ下流側に位置する下流側箇所Ｙ１を流れる電流との差に相関する物理量を検出するようにしている。
【００５８】
より具体的には、電流差検出装置１００は、上流側箇所Ｘ１に存在する導電部１０１を流れる電流を、下流側箇所Ｙ１に存在する導電部１０１を流れる電流から引いた電流差に相関する物理量を検出するように構成されている。なお、本実施形態では、上流側箇所Ｘ１に存在する導電部１０１と下流側箇所Ｙ１に存在する導電部１０１とが隣接して配置されている。
【００５９】
本実施形態の導電部集合板１００ａは、隣接するセル１０ａ間に配置されている。そして、導電部集合板１００ａのうち、対向する２辺（図２では、上下両辺）付近には、水素、空気、冷却水が流通する各マニホールド１ａ〜１ｆが形成されている。
【００６０】
複数の導電部１０１は、それぞれ隣接するセル１０ａ間をセル１０ａの積層方向に電流を流すためのもので、隣接するセル１０ａに対応する両端面がセル１０ａに電気的に接触するように配置されている。本実施形態の各導電部１０１は、導電部集合板１００ａの板面全体に配置されている。より具体的には、複数の導電部１０１は、上下両側のマニホールド１ａ〜１ｆの間に、直交する２方向にマトリックス状（格子状）に配置されている（本実施形態では、上下方向に４個、左右方向に７個配置）。
【００６１】
本実施形態の検出部１０２は、図３（ａ）に示すように、磁気センサ１０３、および集磁体１０４を有して構成されている。
【００６２】
磁気センサ１０３は、上流側箇所Ｘ１に存在する導電部１０１と、下流側箇所Ｙ１に存在する導電部１０１との間に配置され、各導電部１０１に電流が流れた際に、その周囲に形成される磁界の磁束密度を検出するものである。この磁気センサ１０３としては、ホール素子、ＭＲ素子、フラックスゲート等を用いることができる。
【００６３】
集磁体１０４は、上流側箇所Ｘ１に存在する導電部１０１、および下流側箇所Ｙ１に存在する導電部１０１を囲むように配置され、各導電部１０１の周囲に生ずる磁束を磁気センサ１０３に集めるものである。なお、集磁体としては、磁束を集めることが可能な金属材料であればよく、例えば鉄心を用いることができる。
【００６４】
より具体的には、本実施形態の検出部１０２は、集磁体１０４が２つのループを有する「８」の字形状とされ、各ループが合流する合流部位に所定の間隙（ギャップ）を介して磁気センサ１０３が配置されている。
【００６５】
集磁体１０４は、一方のループが上流側箇所Ｘ１に存在する導電部１０１を囲むように設けられ、他方のループが下流側箇所Ｙ１に存在する導電部１０１を囲むように設けられている。
【００６６】
このように構成される検出部１０２は、例えば、上流側箇所Ｘ１に存在する導電部１０１および下流側箇所Ｙ１に存在する導電部１０１それぞれに紙面手前側から奥側へ電流が流れると、図３（ｂ）に示すように、各導電部１０１を流れる電流により集磁体１０４に磁束Ｂ１、Ｂ２が生ずる。
【００６７】
上流側箇所Ｘ１に存在する導電部１０１の周囲に生ずる磁束Ｂ１、および下流側箇所Ｙ１に存在する導電部１０１の周囲に生ずる磁束Ｂ２は、磁気センサ１０３が配置された位置で互いに打ち消しあうように作用する。
【００６８】
この際、上流側箇所Ｘ１に存在する導電部１０１、および下流側箇所Ｙ１に存在する導電部１０１に同様の電流が流れると、磁束Ｂ１、Ｂ２が、磁気センサ１０３が配置された位置で互いに打ち消され、磁気センサ１０３の出力が略一定となる。
【００６９】
一方、上流側箇所Ｘ１に存在する導電部１０１、および下流側箇所Ｙ１に存在する導電部１０１に異なる値の電流が流れると、磁束Ｂ１、Ｂ２が、磁気センサ１０３が配置された位置で互いに打ち消されず、磁気センサ１０３では、各導電部１０１を流れる電流の差に応じた磁束密度が出力される。つまり、磁気センサ１０３で検出する磁束密度は、一対の導電部を流れる電流の差に相関する物理量となる。本実施形態の磁気センサ１０３は、上流側箇所Ｘ１に存在する導電部１０１に形成される磁界の磁束Ｂ１を「負」、下流側箇所Ｙ１に存在する導電部１０１に形成される磁界の磁束Ｂ２を「正」となるように構成されている。
【００７０】
勿論、本実施形態の磁気センサ１０３は、上流側箇所Ｘ１に存在する導電部１０１に形成される磁界の磁束Ｂ１を「正」、下流側箇所Ｙ１に存在する導電部１０１に形成される磁界の磁束Ｂ２を「負」となるように構成されていてもよい。この場合、磁気センサ１０３の出力値のプラスマイナスが逆転することになるが、例えば、制御装置５０等にて磁気センサ１０３の出力値のプラスマイナスを逆転するようにすればよい。
【００７１】
以上のように、本実施形態に係る燃料電池システムは構成されており、以下では、本実施形態に係る燃料電池システムの作動について説明する。
【００７２】
まず、制御装置５０は、車両走行用電動モータや２次電池といった電気負荷からの電力要求を受けると、当該電力要求を満たすべく、燃料電池１への空気の供給量、水素の供給量を制御する。例えば、制御装置５０は、空気ポンプ２１の回転数を制御して空気の供給量を制御すると共に、水素ポンプ３３の回転数を制御して水素の供給量を制御する。そして、空気および水素の供給により、燃料電池１では、電気化学反応によって電気エネルギが生成され、生成された電気エネルギが電気負荷へ供給される。
【００７３】
この際、電流差検出装置１００の全ての導電部１０１にセル１０ａの積層方向に電流が流れるので、磁気センサ１０３にて上流側箇所Ｘ１に存在する導電部１０１、および下流側箇所Ｙ１に存在する導電部１０１を流れる電流の差に相関する磁束密度を検出することができる。
【００７４】
ここで、例えば、加湿器２２による燃料電池１に供給される空気の加湿量が低下すると、各セル１０ａの電解質膜における空気流路の入口部付近が乾燥し、当該乾燥部位にて電解質膜の膜抵抗（プロトン伝導抵抗）が増加して出力される電流が低下する。
【００７５】
図４は、燃料電池１が乾燥状態となる際の膜抵抗と電流比との関係を説明するための説明図であり、図４の（ａ）が、乾燥状態となる際の上流側箇所Ｘ１におけるセル電圧と膜抵抗との関係を示す特性図であり、（ｂ）が乾燥状態となる際のセル電圧と電流比との関係を示す特性図である。なお、電流比は、上流側箇所Ｘ１に存在する導電部１０１を流れる電流に対する下流側箇所Ｙ１に存在する導電部１０１を流れる電流の比を示している。
【００７６】
図４（ａ）に示すように、上流側箇所Ｘ１に存在する電解質膜が乾燥すると、上流側箇所Ｘ１に存在する膜抵抗が増加する。この際、電流比は、図４（ｂ）に示すように、上流側箇所Ｘ１に存在する膜抵抗の増加に伴って増加する傾向となっている。
【００７７】
このことから、電流差検出装置１００にて、各セル１０ａにおける比較的乾燥し易い空気流路の入口部付近の上流側箇所Ｘ１を流れる電流と、上流側箇所Ｘ１よりも空気流れ下流側に位置する下流側箇所Ｙ１を流れる電流との差に相関する磁束密度を検出することで、燃料電池１の乾燥状態を診断することが可能となる。
【００７８】
次に、燃料電池１の乾燥状態の診断について図５を用いて説明する。図５は、本実施形態の制御装置５０が実行する乾燥診断処理を示すフローチャートである。
【００７９】
燃料電池１での発電が開始されると、図５に示すように、まず、電流センサ１１、および電流差検出装置１００から出力される信号を読み込む（Ｓ１０）。
【００８０】
続いて、電流差検出装置１００の磁気センサ１０３から出力される信号を基準閾値と比較する（Ｓ１１）。すなわち、上流側箇所Ｘ１に位置する導電部１０１を流れる電流Ｉｘを、下流側箇所Ｙ１に位置する導電部１０１を流れる電流Ｉｙから引いた電流差（＝Ｉｙ−Ｉｘ）に応じて変化する磁束密度を基準閾値である第１閾値以上であるか否かを判定する。
【００８１】
ここで、上流側箇所Ｘ１に位置する導電部１０１を流れる電流と、下流側箇所Ｙ１に位置する導電部１０１を流れる電流との差は、燃料電池１全体を流れる総電流の増加によって増加する傾向がある。このため、本実施形態の制御装置５０では、基準閾値である第１閾値（＞０）を、燃料電池１全体を流れる総電流の増加に伴って増加するように設定している。なお、燃料電池１全体を流れる総電流が変化しない場合、燃料電池１の乾燥状態となる際の磁束密度に応じて予め定めた閾値を設定する。
【００８２】
ステップＳ１１の判定処理の結果（比較結果）、磁気センサ１０３の検出値が第１閾値以上と判定された場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、下流側箇所Ｙ１に位置する導電部１０１を流れる電流に対して、上流側箇所Ｘ１に位置する導電部１０１を流れる電流が低下したことになり、この電流低下は、燃料電池１内部の乾燥に起因すると推定できるので、燃料電池１の状態を乾燥状態と診断する（Ｓ１２）。
【００８３】
燃料電池１の状態を乾燥状態と診断した後、乾燥状態から復帰させる乾燥復帰処理を行って（Ｓ１３）、乾燥診断処理を終了する。具体的には、ステップＳ１３の乾燥復帰処理では、加湿器２２による燃料電池１へ供給する空気の加湿量を増加させる処理や、空気ポンプ２１の回転数を下げて空気流路の入口部側の水分が出口側へ流され難いようにする処理を行う。
【００８４】
一方、ステップＳ１１の判定処理の結果、磁気センサ１０３の検出値が第１閾値未満と判定された場合（Ｓ１１：ＮＯ）、下流側箇所Ｙ１に位置する導電部１０１を流れる電流に対して、上流側箇所Ｘ１に位置する導電部１０１を流れる電流が低下しておらず、燃料電池１内部が乾燥していないと推定できるので、燃料電池１の状態を乾燥なしと診断する（Ｓ１４）。
【００８５】
以上説明した本実施形態の燃料電池システムは、燃料電池１のインピーダンスを算出するのではなく、セル１０ａにおける二箇所を流れる電流の差に相関する磁束密度に基づいて燃料電池１の乾燥状態を診断する構成としている。これによれば、燃料電池１に交流信号を印加する装置等が不要となると共に、複雑な演算処理が不要となる。
【００８６】
従って、燃料電池１の乾燥状態を診断する燃料電池システムを簡素な構成で実現できると共に、燃料電池１の診断の遅れを抑制することができる。
【００８７】
また、本実施形態では、一対の導電部１０１を流れる電流の差に相関する磁束密度を単一の検出部１０２で検出する構成としているので、各導電部１０１それぞれに検出部１０２を設ける構成に比べて、検出部１０２の数を少なくすることができる。
【００８８】
さらに、本実施形態では、検出部１０２を磁気センサ１０３に加えて集磁体１０４を有する構成としているので、磁気センサ１０３に各導電部１０１の周囲に生じた磁界の磁束密度を効率よく検出するこができ、電流差検出装置１００の検出精度の向上を図ることができる。
【００８９】
また、本実施形態では、磁気センサ１０３にて隣接した配置された導電部１０１を流れる電流の差に相関する磁束密度を検出する構成としているので、外部からのノイズ等の影響を抑制することができ、電流差検出装置１００の検出精度の向上を図ることができる。
【００９０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図６〜図８に基づいて説明する。本実施形態では、燃料電池システムにおいて燃料電池１の過湿潤状態を診断する例について説明する。本実施形態では、第１実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。
【００９１】
本実施形態では、燃料電池１の過湿潤状態を診断することから、電流差検出装置１００にて、各セル１０ａにおける比較的湿潤し易い部位である空気流路の出口部の近くに位置する下流側箇所Ｙ２を流れる電流と、空気流路において下流側箇所Ｙ２よりも空気流れ上流側に位置する上流側箇所Ｘ２を流れる電流との差に相関する物理量を検出するようにしている。
【００９２】
より具体的には、電流差検出装置１００は、上流側箇所Ｘ２に存在する導電部１０１を流れる電流を、下流側箇所Ｙ２に存在する導電部１０１を流れる電流から引いた電流差に相関する物理量を検出するように構成されている。なお、本実施形態では、上流側箇所Ｘ２に存在する導電部１０１と下流側箇所Ｙ２に存在する導電部１０１とが隣接して配置されている。
【００９３】
図６は、本実施形態に係る電流差検出装置１００を説明するための説明図である。本実施形態の検出部１０２は、集磁体１０４の一方のループが上流側箇所Ｘ２に存在する導電部１０１を囲むように設けられ、他方のループが下流側箇所Ｙ２に存在する導電部１０１を囲むように設けられている。そして、集磁体１０４の各ループの合流部位に所定の間隙を介して磁気センサ１０３が配置されている。
【００９４】
このように構成される検出部１０２では、例えば、上流側箇所Ｘ２に存在する導電部１０１および下流側箇所Ｙ２に存在する導電部１０１に電流が流れる際に生ずる磁界の磁束は、磁気センサ１０３が配置された位置で互いに打ち消しあうように作用する。
【００９５】
この際、セル１０ａにおける下流側箇所Ｙ２付近が過湿潤となり、下流側箇所Ｙ２に存在する導電部１０１の電流が低下すると、磁気センサ１０３では、各導電部１０１を流れる電流の差に応じた磁束密度が出力される。
【００９６】
なお、本実施形態の磁気センサ１０３は、上流側箇所Ｘ２に存在する導電部１０１の周囲に形成される磁界の磁束を「負」、下流側箇所Ｙ２に存在する導電部１０１の周囲に形成される磁界の磁束を「正」となるように構成されている。なお、第１実施形態で説明したように、磁気センサ１０３は、各導電部１０１の周囲に形成される各磁界の磁束のどちらを「正」として検出してもよい。
【００９７】
ここで、セル１０ａにおける下流側箇所Ｙ２付近が過湿潤となり、下流側箇所Ｙ２に存在する導電部１０１の電流が低下すると、磁気センサ１０３の検出値が低下することとなる。例えば、図７に示すように、セル１０ａにおける下流側箇所Ｙ２付近が過湿潤となると、磁気センサ１０３の検出値が徐々に低下する。なお、図７は、燃料電池が過湿潤状態となる際の電流差検出装置が出力する検出値の変化を示す特性図である。
【００９８】
このことから、電流差検出装置１００にて、各セル１０ａにおける比較的湿潤し易い空気流路の出口部付近に位置する下流側箇所Ｙ２を流れる電流と、下流側箇所Ｙ２よりも空気流れ上流側に位置する上流側箇所Ｘ２を流れる電流との差に相関する磁束密度を検出することで、燃料電池１の過湿潤状態を診断することが可能となる。
【００９９】
次に、燃料電池１の過湿潤状態の診断について図８を用いて説明する。図８は、本実施形態の制御装置５０が実行する過湿潤診断処理を示すフローチャートである。
【０１００】
燃料電池１での発電が開始されると、図８に示すように、まず、電流センサ１１、および電流差検出装置１００から出力される信号を読み込む（Ｓ２０）。
【０１０１】
続いて、電流差検出装置１００の磁気センサ１０３から出力される信号、すなわち、上流側箇所Ｘ２に位置する導電部１０１を流れる電流Ｉｘを、下流側箇所Ｙ２に位置する導電部１０１を流れる電流Ｉｙから引いた電流差（＝Ｉｙ−Ｉｘ）に応じて変化する磁束密度を基準閾値である第２閾値以下であるかを判定する（Ｓ２１）。なお、第２閾値は、燃料電池１全体を流れる総電流の増加に伴って増加するように設定される。
【０１０２】
ステップＳ２１の判定処理の結果、磁気センサ１０３の検出値が第２閾値以下と判定された場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、上流側箇所Ｘ２に位置する導電部１０１を流れる電流に対して、下流側箇所Ｙ２に位置する導電部１０１を流れる電流が低下したことになり、この電流低下は、燃料電池１内部の過湿潤に起因すると推定できるので、燃料電池１の状態を過湿潤状態と診断する（Ｓ２２）。
【０１０３】
燃料電池１の状態を過湿潤状態と診断した後、過湿潤状態から復帰させる過湿潤復帰処理を行って（Ｓ２３）、過湿潤診断処理を終了する。具体的には、ステップＳ２３の過湿潤復帰処理では、空気ポンプ２１の回転数を上げて空気流路の出口部付近に溜まった水分を外部へ排出する処理を行う。
【０１０４】
一方、ステップＳ２１の判定処理の結果、磁気センサ１０３の検出値が第２閾値より大きいと判定された場合（Ｓ２１：ＮＯ）、上流側箇所Ｘ２に位置する導電部１０１を流れる電流に対して、下流側箇所Ｙ２に位置する導電部１０１を流れる電流が低下しておらず、燃料電池１内部が過湿潤状態でないと推定できるので、燃料電池１の状態を過湿潤なしと診断する（Ｓ２４）。
【０１０５】
以上説明した本実施形態の燃料電池システムは、燃料電池１のインピーダンスを算出するのでなく、セル１０ａにおける二箇所を流れる電流の差に相関する磁束密度に基づいて燃料電池１の過湿潤状態を診断する構成としている。
【０１０６】
従って、本実施形態の燃料電池システムは、燃料電池１の過湿潤状態を診断する燃料電池システムを簡素な構成で実現できると共に、燃料電池１の診断の遅れを抑制することができるといった第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
【０１０７】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図９〜図１１に基づいて説明する。本実施形態では、燃料電池システムにおいて燃料電池１の水素不足状態を診断する例について説明する。本実施形態では、第１、第２実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。
【０１０８】
本実施形態では、燃料電池１の水素不足状態を診断することから、電流差検出装置１００にて、各セル１０ａにおける比較的水素が不足し易い部位である水素流路の出口部の近くに位置する下流側箇所Ｙ３を流れる電流と、水素流路において下流側箇所Ｙ３よりも水素流れ上流側に位置する上流側箇所Ｘ３を流れる電流との差に相関する物理量を検出するようにしている。
【０１０９】
より具体的には、電流差検出装置１００は、上流側箇所Ｘ３に存在する導電部１０１を流れる電流から、下流側箇所Ｙ３に存在する導電部１０１を流れる電流を引いた電流差に相関する物理量を検出するように構成されている。なお、本実施形態では、上流側箇所Ｘ３に存在する導電部１０１と下流側箇所Ｙ３に存在する導電部１０１とが隣接して配置されている。
【０１１０】
図９は、本実施形態に係る電流差検出装置１００を説明するための説明図である。本実施形態の検出部１０２は、集磁体１０４の一方のループが上流側箇所Ｘ３に存在する導電部１０１を囲むように設けられ、他方のループが下流側箇所Ｙ３に存在する導電部１０１を囲むように設けられている。そして、集磁体１０４の各ループの合流部位に所定の間隙を介して磁気センサ１０３が配置されている。
【０１１１】
このように構成される検出部１０２では、例えば、上流側箇所Ｘ３に存在する導電部１０１および下流側箇所Ｙ３に存在する導電部１０１に電流が流れる際に生ずる磁界の磁束は、磁気センサ１０３が配置された位置で互いに打ち消しあうように作用する。
【０１１２】
この際、セル１０ａにおける下流側箇所Ｙ３付近で水素不足が生じ、下流側箇所Ｙ３に存在する導電部１０１の電流が低下すると、磁気センサ１０３では、各導電部１０１を流れる電流の差に応じた磁束密度が出力される。
【０１１３】
なお、本実施形態の磁気センサ１０３は、上流側箇所Ｘ３に存在する導電部１０１の周囲に形成される磁界の磁束を「正」、下流側箇所Ｙ３に存在する導電部１０１の周囲に形成される磁界の磁束を「負」となるように構成されている。なお、第１、第２実施形態で説明したように、磁気センサ１０３は、各導電部１０１の周囲に形成される各磁界の磁束のどちらを「正」として検出してもよい。
【０１１４】
ここで、セル１０ａにおける下流側箇所Ｙ３付近で水素不足が生じ、下流側箇所Ｙ３に存在する導電部１０１の電流が低下すると、磁気センサ１０３の検出値が急激に増加することとなる。例えば、図１０に示すように、セル１０ａにおける下流側箇所Ｙ３付近で水素不足が生じると、磁気センサ１０３の検出値が急激に増加する。なお、図１０は、燃料電池が過湿潤状態となる際の電流差検出装置が出力する検出値の変化を示す特性図である。
【０１１５】
このことから、電流差検出装置１００にて、各セル１０ａにおける比較的水素不足となり易い水素流路の出口部付近に位置する下流側箇所Ｙ３を流れる電流と、下流側箇所Ｙ３よりも水素流れ上流側に位置する上流側箇所Ｘ３を流れる電流との差に相関する磁束密度を検出することで、燃料電池１の水素不足状態を診断することが可能となる。
【０１１６】
次に、燃料電池１の水素不足状態の診断について図１１を用いて説明する。図１１は、本実施形態の制御装置５０が実行する水素不足診断処理を示すフローチャートである。
【０１１７】
燃料電池１での発電が開始されると、図１１に示すように、まず、電流センサ１１、および電流差検出装置１００から出力される信号を読み込む（Ｓ３０）。
【０１１８】
続いて、電流差検出装置１００の磁気センサ１０３から出力される信号、すなわち、上流側箇所Ｘ３に位置する導電部１０１を流れる電流Ｉｘから、下流側箇所Ｙ３に位置する導電部１０１を流れる電流Ｉｙを引いた電流差（＝Ｉｘ−Ｉｙ）に応じて変化する磁束密度を基準閾値である第３閾値以上であるかを判定する（Ｓ３１）。なお、第３閾値は、燃料電池１全体を流れる総電流の増加に伴って増加するように設定される。
【０１１９】
ステップＳ３１の判定処理の結果、磁気センサ１０３の検出値が第３閾値以上と判定された場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、上流側箇所Ｘ３に位置する導電部１０１を流れる電流に対して、下流側箇所Ｙ３に位置する導電部１０１を流れる電流が低下したことになり、この電流低下は、燃料電池１への水素の供給不足に起因すると推定できるので、燃料電池１の状態を水素不足状態と診断する（Ｓ３２）。
【０１２０】
燃料電池１の状態を水素不足状態と診断した後、水素不足状態から復帰させる水素不足復帰処理を行って（Ｓ３３）、水素不足診断処理を終了する。具体的には、ステップＳ３３の水素不足復帰処理では、水素ポンプ３３の回転数を上げて水素流路への水素の供給量を増加させる処理を行う。
【０１２１】
一方、ステップＳ３１の判定処理の結果、磁気センサ１０３の検出値が第３閾値未満と判定された場合（Ｓ３１：ＮＯ）、上流側箇所Ｘ３に位置する導電部１０１を流れる電流に対して、下流側箇所Ｙ３に位置する導電部１０１を流れる電流が低下しておらず、燃料電池１への水素の供給量不足が生じていいないと推定できるので、燃料電池１の状態を水素不足なしと診断する（Ｓ３４）。
【０１２２】
以上説明した本実施形態の燃料電池システムは、燃料電池１のインピーダンスを算出するのでなく、セル１０ａにおける二箇所を流れる電流の差に相関する磁束密度に基づいて燃料電池１の水素不足状態を診断する構成としている。
【０１２３】
従って、本実施形態の燃料電池システムは、燃料電池１の水素不足状態を診断する燃料電池システムを簡素な構成で実現できると共に、燃料電池１の診断の遅れを抑制することができるといった第１、第２実施形態と同様の作用効果を奏する。
【０１２４】
ここで、本実施形態では、ステップＳ３１にて、燃料電池１の水素不足状態を、磁気センサ１０３の検出値が第３閾値以上であるか否かによって判定しているが、これに限定されない。図１０に示すように、セル１０ａにおける下流側箇所Ｙ３付近で水素不足が生じ、下流側箇所Ｙ３に存在する導電部１０１の電流が低下すると、磁気センサ１０３の検出値が急激に増加することとなる。
【０１２５】
このため、本実施形態では、ステップＳ３１にて、燃料電池１の水素不足状態を、磁気センサ１０３の検出値の増加度合い（増加速度）を用いて判定するようにしてもよい。個の場合、例えば、ステップＳ３１にて、磁気センサ１０３の検出値の増加度合いが、基準閾値である第４閾値以上であるか否かを判定し、その結果、磁気センサ１０３の検出値の増加度合いが、基準閾値である第４閾値以上となる場合に、燃料電池１の状態が水素不足状態と診断すればよい。なお、第４閾値は、燃料電池１全体を流れる総電流の増加に伴って増加するように設定される。
【０１２６】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図１２〜図１４に基づいて説明する。本実施形態では、燃料電池システムにおいて冷却水の温度が低いことによって燃料電池１が充分に昇温していない温度不足状態を診断する例について説明する。本実施形態では、第１〜第３実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。
【０１２７】
本実施形態では、燃料電池１の温度不足状態を診断することから、電流差検出装置１００にて、各セル１０ａにおける比較的温度が低温となり易い部位である冷却水流路の入口部の近くに位置する上流側箇所Ｘ４を流れる電流と、冷却水流路において上流側箇所Ｘ４よりも冷却水流れ下流側に位置する下流側箇所Ｙ４を流れる電流との差に相関する物理量を検出するようにしている。
【０１２８】
より具体的には、電流差検出装置１００は、上流側箇所Ｘ４に存在する導電部１０１を流れる電流を、下流側箇所Ｙ４に存在する導電部１０１を流れる電流から引いた電流差に相関する物理量を検出するように構成されている。なお、本実施形態では、上流側箇所Ｘ４に存在する導電部１０１と下流側箇所Ｙ４に存在する導電部１０１とが隣接して配置されている。
【０１２９】
図１２は、本実施形態に係る電流差検出装置１００を説明するための説明図である。本実施形態の検出部１０２は、集磁体１０４の一方のループが上流側箇所Ｘ４に存在する導電部１０１を囲むように設けられ、他方のループが下流側箇所Ｙ４に存在する導電部１０１を囲むように設けられている。そして、集磁体１０４の各ループの合流部位に所定の間隙を介して磁気センサ１０３が配置されている。
【０１３０】
このように構成される検出部１０２では、例えば、上流側箇所Ｘ４に存在する導電部１０１および下流側箇所Ｙ４に存在する導電部１０１に電流が流れる際に生ずる磁界の磁束は、磁気センサ１０３が配置された位置で互いに打ち消しあうように作用する。
【０１３１】
この際、セル１０ａにおける上流側箇所Ｘ４付近の温度が低温となり、上流側箇所Ｘ４に存在する導電部１０１の電流が低下すると、磁気センサ１０３では、各導電部１０１を流れる電流の差に応じた磁束密度が出力される。
【０１３２】
なお、本実施形態の磁気センサ１０３は、上流側箇所Ｘ４に存在する導電部１０１の周囲に形成される磁界の磁束を「負」、下流側箇所Ｙ４に存在する導電部１０１の周囲に形成される磁界の磁束を「正」となるように構成されている。なお、第１実施形態で説明したように、磁気センサ１０３は、各導電部１０１の周囲に形成される各磁界の磁束のどちらを「正」として検出してもよい。
【０１３３】
ここで、セル１０ａにおける上流側箇所Ｘ４付近の温度が低温となり、上流側箇所Ｘ４に存在する導電部１０１の電流が低下すると、磁気センサ１０３の検出値が増加することとなる。例えば、図１３に示すように、セル１０ａにおける上流側箇所Ｘ４付近の温度が低下すると、磁気センサ１０３の検出値が徐々に増加する。なお、図１３は、燃料電池１が温度不足状態となる際の電流差検出装置が出力する検出値の変化を示す特性図である。
【０１３４】
このことから、電流差検出装置１００にて、各セル１０ａにおける比較的温度が低下し易い冷却水流路の入口部付近に位置する上流側箇所Ｘ４を流れる電流と、上流側箇所Ｘ４よりも冷却水流れ下流側に位置する下流側箇所Ｙ４を流れる電流との差に相関する磁束密度を検出することで、燃料電池１の温度不足状態を診断することが可能となる。
【０１３５】
次に、燃料電池１の温度不足状態の診断について図１４を用いて説明する。図１４は、本実施形態の制御装置５０が実行する過湿潤診断処理を示すフローチャートである。
【０１３６】
燃料電池１での発電が開始されると、図１４に示すように、まず、電流センサ１１、および電流差検出装置１００から出力される信号を読み込む（Ｓ４０）。
【０１３７】
続いて、電流差検出装置１００の磁気センサ１０３から出力される信号、すなわち、上流側箇所Ｘ４に位置する導電部１０１を流れる電流Ｉｘを、下流側箇所Ｙ４に位置する導電部１０１を流れる電流Ｉｙから引いた電流差（＝Ｉｙ−Ｉｘ）と同様に変化する磁束密度を基準閾値である第５閾値以上であるかを判定する（Ｓ４１）。なお、第５閾値は、燃料電池１全体を流れる総電流の増加に伴って増加するように設定される。
【０１３８】
ステップＳ４１の判定処理の結果、磁気センサ１０３の検出値が第５閾値以上と判定された場合（Ｓ４１：ＹＥＳ）、下流側箇所Ｙ４に位置する導電部１０１を流れる電流に対して、上流側箇所Ｘ４に位置する導電部１０１を流れる電流が低下したことになり、この電流低下は、燃料電池１の温度不足に起因すると推定できるので、燃料電池１の状態を温度不足状態と診断する（Ｓ４２）。
【０１３９】
燃料電池１の状態を温度不足状態と診断した後、温度不足状態から復帰させる温度不足復帰処理を行って（Ｓ４３）、温度不足診断処理を終了する。具体的には、ステップＳ４３の温度不足復帰処理では、ウォータポンプ４１の回転数を低下、またはウォータポンプ４１の作動を停止して燃料電池１を昇温させる処理を行う。
【０１４０】
一方、ステップＳ４１の判定処理の結果、磁気センサ１０３の検出値が第５閾値未満と判定された場合（Ｓ４１：ＮＯ）、下流側箇所Ｙ４に位置する導電部１０１を流れる電流に対して、上流側箇所Ｘ４に位置する導電部１０１を流れる電流が低下しておらず、燃料電池１が温度不足状態でないと推定できるので、燃料電池１の状態を温度不足なしと診断する（Ｓ４４）。
【０１４１】
以上説明した本実施形態の燃料電池システムは、燃料電池１のインピーダンスを算出するのでなく、セル１０ａにおける二箇所を流れる電流の差に相関する磁束密度に基づいて燃料電池１の温度不足状態を診断する構成としている。
【０１４２】
従って、本実施形態の燃料電池システムは、燃料電池１の温度不足状態を診断する燃料電池システムを簡素な構成で実現できると共に、燃料電池１の診断の遅れを抑制することができるといった第１〜第３実施形態と同様の作用効果を奏する。
【０１４３】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について図１５〜図１７に基づいて説明する。本実施形態では、燃料電池システムにおいて冷却水の流量不足によって燃料電池１が過剰に昇温した温度過剰状態を診断する例について説明する。本実施形態では、第１〜第４実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。
【０１４４】
本実施形態では、燃料電池１の温度過剰状態を診断することから、電流差検出装置１００にて、各セル１０ａにおける比較的温度が高温となり易い部位である冷却水流路の出口部の近くに位置する下流側箇所Ｙ５を流れる電流と、冷却水流路において下流側箇所Ｙ５よりも冷却水流れ上流側に位置する上流側箇所Ｘ５を流れる電流との差に相関する物理量を検出するようにしている。
【０１４５】
より具体的には、電流差検出装置１００は、下流側箇所Ｙ５に存在する導電部１０１を流れる電流から、上流側箇所Ｘ５に存在する導電部１０１を流れる電流を引いた電流差に相関する物理量を検出するように構成されている。なお、本実施形態では、上流側箇所Ｘ５に存在する導電部１０１と下流側箇所Ｙ５に存在する導電部１０１とが隣接して配置されている。
【０１４６】
図１５は、本実施形態に係る電流差検出装置１００を説明するための説明図である。本実施形態の検出部１０２は、集磁体１０４の一方のループが上流側箇所Ｘ５に存在する導電部１０１を囲むように設けられ、他方のループが下流側箇所Ｙ５に存在する導電部１０１を囲むように設けられている。そして、集磁体１０４の各ループの合流部位に所定の間隙を介して磁気センサ１０３が配置されている。
【０１４７】
このように構成される検出部１０２では、例えば、上流側箇所Ｘ５に存在する導電部１０１および下流側箇所Ｙ５に存在する導電部１０１に電流が流れる際に生ずる磁界の磁束は、磁気センサ１０３が配置された位置で互いに打ち消しあうように作用する。
【０１４８】
この際、セル１０ａにおける下流側箇所Ｙ５付近の温度が高温となり、下流側箇所Ｙ５に存在する導電部１０１の電流が低下すると、磁気センサ１０３では、各導電部１０１を流れる電流の差に応じた磁束密度が出力される。
【０１４９】
なお、本実施形態の磁気センサ１０３は、上流側箇所Ｘ５に存在する導電部１０１の周囲に形成される磁界の磁束を「負」、下流側箇所Ｙ５に存在する導電部１０１の周囲に形成される磁界の磁束を「正」となるように構成されている。なお、第１実施形態で説明したように、磁気センサ１０３は、各導電部１０１の周囲に形成される各磁界の磁束のどちらを「正」として検出してもよい。
【０１５０】
ここで、セル１０ａにおける下流側箇所Ｙ５付近の温度が高温となり、下流側箇所Ｙ５に存在する導電部１０１の電流が低下すると、磁気センサ１０３の検出値が減少することとなる。例えば、図１６に示すように、セル１０ａにおける下流側箇所Ｙ５付近の温度が低下すると、磁気センサ１０３の検出値が徐々に低下する。なお、図１６は、燃料電池１が温度過剰状態となる際の電流差検出装置１００が出力する検出値の変化を示す特性図である。
【０１５１】
このことから、電流差検出装置１００にて、各セル１０ａにおける比較的温度が高温となり易い冷却水流路の出口部付近に位置する下流側箇所Ｙ５を流れる電流と、下流側箇所Ｙ５よりも冷却水流れ上流側に位置する上流側箇所Ｘ５を流れる電流との差に相関する磁束密度を検出することで、燃料電池１の温度不足状態を診断することが可能となる。
【０１５２】
次に、燃料電池１の温度不足状態の診断について図１７を用いて説明する。図１７は、本実施形態の制御装置５０が実行する温度過剰診断処理を示すフローチャートである。
【０１５３】
燃料電池１での発電が開始されると、図１７に示すように、まず、電流センサ１１、および電流差検出装置１００から出力される信号を読み込む（Ｓ５０）。
【０１５４】
続いて、電流差検出装置１００の磁気センサ１０３から出力される信号、すなわち、上流側箇所Ｘ５に位置する導電部１０１を流れる電流Ｉｘを、下流側箇所Ｙ５に位置する導電部１０１を流れる電流Ｉｙから引いた電流差（＝Ｉｙ−Ｉｘ）と同様に変化する磁束密度を基準閾値である第６閾値以下であるかを判定する（Ｓ５１）。なお、第６閾値は、燃料電池１全体を流れる総電流の増加に伴って増加するように設定される。
【０１５５】
ステップＳ５１の判定処理の結果、磁気センサ１０３の検出値が第６閾値以下と判定された場合（Ｓ５１：ＹＥＳ）、上流側箇所Ｘ５に位置する導電部１０１を流れる電流に対して、下流側箇所Ｙ５に位置する導電部１０１を流れる電流が低下したことになり、この電流低下は、燃料電池１の過剰な温度上昇（温度過剰）に起因すると推定できるので、燃料電池１の状態を温度過剰状態と診断する（Ｓ５２）。
【０１５６】
燃料電池１の状態を温度過剰状態と診断した後、温度過剰状態から復帰させる温度過剰復帰処理を行って（Ｓ５３）、温度過剰診断処理を終了する。具体的には、ステップＳ５３の温度不足復帰処理では、ウォータポンプ４１の回転数を増加して、燃料電池１内部の冷却水流路に流れる冷却水の流量を増加させる処理を行う。
【０１５７】
一方、ステップＳ５１の判定処理の結果、磁気センサ１０３の検出値が第６閾値より大きいと判定された場合（Ｓ５１：ＮＯ）、上流側箇所Ｘ５に位置する導電部１０１を流れる電流に対して、下流側箇所Ｙ５に位置する導電部１０１を流れる電流が低下しておらず、燃料電池１が温度過剰状態でないと推定できるので、燃料電池１の状態を温度過剰なしと診断する（Ｓ５４）。
【０１５８】
以上説明した本実施形態の燃料電池システムは、燃料電池１のインピーダンスを算出するのでなく、セル１０ａにおける二箇所を流れる電流の差に相関する磁束密度に基づいて燃料電池１の温度過剰状態を診断する構成としている。
【０１５９】
従って、本実施形態の燃料電池システムは、燃料電池１の温度過剰状態を診断する燃料電池システムを簡素な構成で実現できると共に、燃料電池１の診断の遅れを抑制することができるといった第１〜第４実施形態と同様の作用効果を奏する。
【０１６０】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、各請求項の記載文言に限定されず、当業者がそれらから容易に置き換えられる範囲にも及び、かつ、当業者が通常有する知識に基づく改良を適宜付加することができる。例えば、以下のように種々変形可能である。
【０１６１】
（１）上述の実施形態のように、電流差検出装置１００にて電流差を検出する一対の導電部を、複数の導電部のうち隣接して配置された導電部で構成することが望ましいが、これに限定されない。例えば、複数の導電部を挟んで離れた一対の導電部を流れる電流の差を電流差検出装置１００で検出するようにしてもよい。
【０１６２】
ここで、図１８は、電流差検出装置１００の検出部１０２の変形例を説明するための説明図である。図１８に示すように、電流差検出装置１００にて、各セル１０ａにおける比較的乾燥し易い部位である空気流路の入口部の近くに位置する上流側箇所Ｘ６を流れる電流と、比較的過湿潤となり易い部位である空気流路の出口部の近くに位置する下流側箇所Ｙ６を流れる電流との差に相関する磁束密度を検出するようにしてもよい。
【０１６３】
この場合、電流差検出装置１００の単一の検出部１０２にて空気流路の入口部の近く位置する導電部１０１を流れる電流、および空気流路の出口部の近く位置する導電部１０１を流れる電流それぞれの変化を検出することができる。これにより、単一の検出部１０２を用いて、燃料電池１の乾燥状態、および過湿潤状態それぞれを診断することが可能となり、燃料電池１の状態を診断する燃料電池システムをより簡素な構成で実現できる。
【０１６４】
また、電流差検出装置１００にて、各セル１０ａにおける比較的低温となり易い冷却水流路の入口部の近くを流れる電流と、比較的高温となり易い冷却水流路の出口部の近くを流れる電流との差に相関する磁束密度を検出するようにしてもよい。これによれば、単一の検出部１０２を用いて、燃料電池１の温度不足状態、および温度過剰状態それぞれを診断することが可能となる。
【０１６５】
（２）上述の各実施形態では、電流差検出装置１００の検出部１０２に磁気センサ１０３を用いる例について説明したが、これに限定されない。例えば、一対の導電部を流れる電流の差は、一対の導電部における電位差に相関することから、検出部１０２に一対の導電部１０１の電位差を検出する電圧センサ１０５を用いてもよい。
【０１６６】
図１９は、電流差検出装置１００の変形例を説明するための説明図であり、図１９の（ａ）が、電流差検出装置１００をセル１０ａの積層方向から見た正面図を示し、（ｂ）が電流差検出装置１００の検出部をセル１０ａの積層方向から見た正面図を示している。
【０１６７】
例えば、燃料電池１の乾燥状態を診断する際には、図１９に示すように、電圧センサ１０５によって、各セル１０ａにおける比較的乾燥し易い部位である空気流路の入口部の近くに位置する上流側箇所Ｘ７と、空気流路における上流側箇所Ｘ７の空気流れ下流側に位置する下流側箇所Ｙ７との電位差を検出するようにすればよい。
【０１６８】
ここで、図２０は、燃料電池１が乾燥状態となる際の膜抵抗と電位差との関係を説明するための説明図であり、図２０の（ａ）が、乾燥状態となる際の上流側箇所Ｘ７および下流側箇所Ｙ７を流れる局所電流と膜抵抗との関係を示す特性図を示し、（ｂ）が乾燥状態となる際の膜抵抗と電圧センサ１０５の出力との関係を示す特性図を示している。なお、電圧センサ１０５は、下流側箇所Ｙ７の電位から上流側箇所Ｘ７の電位を引いた電位差を上流側箇所Ｘ７および下流側箇所Ｙ７を流れる電流の差に相関する物理量として出力するように構成されている。
【０１６９】
図２０に示すように、上流側箇所Ｘ７に存在する電解質膜が乾燥すると、上流側箇所Ｘ７に存在する膜抵抗が増加し、上流側箇所Ｘ７および下流側箇所Ｙ７それぞれを流れる電流が低下するが、上流側箇所Ｘ７の方が電流の低下度合いが大きくなる。この際、電圧センサ１０５の検出値は、膜抵抗の増加に伴って増加する傾向となっている。すなわち、上流側箇所Ｘ７および下流側箇所Ｙ７を流れる電流の差に相関して、上流側箇所Ｘ７および下流側箇所Ｙ７の間の電位差が拡大する。
【０１７０】
このことから、電流差検出装置１００にて、各セル１０ａにおける比較的乾燥し易い空気流路の入口部付近の上流側箇所Ｘ７を流れる電流と、上流側箇所Ｘ７よりも空気流れ下流側に位置する下流側箇所Ｙ７を流れる電流との差に相関する電位差を検出することで、燃料電池１の乾燥状態を診断することが可能となる。本変形例では、燃料電池１の乾燥状態を診断する構成について説明したが、勿論、燃料電池１の乾燥状態以外の状態に関しても診断可能である。
【０１７１】
（３）上述の各実施形態のように、磁気センサ１０３における磁束密度の検出精度の向上を図るために、一対の導電部の周囲を覆う集磁体１０４を設けることが望ましいが、これに限らず、集磁体１０４を省略してもよい。
【０１７２】
（４）上述の各実施形態のように、基準閾値は、燃料電池１全体を流れる総電流の増加に伴って増加させていることが望ましいが、これに限らず、基準閾値を固定値としてもよい。
【０１７３】
（５）上述の各実施形態それぞれでは、燃料電池１の乾燥状態、過湿潤状態、水素不足状態、温度不足状態、および温度過剰状態を個別に診断する例について説明したが、各実施形態を組み合わせることで、燃料電池１の各状態をまとめて診断するようにしてもよい。
【０１７４】
（６）上述の各実施形態では、電流差検出装置１００を隣接するセル１０ａの間に配置する例について説明したが、これに限らず、例えば、電流差検出装置１００をセル１０ａと集電板１０ｂ、１０ｃとの間に隣接配置するようにしてもよい。
【０１７５】
（７）上述の各実施形態のように、電流差検出装置１００を単一の検出部１０２で構成することが望ましいが、これに限らず、例えば、複数の検出部１０２で構成してもよい。
【０１７６】
（８）上述の各実施形態では、電流差検出装置１００において、導電部集合板１００ａに複数の導電部１０１をマトリックス状に配置する例について説明したが、マトリックス状に限らず、例えば、ランダムに配置するようにしてもよい。
【０１７７】
（９）上述の各実施形態では、本発明の燃料電池システムを燃料電池１を搭載する車両に適用する例について説明したが、これに限らず、例えば、車両以外の移動体（ロボット、船舶、航空機等）に適用したり、建物（住宅、ビル等）の発電設備として用いられる定置用発電装置に適用したりしてもよい。
【符号の説明】
【０１７８】
１          燃料電池
１０ａ      セル
１００      電流差検出装置（物理量検出手段）
１０１      導電部
１０２      検出部
１０３      磁気センサ
１０４      集磁体
１０５      電圧センサ
５０        制御装置
５０ａ      状態診断手段
Ｘ１〜Ｘ７  上流側箇所
Ｙ１〜Ｙ７  下流側箇所
【図１】
0005853656.tif 000002
【図２】
0005853656.tif 000003
【図３】
0005853656.tif 000004
【図４】
0005853656.tif 000005
【図５】
0005853656.tif 000006
【図６】
0005853656.tif 000007
【図７】
0005853656.tif 000008
【図８】
0005853656.tif 000009
【図９】
0005853656.tif 000010
【図１０】
0005853656.tif 000011
【図１１】
0005853656.tif 000012
【図１２】
0005853656.tif 000013
【図１３】
0005853656.tif 000014
【図１４】
0005853656.tif 000015
【図１５】
0005853656.tif 000016
【図１６】
0005853656.tif 000017
【図１７】
0005853656.tif 000018
【図１８】
0005853656.tif 000019
【図１９】
0005853656.tif 000020
【図２０】
0005853656.tif 000021