(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池からの出力電流値を検出する第１電流センサによって検出された前記燃料電池出力電流値を取得する第１取得部と、
前記燃料電池の出力電力のうち少なくとも補機に供給した後の残りの電力を入力して変換して外部負荷に出力する電力変換部への入力電流値を検出する第２電流センサによって検出された前記電力変換部入力電流値を取得する第２取得部と、
記憶部に予め記憶されている前記補機で消費される電流値であって所定の範囲内にある消費電流値を取得する第３取得部と、
前記第１取得部によって取得された前記燃料電池出力電流値、前記第２取得部によって取得された前記電力変換部入力電流値、および前記第３取得部によって取得された消費電流値のうちいずれか２つを選択し、それら２つの値の加算結果または減算結果と残りの１つとを比較し、その比較結果に基づいて前記第１電流センサおよび前記第２電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する第１判定部と、
前記電力変換部からの出力電流値を検出する第３電流センサによって検出された前記電力変換部出力電流値を取得する第４取得部と、
記憶部に予め記憶されている前記電力変換部での変換損失分の電流値であって所定の範囲内にある損失電流値を取得する第５取得部と、
前記第２取得部によって取得された前記電力変換部入力電流値から第１の平均値を算出する第１平均値算出部と、
前記第４取得部によって取得された前記電力変換部出力電流値から実効値を算出する実効値算出部と、
前記第１平均値算出部によって算出された前記電力変換部入力電流値の第１の平均値、前記実効値算出部によって算出された前記電力変換部出力電流値の実効値、および前記第５取得部によって取得された損失電流値のうちいずれか２つを選択し、それら２つの値の加算結果または減算結果と残りの１つとを比較し、その比較結果に基づいて前記第２電流センサおよび前記第３電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する第２判定部と、を備えている燃料電池システムの制御装置。
【請求項２】
請求項１において、前記第１判定部が前記第１電流センサおよび前記第２電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であると判定するとともに、前記第２判定部が前記第２電流センサおよび前記第３電流センサが正常であると判定したとき、前記第１電流センサが異常であると特定する第１特定部をさらに備えている燃料電池システムの制御装置。
【請求項３】
燃料電池からの出力電流値を検出する第１電流センサによって検出された前記燃料電池出力電流値を取得する第１取得部と、
前記燃料電池の出力電力のうち少なくとも補機に供給した後の残りの電力を入力して変換して外部負荷に出力する電力変換部への入力電流値を検出する第２電流センサによって検出された前記電力変換部入力電流値を取得する第２取得部と、
記憶部に予め記憶されている前記補機で消費される電流値であって所定の範囲内にある消費電流値を取得する第３取得部と、
前記第１取得部によって取得された前記燃料電池出力電流値、前記第２取得部によって取得された前記電力変換部入力電流値、および前記第３取得部によって取得された消費電流値のうちいずれか２つを選択し、それら２つの値の加算結果または減算結果と残りの１つとを比較し、その比較結果に基づいて前記第１電流センサおよび前記第２電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する第１判定部と、
前記電力変換部からの出力電流値を検出する第３電流センサによって検出された前記電力変換部出力電流値を取得する第４取得部と、
記憶部に予め記憶されていて、前記補機で消費される電流値と前記電力変換部での変換損失分の電流値とを加算した電流値であって所定の範囲内にあるものを取得する第６取得部と、
前記第１取得部によって取得された前記燃料電池出力電流値から第２の平均値を算出する第２平均値算出部と、
前記第４取得部によって取得された前記電力変換部出力電流値から実効値を算出する実効値算出部と、
前記第２平均値算出部によって算出された前記燃料電池出力電流値の第２の平均値、前記実効値算出部によって算出された前記電力変換部出力電流値の実効値、および前記第６取得部によって取得された電流値のうちいずれか２つを選択し、それら２つの値の加算結果または減算結果と残りの１つとを比較し、その比較結果に基づいて前記第１電流センサおよび前記第３電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する第３判定部と、を備えている燃料電池システムの制御装置。
【請求項４】
請求項３において、前記第１判定部が前記第１電流センサおよび前記第２電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であると判定するとともに、前記第３判定部が前記第１電流センサおよび前記第３電流センサが正常であると判定したとき、前記第２電流センサが異常であると特定する第２特定部をさらに備えている燃料電池システムの制御装置。
【請求項５】
燃料電池からの出力電流値を検出する第１電流センサによって検出された前記燃料電池出力電流値を取得する第１取得部と、
前記燃料電池の出力電力のうち少なくとも補機に供給した後の残りの電力を入力して変換して外部負荷に出力する電力変換部への入力電流値を検出する第２電流センサによって検出された前記電力変換部入力電流値を取得する第２取得部と、
記憶部に予め記憶されている前記補機で消費される電流値であって所定の範囲内にある消費電流値を取得する第３取得部と、
前記第１取得部によって取得された前記燃料電池出力電流値、前記第２取得部によって取得された前記電力変換部入力電流値、および前記第３取得部によって取得された消費電流値のうちいずれか２つを選択し、それら２つの値の加算結果または減算結果と残りの１つとを比較し、その比較結果に基づいて前記第１電流センサおよび前記第２電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する第１判定部と、
前記電力変換部からの出力電流値を検出する第３電流センサによって検出された前記電力変換部出力電流値を取得する第４取得部と、
記憶部に予め記憶されている前記電力変換部での変換損失分の電流値であって所定の範囲内にある損失電流値を取得する第５取得部と、
記憶部に予め記憶されていて、前記補機で消費される電流値と前記電力変換部での変換損失分の電流値とを加算した電流値であって所定の範囲内にあるものを取得する第６取得部と、
前記第２取得部によって取得された前記電力変換部入力電流値から第１の平均値を算出する第１平均値算出部と、
前記第１取得部によって取得された前記燃料電池出力電流値から第２の平均値を算出する第２平均値算出部と、
前記第４取得部によって取得された前記電力変換部出力電流値から実効値を算出する実効値算出部と、
前記第１平均値算出部によって算出された前記電力変換部入力電流値の第１の平均値、前記実効値算出部によって算出された前記電力変換部出力電流値の実効値、および前記第５取得部によって取得された損失電流値のうちいずれか２つを選択し、それら２つの値の加算結果または減算結果と残りの１つとを比較し、その比較結果に基づいて前記第２電流センサおよび前記第３電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する第２判定部と、
前記第２平均値算出部によって算出された前記燃料電池出力電流値の第２の平均値、前記実効値算出部によって算出された前記電力変換部出力電流値の実効値、および前記第６取得部によって取得された電流値のうちいずれか２つを選択し、それら２つの値の加算結果または減算結果と残りの１つとを比較し、その比較結果に基づいて前記第１電流センサおよび前記第３電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する第３判定部と、
を備えている燃料電池システムの制御装置。
【請求項６】
請求項５において、前記第１判定部が前記第１電流センサおよび前記第２電流センサが正常であると判定するとともに、前記第２判定部が前記第２電流センサおよび前記第３電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であると判定し、または／および、前記第３判定部が前記第１電流センサおよび前記第３電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であると判定したとき、前記第３電流センサが異常であると特定する第３特定部をさらに備えている燃料電池システムの制御装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、前記第１判定部は、前記第１取得部によって取得された前記燃料電池出力電流値および前記第２取得部によって取得された前記電力変換部入力電流値の一方と前記第３取得部によって取得された消費電流値とから他方の取り得る範囲を算出し、取得された値の他方が算出された前記取り得る範囲外である場合には、前記第１電流センサまたは／および前記第２電流センサが異常である異常状態であると判定し、一方、取得された値の他方が算出された前記取り得る範囲内である場合には、前記第１電流センサおよび前記第２電流センサが正常であると判定している燃料電池システムの制御装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、前記第１判定部は、前記第１取得部によって取得された前記燃料電池出力電流値と前記第２取得部によって取得された前記電力変換部入力電流値との電流値差が前記第３取得部によって取得された前記消費電流値の所定範囲外である場合には、前記第１電流センサまたは／および前記第２電流センサが異常である異常状態であると判定し、一方、前記電流値差が前記所定範囲内である場合には、前記第１電流センサおよび前記第２電流センサが正常であると判定している燃料電池システムの制御装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の燃料電池システムの制御装置を備えている燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システム、および燃料電池システムの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムの一形式として、特許文献１に示されているものが知られている。特許文献１の図１に示されているように、燃料電池システムは、燃料電池１１から電力変換器１７ｃに入力される電流を検出する電流センサ１７ｆ、電力変換器１７ｃから電源ライン３２を介して外部電力負荷３３に出力される出力電流を検出する電流センサ１７ｇを備えている。
【０００３】
また、燃料電池システムの他の一形式として、特許文献２に示されているものが知られている。特許文献２の図１に示されているように、燃料電池システムは、燃料電池装置２の出力電流Ｉを検出する電流計４２が電力変換装置３の保護ヒューズ３１とノイズ除去用コンデンサ３２との間に直列に設けられている。
【０００４】
上述した電流センサ１７ｆ、１７ｇおよび電流計４２が異常であるか否かを判定できることが望まれている。
【０００５】
一方、故障した電流センサを検出するために、特許文献３の図２に示されているように、電流測定相であるＵ相およびＶ相の各々において電流センサが多重化されるように、電流センサ１４０ａ，１４０ｂ，１４１ａ，１４１ｂが配置されるようになっている。制御装置１１５は、各電流検出相において、複数の電流センサによる電流測定値の比較によって、電流センサの故障を検知するとともに、故障検出時には、上記電流測定相を循環電流が流れるような故障検出モードを実現して、故障した電流センサを特定するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２７２１５８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９２２５６号公報
【特許文献３】特開２００５−１６０１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１，２に記載した燃料電池システムの電流センサ１７ｆ、１７ｇおよび電流計４２の異常を検出するために、上述した特許文献３に記載されているように、同じ個所に電流センサを２つ配置すれば、電流センサの故障を検出することができるものの、電流センサの数は２倍になるため、コスト高、システムの大型化を招くという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、燃料電池システムにおいて、コスト高、システムの大型化を招くことなく、電流センサが異常であるか否かを判定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る燃料電池システムの制御装置の発明は、燃料電池からの出力電流値を検出する第１電流センサによって検出された燃料電池出力電流値を取得する第１取得部と、燃料電池の出力電力のうち少なくとも補機に供給した後の残りの電力を入力して変換して外部負荷に出力する電力変換部への入力電流値を検出する第２電流センサによって検出された電力変換部入力電流値を取得する第２取得部と、記憶部に予め記憶されている補機で消費される電流値であって所定の範囲内にある消費電流値を取得する第３取得部と、第１取得部によって取得された燃料電池出力電流値、第２取得部によって取得された電力変換部入力電流値、および第３取得部によって取得された消費電流値のうちいずれか２つを選択し、それら２つの値の加算結果または減算結果と残りの１つとを比較し、その比較結果に基づいて第１電流センサおよび第２電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する第１判定部と、電力変換部からの出力電流値を検出する第３電流センサによって検出された電力変換部出力電流値を取得する第４取得部と、記憶部に予め記憶されている電力変換部での変換損失分の電流値であって所定の範囲内にある損失電流値を取得する第５取得部と、第２取得部によって取得された電力変換部入力電流値から第１の平均値を算出する第１平均値算出部と、第４取得部によって取得された電力変換部出力電流値から実効値を算出する実効値算出部と、第１平均値算出部によって算出された電力変換部入力電流値の第１の平均値、実効値算出部によって算出された電力変換部出力電流値の実効値、および第５取得部によって取得された損失電流値のうちいずれか２つを選択し、それら２つの値の加算結果または減算結果と残りの１つとを比較し、その比較結果に基づいて第２電流センサおよび第３電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する第２判定部と、を備えている。
【００１３】
また請求項２に係る発明は、請求項１において、第１判定部が第１電流センサおよび第２電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であると判定するとともに、第２判定部が第２電流センサおよび第３電流センサが正常であると判定したとき、第１電流センサが異常であると特定する第１特定部をさらに備えている。
【００１４】
また請求項３に係る発明は、燃料電池からの出力電流値を検出する第１電流センサによって検出された燃料電池出力電流値を取得する第１取得部と、燃料電池の出力電力のうち少なくとも補機に供給した後の残りの電力を入力して変換して外部負荷に出力する電力変換部への入力電流値を検出する第２電流センサによって検出された電力変換部入力電流値を取得する第２取得部と、記憶部に予め記憶されている補機で消費される電流値であって所定の範囲内にある消費電流値を取得する第３取得部と、第１取得部によって取得された燃料電池出力電流値、第２取得部によって取得された電力変換部入力電流値、および第３取得部によって取得された消費電流値のうちいずれか２つを選択し、それら２つの値の加算結果または減算結果と残りの１つとを比較し、その比較結果に基づいて第１電流センサおよび第２電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する第１判定部と、電力変換部からの出力電流値を検出する第３電流センサによって検出された電力変換部出力電流値を取得する第４取得部と、記憶部に予め記憶されていて、補機で消費される電流値と電力変換部での変換損失分の電流値とを加算した電流値であって所定の範囲内にあるものを取得する第６取得部と、第１取得部によって取得された燃料電池出力電流値から第２の平均値を算出する第２平均値算出部と、第４取得部によって取得された電力変換部出力電流値から実効値を算出する実効値算出部と、第２平均値算出部によって算出された燃料電池出力電流値の第２の平均値、実効値算出部によって算出された電力変換部出力電流値の実効値、および第６取得部によって取得された電流値のうちいずれか２つを選択し、それら２つの値の加算結果または減算結果と残りの１つとを比較し、その比較結果に基づいて第１電流センサおよび第３電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する第３判定部と、を備えている。
【００１５】
また請求項４に係る発明は、請求項３において、第１判定部が第１電流センサおよび第２電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であると判定するとともに、第３判定部が第１電流センサおよび第３電流センサが正常であると判定したとき、第２電流センサが異常であると特定する第２特定部をさらに備えている。
【００１６】
また請求項５に係る発明は、燃料電池からの出力電流値を検出する第１電流センサによって検出された燃料電池出力電流値を取得する第１取得部と、燃料電池の出力電力のうち少なくとも補機に供給した後の残りの電力を入力して変換して外部負荷に出力する電力変換部への入力電流値を検出する第２電流センサによって検出された電力変換部入力電流値を取得する第２取得部と、記憶部に予め記憶されている補機で消費される電流値であって所定の範囲内にある消費電流値を取得する第３取得部と、第１取得部によって取得された燃料電池出力電流値、第２取得部によって取得された電力変換部入力電流値、および第３取得部によって取得された消費電流値のうちいずれか２つを選択し、それら２つの値の加算結果または減算結果と残りの１つとを比較し、その比較結果に基づいて第１電流センサおよび第２電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する第１判定部と、電力変換部からの出力電流値を検出する第３電流センサによって検出された電力変換部出力電流値を取得する第４取得部と、記憶部に予め記憶されている電力変換部での変換損失分の電流値であって所定の範囲内にある損失電流値を取得する第５取得部と、記憶部に予め記憶されていて、補機で消費される電流値と電力変換部での変換損失分の電流値とを加算した電流値であって所定の範囲内にあるものを取得する第６取得部と、第２取得部によって取得された電力変換部入力電流値から第１の平均値を算出する第１平均値算出部と、第１取得部によって取得された燃料電池出力電流値から第２の平均値を算出する第２平均値算出部と、第４取得部によって取得された電力変換部出力電流値から実効値を算出する実効値算出部と、第１平均値算出部によって算出された電力変換部入力電流値の第１の平均値、実効値算出部によって算出された電力変換部出力電流値の実効値、および第５取得部によって取得された損失電流値のうちいずれか２つを選択し、それら２つの値の加算結果または減算結果と残りの１つとを比較し、その比較結果に基づいて第２電流センサおよび第３電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する第２判定部と、第２平均値算出部によって算出された燃料電池出力電流値の第２の平均値、実効値算出部によって算出された電力変換部出力電流値の実効値、および第６取得部によって取得された電流値のうちいずれか２つを選択し、それら２つの値の加算結果または減算結果と残りの１つとを比較し、その比較結果に基づいて第１電流センサおよび第３電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する第３判定部と、を備えている。
【００１７】
また請求項６に係る発明は、請求項５において、第１判定部が第１電流センサおよび第２電流センサが正常であると判定するとともに、第２判定部が第２電流センサおよび第３電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であると判定し、または／および、第３判定部が第１電流センサおよび第３電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であると判定したとき、第３電流センサが異常であると特定する第３特定部をさらに備えている。
【００１８】
また請求項７に係る発明は、請求項１乃至請求項６の何れか一項において、第１判定部は、第１取得部によって取得された燃料電池出力電流値および第２取得部によって取得された電力変換部入力電流値の一方と第３取得部によって取得された消費電流値とから他方の取り得る範囲を算出し、取得された値の他方が算出された取り得る範囲外である場合には、第１電流センサまたは／および第２電流センサが異常である異常状態であると判定し、一方、取得された値の他方が算出された取り得る範囲内である場合には、第１電流センサおよび第２電流センサが正常であると判定している。
また請求項８に係る発明は、請求項１乃至請求項６の何れか一項において、第１判定部は、第１取得部によって取得された燃料電池出力電流値と第２取得部によって取得された電力変換部入力電流値との電流値差が第３取得部によって取得された消費電流値の所定範囲外である場合には、第１電流センサまたは／および第２電流センサが異常である異常状態であると判定し、一方、電流値差が所定範囲内である場合には、第１電流センサおよび第２電流センサが正常であると判定している。
また請求項９に係る燃料電池システムの発明は、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の燃料電池システムの制御装置を備えている。
【発明の効果】
【００２２】
上記のように構成した請求項１に係る発明においては、第１取得部は、燃料電池からの出力電流値を検出する第１電流センサによって検出された燃料電池出力電流値を取得する。第２取得部は、燃料電池の出力電力のうち少なくとも補機に供給した後の残りの電力を入力して変換して外部負荷に出力する電力変換部への入力電流値を検出する第２電流センサによって検出された電力変換部入力電流値を取得する。第３取得部は、記憶部に予め記憶されている補機で消費される電流値であって所定の範囲内にある消費電流値を取得する。そして、第１判定部は、第１取得部によって取得された燃料電池出力電流値、第２取得部によって取得された電力変換部入力電流値、および第３取得部によって取得された消費電流値のうちいずれか２つを選択し、それら２つの値の加算結果または減算結果と残りの１つとを比較し、その比較結果に基づいて第１電流センサおよび第２電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する。これにより、電流センサの異常を検出するために別の電流センサを設けることなく、すなわちコスト高、システムの大型化を招くことなく、第１電流センサおよび第２電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定することができる。
さらに、第４取得部は、電力変換部からの出力電流値を検出する第３電流センサによって検出された電力変換部出力電流値を取得する。第５取得部は、記憶部に予め記憶されている電力変換部での変換損失分の電流値であって所定の範囲内にある損失電流値を取得する。第１平均値算出部は、第２取得部によって取得された電力変換部入力電流値から第１の平均値を算出する。実効値算出部は、第４取得部によって取得された電力変換部出力電流値から実効値を算出する。そして、第２判定部は、第１平均値算出部によって算出された電力変換部入力電流値の第１の平均値、実効値算出部によって算出された電力変換部出力電流値の実効値、および第５取得部によって取得された損失電流値のうちいずれか２つを選択し、それら２つの値の加算結果または減算結果と残りの１つとを比較し、その比較結果に基づいて第２電流センサおよび第３電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する。これにより、電流センサの異常を検出するために別の電流センサを設けることなく、すなわちコスト高、システムの大型化を招くことなく、第２電流センサおよび第３電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定することができる。
【００２３】
上記のように構成した請求項２に係る発明においては、請求項１において、第１判定部が第１電流センサおよび第２電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であると判定するとともに、第２判定部が第２電流センサおよび第３電流センサが正常であると判定したとき、第１電流センサが異常であると特定する第１特定部をさらに備えている。これにより、第１電流センサが正常であるか否かを正確かつ確実に判定することができる。
【００２４】
上記のように構成した請求項３に係る発明においては、第１取得部は、燃料電池からの出力電流値を検出する第１電流センサによって検出された燃料電池出力電流値を取得する。第２取得部は、燃料電池の出力電力のうち少なくとも補機に供給した後の残りの電力を入力して変換して外部負荷に出力する電力変換部への入力電流値を検出する第２電流センサによって検出された電力変換部入力電流値を取得する。第３取得部は、記憶部に予め記憶されている補機で消費される電流値であって所定の範囲内にある消費電流値を取得する。そして、第１判定部は、第１取得部によって取得された燃料電池出力電流値、第２取得部によって取得された電力変換部入力電流値、および第３取得部によって取得された消費電流値のうちいずれか２つを選択し、それら２つの値の加算結果または減算結果と残りの１つとを比較し、その比較結果に基づいて第１電流センサおよび第２電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する。これにより、電流センサの異常を検出するために別の電流センサを設けることなく、すなわちコスト高、システムの大型化を招くことなく、第１電流センサおよび第２電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定することができる。
さらに、第４取得部は、電力変換部からの出力電流値を検出する第３電流センサによって検出された電力変換部出力電流値を取得する。第６取得部は、記憶部に予め記憶されていて、補機で消費される電流値と電力変換部での変換損失分の電流値とを加算した電流値であって所定の範囲内にあるものを取得する。第２平均値算出部は、第１取得部によって取得された燃料電池出力電流値から第２の平均値を算出する。実効値算出部は、第４取得部によって取得された電力変換部出力電流値から実効値を算出する。そして、第３判定部は、第２平均値算出部によって算出された燃料電池出力電流値の第２の平均値、実効値算出部によって算出された電力変換部出力電流値の実効値、および第６取得部によって取得された電流値のうちいずれか２つを選択し、それら２つの値の加算結果または減算結果と残りの１つとを比較し、その比較結果に基づいて第１電流センサおよび第３電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する。これにより、電流センサの異常を検出するために別の電流センサを設けることなく、すなわちコスト高、システムの大型化を招くことなく、第１電流センサおよび第３電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定することができる。
【００２５】
上記のように構成した請求項４に係る発明においては、請求項３において、第１判定部が第１電流センサおよび第２電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であると判定するとともに、第３判定部が第１電流センサおよび第３電流センサが正常であると判定したとき、第２電流センサが異常であると特定する第２特定部をさらに備えている。これにより、第２電流センサが正常であるか否かを正確かつ確実に判定することができる。
【００２６】
上記のように構成した請求項５に係る発明においては、第１取得部は、燃料電池からの出力電流値を検出する第１電流センサによって検出された燃料電池出力電流値を取得する。第２取得部は、燃料電池の出力電力のうち少なくとも補機に供給した後の残りの電力を入力して変換して外部負荷に出力する電力変換部への入力電流値を検出する第２電流センサによって検出された電力変換部入力電流値を取得する。第３取得部は、記憶部に予め記憶されている補機で消費される電流値であって所定の範囲内にある消費電流値を取得する。そして、第１判定部は、第１取得部によって取得された燃料電池出力電流値、第２取得部によって取得された電力変換部入力電流値、および第３取得部によって取得された消費電流値のうちいずれか２つを選択し、それら２つの値の加算結果または減算結果と残りの１つとを比較し、その比較結果に基づいて第１電流センサおよび第２電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する。これにより、電流センサの異常を検出するために別の電流センサを設けることなく、すなわちコスト高、システムの大型化を招くことなく、第１電流センサおよび第２電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定することができる。
さらに、第４取得部は、電力変換部からの出力電流値を検出する第３電流センサによって検出された電力変換部出力電流値を取得する。第５取得部は、記憶部に予め記憶されている電力変換部での変換損失分の電流値であって所定の範囲内にある損失電流値を取得する。第６取得部は、記憶部に予め記憶されていて、補機で消費される電流値と電力変換部での変換損失分の電流値とを加算した電流値であって所定の範囲内にあるものを取得する。第１平均値算出部は、第２取得部によって取得された電力変換部入力電流値から第１の平均値を算出する。第２平均値算出部は、第１取得部によって取得された燃料電池出力電流値から第２の平均値を算出する。実効値算出部は、第４取得部によって取得された電力変換部出力電流値から実効値を算出する。第２判定部は、第１平均値算出部によって算出された電力変換部入力電流値の第１の平均値、実効値算出部によって算出された電力変換部出力電流値の実効値、および第５取得部によって取得された損失電流値のうちいずれか２つを選択し、それら２つの値の加算結果または減算結果と残りの１つとを比較し、その比較結果に基づいて第２電流センサおよび第３電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する。そして、第３判定部は、第２平均値算出部によって算出された燃料電池出力電流値の第２の平均値、実効値算出部によって算出された電力変換部出力電流値の実効値、および第６取得部によって取得された電流値のうちいずれか２つを選択し、それら２つの値の加算結果または減算結果と残りの１つとを比較し、その比較結果に基づいて第１電流センサおよび第３電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する。これにより、電流センサの異常を検出するために別の電流センサを設けることなく、すなわちコスト高、システムの大型化を招くことなく、第１電流センサ乃至第３電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定することができる。
【００２７】
上記のように構成した請求項６に係る発明においては、請求項５において、第１判定部が第１電流センサおよび第２電流センサが正常であると判定するとともに、第２判定部が第２電流センサおよび第３電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であると判定し、または／および、第３判定部が第１電流センサおよび第３電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であると判定したとき、第３電流センサが異常であると特定する第３特定部をさらに備えている。これにより、第３電流センサが正常であるか否かを正確かつ確実に判定することができる。
【００２８】
上記のように構成した請求項７に係る発明においては、請求項１乃至請求項６の何れか一項において、第１判定部は、第１取得部によって取得された燃料電池出力電流値および第２取得部によって取得された電力変換部入力電流値の一方と第３取得部によって取得された消費電流値とから他方の取り得る範囲を算出し、取得された値の他方が算出された取り得る範囲外である場合には、第１電流センサまたは／および第２電流センサが異常である異常状態であると判定し、一方、取得された値の他方が算出された取り得る範囲内である場合には、第１電流センサおよび第２電流センサが正常であると判定している。これにより、第１電流センサおよび第２電流センサが正常であるか否かを確実かつ的確に判定することができる。
上記のように構成した請求項８に係る発明においては、請求項１乃至請求項６の何れか一項において、第１判定部は、第１取得部によって取得された燃料電池出力電流値と第２取得部によって取得された電力変換部入力電流値との電流値差が第３取得部によって取得された消費電流値の所定範囲外である場合には、第１電流センサまたは／および第２電流センサが異常である異常状態であると判定し、一方、電流値差が所定範囲内である場合には、第１電流センサおよび第２電流センサが正常であると判定している。これにより、第１電流センサおよび第２電流センサが正常であるか否かを確実かつ的確に判定することができる。
上記のように構成した請求項９に係る発明においては、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の燃料電池システムの制御装置を備えている。これにより、上述した請求項１乃至請求項８の作用・効果を奏する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】
【００２９】
【図１】本発明による燃料電池システムの一実施形態の概要を示す概要図である。
【図２】図１に示す制御装置で実行される制御プログラム（第１実施例）のフローチャートである。
【図３】電力変換部入力電流値と補機消費電流値との相関関係を示す図である。
【図４】図１に示す制御装置で実行される制御プログラム（第２実施例）のフローチャートである。
【図５】図１に示す制御装置で実行される制御プログラム（第３実施例）のフローチャートである。
【図６】図１に示す制御装置で実行される制御プログラム（第４実施例）のフローチャートである。
【図７】電力変換部出力電流値と損失電流値との相関関係を示す図である。
【図８】電力変換部出力電流値と電力変換部入力電流値との相関関係を示す図である。
【図９】図１に示す制御装置で実行される制御プログラム（第５実施例）のフローチャートである。
【図１０】図１に示す制御装置で実行される制御プログラム（第６実施例）のフローチャートである。
【図１１】図１に示す制御装置で実行される制御プログラム（第７実施例）のフローチャートである。
【図１２】図１に示す制御装置で実行される制御プログラム（第１から第３電流センサが異常であると特定する）のフローチャートである。
【図１３】第１から第３電流センサの状態と第１から第３判定部の判定結果との関係を示すテーブルである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明による燃料電池システムの一実施形態について図面を参照して説明する。図１は燃料電池システムの構成を示す構成ブロック図である。この燃料電池システムは、燃料電池モジュール１１、系統電源１２、電源ライン１３、補機１５、インバータ装置１６、燃料電池システム制御装置（以下、制御装置という。）１７、および貯湯槽２１を含んで構成されている。
【００３１】
燃料電池モジュール１１は、ケーシング１１ａ、蒸発部１１ｂ、改質部１１ｃおよび燃料電池１１ｄを備えている。ケーシング１１ａ内には、蒸発部１１ｂ、改質部１１ｃおよび燃料電池１１ｄが配設されている。このとき、蒸発部１１ｂ、改質部１１ｃが燃料電池１１ｄの上方に位置するように配設されている。
【００３２】
蒸発部１１ｂは、後述する燃焼ガスにより加熱されて、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに、供給された改質用原料を予熱するものである。蒸発部１１ｂは、このように生成された水蒸気と予熱された改質用原料を混合して改質部１１ｃに供給するものである。改質用原料としては天然ガス、ＬＰＧなどの改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体燃料があり、本実施形態においては天然ガスにて説明する。
【００３３】
蒸発部１１ｂには、水タンク（図示省略）からの改質水が改質水ポンプ１５ａによって供給されるとともに、燃料供給源（図示省略）からの改質用原料が原料ポンプ１５ｂによって供給されている。
【００３４】
改質部１１ｃは、後述する燃焼ガスにより加熱されて水蒸気改質反応に必要な熱が供給されることで、蒸発部１１ｂから供給された混合ガス（改質用原料、水蒸気）から改質ガスを生成して導出するものである。改質部１１ｃ内には、触媒（例えば、ＲｕまたはＮｉ系の触媒）が充填されており、混合ガスが触媒によって反応し改質されて水素ガスと一酸化炭素ガスが生成されている（いわゆる水蒸気改質反応）。これと同時に、水蒸気改質反応にて生成された一酸化炭素と水蒸気が反応して水素ガスと二酸化炭素とに変成するいわゆる一酸化炭素シフト反応が生じている。これら生成されたガス（いわゆる改質ガス）は燃料電池１１ｄの燃料極に導出されるようになっている。改質ガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、未改質の天然ガス（メタンガス）を含んでいる。なお、水蒸気改質反応は吸熱反応であり、一酸化炭素シフト反応は発熱反応である。
【００３５】
燃料電池１１ｄは、燃料極、空気極（酸化剤極）、および両極の間に介装された電解質からなる複数のセル（図示省略）が積層されて構成されている。本実施の形態の燃料電池は、固体酸化物形燃料電池であり、電解質として固体酸化物の一種である酸化ジルコニウムを使用している。燃料電池１１ｄの燃料極には、燃料として水素、一酸化炭素、メタンガスなどが供給される。動作温度は例えば４００〜１０００℃程度である。セルの燃料極側には、燃料である改質ガスが流通する燃料流路（図示省略）が形成されている。セルの空気極側には、酸化剤ガスである空気（カソードエア）が流通する空気流路（図示省略）が形成されている。空気流路には、カソードエアがカソードエアブロワ１５ｃ（またはカソードエアポンプ）によって供給されている。
【００３６】
燃料電池１１ｄにおいては、燃料極に供給された燃料と空気極に供給された酸化剤ガスによって発電が行われる。すなわち、燃料極では、下記化１および化２に示す反応が生じ、空気極では、下記化３に示す反応が生じている。すなわち、空気極で生成した酸化物イオン（Ｏ２−）が電解質を透過し、燃料極で水素と反応することにより電気エネルギーを発生させている。したがって、燃料流路および空気流路からは、発電に使用されなかった改質ガスおよび酸化剤ガス（空気）が導出する。
（化１）
Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−
（化２）
ＣＯ＋Ｏ２−→ＣＯ２＋２ｅ−
（化３）
１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−
【００３７】
そして、燃料流路および空気流路から導出した、発電に使用されなかった改質ガスは、燃料電池１１ｄと蒸発部１１ｂ（改質部１１ｃ）の間の燃焼空間１１ｅにて、発電に使用されなかった酸化剤ガス（空気）によって燃焼され、その燃焼ガスによって蒸発部１１ｂおよび改質部１１ｃが加熱される。さらには、燃料電池モジュール１１内を動作温度に加熱している。その後、燃焼ガスは、ケーシング１１ａの下部に設けられ燃焼排ガスが導出される導出口１１ａ１から燃料電池モジュール１１の外に排気される。
【００３８】
系統電源（または商用電源）１２は、該系統電源１２に接続された電源ライン１３を介して外部負荷１４に電力（交流電力）を供給するものである。燃料電池１１ｄはインバータ装置１６を介して電源ライン１３に接続されている。外部負荷１４は、当該燃料電池システムの外に配設されている電力負荷であり、例えば家庭内に配設されているテレビなどの家電製品である。
【００３９】
電源ライン１３には、系統電源１２に対する電力の入出力および電力量を検知する電力測定装置１３ａが設けられており、その検知結果が制御装置１７に出力されている。
【００４０】
内部負荷の一つである補機１５は、蒸発部１１ｂに改質水、改質用原料を供給するためのモータ駆動の各ポンプ１５ａ，１５ｂおよび電磁式バルブ（図示省略）、燃料電池１１ｄにカソードエアを供給するためのモータ駆動のブロワ１５ｃおよび電磁式バルブ（図示省略）などから構成されている。この補機１５は直流電圧にて駆動されるものであり、その駆動電圧は補機用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ｅから供給されるようになっている。補機１５は、燃料電池１１ｄに燃料（改質用原料）および酸化剤ガス（カソードエア）を供給するためのものであり、燃料電池システムを運転するためのものである。内部負荷は、当該燃料電池システムの内に配設されている電力負荷であり、補機１５、制御装置１７を含んでいる。
【００４１】
インバータ装置１６は、燃料電池１１ｄから出力される直流電圧を所定の交流電圧に変換して系統電源１２に接続されている電源ライン１３に出力する機能と、電源ライン１３からの交流電圧を所定の直流電圧に変換して補機１５および制御装置１７（内部負荷）に出力する機能と、燃料電池１１ｄからの直流電圧を所定の直流電圧に変換して補機１５および制御装置１７に出力する機能と、を有している。
【００４２】
具体的には、インバータ装置１６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ａ、ＤＣ／ＡＣインバータ１６ｂ、ＡＣ／ＤＣコンバータ１６ｃ、制御用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ｄ、および補機用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ｅを含んで構成されている。
【００４３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ａは、燃料電池１１ｄから出力される直流電圧（例えば４０Ｖ）を所定の直流電圧（例えば３５０Ｖ）に変換するものである。ＤＣ／ＡＣインバータ１６ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ａから出力される直流電圧を交流電圧（例えば２００Ｖ）に変換して電源ライン１３に出力するものである。
【００４４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ａおよびＤＣ／ＡＣインバータ１６ｂは、第３の電力供給ラインＬ３上に直列に設けられている。第３の電力供給ラインＬ３の一端が第１の電力供給ラインＬ１上であって燃料電池１１ｄと制御用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ｄおよび補機用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ｅとの間の部分に接続され、他端が第２の電力供給ラインＬ２上であって系統電源１２とＡＣ／ＤＣコンバータ１６ｃとの間の部分に接続されている。
【００４５】
ＡＣ／ＤＣコンバータ１６ｃは、電源ライン１３と補機１５との間にＤＣ／ＤＣコンバータ１６ａとＤＣ／ＡＣインバータ１６ｂとからなる回路に並列に設けられるものである。ＡＣ／ＤＣコンバータ１６ｃは、第２の電力供給ラインＬ２上に設けられている。第２の電力供給ラインＬ２の一端は系統電源１２と接続されている電源ライン１３に接続され、他端は第１の電力供給ラインＬ１上であって燃料電池１１ｄと制御用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ｄおよび補機用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ｅとの間の部分とに接続されている。
【００４６】
ＡＣ／ＤＣコンバータ１６ｃは、起動運転時および停止運転時だけでなく定常運転時においても、系統電源１２から出力される交流電力（交流電圧）を入力し直流電力（直流電圧）に変換して制御用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ｄおよび補機用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ｅに出力する。
【００４７】
制御用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ｄは、燃料電池１１ｄまたはＡＣ／ＤＣコンバータ１６ｃからの直流電圧（直流電力）を入力して所定の直流電圧（直流電力、例えば５Ｖ）に変換して、制御装置１７に電源電圧として供給するものである。
【００４８】
補機用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ｅは、燃料電池１１ｄまたはＡＣ／ＤＣコンバータ１６ｃからの直流電圧（直流電力）を入力して所定の直流電圧（直流電力、例えば２４Ｖ）に変換して、補機１５に電源電圧として供給するものである。補機用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ｅは、制御装置１７に接続されており、制御装置１７からの指令により駆動・停止を制御されるようになっている。例えば、待機時において制御装置１７からの停止指令により補機用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ｅは運転が停止される。これにより、待機時に補機用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ｅを停止させることで、待機電力を小さく抑制することができる。
【００４９】
制御用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ｄおよび補機用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ｅは、第１の電力供給ラインＬ１上に設けられている。第１の電力供給ラインＬ１の一端は燃料電池１１ｄに接続され、他端は制御装置１７および補機１５に接続されている。他端側は２つに分かれており、各分岐に制御用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ｄおよび補機用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ｅが設けられている。第１の電力供給ラインＬ１は、燃料電池１１ｄから出力される直流電力を補機１５および制御装置１７に供給するものである。
【００５０】
第１の電力供給ラインＬ１上には、第１整流素子１６ｆが第２の電力供給ラインＬ２との合流点より燃料電池１１ｄ側に設けられている。具体的には、第１整流素子１６ｆは、第２の電力供給ラインＬ２との合流点と第３の電力供給ラインＬ３との合流点との間の部分に設けられている。第１整流素子１６ｆは、燃料電池１１ｄから制御用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ｄおよび補機用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ｅに向けて流れる電流のみを許容する。本実施形態では、第１整流素子は例えばダイオードで構成されている。
【００５１】
第２の電力供給ラインＬ２上には、第２整流素子１６ｇが設けられている。具体的には、第２整流素子１６ｇは、ＡＣ／ＤＣコンバータ１６ｃと第１の電力供給ラインＬ１との合流点との間の部分に設けられている。第２整流素子１６ｇは、ＡＣ／ＤＣコンバータ１６ｃから第１の電力供給ラインＬ１に向けて流れる電流のみを許容する。
【００５２】
また、第１の電力供給ラインＬ１上には、第１スイッチ１６ｈが第２の電力供給ラインＬ２との合流点より燃料電池１１ｄ側に設けられている。第１スイッチ１６ｈは、制御装置１７の指示によって、燃料電池１１ｄと制御用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ｄおよび補機用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ｅとの間を、起動運転時および停止運転時において遮断し、定常運転時において連通するスイッチである。
【００５３】
第２スイッチ１６ｉは、ＤＣ／ＡＣインバータ１６ｂと系統電源１２（または電源ライン１３）との間に配設されている。具体的には、第２スイッチ１６ｉは、第３の電力供給ラインＬ３上であってＤＣ／ＡＣインバータ１６ｂと第２の電力供給ラインとの合流点との間の部分に設けられている。ＤＣ／ＡＣインバータ１６ｂと系統電源１２とを制御装置１７の指示によって連通・遮断するものである。制御装置１７は、系統電源１２が停電状態であると判定すると、第２スイッチ１６ｉを開状態に切り換え、系統電源１２が停電状態でない場合には第２スイッチ１６ｉを閉状態に切り換える。
【００５４】
第１の電力供給ラインＬ１上には、第１電流センサ１６ｊが設けられている。第１電流センサ１６ｊは、燃料電池１１ｄから出力される電流（直流電流）の電流値（出力電流値）を測定（検出）するものであり、その測定結果を制御装置１７に送信するようになっている。第１電流センサ１６ｊは、測定用の抵抗を備えており、その抵抗の電圧を測定することにより電流を測定するように構成されている。なお、第１電流センサ１６ｊは、ホール素子を備えたタイプでもよい。
【００５５】
第３の電力供給ラインＬ３上には、第２電流センサ１６ｋおよび第３電流センサ１６ｌ（１６エル）が設けられている。第２電流センサ１６ｋは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ａに入力する電流（直流電流）の電流値（入力電流値）を測定（検出）するものであり、その測定結果を制御装置１７に送信するようになっている。第２電流センサ１６ｋは、燃料電池１１ｄの出力電力のうち少なくとも補機１５に供給した後の残りの電力を入力して変換して外部負荷１４に出力する電力変換部（本実施形態ではＤＣ／ＤＣコンバータ１６ａとＡＣ／ＤＣインバータ１６ｂとから構成されている電力変換部である。）への入力電流値を検出する。第３電流センサ１６ｌは、ＡＣ／ＤＣインバータ１６ｂから出力する電流（交流電流）の電流値（出力電流値）を測定（検出）するものであり、その測定結果を制御装置１７に送信するようになっている。
【００５６】
制御装置１７は、燃料電池システムの全体的な制御を一括集中して行うものであり、補機１５の駆動を制御したり、インバータ装置１６の駆動を制御したりする。制御装置１７はマイクロコンピュータ（図示省略）を有しており、マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ（いずれも図示省略）を備えている。ＣＰＵは、燃料電池システムの運転を実施している。ＲＡＭは同プログラムの実行に必要な変数を一時的に記憶するものであり、ＲＯＭは前記プログラムを記憶するものである。制御装置１７は、補機１５を制御する制御用マイコン（制御用マイクロコンピュータ）である。
【００５７】
制御装置１７には、待機時でも運転時（起動運転時、定常運転時（発電運転時）および停止運転時を含む）でも常に電圧が供給されている。起動運転時は起動指令が出てから発電開始するまでの間であり、停止制御時は、停止指令が出てからシステムが停止するまでの間である。待機時は、燃料電池システムの発電停止状態のことであり、発電指示（スタートスイッチのオンなど）を待っている状態のことである。
【００５８】
貯湯槽２１は、燃料電池１１ｄの排熱によって加熱された貯湯水を貯めておくものである。貯湯槽２１と燃料電池１１ｄとの間には熱媒体循環路２１ａが設けられており、熱媒体循環路２１ａは燃料電池１１ｄの排熱を回収した熱媒体が図示しないポンプにより循環するものである。熱媒体と熱交換することにより貯湯槽２１の貯湯水が加熱される。
【００５９】
燃料電池システムは、制御装置１７に電気的に接続されている記憶部１８を備えている。記憶部１８は、後述する電力変換部入力電流値と補機消費電流値との相関関係を示すマップ・テーブル・演算式などを記憶している。記憶部１８は制御装置１７内に設けるようにしてもよい。
【００６０】
次に、上述した燃料電池システムにおける第１〜第３電流センサ１６ｊ〜１６ｌの異常判定の作動について説明する。
【００６１】
（第１および第２電流センサ）
最初に第１電流センサ１６ｊおよび第２電流センサ１６ｋについて３つの実施例を挙げて説明する。
第１に、電力変換部入力電流値Ｉｂと、補機１５で消費される電流値であって所定の範囲内にあるものＩｈ（以下、補機消費電流値という。）と、を加算または減算した結果と、燃料電池出力電流値Ｉａとを比較する場合（第１実施例）について図２を参照して説明する。
【００６２】
制御装置１７は、図示しない起動スイッチがオンされると（あるいはユーザによって予め設定された起動開始時刻となったことにより自動的に起動が開始されると）、図２に示すフローチャートに対応するプログラムの実行を開始する。このプログラムは、所定の短時間毎に実行される。
【００６３】
制御装置１７は、ステップ１０２において、第１電流センサ１６ｊによって検出された燃料電池出力電流値Ｉａを取得する（第１取得部）。制御装置１７は、ステップ１０４において、第２電流センサ１６ｋによって検出された電力変換部入力電流値Ｉｂを取得する（第２取得部）。
【００６４】
制御装置１７は、ステップ１０６において、記憶部１８に予め記憶されている補機消費電流値Ｉｈを取得する（第３取得部）。なお、取得する補機消費電流値Ｉｈは、マップで示されている場合もあり、所定の一定値の場合もある。補機消費電流値Ｉｈは、燃料電池出力電流値Ｉａと電力変換部入力電流値Ｉｂとの電流差を表している。補機消費電流値Ｉｈは、図３で示すように、電力変換部入力電流値Ｉｂと相関関係にあり、電力変換部入力電力値Ｉｂが大きいほど補機消費電流値Ｉｈは大きくなる関係にある。
【００６５】
制御装置１７は、ステップ１０８〜１１２において、ステップ１０４（第２取得部）によって取得された電力変換部入力電流値Ｉｂと、ステップ１０６（第３取得部）によって取得された補機消費電流値Ｉｈと、からステップ１０２（第１取得部）によって取得された燃料電池出力電流値Ｉａの取り得る範囲を算出する。
【００６６】
具体的には、制御装置１７は、ステップ１０８において、電力変換部入力電流値Ｉｂと図３に示すマップとから、取得した補機消費電流値Ｉｈ（燃料電池出力電流値Ｉａと電力変換部入力電流値Ｉｂとの電流差）の上限値および下限値を算出する。例えば、電力変換部入力電流値ＩｂがＩｂ１であるとき、補機消費電流値Ｉｈの上限値はＩｈ１ｍａｘであり、補機消費電流値Ｉｈの下限値はＩｈ１ｍｉｎであり、電力変換部入力電流値ＩｂがＩｂ２であるとき、補機消費電流値Ｉｈの上限値はＩｈ２ｍａｘであり、補機消費電流値Ｉｈの下限値はＩｈ２ｍｉｎである。
【００６７】
制御装置１７は、ステップ１１０において、取得した電力変換部入力電流値Ｉｂとステップ１０８で算出した補機消費電流値Ｉｈの上限値とを加算して燃料電池出力電流値Ｉａの上限値閾値を算出する。制御装置１７は、ステップ１１２において、取得した電力変換部入力電流値Ｉｂとステップ１０８で算出した補機消費電流値Ｉｈの下限値とを加算して燃料電池出力電流値Ｉａの下限値閾値を算出する。このように算出された燃料電池出力電流値Ｉａの上限値閾値から下限値閾値までの範囲が、取得された燃料電池出力電流値Ｉａの取り得る範囲である。
【００６８】
制御装置１７は、ステップ１１４〜１２４において、取得された燃料電池出力電流値Ｉａが算出された取り得る範囲外すなわち燃料電池出力電流値Ｉａの上限値閾値から下限値閾値までの範囲外である場合には、第１電流センサ１６ｊまたは／および第２電流センサ１６ｋが異常である異常状態であると判定し、一方、取得された燃料電池出力電流値Ｉａが算出された取り得る範囲内である場合には、第１電流センサ１６ｊおよび第２電流センサ１６ｋが正常であると判定している。
【００６９】
具体的には、制御装置１７は、ステップ１１４において、取得された燃料電池出力電流値Ｉａが算出された燃料電池出力電流値Ｉａの上限値閾値より大きいか、または、取得された燃料電池出力電流値Ｉａが算出された燃料電池出力電流値Ｉａの下限値閾値より小さいかを判定する。
【００７０】
取得された燃料電池出力電流値Ｉａが算出された取り得る範囲内すなわち燃料電池出力電流値Ｉａの上限値閾値から下限値閾値までの範囲内である場合には、制御装置１７は、ステップ１１４で「ＮＯ」と判定しプログラムをステップ１１６に進める。制御装置１７は、ステップ１１６において、後述する経過時間タイマのカウントをクリアし、ステップ１１８において、第１電流センサ１６ｊおよび第２電流センサ１６ｋが正常である旨を検出する（正常であると判定する）。
【００７１】
取得された燃料電池出力電流値Ｉａが算出された取り得る範囲外すなわち燃料電池出力電流値Ｉａの上限値閾値から下限値閾値までの範囲外である場合には、制御装置１７は、ステップ１１４で「ＹＥＳ」と判定しプログラムをステップ１２０に進める。制御装置１７は、ステップ１２０において、取得された燃料電池出力電流値Ｉａが算出された取り得る範囲外すなわち燃料電池出力電流値Ｉａの上限値閾値から下限値閾値までの範囲外である状態が継続する経過時間を表す経過時間タイマをカウントアップする。
【００７２】
経過時間タイマが閾値（例えば５秒）を越えるまでは、すなわち取得された燃料電池出力電流値Ｉａが算出された取り得る範囲外にある異常状態が閾値時間以上継続しない場合は、制御装置１７は、ステップ１２２で「ＮＯ」と判定し、本プログラムを一旦終了する（所定の短時間経過後ステップ１０２以降の処理を実行する）。閾値は誤判定が抑制できる程度の時間に設定されるのが好ましい。
【００７３】
経過時間タイマが閾値（例えば５秒）以上となると、すなわち取得された燃料電池出力電流値Ｉａが算出された取り得る範囲外にある異常状態が閾値時間以上継続した場合は、制御装置１７は、ステップ１２２で「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップ１２４に進める。制御装置１７は、ステップ１２４において、第１電流センサ１６ｊまたは／および第２電流センサ１６ｋが異常である異常状態である旨を検出する（異常状態であると判定する）。なお、ステップ１２４では第１電流センサ１６ｊ、第２電流センサ１６ｋのいずれが故障しているかまでは特定することはできない。
上述したステップ１０８から１１４までおよび１１８，１２４の処理が第１判定部である。
【００７４】
ここで、異常判定ができる理由を説明する。燃料電池１１ｄからの出力電力は、第１の電力供給ラインＬ１を介して制御用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ｄ、制御装置１７、補機用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ｅおよび補機１５に供給されて消費されるとともに、第３の電力供給ラインＬ３を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１６ａ、ＤＣ／ＡＣインバータ１６ｂおよび外部負荷１４に供給されて消費される。換言すれば、第１電流センサ１６ｊが検出した燃料電池出力電流値Ｉａと第２電流センサ１６ｋが検出した電力変換部入力電流値Ｉｂとの電流差は、制御用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ｄ、制御装置１７、補機用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ｅおよび補機１５に供給されて消費される補機消費電流と等しいということである。
【００７５】
したがって、第１電流センサ１６ｊと第２電流センサ１６ｋの両方が正常である場合には、第１電流センサ１６ｊが検出した燃料電池出力電流値Ｉａと第１電流センサ１６ｊが検出した燃料電池出力電流値Ｉａとの電流差は、所定の範囲内となる。一方、第１電流センサ１６ｊと第２電流センサ１６ｋの少なくとも一方が異常である場合には、第１電流センサ１６ｊが検出した燃料電池出力電流値Ｉａと第１電流センサ１６ｊが検出した燃料電池出力電流値Ｉａとの電流差は、所定の範囲外となる。
【００７６】
なお所定の範囲は、燃料電池システムの起動運転時、定常運転時、停止運転時、待機運転時、緊急停止時の全ての運転モードをカバーできる範囲となっており、上述した電流センサの異常判定は全ての運転モードで実行することができる。なお、各モードに対応した所定の範囲をそれぞれ設定して各モードに対応する所定の範囲によって実行するようにしてもよい。
【００７７】
第２に、燃料電池出力電流値Ｉａと補機消費電流値Ｉｈとを加算または減算した結果と、電力変換部入力電流値Ｉｂとを比較する場合（第２実施例）について図４を参照して説明する。上述した第１実施例は、取得された燃料電池出力電流値Ｉａが算出された取り得る範囲内にあるか否かを判定しているのに対して、本第２実施例では、取得された電力変換部入力電流値Ｉｂが算出された取り得る範囲内にあるか否かを判定している点が異なる。上述した第１実施例と同一の処理については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００７８】
具体的には、第１実施例のステップ１０８〜１１４の処理に代えて、ステップ１４０〜１４６の処理を行う点が異なっている。
制御装置１７は、ステップ１４０〜１４４において、ステップ１０２（第１取得部）によって取得された燃料電池出力電流値Ｉａと、ステップ１０６（第３取得部）によって取得された補機消費電流値Ｉｈと、からステップ１０４（第２取得部）によって取得された電力変換部入力電流値Ｉｂの取り得る範囲を算出する。
【００７９】
具体的には、制御装置１７は、ステップ１４０において、上述したステップ１０８と同様な処理を実行する。制御装置１７は、ステップ１４２において、上述したステップ１１０と同様に電力変換部入力電流値Ｉｂの上限値閾値を算出し、ステップ１４４において、上述したステップ１１２と同様に電力変換部入力電流値Ｉｂの下限値閾値を算出する。このように算出された電力変換部入力電流値Ｉｂの上限値閾値から下限値閾値までの範囲が、取得された電力変換部入力電流値Ｉｂの取り得る範囲である。
【００８０】
制御装置１７は、ステップ１４６において、上述したステップ１１４と同様に、取得された電力変換部入力電流値Ｉｂが算出された電力変換部入力電流値Ｉｂの上限値閾値より大きいか、または、取得された電力変換部入力電流値Ｉｂが算出された電力変換部入力電流値Ｉｂの下限値閾値より小さいかを判定する。
【００８１】
取得された電力変換部入力電流値Ｉｂが算出された取り得る範囲内である場合には、制御装置１７は、ステップ１４６で「ＮＯ」と判定し、第１電流センサ１６ｊおよび第２電流センサ１６ｋが正常である旨を検出する（正常であると判定する）。
【００８２】
取得された電力変換部入力電流値Ｉｂが算出された取り得る範囲外である場合には、制御装置１７は、ステップ１４６で「ＹＥＳ」と判定し、第１電流センサ１６ｊまたは／および第２電流センサ１６ｋが異常である異常状態である旨を検出する（異常状態であると判定する）。
上述したステップ１４０から１４６まで、および１１８、１２４の処理が第１判定部である。
【００８３】
上述した第１実施例および第２実施例によれば、第１判定部は、ステップ１０２（第１取得部）によって取得された燃料電池出力電流値Ｉａおよびステップ１０４（第２取得部）によって取得された電力変換部入力電流値Ｉｂの一方とステップ１０６（第３取得部）によって取得された補機消費電流値Ｉｈとから他方の取り得る範囲を算出し、取得された値の他方が算出された前記取り得る範囲外である場合には、第１電流センサ１６ｊまたは／および第２電流センサ１６ｋが異常である異常状態であると判定し、一方、取得された値の他方が算出された取り得る範囲内である場合には、第１電流センサ１６ｊおよび第２電流センサ１６ｋが正常であると判定する。
【００８４】
これにより、電流センサの異常を検出するために別の電流センサを設けることなく、すなわちコスト高、システムの大型化を招くことなく、第１電流センサ１６ｊおよび第２電流センサ１６ｋの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定することができる。また、第１電流センサ１６ｊおよび第２電流センサ１６ｋが正常であるか否かを確実かつ的確に判定することができる。
【００８５】
第３に、燃料電池出力電流値Ｉａと電力変換部入力電流値Ｉｂとを減算した結果と、補機消費電流値Ｉｈとを比較する場合（第３実施例）について図５を参照して説明する。上述した第１実施例は、取得された燃料電池出力電流値Ｉａが算出された取り得る範囲内にあるか否かを判定しているのに対して、本第２実施例では、取得された燃料電池出力電流値Ｉａと取得された電力変換部入力電流値Ｉｂとの電流差が算出された取り得る範囲内にあるか否かを判定している点が異なる。上述した第１実施例と同一の処理については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００８６】
具体的には、第１実施例のステップ１０８〜１１４の処理に代えて、ステップ１４０〜１６４の処理を行う点が異なっている。
制御装置１７は、ステップ１６０において、ステップ１０２（第１取得部）によって取得された燃料電池出力電流値Ｉａまたはステップ１０４（第２取得部）によって取得された電力変換部入力電流値Ｉｂに応じた補機消費電流値Ｉｈ（すなわち燃料電池出力電流値Ｉａと電力変換部入力電流値Ｉｂとの電流値差）の上下限値閾値（取り得る範囲）を図３に示すマップから算出する。
【００８７】
制御装置１７は、取得された燃料電池出力電流値Ｉａと取得された電力変換部入力電流値Ｉｂとの電流値差を算出し（ステップ１６２）、その算出結果を使用して、上述したステップ１１４に代えて、ステップ１６４の処理を実行する。制御装置１７は、ステップ１６４において、算出した電流値差が所定範囲外すなわち補機消費電流値Ｉｈの上下限値閾値の間の範囲外であるか否かを判定する。
【００８８】
算出した電流値差が所定範囲内である場合には、制御装置１７は、ステップ１６４で「ＮＯ」と判定し、第１電流センサ１６ｊおよび第２電流センサ１６ｋが正常である旨を検出する（正常であると判定する）。算出した電流値差が所定範囲外である場合には、制御装置１７は、ステップ１６４で「ＹＥＳ」と判定し、第１電流センサ１６ｊまたは／および第２電流センサ１６ｋが異常である異常状態である旨を検出する（異常状態であると判定する）。
上述したステップ１６０から１６４まで、および１１８、１２４の処理が第１判定部である。
【００８９】
これにより、電流センサの異常を検出するために別の電流センサを設けることなく、すなわちコスト高、システムの大型化を招くことなく、第１電流センサ１６ｊおよび第２電流センサ１６ｋの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定することができる。また、第１電流センサ１６ｊおよび第２電流センサ１６ｋが正常であるか否かを確実かつ的確に判定することができる。
【００９０】
上述した第１実施例乃至第３実施例の第１判定部によれば、ステップ１０２（第１取得部）によって取得された燃料電池出力電流値Ｉａ、ステップ１０４（第２取得部）によって取得された電力変換部入力電流値Ｉｂ、およびステップ１０６（第３取得部）によって取得された補機消費電流値Ｉｈのうちいずれか２つを選択し、それら２つの値の加算結果または減算結果と残りの１つとを比較し、その比較結果に基づいて第１電流センサ１６ｊおよび第２電流センサ１６ｋの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する。
【００９１】
（第２および第３電流センサ）
次に、第２電流センサ１６ｋおよび第３電流センサ１６ｌについて２つの実施例を挙げて説明する。
第１に、電力変換部入力電流値Ｉｂ（および／または電力変換部出力電流値Ｉｃ）と、電力変換部での変換損失分の電流値であって所定の範囲内にあるものＩｇ（以下、損失電流値という。）と、を加算または減算した結果と、電力変換部出力電流値Ｉｃ（および／または電力変換部入力電流値Ｉｂ）とを比較する場合（第４実施例）について図６を参照して説明する。
【００９２】
制御装置１７は、図示しない起動スイッチがオンされると（あるいはユーザによって予め設定された起動開始時刻となったことにより自動的に起動が開始されると）、図６に示すフローチャートに対応するプログラムの実行を開始する。このプログラムは、所定の短時間毎に実行される。
【００９３】
制御装置１７は、ステップ２０２において、ステップ１０４と同様に、第２電流センサ１６ｋによって検出された電力変換部入力電流値Ｉｂを取得する（第２取得部）。制御装置１７は、ステップ２０４において、第３電流センサ１６ｌによって検出された電力変換部出力電流値Ｉｃを取得する（第４取得部）。
【００９４】
制御装置１７は、ステップ２０６において、記憶部１８に予め記憶されている損失電流値Ｉｇを取得する（第５取得部）。なお、取得する損失電流値Ｉｇは、マップ（またはテーブル）で示されている場合もあり、所定の一定値の場合もある。損失電流値Ｉｇは、電力変換部入力電流値Ｉｂと電力変換部出力電流値Ｉｃとの電流差を表している。損失電流値Ｉｇは、図７で示すように、電力変換部出力電流値Ｉｃ（または電力変換部入力電流値Ｉｂ）と相関関係にあり、電力変換部出力電流値Ｉｃ（または電力変換部入力電流値Ｉｂ）が大きいほど損失電流値Ｉｇは大きくなる関係にある。
【００９５】
図７のマップは、図８に示すマップから算出することができる。図８に示すマップは、電力変換部出力電流値Ｉｃと電力変換部入力電流値Ｉｂとの相関関係を示している。電力変換部出力電流値Ｉｃが大きいほど電力変換部入力電流値Ｉｂは大きくなる関係にある。電力変換部入力電流値Ｉｂの上下限値の差は電力変換部出力電流値Ｉｃの大きさに関係なく一定である。なお、図８のマップにおいて、横軸と縦軸のパラメータを入れ替えてもよく、このとき、図７のマップの横軸を電力変換部入力電流に入れ替えたものを作成することができる。
【００９６】
制御装置１７は、ステップ２０８において、本プログラムが開始された時点から１周期経過したか否かを判定する。５０Ｈｚの場合には１／５０秒経過したか否か、６０Ｈｚの場合には１／６０秒経過したか否かを判定する。１周期経過していない場合には、制御装置１７は、ステップ２０８で「ＮＯ」と判定し、本プログラムを一旦終了する。１周期経過した場合には、制御装置１７は、ステップ２０８で「ＹＥＳ」と判定し、本プログラムをステップ２１０に進める。
【００９７】
制御装置１７は、ステップ２１０〜２１６において、ステップ２０２（第２取得部）によって取得された電力変換部入力電流値Ｉｂと、ステップ２０６（第５取得部）によって取得された損失電流値Ｉｇと、からステップ２０４（第４取得部）によって取得された電力変換部出力電流値Ｉｃ（実効値）の取り得る範囲を算出するとともに、ステップ２０４（第４取得部）によって取得された電力変換部出力電流値Ｉｃ（実効値）と、ステップ２０６（第５取得部）によって取得された損失電流値Ｉｇと、からステップ２０２（第２取得部）によって取得された電力変換部入力電流値Ｉｂの取り得る範囲を算出する。
【００９８】
具体的には、制御装置１７は、ステップ２１０において、ステップ２０４（第４取得部）によって取得された電力変換部出力電流値Ｉｃからその実効値（＝１周期の最大電流値／√２）を算出する（実効値算出部）。制御装置１７は、ステップ２１２において、ステップ２０２（第２取得部）によって取得された電力変換部入力電流値Ｉｂの１周期の間における平均値（第１の平均値）を算出する（第１平均値算出部）。
【００９９】
制御装置１７は、ステップ２１４において、電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値と図７に示すマップとから、取得した損失電流値Ｉｇ（電力変換部入力電流値Ｉｂと電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値との電流差）の上限値および下限値を算出する。例えば、電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値がＩｃ１であるとき、損失電流値Ｉｇの上限値はＩｇ１ｍａｘであり、損失電流値Ｉｇの下限値はＩｇ１ｍｉｎであり、電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値がＩｃ２であるとき、損失電流値Ｉｇの上限値はＩｇ２ｍａｘであり、損失電流値Ｉｇの下限値はＩｇ２ｍｉｎである。
【０１００】
ステップ２１４において、制御装置１７は、さらに、算出した電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値と算出した損失電流値Ｉｇの上限値とを加算して電力変換部入力電流Ｉｂの上限値を算出するとともに、算出した電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値と算出した損失電流値Ｉｇの下限値とを加算して電力変換部入力電流Ｉｂの下限値を算出する。このように算出された電力変換部入力電流Ｉｂの上限値から下限値までの範囲が、取得された電力変換部入力電流Ｉｂの取り得る範囲である。
【０１０１】
また、制御装置１７は、ステップ２１６において、ステップ２１４と同様に、電力変換部入力電流値Ｉｂ（平均値）と図７に示すマップと同様な電力変換部入力電流値Ｉｂと損失電力値との相関を示すマップとから、取得した損失電流値Ｉｇの上限値および下限値を算出する。そして、算出した電力変換部入力電流値Ｉｂ（平均値）と損失電流値Ｉｇとから電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値の上下限値を算出する。
【０１０２】
そして、制御装置１７は、ステップ２１８〜２２８において、算出された電力変換部入力電流値Ｉｂの平均値が算出された取り得る範囲外すなわち電力変換部入力電流値Ｉｂの平均値の上限値から下限値までの範囲外である場合、または／および、算出された電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値が算出された取り得る範囲外すなわち電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値の上限値から下限値までの範囲外である場合には、第２電流センサ１６ｋまたは／および第３電流センサ１６ｌが異常である異常状態であると判定する。一方、算出された電力変換部入力電流値Ｉｂの平均値が算出された取り得る範囲内であり、かつ、算出された電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値が算出された取り得る範囲内である場合には、第２電流センサ１６ｋおよび第３電流センサ１６ｌが正常であると判定している。
【０１０３】
具体的には、算出された電力変換部入力電流値Ｉｂの平均値が算出された電力変換部入力電流値Ｉｂの上限値から下限値までの範囲内であり、および、算出された電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値が算出された電力変換部出力電流値Ｉｃの上限値から下限値までの範囲内である場合には、制御装置１７は、ステップ２１８で「ＹＥＳ」と判定しプログラムをステップ２２０に進める。制御装置１７は、ステップ２２０において、経過時間タイマのカウントをクリアし、ステップ２２２において、第２電流センサ１６ｋおよび第３電流センサ１６ｌが正常である旨を検出する（正常であると判定する）。
【０１０４】
算出された電力変換部入力電流値Ｉｂの平均値が算出された電力変換部入力電流値Ｉｂの上限値から下限値までの範囲外であり、または／および、算出された電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値が算出された電力変換部出力電流値Ｉｃの上限値から下限値までの範囲外である場合には、制御装置１７は、ステップ２１８で「ＮＯ」と判定しプログラムをステップ２２４に進める。制御装置１７は、ステップ２２４において、電力変換部入力電流値Ｉｂの平均値および電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値の少なくとも一方が算出された取り得る範囲外である状態が継続する経過時間を表す経過時間タイマをカウントアップする。
【０１０５】
経過時間タイマが閾値（例えば５秒）を越えるまでは、すなわち電力変換部入力電流値Ｉｂの平均値および電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値の少なくとも一方が算出された取り得る範囲外である異常状態が閾値時間以上継続しない場合は、制御装置１７は、ステップ２２６で「ＮＯ」と判定し、本プログラムを一旦終了する。
【０１０６】
経過時間タイマが閾値（例えば５秒）以上となると、すなわち電力変換部入力電流値Ｉｂの平均値および電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値の少なくとも一方が算出された取り得る範囲外である異常状態が閾値時間以上継続した場合は、制御装置１７は、ステップ２２６で「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップ２２８に進める。制御装置１７は、ステップ２２８において、第２電流センサ１６ｋまたは／および第３電流センサ１６ｌが異常である異常状態である旨を検出する（異常状態であると判定する）。なお、ステップ２２８では第２電流センサ１６ｋ、第３電流センサ１６ｌのいずれが故障しているかまでは特定することはできない。
上述したステップ２１４から２１８までおよび２２２、２２８の処理が第２判定部である。
【０１０７】
ここで、異常判定ができる理由を説明する。電力変換部（ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ａおよびＤＣ／ＡＣインバータ１６ｂから構成される。）への入力電力は、電力変換部での変換損失によって消費されて出力される。換言すれば、第２電流センサ１６ｋが検出した電力変換部入力電流値Ｉｂと第３電流センサ１６ｌが検出した電力変換部出力電流値Ｉｃとの電流差は、電力変換部での変換で損失する損失電流値と実質的に等しいということである。
【０１０８】
したがって、第２電流センサ１６ｋと第３電流センサ１６ｌの両方が正常である場合には、第２電流センサ１６ｋが検出した電力変換部入力電流値Ｉｂと第３電流センサ１６ｌが検出した電力変換部出力電流値Ｉｃとの電流差は、所定の範囲内にある。一方、第２電流センサ１６ｋと第３電流センサ１６ｌの少なくとも一方が異常である場合には、第２電流センサ１６ｋが検出した電力変換部入力電流値Ｉｂと第３電流センサ１６ｌが検出した電力変換部出力電流値Ｉｃとの電流差は、所定の範囲外となる。
【０１０９】
これにより、電流センサの異常を検出するために別の電流センサを設けることなく、すなわちコスト高、システムの大型化を招くことなく、第２電流センサ１６ｋおよび第３電流センサ１６ｌの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定することができる。
【０１１０】
第２に、電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値と電力変換部入力電流値Ｉｂの平均値とを減算した結果と、損失電流値Ｉｇとを比較する場合（第５実施例）について図９を参照して説明する。上述した第４実施例は、電力変換部入力電流値Ｉｂの平均値および電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値がそれぞれ算出された取り得る範囲内にあるか否かを判定しているのに対して、本第５実施例では、電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値と電力変換部入力電流値Ｉｂの平均値との電流差が算出された取り得る範囲内にあるか否かを判定している点が異なる。上述した第４実施例と同一の処理については、同一符号を付してその説明を省略する。
【０１１１】
具体的には、第４実施例のステップ２１４〜２１８の処理に代えて、ステップ２４０〜２４４の処理を行う点が異なっている。
制御装置１７は、ステップ２４０において、ステップ２１２によって算出された電力変換部入力電流値Ｉｂまたはステップ２１０によって算出された電力変換部出力電流値Ｉｃに応じた損失電流値Ｉｇ（すなわち電力変換部入力電流値Ｉｂと電力変換部出力電流値Ｉｃとの電流値差）の上下限値閾値（取り得る範囲）を図７に示すマップから算出する。
【０１１２】
制御装置１７は、算出された電力変換部入力電流値Ｉｂと算出された電力変換部出力電流値Ｉｃとの電流値差を算出し（ステップ２４２）、その算出結果を使用して、上述したステップ２１８に代えて、ステップ２４４の処理を実行する。制御装置１７は、ステップ２４４において、算出した電流値差が所定範囲外すなわち損失電流値Ｉｇの上下限値の範囲内であるか否かを判定する。
【０１１３】
算出した電流値差が所定範囲内である場合には、制御装置１７は、ステップ２４４で「ＹＥＳ」と判定し、第２電流センサ１６ｋおよび第３電流センサ１６ｌが正常である旨を検出する（正常であると判定する）。算出した電流値差が所定範囲外である場合には、制御装置１７は、ステップ２４４で「ＮＯ」と判定し、第２電流センサ１６ｋまたは／および第３電流センサ１６ｌが異常である異常状態である旨を検出する（異常状態であると判定する）。
上述したステップ２４０から２４４まで、および２２２、２２８の処理が第２判定部である。
【０１１４】
これにより、第２電流センサ１６ｋおよび第３電流センサ１６ｌが正常であるか否かを確実かつ的確に判定することができる。
【０１１５】
上述した第４実施例および第５実施例の第２判定部によれば、ステップ２１２（第１平均値算出部）によって算出された電力変換部入力電流値Ｉｂの第１の平均値、ステップ２１０（実効値算出部）によって算出された電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値、およびステップ２０６（第５取得部）によって取得された損失電流値Ｉｇのうちいずれか２つを選択し、それら２つの値の加算結果または減算結果と残りの１つとを比較し、その比較結果に基づいて第２電流センサ１６ｋおよび第３電流センサ１６ｌの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する。
【０１１６】
（第３および第１電流センサ）
次に、第３電流センサ１６ｌおよび第１電流センサ１６ｊについて２つの実施例を挙げて説明する。
第１に、燃料電池出力電流値Ｉａ（および／または電力変換部出力電流値Ｉｃ）と、補機１５で消費される電流値と電力変換部での変換損失分の電流値とを加算した電流値であって所定の範囲内にあるものＩｆ（以下、消費・損失電流値という。＝補機消費電流値Ｉｈ＋損失電流値Ｉｇ）と、を加算または減算した結果と、電力変換部出力電流値Ｉｃ（および／または燃料電池出力電流値Ｉａ）とを比較する場合（第６実施例）について図１０を参照して説明する。第６実施例は、基本的に第４実施例と同様であり、以下異なる点について説明する。同一点については同一符号を付してその説明を省略する。
【０１１７】
制御装置１７は、ステップ３０２において、ステップ１０４と同様に、第１電流センサ１６ｊによって検出された燃料電池出力電流値Ｉａを取得する（第１取得部）。
制御装置１７は、ステップ３０４において、記憶部１８に予め記憶されている消費・損失電流値Ｉｆを取得する（第６取得部）。なお、取得する消費・損失電流値Ｉｆは、マップ（またはテーブル）で示されている場合もあり、所定の一定値の場合もある。消費・損失電流値Ｉｆは、燃料電池出力電流値Ｉａと電力変換部出力電流値Ｉｃとの電流差を表している。消費・損失電流値Ｉｆは、図７のマップと同様のマップで示すように、電力変換部出力電流値Ｉｃ（または燃料電池出力電流値Ｉａ）と相関関係にあり、電力変換部出力電流値Ｉｃ（または燃料電池出力電流値Ｉａ）が大きいほど消費・損失電流値Ｉｆは大きくなる関係にある。
【０１１８】
制御装置１７は、ステップ２１０，３０６〜３１０において、ステップ３０２（第１取得部）によって取得された燃料電池出力電流値Ｉａと、ステップ３０４（第６取得部）によって取得された消費・損失電流値Ｉｆと、からステップ２０４（第４取得部）によって取得された電力変換部出力電流値Ｉｃ（実効値）の取り得る範囲を算出するとともに、ステップ２０４（第４取得部）によって取得された電力変換部出力電流値Ｉｃ（実効値）と、ステップ３０４（第６取得部）によって取得された消費・損失電流値Ｉｆと、からステップ３０２（第１取得部）によって取得された燃料電池出力電流値Ｉａの取り得る範囲を算出する。
【０１１９】
具体的には、制御装置１７は、ステップ２１０において、ステップ２０４（第４取得部）によって取得された電力変換部出力電流値Ｉｃからその実効値（＝１周期の最大電流値／√２）を算出する（実効値算出部）。制御装置１７は、ステップ３０６において、ステップ３０２（第１取得部）によって取得された燃料電池出力電流値Ｉａの１周期の間における平均値（第２の平均値）を算出する（第２平均値算出部）。
【０１２０】
ステップ３０８において、制御装置１７は、ステップ２１４と同様に電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値と図７と同様なマップとから、取得した消費・損失電流値Ｉｆ（燃料電池出力電流値Ｉａと電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値との電流差）の上下限値を算出する。さらに、制御装置１７は、燃料電池出力電流値Ｉａの上限値および下限値を算出する。また、制御装置１７は、ステップ３１０において、ステップ３０８と同様に、取得した消費・損失電流値Ｉｆの上限値および下限値を算出し、電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値の上下限値を算出する。
【０１２１】
そして、制御装置１７は、ステップ３１２，２２０，３１４，２２４，２２６，３１６において、算出された燃料電池出力電流値Ｉａの平均値が算出された取り得る範囲外すなわち燃料電池出力電流値Ｉａの平均値の上限値から下限値までの範囲外である場合、または／および、算出された電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値が算出された取り得る範囲外すなわち電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値の上限値から下限値までの範囲外である場合には、第１電流センサ１６ｊまたは／および第３電流センサ１６ｌが異常である異常状態であると判定する。一方、算出された燃料電池出力電流値Ｉａの平均値が算出された取り得る範囲内であり、かつ、算出された電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値が算出された取り得る範囲内である場合には、第１電流センサ１６ｊおよび第３電流センサ１６ｌが正常であると判定している。
【０１２２】
具体的には、算出された燃料電池出力電流値Ｉａの平均値が算出された燃料電池出力電流値Ｉａの上限値から下限値までの範囲内であり、および、算出された電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値が算出された電力変換部出力電流値Ｉｃの上限値から下限値までの範囲内である場合には、制御装置１７は、ステップ３１２で「ＹＥＳ」と判定しプログラムをステップ２２０以降に進める。制御装置１７は、ステップ３１４において、第１電流センサ１６ｊおよび第３電流センサ１６ｌが正常である旨を検出する（正常であると判定する）。
【０１２３】
算出された燃料電池出力電流値Ｉａの平均値が算出された燃料電池出力電流値Ｉａの上限値から下限値までの範囲外であり、または／および、算出された電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値が算出された電力変換部出力電流値Ｉｃの上限値から下限値までの範囲外である場合には、制御装置１７は、ステップ３１２で「ＮＯ」と判定しプログラムをステップ２２４以降に進める。制御装置１７は、ステップ３１６において、第１電流センサ１６ｊまたは／および第３電流センサ１６ｌが異常である異常状態である旨を検出する（異常状態であると判定する）。なお、ステップ３１６では第１電流センサ１６ｊ、第３電流センサ１６ｌのいずれが故障しているかまでは特定することはできない。
上述したステップ３０８から３１２までおよび３１４、３１６の処理が第３判定部である。
【０１２４】
これにより、電流センサの異常を検出するために別の電流センサを設けることなく、すなわちコスト高、システムの大型化を招くことなく、第１電流センサ１６ｊおよび第３電流センサ１６ｌの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定することができる。
【０１２５】
第２に、燃料電池出力電流値Ｉａの平均値と電力変換部出力電力値Ｉｃの実効値とを減算した結果と、消費・損失電流値Ｉｆとを比較する場合（第７実施例）について図１１を参照して説明する。上述した第６実施例は、燃料電池出力電流値Ｉａの平均値および電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値がそれぞれ算出された取り得る範囲内にあるか否かを判定しているのに対して、本第７実施例では、燃料電池出力電流値Ｉａの平均値と電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値との電流差が算出された取り得る範囲内にあるか否かを判定している点が異なる。上述した第６実施例と同一の処理については、同一符号を付してその説明を省略する。
【０１２６】
具体的には、第６実施例のステップ３０８〜３１２の処理に代えて、ステップ３４０〜３４４の処理を行う点が異なっている。
制御装置１７は、ステップ３４０において、ステップ３０６によって算出された燃料電池出力電流値Ｉａの平均値またはステップ２１０によって算出された電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値に応じた消費・損失電流値Ｉｆ（すなわち燃料電池出力電流値Ｉａの平均値と電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値との電流値差）の上下限値（取り得る範囲）を図７に示すマップと同様なマップから算出する。
【０１２７】
制御装置１７は、算出された燃料電池出力電流値Ｉａの平均値と算出された電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値との電流値差を算出し（ステップ３４２）、その算出結果を使用して、上述したステップ３１２に代えて、ステップ３４４の処理を実行する。制御装置１７は、ステップ３４４において、算出した電流値差が所定範囲外すなわち消費・損失電流値Ｉｆの上限値から下限値までの範囲内であるか否かを判定する。
【０１２８】
算出した電流値差が所定範囲内である場合には、制御装置１７は、ステップ３４４で「ＹＥＳ」と判定し、第１電流センサ１６ｊおよび第３電流センサ１６ｌが正常である旨を検出する（正常であると判定する）。算出した電流値差が所定範囲外である場合には、制御装置１７は、ステップ３４４で「ＮＯ」と判定し、第１電流センサ１６ｊまたは／および第３電流センサ１６ｌが異常である異常状態である旨を検出する（異常状態であると判定する）。
上述したステップ３４０から３４４まで、および３１４、３１６の処理が第３判定部である。
これにより、第１電流センサ１６ｊおよび第３電流センサ１６ｌが正常であるか否かを確実かつ的確に判定することができる。
【０１２９】
上述した第６実施例および第７実施例の第３判定部によれば、ステップ３０６（第２平均値算出部）によって算出された燃料電池出力電流値Ｉａの第２の平均値、ステップ２１０（実効値算出部）によって算出された電力変換部出力電流値Ｉｃの実効値、およびステップ３０４（第６取得部）によって取得された消費・損失電流値Ｉｆのうちいずれか２つを選択し、それら２つの値の加算結果または減算結果と残りの１つとを比較し、その比較結果に基づいて第１電流センサ１６ｊおよび第３電流センサ１６ｌの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する。
【０１３０】
さらに、上述した第１から第３判定部の判定結果に基づいて、第１から第３電流センサ１６ｊ〜１６ｌが異常である旨の特定について図１２，１３を参照して説明する。
制御装置１７は、ステップ４０２，４０４，４０６において、上述した第１から第３判定部の判定結果をそれぞれ取得する。制御装置１７は、図１３に示すテーブルと第１から第３判定部の判定結果とから第１から第３電流センサ１６ｊ〜１６ｌが異常である旨の特定を実行する。
【０１３１】
図１３に示すように、第１から第３電流センサ１６ｊ〜１６ｌが全て異常である第１パターンである場合には、第１〜第３判定部の判定結果は全て異常である。第１および第２電流センサ１６ｊ，１６ｋが異常でありかつ第３電流センサ１６ｌが正常である第２パターンである場合にも、第１〜第３判定部の判定結果は全て異常である。第１および第３電流センサ１６ｊ，１６ｌが異常でありかつ第２電流センサ１６ｋが正常である第３パターンである場合にも、第１〜第３判定部の判定結果は全て異常である。第２および第３電流センサ１６ｋ，１６ｌが異常でありかつ第１電流センサ１６ｊが正常である第５パターンである場合にも、第１〜第３判定部の判定結果は全て異常である。
【０１３２】
また、第２および第３電流センサ１６ｋ，１６ｌが正常でありかつ第１電流センサ１６ｊが異常である第４パターンである場合には、第１および第３判定部の判定結果は異常でありかつ第２判定部の判定結果は正常である。第１および第３電流センサ１６ｊ，１６ｌが正常でありかつ第２電流センサ１６ｋが異常である第６パターンである場合には、第１および第２判定部の判定結果は異常でありかつ第３判定部の判定結果は正常である。第１および第２電流センサ１６ｊ，１６ｋが正常でありかつ第３電流センサ１６ｌが異常である第７パターンである場合には、第２および第３判定部の判定結果は異常でありかつ第１判定部の判定結果は正常である。第１から第３電流センサ１６ｊ〜１６ｌが全て正常である第８パターンである場合には、第１〜第３判定部の判定結果は全て正常である。
【０１３３】
よって、制御装置１７は、ステップ４０８において、第４パターンである場合には、第１電流センサ１６ｊが異常であると特定する。なお、制御装置１７は、第２判定部の判定結果が正常であり、かつ、第１判定部の判定結果が異常であるかまたは第３判定部の判定結果が異常である場合にも、第１電流センサ１６ｊが異常であると特定する。
【０１３４】
また、制御装置１７は、ステップ４０８において、第４パターンである場合には、第１電流センサ１６ｊが異常であると特定する。また、制御装置１７は、第２判定部の判定結果が正常であり、かつ、第１判定部の判定結果が異常である場合にも、第１電流センサ１６ｊが異常であると特定する（第１特定部）。さらに制御装置１７は、第２判定部の判定結果が正常であり、かつ、第３判定部の判定結果が異常である場合にも、第１電流センサ１６ｊが異常であると特定する。
【０１３５】
さらに、制御装置１７は、ステップ４１０において、第６パターンである場合には、第２電流センサ１６ｋが異常であると特定する。また、制御装置１７は、第３判定部の判定結果が正常であり、かつ、第１判定部の判定結果が異常である場合にも、第２電流センサ１６ｋが異常であると特定する（第２特定部）。さらに制御装置１７は、第３判定部の判定結果が正常であり、かつ、第２判定部の判定結果が異常である場合にも、第２電流センサ１６ｋが異常であると特定する。
【０１３６】
さらに、制御装置１７は、ステップ４１２において、第７パターンである場合には、第３電流センサ１６ｌが異常であると特定する（第３特定部）。また、制御装置１７は、第１判定部の判定結果が正常であり、かつ、第２判定部の判定結果が異常である場合にも、第３電流センサ１６ｌが異常であると特定する（第３特定部）。さらに制御装置１７は、第１判定部の判定結果が正常であり、かつ、第３判定部の判定結果が異常である場合にも、第３電流センサ１６ｌが異常であると特定する（第３特定部）。
さらに、制御装置１７は、ステップ４１４において、第８パターンである場合には、第１から第３電流センサ１６ｊ〜１６ｌが全て正常であると判定する。
【０１３７】
上述した実施形態によれば、第１判定部が第１電流センサ１６ｊおよび第２電流センサ１６ｋの少なくともいずれかが異常である異常状態であると判定するとともに、第２判定部が第２電流センサ１６ｋおよび第３電流センサ１６ｌが正常であると判定したとき、第１電流センサ１６ｋが異常であると特定する第１特定部をさらに備えている。これにより、第１電流センサ１６ｊが正常であるか否かを正確かつ確実に判定することができる。
【０１３８】
また、第１判定部が第１電流センサ１６ｊおよび第２電流センサ１６ｋの少なくともいずれかが異常である異常状態であると判定するとともに、第３判定部が第１電流センサ１６ｊおよび第３電流センサ１６ｌが正常であると判定したとき、第２電流センサ１６ｋが異常であると特定する第２特定部をさらに備えている。これにより、第２電流センサ１６ｋが正常であるか否かを正確かつ確実に判定することができる。
【０１３９】
また、第４取得部（ステップ２０４）は、電力変換部からの出力電流値を検出する第３電流センサ１６ｌによって検出された電力変換部出力電流値を取得する。第５取得部（ステップ２０６）は、記憶部１８に予め記憶されている電力変換部での変換損失分の電流値であって所定の範囲内にある損失電流値を取得する。第６取得部（ステップ３０４）は、記憶部１８に予め記憶されていて、補機で消費される電流値と電力変換部での変換損失分の電流値とを加算した電流値であって所定の範囲内にあるものを取得する。第１平均値算出部（ステップ２１２）は、第２取得部によって取得された電力変換部入力電流値から第１の平均値を算出する。第２平均値算出部（ステップ３０６）は、第１取得部（ステップ１０２）によって取得された燃料電池出力電流値から第２の平均値を算出する。実効値算出部（ステップ２１０）は、第４取得部によって取得された電力変換部出力電流値から実効値を算出する。第２判定部は、第１平均値算出部によって算出された電力変換部入力電流値の第１の平均値、実効値算出部によって算出された電力変換部出力電流値の実効値、および第５取得部によって取得された損失電流値のうちいずれか２つを選択し、それら２つの値の加算結果または減算結果と残りの１つとを比較し、その比較結果に基づいて第２電流センサ１６ｋおよび第３電流センサ１６ｌの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する。そして、第３判定部は、第２平均値算出部によって算出された燃料電池出力電流値の第２の平均値、実効値算出部によって算出された電力変換部出力電流値の実効値、および第６取得部によって取得された電流値のうちいずれか２つを選択し、それら２つの値の加算結果または減算結果と残りの１つとを比較し、その比較結果に基づいて第１電流センサ１６ｊおよび第３電流センサ１６ｌの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する。これにより、電流センサの異常を検出するために別の電流センサを設けることなく、すなわちコスト高、システムの大型化を招くことなく、第１電流センサ１６ｊ乃至第３電流センサ１６ｌの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定することができる。
【０１４０】
また、第１判定部が第１電流センサ１６ｊおよび第２電流センサ１６ｋが正常であると判定するとともに、第２判定部が第２電流センサ１６ｋおよび第３電流センサ１６ｌの少なくともいずれかが異常である異常状態であると判定し、または／および、第３判定部が第１電流センサ１６ｊおよび第３電流センサ１６ｌの少なくともいずれかが異常である異常状態であると判定したとき、第３電流センサ１６ｌが異常であると特定する第３特定部をさらに備えている。これにより、第３電流センサ１６ｌが正常であるか否かを正確かつ確実に判定することができる。
【０１４１】
なお、上述した実施形態においては、第３の電力供給ラインＬ３上にＤＣ／ＤＣコンバータ１６ａが設けられているが、第１の電力供給ラインＬ１上であって第３の電力供給ラインＬ３との合流点と燃料電池１１ｄとの間に設けるようにＤＣ／ＤＣコンバータ１６ａを設けるようにしてもよい。この場合、電力変換部はＤＣ／ＡＣインバータ１６ｂのみによって構成される。
また、上述した実施形態においては、燃料電池は固体酸化物形燃料電池であったが、本発明を高分子電解質形燃料電池の燃料電池システムに適用するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１４２】
１１…燃料電池モジュール、１１ａ…ケーシング、１１ｂ…蒸発部、１１ｃ…改質部、１１ｄ…燃料電池、１２…系統電源、１３…電源ライン、１４…電力負荷、１５…補機、１６…インバータ装置、１６ａ…ＤＣ／ＤＣコンバータ、１６ｂ…ＤＣ／ＡＣインバータ、１６ｃ…ＡＣ／ＤＣコンバータ、１６ｄ…制御用ＤＣ／ＤＣコンバータ、１６ｅ…補機用ＤＣ／ＤＣコンバータ、１６ｈ…第１スイッチ、１６ｊ…第１電流センサ、１６ｋ…第２電流センサ、１６ｌ…第３電流センサ、１７…制御装置（第１〜第６取得部、第１〜第３判定部、第１および第２平均値算出部、実効値算出部、第１〜第３特定部）。
【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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【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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