(57)【要約】【課題】  システムの異常状態を高精度に検出し、正確なガス漏れ判定をすることが可能な異常判定装置を提供する。【解決手段】  システムの異常を判定する異常判定手段（１１０〜１ｎ０）を複数備え、複数の異常判定手段（１１０〜１ｎ０）によって異常と判定された場合に、判定手段（１０２）がシステム異常と判定する。このため、一つの異常判定手段（１１０）における局所的な異常状態判定や故障があってもその異常のみでは最終判定とならず、他の異常判定が少なくとも一回は実施されるので、誤判定を無くし、高精度の異常判定が可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池システムの異常判定装置において、
該システムの異常を判定する異常判定手段を複数備え、
複数の該異常判定手段によって異常と判定された場合に、システム異常と判定することを特徴とする燃料電池システムの異常判定装置。
【請求項２】
複数の前記異常判定手段は、システム状態を検出する検出装置が互いに異なる、請求項１に記載の燃料電池システムの異常判定装置。
【請求項３】
複数の前記異常判定手段は、システムの異常を判定する手順が互いに異なる、請求項１または２に記載の燃料電池システムの異常判定装置。
【請求項４】
第１の検出装置と第２の検出装置とを備え、
前記第１の検出装置は、前記燃料電池システム外部に検出部を備え、
前記第２の検出装置は、前記燃料電池システムのガス配管内に検出部を備える、請求項２に記載の燃料電池システムの異常判定装置。
【請求項５】
燃料電池システムの異常判定装置において、
該システムの異常を判定する第１の異常判定手段と、
該システムの異常を判定するものであって、該第１の異常判定手段とは、検出装置または異常判定手順の少なくとも一方が異なる第２の異常判定手段と、
該第１の異常判定手段によって異常と判定された場合に、該第２の異常判定手段による異常判定を実施し、該第２の異常判定手段によっても異常と判定された場合に、システム異常と判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする燃料電池システムの異常判定装置。
【請求項６】
前記第１の異常判定手段として、
ａ）燃料電池システム外部の燃料ガス濃度を検出する検出装置；及び
ｂ）該検出装置で検出された燃料ガス濃度が所定値以上であった場合に異常であると判定する第１判定装置を備え、
前記第２の異常判定手段として、
ａ）燃料ガス配管の圧力を封止させる封止手段；及び
ｂ）該封止手段により封止された該燃料ガス配管の圧力変化が所定値以上であった場合に異常であると判定する第２判定装置を備え、
前記判定手段は、該第１判定装置により異常であると判定された場合に、該第２の異常判定手段を起動させる、請求項５に記載の燃料電池システムの異常判定装置。
【請求項７】
前記第１の異常判定手段として、
ａ）燃料ガス配管の圧力を封止させる封止手段；
ｂ）該封止手段により封止された該燃料ガス配管の圧力を検出する検出装置；及び
ｂ）該封止手段により封止された該燃料ガス配管の圧力変化が所定値以上であった場合に異常であると判定する第１判定装置を備え、
前記第２の異常判定手段として、
ａ）燃料電池システムの発電状態を変化させる発電制御手段；及び
ｂ）該発電制御手段により発電量が制限された場合における該燃料ガス配管の圧力が所定値以下であった場合に異常であると判定する第２判定装置を備え、
前記判定手段は、該第１判定装置により異常であると判定された場合に、該第２の異常判定手段を起動させる、請求項５に記載の燃料電池システムの異常判定装置。
【請求項８】
前記第１の異常判定手段により異常と判定された後であって前記第２の異常判定手段による異常判定の前に、前記燃料ガス配管の圧力を上昇させる手段をさらに備える、請求項６または７に記載の燃料電池システムの異常判定装置。
【請求項９】
前記第１の異常判定手段により異常と判定された後であって前記第２の異常判定手段による異常判定の前に、異常判定に係わるシステムの構成要素を再動作させる、請求項６または７に記載の燃料電池システムの異常判定装置。
【請求項１０】
前記判定手段は、前記第２の異常判定手段により異常と判定された場合に、前記燃料電池システムを停止させる、請求項６乃至９のいずれか一項に記載の燃料電池システムの異常判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムなどの異常判定装置に係り、特に判定精度を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムでは、燃料ガスを使用するため、システムの異常を判定する手段を設けることが多い。例えば、特開２００４−１３９８４２号公報には、車速が所定値未満の場合は、水素漏洩検知器で水素の漏洩を検知し、車速が所定値以上の場合は、燃料電池への水素供給量のしたがって算出された燃料電池の発電電流理論値と、燃料電池の実発電電流値との相関関係に基づいて水素の漏洩を検知するようにした水素漏洩検知システムが記載されている（特許文献１）。また、特開２００３−３０８８６６号公報には、燃料ガス循環供給系の閉空間内圧力を圧力計で検出し、圧力計の検出結果が、基準以上の速度での圧力降下を示す場合には、燃料ガス漏れの発生を判定するよう構成したガス漏れ検知装置が記載されている（特許文献２）。
【０００３】
いずれの従来技術も、何らかの検出装置からの測定値を比較値と比較し、比較結果に応じて燃料ガス漏れの最終判定をするものであった。
【特許文献１】特開２００４−１３９８４２号公報
【特許文献２】特開２００３−３０８８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、燃料電池のシステム状態を把握するための検出装置自体の動作不全や故障は当然に予想される。また、検出装置の精度はまちまちであり、一つの検出原理や検出手順に基づく判定が必ずしも万全ではなく、ある程度の誤検出の可能性を含んでいるものであった。例えば、水素ガスの検知器自体が正常であっても、検知器の存在する局所的な水素ガス濃度を検出されるものであるため、それが正しくシステム全体の水素ガス漏洩状態を示しているとは言えない場合がある。また、配管内の圧力低下によりガス漏れを判定する場合には、何らかの外乱でセンサ出力が変動した場合には誤判定となる可能性があった。
【０００５】
さらに、検出装置が正常に動作していてもシステム状態に影響を与える部品の動作不全によって異常なシステム状態が計測されたりする可能性があった。例えば、遮断弁の開不良や手動弁の不良、フィルタや配管の目詰まり等の可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明は、システムの異常状態を高精度に検出し、正確な結果を得ることが可能な異常判定装置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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、システムの異常を判定する異常判定手段を複数備え、複数の異常判定手段によって異常と判定された場合に、システム異常と判定することを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、複数の異常判定手段が設けられており、一つのみならず複数の異常判定手段によって異常であると判定されて初めてシステム異常と判定される。このため、一つの異常判定手段における局所的な異常状態判定や故障があってもその異常のみでは最終判定とならず、他の異常判定が少なくとも一回は実施されるので、誤判定を無くし、高精度の異常判定が可能となる。
【０００９】
ここで、複数の異常判定手段は、システム状態を検出する検出装置が互いに異なることは好ましい。検出装置が検出したシステム状態に基づいて異常判定をしている場合、検出装置のロケーションや故障・誤動作によって、異常なレベルのシステム状態が検出されることがある。この点、本発明によれば、一つの検出装置においてシステム異常と判定されることとなっても、他の検出装置によりシステム状態の検出が行われるので、誤判定を可能な限り少なくし、高精度の異常判定をすることができる。ここで、複数の検出装置は、同一の検出原理に基づき動作してもよい。例えばいずれの検出装置も圧力を検出する圧力センサであるような場合である。また、複数の検出装置は、互いに異なる検出原理の基づき動作するものであることは好ましい。検出原理が同じであると、検査装置の位置が近い場合に同じような局所的な要因の影響を受ける可能性があるが、検出装置の検出原理が異なれば、局所的な要因が一方にしか作用しない可能性が高いからである。例えば、検出装置の一つがガス濃度センサであり残りが圧力センサであるような場合である。
【００１０】
ここで、複数の異常判定手段は、システムの異常を判定する手順が互いに異なることは好ましい。正常にも関わらず異常であると誤検出する場合の一つに、システムのいずれかの構成要素（部品）に動作不全や欠陥が生じていることが考えられるが、本発明のように判定手順が異なれば、異常判定に、異なる構成要素が利用される可能性が高く、一つの構成要素の異常判定に及ぼす影響を少なくすることが可能だからである。
【００１１】
ここで、本発明は、第１の検出装置と第２の検出装置とを備え、第１の検出装置は、燃料電池システム外部に検出部を備え、第２の検出装置は、燃料電池システムのガス配管内に検出部を備えるように構成することができる。当該構成によれば、システム外部における異常判定とシステム内部のガス配管内における異常とを組み合わせて判定するので、実際に異常が発生していれば、システム外部においても、また、システム内部においても共に異常が検出されるところ、いずれか一方のみに異常が判定されるのであれば、他の原因で異常と誤判定されたと推定できる。したがって、このような検出装置の配置は局所的な異常状態に左右されず正しく異常を判定するために有利である。
【００１２】
本発明は、システムの異常を判定する第１の異常判定手段と、システムの異常を判定するものであって、第１の異常判定手段とは、検出装置または異常判定手順の少なくとも一方が異なる第２の異常判定手段と、第１の異常判定手段によって異常と判定された場合に、第２の異常判定手段による異常判定を実施し、第２の異常判定手段によっても異常と判定された場合に、システム異常と判定する判定手段と、を備えている。
【００１３】
本発明によれば、第１及び第２の異常判定手段によって異常であると判定されて初めてシステム異常と判定される。このため、いずれかの異常判定手段における局所的な異常状態判定や故障があってもその異常のみでは最終判定とならず、他方の異常判定手段により異常と判定されない限りシステム異常とはならないので、誤判定を無くし、高精度の異常判定が可能となる。特に、第１及び第２の異常判定手段は、検出装置または判定手順のいずれかが異なる。一つの検出装置では、そのロケーションにおいて異常状態が検出されたり、故障や誤動作を生じたりする。また、一つの判定手順では、システムの構成要素の動作不全や欠陥によって異常状態が検出されたりする。しかし、本発明によれば、このような場合でも、他の検出装置や判定手順が必ず用いられるので、誤判定を可能な限り少なくし、高精度の異常判定をすることができる。
【００１４】
例えば、本発明は、第１の異常判定手段として、
ａ）燃料電池システム外部の燃料ガス濃度を検出する検出装置；及び
ｂ）検出装置で検出された燃料ガス濃度が所定値以上であった場合に異常であると判定する第１判定装置を備え、
第２の異常判定手段として、
ａ）燃料ガス配管の圧力を封止させる封止手段；及び
ｂ）封止手段により封止された燃料ガス配管の圧力変化が所定値以上であった場合に異常であると判定する第２判定装置を備え、
判定手段は、第１判定装置により異常であると判定された場合に、第２の異常判定手段を起動させる。
【００１５】
上記構成によれば、第１の異常判定手段において、燃料ガス濃度が高い場合に異常であると判定されたら、さらに第２の異常判定手段が起動され、封止した燃料ガス配管の圧力変化が大きい場合に初めてシステム異常と判定される。したがって、ごく局所的な燃料ガスの滞留があって第１の異常判定手段が異常と判定したとしても、燃料ガス配管の圧力降下異常は生じていないので、誤判定を防止可能である。実際の燃料ガス配管からガス漏れが生じ、外部の燃料ガス濃度異常が生じている場合には、異常な燃料ガス配管の圧力降下も生じるので、正しくガス漏れ判定が行われる。
【００１６】
例えば、本発明は、第１の異常判定手段として、
ａ）燃料ガス配管の圧力を封止させる封止手段；
ｂ）封止手段により封止された燃料ガス配管の圧力を検出する検出装置；及び
ｂ）封止手段により封止された燃料ガス配管の圧力変化が所定値以上であった場合に異常であると判定する第１判定装置を備え、
第２の異常判定手段として、
ａ）燃料電池システムの発電状態を変化させる発電制御手段；及び
ｂ）発電制御手段により発電量が制限された場合における燃料ガス配管の圧力が所定値以下であった場合に異常であると判定する第２判定装置を備え、
判定手段は、第１判定装置により異常であると判定された場合に、第２の異常判定手段を起動させる。
【００１７】
上記構成によれば、第１の異常判定手段において、燃料ガス配管の圧力低下から異常であると判定されたら、さらに第２の異常判定手段が起動され、発電量が制限された状態における圧力が監視され、その圧力が異常であると初めてシステム異常と判定される。したがって、燃料電池の補機類の動作中で燃料ガス配管中に通常生じる圧力変動によって第１の異常判定手段が異常であると判定したとしても、第２の異常判定手段により圧力変動要因を除外すれば圧力が異常な状態ではないので、誤判定を防止可能である。燃料ガス配管からのガス漏れにより、圧力降下が観測された場合には、発電量が制限された状態での圧力が異常に低下した状態となっているため、この場合には正しくシステム異常と判定される。
【００１８】
ここで、第１の異常判定手段により異常と判定された後であって第２の異常判定手段による異常判定の前に、燃料ガス配管の圧力を上昇させる手段をさらに備えることは好ましい。このように構成すれば、第１の異常判定時の燃料ガス配管の圧力が相対的に低かった場合に、圧力が高められてから、第２の異常判定が実施されるので、圧力（変化）状態をより明確に判定可能だからである。
【００１９】
ここで、第１の異常判定手段により異常と判定された後であって第２の異常判定手段による異常判定の前に、異常判定に係わるシステムの構成要素を再動作させることは好ましい。誤判定は、システムの構成要素の動作不全に起因していることがあり、個々の構成要素は再動作、すなわちリフレッシュ動作をさせると動作状態が正常に復帰することがある。この構成によれば、一回異常と判定された場合にこのような異常判定に関係していた構成要素のリフレッシュが行われるので、第２の異常判定において動作を正常に復帰させ、異常であると誤判定されることを防止可能である。再動作（リフレッシュ）とは、例えば、構成要素が弁である場合、その開閉をさせて揺さぶりを掛けるようなことをいう。
【００２０】
ここで、判定手段は、第２の異常判定手段により異常と判定された場合に、燃料電池システムを停止させることは好ましい。第２の異常判定手段により異常と判定されたらシステム異常である確率が極めて高いものとなるため、システムを停止させることが妥当だからである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、一つの異常判定手段で異常判定された場合に他の異常判定手段により異常判定とされるまでシステム異常とされないので、一つの異常判定手段における局所的な異常状態判定や故障があってもその異常のみでは最終判定とならず、他の異常判定による確認作業が実施されるので、誤判定の無い高精度の異常判定が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態は、本発明の例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されることなく種々に変形して実施可能である。
（原理説明）
図１のシステムブロック図及び図２のフローチャートを参照して、本発明の原理を説明する。
図１に示すように、本発明の異常判定装置１０１は、複数の異常判定手段１１０、１２０、…１ｎ０（ｎは自然数）を備えており、複数の異常判定手段によって異常と判定された場合に、システム異常と判定するように構成されている。
【００２３】
各異常判定手段１１０、１２０、…１ｎ０は、それぞれ検出装置１１１、１２１、…、１ｎ１を備え、検査対象システムＳＹＳのシステム状態を検出するようになっている。各異常判定手段１１０、１２０、…１ｎ０は、検出されたシステム状態が異常であるか否かを、それぞれ独自の判定手順１１２、１２２、…、１ｎ２によって判定し、その異常判定手段における結論として正常（ＯＫ）であるか異常（ＮＧ）であるかを出力するようになっている。判定手段１０２は、これら複数の異常判定手段１１０、１２０、…１ｎ０からの判定結果を入力しており、いずれか複数の異常判定手段により異常であると判定された場合に、システム異常（ＮＧ）を、それ以外は正常（ＯＫ）を最終判定として出力するようになっている。
【００２４】
これらの検出装置１１１、１２１、…、１ｎ１は、違い異なることは好ましい。それぞれの検出装置は、検出原理が異なっていることがより好ましい。例えばガス濃度の検出とガス圧力の検出は検出原理が異なる。検出する物理値が異なるように構成してもよい。複数の検出装置間で、検出原理が同じであると、一つの検出装置に作用する一つの要因の影響が他の検査装置にも及ぼされる可能性がある。この点、検出装置の検出原理が異なれば、一つの検出装置のみに作用する要因が、他の検出原理に基づく検出装置には作用しない可能性が高いからである。例えば、検出装置の一つがガス濃度センサであり残りが圧力センサであるような場合である。
【００２５】
また、複数の検出装置間で、検出原理は同じながらも（例えば同じ濃度センサである場合）、そのロケーション（設置位置）が異なっていてもよい。検出装置のロケーションが異なれば、あるロケーションにおける局所的な状態値の異常が、複数の検出装置に及ぶことがないからである。
【００２６】
また、複数の検出装置間で、検出原理が同じであり、さらにその設置位置が同じ複数の検出装置であってもよい。一つの検出装置において生じる故障・誤動作が他の検出装置に同時に生ずる可能性は非常に小さいからである。
【００２７】
また、各異常判定手段における判定手順１１２、１２２、…、１ｎ２は、その判定手順が互いに異なることは好ましい。一つの判定手順では、検査対象システムＳＹＳのいずれかの構成要素（部品）を用いて、または、影響を受けて異常判定が実施されるが、異常と判定される原因の一つに、これら構成要素に動作不全や欠陥が生じている場合がある。この点、判定手順が互いに異なっていれば、異常判定のために、異なる構成要素が利用されたり、異なる構成要素の影響を受けたりする可能性が高くなる。したがって、特定の構成要素が、異常判定に及ぼす影響が少なくなり、その特定の構成要素に問題があった場合の影響度を低くすることが可能だからである。
【００２８】
図２は、異常判定が順に行われる場合のフローチャートを示している。
図２に示すように、本発明を実施する場合、まず異常判定手段１１０で第１の異常判定処理が、第１の異常判定手段１１０によって実施される（Ｓ１）。検出装置１１１で検査対象システムＳＹＳのシステム状態が読み取られ、このシステム状態が、判定手順１１２にしたがって異常であるか正常であるかが判定される。この結果システム状態が正常であると判定されたら（Ｓ２：ＮＯ）以降の処理は省略されるが、この判定処理の結果が異常と判定されたら（Ｓ２：ＹＥＳ）、次に第２の異常判定処理が起動される。
【００２９】
第２の異常判定処理は、上記異常判定手段１１０とは異なる異常判定手段１２０によって実施される（Ｓ３）。第１異常判定処理と同様に、検出装置１２１で検査対象システムＳＹＳのシステム状態が読み取られる。この検出装置１２１は、上記検出装置１１１とは、その検出原理または／および設置位置が異なる。そして読み取られたシステム状態が、判定手順１２２にしたがって異常であるか正常であるかが判定される。この判定手順１２２は、上記判定手順１１２と異なるものであり、異なる構成要素を協働させて判定するものである。この結果システム状態が正常であると判定されたら（Ｓ４：ＮＯ）以降の処理は省略されるが、この判定処理の結果が異常と判定されたら（Ｓ４：ＹＥＳ）、さらに第３以降の異常判定処理が起動される。
【００３０】
最大、第ｎの異常判定処理（Ｓ５）までが可能であり、この第ｎの異常判定処理に係る異常判定手段１ｎ０における検出装置１ｎ１で検査対象システムＳＹＳのシステム状態が読み取られ、このシステム状態が、判定手順１ｎ２にしたがって異常であるか正常であるかが判定される。この結果システム状態が正常であると判定されたら（Ｓ６：ＮＯ）最終的には正常であると判定されるが、この判定処理の結果が異常と判定されたら（Ｓ６：ＹＥＳ）、ここで初めてシステム異常であると判定され、異常に応じた臨時措置が取られる（Ｓ７）。
【００３１】
以上のように、異常判定装置１０１は、複数の異常判定手段１１０、１２０、…、１ｎ０のうち二つ以上または総てからの判定結果が異常であるとされた場合に、システム異常とすることができる。何個の異常判定手段を利用するかは、その検査対象システムＳＹＳに求める精度と、検査可能時間との兼ね合いによって決めることができる。実用的には、二つの異常判定手段を用い、双方の異常判定手段がともに異常と判定した場合にシステム異常とすることで足りる場合が殆どである。
【００３２】
二つの異常判定処理とする場合、二つの異常判定手段を、第１の異常判定手段１１０と第２の異常判定手段１２０とすると、第１の異常判定手段１１０によって異常と判定された場合に、判定手段１０２は、第２の異常判定手段１２０による異常判定を実施し、第２の異常判定手段１２０によっても異常と判定された場合に、システム異常と判定することになる。
【００３３】
このように本発明によれば、いずれかの異常判定手段における局所的な異常状態判定や故障があってもその異常のみでは最終判定とならず、他方の異常判定手段により異常と判定されない限りシステム異常とはならないので、誤判定の無い高精度の異常判定が可能となる。
【００３４】
第１の異常判定手段１１０及び第２の異常判定手段１２０において、検出装置１１１・１２１または判定手順１１２、１２２のいずれかを異ならせる場合には、例え一つの検出装置では、そのロケーションにおいて異常状態が検出されたり、故障や誤動作を生じたりしても、また、一つの判定手順では、システムの構成要素の動作不全や欠陥によって異常状態が検出されたりしても、他の検出装置や判定手順が必ず用いられるので、誤判定を可能な限り少なくすることが可能である。以下の実施形態では、このような原理に基づく本発明の組合せの一部を例示する。
【００３５】
（実施形態１）
本発明の実施形態１は、移動体である自動車に搭載された燃料電池システムに係り、液体燃料として液体水素、気体燃料として液体水素から発生する水素ガス（燃料ガス；ボイルオフガス）を利用可能に構成されたシステムに関する。当該実施形態１は、特に第１の異常判定処理を水素ガスの検出濃度に基づいて行い、第２の異常判定処理を燃料ガス配管の検出圧力に基づいて行う異常判定装置の構成例である。
【００３６】
図１に、本発明の異常判定装置を含む燃料電池システムのシステムブロック図を示す。
図１に示すように、本燃料電池システムは、燃料電池１００に、水素ガスを供給する水素ガス供給系１、酸化ガスである空気を供給する空気供給系２、この燃料電池システムを制御する制御部３、及び燃料電池１００で発電された電力を充放電する電力系４を備えている。
【００３７】
水素ガス供給系１は、燃料充填配管１０、燃料タンク１１〜１４、タンク連結配管１５、燃料ガス配管１６、気液分離器１７、循環ポンプ１８を備えて構成されている。図中、内圧が一定値高くなった場合に内圧を下げるためのリリーフ弁、水素ガスの逆流を防止する逆止弁、調整のためにマニュアルで開閉される手動弁、不純物を濾過するフィルタ等の図示または符号付けは省略されている。
【００３８】
燃料タンク１１〜１４は、真空二重構造を備えており、沸点が極めて低い（およそ２０Ｋ）液体水素を貯蔵可能であり、また液体水素から発生した水素ガス（ボイルオフガス）をある程度の高圧まで貯蔵することが可能な耐圧構造を備えている。各燃料タンク１１〜１４には、内部の水素ガスの温度を計測するための温度センサｔ１〜ｔ４が設けられている。燃料充填配管１０は、燃料充填口ＦＩと各燃料タンク１１〜１４とを並行して連通させる高圧配管である。各燃料タンクには、フィルタ、手動弁、複数の逆止弁が設けられており、供給された液体燃料の濾過と逆流防止が可能になっている。
【００３９】
各燃料タンク１１〜１４からは、フィルタ、遮断弁Ｇ１〜Ｇ４、手動弁、調圧弁（レギュレータ）Ｒ１〜Ｒ４を介して、燃料ガス配管１５に、水素ガスが並行して供給されるようになっている。フィルタにより、タンク内部の不純物が濾過される。遮断弁Ｇ１〜Ｇ４は、制御部３により各々開閉制御可能に構成されており、開弁されたときに内部の水素ガスが供給されるようになっている。調圧弁Ｒ１〜Ｒ４は、高圧の一次側水素ガスを、一定の二次側圧力（中間圧力）に減圧して供給するようになっている。圧力センサｐ１〜ｐ４がこの調圧弁の一次側に設けられており、水素ガスの供給圧力を、また主止弁である遮断弁Ｇ１〜Ｇ４が開弁された場合は燃料タンクの内圧を計測可能になっている。
【００４０】
燃料ガス配管１５は、各燃料タンク１１〜１４からの水素ガスを一本に集約して燃料ガス配管１６に連通させている。圧力センサｐ１０は、この一本に集約された燃料ガス配管１５の内圧を検出することが可能になっている。燃料ガス配管１６には、上流から順に、調圧弁Ｒ１０、手動弁、調圧弁Ｒ１１、遮断弁Ｌ１が設けられている。調圧弁Ｒ１０は、燃料ガス配管１５の中間圧力をさらに低い二次側圧力にして出力するようになっている。手動弁を介して、圧力センサ１０は、調圧弁Ｒ１０の二次側圧力を検出するようになっている。調圧弁Ｒ１１は、さらに水素ガスの圧力を燃料電池に供給可能なレベルにまで減圧して出力するようになっている。制御弁Ｌ１は、制御部３によって制御可能になっており、開弁されると燃料電池１００に水素ガスが供給されて発電を実施し、閉弁されると燃料電池１００への水素ガス供給が停止し、発電も停止するようになっている。燃料ガス配管１６には、圧力センサｐ１１及びｐ１２を備え、圧力センサｐ１１は燃料ガス配管１６のうち、調圧弁Ｒ１０〜Ｒ１１間の区間の内圧を、圧力センサｐ１２は調圧弁Ｒ１１〜燃料電池１００区間の圧力を、それぞれ検出するようになっている。
【００４１】
なお、調圧弁Ｒ１０及びＲ１１は、シール不良に対応するために二重化されたものであり、いずれの調圧弁も、配管内が所定以上の圧力になった場合に減圧するためのリリーフ弁が二次側に設けられている。
【００４２】
燃料電池１００は、単セルという発電構造体を複数積層したスタック構造を備える。各単セルは、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly）といわれる発電体を、水素ガス、空気、冷却液の流路が設けられたセパレータ一対によって挟み込んだ構造を備えている。ＭＥＡは高分子電解質膜をアノード及びカソードの二つの電極を挟み込んで構成されている。アノードはアノード用触媒層を多孔質支持層上に設けてあり、カソードはカソード用触媒層を多孔質支持層上に設けてある。
【００４３】
燃料電池１００のアノードに供給された水素ガスは、マニホールド経由で各単セルに供給され、セパレータの水素ガス流路を流れて、ＭＥＡのアノードにおいて電気化学反応を生じるようになっている。燃料電池１００から排出された水素オフガスは、気液分離器１７に供給される。気液分離器１７は、通常運転時において燃料電池１００の電気化学反応により発生する水分その他の不純物を、水素オフガス中から除去し、遮断弁Ｌ２を通じて外部に放出するように構成されている。循環ポンプ１８は、水素オフガスを強制循環させて燃料ガス配管１６に戻すことにより、循環経路を構成している。パージ遮断弁Ｌ３は、パージ時に開放されるが、通常の運転状態及び配管内ガス漏れ判定時には遮断されている。パージ遮断弁Ｌ３からパージされた水素オフガスは希釈器２５を含む排気系で処理される。
【００４４】
空気供給系２は、エアクリーナ２１、コンプレッサ２２、加湿器２３、気液分離器２４、希釈器２５、及び消音器２６を備えている。エアクリーナ２１は、外気を浄化して燃料電システムに取り入れる。コンプレッサ２２は、取り入れられた空気を制御部３の制御に従って圧縮し、空気量や空気圧を変更するようになっている。燃料電池１００のカソードに供給された空気は、水素オフガスと同じくマニホールド経由で各単セルに供給され、セパレータの空気流路を流れて、ＭＥＡのカソードにおいて電気化学反応を生じる。加湿器２３は圧縮された空気に対し、燃料電池１００から排出された空気オフガスと水分の交換を行って適度な湿度を加える。燃料電池１００に供給された空気は、マニホールド経由で各単セルに供給され、セパレータの空気流路を流れて、ＭＥＡのカソードにおいて電気化学反応を生じるようになっている。燃料電池１００から排出された空気オフガスは、気液分離器２４において過剰な水分が除去される。希釈器２５は、パージ遮断弁Ｌ３から供給された水素オフガスを空気オフガスで混合・希釈し、酸化反応が生じ得ない濃度にまで均一化するよう構成されている。消音器２６は、混合された排気ガスの騒音レベルを低減させて排出可能に構成されている。
【００４５】
電力系４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４０、バッテリ４１、トラクションインバータ４２、トラクションモータ４３、補機インバータ４４、高圧補機４５等を備えている。燃料電池１００は単セルが直列接続されて構成されるもので、そのアノードＡとカソードＣとの間に所定の高圧電圧（例えば約５００Ｖ）が発生する。ＤＣ−ＤＣコンバータ４０は燃料電池１００の出力電圧と異なる端子電圧を有するバッテリ４１との間で双方向の電圧変換を行い、燃料電池１００の補助電源としてバッテリ４１の電力を利用したり、または、燃料電池１００からの余剰電力をバッテリ４１に充電したりすることが可能になっている。当該ＤＣ−ＤＣコンバータ４０は電源制御部５の制御に対応した端子間電圧を設定可能である。バッテリ４１は、バッテリセルが積層されて一定の高電圧を端子電圧とし、図示しないバッテリーコンピュータの制御によって余剰電力を充電したり補助的に電力を供給したりが可能になっている。トラクションインバータ４２は直流電流を三相交流に変換し、トラクションモータ４３に供給するものである。トラクションモータ４３は例えば三相モータであり、当該燃料電池システムが搭載される自動車の主動力源である。補機インバータ４４は、高圧補機４５を駆動するための直流−交流変換手段である。高圧補機４５は、コンプレッサ２２、循環ポンプ１８、冷却系のモータ類等の燃料電池システムの運転に必要な各種モータ類である。
【００４６】
制御部３は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、インターフェース回路等を汎用コンピュータとしての構成を備えている。制御部３は、内蔵ＲＯＭ等に格納されているソフトウェアプログラムを順次実行することにより、主として水素ガス供給系１、空気供給系２、電力系４を含む燃料電池システム全体を制御する他、当該燃料電池システムを本発明の異常判定装置として動作させることが可能になっている。
【００４７】
水素センサＨＤは、水素ガスの濃度を検出可能に構成された検出装置であり、この自動車の後部、例えば排気ガスの排出口より、進行方向下流側に設けられる。水素センサＨＤは、水素ガス漏れが生じうる場所に幾つか設けられていてもよい。その他の水素センサを設ける場合には、例えば燃料電池を収容するコンパートメント内に設けられる。水素センサＨＤの検出信号Ｓｄは、制御部３に読取可能に入力され、水素ガス濃度が把握されるようになっている。なお、水素センサＨＤは、水素ガスの濃度を所定の分解能で検出可能とする他、単に一定濃度以上の水素ガスがあるか無いか（存在）を検出するものであってもよい。
【００４８】
次に、図４のフローチャートを参照しながら、本実施形態１における異常判定方法を説明する。このフローチャートは、燃料電池システムの動作中に定期的に実施されるものである。
本実施形態１の異常判定装置は、水素ガス濃度を水素センサＨＤで検出し、水素センサＨＤで検出された燃料ガス濃度が所定値以上であった場合に異常であると判定する第１の異常判定処理（手段、装置）（Ｓ１００〜Ｓ１０２）と、燃料ガス配管１６の圧力を遮断弁Ｇ１〜Ｇ４、Ｌ１等で封止させ、封止された燃料ガス配管の圧力変化が所定値以上であった場合に異常であると判定する第２の異常判定処理（手段、装置）（Ｓ１０５〜Ｓ１１０）と、第２異常判定処理でも異常と判定された場合にシステム異常として処理する判定処理（手段、装置）（Ｓ１１１）とを実行するものである。
【００４９】
また、第１の異常判定により異常と判定された後であって第２の異常判定手段による異常判定の前に、燃料ガス配管の圧力を上昇させる処理（Ｓ１０４）を含む。以下具体的に説明する。
【００５０】
図４に示すように、異常判定処理実行時間となるまでは（Ｓ１００：ＮＯ）、他の制御処理が継続される。異常判定処理実行時間になると（Ｓ１００：ＹＥＳ）、まず水素センサＨＤからの検出信号Ｓｄが参照され、水素ガス濃度が検出される（Ｓ１０１）。制御部３は、水素センサＨＤからの検出信号Ｓｄを参照した上、現実の水素ガス濃度の相対値を算出する。
【００５１】
検出された水素ガス濃度Ｄが、所定のしきい値Ｄｔｈ以下である場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、システム外部に水素ガスの漏洩が無いものとして第１の異常判定処理を終了する。この場合、システム異常ではないと判定される。一方、検出された水素ガス濃度Ｄが、所定のしきい値Ｄｔｈより大きかった場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、水素センサＨＤの検出信号Ｓｄを検討する限りにおいて異常に水素ガス濃度が高い、すなわち異常が生じている可能性が推定される。
【００５２】
そこで、第２の異常判定処理に移る。第２の異常判定処理に先立ち、燃料電池システムが間欠運転モードに切り替えられる（Ｓ１０３）。間欠運転モードは、必要最小限の燃料電池１００の運転を、所定のインターバルで間欠的に実施するモードである。燃料電池１００は、休止と運転とが繰り返される。休止期間には、循環ポンプ１８等の補機類が停止状態とされる。このように間欠運転モードに切り替えることで、配管内の圧力変動要因となる補機類を停止させ、より正確な異常判定が可能となるのである。
【００５３】
次いで、所望により配管内燃料ガスが強制的に昇圧される（Ｓ１０４）。このため、例えば遮断弁Ｇ１〜Ｇ４を一定時間開弁させて、所定圧力の水素ガスを燃料ガス配管１５及び燃料ガス配管１６に供給させたり、循環ポンプ１８を一定時間運転させ燃料ガス配管１６の圧力を高めたりする。配管内の水素ガス圧力が低い場合にこのような昇圧処理をすることにより、ガス漏れを発見し易くなることが期待できる。この処理はオプショナルなものであり、検出可能な程度に配管圧力が存在する場合には不要なステップである。
【００５４】
次いで、第２の異常判定処理に移行する。
まず検査対象としたい配管を封止させる（Ｓ１０５）。ここでは、圧力センサが配管各所に設けられているため、封止可能な箇所総てを封止するものとする。遮断弁Ｇ１〜Ｇ４及びＬ１が遮断されて、燃料タンク１１〜１４と遮断弁Ｌ１間に封止区間が形成される。また、遮断弁Ｌ１と遮断弁Ｌ３とが遮断されて、遮断弁Ｌ１から燃料電池１００を介してパージ遮断弁Ｌ３で区切られる循環経路が封止区間となる。
【００５５】
そして封止直後ｔ１における圧力Ｐｔ１がそれぞれの封止区間の圧力を検査可能な圧力センサによって検出される（Ｓ１０６）。例えば、燃料タンク１１〜１４と遮断弁Ｌ１間の封止区間であれば、圧力センサｐ１〜ｐ４、ｐ１０、ｐ１１のそれぞれの検出信号に基づき、これら区間の圧力が検出される。循環経路の封止区間であれば、圧力センサｐ１２の検出信号に基づき循環経路の圧力が検出される。
【００５６】
そして所定時間ｔ２が経過するまで待つことにより（Ｓ１０７：ＮＯ）、時間ｔ２経過後（ＹＥＳ）の配管圧力Ｐｔ２が、再び同じ圧力センサから検出される（Ｓ１０８）。配管の流量は、圧力変化の平方根に比例する傾向がある。そこで、検出された圧力Ｐｔ１とＰｔ２との差分を演算し、さらに時間ｔ１〜ｔ２間における流量Ｑが求められる（Ｓ１０９）。
【００５７】
もしも水素ガスが漏れていないなら、圧力変化はほぼゼロであり、したがって流量Ｑもゼロである。しかし水素ガス漏れが生じていると、水素ガスの流出力に応じて圧力が下がる結果、演算される流量Ｑも増える。そこで、演算された流量Ｑを、明らかな水素ガス漏れを推定できるようなしきい値Ｑｔｈと比べる（Ｓ１１０）。その比較の結果、演算された流量Ｑがこの所定のしきい値Ｑｔｈ以下であったら（Ｓ１１０：ＮＯ）、水素ガス漏れは無いものと判断される。すなわち、第１の異常判定処理時には、局所的に水素ガスが滞留していたため、水素ガスが一時的に高い濃度になっていただけであり、システム異常ではないと判断できるのである。したがってこのような場合にはシステム停止等の措置は行わない。
【００５８】
しかし、演算された流量Ｑが所定のしきい値Ｑｔｈより大きかったら（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、ある程度の水素ガス漏れがあると推定される。このように判定された場合には、システム異常として処理する（Ｓ１１１）。すなわち、燃料電池１００の運転を完全に停止させるための遮断弁の閉弁措置、水素ガスや空気の供給停止、負荷の切り離し等が行われる。
【００５９】
以上、実施形態１によれば、第１の異常判定において、水素ガス濃度が高く異常であると判定された場合に、さらに第２の異常判定が起動され、封止した配管の圧力変化が大きくガス漏れが推定される場合に初めてシステム異常と判定される。したがって、ごく局所的な水素ガスの滞留があった場合、第１の異常判定では異常と判定されたとしても、配管の圧力降下異常は生じていないので、第２の異常判定では異常と判定されず、誤判定を防止可能である。そして、実際に配管からガス漏れが生じ、外部の燃料ガス濃度異常が生じている場合には、異常な燃料ガス配管の圧力降下も生じるので、正しくガス漏れ判定が行われる。
【００６０】
また本実施形態１によれば、第１の異常判定は水素センサＨＤによる水素ガスの濃度検出であり、第２の異常判定は圧力センサによる圧力検出であり、両者の検出原理も検出手順も異なる。このため、検出に係る一部の構成要素に動作不良が生じていても、最終判定が誤判定となることはない。
【００６１】
また本実施形態１によれば、第１の異常判定時の燃料ガス配管の圧力が相対的に低かった場合に、圧力が高められてから、第２の異常判定が実施されるので、圧力（変化）状態をより明確に判定可能である。
【００６２】
（実施形態２）
本発明の実施形態２は、特に第１の異常判定も第２の異常判定も圧力に基づいて行うが、判定手順を異ならせた異常判定装置の構成例に関する。本実施形態のシステム構成は、図３に示す実施形態１のシステムブロック図と同様のものであるため説明を省略する。但し、本実施形態では水素センサＨＤは使用しない。
図５のフローチャートを参照しながら、本実施形態２における異常判定方法を説明する。このフローチャートは、燃料電池システムの動作中に定期的に実施されるものである。
本実施形態２の異常判定装置は、燃料ガス配管１５、１６の圧力を遮断弁Ｇ１〜Ｇ４、Ｌ１〜Ｌ３により封止させ、封止された燃料ガス配管の圧力を圧力センサｐ１〜４、ｐ１０〜１２により検出し、封止された燃料ガス配管の圧力変化が所定値以上であった場合に異常であると判定する第１異常判定処理（手段、装置）（Ｓ２００〜Ｓ２０１）と、各種遮断弁Ｇ１〜Ｇ４，Ｌ１〜Ｌ３、補機類（１８、２２）等の発電制御手段により、燃料電池システムの発電状態を変化させ、発電量が制限された場合における燃料ガス配管１５、１６の圧力が所定値以下であった場合に異常であると判定する第２異常判定処理（手段、装置）（Ｓ２０４〜Ｓ２０６）と、第１異常判定により異常であると判定された場合に、第２の異常判定を起動させる判定処理（手段、装置）（Ｓ２０７）とが実行されるものである。
【００６３】
また、第１の異常判定処理により異常と判定された後であって第２の異常判定処理による異常判定の前に、異常判定に係わるシステムの構成要素を再動作させる処理（Ｓ２０２〜Ｓ２０３）が実施される。以下、具体的に説明する。
【００６４】
まず第１の異常判定のために、圧力センサｐ１〜ｐ４からの検出信号が参照され各燃料タンク１１〜１４の圧力相対値が取得され、圧力センサｐ１０〜ｐ１２からの検出信号が参照され燃料ガス配管１５および１６の内圧相対値が取得される（Ｓ２００）。制御部３は、各圧力センサからの検出信号Ｓｄを参照した上、現実の水素ガス圧力の相対値を算出する。燃料タンク１１〜１４については、燃料タンク１１〜１４のそれぞれから検出された圧力値の平均値を算出する。
【００６５】
通常運転時には、調圧弁等の作用により、燃料ガス配管１５や１６は一定の水素ガス圧力に保たれている。もしも燃料ガス配管から何からのガス漏れを生じていたら、通常時の圧力から若干水素ガス圧力が低下しているはずである。また、燃料タンクからの流量は過流にならない程度でなければならない。そこで、燃料ガス配管１５及び１６については、検出された水素ガス圧力が、前回の検出圧力または予め規定されている標準圧力から一定のしきい値以上変化していないかを比べる（Ｓ２０１）。燃料タンク１１〜１４については、検出された各燃料タンクの水素ガス圧力平均値が過流と判定されるしきい値を超えて変動していないかを比べる（Ｓ２０２）。
【００６６】
検出された水素ガス圧力に一定以上の変動が観測された場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、水素ガスが漏洩している可能性が推定されるため、次のステップに以降する。検出された水素ガス圧力Ｐが変動していなければ（Ｓ２０１：ＮＯ）、燃料ガス配管からの水素ガスの漏洩が無いものとして、検出された燃料タンク内圧と、前回の検出圧力または予め規定されている標準圧力とが比較される（Ｓ２０２）。検出された燃料タンク内圧も過流となる程度に変動していなければ（Ｓ２０２：ＮＯ）、燃料タンクからも水素ガスの漏洩が無いものとして、第１の異常判定処理を終了する。システム異常は存在しないと判定される。一方、検出された燃料タンク内圧に一定上の変動が観測された場合（Ｓ２０２ＹＥＳ）、燃料タンク１１〜１４の過流が疑われるため、第２の異常判定に移行する。
【００６７】
第２の異常判定処理に先立ち、リフレッシュ動作（再動作）が実施される（Ｓ２０３）。高圧が印加される遮断弁は遮断が完全に行われない等の動作未了が希に発生する。このような動作未了は根本的な故障ではなく、再度駆動信号（開弁信号や閉弁信号）を供給することで回復するものである。リフレッシュ動作は、遮断弁に一旦開弁信号や閉弁信号、またはこの繰り返しを供給し、このような一時的な原因を取り除くものである。ここで、例えば燃料タンクの主止弁である遮断弁Ｇ１〜Ｇ４に開弁信号が供給されたり、遮断弁に開弁信号が供給されたりする。
【００６８】
次いで封止処理が実施される（Ｓ２０４）。第２の異常判定のために、燃料ガス配管１５、１６を封止するのである。ここでは、外気への通路となっているパージ遮断弁Ｌ３が閉弁される。併せて燃料電池１００の電流制限が実施される。第２の異常判定に移るときはある程度の異常の可能性があるため、より正確な判定をするために、必要に応じて運転が制限されても仕方ない。そこで、電力系４を制御し負荷を開放し、出力電流を制限させる。
【００６９】
同時に間欠運転モードに移行する（Ｓ２０５）。間欠運転モードは、必要最小限の燃料電池１００の運転を、所定のインターバルで間欠的に実施するモードである。燃料電池１００は、休止と運転とが繰り返される。休止期間には、循環ポンプ１８等の補機類が停止状態とされる。このように間欠運転モードに切り替えることで、配管内の圧力変動要因となる補機類を停止させ、より正確な異常判定が可能となるのである。間欠運転を開始して所定時間経過したら主止弁である遮断弁Ｇ１〜Ｇ４を閉弁させる。水素ガスの供給を停止して、燃料ガス配管内の水素ガスを消費させ、かつ、閉空間を形成するためである。
【００７０】
次いで第２の異常判定処理に移行する。
前回（Ｓ２００）と同様に、燃料ガス配管内及び燃料タンク内の水素ガス圧力が圧力センサからの検出信号に基づいて検出される（Ｓ２０６）。好ましくは、第１の異常判定で利用した圧力センサとは異なる圧力センサを用いる。第１の異常判定で利用した圧力センサが動作不良を生じたため異常と判定されていた場合には、第２の異常判定で利用するセンサを換えることで、誤検出が防止されるからである。また、今度は、水素ガスの変動（変化率）を判断するのではなく、圧力の絶対値について判断をする。すなわち、この第２の異常判定処理では、圧力を検出する点で第１の異常判定処理と同様ではあるが、封止された燃料ガス配管内における絶対値を判定する点で、判定手順が相違する。
【００７１】
検出された燃料ガス配管内の水素ガス圧力が所定のしきい値Ｐｔｈ以上である場合（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、水素ガスが燃料ガス配管から漏洩している可能性が高いので、異常判定とされる（Ｓ２０９）。一方、検出された燃料ガス配管内の水素ガス圧力がしきい値Ｐｔｈより小さい場合、さらに燃料タンク内圧が検査される（Ｓ２０８）。検出された燃料タンク内圧もこのしきい値Ｐｔｈより小さい場合ならば（Ｓ２０８：ＮＯ）、燃料ガス配管からも燃料タンクからも水素ガスの漏洩が無いと断定できる。このためシステムは正常と判定され、電流制限（Ｓ２０４）、間欠運転（Ｓ２０５）が解除され、主止弁である遮断弁Ｇ１〜Ｇ４が開弁され、通常運転に移行する（Ｓ２１０）。一方、検出された燃料タンク内圧がしきい値Ｐｔｈ以下となっていた場合（Ｓ２０８ＹＥＳ）、燃料タンク１１〜１４のいずれかから水素ガスが漏洩している可能性が高いため、異常判定とされる（Ｓ２０９）。
【００７２】
異常判定（Ｓ２０９）では、燃料電池システムの運転を停止させるため、各遮断弁の遮断、補機類の停止が継続され、電力系４の接続も解除される。そして、必要に応じて画像や光、音による警告が行われる。
【００７３】
以上、本実施形態２によれば、第１の異常判定において、燃料ガス配管１５、１６や燃料タンク１１〜１４の圧力低下から異常であると判定されたら、さらに第２の異常判が実施され、発電量が制限された状態における圧力が監視され、その圧力が異常であると初めてシステム異常と判定される。したがって、燃料電池１００の補機類の動作で生じる圧力変動によって第１の異常判定時に異常であると判定されるようなことがあったとしても、第２の異常判定により圧力変動要因を除外した状態で絶対圧が判定され、誤判定を防止可能である。燃料ガス配管からのガス漏れにより、圧力降下が観測された場合には、発電量が制限された状態での圧力が異常に低下した状態となっているため、この場合には正しくシステム異常と判定される。
【００７４】
本実施形態２によれば、第１の異常判定において一回異常と判定された場合にこのような異常判定に関係していた構成要素（遮断弁）のリフレッシュが行われるので、第２の異常判定においてその動作を正常に復帰させ、異常であると誤判定されることを防止可能である。
【００７５】
（実施形態３）
本発明の実施形態３は、燃料電池システムの構成が若干異なる例に関する。
図６に、本実施形態３に係る燃料電池システムのシステムブロック図を示す。
図６に示す燃料電池システムは、燃料タンク１１〜１４の流入・流出系統に設けられている弁構成が異なる点を除き、実施形態１の構成と同様である。
【００７６】
燃料充填配管１０から各燃料タンク１１〜１４に流入する配管には、逆止弁、手動弁、圧力センサｐ１〜ｐ４がそれぞれ設けられている。圧力センサと燃料タンクとの間には遮断弁が設けられていないので、圧力センサｐ１〜ｐ４は常時燃料タンクの内圧を検出可能に構成されている。
【００７７】
各燃料タンク１１〜１４から燃料ガス配管１５に流出する配管には、調圧弁Ｒ１〜Ｒ４、手動弁、遮断弁Ｇ１〜Ｇ４が設けられている。遮断弁Ｇ１〜Ｇ４は、制御部３により各々開閉制御可能に構成されており、開弁されたときに内部の水素ガスが燃料ガス配管１５に供給されるようになっている。調圧弁Ｒ１〜Ｒ４は、高圧の燃料タンク内の水素ガスを、一定の二次側圧力（中間圧力）に減圧して供給するようになっている。
【００７８】
以上の構成により本発明の異常判定方法を実施する場合は、上記実施形態とほぼ同様の手順で実施可能である。但し、圧力センサｐ１〜ｐ４については、主止弁である遮断弁Ｇ１〜Ｇ４を開弁させなくても燃料タンクの内圧を検出可能となっている。このため、例えば、図５のフローチャートにおいて、ステップＳ２０３でタンクの主止弁を開弁させ、ステップＳ２０５でタンクの主止弁を閉弁させているような処理は、燃料タンク内圧を圧力センサに検知させる目的のためには不要である。
【００７９】
本発明は、この実施形態に示されるように、弁構成や配管構造を種々に変形して適用することが可能である。
【００８０】
（実施形態４）
本発明の実施形態４は、検出装置の検出原理を異ならせた例であって、水素ガスの圧力検出と流量検出を用いた例に関する。
図７に、本実施形態４に係る燃料電池システムのシステムブロック図を示す。
図７に示す燃料電池システムは、基本的に実施形態１の燃料電池システム（図３）とほぼ同様である。但し、本実施形態４における燃料電池システムでは、燃料タンク１１〜１４の流出配管において、遮断弁Ｇ１〜Ｇ４と調圧弁Ｒ１〜Ｒ４との間に、流量センサＳ１〜Ｓ４を備えている点で異なる。また、水素ガスの濃度検出は実施しないので、水素センサＨＤは設けていない。
【００８１】
次に、図８のフローチャートを参照しながら、本実施形態４における異常判定方法を説明する。このフローチャートは、燃料電池システムの動作中に定期的に実施されるものである。
本実施形態４の異常判定装置は、第１の異常判定において燃料タンク１１〜１４の内圧の変動を検出し、内圧の変動が検出された場合には、流量センサＳ１〜Ｓ４による水素ガスの流量検出が実施され、その流量に変動があった場合にシステム異常と判定するものである。
【００８２】
まず圧力センサｐ１〜ｐ４からの検出信号が参照され各燃料タンク１１〜１４の圧力相対値が取得され、また流量センサＳ１〜Ｓ４からの検出信号が参照され各燃料タンク１１〜１４から燃料ガス配管１５に供給される水素ガス流量の相対値が取得される（Ｓ３００）。圧力については、燃料タンク１１〜１４のそれぞれから検出された圧力値の平均値を算出する。流量についても、燃料タンク１１〜１４のそれぞれについて検出された流量値の平均値を算出する。
【００８３】
通常運転時には、調圧弁等の作用により、燃料タンク１１〜１４の水素ガス内圧や燃料タンク１１〜１４からの水素ガス流出量はほぼ一定に保たれている。もしも調圧弁の不良や燃料タンクに不具合が生じていたら、通常時の圧力に比べて圧力変動があるはずである。また、燃料タンクからの流量は過流にならない程度でなければならない。そこで、検出された各燃料タンクの水素ガス圧力平均値が過流と判定されるしきい値を超えて変動していないかを比べる（Ｓ３０１）。すなわち、検出された燃料タンク内圧の平均値と、前回の検出圧力または予め規定されている標準圧力とが比較される。その結果、検出された燃料タンク内圧が過流となる程度に変動していなければ（Ｓ３０１：ＮＯ）、燃料タンクからも水素ガスの漏洩が無いものとして、第１の異常判定処理を終了する。この場合、システム異常は存在しないと判定される。
【００８４】
一方、検出された燃料タンク内圧に一定上の変動が観測された場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、燃料タンク１１〜１４の過流が疑われるため、第２の異常判定に移行する。第２の異常判定処理としては、今度は水素ガスの流量が判定される。検出された水素ガス流量の平均値が、所定のしきい値以上に変動している場合や、前回までの流量に比べて一定値以上変動しているかが検査される（Ｓ３０２）。圧力変化と流量変化は密接な関係がある。ほぼ同じ配管位置で測定された圧力に変化が生じていたとすれば、流量にも変化が生じているはずである。また流量に変化が生じていたとすれば圧力にも変動が生じているはずである。そこで、上記第１の異常判定において圧力変動が検出され異常が推測されたら、直ぐに流量が変動していないかを検査するのである。
【００８５】
水素ガス流量の平均値に変動が生じていない場合（Ｓ３０２：ＮＯ）、密接な関係のある圧力に変動が生じていたのは、圧力センサの動作不良であることが推測できる。このためシステム異常とは判定しない。
【００８６】
一方、水素ガスの流量の平均値においても変動を生じていた場合（Ｓ３０２：ＹＥＳ）、これは燃料ガス配管１５や１６または燃料タンク１１〜１４のガス漏れや各種弁の動作不良が原因で生じていると考えられる。これは燃料電池システムの動作に影響を与える不良であるため、システム異常であると判定される（Ｓ３０３）。そして、燃料電池システムの運転を停止させるため、各遮断弁の遮断、補機類の停止が継続され、電力系４の接続も解除される。そして、必要に応じて画像や光、音による警告が行われる。
【００８７】
以上、本実施形態４によれば、第１の異常判定において、燃料タンク１１〜１４の圧力変動から異常であると判定されたら、さらに第２の異常判が即に実施され、流量変動が監視され、その流量が異常であると初めてシステム異常と判定される。密接不可分なシステム状態を異なる方法で異なるセンサで検出することで、いずれかの検出装置に動作不良があったとしても、誤判定されることを防止可能である。
【００８８】
特に本実施形態４によれば、同一のシステム動作状態（本実施形態では水素ガスを供給している状態）において異なる検出原理で検出される二つの物理量をともに判定した上で最終的なシステム異常であるかの判定を行っているので、検査のための手順を増やしたり、検査のために一旦間欠動作に切り替えたりすることが不要である。
【００８９】
（変形例）
本発明は上記実施形態に限定されることなく種々に変形して適用することが可能である。
例えば、上記実施形態では、水素ガス濃度と圧力との組合せ、圧力変動と圧力絶対値との組合せ、圧力変動と流量変動との組合せを例示したが、これに限定されずに、種々に複数の検出装置や判定手順を組み合わせることが可能である。
【００９０】
また本発明の異常判定装置（方法）は、燃料電池システムを搭載する車両、船舶、航空機などの移動体のみならず、ビル、家屋などの閉空間に定置された燃料電池システムにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の異常判定装置の原理を示すブロック図
【図２】本発明の異常判定方法の原理を示すフローチャート
【図３】実施形態１の燃料電池システムのシステムブロック図
【図４】実施形態１の異常判定方法を説明するフローチャート
【図５】実施形態２の異常判定方法を説明するフローチャート
【図６】実施形態３の燃料電池システムのシステムブロック図
【図７】実施形態４の燃料電池システムのシステムブロック図
【図８】実施形態４の異常判定方法を説明するフローチャート
【符号の説明】
【００９２】
１  水素ガス供給系、２  空気供給系、３  制御部、４  電力系、１００  燃料電池、１０  燃料充填配管、１１〜１４  燃料タンク、１５、１６  燃料ガス配管、１７、２４  気液分離器、１８  循環ポンプ、２１  エアクリーナ、２２  コンプレッサ、２３  加湿器、２５  希釈器、２６  消音器、４０  ＤＣ−ＤＣコンバータ、４１  バッテリ、４２  トラクションインバータ、４３  トラクションモータ、４４  補機インバータ、４５  高圧補機、ＦＩ  液体燃料充填口、Ｌ１〜３、Ｇ１〜Ｇ４  遮断弁、Ｒ１〜４、Ｒ１０，Ｒ１１  調圧弁、ｐ１〜ｐ４，ｐ１０，ｐ１１  圧力センサ、ｔ１〜ｔ４  温度センサ
【図１】
2006339123.tif 000003
【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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