(57)【要約】【課題】  移動体への衝撃に基づく燃料ガス供給系の部品破損を起因とする燃料ガス漏れの診断を誤動作なく有効に行い得る燃料電池システムを提供する。【解決手段】  移動体への衝撃を検知する加速度センサ１０と、水素の濃度を検出する水素濃度センサ２または３と、を備えて構成し、コントロールユニット１００において、加速度センサ１０により検知された衝撃値が所定の診断値（第１衝撃閾値）Ａ１を下回り且つ該診断値Ａ１より小さい診断値（第２衝撃閾値）Ａ２を超えたとき、水素濃度センサ２または３に基づくガス漏れ診断を行うこととして、衝撃値が診断値Ａ１から診断値Ａ２の範囲内にあるとき、水素濃度センサ２または３により検出された水素濃度値が通常ガス漏れと判断する閾値よりも小さい診断値（第１ガス濃度閾値）Ｄｈ１を超える場合に、ガス漏れと判断して水素の供給を停止する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給により発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、
前記燃料電池に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段と、
当該燃料電池システムが搭載された移動体への衝撃を検知する衝撃検知手段と、
前記燃料ガスの濃度を検出する燃料ガス濃度検出手段と、
前記衝撃検知手段により検知された衝撃値が所定の第１衝撃閾値を下回り且つ該第１衝撃閾値より小さい第２衝撃閾値を超えたとき、前記燃料ガス濃度検出手段に基づくガス漏れ診断を行う制御手段と、
を有することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料ガス濃度検出手段に基づくガス漏れ診断において、前記衝撃検知手段により検知された衝撃値に応じて前記燃料ガス濃度検出手段の感度が変化することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御手段は、前記衝撃検知手段により検知された衝撃値が所定の第１衝撃閾値を下回り且つ該第１衝撃閾値より小さい第２衝撃閾値を超えたとき、前記燃料ガス濃度検出手段により検出された燃料ガス濃度値が通常ガス漏れと判断する閾値よりも小さい第１ガス濃度閾値を超える場合に、ガス漏れと判断し、前記燃料ガス供給手段による燃料ガスの供給を停止することを特徴とする請求項１または請求項２の何れか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記第１ガス濃度閾値は、前記衝撃検知手段により検知された衝撃値に応じて可変設定され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】
前記制御手段は、前記衝撃検知手段により検知された衝撃値が所定の第１衝撃閾値を下回り且つ該第１衝撃閾値より小さい第２衝撃閾値を超えたとき、前記燃料ガス濃度検出手段により検出される燃料ガス濃度値の時間変化が前記燃料ガス供給手段により供給される燃料ガスの供給量または供給圧力の時間変化と相関を持つ場合に、ガス漏れと判断し、前記燃料ガス供給手段による燃料ガスの供給を停止することを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記制御手段は、前記衝撃検知手段により検知された衝撃値が所定の第１衝撃閾値を下回り且つ該第１衝撃閾値より小さい第２衝撃閾値を超え、前記燃料ガス濃度検出手段により検出された燃料ガス濃度値が通常ガス漏れと判断する閾値よりも小さい第１ガス濃度閾値を下回るとき、前記燃料ガス濃度検出手段により検出される燃料ガス濃度値の時間変化が前記燃料ガス供給手段により供給される燃料ガスの供給量または供給圧力の時間変化と相関を持つ場合に、ガス漏れと判断し、前記燃料ガス供給手段による燃料ガスの供給を停止することを特徴とする請求項３または請求項４の何れか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記制御手段は、前記燃料ガス濃度検出手段により検出される燃料ガス濃度値の時間変化が前記燃料ガス供給手段により供給される燃料ガスの供給量または供給圧力の時間変化と相関を持つ場合に、前記燃料ガス濃度値が前記第１ガス濃度閾値よりも小さい第２ガス濃度閾値を超える時にはガス漏れと判断して前記燃料ガス供給手段による燃料ガスの供給を停止し、前記燃料ガス濃度値が前記第２ガス濃度閾値を下回る時には所定の報知手段を介して運転者に警告することを特徴とする請求項６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】
本発明は燃料電池自動車等の移動体に搭載される燃料電池システムに係り、特に、移動体への衝撃に基づく燃料ガス供給系の部品破損を起因とする燃料ガス漏れの診断を誤動作なく有効に行い得る燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、燃料電池の燃料極に燃料ガスとして水素を供給し、燃料電池の酸化剤極に酸化剤ガスとして空気を供給し、これら水素と空気中の酸素とを電気化学的に反応させて発電電力を得るものである。このような燃料電池システムは、例えば自動車の動力源等として実用化に大きな期待が寄せられており、現在、実用化に向けての研究開発が盛んに行われている。
【０００３】
燃料電池システムに用いられる燃料電池としては。例えば自動車に搭載する上で好適なものとして、固体高分子タイプの燃料電池が知られている。固体高分子タイプの燃料電池は、燃料極と酸化剤極との間に電解質膜として固体高分子膜が設けられたものである。この固体高分子タイプの燃料電池では、固体高分子膜がイオン伝導体として機能し、燃料極で水素が水素イオンと電子とに分離される反応が起き、酸化剤極で空気中の酸素と水素イオンと電子とから水を生成する反応が行われる。
【０００４】
このような燃料電池システムにおいては、燃料ガス（水素ガス）は可燃性ガスであるため、その漏洩には十分な注意が必要であり、例えば、水素濃度をモニタして検出した水素濃度の大きさに応じて必要な措置を施すようにしている。また一方で、水素は透過性の高い物質であるため完全に遮断するのは難しく、特に固体高分子タイプの燃料電池は積層構造を持つため、燃料電池から水素が漏洩するのを完全に遮断することは難しい。
【０００５】
そこで、従来は、燃料電池の近傍に水素濃度センサを設置して、該水素濃度センサが所定水素濃度を超える値を検出した場合には、警報を発したり、燃料電池の運転を停止させたりしている。
【０００６】
また、特開平９−２４９０４５号公報に開示の「自動復帰式衝突時燃料カットシステム」では、衝突時に衝突検知センサからの衝突検知信号の出力を受けてフューエルポンプを停止し、フューエルパイプ内の圧力降下有無を診断して、燃料漏れの有無を診断している。さらに、特開２０００−３０３９０９号公報に開示の「車両用ガス燃料供給システム」では、ガス燃料車両において、燃料カット信号がＯＮとなることでガスの供給弁を遮断し、配管内の圧力降下有無を診断して、燃料漏れの有無を診断している。
【特許文献１】特開平９−２４９０４５号公報
【特許文献２】特開２０００−３０３９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１および特許文献２に開示された技術においては、いずれの場合も燃料供給を一旦停止する必要があり、ガス漏れが発生していない場合にも関わらず、車両の走行を停止してしまう可能性がある。
【０００８】
また、燃料電池自動車の水素漏れは、水素系の部品破損を起因として発生する。この部品破損は、車両への衝撃入力を起点として発生する場合が多く、車両に衝撃が加わったときには水素漏れの有無を診断し、連続した水素漏れを防止する必要がある。一方、車両に設置された水素濃度センサでは、水素漏れ誤診断の防止のため、感度を高く設定したり、漏れと判断する濃度しきい値を低い値に設定することができず、そのままでは、誤動作のない有効な水素漏れ防止手段とはならない。またさらに、衝撃センサも直接水素漏れを診断できないため、単独では、誤診断防止の観点から、水素漏れに繋がる可能性がある低〜中程度の衝撃を検知させることができず、有効な水素漏れ防止手段とはならない。
【０００９】
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、移動体への衝撃に基づく燃料ガス供給系の部品破損を起因とする燃料ガス漏れの診断を誤動作なく有効に行い得る燃料電池システムを提供することを目的としている。
【００１０】
また本発明の他の目的は、燃料ガス漏れに繋がる可能性がある低〜中程度の衝撃においても、高感度で燃料ガス漏れの診断を行い得る燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を解決するため、本発明は、燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給により発電を行う燃料電池と、前記燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、前記燃料電池に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段と、当該燃料電池システムが搭載された移動体への衝撃を検知する衝撃検知手段と、前記燃料ガスの濃度を検出する燃料ガス濃度検出手段と、前記衝撃検知手段により検知された衝撃値が所定の第１衝撃閾値を下回り且つ該第１衝撃閾値より小さい第２衝撃閾値を超えたとき、前記燃料ガス濃度検出手段に基づくガス漏れ診断を行う制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る燃料電池システムでは、例えば、衝撃値が第１衝撃閾値を超えるときには直ちに水素供給を停止して、衝撃値が第１衝撃閾値から第２衝撃閾値の範囲内にあるときには、燃料ガス濃度検出手段に基づくガス漏れ診断を行って診断結果に基づき処置するという具合に、衝撃値に応じた処置の場合分けを行うことができるので、移動体への衝撃に基づく燃料ガス供給系の部品破損を起因とする燃料ガス漏れの診断を誤動作なく有効に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の燃料電池システムの実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は本発明の実施例１に係る燃料電池システムの構成図である。本実施例の燃料電池システムは、燃料電池車両１００の駆動動力源として用いられるものであり、その模式的な構成図を図２に示す。
【００１５】
図１および図２に示すように、本実施例の燃料電池システムは、水素および空気の供給により発電を行う燃料電池スタック１を備えている。また、水素供給系（特許請求の範囲にいう燃料ガス供給手段に該当する）として、高圧水素タンク４、遮断弁５、流量調整弁６および水素供給配管７を備え、空気供給系（酸化剤ガス供給手段に該当する）として、コンプレッサ１１、開閉弁１２、空気遮断弁１３、空気供給配管１４、空気出口配管１５および分岐配管１６を備えた構成であり、燃料電池スタック１および水素供給系は、例えば鋼板等の金属板や硝子繊維強化プラスチック板等を補強剤と共に形成したケース３０内に設置されている。
【００１６】
また、水素が滞留し易い部位である水素供給系の高圧水素タンク４の近傍およびケース３０外で該ケース近傍には、それぞれ水素濃度をモニターする水素濃度センサ（燃料ガス濃度検出手段）２および３が設置され、水素供給系の水素供給配管７には圧力センサ８および９が付設され、さらに燃料電池車両１００（の図２に示すような位置）には、衝撃を検知する加速度センサ（衝撃検知手段）１０が設置されている。またさらに、本実施例の燃料電池システムは、これら各種センサや他の各種センサからの検知信号に基づき当該燃料電池システム内の各構成要素の制御を行うコントロールユニット（制御手段）１００を備えている。
【００１７】
なお、燃料電池システムには、燃料電池スタック１の電解質を加湿する加湿系や、燃料電池スタック１に冷却水を循環し、これを冷却または加熱する冷却水循環系等を有するが、これらについては通常の構成であれば良く、ここではその詳細についての説明および図示は省略する。
【００１８】
燃料電池スタック１は、燃料ガスである水素が供給される燃料極（アノード）と酸化剤ガスである空気が供給される酸化剤極（カソード）とが電解質を挟んで重ね合わされて発電セルが構成されると共に、複数の発電セルが多段積層されたスタック構造を有しており、水素と空気中の酸素とを基にした電気化学反応により化学エネルギを電気エネルギに変換するものである。この燃料電池スタック１の各発電セルでは、燃料極に供給された水素が水素イオンと電子とに分離される反応が起き、水素イオンは電解質を通り、電子は外部回路を通って電力を発生させ、酸化剤極にそれぞれ移動する。酸化剤極では、供給された空気中の酸素と電解質を通って移動した水素イオンおよび電子が反応して水が生成され、外部に排出される。
【００１９】
燃料電池スタック１の電解質としては、高エネルギ密度化、低コスト化、軽量化等を考慮して、例えば固体高分子電解質膜が用いられる。固体高分子電解質膜は、例えばフッ素樹脂系イオン交換膜等、イオン（プロトン）伝導性の高分子膜からなるものであり、飽和含水することによりイオン伝導性電解質として機能する。
【００２０】
燃料電池スタック１で発電を行うには、燃料ガスである水素や酸化剤ガスである空気を各発電セルの燃料極（アノード）や酸化剤極（カソード）に供給する必要があり、燃料電池システムでは、そのための機構として水素供給系および空気供給系が設けられている。
【００２１】
燃料電池システムでは、通常運転時において、コントロールユニット１００により遮断弁５および流量調整弁６の開度を制御する。具体的には、コントロールユニット１００では、遮断弁５を開状態にすると共に、燃料電池スタック１の燃料極通路内の圧力が負荷に応じた圧力になるように水素圧力を調整するべく流量調整弁６の開度を制御する。また、加速度センサ１０の検知した衝撃値が所定の診断値（第１衝撃閾値）Ａ１を超えたときや燃料ガス濃度検出手段に基づくガス漏れ診断によりガス漏れと判断されたときには、遮断弁５を閉状態にして水素の供給を停止する。またさらに、水素の供給量または供給圧力について時間変化を与えて水素濃度値との時間変化の相関をみる場合には、流量調整弁６の制御によって燃料電池スタック１への水素供給量と水素配管内圧力を可変させる。
【００２２】
なお、燃料電池スタック１に供給された水素ガスが全て発電反応によって消費されるわけではなく、消費されなかった水素ガス（燃料電池スタック１から排出される水素ガス）は、例えば図示しない水素循環配管を通ってエゼクタ等により循環され、新たに供給される水素ガスと混合されて、再び燃料電池スタック１の燃料極に供給される。
【００２３】
一方、空気供給系は吸気装置として機能し、燃料電池スタック１に空気を送り込むコンプレッサ（空気圧縮機）１１および空気供給配管１４を主たる構成要素としているが、コンプレッサ１１はケース３０の外部に設置されている。コンプレッサ１１は、酸化剤としての空気を燃料電池スタック１の酸化剤極に供給するもので、コントロールユニット１００の制御に従って内蔵のモータが駆動することにより、圧縮された空気が空気供給配管１４を介して燃料電池スタック１の酸化剤極に供給される。なお、本実施例では、空気供給系にコンプレッサ１１を使用しているが、これの代わりにブロア（空気送風機）を用いた構成としても良い。
【００２４】
また、燃料電池スタック１で消費されなかった酸素および空気中の他の成分は、燃料電池スタック１から空気出口配管１５を介して排出される。この空気出口配管１５はその端部がケース３０に挿通して大気解放されており、消費されなかった酸素および空気中の他の成分を大気中に放出する。また、この空気供給系において、空気供給配管１４の中途部に、空気供給配管１４から分岐した分岐配管１６が設けられており、該分岐配管１６の先端部に開閉弁１２が設けられている。この開閉弁１２はコントロールユニット１００の制御により開閉動作し、開状態になされることでコンプレッサ１１から圧送された空気を大気中に放出させる。さらに、空気供給配管１４の分岐配管１６の下流位置には空気遮断弁１３が設けられている。この空気遮断弁１３はコントロールユニット１００の制御により開閉動作し、燃料電池スタック１への空気の供給を遮断する。
【００２５】
さらに、コントロールユニット１００は、例えばＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺インターフェース等を有するマイクロコンピュータとして構成されており、各種センサの検出値を読み込んで、その検出値に対する判断、演算結果により、各種制御信号を出力して、燃料電池システムの各部における動作を制御する。
【００２６】
本実施例におけるコントロールユニット（制御手段）１００の特徴的な制御は、加速度センサ（衝撃検知手段）１０により検知された衝撃値が所定の診断値（第１衝撃閾値）Ａ１を下回り且つ該診断値Ａ１より小さい診断値（第２衝撃閾値）Ａ２を超えたとき、水素濃度センサ（燃料ガス濃度検出手段）２または３に基づくガス漏れ診断を行う点にある。また、衝撃値が診断値（第１衝撃閾値）Ａ１から診断値（第２衝撃閾値）Ａ２の範囲内にあるとき、水素濃度センサ２または３により検出された水素濃度値が通常ガス漏れと判断する閾値よりも小さい診断値（第１ガス濃度閾値）Ｄｈ１を超える場合に、ガス漏れと判断して水素の供給を停止する。
【００２７】
ここで、水素濃度センサ（燃料ガス濃度検出手段）２または３に基づくガス漏れ診断において、加速度センサ（衝撃検知手段）１０により検知された衝撃値に応じて水素濃度センサ２または３の感度を変化させることができ、また、診断値（第１ガス濃度閾値）Ｄｈ１は、加速度センサ１０により検知された衝撃値に応じて可変設定される。
【００２８】
またさらに、衝撃値が診断値（第１衝撃閾値）Ａ１から診断値（第２衝撃閾値）Ａ２の範囲内にあって、水素濃度センサ２または３により検出された水素濃度値が通常ガス漏れと判断する閾値よりも小さい診断値（第１ガス濃度閾値）Ｄｈ１を下回るとき、水素濃度センサ２または３により検出される水素濃度値の時間変化が水素供給系により供給される水素の供給量または供給圧力の時間変化と相関を持つ場合には、ガス漏れと判断して水素の供給を停止する。
【００２９】
次に、以上のように構成される本実施例の燃料電池システムのガス漏れ診断の動作について、図３および図４を参照しながら詳細に説明する。ここで、図３は実施例１の燃料電池システムにおけるガス漏れ診断の手順を説明するフローチャートであり、図４は水素濃度値の時間変化と水素供給圧力の時間変化との相関について説明する説明図である。
【００３０】
まず、燃料電池車両１００が衝突した場合、障害物と接触した場合、或いは、段差を乗り越えた場合などには、加速度センサ１０によって衝撃が検知される（ステップＳ１０１）。次に、該加速度センサ１０によって検知された衝撃値が診断値Ａ１（第１衝撃閾値：水素配管が高い確率で損傷する可能性のあるレベル）を超えたか否かが判断される（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２において、衝撃値が診断値Ａ１を超えるときは、遮断弁５を即座に閉状態にして水素の供給を停止する（ステップＳ１０７）。
【００３１】
また、ステップＳ１０２において衝撃値が診断値Ａ１を下回るときは、該衝撃値が診断値Ａ２（第２衝撃閾値：衝撃により車両が何らかの損傷を受ける可能性のあると判断できるレベル）を超えたか否かが判断される（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３において、衝撃値が診断値Ａ２を超えて、衝撃値が診断値Ａ１から診断値Ａ２の範囲内にある場合は、水素漏れ診断（ステップＳ１０４〜Ｓ１０６）を開始する。
【００３２】
水素漏れ診断が開始されると、水素濃度センサ２または３の感度が上げられ、水素漏れと判断する診断閾値は通常時の閾値よりも低い診断値Ｄｈ１（第１ガス濃度閾値：本来洩れありとするべきレベルであるが、通常の測定では測定ノイズを含むレベル）に設定変更される。すなわち、水素濃度センサ２または３により検出した水素濃度が診断値Ｄｈ１を超えたか否かが判断され（ステップＳ１０４）、水素濃度が診断値Ｄｈ１を超えるときは、遮断弁５を即座に閉状態にして水素の供給を停止する（ステップＳ１０７）。このように、衝撃を検知した場合にのみ、水素濃度センサ２または３の感度と水素漏れと判断する診断閾値を変更することで、通常運転時の水素濃度センサ２または３におけるノイズ等を除外して、誤動作による誤診断を防止することができる。
【００３３】
また、ステップＳ１０４において、水素濃度が診断値Ｄｈ１を下回るときは、流量調整弁６の調整により、一定周期で水素供給量または水素配管内圧力の上昇、下降を複数回繰り返す（ステップＳ１０５）。このとき、水素濃度センサ２または３により検出される水素濃度値の時間変化が水素供給系により供給される水素の供給量または供給圧力の時間変化との相関を持つか否かが判断される（ステップＳ１０６）。
【００３４】
具体的には、図４（ｂ）に示すように、水素供給配管７内の圧力（圧力センサ８，９で検出される）を一定周期で上昇・下降を複数回繰り返したとき、図４（ａ）に示すように、水素濃度センサ２または３により検出した水素濃度が増加率の変化を伴いながらも上昇した場合には、水素濃度値の時間変化が水素供給圧力の時間変化と相関を持つと判断される。つまり、水素供給圧力が下降から上昇に転じたときに水素濃度も上昇する場合が複数回繰り返される時には、水素漏れが発生していると判断するものである。
【００３５】
例えば、（衝撃によるものではない）配管からの微少な洩れが長時間積算されることにより予め水素が存在していた場合においても、（比較的短時間での）圧力変化との相関が認識できるレベルの濃度変化がある場合は、衝突によって新たに生じた洩れ原因があると判断できるのである。なお、相関を調べる際の水素供給配管７内の圧力変化は、衝突を検知した後の運転中の負荷変動を利用しても良いし、発電量を意図的に変動させるなどして生じさせても良い。
【００３６】
ステップＳ１０６において、水素濃度値の時間変化が水素供給系により供給される水素の供給量または供給圧力の時間変化との相関を持つと判断された場合には、遮断弁５を閉状態にして水素の供給を停止する（ステップＳ１０７）。
【００３７】
以上説明したように、本実施例の燃料電池システムでは、当該燃料電池システムが搭載された移動体への衝撃を検知する加速度センサ（衝撃検知手段）１０と、水素（燃料ガス）の濃度を検出する水素濃度センサ（燃料ガス濃度検出手段）２または３と、を備えて構成し、コントロールユニット（制御手段）１００において、加速度センサ１０により検知された衝撃値が所定の診断値（第１衝撃閾値）Ａ１を下回り且つ該診断値Ａ１より小さい診断値（第２衝撃閾値）Ａ２を超えたとき、水素濃度センサ２または３に基づくガス漏れ診断を行うこととして、衝撃値が診断値（第１衝撃閾値）Ａ１から診断値（第２衝撃閾値）Ａ２の範囲内にあるとき、水素濃度センサ２または３により検出された水素濃度値が通常ガス漏れと判断する閾値よりも小さい診断値（第１ガス濃度閾値）Ｄｈ１を超える場合に、ガス漏れと判断して水素の供給を停止する。
【００３８】
このように、衝撃値が診断値（第１衝撃閾値：水素配管が高い確率で損傷する可能性のあるレベル）Ａ１を超えるときには直ちに水素供給を停止して、衝撃値が診断値（第１衝撃閾値）Ａ１から診断値（第２衝撃閾値：衝撃により車両が何らかの損傷を受ける可能性のあると判断できるレベル）Ａ２の範囲内にあるときには、水素濃度センサ２または３に基づくガス漏れ診断を行って診断結果に基づき処置するという具合に、衝撃値に応じた処置の場合分けを行っているので、水素供給系の部品破損の可能性がある衝撃時に誤動作のない有効な燃料ガス漏れの診断を行うことができると共に、衝撃がないときの誤診断を防止することができる。その結果として、移動体への衝撃に基づく燃料ガス供給系の部品破損を起因とする燃料ガス漏れの診断を誤動作なく有効に行うことができる。
【００３９】
また、本実施例の燃料電池システムでは、水素濃度センサ（燃料ガス濃度検出手段）２または３に基づくガス漏れ診断において、加速度センサ（衝撃検知手段）１０により検知された衝撃値に応じて水素濃度センサ２または３の感度を変化させることができ、また、診断値（第１ガス濃度閾値）Ｄｈ１は、加速度センサ１０により検知された衝撃値に応じて可変設定される。このように、所定値以上の衝撃を検知した場合にのみ、水素濃度センサ２または３の感度と水素漏れと判断する診断閾値を変更することで、通常運転時の水素濃度センサ２または３におけるノイズ等を除外して、誤動作による誤診断を防止することができ、衝撃時の燃料ガス漏れの有無について、高感度で且つ早期に判断を行うことができる。
【００４０】
またさらに、本実施例の燃料電池システムでは、衝撃値が診断値（第１衝撃閾値）Ａ１から診断値（第２衝撃閾値）Ａ２の範囲内にあって、水素濃度センサ２または３により検出された水素濃度値が通常ガス漏れと判断する閾値よりも小さい診断値（第１ガス濃度閾値）Ｄｈ１を下回るとき、水素濃度センサ２または３により検出される水素濃度値の時間変化が水素供給系により供給される水素の供給量または供給圧力の時間変化と相関を持つ場合には、ガス漏れと判断して水素の供給を停止する。これにより、燃料ガス漏れに繋がる可能性がある低〜中程度の衝撃においても、高感度で燃料ガス漏れの診断を行うことができる。
【実施例２】
【００４１】
次に、本発明の実施例２に係る燃料電池システムについて説明する。実施例２の燃料電池システムの構成は、実施例１の構成（図１および図２）と同等であり、各構成要素の具体的説明を省略する。
【００４２】
ただし、コントロールユニット（制御手段）１００において、水素濃度センサ（燃料ガス濃度検出手段）２または３により検出される水素濃度値の時間変化が水素供給系により供給される水素の供給量または供給圧力の時間変化と相関を持つ場合に、水素濃度値が診断値（第１ガス濃度閾値）Ｄｈ１よりも小さい診断値（第２ガス濃度閾値）Ｄｈ２を超える時にはガス漏れと判断して水素供給系による水素の供給を停止し、水素濃度値が診断値（第２ガス濃度閾値）Ｄｈ２を下回る時には所定の報知手段を介して運転者に警告する点が実施例１とは異なる。
【００４３】
次に、本実施例の燃料電池システムのガス漏れ診断の動作について、図５を参照しながら詳細に説明する。ここで、図５は実施例２の燃料電池システムにおけるガス漏れ診断の手順を説明するフローチャートである。
【００４４】
まず、実施例１と同様に、加速度センサ１０によって衝撃が検知され（ステップＳ２０１）、該加速度センサ１０によって検知された衝撃値が診断値Ａ１（第１衝撃閾値：水素配管が高い確率で損傷する可能性のあるレベル）を超えたか否かが判断される（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０２において、衝撃値が診断値Ａ１を超えるときは、遮断弁５を即座に閉状態にして水素の供給を停止する（ステップＳ２０９）。
【００４５】
また、ステップＳ２０２において衝撃値が診断値Ａ１を下回るときは、該衝撃値が診断値Ａ２（第２衝撃閾値：衝撃により車両が何らかの損傷を受ける可能性のあると判断できるレベル）を超えたか否かが判断される（ステップＳ２０３）。ステップＳ２０３において、衝撃値が診断値Ａ２を超えて、衝撃値が診断値Ａ１から診断値Ａ２の範囲内にある場合は、水素漏れ診断（ステップＳ２０４〜Ｓ２０７）を開始する。
【００４６】
水素漏れ診断が開始されると、水素濃度センサ２または３の感度が上げられ、水素漏れと判断する診断閾値は通常時の閾値よりも低い診断値Ｄｈ１（第１ガス濃度閾値：本来洩れありとするべきレベルであるが、通常の測定では測定ノイズを含むレベル）に設定変更され、水素濃度センサ２または３により検出した水素濃度が診断値Ｄｈ１を超えたか否かが判断される（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０４において、水素濃度が診断値Ｄｈ１を超えるときは、遮断弁５を即座に閉状態にして水素の供給を停止する（ステップＳ２０９）。
【００４７】
また、ステップＳ２０４において、水素濃度が診断値Ｄｈ１を下回るときは、流量調整弁６の調整により、一定周期で水素供給量または水素配管内圧力の上昇、下降を複数回繰り返す（ステップＳ２０５）。このとき、水素濃度センサ２または３により検出される水素濃度値の時間変化が水素供給系により供給される水素の供給量または供給圧力の時間変化との相関を持つか否かが判断される（ステップＳ２０６）。
【００４８】
ステップＳ２０６において、水素濃度値の時間変化が水素供給系により供給される水素の供給量または供給圧力の時間変化との相関を持つと判断された場合には、水素濃度センサ２または３の閾値を診断値Ｄｈ１（第１ガス濃度閾値）よりも低い診断値Ｄｈ２（第２ガス濃度閾値：洩れがあるが安全上問題がなく車両走向が可能なレベル）に設定変更し、水素濃度センサ２または３により検出した水素濃度が診断値Ｄｈ２を超えたか否かが判断される（ステップＳ２０７）。
【００４９】
ステップＳ２０７において、水素濃度が診断値Ｄｈ２を超えるときは、遮断弁５を閉状態にして水素の供給を停止し（ステップＳ２０９）、水素濃度が診断値Ｄｈ２を下回るときは、所定の報知手段を介して運転者に警告する（ステップＳ２０８）。
【００５０】
以上説明したように、本実施例の燃料電池システムでは、水素濃度センサ（燃料ガス濃度検出手段）２または３により検出される水素濃度値の時間変化が水素供給系により供給される水素の供給量または供給圧力の時間変化と相関を持つ場合に、水素濃度値が診断値（第１ガス濃度閾値）Ｄｈ１よりも小さい診断値（第２ガス濃度閾値）Ｄｈ２を超える時にはガス漏れと判断して水素供給系による水素の供給を停止し、水素濃度値が診断値（第２ガス濃度閾値）Ｄｈ２を下回る時には、遮断弁５を閉状態とはせずに所定の報知手段を介した運転者への警告のみを行う。
【００５１】
これにより、燃料ガス漏れに繋がる可能性がある低〜中程度の衝撃においても、高感度で燃料ガス漏れの診断を行うことができると共に、ガス漏れが車両の走向に支障を来すような洩れレベルでなかった場合には、微少なガス洩れがあっても一時的な走向を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施例に係る燃料電池システムの構成図である。
【図２】実施例の燃料電池システムを駆動動力源として用いた燃料電池車両の模式的な構成図である。
【図３】実施例１の燃料電池システムにおけるガス漏れ診断の手順を説明するフローチャートである。
【図４】水素濃度値の時間変化と水素供給圧力の時間変化との相関について説明する説明図である。
【図５】実施例２の燃料電池システムにおけるガス漏れ診断の手順を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００５３】
１    燃料電池スタック（燃料電池）
２，３    水素濃度センサ（燃料ガス濃度検出手段）
４    高圧水素タンク
５    遮断弁
６    流量調整弁
７    水素供給配管
１０    加速度センサ（衝撃検知手段）
１１    コンプレッサ
１２    開閉弁
１３    空気遮断弁
１４    空気供給配管
１５    空気出口配管
１６    分岐配管
３０    ケース
１００    燃料電池車両
【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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