(57)【要約】【課題】水素漏れ判定後に遮断弁を開く際の音を低減する。【解決手段】燃料電池と、水素タンクと、水素タンクと燃料電池とを接続する水素供給流路と、閉じられることで水素タンクから水素供給流路への水素の供給を遮断する弁体と、圧力センサと、水素供給流路内を減圧する減圧部と、燃料電池の発電停止時に燃料電池システムの水素漏れの有無を判定する制御部と、を備える燃料電池システム。制御部は、弁体を閉じるとともに減圧部により水素供給流路内を第１圧力値まで減圧し、第１圧力値まで減圧した後、圧力センサから取得した圧力値の変化を用いて水素漏れの疑いの有無を判定し、水素漏れの疑いありと判定した場合に、減圧部により水素供給流路内を第１圧力値よりも低い第２圧力値まで減圧し、第２圧力値まで減圧した後、圧力センサから取得した圧力値の変化を用いて、水素漏れの有無を判定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池システムであって、
燃料電池と、
水素を貯蔵する水素タンクと、
前記水素タンクと前記燃料電池とを接続する水素供給流路と、
閉じられることで前記水素タンクから前記水素供給流路への水素の供給を遮断する弁体と、
前記水素供給流路内の圧力値を検出する圧力センサと、
前記水素供給流路内を減圧する減圧部と、
前記燃料電池の発電停止時に前記燃料電池システムの水素漏れの有無を判定する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記弁体を閉じるとともに前記減圧部により前記水素供給流路内を第１圧力値まで減圧し、
前記第１圧力値まで減圧した後、前記圧力センサから取得した圧力値の変化を用いて水素漏れの疑いの有無を判定し、
前記水素漏れの疑いありと判定した場合に、前記減圧部により前記水素供給流路内を前記第１圧力値よりも低い第２圧力値まで減圧し、
前記第２圧力値まで減圧した後、前記圧力センサから取得した圧力値の変化を用いて、水素漏れの有無を判定する、
燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、
前記圧力センサから取得された圧力値の変化を用いて、前記水素漏れの疑いは、前記弁体から前記水素供給流路への水素漏れである内部漏れの疑いであるか否かを判定し、
前記内部漏れの疑いであると判定した場合に、前記減圧部により前記水素供給流路内の圧力値を前記第２圧力値まで減圧する、燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、
前記水素供給流路内を前記第１圧力値まで減圧してから第１判定時間が経過するまでにおける、前記圧力センサから取得した圧力値の変化を用いて、前記水素漏れの疑いの有無を判定し、
前記水素供給流路内を前記第２圧力値まで減圧してから前記第１判定時間よりも長い第２判定時間が経過するまでにおける、前記圧力センサから取得した圧力値の変化を用いて、水素漏れの有無を判定する、燃料電池システム。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、
前記水素供給流路内を前記第１圧力値まで減圧してから経過した時間までにおける前記圧力センサから取得した圧力値の変化量の絶対値及び前記圧力センサが圧力値を検出する前記水素供給流路の容積を用いて算出される第１水素漏れ流量と、前記圧力センサの誤差に相当する圧力値の絶対値及び前記容積を用いて算出されるセンサ誤差相当流量と、を足した値が、前記第１判定時間が経過するまでに予め定められた値以下となった場合に、前記水素漏れの疑い無しと判定し、
前記第１水素漏れ流量と、前記センサ誤差相当流量と、を足した値が、前記第１判定時間が経過するまでに前記予め定められた値以下とならない場合に、前記水素漏れの疑いありと判定し、
前記水素供給流路内を前記第２圧力値まで減圧してから経過した時間までにおける前記圧力センサから取得した圧力値の変化量の絶対値及び前記容積を用いて算出される第２水素漏れ流量と、前記センサ誤差相当流量と、を足した値が、前記第２判定時間を経過するまでに前記予め定められた値以下となった場合に、水素漏れ無しと判定し、
前記第２水素漏れ流量と、前記センサ誤差相当流量と、を足した値が、前記第２判定時間を経過するまでに前記予め定められた値以下とならない場合に、水素漏れありと判定する、燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、
前記圧力センサよりも前記燃料電池側の前記水素供給流路に設けられて前記燃料電池へ供給される水素を遮断する遮断部を備え、
前記制御部は、前記水素タンクから前記遮断部までの前記水素供給流路内の水素漏れを判定する、燃料電池システム。
【請求項６】
請求項２又は請求項２に従属する請求項３から請求項５までのいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、
前記水素漏れの疑い有と判定した場合に、前記圧力センサから取得した圧力値の変化の正負を用いて、前記水素漏れの疑いは、前記内部漏れの疑いであるか、前記水素供給流路から前記水素供給流路外部への水素漏れである外部漏れの疑いであるか、を判定し、
前記外部漏れの疑いであると判定した場合に、前記弁体を開いて前記水素供給流路内を第３圧力値まで加圧する加圧処理を行い、
前記加圧処理後、前記圧力センサから取得した圧力値の変化を用いて、水素漏れの有無を判定する、燃料電池システム。
【請求項７】
請求項６に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、
前記外部漏れの疑いであると判定した場合に、前記圧力センサから取得した圧力値が前記第３圧力値よりも低いか否かを判定し、
前記第３圧力値よりも低い場合に、前記加圧処理を行う、燃料電池システム。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、
前記水素供給流路内を前記第１圧力値まで減圧してから第１判定時間が経過するまでにおける前記圧力センサから取得した圧力値の変化を用いて前記水素漏れの疑いの有無を判定し、
前記水素供給流路内を前記第３圧力値まで加圧してから、前記第１判定時間よりも長い第３判定時間が経過するまでの前記圧力センサから取得した圧力値の変化を用いて水素漏れの有無を判定する、燃料電池システム。
【請求項９】
請求項８に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、
前記水素供給流路内を前記第１圧力値まで減圧してから経過した時間までにおける前記圧力センサから取得した圧力値の変化量の絶対値及び前記圧力センサが圧力値を検出する前記水素供給流路の容積を用いて算出される第１水素漏れ流量と、前記圧力センサの誤差に相当する圧力値の絶対値及び前記容積を用いて算出されるセンサ誤差相当流量と、を足した値が、前記第１判定時間が経過するまでに予め定められた値以下となった場合に、前記水素漏れの疑い無しと判定し、
前記第１水素漏れ流量と、前記センサ誤差相当流量と、を足した値が、前記第１判定時間が経過するまでに前記予め定められた値以下とならない場合に、水素漏れの疑いありと判定し、
前記水素供給流路内を前記第３圧力値まで加圧してから経過した時間までにおける前記圧力センサから取得した圧力値の変化量の絶対値及び前記容積を用いて算出される第３水素漏れ流量と、前記センサ誤差相当流量と、を足した値が、前記第３判定時間が経過するまでに前記予め定められた値以下となった場合に、水素漏れ無しと判定し、
前記第３水素漏れ流量と、前記センサ誤差相当流量と、を足した値が、前記予め定められた値以下とならない場合に、水素漏れありと判定する、燃料電池システム。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、
複数の前記水素タンクと、複数の前記水素タンクのそれぞれから前記水素供給流路への水素の供給をそれぞれ遮断する複数の前記弁体と、を備え、
前記制御部は、水素漏れの有無を判定した後、前記燃料電池の始動時に、複数の前記弁体のうち一つの前記弁体を開いた後、他の前記弁体を開く、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、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池に水素と酸素を供給して発電を行う燃料電池システムとして、燃料電池のアノードに供給する水素ガスの漏れ（以下、水素漏れ）を判定するシステムが知られている。例えば、特許文献１には、燃料電池の停止時に、水素タンクから水素供給流路への水素の供給を遮断するための弁を閉じ、水素供給流路内の水素を減圧した後、水素漏れ判定を行うシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０３５４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１記載のシステムでは、水素漏れ判定の後、燃料電池による発電を開始するために弁を開くと、水素が、減圧された水素供給流路内に流れるために、大きな音が発生する場合があった。そのため、燃料電池の停止時に水素漏れ判定を行うシステムにおいて、水素漏れ判定後に遮断弁を開く際の音を低減可能な技術が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは；燃料電池と；水素を貯蔵する水素タンクと；前記水素タンクと前記燃料電池とを接続する水素供給流路と；閉じられることで前記水素タンクから前記水素供給流路への水素の供給を遮断する弁体と；前記水素供給流路内の圧力値を検出する圧力センサと；前記水素供給流路内を減圧する減圧部と；前記燃料電池の発電停止時に前記燃料電池システムの水素漏れの有無を判定する制御部と、を備え；前記制御部は；前記弁体を閉じるとともに前記減圧部により前記水素供給流路内を第１圧力値まで減圧し；前記第１圧力値まで減圧した後、前記圧力センサから取得した圧力値の変化を用いて水素漏れの疑いの有無を判定し；前記水素漏れの疑いありと判定した場合に、前記減圧部により前記水素供給流路内を前記第１圧力値よりも低い第２圧力値まで減圧し；前記第２圧力値まで減圧した後、前記圧力センサから取得した圧力値の変化を用いて、水素漏れの有無を判定する。
このような燃料電池システムによれば、水素タンクと水素供給流路内の圧力差は、水素供給流路内が第１圧力値に減圧された後に水素漏れの疑い無しと判定された場合には、水素供給流路内が第２圧力値に減圧された後に水素漏れの有無が判定される場合よりも小さくなるため、次回の燃料電池の始動時に弁体を開く際に、圧力差によって発生する音を低減することができる。
【０００７】
（２）上記形態において、前記制御部は；前記圧力センサから取得された圧力値の変化を用いて、前記水素漏れの疑いは、前記弁体から前記水素供給流路への水素漏れである内部漏れの疑いであるか否かを判定し；前記内部漏れの疑いであると判定した場合に、前記減圧部により前記水素供給流路内の圧力値を前記第２圧力値まで減圧してもよい。
内部漏れがある場合には水素供給流路内の圧力が上昇することが考えられるが、この形態によれば、内部漏れの疑いがある場合に、水素供給流路内を第２圧力値まで減圧した後に水素漏れの有無を判定するため、水素漏れの有無の判定に用いられる圧力値の変化を大きくすることができ、水素漏れの判定精度を向上させることができる。
【０００８】
（３）上記形態において、前記制御部は；前記水素供給流路内を前記第１圧力値まで減圧してから第１判定時間が経過するまでにおける、前記圧力センサから取得した圧力値の変化を用いて、前記水素漏れの疑いの有無を判定し；前記水素供給流路内を前記第２圧力値まで減圧してから前記第１判定時間よりも長い第２判定時間が経過するまでにおける、前記圧力センサから取得した圧力値の変化を用いて、水素漏れの有無を判定しもよい。
この形態によれば、第２判定時間は第１判定時間よりも長いので、水素漏れがある場合には、第２判定時間における圧力値の変化は、第１判定時間における圧力値の変化よりも大きくなる。そのため、水素供給流路内が第２圧力値に減圧された後の水素漏れの判定精度を第１圧力値に減圧された後の判定精度よりも向上させることができる。また、第１圧力値に減圧された後に水素漏れ疑いなしと判定された場合には、水素漏れ判定が終了するまでの時間を短くすることができる。
【０００９】
（４）上記形態において、前記制御部は；前記水素供給流路内を前記第１圧力値まで減圧してから経過した時間までにおける前記圧力センサから取得した圧力値の変化量の絶対値及び前記圧力センサが圧力値を検出する前記水素供給流路の容積を用いて算出される第１水素漏れ流量と、前記圧力センサの誤差に相当する圧力値の絶対値及び前記容積を用いて算出されるセンサ誤差相当流量と、を足した値が、前記第１判定時間が経過するまでに予め定められた値以下となった場合に、前記水素漏れの疑い無しと判定し；前記第１水素漏れ流量と、前記センサ誤差相当流量と、を足した値が、前記第１判定時間が経過するまでに前記予め定められた値以下とならない場合に、前記水素漏れの疑いありと判定し；前記水素供給流路内を前記第２圧力値まで減圧してから経過した時間までにおける前記圧力センサから取得した圧力値の変化量の絶対値及び前記容積を用いて算出される第２水素漏れ流量と、前記センサ誤差相当流量と、を足した値が、前記第２判定時間を経過するまでに前記予め定められた値以下となった場合に、水素漏れ無しと判定し；前記第２水素漏れ流量と、前記センサ誤差相当流量と、を足した値が、前記第２判定時間を経過するまでに前記予め定められた値以下とならない場合に、水素漏れありと判定してもよい。
この形態によれば、センサ誤差や水素漏れ判定を行う領域の大小に関わらず水素漏れを判定することができるので、判定の精度を向上させることができる。そのため、水素供給流路内を第１圧力値まで減圧する際の減圧の程度を小さくすることができるので、水素タンクと水素供給流路との圧力差をより小さくすることができ、第１圧力値に減圧された後に水素漏れの疑い無しと判定された場合には、次回の燃料電池の始動時に弁体を開く際に、圧力差によって発生する音をより低減することができる。
【００１０】
（５）上記形態において、前記圧力センサよりも前記燃料電池側の前記水素供給流路に設けられて前記燃料電池へ供給される水素を遮断する遮断部を備え；前記制御部は、前記水素タンクから前記遮断部までの前記水素供給流路内の水素漏れを判定してもよい。
この形態によれば、燃料電池における水素のクロスリークの影響を排除して水素漏れを判定することができるので、判定の精度を向上させることができる。そのため、水素供給流路内を第１圧力値まで減圧する際の減圧の程度を小さくすることができるので、水素タンクと水素供給流路との圧力差をより小さくすることができ、第１圧力値に減圧された後に水素漏れの疑い無しと判定された場合には、次回の燃料電池の始動時に弁体を開く際に、圧力差によって発生する音をより低減することができる。
【００１１】
（６）上記形態において、前記制御部は；前記水素漏れの疑い有と判定した場合に、前記圧力センサから取得した圧力値の変化の正負を用いて、前記水素漏れの疑いは、前記内部漏れの疑いであるか、前記水素供給流路から前記水素供給流路外部への水素漏れである外部漏れの疑いであるか、を判定し；前記外部漏れの疑いであると判定した場合に、前記弁体を開いて前記水素供給流路内を第３圧力値まで加圧する加圧処理を行い；前記加圧処理後、前記圧力センサから取得した圧力値の変化を用いて、水素漏れの有無を判定してもよい。
外部漏れがある場合には、水素供給流路内の圧力が低下することが考えられるが、この形態によれば、外部漏れの疑いがある場合に、水素供給流路内の圧力を第３圧力値まで加圧した後に水素漏れの有無を判定するため、水素漏れの判定に用いられる圧力値の変化を大きくすることができ、水素漏れの判定精度を向上させることができる。また、加圧処理が行われた後に水素漏れなしと判定された場合には、加圧処理によって水素タンクと水素供給流路との圧力差が、加圧処理を行われる前に比べて減少しているので、次回の燃料電池の始動時に弁体を開く際に、圧力差によって発生する音をより低減することができる。
【００１２】
（７）上記形態において、前記外部漏れの疑いであると判定した場合に、前記圧力センサから取得した圧力値が前記第３圧力値よりも低いか否かを判定し；前記第３圧力値よりも低い場合に、前記加圧処理を行ってもよい。
この形態によれば、外部漏れの疑いがあり、水素供給流路内が第３圧力値よりも低い場合に加圧処理を行うので、水素供給流路内の不要な加圧を抑制することができる。
【００１３】
（８）上記形態において、前記水素供給流路内を前記第１圧力値まで減圧してから第１判定時間が経過するまでにおける前記圧力センサから取得した圧力値の変化を用いて前記水素漏れの疑いの有無を判定し；前記水素供給流路内を前記第３圧力値まで加圧してから、前記第１判定時間よりも長い第３判定時間が経過するまでの前記圧力センサから取得した圧力値の変化を用いて水素漏れの有無を判定してもよい。
この形態によれば、第３判定時間は第１判定時間よりも長いので、水素漏れがある場合には、第３判定時間における圧力値の変化は、第１判定時間における圧力値の変化よりも大きくなる。そのため、水素供給流路内が第３圧力値まで加圧された後の水素漏れの判定精度を、第１圧力値に減圧された後の判定精度よりも向上させることができる。また、第１圧力値に減圧された後に水素漏れ疑いなしと判定された場合には、水素漏れ判定が終了するまでの時間を短くすることができる。
【００１４】
（９）上記形態において、前記制御部は；前記水素供給流路内を前記第１圧力値まで減圧してから経過した時間までにおける前記圧力センサから取得した圧力値の変化量の絶対値及び前記圧力センサが圧力値を検出する前記水素供給流路の容積を用いて算出される第１水素漏れ流量と、前記圧力センサの誤差に相当する圧力値の絶対値及び前記容積を用いて算出されるセンサ誤差相当流量と、を足した値が、前記第１判定時間が経過するまでに予め定められた値以下となった場合に、前記水素漏れの疑い無しと判定し；前記第１水素漏れ流量と、前記センサ誤差相当流量と、を足した値が、前記第１判定時間が経過するまでに前記予め定められた値以下とならない場合に、水素漏れの疑いありと判定し；前記水素供給流路内を前記第３圧力値まで加圧してから経過した時間までにおける前記圧力センサから取得した圧力値の変化量の絶対値及び前記容積を用いて算出される第３水素漏れ流量と、前記センサ誤差相当流量と、を足した値が、前記第３判定時間が経過するまでに前記予め定められた値以下となった場合に、水素漏れ無しと判定し；前記第３水素漏れ流量と、前記センサ誤差相当流量と、を足した値が、前記予め定められた値以下とならない場合に、水素漏れありと判定してもよい。
この形態によれば、センサ誤差や水素漏れ判定を行う領域の大小に関わらず水素漏れを判定することができるので、判定の精度を向上させることができる。そのため、水素供給流路内を第１圧力値まで減圧する際の減圧の程度を小さくすることができるので、水素タンクと水素供給流路との圧力差をより小さくすることができ、第１圧力値に減圧された後に水素漏れの疑い無しと判定された場合には、次回の燃料電池の始動時に弁体を開く際に、圧力差によって発生する音をより低減することができる。
【００１５】
（１０）上記形態において、複数の前記水素タンクと、複数の前記水素タンクのそれぞれから前記水素供給流路への水素の供給をそれぞれ遮断する複数の前記弁体と、を備え；前記制御部は、水素漏れの有無を判定した後、前記燃料電池の始動時に、複数の前記弁体のうち一つの前記弁体を開いた後、他の前記弁体を開いてもよい。
水素漏れの疑いありと判定されて第２圧力値に減圧された後は、第１圧力値において水素漏れの疑い無しと判定された場合と比べて、水素タンクと水素供給流路との圧力差が大きく、次回の燃料電池の始動時に発生する音も大きくなる。しかし、この形態によれば、一つの弁体が開かれることにより一つの水素タンクと水素供給流路内の圧力差が減少した後に他の弁体が開かれるため、複数の弁体が同時に開かれる場合と比較して、水素タンクと水素供給流路内の圧力差によって発生する音を低減することができる。
【００１６】
本発明は、上述した燃料電池システム以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、燃料電池システムによる水素漏れ判定方法、その方法を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記憶した一時的でない記憶媒体などの形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態としての燃料電池システムの概略構成を示す図。
【図２】燃料電池システムによって実行される水素漏れ判定処理を示す工程図。
【図３】水素漏れ判定処理のイメージを示すタイムチャート。
【図４】水素漏れ流量と時間との関係を示す図。
【図５】第２判定における水素漏れ流量と時間との関係を示す図。
【図６】第２実施形態における水素漏れ判定処理について示す工程図。
【図７】外部漏れの疑いがある場合に燃料電池システムが実行する処理を示す工程図。
【図８】第３実施形態における燃料電池システムの概略構成を示す図。
【図９】圧力値の変化量と時間との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
Ａ．第１実施形態：
Ａ１．燃料電池システムの構成：
図１は本発明の一実施形態としての燃料電池システム２０の概略構成を示す図である。燃料電池システム２０は、例えば、車両に搭載され、運転者からの要求に応じて、車両の動力源となる電力を出力する。燃料電池システム２０は、複数の燃料電池を備える燃料電池スタック４０と、水素供給排出機構５０と、空気供給排出機構３０と、冷却水循環機構８０と、制御部９０とを備える。燃料電池システム２０は、パワースイッチ５のＯＮ操作によって始動し、ＯＦＦ操作によって停止する。パワースイッチ５は、エンジン自動車におけるイグニッションスイッチに相当し、燃料電池システム２０の停止状態と始動状態とを切り替えるための入力インタフェースである。
【００１９】
燃料電池スタック４０のアノードに水素の供給及び排出をする水素供給排出機構５０は、水素タンク７０と、弁体７１と、水素供給流路６０と、レギュレータ５１と、水素ポンプ５５と、気液分離部５６と、排水シャットバルブ５７と、排出流路５８と、インジェクタ５４と、リリーフ弁５２、５３と、高圧系圧力センサＰ１と、中圧系圧力センサＰ２と、低圧系圧力センサＰ３と、とを備える。水素供給排出機構５０のうち、水素タンク７０とレギュレータ５１との間を「高圧系ＨＳ」とも呼び、レギュレータ５１とインジェクタ５４との間を「中圧系ＭＳ」とも呼び、インジェクタ５４から燃料電池スタック４０側を「低圧系ＬＳ」とも呼ぶ。
【００２０】
水素タンク７０は、水素を貯蔵する。水素タンク７０には、数十ＭＰａを有する高圧の水素ガスが貯蔵されている。水素供給流路６０は、水素タンク７０と燃料電池スタック４０とを接続する配管である。弁体７１は、水素タンク７０から水素供給流路６０への水素の供給を遮断する弁であり、主止弁とも呼ばれる。弁体７１は、制御部９０によってその開閉が制御される。制御部９０の制御によって弁体７１が開かれると、水素タンク７０から水素供給流路６０を通じて燃料電池スタック４０に水素ガスが供給され、弁体７１が閉じられると、水素ガスの供給が遮断される。
【００２１】
レギュレータ５１は、制御部９０の制御により、水素タンク７０に貯蔵された水素の圧力を調整する。インジェクタ５４は、レギュレータ５１によって圧力が調整された水素を、制御部９０の制御に従いアノードに向けて噴射する。弁体７１が閉状態である場合に、インジェクタ５４がアノードに向けて水素を噴射すると、の水素供給流路６０内の水素の圧力が低下する。インジェクタ５４を「減圧部」とも呼ぶ。また、インジェクタ５４は、制御部９０の制御により噴射を停止することで、インジェクタ５４から水素タンク７０側における水素供給流路６０から燃料電池スタック４０へ供給される水素を遮断する。インジェクタ５４を「遮断部」とも呼ぶ。
【００２２】
気液分離部５６は、アノードから排出された気体と液体とを分離する。水素ポンプ５５は、気液分離部５６によって分離された気体を、燃料電池スタック４０に再度供給する。気液分離部５６によって分離された気体は、主に、消費されずに排出された水素と燃料電池が備える膜電極接合体を介してカソード側から透過した窒素と、気液分離部５６で分離されなかった水分である。排出流路５８は、気液分離部５６と、空気供給排出機構３０に備えられる空気排出流路３８（後述）とを接続する配管である。排水シャットバルブ５７は、排出流路５８上に設けられている。排水シャットバルブ５７は、気液分離部５６によって分離された液体と窒素を排出するために開かれる。インジェクタ５４と排水シャットバルブ５７の制御によって、燃料電池スタック４０への水素の供給量が調整される。
【００２３】
高圧系圧力センサＰ１は、高圧系ＨＳにおける水素供給流路６０中の水素の圧力を検出する。中圧系圧力センサＰ２は、中圧系ＭＳにおける水素供給流路６０中水素の圧力を計測する。低圧系圧力センサＰ３は、低圧系ＬＳにおける水素供給流路６０中の圧力（供給圧）を計測する。リリーフ弁５２、５３は、制御部９０の制御により開弁して水素を大気に放出する。
【００２４】
燃料電池スタック４０のカソードに空気の供給及び排出をする空気供給排出機構３０は、コンプレッサ３１と、空気供給流路３３と、分流弁３４と、調圧弁３６と、バイパス流路３７と、空気排出流路３８とを備える。
【００２５】
空気供給流路３３は、燃料電池スタック４０と空気供給流路３３の大気開放口を接続する配管である。空気排出流路３８は、燃料電池スタック４０と空気排出流路３８の大気開放口とを接続する配管である。バイパス流路３７は、空気供給流路３３の燃料電池スタック４０よりも上流側から分岐して、空気排出流路３８に接続される配管である。コンプレッサ３１は、空気供給流路３３の途中に設けられ、空気供給流路３３の大気開放口側から空気を吸入して圧縮する。コンプレッサ３１が設けられる位置は、空気供給流路３３とバイパス流路３７との接続部位よりも大気開放口に近い位置である。
【００２６】
分流弁３４は、空気供給流路３３において、コンプレッサ３１の下流側、つまりコンプレッサ３１と燃料電池スタック４０との間であって、空気供給流路３３とバイパス流路３７との接続部位に設けられる。分流弁３４は、コンプレッサ３１から流れてくる空気の流れる方向を燃料電池スタック４０側とバイパス流路３７側とのいずれかに切り替える。このような分流弁３４は、三方弁とも呼ばれる。バイパス流路３７は、分流弁３４と空気排出流路３８とを接続する配管である。調圧弁３６は、空気排出流路３８において、空気排出流路３８とバイパス流路３７との接続部位よりも燃料電池スタック４０側に設けられる。調圧弁３６は、開度に応じて空気排出流路３８の流路断面積を調整する。調圧弁３６を通過した空気は、バイパス流路３７との接続部位を通過した後、大気開放口から大気に排出される。
【００２７】
燃料電池スタック４０を冷却する冷却水循環機構８０は、ラジエータ８１と、冷却水ポンプ８２と、冷却水排出流路８３と、冷却水供給流路８４と、を備える。
【００２８】
冷却水供給流路８４は、ラジエータ８１と燃料電池スタック４０との間を接続する流路であり、燃料電池スタック４０に冷却水を供給するための配管である。冷却水排出流路８３は、燃料電池スタック４０とラジエータ８１とを接続する流路であり、燃料電池スタック４０から冷却水を排出するための配管である。冷却水ポンプ８２は、ラジエータ８１と燃料電池スタック４０との間の冷却水供給流路８４に設けられており、冷却水ポンプ８２によって冷却水が循環される。
【００２９】
制御部９０は、ＣＰＵとＲＡＭとＲＯＭとを備えるコンピュータとして構成されており、具体的にはＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。制御部９０は、燃料電池システム２０の動作を制御するための信号を出力する。制御部９０は、発電要求を受けて、燃料電池システム２０の各部を制御して燃料電池スタック４０を発電させる。また、制御部９０は、燃料電池システム２０の各部を制御し、各圧力センサＰ１〜Ｐ３が検出する水素の圧力値を取得して、取得した圧力値の変化を用いて後述の水素漏れ判定処理を行う。
【００３０】
なお、図示や詳細な説明は省略するが、車両に搭載された燃料電池システム２０は、さらに、二次電池と、燃料電池スタック４０の出力電圧や二次電池の充放電を制御するＤＣ／ＤＣコンバータと、を備える。二次電池は、燃料電池スタック４０が出力する電力や回生電力を蓄電し、燃料電池スタック４０とともに電力源として機能する。
【００３１】
Ａ２．水素漏れ判定処理：
図２は、燃料電池システム２０によって実行される水素漏れ判定処理を示す工程図である。水素漏れ判定処理は、燃料電池スタック４０の発電停止時に、燃料電池システム２０における水素漏れの有無を判定する処理である。本実施形態では、水素漏れ判定処理は、制御部９０に、パワースイッチ５から燃料電池システム２０を停止する旨の信号が入力されると実行される。本実施形態では、燃料電池システム２０は、高圧系ＨＳ及び中圧系ＭＳにおける水素漏れ判定を行う。
【００３２】
水素漏れ判定処理では、まず、制御部９０は、水素供給流路６０内を第１圧力値まで減圧する（図２、ステップＳ１０）。具体的には、制御部９０は、弁体７１を閉じるとともにインジェクタ５４を制御して、高圧系ＨＳ及び中圧系ＭＳにおける水素供給流路６０内を減圧した後に、インジェクタ５４の噴射を停止して燃料電池スタック４０へ供給される水素を遮断する。第１圧力値は、例えば、水素タンク７０と高圧系ＨＳの水素供給流路６０との圧力差が、約２ＭＰａとなる値である。
【００３３】
次に、制御部９０は、圧力センサＰ１、Ｐ２から取得した圧力値の変化を用いて、水素漏れの疑いの有無を判定する第１判定を行う（ステップＳ２０）。
【００３４】
図３は、水素漏れ判定処理のイメージを示すタイムチャートである。図３には、弁体７１の開閉状態と、インジェクタ５４の開閉状態と、圧力センサＰ１、Ｐ２の圧力値とが示されている。制御部９０が弁体７１を閉じ、インジェクタ５４を噴射させることで、圧力値は、時間ｔ０において第１圧力値となる。水素漏れが発生していない場合には、圧力値は、第１圧力値まで低下した後、ほぼ変化しない。水素漏れが発生している場合には、圧力値は、第１圧力値から上昇又は低下する。例えば、弁体７１から水素供給流路６０への水素漏れである内部漏れが発生している場合には、圧力値は上昇する。また、水素供給流路６０から水素供給流路６０外部への水素漏れである外部漏れが発生している場合には、圧力値は低下する。図３には、第１圧力値まで低下した後時間ｔｎが経過するまでの圧力値の上昇分ΔＰと、圧力値の低下分ΔＰとが示されている。以下、ΔＰを「圧力値の変化量」とも呼ぶ。
【００３５】
本実施形態では、制御部９０は、圧力センサＰ１、Ｐ２から取得した水素供給流路６０内の圧力値の変化量ΔＰを用いて、以下の式（１）で表される水素漏れ流量Ｑを算出する。
【００３６】
Ｑ＝０．６×ΔＰ×Ｖ（Ｚ／ｔ）・・・・式（１）
【００３７】
ここで、Ｑは水素漏れ流量（Ｌ／ｍｉｎ）、ΔＰは第１圧力値まで減圧された後の水素供給流路６０内の圧力値の変化量（ｋＰａ）、Ｖは圧力センサＰ１、Ｐ２が圧力値を検出する水素供給流路６０の容積（Ｌ）、Ｚは圧縮係数、ｔは時間（ｍｉｎ）である。制御部９０は、流量Ｑが予め定められた閾値Ｑｔｈ以下となった場合に、水素漏れ無しと判定する。閾値Ｑｔｈは、例えば、１．４（ＮＬ／ｍｉｎ）である。本実施形態では、制御部９０は、圧力値の変化量ΔＰを用いて上述の式（１）で表される水素漏れ流量Ｑの絶対値により、水素漏れの有無を判定する。なお、水素漏れ流量Ｑの絶対値により水素漏れの有無を判定することは、圧力値の変化量ΔＰの絶対値を用いて水素漏れの有無を判定することでもある。
【００３８】
式（１）から明らかなように、漏れ流量Ｑが同じである場合には、容積Ｖが大きいほど、圧力値の変化量ΔＰが小さくなる。一般的に、圧力センサは測定誤差を有しているため、圧力値の変化量ΔＰが小さい場合には、圧力値の変化がセンサ誤差によって生じたものであるのか、水素漏れによって生じたものであるのか、判定し難い。したがって、本実施形態では、圧力センサの誤差の影響を受けないように、以下の概念によって水素漏れ判定を行う。
【００３９】
図４は、水素漏れ流量Ｑと時間ｔとの関係を示す図である。図４には、便宜的に、漏れ流量Ｑの絶対値が示されている。図４に示す時間ｔ０は、水素供給流路６０内が第１圧力値となった時間である。図４に示すセンサ誤差相当流量Ｑｅｒｒは、以下の式（２）により算出される。
【００４０】
Ｑｅｒｒ＝０．６×Ｐｅｒｒ×Ｖ（Ｚ／ｔ）・・・・式（２）
【００４１】
ここで、Ｑｅｒｒはセンサ誤差相当流量（Ｌ／ｍｉｎ）、Ｐｅｒｒはセンサ誤差（ｋＰａ）、Ｖは圧力センサＰ１，Ｐ２が圧力値を検出する水素供給流路６０の容積（Ｌ）、Ｚは圧縮係数、ｔは時間（ｍｉｎ）である。
【００４２】
式（２）から明らかなように、センサ誤差相当流量Ｑｅｒｒは時間が経過するにつれて減少するため、センサ誤差相当流量Ｑｅｒｒが閾値Ｑｔｈ以下となる時間に達すれば、圧力センサの誤差の影響を受けないで、水素漏れ判定が可能となる。そこで、制御部９０は、圧力センサＰ１、Ｐ２が圧力値を取得する水素供給流路６０内の圧力を第１圧力値まで減圧してから経過した時間ｔまでにおける、上記式（１）を用いて算出される第１水素漏れ流量Ｑ１と、センサ誤差相当流量Ｑｅｒｒと、を足した値（以下、流量合計値Ｑ１＋Ｑｅｒｒ）を算出する。そして、この流量合計値Ｑ１＋Ｑｅｒｒが、第１判定時間ｔ１を経過するまでに、閾値Ｑｔｈ以下となった場合に、水素漏れの疑い無しと判定する。
【００４３】
本実施形態では、制御部９０は、第１圧力値まで減圧した後、センサ誤差相当流量Ｑｅｒｒが閾値Ｑｔｈに達する時間ｔｅが経過した後に、図４を用いて説明した判定方法により、水素漏れの疑いの有無を判定する第１判定を行う（図２、ステップＳ２０）。制御部９０は、第１圧力値まで減圧した後、第１判定時間ｔ１が経過するまでに、流量合計値Ｑ１＋Ｑｅｒｒが閾値Ｑｔｈ以下となった場合、水素漏れの疑い無しと判定する（図２、ステップＳ３０：ＹＥＳ）。第１判定時間ｔ１は、例えば、３秒〜８秒の間の時間である。制御部９０は、流量合計値Ｑ１＋Ｑｅｒｒが、第１判定時間ｔ１が経過する前に閾値Ｑｔｈ以下に収束すれば、第１判定時間ｔ１が経過するのを待たず、その時点で水素漏れ判定処理を終了する。そのため、水素漏れが生じておらず、第１漏れ流量Ｑ１が０である場合には、時間ｔｅにおいて、水素漏れ判定処理が終了することとなる。
【００４４】
図４に示す流量合計値Ｑ１ａ＋Ｑｅｒｒは、第１判定時間ｔ１が経過する前の時間ｔａにおいて閾値Ｑｔｈに収束している。この場合には、制御部９０は、時間ｔａにおいて水素漏れの疑い無しと判定し（図２、ステップＳ３０：ＹＥＳ）、水素漏れ判定処理を終了する。図４に示す流量合計値Ｑ１ｂ＋Ｑｅｒｒは、第１判定時間ｔ１が経過するまでに、閾値Ｑｔｈに収束していない。この場合には、制御部９０は、水素漏れの疑いありと判定する（図２、ステップＳ３０：ＮＯ）。
【００４５】
図２に戻り、制御部９０は、水素漏れの疑いがある場合には、インジェクタ５４を制御して、水素供給流路６０内を第１圧力値よりも低い第２圧力値まで減圧する（ステップＳ５０）。制御部９０は、水素供給流路６０内が第１圧力値まで低下するようにインジェクタ５４を噴射させた後、インジェクタ５４の噴射を停止することにより、燃料電池スタック４０へ供給される水素を遮断する。第２圧力値は、例えば、水素タンク７０と高圧系ＨＳの水素供給流路６０との圧力差が、約１０ＭＰａとなる値である。
【００４６】
次に、制御部９０は、圧力センサＰ１、Ｐ２から取得した圧力値の変化量を用いて、水素漏れの有無を判定する第２判定を行う（図２、ステップＳ６０）。制御部９０は、図４を用いて説明した判定方法と同様の概念により、第２判定を行う。
【００４７】
図５は、第２判定における水素漏れ流量Ｑと時間ｔとの関係を示す図である。図５には、便宜的に、漏れ流量Ｑの絶対値が示されている。図５に示す時間ｔ０は、水素供給流路６０内が第２圧力値となった時間である。制御部９０は、水素供給流路６０内を第２圧力値まで減圧してから経過した時間ｔまでにおける、上記式（１）を用いて算出される第２水素漏れ流量Ｑ２と、センサ誤差相当流量Ｑｅｒｒと、の流量合計値Ｑ２＋Ｑｅｒｒを算出する。そして、この流量合計値Ｑ２＋Ｑｅｒｒが、第１判定時間ｔ１よりも長い第２判定時間ｔ２が経過するまでに、閾値Ｑｔｈ以下となった場合に、水素漏れ無しと判定し（図２、ステップＳ７０：ＮＯ）、水素漏れ判定処理を終了する。すなわち、流量合計値Ｑ２＋Ｑｅｒｒが、第２判定時間ｔ２を経過する前に閾値Ｑｔｈ以下に収束すれば、制御部９０は、その時点で水素漏れ判定処理を終了する。第２判定時間ｔ２は、例えば、９秒〜１５秒の間の時間である。図５に示す流量合計値Ｑ２ｃ＋Ｑｅｒｒは、第２判定時間ｔ２が経過する前の時間ｔｃにおいて閾値Ｑｔｈに収束している。この場合には、制御部９０は、時間ｔｃにおいて水素漏れ無しと判定し（図２、ステップＳ７０：ＹＥＳ）、水素漏れ判定処理を終了する。図５に示す流量合計値Ｑ２ｄ＋Ｑｅｒｒは、第２判定時間ｔ２が経過するまでに、閾値Ｑｔｈに収束していない。この場合には、制御部９０は、水素漏れありと判定し（図２、ステップＳ７０：ＮＯ）、計器板への警告表示やアラーム音の発生等によって水素漏れが発生した旨を報知し（図２、ステップＳ８０）、水素漏れ判定処理を終了する。
【００４８】
Ａ３．効果：
本実施形態の燃料電池システム２０によれば、水素タンク７０と水素供給流路６０内の圧力差は、水素供給流路６０内が第１圧力値に減圧された後に水素漏れの疑い無しと判定された場合には、水素供給流路６０内が第２圧力値に減圧された後に水素漏れの有無が判定される場合よりも小さくなるため、次回の燃料電池の始動時に弁体７１を開く際に、圧力差によって発生する音を低減することができる。
【００４９】
また、本実施形態によれば、第２判定時間ｔ２は第１判定時間ｔ１よりも長いので、水素漏れが発生している場合には、第２判定時間ｔ２における圧力値の変化は、第１判定時間ｔ１における圧力値の変化よりも大きくなる。そのため、水素供給流路６０内が第２圧力値に減圧された後の水素漏れの判定精度をより第１圧力値に減圧された後の判定精度よりも向上させることができる。また、第１圧力値に減圧された後に水素漏れ疑いなしと判定された場合には、水素漏れ判定が終了するまでの時間を短くすることができる。
【００５０】
また、本実施形態によれば、センサ誤差や水素漏れ判定を行う領域の大小に関わらず水素漏れを判定することができるので、判定の精度を向上させることができる。そのため、水素供給流路６０内を第１圧力値まで減圧する際の減圧の程度を小さくすることができるので、水素タンク７０と水素供給流路６０との圧力差をより小さくすることができ、第１圧力値に減圧された後に水素漏れの疑い無しと判定された場合には、次回の燃料電池の始動時に弁体７１を開く際に、圧力差によって発生する音をより低減することができる。
【００５１】
また、本実施形態によれば、制御部９０は、インジェクタ５４により、圧力センサＰ１、Ｐ２よりも燃料電池スタック４０側の水素供給流路６０に設けられて燃料電池へ供給される水素を遮断して、水素タンク７０からインジェクタ５４までの水素供給流路６０内の水素漏れを判定するため、燃料電池における水素のクロスリークの影響を排除して水素漏れを判定することができるので、判定の精度を向上させることができる。そのため、第１圧力値における水素供給流路６０の減圧の程度を小さくすることができるので、水素タンク７０と水素供給流路６０との圧力差をより小さくすることができ、第１圧力値において水素漏れの疑い無しと判定された場合には、次回の燃料電池の始動時に弁体７１を開く際に、圧力差によって発生する音をより低減することができる。
【００５２】
Ａ４．第１実施形態の変形例：
制御部９０は、第２判定において、圧力センサＰ１、Ｐ２から取得した圧力値の変化の正負を用いて、水素漏れは、内部漏れであるか外部漏れであるかを判定してもよい。例えば、制御部９０は、第２判定時間ｔ２が経過した際の圧力値が第２圧力値よりも増加している場合に内部漏れであると判定し、第２判定時間ｔ２が経過した際の圧力値が第２圧力値よりも低下している場合に外部漏れであると判定してもよい。
【００５３】
Ｂ．第２実施形態：
Ｂ１.水素漏れ判定処理：
図６は、第２実施形態における水素漏れ判定処理について示す工程図である。図６に示した水素漏れ判定処理のステップＳ１０ａ〜Ｓ３０ａ、及び、ステップＳ５０ａ〜Ｓ８０ａの処理は、図２に示した第１実施形態における水素漏れ判定処理のステップＳ１０〜Ｓ３０、及び、ステップＳ５０〜Ｓ８０と同様のため、説明を省略する。
【００５４】
本実施形態では、制御部９０は、水素漏れの疑いがある場合に（図６、ステップＳ３０ａ；ＮＯ）、取得した圧力値の変化を用いて、水素漏れの疑いは内部漏れの疑いであるか否かを判定する（図６、ステップＳ４０ａ）。内部漏れの疑いであることは、例えば、第１判定時間ｔ１が経過した際の圧力値の変化量ΔＰが正であることにより判定することができる。
【００５５】
一方、制御部９０は、圧力値の変化量ΔＰが負である場合には、水素漏れの疑いは、外部漏れの疑いであると判定する（ステップＳ４０ａ：ＮＯ）。
【００５６】
図７は、外部漏れの疑いがある場合に燃料電池システム２０が実行する処理を示す工程図である。制御部９０は、水素供給流路６０内が第３圧力値よりも低いか否かを判定する（ステップＳ１１０ａ）。第３圧力値は、外部漏れを判定可能な圧力値であり、予め定められた値である。本実施形態では、第３圧力値は、範囲をもった値であり、例えば、約４０ＭＰａ以上であって、水素タンク７０の圧力値以下の範囲内の値である。
【００５７】
制御部９０は、水素供給流路６０内が第３圧力値よりも低い場合には（ステップＳ１１０ａ：ＹＥＳ）、弁体７１を制御して水素供給流路６０内に水素を供給して水素供給流路６０内を第３圧力値まで加圧する加圧処理を行う（ステップＳ１２０ａ）。具体的には、制御部９０は、弁体７１を開いて高圧系ＨＳの水素供給流路６０内を第３圧力値まで加圧した後に弁体７１を閉じる。加圧が行われることにより、水素タンク７０と高圧系ＨＳの水素供給流路６０との圧力差は減少する。
【００５８】
水素供給流路６０内の圧力値が第３圧力値以上であると（ステップＳ１１０ａ：ＮＯ）、又は加圧処理が行われると（ステップＳ１２０ａ）、制御部９０は、圧力センサＰ１、Ｐ２から取得した圧力値の変化量を用いて、水素漏れの有無を判定する第３判定を行う（ステップＳ１３０ａ）。制御部９０は、上述の第２判定と同様の概念により、水素漏れの有無を判定する。
【００５９】
第３判定において、制御部９０は、第３圧力値となってから経過した時間ｔまでの上記式（１）を用いて算出される第３水素漏れ流量Ｑ３と、センサ誤差相当流量Ｑｅｒｒと、を足した流量合計値Ｑ３＋Ｑｅｒｒを算出する。そして、制御部９０は、第３圧力値となってから、第１判定時間ｔ１よりも長い第３判定時間ｔ３が経過するまでに、流量合計値Ｑ３＋Ｑｅｒｒが閾値Ｑｔｈ以下となった場合に、水素漏れ無しと判定し（ステップＳ１７０ａ：ＹＥＳ）、水素漏れ判定処理を終了する。流量合計値Ｑ３＋Ｑｅｒｒが、第３判定時間ｔ３が経過する前に閾値Ｑｔｈ以下に収束すれば、制御部９０は、その時点で水素漏れ判定処理を終了する。第３判定時間ｔ３は、例えば、９秒〜１５秒の間の時間である。流量合計値Ｑ３＋Ｑｅｒｒが、第３判定時間ｔ３が経過する前に閾値Ｑｔｈ以下に収束しない場合には、制御部９０は、水素漏れありと判定し（ステップＳ１７０ａ：ＮＯ）、計器板への警告表示やアラーム音の発生等によって水素漏れが発生した旨を報知し（ステップＳ１８０ａ）、水素漏れ判定処理を終了する。なお、制御部９０は、ステップＳ８０ａにおいて報知を行う場合には、水素漏れは、内部漏れであることを報知してもよく、ステップＳ１８０ａにおいて報知を行う場合には、水素漏れは、外部漏れであることを報知してもよい。
【００６０】
Ｂ２．効果：
内部漏れがある場合には水素供給流路内の圧力が上昇することが考えられるが、本実施形態によれば、制御部９０は、内部漏れの疑いがある場合に、水素供給流路６０内を第２圧力値まで減圧した後に水素漏れの有無を判定するため、水素漏れの有無の判定に用いられる圧力値の変化を大きくすることができ、水素漏れの判定精度を向上させることができる。
【００６１】
また、外部漏れがある場合には、水素供給流路６０内の圧力が低下することが考えられるが、本実施形態によれば、外部漏れの疑いがある場合に、制御部９０は、水素供給流路６０内の圧力を第３圧力値まで加圧した後に水素漏れの有無を判定するため、水素漏れの判定に用いられる圧力値の変化量を大きくすることができ、水素漏れの判定精度を向上させることができる。
【００６２】
また、本実施形態によれば、加圧処理が行われた後に水素漏れなしと判定された場合には、加圧処理によって、水素タンク７０と水素供給流路６０との圧力差が、加圧処理が行われる前に比べて減少しているので、次回の燃料電池の始動時に弁体を開く際に、圧力差によって発生する音をより低減することができる。
【００６３】
また、本実施形態によれば、制御部９０は、外部漏れの疑いがあり、水素供給流路６０内が第３圧力値よりも低い場合に、加圧により水素供給流路６０内の圧力を上昇させるので、水素供給流路６０内の不要な加圧を抑制することができる。
【００６４】
また、本実施形態によれば、第３判定時間ｔ３は第１判定時間ｔ１よりも長いので、水素漏れが発生している場合には、第３判定時間ｔ３における圧力値の変化は、第１判定時間ｔ１における圧力値の変化よりも大きくなる。そのため、第３圧力値まで加圧された後の水素漏れの判定精度を、第１圧力値に減圧された後の判定精度よりも向上させることができる。また、第１圧力値に減圧された後に水素漏れ疑いなしと判定された場合には、水素漏れ判定が終了するまでの時間を短くすることができる。
【００６５】
また、本実施形態によれば、センサ誤差や水素漏れ判定を行う領域の大小に関わらず内部漏れ又は／及び外部漏れを判定することができるので、判定の精度を向上させることができる。そのため、水素供給流路内を第１圧力値まで減圧する際の減圧の程度を小さくすることができるので、水素タンクと水素供給流路との圧力差をより小さくすることができ、第１圧力値に減圧された後に水素漏れの疑い無しと判定された場合には、次回の燃料電池の始動時に弁体を開く際に、圧力差によって発生する音をより低減することができる。
【００６６】
Ｂ３．第２実施形態の変形例：
第２実施形態では、制御部９０は、水素漏れの疑いが内部漏れの疑いであることを、圧力値の変化量ΔＰが正であることにより判定しているが、第１判定時間ｔ１が経過した際の圧力値が第１圧力値よりも増加していることにより判定してもよい。また、制御部９０は、水素漏れの疑いが外部漏れの疑いであることを、圧力値の変化量ΔＰが負であることにより判定しているが、第１判定時間ｔ１が経過した際の圧力値が第１圧力値よりも減少していることにより判定してもよい。また、制御部９０は、圧力値の変化量ΔＰを用いて算出される、上述の式（１）で表される流量Ｑの正負により、水素漏れの疑いが内部漏れの疑いであるか外部漏れの疑いであるかを判定してもよい。
【００６７】
第２実施形態では、制御部９０は、水素漏れの疑いは内部漏れの疑いでないと判定した場合に（図６、ステップＳ４０ａ：ＮＯ）、水素供給流路６０内が第３圧力値より低いか否かを判定している（図７、ステップＳ１１０ａ）。これに対し、制御部９０は、内部漏れの疑いでないと判定した場合には、第３圧力値より低いか否かを判定する工程を省略して、加圧処理を行ってもよい。
【００６８】
Ｃ．第３実施形態：
図８は、第３実施形態における燃料電池システム２０ｄの概略構成を示す図である。本実施形態における燃料電池システム２０ｄは、複数の水素タンク７０ｄ、７０ｅと、複数の弁体７１ｄ、７１ｅと、を備える。制御部９０ｄは、水素漏れ判定処理において、水素漏れの有無を判定した後（図２、ステップＳ７０）、次回の燃料電池の始動時に、一つの弁体７１ｄを開いた後、他の弁体７１ｅを開く。なお、燃料電池システム２０ｄは、水素タンク７０ｅを２つ以上備え、それぞれの水素タンク７０ｅに弁体７１ｅが設けられていてもよい。燃料電池システム２０ｄのその他の構成は、上述の実施形態の燃料電池システム２０と同様であるため説明を省略する。
【００６９】
水素漏れ判定処理における第２圧力値では、水素供給流路６０内が第１圧力値よりも減圧されているために、第１圧力値において水素漏れの疑い無しと判定された場合と比べて、水素タンク７０と水素供給流路６０との圧力差が大きく、次回の燃料電池の始動時に発生する音も大きくなる。しかし、本実施形態の燃料電池システム２０ｄによれば、一つの弁体７１ｄが開かれることにより一つの水素タンク７０ｄと水素供給流路６０内の圧力差が減少した後に、他の弁体７１ｅが開かれるため、複数の弁体７１ｄ、７１ｅが同時に開かれる場合と比較して、水素タンク７０ｄ、７０ｅと水素供給流路６０内の圧力差によって発生する音を低減することができる。
【００７０】
Ｄ．その他の変形例：
Ｄ１．変形例１：
上述の種々の実施形態における水素漏れ判定処理は、燃料電池システム２０が起動されて燃料電池が始動する前の燃料電池の発電停止時に行われてもよい。なお、燃料電池システム２０、２０ｄを備える車両において、パワースイッチ５がＯＦＦされて燃料電池スタック４０による発電の停止後に行われれば、第２判定時間ｔ２及び第３判定時間ｔ３を長くして判定精度を高めつつ、水素漏れ判定処理によって発電開始が遅延することを抑制することができる。
【００７１】
Ｄ２．変形例２：
上述の種々の実施形態では、制御部９０は、圧力値の変化量ΔＰを用いて上述の式（１）で表される水素漏れ流量Ｑの絶対値により、水素漏れの有無を判定している。これに対し、制御部９０は、圧力値の変化により水素漏れの有無を判定してもよい。制御部９０は、例えば、第１圧力値に減圧後、圧力センサＰ１、Ｐ２から取得した圧力値が第１圧力値よりも上昇した場合に水素漏れの疑いありと判定してもよいし、第１圧力値にセンサ誤差相当圧力値Ｐｅｒｒを加えた値よりも上昇した場合に水素漏れありと判定してもよい。また、制御部９０は、第１圧力値に減圧後、圧力センサＰ１、Ｐ２から取得した圧力値が第１圧力値よりも低下した場合に水素漏れありと判定してもよいし、第１圧力値からセンサ誤差相当圧力値Ｐｅｒｒを引いた値よりも低下した場合に水素漏れの疑いありと判定してもよい。
【００７２】
Ｄ３．変形例３：
上述の種々の実施形態では、制御部９０は、圧力値の変化量ΔＰを用いて上述の式（１）で表される水素漏れ流量Ｑの絶対値により、水素漏れの有無を判定している。これに対し、制御部９０は、水素漏れ流量Ｑを算出せず、圧力値の変化量ΔＰにより水素漏れの有無を判定してもよい。
【００７３】
図９は、圧力値の変化量ΔＰと、時間との関係を示す図である。図８には、便宜上、圧力値の変化量ΔＰの絶対値が示されている。図９には、センサ誤差相当圧力値Ｐｅｒｒの絶対値と、圧力変化量の閾値を示す直線Ｐｎと、が示されている。制御部９０は、例えば、第１圧力値において、時間ｔｅを経過後、第１判定時間ｔ１を経過するまでに、圧力値の変化量ΔＰが閾値以下である場合、水素漏れの疑い無しと判定してもよく（図２、ステップＳ３０：ＹＥＳ）、閾値より大きい場合に水素漏れの疑いありと判定してもよい（図２、ステップＳ３０：ＮＯ）。
【００７４】
Ｄ４．変形例４：
上述の実施形態において、水素供給流路６０中を減圧する減圧部は、インジェクタ５４である。これに対し、減圧部は、水素供給流路６０に設けられた弁であってもよく、燃料電池システム２０は、弁を開くことにより水素供給流路６０中を減圧してもよい。
【００７５】
Ｄ５．変形例５：
上述の実施形態において、燃料電池側の水素供給流路６０に設けられて燃料電池へ供給される水素を遮断する遮断部は、インジェクタ５４である。これに対し、遮断部は、水素供給流路６０中の弁であってもよく、燃料電池システム２０は、弁を閉じることにより燃料電池スタック４０へ供給される水素を遮断してもよい。
【００７６】
Ｄ６．変形例６：
上述の実施形態では、制御部９０は、高圧系ＨＳ及び中圧系ＭＳにおける水素漏れ判定を行っている。これに対し、制御部９０は、排水シャットバルブ５７を閉じて、低圧系ＬＳの圧力値を圧力センサＰ３で取得し、水素供給流路６０の水素漏れ判定を行うこととしてもよい。この場合には、排水シャットバルブ５７を減圧部として用いてもよい。この場合には、制御部９０は、圧力センサＰ１、Ｐ２、Ｐ３から取得される圧力値の変化量の合計値を用いて上記種々の判定を行ってもよい。
【００７７】
Ｄ７．変形例７：
上述の実施形態では、第２判定時間ｔ２及び第３判定時間ｔ３は、第１判定時間ｔ１よりも長い。これに対し、第１判定時間ｔ１は、第２判定時間ｔ２及び第３判定時間ｔ３以上であってもよい。
【００７８】
本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態や変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組合せを行うことが可能である。また、前述した実施形態及び各変形例における構成要素の中の、独立請求項で記載された要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。
【符号の説明】
【００７９】
５…パワースイッチ
２０、２０ｄ…燃料電池システム
３０…空気供給排出機構
３１…コンプレッサ
３３…空気供給流路
３４…分流弁
３６…調圧弁
３７…バイパス流路
３８…空気排出流路
４０…燃料電池スタック
５０…水素供給排出機構
５１…レギュレータ
５２…リリーフ弁
５４…インジェクタ
５５…水素ポンプ
５６…気液分離部
５７…排水シャットバルブ
５８…排出流路
６０…水素供給流路
７０、７０ｄ、７０ｅ…水素タンク
７１、７１ｄ、７１ｅ…弁体
８０…冷却水循環機構
８１…ラジエータ
８２…冷却水ポンプ
８３…冷却水排出流路
８４…冷却水供給流路
９０、９０ｄ…制御部
ＨＳ…高圧系
ＭＳ…中圧系
ＬＳ…低圧系
ΔＰ…圧力変化量
Ｐ１…高圧系圧力センサ
Ｐ２…中圧系圧力センサ
Ｐ３…低圧系圧力センサ
Ｐｅｒｒ…センサ誤差相当圧力値
Ｐｎ…直線
Ｑ１ａ、Ｑ１ｂ、Ｑ２ｃ、Ｑ２ｄ、Ｑｅｒｒ…流量
Ｑｔｈ…閾値
Ｖ…容積
ｔ１…第１判定時間
ｔ２…第２判定時間
ｔ３…第３判定時間
【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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