(57)【要約】【課題】燃料電池スタックの冷却水流路内での気泡の滞留の原因を判定する燃料電池システムを提供することを課題とする。【解決手段】複数の単セルが積層され一端側の前記単セルは他端側の前記単セルよりも重力方向の上方側に位置している積層体、前記積層体内に形成された反応ガス流路、前記積層体内に形成され他端側の前記単セル側から一端側の前記単セル側に延びて再び他端側の前記単セル側に延びた冷却水流路、を有した燃料電池スタックと、冷却水を前記冷却水流路に供給するポンプと、反応ガスを前記反応ガス流路に供給する供給装置と、前記冷却水流路内での気泡の滞留の有無を判定する気泡判定部と、前記気泡判定部により気泡の滞留が有ると判定された場合に気泡滞留の原因が前記反応ガス流路からの前記反応ガスのリークであるか否かを判定する原因判定部と、を含む制御装置と、を備えた燃料電池システム。【選択図】図３
2019129141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単セルが積層され一端側の前記単セルは他端側の前記単セルよりも重力方向の上方側に位置している積層体、前記積層体内に形成された反応ガス流路、前記積層体内に形成され他端側の前記単セル側から一端側の前記単セル側に延びて再び他端側の前記単セル側に延びた冷却水流路、を有した燃料電池スタックと、
冷却水を前記冷却水流路に供給するポンプと、
反応ガスを前記反応ガス流路に供給する供給装置と、
前記冷却水流路内での気泡の滞留の有無を判定する気泡判定部と、前記気泡判定部により気泡の滞留が有ると判定された場合に気泡滞留の原因が前記反応ガス流路からの前記反応ガスのリークであるか否かを判定する原因判定部と、を含む制御装置と、
を備えた燃料電池システム。
【請求項２】
気泡滞留の原因が前記反応ガス流路からの前記反応ガスのリークではないと判定された場合に、滞留した気泡を前記冷却水流路から除去する除去装置を備えた、請求項１の燃料電池システム。
【請求項３】
前記除去装置は、回転速度を増減して前記冷却水流路から気泡を排出する前記ポンプである、請求項２の燃料電池システム。
【請求項４】
気泡滞留の原因が前記反応ガス流路からの前記反応ガスのリークであると判定された場合に警告する警告装置を備えた、請求項１乃至３の何れかの燃料電池システム。
【請求項５】
前記原因判定部は、前記ポンプが停止し前記供給装置が反応ガスを前記反応ガス流路に供給している状態で、前記冷却水流路内の圧力の上昇量が所定値以上の場合、及び前記反応ガス流路内の圧力の低下量が所定値以下の場合、の少なくとも何れかの場合に、気泡滞留の原因が前記反応ガス流路からの前記反応ガスのリークであると判定する、請求項１乃至４の何れかの燃料電池システム。
【請求項６】
前記原因判定部は、前記供給装置が反応ガスの前記反応ガス流路への供給量を増大した場合に、複数の前記単セルのうち最もセル電圧が低い前記単セルの位置が重力方向下方に移動した場合、及び複数の前記単セルのうち最も温度が高い前記単セルの位置が重力方向下方に移動した場合、の少なくとも何れかの場合に、気泡滞留の原因が前記反応ガス流路からの前記反応ガスのリークであると判定する、請求項１乃至４の何れか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、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池スタックは、複数の単セルが積層された積層体を有し、この積層体内には、反応ガスが流れる反応ガス流路と冷却水が流れる冷却水流路とが形成されている。この冷却水流路内に気泡が滞留していると、燃料電池スタックの冷却効率が低下して発電効率が低下する場合がある。このため特許文献１では、冷却水流路に冷却水を供給するポンプの回転速度を変更することにより、冷却水流路から気泡を排出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−８６１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように気泡が滞留した場合には、その原因に応じて適切な対処を行うことが望ましいが、気泡の滞留の原因を判定することは従来行われていなかった。
【０００５】
本発明は、燃料電池スタックの冷却水流路内での気泡の滞留の原因を判定する燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、複数の単セルが積層され一端側の前記単セルは他端側の前記単セルよりも重力方向の上方側に位置している積層体、前記積層体内に形成された反応ガス流路、前記積層体内に形成され他端側の前記単セル側から一端側の前記単セル側に延びて再び他端側の前記単セル側に延びた冷却水流路、を有した燃料電池スタックと、冷却水を前記冷却水流路に供給するポンプと、反応ガスを前記反応ガス流路に供給する供給装置と、前記冷却水流路内での気泡の滞留の有無を判定する気泡判定部と、前記気泡判定部により気泡の滞留が有ると判定された場合に気泡滞留の原因が前記反応ガス流路からの前記反応ガスのリークであるか否かを判定する原因判定部と、を含む制御装置と、を備えた燃料電池システムによって達成できる。
【０００７】
気泡滞留の原因が前記反応ガス流路からの前記反応ガスのリークではないと判定された場合に、滞留した気泡を前記冷却水流路から除去する除去装置を備えていてもよい。
【０００８】
前記除去装置は、回転速度を増減して前記冷却水流路から気泡を排出する前記ポンプであってもよい。
【０００９】
気泡滞留の原因が前記反応ガス流路からの前記反応ガスのリークであると判定された場合に警告する警告装置を備えていてもよい。
【００１０】
前記原因判定部は、前記ポンプが停止し前記供給装置が反応ガスを前記反応ガス流路に供給している状態で、前記冷却水流路内の圧力の上昇量が所定値以上の場合、及び前記反応ガス流路内の圧力の低下量が所定値以下の場合、の少なくとも何れかの場合に、気泡滞留の原因が前記反応ガス流路からの前記反応ガスのリークであると判定してもよい。
【００１１】
前記原因判定部は、前記供給装置が反応ガスの前記反応ガス流路への供給量を増大した場合に、複数の前記単セルのうち最もセル電圧が低い前記単セルの位置が重力方向下方に移動した場合、及び複数の前記単セルのうち最も温度が高い前記単セルの位置が重力方向下方に移動した場合、の少なくとも何れかの場合に、気泡滞留の原因が前記反応ガス流路からの前記反応ガスのリークであると判定してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、燃料電池スタックの冷却水流路内での気泡の滞留の原因を判定する燃料電池システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、車両に搭載された燃料電池システムの概略図である。
【図２】図２は、スタックを構成する積層体の模式図である。
【図３】図３は、制御装置が実行する制御の一例を示したフローチャートである。
【図４】図４Ａ〜図４Ｃは、冷却水流路内に気泡が存在しない場合の説明図であり、図４Ｄ〜図４Ｆは、冷却水流路内に気泡が滞留している場合の説明図である。
【図５】図５は、気泡判定処理の一例を示したフローチャートである。
【図６】図６Ａは、本実施例での原因判定条件確認処理の一例を示したフローチャートであり、図６Ｂは、本実施例での原因判定処理の一例を示したフローチャートである。
【図７】図７は、原因判定条件確認処理の変形例を示したフローチャートである。
【図８】図８Ａは、原因判定条件確認処理の変形例を示したフローチャートであり、図８Ｂは、原因判定処理の変形例を示したフローチャートである。
【図９】図９は、原因判定処理の変形例を示したフローチャートである。
【図１０】図１０Ａ及び図１０Ｂは、原因判定処理の変形例のフローチャートである。
【図１１】図１１Ａは、原因判定条件確認処理の変形例のフローチャートであり、図１１Ｂは、原因判定処理の変形例のフローチャートである。
【図１２】図１２Ａ〜図１２Ｆは、複数の単セルのセル電圧の変化についての説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、車両に搭載された燃料電池システム１の概略図である。車両は、燃料電池自動車、電気自動車、ハイブリッド自動車などである。ただし、燃料電池システム（以下、システムと称する）１は、車両以外の各種移動体（例えば、船舶や飛行機、ロボット等）や定置型電源にも適用可能である。システム１は、燃料電池スタック（以下、単にスタックと称する）２０、制御装置３０、水素ガス供給システム１２０、空気供給システム１４０、及び冷却水供給システム１６０を含む。システム１は、スタック２０の発電電力を車両走行用のモータ等に供給する。
【００１５】
制御装置３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えたコンピュータであり、イグニッションスイッチ１０１やアクセルペダルＡＰ等のセンサ入力を受けてシステム１の種々の制御を実行する。また、制御装置３０には、車両に搭載されたイグニッションスイッチ１０１が電気的に接続されており、イグニッションスイッチ１０１がオンとなることにより制御装置３０によりシステム１が起動し、イグニッションスイッチ１０１がオフとなることにより制御装置３０によりシステム１が停止する。また、詳しくは後述するが外気温センサ１０２により検出された外気温は、制御装置３０に出力される。ＨＭＩ装置１０３は、詳しくは後述するが、所定の場合に車両の搭乗者に警告をする警告装置の一例である。ＨＭＩ装置１０３は、例えば、画像で警告を表示可能なディスプレイ及び音声で警告を出力可能なスピーカの少なくともの一方を含む。
【００１６】
スタック２０は、固体高分子電解質型であり、複数の単セルが積層され、反応ガスとして燃料ガス（例えば水素）と酸化剤ガス（例えば空気）との供給を受けて発電する。スタック２０の発電電流及び発電電圧は、それぞれ電流センサ１０６及び電圧センサ１０７により検出され、その検出結果は制御装置３０に出力される。尚、セルモニタ１０８については後述する。スタック２０には、燃料ガスが流れる燃料ガス流路１２、酸化剤ガスが流れる酸化剤ガス流路１４、冷却水が流れる冷却水流路１６が形成されている。スタック２０の詳細については後述する。
【００１７】
水素ガス供給システム１２０は、スタック２０に発電に供する水素を供給する。具体的には、水素ガス供給システム１２０は、タンク１１０、水素供給経路１２１、循環経路１２２、放出経路１２３、タンク弁１２４、圧力調整弁１２５、噴射弁１２６、循環ポンプ１２７、気液分離器１２８、開閉弁１２９、及び圧力センサ１２Ｐを備えている。水素ガス供給システム１２０は、水素ガスをスタック２０の燃料ガス流路１２に供給する供給装置の一例である。
【００１８】
水素ガスは、タンク１１０から水素供給経路１２１を介してスタック２０の燃料ガス流路１２に供給される。タンク弁１２４、圧力調整弁１２５、及び噴射弁１２６は、水素供給経路１２１の上流側から順に設けられている。循環経路１２２は、スタック２０の燃料ガス流路１２から排出された燃料オフガスを水素供給経路１２１に循環させる。水素ガスの供給量は、アクセルペダルＡＰの操作に基づいて、制御装置３０により各種弁の開閉が制御されることによって調整される。
【００１９】
循環ポンプ１２７及び気液分離器１２８は、循環経路１２２上に設けられ、循環ポンプ１２７は、気液分離器１２８で分離した燃料オフガスを水素供給経路１２１に循環させる。気液分離器１２８で分離した水分と一部の燃料オフガスは、気液分離器１２８から分岐した放出経路１２３及び開閉弁１２９を介して放出経路１４２に放出される。圧力センサ１２Ｐは、スタック２０の出口と気液分離器１２８との間の循環経路１２２上に設けられており、スタック２０の燃料ガス流路１２内での圧力、換言すれば燃料ガス流路１２内での燃料ガスの圧力を検出し、その検出結果が制御装置３０へ出力される。
【００２０】
空気供給システム１４０は、スタック２０に空気を供給する。具体的には、空気供給システム１４０は、エアコンプレッサ１４９、空気供給経路１４１、放出経路１４２、バイパス弁１４５、マフラー１４６、インタークーラ１４７、バイパス経路１４８、及び圧力センサ１４Ｐを備えている。空気供給システム１４０は、酸化剤ガスをスタック２０の酸化剤ガス流路１４に供給する供給装置の一例である。
【００２１】
外部からエアークリーナ１４４を経て取り込まれた空気は、空気供給経路１４１を介して、エアコンプレッサ１４９により圧縮され、インタークーラ１４７により冷却されて、スタック２０の酸化剤ガス流路１４に供給される。
【００２２】
空気供給経路１４１からバイパス経路１４８が分岐した分岐点に、バイパス弁１４５が設けられている。バイパス弁１４５は、スタック２０へ供給される空気の流量と、バイパス経路１４８を介してスタック２０をバイパスする空気の流量を調整する。放出経路１４２は、スタック２０の酸化剤ガス流路１４から排出された酸化剤オフガスを大気放出する。調圧弁１４３は、酸化剤オフガスの流量及びカソード側の背圧を調整する。圧力センサ１４Ｐは、酸化剤ガス流路１４の出口と調圧弁１４３との間の放出経路１４２に設けられており、スタック２０での酸化剤ガス流路１４内での圧力、換言すれば酸化剤ガス流路１４内での酸化剤ガスの圧力を検出し、その検出結果が制御装置３０へ出力される。スタック２０への空気の供給量も、水素ガスと同様に、アクセルペダルＡＰの操作に基づいて各種機器が制御装置３０に制御されることにより調整される。マフラー１４６は、放出経路１４２に設けられて放出経路１４２を通過する空気により発生する音を低減する。
【００２３】
冷却水供給システム１６０は、冷却水を所定の経路を経て循環させることにより、スタック２０を冷却する。具体的には、冷却水供給システム１６０は、ラジエータ１５０、ファン１５２、リザーブタンク１５４、循環経路１６１、バイパス経路１６２、三方弁１６３、電動式のポンプ１６４、イオン交換器１６５、水圧センサ１６Ｐ、水温センサ１６Ｔ、及び分配経路１６９を備える。
【００２４】
ポンプ１６４により圧送される冷却水は、循環経路１６１を流通し、ファン１５２による送風によりラジエータ１５０で熱交換されて冷却水が冷却される。冷却された冷却水は、スタック２０の冷却水流路１６に供給されてスタック２０が冷却される。水圧センサ１６Ｐは、スタック２０の冷却水流路１６から排出され循環経路１６１を流れる冷却水の圧力を検出し、その検出結果が制御装置３０に出力される。水圧センサ１６Ｐは、冷却水流路１６の出口近傍に設けられているため、実質的に冷却水流路１６内の圧力を検出する。水温センサ１６Ｔは、スタック２０の冷却水流路１６から排出され循環経路１６１を流れる冷却水の温度を検出する。水温センサ１６Ｔは、スタック２０から排出されラジエータ１５０に流れる前の冷却水の温度を検出し、この冷却水の温度はスタック２０の温度と略相関するため、水温センサ１６Ｔは実質的にスタック２０の温度を検出している。バイパス経路１６２は、循環経路１６１から分岐してラジエータ１５０をバイパスし、三方弁１６３は、バイパス経路１６２を流通する冷却水の流量を調整する。イオン交換器１６５は、バイパス経路１６２上に、バイパス経路１６２を流れる冷却水の一部が流れるように設けられている。
【００２５】
ラジエータ１５０にはリザーブタンク１５４が接続されている。リザーブタンク１５４は、冷却水を貯留する大気開放式の容器である。したがって、リザーブタンク１５４に蓄えている冷却水の液面における圧力は大気圧になる。リザーブタンク１５４に余剰冷却水を貯留しておくことによって、各流路を循環する冷却水の液量の低下を抑制することができる。リザーブタンク１５４は、冷却水中に混入した気泡を気液分離する機能を有している。
【００２６】
分配経路１６９は、循環経路１６１から分岐してインタークーラ１４７に接続され再び循環経路１６１に接続されている。これにより、冷却水は分配経路１６９を介してインタークーラ１４７に供給され、インタークーラ１４７を通過する空気がこの冷却水により冷却される。
【００２７】
図２は、スタック２０を構成する積層体１０の模式図である。積層体１０は、複数の単セル１０−１、１０−２…１０−ｎが積層されており、これらの単セルの積層された方向が略重力方向に沿う姿勢で配置されている。換言すれば、積層体１０は、一端側の単セル１０−１が他端側の単セル１０−ｎよりも重力方向の上方に位置する姿勢で配置されている。これらの単セルはｎ枚積層されている。単セル１０−１は、これら複数の単セルのうち最も重力方向の上方側に位置している。単セル１０―ｎは、これら複数の単セルのうち最も重力方向の下方側に位置している。各単セルは、膜電極ガス拡散層接合体（ＭＥＧＡ）、ＭＥＧＡを支持する絶縁部材、及びＭＥＧＡと絶縁部材を挟持する一対のセパレータを有している。ＭＥＧＡは、電解質膜と、電解質膜の両面にそれぞれ形成された触媒層と、触媒層にそれぞれ接合された一対のガス拡散層とを有している。尚、図示はしていないが、これらの複数の単セルを挟持するように、一対の集電板、一対の絶縁板、及び一対のエンドプレートが配置されている。また、セルモニタ１０８は、各単セルのセル電圧を検出し、その検出結果を制御装置３０に出力する。
【００２８】
積層体１０の内部には上述した冷却水流路１６が形成されている。冷却水流路１６は、積層体１０を積層方向に貫通した冷却水供給マニホールド１６ａ及び冷却水排出マニホールド１６ｂ（以下、共に冷却水マニホールドと称する）と、隣接する単セルのセパレータ間で画定される不図示の流路とを含む。冷却水マニホールド１６ａ及び１６ｂは、全ての単セルを貫通するように形成されている。また、冷却水マニホールド１６ａ及び１６ｂは、単セル１０―ｎ側に配置されている集電板、絶縁板、及びエンドプレートを貫通して形成されている。冷却水は、上述した循環経路１６１から冷却水マニホールド１６ａに流れ、上記の流路を介して冷却水マニホールド１６ｂから循環経路１６１に排出される。換言すれば、冷却水流路１６は、積層体１０内に形成され他端側の単セル１０−ｎ側から一端側の単セル１０−１に延びて再び他端側の単セル１０−ｎ側に延びている。このように形成された冷却水流路１６内を冷却水が流れることにより、複数の単セルは冷却される。尚、本明細書では、冷却水マニホールド１６ａ及び１６ｂと隣接する単セル間に形成された流路とを全て含めて、積層体１０に形成された冷却水流路１６と称する。
【００２９】
尚、スタック２０の燃料ガス流路１２も冷却水流路１６と構成が類似している。燃料ガス流路１２は、積層体１０を積層方向に貫通した燃料ガス供給マニホールド及び燃料ガス排出マニホールドと、各単セルの一方のセパレータと膜電極ガス拡散層接合体との間で画定される不図示の流路とを含む。同様に、酸化剤ガス流路１４は、積層体１０を積層方向に貫通した酸化剤ガス供給マニホールド及び酸化剤ガス排出マニホールドと、各単セルの他方のセパレータと膜電極ガス拡散層接合体との間で画定される不図示の流路とを含む。これにより、各単セルに燃料ガス及び酸化剤ガスが供給されスタック２０が発電する。
【００３０】
制御装置３０は、詳しくは後述するが、冷却水流路１６内の気泡の滞留を判定する気泡判定処理、原因判定処理の実行の前提条件を確認する原因判定条件確認処理、リークの有無を判定する判定処理、冷却水流路１６から気泡を排出する気泡排出処理、気泡排出処理を禁止する気泡排出禁止処理を含む制御を実行する。これらの処理は、制御装置３０のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により機能的に実現される。以下に制御装置３０が実行する制御について説明する。
【００３１】
図３は、制御装置３０が実行する制御の一例を示したフローチャートである。尚、この制御は所定の周期で繰り返し実行される。最初に、冷却水流路１６内に気泡が滞留しているか否かについて判定する気泡判定処理が実行される（ステップＳ１）。冷却水流路１６内に気泡が存在することにより、スタック２０が十分に冷却されずに発電効率が低下する可能性があるため、このような気泡判定処理が実行される。気泡判定処理の詳細については後述する。尚、冷却水流路１６内に気泡が滞留する原因として、システム１の製造時又はシステム１の冷却水交換時等に冷却水供給システム１６０内に混入した空気か、燃料ガス流路１２及び酸化剤ガス流路１４の一方から冷却水流路１６へリークした反応ガスが考えられる。例えば燃料ガスが燃料ガス流路１２から冷却水流路１６へリークする場合とは、スタック２０内で燃料ガス流路１２と冷却水流路１６とをシールするシール部材のシール性が、何らかの理由により悪化したことが考えられる。酸化剤ガスが酸化剤ガス流路１４から冷却水流路１６へリークする場合も同様である。
【００３２】
次に、気泡判定処理の結果に基づいて、気泡の滞留が有るか否かが判定される（ステップＳ３）。ステップＳ３で否定判定の場合には本制御は終了する。ステップＳ３で肯定判定の場合には、原因判定条件が成立したか否かを確認する原因判定条件確認処理が実行される（ステップＳ５）。次に、原因判定条件確認処理の結果に基づいて、原因判定条件が成立したか否かが判定される（ステップＳ７）。原因判定条件とは、後述する原因判定処理を実行するために要求される前提条件である。原因判定条件については、詳しくは後述する。ステップＳ７で否定判定の場合には本制御は終了する。ステップＳ７で肯定判定の場合には、原因判定処理が実行される（ステップＳ９）。原因判定処理では、冷却水流路１６内での気泡滞留の原因が反応ガスのリークによるものであるか否かを判定するための処理が実行される。
【００３３】
次に、反応ガスのリークが有るか否かが判定される（ステップＳ１１）。ステップＳ１１で否定判定の場合には、ポンプ１６４の回転速度を増減して冷却水流路１６から気泡を排出する気泡排出処理が実行される（ステップＳ１３）。具体的には、ポンプ１６４の回転速度を所定の時間間隔で高速及び低速に交互に繰り返し切替えることにより、冷却水流路１６内での冷却水の流量を増大及び減少が繰り返され、これにより冷却水流路１６からの気泡の排出が促進される。冷却水流路１６から排出された気泡は循環経路１６１を介してリザーブタンク１５４内に導かれて外気へと排出される。これにより冷却水供給システム１６０内から気泡を排出することができる。ポンプ１６４は、滞留した気泡を冷却水流路１６から除去する除去装置の一例である。従って、冷却水流路１６から排出された気泡が再度スタック２０の冷却水流路１６内に戻されることを抑制でき、スタック２０の冷却効率及び発電効率の低下が抑制される。
【００３４】
尚、上記の除去装置の一例としてポンプ１６４を説明したが、これに限定されない。例えば、除去装置として、スタック２０を振動させる振動子であってもよい。この振動子は、スタック２０を振動させることにより冷却水流路１６から気泡を排出することにより除去できる。振動子としては、例えば、超音波振動子であるＰＺＴ等の圧電セラミックである。例えば、スタック２０のケースの外壁面にこのような振動子を設置し、単セルの位置ずれが生じない程度にスタック２０を振動させる。これにより、例えば互いに対向したセパレータの対向面側に形成された凹凸状の流路溝に留まっていた気泡を、冷却水マニホールド１６ｂにまで流すことを促進し、冷却水流路１６から気泡を排出することを促進できる。
【００３５】
ステップＳ１１で肯定判定の場合には、上記の気泡排出処理を禁止する気泡排出禁止処理が実行される（ステップＳ１５）。上述したようにステップＳ１１で肯定判定の場合とは、燃料ガス流路１２及び酸化剤ガス流路１４の少なくとも一方から冷却水流路１６に反応ガスがリークしている状態にある。このため、上述したように気泡排出処理を実行して冷却水流路１６から気泡を排出したとしても、再び反応ガスが冷却水流路１６にリークして冷却水流路１６内に気泡が滞留する可能性がある。この場合、冷却水流路１６から気泡を排出するためには、気泡排出処理を繰り返し実行する必要があり、電力消費が増大する。従って本実施例では、反応ガスのリークが有ると判定された場合に気泡排出処理を禁止することにより、気泡排出処理の実行に伴うポンプ１６４による電力消費を抑制している。
【００３６】
気泡排出禁止処理の実行後には、警告処理が実行される（ステップＳ１７）。警告処理とは、ＨＭＩ装置１０３により車両の搭乗者に警告をする処理であり、例えば、運転者にスタック２０の点検や修理を促す画像をＨＭＩ装置１０３の表示画面に表示させる処理である。また、リークが有ると判定された場合に、スタック２０の発電やポンプ１６４の駆動を禁止してもよい。また、リークが有ると判定された場合には、車両の走行モードを退避走行モードに切り替えて、退避走行モードのみで車両の走行を可能としてもよい。退避走行モードとは、スタック２０の運転は停止状態で不図示の二次電池により車両を走行できるモードである。ステップＳ１５及びＳ１７の順序は問わない。
【００３７】
尚、上述したように積層体１０は一端側の単セル１０−１が他端側の単セル１０−ｎよりも重力方向の上方側に位置する。このため、詳しくは後述するが、積層体の積層方向が水平方向となるように配置された場合と比較して、本実施例では冷却水流路１６内から気泡が排出されにくい構成となっている。よって、本実施例の気泡排出処理では、ポンプ１６４の回転速度の上限値が比較的高く設定されており電力消費量も大きい。従って、リークが有ると判定された場合に気泡排出処理を禁止することは、本実施例のように気泡排出処理に伴う電力消費量が大きい場合に適している。
【００３８】
次に、上述した気泡判定処理について説明する。図４Ａ〜図４Ｃは、冷却水流路１６内に気泡が存在しない場合の説明図である。図４Ａは積層体１０を示し、図４Ｂは各単セルの温度、図４Ｃは各単セルのセル電圧を示している。図４Ｂ及び図４Ｃの縦軸は、各単セルの積層位置を示しており、縦軸の最も上側の単セルは最も重力方向の上方側に位置する単セル１０−１であり、縦軸の最も下側の単セルは最も重力方向の下方側に位置する単セル１０−ｎである。図４Ｂの横軸は各単セルの温度、図４Ｃの横軸は各単セルのセル電圧を示している。図４Ｂの横軸は左側が低温を示し右側が高温を示す。図４Ｃの横軸は左側が低電圧を示し右側が高電圧を示す。冷却水流路１６内に気泡が存在しない場合には、冷却水により各単セルが略均等に冷却され、各単セルの温度も略均一である。これにより、各単セルの発電効率も確保され、各単セルのセル電圧も略均一となり、スタック２０全体での発電効率が確保されている。
【００３９】
図４Ｄ〜図４Ｆは、冷却水流路１６内に気泡が滞留している場合の説明図である。図４Ｄ〜図４Ｆは、それぞれ図４Ａ〜図４Ｃに対応している。図４Ｄに示すように冷却水流路１６内に気泡が混入すると、浮力により気泡は最も重力方向の上方側に位置する単セル１０−１付近にまで移動し、気泡は単セル１０−１付近の冷却水マニホールド１６ａ及び１６ｂ内や単セル間の流路に滞留する。また、この付近で滞留した気泡が冷却水流路１６内から排出されるためには、重力方向に延びた冷却水マニホールド１６ｂ内を浮力に逆らって冷却水の圧力により重力方向の下方に気泡が流れる必要があり、積層体１０は気泡が排出されにくい構成となっている。例えば、積層体の積層方向が水平方向となる姿勢で設置されている場合には、冷却水マニホールドは水平方向に延びているため、浮力に逆らわずに冷却水の圧力により気泡が排出されやすい。
【００４０】
このように本実施例において単セル１０−１付近で滞留している気泡の量が増えると、単セル１０−１のみならず単セル１０−１よりも重力方向の下方側にまで気泡が滞留する。この気泡の存在により気泡周辺の単セルが十分に冷却されずに、気泡周辺での単セルの温度は上昇する。このため、気泡周辺の単セルの電解質膜は乾燥が進行する。これにより、気泡周辺の単セルのセル電圧はそれ以外の単セルのセル電圧よりも低下する。
【００４１】
ここで、図４Ｆに示すように、最も重力方向の上方側に位置する単セル１０−１のセル電圧が最も低いのではなく、それよりもやや下方側にある単セル１０−４のセル電圧が最も低くなっている。この理由は、単セル１０−１は、積層体１０の最も外側に位置しており放熱が促進され、これに伴って単セル１０−１やそれに隣接した単セル１０−２は冷却されやすいからである。尚、単セル１０−４よりも下方側の単セルのセル電圧が回復している理由は、単セル１０−４よりも下方側の単セル周辺には気泡が存在しておらず、冷却水による冷却効果が徐々に増大しているからである。
【００４２】
気泡判定処理では、上記のような各単セルのセル電圧の特性を考慮して、積層体１０の冷却水流路１６内での気泡の滞留の有無について判定される。図５は、気泡判定処理の一例を示したフローチャートである。最初に、セルモニタ１０８により取得された各単セルのセル電圧のうち最も低い最低セル電圧の単セルの位置が、上方側に位置しているか否かが判定される（ステップＳ１０１）。具体的には、最低セル電圧の単セルが、単セル１０−１から例えば単セル１０−（ｎ／１０）までの間に位置するか否かが判定される。上述したようにｎは単セルの総数を示し、単セル１０−（ｎ／１０）とは、上方側からの単セルの枚数がｎ／１０枚目に相当する単セルである。
【００４３】
ステップＳ１０１で肯定判定の場合には、全単セルのセル電圧の平均である平均セル電圧から最低セル電圧を減算した値が閾値ΔＶ以上か否かが判定される（ステップＳ１０３）。平均セル電圧はセルモニタ１０８により検出された各単セルのセル電圧の合計値を単セルの総枚数で除算することにより算出してもよいし、電圧センサ１０７により検出されたスタック２０の電圧を単セルの枚数で除算することにより算出してもよい。閾値ΔＶは予め制御装置３０のＲＯＭに記憶されている。
【００４４】
ステップＳ１０３で肯定判定の場合には、最低セル電圧の単セルと単セル１０−１との間の途中に位置する単セルのセル電圧が、最低セル電圧より大きく単セル１０−１のセル電圧未満であるか否かが判定される（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５で肯定判定の場合には、積層体１０の冷却水流路１６内での気泡の滞留が有ると判定される（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０１、Ｓ１０３、及びＳ１０５の何れかで否定判定の場合には、冷却水流路１６内での気泡の滞留は無いと判定される（ステップＳ１０９）。尚、最低セル電圧の単セルの位置が、所定位置よりも上方側に位置することのみをもって、気泡の滞留が有ると判定してもよい。また、各単セルの温度を検出するセンサを設け、上述したセル電圧に替えて各単セルの温度に基づいて、気泡の滞留が有るか否かを判定してもよい。また、温度が最も低い単セルの位置が、上述した所定位置よりも上方側に位置することのみをもって、気泡の滞留があると判定してもよい。
【００４５】
上述したように、気泡の滞留が有ると判定された場合（ステップＳ３でＹｅｓ）に、原因判定条件確認処理が実行され（ステップＳ５）、原因判定条件が成立した場合には（ステップＳ７でＹｅｓ）、原因判定処理が実行される（ステップＳ９）。最初に原因判定条件確認処理について説明する。
【００４６】
図６Ａは、本実施例での原因判定条件確認処理の一例を示したフローチャートである。最初に、イグニッションスイッチ１０１からの出力に基づいてイグニッションオフであるか否かが判定される（ステップＳ５１）。本判定の詳細については後述する。ステップＳ５１で肯定判定の場合には、水温センサ１６Ｔ及び外気温センサ１０２の検出結果に基づいて冷却水温度が外気温度に至ったか否かが判定される（ステップＳ５３）。例えば、冷却水温度と外気温度との差が略ゼロとみなせる所定の範囲内に含まれる場合に、冷却水温度が外気温度に至ったと判定してもよい。本判定の詳細については後述する。
【００４７】
ステップＳ５３で肯定判定の場合には、スタック２０の電圧がゼロで有るか否かが判定される（ステップＳ５５）。詳しくは後述するが、イグニッションオフの直後にはスタック２０内には燃料ガス及び酸化剤ガスが残留しておりスタック２０の電圧がゼロとなるわけではないため、ステップＳ５５の処理が実行される。ステップＳ５５で肯定判定の場合には、原因判定条件が成立したと判定される（ステップＳ５７）。ステップＳ５１、Ｓ５３、及びＳ５５の何れかで否定判定の場合には、原因判定条件は不成立と判定される（ステップＳ５９）。
【００４８】
以上のように原因判定条件確認処理の実行された後に原因判定条件が成立したと判定された場合には（ステップＳ７でＹｅｓ）、原因判定処理が実行される（ステップＳ９）。図６Ｂは、本実施例での原因判定処理の一例を示したフローチャートである。上述したステップＳ５１、Ｓ５３、及びＳ５５で肯定判定がされた状態で、タンク弁１２４、圧力調整弁１２５、及び噴射弁１２６が制御されて所定量の燃料ガスが燃料ガス流路１２に供給される（ステップＳ９１）。タンク弁１２４、圧力調整弁１２５、及び噴射弁１２６は、燃料ガスを燃料ガス流路１２に供給する供給部の一例である。
【００４９】
次に、所定量の燃料ガスが燃料ガス流路１２に供給されてから所定時間経過するまでに、水圧センサ１６Ｐの検出結果に基づいて冷却水流路１６内の圧力の上昇量が閾値Ａ１以上となったか否かが判定される（ステップＳ９３）。閾値Ａ１は、リークの有無を判定するための値であり、リークが有る場合と無い場合とで燃料ガスの供給後での冷却水流路１６内の圧力を計測した実験結果に基づいて定められ、予め制御装置３０のＲＯＭに記憶されている。ステップＳ９３で肯定判定の場合、燃料ガス流路１２に供給された燃料ガスの一部が冷却水流路１６へリークすることにより冷却水流路１６内の圧力が上昇したものとして、リークがあると判定される（ステップＳ９５）。ステップＳ９３で否定判定の場合、燃料ガス流路１２に供給された燃料ガスは冷却水流路１６内の圧力には影響を与えていないものとして、リークは無いと判定される（ステップＳ９７）。
【００５０】
ステップＳ５１のようにイグニッションがオフであるか否かを判定する理由は以下による。イグニッションオンの状態では、例えばアクセルペダルＡＰの操作量に基づいてスタック２０の要求発電量が切り替えられ、要求発電量に伴いポンプ１６４の回転速度も調整される。即ち、イグニッションオンの状態では、冷却水流路１６内の圧力が変動しやすい状態にある。従って、イグニッションオンの状態で上述したように冷却水流路１６内の圧力の上昇量に基づいてリーク判定を行ったとしても、冷却水流路１６内の圧力の上昇がポンプ１６４の回転速度の増大に起因したものなのか燃料ガスのリークに起因したものであるのかを判定できない。このため、リークが無いにもかかわらずポンプ１６４の回転速度の増大に伴い冷却水流路１６内の圧力の上昇量が閾値Ａ１以上となって、リークが有るものと誤判定される可能性がある。これに対して、イグニッションオフの状態ではポンプ１６４は停止されるため、冷却水流路１６内の圧力はポンプ１６４の回転速度の影響を受けることがなくなる。従って本実施例では原因判定条件にイグニッションがオフであることを含めることにより、リークの判定精度が向上している。
【００５１】
ステップＳ５３のようにイグニッションオフ後に冷却水温度が外気温度と略同じに至ったか否かを判定する理由は以下による。イグニッションがオフにされるとスタック２０への発電要求は停止され、スタック２０の温度が徐々に低下して最終的には外気温度と略同じとなり、冷却水温度も同様に外気温度と略同じとなる。ここで、スタック２０の温度が低下すると積層体１０が熱収縮し、これに伴って冷却水流路１６の内容積が増大し、冷却水流路１６内の圧力は低下する。即ち、スタック２０の温度が低下している最中では冷却水流路１６内の圧力も低下しやすい状態にある。このような状態で原因判定処理が実行されると、リークが無い場合であっても、リークに伴う冷却水流路１６内の圧力の上昇量とスタック２０の温度の低下に伴う冷却水流路１６内の圧力の低下量とが相殺される可能性がある。この結果、リークが有るにもかかわらずに冷却水流路１６内の圧力の上昇量が閾値Ａ１未満となって、リークが無いものと誤判定される可能性がある。従って本実施例では原因判定条件に冷却水温度が外気温度と略同じに至ったことを含めることにより、リークの判定精度が向上している。尚、本処理の代わりに、冷却水温度の変化率が所定の閾値以内となったか否か、換言すれば、冷却水温度が略変化しない状態に至ったか否かを判定してもよい。
【００５２】
ステップＳ５５のようにイグニッションオフ後にスタック２０の電圧がゼロで有るか否かを判定する理由は以下による。上述したようにイグニッションオフ後にはスタック２０への発電要求は停止されるが、スタック２０内に燃料ガス及び酸化剤ガスが残留している場合がある。この残留した燃料ガス及び酸化剤ガスが反応することにより、イグニッションオフ後であってもスタック２０の発電が所定期間継続される場合がある。このように残留した反応ガスによるスタック２０の発電の継続中に原因判定処理が実行されると、供給された燃料ガスが残留していた酸化剤ガスとの発電反応により消費される可能性がある。また、燃料ガスが電解質膜を透過して酸化剤ガス流路１４へと流れる所謂クロスリークが発生して、酸化剤ガス流路１４内で燃料ガスと残留した酸化剤ガスとが反応することにより燃料ガスが消費される可能性がある。何れの原因によっても、燃料ガスの燃料ガス流路１２からのリークが有る場合であっても、燃料ガスの冷却水流路１６へのリーク量が低下して冷却水流路１６内の圧力の上昇量が閾値Ａ１未満となり、リークが無いものと誤判定される可能性がある。従って本実施例では原因判定条件にスタック２０の電圧がゼロであることを含めることにより、リークの判定精度が向上している。尚、本処理の代わりに、スタック２０の電圧の変化率が所定の閾値以下となったか否かを判定してもよい。
【００５３】
上記実施例においてステップＳ５３及びＳ５５の順序は問わない。また、ステップＳ５３の処理は必須ではない。この理由は、イグニッションオフ後でのスタック２０の温度は比較的長時間かけて低下する場合もあり、この場合には、スタック２０の温度の低下中であっても、燃料ガスのリークに起因した冷却水流路１６内の圧力の上昇には大きな影響を与えず、リークの判定精度に大きな影響を与えない場合もあるからである。
【００５４】
次に上記制御の複数の変形例について説明する。尚、変形例において、上記実施例と同一の処理については説明を省略する。図７は、原因判定条件確認処理の変形例を示したフローチャートである。上述したステップＳ５１の後に、圧力センサ１４Ｐの検出結果に基づいて酸化剤ガス流路１４内の圧力の変化率が閾値α１以下で有るか否かが判定される（ステップＳ５５ａ）。閾値α１は、酸化剤ガス流路１４内に残留していた酸化剤ガスが消失したとみなすことができる値であり、予め実験により取得され制御装置３０のＲＯＭに記憶されている。即ち、イグニッションオフ後に酸化剤ガス流路１４内の圧力が徐々に低下して略一定となったか否かが判定される。ステップＳ５５ａで肯定判定の場合、原因判定条件は成立したと判定され（ステップＳ５７）、ステップＳ５５ａで否定判定の場合、原因判定条件は不成立と判定される（ステップＳ５９）。
【００５５】
ステップＳ５５ａのようにイグニッションオフ後に酸化剤ガス流路１４内の圧力の変化率が閾値α１以下で有るか否かを判定する理由は以下による。上述したようにイグニッションオフの直後では酸化剤ガス流路１４内に酸化剤ガスが残留している場合があり、この場合に冷却水流路１６に燃料ガスを供給しても、上述したようにクロスリークが発生して、燃料ガスの燃料ガス流路１２からのリークが有るにもかかわらずにリークは無いものとして誤判定される可能性がある。従って本変形例では原因判定条件に酸化剤ガス流路１４内の圧力の変化率が閾値α１以下であることを含めることにより、リークの判定精度が向上している。尚、イグニッションオフ後に酸化剤ガス流路１４内の圧力の変化率が閾値α１以下となった状態では、燃料ガス流路１２内に残留していた燃料ガスは既に消費されており燃料ガス流路１２内の圧力は略一定とみなすことができる。このため、酸化剤ガス流路１４内に燃料ガスを供給しても、リークの判定精度には影響を与えない。尚、本変形例においても原因判定条件に上述したステップＳ５３を含めてもよい。
【００５６】
図８Ａは、原因判定条件確認処理の変形例を示したフローチャートである。図８Ｂは、原因判定処理の変形例を示したフローチャートである。本変形例での原因判定条件確認処理及び原因判定処理では、上述した場合と異なり、イグニッションがオンであってスタック２０の発電中に実行されることを前提としている。図８Ａに示すように、冷却水流路１６内の圧力の変化率が閾値α２以下で有るか否かが判定される（ステップＳ５５ｂ）。閾値α２は、リークが有る状態で後述する燃料ガスの供給量を増量させた場合に、冷却水流路１６内の圧力の上昇を検出できる程度の値であり、予め実験により取得され制御装置３０のＲＯＭに記憶されている。冷却水流路１６内の圧力の変化率が閾値α２以下の場合とは、例えばアイドル運転状態等のスタック２０への要求発電量の変動率が小さい場合である。このような場合にはポンプ１６４の回転速度も略一定であるため、冷却水流路１６内の圧力の変化率が閾値α２以下となりやすい。ステップＳ５５ｂで肯定判定の場合、原因判定条件は成立したと判定される（ステップＳ５７）。ステップＳ５５ｂで否定判定の場合、原因判定条件は不成立と判定される（ステップＳ５９）。
【００５７】
また、本変形例での原因判定処理では、図８Ｂに示すように燃料ガスの供給量が、燃料ガス流路１２内の圧力が冷却水流路１６内の圧力よりも高くなるように、スタック２０への要求発電量に応じて予め定められている燃料ガスの供給量から所定量分だけ増量される（ステップＳ９１ｂ）。次に、燃料ガスの供給量が増量されてから所定時間経過するまでに、水圧センサ１６Ｐの検出結果に基づいて冷却水流路１６内の圧力の上昇量が閾値Ａ２以上となったか否かが判定される（ステップＳ９３ｂ）。閾値Ａ２は、リークが有るか否かを判定するための値であり、リークが有る場合と無い場合とで燃料ガスの供給量の増量後での冷却水流路１６内の圧力を計測した実験結果に基づいて定められ、予め制御装置３０のＲＯＭに記憶されている。尚、本変形例でリークが有ると判定された場合には、スタック２０の発電を強制的に停止してもよい。
【００５８】
尚、上記のステップＳ９３ｂの処理の代わりに以下のような処理を実行してもよい。最初に、リークが無い正常状態でのポンプ１６４の回転速度と冷却水温度と冷却水流路１６内の圧力との関係を規定したマップを参照して、リークが無い正常状態での冷却水流路１６内での圧力（正常圧力と称する）を算出する。正常圧力は、ポンプ１６４の回転速度が速いほど増大し、冷却水温度が高いほど低下する。次に、水圧センサ１６Ｐにより検出された冷却水流路１６内の実際の圧力（実圧力と称する）から正常圧力を減算した値が、所定の閾値以上か否かが判定される。肯定判定の場合には、実圧力が燃料ガスの供給量の増量により正常圧力よりも大きく上昇したものとしてリークが有ると判定される。否定判定の場合には、実圧力は正常圧力に略等しいものとしてリークは無いと判定される。
【００５９】
尚、図８Ａ及び図８Ｂに示した変形例では、イグニッションオンの状態で実行されるため、本変形例での気泡排出禁止処理は、ポンプ１６４への電力供給を停止することにより実行される。このため、ポンプ１６４による電力消費が抑制される。尚、ポンプ１６４への電力供給が停止されると共に、スタック２０の発電も停止される。また、本変形例での気泡排出禁止処理では、ポンプ１６４の回転速度の上限ガード値を、リークは無いと判定された場合での上限ガード値よりも小さい値に設定することにより実行されてもよい。これにより、気泡排出処理に伴うポンプ１６４の電力消費が抑制される。尚、リークが有ると判定された場合に切り換えられる上限ガード値は、気泡排出処理が実行される場合でのポンプ１６４の最大回転速度よりも遅い値に設定されている。
【００６０】
図９は、原因判定処理の変形例を示したフローチャートである。本変形例では、図６Ａや図７に示したように、イグニッションがオフであることが原因判定条件に含まれる場合を前提としている。ステップＳ９１の実行後の所定期間内での燃料ガス流路１２内の圧力の低下量が閾値Ａ３以上で有るか否かが判定される（ステップＳ９３ｃ）。閾値Ａ３は、リークが有るか否かを判定するための値であり、リークが有る場合と無い場合とで燃料ガスの供給後での燃料ガス流路１２内の圧力を計測した実験結果に基づいて定められ、予め制御装置３０のＲＯＭに記憶されている。燃料ガスの供給中は燃料ガス流路１２内の圧力は上昇するが、供給の停止後ではリークが無い場合は燃料ガス流路１２内の圧力の低下量は小さいが、リークが有る場合には燃料ガス流路１２内の圧力の低下量は大きくなる。このように冷却水流路１６内の圧力の上昇量ではなく、燃料ガス流路１２内の圧力の低下量に基づいてリークを判定できる。尚、ステップＳ９３及びＳ９３ｃの双方で肯定判定の場合にのみリークが有ると判定してもよい。これにより、リークの判定精度が向上している。
【００６１】
図１０Ａは、原因判定処理の変形例のフローチャートである。本変形例は、図６Ａや図７に示した原因判定条件を前提としている。上述した原因判定処理と異なり、燃料ガスを燃料ガス流路１２に供給するのではなく、エアコンプレッサ１４９等が制御されて所定量の酸化剤ガスが酸化剤ガス流路１４に供給される（ステップＳ９１ｄ）。エアコンプレッサ１４９は、酸化剤ガスを酸化剤ガス流路１４に供給するための供給部の一例である。次に、上述した場合と同様にステップＳ９３の処理が実行される。酸化剤ガス流路１４から冷却水流路１６への酸化剤ガスのリークが有る場合には、冷却水流路１６内の圧力の上昇量が閾値Ａ１以上となり、リークが有ると判定される。このように、酸化剤ガスの供給により酸化剤ガス流路１４と冷却水流路１６との間のシール性の低下に起因したリークが有るか否かを判定できる。
【００６２】
図１０Ｂは、原因判定処理の変形例のフローチャートである。本変形例は、図６Ａや図７に示した原因判定条件を前提としている。所定量の酸化剤ガスが酸化剤ガス流路１４に供給された後（ステップＳ９１ｄ）、酸化剤ガス流路１４内の圧力の低下量が閾値Ａ４以上で有るか否かが判定される（ステップＳ９３ｄ）。閾値Ａ４は、リークが有るか否かを判定するための値であり、リークが有る場合と無い場合とで酸化剤ガスの供給後での酸化剤ガス流路１４内の圧力を計測した実験結果に基づいて定められ、予め制御装置３０のＲＯＭに記憶されている。酸化剤ガスの供給中は酸化剤ガス流路１４内の圧力は上昇するが、供給の停止後ではリークが無い場合は酸化剤ガス流路１４内の圧力の低下量は小さいが、リークが有る場合には酸化剤ガス流路１４内の圧力の低下量は大きくなる。尚、ステップＳ９３及びＳ９３ｄの双方で肯定判定の場合にのみリークが有ると判定してもよい。尚、図１０Ａ及び図１０Ｂの変形例では、燃料ガス流路１２内に燃料ガスがほとんどない状態でスタック２０に酸化剤ガスが供給される。このため、スタック２０は水素欠乏状態となってスタック２０の発電性能に影響を与える可能性がある。従って、図１０Ａ及び図１０Ｂの変形例では、リークが有る可能性が高いと考えられる場合や、タンク１１０内の燃料ガス量の残量が略ない場合に実行してもよい。
【００６３】
図１１Ａは、原因判定条件確認処理の変形例のフローチャートである。図１１Ｂは、原因判定処理の変形例のフローチャートである。尚、図１１Ｂの原因判定処理は、図１１Ａの原因判定条件確認処理を前提としている。スタック２０の電圧がゼロ以外で有るか否かが判定される（ステップＳ５１ｅ）。即ち、スタック２０が発電中で有るか否かが判定される。ステップＳ５１ｅで肯定判定の場合には、スタック２０の電圧の変化率が閾値α３以下で有るか否かが判定される（ステップＳ５５ｅ）。即ち、スタック２０は発電中ではあるが発電量は略一定で有るか否かが判定される。ステップＳ５５ｅで肯定判定の場合には、原因判定条件が成立したと判定される（ステップＳ５７）。ステップＳ５１ｅ及びＳ５５ｅの何れかで否定判定の場合には、原因判定条件は不成立と判定される（ステップＳ５９）。
【００６４】
次に、図１１Ｂに示すように、燃料ガスの供給量を所定量分だけ増量させる（ステップＳ９１ｂ）。次に、燃料ガスの供給量の増量前後で、セルモニタ１０８の検出結果に基づいて複数の単セルのセル電圧のうちの最低セル電圧を出力する単セルの位置が重力方向の下方側に移動したか否かが判定される（ステップＳ９３ｅ）。ステップ９３ｅの処理については詳しくは後述する。ステップＳ９３ｅで肯定判定の場合にはリークがあると判定され（ステップＳ９５）、否定判定の場合にはリークは無いものと判定される（ステップＳ９７）。
【００６５】
次に、上述したステップＳ９３ｅの処理について説明する。図１２Ａ〜図１２Ｆは、複数の単セルのセル電圧の変化についての説明図である。尚、図１２Ａ〜図１２Ｃは、それぞれ、冷却水流路１６内に気泡が滞留している場合を示した図４Ｄ〜図４Ｆに対応している。冷却水流路１６内に気泡が滞留した状態で燃料ガスの供給量が増量されると、リークが有る場合には、重力方向の上方側で冷却水流路１６内に滞留していた気泡に、燃料ガスの供給量の増量に起因した気泡が更に加わり、図１２Ｄに示すように気泡が増量する。これにより、図１２Ｅに示すように、複数の単セルのうち最も温度の高い単セルの位置は、重力方向の下方側へと移る。これに伴い、図１２Ｆに示すように、最低セル電圧を出力する単セルの位置が重力方向の下方側に移る。ステップＳ９３ｅでは、このように燃料ガスの増量前後での最低セル電圧を出力する単セルの位置を取得し、取得された増量前の最低セル電圧を出力する単セルよりも増量後の最低セル電圧を出力する単セルの方が重力方向の下方側にあるか否かが判定される。図１２Ｃ及び図１２Ｆの例では、最低セル電圧を出力する単セルが、単セル１０−４から単セル１０−６に変化した場合を示している。尚、各単セルの温度を検出するセンサを設けて、燃料ガス又は酸化剤ガスの供給量を増大させた場合に、最も温度が高い単セルの位置が重力方向下方に移動することをもって、リークが有ると判定してもよい。
【００６６】
尚、ステップＳ９１ｂの代わりに酸化剤ガスの供給量を増量してもよい。また、ステップＳ９３ｅで肯定判定であって、ステップＳ９３ｂのように冷却水流路１６内の圧力の上昇量が閾値よりも高い場合に、リークが有ると判定してもよい。また、ステップＳ９３ｅで肯定判定であって、燃料ガス流路１２内の圧力の低下量が閾値よりも大きい場合に、リークが有ると判定してもよい。
【００６７】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１  燃料電池システム
１０  積層体
１２  燃料ガス流路
１２Ｐ  圧力センサ
１４  酸化剤ガス流路
１４Ｐ  圧力センサ
１６  冷却水流路
１６Ｐ  水圧センサ
２０  燃料電池スタック
３０  制御装置（気泡判定部、原因判定部）
１０３  ＨＭＩ装置（警告装置）
１２０  水素ガス供給システム（供給装置）
１２４  タンク弁
１２５  圧力調整弁
１２６  噴射弁
１４０  空気供給システム（供給装置）
１４９  エアコンプレッサ
１６０  冷却水供給システム
１６４  ポンプ
【図１】
2019129141.tif 000003
【図２】
2019129141.tif 000004
【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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