(57)【要約】【課題】フレキシブル管の使用によって搭載性の向上を図りつつ、ガス漏れ診断を利用してフレキシブル管を使ったシステムの安全性を確保する。【解決手段】燃料電池システム１００は、カソードガス供給通路２１から分岐してカソードガス排出通路２２と合流するバイパス通路２８と、バイパス通路２８に設けられ、燃料電池１をバイパスするカソードガスの流量を制御するバイパス弁２９と、を含む。さらに燃料電池システム１００は、カソードガス供給通路２１とバイパス通路２８との分岐点よりも上流のカソードガス供給通路２１に設けられ、カソードガスの流量を検出する上流側検出器４１と、上記分岐点よりも下流のカソードガス供給通路２１に設けられ、カソードガスの流量を検出する下流側検出器４１と、を含む。そして燃料電池システム１００では、バイパス通路２８をフレキシブル管で形成するとともに、フレキシブル管の下流にバイパス弁２９を配置する。【選択図】図１
2015095287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池にカソードガスを供給するためのカソードガス供給通路と、
前記燃料電池からカソードガスを排出するカソードガス排出通路と、
前記カソードガス供給通路から分岐して前記カソードガス排出通路と合流するバイパス通路と、
前記バイパス通路に設けられ、前記燃料電池をバイパスするカソードガスの流量を制御するバイパス弁と、
前記カソードガス供給通路と前記バイパス通路との分岐点よりも上流のカソードガス供給通路に設けられ、カソードガスの流量を検出する上流側検出器と、
前記分岐点よりも下流のカソードガス供給通路に設けられ、カソードガスの流量を検出する下流側検出器と、を含み、
前記バイパス通路の一部を変形可能なフレキシブル管で形成するとともに、前記フレキシブル管の下流に前記バイパス弁を配置する、
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において、
前記上流側検出器により検出される流量と、前記下流側検出器により検出される流量と、前記バイパス弁の開度と、に基づいて、前記バイパス弁よりも上流のバイパス通路と前記カソードガス供給通路とを流れるカソードガスの漏れを診断する診断部をさらに含む、
燃料電池システム。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、
前記診断部は、前記バイパス弁を全閉に設定したときに、前記上流検出器により検出される流量と前記下流側検出器により検出される流量との差分が、所定の閾値を超える場合には、前記フレキシブル管又は前記カソードガス供給通路でカソードガスが漏れていると判定する、
燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の燃料電池システムにおいて、
車体に固定され、前記燃料電池に供給されるカソードガスの状態を調整する補機を含み、
前記補機と前記下流側検出器との間のカソードガス供給通路、又は、前記上流側検出器と前記補機との間のカソードガス供給通路をフレキシブル管で形成する、
燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池にアノードガス及びカソードガスを供給する燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池システムとして、燃料電池内に滞留する不純物をアノードガスと共に燃料電池から排出するものがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２４３４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在開発中の燃料電池システムでは、燃料電池に供給されるアノードガスとして水素が使用され、カソードガスとしては空気が使用される。そして燃料電池の発電時には、燃料電池内に蓄積された不純物をアノードガスと共に大気中に排出するので、排出されるアノードガスは、規定の水素濃度を超えないようにカソードガスで希釈される。
【０００５】
また、この燃料電池システムには、カソードガス供給通路から分岐してカソードガス排出通路に合流するバイパス通路が設けられている。そして、水素の希釈に必要なカソードガスの供給流量が、発電に必要なカソードガスの供給流量を上回る場合には、バイパス通路に設けられたバイパス弁によってカソードガスの一部が、燃料電池に供給されずに直接カソードガス排出通路に排出される。
【０００６】
さらに、カソードガス供給通路からバイパス通路が分岐する分岐点よりも上流と下流の両方に、それぞれ流量センサが設けられており、これらの検出値を用いてカソードガスの漏れ診断が行われる。
【０００７】
バイパス通路の配管については、燃料電池をバイパスさせるために通路を長くする必要があり、アルミニウム製のパイプ等を使用すると取り付けが不便となるため、搭載性の観点からは、ゴムホースなどの伸縮変形可能なフレキシブル管を使用することが望ましい。
【０００８】
しかしながら、ゴムホースを使用しようとすると、システムの使用環境によってはゴムホースが劣化してカソードガスが漏れる可能性がある。万一、ゴムホースからカソードガスが漏れると、漏れた分のカソードガスはアノードガスの希釈に利用されないため、大気に排出されるアノードガスが規定の濃度よりも高くなってしまうことが懸念される。
【０００９】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、フレキシブル管の使用によって搭載性の向上を図りつつ、ガス漏れ診断を利用してフレキシブル管を使ったシステムの安全性を確保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】
【００１０】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。
【００１１】
本発明による燃料電池システムのひとつの態様は、燃料電池にカソードガスを供給するためのカソードガス供給通路と、上記燃料電池からカソードガスを排出するカソードガス排出通路と、を含む。そして上記カソードガス供給通路から分岐してカソードガス排出通路と合流するバイパス通路と、上記バイパス通路に設けられ、上記燃料電池をバイパスするカソードガスの流量を制御するバイパス弁と、含む。またこの態様は、上記カソードガス供給通路と上記バイパス通路との分岐点よりも上流のカソードガス供給通路に設けられ、カソードガスの流量を検出する上流側検出器と、上記分岐点よりも下流のカソードガス供給通路に設けられ、カソードガスの流量を検出する下流側検出器と、を含む。そして上記バイパス通路の一部をフレキシブル管で形成するとともに、上記フレキシブル管の下流に上記バイパス弁を配置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この態様によれば、バイパス通路のうちバイパス弁よりも上流側の通路をフレキシブル管で形成する。
【００１３】
フレキシブル管を使用することによって、バイパス通路の引き回しが長くなってもアルミニウム製のパイプ等に比べて取り付けが容易になると共に、振動を吸収しやすくなる。
【００１４】
さらにバイパス弁よりも上流にフレキシブル管を配置することによって、万一、フレキシブル管の劣化が原因でバイパス弁の上流でカソードガスが漏れたとしても、上流側検出器と下流側検出器の検出値の変化を利用してガス漏れを検出できる。例えば、バイパス弁を全閉にした状態で上流側検出器と下流側検出器との検出値を比較することで、フレキシブル管でのガス漏れについても診断することができる。
【００１５】
一方、バイパス弁よりも下流にフレキシブル管を配置しようとすると、バイパス弁を全閉にした状態では、バイパス弁の下流でフレキシブル管からガス漏れが生じたとしても、上流側検出器と下流側検出器の検出値は変化しないため、ガス漏れを検出することはできない。
【００１６】
このようにカソードガス通路において、バイパス弁の下流側ではなく上流側にフレキシブル管を配置することで、上流側検出器及び下流側検出器を利用してフレキシブル管のガス漏れも検出できる。
【００１７】
したがって、フレキシブル管の使用によって燃料電池システムの搭載性の向上を図りつつ、ガス漏れ診断を利用してフレキシブル管を使ったシステムの安全性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の実施形態における燃料電池システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、カソードガスの漏れ診断方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００２０】
燃料電池は、電解質膜をアノード電極（燃料極）とカソード電極（酸化剤極）とによって挟み、アノード電極に水素を含有するアノードガス（燃料ガス）、カソード電極に酸素を含有するカソードガス（酸化剤ガス）を供給することによって発電する。アノード電極及びカソード電極の両電極において進行する電極反応は以下の通りである。
【００２１】
アノード電極  ：    ２Ｈ2 →４Ｈ+ ＋４ｅ-                 …(１)
カソード電極  ：    ４Ｈ+ ＋４ｅ- ＋Ｏ2 →２Ｈ2Ｏ         …(２)
この電極反応（１）及び（２）によって燃料電池は、１ボルト程度の起電力を生じる。
【００２２】
燃料電池を自動車用動力源として使用する場合には、電動モータから要求される電力が大きいため、数百枚の燃料電池が積層された燃料電池スタックが使用される。そして燃料電池スタックにアノードガス及びカソードガスを供給する燃料電池システムを構成して、車両駆動用の電力を取り出す。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態による燃料電池システム１００の概略図である。
【００２４】
燃料電池システム１００は、燃料電池スタック１と、カソードガス給排装置２と、アノードガス給排装置３と、コントローラ４と、を備える。
【００２５】
燃料電池スタック１は、数百枚の燃料電池を積層したものである。燃料電池スタック１は、アノードガス及びカソードガスの供給を受けて電力を発電する。燃料電池スタック１は、例えば車両を駆動する駆動モータに接続され、その駆動モータに電力を供給する。燃料電池スタック１は、駆動モータに据え付けて固定される。
【００２６】
アノードガス給排装置３は、燃料電池スタック１にアノードガスを供給するとともに、燃料電池スタック１から排出されるアノードオフガスを、カソードガス排出通路２２に排出する。アノードオフガスは、電極反応で生成される水蒸気と、燃料電池スタック１内のカソードガス流路から電解質膜を介してリークしてきた窒素等の不活性ガスと、電極反応に使用されなかった余剰のアノードガスと、の混合ガスである。
【００２７】
アノードガス給排装置３は、高圧タンク３１と、アノードガス供給通路３２と、アノード調圧弁３３と、アノードガス排出通路３４と、パージ弁３５と、を備える。
【００２８】
高圧タンク３１は、燃料電池スタック１に供給するアノードガスを高圧状態に保って貯蔵する。
【００２９】
アノードガス供給通路３２は、高圧タンク３１から押し出されるアノードガスを燃料電池スタック１に供給するための通路である。アノードガス供給通路３２の一端が、高圧タンク３１に接続され、他端が、燃料電池スタック１のアノードガス入口孔に接続される。
【００３０】
アノード調圧弁３３は、アノードガス供給通路３２に設けられる。アノード調圧弁３３は、コントローラ４によって開閉制御されて、燃料電池スタック１に供給されるアノードガスの圧力を所望の圧力に調節する。
【００３１】
アノードガス排出通路３４は、燃料電池スタック１から排出されるアノードオフガスが流れる通路である。アノードガス排出通路３４の一端が、燃料電池スタック１のアノードガス出口孔に接続され、他端が、カソードガス排出通路２２に接続される。
【００３２】
アノードガス排出通路３４を介してカソードガス排出通路２２に排出されたアノードオフガスは、カソードガス排出通路２２内でカソードオフガスと混合されて燃料電池システム１００の外部に排出される。
【００３３】
パージ弁３５は、アノードガス排出通路３４に設けられる。パージ弁３５は、コントローラ４によって開閉制御されて、アノードガス排出通路３４からカソードガス排出通路２２に排出するアノードオフガスの流量を制御する。これにより、カソードガス排出通路２２から大気に排出されるガス中の水素濃度が所定濃度以下となるように調節される。
【００３４】
カソードガス給排装置２は、燃料電池スタック１にカソードガスを供給するとともに、燃料電池スタック１から排出されるカソードオフガスを外気（大気）に排出する。カソードオフガスは、電極反応によって生じた水蒸気と、電極反応に使用されなかった余剰のカソードガスと、の混合ガスである。
【００３５】
カソードガス給排装置２は、カソードガス供給通路２１と、カソードガス排出通路２２と、フィルタ２３と、カソードコンプレッサ２４と、インタークーラ２５と、ＷＲＤ（Water Recovery Device）２６と、カソード調圧弁２７と、を備える。そしてカソードガス給排装置２は、バイパス通路２８とバイパス弁２９とを備える。
【００３６】
さらにカソードガス給排装置２は、上流側流量センサ４１、及び、下流側流量センサ４２を備える。なお、カソードコンプレッサ２４と、インタークーラ２５と、ＷＲＤ２６と、カソード調圧弁２７と、バイパス弁２９とは、燃料電池スタック１を発電させるために用いられる補機である。
【００３７】
カソードガス供給通路２１は、燃料電池スタック１に供給されるカソードガスが流れる通路である。カソードガス供給通路２１の一端が、フィルタ２３に接続され、他端が燃料電池スタック１のカソードガス入口孔に接続される。カソードガス供給通路２１は、ゴムや樹脂よりも剛性の高い材料で形成され、例えば鉄製やアルミニウム製のパイプが用いられる。
【００３８】
カソードガス排出通路２２は、燃料電池スタック１から排出されるカソードオフガスが流れる通路である。カソードガス排出通路２２の一端が、燃料電池スタック１のカソードガス出口孔に接続され、他端が開口端となっている。カソードガス排出通路２２は、ゴムや樹脂よりも剛性の高い材料で形成され、例えば鉄製やアルミニウム製のパイプが用いられる。
【００３９】
フィルタ２３は、カソードガス供給通路２１に取り込むカソードガス中の異物を取り除く。
【００４０】
カソードコンプレッサ２４は、カソードガス供給通路２１に設けられる。カソードコンプレッサ２４は、カソードガスとして用いられる空気を、フィルタ２３を介してカソードガス供給通路２１に取り込み、その空気を燃料電池スタック１へ供給する。カソードコンプレッサ２４は、コントローラ４の指令に従ってカソードガスの供給量を調整する。
【００４１】
インタークーラ２５は、カソードコンプレッサ２４よりも下流のカソードガス供給通路２１に設けられる。インタークーラ２５は、カソードコンプレッサ２４から吐出されたカソードガスを冷却する。インタークーラ２５によってカソードガスの温度状態が一定に維持される。インタークーラ２５は、車体に据え付けて固定される。
【００４２】
ＷＲＤ２６は、カソードガス供給通路２１及びカソードガス排出通路２２のそれぞれに接続される。ＷＲＤ２６は、カソードガス排出通路２２を流れるカソードオフガス中の水分を回収し、その回収した水分でカソードガス供給通路２１を流れるカソードガスを加湿する水分回収装置である。
【００４３】
カソード調圧弁２７は、ＷＲＤ２６よりも下流のカソードガス排出通路２２に設けられる。カソード調圧弁２７は、コントローラ４によって開閉制御されて、燃料電池スタック１に供給されるカソードガスの圧力を所望の圧力に調節する。
【００４４】
バイパス通路２８は、カソードコンプレッサ２４から供給されるカソードガスのうちアノードオフガスの希釈に用いられるカソードガスが、カソードガス排出通路２２に直接流れる通路である。
【００４５】
バイパス通路２８の一端は、カソードコンプレッサ２４とインタークーラ２５との間のカソードガス供給通路２１に接続される。そしてバイパス通路２８の他端は、カソード調圧弁２７よりも下流であって、アノードガス排出通路３４が接続される部分よりも上流のカソードガス排出通路２２に接続される。すなわち、バイパス通路２８は、カソードガス供給通路２１から分岐してカソードガス排出通路２２に合流する。
【００４６】
バイパス弁２９は、バイパス通路２８に設けられる。本実施形態ではバイパス弁２９は、バイパス通路２８がカソードガス排出通路２２に接続される接続部分（合流点）の近傍に設けられている。バイパス弁２９は、その開度を段階的に調整可能な電磁弁であり、コントローラ４によって制御される。バイパス弁２９によって、燃料電池スタック１をバイパスしてカソードガス排出通路２２に供給されるカソードガスの流量が所望の流量に制御される。
【００４７】
上流側流量センサ４１は、カソードコンプレッサ２４よりも上流、すなわちバイパス通路２８が接続される部分（分岐点）よりも上流のカソードガス供給通路２１に設けられる。
【００４８】
上流側流量センサ４１は、カソードコンプレッサ２４によって吸入されて、燃料電池スタック１及びカソードガス排出通路２２のそれぞれに吐出されるカソードガスの流量（以下「システム総吸気流量」という。）を検出する。上流側流量センサ４１は、検出された値をコントローラ４に出力する。
【００４９】
下流側流量センサ４２は、インタークーラ２５とＷＲＤ２６との間、すなわちバイパス通路２８が接続される部分よりも下流のカソードガス供給通路２１に設けられる。
【００５０】
下流側流量センサ４２は、燃料電池スタック１に供給されるカソードガスの流量（以下「スタック供給流量」という。）を検出する。下流側流量センサ４２は、検出された値をコントローラ４に出力する。
【００５１】
コントローラ４は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。
【００５２】
コントローラ４には、上流側流量センサ４１や下流側流量センサ４２の他にも、カソードガスやアノードガスの供給圧力を検出する圧力センサや、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルストロークセンサなどの各種センサからの信号が入力される。
【００５３】
コントローラ４は、これらの各種センサの入力信号や各種電気部品の作動状態などに基づいて、カソードコンプレッサ２４、カソード調圧弁２７、バイパス弁２９、アノード調圧弁３３や、パージ弁３５などを制御する。
【００５４】
コントローラ４は、駆動モータから要求される要求電力に基づいて、燃料電池スタック１に供給されるカソードガスの供給流量の目標値（以下「発電要求流量」という。）を演算する。例えば、アクセルペダルの踏み込み量が大きくなるほど、要求電力は大きくなり、これに伴いカソードガスの発電要求流量が大きくなる。
【００５５】
また、コントローラ４は、カソードガス排出通路２２から外気に排出されるガス中の水素濃度が所定濃度を超えないように、アノードガスの希釈に必要なカソードガス供給流量の目標値（以下「希釈要求流量」という。）を演算する。
【００５６】
例えば、コントローラ４は、燃料電池スタック１の発電電力の目標値又は、燃料電池スタック１から取り出される電流を検出する電流センサの検出値に基づいて、燃料電池スタック１内のアノードガス流路に蓄積される不純物ガスの蓄積量を推定する。コントローラ４は、その不純物の蓄積量に応じてパージ弁３５から排出されるアノードガスの排出量を算出し、そのアノードガスの排出量に基づいてカソードガスの希釈要求流量を算出する。
【００５７】
また、コントローラ４は、水素希釈に必要なカソードガスの希釈要求流量が、燃料電池スタック１の発電に最低限必要な発電要求流量よりも大きい場合には、下流側流量センサ４２の検出値が発電要求流量となるようにバイパス弁２９の開度を調整する。これにより、カソードコンプレッサ２４から吐出されるカソードガスの一部が、燃料電池スタック１に供給されずに、バイパス通路２８を介して直接カソードガス排出通路２２に供給される。
【００５８】
また、コントローラ４は、カソードガス排出通路２２から外気に排出されるガスの水素濃度が安全基準を超えることがないように、カソードガス供給通路２１からカソードガスが漏れているか否かを診断する。
【００５９】
図２は、コントローラ７によるカソードガスの漏れ診断方法の一例を示すフローチャートである。
【００６０】
まず、ステップＳ９１１においてコントローラ４は、カソードガス排出通路２２から外気に排出されるアノードガスの濃度が所定濃度を超えない状況で、バイパス弁２９の開度を閉じる。本実施形態では、バイパス弁２９の開度が全閉となるように設定される。
【００６１】
例えば、コントローラ４は、カソードガスの希釈要求流量が、カソードガスの発電要求流量よりも小さい場合には、バイパス弁２９の開度を全閉に設定する。あるいは、コントローラ４は、燃料電池スタック１内の不純物の蓄積量が所定の排出閾値よりも少ないか否かを判断し、蓄積量が排出閾値よりも少ない場合には、パージ弁３５を全閉に設定した後にバイパス弁２９の開度を全閉に設定する。
【００６２】
バイパス弁２９が全閉状態になると、ステップＳ９１２及びＳ９１３においてコントローラ４は、上流側流量センサ４１から出力されるシステム総吸気流量Ｑ１と、下流側流量センサ４２から出力されるスタック供給流量Ｑ２とを取得する。
【００６３】
そしてステップＳ９１４においてコントローラ４は、システム総吸気流量Ｑ１からスタック供給流量Ｑ２を減算し、その減算した値である流量差分が、所定の診断閾値Ｔｈよりも小さいか否かを判断する。診断閾値Ｔｈは、カソードコンプレッサ２４及びバイパス弁２９の設定値や、インタークーラ２５の圧力損失値などに基づいて定められる。あるいは、実験データ等によって診断閾値を定めてもよい。
【００６４】
ステップＳ９１５においてコントローラ４は、流量差分が診断閾値Ｔｈよりも小さい場合には、カソードガスが漏れていないと判定する。
【００６５】
一方、ステップＳ９１６においてコントローラ４は、流量差分が診断閾値Ｔｈ以上である場合には、カソードガスが漏れていないと判定する。そしてステップＳ９１５又はＳ９１６の処理が完了すると、アノードガスのガス漏れ診断が終了する。
【００６６】
このようにガス漏れ診断によって、カソードガス供給通路２１からカソードガスが漏れたことを検出することができる。そのため、万一、カソードガスの供給圧力を大気圧よりも上昇させたことに伴い、カソードガス供給通路２１がＷＲＤ２６などの接続箇所から外れた場合でも、ガス漏れの発生を検出でき、燃料電池システム１００の緊急停止が可能になる。
【００６７】
このような燃料電池システム１００では、バイパス通路２８が、燃料電池スタック１をバイパスしてカソードガス排出通路２２に直接接続されるので、バイパス通路２８の通路長を長くする必要がある。仮にバイパス通路２８をアルミニウム製のパイプで全部配管しようとすると、燃料電池システム１００の設置誤差（公差）等に伴いバイパス通路２８の取り付けが不便となる。このため、燃料電池システム１００の搭載性の観点からは、バイパス通路２８に、ゴムホースなどの変形可能なフレキシブル管を使用することが望ましい。
【００６８】
しかしながら、ゴムホースを使用しようとすると、ゴムホースが劣化しやすい環境で燃料電池システム１００が使用される場合や、車両の振動が多い環境で燃料電池システム１００が使用されることも考えられる。
【００６９】
そのため、ゴムホースを使用する燃料電池システムでは、使用環境によってはゴムホースが劣化してカソードガスが漏れることや、振動によってアルミニウム性のパイプとゴムホースとの接続部分からカソードガスが漏れる可能性がある。ゴムホースからカソードガスが漏れると、その分のカソードガスはアノードガスの希釈に利用されないため、外気に排出されるアノードガスが所定濃度よりも高くなってしまうことが懸念される。
【００７０】
そこで、カソードガスの漏れを検出可能な箇所にゴムホースなどのフレキシブル管を配置することにより、燃料電池システム１００の車体への搭載性の向上を図りつつ、燃料電池システム１００の安全性を確保する。
【００７１】
本実施形態では、図１に示すように、バイパス通路２８のうちバイパス弁２９よりも上流の部分にゴムホース２８１が設けられる。バイパス通路２８は、ゴムホース２８１と、上流部２８２と、下流部２８３と、で構成される。ゴムホース２８１は、伸縮可能で変形可能な通路である。
【００７２】
上流部２８２の一端が、カソードコンプレッサ２４とインタークーラ２５との間のカソードガス供給通路２１に接続され、他端が、ゴムホース２８１の一端と接続される。
【００７３】
下流部２８３の一端が、ゴムホース２８１の他端と接続され、他端が、カソード調圧弁２７よりも下流のカソードガス排出通路２２に合流する。下流部２８３には、バイパス弁２９が設けられている。
【００７４】
具体的には、バイパス弁２９よりも上流側のバイパス通路２８の引き回しが長くなるように、バイパス弁２９がバイパス通路２８の下流側に設けられる。そしてバイパス弁２９よりも上流、すなわちバイパス通路２８の上流部２８２と下流部２８３との間のバイパス通路２８が、ゴムホース２８１によって形成される。
【００７５】
このように、バイパス通路２８の一部にゴムホース２８１を使用することによって、アルミニウム性のパイプ等に比べてバイパス通路２８の取り付けが容易になる。さらに車両の振動を吸収しやすくなるので、車両の振動によって上流部２８２又は下流部２８３からゴムホース２８１が外れ難くなり、ゴムホース２８１の接続部で生じるガス漏れを防ぐことができる。
【００７６】
さらにバイパス弁２９よりも上流にゴムホース２８１を配置することによって、万一、ゴムホース２８１の劣化によってカソードガスが漏れ出したとしても、上流側流量センサ４１及び下流側流量センサ４２を利用してガス漏れを検出できる。
【００７７】
例えば、コントローラ４は、バイパス弁２９を全閉にした状態で上流側流量センサ４１の検出値であるシステム総吸気流量と、下流側流量センサ４２の検出値であるスタック供給流量との流量差分に基づいて、ガス漏れの発生を診断する。そしてコントローラ４は、流量差分が所定の診断閾値よりも大きい場合、すなわち、下流側流量センサ４２の検出値が、想定されるカソードガスの流量よりも少ない場合には、ゴムホース２８１又はカソードガス供給通路２１でカソードガスが漏れていると判定する。
【００７８】
一方、バイパス弁２９よりも下流にゴムホースを配置すると、バイパス弁２９を全閉にした状態ではバイパス弁２９の下流でゴムホースからカソードガスが漏れ出しても、下流側流量センサ４２の検出値は変化しないため、ガス漏れを検出することはできない。
【００７９】
このように、カソードガスを通すバイパス通路２８において、ゴムホース２８１をバイパス弁２９の下流側ではなく上流側に配置することで、上流側流量センサ４１及び下流側流量センサ４２の検出値を用いてゴムホース２８１でのガス漏れについても検出できる。
【００８０】
したがって、ゴムホース２８１の使用によって燃料電池システム１００の搭載性の向上を図りつつ、カソードガスの漏れ診断を利用してゴムホース２８１を使ったシステムの安全性を確保することができる。
【００８１】
なお、本実施形態ではバイパス弁２９の開度を全閉に設定したときに、上流側流量センサ４１から取得した検出値と下流側流量センサ４２から取得した検出値との差分に基づいてガス漏れを診断したが、これに限られるものではない。
【００８２】
例えば、バイパス弁２９の開度ごとに、ガス漏れ診断に用いられる診断閾値を互いに対応付けてコントローラ４に予め記憶しておく。そしてコントローラ４は、ガス漏れ診断の開始時にバイパス弁２９の開度に対応する診断閾値を取得し、上流側流量センサ４１と下流側流量センサ４２との検出値の差分が、その診断閾値よりも大きい場合に、ガス漏れと判定する。
【００８３】
あるいは、コントローラ４は、上流側流量センサ４１の検出信号が一定であり、かつ、バイパス弁２９の開度の設定値が一定である状況で、下流側流量センサ４２の検出値の変動幅が、所定閾値を超えた場合にガス漏れと判定してもよい。
【００８４】
このように、上流側流量センサ４１により検出される流量と、下流側流量センサ４２により検出される流量と、バイパス弁２９の開度と、に基づいてカソードガスの漏れを診断することにより、ゴムホース２８１のガス漏れを検出できる。
【００８５】
また、本実施形態では、燃料電池スタック１は、駆動モータに固定されるのに対して、補機であるインタークーラ２５は車体に直接固定される。そのため、インタークーラ２５は、燃料電池スタック１に接続されたカソードガス供給通路２１及びバイパス通路２８に対して独立して揺動することになる。その結果、インタークーラ２５の両端と、その両端に接続される各カソードガス供給通路２１との接続部分は、車両の振動によって他の部分よりも大きな応力が発生するため、損傷し易くなる。
【００８６】
そこで図１に示したように、カソードガス供給通路２１のうち、インタークーラ２５の両端のそれぞれに接続される部分を、それぞれゴムホース２１１及びゴムホース２１２によって形成する。
【００８７】
すなわち、ゴムホース２１１は、カソードコンプレッサ２４よりも上流のカソードガス供給通路２１に設けられる。具体的には、ゴムホース２１１の一端が、インタークーラ２５の入口孔に接続され、他端が、カソードガス供給通路２１からバイパス通路２８が分岐する分岐点よりも下流のカソードガス供給通路２１の一端に接続される。
【００８８】
また、ゴムホース２１２は、インタークーラ２５よりも下流のカソードガス供給通路２１に設けられる。具体的には、ゴムホース２１２の一端が、インタークーラ２５の出口孔に接続され、他端が、ＷＲＤ２６の入口孔に接続されるカソードガス供給通路２１と接続される。
【００８９】
このように、カソードガス供給通路２１のうち、上流側流量センサ４１とインタークーラ２５との間の通路にゴムホース２１１を形成し、インタークーラ２５と下流側流量センサ４２との間のカソードガス供給通路２１にゴムホース２１２を形成する。すなわち、カソードガス供給通路２１のうちインタークーラ２５に接続される通路をゴムホース２１１及び２１２で形成する。これにより、車体に固定されたインタークーラ２５と、カソードガス供給通路２１との接続部分の損傷を抑制することができる。
【００９０】
なお、本実施形態では、インタークーラ２５の両端のそれぞれをゴムホース２１１及び２１２で形成する例について説明したが、ゴムホース２１１及び２１２のいずれか一方のみをゴムホースで形成するようにしてもよい。
【００９１】
また、本実施形態ではインタークーラ２５との接続部分をゴムホース２１１及び２１２で形成する例について説明したが、インタークーラ２５に限らず、カソードガス供給通路２１に設けられる補機のうち車体に固定される補機との接続部分をゴムホースにすればよい。
【００９２】
例えば、カソードコンプレッサ２４が車体に固定される場合には、カソードコンプレッサ２４の両端をゴムホースで形成することにより、本実施形態と同様の効果が得られる。
【００９３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００９４】
また、本実施形態では伸縮変形可能なフレキシブル管の一例として、ゴムホース２８１を使用する例について説明したが、ゴムホースだけでなく、公差や搖動を吸収可能な部材で形成される管路もフレキシブル管に該当する。例えば、伸縮性又は可とう性を有する樹脂などの材料で形成される管路や、可とう性を有する金属製の管路などもフレキシブル管に含まれる。
【００９５】
また、本実施形態ではカソードガス供給通路２１の一部をゴムホース２１１及び２１２で形成する例について説明したが、ゴムホース２１１及び２１２以外の部材で形成されたフレキシブル管が用いられても良い。
【００９６】
また、本実施形態では上流側流量センサ４１をカソードコンプレッサ２４よりも上流に設けたが、上流側流量センサ４１を、カソードコンプレッサ２４よりも下流であってバイパス通路２８よりも上流のカソードガス供給通路２１に設けてもよい。この場合にも、ゴムホース２１１、２１２及び２８１から、カソードガスが漏れたことを検出することができる。
【００９７】
なお、上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１００  燃料電池システム
１  燃料電池スタック
２１  アノードガス供給通路
２１１、２１２  ゴムホース
２２  カソードガス排出通路
２５  インタークーラ
２８  バイパス通路
２９  バイパス弁
２８１  ゴムホース
４  コントローラ（診断部）
４１  上流側流量センサ（上流側検出器）
４２  下流側流量センサ（下流側検出器）
【図１】
2015095287.tif 000003
【図２】
2015095287.tif 000004