(57)【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、
前記燃料電池の電力により駆動される負荷装置と、
前記燃料電池と前記負荷装置との間に配置されるリレーと、
前記負荷装置としての、前記燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給装置と、
前記燃料電池への前記酸化ガスの供給と遮断とを切り換える第１のバルブと、
前記燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置と、
前記燃料電池への前記燃料ガスの供給と遮断とを切り換える第２のバルブと、
前記リレーが閉固着しているか否かの判定に用いる検出値を検出する検出部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記燃料電池システムの停止時に、
前記検出部で検出された検出値に基づいて、前記リレーが閉固着しているか否かを判定し、
前記リレーが閉固着していないと判定した場合には、前記第１のバルブと前記第２のバルブを閉状態とし、
前記リレーが閉固着していると判定した場合には、前記第２のバルブを閉状態とし、前記第１のバルブを開状態として前記酸化ガス供給装置を動作させて、前記燃料電池に前記酸化ガスを供給させることで前記燃料電池の電荷を減少させる、
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】
特許文献１には、コンデンサを含む負荷装置と燃料電池との間にリレーを備える燃料電池システムにおいて、リレーのオン固着故障を検出する方法が記載されている。この燃料電池システムでは、アノードガスおよびカソードガスの供給が停止され、かつ、燃料電池スタックの電圧がゼロより高い状態でリレーをオフにし、リレーのオフ前に負荷装置に溜まった電荷を、リレーのオフ後に、負荷装置の電圧が燃料電池スタックの電圧より低くなるまで放電させる。リレーをオフにする指令が出された後に、電流センサによって電流が検出された場合に、リレーのオン固着故障（閉固着故障）が発生していると判断している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１４／０５０３４６号パンプレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、リレーが閉固着する故障が生じた場合、閉固着したリレーを介して燃料電池の電荷が予期しないときに外部に大量に流れ得る。そのため、燃料電池の電荷を減少させるための手段、構成が要望されている。
【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、前記燃料電池の電力により駆動される負荷装置と、前記燃料電池と前記負荷装置との間に配置されるリレーと、前記燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給装置と、前記燃料電池への前記酸化ガスの供給と遮断とを切り換える第１のバルブと、前記燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置と、前記燃料電池への前記燃料ガスの供給と遮断とを切り換える第２のバルブと、前記リレーが閉固着しているか否かの判定に用いる検出値を検出する検出部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記燃料電池システムの停止時に、前記検出部で検出された検出値に基づいて、前記リレーが閉固着しているか否かを判定し、前記リレーが閉固着していないと判定した場合には、前記第１のバルブと前記第２のバルブを閉状態とし、前記リレーが閉固着していると判定した場合には、前記第１のバルブを開状態とし、前記第２のバルブを閉状態とする。
この形態によれば、リレーが閉固着している場合、燃料電池への酸化ガスが供給されるので、酸化ガスと燃料電池内に残存する燃料ガスとが反応して、燃料電池内に残存する燃料ガスが消費される結果、燃料電池の電荷を減少させることが可能となる。
【０００７】
（２）上記形態において、前記負荷装置は、前記酸化ガス供給装置を含み、前記制御部は、前記燃料電池システムの停止時に前記リレーが閉状態で固着していると判定した場合には、さらに、前記酸化ガス供給装置を動作させて、前記燃料電池に前記酸化ガスを供給させてもよい。
この形態によれば、酸化ガス供給装置を動作させることにより、酸化ガスを燃料電池に供給するので、燃料電池の電力を消費させるとともに、燃料電池内に残存する燃料ガスを消費させるので、短時間で燃料電池の電荷を減少させることが可能となる。
【０００８】
（３）上記形態において、前記検出部は、前記燃料電池の電流を測定するＦＣ電流センサまたは前記燃料電池の電圧を測定するＦＣ電圧センサの少なくとも一方を含んでおり、前記制御部は、ＦＣ電流センサが測定した電流値、または、ＦＣ電圧センサが測定した電圧値に基づいて前記リレーが閉固着しているか否かを判定してもよい。
この形態によれば、リレーが閉固着しているか否かを容易に判定できる。
【０００９】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池システムの他、燃料電池システムの制御方法、燃料電池システムを備えた車両、移動体等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】燃料電池システムの概略構成を示す説明図。
【図２】第１の実施形態の燃料電池システムの停止時の制御フローチャート。
【図３】第２の実施形態の燃料電池システムの停止時の制御フローチャート。
【図４】第３の実施形態の燃料電池システムの概略構成を示す説明図。
【図５】第４の実施形態の燃料電池システムの概略構成を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
・第１の実施形態：
図１は、燃料電池システム１０の概略構成を示す説明図である。この燃料電池システム１０は、車両等の移動体に搭載される。燃料電池システム１０は、燃料電池１００（「ＦＣスタック１００」とも呼ぶ。）と、第１高電圧配線１１０と、パワーコントロールユニット２００（「ＰＣＵ２００」とも呼ぶ。）と、負荷装置２６０と、二次電池２５０と、燃料ガス供給装置３００と、酸化ガス供給装置３５０と、制御部４００と、スタートスイッチ４１０と、を備える。燃料電池１００と、ＰＣＵ２００とは、第１高電圧配線１１０により接続されている。第１高電圧配線１１０は、プラス側の第１高電圧配線１１０ｐと、マイナス側の第１高電圧配線１１０ｎを有する。プラス側の第１高電圧配線１１０ｐには、プラス側のＦＣリレーｆｃｒｐが設けられ、マイナス側の第１高電圧配線１１０ｎには、マイナス側のＦＣリレーｆｃｒｎが設けられている。これらのＦＣリレーｆｃｒｐ、ｆｃｒｎは、燃料電池１００と負荷装置２６０との間に配置されたリレーに相当する。プラス側の第１高電圧配線１１０ｐのＦＣリレーｆｃｒｐとＤＣ−ＤＣコンバータ２１０の間には、燃料電池のＦＣ電流Ｉｆｃを測定するＦＣ電流センサ５１０が設けられている。なお、ＦＣ電流センサ５１０は、燃料電池１００とプラス側のＦＣリレーｆｃｒｐの間に設けられていてもよい。ＦＣ電流センサ５１０は、マイナス側の第１高電圧配線１１０ｎに設けられていてもよい。この場合、ＦＣ電流センサ５１０は、第１高電圧配線１１０ｎのＦＣリレーｆｃｒｎとＤＣ−ＤＣコンバータ２１０の間、または、燃料電池１００とマイナス側のＦＣリレーｆｃｒｎの間のいずれに配置されていてもよい。
【００１２】
ＰＣＵ２００は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０と、第２高電圧配線２２０と、インバータ２３０と、を備える。上述した第１高電圧配線１１０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０に接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０と、インバータ２３０とは、第２高電圧配線２２０により接続されている。第２高電圧配線２２０は、プラス側の第２高電圧配線２２０ｐと、マイナス側の第２高電圧配線２２０ｎを有する。第２高電圧配線２２０には、電圧センサ５２０が設けられている。電圧センサ５２０は、プラス側の第２高電圧配線２２０ｐと、マイナス側の第２高電圧配線２２０ｎとの間の電圧Ｖｃ１を測定する。この電圧Ｖｃ１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０の平滑コンデンサ２１６の両端の電圧と等しい。
【００１３】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０は、第１高電圧配線１１０の電圧を昇圧して第２高電圧配線２２０に出力する昇圧コンバータであり、リアクトル２１２（「コイル２１２」とも呼ぶ。）と、ダイオード２１４と、平滑コンデンサ２１６と、スイッチ２１８とを備える。インバータ２３０は、直流の電力を、例えば３相交流の電力に変換し、負荷装置２６０に供給する。負荷装置２６０は、モータ２４０と、コンプレッサ３６０（正確には、コンプレッサ３６０を駆動するモータ）とを含んでいる。モータ２４０は、移動体の車輪（図示せず）を駆動するモータである。図１では、図示の都合上、負荷装置２６０中のコンプレッサ３６０と、酸化ガス供給装置３５０のコンプレッサ３６０とを分けて図示しているが、両者は同じものである。なお、インバータ２３０を備えない構成であってもよい。図１では、インバータ２３０を１つのみ設けているが、モータ２４０用のインバータと、コンプレッサ３６０用のインバータを別個に設けてもよい。また、負荷装置２６０としては、モータ２４０とコンプレッサ３６０以外の装置（インバータ２３０を要しないものを含む）を設けるようにしてもよい。
【００１４】
第２高電圧配線２２０は、二次電池２５０とも接続されている。二次電池２５０と、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０及びインバータ２３０と、の間には、プラス側の第２高電圧配線２２０ｐと、マイナス側の第２高電圧配線２２０ｎのそれぞれに対応して、システムメインリレー（「ＳＭリレー」とも呼ぶ。）ｓｍｒｐ、ｓｍｒｎが設けられている。マイナス側の第２高電圧配線２２０ｎのＤＣ−ＤＣコンバータ２１０とＳＭリレーｓｍｒｎとの間には、二次電池２５０のバッテリ電流Ｉｓｂを測定するためのバッテリ電流センサ５３０が設けられている。バッテリ電流センサ５３０の位置は、ＳＭリレーｓｍｒｎと二次電池２５０の間としても良い。バッテリ電流センサ５３０は、プラス側の第２高電圧配線２２０ｐに設けられていてもよい。この場合も、バッテリ電流センサ５３０の位置は、ＳＭリレーｓｍｒｐとＤＣ−ＤＣコンバータ２１０の間でもよく、ＳＭリレーｓｍｒｐと二次電池２５０の間でも良い。なお、図１の燃料電池システム１０では設けられていないが、ＳＭリレーｓｍｒｐ、ｓｍｒｎと、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０及びインバータ２３０と、の間に、ＤＣ−ＤＣコンバータを備える構成であってもよい。このＤＣ−ＤＣコンバータは、第２高電圧配線２２０の電圧を降圧して二次電池２５０に出力し、あるいは、二次電池２５０の電圧を昇圧して第２高電圧配線２２０に出力する双方向のＤＣ−ＤＣコンバータとしてもよい。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０とＳＭリレーｓｍｒｐ、ｓｍｒｎを省略してもよい。
【００１５】
燃料ガス供給装置３００は、燃料タンク３１０と、燃料ガス供給管３２０と、燃料ガス供給バルブ３２５と、調圧弁３２６と、インジェクタ３２７と、燃料ガス排出管３３０と、燃料ガス排出バルブ３３５と、燃料ガス還流管３４０と、還流ポンプ３４５とを備える。燃料タンク３１０は、燃料電池１００で用いられる燃料ガスを貯蔵する。燃料ガスとしては、例えば、水素が用いられる。燃料ガス供給管３２０は、燃料タンク３１０と燃料電池１００とを接続する管である。燃料ガス供給管３２０には、燃料電池１００側から燃料ガス供給バルブ３２５と、調圧弁３２６と、インジェクタ３２７が順に設けられている。燃料ガス供給バルブ３２５は、燃料ガスの燃料電池１００への供給と遮断とを切り換えるためのバルブ（第２のバルブ）である。調圧弁３２６は、燃料ガス供給管３２０の圧力を調整するためのバルブである。インジェクタ３２７は、燃料ガスを燃料電池１００へ噴射する。燃料ガス排出管３３０は、燃料電池１００から排出される燃料排ガスを大気に放出するための管である。燃料ガス排出管３３０には、燃料ガス排出バルブ３３５が設けられている。燃料ガス還流管３４０は、燃料ガス供給管３２０のインジェクタ３２７の下流側と、燃料ガス排出管３３０の燃料ガス排出バルブ３３５の上流側とを接続する管である。燃料ガス還流管３４０には、還流ポンプ３４５が設けられている。燃料電池１００から排出される燃料排ガスには、未反応の燃料ガスが含まれているので、燃料ガス還流管３４０及び還流ポンプ３４５を用いて、燃料排ガスを燃料ガス供給管３２０に還流して再利用する。燃料電池１００から排出される燃料排ガス中の不純物（例えば、窒素）の濃度が高くなった場合には、燃料ガス排出バルブ３３５が開けられて、燃料排ガスは大気に放出される。
【００１６】
酸化ガス供給装置３５０は、コンプレッサ３６０と、酸化ガス供給管３７０と、酸化ガス供給バルブ３７５と、酸化ガス排出管３８０と、酸化ガス排出バルブ３８５と、を備える。コンプレッサ３６０は、大気中の空気を燃料電池１００に送るためのコンプレッサである。本実施形態では、酸化ガスとして空気中の酸素を用いる。酸化ガス供給管３７０は、コンプレッサ３６０と燃料電池１００とを接続する管である。酸化ガス供給管３７０には、酸化ガス供給バルブ３７５が設けられている。酸化ガス供給バルブ３７５は、酸化ガスの燃料電池１００への供給と遮断を切り換えるためのバルブ（第１のバルブ）である。酸化ガス排出管３８０は、燃料電池１００から排出される酸化排ガスを大気に放出するための管である。酸化ガス排出管３８０には、酸化ガス排出バルブ３８５が設けられている。酸化ガス排出バルブ３８５は、燃料電池１００内の酸化ガスの圧力を調整する機能を有する。燃料電池１００への酸化ガス供給量は、コンプレッサ３６０の回転数あるいはトルクと、酸化ガス排出バルブ３８５のバルブ開度とにより制御される。酸化ガス排出管３８０には、燃料ガス排出管３３０が接続されている。燃料ガス排出管３３０から排出される燃料排ガスには、未反応の燃料ガスが含まれている可能性がある。燃料ガス排出管３３０が酸化ガス排出管３８０に接続されていれば、未反応の燃料ガスを大気に排出するときに、酸化排ガスで希釈できる。
【００１７】
制御部４００は、燃料電池システム１０の動作を制御する。制御部４００は、車両の運転手からの出力要求や、燃料電池１００のＦＣ電流Ｉｆｃ、二次電池２５０のバッテリ電流Ｉｓｂ、第２高電圧配線２２０の電圧Ｖｃ１、を用いて、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０と、負荷装置２６０の動作と、各種バルブ３２５、３３５、３７５、３８５の開閉と、ＦＣリレーｆｃｒｐ、ｆｃｒｎ及びＳＭリレーｓｍｒｐ、ｓｍｒｎの開閉とを制御する。制御部４００は、独立して設けられているものであってもよく、他の制御装置、例えば移動体の制御装置の一部として組み込まれていてもよい。また、本実施形態では、各種の制御を制御部４００が行っているが、バルブの開閉を切り換える制御部と、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０や負荷装置２６０を制御する制御部とは、別体の制御部であってもよい。スタートスイッチ４１０は、燃料電池システム１０を起動し、または終了させるためのスイッチである。
【００１８】
図２は、第１の実施形態の燃料電池システム１０の停止時の制御フローチャートである。ステップＳ１００でスタートスイッチ４１０がオフにされたことを検知すると、制御部４００は、ステップＳ１１０において、ＦＣリレーｆｃｒｐ、ｆｃｒｎとＳＭリレーｓｍｒｐ、ｓｍｒｎを開くように指示するとともに、第１のバルブ（酸化ガス供給バルブ３７５）と第２のバルブ（燃料ガス供給バルブ３２５）を閉めるように指示する。このとき、酸化ガス排出バルブ３８５と燃料ガス排出バルブ３３５も同時に閉めるように指示してもよい。
【００１９】
ステップＳ１２０では、制御部４００は、負荷装置２６０のうちの１つ以上の装置を用いて、平滑コンデンサ２１６に溜まっている電荷を放電させる。このように、負荷装置２６０を用いて平滑コンデンサ２１６の電荷を放電させるようにすれば、平滑コンデンサ２１６の電荷が予期しないときに外部に大量に流れることを防止できる。但し、平滑コンデンサ２１６の容量がそれほど大きくない場合には、ステップＳ１２０を省略してもよい。なお、ステップＳ１２０において、負荷装置２６０としてモータ２４０を駆動させる場合には、制御部４００は、ギアのポジション（図示せず）をパーキング又はニュートラルとして、車両を移動させないことが好ましい。
【００２０】
ステップＳ１３０では、制御部４００は、第２高電圧配線２２０の電圧Ｖｃ１が予め定められた判定値Ｖｔｈ１よりも低くなったか否かを判断する。低くなった場合には、制御部４００は、平滑コンデンサ２１６が十分に放電されたと判断してステップＳ２４０に移行する。低くならない場合には、ステップＳ１４０に移行する。
【００２１】
ステップＳ２４０では、制御部４００は、ステップＳ１２０で用いた負荷装置２６０の動作を停止させる。ステップＳ２５０では、制御部４００は、燃料ガス供給バルブ３２５を開けて燃料電池１００に燃料ガスを供給し、その後、ステップＳ２６０で燃料ガス供給バルブ３２５を閉めて処理を終了する。制御部４００がステップＳ２５０で一旦、燃料ガス供給バルブ３２５を開けるのは、燃料電池１００内の燃料ガスが少ないと、燃料電池１００内の触媒（図示せず）が劣化し易いため、燃料電池１００に燃料ガスを満たすためである。
【００２２】
ステップＳ１４０では、制御部４００は、ステップＳ１１０でＦＣリレーｆｃｒｐ、ｆｃｒｎとＳＭリレーｓｍｒｐ、ｓｍｒｎを開状態にする指示を行ってからから予め定められた時間が経過したか否かを判断する。経過していれば、制御部４００はステップＳ１５０に移行し、経過していなければ、ステップＳ１２０に戻る。なお、予め定められた時間が経過している状態で第２高電圧配線２２０の電圧Ｖｃ１が判定値Ｖｔｈ１より低くならない場合（ステップＳ１４０でＮｏ）の場合、ＦＣリレーｆｃｒｐ、ｆｃｒｎが閉固着している可能性がある。そこで、ＦＣリレーｆｃｒｐ、ｆｃｒｎが閉固着している可能性を考慮して以下のステップＳ１５０以降の処理が実行される。また、ステップＳ１４０の予め定められた時間は、ＦＣリレーｆｃｒｐ、ｆｃｒｎが閉固着されていないと仮定したときの、負荷装置２６０による平滑コンデンサ２１６の放電により電圧Ｖｃ１が判定値Ｖｔｈ１より小さくなるのに十分な時間ｔ１に設定される。具体的には、スタートスイッチ４１０がオフにされたときの電圧Ｖｃ１をＶ２、平滑コンデンサ２１６の容量をＣ１、負荷装置２６０の消費電力をＰとすると、Ｃ１（Ｖ２−Ｖｔｈ１）／Ｐ＜ｔ１を満たす時間ｔ１に設定される。
【００２３】
ステップＳ１５０では、制御部４００は、ステップＳ１１０でＦＣリレーｆｃｒｐ、ｆｃｒｎとＳＭリレーｓｍｒｐ、ｓｍｒｎを開状態に切り換える指示を発行してから予め定められた時間経過後の燃料電池１００から流れ出るＦＣ電流Ｉｆｃの電流値がゼロよりも大きいか判断する。本実施形態では、燃料電池１００から電流が流れ出る場合をプラスの電流としている。ゼロよりも大きい場合には、ステップＳ１７０に移行し、大きくない場合には、上述したステップＳ２４０に移行する。
【００２４】
ステップＳ１７０では、制御部４００は、ＦＣリレーｆｃｒｐ、ｆｃｒｎが閉状態で固着した閉固着故障と判断する。すなわち、制御部４００はステップＳ１１０でＦＣリレーｆｃｒｐ、ｆｃｒｎを開状態にしているため、通常は、燃料電池１００が負荷装置２６０から切り離されており、燃料電池１００からＦＣ電流Ｉｆｃが流れることはない。しかしながら、燃料電池１００からＦＣ電流Ｉｆｃが流れ続けている場合には、燃料電池１００と、負荷装置２６０とが閉回路を構成して、燃料電池１００から電流が供給されていると考えられる。すなわち、ＦＣリレーｆｃｒｐ、ｆｃｒｎが閉状態となる閉固着故障が発生していると判断できる。
【００２５】
なお、本実施形態では、ＦＣリレーｆｃｒｐ、ｆｃｒｎの一方のみが閉状態となる故障については、燃料電池１００から第１高電圧配線１１０や、ＰＣＵ２００に電流が流れることはないため、検知していないが、以下のようにすれば、検知可能である。制御部４００は、ＦＣリレーｆｃｒｐ、ｆｃｒｎの一方（例えばＦＣリレーｆｃｒｐ）を開、他方（例えばＦＣリレーｆｃｒｎ）を閉とする指示をして燃料電池１００のＦＣ電流Ｉｆｃを測定し、次に、ＦＣリレーｆｃｒｐ、ｆｃｒｎの開と閉を逆にする指示をして燃料電池１００のＦＣ電流Ｉｆｃを測定することで、ＦＣリレーｆｃｒｐ、ｆｃｒｎの一方のみが閉状態となる故障を検知することが可能である。すなわち、閉固着しているＦＣリレーに対して開とする指示を行い、閉固着していないＦＣリレーに対して閉とする指示をおこなったときには、ＦＣリレーｆｃｒｐ、ｆｃｒｎがいずれも閉状態となる閉固着故障と同様に燃料電池１００からＦＣ電流Ｉｆｃが流れる。一方、閉固着しているＦＣリレーに対して閉とする指示を行い、閉固着していないＦＣリレーに対して開とする指示を行ったときには、燃料電池１００からＦＣ電流Ｉｆｃが流れない。
【００２６】
ステップＳ１８０では、制御部４００は、ステップＳ１２０で用いた負荷装置２６０の動作を停止させる。ステップＳ１９０では、制御部４００は、第１のバルブ（酸化ガス供給バルブ３７５）を開とする。なお、このとき、酸化ガス排出バルブ３８５についても、開としてもよい。この結果、燃料電池１００内に大気中の酸化ガスが流入する。酸化ガスは、燃料電池１００内で燃料ガスと反応して燃料ガスを消費させる。具体的には、酸化ガスは、燃料電池１００の各セルの電解質膜を透過してアノード側に移動する。また、燃料電池１００内に残留している燃料ガスも電解質膜を透過してカソード側に移動する。アノード側、カソード側では、以下の式（１）の反応により燃料ガスが消費される。
Ｈ２  ＋  １／２Ｏ２  →  Ｈ２Ｏ  …（１）
さらに、アノード側では、以下の式（２）に示す平衡状態にあるが、式（１）により燃料ガスが消費されて減少すると、ルシャトリエの原理（ルシャトリエの法則）により燃料ガスの減少を相殺するように平衡状態は左に進み、燃料ガスが増加し、電荷が減少する。この増加した燃料ガスは、式（１）により消費される。
Ｈ２  ←→  ２Ｈ＋  ＋  ２ｅ−  …（２）
その結果、燃料電池１００内の燃料ガスを減少させるとともに、燃料電池１００の電荷を減少させることができる。
【００２７】
ステップＳ２００では、制御部４００は、酸化ガス排出バルブ３８５が閉まっている場合には、酸化ガス排出バルブ３８５を開けるとともにコンプレッサ３６０を駆動させる。ＳＭリレーｓｍｒｐ、ｓｍｒｎが開状態の場合には、コンプレッサ３６０を駆動するための電力は、燃料電池１００から供給される。すなわち、燃料電池１００から電力を取り出すことで、燃料電池１００の電荷を減少させることができる。ステップＳ２１０では、制御部４００は、コンプレッサ３６０を停止させる。なお、燃料電池１００の電力が無くなれば、制御部４００が停止させなくても、コンプレッサ３６０は、自動的に停止する。
【００２８】
以上、本実施形態によれば、燃料電池１００と負荷装置２６０との間に配置されるリレー（ＦＣリレーｆｃｒｐ、ｆｃｒｎ）が閉状態で固着していることを検知した場合（ステップＳ１５０でＹｅｓ）、第１のバルブ（酸化ガス供給バルブ３７５）を開状態とし、第２のバルブ（燃料ガス供給バルブ３２５）を閉状態とする。その結果、燃料電池１００の電荷を減少させることができる。
【００２９】
本実施形態では、コンプレッサ３６０を駆動するステップＳ２００と、その後にコンプレッサを停止するステップＳ２１０を備えているが、ステップＳ２００、Ｓ２１０は省略してもよい。すなわち、燃料電池１００に酸化ガスを流入させれば、上述した式（１）及び式（２）によりこの酸化ガスと燃料電池１００に残存する燃料ガスとを反応させて減少させるとともに電荷を減少させることができる。但し、酸化ガスや燃料ガスの電解質膜の透過速度が速くないため、この酸化ガスと燃料ガスとの反応による燃料ガスの減少も遅い可能性がある。そのため、制御部４００は、ステップＳ２００を実行して、残存する燃料ガスを消費させるとともに、燃料電池１００から電力を発生させて、燃料電池１００の電力を消費させることが好ましい。この場合、ステップＳ２００とＳ２１０を備えない場合に比べて、極めて短時間（例えば数秒）で燃料電池１００の電荷を減少させることができる。
【００３０】
本実施形態では、ステップＳ１９０、Ｓ２００、Ｓ２１０を実行するときには、燃料ガス供給バルブ３２５と燃料ガス排出バルブ３３５を閉にしているが、燃料ガス排出バルブ３３５については、開としてもよい。この場合、燃料ガスが燃料ガス排出バルブ３３５を取って大気に排出されるため、燃料電池１００内に残留する燃料ガスを早く減少させることができる。
【００３１】
・第２の実施形態：
図３は、第２の実施形態の燃料電池システム１０の停止時の制御フローチャートである。第２の実施形態の燃料電池システム１０のハード構成は、第１の実施形態の燃料電池システム１０のハード構成（図１）と同じである。第２の実施形態の制御フローチャートは、第１の実施形態の制御フローチャート（図１）のステップＳ１５０の後に、ステップＳ３００、Ｓ３１０、Ｓ３２０をさらに備える点が異なっており、他は同じである。ステップＳ３００以降は、ステップＳ１５０においてＦＣ電流Ｉｆｃがゼロ以下の場合（すなわち、ＦＣリレーｆｃｒｐ、ｆｃｒｎが閉固着していない場合）に実行される。
【００３２】
ステップＳ３００では、二次電池２５０のバッテリ電流Ｉｓｂがゼロよりも大きいか判断する。ゼロよりも大きい場合には、ステップＳ３１０に移行し、大きくない場合には、ステップＳ１２０に戻る。ステップＳ３１０では、ＳＭリレーｓｍｒｐ、ｓｍｒｎがいずれも閉状態で固着した閉固着故障と判断する。すなわち、制御部４００はステップＳ１１０でＳＭリレーｓｍｒｐ、ｓｍｒｎを開状態にしているため、通常は、二次電池２５０がモータ２４０から切り離されており、二次電池２５０からバッテリ電流Ｉｓｂが流れることはない。しかしながら、二次電池２５０からバッテリ電流Ｉｓｂが流れる場合には、二次電池２５０と、モータ２４０とが閉回路を構成して、二次電池２５０から電流が供給されていると考えられる。すなわち、ＳＭリレーｓｍｒｐ、ｓｍｒｎｎがいずれも閉状態となる故障が発生していると判断できる。
【００３３】
なお、ＳＭリレーｓｍｒｐ、ｓｍｒｎの一方のみが閉状態となる故障の場合には、二次電池２５０と、モータ２４０とが閉回路を構成しない。但し、制御部４００は、ＳＭリレーｓｍｒｐ、ｓｍｒｎｎの一方（例えばＳＭリレーｓｍｒｐ）を開、他方（例えばＳＭリレーｓｍｒｎ）を閉として二次電池２５０のバッテリ電流Ｉｓｂを測定し、次に、ＳＭリレーｓｍｒｐ、ｓｍｒｎｎの開と閉を逆にして二次電池２５０のバッテリ電流Ｉｓｂを測定することで、ＦＣリレーｆｃｒｐ、ｆｃｒｍｎの一方が閉固着している場合と同様に、ＳＭリレーｓｍｒｐ、ｓｍｒｎｎの一方のみが閉状態となる故障を検知することが可能である。
【００３４】
ステップＳ３２０では、制御部４００は、例えばインストルメントパネル（図示せず）への表示や音により、運転手に対して警告を行い、ステップＳ２４０に移行する。ＳＭリレーｓｍｒｐ、ｓｍｒｎｎの閉固着故障の場合には、二次電池２５０の電荷を減少させることはせず、警告に留める。この理由は、二次電池２５０から電荷を抜いてその電力をゼロとしてしまうと、二次電池２５０を劣化させるからである。
【００３５】
以上のように、第２の実施形態では、ステップＳ１１０においてリレーを開状態とする指示を行った後の予め定められた時間の経過後におけるＦＣ電流Ｉｆｃとバッテリ電流Ｉｓｂの電流値に基づいて、ＦＣリレーｆｃｒｐ、ｆｃｒｎとＳＭリレーｓｍｒｐ、ｓｍｒｎの閉固着を区別して検出することが可能である。また、ＦＣリレーｆｃｒｐ、ｆｃｒｎが閉固着している場合には、燃料電池１００に酸化ガスを供給して燃料電池１００内の燃料ガスを消費させることによって燃料電池１００に残存する電荷を減少させることが可能である。
【００３６】
・第３の実施形態：
図４は、第３の実施形態の燃料電池システム１１の概略構成を示す説明図である。第１の実施形態の燃料電池システム１０とは、ＦＣリレーｆｃｒｐ、ｆｃｒｎとＦＣ電流センサ５１０の配置位置が異なっている。第３の実施形態の燃料電池システム１１では、ＦＣリレーｆｃｒｐ、ｆｃｒｎは、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０とインバータ２３０との間に設けられている。また、ＦＣ電流センサ５１０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０のリアクトル２１２とダイオード２１４の間に配置されている。第３の実施形態においても、第１の実施形態及び第２の実施形態で説明した制御フローチャート（図２、図３）に従って処理を行うことができる。そして、ＦＣリレーｆｃｒｐ、ｆｃｒｎが閉固着故障をしている場合には、負荷装置２６０が動作すると、燃料電池１００から電流が流れるので、制御部４００は、ＦＣ電流センサ５１０の電流を測定することで、ＦＣリレーｆｃｒｐ、ｆｃｒｎが閉固着故障をしているか否かを判断できる。
【００３７】
・第４の実施形態：
図５は、第４の実施形態の燃料電池システム１２を示す説明図である。第１の実施形態の燃料電池システム（図１）との違いは、第１高電圧配線１１０の電圧を測定するＦＣ電圧センサ５４０をＦＣリレーｆｃｒｐ、ｆｃｒｎよりも燃料電池１００側に追加した点である。上記第１〜第３の実施形態では、ＦＣ電流センサ５１０の電流を測定することで、ＦＣリレーｆｃｒｐ、ｆｃｒｎが閉固着故障をしているか否かを判断しているが、第４の実施形態では、燃料電池１００の電圧Ｖｆｃを測定することで、ＦＣリレーｆｃｒｐ、ｆｃｒｎが閉固着故障をしているか否かを判断している。すなわち、ＦＣリレーｆｃｒｐ、ｆｃｒｎが閉固着故障をしている場合には、負荷装置２６０を動作させると、燃料電池１００に残存する電荷が消費されるので、ＦＣ電圧センサ５４０が測定する電圧値が低下する。したがって、制御部４００は、ＦＣ電圧センサ５４０が測定する電圧値により、ＦＣリレーｆｃｒｐ、ｆｃｒｎが閉固着故障をしているか否かを判断できる。
【００３８】
なお、ＦＣリレーｆｃｒｐ、ｆｃｒｎが閉固着しているか否かの判定における検出値を検出する手段としては、ＦＣ電流センサ５１０やＦＣ電圧センサ５４０以外の他の検出部を利用してもよい。例えば、ＦＣリレーｆｃｒｐ、ｆｃｒｎのそれぞれの抵抗値（導通状態）を検出する検出センサをこの検出部として用いるようにしてもよい。
【００３９】
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【符号の説明】
【００４０】
１０…燃料電池システム
１１…燃料電池システム
１２…燃料電池システム
１００…燃料電池
１１０…第１高電圧配線
１１０ｎ…マイナス側の第１高電圧配線
１１０ｐ…プラス側の第１高電圧配線
２００…パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）
２１０…ＤＣ−ＤＣコンバータ
２１２…リアクトル（コイル）
２１４…ダイオード
２１６…平滑コンデンサ
２１８…スイッチ
２２０…第２高電圧配線
２２０ｎ…マイナス側の第２高電圧配線
２２０ｐ…プラス側の第２高電圧配線
２３０…インバータ
２４０…モータ
２５０…二次電池
２６０…負荷装置
３００…燃料ガス供給装置
３１０…燃料タンク
３２０…燃料ガス供給管
３２５…燃料ガス供給バルブ
３２６…調圧弁
３２７…インジェクタ
３３０…燃料ガス排出管
３３５…燃料ガス排出バルブ
３４０…燃料ガス還流管
３４５…還流ポンプ
３５０…酸化ガス供給装置
３６０…コンプレッサ
３７０…酸化ガス供給管
３７５…酸化ガス供給バルブ
３８０…酸化ガス排出管
３８５…酸化ガス排出バルブ
４００…制御部
４１０…スタートスイッチ
５１０…ＦＣ電流センサ
５２０…電圧センサ
５３０…バッテリ電流センサ
５４０…ＦＣ電圧センサ
Ｉｆｃ…ＦＣ電流
Ｉｓｂ…バッテリ電流
Ｖｃ１…第２高電圧配線（平滑コンデンサ）の電圧
Ｖｔｈ１…判定値
ｆｃｒｎ…マイナス側のＦＣリレー
ｆｃｒｐ…プラス側のＦＣリレー
ｓｍｒｎ…マイナス側のシステムメインリレー（ＳＭリレー）
ｓｍｒｐ…プラス側のシステムメインリレー（ＳＭリレー）
【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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