(57)【要約】【課題】  バルブの開故障を確実に且つ精度よく判定できる燃料電池システムの異常判定方法を提供する。【解決手段】  燃料電池システム１の運転状態が間欠運転モードになったときに、まず、第１の時刻においてＦＣスタック内の圧力Ｐin1を測定し記憶させる。次に、一定時間経過後の時刻Ｔ２においてＦＣスタック内の圧力Ｐin2を測定し記憶させる。それから、両者の減算により差圧ΔＰinを算出する。次いで、その差圧ΔＰinを基準値Ｐthと比較し、差圧ΔＰinが基準値Ｐth未満であるときにＦＣ出入口バルブに開故障が生じていると判定する。さらに、その場合、ＦＣスタックの電流引きを行い、スタック内の燃料ガスを消費させ、バルブ前後に十分な差圧を生じせしめてバルブを閉弁する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池スタックと、該燃料電池スタックに接続された燃料ガスの流通経路とを有する燃料電池システムを間欠運転する間欠運転工程を備えており、
前記間欠運転工程は、
任意の第１の時刻において、前記流通経路に設けられたバルブと前記燃料電池スタックとの間における前記燃料ガスの第１の圧力を測定する第１ステップと、
前記第１の時刻よりも後の第２の時刻において、前記流通経路に設けられたバルブと前記燃料電池スタックとの間における前記燃料ガスの第２の圧力を測定する第２ステップと、
前記第１の圧力と前記第２の圧力との差圧を算出する第３ステップと、
前記差圧が予め設定しておいた基準値未満であるときに、前記バルブが開故障であると判定する第４ステップと、
を有する、
燃料電池システムの異常判定方法。
【請求項２】
前記間欠運転工程は、前記バルブが開故障であると判定されたときに、前記燃料電池スタック内の前記燃料ガスの圧力を低下させる第５ステップを備える、
請求項１記載の燃料電池システムの異常判定方法。
【請求項３】
前記第５ステップにおいては、前記燃料電池スタック内の前記燃料ガスを消費させる、請求項２記載の燃料電池システムの異常判定方法。
【請求項４】
燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックに接続された燃料ガスの流通経路と、
前記流通経路に設けられたバルブと前記燃料電池スタックとの間に設けられた圧力計と、
任意の第１の時刻において前記圧力計で測定された前記燃料ガスの第１の圧力と、該第１の時刻よりも後の第２の時刻において該圧力計で測定された前記燃料ガスの第２の圧力との差圧が算出され、該差圧が予め設定された基準値未満であるときに、前記バルブが開故障であると判定する制御部と、
を備える、
燃料電池システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記バルブが開故障であると判定されたときに、前記燃料電池スタック内の前記燃料ガスの圧力が低下するように該燃料電池スタック内の該燃料ガスを消費させる制御を行うものである、
請求項４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、燃料電池システム及びその異常判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池自動車に搭載された燃料電池システムに備わる各種のバルブの閉故障又は開故障を判定する例として、例えば、特許文献１には、燃料電池スタックの出口側に設けられた水素パージバルブの閉故障又は開故障を判定する方法が記載されている。なお、本明細書において、「閉故障」とは、バルブが開放されるべきなのに閉弁されている状態を示し、「開故障」とは、バルブが閉弁されるべきなのに開放されている状態を示す。
【０００３】
特許文献１に記載された上記水素パージバルブは、加圧水素循環型の燃料電池システムにおいて、反応生成物である生成水を外部へ排出させるためのアノードガス排出流路に設けられたものである。この水素パージバルブの具体的な故障判定処理は、想定水素圧力と、水素ガスのイジェクタ（「エゼクタ」ともいう）の後段に設置された圧力センサで測定された実測水素圧力との差圧（差分）を求め、その差圧と設定基準値との比較結果に基づいて行われる。
【０００４】
例えば、生成水を排出させるために水素パージ指令が出されている場合には、水素パージバルブが開いているはずであり、実測水素圧力は想定水素圧力よりも小さくなる。よって、両者の差圧が設定基準値よりも大きければ、水素パージバルブは開いており正常な状態と判断される。これに対し、差圧が設定基準値よりも小さければ、水素がパージされていない状態、つまり、水素パージバルブが閉じており、閉故障と判断される。
【０００５】
一方、水素パージ指令が出されていない場合には、水素パージバルブが閉じているはずであり、実測水素圧力は想定水素圧力とほぼ同等となる。よって、両者の差圧が設定基準値と同等又はそれ以下であれば、水素パージバルブは閉じており正常な状態と判断される。これに対し、差圧が設定基準値よりも大きければ、水素がパージされている状態、つまり、水素パージバルブが開いており、開故障と判断される。
【特許文献１】特開２００３−９２１２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、燃料電池システムが燃料電池から電流を取り出さないとき（或いは取り出す必要がないとき）、例えば、燃料電池のエネルギー効率の低下等を防止する観点から燃料電池の発電を停止するような運転状態（すなわち間欠運転モード）のときには、燃料電池スタック内のリークに起因する水素の不要な消費を防止するため、通常、燃料電池スタックへの水素の入口バルブ及び出口バルブを閉じる機構が採用されている。このとき、アノード側で水素消費が無いいわゆるゼロフロー時には、バルブの前後に生じる差圧によってそのバルブを閉じる機構が採用され得る。この場合、バルブを強制的に閉じるような機構に比べて開故障が生じ易い傾向にあり、こうなると燃料電池スタックからの水素リーク量が不都合に増大してしまうおそれがある。
【０００７】
このような開故障を検知するために、上記従来の水素パージバルブに対する故障判定方法をそのまま適用すべく、水素イジェクタの後段で水素圧力を測定し、その実測値を何らかの想定基準値と比較しても、燃料電池スタックの入口バルブ又は出口バルブの前後に十分な差圧が生じているか否かの判断はできず、よって、そのような入口バルブ及び／又は出口バルブの故障判定を行うことは極めて困難である。また、上記従来の故障判定方法では、実測値ではなく想定した水素圧力を判定に用いるので、その想定水素圧力の設定精度及び確度によっては判定精度が悪化することがある。殊に、バルブの前後に生じる差圧によってそのバルブを閉じる機構を採用している場合、バルブが閉じるべき直前（例えば、ゼロフロー状態となる時点）での水素圧力を正確に想定することが困難であり、判定精度の悪化が更に懸念される。
【０００８】
そこで、本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、バルブの開故障を確実に且つ精度よく判定できる燃料電池システム及びその異常判定方法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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明による燃料電池システムは、燃料電池スタックとその燃料電池スタックに接続された燃料ガスの流通経路とを有する燃料電池システムを間欠運転する間欠運転工程を備えている。そして、その間欠運転工程が、任意の第１の時刻において、流通経路に設けられたバルブと燃料電池スタックとの間における燃料ガスの第１の圧力を測定する第１ステップと、その第１の時刻よりも後の第２の時刻において、流通経路に設けられたバルブと燃料電池スタックとの間における燃料ガスの第２の圧力を測定する第２ステップと、第１の圧力と第２の圧力との差圧を算出する第３ステップと、その差圧が予め設定しておいた基準値未満であるときに、バルブが開故障であると判定する第４ステップとを有する。
【００１０】
この方法においては、間欠運転工程の実施により、燃料電池での発電を実質的に停止させるような間欠運転モードが実現される。間欠運転モードが開始されると、まず、第１ステップを実行し、任意の第１の時刻において、燃料ガスの流通経路に設けられたバルブと燃料電池スタックとの間における燃料ガスの圧力（第１の圧力）を測定する。このような圧力測定を連続的又は断続的に実行し、第２ステップ、すなわち、第１の時刻よりも遅い第２の時刻において、同様の箇所での燃料ガスの圧力（第２の圧力）を測定する。次に、第３ステップで、上記第１の圧力と上記第２との差圧（差分）、つまり第１の時刻から第２の時刻までの経時的な圧力変化の実測値を算出する。
【００１１】
上述したように、バルブが閉じられていれば、燃料電池スタックからの自然リークによって時間の経過と共に燃料電池スタック内の圧力は徐々に低下し、やがて有意な差圧が生じるはずである。これに対し、バルブが閉じられておらず、燃料ガスが、バルブよりも上流側から燃料電池スタック内へ供給される又は供給され得る状態にあれば、バルブの前後に十分な差圧が生じないか或いはその可能性が極めて高くなる。
【００１２】
よって、バルブが閉弁されるような十分な差圧の値を予め取得しておき、それをバルブの開閉を判断するための基準値として設定し、実測された差圧とその基準値とを比較することによって、バルブの開故障を判定できる。具体的には、第４ステップにおいて、第３ステップで算出された差圧がその基準値未満であるときに、バルブが開故障を引き起こしていると判定する。このように、実測した圧力から算出した経時的な圧力変化に基づいてバルブの開故障の有無が正確に検知される。
【００１３】
また、バルブが開故障であると判断された場合には、バルブを閉じてその開故障を解除することが望ましく、このとき、間欠運転工程が燃料電池スタック内の燃料ガスの圧力を低下させる第５ステップを備えると好適である。
【００１４】
このような第５ステップを実行して燃料電池スタックの内圧を低下させることにより、バルブの前後に有意な差圧を生じせしめてバルブを閉弁させることが可能となる。よって、バルブを強制的に閉じる外部操作やそのための動力が不要であり、しかもバルブを確実に閉じることができる。
【００１５】
この燃料電池スタック内の燃料ガスの圧力を低下させる手法は特に制限されないものの、第５ステップにおいて、燃料電池スタック内の燃料ガスを消費させるようにするとより好ましい。
【００１６】
この場合、具体的には、燃料電池から引き出す電流値を外部からの指令又は指示によって調節制御できるような燃料電池システムを例にとると、間欠運転モードでありながらも燃料電池に対して有意量の電流を引き出させる指令又は指示を与えることによって発電を行い、これにより燃料電池スタック内の燃料ガスを消費させることができる。また、このような電流の引き出し（いわゆる「電流引き」）を行う時間としては、予め設定されていてもよいが、十分な差圧が生じた時点でバルブが自動的に閉弁されるので、上記の第１ステップから第４ステップを繰り返し、差圧が基準値以上となった時つまり開故障が解消された時点でその電流引きを中止するようにしてもよい。
【００１７】
更に具体的には、燃料電池スタックに接続されており且つ燃料ガスの流通経路の上流側及び／又は下流側に設けられたバルブの開故障の判定に対して本発明を適用すると特に好ましい。このようなバルブとしては、燃料電池スタックに接続された燃料ガスの入口バルブ、その出口バルブ、燃料ガスが貯留された高圧タンクの出口バルブ等を例示できる。
【００１８】
また、本発明による燃料電池システムは、本発明の燃料電池システムの異常判定方法を有効に実施するためのものであり、燃料電池スタックと、燃料電池スタックに接続された燃料ガスの流通経路と、その流通経路に設けられたバルブと燃料電池スタックとの間に設けられた圧力計と、任意の第１の時刻において圧力計で測定された燃料ガスの第１の圧力と、第１の時刻よりも後の第２の時刻において圧力計で測定された燃料ガスの第２の圧力との差圧が算出され、その差圧が予め設定された基準値未満であるときに、バルブが開故障であると判定する制御部とを備える。
【００１９】
また、制御部は、バルブが開故障であると判断されたときに、燃料電池スタック内の燃料ガスの圧力が低下するように燃料電池スタック内の燃料ガスを消費させる調節制御を行うものであると好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の燃料電池システム及びその異常判定方法によれば、燃料ガスの流通経路に設けられたバルブと燃料電池スタックとの間における燃料ガス圧力の経時的な変化に基づいて、バルブの開故障を確実に且つ精度よく判定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、同一要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。また、図面の寸法比率は、図示の比率に限られるものではない。
【００２２】
図１は、本発明による燃料電池システムの好適な一実施形態を示す構成図である。燃料電池システム１は、例えば、燃料電池自動車等に搭載される車載システムであり、エンドプレート１１，１２間に保持されるように設けられた燃料電池スタック１３を有する燃料電池１０を備えている。燃料電池１０に設けられた燃料ガスとしての水素ガスの供給口１４には、図示しない水素タンク等の水素ガス源に一方端が接続された供給管Ｈ１（流通経路）の他方端が接続されている。また、同じく燃料電池１０に設けられた水素ガスの排出口１５には、オフガス処理系（図示せず）に一方端が接続された排気管Ｈ２（流通経路）の他方端が接続されている。
【００２３】
供給管Ｈ１には、レギュレータ２、及びＦＣ（燃料電池）入口バルブ３が設けられており、排気管Ｈ２には、ＦＣ出口バルブ４、及び水素ポンプ５が設けられている。また、供給管Ｈ１と排気管Ｈ２とは、レギュレータ２とＦＣ入口バルブ３との間の部位、及び水素ポンプ５の下流側の部位に接続された循環通路Ｈ３（流通経路）で連結されている。循環通路Ｈ３には逆止弁６が設けられており、レギュレータ２を通して供給された水素ガスが、ＦＣ入口バルブ３、供給口１４、燃料電池スタック１３、排出口１５、ＦＣ出口バルブ４、水素ポンプ５、及び逆止弁６を図示矢印方向に循環されるようになっている。
【００２４】
さらに、供給口１４とＦＣ入口バルブ３との間には、圧力センサＰｓ（圧力計）が設置されている。この圧力センサＰｓは、燃料電池１０に接続された演算制御部７（制御部）に接続されている。またさらに、ＦＣ入口バルブ３と循環通路Ｈ３との間には圧力センサＰｒが設置されている。なお、燃料電池１０の酸化ガスとしてのエアを供給及び排出する空気供給系については図示を省略した。
【００２５】
このように構成された燃料電池システム１の異常判定方法の一例について説明する。図２は、本発明による燃料電池システムの異常判定方法の一例を実施する手順を示すフロー図である。燃料電池システム１においては、図示しない水素供給源から供給された水素ガスが供給口１４からアノード側に供給されると共に、加湿調整された空気がカソード側に供給され、燃料電池スタック１３内を流通することによって発電が行われる。このとき、燃料電池１０から引き出すべき電力（電流値）が演算制御部７で演算され、その発電量に応じた量の水素ガス及び空気中の酸素ガスが燃料電池スタック１３内に供給されるようになっている。
【００２６】
この燃料電池システム１の運転状態が、通常の負荷運転モードから間欠運転モード（間欠運転工程）に切り替えられると（ステップＳ０）、ＦＣ入口バルブ３及びＦＣ出口バルブ４が閉弁されるべき状態となる。このとき、正常な動作では、燃料電池スタック１３での自然リーク（スタッククロスリーク）によってＦＣ入口バルブ３の前後、及びＦＣ出口バルブ４の前後に有意な圧力差が生じ、そのような前後差圧によってＦＣ入口バルブ３及びＦＣ出口バルブ４が閉じられ得る。
【００２７】
本異常判定方法では、間欠運転モードに移行した後の任意の時刻Ｔ１（望ましくは移行したのと同時又はその直後）において、ＦＣ入口バルブ３からＦＣ出口バルブ４の間、つまり燃料電池スタック１３内の水素ガスの圧力Ｐin1を圧力センサＰｓによって測定し、その測定値信号を演算制御部７へ出力して記憶させる（ステップＳ１；第１ステップ）。さらに、圧力センサＰｓによる圧力測定を継続的又は断続的に実施し、適宜の時間が経過した任意の時刻Ｔ２において圧力センサＰｓによって測定された圧力Ｐin2の測定値信号を演算制御部７へ出力して記憶させる（ステップＳ２；第２ステップ）。
【００２８】
それから、演算制御部７では、時刻Ｔ１で実測された圧力Ｐin1から、時刻Ｔ２で実測された圧力Ｐin2を差し引く演算を行い、経時的な圧力変化（差圧ΔＰin）を算出する（ステップＳ３；第３ステップ）。次に、その差圧ΔＰinと、予め設定しておいた差圧の基準値Ｐthとの比較演算を実施する（ステップＳ４）。
【００２９】
具体的には、差圧ΔＰinがその基準値Ｐth未満である場合には、ＦＣ入口バルブ３及びＦＣ出口バルブ４が閉じられるのに十分なバルブ前後での差圧が生じていないので、ＦＣ入口バルブ３及びＦＣ出口バルブ４のうち少なくとも一方が閉じていない開故障であると判定する（ステップＳ５）。このようにステップＳ４，Ｓ５から第４ステップが構成されている。
【００３０】
一方、差圧ΔＰinがその基準値Ｐth未満でない場合（すなわち基準値以上である場合）には、燃料電池スタック１３内のクロスリークによって十分な差圧が生じ、ＦＣ入口バルブ３及びＦＣ出口バルブ４が閉弁されていて故障ではないので、正常と判定し（ステップＳ７）、燃料電池スタック１３の発電用フラグＦを‘０’（水素ガスを強制消費させない状態）にセットし、処理を終了する。なお、基準値Ｐthは、ＦＣ入口バルブ３及びＦＣ出口バルブ４が閉弁されるような差圧を予め求めておき、その差圧値に基づいて適宜設定することができる。
【００３１】
次いで、ステップＳ４，Ｓ５において開故障と判断された場合には、燃料電池スタック１３の発電用フラグＦを‘１’（水素ガスを強制消費させる状態）にセットし、所定の要求電流値を演算制御部７から出力して燃料電池１０へ入力し、その電流に相当する燃料電池スタック１３内の水素ガス及び空気中の酸素ガスを強制的に消費させる（ステップＳ６；第５ステップ）。こうすることにより、燃料電池スタック１３の内圧が低下し、ＦＣ入口バルブ３及びＦＣ出口バルブ４の前後に差圧が生じ得る。その結果、バルブ前後に十分な差圧が生じて開故障が解消され、正常判定が行われ、発電用フラグＦを‘０’にセットし、電流引き処理を終了する。
【００３２】
ここで、図３は、間欠運転モードにおいて上述した一連の手順を実施したときの圧力センサＰｓ，Ｐｒによる圧力測定値、及び、燃料電池スタック１３から引き出される電流の経時的な変化を示すグラフである。同図において、実線で示す曲線Ｌ１は、圧力センサＰｒによって測定される圧力の変化を示しており、ＦＣ入口バルブ３の上流（前段）では圧力が略一定に保持されている状態を示す。また、一点鎖線で示す曲線Ｌ２は、ＦＣ入口バルブ３が開故障しており且つ何の制御も行わない状態において、圧力センサＰｓによって測定される圧力の変化を示す。
【００３３】
このようにＦＣ入口バルブ３が開故障した場合、間欠運転モードが開始される時刻ｔ０（任意の時刻Ｔ１）において圧力センサＰｓで測定された圧力と、時刻ｔ１（任意の時刻Ｔ２）において測定された圧力との有意差はないので、ステップＳ４における差圧ΔＰinと基準値Ｐthとの比較演算を実行することにより、ＦＣ入口バルブ３の開故障が確実に判定される（ステップＳ５）。それに引き続き、ステップＳ６が実施され、時刻ｔ１において要求電流値が燃料電池１０へ入力されて電流引きが行われる。図中に実線で示される曲線Ｌ５は、そのとき引き出されるＦＣ電流の変化を示しており、時刻ｔ１でＦＣ電流が生じ、徐々に増大する。
【００３４】
ここで、曲線Ｌ４は、そのような電流引き制御を行っているときの圧力センサＰｓによって測定される圧力の変化を示す。電流引き指令によって燃料電池スタック１３内の燃料ガスの消費が開始され、時刻ｔ１から若干時間が経過した後（例えば数ｍｓｅｃ後）に内圧が低下し始める。ＦＣ電流は、時刻ｔ２において要求電流値で安定し、その状態で一定時間ガス消費が続行される。この間、ステップＳ１〜Ｓ４が繰り返され、差圧ΔＰinが基準値Ｐth以上となった時点（時刻ｔ３）でステップＳ５，Ｓ６がスキップされる。この時、ＦＣ入口バルブ３の前後には十分な差圧が生じ、ＦＣ入口バルブ３は閉弁されて開故障が解除され、正常判定が行われる。同時に、燃料電池１０への電流引き要求が解除され、ＦＣ電流は徐々に低下して時刻ｔ４でゼロとなる。なお、図中、破線で示す曲線Ｌ３は、ＦＣ入口バルブ３及びＦＣ出口バルブ４が正常に閉動作したときの圧力変化を表す。
【００３５】
このような構成を有する燃料電池システム１及びそれを用いた燃料電池システムの異常判定方法によれば、間欠運転モードにおいて、水素ガスがゼロフロー状態で運転されるような場合でも、ＦＣ入口バルブ３とＦＣ出口バルブ４との間の部位に設けられた圧力センサＰｓで実測した燃料電池スタック１３内の経時的な圧力変化に基づいて、それらバルブ３，４に開故障が生じているか否かを判定できる。よって、このように実測値に基づいて実時間でバルブの開故障を確実に判定できるので、故障判定の精度及び確度を向上させることができる。また、実測された差圧ΔＰinと、ＦＣ入口バルブ３及びＦＣ出口バルブ４を閉じるのに十分な差圧の基準値Ｐthとを比較して開故障の有無を判定するので、判定精度をより一層高めることができる。
【００３６】
さらに、ＦＣ入口バルブ３及び／又はＦＣ出口バルブ４の開故障と判断されたとき（ステップＳ５）に、ステップＳ６を実行して燃料電池スタック１３内の水素ガスを強制的に消費させ、差圧ΔＰinを生じせしめてバルブを閉弁させるので、開故障を確実に且つ簡易に解消できる。またさらに、この場合、ＦＣ入口バルブ３及び／又はＦＣ出口バルブ４を閉弁させるのに外部からの動力や操作が不要なので、操作や制御の複雑化及びコストの増大を抑止できる。なお、燃料電池システム１では、圧力センサＰｓによって供給口１４とＦＣ入口バルブ３との間の圧力が監視されるので、特にＦＣ入口バルブ３の開故障を判定するのに極めて好適である。
【００３７】
図４は、本発明による燃料電池システムの好適な他の一実施形態を示す構成図である。燃料電池システム１００は、圧力センサＰｓが排出口１５とＦＣ出口バルブ４との間に設けられ、圧力センサＰｒが水素ポンプ５の下流側（後段）に設けられたこと以外は、図１に示す燃料電池システム１と同様に構成されたものである。
【００３８】
このように構成された燃料電池システム１００及びそれを用いた異常判定方法によっても、燃料電池システム１と同様の作用効果が奏される。また、燃料電池システム１００では、圧力センサＰｓによって排出口１５とＦＣ出口バルブ４との間の圧力が監視されるので、特にＦＣ出口バルブ４の開故障を判定するのに極めて好適である。
【００３９】
図５は、本発明による燃料電池システムの好適な更に他の一実施形態を示す構成図である。燃料電池システム２００は、燃料電池１０に水素ガスの供給管Ｈ４を介して水素タンク２０が接続されたものである。水素タンク２０は、レギュレータ２２及びタンク出口バルブ２３がタンク本体２１に外付けされたものである。また、燃料電池１０とタンク出口バルブ２３との間の供給管Ｈ４には、演算制御部７に接続された圧力センサＰｈが設置されている。なお、空気供給系、及びオフガス系については図示を省略した。
【００４０】
このように構成された燃料電池システム２００では、運転状態が間欠運転モード（間欠運転工程）になると、タンク出口バルブ２３が閉弁されるべき状態となる。つまり、正常動作時には、燃料電池１０の燃料電池スタック１３内での自然リークによってタンク出口バルブ２３の前後に有意な圧力差が生じ、そのような前後差圧によってタンク出口バルブ２３が閉じられ得る。
【００４１】
まず、間欠運転モードに移行した後の任意の時刻Ｔ１（望ましくは移行したのと同時又はその直後）において、タンク出口バルブ２３の下流側の圧力を圧力センサＰｈによって測定し、その測定値信号を演算制御部７へ出力して記憶させる（図２のステップＳ１に相当；第１ステップ）。さらに、圧力センサＰｈによる圧力測定を継続的又は断続的に実施し、適宜の時間が経過した任意の時刻Ｔ２において圧力センサＰｈによって測定された圧力の測定値信号を演算制御部７へ出力して記憶させる（図２のステップＳ２に相当；第２ステップ）。
【００４２】
それから、演算制御部７において、時刻Ｔ１，Ｔ２で実測された圧力から経時的な圧力変化（差圧ΔＰin）を算出する（図２のステップＳ３に相当；第３ステップ）。次に、その差圧ΔＰinと、上述したように予め設定しておいた差圧の基準値Ｐthとの比較演算を実行する（図２のステップＳ４に相当）。差圧ΔＰinが基準値Ｐth未満である場合には、タンク出口バルブ２３が閉じていない開故障であると判断する（図２のステップＳ５に相当；第４ステップ）。
【００４３】
一方、差圧ΔＰinがその基準値Ｐth未満でない場合（すなわち基準値以上である場合）には、燃料電池スタック１３内のクロスリークによって十分な差圧が生じてタンク出口バルブ２３が閉弁されており、故障ではないので、正常と判定し（図２のステップＳ７に相当）、燃料電池スタック１３の発電用フラグＦを‘０’にセットし、処理を終了する。
【００４４】
次いで、タンク出口バルブ２３の開故障と判断された場合には、燃料電池スタック１３の発電用フラグＦを‘１’にセットし、所定の要求電流値を演算制御部７から出力して燃料電池１０へ入力し、その電流に相当する燃料電池スタック１３内の水素ガス及び空気中の酸素ガスを強制的に消費させる（図２のステップＳ６に相当；第５ステップ）。こうすることにより、燃料電池スタック１３の内圧が低下し、タンク出口バルブ２３の前後に差圧が生じ得る。その結果、バルブ前後に十分な差圧が生じて開故障が解消され、正常判定が行われ、発電用フラグＦを‘０’にセットし、電流引き処理を終了する。
【００４５】
このような構成の燃料電池システム２００及びその異常判定方法によっても、間欠運転モードにおいて水素ガスがゼロフロー状態で運転されるような場合であっても、タンク出口バルブ２３と燃料電池１０との間に設けられた圧力センサＰｓによる圧力実測値の経時的変化に基づいて開故障の有無を判定できる。よって、故障判定の精度及び確実性を向上させることができる。また、タンク出口バルブ２３が開故障のときに、燃料電池スタック１３内の水素ガスを強制的に消費させ、差圧ΔＰinを十分に生じせしめてバルブを閉弁させるので、操作や制御の複雑化及びコストの増大を抑えつつ、開故障を確実に且つ簡易に解消できる。
【００４６】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない限度において様々な変形が可能である。例えば、圧力センサＰｓを、ＦＣ入口バルブ３と供給口１４との間、及び、ＦＣ出口バルブ４と排出口１５との間の両方に設けてもよい。また、燃料電池システム１，１００，２００は、車載されるシステムに限られず、例えば、固定設置された発電システムとしての燃料電池システムにも本発明は好適である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明による燃料電池システム及びその異常判定方法によれば、燃料ガスの流通経路に設けられたバルブと燃料電池スタックとの間における燃料ガス圧力の経時的な変化に基づいて、バルブの開故障を確実に且つ精度よく判定することが可能なので、燃料電池自動車等の燃料電池システムを備える機器、動機、設備等に広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明による燃料電池システムの好適な一実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明による燃料電池システムの異常判定方法の一例を実施する手順を示            すフロー図である。
【図３】間欠運転モードにおいて、圧力センサによる圧力測定値、及び、燃料電池            スタックから引き出される電流の経時的な変化を示すグラフである。
【図４】本発明による燃料電池システムの好適な他の一実施形態を示す構成図であ            る。
【図５】本発明による燃料電池システムの好適な更に他の一実施形態を示す構成図            である。
【符号の説明】
【００４９】
１，１００，２００…燃料電池システム、２，２２…レギュレータ、３…ＦＣ入口バルブ、４…ＦＣ出口バルブ、５…水素ポンプ、６…逆止弁、７…演算制御部（制御部）、１０…燃料電池、１１，１２…エンドプレート、１３…燃料電池スタック、１４…供給口、１５…排出口、２０…水素タンク、２３…タンク出口バルブ、Ｐｈ，Ｐｒ，Ｐｓ…圧力センサ、Ｈ１，Ｈ４…供給管（流通経路）、Ｈ２…排気管（流通経路）、Ｈ３…循環通路（流通経路）、Ｓ０〜Ｓ６…ステップ、Ｔ１…第１の時刻、Ｔ２…第２の時刻、ΔＰin…差圧。
【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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