(57)【要約】【課題】絶縁抵抗を検出する検出手段の故障を診断する。【解決手段】負荷装置２には、燃料電池スタック１が発電した電力が供給されており、絶縁抵抗センサ３は、高電圧システムの絶縁抵抗Ｒaを検出する。導電率センサ４は、燃料電池スタック１を冷却する冷却媒体の導電率Ｔaを検出する。ここで、制御部４０は、導電率センサ４によって検出された導電率Ｔaに基づいて、絶縁抵抗センサ３の故障診断を行う。【選択図】図１
2007173181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料極に燃料ガスが供給されるとともに、酸化剤極に酸化剤ガスが供給されることにより、前記燃料ガスと前記酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて電力を発電する燃料電池と、
前記燃料電池が発電した電力が供給される負荷手段と、
前記燃料電池および前記負荷手段を含む回路の絶縁抵抗を検出する絶縁抵抗検出手段と、
前記燃料電池を冷却する冷却媒体を、前記燃料電池との間で循環させる冷却媒体循環手段と、
前記冷却媒体の導電率を検出する導電率検出手段と、
前記導電率検出手段によって検出された前記導電率に基づいて、前記絶縁抵抗検出手段の故障診断を行う診断手段と
を有することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記診断手段は、前記燃料電池および前記負荷手段を含む回路の絶縁抵抗と、前記冷却媒体の導電率との関係が予め規定されている対応関係に基づいて、前記導電率検出手段によって検出された前記導電率から、当該導電率と対応する絶縁抵抗を特定するとともに、当該特定された絶縁抵抗を、前記絶縁抵抗検出手段の故障を判断する絶縁抵抗しきい値として算出し、当該算出された絶縁抵抗しきい値と、前記絶縁抵抗検出手段によって検出された絶縁抵抗とを比較することにより、前記絶縁抵抗検出手段の故障診断を行うことを特徴とする請求項１に記載された燃料電池システム。
【請求項３】
前記診断手段は、前記絶縁抵抗検出手段によって検出された絶縁抵抗が、前記絶縁抵抗しきい値よりも大きい場合に、前記絶縁抵抗検出手段の故障を判定することを特徴とする請求項２に記載された燃料電池システム。
【請求項４】
前記診断手段は、前記導電率検出手段によって検出された前記導電率が、診断実行条件として予め設定された導電率の下限値以上の場合に、前記絶縁抵抗検出手段の故障診断を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載された燃料電池システム。
【請求項５】
前記診断手段は、前記導電率検出手段によって検出された前記導電率が、前記診断実行条件である前記導電率の下限値以上、かつ、前記絶縁抵抗検出手段によって検出された絶縁抵抗が前記絶縁抵抗しきい値よりも大きい場合には、前記冷却媒体循環手段によって前記冷却媒体の循環を開始し、前記導電率検出手段によって検出される前記導電率が経時的に低下した場合に、前記絶縁抵抗検出手段の故障を判定することを特徴とする請求項４に記載された燃料電池システム。
【請求項６】
前記診断手段は、所定の処理期間において、前記導電率検出手段によって検出された前記導電率の推移に基づいて、前記絶縁抵抗しきい値を算出することを特徴とする請求項５に記載された燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学的な作用により発電を行う燃料電池を備える燃料電池システムに係り、特に、絶縁抵抗を検出する検出手段の故障を診断する手法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、燃料電池には、反応熱によって燃料電池の温度が上昇しすぎることを抑制するために、冷却手段と燃料電池との間で冷却媒体（例えば、冷却水）を循環させることにより、燃料電池を冷却し、発電効率の向上を図っている。この類の燃料電池では、冷却水に含まれるイオン等の不純物の濃度が増加した場合には、冷却水の導電率が増加し、これにより、漏電を招く虞がある。そのため、冷却水の導電率を検出し、この値に基づいて、冷却水の交換を促したり、必要な場合には、システムを停止させたりしている。
【０００３】
ところで、燃料電池システムの絶縁抵抗と冷却水の導電率との間には一義的に規定される関数関係があるとの知得に基づき、例えば、特許文献１では、絶縁抵抗を測定することにより、冷却水の品質を管理している。
【特許文献１】特開２００２−３１９４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された手法によれば、絶縁抵抗を検出する検出手段に故障が発生した場合には、冷却水の品質管理を精度良く行うことができなくなり、また、絶縁抵抗の値を正確に把握することができないという問題がある。そのため、検出手段に故障が生じているか否かを判定する故障診断を行う必要がある。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、絶縁抵抗を検出する検出手段の故障を診断することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決するために、本発明は、燃料電池システムを提供する。この燃料電池システムは、燃料極に燃料ガスが供給されるとともに、酸化剤極に酸化剤ガスが供給されることにより、燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて電力を発電する燃料電池と、燃料電池が発電した電力が供給される負荷手段と、燃料電池および負荷手段を含む回路の絶縁抵抗を検出する絶縁抵抗検出手段と、燃料電池を冷却する冷却媒体を、燃料電池との間で循環させる冷却媒体循環手段と、冷却媒体の導電率を検出する導電率検出手段と、導電率検出手段によって検出された導電率に基づいて、絶縁抵抗検出手段の故障診断を行う診断手段とを有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、冷却水の導電率を用いることにより、燃料電池および負荷手段を含む回路の絶縁抵抗を検出する絶縁抵抗検出手段の故障を診断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】
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図である。なお、同図には、後述する実施形態をも含む全てのシステム構成が示されている。
【０００９】
この燃料電池システムは、固体高分子電解質膜を挟んで酸化剤極と燃料極とを対設した燃料電池構造体をセパレータで挟持した単位セルを複数積層して構成される燃料電池スタック１を備える。この燃料電池スタック１は、個々のセルにおいて、燃料極に燃料ガスが供給され、酸化剤に酸化剤ガスが供給されることにより、これらのガスを電気化学的に反応させて発電電力を発生する。本実施形態では、燃料ガスとして水素を燃料極に導入すると共に、酸化剤ガスとして酸素を含む空気を酸化剤極に導入するケースについて説明する。
【００１０】
この燃料電池スタック１を備える燃料電池システムには、燃料電池スタック１に水素を供給するための水素系１０と、燃料電池スタック１に空気を供給するための空気系２０と、燃料電池スタック１を冷却する冷却系３０とが備えられている。
【００１１】
水素系１０において、燃料ガスである水素は、例えば、燃料タンク１１である高圧水素ボンベに貯蔵された状態から、水素供給流路１０ａを介して燃料電池スタック１に供給される。具体的には、燃料タンク１１の下流には燃料タンク元弁（図示せず）が設けられており、この燃料タンク元弁が開状態となると、燃料タンク１１からの高圧水素は、その下流に設けられた減圧弁（図示せず）によって機械的に所定の圧力まで減圧される。減圧された水素は、減圧弁よりも下流に設けられた水素調圧弁１２によって更に減圧された後に、燃料電池スタック１に供給される。水素調圧弁１２は、水素圧力センサ１４によって検出される検出値を参照した上で、燃料電池スタック１へ供給される水素圧力が所望の値となるように、後述する制御部４０によってその開度が制御される。
【００１２】
燃料電池スタック１の燃料極からの排出ガス（未使用の水素を含むガス）は、水素循環流路１０ｂへと排出される。この水素循環流路１０ｂは、水素供給流路１０ａの水素調圧弁１２よりも下流側に接続されており、この水素循環流路１０ｂには、水素循環手段として水素循環ポンプ１３が設けられている。水素循環ポンプ１３を駆動することにより、燃料電池スタック１からの排出ガスは燃料電池スタック１の水素の供給側へと循環される。これにより、燃料電池スタック１における反応効率の向上を図ることができる。水素循環ポンプ１３の駆動量、すなわち、その回転数は、燃料電池スタック１へ供給される水素流量が所望の値となるように、制御部４０によって制御される。
【００１３】
ところで、酸化剤ガスとして空気を用いた場合、空気中の窒素が酸化剤極から燃料極に拡散するため、水素系１０内におけるガスの窒素濃度が増加し、水素分圧が減少する傾向となる。そのため、水素循環流路１０ｂには、水素系１０内のガスを排出する水素排出流路１０ｃが設けられている。この水素排出流路１０ｃには、パージ弁（図示せず）が設けられており、このパージ弁を開閉することにより、水素循環流路１０ｂを流れる排出ガス（窒素、未使用な水素等を含むガス）を外部に排出している。パージ弁は、燃料電池スタック１の運転状態に応じて、その開閉状態が制御部４０によって制御される。パージ弁は、基本的に、閉状態に制御されており、例えば、燃料極における窒素濃度を推定して、或いは、所定の周期毎に、必要に応じて閉状態から開状態へと切り替えられる。これにより、未反応な水素とともに窒素が水素系１０からパージされ、水素分圧の減少を抑制することができる。
【００１４】
空気系２０において、酸化剤ガスである空気は、例えば、大気がコンプレッサ２１によって加圧され、空気供給流路２０ａを介して燃料電池スタック１に供給される。この空気供給流路２０ａには、加湿装置（図示せず）が設けられており、燃料電池スタック１に供給される空気は、燃料電池スタック１の発電性能を低下させない程度に加湿される。燃料電池スタック１からの排出ガスは、空気排出流路２０ｂを介して外部（大気）へと排出される。この空気排出流路２０ｂには、空気調圧弁２２が設けられている。空気調圧弁２２は、空気圧力センサ２３によって検出される検出値を参照し、燃料電池スタック１へ供給される空気の圧力および流量が所望の値となるように、その開度が、コンプレッサ２１の駆動量（回転数）とともに制御部４０によって制御される。酸化剤極に供給される空気圧力を調整することで、空気中の水蒸気量の管理、圧力による出力密度の管理、電解質膜にかかる水素と空気との差圧の管理などを行うことができる。
【００１５】
冷却系３０には、燃料電池スタック１を冷却する冷却媒体（本実施形態では、冷却水）が燃料電池スタック１との間で循環する冷却水流路３０ａが備えられている。この冷却水流路３０ａには、ラジエータ３１およびこのラジエータ３１に送風する冷却ファン（図示せず）が設けられており、冷却水流路３０ａ内の冷却水は、ラジエータ３１によって冷却される。冷却された冷却水は、冷却水流路３０ａに設けられた冷却水循環ポンプ３２によって燃料電池スタック１へと供給される。冷却水流路３０ａは、燃料電池スタック１内においてその流路が細かく分岐しており、これにより、燃料電池スタック１は、その内部が全体に亘り冷却されるようになっている。燃料電池スタック１の冷却によって温度が上昇した冷却水は、冷却水流路３０ａを経由して、ラジエータ３１へと再度供給される。冷却水の循環流量、すなわち、冷却水循環ポンプ３２の駆動量（回転数）は、制御部４０によって制御される。
【００１６】
また、この冷却水流路３０ａには、冷却水中のイオンを除去するイオンフィルタ３３が設けられている。燃料電池スタック１で発電した電気が冷却水を通して流れ、漏電やショートを起こす危険を抑制するべく、冷却水の導電率を低く管理する必要がある。その対策として、このイオンフィルタ３３によって、冷却液中の金属イオンを除去して導電率を低く抑えるようになっている。
【００１７】
このような燃料電池システムにおいて、燃料電池スタック１には出力取出装置（図示せず）が接続されている。出力取出装置は、制御部４０によって制御され、燃料電池スタック１から必要な出力（例えば、電力）を取り出して、この取り出した出力を、負荷装置（負荷手段）２、例えば、車両を駆動するモータへと供給する。燃料電池スタック１および負荷装置２を含む回路（高電圧システム）は、絶縁抵抗（図示せず）によって、車体ボディ（グランド）と電気的に絶縁されている。
【００１８】
制御部４０は、燃料電池システムの運転状態に基づいて、システムの各部を制御することにより、燃料電池スタック１の発電動作を制御する。制御部４０としては、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェースを主体に構成されるマイクロコンピュータを用いることができる。この制御部４０には、燃料電池システムの運転状態を検出すべく、各種のセンサ類からの信号が入力されている。絶縁抵抗センサ（絶縁抵抗検出手段）３は、燃料電池スタック１および負荷装置２を含む高電圧システムと、この高電圧システムと絶縁された車体ボディとの間の絶縁抵抗Ｒaを検出するセンサである。導電率センサ（導電率検出手段）４は、冷却系３０、例えば、冷却水流路３０ａに設けられており、冷却水の導電率Ｔaを検出するセンサである。
【００１９】
制御部４０は、通常、絶縁抵抗センサ３からの検出信号（絶縁抵抗Ｒa）を読み込み、絶縁抵抗Ｒaの低下に基づいて、高電圧システムの漏電の有無を検知している。また、制御部４０は、導電率センサ４からの検出信号（導電率Ｔa）を読み込み、導電率Ｔaに基づいて、冷却水の品質を管理する。このような通常の運転制御を前提に、本実施形態との関係において、制御部（診断手段）４０は、必要に応じて診断処理を行い、導電率Ｔaに基づいて、絶縁抵抗センサ３が故障しているか否かを診断する。制御部４０による診断結果は、スピーカ、表示装置、警報ランプ（ＭＩＬランプ）、ブザーなどに代表される報知装置５に対して出力され、この報知装置５によって診断結果が外部に報知される。
【００２０】
このような構成を有する燃料電池システムにおいて、制御部４０によって実行される診断処理について説明する。図２は、本発明の第１の実施形態にかかる診断処理の手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、燃料電池システムを起動する際に呼び出され、制御部４０によって実行される。
【００２１】
まず、ステップ１０において、絶縁抵抗センサ３によって検出される絶縁抵抗Ｒaが読み込まれる。そして、ステップ１１において、導電率センサ４によって検出される導電率Ｔaが読み込まれる。
【００２２】
ステップ１１に続くステップ１２において、検出値である導電率Ｔaが、導電率しきい値Ｔth1以上であるか否かが判定される。本診断処理では、後述する診断処理の概念説明から明らかとなるように、冷却水の導電率Ｔaがある程度高い値となっていること条件に、絶縁抵抗センサ３の故障診断を有効に行うことが可能となる。そのため、このステップ１２において、現在の導電率Ｔaと、導電率しきい値Ｔth1とを比較することにより、診断の実行に適した条件（診断実行条件）を具備しているか否かを判断する。この導電率しきい値Ｔth1には、診断を実行するのに適すると認められる導電率のうち、その最小値が実験やシミュレーションと通じて予め設定されている。後述するように、導電率と絶縁抵抗の関係は滑らかな曲線を描いており、（１）曲線波形、（２）絶縁抵抗センサ３および導電率センサ４のセンサ精度、（３）実験値の実力、（４）誤診断しないためのマージンを考慮して、導電率しきい値Ｔth1が決定されている。
【００２３】
このステップ１２において肯定判定された場合、すなわち、冷却水の導電率Ｔaが導電率しきい値Ｔth1以上の場合（Ｔa≧Ｔth1）、ステップ１３に進む。一方、ステップ１２において否定判定された場合、すなわち、冷却水の導電率Ｔaが導電率しきい値Ｔth1よりも小さい場合には（Ｔa＜Ｔth1）には、本ルーチンを終了する。
【００２４】
ステップ１３において、読み込まれた導電率Ｔaに基づいて、絶縁抵抗しきい値Ｒthが算出される。図３は、導電率と絶縁抵抗との対応関係を示す説明図である。冷却系３０を備えた燃料電池システムにおいて、冷却水の導電率と、高電圧システムの絶縁抵抗との間には、基本的な対応関係が存在する。具体的には、図３に示すように、絶縁抵抗は、導電率が増加する程、その値が単調減少する傾向を示す。本実施形態では、このような冷却水の導電率と、高電圧システムの絶縁抵抗との対応関係を規定した演算テーブルまたは演算式が、実験やシミュレーションを通じて予め取得され、これが制御部４０のＲＯＭ内に格納されている。この演算テーブルまたは演算式を参照することにより、検出値である導電率Ｔaから絶縁抵抗しきい値Ｒthが一義的に特定される。換言すれば、絶縁抵抗しきい値Ｒthは、絶縁抵抗センサ３および導電率センサ４が正常に動作していることを前提に、導電率Ｔaに対応して取りえる絶縁抵抗Ｒaの基準値を示している。
【００２５】
ステップ１４において、検出値である絶縁抵抗Ｒaが絶縁抵抗しきい値Ｒthよりも大きいか否かが判断される。このステップ１４において肯定判定された場合、すなわち、絶縁抵抗Ｒaが絶縁抵抗しきい値Ｒthよりも大きい場合には（Ｒa＞Ｒth）、ステップ１５に進む。一方、ステップ１４において否定判定された場合、すなわち、絶縁抵抗Ｒaが絶縁抵抗しきい値Ｒth以下の場合には（Ｒa≦Ｒth）、ステップ１５以降の処理をスキップして、本ルーチンを抜ける。
【００２６】
ステップ１５において、絶縁抵抗センサ３の故障が判定される。この判定にともない、例えば、ＲＡＭ内の所定アドレスに、絶縁抵抗センサ３が故障していることを示す故障フラグが設定される。そして、ステップ１６において、報知装置５に対して診断結果が出力される。これにより、報知装置５によって、絶縁抵抗センサ３の故障の診断結果、すなわち、絶縁抵抗センサ３が故障している旨の報知が行われる。
【００２７】
このように本実施形態によれば、燃料電池システムは、燃料電池スタック１および負荷装置２を含む回路の絶縁抵抗Ｒaを検出する絶縁抵抗センサ３と、燃料電池スタック１を冷却する冷却水を燃料電池スタック１との間で循環させる冷却水循環ポンプ３２と、冷却水の導電率Ｔaを検出する導電率センサ４と、導電率センサ４によって検出された導電率Ｔaに基づいて、絶縁抵抗センサ３の故障を診断する制御部４０とを有している。
【００２８】
ここで、図３に示す絶縁抵抗と導電率との基本的な対応関係を参照するに、絶縁抵抗センサ３の検出値である絶縁抵抗Ｒaと、導電率センサ４の検出値である導電率Ｔaとが取り得る値によって、以下のような傾向が推定される。導電率Ｔaが低く、絶縁抵抗Ｒaが高い場合には、正常な状態であると判断することができる。ところで、導電率Ｔaが低いにも拘わらず、絶縁抵抗Ｒaが低い場合には、冷却水以外の要因で絶縁抵抗Ｒaが低下していることが考えられる。一方、導電率Ｔaが高く、絶縁抵抗Ｒaが低い場合には、冷却水の導電率悪化による絶縁抵抗Ｒaの低下と、さらには、冷却水以外の要因による絶縁抵抗Ｒaの低下とが考えられる。しかしながら、導電率Ｔaと絶縁抵抗とがともに高い状況は、物理的な現象として実際に起こり得るものではなく、明らかにセンサ系の故障、すなわち、絶縁抵抗センサ３に故障が生じていると考えられる。
【００２９】
そのため、本実施形態では、検出値である導電率Ｔaが高い値となっている場合に、導電率Ｔaから絶縁抵抗の基準値（絶縁抵抗しきい値Ｒth）を特定し、検出値である絶縁抵抗Ｒaが絶縁抵抗しきい値Ｒthよりも大きい場合、すなわち、導電率Ｔaと絶縁抵抗Ｒaとがともに高い場合には、絶縁抵抗センサ３の故障を判定することができる。
【００３０】
また、本実施形態によれば、導電率センサ４によって検出された導電率Ｔaが、診断を行うのに適すると認められる導電率の下限値（導電率しきい値Ｔth1）以上の場合に、絶縁抵抗センサ３の故障診断を行う。これにより、導電率Ｔaが高い状態を判定することが可能となり、導電率Ｔaから絶縁抵抗センサ３の故障を判定することができる。
【００３１】
さらに、本実施形態によれば、制御部４０は、予め取得された絶縁抵抗と導電率との対応関係に基づいて、導電率センサ４によって検出された導電率Ｔaから、この導電率Ｔaと対応する絶縁抵抗を特定するとともに、この特定された絶縁抵抗を絶縁抵抗しきい値Ｒthとして算出する。これにより、現在の導電率Ｔaと対応する正常な絶縁抵抗を参照することができるので、これにより、絶縁抵抗センサ３の故障を正確に判定することが可能となる。
【００３２】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態にかかる診断処理が、第１の実施形態のそれと相違する点は、絶縁抵抗センサ３の故障における診断精度の向上を図ることである。この第２の実施形態では、制御部４０に、図示しない回転数センサによって検出される冷却水循環ポンプ３２の回転数が入力されている。制御部４０は、検出された冷却水循環ポンプ３２の回転数を参照し、冷却水循環ポンプ３２の回転数が所望の値となるように、その回転数制御を行うことができる。なお、その他のシステム構成については、第１の実施形態のそれと同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３３】
以下、第２の実施形態にかかる診断処理を説明する。図４は、第２の実施形態にかかる診断処理の手順を示すフローチャートである。まず、ステップ２０〜２３において、図２に示すステップ１０〜１３と同様に、絶縁抵抗Ｒaおよび導電率Ｔaが読み込まれ、導電率Ｔaが導電率しきい値Ｔth1以上であることを条件に、絶縁抵抗しきい値Ｒthが算出される。
【００３４】
ステップ２４において、図２に示すステップ１４と同様に、検出値である絶縁抵抗Ｒaが絶縁抵抗しきい値Ｒth以上か否かが判定される。ステップ２４において肯定判定された場合には（Ｒａ≧Ｒth）、ステップ２５に進む。一方、ステップ２４において否定判定された場合には（Ｒa＜Ｒth）、本ルーチンを終了する。
【００３５】
ステップ２５において、冷却水の循環が指示される。具体的には、冷却水循環ポンプ３２に対して制御信号を出力し、この冷却水循環ポンプ３２が所定の目標回転数で回転するように、冷却水循環ポンプ３２の回転数が制御される。冷却水循環ポンプ３２の目標回転数は、診断処理を行う際に冷却水が適切な流量で循環するように、実験やシミュレーションを通じて予め最適値が設定されている。
【００３６】
ステップ２６において、冷却水の循環を開始してからの経過時間が、判定時間に到達したか否かが判定される。導電率が高い状態であっても、冷却水の循環を開始することにより、導電率の上昇に繋がる不純物が拡散され、また、冷却水がイオンフィルタ３３を通過する。このため、冷却水の循環を開始した以降は、その時間が経過するにつれて、導電率は低下する傾向を示す。そのため、このステップ２６では、適切に設定された判定時間を用いることにより、冷却水の循環にともない、冷却水の導電率が低下するほどの時間が経過したか否かが判断される。このステップ２６で用いられる判定時間は、冷却水の流量や、冷却水循環流路の流路長さなどを考慮して、冷却水の導電率が低下するのに必要な時間が、実験やシミュレーションを通じて予め設定されている。
【００３７】
ステップ２６において否定判定された場合、すなわち、冷却水の循環を開始してからの経過時間が判定時間に到達していない場合には、ステップ２７に進み、導電率Ｔaを再度読み込んだ後に、ステップ２８に進む。一方、ステップ２６において肯定判定された場合、すなわち、冷却水の循環を開始してからの経過時間が判定時間に到達した場合には、ステップ２７以降の処理をスキップして、本ルーチンを終了する。
【００３８】
ステップ２８において、導電率Ｔaが第２の導電率しきい値Ｔth2よりも小さいか否かが判定される。上述したように、冷却水を冷却水循環ポンプ３２で循環させることにより、冷却水の導電率は経時的に低下する傾向を示す。そのため、再度読み込まれた導電率Ｔaと第２の導電率しきい値Ｔth2とを比較し、導電率Ｔaが第２の導電率しきい値Ｔth2よりも小さくなることを条件に、導電率が正常に低下したことが判定される。この第２の導電率しきい値Ｔth2は、冷却水循環ポンプ３２の回転数（すなわち、冷却水の流量）や、経過時間と比較される判定時間等を考慮した上で、実験やシミュレーションを通じて予め設定されている。第２の導電率しきい値Ｔth2は、ステップ２２の導電率しきい値Ｔth1より低い値を設定する（たとえば、Ｔth2=Ｔth1*0.9）。または、あらかじめ実験により冷却水を冷却水循環ポンプ３２で循環させてから所定時間（ステップ２６の判定時間）経過する前後の導電率の値を調べ、ステップ２２における導電率Ｔaの値とあらかじめ調査したテーブルとから第２の導電率しきい値Ｔth2を算出してもよい。すなわち、この第２の導電率しきい値Ｔth2は、導電率センサ４の故障が検出できる値であればよい。
【００３９】
ステップ２８において肯定判定された場合、すなわち、導電率Ｔaが第２の導電率しきい値Ｔth2よりも小さい場合には（Ｔa＜Ｔth2）、ステップ２９に進む。一方、ステップ２８において否定判定された場合、すなわち、導電率Ｔaが第２の導電率しきい値Ｔth2以上の場合には（Ｔa≧Ｔth2）、所定時間後にステップ２６に戻り、経過時間と判定時間との比較が行われる。
【００４０】
ステップ２９において、絶縁抵抗センサ３の故障が判定される。この判定にともない、例えば、ＲＡＭ内の所定アドレスに、絶縁抵抗センサ３が故障していることを示す故障フラグが設定される。そして、ステップ３０において、報知装置５に対して診断結果が出力される。これにともない、報知装置５によって、診断結果、すなわち、絶縁抵抗センサ３が故障している旨の報知が行われる。
【００４１】
このように本実施形態によれば、制御部４０は、導電率センサ４によって検出された導電率Ｔaが導電率しきい値Ｔth1以上、かつ、絶縁抵抗センサ３によって検出された絶縁抵抗Ｒaが絶縁抵抗しきい値Ｒthよりも大きい場合に、冷却水循環ポンプ３２によって冷却水の循環を開始させる。そして、導電率センサ４によって検出される導電率Ｔaが経時的に低下した場合に、絶縁抵抗センサ３の故障を判定する。
【００４２】
第１の実施形態では、絶縁抵抗センサ３によって検出された絶縁抵抗Ｒaが、絶縁抵抗しきい値Ｒthよりも大きい場合に、絶縁抵抗センサ３の故障を判定しているものの、実際には、導電率センサ４の故障もその原因とも考えられる。ただし、冷却水の循環を開始して以降、冷却水の導電率が低下した場合には、冷却水の導電率がイオンフィルタ３３によって低減されたことを表し、導電率センサ４は正常に導電率を検出していることが判断できる。そこで、このような状況では、導電率センサ４に故障が生じている訳ではなく、絶縁抵抗センサ３に故障が生じていると判断することができる。そのため、導電率センサ４の故障と、絶縁抵抗センサ３の故障を切り分けることが可能となり、故障診断の精度向上を図ることができる。
【００４３】
なお、図４の処理において、ステップ２６で肯定判定された場合には、すなわち、判定時間を経過しても、導電率Ｔaが低下しないような場合には、導電率センサ４の故障、または、イオンフィルタ３３の劣化を報知してもよい。
【００４４】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について説明する。この第３の実施形態にかかる処理が第２の実施形態のそれと相違する点は、絶縁抵抗しきい値Ｒthの算出方法である。なお、システム構成については、第２の実施形態のそれと同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４５】
図５は、冷却水の循環に応じた導電率の時間的な推移を示す説明図である。冷却水の循環が停止されている場合、冷却水流路３０ａ内の冷却水には、導電率が悪化した領域が局所的に存在した状態となる。この状態から、冷却水の循環を開始すると、導電率が悪化した冷却水が冷却水流路３０ａ内を循環し始め、その領域が導電率センサ４を通過するときに、高い導電率を検出することとなり、導電率センサ４による検出値はハンチングを起こした状態となる。循環をしばらく続けると、冷却水流路３０ａ内で導電率が均等になる要因と、イオンフィルタ３３によって導電率が低下する要因とによって導電率のハンチングが収まり、導電率はだんだんと低下していく。
【００４６】
図６は、本実施形態にかかる絶縁抵抗しきい値Ｒthpの説明図である。図３の関係に基づいて、導電率Ｔaから絶縁抵抗しきい値Ｒthを算出する際、一時的に導電率Ｔaが悪化すると、その悪化した導電率Ｔaから算出される絶縁抵抗しきい値Ｒthも低下する。そのため、検出した絶縁抵抗Ｒaが、絶縁抵抗しきい値Ｒthを上回り、一時的な検出値のハンチングが誤診断に繋がってしまう可能性がある。そこで、導電率センサ４が検出する導電率Ｔa（図５の実線）の推移に基づいて、所定の処理期間における最小値Ｔp（図５破線）を算出し、この処理された導電率（最小値）Ｔpに基づいて、絶縁抵抗しきい値Ｒthp（図６の破線）を算出する。導電率Ｔpの処理方法は、移動平均をしたものを所定量オフセットしたりしたり、あらかじめ実験により誤診断しないように設計すればその方法は問わない。
【００４７】
このように本実施形態によれば、所定の処理期間において、導電率センサ４によって検出された導電率Ｔaの推移に基づいて、絶縁抵抗しきい値Ｒthを算出することにより、一時的な導電率悪化などに起因する誤診断を防ぐことができるので、診断精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる診断処理の手順を示すフローチャート
【図３】導電率と絶縁抵抗との対応関係を示す説明図
【図４】本発明の第２の実施形態にかかる診断処理の手順を示すフローチャート
【図５】本発明の第３の実施形態にかかる診断処理の概念説明図であり、冷却水の循環に応じた導電率の時間的な推移を示す説明図
【図６】本発明の第３の実施形態にかかる診断処理の概念説明図であり、絶縁抵抗しきい値Ｒthの説明図
【符号の説明】
【００４９】
１        燃料電池スタック
２        負荷装置
３        絶縁抵抗センサ
４        導電率センサ
５        報知装置
１０        水素系
１１        燃料タンク
１２        水素調圧弁
１３        水素循環ポンプ
１４        水素圧力センサ
２０        空気系
２１        コンプレッサ
２２        空気調圧弁
２３        空気圧力センサ
３０        冷却系
３１        ラジエータ
３２        冷却水循環ポンプ
３３        イオンフィルタ
４０        制御部
【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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