(57)【要約】【課題】水素供給通路に配置される複数の弁の故障を検出できる水素供給装置の故障検出装置を提供する。【解決手段】本発明の一態様は、水素供給システム１の故障検出装置であって、主止弁１８と高圧レギュレータ２２との間の１次圧Ｐ１を検出する１次圧センサ３８と、高圧レギュレータ２２とインジェクタ５４との間の２次圧Ｐ２を検出する２次圧センサ５６と、インジェクタ５４の下流側の３次圧Ｐ３を検出する３次圧センサ５８と、１次圧センサ３８と２次圧センサ５６と３次圧センサ５８の少なくともいずれか１つにて検出された圧力に基づいて、主止弁１８と高圧レギュレータ２２と中圧リリーフ弁２６とインジェクタ５４の少なくともいずれか１つの作動状態を判定するコントローラ４２と、を有する。【選択図】図１
2017062927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素タンクから燃料電池へ水素を供給するための水素供給通路を備え、前記水素供給通路にて前記水素タンク側から前記燃料電池側へ向かって順に主止弁と高圧レギュレータと中圧リリーフ弁と燃料噴射弁とが配置される水素供給装置の故障検出装置であって、
前記水素供給通路における前記主止弁と前記高圧レギュレータとの間の第１圧力を検出する第１圧力検出部と、
前記水素供給通路における前記高圧レギュレータと前記燃料噴射弁との間の第２圧力を検出する第２圧力検出部と、
前記水素供給通路における前記燃料噴射弁よりも下流側の第３圧力を検出する第３圧力検出部と、
前記第１圧力検出部と前記第２圧力検出部と前記第３圧力検出部の少なくともいずれか１つにて検出された圧力に基づいて、前記主止弁と前記高圧レギュレータと前記中圧リリーフ弁と前記燃料噴射弁の少なくともいずれか１つの作動状態を判定する判定部と、を有すること、
を特徴とする水素供給装置の故障検出装置。
【請求項２】
請求項１の水素供給装置の故障検出装置において、
前記判定部は、前記主止弁の開弁制御が実行される状態にて、
（前記第２圧力）＞（前記高圧レギュレータの調整圧の上限圧＋第１所定圧）の場合には前記高圧レギュレータの開故障が発生していると判定し、
（前記高圧レギュレータの調整圧の上限圧＋前記第１所定圧）≧（前記第２圧力）＞（前記高圧レギュレータの調整圧の下限圧−前記第１所定圧）の場合には前記高圧レギュレータが正常に作動していると判定し、
（前記高圧レギュレータの調整圧の下限圧−前記第１所定圧）≧（前記第２圧力）の場合には前記高圧レギュレータの閉故障が発生していると判定すること、
を特徴とする水素供給装置の故障検出装置。
【請求項３】
請求項２の水素供給装置の故障検出装置において、
前記主止弁と前記燃料噴射弁の閉弁制御の実行後における前記第１圧力の変化量を閉弁後の第１圧力変化量と定義し、
前記主止弁と前記燃料噴射弁の閉弁制御の実行後における前記第２圧力の変化量を閉弁後の第２圧力変化量と定義するときに、
前記判定部は、前記主止弁と前記燃料噴射弁の閉弁制御が実行される状態にて、前記高圧レギュレータが正常に作動し、かつ、前記第２圧力が前記中圧リリーフ弁の開弁圧未満であり、かつ、前記閉弁後の第２圧力変化量が前記閉弁後の第１圧力変化量に応じて予め定められた第１正常判定範囲内にある場合には、前記主止弁と前記燃料噴射弁が正常に閉弁し、かつ、前記第１圧力検出部と前記第２圧力検出部が正常に作動していると判定すること、
を特徴とする水素供給装置の故障検出装置。
【請求項４】
請求項２の水素供給装置の故障検出装置において、
前記判定部は、前記主止弁と前記燃料噴射弁の閉弁制御が実行される状態にて、前記高圧レギュレータが正常に作動し、かつ、前記第２圧力が前記中圧リリーフ弁の開弁圧以上であり、かつ、前記高圧レギュレータと前記中圧リリーフ弁と前記燃料噴射弁の全てにおいて水素の漏れが無い場合には、前記中圧リリーフ弁の閉故障が発生していると判定すること、
を特徴とする水素供給装置の故障検出装置。
【請求項５】
請求項２の水素供給装置の故障検出装置において、
前記判定部は、前記主止弁と前記燃料噴射弁の閉弁制御が実行される状態にて、前記高圧レギュレータが正常に作動し、かつ、前記第２圧力が前記中圧リリーフ弁の開弁圧以上であり、かつ、前記高圧レギュレータと前記中圧リリーフ弁と前記燃料噴射弁の少なくともいずれか１つにて水素の漏れが有る場合には、前記高圧レギュレータの開故障が発生していると判定すること、
を特徴とする水素供給装置の故障検出装置。
【請求項６】
請求項２の水素供給装置の故障検出装置において、
前記主止弁と前記燃料噴射弁の閉弁制御の実行後における前記第１圧力の変化量を閉弁後の第１圧力変化量と定義し、
前記主止弁と前記燃料噴射弁の閉弁制御の実行後における前記第２圧力の変化量を閉弁後の第２圧力変化量と定義するときに、
前記判定部は、前記主止弁と前記燃料噴射弁の閉弁制御が実行される状態にて、前記高圧レギュレータが正常に作動し、かつ、前記第２圧力が前記中圧リリーフ弁の開弁圧未満であり、かつ、前記閉弁後の第２圧力変化量が前記閉弁後の第１圧力変化量に応じて定められた第１正常判定範囲内にない場合には、前記燃料噴射弁の開故障、または、前記中圧リリーフ弁の開故障が発生していると判定すること、
を特徴とする水素供給装置の故障検出装置。
【請求項７】
請求項６の水素供給装置の故障検出装置において、
前記主止弁と前記燃料噴射弁の閉弁制御の実行後における前記第３圧力の変化量を閉弁後の第３圧力変化量と定義するときに、
前記判定部は、
前記閉弁後の第２圧力変化量が前記第１正常判定範囲の上限値よりも大きい場合には前記主止弁の開故障が発生していると判定し、
前記閉弁後の第２圧力変化量が前記第１正常判定範囲の下限値未満であり、かつ、（前記閉弁後の第３圧力変化量）＞（前記閉弁後の第２圧力変化量に応じて定められた正常判定圧−第２所定圧）の場合には、前記燃料噴射弁の開故障が発生していると判定し、
前記閉弁後の第２圧力変化量が前記第１正常判定範囲の下限値未満であり、かつ、（前記閉弁後の第３圧力変化量）≦（前記閉弁後の第２圧力変化量に応じて予め定められた正常判定圧−前記第２所定圧）の場合には、前記中圧リリーフ弁の開故障が発生していると判定すること、
を特徴とする水素供給装置の故障検出装置。
【請求項８】
請求項１の水素供給装置の故障検出装置において、
前記主止弁と前記燃料噴射弁の閉弁制御の実行後における前記第１圧力の変化量を閉弁後の第１圧力変化量と定義し、
前記主止弁と前記燃料噴射弁の閉弁制御の実行後における前記第２圧力の変化量を閉弁後の第２圧力変化量と定義するときに、
前記判定部は、前記主止弁と前記燃料噴射弁の閉弁制御が実行される状態にて、
単位時間当たりの前記閉弁後の第１圧力変化量と単位時間当たりの前記閉弁後の第２圧力変化量の両方が所定量よりも小さい場合には、前記主止弁が正常に閉弁していると判定し、
単位時間当たりの前記閉弁後の第１圧力変化量と単位時間当たりの前記閉弁後の第２圧力変化量の少なくともいずれか一方が前記所定量以上である場合には、前記高圧レギュレータの開故障が発生していると判定すること、
を特徴とする水素供給装置の故障検出装置。
【請求項９】
請求項３の水素供給装置の故障検出装置において、
前記燃料噴射弁の開弁制御の実行後における前記第２圧力の変化量を開弁後の第２圧力変化量と定義し、
前記燃料噴射弁の開弁制御の実行後における前記第３圧力の変化量を開弁後の第３圧力変化量と定義するときに、
前記判定部は、前記燃料噴射弁の開弁制御が一定時間実行されたときに、前記開弁後の第３圧力変化量が前記開弁後の第２圧力変化量に応じて定められた第２正常判定範囲内である場合には、前記燃料噴射弁が正常に開弁し、かつ、前記第３圧力検出部が正常に作動していると判定すること、
を特徴とする水素供給装置の故障検出装置。
【請求項１０】
請求項３の水素供給装置の故障検出装置において、
前記燃料噴射弁の開弁制御の実行後における前記第２圧力の変化量を開弁後の第２圧力変化量と定義し、
前記燃料噴射弁の開弁制御の実行後における前記第３圧力の変化量を開弁後の第３圧力変化量と定義するときに、
前記判定部は、前記燃料噴射弁の開弁制御が一定時間実行されたときに、前記開弁後の第３圧力変化量が前記開弁後の第２圧力変化量に応じて定められた第２正常判定範囲内になく、かつ、前記燃料噴射弁の閉弁制御の実行後にて前記第３圧力が上昇する場合には、前記燃料噴射弁の開故障が発生していると判定すること、
を特徴とする水素供給装置の故障検出装置。
【請求項１１】
請求項３の水素供給装置の故障検出装置において、
前記判定部は、前記燃料噴射弁の開弁制御が一定時間実行されたときに、前記燃料噴射弁の開弁制御の実行後にて前記第３圧力が上昇しない場合には、前記燃料噴射弁の閉故障が発生していると判定すること、
を特徴とする水素供給装置の故障検出装置。
【請求項１２】
請求項１の水素供給装置の故障検出装置において、
前記判定部は、前記燃料電池へ要求される水素供給量が第１閾値以下である少量状態から前記水素供給量が前記第１閾値よりも大きい第２閾値以上である多量状態に変化した後であって第１所定時間が経過する前の時点にて、前記多量状態における前記第１圧力が前記少量状態における前記第１圧力から第３所定圧を減算して得られる圧力未満である場合には、前記主止弁の詰まり、または、前記水素供給通路における上流配管の詰まりが発生していると判定すること、
を特徴とする水素供給装置の故障検出装置。
【請求項１３】
請求項１の水素供給装置の故障検出装置において、
前記判定部は、前記燃料電池へ要求される水素供給量が第１閾値よりも大きい第２閾値以上である多量状態から前記水素供給量が前記第１閾値以下である少量状態に変化した後であって第２所定時間が経過する前の時点にて、前記少量状態における前記第２圧力から第４所定圧を減算して得られる圧力が前記多量状態における前記第２圧力よりも大きい場合には、前記高圧レギュレータの開故障が発生していると判定すること、
を特徴とする水素供給装置の故障検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池へ水素を供給するための水素供給装置における故障を検出する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、気体燃料を噴射する気体燃料噴射弁を備えたエンジンにおいて、気体燃料噴射弁の開故障を検出するための開故障検出装置が開示されている。そして、特許文献１には、水素供給通路上の遮断弁と水素インジェクタとの間に配置された圧力センサにより、遮断弁を閉じた後に検出される圧力の変化に基づき、水素インジェクタの開故障を検出することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２５０１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、水素供給通路に圧力センサが１つのみ配置されているに過ぎないため、水素供給通路上に配置された製品のうち、圧力センサにより検出される圧力の変化に基づき故障を検出できるのは、水素インジェクタのみである。
【０００５】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、水素供給通路に配置される複数の弁の故障を検出できる水素供給装置の故障検出装置を提供すること、を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、水素タンクから燃料電池へ水素を供給するための水素供給通路を備え、前記水素供給通路にて前記水素タンク側から前記燃料電池側へ向かって順に主止弁と高圧レギュレータと中圧リリーフ弁と燃料噴射弁とが配置される水素供給装置の故障検出装置であって、前記水素供給通路における前記主止弁と前記高圧レギュレータとの間の第１圧力を検出する第１圧力検出部と、前記水素供給通路における前記高圧レギュレータと前記燃料噴射弁との間の第２圧力を検出する第２圧力検出部と、前記水素供給通路における前記燃料噴射弁よりも下流側の第３圧力を検出する第３圧力検出部と、前記第１圧力検出部と前記第２圧力検出部と前記第３圧力検出部の少なくともいずれか１つにて検出された圧力に基づいて、前記主止弁と前記高圧レギュレータと前記中圧リリーフ弁と前記燃料噴射弁の少なくともいずれか１つの作動状態を判定する判定部と、を有すること、を特徴とする。
【０００７】
この態様によれば、複数の圧力検出部にて水素供給通路における各部位の圧力を検出できる。そして、検出される各部位の圧力特性に基づいて、水素供給通路に配置される主止弁と高圧レギュレータと中圧リリーフ弁と燃料噴射弁の故障を検出できる。このようにして、水素供給通路に配置される複数の弁の故障を検出できる。
【０００８】
上記の態様においては、前記判定部は、前記主止弁の開弁制御が実行される状態にて、（前記第２圧力）＞（前記高圧レギュレータの調整圧の上限圧＋第１所定圧）の場合には前記高圧レギュレータの開故障が発生していると判定し、（前記高圧レギュレータの調整圧の上限圧＋前記第１所定圧）≧（前記第２圧力）＞（前記高圧レギュレータの調整圧の下限圧−前記第１所定圧）の場合には前記高圧レギュレータが正常に作動していると判定し、（前記高圧レギュレータの調整圧の下限圧−前記第１所定圧）≧（前記第２圧力）の場合には前記高圧レギュレータの閉故障が発生していると判定すること、が好ましい。
【０００９】
この態様によれば、水素供給状態にて第２圧力検出部で検出される第２圧力に基づいて、高圧レギュレータの故障の有無を検出できる。
【００１０】
上記の態様においては、前記主止弁と前記燃料噴射弁の閉弁制御の実行後における前記第１圧力の変化量を閉弁後の第１圧力変化量と定義し、前記主止弁と前記燃料噴射弁の閉弁制御の実行後における前記第２圧力の変化量を閉弁後の第２圧力変化量と定義するときに、前記判定部は、前記主止弁と前記燃料噴射弁の閉弁制御が実行される状態にて、前記高圧レギュレータが正常に作動し、かつ、前記第２圧力が前記中圧リリーフ弁の開弁圧未満であり、かつ、前記閉弁後の第２圧力変化量が前記閉弁後の第１圧力変化量に応じて予め定められた第１正常判定範囲内にある場合には、前記主止弁と前記燃料噴射弁が正常に閉弁し、かつ、前記第１圧力検出部と前記第２圧力検出部が正常に作動していると判定すること、が好ましい。
【００１１】
この態様によれば、主止弁と燃料噴射弁の閉弁制御の実行時にて第１圧力と第２圧力の変化量の相関関係に基づいて、主止弁と燃料噴射弁と第１圧力検出部と第２圧力検出部が正常であるか否かを判定できる。
【００１２】
上記の態様においては、前記判定部は、前記主止弁と前記燃料噴射弁の閉弁制御が実行される状態にて、前記高圧レギュレータが正常に作動し、かつ、前記第２圧力が前記中圧リリーフ弁の開弁圧以上であり、かつ、前記高圧レギュレータと前記中圧リリーフ弁と前記燃料噴射弁の全てにおいて水素の漏れが無い場合には、前記中圧リリーフ弁の閉故障が発生していると判定すること、が好ましい。
【００１３】
この態様によれば、主止弁と燃料噴射弁の閉弁制御の実行時にて、中圧リリーフ弁の閉故障を検出できる。
【００１４】
上記の態様においては、前記判定部は、前記主止弁と前記燃料噴射弁の閉弁制御が実行される状態にて、前記高圧レギュレータが正常に作動し、かつ、前記第２圧力が前記中圧リリーフ弁の開弁圧以上であり、かつ、前記高圧レギュレータと前記中圧リリーフ弁と前記燃料噴射弁の少なくともいずれか１つにて水素の漏れが有る場合には、前記高圧レギュレータの開故障が発生していると判定すること、が好ましい。
【００１５】
この態様によれば、主止弁と燃料噴射弁の閉弁制御の実行時にて、高圧レギュレータの開故障を検出できる。
【００１６】
上記の態様においては、前記主止弁と前記燃料噴射弁の閉弁制御の実行後における前記第１圧力の変化量を閉弁後の第１圧力変化量と定義し、前記主止弁と前記燃料噴射弁の閉弁制御の実行後における前記第２圧力の変化量を閉弁後の第２圧力変化量と定義するときに、前記判定部は、前記主止弁と前記燃料噴射弁の閉弁制御が実行される状態にて、前記高圧レギュレータが正常に作動し、かつ、前記第２圧力が前記中圧リリーフ弁の開弁圧未満であり、かつ、前記閉弁後の第２圧力変化量が前記閉弁後の第１圧力変化量に応じて定められた第１正常判定範囲内にない場合には、前記燃料噴射弁の開故障、または、前記中圧リリーフ弁の開故障が発生していると判定すること、が好ましい。
【００１７】
この態様によれば、主止弁と燃料噴射弁の閉弁制御の実行時にて第１圧力と第２圧力の変化量の相関関係に基づいて、燃料噴射弁の開故障と中圧リリーフ弁の開故障を検出できる。
【００１８】
上記の態様においては、前記主止弁と前記燃料噴射弁の閉弁制御の実行後における前記第３圧力の変化量を閉弁後の第３圧力変化量と定義するときに、前記判定部は、前記閉弁後の第２圧力変化量が前記第１正常判定範囲の上限値よりも大きい場合には前記主止弁の開故障が発生していると判定し、前記閉弁後の第２圧力変化量が前記第１正常判定範囲の下限値未満であり、かつ、（前記閉弁後の第３圧力変化量）＞（前記閉弁後の第２圧力変化量に応じて定められた正常判定圧−第２所定圧）の場合には、前記燃料噴射弁の開故障が発生していると判定し、前記閉弁後の第２圧力変化量が前記第１正常判定範囲の下限値未満であり、かつ、（前記閉弁後の第３圧力変化量）≦（前記閉弁後の第２圧力変化量に応じて予め定められた正常判定圧−前記第２所定圧）の場合には、前記中圧リリーフ弁の開故障が発生していると判定すること、が好ましい。
【００１９】
この態様によれば、主止弁の開故障と燃料噴射弁の開故障と中圧リリーフ弁の開故障のいずれが発生しているかを特定できる。
【００２０】
上記の態様においては、前記主止弁と前記燃料噴射弁の閉弁制御の実行後における前記第１圧力の変化量を閉弁後の第１圧力変化量と定義し、前記主止弁と前記燃料噴射弁の閉弁制御の実行後における前記第２圧力の変化量を閉弁後の第２圧力変化量と定義するときに、前記判定部は、前記主止弁と前記燃料噴射弁の閉弁制御が実行される状態にて、単位時間当たりの前記閉弁後の第１圧力変化量と単位時間当たりの前記閉弁後の第２圧力変化量の両方が所定量よりも小さい場合には、前記主止弁が正常に閉弁していると判定し、単位時間当たりの前記閉弁後の第１圧力変化量と単位時間当たりの前記閉弁後の第２圧力変化量の少なくともいずれか一方が前記所定量以上である場合には、前記高圧レギュレータの開故障が発生していると判定すること、が好ましい。
【００２１】
この態様によれば、主止弁と燃料噴射弁の閉弁制御の実行時における第１圧力の変化速度と第２圧力の変化速度に基づいて、高圧レギュレータの開故障を検出できる。
【００２２】
上記の態様においては、前記燃料噴射弁の開弁制御の実行後における前記第２圧力の変化量を開弁後の第２圧力変化量と定義し、前記燃料噴射弁の開弁制御の実行後における前記第３圧力の変化量を開弁後の第３圧力変化量と定義するときに、前記判定部は、前記燃料噴射弁の開弁制御が一定時間実行されたときに、前記開弁後の第３圧力変化量が前記開弁後の第２圧力変化量に応じて定められた第２正常判定範囲内である場合には、前記燃料噴射弁が正常に開弁し、かつ、前記第３圧力検出部が正常に作動していると判定すること、が好ましい。
【００２３】
この態様によれば、燃料噴射弁の開弁制御の実行後における第２圧力の変化量と第３圧力の変化量に基づいて、燃料噴射弁が正常に開弁しているか否かと、第３圧力検出部が正常に作動しているか否かを判定できる。
【００２４】
上記の態様においては、前記燃料噴射弁の開弁制御の実行後における前記第２圧力の変化量を開弁後の第２圧力変化量と定義し、前記燃料噴射弁の開弁制御の実行後における前記第３圧力の変化量を開弁後の第３圧力変化量と定義するときに、前記判定部は、前記燃料噴射弁の開弁制御が一定時間実行されたときに、前記開弁後の第３圧力変化量が前記開弁後の第２圧力変化量に応じて定められた第２正常判定範囲内になく、かつ、前記燃料噴射弁の閉弁制御の実行後にて前記第３圧力が上昇する場合には、前記燃料噴射弁の開故障が発生していると判定すること、が好ましい。
【００２５】
この態様によれば、燃料噴射弁の開弁制御の実行後における第２圧力の変化量と第３圧力の変化量と、燃料噴射弁の閉弁制御の実行時における第３圧力の上昇の有無とに基づいて、燃料噴射弁の開故障を検出できる。
【００２６】
上記の態様においては、前記判定部は、前記燃料噴射弁の開弁制御が一定時間実行されたときに、前記燃料噴射弁の開弁制御の実行後にて前記第３圧力が上昇しない場合には、前記燃料噴射弁の閉故障が発生していると判定すること、が好ましい。
【００２７】
この態様によれば、燃料噴射弁の開弁制御の実行後における第３圧力に基づいて、燃料噴射弁の閉故障を検出できる。
【００２８】
上記の態様においては、前記判定部は、前記燃料電池へ要求される水素供給量が第１閾値以下である少量状態から前記水素供給量が前記第１閾値よりも大きい第２閾値以上である多量状態に変化した後であって第１所定時間が経過する前の時点にて、前記多量状態における前記第１圧力が前記少量状態における前記第１圧力から第３所定圧を減算して得られる圧力未満である場合には、前記主止弁の詰まり、または、前記水素供給通路における上流配管の詰まりが発生していると判定すること、が好ましい。
【００２９】
この態様によれば、燃料電池へ要求される水素供給量の変化時に、主止弁の詰まり、または、水素供給通路の詰まりを検出できる。
【００３０】
上記の態様においては、前記判定部は、前記燃料電池へ要求される水素供給量が第１閾値よりも大きい第２閾値以上である多量状態から前記水素供給量が前記第１閾値以下である少量状態に変化した後であって第２所定時間が経過する前の時点にて、前記少量状態における前記第２圧力から第４所定圧を減算して得られる圧力が前記多量状態における前記第２圧力よりも大きい場合には、前記高圧レギュレータの開故障が発生していると判定すること、が好ましい。
【００３１】
この態様によれば、燃料電池へ要求される水素供給量の変化時に、高圧レギュレータの開故障を検出できる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の水素供給装置の故障検出装置によれば、水素供給通路に配置される複数の弁の故障を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】水素供給システムを備える燃料電池システムの概略構成図である。
【図２】実施例１〜４にて共通する部分のフローチャートである。
【図３】実施例１のフローチャートである。
【図４】１次圧の変化量と正常判定圧の相関図である。
【図５】実施例２のフローチャートである。
【図６】実施例３のフローチャートである。
【図７】実施例４のフローチャートである。
【図８】実施例４のフローチャートである。
【図９】２次圧の変化量と正常判定圧の相関図である。
【図１０】実施例５のフローチャートである。
【図１１】実施例５のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
＜燃料電池システムの全体説明＞
まず、水素供給システム１（水素供給装置）を備える燃料電池システム１００について説明する。燃料電池システム１００は、図１に示すように、燃料電池（ＦＣ）１０、水素タンク１２、水素供給通路１４、水素排出通路１６、主止弁１８、第１切換弁２０、高圧レギュレータ２２、水素供給ユニット２４、中圧リリーフ弁２６、低圧リリーフ弁２８、エア供給通路３０、エア排出通路３２、エアポンプ３４、第２切換弁３６、１次圧センサ３８、エア圧センサ４０、コントローラ４２などを有している。
【００３５】
この燃料電池システム１００は、電動自動車に搭載され、その駆動用モータ（図示略）に電力を供給するために使用される。燃料電池１０は、燃料ガスとしての水素と酸化剤ガスとしてのエアの供給を受けて発電を行う。燃料電池１０で発電した電力は、インバータ（図示略）を介して駆動用モータに供給される。水素タンク１２には、高圧（例えば、８０〜９０Ｍｐａ程度）の水素ガス（以下、単に「水素」という）が蓄えられる。
【００３６】
燃料電池１０のアノード側には、水素供給システム１が設けられている。この水素供給システム１は、水素タンク１２から供給先の燃料電池１０へ水素を供給するための水素供給通路１４と、燃料電池１０から導出される水素オフガスを排出するための水素排出通路１６とを備えている。水素タンク１２の直下流の水素供給通路１４には、水素タンク１２から水素供給通路１４への水素の供給と遮断を切り換える、デューティ制御される電磁弁よりなる主止弁１８が設けられる。水素排出通路１６には、電磁弁よりなる第１切換弁２０が設けられている。
【００３７】
主止弁１８より下流の水素供給通路１４には、水素の圧力を減圧するための圧力調整弁である高圧レギュレータ２２が設けられる。主止弁１８と高圧レギュレータ２２との間の水素供給通路１４には、その中の圧力（高圧レギュレータ２２の上流側圧力）を１次圧Ｐ１（第１圧力）として検出するための１次圧センサ３８（第１圧力検出部）が設けられている。
【００３８】
高圧レギュレータ２２より下流の水素供給通路１４には、燃料電池１０へ供給される水素の流量及び圧力を調節するための水素供給ユニット２４が設けられる。この水素供給ユニット２４は、導入通路５０と、導出通路５２と、インジェクタ５４（燃料噴射弁）などを備えている。なお、本実施形態では、インジェクタ５４は、３つ設けられている。
【００３９】
２次圧センサ５６（第２圧力検出部）は、高圧レギュレータ２２と水素供給ユニット２４との間の水素供給通路１４中の圧力（高圧レギュレータ２２の下流側圧力）を２次圧Ｐ２（第２圧力）として検出する。３次圧センサ５８（第３圧力検出部）は、水素供給ユニット２４と燃料電池１０との間の水素供給通路１４中の圧力（インジェクタ５４の下流側圧力）を３次圧Ｐ３（第３圧力）として検出する。
【００４０】
一方、燃料電池１０のカソード側には、燃料電池１０にエアを供給するためのエア供給通路３０と、燃料電池１０から導出されるエアオフガスを排出するためのエア排出通路３２とが設けられている。エア供給通路３０には、燃料電池１０に供給されるエア流量を調節するためのエアポンプ３４が設けられている。エアポンプ３４より下流のエア供給通路３０には、エア圧力Ｐ４を検出するためのエア圧センサ４０が設けられている。エア排出通路３２には、電磁弁よりなる第２切換弁３６が設けられている。
【００４１】
上記構成において、水素タンク１２から導出される水素は、水素供給通路１４を通り、主止弁１８、高圧レギュレータ２２、水素供給ユニット２４を介して燃料電池１０に供給される。燃料電池１０に供給された水素は、燃料電池１０にて発電に使用された後、燃料電池１０から水素オフガスとして水素排出通路１６及び第１切換弁２０を介して排出される。
【００４２】
また、上記構成において、エアポンプ３４によりエア供給通路３０へ吐出されたエアは燃料電池１０に供給される。燃料電池１０に供給されたエアは、燃料電池１０にて発電に使用された後、燃料電池１０からエアオフガスとしてエア排出通路３２及び第２切換弁３６を介して排出される。
【００４３】
この燃料電池システム１００は、システムの制御を司るコントローラ４２を更に備える。コントローラ４２は、水素供給システム１の制御も司っている。コントローラ４２は、燃料電池１０へ供給される水素の流れを制御するために、１次圧センサ３８、２次圧センサ５６、３次圧センサ５８の検出圧に基づき、主止弁１８、水素供給ユニット２４に備わるインジェクタ５４を制御する。また、コントローラ４２は、水素排出通路１６の水素オフガスの流れを制御するために、第１切換弁２０を制御する。
【００４４】
本実施形態におけるコントローラ４２は、後述する水素供給システム１における故障検出を行う判定部としても機能する。
【００４５】
また、コントローラ４２は、燃料電池１０へ供給されるエアの流れを制御するために、エア圧センサ４０の検出圧に基づきエアポンプ３４を制御する。また、コントローラ４２は、エア排出通路３２のエアオフガスの流れを制御するために、第２切換弁３６を制御する。また、コントローラ４２は、燃料電池１０の発電に係る電圧値及び電流値をそれぞれ入力するようになっている。コントローラ４２は、中央処理装置（ＣＰＵ）及びメモリを備え、燃料電池１０へ供給される水素量及びエア量を制御するために、メモリに記憶された所定の制御プログラムに基づいてインジェクタ５４及びエアポンプ３４等を制御する。
【００４６】
なお、本実施形態では、１次圧センサ３８と２次圧センサ５６と３次圧センサ５８とコントローラ４２などにより、水素供給システム１（水素供給装置）の故障検出装置が構成されている。
【００４７】
＜水素供給システムにおける故障検出の説明＞
前記の水素供給システム１において、コントローラ４２により、主止弁１８と高圧レギュレータ２２と中圧リリーフ弁２６とインジェクタ５４のうちの少なくともいずれか１つの弁における故障の発生の有無が判定される。そこで、水素供給システム１における故障検出について説明する。
【００４８】
〔実施例１〕
まず、図２に示すように、コントローラ４２により、水素供給通路１４における各部の圧力（１次圧Ｐ１、２次圧Ｐ２、３次圧Ｐ３）が取り込まれ（ステップＳ１）、１次圧Ｐ１が所定圧ＡＨよりも大きいか否かが判断される（ステップＳ２）。ここで、所定圧ＡＨは、高圧レギュレータ２２の目標調整圧の上限圧に所定圧α（第１所定圧）を加算した圧力である。また、高圧レギュレータ２２の目標調整圧とは、高圧レギュレータ２２による調整後の水素の目標圧である。なお、所定圧αは、例えば、高圧レギュレータ２２の目標調整圧の上限圧に対して１０％〜２０％の大きさの圧力である。
【００４９】
そして、１次圧Ｐ１が所定圧ＡＨよりも大きい場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）には、水素供給要求があるか否かが判断される（ステップＳ３）。
【００５０】
そして、水素供給要求がある場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）には、主止弁１８の開弁制御が実行され（ステップＳ４）、すなわち、主止弁１８が開弁され、ＸＣＬＯＳＥフラグは「０」に設定される（ステップＳ５）。
【００５１】
ここで、ＸＣＬＯＳＥフラグは、高圧レギュレータ２２と中圧リリーフ弁２６とインジェクタ５４における閉弁時の水素の漏れの有無を示すフラグである。そして、高圧レギュレータ２２と中圧リリーフ弁２６とインジェクタ５４の全てにおいて閉弁時の水素の漏れが無い場合に、ＸＣＬＯＳＥフラグは「１」に設定される。一方、高圧レギュレータ２２と中圧リリーフ弁２６とインジェクタ５４の少なくともいずれか１つにおいて閉弁時の水素の漏れが有る場合に、ＸＣＬＯＳＥフラグは「０」に設定される。
【００５２】
なお、１次圧Ｐ１が所定圧ＡＨ以下である場合（ステップＳ２：ＮＯ）には、水素供給要求があるか否かが判断される（ステップＳ１１）。そして、水素供給要求がある場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）には、主止弁１８の開弁制御が実行され（ステップＳ１２）、この処理ルーチンが一旦終了する。
【００５３】
ステップＳ６では、２次圧Ｐ２が所定圧ＡＨよりも大きいか否かが判断される（ステップＳ６）。
【００５４】
そして、２次圧Ｐ２が所定圧ＡＨよりも大きい場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）には、高圧レギュレータ２２の開故障が発生していると判定され、かつ、ＸＲＥＧＯフラグは「１」に設定され（ステップＳ７）、この処理ルーチンが一旦終了する。ここで、開故障とは、開弁したまま閉弁状態にならない故障である。そして、高圧レギュレータ２２の開故障は、例えば高圧レギュレータ２２内のピストン（不図示）に異物が噛み込まれて、開弁したまま閉弁状態にならないことにより発生する。
【００５５】
ここで、ＸＲＥＧＯフラグは、高圧レギュレータ２２の開故障の発生の有無を示すフラグである。そして、高圧レギュレータ２２の開故障が発生している場合に、ＸＲＥＧＯフラグは「１」に設定される。一方、高圧レギュレータ２２の開故障が発生していない場合に、ＸＲＥＧＯフラグは「０」に設定される。
【００５６】
このように、コントローラ４２は、主止弁１８の開弁制御が実行される状態にて、（２次圧Ｐ２）＞（所定圧ＡＨ）の場合には、高圧レギュレータ２２の開故障が発生していると判定する。これにより、水素供給状態において、２次圧センサ５６で検出される２次圧Ｐ２に基づいて、高圧レギュレータ２２の開故障が検出される。
【００５７】
一方、２次圧Ｐ２が所定圧ＡＨ以下である場合（ステップＳ６：ＮＯ）には、２次圧Ｐ２が所定圧ＡＬよりも大きいか否かが判断される（ステップＳ８）。ここで、所定圧ＡＬは、高圧レギュレータ２２の目標調整圧の下限圧から所定圧αを減算した圧力である。
【００５８】
そして、２次圧Ｐ２が所定圧ＡＬよりも大きい場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）には、高圧レギュレータ２２が正常に作動していると判定され、かつ、ＸＲＥＧＯフラグとＸＲＥＧＣフラグはともに「０」に設定され（ステップＳ９）、この処理ルーチンが一旦終了する。
【００５９】
ここで、ＸＲＥＧＣフラグは、高圧レギュレータ２２の閉故障の発生の有無を示すフラグである。そして、高圧レギュレータ２２の閉故障が発生していない場合に、ＸＲＥＧＣフラグは「０」に設定される。一方、高圧レギュレータ２２の閉故障が発生している場合に、ＸＲＥＧＣフラグは「１」に設定される。
【００６０】
このように、コントローラ４２は、主止弁１８の開弁制御が実行される状態にて、（所定圧ＡＨ）≧（２次圧Ｐ２）＞（所定圧ＡＬ）の場合には、高圧レギュレータ２２が正常に作動していると判定する。これにより、水素供給状態において、２次圧センサ５６で検出される２次圧Ｐ２に基づいて、高圧レギュレータ２２が正常に作動していることが検出される。
【００６１】
一方、ステップＳ８において２次圧Ｐ２が所定圧ＡＬ以下である場合（ステップＳ８：ＮＯ）には、高圧レギュレータ２２の閉故障が発生していると判定され、かつ、ＸＲＥＧＣフラグは「１」に設定され（ステップＳ１０）、この処理ルーチンが一旦終了する。ここで、閉故障とは、閉弁したまま開弁状態にならない故障である。
【００６２】
このように、コントローラ４２は、主止弁１８の開弁制御が実行される状態にて、（所定圧ＡＬ）≧（２次圧Ｐ２）の場合には、高圧レギュレータ２２の閉故障が発生していると判定する。これにより、水素供給状態において、２次圧センサ５６で検出される２次圧Ｐ２に基づいて、高圧レギュレータ２２の閉故障が検出される。
【００６３】
また、ステップＳ３において、水素供給要求がない場合（ステップＳ３：ＮＯ）には、図３に示すように、インジェクタ５４（図中、「ＩＮＪ」と表記）の閉弁制御と主止弁１８の閉弁制御が実行され（ステップＳ１３，Ｓ１４）、すなわち、インジェクタ５４と主止弁１８がともに閉弁される。そして、次に、ＸＲＥＧＯフラグとＸＲＥＧＣフラグがともに「０」に設定されているか否か、すなわち、高圧レギュレータ２２が正常に作動しているか否か、が判断される（ステップＳ１５）。
【００６４】
そして、ＸＲＥＧＯフラグとＸＲＥＧＣフラグがともに「０」に設定されている、すなわち、高圧レギュレータ２２が正常に作動している場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）には、２次圧Ｐ２が中圧リリーフ弁２６の開弁圧Ｂ未満であるか否かが判断される（ステップＳ１６）。ここで、開弁圧Ｂは、中圧リリーフ弁２６が開弁するときの水素供給通路１４内の圧力である。
【００６５】
そして、２次圧Ｐ２が開弁圧Ｂ未満である場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）には、主止弁１８とインジェクタ５４の閉弁制御の実行後における１次圧Ｐ１の変化量ΔＰ１（閉弁後の第１圧力変化量、以下単に「変化量ΔＰ１」と表記する。）と２次圧Ｐ２の変化量ΔＰ２ａ（閉弁後の第２圧力変化量、以下単に「変化量ΔＰ２ａ」と表記する。）が取り込まれる（ステップＳ１７）。次に、変化量ΔＰ１に応じた正常判定圧ｋΔＰ２ａが取り込まれる（ステップＳ１８）。
【００６６】
ここで、高圧レギュレータ２２は、水素の流れを完全に遮断させる機能を備えていない。すなわち、高圧レギュレータ２２が正常に作動していても、水素供給停止状態（主止弁１８とインジェクタ５４の閉弁時）にて閉弁する高圧レギュレータ２２において、微少リーク（水素の微少な漏れ）が発生し得る。そこで、高圧レギュレータ２２において微少リークが発生する場合において、主止弁１８とインジェクタ５４が正常に閉弁している状態（水素が下流側に漏れていない状態）では、１次圧Ｐ１は降下する一方で、２次圧Ｐ２は上昇する。このとき、変化量ΔＰ１（降下量）と正常判定圧ｋΔＰ２ａ（変化量ΔＰ１に応じた変化量ΔＰ２ａ（上昇量））の相関関係は、例えば、図４のように示される。そこで、このような変化量ΔＰ１と正常判定圧ｋΔＰ２ａの相関関係から、ステップＳ１８において、変化量ΔＰ１に応じた正常判定圧ｋΔＰ２ａが取り込まれる。
【００６７】
次に、ΔＰ２ａ＝ｋΔＰ２ａ±α１の数式（ｋΔＰ２ａ＋α１≧ΔＰ２ａ≧ｋΔＰ２ａ−α１の数式）を満たすか否か、すなわち、変化量ΔＰ２ａが変化量ΔＰ１に応じて予め定めた第１正常範囲内にあるか否かが判断される（ステップＳ１９）。なお、所定圧α１は、例えば、正常判定圧ｋΔＰ２ａに対して２０％〜３０％の大きさの圧力である。
【００６８】
そして、ΔＰ２ａ＝ｋΔＰ２ａ±α１の数式を満たす場合（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、すなわち、変化量Δ２ａが第１正常判定範囲内にある場合には、ＸＣＬＯＳＥフラグは「１」に設定される（ステップＳ２０）。そして、主止弁１８とインジェクタ５４が正常に閉弁し、かつ、１次圧センサ３８と２次圧センサ５６が正常に作動していると判定される（ステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２４，Ｓ２５）。また、中圧リリーフ弁２６が正常に作動しているか、または、中圧リリーフ弁２６の閉故障が発生しているかのいずれかであると判定される（ステップＳ２３）。その後、この処理ルーチンが一旦終了する。
【００６９】
このように、コントローラ４２は、水素供給運転中の状況から主止弁１８とインジェクタ５４の閉弁制御（水素供給停止制御）の実行後に、１次圧Ｐ１と２次圧Ｐ２の挙動より、主止弁１８とインジェクタ５４の閉弁判定を実行する。そして、主止弁１８とインジェクタ５４が正常に閉弁している場合にはＸＣＬＯＳＥフラグは「１」に設定され、主止弁１８とインジェクタ５４が正常に閉弁していない場合にはＸＣＬＯＳＥフラグは「０」が継続される。
【００７０】
すなわち、コントローラ４２は、主止弁１８とインジェクタ５４の閉弁制御が実行される状態にて、高圧レギュレータ２２が正常に作動し、かつ、２次圧Ｐ２が中圧リリーフ弁２６の開弁圧Ｂ未満であり、かつ、変化量Δ２ａが変化量Δ１に応じて予め定められた第１正常判定範囲内にある場合には、主止弁１８とインジェクタ５４が正常に閉弁し、かつ、１次圧センサ３８と２次圧センサ５６が正常に作動していると判定する。このようにして、水素供給停止状態において、変化量ΔＰ１と変化量ΔＰ２ａの相関が正常である場合には、主止弁１８とインジェクタ５４は正常に閉弁していると判定される。
【００７１】
これにより、主止弁１８とインジェクタ５４の閉弁制御の実行時にて、高圧レギュレータ２２における微少なリークにより変化する１次圧Ｐ１と２次圧Ｐ２ａの変化量の相関関係に基づいて、主止弁１８とインジェクタ５４と１次圧センサ３８と２次圧センサ５６が正常であるか否かを判定できる。
【００７２】
また、ステップＳ１６において２次圧Ｐ２が中圧リリーフ弁２６の開弁圧Ｂ以上である場合（ステップＳ１６：ＮＯ）には、ＸＣＬＯＳＥフラグが「１」に設定されているか否かが判断される（ステップＳ２６）。
【００７３】
そして、ＸＣＬＯＳＥフラグが「１」に設定されている場合（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、すなわち、高圧レギュレータ２２と中圧リリーフ弁２６とインジェクタ５４の全てにおいて閉弁時の水素の漏れが無い場合には、中圧リリーフ弁２６の閉故障が発生していると判定され（ステップＳ２７）、この処理ルーチンが一旦終了する。
【００７４】
このようにして、コントローラ４２は、水素供給運転中の状況から主止弁１８とインジェクタ５４の閉弁制御（水素供給停止制御）の実行後に、２次圧Ｐ２が中圧リリーフ弁２６の開弁圧Ｂ以上であり、かつ、ＸＣＬＯＳＥフラグが「１」に設定されている場合には、中圧リリーフ弁２６の閉故障が発生していると判定する。
【００７５】
すなわち、コントローラ４２は、主止弁１８とインジェクタ５４の閉弁制御が実行される状態にて、高圧レギュレータ２２が正常に作動し、かつ、２次圧Ｐ２が中圧リリーフ弁２６の開弁圧Ｂ以上であり、かつ、高圧レギュレータ２２と中圧リリーフ弁２６とインジェクタ５４の全てにおいて閉弁時の水素の漏れが無い場合には、中圧リリーフ弁２６の閉故障が発生していると判定する。これにより、主止弁１８とインジェクタ５４の閉弁制御の実行時にて、中圧リリーフ弁２６の閉故障が検出される。
【００７６】
一方、ステップＳ２６において、ＸＣＬＯＳＥフラグが「０」に設定されている場合（ステップＳ２６：ＮＯ）、すなわち、高圧レギュレータ２２と中圧リリーフ弁２６とインジェクタ５４の少なくともいずれか１つにて閉弁時の水素の漏れが有る場合には、高圧レギュレータ２２の開故障が発生していると判定され、かつ、ＸＲＥＧＯフラグは「１」に設定され（ステップＳ２８）、この処理ルーチンが一旦終了する。
【００７７】
このようにして、コントローラ４２は、水素供給運転中の状況から主止弁１８とインジェクタ５４の閉弁制御（水素供給停止制御）の実行後に、２次圧Ｐ２が中圧リリーフ弁２６の開弁圧Ｂ以上であり、かつ、ＸＣＬＯＳＥフラグが「０」に設定されている場合には、高圧レギュレータ２２の開故障が発生していると判定する。そして、このようにして、コントローラ４２は、高圧レギュレータ２２が正常に作動していると判定した後も常時監視する。これにより、コントローラ４２は、２次圧Ｐ２の上昇時に、即、異物の噛み込み等で高圧レギュレータ２２の開故障が発生していると判定することができる。
【００７８】
すなわち、コントローラ４２は、主止弁１８とインジェクタ５４の閉弁制御が実行される状態にて、高圧レギュレータ２２が正常に作動し、かつ、２次圧Ｐ２が中圧リリーフ弁２６の開弁圧Ｂ以上であり、かつ、高圧レギュレータ２２と中圧リリーフ弁２６とインジェクタ５４の少なくともいずれか１つにて閉弁時の水素の漏れが有る場合には、高圧レギュレータ２２の開故障が発生していると判定する。これにより、主止弁１８とインジェクタ５４の閉弁制御の実行時にて、高圧レギュレータ２２の開故障が検出される。
【００７９】
また、ステップＳ１９においてΔＰ２ａ＝ｋΔＰ２ａ±α１の数式を満たさない場合（ステップＳ１９：ＮＯ）には、インジェクタ５４の開故障、または、中圧リリーフ弁２６の開故障が発生していると判定され（ステップＳ２９）、この処理ルーチンが一旦終了する。
【００８０】
このようにして、コントローラ４２は、主止弁１８とインジェクタ５４の閉弁制御が実行される状態にて、高圧レギュレータ２２が正常に作動し、かつ、２次圧Ｐ２が中圧リリーフ弁２６の開弁圧Ｂ未満であり、かつ、変化量ΔＰ２ａが変化量ΔＰ１に応じて予め定められた第１正常判定範囲内にない場合には、インジェクタ５４の開故障、または、中圧リリーフ弁２６の開故障が発生していると判定する。
【００８１】
これにより、主止弁１８とインジェクタ５４の閉弁制御の実行時にて高圧レギュレータ２２における微少なリークにより変化する１次圧Ｐ１と２次圧Ｐ２の変化量の相関関係に基づいて、インジェクタ５４の開故障と中圧リリーフ弁２６の開故障を検出できる。
【００８２】
以上のように、本実施例では、コントローラ４２は、１次圧Ｐ１と２次圧Ｐ２に基づいて、主止弁１８と高圧レギュレータ２２と中圧リリーフ弁２６とインジェクタ５４の少なくともいずれか１つの作動状態を判定する。これにより、水素供給通路１４に配置される複数の弁の故障を検出できる。
【００８３】
〔実施例２〕
次に、実施例２について説明する。実施例２では、実施例１と異なる点について説明する。
【００８４】
実施例２では、コントローラ４２は、図２と図５に示すようなフローチャートに基づく制御を行う。図５に示すように、ステップＳ１０７において、ΔＰ２ａ＝ｋΔＰ２ａ±α１の数式を満たす場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）には、ＸＣＬＯＳＥフラグは「１」に設定される（ステップＳ１０８）。そして、主止弁１８とインジェクタ５４の閉弁制御の実行後における単位時間当たりの１次圧Ｐ１の変化量ΔＰ１´（単位時間当たりの閉弁後の第１圧力変化量、以下単に「変化量ΔＰ１´」と表記する。）と単位時間当たりの２次圧Ｐ２の変化量ΔＰ２ａ´（単位時間当たりの閉弁後の第２圧力変化量、以下単に「変化量ΔＰ２ａ´」と表記する。）が取り込まれる（ステップＳ１０９）。
【００８５】
次に、変化量ΔＰ１´と変化量ΔＰ２ａ´の両方が所定量ΔＢよりも小さいか否かが判断される（ステップＳ１１０）。
【００８６】
そして、変化量ΔＰ１´と変化量ΔＰ２ａ´の少なくともいずれか一方が所定量ΔＢ以上である場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）には、高圧レギュレータ２２の開故障が発生していると判定され、かつ、ＸＲＥＧＯフラグは「１」に設定される（ステップＳ１１６）。このようにして、水素供給停止状態において、変化量ΔＰ１と変化量ΔＰ２ａについての単位時間当たりの変化量が大きい場合には、高圧レギュレータ２２の開故障が発生していると判定される。
【００８７】
一方、変化量ΔＰ１´と変化量ΔＰ２ａ´の両方が所定量ΔＢよりも小さい場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）には、主止弁１８とインジェクタ５４が正常に閉弁し、かつ、１次圧センサ３８と２次圧センサ５６が正常に作動していると判定される（ステップＳ１１１，Ｓ１１２，Ｓ１１４，Ｓ１１５）。また、中圧リリーフ弁２６が正常に作動しているか、または、中圧リリーフ弁２６の閉故障が発生しているかのいずれかであると判定される（ステップＳ１１３）。
【００８８】
このように、コントローラ４２は、主止弁１８とインジェクタ５４の閉弁制御が実行される状態（図５のステップＳ１０１，１０２）にて、変化量ΔＰ１´と変化量ΔＰ２ａ´の両方が所定量ΔＢよりも小さい場合には、主止弁１８とインジェクタ５４が正常に閉弁していると判定する。また、コントローラ４２は、変化量ΔＰ１´と変化量ΔＰ２ａ´の少なくともいずれか一方が所定量ΔＢ以上である場合には、高圧レギュレータ２２の開故障が発生していると判定する。
【００８９】
これにより、主止弁１８とインジェクタ５４の閉弁制御の実行時における１次圧Ｐ１の変化速度と２次圧Ｐ２の変化速度に基づいて、主止弁１８とインジェクタ５４の作動状態、や、高圧レギュレータ２２の開故障を検出できる。
【００９０】
〔実施例３〕
次に、実施例３について説明する。実施例３では、実施例１，２と異なる点について説明する。
【００９１】
実施例３では、コントローラ４２は、図２と図６に示すようなフローチャートに基づく制御を行う。図６に示すように、ステップＳ２０４において、２次圧Ｐ２が開弁圧Ｂよりも小さい場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）には、変化量ΔＰ１と、変化量ΔＰ２ａと、主止弁１８とインジェクタ５４の閉弁制御の実行後における３次圧Ｐ３の変化量ΔＰ３ａ（閉弁後の第３圧力変化量、以下単に「変化量ΔＰ３ａ」と表記する。）が取り込まれる（ステップＳ２０５）。
【００９２】
次に、変化量ΔＰ１に応じた正常判定圧ｋΔＰ２ａが取り込まれ（ステップＳ２０６）、ΔＰ２ａ＝ｋΔＰ２ａ±α１の数式を満たすか否かが判断される（ステップＳ２０７）。
【００９３】
そして、ΔＰ２ａ＝ｋΔＰ２ａ±α１の数式を満たさない場合（ステップＳ２０７：ＮＯ）には、ΔＰ２ａ＜ｋΔＰ２ａ−α１の数式を満たすか否かが判断される（ステップＳ２１４）。
【００９４】
そして、ΔＰ２ａ＜ｋΔＰ２ａ−α１の数式を満たす場合（ステップＳ２１４：ＹＥＳ）には、３次圧Ｐ３が低圧リリーフ弁２８の開弁圧Ｃ未満であるか否かが判断される（ステップＳ２１５）。ここで、開弁圧Ｃは、低圧リリーフ弁２８が開弁するときの水素供給通路１４内の圧力である。
【００９５】
そして、３次圧Ｐ３が開弁圧Ｃ未満である場合（ステップＳ２１５：ＹＥＳ）には、変化量ΔＰ２ａに応じた正常判定圧ｋΔＰ３ａが取り込まれ（ステップＳ２１６）、ΔＰ３ａ＞ｋΔＰ３ａ−βの数式を満たすか否か、が判断される（ステップＳ２１７）。なお、所定圧β（第２所定圧）は、例えば、正常判定圧ｋΔＰ３ａに対して２０％〜３０％の大きさの圧力である。
【００９６】
そして、ΔＰ３ａ＞ｋΔＰ３ａ−βの数式を満たす場合（ステップＳ２１７：ＹＥＳ）には、インジェクタ５４の開故障が発生していると判定され（ステップＳ２１８）、また、２次圧センサ５６と３次圧センサ５８が正常に作動していると判定され（ステップＳ２１９，Ｓ２２０）、この処理ルーチンが一旦終了する。
【００９７】
一方、ΔＰ３ａ＞ｋΔＰ３ａ−βの数式を満たさない場合（ステップＳ２１７：ＮＯ）、すなわち、ΔＰ３ａ≦ｋΔＰ３ａ−βの数式を満たす場合には、中圧リリーフ弁２６の開故障が発生していると判定され（ステップＳ２２１）、この処理ルーチンが一旦終了する。
【００９８】
また、ステップＳ２１４においてΔＰ２ａ＜ｋΔＰ２ａ−α１の数式を満たさない場合（ステップＳ２１４：ＮＯ）には、ΔＰ２ａ＞ｋΔＰ２ａ＋α１の数式を満たすか否かが判断される（ステップＳ２２２）。
【００９９】
そして、ΔＰ２ａ＞ｋΔＰ２ａ＋α１の数式を満たす場合（ステップＳ２２２：ＹＥＳ）には、主止弁１８の開故障が発生していると判定され（ステップＳ２２３）、この処理ルーチンが一旦終了する。一方、ΔＰ２ａ＞ｋΔＰ２ａ＋α１の数式を満たさない場合（ステップＳ２２２：ＮＯ）、すなわち、ΔＰ２ａ≦ｋΔＰ２ａ＋α１の数式を満たす場合には、インジェクタ５４の開故障、または、中圧リリーフ弁２６の開故障が発生していると判定され（ステップＳ２２４）、この処理ルーチンが一旦終了する。
【０１００】
このように、コントローラ４２は、変化量ΔＰ２ａが第１正常判定範囲の上限値（ｋΔＰ２ａ＋α１）よりも大きい場合には、主止弁１８の開故障が発生していると判定する。また、コントローラ４２は、変化量ΔＰ２ａが第１正常判定範囲の下限値（ｋΔＰ２ａ−α１）未満であり、かつ、（変化量ΔＰ３ａ）＞（正常判定圧ｋΔＰ３ａ−所定圧β）の場合には、インジェクタ５４の開故障が発生していると判定する。また、コントローラ４２は、変化量ΔＰ２ａが第１正常判定範囲の下限値未満であり、かつ、（変化量ΔＰ３ａ）≦（正常判定圧ｋΔＰ３ａ−所定圧β）の場合には、中圧リリーフ弁２６の開故障が発生していると判定する。これにより、主止弁１８の開故障とインジェクタ５４の開故障と中圧リリーフ弁２６の開故障のいずれが発生しているかを特定できる。
【０１０１】
なお、ステップＳ２１５においてＰ３＜Ｃの数式を満たさない場合（ステップＳ２１５：ＮＯ）、すなわち、Ｐ３≧Ｃの数式を満たす場合には、低圧リリーフ弁２８の閉故障が発生していると判定され（ステップＳ２２５）、この処理ルーチンが一旦終了する。
【０１０２】
以上のように、本実施例では、コントローラ４２は、１次圧Ｐ１と２次圧Ｐ２と３次圧Ｐ３に基づいて、主止弁１８と高圧レギュレータ２２と中圧リリーフ弁２６とインジェクタ５４の少なくともいずれか１つの作動状態を判定する。これにより、水素供給通路１４に配置される複数の弁の故障を検出できる。
【０１０３】
〔実施例４〕
次に、実施例４について説明する。実施例４では、実施例１〜３と異なる点について説明する。
【０１０４】
実施例４では、コントローラ４２は、図２と図７と図８に示すようなフローチャートに基づく制御を行う。図７に示すように、ステップＳ３１０において、変化量ΔＰ１´と変化量ΔＰ２ａ´の両方が所定量ΔＢよりも小さい場合（ステップＳ３１０：ＹＥＳ）には、主止弁１８とインジェクタ５４が正常に閉弁し、かつ、１次圧センサ３８と２次圧センサ５６が正常に作動していると判定される（ステップＳ３１１，Ｓ３１２，Ｓ３１４，Ｓ３１５）。また、中圧リリーフ弁２６は正常に作動しているか、中圧リリーフ弁２６の閉故障が発生しているかのいずれかであると判定される（ステップＳ３１３）。
【０１０５】
次に、変化量ΔＰ１´と変化量ΔＰ２ａ´の両方が所定量ΔＤよりも小さいか否かが判定される（ステップＳ３１６）。ここで、所定量ΔＤは、所定量ΔＢよりも小さい。
【０１０６】
そして、変化量ΔＰ１´と変化量ΔＰ２ａ´の両方が所定量ΔＤよりも小さい場合（ステップＳ３１６：ＹＥＳ）には、高圧レギュレータ２２における全閉時の水素の漏れが無い（または、漏れが超微少である）と判定し（ステップＳ３１７）、インジェクタ５４の開弁制御の実行前における２次圧Ｐ２と３次圧Ｐ３が取り込まれる（ステップＳ３１８）。
【０１０７】
次に、インジェクタ５４の開弁制御が一定時間実行され（ステップＳ３１９）、インジェクタ５４の閉弁制御の実行後に３次圧Ｐ３が上昇したか否かが判断される（ステップＳ３２０）。そして、インジェクタ５４の閉弁制御の実行後に３次圧Ｐ３が上昇した場合（ステップＳ３２０：ＹＥＳ）には、インジェクタ５４の開弁制御の実行後における、２次圧Ｐ２の変化量ΔＰ２ｂ（開弁後の第２圧力変化量、以下単に「変化量ΔＰ２ｂ」と表記する。）と、３次圧Ｐ３の変化量ΔＰ３ｂ（開弁後の第３圧力変化量、以下単に「変化量ΔＰ３ｂ」と表記する。）が取り込まれる（ステップＳ３２１）。次に、変化量ΔＰ２ｂに応じた正常判定圧ｋΔＰ３ｂが取り込まれる（ステップＳ３２２）。
【０１０８】
ここで、主止弁１８の閉弁時にて、高圧レギュレータ２２において水素の漏れが無い（あるいは、水素の漏れ量が微少の）場合であり、かつ、インジェクタ５４において水素が噴射される場合には、２次圧Ｐ２は降下する一方で、３次圧Ｐ３は上昇する。このとき、変化量ΔＰ２ｂ（降下量）と正常判定圧ｋΔＰ３ｂ（変化量ΔＰ２ｂに応じた変化量ΔＰ３ｂ（上昇量））の相関関係は、例えば、図９のように示される。そこで、このような変化量ΔＰ２ｂと正常判定圧ｋΔＰ３ｂの相関関係から、ステップＳ３２２において、変化量ΔＰ２ｂに応じた正常判定圧ｋΔＰ３ｂが取り込まれる。
【０１０９】
次に、ΔＰ３ｂ＝ｋΔＰ３ｂ±βの数式、すなわち、（ｋΔＰ３ｂ＋β）≧ΔＰ３ｂ≧（ｋΔＰ３ｂ−β）の数式を満たすか否か、さらに言い換えると、変化量ΔＰ３ｂが変化量ΔＰ２ｂに応じて予め定められた第２正常判定範囲内にあるか否かが判断される（ステップＳ３２３）。
【０１１０】
そして、ΔＰ３ｂ＝ｋΔＰ３ｂ±βの数式を満たす場合（ステップＳ３２３：ＹＥＳ）には、すなわち、変化量ΔＰ３ｂが第２正常判定範囲内にある場合には、インジェクタ５４は正常に開弁し、かつ、３次圧センサ５８は正常に作動していると判定され（ステップＳ３２４，Ｓ３２５）、この処理ルーチンが一旦終了する。
【０１１１】
このように、コントローラ４２は、インジェクタ５４の開弁制御を一定時間行ったときに、変化量ΔＰ３ｂが変化量ΔＰ２ｂに応じて予め定められた第２正常判定範囲内である場合には、インジェクタ５４が正常に開弁し、かつ、３次圧センサ５８が正常に作動していると判定する。
【０１１２】
また、ステップＳ３１６において変化量ΔＰ１´と変化量ΔＰ２ａ´の少なくともいずれか一方が所定量ΔＤ以上である場合（ステップＳ３１６：ＮＯ）には、高圧レギュレータ２２における閉弁時の水素の漏れが正常範囲内であると判定し（ステップＳ３２６）、インジェクタ５４の開弁制御の実行前における２次圧Ｐ２と３次圧Ｐ３が取り込まれる（ステップＳ３２７）。
【０１１３】
次に、インジェクタ５４の開弁制御が一定時間実行され（ステップＳ３２８）、インジェクタ５４の閉弁制御の実行後に３次圧Ｐ３が上昇したか否かが判断される（ステップＳ３２９）。そして、インジェクタ５４の閉弁制御の実行後に３次圧Ｐ３が上昇した場合（ステップＳ３２９：ＹＥＳ）には、変化量ΔＰ２ｂと変化量ΔＰ３ｂが取り込まれる（ステップＳ３３０）。次に、変化量ΔＰ２ｂに応じた正常判定圧ｋΔＰ３ｂが取り込まれる（ステップＳ３３１）。
【０１１４】
次に、ΔＰ３ｂ＞ｋΔＰ３ｂ＋βの数式を満たすか否かが判断される（ステップＳ３３２）。
【０１１５】
そして、ΔＰ３ｂ＞ｋΔＰ３ｂ＋βの数式を満たす場合（ステップＳ３３２：ＹＥＳ）には、インジェクタ５４は正常に開弁していると判定され（ステップＳ３３３）、この処理ルーチンが一旦終了する。
【０１１６】
また、ステップＳ３２３においてΔＰ３ｂ＝ｋΔＰ３ｂ±βの数式を満たさない場合（ステップＳ３２３：ＮＯ）や、ステップＳ３３２においてΔＰ３ｂ＞ｋΔＰ３ｂ＋βの数式を満たさない場合（ステップＳ３３２：ＮＯ）は、インジェクタ５４の閉弁制御の実行後に３次圧Ｐ３が上昇したか否かが判断される（ステップＳ３３４）。
【０１１７】
そして、インジェクタ５４の閉弁制御の実行後に３次圧Ｐ３が上昇した場合（ステップＳ３３４：ＹＥＳ）には、インジェクタ５４の開故障が発生していると判定され（ステップＳ３３５）、この処理ルーチンが一旦終了する。
【０１１８】
このように、コントローラ４２は、インジェクタ５４の開弁制御を一定時間行ったときに、変化量ΔＰ３ｂが変化量ΔＰ２ｂに応じて予め定められた第２正常判定範囲内になく、かつ、インジェクタ５４の閉弁制御の実行後にて３次圧Ｐ３が上昇する場合には、インジェクタ５４の開故障が発生していると判定する。
【０１１９】
これにより、インジェクタ５４の開弁制御の実行後における２次圧Ｐ２の変化量と３次圧Ｐ３の変化量に基づいて、インジェクタ５４の開故障を検出できる。
【０１２０】
一方、ステップＳ３３４においてインジェクタ５４の閉弁制御の実行後に３次圧Ｐ３が上昇しない場合（ステップＳ３３４：ＮＯ）には、この処理ルーチンが一旦終了する。
【０１２１】
また、ステップＳ３２０，３２９において、インジェクタ５４の開弁制御の実行後に３次圧Ｐ３が上昇しない場合（ステップＳ３２０，３２９：ＮＯ）には、インジェクタ５４の閉故障が発生していると判定され（ステップＳ３３６，３３７）、この処理ルーチンが一旦終了する。
【０１２２】
このように、コントローラ４２は、インジェクタ５４の開弁制御を一定時間行ったときに、インジェクタ５４の開弁制御の実行後にて３次圧Ｐ３が上昇しない場合には、インジェクタ５４の閉故障が発生していると判定する。
【０１２３】
これにより、インジェクタ５４の開弁制御の実行後における３次圧Ｐ３に基づいて、インジェクタ５４の閉故障を検出できる。
【０１２４】
〔実施例５〕
次に、実施例５について説明する。
【０１２５】
実施例５では、コントローラ４２は、図１０と図１１に示すようなフローチャートに基づく制御を行う。図１０に示すように、コントローラ４２により、１次圧Ｐ１と２次圧Ｐ２が取り込まれ（ステップＳ４０１）、燃料電池１０へ要求される水素供給量が所定値Ｆ（第２閾値）以上であるか否かが判断される（ステップＳ４０２）。
【０１２６】
そして、水素供給量が所定値Ｆ以上である場合（ステップＳ４０２：ＹＥＳ）には、１次圧Ｐ１が圧力Ｐ１＿Ｆとして、２次圧Ｐ２が圧力Ｐ２＿Ｆとして、コントローラ４２のメモリに記憶され（ステップＳ４０３）、水素供給量が所定値Ｅ（第１閾値）以下である少量状態から水素供給量が所定値Ｆ以上である多量状態に変化した後から所定時間Ｈ（第１所定時間）が経過したか否かが判断される（ステップＳ４０４）。ここで、所定値Ｆは、所定値Ｅよりも大きいとする。
【０１２７】
そして、所定時間Ｈが経過してない場合（ステップＳ４０４：ＮＯ）には、Ｐ１＿Ｆ＜Ｐ１＿Ｅ−ｇの数式を満たすか否かが判断される（ステップＳ４０５）。ここで、圧力Ｐ１＿Ｅは、水素供給量が所定値Ｅ以下であるときの１次圧Ｐ１である。また、所定圧ｇ（第３所定圧）は、例えば、圧力Ｐ１＿Ｅに対して２０％〜３０％の大きさの圧力である。
【０１２８】
そして、Ｐ１＿Ｆ＜Ｐ１＿Ｅ−ｇの数式を満たす場合（ステップＳ４０５：ＹＥＳ）には、主止弁１８または水素供給通路１４における上流配管の詰まり異常が発生していると判定され（ステップＳ４０６）、この処理ルーチンが一旦終了する。ここで、上流配管とは、例えば、水素供給通路１４における水素タンク１２と１次圧センサ３８との間の配管である。
【０１２９】
このようにして、水素供給量が小さい（所定値Ｅ以下の）状態から大きい（所定値Ｆ以上の）状態に変化した時に１次圧Ｐ１が低下する場合には、主止弁１８の詰まり異常または水素供給通路１４における上流配管の詰まり異常が発生していると判定される。
【０１３０】
このように、コントローラ４２は、燃料電池１０へ要求される水素供給量が所定値Ｅ以下である少量状態から前記の水素供給量が所定値Ｅよりも大きい所定値Ｆ以上である多量状態に変化した後であって所定時間Ｈが経過する前の時点にて、圧力Ｐ１＿Ｆ（多量状態における１次圧Ｐ１）が圧力Ｐ１＿Ｅ（少量状態における１次圧Ｐ１）から所定圧ｇを減算して得られる圧力未満である場合は、主止弁１８の詰まり、または、水素供給通路１４における上流配管の詰まり異常が発生していると判定する。
【０１３１】
これにより、燃料電池１０へ要求される水素供給量の変化時に、主止弁１８の詰まり、または、水素供給通路１４の詰まりを検出できる。
【０１３２】
また、ステップＳ４０５においてＰ１＿Ｆ＜Ｐ１＿Ｅ−ｇの数式を満たさない場合（ステップＳ４０５：ＮＯ）には、Ｐ１＿Ｆ≧Ｐ１＿Ｅ−ｋの数式を満たすか否かが判断される（ステップＳ４０８）。また、所定圧ｋは、例えば、圧力Ｐ１＿Ｅに対して２０％〜３０％の大きさの圧力である。
【０１３３】
そして、Ｐ１＿Ｆ≧Ｐ１＿Ｅ−ｋの数式を満たす場合（ステップＳ４０８：ＹＥＳ）には、主止弁１８または水素供給通路１４における上流配管は詰まりがなく正常であると判定され（ステップＳ４０９）、この処理ルーチンが一旦終了する。
【０１３４】
また、ステップＳ４０４において所定時間Ｈ経過した場合（ステップＳ４０４：ＹＥＳ）や、ステップＳ４０８においてＰ１＿Ｆ≧Ｐ１＿Ｅ−ｋの数式を満たさない場合（ステップＳ４０８：ＮＯ）には、主止弁１８の詰まり異常または水素供給通路１４における上流配管の詰まり異常の判定が保留され（ステップＳ４０７）、この処理ルーチンが一旦終了する。
【０１３５】
また、ステップＳ４０２において水素供給量が所定値Ｆ未満である場合（ステップＳ４０２：ＮＯ）には、図１１に示すように、水素供給量が所定値Ｅ以下であるか否かが判断される（ステップＳ４１０）。
【０１３６】
そして、水素供給量が所定値Ｅ以下である場合（ステップＳ４１０：ＹＥＳ）には、１次圧Ｐ１が圧力Ｐ１＿Ｅとして、２次圧Ｐ２が圧力Ｐ２＿Ｅとして、コントローラ４２のメモリに記憶され（ステップＳ４１１）、水素供給量が所定値Ｆ以上である多量状態から水素供給量が所定値Ｅ以下である少量状態に変化した後から所定時間Ｉ（第２所定時間）が経過したか否かが判断される（ステップＳ４１２）。
【０１３７】
そして、所定時間Ｉが経過してない場合（ステップＳ４１２：ＮＯ）には、Ｐ２＿Ｆ＜Ｐ２＿Ｅ−ｊの数式を満たすか否かが判断される（ステップＳ４１３）。ここで、所定圧ｊ（第４所定圧）は、例えば、圧力Ｐ２＿Ｅに対して２０％〜３０％の大きさの圧力である。
【０１３８】
そして、Ｐ２＿Ｆ＜Ｐ２＿Ｅ−ｊの数式を満たす場合（ステップＳ４１３：ＹＥＳ）には、高圧レギュレータ２２の開故障が発生していると判定され（ステップＳ４１４）、この処理ルーチンが一旦終了する。
【０１３９】
このようにして、水素供給量が大きい（所定値Ｆ以上の）状態から小さい（所定値Ｅ以下の）状態に変化した時に２次圧Ｐ２が上昇する場合には、高圧レギュレータ２２の開故障が発生していると判定される。
【０１４０】
このように、コントローラ４２は、燃料電池１０へ要求される水素供給量が所定値Ｅよりも大きい所定値Ｆ以上である多量状態から所定値Ｅ以下である少量状態に変化した後であって所定時間Ｉが経過する前の時点にて、圧力Ｐ２＿Ｅ（少量状態における第２圧力Ｐ２）から所定圧ｊを減算して得られる圧力が圧力Ｐ２＿Ｆ（多量状態における第２圧力Ｐ２）よりも大きい場合は、高圧レギュレータ２２の開故障が発生していると判定する。
【０１４１】
これにより、燃料電池１０へ要求される水素供給量の変化時に、高圧レギュレータ２２の開故障を検出できる。
【０１４２】
また、ステップＳ４１３においてＰ２＿Ｆ＜Ｐ２＿Ｅ−ｊの数式を満たさない場合（ステップＳ４１３：ＮＯ）には、Ｐ２＿Ｆ≧Ｐ２＿Ｅ−ｉの数式を満たすか否かが判断される（ステップＳ４１６）。また、所定圧ｉは、例えば、圧力Ｐ２＿Ｅに対して２０％〜３０％の大きさの圧力である。
【０１４３】
そして、Ｐ２＿Ｆ≧Ｐ２＿Ｅ−ｉの数式を満たす場合（ステップＳ４１６：ＹＥＳ）には、高圧レギュレータ２２は正常に作動していると判定され（ステップＳ４１７）、この処理ルーチンが一旦終了する。
【０１４４】
また、ステップＳ４１２において所定時間Ｉが経過した場合（ステップＳ４１２：ＹＥＳ）や、ステップＳ４１６においてＰ２＿Ｆ≧Ｐ２＿Ｅ−ｉの数式を満たさない場合（ステップＳ４１６：ＮＯ）には、高圧レギュレータ２２の開故障の判定が保留され（ステップＳ４１５）、この処理ルーチンが一旦終了する。
【０１４５】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。
【符号の説明】
【０１４６】
１    水素供給システム
１０  燃料電池
１２  水素タンク
１４  水素供給通路
１８  主止弁
２２  高圧レギュレータ
２６  中圧リリーフ弁
３８  １次圧センサ
４２  コントローラ
５４  インジェクタ
５６  ２次圧センサ
５８  ３次圧センサ
１００  燃料電池システム
Ｐ１  １次圧
Ｐ２  ２次圧
Ｐ３  ３次圧
【図１】
2017062927.tif 000003
【図２】
2017062927.tif 000004
【図３】
2017062927.tif 000005
【図４】
2017062927.tif 000006
【図５】
2017062927.tif 000007
【図６】
2017062927.tif 000008
【図７】
2017062927.tif 000009
【図８】
2017062927.tif 000010
【図９】
2017062927.tif 000011
【図１０】
2017062927.tif 000012
【図１１】
2017062927.tif 000013