(57)【要約】【課題】流量調整装置の故障を精度よく判定することのできる燃料電池システムを提供する。【解決手段】ＦＣスタック１０と、ＦＣスタック１０にカソードガスを供給するためのカソードガス配管２２と、カソードガス配管２２に設けられた加湿器２８と、カソードガス配管２２における加湿器２８の上流側から分岐し、加湿器２８の下流側において、再びカソードガス配管２２に合流するバイパス配管３２と、バイパス配管３２を流れるカソードガスの流量を制御する流量調整弁３４と、単位セルの面内の電流分布を取得するための電流センサ５２、５４と、電流分布の変化に基づいて、流量調整弁３４の故障を判定する故障判定手段と、を備える。【選択図】図１
2009076236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜の両面に電極が配置された膜電極接合体と、前記膜電極接合体の面に対向して設けられた反応ガス流路と、を有し、反応ガスの供給を受けて発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池に反応ガスを供給するための反応ガス配管と、
前記反応ガス配管に設けられた加湿器と、
前記反応ガス配管における前記加湿器の上流側から分岐し、前記加湿器の下流側において、再び前記反応ガス配管に合流するバイパス配管と、
前記バイパス配管を流れる反応ガスの流量を調整する流量調整装置と、
前記燃料電池の面内の電流分布を取得する電流分布取得手段と、
前記電流分布の変化に基づいて、前記流量調整装置の故障を判定する故障判定手段と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記故障判定手段は、前記燃料電池の面内における、前記反応ガス流路の下流側の電流値が所定値以下である場合に、前記流量調整装置の故障を判定することを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記故障判定手段は、前記燃料電池の面内における、前記反応ガス流路の上流側の電流値が所定値以下である場合に、前記流量調整装置の故障を判定することを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記故障判定手段は、前記燃料電池の面内における、前記反応ガス流路の上流側の電流値と下流側の電流値との偏差に基づいて、前記流量調整装置の故障を判定することを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、複数枚の燃料電池セル（以下、「単位セル」と称す）が積層された燃料電池スタックとして使用される。単位セル自体も平面状の部材の積層体であり、電解質膜をアノードおよびカソードで挟んで構成された膜電極接合体（ＭＥＡ;Membrane Electrode Assembly）を有し、該ＭＥＡをその両側からセパレータで挟むことで構成されている。アノードに水素を含むアノードガスが接触し、カソードに空気などの酸素を含むカソードガスが接触することによって、両電極間で電気化学反応が起こり、両電極間に電圧が発生する仕組みになっている。
【０００３】
このような燃料電池においては、電解質膜を所定の高湿潤状態に保つことで発電反応を効率よく行うことができる。このため、カソードガスは、カソードガス流路に設けられた加湿器等により所望の加湿量に調整された後にカソードに供給される。ここで、カソードガスの加湿量を調整するシステムとしては、例えば、特開２００５−１４９８９７号公報に開示されるとおり、カソードガス流路に加湿器をバイパスするバイパス流路を設け、このバイパス流路に流量を調整するための流量調整弁を備えた燃料電池用加湿システムが提案されている。このシステムによれば、流量調整弁の開度を調整することにより、加湿器をバイパスするカソードガス、すなわち加湿されていないカソードガスの割合を調整することができるので、所望の加湿量のカソードガスをカソードに供給することができる。
【０００４】
また、この従来の燃料電池システムでは、カソードガスまたはカソードオフガスの温度に基づいて、流量調整弁の故障が判定される。つまり、加湿器内は高温に保たれているため、加湿器に導入されたカソードガスとバイパス流路からバイパスしたカソードガスとでは、その温度が異なることとなる。したがって、カソードガスまたはカソードオフガスの温度を検知し、これらの温度が通常時における温度と異なっている場合に、流量調整弁が正常に機能していないと判断することとしている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１４９８９７号公報
【特許文献２】特開２００５−３０２５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の故障判定手法では、カソードガス流路に温度センサ等の温度検出手段を設ける必要があり、製品コストが増加してしまう。また、燃料電池システムの運転状態によっては、例えば、加湿器を通過したカソードガスと加湿器をバイパスしたカソードガスとの温度差が小さい場合などには、上記システムによって流量調整弁の故障を検知することができない。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、流量調整装置の故障を精度よく判定することのでき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】
【０００８】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、燃料電池システムであって、
電解質膜の両面に電極が配置された膜電極接合体と、前記膜電極接合体の面に対向して設けられた反応ガス流路と、を有し、反応ガスの供給を受けて発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池に反応ガスを供給するための反応ガス配管と、
前記反応ガス配管に設けられた加湿器と、
前記反応ガス配管における前記加湿器の上流側から分岐し、前記加湿器の下流側において、再び前記反応ガス配管に合流するバイパス配管と、
前記バイパス配管を流れる反応ガスの流量を調整する流量調整装置と、
前記燃料電池の面内の電流分布を取得する電流分布取得手段と、
前記電流分布の変化に基づいて、前記流量調整装置の故障を判定する故障判定手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、
前記故障判定手段は、前記燃料電池の面内における、前記反応ガス流路の下流側の電流値が所定値以下である場合に、前記流量調整装置の故障を判定することを特徴とする。
【００１０】
第３の発明は、第１の発明において、
前記故障判定手段は、前記燃料電池の面内における、前記反応ガス流路の上流側の電流値が所定値以下である場合に、前記流量調整装置の故障を判定することを特徴とする。
【００１１】
第４の発明は、第１の発明において、
前記故障判定手段は、前記燃料電池の面内における、前記反応ガス流路の上流側の電流値と下流側の電流値との偏差に基づいて、前記流量調整装置の故障を判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
燃料電池の電解質膜が加湿不足となると、かかる加湿不足の領域において出力が低下する。一方、燃料電池内に水分が多量に滞留してガス流路が閉塞すると、かかる閉塞領域において出力が低下する。つまり、流量調整装置が故障して反応ガスの加湿量が目標値から外れる事態が発生すると、燃料電池の面内の電流分布が正常時とは異なる分布に変化する。第１の発明によれば、燃料電池の面内の電流分布に基づいて、精度よく流量調整装置の故障を判定することができるので、燃料電池が劣化する事態を未然に防ぐことができる。
【００１３】
第２の発明によれば、反応ガス流路の下流側の領域における局所電流が所定値以下である場合に流量調整装置の故障が判定される。反応ガス流路の下流側の領域は水分が滞留しやすいため、フラッディングによる出力低下が発生しやすい。このため、本発明によれば、流量調整装置が、本来開放されるべきであるにもかかわらず、閉鎖されている故障（以下、「閉故障」と称する）を精度よく判定することができる。
【００１４】
第３の発明によれば、反応ガス流路の上流側の領域における局所電流が所定値以下である場合に流量調整装置の故障が判定される。反応ガス流路の上流側の領域は乾燥しやすいため、電解質膜の加湿不足による出力低下が発生しやすい。このため、本発明によれば、流量調整装置が、本来閉鎖されるべきであるにもかかわらず、開放されている故障（以下、「開故障」と称する）を精度よく判定することができる。
【００１５】
第４の発明によれば、反応ガス流路の上流側の領域における局所電流と、下流側の領域における局所電流との偏差に基づいて、流量調整装置の故障が判定される。流量調整装置に開故障が発生すると、燃料電池の反応ガス流路の上流側の領域における局所電流値から低下し始め、閉故障が発生すると反応ガス流路の下流側の領域における局所電流値から低下し始める。このため、本発明によれば、これらの局所電流の偏差に基づいて、流量調整装置の故障を精度よく判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面に基づいてこの発明のいくつかの実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。なお、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１７】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１の燃料電池システムの構成を説明するための図である。図１に示すとおり、燃料電池システムは、燃料電池スタック１０（以下、「ＦＣスタック」とも称する）を備えている。ＦＣスタック１０は複数枚の燃料電池セル（単位セル）を積層されて構成されている。各単位セルは、ＭＥＡ、カソードガスが流れるカソード流路、アノードガスが流れるアノード流路、および隣接する発電体を隔離するセパレータ(何れも図示せず)によって構成されている。尚、単位セルの構造に関しては、本発明の主要部ではなく、かつ、公知の構造であるため、その詳細な説明を省略する。
【００１８】
ＦＣスタック１０には、燃料ガスを供給するためのアノードガス配管１２と、アノードオフガス配管１４とが接続されている。アノードガス配管１２の上流端は、アノードガス供給源(高圧水素タンクや改質器等) １６に接続され、その下流にはレギュレータ１８が配置されている。アノードガスはレギュレータ１８で減圧され、所望の圧力に減圧されてからＦＣスタック１０に供給される。ＦＣスタック１０内を通ったアノードガスは、アノードオフガスとしてアノードオフガス流路１４に排気される。アノードオフガス配管１４の下流には、図示しない希釈器、および排気弁２０が接続されている。アノードオフガス中に残存している水素は、希釈器内で十分に低い濃度まで希釈された後外部に放出される。
【００１９】
また、ＦＣスタック１０には、カソードガスを供給するためのカソードガス配管２２と、カソードオフガスを排出するためのカソードオフガス配管２４が接続されている。カソードガス配管２２の入口には、外部から取り込まれた空気に含まれている粉塵等を除去するエアクリーナ（図示せず）が配置されている。また、エアクリーナの下流にはコンプレッサ２６が配置されている。コンプレッサ２６の作動によって吸入された空気は、カソードガス配管２２を介してＦＣスタック１０に供給される。また、カソードオフガス配管２４には、調圧弁３０が配置されている。調圧弁３０は、燃料電池スタック１０内のカソードガスを所望の圧力に調圧することができる。燃料電池スタック１０内を通ったカソードガスは、カソードオフガスとしてカソードオフガス流路２４に排気される。
【００２０】
カソードガス配管２２におけるコンプレッサ２６の下流には加湿器２８が配置されている。加湿器２８はカソードオフガス配管２４とも連通している。加湿器２８では、ＦＣスタック１０内の発電反応で生じた生成水によって高湿潤状態となったカソードオフガスと、外部より取り込んだ低湿潤状態のカソードガスとの間で水分交換が行われる。
【００２１】
更に、カソードガス配管２２には、加湿器２８の上流側と下流側とを連通させて加湿器２８をバイパスするバイパス配管３２が連通している。また、バイパス配管３２には、当該バイパス配管３２を流通するカソードガスの流量を制御するための流量調整弁３４が配置されている。
【００２２】
また、ＦＣスタック１０におけるカソード上流側には、カソード上流側の領域の電流値を検出するための電流センサ５２が配置されている。また、同様に、ＦＣスタック１０におけるカソード下流側には、カソード下流側の領域の電流値を検出するための電流センサ５４が配置されている。
【００２３】
本実施の形態の燃料電池システムは、制御装置５０を備えている。制御装置５０には、コンプレッサ２６、流量調整弁３４等のアクチュエータ類や、電流センサ５２、５４等の種々のセンサ類が接続されている。制御装置５０は、これらのセンサからの検出信号に基づいて、各種アクチュエータを駆動制御する。
【００２４】
［実施の形態１における動作］
（加湿量制御について）
次に、本実施の形態の燃料電池システムの動作として、カソードガスの加湿量制御について説明する。上述したとおり、燃料電池においては、電解質膜を所定の高湿潤状態に保つことで発電反応を効率よく行うことができる。そこで、本実施の形態のシステムでは、カソードガス配管２２に設けられた加湿器２８によりカソードガスを加湿してＦＣスタック１０のカソードに供給することとしている。
【００２５】
加湿されたカソードガスは、ＦＣスタック１０内部の入口マニホールドから各単位セルのカソード流路に導入される。このカソードガスにより持ち込まれた水分と燃料電池の発電反応により生成された水分とが電解質膜の加湿に使用される。
【００２６】
ここで、スタック内の水分はカソード下流方向へ押し流される。このため、水分不足が発生しやすいカソード流路の上流領域では、電解質膜の加湿不足（以下、「ドライアップ」と称する）により発電効率が低下してしまうおそれがある。そこで、カソード流路の上流領域の局所電流Ｉ１がドライアップの発生を判定する所定値を下回った場合に、カソードガスの加湿量が増量される。より具体的には、流量調整弁３４の開度が小さくされて、加湿器２８をバイパスするカソードガスの割合が小さくされる。これにより、ＦＣスタック１０内に供給されるカソードガスの加湿量を増量することができ、ドライアップの発生を効果的に抑制することができる。
【００２７】
一方、カソードガスの加湿量が増量されると、カソード流路の下流領域においては、スタック内の水分が多量に滞留することにより流路が閉塞する現象（以下、「フラッディング」と称する）が発生し、発電効率が低下してしまうおそれがある。そこで、カソード流路の下流領域の局所電流Ｉ２がフラッディングの発生を判定する所定値を下回った場合に、カソードガスの加湿量が減量される。より具体的には、流量調整弁３４の開度が大きくされて、加湿器２８をバイパスするカソードガスの割合が大きくされる。これにより、ＦＣスタック１０内に供給されるカソードガスの加湿量を減量することができ、フラッディングの発生を効果的に抑制することができる。このように、カソード流路の上流領域の局所電流Ｉ１と、下流領域の局所電流Ｉ２とに基づいて、流量調整弁３４の開度を制御することにより、ＦＣスタック１０内の加湿量を常に良好に保つことができる。
【００２８】
（流量調整弁の故障検出動作）
次に、本実施の形態の特徴的動作である流量調整弁３４の故障検出動作について説明する。上述したとおり、ＦＣスタック１０の加湿量は、局所電流Ｉ１、Ｉ２がそれぞれ所定値を下回らない範囲に調整されている。ここで、流量調整弁３４が故障すると、カソードガスの加湿機能が損なわれる。このため、ドライアップやフラッディングが発生して出力が低下してしまうおそれがある。
【００２９】
そこで、本実施の形態では、局所電流Ｉ１、Ｉ２に基づいて、流量調整弁３４の故障を判定することとする。より具体的には、カソード上流の局所電流Ｉ１が、加湿制御範囲を超えて所定の故障判定値以下となった場合には、流量調整弁３４が本来閉弁されるべきところで開弁されている開故障であると判定することができる。一方、カソード下流の局所電流Ｉ２が、加湿制御範囲を超えて所定の故障判定値以下となった場合には、流量調整弁３４が本来閉弁されるべきところで開弁されている閉故障であると判定することができる。このように、局所電流Ｉ１、I２の変化に基づいて、流量調整弁３４の故障を精度よく判定することができる。
【００３０】
［実施の形態１における具体的処理］
図２は、この発明の実施の形態１において、制御装置５０が流量調整弁３４の故障を判定するために実行するルーチンを示すフローチャートである。図２に示すルーチンでは、先ず、カソード流路の下流領域の局所電流Ｉ２が計測される（ステップ１００）。ここでは、具体的には、電流センサ５４の検出信号が局所電流Ｉ２として使用される。
【００３１】
次いで、局所電流Ｉ２が所定値Ｃ１以下か否かが判定される（ステップ１０２）。所定値Ｃ１は、局所電流Ｉ２が加湿制御の範囲外となることを判定するための値として予め設定された値が使用される。その結果、局所電流Ｉ２≦所定値Ｃ１の成立が認められた場合には、流量調整弁３４が本来制御されるべき開度よりも開弁されていると判断されて、次のステップに移行し、流量調整弁３４の開故障が判定される（ステップ１０４）。
【００３２】
一方、上記ステップ１０２において、局所電流Ｉ２≦所定値Ｃ１の成立が認められない場合には、流量調整弁３４に開故障は発生していないと判断されて、次のステップに移行し、カソード流路の上流領域の局所電流Ｉ１が計測される（ステップ１０６）。ここでは、具体的には、電流センサ５２の検出信号が局所電流Ｉ１として使用される。
【００３３】
次いで、局所電流Ｉ１が所定値Ｃ２以下か否かが判定される（ステップ１０８）。所定値Ｃ２は、局所電流Ｉ１が加湿制御の範囲外となることを判定するための値として予め設定された値が使用される。その結果、局所電流Ｉ１≦所定値Ｃ２の成立が認められた場合には、流量調整弁３４が本来制御されるべき開度に開弁されていないと判断されて、ステップ１０４に移行し、流量調整弁３４の閉故障が判定される。一方、上記ステップ１０８において、局所電流Ｉ１≦所定値Ｃ２の成立が認められない場合には、流量調整弁３４の閉故障は発生していないと判断されて、再びステップ１００に移行して、上述した故障診断が繰り返し実行される。
【００３４】
以上説明したとおり、本実施の形態１のシステムによれば、局所電流Ｉ１、Ｉ２に基づいて、流量調整弁３４の故障を判定することができる。これにより、ＦＣスタック１０内に供給されるカソードガスの加湿機能が損なわれて、フラッディングやドライアップが発生する事態を逸早く検知することができるので、ＭＥＡが劣化する事態を効果的に回避することができる。
【００３５】
ところで、上述した実施の形態１においては、局所電流Ｉ１と所定値Ｃ２および局所電流Ｉ２と所定値Ｃ１との比較に基づいて、流量調整弁３４の故障を判定することとしているが、故障判定方法はこれに限られない。すなわち、局所電流Ｉ１とＩ２との偏差が所定値以上となった場合に、流量調整弁３４に開故障或いは閉故障が発生していると判定することとしてもよい。
【００３６】
また、上述した実施の形態１においては、カソード流路の上流領域の局所電流として、電流センサ５２の検出値である局所電流Ｉ１を使用しているが、使用する電流値はこれに限られない。すなわち、ドライアップが発生しやすい場所の局所電流値であれば、他の場所に配置された電流センサの検出値を使用することとしてもよい。同様に、カソード流路の下流領域の局所電流として、電流センサ５４の検出値である局所電流Ｉ２を使用しているが、使用する電流値はこれに限られず、フラッディングが発生しやすい場所の局所電流値であれば、他の場所に配置された電流センサの検出値を使用することとしてもよい。
【００３７】
また、上述した実施の形態１においては、燃料電池として、複数の単位セルが積層されたＦＣスタック１０を使用することとしているが、使用される燃料電池はスタック構造に限らず、１枚の単位セルから構成されていてもよい。また、上述した実施の形態１においては、ＦＣスタック１０の局所電流に基づいて、カソード系に設けられた加湿システムの故障を判定することとしているが、本発明が実施される構成はこれに限らず、アノード系に加湿システムを設けて、アノード系の加湿システムの故障を判定することとしてもよい。
【００３８】
尚、上述した実施の形態１においては、カソードガスが第１の発明における「反応ガス」に、カソード流路が第１の発明における「反応ガス流路」に、前記流量調整弁３４が前記第１の発明における「流量調整装置」に、それぞれ相当している。また、制御装置５０が、上記ステップ１００または１０６の処理を実行することにより、前記第１の発明における「電流分布取得手段」が、上記ステップ１０２または１０８の処理を実行することにより、前記第１の発明における「故障判定手段」が、それぞれ実現されている。
【００３９】
また、上述した実施の形態１においては、制御装置５０が、上記ステップ１０２の処理を実行することにより、前記第２の発明における「故障判定手段」が実現されている。
【００４０】
また、上述した実施の形態１においては、制御装置５０が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより、前記第３の発明における「故障判定手段」が実現されている。
【００４１】
実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
次に、図３を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、制御装置５０に、後述する図３に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００４２】
上述した実施の形態１においては、システムの運転中に局所電流Ｉ１およびＩ２を検出し、これらの値を用いて流量調整弁３４の故障診断を行うこととしている。これにより、システムの運転中に故障診断を継続して実行することができる。
【００４３】
一方、本実施の形態２では、システムの起動時に故障判定のための動作を行い、流量調整弁３４の故障判定を実行することとする。より具体的には、システムの起動時に流量調整弁３４を所定時間全開に開弁した後のカソード流路の下流領域の局所電流Ｉ２が検出される。流量調整弁３４が正常に全開に開弁されれば、加湿量の少ないカソードガスがカソードに供給されるため、カソード下流領域にフラッディングが発生し、かかる領域の局所電流が低下することはない。このため、局所電流Ｉ２が所定値に比して小さい値となった場合に、本来全開に開弁されるべきところが開弁されていないとして、流量調整弁３４の閉故障が判定される。
【００４４】
また、システムの起動時に流量調整弁３４を所定時間全閉した後のカソード流路の上流領域の局所電流Ｉ１が検出される。流量調整弁３４が正常に全開に開弁されれば、加湿量の多いカソードガスがカソードに供給されるため、カソード上流領域にドライアップが発生し、かかる領域の局所電流が低下することはない。このため、局所電流Ｉ１が所定値に比して小さい値となった場合に、本来全開に全閉されるべきところが閉弁されていないとして、流量調整弁３４の開故障が判定される。このように、システムの起動時に、流量調整弁３４の開度を所定時間全開および全閉に制御した場合の局所電流の変化に基づいて、故障判定を精度よく実行することができる。
【００４５】
［実施の形態２の具体的処理］
次に、図３を参照して、本実施の形態の具体的処理について説明する。図３は、この発明の実施の形態２において、制御装置５０が流量調整弁３４の故障を判定するために実行するルーチンを示すフローチャートである。図３に示すルーチンは、システムの起動時に実行されるルーチンである。
【００４６】
図３に示すルーチンでは、先ず、流量調整弁３４が所定時間全開に開弁される（ステップ２００）。次いで、カソード流路の下流領域の局所電流Ｉ２が計測される（ステップ２０２）。ここでは、具体的には、図２に示すステップ１００と同様の処理が実行される。
【００４７】
次に、局所電流Ｉ２が所定値Ｃ３以下か否かが判定される（ステップ２０４）。所定値Ｃ３は、カソード下流領域にフラッディングが発生していることを判定するための値として予め設定された値が使用される。その結果、局所電流Ｉ２≦所定値Ｃ３の成立が認められた場合には、流量調整弁３４が全開に開弁されていないと判断されて、次のステップに移行し、流量調整弁３４の故障が判定される（ステップ２０６）。
【００４８】
一方、上記ステップ２０４において、局所電流Ｉ２≦所定値Ｃ３の成立が認められない場合には、流量調整弁３４は正常に開弁されたと判断されて、次のステップに移行し、流量調整弁３４が所定時間全閉される（ステップ２０８）。次いで、カソード流路の上流領域の局所電流Ｉ１が計測される（ステップ２１０）。ここでは、具体的には、図２に示すステップ１０６と同様の処理が実行される。
【００４９】
次に、局所電流Ｉ１が所定値Ｃ４以下か否かが判定される（ステップ２１２）。所定値Ｃ４は、カソード上流領域にドライアップが発生していることを判定するための値として予め設定された値が使用される。その結果、局所電流Ｉ１≦所定値Ｃ４の成立が認められた場合には、流量調整弁３４が全閉されていないと判断されて、ステップ２０６に移行し、流量調整弁３４の故障が判定される。
【００５０】
一方、上記ステップ２１２において、局所電流Ｉ１≦所定値Ｃ４の成立が認められない場合には、流量調整弁３４は正常に閉弁されたと判断されて、次のステップに移行し、流量調整弁３４の正常が判定されて（ステップ２１４）、本ルーチンは終了される。
【００５１】
以上説明したとおり、本実施の形態２のシステムによれば、システムの起動時に流量調整弁３４を開閉した場合の局所電流Ｉ１、Ｉ２に基づいて、流量調整弁３４の故障を判定することができる。これにより、ＦＣスタック１０内に供給されるカソードガスの加湿機能が損なわれて、フラッディングやドライアップが発生する事態を逸早く検知することができるので、ＭＥＡが劣化する事態を効果的に回避することができる。
【００５２】
ところで、上述した実施の形態２においては、カソード流路の上流領域の局所電流として、電流センサ５２の検出値である局所電流Ｉ１を使用しているが、使用する電流値はこれに限られない。すなわち、ドライアップが発生しやすい場所の局所電流値であれば、他の場所に配置された電流センサの検出値を使用することとしてもよい。同様に、カソード流路の下流領域の局所電流として、電流センサ５４の検出値である局所電流Ｉ２を使用しているが、使用する電流値はこれに限られず、フラッディングが発生しやすい場所の局所電流値であれば、他の場所に配置された電流センサの検出値を使用することとしてもよい。
【００５３】
また、上述した実施の形態２においては、燃料電池として、複数の単位セルが積層されたＦＣスタック１０を使用することとしているが、使用される燃料電池はスタック構造に限らず、１枚の単位セルから構成されていてもよい。また、上述した実施の形態２においては、ＦＣスタック１０の局所電流に基づいて、カソード系に設けられた加湿システムの故障を判定することとしているが、本発明が実施される構成はこれに限らず、アノード系に加湿システムを設けて、アノード系の加湿システムの故障を判定することとしてもよい。
【００５４】
尚、上述した実施の形態２においては、カソードガスが第１の発明における「反応ガス」に、カソード流路が第１の発明における「反応ガス流路」に、前記流量調整弁３４が前記第１の発明における「流量調整装置」に、それぞれ相当している。また、制御装置５０が、上記ステップ２０２または２１０の処理を実行することにより、前記第１の発明における「電流分布取得手段」が、上記ステップ２０４または２１２の処理を実行することにより、前記第１の発明における「故障判定手段」が、それぞれ実現されている。
【００５５】
また、上述した実施の形態２においては、制御装置５０が、上記ステップ２０４の処理を実行することにより、前記第２の発明における「故障判定手段」が実現されている。
【００５６】
また、上述した実施の形態２においては、制御装置５０が、上記ステップ２１２の処理を実行することにより、前記第３の発明における「故障判定手段」が実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本実施の形態１に適用可能な燃料電池システムの全体を示す概略構成図である。
【図２】本実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図３】本実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００５８】
１０  燃料電池スタック（ＦＣスタック）
１２  アノードガス配管
１４  アノードオフガス配管
１６  アノードガス供給源
１８  レギュレータ
２０  排気弁
２２  カソードガス配管
２４  カソードオフガス配管
２６  コンプレッサ
２８  加湿器
３０  調圧弁
３２  バイパス配管
３４  流量調整弁
５０  制御装置
５２、５４  電流センサ
【図１】
2009076236.tif 000003
【図２】
2009076236.tif 000004
【図３】
2009076236.tif 000005