WO2006033426A1

WO2006033426A1 - 燃料電池システム、該システムの異常検出方法及び移動体

Info

Publication number: WO2006033426A1
Application number: PCT/JP2005/017561
Authority: WO
Inventors: Naohiro Yoshida
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-09-21
Filing date: 2005-09-16
Publication date: 2006-03-30
Anticipated expiration: 2007-03-21

Abstract

　燃料ガス漏れなどのガス通路の異常の検出精度を向上させることが可能な燃料電池システムを提供する。燃料電池システム１０の制御部５０は、燃料ガス漏れを検知する際、燃料ガス循環供給系に存するバルブＨ２００等を開閉制御することで隣接する複数の閉空間を形成する。制御部５０は、これら各閉空間の圧力及び温度に基づいて所定時間経過後の燃料ガスの変化量を求め、求めた燃料ガスの変化量から燃料ガス漏れが発生しているか否かを判定する。

Description

明細書燃料電池システム、該システムの異常検出方法及び移動体技術分野

本発明は、燃料電池システムに関し、特に、燃料電池の発電に寄与する反応ガスのガス通路の異常判定を精度良く行うための改良技術に関する。背景技術

燃料電池システムにおいては、燃料ガスなどの反応ガス用のガス通路の異常（例えば、燃料ガスの漏れ）を正確に検知することが非常に重要である。かかる要請に応えるべく、特開 2 0 0 3— 3 0 8 8 6 6号公報には、燃料電池に接続するガス通路に配した遮断弁等により複数の閉空間を形成し、閉空間毎の圧力降下速度や各遮断弁等の前後差圧を検出することで、ガス通路の異常（燃料ガス漏れ）を検知する技術が提案されている。

[特許文献 1 ] 特開 2 0 0 3— 3 0 8 8 6 6号公報（第 5頁、図 1等参照）発明の開示

し力しながら、閉空間の圧力変化のみに依存してガス通路の異常（燃料ガス漏れなど）の検知を行う場合には、燃料ガス漏れが生じないにもかかわらず燃料ガス漏れが生じていると誤判定するなど、信頼性に欠けるといった問題がある。

例えば、閉空間内の温度下降に伴って燃料ガスの圧力が下がったような場合、この圧力変化が設定された閾値等を超えていれば、たとえ閉空間に燃料ガス漏れが生じていなくとも燃料ガス漏れが生じていると誤判定してしまう。本発明は、以上説明した事情を鑑みてなされたものであり、ガス通路の異常（燃料ガス漏れなど）の検出精度を上げることができる燃料電池システムなどを提供することを目的とする。

上述した問題を解決するため、本発明に係る燃料電池システムは、反応ガスが供給されることにより電力を出力する燃料電池と、前記燃料電池に接続するガス通路と、前記ガス通路の少なくとも一部に閉空間を形成し、その閉空間の圧力及び温度に基づいて前記ガス通路の異常を検知する異常検知手段とを具備することを特徴とする。

かかる構成によれば、閉空間の圧力だけではなく、閉空間の温度も考慮して反応ガスのガス通路に異常（燃料ガス漏れなど）が発生しているか否かが判定される。従って、閉空間内の温度下降に伴って反応ガスの圧力が下がつたような場合には、この閉空間の温度を考慮してガス通路に異常が発生しているか否かが判定されるため、ガス通路の異常検出精度を向上させることが可能となる。

ここで、「反応ガス」とは、燃料電池に供給される燃料ガスだけでなく、該燃料電池に供給される酸化ガスも含む意味である。また、「ガス通路」とは、燃料電池に供給する反応ガスのガス供給通路、ガス循環通路、ガス排出通路の少なくとも 1つの通路に対応する。さらに、異常を検知するガス通路としては、燃料ガス側と酸化ガス側の少なくとも一方であり、両方であってもよい。よって、上記構成において「ガス通路の異常を検知する」とは、燃料ガス側と酸化ガス側のガス通路の少なくとも一部の領域で異常を検知することを意味する。なお、「ガス通路の異常」とは、ガス通路のガス漏れ（ガス通路上に配置された各弁の開故障、ガス通路からの漏洩）のみならず、ガス通路の詰まり（弁の閉故障、異物（生成水等）の存在）をも含む意味である。 .

また、上記構成にあっては、前記閉空間を形成するための遮蔽手段と、前記閉空間の圧力及び温度を検出する状態検出手段をさらに具備し、前記異常 †食知手段は、前記遮蔽手段によって前記ガス通路の少なくとも一部に閉空間を形成する遮蔽制御手段と、前記状態検出手段によつて検出される前記閉空間の圧力及び温度に基づいて、前記ガス通路に異常が発生しているか否かを判定する判定手段とを備える態様が好ましい。さらに、前記判定手段は、前記状態検出手段によって検出される閉空間の圧力及び温度から該閉空間の反応ガス量を求め、所定期間経過後の該閉空間の反応ガスの変化量と設定された閾値量とを比較することにより、前記ガス通路に異常が発生しているか否かを判定する態様が好ましい。

かかる構成によれば、閉空間の圧力変化ではなく、閉空間の反応ガスの変化量に基づいてガス通路に異常が発生しているか否かが判定されるため、ガス通路の異常（燃流ガス漏れなど）の検出精度を向上させることができるとともに、反応ガスの変化量（漏れ量など）を正確に把握することが可能となる。

さらにまた、前記判定手段は、前記閉空間の圧力及び温度のほかに前記反応ガスの圧縮係数を考慮して（下記式（A)、 ( B ) 参照）、該反応ガスの変化量を求める態様が好ましい。

また、前記判定手段は、前記状態検出手段によって検出される各閉空間の圧力及び温度から該閉空間の反応ガス量を求め、所定期間経過後の各閉空間の反応ガスの変化量と設定された閾値量とを比較することにより、各閉区間に異常が生じているか否かを判定し、前記判定手段は、ある閉区間の異常判定に並行して、他の閉区間の異常判定を行う態様が好ましい。ここで、前記判定手段は、ある閉区間の異常判定において前記所定期間が経過していないと判断した場合に、他の閉区間の異常判定を開始する態様が好ましい。ここで、前記複数の閉空間の中には、少なくとも圧力調整弁を有する閉空間が存在する態様が好ましい。さらに、記燃料電池と別体に設けられた負荷駆動源と、前記燃料電池または前記負荷駆動源の少なくとも一方の出力により駆動可能な負荷装置をさらに備え、前記異常検知手段は、前記負荷駆動源によって前記負荷装置を駆動しているときに、前記ガス通路の異常を検知する態様が好ましい。

かかる構成によれば、閉空間の燃料ガスの変化量に基づいてガス通路の異常を検出することで検出精度を高めることができるだけでなく、燃料電池以外の他の負荷駆動源にて負荷を駆動している間にガス通路の異常を検知することで検出頻度を高く設定することができるとともに、誤検出を抑制することが可能となる。

また、前記検知手段は、前記負荷装置を駆動するために必要な電力以上の電力を、前記負荷駆動源から前記負荷装置に供給することができるとき、前記負荷駆動源によって当該負荷装置を駆動し、この間に前記ガス通路の異常を検知する態様が好ましい。また、前記検知手段は、前記負荷装置を駆動するために必要な電力以上の電力を、前記負荷駆動源から前記負荷装置に供給することができるか否かを判定する第 1判定手段と、前記第 1判定手段によつて肯定的な判定がなされたとき、前記負荷駆動源によつて当該負荷装置を駆動する駆動制御手段と、前記負荷駆動源によつて前記負荷装置が駆動されている間に、前記ガス通路に異常が発生しているか否かを判定する第 2判定手段とを具備する態様が好ましい。

また、前記負荷駆動源は複数存在し、複数の負荷駆動源によって供給可能な電力の総和が前記負荷装置を駆動するために必要な電力以上であつても良レ、。この場合、前記負荷駆動源には、少なくとも蓄電装置が含まれる態様が好ましい。

また、前記異常を検知する前に、前記閉空間の圧力を目標圧力以下に低下させる圧力低下手段をさらに具備する態様が好ましい。ここで、前記圧力低下手段は、前記燃料電池による反応ガスを用いた発電、または前記反応ガスのパージの少なくともいずれか一方を実行することにより、前記閉空間の圧力を目標圧力以下に低下させる態様が好ましい。また、前記圧力低下手段は、前記閉空間の圧力と前記目標圧力との差圧を求め、求めた差圧に基づき前記反応ガスのパージを許可するか否かを判定する態様が好ましい。

なお、これら燃料電池システムを移動体（例えば、船舶や飛行機など）に搭載しても良い。

また、反応ガスが供給されることにより電力を出力する燃料電池と、前記燃料電池に接続するガス通路とを備えた燃料電池システムの異常検知方法であって、前記ガス通路の少なくとも一部に閉空間を形成し、その閉空間の圧力及び温度に基づいて前記ガス通路の異常を検知するようにしても良い。以上説明した本発明によれば、ガス通路の異常（燃流ガス漏れなど）の検出精度を向上させることが可能となる。また、反応ガスの変化量（漏れ量など）を正確に把握することが可能となる。

また、別の観点から換言すれば、本発明は次の通りである。

従来より、燃料電池システムにおいては、燃料ガスなどの反応ガス用のガス通路の異常（例えば、燃料ガスの漏れ）を迅速かつ正確に検知することが非常に重要である。力、かる要請に応えるべく、例えば特開 2 0 0 3 _ 3 0 8 8 6 6号公報には、燃料電池を間欠運転している間であって該燃料電池の電気負荷が閾値よりも小さい回生時などに発電を止め、このときの燃料電池を含むガス通路の圧力変化に基づき、燃料ガス漏れを検知する技術が開示されている。

しかしながら、燃料電池の発電を停止したとしても、暫くの間は燃料ガスがガス通路内を流れるため、ガス通路に異常（ガス漏れなど）がなくとも圧力変化は生じる。よって、電気負荷が小さいとき（回生時など）に短期間でガス通路の異常検知を行うと誤検知するおそれがある _b . また、ガス通路の異常検知を行うことができるのは、電気負荷が小さいとき（回生時など）に限定されるため、力かる頻度は制限されてしまう。本発明は、以上説明した事情を鑑みてなされたものであり、ガス通路の異常検知の頻度を高くすることができ、かつ、ガス通路異常の誤検知を抑制することが可能な燃料電池システムなどを提供することを目的とする。

上述した問題を解決するため、本発明に係る燃料電池システムは、反応ガスが供給されることにより電力を出力する燃料電池と、前記燃料電池に接続するガス通路と、前記燃料電池と別体に設けられた負荷駆動源と、前記燃料電池または前記負荷駆動源の少なくとも一方の出力により駆動可能な負荷装置とを備えた燃料電池システムにおいて、前記負荷駆動源によつて前記負荷装置を駆動しているときに、前記ガス通路の異常を検知する検知手段を備えることを特徴とする。

カかる構成によれば、燃料電池と別体に設けられた負荷駆動源によって負荷装置を駆動している間に、燃料電池に接続するガス通路に異常が発生したか否かを検知する。このため、ガス通路の異常検知が電気負荷が小さいとき (回生時など）に限られていた従来に比べて検知頻度を高くすることができるとともに、ガス通路異常の誤検知を抑制することが可能となる。

ここで、「反応ガス」とは、燃料電池に供給される燃料ガスだけでなく、該燃料電池に供給される酸化ガスも含む意味である。また、「ガス通路」とは、燃料電池に供給する反応ガスのガス供給通路、ガス循環通路、ガス排出通路の少なくとも 1つの通路に対応する。さらに、異常を検知するガス通路としては、燃料ガス側と酸化ガス側の少なくとも一方であり、両方であってもよい。よって、上記構成において「ガス通路の異常を検知する」とは、燃料ガス側と酸化ガス側のガス通路の少なくとも一部の領域で異常を検知することを意味する。なお、「ガス通路の異常」とは、ガス通路のガス漏れ（ガス通路上に配置された各弁の開故障、ガス通路からの漏洩）のみならず、ガス通路の詰まり（弁の閉故障、異物（生成水等）の存在）をも含む意味である。

ここで、上記構成にあっては、前記検知手段は、前記検知を行う際、前記ガス通路に閉空間を形成し、当該閉空間の圧力状態に基づいて前記ガス通路の異常を検知する態様が好ましい。

また、前記検知手段は、前記負荷装置を駆動するために必要な電力以上の電力を、前記負荷駆動源から前記負荷装置に供給することができるとき、前記負荷駆動源によって当該負荷装置を駆動し、この間に前記ガス通路の異常を検知する態様も好ましい。この場合、前記検知手段は、前記負荷装置を駆動するために必要な電力以上の電力を、前記負荷駆動源から前記負荷装置に供給することができるか否かを判定する第 1判定手段と、前記第 1判定手段によつて肯定的な判定がなされたとき、前記負荷駆動源によつて当該負荷装置を駆動する駆動制御手段と、前記負荷駆動源によつて前記負荷が駆動されている間に、前記ガス通路に異常が発生しているか否かを判定する第 2判定手段とを具備する態様が好ましい。

また、前記負荷駆動源は複数存在し、複数の負荷駆動源によって供給可能な電力の総和が前記負荷装置を駆動するために必要な電力以上であることが好ましい。言い換えれば、前記負荷駆動源が 1つだけでなく複数存在する場合には、これら複数の負荷駆動源によって供給可能な電力の総和が前記負荷装置を駆動するために必要な電力以上である場合に、燃料ガスの漏れが発生しているか否かを検知するようにしても良い。

ここで、前記複数の負荷駆動源には、少なくとも蓄電装置が含まれることが好ましい。詳述すると、負荷駆動源としては、バッテリやキャパシタなどの蓄電装置のほか、内燃機関やガスタービン、さらには内燃機関による駆動力で発電する発電機（オルタネータ）など、負荷装置に電力を供給することができる様々な駆動源を採用することができる。なお、これら燃料電池システムを移動体（例えば、船舶や飛行機など）に搭載しても良い。 5 017561

8

以上説明した本発明によれば、遮断弁の故障や配管の損傷などによるガス通路の異常検知の頻度を高くすることができ、かつ、ガス通路異常の誤検知を抑制することが可能となる。

図面の簡単な説明

図 1は、第 1実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。

図 2は、第 1実施形態に係るシステム制御のメインルーチンである。

図 3は、第 1実施形態に係るシステム起動時のガス漏れ判定処理ルーチンである。

図 4は、第 1実施形態に係る通常発電制御ルーチンである。

図 5は、第 1実施形態に係るガス漏れ判定処理ルーチンである。

図 6は、第 1実施形態に係るガス漏れ判定処理ルーチンである。

図 7は、第 1実施形態に係るガス漏れ判定処理ルーチンである。

図 8は、第 1実施形態に係るガス漏れ判定処理ルーチンである。

図 9は、第 1実施形態に係るシステム停止処理ルーチンである。

図 1 0は、第 1実施形態に係る異常停止処理ルーチンである。

図 1 1は、第 2実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。

図 1 2は、第 2実施形態に係るシステム制御のメィンルーチンである。

図 1 3は、第 2実施形態に係るシステム起動時のガス漏れ判定処理ルーチンである。

図 1 4は、第 2実施形態に係る負荷駆動判定制御ルーチンである。

図 1 5は、第 2実施形態に係るガス漏れ判定処理ルーチンである。

図 1 6は、第 2実施形態に係るガス漏れ判定処理ルーチンである。

図 1 7は、第 2実施形態に係るガス漏れ判定処理ルーチンである。

図 1 8.は、第 2実施形態.に係るガス漏れ判定処理ルーチンである。

図 1 9は、第 2実施形態に係るガス漏れ判定処理ルーチンである。図 2 0は、第 2実施形態に係るガス漏れ判定処理ルーチンである。

図 2 1は、第 2実施形態に係る補機制御ルーチンである。

図 2 2は、第 2実施形態に係る捕機制御ルーチンである。

図 2 3は、第 2実施形態の変形例に係る燃料電池システムの構成図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明に係る第 1実施形態を説明する前に、まず、本発明の基本原理について説明する。

<基本原理〉

前述したように、閉空間の圧力変化のみに依存して燃料ガス漏れの検知を行う場合には、燃料ガス漏れが生じていないにもかかわらず燃料ガス漏れが生じていると判定するなど、誤検出を招くおそれがある（発明の開示の項参照)。

そこで、以下に示す第 1実施形態では、閉空間の圧力及び温度に基づいて燃料ガスの変化量（すなわち燃料ガスのモル数の変化量）を求め、求めた燃料ガスの変化量から燃料ガス漏れが発生しているか否かを判定する。具体的には、気体の状態方程式（A) から導出される下記式（B ) を用いて所定時間経過後の燃料ガスの変化量 Δ nを求め、この変化量 Δ nと閾値変化量とを比較して燃料ガス漏れが発生しているか否かを判定する。このように、閉空間の圧力変化ではなく、閉空間の燃料ガスの変化量に基づいて燃料ガス漏れが発生しているか否かを判断することで、燃料ガスの漏れ量を正確に把握することができ、ガス漏れの検出精度を向上させることが可能となる。

P V = n z R T ■ ■ ■ (A)

n = P V/ ( z R T ) · · · ( B )

( P ：圧力、 V：容積、 n ：モル数、 z ：圧縮係数、 R：気体定数、 T：絶対温度） <第 1実施形態の構成 >

図 1は第 1実施形態に係わる燃料電池システム 1 0の概略構成を示している。ここでは、燃料電池システム 1 0を燃料電池車両（F C H V ; Fuel CeU HybHd Vehicle) の車載発電システムとして用いる例を示すが、各種移動体（例えば、船舶や飛行機など）に搭載される発電システムや定置用発電システムとして用いることができる。燃料電池（セルスタック） 2 0は、複数の単セルを直列に積層して成るスタック構造を備えており、例えば、固体高分子電解質型燃料電池等から構成されている。

燃料電池システムは、燃料電池 2 0に接続された燃料ガス循環供給系と酸化ガス供給系とを備えている。燃料電池 2 0の燃料ガス循環供給系は、燃料ガス供給源 3 0、燃料ガス供給路 3 1、燃料電池 2 0、燃料ガス循環路 3 2、及びアノードオフガス流路 3 3を含んで構成され、燃料ガス供給路 3 1、燃料ガス循環路 3 2、ァノードオフガス流路 3 3の少なくとも一部が特許請求の範囲に記載のガス通路に対応する。

燃料ガス供給源 3 0は、例えば、高圧水素タンク又は水素貯蔵タンク等の水素貯蔵源によって構成される。燃料ガス供給路 3 1は燃料ガス供給源 3 0 から放出される燃料ガスを燃料電池 2 0のアノード極に導くためのガス流路であり、そのガス流路には上流から下流にかけてタンクバルブ H 2 0 1、高圧レギュレータ H 9、低圧レギュレータ H 1 0、水素供給バルブ H 2 0 0、及び F C入口バルブ I- I 2 1が各々配設されている。

高圧に圧縮された燃料ガスは高圧レギュレータ H 9にて中圧に減圧され、更に低圧レギユレータ H I 0にて低圧（通常運転圧力）に減圧される。燃料ガス循環路 3 2は未反応燃料ガスを燃料電池 2 0に還流させるための帰還ガス流路であり、そのガス流路には上流から下流にかけて F C出口バルブ H 2 2、水素ポンプ 6 3、及び逆止弁 H 5 2が各々配設されている.。燃料電池 2 0から排出された低圧の未反応燃料ガスは水素ポンプ 6 3によって適度に加圧され、燃料ガス供給路 3 1に導かれる。逆止弁 H 5 2は燃料ガス供給路 3 1から燃料ガス循環路 3 2への燃料ガスの逆流を抑制する。ァノードオフガス流路 3 3は燃料電池 2 0から排出された水素オフガスをシステム外に排気するためのガス流路であり、そのガス流路にはパージバルブ H 5 1が配設されている。

上述したタンクバルブ H 2 0 1、水素供給バルブ H 2 0 0、 F C入口バルブ H 2 1、 F C出口バルブ H 2 2、及びパージバルブ H 5 1は各ガス流路 3 1〜3 3又は燃料電池 2 0へ燃料ガスを供給し、或いは遮断するためのシャットバルブであり、例えば、電磁弁によって構成されている。このような電磁弁として、例えば、オンオフ弁、或いは P WM制御で弁開度をリニアに調整できる'リニァ弁等が好適である。

燃料電池 2 0の酸化ガス供給系は、エアコンプレッサ（酸化ガス供給源） 4 0、酸化ガス供給路 4 1、及び力ソードオフガス流路 4 2を含んで構成され、酸化ガス供給路 4 1、力ソードオフガス流路 4 2の少なくとも一部が特許請求の範囲に記載のガス通路に対応する。エアコンプレッサ 4 0はエアフィルタ 6 1を介して外気から取り込んだ空気を圧縮し、その圧縮エアを酸化ガスとして燃料電池 2 0のカソード極に供給する。燃料電池 2 0の電池反応に供した後の酸素オフガスは力ソードオフガス流路 4 2を流れてシステム外に排気される。酸素オフガスは燃料電池 2 0での電池反応により生成された水分を含むため高湿潤状態になっている。加湿モジュール 6 2は酸化ガス供給路 4 1を流れる低湿潤状態の酸化ガスと、力ソードオフガス流路 4 2を流れる高湿潤状態の酸素オフガスとの間で水分交換を行い、燃料電池 2 0に供給される酸化ガスを適度に加湿する。燃料電池 2 0に供給される酸化ガスの背圧は力ソードオフガス流路 4 2のカソード出口付近に配設された圧力調整弁 A 4によって調圧される。 .力ソードオフガス流路 4 2の下流は希釈器 6 4 に連通しており、希釈器 6 4に酸素オフガスを供給する。希釈器 6 4はァノ —ドオフガス流路 3 3の下流にも連通しており、水素オフガスを酸素オフガスによって混合希釈した後にシステム外に排気するように構成されている。燃料電池 2 0で発電された直流電力の一部は D C/D Cコンバータ 5 3によって降圧され、バッテリ 5 4に充電される。トラクシヨンインバータ 5 1 及び補機ィンバータ 5 2は燃料電池 2 0とバッテリ 5 4の双方又は何れか一方から供給される直流電力を交流電力に変換してトラクションモータ M 3と補機モータ M 4のそれぞれに交流電力を供給する。補機モータ M 4は後述の水素循環ポンプ 6 3を駆動するモータ M 2やエアコンプレッサ 4 0を駆動するモータ M l等を総称している。なお、以下の説明では、燃料電池 2 0及びバッテリ 5 4のいずれか一方若しくは双方によって駆動されるものを負荷と総称する。

制御部 5 0はアクセルセンサ 5 5が検出したアクセル開度、車速センサ 5 6が検出した車速等に基づいてシステム要求電力（車両走行電力と補機電力との総和）を求め、燃料電池 2 0が目標電力に一致するように燃料電池システム 1 0を制御する。具体的には、制御部 5 0はエアコンプレッサ 4 0を駆動するモータ M lの回転数を調整して酸化ガス供給量を調整するとともに、水素ポンプ 6 3を駆動するモータ M 2の回転数を調整して燃料ガス供給量を調整する。また、制御部 5 0は D C/D Cコンバータ 5 3を制御して燃料電池 2 0の運転ポイント（出力電圧、出力電流）を調整し、燃料電池 2 0の出力電力が目標電力に一致するように調整する。さらに、制御部（異常検知手段） 5 0は、ガス漏れ判定を行う際、上記式（A)、 ( B ) を利用して所定時間経過後の燃料ガスの変化量 Δ nを求め、この燃料ガスの変化量 Δ nをもとに燃料ガス漏れの検知を行う。

尚、燃料ガス漏れを検知する際、燃料ガス循環供給系には隣接する複数の閉空間が形成される。具体的には、高圧部（タンタバルブ H 2 0 1 水素供給バルブ H 2 0 0の区間）、低圧部（水素供給バルブ H 2 0 0〜F C入ロバルプ H 2 1)、 FC部（スタック入り口バルブ H 21〜 F C出口バルブ H 2 2)、循環部（FC出口バルブ H 22〜逆止弁 H 52) の 4つのセクション力ら構成される複数の閉空間が形成され、各部には燃料ガスの圧力を検出する圧力センサ（状態検出手段） P 6, P 7, P 9, P 61 , P 5, P 10, P 1 1と燃料ガスの温度を検出する温度センサ（状態検出手段） T6, T 7, T 9 , T 6 1, T 5 , T 10が配設されている。各圧力センサの役割について詳述すると、圧力センサ P 6は燃料ガス供給源 30の燃料ガス供給圧を検出する。圧力センサ P 7は高圧レギユレータ H 9の二次圧を検出する。圧力センサ P 9は低圧レギュレータ H 10の二次圧を検出する。圧力センサ P 6 1は燃料ガス供給路 31の低圧部の圧力を検出する。圧力センサ P 5はスタック入口の圧力を検出する。圧力センサ P 10は水素循環ポンプ 63の入力ポート側（上流側）の圧力を検出する。圧力センサ P 1 1は水素循環ポンプ 63の出力ポート側（下流側）の圧力を検出する。本実施形態では、燃料ガス循環供給系のガス漏れ判定を高圧部、低圧部、 FC部、及び循環部といつたセクション毎（すなわち、閉区間毎）に行う。

<第 1実施形態の制御フロー >

1. メインノレ一チン

図 2は制御部 50が実行するシステム制御を記述したメインルーチンである。同図を参照してシステム制御の概要を説明した後に各サブルーチンについて説明する。燃料電池システム 10が起動すると（S 101 ; YE S)、制御部 50は燃料ガス循環供給系のガス漏れ判定を行う（S 102)。ここで、ガス漏れがなく、正常に発電できると判定されると（S 103 ； YE S)、通常運転制御が行われる（S 104)。制御部 50は通常運転が継続されている間に、予め定められた間欠運転開始条件が満たされると判断すると (S 104→S.l 05)、燃料ガス循環供給系のガス漏れ判定を行う .（ S 1 06)。この間欠運転は、車両要求パワー（システム要求電力）を全てバッテリ 54にて補える際（具体的には回生状態やアイドル状態など）に実施される。その後、システム停止が行われる場合には（S 107 ； YES), 制御部 50は燃料ガス循環供給系のガス漏れ判定を行い（S 1 08)、システム停止処理を行う（S 1 0 9)。ガス漏れが検出された場合には（S 1 1 0 ； YE S)、異常停止処理を行う（S l l l)。

次に、各サブルーチンについて詳述する。

2. サブルーチン

2- 1. システム起動時のガス漏れ判定処理ルーチン

図 3はシステム起動時のガス漏れ判定処理ルーチン（S 102) を記述したフローチャートである。同ルーチンが呼び出されると、制御部 50はタンクバルブ H 201、水素供給パルプ H 200、 F C入口バルブ H 21、及び FC出口バルブ H 22を開き、燃料ガス供給路 3 1を通じて燃料電池 20に燃料ガスを供給する（S 20 1)。次いで、制御部 50は燃料ガス循環供給系に配設されている全ての圧力センサ P 5〜P 6のそれぞれの圧力値が所定の圧力値 P j l〜P j 7以上であるか否かを判定する（S 202)。全ての圧力センサ P 5〜P 6のそれぞれが所定の圧力値 P j l〜P j 7以上に達し、燃料ガス供給路 3 1及び燃料ガス循環路 32の圧力がガス漏れ判定を行える状態にまで昇圧すると（S 202 ; YE S)、制御部（遮蔽制御手段） 50 は遮蔽手段としてのタンクバルブ H 201、水素供給バルブ H 200、 FC 入口パルプ H21、及び F C出口バルブ H 22を閉弁し（S 203)、燃料ガス供給路 31及び燃料ガス循環路 32を密封する。

そして、密封状態から所定時間 t 1経過すると（S 204)、制御部 50 は所定時間 t 1経過時点における圧力センサ P 5〜P 6の圧力値及び温度センサ T 5〜T 6の温度値を読み取り、これらを上記式（Α)、 (Β) に代入することにより、下記に示す各区間に存する燃料ガスのモル量（以下、燃料ガス量） ηを求める。そして、制御部 50は求めた燃料ガス量 ηをメモリ等に記憶する（S 205)。詳述すると、制御部 50は温度センサの温度値を読み取ると、読み取った温度値と圧力係数一温度マップ（図示略）とから当該温度値に対応する圧縮係数 zを求める。ただし、圧縮係数 zを一定とみなしても燃料ガス判定の判定結果に大きな影響を及ぼさないのであれば、温度値によらず常に一定の圧縮係数 _Zを用いるようにしても良い。そして、制御部 50は読み取った圧力センサの圧力値 P及ぴ温度センサの温度値 T、求めた圧縮係数 ζ、一定値である体積 V及び気体定数 Rを式（Β) に代入することにより、当該区間における燃料ガス量 11を求める。

さらに具体的に説明すると、制御部 50は圧力センサ Ρ 6の圧力値と温度センサ Τ 6の温度値から第 1区間（タンクバルブ Η201〜高圧レギユレ一タ Η9) に存する燃料ガス量 η 1を求め、圧力センサ Ρ 7の圧力値と温度センサ Τ 7の温度値から第 2区間（高圧レギユレータ Η 9〜低圧レギユレータ Η 10) に存する燃料ガス量 η 2を求め、圧力センサ Ρ 9の圧力値と温度センサ Τ 9の温度値から第 3区間（低圧レギュレータ Η 10〜水素供給バルブ Η 200) に存する燃料ガス量 η 3を求め、圧力センサ Ρ 6 1の圧力値と温度センサ Τ 61の温度値から第 4区間（水素供給バルブ H 200〜FC入口バルブ H21) に存する燃料ガス量 n 4を求め、圧力センサ P 5の圧力値と温度センサ T 5の温度値から第 5区間（FC入口バルブ H21〜FC出ロバルブ H22) に存する燃料ガス量 n 5を求め、圧力センサ P 10の圧力値と温度センサ T 10の温度値から第 6区間 ( F C出口バルブ H 22〜逆止弁 H 52) に存する燃料ガス量 n 6を求め、求めた燃料ガス量 n 1〜n 6を記憶する。

更に、密封状態から所定時間 t 2 (> t 1) 経過すると（S 206)、制御部 50は所定時間 t 2経過時点における第 1〜第 6区間に存する燃料ガス量 n 1 ' 〜n 6 ' を求め、求めた各燃料ガス n 1，〜η 6 と記憶済みの各 . 燃料ガス量 η 1〜η 6との差分 Δ η 1〜Δ η 6を演算する（S 207→S 2 16

08)。ここで求めた燃料ガスの差分 Δ n 1〜Δ n 6は時間（t 2— t l) の燃料ガス変化量に相当する。制御部 50はこのようにして求めた燃料ガス変化量 Δ n 1 ~Δ n 6が予め設定された閾値量 Q 1〜Q 6以上であるか否かを判定する（S 209)。燃料ガス変化量 Δ η 1〜Δ n 6の全てが設定された閾値量 Q 1〜Q 6を下回っている場合には（S 209 ； NO)、ガス漏れがないと考えられるので、システム起動を完了し、通常発電を開始する（S 210)。一方、燃料ガス変化量 Δ η 1〜Δ η 6のうち何れか一つでも設定された閾値量 Q 1〜Q 6以上である場合には（S 209 ； YE S), 制御部 50はガス漏れが生じていると判定する (S 21 1)_D

2-2. 通常運転時の発電制御ルーチン

図 4は通常運転時の発電制御ルーチン（S 104) を記述したフローチヤートである。同ルーチンが呼び出されると、制御部 50は燃料ガス循環供給系の各バルブ（タンクバルブ H 201、水素供給バルブ H 200、 F C入口バルブ H 21、及び F C出口バルブ H 22) を開弁する（S 30 1)。次いで、アクセル開度、車速等を基に車両要求パワー（システム要求電力）を演算し（S 302)、燃料電池 20の出力電力とバッテリ 54の出力電力の比を決定する（S 303)。制御部 50は燃料電池発電量一エア 'ストィキ ' マップを参照して、所望の流量の酸化ガスが燃料電池 20に供給されるようにモータ M 1の回転数を制御する（ S 304 )。更に、制御部 50は燃料電池発電量一水素 'ストィキ 'マップを参照して、所望の流量の燃料ガスが燃料電池 20に供給されるようにモータ M 2の回転数を制御する（S 305)。次いで、制御部 50は燃料電池発電量一燃料ガスパージ頻度マップを参照してパージバルブ H 51の開閉制御を行う（S 306)。

2-3. 間欠運転時又はシステム停止時のガス漏れ判定処理ルーチン

図 5乃至図 8は間欠運転時、又はシステム停止時のガス漏れ判定処理ルーチン（S 106, S 108) を記述したフローチャートである。同ルーチンが呼び出されると、制御部 50は水素消費量一燃料電池発電量マップを参照して、燃料ガスを消費するための燃料電池 20の発電量を求める（S 40 1)。更に、燃料電池発電量一エア 'ストィキ 'マップを参照して、所望の発電量を得るために必要な酸化ガスが燃料電池 20に供給されるようにモータ Mlの回転数を調整する（S 402)。そして、水素供給バルブ H 200 が開弁している場合には（S 403 ； YE S)、制御部 50は燃料電池発電量一水素ストイキ■マツプを参照して所望の発電量を得るために必要な燃料ガス流量が燃料電池 20に供給されるようにモータ M 2の回転数を調整する (S 404)。更に、制御部 50は燃料電池発電量一パージ頻度マップを参照してパージバルブ H 51を開閉制御する（S 405)。このとき、パージが禁止されている場合には、パージバルブ H 5 1は閉弁状態を維持する。一方、水素供給バルブ H 200が閉弁している場合には（S 403 ； NO), 制御部 50は水素ポンプ 63を停止し（ S 406 )、燃料電池発電量一パージ頻度マップを参照してパージバルブ H 5 1を開閉制御する（S 407)。パージバルブ H 51を開閉する際には、パージバルブ H 5 1の 1次圧、 2次圧、及び開弁時間に基づいて 1回あたりのパージ量を演算する（S 408)。ここで、パージバルブ H 51の 1次圧は圧力センサ P 1 1が検出した圧力値によって求めることができる。パージバルブ H 51の 2次圧は力ソードオフガス流路 42を流れる酸素オフガスの流量によって求めることができる。制御部 50はバッテリ 54の SOC (State Of Charge) が所定値（例えば、 80⁰/₀〜90%) 以上である場合には（S 409 ； YE S)、燃料ガスの消費によって発電した電力をバッテリ 54に蓄電することができないので、制御部 50は燃料電池 20の発電量を減少させ、且つ燃料ガスのパージ量を増加させる（S 410)。また、燃料ガスのパージ頻度が所定頻度より多くなると（S 41 1 ； YES)、システム外に排気される燃料ガス濃度が高くなるので、排気燃料ガス濃度を低減させるためにエアコンプレッサ 40の回転数を増加させて、力ソードオフガス流路 42を流れる酸素オフガスの流量を増量し、希釈器 64で希釈される排気燃料ガス濃度を低減する（S 4 1 2)。

このように、電力発電による燃料ガスの消費と、燃料ガスのパージ操作を実行することで（S 401〜S 41 2)、燃料ガス循環供給系の各セクションの圧力を迅速に低下させることができる。より詳細には、高圧部、低圧部、及び FC部の圧力は電力発電による燃料ガス消費と燃料ガスのパージ操作によつて低下させることができ、循環部の圧力は燃料ガスのパージ操作によつて低下させることができる。各セクションのガス漏れ判定は、例えば、燃料ガス供給系統に配設されている各バルブを閉弁し、閉空間（略密閉空間）を形成して、当該閉空間の圧力低下代を検出することにより行う。

圧力センサ P 6の検出圧力が目標圧力 P 6 A以下になると（S413 ； Y E S )、高圧部の圧力がガス漏れ判定に好適な圧力に達したことを示しているので、制御部 50は水素供給バルブ H 200を閉弁する（ S 414 )。これにより高圧部は密封状態になる。次いで、水素供給バルブ H 200の下流側に配設されている圧力センサ P 61の検出圧力が所定圧力 P J A 1以下に降圧したか否かを判定する（S 41 5)。所定圧力 P JA1は、水素供給バルブ H200が確実に閉弁しているか否かを判定するための圧力である。圧力センサ P 6 1の検出圧力が所定圧力 P J A 1以下になると（S 41 5 ： Y E S)、高圧部のガス漏れ判定を行うために、水素供給バルブ H 200の閉弁時から所定時間 t 3が経過したか否かを判定する（S 41 6)。所定時間 t 3が経過すると（S 41 6 ： YE S)、圧力センサ P 6の圧力値 P 6、温度センサ T 6の温度値 T 6、当該温度値に対応した圧縮係数 z、一定値である体積 V及び気体定数 Rを式（A)、 (B) に代入することにより、所定時間 t 3経過時点における高圧部の燃料ガス量 n 1を求め、これを記憶する（S 41 7)。更に、制御部 50は水素供給バルブ H 200の閉弁時から所定時間 t 4が経過したか否かを判定し（S 41 8)、所定時間 t 4が経過すると（S 41 8 ； YES)、上記と同様に所定時間 t 4経過時点における高圧部の燃料ガス量 n l ' を求める（S 41 9)。そして、制御部 50は、求めた燃料ガス量 n 1 ' と記憶済みの燃料ガス量 n 1との差分（すなわち燃料ガス変化量）厶 n 1を演算し、この燃料ガス変化量 Δ n 1と予め設定された閾値量 Q 1とを比較する（S 420)。ここで、燃料ガス変化量 Δ n 1が設定された閾値量 Q 1以上である場合には（S 420 ； YES), 高圧部にガス漏れが生じていると判定する（S 421)。ガス漏れの原因としては、タンクバルブ H 201や水素供給バルブ H 200の開故障、燃料ガス供給路 31の破損等が考えられる。ここで、開故障とは、バルブが開いたままになって、閉弁できなくなる故障状態をいう。

—方、水素供給バルブ H 200の閉弁時から所定時間 t 3が経過していない場合（S 41 6 ； NO)、或いは所定時間 t 4が経過していない場合（S 41 8 ; NO), 又は燃料ガス変化量 Δ n 1が所定の閾値量 Q 1未満である場合（S 420 ； NO) には、制御部 50は低圧部のガス漏れ判定を許可する（S 422)。これは、水素供給バルブ H 200の閉弁時から所定時間 t 3又は t 4が経過していなくても、既に水素供給バルブ H 200が閉弁している以上、高圧部のガス漏れ判定と並行して低圧部のガス漏れ判定を行うことができるためである。

そして、圧力センサ P 6 1の検出圧力が目標圧力 P 6 1 A以下になると (S 423 ； YE S)、低圧部の圧力がガス漏れ判定に好適な圧力に達したことを示しているので、制御部 50は FC入口パルプ H 21を閉弁する（S 424)。これにより低圧部は密封状態になる。次いで、 FC入口バルブ H 21の下流側に配設されている圧力センサ P 5， P 1 1の検出圧力がそれぞれ所定圧力 P J A 2， P J A3以下に降圧したか否かを判定する（S 42 5)。所定圧力 P J A 2, P JA3は、 FC入口バルブ H 2 1が確実に閉弁しているか否かを判定するための圧力である。圧力センサ P 5， P 1 1の検出圧力がそれぞれ所定圧力 P J A 2， P J A3以下になると（S 425 ; Y ES)、低圧部のガス漏れ判定を行うために、 F C入口バルブ H 21の閉弁時から所定時間 t 5が経過したか否かを判定する（ S 426 )。所定時間 t 5が経過すると（S 426 ； YE S), 制御部 50は上記と同様に、圧力センサ P 6 1の圧力値 P 6 1、温度センサ T 61の温度値 T 6 1、当該温度値に対応した圧縮係数 z等を用いて所定時間 t 5経過時点における低圧部の燃料ガス量 n 4を求め、これを記憶する（S 427)。更に、制御部 50は F C入口バルブ H 2 1の閉弁時から所定時間 t 6が経過したか否かを判定し (S 428)、所定時間 t 6が経過すると（S 428 ； YE S)、所定時間 t 6経過時点における低圧部の燃料ガス量 n 4' を求める（S 429)。そして、制御部 50は、求めた燃料ガス量 n 4 ' と記憶済みの燃料ガス量 n 4との差分（すなわち燃料ガス変化量） Δ η4を演算し、この燃料ガス変化量 Δ η 4と予め設定された閾値量 Q 4とを比較する（S 430)。ここで、燃料ガス変化量 Δ n 4が設定された閾値量 Q4以上である場合には（S 430 ； YES), 低圧部にガス漏れが生じていると判定する（S 431)。ガス漏れの原因としては、 FC入口バルブ H21の開故障、燃料ガス供給路 31の破損等が考えられる。

一方、 FC入口バルブ H 21の閉弁時から所定時間 t 5が経過していない場合（S 426 ； NO), 或いは所定時間 t 6が経過していない場合（S 4 28 ； NO), 又は燃料ガス変化量 Δ n 4が閾値量 Q 4未満である場合（S 430 ; NO) には、制御部 50は F C部のガス漏れ判定を許可する（S 4 32)。これは、 FC入口バルブ H2 1の閉弁時から所定時間 t 5又は t 6 が経過していなくても、既に FC入口バルブ H2 1が閉弁している以上、低圧部のガス漏れ判定と並行して F C部のガス漏れ判定を行うことができるためである。

そして、圧力センサ P 5の検出圧力が目標圧力 P 5 A以下になると（S 4 33 ； YES)、 FC部の圧力がガス漏れ判定に好適な圧力に達したことを示しているので、制御部 50は F C出口バルブ H 22を閉弁する（S 43 4)。これにより F C部は密封状態になる。次いで、 FC出口バルブ H22 の下流側に配設されている圧力センサ P 10の検出圧力が所定圧力 P J A4 以下に降圧したか否かを判定する（S 435)。所定圧力 P JA4は、 FC 出口バルブ H 22が確実に閉弁しているか否かを判定するための圧力である。圧力センサ P 10の検出圧力がそれぞれ所定圧力 P J A4以下になると（S 435 ; YES)、 F C部のガス漏れ判定を行うために、 FC出口バルブ H 22の閉弁時から所定時間 t 7が経過したか否かを判定する（S 436)。所定時間 t 7が経過すると（S 436 ; YES)、制御部 50は上記と同様に、圧力センサ P 5の圧力値 P 5、温度センサ T 5の温度値 T 5、当該温度値に対応した圧縮係数 z等を用いて所定時間 t 7経過時点における F C部の燃料ガス量 n 5を求め、これを記憶する（S 437)。更に、制御部 50は、 F C入口バルブ H 21の閉弁時から所定時間 t 8が経過したか否かを判定し ( S 438 )、所定時間 t 8が経過すると（S 438 ; YE S)、所定時間 t 8経過時点における F C部の燃料ガス量 n 5 ' を求める（S 439)。そして、制御部 50は、求めた燃料ガス量 n 5' と記憶済みの燃料ガス量 n 5との差分（すなわち燃料ガス変化量） Δ η 5を演算し、この燃料ガス変化量 Δ η 5と予め設定された閾値量 Q 5とを比較する（S 440)。ここで、燃料ガス変化量 Δ n 5が設定された閾値量 Q 5以上である場合には（S 440 ； YES), FC部にガス漏れが生じていると判定する（S 441)。ガス漏れの原因としては、 FC出口バルブ H22の開故障、燃料ガス循環路 32の破損等が考えられる。. . . - 一方、 FC出口バルブ H22の閉弁時から所定時間 t 7が経過していない場合（S 436 ； NO), 或いは所定時間 t 8が経過していない場合（S 4

38 ； NO), 又は燃料ガス変化量 Δ n 5が閾値量 Q 5未満である場合（S

440 ； NO) には、制御部 50は循環部のガス漏れ判定を許可する（S 4 42)。これは、 FC出口バルブ H22の閉弁時から所定時間 t 7又は t 8 が経過していなくても、既に FC出口バルブ H22が閉弁している以上、 F C部のガス漏れ判定と並行して循環部のガス漏れ判定を行うことができるためである。

そして、圧力センサ P 1 0の検出圧力が目標圧力 P 1 OA以下になると (S 443 ； YE S)、循環部の圧力がガス漏れ判定に好適な圧力に達したことを示しているので、制御部 50はパージバルブ H 51の開閉を禁止する (S 444)。これにより循環部は密封状態になる。循環部のガス漏れ判定を行うために、制御部 50はパージバルブ H 51の開閉を禁止した時点（又は FC出口バルブ H22の閉弁時）から所定時間 t 9が経過したか否かを判定する（S 445)。所定時間 t 9が経過すると（S 445 ； YE S)、制御部 50は上記と同様に、圧力センサ P 10の圧力値 P 10、温度センサ T 1 0の温度値 T 10、当該温度値に対応した圧縮係数 _Z等を用いて所定時間 t 9経過時点における循環部の燃料ガス量 n 6を求め、これを記憶する（S 4 46)。更に、制御部 50はパージバルブ H 51の開閉を禁止した時点（又は FC出口バルブ H22の閉弁時）から所定時間 t 10が経過したか否かを判定し（ S 447 )、所定時間 t 10が経過すると（S 447 ; YES)、所定時間 t 1 0経過時点における循環部の燃料ガス量 n 6 ' を求める（S 44 8)。そして、制御部 50は、求めた燃料ガス量 n 6' と記憶済みの燃料ガス量 n 6との差分（すなわち燃料ガス変化量） Δ n 6を演算し、この燃料ガス変化量 Δ n 6と予め設定された閾値量 Q 6とを比較する（S 449)。ここで、燃料ガス変化量 Δ n 6が設定された閾値量 Q 6以上である場合には. (S 449 ； YES), 循環部にガス漏れが生じていると判定する（S 45 0)。ガス漏れの原因としては、逆止弁 H52の開故障、又は燃料ガス循環路 32の破損等が考えられる。一方、燃料ガス変化量 Δ n 6が設定された閾値量 Q 6未満である場合には（S 449 ； NO)、循環部にガス漏れが生じてないと判定し、ガス漏れ判定を完了する（S 451)。

2-4. システム停止処理ルーチン

図 9はシステム停止処理ルーチン（S 109) を記述したフローチャートである。同ルーチンが呼び出されると、制御部 50は循環部のガス漏れ判定が完了したか否かを判定する（S 50 1)。循環部のガス漏れ判定が完了したならば (S 50 1 ； Y E S )、制御部 50は F C入口バルブ H 21、及び F C出口バルブ H 22を開弁し、燃料ガス供給路 31及び燃料ガス循環路 3 2に残留している燃料ガスを燃料電池 20に導く（S 502)。これと同時に、制御部 50はエアコンプレッサ 40を回転させて燃料電池 20に酸化ガスを供給する。燃料電池 20に導入された燃料ガスは電力発電によって消費される。更に、制御部 50は適当な時間間隔でパージバルブ H 51を開弁することにより、燃料ガスをパージし、燃料電池 20を循環する燃料ガスの不純物濃度を低減する。そして、圧力センサ P 5の検出圧力が目標圧力 P 5 A E以下に降圧したか否かを判定する（S 503)。目標圧力 P 5AEとしては、システム停止時に燃料ガスが力ソード側にクロスリークしない程度の圧力が好ましい。圧力センサ P 5の検出圧力が目標圧力 P 5 AE以下に降圧すると（S 503 ； YE S)、制御部 50は FC入口バルブ H2 1、 FC出口バルブ H22、及びパージバルブ H 5 1を閉弁し、エアコンプレッサ 40と水素ポンプ 63を停止させて、発電を停止する（S 504)。

2- 5. 異常停止処理ルーチン

図 10は異常停止処理ルーチン（S 1 1 1) を記述したフローチャートである。 .上述のガス漏れ判定（S 102， S 106, S 108).において、ガス漏れが生じていると判定されると（S 21 1, S421, S 431 , S 4 41， S 450)、異常停止処理ルーチンが呼び出される。同ルーチンが呼び出されると、制御部 50は燃料ガス循環供給系に配設されている全てのパルブ、即ち、タンクバルブ H 201、水素供給バルブ H200、 FC入ロバルプ H21、 F C出口バルブ H 22、及びパージバルブ H 5 1を全て閉弁し、更にエアコンプレッサ 40と水素ポンプ 63を停止させて、発電を停止する (S 601 )。

以上説明したように、第 1実施形態によれば、閉空間の燃料ガスの変化量に基づいて燃料ガス漏れ判定を行うため、単に閉空間の圧力変化に基づいて燃科ガス漏れ判定を行う場合に比べて燃料ガスの漏れ量を正確に把握することができ、ガス漏れの検出精度を向上させることが可能となる。

ぐ変形例 >

( 1 ) 第 1実施形態では、燃料ガスの圧縮係数 zを考慮して燃料ガス変化量 Δ nを求める態様を例示したが、該燃料ガスを理想気体とみなしても燃料ガス漏れ判定に大きな影響を与えないのであれば、圧縮係数 zを考慮することなしに、理想気体の状態方程式（C) から導出される下記式（D) を用いて燃料ガス変化量 Δ ηを求めるようにしても良い。

P V=nRT · ■ ■ (C)

n = PV/ (RT) · ■ · (D)

(P ：圧力、 V：容積、 n ：モル数、 z ：圧縮係数、 R：気体定数、 T：絶対温度）

(2) さらに、上記気体の状態方程式を利用せずとも、閉空間の圧力及び温度に基づいて反応ガス（燃料ガスや酸化ガス）のガス通路の異常を検出するようにしても良い。例えば、閉空間の圧力値及び温度値が所定の閾値範囲に収まっていない場合にはガス通路に異常（ガス通路のガス漏れやガス詰まり）が発生していると判定したり、所定時間経過後の閉空間の圧力変化及び温度変化が所定の変化量を超えた場合にはガス通路に異常が発生していると判定しても良い。

以上説明した第 1実施形態では、単に閉空間の圧力変化ではなく、閉空間のガス量の変化に基づいてガス通路の異常を検出することで、検出精度の向上を可能とした。これに対し、以下に示す第 2実施形態では、燃料電池以外の他の負荷駆動源にて負荷を駆動している間にガス通路の異常を検出することで、誤検知を抑制するとともに、検知頻度を高くすることを可能とする。 <第 2実施形態の構成 >

図 1 1は、第 2実施形態に係わる燃料電池システム 1 0 ' の概略構成を示している。なお、燃料電池システム 1 0 ' について、図 1に示す燃料電池システム 1 0と対応する部分には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。燃料電池システム 1 0 ' には、燃料電池 2 0の冷却系統とバッテリセンサ 5 7が設けられている。

燃料電池 2 0の冷却系統には、冷却水路 7 1、循環ポンプ C l、ラジェ一タ C 2、バイパス弁 C 3、及び熱交換器 7 0が配設されている。循環ポンプ C 1は冷却水路 7 1を通じて燃料電池 2 0内部を流れる冷媒を循環させる。冷却水路 7 1にはラジェータ C 2をバイパスして冷媒を熱交換器 7 0に導くバイパス流路 7 2が配設されている。ラジェータ C 2はファン C 1 3を回転させることによって、冷媒を降温させる。熱交換器 7 0はヒータ 7 0 aを備えており、燃料電池 2 0から電力の供給を受けてヒータ 7 0 aを加熱させ、冷媒を昇温させる。燃料電池 2 0から熱交換器 7 0への電力供給はリレー R 1， R 2のオン Zオフによって制御できる。ラジェータ C 2の上流にはラジエータバイパス弁 C 3が配設されており、ラジェ一タバイパス弁 C 3の弁開度を調整することによって、ラジェータ C 2及び熱交換器 7 0に向けて流れる冷媒の流量を制御し、冷媒温度を調整できるように構成されている。バッテリセンサ 5 7は、バッテリ充電状態（State Of Charge； S O C ) を表す検出信号を制御部 5 0に供給する。制御部（検知手段） 5 0は、通常運転時において、バッテリセンサ 57等から供給される SO Cを表す検出信号に基づいて燃料電池 20とは別の負荷駆動源（本実施形態ではバッテリ 5 4) のみによって負荷を駆動できるか否かを判断する。そして、制御部 50 は負荷駆動源のみによって負荷を駆動することができると判断した場合に、間欠運転に移行して燃料ガス漏れ（ガス通路の異常）の検知を行う。

なお、図 10に示す燃料電池システム 10，には、図 1に示す温度センサ Τ6、 τ 7 Τ 9、 Τ61、 Τ 5、 Τ 10を設けていないが、これら温度センサを設けても良い（詳細は後述）。

<第 2実施形態の制御フロー >

1. メインノレ一チン

図 12は制御部 50が実行するシステム制御を記述したメインルーチンである。なお、図 2に示すメィンルーチンと対応するステップには、同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

制御部 50によってガス漏れがなく、正常に発電できると判定されると (S 103 ; YE S)、通常運転制御が行われた後に負荷駆動判定制御が行われる（S 104→S 104')。制御部 50は負荷駆動の判定において、予め定められた間欠運転開始条件が満たされると判断すると（S 104' →S 105)、燃料ガス循環供給系のガス漏れ判定を行う（S 106)。その後、燃料電池 20の発電や捕機類での電力消費だけでは燃料ガスの消費が不十分な場合に、補機類の電力消費を増大させるための補機制御が行われる（S 1 06')。なお、この後の動作については図 2と同様であるため省略する。 2. サブ/レーチン

2- 1. システム起動時のガス漏れ判定処理ルーチン

図 1 3はシステム起動時のガス漏れ判定処理ルーチン（S 102) を記述したフローチヤトである。なお、. 図 3に示すシステム起動時のガス漏れ判定処理ルーチンと対応するステップには、同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

制御部 50は、密封状態から所定時間 t 1経過後に（S 204)、圧力センサ P 5〜P 6の圧力値を P 5 P〜P 6 Pとして記憶する（S 205，）。更に、密封状態から所定時間 t 2経過すると（S 206)、制御部 50は記憶済みの圧力値 P 5 P〜P 6 Pと、所定時間 t 2経過時点で圧力センサ P 5〜 P 6が検出した圧力値との差圧 Δ P 5〜Δ P 6を演算する（S 207')。ここで求めた差圧 Δ P 5〜 Δ P 6は時間（ t 2— t 1 ) の圧力低下量に相当する。制御部 50はそれぞれの差圧 Δ P 5〜 Δ P 6が所定の圧力値 p j 8〜 P j 14以上であるか否かを判定する（S 209，）。差圧 ΔΡ 5〜ΔΡ 6の全てが所定の圧力値 p j 8〜P j 14以下である場合には（S 209 ' ； NO), ガス漏れがないと考えられるので、システム起動を完了し、通常発電を開始する（S 2 10)。一方、差圧 Δ Ρ 5〜Δ Ρ 6のうち何れか一つでも所定の圧力値 p j 8〜P j 14以上である場合には（S 209 ' ； YE S)、制御部 50はガス漏れが生じていると判定する (S 2 1 1)。

2-2. 通常運転時の発電制御ルーチン

通常運転時の発電制御ルーチン（S 104) は、第 1実施形態（図 4参照）と同様であるため、図示及び説明を省略する。

2-3. 負荷駆動判定制御ルーチン

図 14は発電制御ルーチンを終了した後に実行される負荷駆動判定制御ル一チン (S 1 04 ') を記述したフローチヤ一トである。同ルーチンが呼び出されると、制御部 50はバッテリセンサ 57から供給される検知信号や S OC—バッテリ温度マップを参照し、バッテリ 54が負荷に供給することができる電力量（バッテリ放電可能パワー） W3を演算する（S 1041 a)。次いで、制御部（第 1判定手段） 50は、アクセル開度、車速等を基に車両要求パワー（システム要求電力） PP.Wを演算し（S 1.042)、バッテリ放電可能パワー W 3が車両要求パワー P PW以上であるか否か（すなわち、バッテリ 54からシステム要求電力以上の電力を負荷に供給することができるか否か）を判定する（S 1 043)。制御部 (駆動制御手段、第 2判定手段） 50は、肯定的な結果が得られた場合には（S 1043 ； YES), 通常運転から間欠運転への移行を許可し（S 1 044)、バッテリ 54のみによつて負荷を駆動する制御を開始する。一方、制御部 50は、否定的な結果が得られた場合には（S 1043 ； NO), 通常運転から間欠運転への移行を禁止し（S 1045)、燃料電池 20及びバッテリ 54を併用して負荷を駆動する。以上説明した通常発電制御ルーチン及び負荷駆動判定制御ルーチンが所定のィンターバルで繰り返し実行される。

2-4. 間欠運転時又はシステム停止時のガス漏れ判定処理ルーチン図 1 5乃至図 20は間欠運転時、又はシステム停止時のガス漏れ判定処理ルーチン（S 106， S 108) を記述したフローチャートである。なお、図 1 5乃至図 20に示すガス漏れ判定処理ルーチンに関し、図 5乃至図 8に示すガス漏れ判定処理ルーチンと対応するステツプには同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

同ルーチンが呼び出されると、制御部 50はタンクバルブ H 201を閉弁し（S41)、高圧部のパージ判定を行う（S 42)。パージ判定とは、燃料ガスをパージするか否かを判定することである。まず、圧力センサ P 6が検出した圧力と高圧部の目標圧力 P 6 Aとの差圧に基づいて、高圧部の圧力を目標圧力 P 6 Aに一致させるために必要な燃料ガス消費量を演算する（S 4 3)。次いで、パージバルブ H 5 1の一回あたりのパージ量と高圧部の容積との比から減圧度 Δ PQを算出し（S 44)、高圧部の圧力と目標圧力 P 6 Aとの差圧が APQ+所定値（余裕度）以下である場合には（S 45 ； YE S)、燃料ガスをパージすると、高圧部の圧力が目標圧力 P 6 A以下となつてしまうため、パージを禁止する（S 46)。一方、高圧部の圧力と目標圧力 P 6 Aとの差圧が ΔΡΟ+所定値（余裕度）を超える場合には（S 45 ； NO)、燃料ガスをパージしても、高圧部の圧力が目標圧力 P 6 A以下になることはないので、パージを許可する（S 47)。

次いで、低圧部のパージ判定を行う（S 48)。まず、圧力センサ P 6 1 が検出した圧力と低圧部の目標圧力 P 61 Aとの差圧に基づいて、低圧部の圧力を目標圧力 P 6 1 Aに一致させるために必要な燃料ガス消費量を演算する（S 49)。次いで、パージバルブ H 5 1の一回あたりのパージ量と低圧部の容積との比から減圧度 Δ PQを算出し（S 50)、低圧部の圧力と目標圧力 P 6 1Aとの差圧が所定値（余裕度）以下である場合には（S 51 ； YE S), 燃料ガスをパージすると、低圧部の圧力が目標圧力 P 6 1 Aを低下してしまうため、パージを禁止する（S 5 2)。一方、低圧部の圧力と目標圧力 P 6 1 Aとの差圧が所定値（余裕度）を超える場合には（S 5 1 ； NO), 燃料ガスをパージしても、低圧部の圧力が目標圧力 P 61 A以下になることはないので、パージを許可する（S 53)。

次いで、 FC部のパージ判定を行う（S 54)。まず、圧力センサ P 5が検出した圧力と FC部の目標圧力 P 5 Aとの差圧に基づいて、 FC部の圧力を目標圧力 P 5 Aに一致させるために必要な燃料ガス消費量を演算する（S 55)。次いで、パージバルブ H 51の一回あたりのパージ量と F C部の容積との比から減圧度 Δ PQを算出し（S 56)、 FC部の圧力と目標圧力 P 5 Aとの差圧が Δ PQ +所定値（余裕度）以下である場合には（S 57 ； Y ES)、燃料ガスをパージすると、 F C部の圧力が目標圧力 P 5 Aを低下してしまうため、パージを禁止する（S 58)。一方、 FC部の圧力と目標圧力 P 5Aとの差圧が APQ+所定値（余裕度）を超える場合には（S 57 ； NO)、燃料ガスをパージしても、 F C部の圧力が目標圧力 P 5 A以下になることはないので、パージを許可する（S 59)。

次いで、循環部のパジ判定を行う（S 6 0)。まず、発電を禁止する (S 61)。次いで、パージバルブ H 5 1の一回あたりのパージ量と循環部 17561

30

の容積との比から減圧度 Δ PQを算出し（S 62)、循環部の圧力と目標圧力 P 10 Aとの差圧が Δ PQ +所定値（余裕度）以下である場合には（S 6 3 ； YES), 燃料ガスをパージすると、循環部の圧力が目標圧力 P 1 OA を低下してしまうため、パージを禁止する（S 64)。一方、循環部の圧力と目標圧力 P 1 OAとの差圧が Δ PQ+所定値（余裕度）を超える場合には (S 63 ； NO), 燃料ガスをパージしても、循環部の圧力が目標圧力 P 1 OA以下になることはないので、パージを許可する（S 65)。

各セクションのパージ判定が終了すると、次に、制御部 50は水素消費量一燃料電池発電量マップを参照して、 S 43， S 49, S 55で求めた燃料ガスを消費するための燃料電池 20の発電量を求める（S 401)。なお、この後の動作については、第 1実施形態と異なる部分を中心に説明する。

このように、電力発電による燃料ガスの消費と、燃料ガスのパージ操作を実行することで、燃料ガス循環供給系の各セクションの圧力を迅速に低下させることができる。

より詳細には、高圧部、低圧部、及び FC部の圧力は電力発電による燃料ガス消費と燃料ガスのパージ操作によつて低下させることができ、循環部の圧力は燃料ガスのパージ操作によつて低下させることができる。各セクションのガス漏れ判定は、例えば、燃料ガス供給系統に配設されている各バルブを閉弁し、閉空間（略密閉空間）を形成して、当該閉空間の圧力低下代を検出することにより行う。

制御部 50は高圧部のガス漏れ判定を行うために、水素供給バルブ H 20 0の閉弁時から所定時間 t 3が経過したか否かを判定する（S 416)。所定時間 t 3が経過すると（S 416 ; YE S)、圧力センサ P 6の検出圧力を P 6 Pとして記憶する（S 417')。更に水素供給バルブ H 200の閉弁時から所定時間 t 4が経過.したか否かを判定.し（S 418)、所定時間 t 4 が経過すると（S 41 8 ； YE S)、記憶済みの圧力 P 6 Pと圧力センサ P 6の検出圧力との差圧（圧力低下代） ΔΡ 6を演算する（S 419')。ここで、差圧 Δ P 6が所定の閾値圧力 P j 1 5以上である場合には（S 4 2 0，； YES)、高圧部にガス漏れが生じていると判定する（S 421)。 —方、水素供給バルブ H 200の閉弁時から所定時間 t 3が経過していない場合（S 41 6 ； NO), 或いは所定時間 t 4が経過していない場合（S 41 8 ； NO), 又は差圧 ΔΡ 6が所定の閾値圧力 P j 1 5未満である場合 (S 420 ' ； NO) には、制御部 50は低圧部のガス漏れ判定を許可する (S 422 )。これは、水素供給バルブ H 200の閉弁時から所定時間 t 3 又は t 4が経過していなくても、既に水素供給バルブ H 200が閉弁している以上、高圧部のガス漏れ判定と並行して低圧部のガス漏れ判定を行うことができるためである。

その後、制御部 50は低圧部のガス漏れ判定を行うために、 FC入口バルブ H 21の閉弁時から所定時間 t 5が経過したか否かを判定する（S 42 6)。所定時間 t 5が経過すると（S 426 ； YES), 圧力センサ P 61の検出圧力を P 61 Pとして記憶する（S 427')。更に FC入口バルブ H2 1の閉弁時から所定時間 t 6が経過したか否かを判定し（S 428)、所定時間 t 6が経過すると（S 428 ； YE S), 記憶済みの圧力 P 6 1 Pと圧力センサ P 61の検出圧力との差圧（圧力低下代） Δ Ρ 6 1を演算する（S 429，）。ここで、差圧 Δ P 6 1が所定の閾値圧力 P j 1 6以上である場合には（S 430' ； YE S)、低圧部にガス漏れが生じていると判定する（S 43 1)。

一方、 FC入口バルブ H21の閉弁時から所定時間 t 5が経過していない場合（S 426 ； NO), 或いは所定時間 t 6が経過していない場合（S 4 28 ； NO), 又は差圧 Δ P 6 1が所定の閾値圧力 P j 1 6未満である場合 (S 430 ； NO) には、制御部 50は F C部のガス漏れ判定を許可する (S 432)。これは、 F C入口パルプ H 2 1の閉弁時から所定時間 t 5又は t 6が経過していなくても、既に FC入口バルブ H21が閉弁している以上、低圧部のガス漏れ判定と並行して F C部のガス漏れ判定を行うことができるためである。

その後、制御部 50は FC部のガス漏れ判定を行うために、 FC出口バルブ H 22の閉弁時から所定時間 t 7が経過したか否かを判定する（S 43 6 )。所定時間 t 7が経過すると（S 436 ; YES)、圧力センサ P 5の検出圧力を P 5 Pとして記憶する（S 437')。更に FC出口バルブ H 22の閉弁時から所定時間 t 8が経過したか否かを判定し（S 438)、所定時間 t 8が経過すると（S 438 ； YE S), 記憶済みの圧力 P 5 Pと圧力センサ P 5の検出圧力との差圧（圧力低下代） ΔΡ 5を演算する（S 439')。ここで、差圧 Δ P 5が所定の閾値圧力 P j 1 7以上である場合には（S 44 0，； YE S)、 F C部にガス漏れが生じていると判定する（S 441)。

一方、 FC出口バルブ H22の閉弁時から所定時間 t 7が経過していない場合（S 436 ； NO), 或いは所定時間 t 8が経過していない場合（S 4 3 8 ； NO), 又は差圧 Δ P 5が所定の閾値圧力 P j 1 7未満である場合 (S 440 ' ； NO) には、制御部 50は循環部のガス漏れ判定を許可する (S 442)。これは、 F C出口バルブ H 22の閉弁時から所定時間 t 7又は t 8が経過していなくても、既に FC出口バルブ H22が閉弁している以上、 FC部のガス漏れ判定と並行して循環部のガス漏れ判定を行うことができるためである。

その後、制御部 50は循環部のガス漏れ判定を行うために、パージバルブ H5 1の開閉を禁止した時点（又は FC出口バルブ H22の閉弁時）から所定時間 t 9が経過したか否かを判定する ( S 445 )。所定時間 t 9が経過すると (S 445 ； YES), 圧力センサ P 10検出圧力を P 10 Pとして記憶する（S 4.46')。更に、パージバルブ H 5 1.の開閉を禁止した時点 (又は F C出口バルブ H 22の閉弁時）から所定時間 t 10が経過したか否かを判定し（S 447)、所定時間 t 10が経過すると（S 447 ； YES)、記憶済みの圧力 P 1 O Pと圧力センサ P 10の検出圧力との差圧（圧力低下代） ΔΡ 10を演算する（S 448')。ここで、差圧 Δ Ρ 10が所定の閾値圧力 P j 18以上である場合には（S 449 ' ； YE S)、循環部にガス漏れが生じていると判定する（S 450)。一方、圧 Δ P 10が所定の閾値圧力 P j 18未満である場合には（S 449' ； NO), 循環部にガス漏れが生じてないと判定し、ガス漏れ判定を完了する（S 451)。

2- 5. 補機制御ルーチン

図 21乃至図 22は補機制御ルーチン（S 1 06') を記述したフローチヤートである。同ルーチンが呼び出されると、制御部 50は S〇C_バッテリ温度マップを参照して、二次電池 54に充電可能な電力 W 2を演算する (S 106 1)。二次電池 54は SOCが少ない程、充電可能な電力が多く、またバッテリ温度が低温又は高温である程、充電可能な電力は少ない。次いで、制御部 50は燃料電池 20の発電量 P Aに応じた補機損失 W 3を演算する（S 1062)。次いで、発電量 P Aが充電可能電力 W 2と補機損失 W 3 との総和を超えているか否かを判定する（S 1 063)。発電量 P Aが充電可能電力 W 2と補機損失 W 3との総和を超えている場合には（S 1063 ； YE S)、発電量 PAが余剰気味であるので、水素ポンプ 6 3の流量をアツプして水素ポンプ 63の駆動負荷（消費電力）を増大させるか、或いは圧力調整弁 A 4の弁開度を小さくして力ソードオフガス流路 42の流体抵抗を大きくし、エアコンプレッサ 40の駆動負荷（消費電力）を増大させる（S 1 064)。

次いで、制御部 50は燃料電池 20の温度状態を検出し、温度センサ T 2 の検出温度が所定温度 TH 1以上であるか、或いは温度センサ T 3 1の検出温度が所定温度 TH 2以上であるか否かを判定する（S 1 065)。所定温度 TH1， TH2としては、燃料電池 20がドライアップ気味になる温度に設定するのが好ましい。温度センサ T 2の検出温度が所定温度 TH 1以上であるか、或いは温度センサ T 31の検出温度が所定温度 TH 2以上である場合には（S 1065 ； YE S), 燃料電池発電量一エア 'ストィキ 'マップを参照して、燃料電池 20がドライアップしない程度の酸化ガス流量が燃料電池 20に供給されるように、エアコンプレッサ 40の回転数を調整する (S 1066)。一方、温度センサ T 2の検出温度が所定温度 TH 1未満であり、且つ温度センサ T 31の検出温度が所定温度 TH 2未満である場合には（S 1065 ； N〇）、燃料電池 20に供給される酸化ガス流量を増大させても、燃料電池 20はドライアップしないと考えられるので、エアコンプレッサ 40の回転数を上げて、エアコンプレッサ 40の駆動負荷（消費電力）を増大させる（S 1067)。

次いで、制御部 50は循環ポンプ C 1の駆動力（消費電力）を増大させて冷媒流量を増大させ、或いはラジェータ ■ファン C 1 3を駆動して冷却系統の補機損失を増大させる（S 1068)。これにより余剰電力を多く消費することができるが、その一方で、燃料電池 20の温度は通常運転温度よりも低下する場合がある。制御部 50は FC冷却水出口温度 T 2—補機動力一外気温度 Τ。_υτマップ (三次元マップ) を参照して燃料電池 20の温度低下代 ATCを演算する（S 1069)。この三次元マップは燃料電池 20の冷媒温度と、冷却補機（循環ポンプ C 1、ラジェータ 'ファン C 1 3) の駆動負荷と、外気温度 Τ。_υτとに基づいて、燃料電池 20の温度低下代を予め求めたマップデータである。次に、制御部 50は F C冷却水出口温度 Τ 2—厶 Τ C一凝縮水量推定マップを参照して、燃料電池 20内部で生成される凝縮水量を推定する（S 1070)。燃料電池 20のアノード側は殆ど飽和水蒸気で満たされていると考えられるので、温度低下代 Δ T Cから凝縮水量をある程度推定できる。次いで、制御部 50は凝縮水量一水素ポンプ増加流量マツプ、凝縮水量一エアコンプレッサ増加流量マップ、凝縮水量一パージ頻度増加マップを参照して、凝縮水量に応じて水素ポンプ 63とエアコンプレッサ 40の回転数を増加させる。凝縮水量が多い程、フラッデイングによるセル電圧低下がみられるので、燃料ガスと酸化ガスの供給量を増大させる。また、燃料ガスに含まれている水分をできるだけ多く排出するため、パージバルブ H 51のパージ頻度を増加させる（S 1071)。

次いで、制御部 50は燃料電池 20の温度状態を検出し、温度センサ T 2 の検出温度が所定温度 TH 3以下であるか、或いは温度センサ T 31の検出温度が所定温度 TH4以下であるか否かを判定する（S 1072)。所定温度 TH3, TH4としては、燃料電池 20の運転温度が通常運転温度を下回る程度の温度に設定するのが好ましい。温度センサ T 2の検出温度が所定温度 TH3以下であるか、或いは温度センサ T 31の検出温度が所定温度 TH 4以下である場合には (S 1072 ； YE S)、冷媒温度を昇温させるため、制御部 50はバイパス弁 C 3を閉じ、ラジェータ 'ファン C 1 3をオフにして、リレー R l， R 2をオンにする（S 1 073)。これにより、冷媒はラジエータ C 2をバイパスして熱交換器 70に流入し、熱交換器 70にて昇温される。ヒータ 70 aを通電することによって、余剰電力を効率よく消費できる。

次いで、制御部 50は補機ィンバータ 52の温度を検出し、水素ポンプ 6 3のィンバータ温度又はエアコンプレッサ 40のィンバータ温度が所定温度 TH 5以下であるか否かを判定する（S 1074)。所定温度 TH 5としては、補機インバータ 52の熱損失が過大になる温度に設定するのが好ましい。水素ポンプ 63のインバータ温度又はエアコンプレッサ 40のインバータ温度が所定温度 TH 5以下である場合には（S 1074 ； YE S), 補機インバータ 52の熱損失は少ないと考えられるので、インバータ周波数を上昇させて、熱損失を大きくする（S 1075)。.一方、水素ポンプ 63のインバータ温度又はエアコンプレッサ 40のィンバータ温度が所定温度 T H 5以上である場合には（S 1 074 ； NO), 補機インバータ 52の熱損失は大きいので、インバータ周波数を通常値に維持する（S 1076)。

2-6. システム停止処理ルーチン、異常停止処理ルーチン

システム停止処理ルーチン（S 109) 及ぴ異常停止処理ルーチン（S 1 1 1) は、第 1実施形態（図 9、図 10参照）と同様であるため、図示及び説明を省略する。

以上説明したように、第 2実施形態によれば、燃料電池以外の他の負荷駆動源にて負荷を駆動している間に、燃料ガス循環供給系において燃料ガスの漏れが発生しているか否かを検知するため、燃料ガス漏れの検出が回生時に限られていた従来に比べて検出頻度を高く設定することができるとともに、燃料ガス漏れの誤検出を抑制することが可能となる。

<変形例〉

(1) 第 2実施形態では、負荷駆動源としてバッテリ 54を例示したが、キャパシタなどのあらゆる蓄電装置に適用可能である。また、蓄電装置に限らず、燃料電池 20と別体に設けられた全ての負荷駆動源に適用可能であ.る。例えば、燃料電池のほかに燃料タンクやエンジンを備えたハイブリッド電気自動車などであれば、エンジン等の内燃機関を負荷駆動源とすることができ、また、燃料電池のほかに送電線等を介して電力の供給を受ける受電機構を備えた電車などであれば、受電機構を負荷駆動源とすることができる。さらに、燃料電池のほかにガス'タービンなどを備えた航空機などであれば、ガス'タ一ビンを負荷駆動源とすることができ、また、燃料電池のほかに原子炉を備えた潜水艦などであれば、原子炉などの原子力発電機構を負荷駆動源とすることができる。さらに、内燃機関による駆動力で発電する発電機（オルタネータ）等も負荷駆動源としても良い。これら各他の負荷駆動源が負荷に供給可能な電力の総和を求め、求めた総和がシステム要求電力以上であるか否かを判断するようにしても良い（図 13に示す S 1041 b〜S 1041 e参照）。ここで、 S 1 041 b〜S 1041 eについて説明すると、制御部 5 0はバッテリ放電可能パヮー W 3を演算すると、内燃機関状態検出センサ (図示略)の検出信号等に基づいて内燃機関供給可能パワー W 4を演算する (S 1041 a→S 104 1 b)。同様に、制御部 50は受電状態検出センサ、ガス■タービン状態検出センサ、原子炉状態検出センサ（いずれも図示略）等に基づいて、受電可能パワー W 5、ガス'タービン供給可能パワー W 6、原子力供給パワー W 7をそれぞれ演算する（S 1041 c→S 1041 d→S 1041 e)。なお、当該燃料電池システムに搭載されていない他の負荷駆動源のパワー（例えば内燃機関供給可能パワー W 4など）は「0」になる。そして、制御部 50はアクセル開度、車速等を基に車両要求パワー P PWを演算した後、これら他の駆動源が供給可能な電力の総和が車両要求パヮー P PW以上であるか否かを判定する（S 1 042→S 1043)。この後の処理は本実施形態と同様に説明することができるため、省略する。以上説明したように、燃料電池 20と別体に設けられた負荷駆動源が 1つ存在する場合だけでなく、該負荷駆動源が複数存在する場合にも適用可能である。 (2) 上述した第 1実施形態に本実施形態を適用しても良いのはもちろんである。具体的には、図 10に示す燃料電池システム 10，に温度センサ T 6、 T 7、 Τ 9、 Τ61、 Τ 5、 Τ 10を設けて燃料電池システム 10'，（図 2 3参照）を構成すれば良い。

力かる構成によれば、閉空間の燃料ガスの変化量に基づいてガス通路の異常を検出することで検出精度を高めることができるだけでなく、燃料電池以外の他の負荷駆動源にて負荷を駆動している間にガス通路の異常を検知することで検出頻度を高く設定することができるとともに、誤検出を抑制することが可能となる。

くその他 > . . . .

第 1実施形態及び第 2実施形態では、ガス通路の異常を検知する一態様として燃料ガスのガス通路のガス漏れ（ガス通路上に配置された各弁の開故障、ガス通路からの漏洩）を例示したが、例えば燃料ガスのガス通路の詰まり (弁の閉故障、異物（生成水等）の存在）を検知するようにしてもよい。かかる場合には、ガス通路に形成した閉空間の圧力状態に基づいてガス通路に詰まりが発生しているか否かを検知すれば良い。なお、各実施形態では、燃料ガスのガス通路の異常を検知する場合について説明したが、酸化ガスのガス通路の異常を検知する場合にも適用可能である。

Claims

請求の範囲

1 . 反応ガスが供給されることにより電力を出力する燃料電池と、前記燃料電池に接続するガス通路と、

前記ガス通路の少なくとも一部に閉空間を形成し、その閉空間の圧力及び温度に基づいて前記ガス通路の異常を検知する異常検知手段と

を具備することを特徴とする燃料電池システム。

2 . 前記閉空間を形成するための遮蔽手段と、前記閉空間の圧力及び温度を検出する状態検出手段をさらに具備し、

前記異常検知手段は、前記遮蔽手段によって前記ガス通路の少なくとも一部に閉空間を形成する遮蔽制御手段と、前記状態検出手段によつて検出される前記閉空間の圧力及び温度に基づいて、前記ガス通路に異常が発生しているか否かを判定する判定手段とを備えることを特徴とする請求項 1に記載の燃料電池システム。

3 . 前記判定手段は、前記状態検出手段によって検出される閉空間の圧力及び温度から該閉空間の反応ガス量を求め、所定期間経過後の該閉空間の反応ガスの変化量と設定された閾値量とを比較することにより、前記ガス通路に異常が発生しているか否かを判定することを特徴とする請求項 2に記載の燃料電池システム。

4 . 前記判定手段は、前記閉空間の圧力及び温度のほかに前記反応ガスの圧縮係数を考慮して、該反応ガスの変化量を求めることを特徴とする請求項 3に記載の燃料電池システム。

5 . 前記遮蔽制御手段は、前記遮蔽手段によつて前記ガス通路の少なくとも一部に隣接する複数の閉空間を形成し、

前記判定手段は、前記状態検出手段によって検出される前記各閉空間の圧力及び温度に基づいて、前記ガス通路に異常が発生しているか否かを判定することを特徴とする請求項 2に記載の燃料電池システム。

6 . 前記判定手段は、前記状態検出手段によって検出される各閉空間の圧力及び温度から該閉空間の反応ガス量を求め、所定期間経過後の各閉空間の反応ガスの変化量と設定された閾値量とを比較することにより、各閉区間に異常が生じているか否かを判定し、

前記判定手段は、ある閉区間の異常判定に並行して、他の閉区間の異常判定を行うことを特徴とする請求項 5に記載の燃料電池シスデム。

7 . 前記判定手段は、ある閉区間の異常判定において前記所定期間が経過していないと判断した場合に、他の閉区間の異常判定を開始することを特徴とする請求項 6に記載の燃料電池システム。

8 . 前記複数の閉空間の中には、少なくとも圧力調整弁を有する閉空間が存在することを特徴とする請求項 7に記載の燃料電池システム。

9 . 前記燃料電池と別体に設けられた負荷駆動源と、前記燃料電池または前記負荷駆動源の少なくとも一方の出力により駆動可能な負荷装置をさらに備え、

前記異常検知手段は、前記負荷駆動源によつて前記負荷装置を駆動しているときに、前記ガス通路の異常を検知することを特徴とする請求項 1に記載の燃料電池システム。

1 0 . 前記検知手段は、前記負荷装置を駆動するために必要な電力以上の電力を、前記負荷駆動源から前記負荷装置に供給することができるとき、前記負荷駆動源によって当該負荷装置を駆動し、この間に前記ガス通路の異常を検知することを特徴とする請求項 9に記載の燃料電池システム。

1 1 . 前記検知手段は、前記負荷装置を駆動するために必要な電力以上の電力を、前記負荷駆動源から前記負荷装置に供給することができるか否かを判定する第 1判定手段と、前記第 1判定手段によつて肯定的な判定がなされたとき、前記負荷駆動源によつて当該負荷装置を駆動する駆動制御手段と、前記負荷駆動源によって前記負荷装置が駆動されている間に、前記ガス通路に異常が発生しているか否かを判定する第 2判定手段とを具備することを特徴とする請求項 1 0に記載の燃料電池システム。

1 2 . 前記負荷駆動源は複数存在し、複数の負荷駆動源によって供給可能な電力の総和が前記負荷装置を駆動するために必要な電力以上であることを特徴とする請求項 9〜1 1のいずれか 1の請求項に記載の燃料電池システム。

1 3 . 前記負荷駆動源には、少なくとも蓄電装置が含まれることを特徴とする請求項 9〜 1 2のいずれか 1の請求項に記載の燃料電池システム。

1 4 . 前記異常を検知する前に、前記閉空間の圧力を目標圧力以下に低下させる圧力低下手段をさらに具備することを特徴とする請求項 9〜1 3のいずれか 1の請求項に記載の燃料電池システム。

1 5 . 前記圧力低下手段は、前記燃料電池による反応ガスを用いた発電、または前記反応ガスのパージの少なくともいずれか一方を実行することにより、前記閉空間の圧力を目標圧力以下に低下させることを特徴とする請求項 1 4に記載の燃料電池システム。

1 6 . 前記圧力低下手段は、前記閉空間の圧力と前記目標圧力との差圧を求め、求めた差圧に基づき前記反応ガスのパージを許可するか否かを判定することを特徴とする請求項 1 5に記載の燃料電池システム。

1 7 . 請求項 1〜 1 6のいずれか 1の請求項に記載の燃料電池システムを備えた移動体。

1 8 . 反応ガスが供給されることにより電力を出力する燃料電池と、前記燃料電池に接続するガス通路とを備えた燃料電池システムの異常検知方法であって、

前記ガス通路の少なくとも一部に閉空間を形成し、その閉空間の圧力及び温度に基づいて前記ガス通路の異常を検知することを特徴とする燃料電池システムの異常検知方法。