JP2003092125A - 燃料電池制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水素パージバルブの故障を、機械的原因ある
いは電気的原因に関わらず、検知することができる燃料
電池制御装置を提供する。 【解決手段】 燃料電池スタック２２の発電出力変動が
規定範囲内であるかを判定する過渡状態判定手段と、水
素パージバルブ６６のパージ指令の有無を検知する水素
パージ指令検知部と、アノードの目標圧力値と実際値と
を比較して水素パージバルブの開故障及び閉故障を判定
する故障判定部と、当該故障判定部の判定結果に応じた
警報信号を発生する警報発生手段と、を設けたことを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、燃料電池自動車
用に適用される燃料電池制御装置に係り、特に、燃料電
池の水素排出流路に設けられる水素パージバルブの故障
を検知する燃料電池制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＰＥＭ型燃料電池セルを、複数直列に積
層した燃料電池スタックのアノードに燃料（水素）を、
カソードに酸化剤（空気）を供給することで、起電力を
得ることができる。前記燃料電池は、水素と酸素の反応
により電力と水が生成され、この生成水が水滴となって
燃料電池セルの反応ガス流路内に滞留すると、反応ガス
流路をふさぎ、セル出力電圧の低下を招く。この現象
は、フラッディングと称され、これを防止または解消す
るために、燃料電池が一定電力量又は一定の時間発電し
たら、あるいはセル電圧が規定の電圧以下に低下したと
きに、生成水を外部に排出する。また、生成水が水滴化
し、反応ガス流路をふさぐと、水溜まり以後に反応ガス
が供給されなくなる為に、部分的にガス欠が発生し、固
体高分子電解質膜にダメージを与えて、性能低下を生ず
る。上記した生成水の排出を行うために、加圧水素循環
型の燃料電池システムのアノードガス排気流路には水素
パージバルブが設けられており、この水素パージバルブ
を開くことにより前記生成水を燃料電池から外部に排出
する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、水素
パージバルブは燃料電池システムが機能を維持する上で
非常に重要な役割を担っている。そこで、この発明は、
水素パージバルブの故障を検知することができる燃料電
池制御装置を提供するものである。また、この発明は、
水素パージバルブが閉故障または開故障の場合に燃料電
池システムの運転を円滑に行うことができる燃料電池制
御装置を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載した発明は、燃料電池（例えば、実
施形態における燃料電池スタック２２）と、該燃料電池
に水素ボンベ（例えば、実施形態における高圧水素タン
ク３０）から水素を供給し、該燃料電池の燃料排気部か
ら排出される排気水素を該燃料電池の燃料給気部に再循
環させる排気燃料循環手段（例えば、実施形態における
イジェクタ３６）を有する燃料供給手段（例えば、実施
形態におけるレギュレータ３４）と、該燃料電池に酸化
剤を供給する酸化剤供給手段（例えば、実施形態におけ
る過給器４４）と、該酸化剤供給手段から該燃料電池へ
の酸化剤供給量及び前記燃料供給手段から該燃料電池へ
の燃料供給量を調節する反応ガス供給量調整手段（例え
ば、実施形態における要求／供給可能出力算出部９４）
と、該燃料電池を負荷と接続して該負荷に電力を供給す
る際に該負荷の要求に応じて該燃料電池の要求出力電流
を決定する要求出力電流決定手段（例えば、実施形態に
おけるエネルギーマネジメント部８）と、前記要求出力
電流が得られるように前記反応ガス供給量調整手段によ
って前記燃料電池への反応ガス供給量を制御する反応ガ
ス供給量制御手段（例えば、実施形態におけるレギュレ
ータ３４）と、前記燃料排気部と燃料循環手段を接続す
る燃料排気循環流路に排気水素を燃料電池の外部へ排出
する水素排出手段（例えば、実施形態における水素排出
流路６０ｂ、水素パージバルブ６６）と、前記燃料電池
の出力状態を検出して、前記検出した状態に応じて前記
水素排出手段に水素排出指令を出力する燃料電池判定手
段（例えば、実施形態における燃料電池制御部１００）
と、を備えた燃料電池制御装置であって、規定時間内の
前記燃料電池の発電電力の変動幅が、規定範囲内である
かを判定する過渡状態判定手段（例えば、実施形態にお
ける水素パージバルブ故障検出部９０での処理Ｓ０４、
Ｓ０８、Ｓ１２）と、水素排出手段への水素排出指令の
有無を検知する水素排出指令検知手段（例えば、実施形
態における水素パージバルブ故障検出部９０での処理Ｓ
１６）と、前記燃料給気部の目標圧力と検出値とに基づ
いて前記水素排出手段の故障を判定する水素排出手段の
故障検出手段（例えば、実施形態における水素パージバ
ルブ故障検出部９０での処理Ｓ２０、Ｓ２６）と、当該
故障検出手段で前記水素手段の故障を検出した場合に、
開故障又は閉故障のいずれかの警報を発生する警報発生
手段（例えば、実施形態における水素パージバルブ故障
検出部９０）と、を設けたことを特徴とする。このよう
に構成することで、水素排出手段が閉故障（開弁しない
故障）または開故障（閉弁しない故障）の場合に確実に
検知することができる。また、前記過渡状態判定手段に
おいて過渡状態と判定した場合には水素排出手段の故障
判定は行わないため、故障判定の信頼性を高めることが
できる。なお、前記故障検出手段には、タイマ機構を設
けて、閉故障あるいは開故障と判定された状態が一定時
間継続した時に、水素排出手段の故障を判定するように
してもよい。また、前記過渡状態判定手段で判定する過
渡状態の判断基準には、要求電力発生部の要求量の変化
（アクセルペダルの踏み込み量）を含めることができ
る。

【０００５】請求項２に記載した発明は、前記警報発生
手段の閉故障警報に応じて燃料電池への出力要求の上限
値を規定値以下に制限する出力制限手段（例えば、実施
形態におけるリミッタ９２）を設けたことを特徴とす
る。このように構成することで、水素排出手段が閉故障
であった場合でも、燃料電池の発電能力を一定範囲で保
持させて運転を継続して行うことができる。このとき、
水素の利用率の低い低出力域で運転を行うことで、水素
の供給量を抑えて生成水の量を抑えることができる。

【０００６】請求項３に記載の発明は、前記警報発生手
段の開故障警報に応じて燃料電池への出力要求の上限値
を規定値以下に制限する出力制限手段を設けるととも
に、前記警報発生手段の開故障警報に応じて前記燃料排
気循環手段と前記水素排出手段との間の前記燃料排気循
環流路（例えば、実施形態における水素循環流路６０
ａ）を閉じる燃料排気循環流路閉止手段（例えば、実施
形態におけるオンオフ制御弁６４）を設けたことを特徴
とする。このように構成することで、水素排出手段が開
故障であった場合、前記燃料排気循環流路が燃料電池と
並列なバイパス路となって水素供給流路の水素がこのバ
イパス路から排出されることがなくなるため、水素の無
駄な排出を防止することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態におけ
る燃料電池制御装置を図面と共に説明する。図１はこの
発明の実施形態における燃料電池システム２０の制御装
置を示す概略構成図である。燃料電池スタック（燃料電
池）２２は、固体高分子膜をアノード側拡散電極とカソ
ード側拡散電極とで挟持してなる燃料電池セルを、複数
積層させて一体化させた構造となっている。前記燃料電
池スタック２２には、水素供給流路２６及びエア（酸
素）供給流路２８が接続した加湿器２４が設けてあり、
当該加湿器２４を介して前記燃料電池スタック２２にそ
れぞれのガス（水素、エア）が供給されるようになって
いる。

【０００８】まず、水素供給流路２６について説明す
る。水素供給流路２６には水素供給源である高圧水素タ
ンク３０が設けられており、水素供給流路２６に高圧の
水素を供給できるようにしている。また、前記高圧水素
タンク３０側の水素供給流路２６には電動遮断弁３２が
設けてあり、当該電動遮断弁３２の開閉動作により水素
の供給停止制御を行うようにしている。前記電動遮断弁
３２の下流側にはレギュレータ３４が設けてある。前記
レギュレータ３４は、詳細を後述するエア供給流路２８
ｃに接続してあり、エアの圧力に応じて水素供給流路２
６の水素圧力を調整できるようにしている。前記レギュ
レータ３４の下流側には、イジェクタ３６が設けてあ
る。前記イジェクタ３６は、詳細を後述する水素循環流
路６０ａに接続してある。前記イジェクタ３６は、前記
水素循環流路６０ａの水素を負圧により吸い込んで、こ
の吸い込んだ水素を前記イジェクタ３６下流側の水素供
給流路２６に送り出すようにしている。水素供給流路２
６は前記イジェクタ３６下流側で前記加湿器２４に接続
しており、前記水素供給流路２６内の水素はこの加湿器
２４にて適度な湿度に加湿された後、燃料電池スタック
２２のアノード側に供給される。そして、本実施形態に
おいては、イジェクタ３６下流側に、圧力センサ４０が
設けてあり、当該圧力センサ４０にて前記水素供給流路
２６の水素圧力を測定できるようにしている。

【０００９】次に、エア（酸素）供給流路２８について
説明する。エア供給流路２８には、上流側にフィルタ４
２が設けてあり、当該フィルタ４２にてエアの塵埃を除
去させている。前記フィルタ４２の下流側には過給器４
４が設けてあり、当該過給器４４にてエアの供給圧力を
調整することができるようにしている。エア供給流路２
８は、エア供給流路２８ａ、２８ｂに分岐している。一
方のエア供給流路２８ａは前記加湿器２４に接続してお
り、前記エア供給流路２８ａ内のエアはこの加湿器２４
にて適度な湿度に加湿された後、燃料電池スタック２２
のカソード側に供給される。他方のエア供給流路２８ｂ
は、さらにエア供給流路２８ｃ、２８ｄに分岐して、前
記エア供給流路２８ｃは前記レギュレータ３４に接続す
るとともに、前記エア供給流路２８ｄには信号圧リリー
フ弁５０が設けてあり、前記信号圧リリーフ弁５０にて
エア供給流路２８ｄ内のエア圧力を測定している。水素
圧力はレギュレータ３４に供給されるエアの圧力を信号
圧として、前記レギュレータ３４を通過した水素の圧力
が前記エア圧力に応じた所定範囲の圧力となるように調
整することができる。このため、燃料電池スタック２２
における極間差圧を適正範囲に調整することができる。

【００１０】燃料電池スタック２２のアノード側拡散電
極の反応面に水素が供給されると、ここで水素がイオン
化され、固体高分子電解質膜を介してカソード電極側に
移動する。この間に生じた電子が外部回路に取り出さ
れ、直流の電気エネルギーとして利用される。カソード
電極には酸素が供給されているため、水素イオン、電
子、及び酸素が反応して水が生成される。発電後の水素
及び酸素は、それぞれ水素排出流路６０及びエア排出流
路７０から燃料電池スタック２２外部に排出される。以
下これらについて説明する。

【００１１】水素排出流路６０について説明する。水素
排出流路６０は水素循環流路６０ａと水素排出流路６０
ｂとに分岐している。水素循環流路６０ａは、前記イジ
ェクタ３６に接続しており、当該水素流路６０ａ内の水
素を前記イジェクタ３６に供給できるようにしている。
このため、未反応のまま水素排出流路６０に排出された
水素を燃料電池スタック２２に再度循環させて供給して
いる。前記水素循環流路６０ａには、オンオフ制御弁６
４が設けてあり、当該オンオフ制御弁６４は電気信号に
より水素循環流路６０ａの開閉を行わせるようにしてい
る。

【００１２】他方の水素排出流路６０ｂは、水素パージ
バルブ６６が設けてあり、当該水素パージバルブ６６を
開くことにより水素パージや極間差圧の調整が行えるよ
うにしている。なお、燃料電池システム２０の通常発電
時には、前記パージバルブ６６を閉じるとともに、オン
オフ制御弁６４を開いておき、水素を外部に排出するこ
となく、水素を循環させて発電を行わせている。エア排
出流路７０について説明する。エア排出流路７０には、
エア調圧弁７２が設けてあり、エア調圧弁７２を開閉す
ることで圧力調整を行わせることができる。燃料電池ス
タック２２には、燃料電池情報部（ＦＣ情報部）８０が
電気的に接続し、ここに燃料電池スタック２２における
各燃料電池セルごとの電流値や電圧値、燃料電池スタッ
ク２２全体での電流値や電圧値が入力される。さらに、
前記燃料電池情報部８０は、前記電動遮断弁３２、信号
圧リリーフ弁５０に電気的に接続し、水素圧力やエア圧
力、燃料電池スタック８０の温度等も入力されるのであ
る。

【００１３】そして、本実施形態においては、燃料電池
制御部（ＦＣ制御部）１００が設けてある。前記燃料電
池制御部１００には、図３に示したように、前記燃料電
池情報部８０に接続した水素パージバルブ故障検出部９
０が設けてあり、この水素パージバルブ故障検出部９０
において、水素パージバルブ６６の故障判断を行うので
ある。前記水素パージバルブ故障検出部９０は、燃料電
池スタック２２の発電出力変動が規定範囲内であるかを
判定する過渡状態判定手段と、アノードの目標圧力値と
検出値とに基づいて水素パージバルブ６６の開故障及び
閉故障を判定する故障判定部と、当該故障判定部で開故
障又は閉故障を判定した場合に警報を発生する警報発生
手段とを備えている。

【００１４】図２はこの発明の実施形態における水素パ
ージバルブ故障検知の処理フローである。まず、前記Ｆ
Ｃ情報部８０で検知したＩＦＣ（燃料電池発電電流）値
の移動平均ＩＦＣＤＬＹを算出する（Ｓ０２）。本実施
形態においては、前記ＩＦＣＤＬＹはＩＦＣの１００ｍ
ｓｅｃでの移動平均であり、各ＩＦＣＤＬＹを１０ｍｓ
ごとに算出している。そして、最新のＩＦＣ値の移動平
均ＩＦＣＤＬＹと、その直前の移動平均ＩＦＣＤＬＹＮ
１との差分をとり、この差分を設定値＃ＩＦＣＤＬＹＮ
ＳＴより小さいかどうかを判断する（Ｓ０４）。前記差
分が設定値より大きいとき（ＮＯのとき）には、急激な
過渡状態であるため水素パージバルブ６６の故障検知に
ついての判断は行わず、閉故障判断の基準となるフェー
ル確定時間（ｔｍＢＶＨ２ＯＣＬＳ）、開故障判断の基
準となるフェール確定時間（ｔｍＢＶＨ２ＯＯＰＮ）を
それぞれ設定して（Ｓ０６）、一旦故障検知処理のフロ
ーを終了する。このような急激な過渡状態の原因には、
例えばアクセルの急激な踏み込み等が考えられるが、こ
のような場合に水素パージバルブ６６の故障検知を行わ
ないことで、故障判定の信頼性を高めることができる。
このステップで設定されたフェール確定時間がタイマ初
期値となる。また、このフローは減算回路となってお
り、一旦フローを終了して再度やり直すときには、設定
したタイマ値（例えば、上記フェール確定時間など）か
ら一定値が減算される。これについては、詳細を後述す
る。

【００１５】Ｓ０６において、前記差分が設定値より小
さいとき（ＹＥＳのとき）には、エアパージが行われて
いるか、すなわち信号圧リリーフ弁５０が開いているか
どうかを判断する（Ｓ０８）。Ｓ０８において、エアパ
ージ中と判断したとき（ＹＥＳのとき）であれば、エア
パージのタイマ値（ｔｍＢＶＡＲＥＯＰＮ）を設定した
後、上記したＳ０６の処理を行い、一旦故障検知処理の
フローを終了する。上記したように水素圧力は、前記レ
ギュレータ３４にてエア圧力に基づいて調整されるた
め、エアパージによるエア側の圧力低下に伴い水素側も
圧力が低下する。このため、エアパージ中であれば、水
素パージバルブ６６の故障検知を行わずに、故障検知の
信頼性をより高めている。

【００１６】Ｓ０８において、エアパージ中ではないと
判断したとき（ＮＯのとき）には、さらに、エアパージ
終了直後かどうかを判断する（Ｓ１２）。この判断は、
上記したタイマ値（ｔｍＢＶＡＲＥＯＰＮ）が０より大
きいかどうかで判断する。Ｓ１２において、エアパージ
終了直後と判断したとき（ＹＥＳのとき）には、水素パ
ージバルブ６６の故障検知は行わず、上記したＳ０６の
処理をした後、一旦故障検知処理のフローを終了する。
Ｓ１２において、エアパージ終了直後でないと判断した
とき（ＮＯのとき）には、水素パージバルブ６６の故障
判定処理を行う。このようにしたため、故障検知の信頼
性をさらに一層高めることができる。なお、本実施形態
においては信号圧リリーフ弁５０でエアパージを行う場
合について説明したが、信号圧リリーフ弁５０がない場
合またはエアパージを行わない場合においては、上記し
たＳ０８〜Ｓ１２の処理は省略することができる。

【００１７】水素パージバルブ６６の故障判定処理につ
いて説明する。まず、上記したＩＦＣＤＬＹに基づい
て、想定水素圧力（ＰＨ２ＴＡＲＧＥＴ）を算出する
（Ｓ１４）。本実施形態においては、ＩＦＣＤＬＹと想
定水素圧力との関係特性をテーブルデータとして保持し
ており、前記ＩＦＣＤＬＹに対応する想定水素圧力を前
記テーブルデータから算出している。そして、水素パー
ジ指令の有無を判定し（Ｓ１６）、水素パージ指令が出
ている場合（ＹＥＳの場合）には閉故障の判断を行い、
水素パージ指令が出ていない場合（ＮＯの場合）には開
故障の判断を行う。なお、実施形態においては、関係特
性をテーブルデータで保持した場合について説明した
が、これに限らず、例えば演算式から想定水素圧力を算
出してもよい。

【００１８】水素パージ指令がある場合について説明す
る。まず、閉故障のフェール確定時間（ｔｍＢＶＨ２Ｏ
ＣＬＳ）の値が０かどうかを判定する（Ｓ１８）。Ｓ１
８において、上記フェール確定時間が０になっていない
とき（ＮＯのとき）、閉故障かどうかの判定を行う。本
実施形態においては、前記想定水素圧力と、圧力センサ
４０で測定した実際の水素圧力（ＰＨ２ＳＴＫＩＮ）と
の差分をとり、この差分が設定値（＃ＰＤＨ２ＢＶＨ２
ＯＣＬＳ）より大きいかを判断する（Ｓ２０）。水素パ
ージ指令により水素パージバルブ６６が開いている場合
には、実際の圧力は想定圧力よりも設定値より下がるは
ずである。従って、Ｓ２０において差圧が設定値より大
きいとき（ＹＥＳのとき）には、水素パージバルブ６６
は正常であると判断され、上記したＳ０６の処理を行っ
た後、一旦故障検知処理のフローを終了する。そして、
Ｓ２０において差圧が設定値より小さいとき（ＮＯのと
き）には、差圧がほとんとないことから水素パージバル
ブ６６は閉故障であると判断され、故障検知処理のフロ
ーを終了する。このフロー終了時に、上記した閉故障に
対するフェール確定時間の値から一定値を減算する。従
って、上記処理を繰り返して、フェール確定時間の値が
０になったとき、Ｓ１８において一定時間閉故障の状態
が続いたと判断され、水素パージバルブ６６の閉故障の
判定（Ｃｌｏｓｅ Ｆａｉｌ）が確定する（Ｓ２２）。

【００１９】水素パージ指令がない場合について説明す
る。まず、開故障のフェール確定時間（ｔｍＢＶＨ２Ｏ
ＯＰＮ）の値が０かどうかを判定する（Ｓ２４）。Ｓ２
４において、上記フェール確定時間が０になっていない
とき（ＮＯのとき）、開故障かどうかの判定を行う。本
実施形態においては、前記想定水素圧力と、圧力センサ
４０で測定した実際の水素圧力（ＰＨ２ＳＴＫＩＮ）と
の差分をとり、この差分が設定値（＃ＰＤＨ２ＢＶＨ２
ＯＯＰＮ）より小さいかを判断する（Ｓ２６）。水素パ
ージ指令がないため水素パージバルブ６６は閉じている
はずであり、実際の圧力は想定圧力とほぼ同じ値となる
はずである。従って、Ｓ２６において差圧が設定値より
小さいとき（ＹＥＳのとき）には、水素パージバルブ６
６は正常であると判断され、上記したＳ０６の処理を行
った後、一旦故障検知処理のフローを終了する。そし
て、Ｓ２６において差圧が設定値より大きいとき（ＮＯ
のとき）には、差圧が大きすぎることから水素パージバ
ルブ６６は開故障であると判断され、故障検知処理のフ
ローを終了する。このとき、上記した開故障に対するフ
ェール確定時間の値から一定値が減算してある。従っ
て、上記処理を繰り返して、フェール確定時間の値が０
になったとき、Ｓ１８において一定時間開故障の状態が
続いたと判断され、水素パージバルブ６６の開故障の判
定が確定する（Ｓ２８）。このように構成することで、
水素パージバルブが閉故障または開故障した場合には、
電気的原因であろうと機械的な原因であろうと、圧力異
常が発生することに変わりはないため、原因の如何に関
わらず水素パージバルブ６６の閉故障あるいは開故障を
検知することができる。

【００２０】以下、水素パージバルブ６６の開故障ある
いは閉故障を検知した場合の制御について説明する。前
記燃料電池情報部８０は燃料電池制御部１００に接続し
ており、当該燃料電池制御部１００は燃料電池情報部８
０からの情報に基づき燃料電池システム２０の制御を行
えるようにしている。図１に示したように、前記燃料電
池制御部１００は、電動遮断弁３２、水素パージバルブ
６６、オンオフ制御弁６４に電気的に接続しており、そ
れぞれの弁３２、６６、６４の開閉制御を行えるように
している。

【００２１】まず、閉故障を検知した場合には、前記燃
料電池制御部１００からの指令を通じて、燃料電池スタ
ック２２での出力上限を設定する。これについては詳細
を後述する。また、燃料電池制御部１００で電動遮断弁
３２の開度を調整することにより、高圧水素タンク３０
から供給する水素を最小限度として、水素のストイキを
高く維持できる低出力域で運転を行う。ここで、水素の
ストイキとは、燃料電池スタックで消費された水素量
（ＱＨ１）に対する燃料電池スタックに供給された水素
量（ＱＨ０）の比（ＱＨ０／ＱＨ１）を言う。消費され
た水素量一定（発電電流一定）の時には、ストイキは供
給水素量に比例し、ストイキが低下すれば水素ガスの供
給流量が低下することとなり、水素ガスの供給流量の低
下に従って発電電流が低下することとなる。このため、
上記したようにストイキを高くすることで水素ガスの供
給流量を抑えて、燃料電池スタック内に溜まる生成水を
最小限に抑えることができる。さらに、エアのストイキ
を上昇させることで、生成水のカソード側からアノード
側への逆浸透を減らし、アノード電極側に滞留する生成
水の増加を防ぐことができる。

【００２２】次に、開故障を検知した場合について説明
する。このときには、上記した閉故障の場合と同様にリ
ミッタ９２で制限するとともに、オンオフ制御弁６４を
前記燃料電池制御部１００からの電気信号によりオフに
設定して、前記水素循環流路６０ａの流通を遮断する。
これにより、水素がイジェクタ３６の吸引部を逆流して
水素循環流路６０ａを介して水素パージバルブ６６から
外部に排出され供給されることを防止して、水素供給流
路２６からの水素が確実に燃料電池スタック２２に供給
することができる。また、燃料電池スタック２２での上
限出力を制限することで、供給される水素を無駄に放出
することを最小限に抑えることができる。

【００２３】図３は、この発明の実施形態における燃料
電池制御装置を搭載した燃料電池自動車１の要部を示す
構成図である。前記燃料電池自動車１では、燃料電池ス
タック２２やキャパシタ３が、補機４と、モータ６に接
続したインバータ５とに対して並列に設けられ、燃料電
池スタック２２やキャパシタ３から電力が供給される。
また、前記燃料電池スタック２２には、反応ガス供給装
置（反応ガス供給流路）２６、２８が接続してあり、反
応ガス（水素、エア）が燃料電池スタック２２に供給さ
れる。

【００２４】前記インバータ５はモータコントロール部
７に接続している。モータコントロール部７は、入力デ
ータから要求電力量を算出して、前記モータ６の駆動に
必要な電力を算出する。前記データには、アクセルペダ
ルの踏み込み量（Ａｐ）や、モータ６の回転数（Ｎ
ｍ）、電流（Ｉｍ）、電圧（Ｖｍ）がある。前記モータ
コントロール部７はエネルギーマネジメント部８に接続
し、当該エネルギーマネジメント部８に前記要求電力量
を伝達する。エネルギーマネジメント部８は、キャパシ
タ３からの放電可能量を算出するとともに、燃料電池ス
タック２２における目標発電量を算出する。前記エネル
ギーマネジメント部８は、燃料電池制御部１００に接続
しており、燃料電池制御部１００に発電指示値を伝達で
きるようになっている。前記発電指示値は、水素パージ
バルブ６６（図１参照）での故障を検知しないときに
は、前記燃料電池制御部１００の要求／供給可能出力算
出部９４に入力される。前記要求／供給可能出力算出部
９４は、反応ガス供給装置２６、２８に信号を送り、燃
料電池スタック２２に反応ガスを供給して発電をさせ
る。燃料電池スタック２２は燃料電池情報部８０に接続
して、当該燃料電池情報部８０に出力値算出に必要なデ
ータを入力する。前記燃料電池情報部８０は前記要求／
供給可能出力算出部９４に接続して、前記データを送信
する。そして、要求／供給可能出力演算部９４は、燃料
電池スタック２２の出力限界値をエネルギーマネジメン
ト部８に送信する。エネルギーマネジメント部８は上記
限界値をモータコントロール部７に送信し、出力値を制
限できるようにしている。

【００２５】燃料電池制御部１００には、水素パージバ
ルブ故障検出部９０、リミッタ９２、入力切り換え部９
３を有しており、前記水素パージバルブ故障検出部９０
は燃料電池情報部８０に接続している。前記燃料電池情
報部８０からの情報で、前記水素パージバルブ故障検出
部９０で故障を検知した場合には、エネルギーマネジメ
ント部８からの発電指示値が入力切り換え部９３により
リミッタ９２に入力されるようにする。このようにした
ため、発電指示値が燃料電池スタック２２の制限を超え
る値であった場合であっても、リミッタ９２で制限をか
けることができるため、安全度を確保して燃料電池シス
テム２０の運転を続けることができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載し
た発明によれば、水素排出手段が閉故障または開故障し
た場合には、電気的原因であろうと機械的原因であろう
と、圧力異常が発生することに変わりはないため、原因
の如何に関わらず水素排出手段の閉故障あるいは開故障
を検知することができる。また、前記過渡状態判定手段
において過渡状態と判定した場合には水素排出手段の故
障判定は行わないため、故障判定の誤認識を排除するこ
とができる。

【００２７】また、請求項２に記載した発明によれば、
水素排出手段が閉故障であった場合でも、発電時の生成
水の発生量を最小限度にすることができ、燃料電池の発
電能力を一定範囲で保持させることができる。

【００２８】また、請求項３に記載した発明によれば、
水素排出手段が開故障であった場合でも、燃料供給手段
から供給される水素が、燃料電池に供給される前に燃料
排気循環流路を経由して排出されることがなくなるた
め、水素の無駄な排出を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１はこの発明の実施形態における燃料電池
システム２０の制御装置を示す概略構成図である。

【図２】 図２はこの発明の実施形態における水素パー
ジバルブ故障検知の処理フローである。

【図３】 この発明の実施形態における燃料電池制御装
置を搭載した燃料電池自動車の要部を示す構成図であ
る。

【符号の説明】 １ 燃料電池自動車 ７ モータコントロール部 ８ エネルギーマネジメント部 ２０ 燃料電池システム ２２ 燃料電池スタック ６０ｂ 水素循環流路 ６４ オンオフ制御弁 ６６ 水素パージバルブ ９０ 水素パージバルブ故障検出部 ９２ リミッタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 正規 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 青柳 暁 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 5H027 AA06 BA13 BA19 KK05 KK52 MM01 MM26

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料電池と、 該燃料電池に水素ボンベから水素を供給し、該燃料電池
   の燃料排気部から排出される排気水素を該燃料電池の燃
   料給気部に再循環させる排気燃料循環手段を有する燃料
   供給手段と、 該燃料電池に酸化剤を供給する酸化剤供給手段と、 該酸化剤供給手段から該燃料電池への酸化剤供給量及び
   前記燃料供給手段から該燃料電池への燃料供給量を調節
   する反応ガス供給量調整手段と、 該燃料電池を負荷と接続して該負荷に電力を供給する際
   に該負荷の要求に応じて該燃料電池の要求出力電流を決
   定する要求出力電流決定手段と、 前記要求出力電流が得られるように前記反応ガス供給量
   調節手段によって前記燃料電池への反応ガス供給量を制
   御する反応ガス供給量制御手段と、 前記燃料排気部と燃料循環手段を接続する燃料排気循環
   流路に排気水素を燃料電池の外部へ排出する水素排出手
   段と、 前記燃料電池の出力状態を検出して、前記検出した状態
   に応じて前記水素排出手段に水素排出指令を出力する燃
   料電池判定手段と、を備えた燃料電池制御装置であっ
   て、 規定時間内の前記燃料電池の発電電力の変動幅が、規定
   範囲内であるかを判定する過渡状態判定手段と、 水素排出手段への水素排出指令の有無を検知する水素排
   出指令検知手段と、 前記燃料給気部の目標圧力と検出値とに基づいて前記水
   素排出手段の故障を判定する水素排出手段の故障検出手
   段と、 当該故障検出手段で前記水素排出手段の故障を検出した
   場合に、開故障又は閉故障のいずれかの警報を発生する
   警報発生手段と、を設けたことを特徴とする燃料電池制
   御装置。
2. 【請求項２】 前記警報発生手段の閉故障警報に応じて
   燃料電池への要求発電出力の上限値を規定値以下に制限
   する出力制限手段を設けたことを特徴とする請求項１に
   記載の燃料電池制御装置。
3. 【請求項３】 前記警報発生手段の開故障警報に応じて
   燃料電池への出力要求の上限値を規定値以下に制限する
   出力制限手段を設けるとともに、前記警報発生手段の開
   故障警報に応じて燃料排気循環手段と前記水素排出手段
   との間の前記燃料排気循環流路を閉じる燃料排気循環流
   路閉止手段を設けることを特徴とする請求項１に記載の
   燃料電池制御装置。