JP2005011703A - 燃料電池システムおよびガス漏洩検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池のガス漏洩を膜透過と識別することで誤検知を防止する。
【解決手段】燃料電池の発電を停止する指令があったときに、遮断弁６０，６２を閉じて（時刻ｔ１）、その後、燃料電池２０を含む閉塞された流路範囲内の圧力Ｐの経時的な変化を検出する。そして、圧力Ｐが、大気圧近傍の第１の圧力範囲Ｒａと、第１の圧力範囲Ｒａよりも高圧側の第２の圧力範囲Ｒｂのときの圧力の変化速度ｄＰ１，ｄＰ２（Ｌ１，Ｌ２の傾き）をそれぞれ検出して、両変化速度ｄＰ１，ｄＰ２を比較する。両者の変化速度ｄＰ１，ｄＰ２の差が所定値Ｐｃ以上となったときに、燃料電池２０の電解質膜に穴あきがあると判断する。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池システムにおける水素ガスの漏洩を検知する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年実用化が進んでいる燃料電池システムは、水素ガスの有しているエネルギを、燃料電池内で生じる電気化学的反応により直接電気エネルギに変換するので、高い変換効率で電気エネルギを取り出すことができる。この種の燃料電池システムにおいては、燃料電池に管路を接続して、管路から水素ガスを燃料電池に対して送り続ける必要がある。水素ガスの供給は大切であり、管路に水素ガスの漏洩や閉塞がないかを監視することが必要である。
【０００３】
従来、係る水素ガスの漏洩や閉塞を検知する技術として、燃料電池に接続された管路上の複数箇所に圧力センサを設け、各圧力センサにより検出された圧力値を、各センサ設置個所毎に設定した標準圧力値と比較しているものがある（特許文献１参照）。この構成により、複数の圧力センサの間の区間毎のガス漏洩や閉塞を検知することができる。
【特許文献１】
特開平３−２５０５６４号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術のように、実測した圧力値を、正常時の値である標準圧力値と比較しているだけでは、正常であるにもかかわらずガス漏洩があると誤検知することがあった。というのは、燃料電池を構成する電解質膜は、水素を透過してしまうため、水素極側の圧力低下は必ず発生し、これを、電解質膜の穴あきによる圧力低下と区別することが困難であるためである。
【０００５】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、ガス漏洩の誤検知を防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
前述した課題の少なくとも一部を解決するための手段としては、以下に示す構成をとった。
【０００７】
本発明の燃料電池システム（以下、基本構成の燃料電池システムと呼ぶ）は、
燃料電池と、
該燃料電池に水素ガスを供給する供給流路と、
該燃料電池から前記水素ガスを排出する排出流路と、
前記供給流路と排出流路の内の所定の場所に設けられて、前記燃料電池内の水素流路に封をする１つ以上の弁体と、
前記弁体を閉じる制御を行なう制御手段と
を備える燃料電池システムにおいて、
前記水素流路内の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記制御手段により前記弁体を閉じたときに、前記圧力検出手段により検出される圧力の変化を分析して、該分析結果に基づいて、前記水素ガスの異常な漏洩の有無を判定する漏洩判定手段と
を備えることを要旨としている。
【０００８】
この燃料電池システムでは、制御手段により、１つ以上の弁体が閉じられることで、燃料電池内の水素流路に封がされる。この封がされた水素流路内の圧力が、圧力検出手段により検出される。この封がされた水素流路内の水素ガスは、経時とともに、燃料電池の電解質膜から空気極側へ透過してしまうが、その後、水素極側に空気極側から窒素が流入する。これにより、燃料電池に設けられた水素流路内の圧力は当初低下し、その後、上昇に転じる。電解質膜に穴あきがあるなどの異常時には、この経時の変化が正常時と異なったものとなる。このために、前記弁体を閉じたときに、漏洩判定手段により、圧力検出手段により検出される圧力の変化を分析することにより、この分析結果に基づく水素ガスの異常な漏洩の判定が可能となる。
【０００９】
したがって、この燃料電池システムでは、燃料電池の電解質膜から空気極側へ水素ガスが透過することに起因する圧力低下を、水素ガスが漏れた異常と区別することができることから、ガス漏洩の誤検知を防止することができる。
【００１０】
制御手段により前記弁体を閉じたときに、分析する圧力の変化は、弁体を閉じた後から、前記圧力検出手段により検出される圧力が低下から上昇に転じるまでの期間における、その期間の全部もしくは一部での圧力変化としてもよい。
【００１１】
上記基本構成の燃料電池システムにおいて、
前記漏洩判定手段は、
前記圧力検出手段により検出される圧力が予め定められた２つの異なるレベルとなった時の圧力変化速度を求める圧力変化速度演算手段と、
前記圧力変化速度演算手段にて求められた両圧力変化速度を比較して、両圧力変化速度の差が所定値を越えたときに、前記異常な漏洩が有ると判定する圧力変化速度比較判定手段とを備えた構成としてもよい。
【００１２】
電解質膜から空気極側へのガスの透過は両極のガス分圧差によるため、制御手段により弁体を閉じた後、圧力は比較的一定の変化速度で低下する。これに対して、電解質膜の穴あき等の異常があると、圧力は一定速度で低下しない。上記構成の燃料電池システムでは、圧力が予め定められた２つの異なるレベルとなった時の圧力変化速度を比較して、両圧力変化速度の差が所定値を越えたか否かを判別することで、圧力が一定の変化速度で低下していないか低下しているかを判別することができる。したがって、電解質膜の穴あき等の異常時を容易に判定することができる。
【００１３】
前記漏洩判定手段に、圧力変化速度演算手段と圧力変化速度比較判定手段を備えた燃料電池システムにおいて、前記圧力の２つの異なるレベルが、前記制御手段により前記弁体を閉じた後から、前記圧力検出手段により検出される圧力が低下から上昇に転じるまでの一期間において取り得る値にそれぞれ定められた構成としてもよい。
【００１４】
この構成によれば、弁体を閉じる制御を一度行なって、その後の圧力変化を、２つの圧力変化速度から分析することができる。このために制御が容易である。
【００１５】
前記のように圧力の２つの異なるレベルを定めた燃料電池システムにおいて、前記圧力の２つの異なるレベルが、大気圧近傍の第１の圧力範囲と、前記第１の圧力範囲よりも高圧側の第２の圧力範囲とに定められた構成とすることができる。
【００１６】
この構成によれば、電解質膜の穴あき等の異常がある場合、大気圧近傍での圧力変化速度は、正常時と比べて大きく違った値となる。したがって、電解質膜の穴あき等の異常時を確実に判定することができる。
【００１７】
前記漏洩判定手段に、圧力変化速度演算手段と圧力変化速度比較判定手段を備えた燃料電池システムにおいて、前記圧力変化速度を求める２つの時点の間のタイミングで、前記水素流路内の圧力を強制的に低下させる圧力低下手段を備える構成とすることができる。
【００１８】
この構成によれば、圧力変化速度を最初に求めた時点から、次に圧力変化速度を求める時点までの間で、燃料電池の水素流路内の圧力が急激に低下することから、２つの時点の間を短縮することができる。したがって、ガス漏洩の判定を短い時間で行なうことができる。
【００１９】
前記圧力低下手段を備える燃料電池システムにおいて、前記圧力低下手段は、前記水素流路の水素ガスを排出するための排出流路と、該排出流路に設けられた排出用弁体と、前記タイミングで、前記排出用弁体を開ける排出制御手段とを備える構成とすることができる。
【００２０】
この構成によれば、燃料電池の水素流路内の水素ガスを排出流路から排出することで、圧力低下を容易に実現することができる。
【００２１】
前記圧力低下手段を備える燃料電池システムにおいて、前記圧力低下手段は、前記タイミングで、前記燃料電池の発電を促して前記水素流路の水素ガスを消費させる発電制御手段を備える構成とすることができる。
【００２２】
この構成によれば、燃料電池により水素流路の水素ガスを消費することで、圧力低下を容易に実現することができる。
【００２３】
前記圧力の２つの異なるレベルが、前記一期間において取り得る値にそれぞれ定められた前記燃料電池システムにおいて、駆動源として前記燃料電池以外に二次電池を備える移動体に搭載され、前記燃料電池の運転を停止して前記二次電池のみで移動体を運転しているときに、前記第２の圧力範囲にあるときの圧力変化速度を予め獲得しておく手段を備える構成とすることができる。
【００２４】
この構成によれば、移動体の運転中に、第２の圧力範囲にあるときの圧力変化速度を予め求めることができることから、ガス漏洩の判定に要する時間を短縮することができる。とくに、圧力低下手段を備える燃料電池システムにおいては、より一層、時間短縮を図ることができる。
【００２５】
前記漏洩判定手段に、圧力変化速度演算手段と圧力変化速度比較判定手段を備えた燃料電池システムにおいて、前記燃料電池内の水素流路を加圧する加圧手段を備え、前記圧力の２つの異なるレベルが、前記加圧手段により加圧を受けて到達し得る第１の圧力値と、前記加圧手段により再度加圧を受けて到達し得る第２の圧力値にそれぞれ定められた燃料電池システム。
【００２６】
この構成によれば、圧力変化速度を求めるタイミングを強制的にしかも短時間で作り出すことができる。
【００２７】
上記基本構成の燃料電池システムにおいて、
前記漏洩判定手段は、
前記圧力検出手段により検出される圧力が最も低下するときの最低圧力値を検出する最低圧力値検出手段と、
該検出された最低圧力値を予め定められた所定値と比較して、所定値以上であると判定されたときに、前記異常な漏洩があると判定する最低圧力値比較判定手段と
を備えた構成としてもよい。
【００２８】
電解質膜に穴があいていない正常時には、電解質膜の水素透過により、水素極側の圧力は一旦負圧になるのに対して、電解質膜の穴あき等の異常があると、水素極側の圧力は負圧になりにくい。上記構成の燃料電池では、最低圧力値を所定値と比較して、最低圧力値が所定値以上であると判定されたときには、異常な漏洩があると判別することができる。したがって、その異常の判定を容易に行なうことができる。
【００２９】
前記漏洩判定手段に、最低圧力値検出手段と最低圧力値比較判定手段を備えた燃料電池システムにおいて、前記制御手段により前弁体を閉じてから前記最低圧力値検出手段により最低圧力値を検出するまでの間のタイミングで、前記水素流路内の圧力を強制的に低下させる圧力低下手段を備える構成とすることができる。
【００３０】
この構成によれば、最低圧力値を検出する前に、前記水素流路内の圧力が急激に低下することから、ガス漏洩の判定を短い時間で行なうことができる。
【００３１】
前記圧力低下手段を備える燃料電池システムにおいて、前記圧力低下手段は、前記水素流路の水素ガスを排出するための排出流路と、該排出流路に設けられた排出用弁体と、前記タイミングで、前記排出用弁体を開ける排出制御手段とを備える構成とすることができる。
【００３２】
この構成によれば、前記水素流路の水素ガスを排出流路から排出することで、圧力低下を容易に実現することができる。
【００３３】
前記圧力低下手段を備える燃料電池システムにおいて、前記圧力低下手段は、前記タイミングで、前記燃料電池の発電を促して前記水素流路の水素ガスを消費させる発電制御手段を備える構成とすることができる。
【００３４】
この構成によれば、燃料電池により水素流路の水素ガスを消費することで、圧力低下を容易に実現することができる。
【００３５】
本発明のガス漏洩検知方法は、
燃料電池と、該燃料電池に水素ガスを供給する供給流路と、該燃料電池から前記水素ガスを排出する排出流路と、前記供給流路と排出流路の内の所定の場所に設けられて、前記燃料電池内の水素流路に封をする１つ以上の弁体とを備える燃料電池システムにおける水素ガスの漏洩を検知するガス漏洩検知方法であって、（ａ）前記弁体を閉じる工程と、
（ｂ）前記燃料電池内の水素流路の圧力を検出する工程と、
（ｃ）前記工程（ａ）により前記弁体を閉じたときに、前記工程（ｂ）により検出される圧力の変化を分析して、該分析結果に基づいて、前記水素ガスの異常な漏洩の有無を判定する工程と
を備えることを要旨としている。
【００３６】
上記構成のガス漏洩検知方法は、上記発明の燃料電池システムと同様な作用・効果を有しており、ガス漏洩の誤検知を防止することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００３８】
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例としての燃料電池システム１０を搭載する車載用動力出力装置を示す構成図である。本実施例の車載用動力出力装置は、自動車などの車両に搭載される動力出力装置を構成するものであって、主として、燃料電池システム１０と、燃料電池システム１０によって発生された電力により動力を出力する駆動モータ１２を備えている。
【００３９】
燃料電池システム１０は、水素ガスの供給を受けて電力を発生する燃料電池２０と、その燃料電池２０に水素ガスを供給する高圧水素ガスタンク３０とを備えている。
【００４０】
燃料電池２０は、水素を含んだ水素ガスの他、酸化ガスとしての空気の供給を受けて、水素極と空気極において、下記に示すような反応式に従って、電気化学反応を起こし、電力を発生させている。即ち、水素極に水素ガスが、空気極に空気がそれぞれ供給されると、水素極側では式（１）の反応が、空気極側では式（２）の反応がそれぞれ起こり、燃料電池全体としては、式（３）の反応が行なわれる。
【００４１】
Ｈ２ → ２Ｈ^＋＋２ｅ⁻ …（１）
２Ｈ^＋＋２ｅ⁻＋（１／２）Ｏ_２ → Ｈ_２Ｏ …（２）
Ｈ_２＋（１／２）Ｏ_２ → Ｈ_２Ｏ …（３）
【００４２】
また、燃料電池２０は、複数の単セルが積層された燃料電池スタックによって構成されており、１つの単セルは、電解質膜（図示せず）と、それを両側から挟み込む拡散電極（図示せず）である水素極及び空気極と、さらにそれらを両側から挟み込む２枚のセパレータ（図示せず）と、で構成されている。セパレータの両面には、凹凸が形成されており、挟み込んだ水素極と空気極との間で、単セル内ガス流路を形成している。このうち、水素極との間で形成される単セル内の水素流路には、前述したごとく供給された水素ガスが、空気極との間で形成される単セル内の空気流路には、空気がそれぞれ流れている。
【００４３】
高圧水素ガスタンク３０は、内部に高圧の水素ガスを蓄えており、根本に取り付けられた遮断弁３２を開くことにより、およそ２０〜３５ＭＰａの圧力を有する水素ガスが放出される。燃料電池システム１０は、その水素ガスの流路として、高圧水素ガスタンク３０の放出口から燃料電池２０の供給口に至る本流流路５０と、燃料電池２０の排出口からポンプ５２を介して本流流路５０に戻る循環流路５４と、循環している水素ガスを排出するための排出流路５６とを備えている。本流流路５０が特許請求の範囲で言う供給流路に相当し、循環流路５４が特許請求の範囲で言う排出流路に相当する。
【００４４】
本流流路５０には、燃料電池２０の供給口に遮断弁６０が配置され、循環流路５４には、燃料電池２０の排出口に遮断弁６２が配置され、排出流路５６には、遮断弁６４が配置されている。遮断弁６０，６２が特許請求の範囲で言う「燃料電池内の水素流路に封をする１つ以上の弁体」に相当する。さらに、本流流路５０における遮断弁６０より下流側には、特許請求の範囲で言う圧力検出手段としての圧力センサ６６が設けられている。なお、圧力センサ６６は、燃料電池２０に設けられた水素流路内の圧力を検出することができれば、この位置に限る必要はなく、その水素流路内に直接設けた構成とすることもできる。ここでは、この圧力センサ６６は、正圧と負圧の両方が検出できるタイプのものである。
【００４５】
なお、燃料電池２０には、図示はしないが、空気の流路が接続されており、図示しないエアクリーナから取り込んだ外気がその流路を介して供給される。
【００４６】
また、燃料電池システム１０は、電子制御ユニット７０を備える。電子制御ユニット７０は、内部にＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを備えたマイクロコンピュータとして構成されている。電子制御ユニット７０には、前述したポンプ５２、遮断弁３２，６０，６２，６４および圧力センサ６６が電気的に接続されており、さらには、パワースイッチ７２や警告ランプ７４が電気的に接続されている。パワースイッチ７２は、燃料電池システム１０を含めた車載用動力出力装置全体（システム全体）の運転／停止を指令するためのスイッチであり、運転者により操作される。警告ランプ７４は、燃料電池システム１０の故障を運転者に警告するためのランプである。
【００４７】
電子制御ユニット７０は、パワースイッチ７２から運転の指令を受け取ると、遮断弁３２，６０，６２を開いて（遮断弁６４は閉じたまま）、ポンプ５２を作動させて、燃料電池２０を運転する。また、電子制御ユニット７０は、パワースイッチ７２から停止の指令を受け取ると、遮断弁３２，６０，６２を閉じて、ポンプ５２を停止させて、燃料電池２０を停止する。なお、この燃料電池２０の停止時には、水素ガスの漏洩の有無を判定して、漏洩があるときには警告ランプ７４を点灯する。
【００４８】
本実施例の車載用動力出力装置は、電気系統として、前述した駆動モータ１２、燃料電池２０および電子制御ユニット７０の他に、主として、バッテリ８０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ８２と、インバータ８４を備えている。
【００４９】
バッテリ８０には、ＤＣ／ＤＣコンバータ８２を介して、燃料電池２０とインバータ８４が並列に接続されている。燃料電池２０で発生した電力は、インバータ８４に供給されるとともに、場合によってはバッテリ８０にも供給される。バッテリ８０で発生した電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８２を介してインバータ８４に供給される。
【００５０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ８２は、バッテリ８０から出力された電圧を昇圧して、インバータ８４に並列に印加する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ８２は、燃料電池２０から入力された直流電圧を調整してバッテリ８０に出力することもでき、このＤＣ／ＤＣコンバータ８２の機能により、バッテリ８０の充放電が実現される。インバータ８４は、燃料電池２０やバッテリ８０から供給された電力によって駆動モータ１２を駆動する。駆動モータ１２は、例えば、三相同期モータで構成されており、車軸（図示せず）にトルクを発生させる。
【００５１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ８２，インバータ８４の運転は、前述した電子制御ユニット７０によって制御される。電子制御ユニット７０は、インバータ８４のスイッチングを制御して、要求動力に応じた三相交流を駆動モータ１２に出力する。要求動力に応じた電力が供給されるよう、燃料電池２０およびＤＣ／ＤＣコンバータ７２の運転を制御する。燃料電池２０の運転は、燃料電池システム１０に備えられる遮断弁３２，６０，６２，６４やポンプ５２等を制御することで行なわれる。
【００５２】
次に、電子制御ユニット７０のＣＰＵにて実行される燃料電池停止時の制御について説明する。図２ないし図３は、この燃料電池停止時ルーチンを示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎の割込みにて実行される。図１に示すように、処理が開始されると、ＣＰＵは、まず、パワースイッチ８２から車載用動力出力装置を停止する旨の指令が送られてきたか否かを判別する（ステップＳ１００）。ここで、停止の指令がないと判別されたときには、未だ燃料電池２０を停止すべき停止時ではないとして、「リターン」に抜けてこの制御ルーチンを一旦終了する。
【００５３】
一方、ステップＳ１００で、停止の指令が送られてきたと判別されると、ＣＰＵは、燃料電池２０の給排口に設けた遮断弁６０，６２を閉じる（ステップＳ１１０）とともに、ポンプ５２を停止する（ステップＳ１２０）。その後、ＣＰＵは、圧力センサ６６により検出された圧力Ｐを読み込む処理を行なう（ステップＳ１３０）。ステップＳ１００により遮断弁６０，６２を閉じることにより、本流流路５０における遮断弁６０より下流側から、循環流路５４における遮断弁６２より上流側までの流路範囲内が閉塞された空間となり、結果として、燃料電池２０に設けられた水素流路に封がなされる。ステップＳ１３０では、圧力センサ６６により、この封がなされた水素流路内の圧力を検出している。
【００５４】
ステップＳ１３０の実行後、ＣＰＵは、ステップＳ１３０で読み込んだ圧力Ｐから、ステップＳ１３０の前回処理時に読み込んだ圧力ＸＰを引き算して、圧力変化△Ｐを求める（ステップＳ１４０）。次いで、ステップＳ１３０で読み込んだ圧力Ｐを、前回処理時の圧力ＸＰとして記憶する（ステップＳ１５０）。
【００５５】
その後、ＣＰＵは、ステップＳ１３０で読み込んだ圧力Ｐが、第１の圧力範囲Ｒａ内であるか、第２の圧力範囲Ｒｂ内であるか、あるいはどちらの範囲Ｒａ．Ｒｂ内でもないかを判別する（ステップＳ１６０、Ｓ１７０）。第１の圧力範囲Ｒａは、大気圧近傍の圧力であり、例えば、標準大気圧から、標準大気圧に微少な圧力（例えば１５ｋＰａ）を加えた値までの範囲である。第２の圧力範囲Ｒｂは、第１の圧力範囲Ｒａよりも高圧側であり、例えば、１５０〜２３０ｋＰａの範囲である。
【００５６】
ステップＳ１６０で、圧力Ｐが第１の圧力範囲Ｒａ内であると判別されたときには、ＣＰＵは、ステップＳ１４０で求めた圧力変化△Ｐの絶対値を変数ｄＰ１に格納する（ステップＳ１８０）。ステップＳ１７０で、圧力Ｐが第２の圧力範囲Ｒｂ内であると判別されたときには、ＣＰＵは、ステップＳ１４０で求めた圧力変化△Ｐの絶対値を変数ｄＰ２に格納する（ステップＳ１９０）。ステップＳ１８０またはステップＳ１９０の実行後、ステップＳ２００に処理を進める。
【００５７】
また、ステップＳ１６０、Ｓ１７０で共に否定判別されたときにも、ＣＰＵは、ステップＳ２００に処理を進める。ステップＳ２００では、ＣＰＵは、ステップＳ１８０およびＳ１９０の処理が共に実行されたか否か、すなわち変数ｄＰ１，ｄＰ２の値が共に得られたか否かを判別する。ここで否定判別された場合には、ＣＰＵは、ステップＳ１３０に処理を戻して、ステップＳ１３０ないしＳ２００の処理を繰り返し実行する。なお、ステップＳ１３０に処理を戻す際に、所定時間（例えば、５［ｓｅｃ］の遅延を行なうことにより、ステップＳ１３０で検出される圧力Ｐが、微小時間ではない比較的長い時間毎のものとすることが好ましい。
【００５８】
図４は、この燃料電池停止時ルーチンの処理の内容を説明するためのタイミングチャートである。図示するように、パワースイッチ７２が運転から停止へ切り換えられると、ステップＳ１１０の処理により、燃料電池２０の給排口に設けた遮断弁６０，６２が閉じられる（時刻ｔ１）。圧力センサ６６により検出される圧力Ｐは、実線Ａに示すように、その時刻ｔ１から徐々に低下する。上述したように、圧力センサ６６により検出される圧力Ｐは、遮断弁６０，６２により閉塞された空間ではあるが、実際は一定に保たれず徐々に低下する。それは、燃料電池２０を構成する電解質膜が、水素を透過する性質を備えているから、水素ガスが水素極側から空気極側へ抜けてしまうためである。
【００５９】
圧力Ｐは、水素分圧が水素極側と空気極側とで等しくなるように変化するので、大気圧を下回り負圧となる。その後、ある最低点に達すると上昇側に転ずる（時刻ｔ２〜）。これは、窒素に対する電解質膜の透過速度が、水素のそれよりも小さいことから、水素ガスの透過がある程度なくなってから、空気極側から水素極側への窒素の移動が顕著となるためであり、最終的には、空気極側の圧力である大気圧と等しくなって釣り合う。なお、圧力センサ６６によって圧力Ｐをセンシングするに当たり、遮断弁６０，６２を閉じたのは、本流流路５０に接続された高圧水素ガスタンク３０から水素ガスが送られてくるのを防ぐためである。
【００６０】
ステップＳ１６０，Ｓ１７０の判定に用いた第１の圧力範囲Ｒａおよび第２の圧力範囲Ｒｂは、図４に示すような範囲であり、圧力センサ６６により検出された圧力Ｐが第２の圧力範囲Ｒｂまで低下すると、ステップＳ１４０で求めた△Ｐの絶対値が、ステップＳ１９０により変数ｄＰ２として記憶される。この変数ｄＰ２の値は、圧力Ｐの第２の圧力範囲Ｒｂに至ったときの変化速度（時間当たりの圧力変化）であり、図４中の実線Ｌ２で示す傾きに相当する。
【００６１】
圧力Ｐがさらに低下して大気圧近傍の第１の圧力範囲Ｒａに達すると、ステップＳ１４０で求めた△Ｐの絶対値が、ステップＳ１８０により変数ｄＰ１として記憶される。この変数ｄＰ１の値は、圧力Ｐの第１の圧力範囲Ｒａに達したときの変化速度（時間当たりの圧力変化）であり、図４中の実線Ｌ１で示す傾きに相当する。
【００６２】
ＣＰＵは、ステップＳ２００の処理を終えると、次いで、図３のステップＳ２１０に処理を移行する。ステップＳ２１０では、変数ｄＰ２から変数ｄＰ１を引き算して、その引き算で得た差が予め定めた所定値Ｐｃを下回るか否かを判定することにより、変数ｄＰ２と変数ｄＰ１とがほぼ等しいか否かを判定する。ここで、所定値Ｐｃとは、例えば４ｋＰａである。所定値Ｐｃは圧力センサ６６の検出精度等によって様々な値をとりうる。ステップＳ２１０で、肯定判別、すなわち両者がほぼ等しいと判別された場合には、そのまま「リターン」に処理を進めて、この制御ルーチンの処理を一旦終了する。
【００６３】
図４に示すように、圧力Ｐは、実線Ａに示すように、比較的一定の傾き（変化速度）で低下する。これは上述した水素の電解質膜の透過が一定の速度で起こっているためである。これに対して、電解質膜に穴があいている場合には、圧力Ｐは、図中、破線Ｂに示すように変化する。電解質膜に穴があいていると、水素極側と空気極側の全圧が等しくなるようにガスはその空いた穴から流入する。圧力Ｐが正圧のときには、その穴からの流入と上記電解質膜の透過現象とが共に働いているが、圧力Ｐが大気圧に近づくと、穴からの流入は収まって電解質膜の透過現象のみで圧力Ｐが低下する。このために、圧力Ｐの低下速度は、圧力Ｐが低下し始めたときと、大気圧に近づいたときとでは異なった値となり、前者の方が大きい。
【００６４】
すなわち、電解質膜に穴あきがない場合には、圧力Ｐは、図４中、実線Ａに示すように変化して、圧力Ｐが低下し始めたときと大気圧近傍とでは低下速度はほぼ等しい。一方、電解質膜に穴あきがある場合には、圧力Ｐは、図４中、破線Ｂに示すように変化して、圧力Ｐが低下し始めたときと大気圧近傍とでは低下速度が大きく異なる。図４中の実線Ｌ３は、電解質膜に穴あきがある場合の大気圧近傍での低下速度を示す傾きであり、電解質膜に穴あきがある場合のステップＳ１９０で得られる変数ｄＰ１に相当する。
【００６５】
前述したステップＳ２１０は、圧力が低下し始めたときの圧力Ｐの低下速度と、大気圧に近づいたときの圧力Ｐの低下速度とがほぼ等しいか否かを判定するものであり、ここで肯定判別、すなわち両者がほぼ等しいと判別された場合には、ＣＰＵは、電解質膜に穴があいていないとして、「リターン」に処理を進める。一方、ステップＳ２１０で否定判別、すなわち両者が等しくないと判別された場合には、ＣＰＵは、電解質膜に穴があいている異常があるとして、異常箇所を電解質膜として記憶する（ステップＳ２２０）とともに、警告ランプ７４を点灯する（ステップＳ２３０）。図４中の時刻ｔ３が上記異常の判定のタイミングである。ステップＳ２３０の実行後、「リターン」に処理を進める。
【００６６】
以上詳述したように、この実施例の燃料電池システム１０によれば、燃料電池システム１０を含む車載用動力出力装置全体の運転を停止する指令があったときに、遮断弁６０，６２を閉じて、燃料電池２０の水素流路に封をする。その後、その封をされた水素流路内の圧力Ｐが、大気圧近傍の第１の圧力範囲Ｒａと、第１の圧力範囲Ｒａよりも高圧側の第２の圧力範囲Ｒｂに至ったときの圧力の変化速度ｄＰ１，ｄＰ２をそれぞれ検出して、両変化速度ｄＰ１，ｄＰ２を比較する。両者の変化速度ｄＰ１，ｄＰ２の差が所定値Ｐｃ以上となったときに、燃料電池２０の電解質膜に穴あきがあると判断する。
【００６７】
したがって、この燃料電池システム１０では、燃料電池２０の電解質膜から空気極側へ水素ガスが透過することに起因する圧力低下を、電解質膜に穴あきがあるような異常であると誤判定することがない。したがって、ガス漏洩の誤検知を防止することができる。
【００６８】
図５は、燃料電池停止後の圧力Ｐの経時的な変化が、電解質膜の穴の大きさによってどのように変わるかの一例を示すグラフである。図示するように、電解質膜の穴の径の大きさが大きいほど、圧力Ｐの低下する変化速度は大きくなり、圧力の極小値は小さくなる。第１実施例では、こうした圧力Ｐが低下から上昇に転じるまでの経時的な変化を、大気圧近傍の第１の圧力範囲Ｒａと高圧側の第２の圧力範囲Ｒｂでの圧力の変化速度ｄＰ１，ｄＰ２を検知することにより分析しており、電解質膜の微小な穴までも検出することができる。なお、図４のタイミングチャートでは、圧力Ｐの低下し始めから穴あきのない場合の方が、圧力の低下する変化速度が大きく記載されているが、これは穴が相当に微小な場合であり、しかも記載の見やすさのためであり、実際は、圧力Ｐの低下し始めは、穴あきがある場合の方が、圧力の低下する変化速度は大きい。
【００６９】
この第１実施例の変形例を次に説明する。
（１）第１実施例では、運転者により操作されるパワースイッチ７２から停止の指令を受け取ったときに、燃料電池２０の運転停止とともに、水素ガスの漏洩を検知するように構成されていたが、これに換えて、車両の運転状態に応じて燃料電池２０の運転を停止する要求が発生したときに、燃料電池２０の運転停止とともに、水素ガスの漏洩を検知するように構成してもよい。第１実施例のように、駆動源として燃料電池２０以外にバッテリ８０を備えている場合、車両の運転状態によっては燃料電池２０を停止してバッテリ８０のみで車両を走行させることがある。このときの燃料電池２０の運転を停止する要求が発生したときに、燃料電池２０の運転停止とともに、水素ガスの漏洩を検知するように構成する。また、燃料電池２０の運転を停止する停止要求とは、運転者によって操作されたスイッチからの停止指令であってもよい。パワースイッチ７２は、必ずしも燃料電池システム１０を含めた車載用動力出力装置全体の運転／停止を指令するものでなくてもよく、燃料電池のみの運転／停止を指令するものであってもよい。
【００７０】
（２）前記第１実施例では、圧力Ｐが、大気圧近傍の第１の圧力範囲Ｒａに至ったときと、第１の圧力範囲Ｒａよりも高圧側の第２の圧力範囲Ｒｂに至ったときの２つのタイミングで、圧力の変化速度ｄＰ１，ｄＰ２をそれぞれ求めるように構成していたが、これは、誤検出を防ぐためにある程度の幅を持った圧力範囲Ｒａ、Ｒｂとしているもので、必ずしも幅を持たせる必要もなく、ある所定の圧力値Ｐａ、Ｐｂとすることもできる。ここで、圧力値Ｐａは、大気圧もしくは大気圧近傍のある圧力値であり、圧力Ｐｂは、圧力値Ｐａよりも高圧側の圧力値である。また、必ずしも圧力の値でそのタイミングを判定する必要もなく、経過時間によって判定する構成とすることもできる。例えば、遮断弁６０，６２を閉じた時から、圧力Ｐが実際に低下し始めるまでの応答遅れを考慮した所定時間後に、一つ目の圧力Ｐの変化速度を求めて、その後、圧力Ｐが大気圧近傍の第１の圧力範囲Ｒａに至ったときに、二つ目の圧力変化速度を求めるといった構成である。
【００７１】
また、第１の圧力範囲Ｒａは、大気圧近傍としていたが、必ずしも大気圧近傍とする必要もなく、例えば負圧になった所定の圧力範囲であってもよい。要は、遮断弁６０，６２を閉じて圧力Ｐが低下し始めてから上昇に転じるまでの期間内における２つの時点であればどの点であっても上記タイミングとすることができる。
【００７２】
（３）前記第１実施例では、圧力Ｐが、大気圧近傍の第１の圧力範囲Ｒａに至ったときと、第１の圧力範囲Ｒａよりも高圧側の第２の圧力範囲Ｒｂのときの２つのタイミングで、圧力センサの検出値を２点とってその差から圧力の変化速度ｄＰ１，ｄＰ２をそれぞれ求めるように構成していたが、これに換えて、圧力Ｐが前記第１の圧力範囲Ｒａに至ったときから外れるまでの所要時間Ｔｍ１を測定して、第１の圧力範囲Ｒａの圧力幅を所要時間Ｔｍ１で割って圧力変化速度ｄＰ１を求め、圧力Ｐが前記第２の圧力範囲Ｒｂに至ったときから外れるまでの所要時間Ｔｍ２を測定して、第２の圧力範囲Ｒｂの圧力幅を所要時間Ｔｍ２で割って圧力変化速度ｄＰ２を求める構成としてもよい。この構成によれば、圧力変化速度ｄＰ１，ｄＰ２の精度を上げることができ、延いては、ガス漏洩の検知精度を上げることができる。
【００７３】
（第２実施例）
本発明の第２実施例について説明する。
この第２実施例は、第１実施例と比較して、電子制御ユニット７０のＣＰＵにて実行される燃料電池停止時ルーチンの内容が相違するだけであり、ハードウェアやその他のソフトウェアの構成は同一である。なお、同一のパーツには第１実施例と同一の番号をつけて説明する。
【００７４】
図６は、この第２実施例の燃料電池停止時ルーチンを示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎の割込みにて実行される。図６において、ステップＳ３００ないしＳ３５０は、第１実施例のステップＳ１００ないしＳ１５０と同一の処理である。
【００７５】
ステップＳ３５０の実行後、ＣＰＵは、ステップＳ３４０で求めた圧力変化△Ｐが値０を上回るか否かを判別する（ステップＳ３６０）。ここで、否定判別、すなわち圧力変化△Ｐが値０以下であると判別されたときには、ＣＰＵは、ステップＳ３３０に処理を戻して、ステップＳ３３０ないしＳ３６０の処理を繰り返し実行する。一方、ステップＳ３６０で、圧力変化△Ｐが値０を上回ったと判別された場合には、ステップＳ３７０に処理を進めて、ステップＳ３５０で求めた前回処理時の圧力ＸＰが、予め定められた所定値Ｐ０を上回っているか否かを判別する。所定値Ｐ０は、例えば、８０ｋＰａである。
【００７６】
図７は、この燃料電池停止時ルーチンの処理を説明するためのタイミングチャートである。図示するように、圧力Ｐは、実線Ａに示すように、遮断弁６０，６２が閉じられてから（時刻ｔ１）、徐々に低下する。その後、圧力Ｐは低下から上昇に転ずるが（時刻ｔ２）、ステップＳ３６０により、圧力変化△Ｐが値０を上回るか否かを判別することで、その上昇に転ずるタイミングｔ２を検知することができる。このタイミングｔ２で、ステップＳ３７０により、前回処理時の圧力ＸＰが、予め定められた所定値Ｐ０を上回っているか否かを判別することにより、圧力Ｐの極小値（以下、最低圧力値と呼ぶ）が、所定値Ｐ０を上回っているか否かを判別する。
【００７７】
電解質膜に穴があいている場合には、圧力Ｐは、図７中、破線Ｂに示すように変化する。電解質膜に穴があいていると、水素極側の圧力Ｐは負圧になりにくいことから最低圧力値Ｐｍｉｎ２は、電解質膜に穴があいていない正常時の最低圧力値Ｐｍｉｎ１より遙かに高い値となる。したがって、正常時と異常時とを区別できる高さの圧力値Ｐ０（Ｐｍｉｎ１＜Ｐ０＜Ｐｍｉｎ２）を予め実験等により求めて、それをステップＳ３７０の判定に用いるようにする。
【００７８】
したがって、ステップＳ３７０で、肯定判別、すなわち前回処理時の圧力ＸＰが所定値Ｐ０を上回っていると判別された場合には（図７中、時刻ｔ４）、ＣＰＵは、電解質膜に穴があいているとして、異常箇所を電解質膜として記憶する（ステップＳ３８０）とともに、警告ランプ７４を点灯する（ステップＳ３９０）。ステップＳ３９０の実行後、「リターン」に処理を進める。
【００７９】
一方、ステップＳ３７０で、否定判別、すなわち前回処理時の圧力ＸＰが所定値Ｐ０以下であると判別された場合には、ＣＰＵは、電解質膜に穴があいていないとして、「リターン」に処理を進める。
【００８０】
以上詳述したように、この第２実施例の燃料電池システムによれば、燃料電池システムを含む車載用動力出力装置全体の運転を停止する指令があったときに、遮断弁６０，６２を閉じて、その後、遮断弁６０，６２により封のなされた燃料電池２０の水素流路内の圧力Ｐの圧力変化△Ｐが値０を上回るかを判別することで、圧力Ｐが極小となる最低圧力値を求めて、この最低圧力値が所定値Ｐ０を上回るか否かを判別する。そして、肯定判別されたときに、燃料電池２０の電解質膜に穴あきがあると判断する。
【００８１】
電解質膜に穴があいていない正常時には、電解質膜の水素透過により、水素極側の圧力は一旦負圧になるのに対して、電解質膜の穴あき等の異常があると、水素極側の圧力は負圧になりにくい。上記構成の燃料電池では、最低圧力値を所定値Ｐ０と比較することにより、圧力がどれほど低下するかを判別することができる。したがって、この第２実施例の燃料電池システムでは、電解質膜から空気極側へ水素ガスが透過することに起因する圧力低下を、電解質膜に穴あきがあるような異常であると誤判定することがない。したがって、ガス漏洩の誤検知を防止することができる。
【００８２】
なお、この第２実施例においても、前記第１実施例の変形例（１）をそのまま適用した変形例とすることもできる。
【００８３】
（第３実施例）
本発明の第３実施例について説明する。
この第３実施例は、第１実施例と比較して、電子制御ユニット７０のＣＰＵにて実行される燃料電池停止時ルーチンの内容が相違するだけであり、ハードウェアやその他のソフトウェアの構成は同一である。なお、同一のパーツには第１実施例と同一の番号で説明する。
【００８４】
図８は、この第３実施例の燃料電池停止時ルーチンを示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎の割込みにて実行される。図８において、第１実施例の燃料電池停止時ルーチンと同一の処理内容のステップには、同じステップナンバーをつけた。この第３実施例の燃料電池停止時ルーチンは、第１実施例のそれと比較して、ステップＳ１９０とステップＳ２００の間にステップＳ１９５を追加した点が相違するだけで、その他の内容については同一である。
【００８５】
すなわち、ステップＳ１７０、Ｓ１９０と処理が進むと、その後、ＣＰＵは、所定時間Ｔａ（例えば、１［ｓｅｃ］）後に、循環流路５４に配置された遮断弁６２と、排出流路５６に配置された遮断弁６４とを所定時間Ｔｂ（例えば、０．５［ｓｅｃ］だけ開く処理を行なう（ステップＳ１９５）。その後、ステップＳ２００に処理を進める。
【００８６】
図９は、この燃料電池停止時ルーチンの処理を説明するためのタイミングチャートである。図示するように、圧力Ｐは、実線Ａに示すように、遮断弁６０，６２が閉じられてから（時刻ｔ１）、徐々に低下する。圧力Ｐが第２の圧力範囲Ｒｂまで低下すると、実線Ｌ２の傾きで示される変化速度ｄＰ２が求められるが、その後、所定時間Ｔａ時間後に、遮断弁６２，６４が所定時間Ｔｂだけ開かれる（時刻ｔ１１）。両遮断弁６２，６４が開けられると、燃料電池２０を含む遮断弁６０，６２により閉塞された流路範囲内の水素ガスは、排出流路５６を介して外部に排出される。この結果、圧力センサ６６により検出された圧力Ｐは、時刻ｔ１１から急激に低下する。
【００８７】
所定時間Ｔｂ後に遮断弁６２，６４が閉じられると、圧力Ｐの低下速度は遮断弁６０，６２の開弁前の大きさに戻る。その後、圧力Ｐが第１の圧力範囲Ｒａまで低下すると、実線Ｌ１の傾きで示される変化速度ｄＰ１が求められる。その後、第１実施例と同様にして、両変化速度ｄＰ１，ｄＰ２から電解質膜の穴あき等のガス漏れ異常があるか否かが判定される。
【００８８】
したがって、この第３実施例の燃料電池システム１０によれば、第２の変化速度ｄＰ２を求めてから第１の変化速度ｄＰ１を求めるまでの間で、遮断弁６０，６２により閉塞された流路範囲内の水素ガス、すなわち、燃料電池に設けられた水素流路の水素ガスが強制的に外部に排出されることから、第１の変化速度ｄＰ１を求めるタイミングを、第１実施例に比べて遙かに早くすることができる。この結果、ガス漏れ異常の判定を、パワースイッチ７２を切ってから短い時間で行なうことができる。
【００８９】
この第３実施例の変形例を次に説明する。
（４）第３実施例では、遮断弁６０，６２により閉塞された流路範囲内の水素ガスを、排出流路５６を介して外部に排出することにより、圧力センサ６６により検出される圧力Ｐの強制的な低下を図っていたが、これに替えて、燃料電池２０の発電を促して、前記流路範囲内の水素ガスを燃料電池２０で消費させるようにしてもよい。詳細には、ＤＣ／ＤＣコンバータ８２，インバータ８４の運転を電子制御ユニット７０によって制御することにより、燃料電池２０の発電を起こさせる処理を行なう。この構成によれば、圧力Ｐの低下を容易に実現することができる。
【００９０】
（５）また、前記第３実施例では、第１実施例において圧力を強制的に低下させる処理を施した構成としていたが、これに換えて、第２実施例において圧力を強制的に低下させる処理を施した構成とすることもできる。詳細には、図６に示した燃料電池停止時ルーチンにおいて、ステップＳ３２０とステップＳ３３０との間で、前述したステップＳ１９５の処理を実行する構成とする。この構成によれば、第２実施例と比べて、圧力Ｐの最低圧力値を早く検出することができる。この結果、ガス漏れ異常の判定を、パワースイッチ７２を切ってから短い時間で行なうことができる。
【００９１】
（６）第３実施例では、運転者により操作されるパワースイッチ７２から停止の指令を受け取ったときに、圧力Ｐが、大気圧近傍の第１の圧力範囲Ｒａに至ったときと、第１の圧力範囲Ｒａよりも高圧側の第２の圧力範囲Ｒｂに至ったときの２つのタイミングで、圧力の変化速度ｄＰ１，ｄＰ２をそれぞれ求めるように構成していたが、これに換えて、前記第２の圧力範囲Ｒｂに至ったときの圧力変化速度ｄＰ２を、車両の運転時における燃料電池２０の停止時に予め求めておくように構成してもよい。
【００９２】
この実施例の車両は、駆動源として、燃料電池２０以外にもバッテリ８０を備える。このために、電子制御ユニット７０により、車両の運転状態に応じて、燃料電池２０により車両を運転する燃料電池モードと、バッテリ８０により車両を運転するバッテリモードとの切り替えが図られる。また、必要によっては、燃料電池２０とバッテリ８０の両方によって車両を運転する併用モードに切り換えられる構成であってもよい。こうした車両において、バッテリモードとなって燃料電池２０の運転が停止されたときに、前記第２の圧力範囲Ｒｂにおける圧力変化速度ｄＰ２を予め求めるように構成する。そうして、パワースイッチ７２から停止の指令を受け取ったときに、遮断弁６２，６４を所定時間だけ開いて、遮断弁６０，６２により閉塞された流路範囲内の水素ガスを強制的に外部に排出し、その後、前記第１の圧力範囲Ｒａにおける圧力変化速度ｄＰ１を予め設けるように構成する。
【００９３】
この構成によれば、ガス漏洩を判定するシステム全体の停止時には、第２の圧力範囲Ｒｂにおける圧力変化速度ｄＰ２を求める必要がないことから、ガス漏洩の判定に要する時間を短縮することができる。とくに、システム全体の停止指令があった後に処理が長く継続されるのは、バッテリ消費が助長されることになり好ましくないが、この例によればこの問題を解消することができる。なお、上記第１実施例の変形例（４）の構成、すなわち、圧力変化速度ｄＰ１，ｄＰ２の測定時間を長くとった構成において、この（６）の変形例を採用した場合、より一層、ガス漏洩判定に要する時間を短縮することができる。
【００９４】
（７）前記（６）の変形例で示した、第２の圧力範囲Ｒｂに至ったときの圧力変化速度ｄＰ２を、車両の運転時における燃料電池２０の停止時に予め求めておく構成を、排出流路５６による強制的なガスの排出を行なわない第１実施例においてもそのまま適用することもできる。
【００９５】
なお、上述した第１実施例ないし第３実施例およびそれらの変形例では、燃料電池の電解質膜の穴あきに起因するガス漏洩を検知できると説明してきたが、この原因に限らず、燃料電池のセパレータに設けられた水素流路溝の破損、該当区間の配管損傷等の他の異常ガス漏れの場合にも判定が可能である。
【００９６】
本発明は、上述した第１実施例ないし第３実施例、それらの変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。例えば次のような変形例を可能である。
【００９７】
（８）前記第１実施例およびその変形例では、燃料電池２０の運転をしているときに遮断弁６０，６２を閉じて、圧力Ｐが低下し始めてから上昇に転じるまでの期間内における２つの時点の圧力変化速度を求めて、この圧力変化速度を比較することにより、水素ガスの異常な漏洩を検知しているが、これに換えて、燃料電池２０の始動時に次のような構成とすることもできる。まず、燃料電池２０の始動時に、遮断弁６０，６２を閉じて、その後、遮断弁６０を開けて、圧力センサ６６の値が第１の圧力値（例えば、５０ｋＰａ）になるまで燃料電池の水素流路を加圧する。第１の圧力値になると遮断弁６０を閉じて、その後（加圧直後であってもよいし、所定時間後であってもよい）、圧力センサ６６により検出される圧力値の圧力変化速度ｄＰ１１を求める。続いて、遮断弁６０を開けて、圧力センサ６６の値が第２の圧力値（例えば、１００ｋＰａ）になるまで燃料電池の水素流路を加圧する。第２の圧力値になると遮断弁６０を閉じて、その後（加圧直後であってもよいし、所定時間後であってもよい）、圧力センサ６６により検出される圧力値の圧力変化速度ｄＰ１２を求める。そうして、第１実施例と同様に、２つの圧力変化速度ｄＰ１１，ｄＰ１２を比較することで、水素ガスの異常な漏洩を検知する。この構成によっても、第１実施例と同様に、ガス漏洩の誤検知を防止することができる。
【００９８】
（９）前記第１実施例およびその変形例では、遮断弁６０，６２を閉じて圧力Ｐが低下し始めてから上昇に転じるまでの期間内における２つの時点の圧力変化速度を求めて、この圧力変化速度を比較することにより、水素ガスの異常な漏洩を検知しており、前記第２実施例およびその変形例では、遮断弁６０，６２を閉じてからの圧力Ｐが最も低下するときの最低圧力値を検出して、その最低圧力値が所定値以上となったと判定されたときに、水素ガスの異常な漏洩を検知していたが、これらに換えて、遮断弁６０，６２を閉じて圧力Ｐが低下し始めてから上昇に転じるまでの経時的な変化を他の手法によって分析して、この分析結果に基づいて、水素ガスの異常な漏洩を判定するようにすることもできる。
【００９９】
（１０）前記実施例の燃料電池システムを搭載する移動体は、自動車などの車両であったが、これに換えて、船舶や他の産業機械等の移動体とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例としての燃料電池システム１０を搭載する車載用動力出力装置を示す構成図である。
【図２】燃料電池停止時ルーチンの前半部分を示すフローチャートである。
【図３】燃料電池停止時ルーチンの後半部分を示すフローチャートである。
【図４】燃料電池停止時ルーチンの処理の内容を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】燃料電池停止後の圧力Ｐの経時的な変化が、電解質膜の穴の大きさによってどのように変わるかの一例を示すグラフである。
【図６】第２実施例の燃料電池停止時ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】第２実施例の燃料電池停止時ルーチンの処理を説明するためのタイミングチャートである。
【図８】第３実施例の燃料電池停止時ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】第３実施例の燃料電池停止時ルーチンの処理を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１０…燃料電池システム
１２…駆動モータ
２０…燃料電池
３０…高圧水素ガスタンク
３２，６０，６２，６４…遮断弁
５０…本流流路
５２…ポンプ
５４…循環流路
５６…排出流路
６６…圧力センサ
７０…電子制御ユニット
７２…パワースイッチ
７４…警告ランプ
８０…バッテリ
８２…パワースイッチ
８４…インバータ

Claims (17)

1. 燃料電池と、
   該燃料電池に水素ガスを供給する供給流路と、
   該燃料電池から前記水素ガスを排出する排出流路と、
   前記供給流路と排出流路の内の所定の場所に設けられて、前記燃料電池内の水素流路に封をする１つ以上の弁体と、
   前記弁体を閉じる制御を行なう制御手段と
   を備える燃料電池システムにおいて、
   前記水素流路内の圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記制御手段により前記弁体を閉じたときに、前記圧力検出手段により検出される圧力の変化を分析して、該分析結果に基づいて、前記水素ガスの異常な漏洩の有無を判定する漏洩判定手段と
   を備える燃料電池システム。
2. 請求項１に記載の燃料電池システムであって、
   前記漏洩判定手段は、
   前記圧力検出手段により検出される圧力が予め定められた２つの異なるレベルとなった時の圧力変化速度を求める圧力変化速度演算手段と、
   前記圧力変化速度演算手段にて求められた両圧力変化速度を比較して、両圧力変化速度の差が所定値を越えたときに、前記異常な漏洩が有ると判定する圧力変化速度比較判定手段と
   を備える燃料電池システム。
3. 請求項２に記載の燃料電池システムであって、
   前記圧力の２つの異なるレベルが、前記制御手段により前記弁体を閉じた後から、前記圧力検出手段により検出される圧力が低下から上昇に転じるまでの一期間において取り得る値にそれぞれ定められた燃料電池システム。
4. 請求項３に記載の燃料電池システムであって、
   前記圧力の２つの異なるレベルが、大気圧近傍の第１の圧力範囲と、前記第１の圧力範囲よりも高圧側の第２の圧力範囲とに定められた燃料電池システム。
5. 請求項２ないし４のいずれかに記載の燃料電池システムであって、
   前記圧力変化速度を求める２つの時点の間のタイミングで、前記水素流路内の圧力を強制的に低下させる圧力低下手段
   を備える燃料電池システム。
6. 請求項５に記載の燃料電池システムであって、
   前記圧力低下手段は、
   前記水素流路の水素ガスを排出するための排出流路と、
   該排出流路に設けられた排出用弁体と、
   前記タイミングで、前記排出用弁体を開ける排出制御手段と
   を備える燃料電池システム。
7. 請求項５に記載の燃料電池システムであって、
   前記圧力低下手段は、
   前記タイミングで、前記燃料電池の発電を促して前記水素流路の水素ガスを消費させる発電制御手段
   を備える燃料電池システム。
8. 請求項３ないし７のいずれかに記載の燃料電池システムであって、
   駆動源として前記燃料電池以外に二次電池を備える移動体に搭載され、
   前記燃料電池の運転を停止して前記二次電池のみで移動体を運転しているときに、前記第２の圧力範囲にあるときの圧力変化速度を予め獲得しておく手段
   を備える燃料電池システム。
9. 請求項２に記載の燃料電池システムであって、
   前記燃料電池内の水素流路を加圧する加圧手段を備え、
   前記圧力の２つの異なるレベルが、前記加圧手段により加圧を受けて到達し得る第１の圧力値と、前記加圧手段により再度加圧を受けて到達し得る第２の圧力値にそれぞれ定められた燃料電池システム。
10. 請求項１に記載の燃料電池システムであって、
    前記漏洩判定手段は、
    前記圧力検出手段により検出される圧力が最も低下するときの最低圧力値を検出する最低圧力値検出手段と、
    該検出された最低圧力値を予め定められた所定値と比較して、所定値以上であると判定されたときに、前記異常な漏洩があると判定する最低圧力値比較判定手段と
    を備える燃料電池システム。
11. 請求項１０に記載の燃料電池システムであって、
    前記制御手段により前記弁体を閉じてから前記最低圧力値検出手段により最低圧力値を検出するまでの間のタイミングで、前記水素流路内の圧力を強制的に低下させる圧力低下手段
    を備える燃料電池システム。
12. 請求項１１に記載の燃料電池システムであって、
    前記圧力低下手段は、
    前記水素流路の水素ガスを排出するための排出流路と、
    該排出流路に設けられた排出用弁体と、
    前記タイミングで、前記排出用弁体を開ける排出制御手段と
    を備える燃料電池システム。
13. 請求項１１に記載の燃料電池システムであって、
    前記圧力低下手段は、
    前記タイミングで、前記燃料電池の発電を促して前記水素流路の水素ガスを消費させる発電制御手段
    を備える燃料電池システム。
14. 燃料電池と、該燃料電池に水素ガスを供給する供給流路と、該燃料電池から前記水素ガスを排出する排出流路と、前記供給流路と排出流路の内の所定の場所に設けられて、前記燃料電池内の水素流路に封をする１つ以上の弁体とを備える燃料電池システムにおける水素ガスの漏洩を検知するガス漏洩検知方法であって、
    （ａ）前記弁体を閉じる工程と、
    （ｂ）前記燃料電池内の水素流路の圧力を検出する工程と、
    （ｃ）前記工程（ａ）により前記弁体を閉じたときに、前記工程（ｂ）により検出される圧力の変化を分析して、該分析結果に基づいて、前記水素ガスの異常な漏洩の有無を判定する工程と
    を備えるガス漏洩検知方法。
15. 請求項１４に記載のガス漏洩検知方法において、
    前記工程（ｃ）は、
    （ｃ−１）前記工程（ｂ）により検出される圧力が予め定められた２つの異なるレベルとなった時の圧力変化速度を求める工程と、
    （ｃ−２）前記工程（ｃ−１）にて求められた両圧力変化速度を比較して、両圧力変化速度の差が所定値を越えたときに、前記異常な漏洩が有ると判定する工程と
    を備えるガス漏洩検知方法。
16. 請求項１５に記載のガス漏洩検知方法において、
    前記圧力の２つの異なるレベルが、大気圧近傍の第１の圧力範囲と、前記第１の圧力範囲よりも高圧側の第２の圧力範囲とに定められたガス漏洩検知方法。
17. 請求項１４に記載のガス漏洩検知方法において、
    前記工程（ｃ）は、
    （ｃ−１）前記工程（ｂ）により検出される圧力が最も低下するときの最低圧力値を検出する工程と、
    （ｃ−２）該検出された最低圧力値を予め定められた所定値と比較して、所定値以上であると判定されたときに、前記異常な漏洩があると判定する工程と
    を備えるガス漏洩検知方法。

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