JP2006092786A - 燃料電池システム及び該システムを備えた車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 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を提供する。
【解決手段】 燃料電池システムの制御部５０は、バッテリセンサ５７から供給される検知信号やＳＯＣ（State Of Charge）−バッテリ温度マップを参照し、バッテリ放電可能パワーＷ３を演算する。次いで、制御部５０はアクセル開度、車速等を基に車両要求パワーＰＰＷを演算し、バッテリ放電可能パワーＷ３が車両要求パワーＰＰＷ以上であるか否かを判定する。制御部５０は肯定的な結果が得られた場合には、バッテリ５４によって全ての負荷を駆動すべく、通常運転から間欠運転に移行して燃料ガス漏れの判定を開始する。
【選択図】 図１

Description

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を短時間で精度良く行うための改良技術に関する。

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。かかる要請に応えるべく、例えば下記特許文献１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。

特開２００３−３０８８６６号公報（第５頁、図１等参照）

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。
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、か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検知手段を備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、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判定手段によって肯定的な判定がなされたとき、前記負荷駆動源によっ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判定手段とによって構成することができる。

また、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、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。

以上説明したように、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。

以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら説明する。

Ａ．本実施形態
図１は本実施形態に係わる燃料電池システムの概略構成を示している。ここでは、燃料電池システム１０を燃料電池車両（ＦＣＨＶ；Fuel Cell Hyblid 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）２０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２０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２０の燃料ガス循環供給系は、燃料ガス供給源３０、燃料ガス供給路３１、燃料電池２０、燃料ガス循環路３２、及びアノードオフガス流路３３を含んで構成され、燃料ガス供給路３１、燃料ガス循環路３２、アノードオフガス流路３３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３０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３１は燃料ガス供給源３０から放出される燃料ガスを燃料電池２０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Ｈ２０１、高圧レギュレータＨ９、低圧レギュレータＨ１０、水素供給バルブＨ２００、及びＦＣ入口バルブＨ２１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Ｈ９にて中圧に減圧され、更に低圧レギュレータＨ１０にて低圧（通常運転圧力）に減圧される。燃料ガス循環路３２は未反応燃料ガスを燃料電池２０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ＦＣ出口バルブＨ２２、水素ポンプ６３、及び逆止弁Ｈ５２が各々配設されている。燃料電池２０から排出された低圧の未反応燃料ガスは水素ポンプ６３によって適度に加圧され、燃料ガス供給路３１に導かれる。逆止弁Ｈ５２は燃料ガス供給路３１から燃料ガス循環路３２への燃料ガスの逆流を抑制する。アノードオフガス流路３３は燃料電池２０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Ｈ５１が配設されている。

上述したタンクバルブＨ２０１、水素供給バルブＨ２００、ＦＣ入口バルブＨ２１、ＦＣ出口バルブＨ２２、及びパージバルブＨ５１は各ガス流路３１〜３３又は燃料電池２０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ＰＷＭ制御で弁開度をリニアに調整できるリニア弁等が好適である。

燃料電池２０の酸化ガス供給系は、エアコンプレッサ（酸化ガス供給源）４０、酸化ガス供給路４１、及びカソードオフガス流路４２を含んで構成され、酸化ガス供給路４１、カソードオフガス流路４２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４０はエアフィルタ６１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２０のカソード極に供給する。燃料電池２０の電池反応に供した後の酸素オフガスはカソードオフガス流路４２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２０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６２は酸化ガス供給路４１を流れる低湿潤状態の酸化ガスと、カソードオフガス流路４２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２０に供給される酸化ガスを適度に加湿する。燃料電池２０に供給される酸化ガスの背圧はカソードオフガス流路４２のカソード出口付近に配設された圧力調整弁Ａ４によって調圧される。カソードオフガス流路４２の下流は希釈器６４に連通しており、希釈器６４に酸素オフガスを供給する。希釈器６４はアノードオフガス流路３３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２０の冷却系統には、冷却水路７１、循環ポンプＣ１、ラジエータＣ２、バイパス弁Ｃ３、及び熱交換器７０が配設されている。循環ポンプＣ１は冷却水路７１を通じて燃料電池２０内部を流れる冷媒を循環させる。冷却水路７１にはラジエータＣ２をバイパスして冷媒を熱交換器７０に導くバイパス流路７２が配設されている。ラジエータＣ２はファンＣ１３を回転させることによって、冷媒を降温させる。熱交換器７０はヒータ７０ａを備えており、燃料電池２０から電力の供給を受けてヒータ７０ａを加熱させ、冷媒を昇温させる。燃料電池２０から熱交換器７０への電力供給はリレーＲ１，Ｒ２のオン／オフによって制御できる。ラジエータＣ２の上流にはラジエータバイパス弁Ｃ３が配設されており、ラジエータバイパス弁Ｃ３の弁開度を調整することによって、ラジエータＣ２及び熱交換器７０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。

燃料電池２０で発電された直流電力の一部はＤＣ／ＤＣコンバータ５３によって降圧され、バッテリ（負荷駆動源）５４に充電される。トラクションインバータ５１及び補機インバータ５２は燃料電池２０とバッテリ５４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（負荷装置）Ｍ３と補機モータ（負荷装置）Ｍ４のそれぞれに交流電力を供給する。補機モータＭ４は後述の水素循環ポンプ６３を駆動するモータＭ２やエアコンプレッサ４０を駆動するモータＭ１等を総称している。なお、以下の説明では、燃料電池２０及びバッテリ５４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（負荷装置）と総称する。

制御部５０はアクセルセンサ５５が検出したアクセル開度、車速センサ５６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２０が目標電力に一致するように燃料電池システム１０を制御する。具体的には、制御部５０はエアコンプレッサ４０を駆動するモータＭ１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６３を駆動するモータＭ２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５０はＤＣ／ＤＣコンバータ５３を制御して燃料電池２０の運転ポイント（出力電圧、出力電流）を調整し、燃料電池２０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（検知手段）５０は、通常運転時において、バッテリセンサ５７等から供給されるバッテリ充電状態（State Of Charge；ＳＯＣ）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５４）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。

尚、燃料ガス循環供給系は、高圧部（タンクバルブＨ２０１〜水素供給バルブＨ２００の区間）、低圧部（水素供給バルブＨ２００〜ＦＣ入口バルブＨ２１）、ＦＣ部（スタック入り口バルブＨ２１〜ＦＣ出口バルブＨ２２）、循環部（ＦＣ出口バルブＨ２２〜逆止弁Ｈ５２）の４つのセクションから構成されており、各部には燃料ガスの圧力を検出する圧力センサＰ６，Ｐ７，Ｐ９，Ｐ６１，Ｐ５，Ｐ１０，Ｐ１１が配設されている。より詳細には、圧力センサＰ６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Ｐ７は高圧レギュレータＨ９の二次圧を検出する。圧力センサＰ９は低圧レギュレータＨ１０の二次圧を検出する。圧力センサＰ６１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Ｐ５はスタック入口の圧力を検出する。圧力センサＰ１０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Ｐ１１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各々のセクション毎（高圧部、低圧部、ＦＣ部、及び循環部）に行う。即ち、各セクションはガス漏れ検出部位となる。

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（Ｓ１０１；ＹＥＳ）、制御部５０は燃料ガス循環供給系のガス漏れ判定を行う（Ｓ１０２）。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（Ｓ１０３；ＹＥＳ）、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（Ｓ１０４→Ｓ１０４’）。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（Ｓ１０４’→Ｓ１０５）、燃料ガス循環供給系のガス漏れ判定を行う（Ｓ１０６）。ここで、間欠運転とは車両要求パワー（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）に実施される運転モードをいう。その後、燃料電池２０の発電や補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（Ｓ１０７）。そして、システム停止が行われる場合には（Ｓ１０８；ＹＥＳ）、制御部５０は燃料ガス供給系統のガス漏れ判定を行い（Ｓ１０９）、システム停止処理を行う（Ｓ１１０）。ガス漏れが検出された場合には（Ｓ１１１；ＹＥＳ）、異常停止処理を行う（Ｓ１１２）。

次に、各サブルーチンについて詳述する。
図３はシステム起動時のガス漏れ判定処理ルーチン（Ｓ１０２）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Ｈ２０１、水素供給バルブＨ２００、ＦＣ入口バルブＨ２１、及びＦＣ出口バルブＨ２２を開き、燃料ガス供給路３１を通じて燃料電池２０に燃料ガスを供給する（Ｓ２０１）。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Ｐ５〜Ｐ６のそれぞれの圧力値が所定の圧力値Ｐｊ１〜Ｐｊ７以上であるか否かを判定する（Ｓ２０２）。全ての圧力センサＰ５〜Ｐ６のそれぞれが所定の圧力値Ｐｊ１〜Ｐｊ７以上に達し、燃料ガス供給路３１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（Ｓ２０２；ＹＥＳ）、制御部５０はタンクバルブＨ２０１、水素供給バルブＨ２００、ＦＣ入口バルブＨ２１、及びＦＣ出口バルブＨ２２を閉弁し（Ｓ２０３）、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ｔ１経過後に（Ｓ２０４）、制御部５０は圧力センサＰ５〜Ｐ６の圧力値をＰ５Ｐ〜Ｐ６Ｐとして記憶する（Ｓ２０５）。更に、密封状態から所定時間ｔ２経過すると（Ｓ２０６）、制御部５０は記憶済みの圧力値Ｐ５Ｐ〜Ｐ６Ｐと、所定時間ｔ２経過時点で圧力センサＰ５〜Ｐ６が検出した圧力値との差圧ΔＰ５〜ΔＰ６を演算する（Ｓ２０７）。ここで求めた差圧ΔＰ５〜ΔＰ６は時間（ｔ２−ｔ１）の圧力低下量に相当する。制御部５０はそれぞれの差圧ΔＰ５〜ΔＰ６が所定の圧力値ｐｊ８〜Ｐｊ１４以上であるか否かを判定する（Ｓ２０８）。差圧ΔＰ５〜ΔＰ６の全てが所定の圧力値ｐｊ８〜Ｐｊ１４以下である場合には（Ｓ２０８；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（Ｓ２０９）。一方、差圧ΔＰ５〜ΔＰ６のうち何れか一つでも所定の圧力値ｐｊ８〜Ｐｊ１４以上である場合には（Ｓ２０８；ＹＥＳ）、制御部５０はガス漏れが生じていると判定する（Ｓ２１０）。

図４は通常運転時の発電制御ルーチン（Ｓ１０４）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は燃料ガス循環供給系の各バルブ（タンクバルブＨ２０１、水素供給バルブＨ２００、ＦＣ入口バルブＨ２１、及びＦＣ出口バルブＨ２２）を開弁する（Ｓ３０１）。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（Ｓ３０２）、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（Ｓ３０３）。制御部５０は燃料電池発電量―エア・ストイキ・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Ｍ１の回転数を制御する（Ｓ３０４）。更に、制御部５０は燃料電池発電量―水素・ストイキ・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Ｍ２の回転数を制御する（Ｓ３０５）。次いで、制御部５０は燃料電池発電量―燃料ガスパージ頻度マップを参照してパージバルブＨ５１の開閉制御を行う（Ｓ３０６）。

図５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ーチン（Ｓ１０４’）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はバッテリセンサ５７から供給される検知信号やＳＯＣ−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（Ｓ１１ａ）。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）ＰＰＷを演算し（Ｓ２１）、バッテリ放電可能パワーＷ３が車両要求パワーＰＰＷ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（Ｓ３１）。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（Ｓ３１；ＹＥＳ）、通常運転から間欠運転への移行を許可し（Ｓ４１）、バッテリ５４のみによっ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（Ｓ３１；ＮＯ）、通常運転から間欠運転への移行を禁止し（Ｓ５１）、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インターバルで繰り返し実行される。

図６乃至図１１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（Ｓ１０６，Ｓ１０９）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Ｈ２０１を閉弁し（Ｓ４０１）、高圧部のパージ判定を行う（Ｓ４０２）。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Ｐ６が検出した圧力と高圧部の目標圧力Ｐ６Ａとの差圧に基づいて、高圧部の圧力を目標圧力Ｐ６Ａに一致させるために必要な燃料ガス消費量を演算する（Ｓ４０３）。次いで、パージバルブＨ５１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ΔＰＱを算出し（Ｓ４０４）、高圧部の圧力と目標圧力Ｐ６Ａとの差圧がΔＰＱ＋所定値（余裕度）以下である場合には（Ｓ４０５；ＹＥＳ）、燃料ガスをパージすると、高圧部の圧力が目標圧力Ｐ６Ａを低下してしまうため、パージを禁止する（Ｓ４０６）。一方、高圧部の圧力と目標圧力Ｐ６Ａとの差圧がΔＰＱ＋所定値（余裕度）を超える場合には（Ｓ４０５；ＮＯ）、燃料ガスをパージしても、高圧部の圧力が目標圧力Ｐ６Ａ以下になることはないので、パージを許可する（Ｓ４０７）。

次いで、低圧部のパージ判定を行う（Ｓ４０８）。まず、圧力センサＰ６１が検出した圧力と高圧部の目標圧力Ｐ６１Ａとの差圧に基づいて、低圧部の圧力を目標圧力Ｐ６１Ａに一致させるために必要な燃料ガス消費量を演算する（Ｓ４０９）。次いで、パージバルブＨ５１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ΔＰＱを算出し（Ｓ４１０）、低圧部の圧力と目標圧力Ｐ６１Ａとの差圧がΔＰＱ＋所定値（余裕度）以下である場合には（Ｓ４１１；ＹＥＳ）、燃料ガスをパージすると、低圧部の圧力が目標圧力Ｐ６１Ａを低下してしまうため、パージを禁止する（Ｓ４１２）。一方、低圧部の圧力と目標圧力Ｐ６１Ａとの差圧がΔＰＱ＋所定値（余裕度）を超える場合には（Ｓ４１１；ＮＯ）、燃料ガスをパージしても、低圧部の圧力が目標圧力Ｐ６１Ａ以下になることはないので、パージを許可する（Ｓ４１３）。

次いで、ＦＣ部のパージ判定を行う（Ｓ４１４）。まず、圧力センサＰ５が検出した圧力と高圧部の目標圧力Ｐ５Ａとの差圧に基づいて、ＦＣ部の圧力を目標圧力Ｐ５Ａに一致させるために必要な燃料ガス消費量を演算する（Ｓ４１５）。次いで、パージバルブＨ５１の一回あたりのパージ量とＦＣ部の容積との比から減圧度ΔＰＱを算出し（Ｓ４１６）、ＦＣ部の圧力と目標圧力Ｐ５Ａとの差圧がΔＰＱ＋所定値（余裕度）以下である場合には（Ｓ４１７；ＹＥＳ）、燃料ガスをパージすると、ＦＣ部の圧力が目標圧力Ｐ５Ａを低下してしまうため、パージを禁止する（Ｓ４１８）。一方、ＦＣ部の圧力と目標圧力Ｐ５Ａとの差圧がΔＰＱ＋所定値（余裕度）を超える場合には（Ｓ４１７；ＮＯ）、燃料ガスをパージしても、ＦＣ部の圧力が目標圧力Ｐ５Ａ以下になることはないので、パージを許可する（Ｓ４１９）。

次いで、循環部のパージ判定を行う（Ｓ４２０）。まず、発電を禁止する（Ｓ４２１）。次いで、パージバルブＨ５１の一回あたりのパージ量と循環部の容積との比から減圧度ΔＰＱを算出し（Ｓ４２２）、循環部の圧力と目標圧力Ｐ１０Ａとの差圧がΔＰＱ＋所定値（余裕度）以下である場合には（Ｓ４２３；ＹＥＳ）、燃料ガスをパージすると、循環部の圧力が目標圧力Ｐ１０Ａを低下してしまうため、パージを禁止する（Ｓ４２４）。一方、循環部の圧力と目標圧力Ｐ１０Ａとの差圧がΔＰＱ＋所定値（余裕度）を超える場合には（Ｓ４２３；ＮＯ）、燃料ガスをパージしても、循環部の圧力が目標圧力Ｐ１０Ａ以下になることはないので、パージを許可する（Ｓ４２５）。

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―燃料電池発電量マップを参照して、Ｓ４０３，Ｓ４０９，Ｓ４１５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（Ｓ４２６）。更に、燃料電池発電量―エア・ストイキ・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Ｍ１の回転数を調整する（Ｓ４２７）。そして、水素供給バルブＨ２００が開弁している場合には（Ｓ４２８；ＹＥＳ）、制御部５０は燃料電池発電量―水素ストイキ・マッ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Ｍ２の回転数を調整する（Ｓ４２９）。更に、制御部５０は燃料電池発電量―パージ頻度マップを参照してパージバルブＨ５１を開閉制御する（Ｓ４３０）。このとき、パージが禁止されている場合には（Ｓ４０６，Ｓ４１２，Ｓ４１８，Ｓ４２４）、パージバルブＨ５１は閉弁状態を維持する。一方、水素供給バルブＨ２００が閉弁している場合には（Ｓ４２８；ＮＯ）、制御部５０は水素ポンプ６３を停止し（Ｓ４３１）、燃料電池発電量―パージ頻度マップを参照してパージバルブＨ５１を開閉制御する（Ｓ４３２）。パージバルブＨ５１を開閉する際には、パージバルブＨ５１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（Ｓ４３３）。ここで、パージバルブＨ５１の１次圧は圧力センサＰ１１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Ｈ５１の２次圧はカ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、８０％〜９０％）以上である場合には（Ｓ４３４；ＹＥＳ）、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（Ｓ４３５）。また、燃料ガスのパージ頻度が所定頻度より多くなると（Ｓ４３６；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、カ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（Ｓ４３７）。

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（Ｓ４２６〜Ｓ４３７）、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っ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っ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Ｐ６の検出圧力が目標圧力Ｐ６Ａ以下になると（Ｓ４３８；ＹＥＳ）、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Ｈ２００を閉弁する（Ｓ４３９）。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Ｈ２００の下流側に配設されている圧力センサＰ６１の検出圧力が所定圧力ＰＪＡ１以下に降圧したか否かを判定する（Ｓ４４０）。所定圧力ＰＪＡ１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Ｐ６１の検出圧力が所定圧力ＰＪＡ１以下になると（Ｓ４４０：ＹＥＳ）、高圧部のガス漏れ判定を行うために、水素供給バルブＨ２００の閉弁時から所定時間ｔ３が経過したか否かを判定する（Ｓ４４１）。所定時間ｔ３が経過すると（Ｓ４４１：ＹＥＳ）、圧力センサＰ６の検出圧力をＰ６Ｐとして記憶する（Ｓ４４２）。更に水素供給バルブＨ２００の閉弁時から所定時間ｔ４が経過したか否かを判定し（Ｓ４４３）、所定時間ｔ４が経過すると（Ｓ４４３；ＹＥＳ）、記憶済みの圧力Ｐ６Ｐと圧力センサＰ６の検出圧力との差圧（圧力低下代）ΔＰ６を演算する（Ｓ４４４）。ここで、差圧ΔＰ６が所定の閾値圧力Ｐｊ１５以上である場合には（Ｓ４４５；ＹＥＳ）、高圧部にガス漏れが生じていると判定する（Ｓ４４６）。ガス漏れの原因としては、タンクバルブＨ２０１或いは水素供給バルブＨ２２の開故障、又はレギュレータＨ９、Ｈ１０或いは燃料ガス供給路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。

一方、水素供給バルブＨ２００の閉弁時から所定時間ｔ３が経過していない場合（Ｓ４４１；ＮＯ）、或いは所定時間ｔ４が経過していない場合（Ｓ４４３；ＮＯ）、又は差圧ΔＰ６が所定の閾値圧力Ｐｊ１５未満である場合（Ｓ４４５；ＮＯ）には、制御部５０は低圧部のガス漏れ判定を許可する（Ｓ４４７）。これは、水素供給バルブＨ２００の閉弁時から所定時間ｔ３又はｔ４が経過していなくても、既に水素供給バルブＨ２００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Ｐ６１の検出圧力が目標圧力Ｐ６１Ａ以下になると（Ｓ４４８；ＹＥＳ）、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入口バルブＨ２１を閉弁する（Ｓ４４９）。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Ｈ２１の下流側に配設されている圧力センサＰ５，Ｐ１１の検出圧力がそれぞれ所定圧力ＰＪＡ２，ＰＪＡ３以下に降圧したか否かを判定する（Ｓ４５０）。所定圧力ＰＪＡ２，ＰＪＡ３は、ＦＣ入口バルブＨ２１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Ｐ５，Ｐ１１の検出圧力がそれぞれ所定圧力ＰＪＡ２，ＰＪＡ３以下になると（Ｓ４５０：ＹＥＳ）、低圧部のガス漏れ判定を行うために、ＦＣ入口バルブＨ２１の閉弁時から所定時間ｔ５が経過したか否かを判定する（Ｓ４５１）。所定時間ｔ５が経過すると（Ｓ４５１：ＹＥＳ）、圧力センサＰ６１の検出圧力をＰ６１Ｐとして記憶する（Ｓ４５２）。更にＦＣ入口バルブＨ２１の閉弁時から所定時間ｔ６が経過したか否かを判定し（Ｓ４５３）、所定時間ｔ６が経過すると（Ｓ４５３；ＹＥＳ）、記憶済みの圧力Ｐ６１Ｐと圧力センサＰ６１の検出圧力との差圧（圧力低下代）ΔＰ６１を演算する（Ｓ４５４）。ここで、差圧ΔＰ６１が所定の閾値圧力Ｐｊ１６以上である場合には（Ｓ４５５；ＹＥＳ）、低圧部にガス漏れが生じていると判定する（Ｓ４５６）。ガス漏れの原因としては、水素供給バルブＨ２２或いはＦＣ入口バルブＨ２１の開故障、又は燃料ガス供給路３１或いは燃料ガス循環路３２の破損等が考えられる。

一方、ＦＣ入口バルブＨ２１の閉弁時から所定時間ｔ５が経過していない場合（Ｓ４５１；ＮＯ）、或いは所定時間ｔ６が経過していない場合（Ｓ４５３；ＮＯ）、又は差圧ΔＰ６１が所定の閾値圧力Ｐｊ１６未満である場合（Ｓ４５５；ＮＯ）には、制御部５０はＦＣ部のガス漏れ判定を許可する（Ｓ４５７）。これは、ＦＣ入口バルブＨ２１の閉弁時から所定時間ｔ５又はｔ６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ＦＣ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Ｐ５の検出圧力が目標圧力Ｐ５Ａ以下になると（Ｓ４５８；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ＦＣ出口バルブＨ２２を閉弁する（Ｓ４５９）。これによりＦＣ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Ｐ１０の検出圧力が所定圧力ＰＪＡ４以下に降圧したか否かを判定する（Ｓ４６０）。所定圧力ＰＪＡ４は、ＦＣ出口バルブＨ２２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Ｐ１０の検出圧力がそれぞれ所定圧力ＰＪＡ４以下になると（Ｓ４６０：ＹＥＳ）、ＦＣ部のガス漏れ判定を行うために、ＦＣ出口バルブＨ２２の閉弁時から所定時間ｔ７が経過したか否かを判定する（Ｓ４６１）。所定時間ｔ７が経過すると（Ｓ４６１：ＹＥＳ）、圧力センサＰ５の検出圧力をＰ５Ｐとして記憶する（Ｓ４６２）。更にＦＣ出口バルブＨ２２の閉弁時から所定時間ｔ８が経過したか否かを判定し（Ｓ４６３）、所定時間ｔ８が経過すると（Ｓ４６３；ＹＥＳ）、記憶済みの圧力Ｐ５Ｐと圧力センサＰ５の検出圧力との差圧（圧力低下代）ΔＰ５を演算する（Ｓ４６４）。ここで、差圧ΔＰ５が所定の閾値圧力Ｐｊ１７以上である場合には（Ｓ４６５；ＹＥＳ）、ＦＣ部にガス漏れが生じていると判定する（Ｓ４６６）。ガス漏れの原因としては、ＦＣ入口バルブＨ２１或いはＦＣ出口バルブＨ２２の開故障、又は燃料ガス供給路３１或いは燃料ガス循環路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ｔ７が経過していない場合（Ｓ４６１；ＮＯ）、或いは所定時間ｔ８が経過していない場合（Ｓ４６３；ＮＯ）、又は差圧ΔＰ５が所定の閾値圧力Ｐｊ１７未満である場合（Ｓ４６５；ＮＯ）には、制御部５０は循環部のガス漏れ判定を許可する（Ｓ４６７）。これは、ＦＣ出口バルブＨ２２の閉弁時から所定時間ｔ７又はｔ８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。

そして、圧力センサＰ１０の検出圧力が目標圧力Ｐ１０Ａ以下になると（Ｓ４６８；ＹＥＳ）、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Ｈ５１の開閉を禁止する（Ｓ４６９）。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Ｈ５１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ｔ９が経過したか否かを判定する（Ｓ４７０）。所定時間ｔ９が経過すると（Ｓ４７０：ＹＥＳ）、圧力センサＰ１０検出圧力をＰ１０Ｐとして記憶する（Ｓ４７１）。更に、パージバルブＨ５１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ｔ１０が経過したか否かを判定し（Ｓ４７２）、所定時間ｔ１０が経過すると（Ｓ４７２；ＹＥＳ）、記憶済みの圧力Ｐ１０Ｐと圧力センサＰ１０の検出圧力との差圧（圧力低下代）ΔＰ１０を演算する（Ｓ４７３）。ここで、差圧ΔＰ１０が所定の閾値圧力Ｐｊ１８以上である場合には（Ｓ４７４；ＹＥＳ）、循環部にガス漏れが生じていると判定する（Ｓ４７５）。ガス漏れの原因としては、ＦＣ出口バルブＨ２２或いは逆止弁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、圧ΔＰ１０が所定の閾値圧力Ｐｊ１８未満である場合には（Ｓ４７４；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（Ｓ４７６）。

図１２乃至図１３は補機制御ルーチン（Ｓ１０７）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ＳＯＣ−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Ｗ２を演算する（Ｓ５０１）。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ＰＡに応じた補機損失Ｗ３を演算する（Ｓ５０２）。次いで、発電量ＰＡが充電可能電力Ｗ２と補機損失Ｗ３との総和を超えているか否かを判定する（Ｓ５０３）。発電量ＰＡが充電可能電力Ｗ２と補機損失Ｗ３との総和を超えている場合には（Ｓ５０３；ＹＥＳ）、発電量ＰＡが余剰気味であるので、水素ポンプ６３の流量をアップして水素ポンプ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Ａ４の弁開度を小さくしてカ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（Ｓ５０４）。

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Ｔ２の検出温度が所定温度ＴＨ１以上であるか、或いは温度センサＴ３１の検出温度が所定温度ＴＨ２以上であるか否かを判定する（Ｓ５０５）。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Ｔ２の検出温度が所定温度ＴＨ１以上であるか、或いは温度センサＴ３１の検出温度が所定温度ＴＨ２以上である場合には（Ｓ５０５；ＹＥＳ）、燃料電池発電量−エア・ストイキ・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（Ｓ５０６）。一方、温度センサＴ２の検出温度が所定温度ＴＨ１未満であり、且つ温度センサＴ３１の検出温度が所定温度ＴＨ２未満である場合には（Ｓ５０５；ＮＯ）、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（Ｓ５０７）。

次いで、制御部５０は循環ポンプＣ１の駆動力（消費電力）を増大させて冷媒流量を増大させ、或いはラジエータ・ファンＣ１３を駆動して冷却系統の補機損失を増大させる（Ｓ５０８）。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Ｔ２−補機動力−外気温度Ｔ_OUT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ΔＴＣを演算する（Ｓ５０９）。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Ｃ１、ラジエータ・ファンＣ１３）の駆動負荷と、外気温度Ｔ_OUT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ＦＣ冷却水出口温度Ｔ２−ΔＴＣ−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（Ｓ５１０）。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ΔＴＣ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−水素ポンプ増加流量マップ、凝縮水量−エアコンプレッサ増加流量マップ、凝縮水量−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、フラッディ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Ｈ５１のパージ頻度を増加させる（Ｓ５１１）。

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Ｔ２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Ｔ３１の検出温度が所定温度ＴＨ４以下であるか否かを判定する（Ｓ５１２）。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Ｔ２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Ｔ３１の検出温度が所定温度ＴＨ４以下である場合には（Ｓ５１２；ＹＥＳ）、冷媒温度を昇温させるため、制御部５０はバイパス弁Ｃ３を閉じ、ラジエータ・ファンＣ１３をオフにして、リレーＲ１，Ｒ２をオンにする（Ｓ５１３）。これにより、冷媒はラジエータＣ２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７０ａ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は補機インバータ５２の温度を検出し、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ＴＨ５以下であるか否かを判定する（Ｓ５１４）。所定温度ＴＨ５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ＴＨ５以下である場合には（Ｓ５１４；ＹＥＳ）、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（Ｓ５１５）。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のインバータ温度が所定温度ＴＨ５以上である場合には（Ｓ５１４；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（Ｓ５１６）。

図１４はシステム停止処理ルーチン（Ｓ１１０）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（Ｓ６０１）。循環部のガス漏れ判定が完了したならば（Ｓ６０１；ＹＥＳ）、制御部５０はＦＣ入口バルブＨ２１、及びＦＣ出口バルブＨ２２を開弁し、燃料ガス供給路３１及び燃料ガス循環路３２に残留している燃料ガスを燃料電池２０に導く（Ｓ６０２）。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Ｈ５１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Ｐ５の検出圧力が目標圧力Ｐ５ＡＥ以下に降圧したか否かを判定する（Ｓ６０３）。目標圧力Ｐ５ＡＥとしては、システム停止時に燃料ガスがカ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Ｐ５の検出圧力が目標圧力Ｐ５ＡＥ以下に降圧すると（Ｓ６０３；ＹＥＳ）、制御部５０はＦＣ入口バルブＨ２１、ＦＣ出口バルブＨ２２、及びパージバルブＨ５１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（Ｓ６０４）。

図１５は異常停止処理ルーチン（Ｓ１１２）を記述したフローチャートである。上述のガス漏れ判定（Ｓ１０２，Ｓ１０６，Ｓ１０９）において、ガス漏れが生じていると判定されると（Ｓ２１０，Ｓ４４６，Ｓ４５６，Ｓ４６６，Ｓ４７５）、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は燃料ガス供給系統に配設されている全てのバルブ、即ち、タンクバルブＨ２０１、水素供給バルブＨ２００、ＦＣ入口バルブＨ２１、ＦＣ出口バルブＨ２２、及びパージバルブＨ５１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（Ｓ７０１）。

以上説明したように、本実施形態によれば、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。

Ｂ．変形例
（１）上述した本実施形態では、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、上記本実施形態では、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。

（２）上述した本実施形態では、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・ター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５に示すＳ１１ｂ〜Ｓ１１ｅ）。

Ｓ１１ｂ〜Ｓ１１ｅについて説明すると、制御部５０はバッテリ放電可能パワーＷ３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Ｗ４を演算する（Ｓ１１ａ→Ｓ１１ｂ）。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Ｗ５、ガス・タービン供給可能パワーＷ６、原子力供給パワーＷ７をそれぞれ演算する（Ｓ１１ｃ→Ｓ１１ｄ→Ｓ１１ｅ）。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Ｗ４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ＰＰＷ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ワーＰＰＷ以上であるか否かを判定する（Ｓ２１→Ｓ３１）。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。

本実施形態に係わる燃料電池システムの構成図である。 システム制御のメインルーチンである。 システム起動時のガス漏れ判定処理ルーチンである。 通常発電制御ルーチンである。 負荷駆動判定制御ルーチンである。 ガス漏れ判定処理ルーチンである。 ガス漏れ判定処理ルーチンである。 ガス漏れ判定処理ルーチンである。 ガス漏れ判定処理ルーチンである。 ガス漏れ判定処理ルーチンである。 ガス漏れ判定処理ルーチンである。 補機制御ルーチンである。 補機制御ルーチンである。 システム停止処理ルーチンである。 異常停止処理ルーチンである。

符号の説明

１０…燃料電池システム ２０…燃料電池 ３０…燃料ガス供給源 ３１…燃料ガス供給路 ３２…燃料ガス循環路 ３３…アノードオフガス流路 ４０…エアコンプレッサ ４１…酸化ガス流路 ４２…カソードオフガス流路 ５０…制御部 ５４…二次電池 ５５…アクセルセンサ ５６…車速センサ ５７…バッテリセンサ Ｈ２０１…タンクバルブ Ｈ９…高圧レギュレータ Ｈ１０…低圧レギュレータ Ｈ２００…水素供給バルブ Ｈ２１…ＦＣ入口バルブ Ｈ２２…ＦＣ出口バルブ Ｈ５１…パージバルブ

Claims (7)

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検知手段を備えることを特徴とする燃料電池システム。
2. 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１または２に記載の燃料電池システム。
4. 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判定手段によって肯定的な判定がなされたとき、前記負荷駆動源によっ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３に記載の燃料電池システム。
5. 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１〜４のいずれか１の請求項に記載の燃料電池システム。
6. 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を特徴とする請求項１〜５のいずれか１の請求項に記載の燃料電池システム。
7. 請求項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車両。
   
   
   

Images