JP2006222040A - 燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】 走行中において大気圧検出手段の故障を検出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２は、アイドリングストップ時においてコンプレッサ３１の駆動を停止し、燃料電池スタック１１への空気の供給を停止する。また、アイドリングストップ時において空気圧力センサ４２は空気供給配管３２の内部の空気圧力を検出する。ここで、アイドリングストップ時には、コンプレッサ３１による空気供給が停止している。このため、アイドリングストップ時には空気供給配管３２の内部の空気の圧力は大気圧に近づく。よって、アイドリングストップ時に検出した空気圧力と大気圧センサ６１により検出される大気圧を比較することで、車両走行中であっても大気圧センサ６１の故障検出を行うことができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。

一般的に燃料電池システムは、水素リッチな燃料ガスと酸素とを燃料電池に流入して電気化学反応を起こさせることにより起電力を発生する構成となっている。また、燃料電池システムでは、エアーコンプレッサなどにより外部から空気を取り込むことで、発電に必要な酸素を燃料電池に流入させるようになっている。ここで、標高が高いところでは大気圧が低下する。このため、発電に必要な酸素量を得るためには低地に比べてエアーコンプレッサなどの回転数を増大させて、取り込む空気の質量流量を増加させる必要がある。

そこで、電流指令値と、大気圧検出手段（例えば大気圧センサ）により検出された大気圧とに応じて空気流量指令値を算出し、この空気流量指令値に応じてエアーコンプレッサ等の制御を行う燃料電池システムが提案されている。このシステムによれば、適正な酸素量を燃料電池に供給できるため、燃料電池が異常発電状態となることを防止することができる（例えば特許文献１参照）。
特開２００２−３５２８２６号公報

しかしながら、従来の燃料電池システムでは、走行中に大気圧センサが故障してしまうと、故障検出することができず、発電に必要な酸素量が不明となって、燃料電池に適正な量の酸素を供給できなくなる可能性があった。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、走行中において大気圧検出手段の故障を検出することが可能な燃料電池システムを提供することにある。

本発明の燃料電池システムは、車両に搭載されるものであって、燃料ガス及び酸化剤ガスの供給を受けて発電する燃料電池と、大気を取り込んで燃料電池に酸化剤を供給する大気供給手段と、大気圧を検出する大気圧検出手段と、大気圧検出手段により検出された大気圧に応じて、燃料電池に供給すべき酸化剤量を決定し、決定した酸化剤量に応じて大気供給手段を駆動させる制御手段と、酸化剤ガスの圧力を検出する酸化剤ガス圧力検出手段と、を備えている。また、制御手段は、車両のアイドリングストップ時において大気供給手段による酸化剤ガスの供給を停止させ、停止させた状態で酸化剤ガス圧力検出手段により検出された検出値から、大気圧検出手段の故障検出を行う。

本発明によれば、車両のアイドリングストップ時において大気供給手段による酸化剤ガスの供給を停止させ、停止させた状態で酸化剤ガス圧力検出手段により検出された検出値から、大気圧検出手段の故障検出を行うこととしている。ここで、大気供給手段による酸化剤ガスの供給を停止させると、燃料電池のカソード側は大気圧に近づく。このため、酸化剤ガス圧力検出手段は、酸化剤ガスの圧力を検出することで、大気圧を検出することとなる。よって、酸化剤ガス圧力検出手段により検出された大気圧から、大気圧検出手段の故障検出を行うことができる。

特にこの故障検出は車両のアイドリングストップ時において行っている。よって、車両走行中のアイドリングストップ時において故障検出を行うことができる。従って、走行中において大気圧検出手段の故障を頻度よく検出することができる

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一又は同様の要素には同一の符号を付して説明を省略するものとする。

まず、第１実施形態に係る燃料電池システムを説明するに先だって、燃料電池システムが搭載される燃料電池車両を説明する。図１は、燃料電池システムを搭載した車両の基本構成図である。

燃料電池車両１は、駆動電源として燃料電池システム２を搭載したものであり、燃料電池システム２に加えて、インバータ３、駆動モータ４、駆動輪５、車輪速センサ６、２次電池７、及びリレー８などを備えている。

燃料電池システム２は、駆動モータ４が消費する電力や２次電池７の充電に必要な電力を発電するものであり、後述する図２の説明にあるように、燃料電池スタックに供給する水素や空気という反応ガスの圧力及び流量などを圧力調整弁やコンプレッサ等により制御する構成となっている。

インバータ３は、燃料電池システム２により発電された直流電力を交流電力に変換し、制御装置（図示せず）から指示される駆動モータ出力トルクとなるように、駆動モータ４を制御するものである。

駆動輪５は、駆動モータ４と機械的に接続されており、駆動モータ４の駆動トルクをタイヤに伝達し、駆動力を発生させるものである。ここで、左右の駆動輪５をつなぐ車軸には車輪速センサ６が設けられている。車輪速センサ６は、駆動輪５の回転速度を検出する構成となっている。

２次電池７は、アイドル停止時など、燃料電池２から電力が供給されない場合に、駆動モータ４に電力を供給するものである。また、リレー８は、制御装置からの指令に基づいて、燃料電池システム２と負荷（駆動モータ４など）とを接続したり、切断したりするものである。

次に、第１実施形態に係る燃料電池システム２の具体的構成について図２を参照して説明する。図２は、本発明の第１実施形態に係る燃料電池システム２の詳細構成図である。同図に示すように、燃料電池システム２は、燃料電池スタック１１とを備えている。

燃料電池スタック１１は、水素（燃料ガス）が供給される水素極１１ａと空気（酸化剤ガス）が供給される空気極１１ｂとが電解質・電極触媒複合体を挟んで重ね合わされた発電セルを多段積層してなるものである。また、燃料電池スタック１１は、水素と空気中の酸素との電気化学反応により化学エネルギーを電気エネルギーに変換することで、発電するものである。

ここで、上記両極１１ａ，１１ｂに挟まれる電解質としては、高エネルギー密度化、低コスト化、軽量化等を考慮して、例えば固体高分子電解質が用いられる。この固体高分子電解質は、例えばフッ素樹脂系イオン交換膜など、イオン（プロトン）伝導性の高分子膜からなるものであり、飽和含水することによりイオン伝導性の電解質として機能する。

また、燃料電池スタック１１の水素極１１ａは、供給された水素を水素イオンと電子に解離するものであり、解離された水素イオンは電解質膜を通って空気極１１ｂに移動し、電子は外部回路を通って電力を発生させ、空気極１１ｂに移動する。また、空気極１１ｂは、供給された空気中の酸素と、水素極１１ａから移動してきた水素イオン及び電子とが反応して水を生成し、外部に排出するものである。

また、燃料電池システム２は、水素極１１ａの上流側に水素（あるいは水素リッチガス）を供給するための水素供給系を有している。水素供給系は、水素供給源である高圧水素タンク２１と、水素調圧弁２２と、水素供給配管２３と、エゼクタ２４とからなっており、高圧水素タンク２１から供給される水素が、水素調圧弁２２の動作によって調圧され、水素供給配管２３を通って燃料電池スタック１１の水素極１１ａに送り込まれるようになっている。また、燃料電池スタック１１にて発電に寄与しなかった余剰分の水素は、エゼクタ２４により循環され、新たに高圧水素タンク２１から供給される水素と混合されて、再び燃料電池スタック１１の水素極１１ａに供給されるようになっている。なお、水素を循環させる機構としては、エゼクタ２４の代わりに水素循環用のポンプを併用したり、水素循環ポンプで代用したりするようにしてもよい。

また、水素極１１ａの下流には、余剰分の水素を排出するためのパージ配管２５が設けられており、パージ配管上にはパージ弁２６が設けられている。パージ弁２６は、排出する水素の量を調節するためのものであり、パージ弁２６が排出水素量を調節することによって燃料電池スタック１１の水素極１１ａの圧力が調整されるようになっている。

また、燃料電池システム２は、空気極１１ｂの上流側に燃料電池スタック１１に酸化剤ガスである空気を供給するための空気供給系を有している。空気供給系は、コンプレッサ（大気供給手段）３１、及び空気供給配管３２などから構成されている。コンプレッサ３１は、大気を取り込み、空気供給配管３２を通じて燃料電池スタック１１の空気極１１ｂに酸化剤である酸素を供給する。

また、空気極１１ｂの下流には、発電に寄与しなかった酸素を含む空気を排気するための空気排気配管３３が設けられ、この配管上に空気調圧弁３４が設けられている。空気調圧弁３４は、排出する空気量を調節するためのものであり、空気調圧弁３４が排出空気量を調節することによって燃料電池スタック１１の空気極１１ｂの圧力が調整されるようになっている。

また、燃料電池システム２は、水素供給系と空気供給系とにそれぞれ水素圧力センサ４１と空気圧力センサ（酸化剤ガス圧力検出手段）４２とを具備している。水素圧力センサ４１は、エゼクタ２４と燃料電池スタック１１の水素極１１ａとの間に設けられ、燃料電池スタック１１に供給される水素のガス圧力を検出するものである。また、空気圧力センサ４２は、コンプレッサ３１と燃料電池スタック１１の空気極１１ｂとの間に設けられ、コンプレッサ３１から燃料電池スタック１１に供給される空気のガス圧力を検出するものである。さらに、燃料電池システム２は、燃料電池システム２の全体を制御するコントローラ（制御手段）５０を有し、これらセンサ４１，４２により検出された情報はコントローラ５０に送信されるようになっている。さらに、コントローラ５０には図１にて説明した車輪速センサ６からの信号が送信されるようになっている。

また、燃料電池システム２は、大気圧センサ（大気圧検出手段）６１、アクセル開度センサ６２、及びバッテリ充電状態センサ６３を有している。大気圧センサ６１は、車両１の周辺の大気圧を検出するものであり、検出した大気圧の情報をコントローラ５０に送信するようになっている。アクセル開度センサ６２は、現在のアクセル開度を検出し、検出したアクセル開度の情報をコントローラ５０に送信するようになっている。バッテリ充電状態センサ６３は、図１に示した２次電池７の充電状態を検出し、検出した充電状態の情報をコントローラ５０に送信するようになっている。

これらの情報を受けてコントローラ５０は、水素調圧弁２２、パージ弁２６、コンプレッサ３１及び空気調圧弁３４を制御する。このとき、コントローラ５０は、大気圧センサ６１により検出された大気圧に応じて、燃料電池スタック１１に供給すべき酸化剤である空気量を決定する。ここで、標高が高いところでは大気圧が低下する。このため、発電に必要な酸素量を得るためには低地に比べてコンプレッサ３１の回転数を増大させて、取り込む空気量を増加させる必要がある。故に、コントローラ５０は、大気圧センサ６１により検出された大気圧に応じて、燃料電池スタック１１に供給すべき酸化剤である空気量を決定する。そして、コントローラ５０は、決定した酸化剤量に応じてコンプレッサ３１を駆動させる。なお、大気圧センサ６１からの情報のみに限らず、アクセル開度センサ６２やバッテリ充電状態センサ６３などの情報によって燃料電池スタック１１に供給すべき酸化剤である空気量を決定することは言うまでもない。

このような燃料電池システム２では、アイドリングストップ時において以下のような動作をする。すなわち、アイドリングストップ時においてコントローラ５０は、コンプレッサ３１による空気の供給を停止させる。また、コントローラ５０は、水素調圧弁２２を全閉とし、水素の供給についても停止する。さらに、コントローラ５０は、空気調圧弁３４を全開する。これにより、燃料電池スタック１１の空気極１１ｂや空気供給配管３２は車両１の周囲の大気圧を同じ圧力となる。

次いで、コントローラ５０は、大気圧センサ６１により検出された大気圧を読み込む。また、コントローラ５０は、空気圧力センサ４２により検出された検出値を読み込む。そして、コントローラ５０は、空気圧力センサ４２により検出された検出値から大気圧センサ６１の故障検出を行う。ここで、上記した如く空気圧力センサ４２により検出された検出値は車両１の周囲の大気圧となっている。このため、大気圧センサ６１が故障しておらず正常であれば、両センサ４２，６１の検出値は等しくなる。

よって、コントローラ５０は、空気圧力センサ４２により検出された検出値と、大気圧センサ６１により検出された大気圧とを比較することにより、大気圧センサ６１の故障検出を行う。そして、コントローラ５０は、両センサ４２，６１の検出値が等しくない場合に、大気圧センサ６１が故障していると判断する。

なお、両センサ４２，６１の検出値が一致しない場合において、大気圧センサ６１が正常であり、空気圧力センサ４２が故障していることが考えられる。このため、望ましくはさらに他の圧力センサからの検出値を用いる。例えば、空気供給系に圧力センサが２つ設けられている場合は、空気供給系の２つの圧力センサの検出値を用いる。また、例えば、パージ配管２５に圧力センサが設置されている場合は、このセンサの検出値を用いる。さらに、本実施形態では、例えばアイドリングストップ時にパージ弁２６を全開とし、水素調圧弁２２を全閉としたうえで、水素圧力センサ４１からの検出値を用いるようにしてもよい。

次に、燃料電池システム２の詳細動作の一例を説明する。図３は、燃料電池システム２の動作を示すフローチャートである。まず、コントローラ５０は、イグニッションスイッチがオンか否かを判断する（ＳＴ１）。ここで、イグニッションスイッチがオンでないと判断した場合（ＳＴ１：ＮＯ）、コントローラ５０は燃料電池システム２の運転を停止すると判断する（ＳＴ７）。そして、処理は終了する。

次に、イグニッションスイッチがオンであると判断した場合（ＳＴ１：ＹＥＳ）、コントローラ５０は、アクセル開度センサ６２からの信号などから求められる要求発電量が所定値以下か否かを判断する（ＳＴ２）。要求発電量が所定値以下でないと判断した場合（ＳＴ２：ＮＯ）、コントローラ５０は発電を継続すると判断し（ＳＴ６）、図３に示す処理はステップＳＴ１に戻ることとなる。

一方、要求発電量が所定値以下であると判断した場合（ＳＴ２：ＹＥＳ）、コントローラ５０は、車輪速センサ６により検出される車速が所定以下か否かを判断する（ＳＴ３）。車速が所定以下でないと判断した場合（ＳＴ３：ＮＯ）、コントローラ５０は発電を継続すると判断し（ＳＴ６）、図３に示す処理はステップＳＴ１に戻ることとなる。

他方、車速が所定以下であると判断した場合（ＳＴ３：ＹＥＳ）、コントローラ５０は、バッテリ充電状態センサ６３により検出されるバッテリ容量が充分な値を示しているか否かを判断する（ＳＴ４）。バッテリ容量が充分な値を示していないと判断した場合（ＳＴ４：ＮＯ）、コントローラ５０は発電を継続すると判断し（ＳＴ６）、図３に示す処理はステップＳＴ１に戻ることとなる。

また、バッテリ容量が充分な値を示していると判断した場合（ＳＴ４：ＹＥＳ）、コントローラ５０は、アイドル停止と判断し（ＳＴ５）、コンプレッサ３１による空気の供給を停止させる。そして、図３に示す処理はステップＳＴ１に戻ることとなる。

また、図３に示す処理を並行して、コントローラ５０は図４に示す大気圧センサ６１の故障検出処理を実行する。

図４は、大気圧センサ６１の故障検出処理を示すフローチャートである。同図に示すように、コントローラ５０は、燃料電池車両１がアイドル停止中であるか否かを判断する（ＳＴ１１）。ここで、燃料電池車両１がアイドル停止中でないと判断した場合（ＳＴ１１：ＮＯ）、図４に示す処理は終了する。

一方、燃料電池車両１がアイドル停止中であると判断した場合（ＳＴ１１：ＹＥＳ）、コントローラ５０は、コンプレッサ３１による空気の供給を停止させる。また、コントローラ５０は、大気圧センサ６１により検出された大気圧から空気圧力センサ４２により検出された検出値を減じ、減じて得られた値の絶対値が、所定圧力を超えるか否かを判断する（ＳＴ１２）。

所定圧力を超えないと判断した場合（ＳＴ１２：ＮＯ）、コントローラ５０は、大気圧センサ６１は正常であると判断し（ＳＴ１３）、図４に示す処理は終了する。他方、所定圧力を超えると判断した場合（ＳＴ１２：ＹＥＳ）、コントローラ５０は、大気圧センサ６１は異常であると判断し（ＳＴ１４）、図４に示す処理は終了する。また、大気圧センサ６１の異常が検出された場合、コントローラ５０は、燃料電池システム２を停止させるなど、適切な処理を行う。

このようにして、第１実施形態に係る燃料電池システム２によれば、車両のアイドリングストップ時においてコンプレッサ３１による酸化剤ガスの供給を停止させ、停止させた状態で空気圧力センサ４２により検出された検出値から、大気圧センサ６１の故障検出を行うこととしている。ここで、コンプレッサ３１による酸化剤ガスの供給を停止させると、燃料電池のカソード側は大気圧に近づく。このため、空気圧力センサ４２は、酸化剤ガスの圧力を検出することで、大気圧を検出することとなる。よって、空気圧力センサ４２により検出された大気圧から、大気圧センサ６１の故障検出を行うことができる。

特にこの故障検出は車両１のアイドリングストップ時において行っている。よって、車両走行中のアイドリングストップ時において故障検出を行うことができる。従って、走行中において大気圧センサ６１の故障を検出することができる。

また、酸化剤ガスの供給を停止させた状態で空気圧力センサ４２により検出された検出値と、大気圧センサ６１により検出される大気圧とを比較することにより、大気圧センサ６１の故障検出を行うこととしている。ここで、上記した如く酸化剤ガスの供給を停止させた状態で酸化剤ガスの圧力を検出することで、大気圧を検出していることとなる。これにより、空気圧力センサ４２と大気圧センサ６１とがそれぞれ検出した大気圧を比較することとなる。従って、走行中において大気圧センサ６１の故障を検出することができる。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態に係る燃料電池システム２ａは、第１実施形態のものと同様であるが、処理内容が第１実施形態のものと異なっている。以下、第１実施形態との相違点を説明する。

図５は、第２実施形態に係る大気圧センサ６１の故障検出処理を示すフローチャートである。なお、図５に示すステップＳＴ２１，ＳＴ２３〜ＳＴ２５は、図４に示すステップＳＴ１１，ＳＴ１２〜ＳＴ１４と同様であるため、説明を省略する。

同図に示すように、燃料電池車両１がアイドル停止中であると判断した後（ＳＴ２１にて「ＹＥＳ」と判断された後）、コントローラ５０は、アイドル停止後、一定時間経過したか否かを判断する（ＳＴ２２）。より詳細にコントローラ５０は、コンプレッサ３１による空気の供給を停止してから一定時間経過したか否かを判断する。

ここで、コンプレッサ３１による空気の供給を停止しても、空気のガス圧力は停止直後に大気圧となるわけでなく、徐々に大気圧に近づいていく。このため、一定時間経過後に検出された空気の圧力を大気圧センサ６１の故障検出に用いることで、一層正確な故障検出をすることができる。よって、一定時間経過していないと判断した場合（ＳＴ２２：ＮＯ）、コントローラ５０は、故障検出を行わず、図５に示す処理は終了し、処理は再度ステップＳＴ２１に戻る。

一方、所定時間経過したと判断した場合（ＳＴ２２：ＹＥＳ）、コントローラ５０は、図４に示したステップＳＴ１２〜ＳＴ１４と同様の処理を行っていく（ＳＴ２３〜ＳＴ２５）。すなわち、コントローラ５０は故障検出を行うこととなる。

このようにして、第２実施形態に係る燃料電池システム２ａによれば、第１実施形態と同様に、走行中において大気圧センサ６１の故障を検出することができる。

さらに、第２実施形態によれば、車両のアイドリングストップ時においてコンプレッサ３１による空気の供給を停止してから、一定時間経過後に空気圧力センサ４２により検出された検出値から、大気圧センサ６１の故障検出を行うこととしている。ここで、コンプレッサ３１による空気の供給を停止しても、空気のガス圧力は停止直後に大気圧となるわけでなく、徐々に大気圧に近づいていく。このため、一定時間経過後に検出された空気のガス圧力を故障検出に用いることで、一層正確に大気圧センサ６１の故障を検出することができる。

次に、本発明の第３実施形態を説明する。第３実施形態に係る燃料電池システム２ｂは、第１実施形態のものと同様であるが、処理内容が第１実施形態のものと異なっている。以下、第１実施形態との相違点を説明する。

図６は、第３実施形態に係る大気圧センサ６１の故障検出処理を示すフローチャートである。なお、図６に示すステップＳＴ３１，ＳＴ３４〜ＳＴ３６は、図４に示すステップＳＴ１１，ＳＴ１２〜ＳＴ１４と同様であるため、説明を省略する。

同図に示すように、燃料電池車両１がアイドル停止中であると判断した後（ＳＴ３１にて「ＹＥＳ」と判断された後）、コントローラ５０は、空気圧力センサ４２により検出された空気圧力から、待機時間を演算する（ＳＴ３２）。すなわち、コントローラ５０は、
酸化剤ガスの供給が停止した時点における空気圧力から、現在の空気圧力が大気圧まで低下する時間を演算する。

ここで、空気の供給を停止してから空気が大気圧まで低下するまでの時間は、空気の供給を停止した時点における空気圧力によって異なってくる。このため、一律に一定時間経過を待つのでなく、待機すべき時間を求め、その時間だけ待機することとしている。

よって、コントローラ５０は、待機時間を求めた後、待機時間経過したか否かを判断する（ＳＴ３３）。より詳細にコントローラ５０は、コンプレッサ３１による空気の供給を停止してから待機時間経過したか否かを判断する。そして、待機時間経過していないと判断した場合（ＳＴ３３：ＮＯ）、コントローラ５０は、故障検出を行わず、図６に示す処理は終了し、処理は再度ステップＳＴ３１に戻る。

一方、待機時間経過したと判断した場合（ＳＴ３３：ＹＥＳ）、コントローラ５０は、図４に示したステップＳＴ１２〜ＳＴ１４と同様の処理を行っていく（ＳＴ３４〜ＳＴ３６）。すなわち、コントローラ５０は故障検出を行うこととなる。

このようにして、第３実施形態に係る燃料電池システム２ｂによれば、第１実施形態と同様に、走行中において大気圧センサ６１の故障を検出することができる。

また、空気の供給が停止した時点における空気圧力から待機時間を求め、待機時間経過後の空気圧力から、大気圧センサ６１の故障検出を行うこととしている。ここで、空気の供給を停止してから空気が大気圧になるまでの時間は、空気の供給を停止した時点における空気圧力によって異なってくる。このため、一律に一定時間経過を待つよりも、待機すべき時間を求め、その時間だけ待機することにより、正確に大気圧センサ６１の故障を検出しつつも、検出に要する時間を短くすることができる。

次に、本発明の第４実施形態を説明する。第４実施形態に係る燃料電池システム２ｃは、第１実施形態のものと同様であるが、構成及び処理内容が第１実施形態のものと異なっている。以下、第１実施形態との相違点を説明する。

まず、第４実施形態に係る燃料電池システム２ｃにおいて、コントローラ５０は、空気圧力センサ４２により検出された空気圧力を記憶する機能を有している。より詳細にコントローラ５０は、大気圧センサ６１の故障が検出された場合に、コンプレッサ３１による空気の供給を停止させた状態で空気圧力センサ４２により検出された検出値を記憶する機能を有している。このため、第４実施形態においてコントローラ５０は記憶手段として機能することとなる。

また、コントローラ５０は、記憶した空気圧力に応じて燃料電池スタック１１に供給すべき空気量を決定し、その空気量に応じてコンプレッサ３１を駆動させる。これにより、図７に示すような動作が行われることとなる。

図７は、第４実施形態に係る燃料電池システム２ｃの動作を示す説明図である。なお、図７において、一点鎖線は真の大気圧を示し、太線はコントローラ５０が記憶する値を示している。

アイドル停止した場合において、空気供給を停止した場合に空気圧力を記憶することで、図７に示すように、記憶する値は、真の大気圧値に近づくこととなる。このため、これを連続して繰り返すことにより、コントローラ５０が記憶する値は、真の大気圧値に追従していくこととなる。

よって、記憶値に応じてコンプレッサ３１を駆動することで、大気圧センサ６１が故障しており、車両走行中に大気圧が変化する場合であっても、燃料電池スタック１１に供給する空気量を適正にすることができる。

このようにして、第４実施形態に係る燃料電池システム２ｃによれば、第１実施形態と同様に、走行中において大気圧センサ６１の故障を検出することができる。

また、大気圧センサ６１の故障が検出された場合に、空気の供給を停止させた状態での空気圧力を記憶することとしている。そして、大気圧センサ６１により検出された大気圧に代えて、記憶した圧力に応じて、燃料電池スタック１１に供給すべき空気量を決定し、決定した空気量に応じてコンプレッサ３１を駆動させることとしている。このため、大気圧センサ６１が故障していたとしても、アイドリングストップごとに空気圧力センサ４２により大気圧が検出されて、その大気圧に応じて空気が燃料電池スタック１１に供給されることとなる。このため、車両走行中に大気圧が変化する場合であっても、燃料電池に供給する酸化剤ガスの量を適正な量に近づけることができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、各実施形態を組み合わせるようにしてもよい。

燃料電池システムを搭載した車両の基本構成図である。 本発明の第１実施形態に係る燃料電池システムの詳細構成図である。 燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。 大気圧センサの故障検出処理を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る大気圧センサの故障検出処理を示すフローチャートである。 第３実施形態に係る大気圧センサの故障検出処理を示すフローチャートである。 第４実施形態に係る燃料電池システムの動作を示す説明図である。

符号の説明

１…燃料電池車両
２，２ａ，２ｂ，２ｃ…燃料電池システム
３…インバータ
４…駆動モータ
５…駆動輪
６…車輪速センサ
７…２次電池
８…リレー
１１…燃料電池スタック（燃料電池）
１１ａ…水素極
１１ｂ…空気極
２１…高圧水素タンク
２２…水素調圧弁
２３…水素供給配管
２４…エゼクタ
２５…パージ配管
２６…パージ弁
３１…コンプレッサ（大気供給手段）
３２…空気供給配管
３３…空気排気配管
３４…空気調圧弁
４１…水素圧力センサ
４２…空気圧力センサ（酸化剤ガス圧力検出手段）
５０…コントローラ（制御手段、記憶手段）
６１…大気圧センサ（大気圧検出手段）
６２…アクセル開度センサ
６３…バッテリ充電状態センサ

Claims (5)

1. 車両に搭載される燃料電池システムであって、
   燃料ガス及び酸化剤ガスの供給を受けて発電する燃料電池と、
   大気を取り込んで前記燃料電池に酸化剤を供給する大気供給手段と、
   大気圧を検出する大気圧検出手段と、
   前記大気圧検出手段により検出された大気圧に応じて、前記燃料電池に供給すべき酸化剤量を決定し、決定した酸化剤量に応じて前記大気供給手段を駆動させる制御手段と、
   酸化剤ガスの圧力を検出する酸化剤ガス圧力検出手段と、を備え、
   前記制御手段は、車両のアイドリングストップ時において前記大気供給手段による酸化剤ガスの供給を停止させ、停止させた状態で前記酸化剤ガス圧力検出手段により検出された検出値から、前記大気圧検出手段の故障検出を行う
   ことを特徴とする燃料電池システム。
2. 前記制御手段は、酸化剤ガスの供給を停止させた状態で前記酸化剤ガス圧力検出手段により検出された検出値と、前記大気圧検出手段により検出される大気圧とを比較することにより、前記大気圧検出手段の故障検出を行う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. 前記制御手段は、車両のアイドリング時において大気供給手段による酸化剤ガスの供給を停止してから、一定時間経過後に前記酸化剤ガス圧力検出手段により検出された検出値から、前記大気圧検出手段の故障検出を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の燃料電池システム。
4. 前記制御手段は、前記大気供給手段による酸化剤ガスの供給が停止した時点において前記酸化剤ガス圧力検出手段により検出された検出値から待機時間を求め、待機時間経過後に前記酸化剤ガス圧力検出手段により検出された検出値から、前記大気圧検出手段の故障検出を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の燃料電池システム。
5. 前記大気供給手段による酸化剤ガスの供給を停止させた状態で前記酸化剤ガス圧力検出手段により検出された検出値と、前記大気圧検出手段により検出される大気圧とを比較することにより、前記大気圧検出手段の故障検出を行い、前記大気圧検出手段の故障が検出された場合に、このときの前記酸化剤ガス圧力検出手段により検出された検出値とを記憶する記憶手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記大気圧検出手段の故障が検出された場合に、前記大気圧検出手段により検出された大気圧に代えて、前記記憶手段により記憶された検出値に応じて、前記燃料電池に供給すべき酸化剤量を決定し、決定した酸化剤量に応じて前記大気供給手段を駆動させる
   ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
   

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