JP2008234969A - 燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】温度センサが故障したとしても誤制御を防止することができる燃料電池システムを提供する。
【解決手段】ＩＧ−ＯＦＦ（Ｓ１０１）からＩＧ−ＯＮ（Ｓ１０４、Ｙｅｓ）までの時間が、所定時間Ｔｍ以上であると判断され（Ｓ１０６、Ｎｏ）、かつ、発電停止時の水素タンク内の水素量が変化していないと判断され（Ｓ１０９、Ｙｅｓ）、かつ、外気温度Ｔ３とタンク内温度Ｔ２との差が所定値よりも小さいと判断された場合には（Ｓ１１０、Ｎｏ）、タンク内温度センサは故障していると判断する。また、所定時間Ｔｍ以上でないと判断され（Ｓ１０６、Ｎｏ）、水素タンク内の水素量が変化していると判断され（Ｓ１０９、Ｎｏ）、または外気温度Ｔ３とタンク内温度Ｔ２との差が所定値よりも小さくないと判断された場合には（Ｓ１１０、Ｙｅｓ）、タンク内温度センサの故障判定を行わないと判断する（Ｓ１１３）。
【選択図】図２

Description

本発明は、水素タンク内の残水素量を検出するセンサが設けられた燃料電池システムに関する。

例えば、燃料電池自動車では、水素タンク内の水素の残量を運転者に知らせる必要がある。運転者は、インストルメントパネルなどに設けられた残量メータを確認することによって、おおよその航続可能距離の判断を行うことができ、水素残量が残り少ないと判断した場合には水素充填が必要であると判断することができる。水素タンク内の水素残量を検出する手段としては、水素タンク内の温度および圧力を検出するセンサをそれぞれ設けて、各センサから得られる温度と圧力とに基づいて残量を検知することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−６３２０５号公報（段落００２４、図１）

しかしながら、従来の技術では、水素タンク内の温度を検出する温度センサに基づいて水素の残量を検出していたため、この温度センサが故障すると、水素残量を正確に把握できなくなるという問題があった。このため、水素が欠乏した状態（電解質膜上でガス欠状態）で発電を継続することになると、燃料電池スタックの膜劣化を引き起こすおそれがあった。

本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、温度センサが故障したとしても誤制御を防止することができる燃料電池システムを提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとが供給されて発電する燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックに供給される燃料ガスを貯蔵する燃料ガス貯蔵容器と、前記燃料ガス貯蔵容器内の温度を検出する容器内温度検出手段と、前記燃料ガス貯蔵容器内の圧力を検出する容器内圧力検出手段と、を備え、前記燃料ガス貯蔵容器内の前記温度と前記圧力とに基づいて前記燃料ガス貯蔵容器内の残燃料ガス量を推定し、前記残燃料ガス量に基づいて前記燃料電池スタックの運転を制御する燃料電池システムにおいて、外気温度を検出する外気温度検出手段と、前記燃料ガス貯蔵容器内の温度と前記外気温度とに基づいて前記容器内温度検出手段の故障を判定する故障判定手段と、をさらに備え、前記故障判定手段は、前記燃料ガス貯蔵容器内の温度と前記外気温度とが所定値以上離れていると判断した場合、前記容器内温度検出手段が故障していると判断することを特徴とする。

これによれば、燃料ガス貯蔵容器内の温度と外気温度との差から容器内温度検出手段の故障検知が行えるため、容器内温度検出手段の故障時に誤制御が行われるのを防止することができる。

請求項２に係る発明は、前記燃料電池スタックが発電を停止してから所定時間以上経過したかを検出する発電停止時間判定手段を備え、前記発電停止時間判定手段に基づいて発電停止から所定時間以上が経過していないと検出された場合には、前記故障判定手段による故障判定を行わないことを特徴とする。

これによれば、燃料電池スタックの発電を停止してから所定時間以上が経過すると、燃料ガス貯蔵容器内の温度と外気温度とがほぼ等しくなるので、燃料ガス貯蔵容器内の温度と外気温度との差による容器内温度検出手段の故障検知を正確に行うことが可能になる。

請求項３に係る発明は、前記燃料ガス貯蔵容器内の燃料ガス量が変化したことを検出する容器内ガス量変化判定手段を備え、前記燃料電池スタックの発電停止時に、前記容器内ガス量変化判定手段により前記燃料ガス貯蔵容器内の燃料ガス量が変化したことが検出された場合には、前記故障判定手段による故障判定を行わないことを特徴とする。

これによれば、燃料電池スタックの発電停止中に燃料ガス貯蔵容器内の燃料ガス量が変化した場合には故障判定を行わないため、燃料ガス貯蔵容器内の圧力変動により燃料ガス貯蔵容器内の温度が変化した場合の故障の誤検知を防止できる。

請求項４に係る発明は、前記容器内ガス量変化判定手段は、前記燃料電池スタックの発電停止中に前記燃料ガス貯蔵容器への燃料ガスの充填を検出する燃料ガス充填検出手段であることを特徴とする。

これによれば、燃料電池スタックの発電停止中に燃料ガス貯蔵容器に燃料ガスが充填された場合には故障判定を行わないため、燃料ガス充填による燃料ガス貯蔵容器内の温度変化による故障の誤検出を防止することが可能になる。

請求項５に係る発明は、前記所定値は、前記燃料電池スタックの発電停止から起動までの時間が長くなるにつれて小さく設定することを特徴とする。

これによれば、発電停止から起動までの時間（ソーク時間）が長くなるにつれて燃料ガス貯蔵容器内の温度は外気温度に近づくため、ソーク時間が長い場合にはわずかな故障も検知することが可能になる。

請求項６に係る発明は、前記故障判定手段により故障と判定された場合には、前記燃料電池スタックの発電を禁止することを特徴とする。

これによれば、故障している場合は発電を禁止するため、残燃料ガス量を正確に把握できない状態で発電して膜劣化を引き起こすのを防止できる。

請求項７に係る発明は、前記故障判定手段により故障と判定された場合には、前記故障判定手段による故障判定前に算出した前記燃料ガス貯蔵容器内の燃料ガス量から前記燃料電池スタックの発電によって消費された燃料ガス量およびパージ処理によって排出された燃料ガス量を減算して得られた容器内残燃料ガス量に基づいて発電を継続することを特徴とする。

これによれば、燃料電池スタックの発電が開始できなくなるといった不都合を防止できる。

本発明によれば、温度センサが故障したとしても誤制御を防止することができる燃料電池システムを提供できる。

図１は本実施形態の燃料電池システムを示す全体構成図、図２はタンク内温度センサの故障判定制御を示す第１実施形態のフローチャート、図３は発電停止から起動までの時間と所定値との関係を示すグラフである。なお、本実施形態では、車両（図示せず）に適用した場合を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではなく、航空機や船舶、定置式の電源などに適用してもよい。

図１に示すように、本実施形態の燃料電池システム１は、燃料電池スタック１０と、アノード系２０、カソード系３０、制御系４０などを含んで構成されている。

前記燃料電池スタック１０は、固体高分子からなる電解質膜を、触媒を含むアノードと触媒を含むカソードとで挟み、さらにその外側を一対の導電性のセパレータで挟んで構成された単セルが複数積層された構造を有している。

前記アノード系２０は、水素タンク２１、インタンク電磁弁２２、水素レギュレータ２３、エゼクタ２４、パージ弁２５などを含んで構成されている。また、インタンク電磁弁２２と水素レギュレータ２３とは配管２６ａを介して接続され、水素レギュレータ２３とエゼクタ２４とは配管２６ｂを介して接続され、エゼクタ２４と燃料電池スタック１０のアノードの入口とは配管２６ｃを介して接続され、アノードの出口とパージ弁２５とは配管２６ｄを介して接続され、配管２６ｄの途中とエゼクタ２４とは配管２６ｅを介して接続されている。

前記水素タンク２１は、例えば、アルミニウム合金により形成され、その内部に高純度の水素ガスを高圧で貯留するタンク室（図示せず）を有し、そのタンク室の周囲をＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastic：炭素繊維強化プラスチック）や、ＧＦＲＰ（Glass Fiber Reinforced Plastic：ガラス繊維強化プラスチック）等で形成されたカバー（図示せず）で被覆して構成されている。

前記インタンク電磁弁２２は、水素タンク２１と一体に構成され、ソレノイドへの通電を制御することにより開閉するようになっている。

前記水素レギュレータ２３は、水素タンク２１から供給された高圧の水素ガスを所定の圧力に減圧して燃料電池スタック１０に供給する減圧機能を有している。なお、水素レギュレータ５は、例えば、カソード系３０の圧力が信号圧として入力されることにより開弁するようになっている。

前記エゼクタ２４は、燃料電池スタック１０のアノードから排出された未反応の水素を、燃料電池スタック１０のアノードに戻して循環させるための真空ポンプの一種である。

前記パージ弁２５は、配管２６ｄの配管２６ｅよりも下流側に設けられ、定期的に開閉されてアノード系２０の水素濃度低下を防止する機能を有している。

前記カソード系３０は、エアポンプ３１、加湿器３２、背圧弁３３、配管３４ａ〜３４ｅなどを含んで構成されている。また、エアポンプ３１の入口は大気と連通する配管３４ａと接続されている。エアポンプ３１の出口と、加湿器３２の乾燥エア（供給ガス）の入口とは配管３４ｂを介して接続されている。加湿器３２の加湿後のエアの出口と、燃料電池スタック１０のカソードの入口とは配管３４ｃを介して接続されている。カソードの出口と、加湿器３２の湿潤エア（排出オフガス）の入口とは配管３４ｄを介して接続されている。加湿器３２の湿潤エアの出口と、背圧弁３３とは配管３４ｅを介して接続されている。

前記エアポンプ３１は、モータにより駆動されるスーパーチャージャなどで構成され、配管３４ａを介して外気を取り込んで圧縮した圧縮空気を燃料電池スタック１０のカソードに供給する機能を有している。

前記加湿器３２は、例えば、複数の水透過性の膜を束ねてケースに収容した中空糸膜モジュールを備え、中空糸膜の内側と外側の一側にエアポンプ３１からの空気を流通させ、他側に燃料電池スタック１０のカソードから排出された排出オフガス（湿潤な空気、生成水）を流通させることにより、エアポンプ３１からの乾燥した空気を加湿する機能を有している。

前記背圧弁３３は、例えばバタフライ弁により構成され、その開度を制御することにより燃料電池スタック１０のカソード系３０の圧力を制御する機能を有している。

なお、パージ弁２５の下流側および背圧弁３３の下流側には希釈ボックス（図示せず）が設けられており、パージ弁２５を開弁したときに燃料電池スタック１０のアノード系２０から排出された水素が、希釈ボックス内でカソード系３０から排出されたオフガスによって所定の水素濃度に希釈された後に系外（車外）に排出されるように構成されている。

前記制御系４０は、ＥＣＵ４１、スタック温度センサ４２、タンク内温度センサ４３、タンク内圧力センサ４４、エア吸入温度センサ４５、タイマー４６などで構成されている。

前記ＥＣＵ４１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、プログラムなどで構成され、本実施形態の故障判定手段、容器内ガス量変化判定手段を備えている。また、ＥＣＵ４１は、インタンク電磁弁２２、パージ弁２５、背圧弁３３を開閉制御し、エアポンプ３１のモータの回転速度を制御する。なお、パージ弁２５および背圧弁３３については、制御線の図示を省略している。また、ＥＣＵ４１は、スタック温度センサ４２、タンク内温度センサ４３、タンク内圧力センサ４４、エア吸入温度センサ４５およびタイマー４６と信号線を介して接続され、タンク内温度、タンク内圧力、外気温度、時間を取得するように構成されている。

前記スタック温度センサ４２は、燃料電池スタック１０の温度を検出する機能を有し、例えば、燃料電池スタック１０のアノード側の配管２６ｄ、カソード側の配管３４ｄ、冷媒配管（図示せず）などに設けられている。

前記タンク内温度センサ４３は、水素タンク２１内の温度を検出する機能を有し、インタンク電磁弁２２と一体に構成されている。すなわち、タンク内温度センサ４３は、水素タンク２１に対する水素の出し入れなどの圧力変動により温度変化が生じ易い位置に設けられている。

前記タンク内圧力センサ４４は、水素タンク２１内の圧力を検出する機能を有し、インタンク電磁弁２２と水素レギュレータ２３との間の配管２６ａに設けられている。

前記エア吸入温度センサ４５は、外気温度を検出する機能を有し、エアポンプ３１の入口側に接続された配管３４ａに設けられている。つまり、エア吸入温度センサ４５は、エア吸入口である外気と通じる配管３４ａに設けられているので外気温度を検出できるようになっている。また、このエア吸入温度センサ４５は、外気温度を検出する以外は、エアポンプ３１から吸入するエアの流量を制御するために設けられているものである。

前記タイマー４６は、例えば燃料電池スタック１０の発電停止時からの時間を検出する機能を有している。

次に、本実施形態の燃料電池システムの動作について図２および図３を参照（適宜、図１を参照）しながら説明する。ちなみに、この制御は、燃料電池システムの起動時に１回のみ行われるが、これは起動されると水素タンク２１内の水素量が変化するためである。

まず、ステップＳ１０１において、ＥＣＵ４１は、運転者によってイグニッションがオフ（ＩＧ−ＯＦＦ）されたことを検知すると、ステップＳ１０２に進み、ＥＣＵ４１は、イグニッションオフと同時に、スタック温度センサ４２から発電停止時の燃料電池スタック１０の温度（図２ではスタック温度と略記）Ｔ１、タンク内圧力センサ４４から水素タンク２１内のタンク内圧力Ｐ１をそれぞれ読込む。

そして、ステップＳ１０３に進み、ＥＣＵ４１は、タイマー４６を始動させて、発電停止時（ＩＧ−ＯＦＦ）からの時間を計測する。

なお、燃料電池スタック１０は、イグニッションオフと同時に、インタンク電磁弁２２が閉じられて燃料電池スタック１０への水素の供給が停止され、エアポンプ３１が停止されて燃料電池スタック１０への空気の供給が停止され、発電が停止する。

そして、ステップＳ１０４に進み、ＥＣＵ４１は、運転者によってイグニッションがオン（ＩＧ−ＯＮ）されたかを監視する。ＥＣＵ４１は、イグニッションオンされていないと判断した場合には（Ｓ１０４、Ｎｏ）、ステップＳ１０３に戻り、時間の計測を継続し、イグニッションオンされたと判断した場合には（Ｓ１０４、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５では、ＥＣＵ４１は、イグニッションオンと同時に（Ｓ１０４、Ｙｅｓ）、タイマー４６によって発電停止時（ＩＧ−ＯＦＦ）から起動（ＩＧ−ＯＮ）までの時間を検出するとともに、タンク内温度センサ４３から水素タンク２１内のタンク内温度Ｔ２、およびエア吸入温度センサ４５から外気温度Ｔ３をそれぞれ読込む。なお、エア吸入温度センサ４５から取得する外気温度Ｔ３は、エアポンプ３１を駆動しているときの熱の影響を受ける場合には、エアポンプ３１を駆動する前に外気温度Ｔ３を取得することが好ましい。

そして、ステップＳ１０６に進み、ＥＣＵ４１は、ステップＳ１０５で検出された時間が、所定時間Ｔｍ以上であるか否かを判断する。なお、所定時間Ｔｍ未満とは、実験等で予め決められる値であり、タンク内温度Ｔ２と外気温度Ｔ３とが同じ温度またはほぼ同じ温度とはなっていないと予測される時間（故障判定を行うことができない時間）である。このステップＳ１０６が、本実施形態の発電停止時間判定手段が実施する処理に相当する。また、この所定温度Ｔｍは、発電停止時の燃料電池スタック１０の温度（ステップＳ１０２）に基づいて補正してもよい。例えば、イグニッションオフからイグニッションオンまでの時間が短くて発電停止時の燃料電池スタック１０の温度が低い場合には所定時間Ｔｍが短く設定され、またイグニッションオフからイグニッションオンまでの時間が長くて発電停止時の燃料電池スタック１０の温度が高い場合には所定時間Ｔｍが長く設定される。

ステップＳ１０６において、ＥＣＵ４１は、所定時間Ｔｍが経過していないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１１３に進み、タンク内温度センサ４３が故障か否かの判定をしない（故障判定を行わない）と判断する。

また、ステップＳ１０６において、ＥＣＵ４１は、所定時間Ｔｍが経過していると判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０７に進み、インタンク電磁弁２２を開弁する。インタンク電磁弁２２を開弁することにより、水素タンク２１内の水素が配管２６ａを通り、水素レギュレータ２３で所定圧に減圧された後に燃料電池スタック１０のアノードに供給される。

そして、ステップＳ１０８に進み、ＥＣＵ４１は、タンク内圧力センサ４４からインタンク電磁弁２２を開弁した直後の水素タンク２１内のタンク内圧力Ｐ２を読込む。

そして、ステップＳ１０９に進み、ＥＣＵ４１は、水素タンク２１内の水素量（燃料ガス量）が変化したか否かを判断する。なお、水素タンク２１内の水素量が変化したか否かの判断は、ステップＳ１０２で読込んだ発電停止時のタンク内圧力Ｐ１と、ステップＳ１０８で読込んだタンク内圧力Ｐ２との圧力差に基づいて判断される。圧力差（Ｐ１−Ｐ２）が０（≒０）であれば、水素タンク２１内の水素量は変化していないと判断できる。ステップＳ１０９において、ＥＣＵ４１は、水素タンク２１内の水素量が変化していると判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１１３に進み、タンク内温度センサ４３が故障か否かの判定をしない（故障判定を行わない）と判断する。

なお、ステップＳ１０９が、本実施形態の容器内ガス量変化判定手段が実施する処理に相当する。また、容器内ガス量変化判定手段は、発電停止中の水素タンク２１への水素充填を検出する燃料ガス充填検出手段としてもよい。

ステップＳ１０９において、ＥＣＵ４１は、水素タンク２１内の水素量（燃料ガス量）が変化したと判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１１０に進み、ステップＳ１０５で読込まれた外気温度Ｔ３と、同ステップで読込まれたタンク内温度Ｔ２と温度差の絶対値が所定値よりも低いか否かを判断する。なお、このときの所定値は、予め実験等で求めた図３に示すようなグラフに基づいて設定され、発電停止から起動までの時間が長くなるにつれて小さく設定される。

ステップＳ１１０において、ＥＣＵ４１は、温度差の絶対値が所定値よりも低いと判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１１３に進み、タンク内温度センサ４３が故障か否かの判定をしない（故障判定を行わない）と判断する。また、ステップＳ１１０において、ＥＣＵ４１は、温度差の絶対値が所定値以上であると判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１１１に進み、タンク内温度センサ４３は故障であると判断する。

そして、ステップＳ１１２に進み、ＥＣＵ４１は、発電を禁止する。発電を禁止するとは、インタンク電磁弁２２を閉じて燃料電池スタック１０のアノードへの水素供給を停止し、エアポンプ３１を停止して燃料電池スタック１０のカソードへの空気供給を停止することである。

以上説明したように、第１実施形態の燃料電池システム１では、タンク内温度Ｔ２と外気温度Ｔ３との差に基づいてタンク内温度センサ４３の故障検知を行うことができるため、タンク内温度センサ４３の故障時に燃料電池システム１が誤制御されるのを防止することが可能になる。

また、第１実施形態の燃料電池システム１では、燃料電池スタック１０の発電停止から所定時間Ｔｍが経過すると、タンク内温度Ｔ２と外気温度Ｔ３とがほぼ等しくなるので、発電停止から所定時間Ｔｍが経過するまでタンク内温度センサ４３の故障判定を行わないようにすることにより、タンク内温度センサ４３の故障検知を正確に行えるようになる。

また、第１実施形態の燃料電池システム１では、水素タンク２１内の圧力変動によりタンク内温度Ｔ２が変化する構成であるので、水素タンク２１内の水素量が変化した場合には、タンク内温度センサ４３の故障判定を行わないので、圧力変動によって温度変化が生じた場合の誤検出を防止できる。

また、第１実施形態の燃料電池システム１では、発電停止中に水素タンク２１に水素が充填された場合には、タンク内温度センサ４３の故障判定を行わないため、水素充填によって温度変化が生じた場合の誤検出を防止できる。

また、第１実施形態の燃料電池システム１では、燃料電池スタック１０の発電停止から起動までの時間が長くなるにつれて、タンク内温度Ｔ２は外気温度Ｔ３に近づくので、発電停止から起動までの時間が長くなるにつれて所定値を小さくすることにより、発電が長時間停止した場合のわずかな（微量な）故障も検出することができるようになる。

また、第１実施形態の燃料電池システム１では、残水素量の把握が正確に行えないまま発電を継続することによる膜（電解質膜＋アノード＋カソード）の劣化が進行するのを防止することが可能になる。つまり、水素タンク２１内の残水素量（残燃料ガス量）は、タンク内温度センサ４３から得られる温度と、タンク内圧力センサ４４から得られる圧力とに基づいて算出されるので、もし仮に水素タンク２１内の残水素量が実際よりも多く存在している側に誤検出された場合には、水素供給不足の状態で発電が継続されることになり、膜劣化を引き起こす原因となる。しかし、本実施形態では、故障していると判定された場合には、発電を禁止するので、膜劣化の進行を防止できる。

（第２実施形態）
図４はタンク内温度センサの故障判定制御を示す第２実施形態のフローチャートである。なお。第２実施形態における故障判定制御が行われる燃料電池システムは、第１実施形態における燃料電池システム１と同一である。また、第２実施形態のフローチャートは、第１実施形態のフローチャートにおいて、ステップＳ１０２に替えてＳ１０２Ａとし、ステップＳ１１２に替えてステップＳ１１４およびステップＳ１１５を追加した以外は、第１実施形態と同様である。また、第１実施形態と同じ構成については同一のステップ符号を付してその説明を省略する。

図４に示すように、ステップＳ１０２Ａでは、ＥＣＵ４１は、イグニッションオフと同時に、スタック温度センサ４２から発電停止時の燃料電池スタック１０の温度（図２ではスタック温度と略記）Ｔ１、タンク内温度センサ４３から水素タンク２１内のタンク内温度Ｔ４、およびタンク内圧力センサ４４から水素タンク２１内のタンク内圧力Ｐ１をそれぞれ読込む。

また、ステップＳ１１１において、ＥＣＵ４１は、タンク内温度センサ４３が故障したと判断した場合には、ステップＳ１１４に進み、代替残水素量を算出する。このときの代替残水素量は、ステップＳ１０２Ａにおいて読込まれたタンク内温度Ｔ４とタンク内圧力Ｐ１とに基づいて算出した水素タンク２１内の初期残水素量から、イグニッションがオン（ＩＧ−ＯＮ）されたとき（Ｓ１０１、Ｙｅｓ）からの発電によって消費された水素量（燃料ガス量）およびパージ処理によって排出された水素量（燃料ガス量）を減算して代替残水素量（代替燃料ガス量）を算出する。なお、代替残水素量算出後、燃料電池システム１は、算出した代替残水素量に基づいて発電を開始する。

なお、発電による水素消費量およびパージ処理による水素消費量には、イグニッションがオンされたときのＯＣＶ（Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ；開回路電圧）チェック時の水素消費量も含まれる。このＯＣＶチェックとは、燃料電池スタック１０が発電を行う前に、発電可能な状態かどうかを判断するために必要な手順で、例えば開回路電圧（開放端電圧ともいう）を用いて判断する。そのときの処理手順としては、パージ弁２５を開いた状態でアノード系２０の配管２６ａ〜２６ｅを水素で置換することにより行われる。

一方、ステップＳ１１３において、ＥＣＵ４１は、タンク内温度センサ４３の故障判定をしないと判断した場合には、ステップＳ１１５に進み、通常残水素量を算出する。このときの通常残水素量は、タンク内温度センサ４３から得られる現在のタンク内温度、タンク内圧力センサ４４から得られる現在のタンク内圧力などに基づいて算出される。なお、この場合の通常残水素量も、ＯＣＶチェック時の水素消費量を考慮することが好ましい。また、代替残水素量算出後、燃料電池システム１は、算出した代替残水素量に基づいて発電を開始する。

このように第２実施形態の燃料電池システムでは、タンク内温度センサ４３が故障と判断された場合でも、代替残水素量を算出するので、燃料電池システム１の運転を開始できなくなるといった不都合を防止できる。

本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、外気温度を検出する手段として、エア吸入温度センサ４５を例に挙げて説明したが、例えば、スタック温度センサ４２を外気温度検出手段として利用してもよい。スタック温度センサ４２は、発電停止後の時間経過とともに外気温度に近づくため、外気温度検出手段に含めることができる。また、図示していないが、車外の環境温度を測定する外気温度センサを外気温度検出手段として利用してもよく、あるいは、スタック温度センサ４２、エア吸入温度センサ４５、外気温度センサ（図示せず）を組み合わせたものを外気温度検出手段として利用してもよい。

本実施形態の燃料電池システムを示す全体構成図である。 タンク内温度センサの故障判定制御を示す第１実施形態のフローチャートである。 発電停止から起動までの時間と所定値との関係を示すグラフである。 タンク内温度センサの故障判定制御を示す第２実施形態のフローチャートである。

符号の説明

１ 燃料電池システム
１０ 燃料電池スタック
２１ 水素タンク
４１ ＥＣＵ
４２ スタック温度センサ
４３ タンク内温度センサ（容器内温度検出手段）
４４ タンク内圧力センサ（容器内圧力検出手段）
４５ エア吸入温度センサ（外気温度検出手段）
４６ タイマー

Claims (7)

1. 燃料ガスと酸化剤ガスとが供給されて発電する燃料電池スタックと、
   前記燃料電池スタックに供給される燃料ガスを貯蔵する燃料ガス貯蔵容器と、
   前記燃料ガス貯蔵容器内の温度を検出する容器内温度検出手段と、
   前記燃料ガス貯蔵容器内の圧力を検出する容器内圧力検出手段と、を備え、
   前記燃料ガス貯蔵容器内の前記温度と前記圧力とに基づいて前記燃料ガス貯蔵容器内の残燃料ガス量を推定し、前記残燃料ガス量に基づいて前記燃料電池スタックの運転を制御する燃料電池システムにおいて、
   外気温度を検出する外気温度検出手段と、
   前記燃料ガス貯蔵容器内の温度と前記外気温度とに基づいて前記容器内温度検出手段の故障を判定する故障判定手段と、をさらに備え、
   前記故障判定手段は、前記燃料ガス貯蔵容器内の温度と前記外気温度とが所定値以上離れていると判断した場合、前記容器内温度検出手段が故障していると判断することを特徴とする燃料電池システム。
2. 前記燃料電池スタックが発電を停止してから所定時間以上経過したかを判定する発電停止時間判定手段を備え、
   前記発電停止時間判定手段により発電停止から所定時間以上が経過していないと検出された場合には、前記故障判定手段による故障判定を行わない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. 前記燃料ガス貯蔵容器内の燃料ガス量が変化したことを判定する容器内ガス量変化判定手段を備え、
   前記燃料電池スタックの発電停止時に、前記容器内ガス量変化判定手段により前記燃料ガス貯蔵容器内の燃料ガス量が変化したことが検出された場合には、前記故障判定手段による故障判定を行わないことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池システム。
4. 前記容器内ガス量変化判定手段は、前記燃料電池スタックの発電停止中に前記燃料ガス貯蔵容器への燃料ガスの充填を検出する燃料ガス充填検出手段であ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. 前記所定値は、前記燃料電池スタックの発電停止から起動までの時間が長くなるにつれて小さく設定することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
6. 前記故障判定手段により故障と判定された場合には、前記燃料電池スタックの発電を禁止することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
7. 前記故障判定手段により故障と判定された場合には、前記故障判定手段による故障判定前に算出した前記燃料ガス貯蔵容器内の燃料ガス量から前記燃料電池スタックの発電によって消費された燃料ガス量およびパージ処理によって排出された燃料ガス量を減算して代替残燃料ガス量を算出することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の燃料電池システム。

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