JP2015191715A - 燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池の異常が検出されたときに、システムを復帰させるための電力を確保し、燃料電池の復帰時に異常内容を表示させることが可能な燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池の異常を検出する複数の検出部６４ａ、６６ａ、６７ａ、７６と、充電可能なバッテリ８と、燃料電池６の停止時に、バッテリ８から供給される電力により動作するシステム制御部７１と、システム制御部７１の指示に応じて情報を記憶する不揮発性メモリ７２とを含む。システム制御部７１が、検出部６４ａ、６６ａ、６７ａ、７６の検出結果に基づいて、燃料電池６を停止させるか否かを判断する。システム制御部７１は、燃料電池６を停止させると決定した場合に、ａ）燃料電池６の異常に関する情報を不揮発性メモリ７２に記憶させる制御と、ｂ）燃料電池６を停止させる制御と、ｃ）前記ａ）及び前記ｂ）の制御の後で、バッテリ８からシステム制御基板７に供給される電力を遮断させる制御とを行う。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池の異常を検出して報知する燃料電池システムに関する。

燃料電池は、膜／電極接合体（ＭＥＡ）を２つのセパレータで挟み込んだ単位電池セルを積層したスタックを備える。ＭＥＡは、例えば、固体高分子電解質膜の両面にカソード電極及びアノード電極を有する。燃料電池は、例えば、固体高分子電解質膜を備えた固体高分子型燃料電池である。固体高分子型燃料電池は、スタックの個々の単位電池セルにおけるアノード電極に供給された燃料ガス（例えば、水素）と、カソード電極に供給された酸化ガス（例えば、空気）との反応により電力と水とを生成する。

例えば、特開２００８−２１８０３３号公報（特許文献１）には、燃料電池の異常を検出して報知する燃料電池システムが開示されている。特許文献１の燃料電池システムは、燃料を移送するポンプを有する燃料電池と、燃料電池の発電出力により充電され、ポンプを駆動させる補助電源と、燃料電池の出力の異常を検出する異常検出部と、を含む。異常検出部は、燃料電池の異常が検出されたときに、燃料電池の発電を停止させる。

特許文献１の燃料電池システムは、報知手段としての記憶部と表示部とをさらに含む。記憶部は、異常検出部からの異常信号を受信して、異常内容を記憶する。表示部は、異常検出部からの異常信号を受信して、異常内容を表示する。燃料電池の発電が停止された後も、表示部は、補助電源から電力の供給を受けて、異常内容の表示を継続する。

特開２００８−２１８０３３号公報

上述した特許文献１の燃料電池システムは、携帯電話機や携帯情報端末などの電子機器の電源として用いられるものである。このような燃料電池システムを備えた電子機器は、所有者に携帯されるか、又は所有者の近くに置かれる。このため、電子機器の所有者は、燃料電池の異常が検出されたときに、すぐに異常内容の表示に気付き、異常内容に対処することができる。そこで、特許文献１の燃料電池システムは、燃料電池の発電が停止された後も、表示部が、補助電源の電力を消費して異常内容の表示を継続する構成となっていた。

しかし、例えば、屋外に配置される観測機、道路沿いに配置される信号機や道路情報表示装置などの無人機は、常時、管理者が付近にいない状況で運転される。このような無人機に、特許文献１の燃料電池システムを適用した場合には、管理者が異常に気付いたときに、異常内容を特定することができず、システム自体を復帰させることもできないという問題が生じる。すなわち、特許文献１の燃料電池システムでは、燃料電池の発電が停止された後に、表示部が、補助電源の電力を消費して異常内容の表示を継続する。補助電源の電力は、いずれ表示部の異常内容の表示によって全て消費され、最終的に、表示部は、その表示すらできなくなる。このため、異常に気付いた管理者は、異常内容を特定することができず、システム自体を復帰させることもできない。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、燃料電池の異常が検出されたときに、システムを復帰させるための電力を確保し、燃料電池の復帰時に異常内容を表示させることが可能な燃料電池システムの提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の燃料電池システムは、燃料電池の異常を検出して報知する燃料電池システムであって、前記燃料電池の異常を検出する複数の検出部と、充電可能なバッテリと、少なくとも前記燃料電池の停止時に、前記バッテリから供給される電力により動作する制御部と、前記制御部の指示に応じて情報を記憶する不揮発性メモリと、とを含み、前記制御部が、前記検出部の検出結果に基づいて、前記燃料電池を停止させるか否かを判断し、前記燃料電池を停止させると決定した場合に、少なくとも下記ａ）〜ｃ）の制御を行う構成としてある。
ａ）前記燃料電池の異常に関する情報を前記不揮発性メモリに記憶させる制御
ｂ）前記燃料電池を停止させる制御
ｃ）前記ａ）及び前記ｂ）の制御の後で、前記バッテリから前記制御部に供給される電力を遮断又は低減させる制御

本発明の燃料電池システムによれば、燃料電池の異常が検出されたときに、システムを復帰させるための電力を確保し、燃料電池の復帰時に異常内容を表示させることが可能となる。

図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池システムの概略を示すブロック図である。 図２は、本燃料電池システムに含まれる燃料電池の配管に関連する構成の概略を示すブロック図である。 図３は、前記燃料電池のスタックを示す斜視図である。 図４は、前記スタックの構成を示す分解斜視図である。 図５は、前記スタックの単位電池セルを構成するセパレータを示すものである。図５（ａ）はセパレータの表面を示す平面図である。図５（ｂ）はセパレータの裏面を示す平面図である。 図６は、前記単位電池セルの構成を示す部分断面図である。 図７は、本燃料電池システムのシステム制御基板に含まれるリレーを示す概略図である。図７（ａ）は閉状態のリレーを示す。図７（ｂ）は開状態のリレーを示す。 図８は、本燃料電池システムの通常運転時処理のメインルーチンを示すフローチャートである。 図９は、本燃料電池システムの異常検出時処理サブルーチンを示すフローチャートである。 図１０は、本燃料電池システムの異常報知・復帰処理サブルーチンを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態に係る燃料電池システムについて、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、図１に示される燃料電池システム１の各構成要素の電気伝導体による接続と、図２に示される燃料電池の各構成要素の配管による接続とを区別する必要がある。このため、以下の説明においては、電気伝導体による接続を「電気的な接続」という。この「電気的な接続」には、２つの構成要素が直接的に接続される場合と、間接的に接続される場合との両方が含まれる。例えば、「電気的な接続」には、図１に示されるバッテリ８のように、給電ラインＬ１に直接的に接続される場合が含まれる。また例えば、「電気的な接続」には、図１に示す燃料電池６のように、システム制御基板７を介して給電ラインＬ１に間接的に接続される場合が含まれる。この場合も、燃料電池６は、給電ラインＬ１に電気的に接続される。

＜システムの全体構成＞
図１において、本実施形態の燃料電池システム１は、燃料電池６と、システム制御基板７と、バッテリ８とを備える。燃料電池６、システム制御基板７及びバッテリ８は、給電ラインＬ１に電気的に接続される。給電ラインＬ１には、電源スイッチ５と、出力遮断リレー９と、負荷Ｒとが電気的に接続される。

燃料電池システム１は、電源スイッチ５をＯＮにすることで起動する。燃料電池６の起動前は、バッテリ８からの電力が、給電ラインＬ１を通じて、システム制御基板７に供給される。燃料電池６の起動後は、燃料電池６からの電力が、給電ラインＬ１を通じて、システム制御基板７及びバッテリ８に供給される。

燃料電池６の起動直後において、システム制御基板７は、バッテリ８からの電力で動作する。燃料電池６の起動直後に、バッテリ８の電圧が規定値よりも高い場合、すなわち、バッテリ８に所定の充電量が残存している場合には、出力遮断リレー９の接点が閉状態になる。これにより、バッテリ８又は燃料電池６からの電力が負荷Ｒに供給される。一方、燃料電池６の起動直後に、バッテリ８の電圧が規定値以下の場合、すなわち、バッテリ８に所定の充電量が残存していない場合には、出力遮断リレー９の接点の開状態が維持される。これにより、燃料電池６からの電力は、負荷Ｒに供給されず、バッテリ８に充電される。その後、バッテリ８の電圧が規定値よりも高くなった場合に、出力遮断リレー９の接点が閉状態になり、燃料電池６又はバッテリ８からの電力が負荷Ｒに供給される。

燃料電池６又はバッテリ８からの電力は、給電ラインＬ１に電気的に接続されたリレー２を介して、システム制御基板７の制御基板電源７４及び補器類電源７５に供給される。システム制御基板７は、制御基板電源７４を通じて、燃料電池６又はバッテリ８からの電力の供給を受ける。燃料電池６の補器類は、補器類電源７５を通じて、燃料電池６又はバッテリ８からの電力の供給を受ける。

燃料電池６に異常が発生した場合、システム制御部７１は、燃料電池６の異常に関する情報を不揮発性メモリ７２に記憶させた後、燃料電池６を停止させる制御処理を行う。その後、システム制御部７１は、リレー２を開状態にさせる制御を行い、バッテリ８からの電力の供給を自ら遮断する。このような制御処理により、バッテリ８には、燃料電池システム１を復帰させるための電力が確保される。また、バッテリ８に確保された電力を消費して、燃料電池システム１の復帰時に、前回の運転時に発生した異常に関する情報を表示させることが可能となる。

＜燃料電池＞
図１に示されるように、燃料電池６は、エアポンプ６１と、流量計６１ａと、調圧器６２ｃと、複数の制御弁６３と、スタック１００とを含む。図１中の実線は、電力の供給経路を示す。図１中の点線は、検出結果や指令などの信号の伝送経路を示す。一方、上述した燃料電池６の各構成要素を繋ぐ配管は、図２中の太い実線により示される。まず、燃料電池６の配管に関連する構成について、図２を参照しつつ説明する。次いで、燃料電池６の各構成要素について、図１、図３、図４、図５及び図６を参照しつつ説明する。

図２において、スタック１００のアノード側の入口及び出口には、水素が流れる配管である水素流路部材１０が接続される。一方、スタック１００のカソード側の入口及び出口には、空気が流れる配管である空気流路部材２０が接続される。スタック１００のアノード側の入口に接続された水素流路部材１０と、スタック１００のカソード側の入口に接続された空気流路部材２０とのそれぞれの途中の位置には、置換流路部材３０の一端と他端とが接続される。

本実施形態において、水素は燃料ガスの例示であり、空気は酸化ガスの例示である。燃料電池６の発電に使用されるガスは、水素及び空気に限定されるものではない。また、水素流路部材１０、空気流路部材２０及び置換流路部材３０として、例えば、硬質又は軟質のパイプ、チューブを用いることができる。硬質のパイプ、チューブの材質は、例えば、ステンレスなどの金属であってもよい。軟質のパイプ、チューブの材質は、例えば、ポリプロピレンなど、各種エンジニアリングプラスチックや合成樹脂であってよい。

スタック１００のアノード側の入口に接続された水素流路部材１０の端部には、水素の供給源である水素吸蔵合金内蔵タンク（ＭＨタンク）６２が配置される。水素の流れを基準にして、ＭＨタンク６２の配置された位置が、水素流路部材１０の最も上流と定義される。水素流路部材１０におけるＭＨタンク６２とスタック１００との間には、上流から下流の順に、調圧器６２ｃと、圧力センサ６２ｄと、第１制御弁６３Ａと、第２制御弁６３Ｂとが配置される。スタック１００のアノード側の出口に接続された水素流路部材１０には、第３制御弁６３Ｃが配置される。第１制御弁６３Ａ及び第２制御弁６３Ｂは、いずれも水素遮断弁である。第３制御弁６３Ｃは、水素パージ弁である。ＭＨタンク６２、調圧器６２ｃ及び圧力センサ６２ｄについては、後に図１を参照しつつ説明する。

第１制御弁６３Ａ及び第２制御弁６３Ｂは、いずれも燃料電池６の起動時に開いた状態となり、ＭＨタンク６２からスタック１００に対して供給される水素を水素流路部材１０へ流通させる。第１制御弁６３Ａ及び第２制御弁６３Ｂは、いずれも燃料電池６の停止時に閉じた状態となり、ＭＨタンク６２から供給される水素を遮断する。第１制御弁６３Ａ及び第２制御弁６３Ｂは、いずれも第３制御弁６３Ｃの閉動作に異常が生じた場合に、閉じた状態となり、スタック１００への水素の供給を遮断する。第１制御弁６３Ａ及び第２制御弁６３Ｂは、水素パージ弁である第３制御弁６３Ｃの閉動作の異常による水素の漏れを二重に防止する。

ここで、スタック１００の出口側に接続された水素流路部材１０の内部には、スタック１００で生成された水や、発電に伴って濃度が高くなった不純物が滞留する。第３制御弁６３Ｃは、開いた状態となったときに、水素流路部材１０に溜まった水や不純物を外部に排出する。第１制御弁６３Ａ及び第２制御弁６３Ｂが開いており、第３制御弁６３Ｃが閉じている場合、水素流路部材１０内には、調圧器６２ｃによって調整された圧力で水素が閉塞された状態になる。すなわち、本実施形態の燃料電池システム１はデッドエンド式である。

第１制御弁６３Ａ、第２制御弁６３Ｂ及び第３制御弁６３Ｃは、例えば、図１に示されるシステム制御部７１からの指令（例えば、信号）に基づいて開状態と閉状態とを切替可能なソレノイド弁によって構成される。但し、本発明の実施に用いられる弁は、ソレノイド弁に限定されるものではない。本発明の実施には、ソレノイド弁の代わりに、例えば、モータによって開放状態を調整可能な電動弁が用いられても差し支えない。

一方、スタック１００のカソード側の入口に接続された空気流路部材２０の端部には、空気の供給源であるエアポンプ６１が配置される。空気の流れを基準にして、エアポンプ６１の配置された位置が、空気流路部材２０の最も上流と定義される。空気流路部材２０におけるエアポンプ６１とスタック１００との間には、上流から下流の順に、流量計６１ａと、逆止弁２３とが配置される。スタック１００のカソード側の出口に接続された空気流路部材２０には、第４制御弁６３Ｄが配置される。エアポンプ６１及び流量計６１ａについては、後に図１を参照しつつ説明する。

逆止弁２３は、空気流路部材２０の一方から他方への流れを許容し、他方から一方への流れを制限する。本実施形態において、逆止弁２３は、空気流路部材２０の上流から下流、すなわち、エアポンプ６１側からスタック１００側への空気の流れを許容する。逆止弁２３は、空気流路部材２０の下流から上流、すなわち、スタック１００側からエアポンプ６１側への空気及び水の流れを遮断する。逆止弁２３は、遮断弁の一例である。逆止弁２３としては、例えば、ポペット式、スイング式、ウエハー式、リフト式、ボール式、フート式など、任意の形式の逆止弁が用いられてよい。なお、逆止弁２３の代わりに、電磁弁が用いられてもよい。

第４制御弁６３Ｄは、開いた状態となったときに、スタック１００のカソード側で生成された水を空気と共に外部へ排出する。第４制御弁６３Ｄは、スタック１００の停止時に閉じた状態となる。第４制御弁６３Ｄが閉じた状態となることで、スタック１００から外部への空気の排出が遮断され、後述するセパレータ１１０の第１流路１１１ａの湿度が保たれる（図５（ａ）を参照）。これにより、固体高分子電解質膜１３１のカソード電極１３２の乾燥が防止される（図６を参照）。第４制御弁６３Ｄは、例えば、図１に示されるシステム制御部７１からの指令（例えば、信号）に基づいて開状態と閉状態とを切替可能なソレノイド弁によって構成される。但し、本発明の実施に用いられる弁は、ソレノイド弁に限定されるものではない。本発明の実施には、ソレノイド弁の代わりに、例えば、モータによって開放状態を調整可能な電動弁が用いられても差し支えない。

置換流路部材３０は、空気流路部材２０から水素流路部材１０へ空気を流通させるためのものである。置換流路部材３０は、水素流路部材１０における第１制御弁６３Ａと第２制御弁６３Ｂとの間の位置と、空気流路部材２０における流量計６１ａと逆止弁２３との間の位置とに接続される。置換流路部材３０の空気流路部材２０側には、第５制御弁６３Ｅが配置される。置換流路部材３０の水素流路部材１０側には、遮断弁の一例である逆止弁３２が配置される。

第５制御弁６３Ｅは、水素流路部材１０と空気流路部材２０とを連通又は遮断させるためのものである。第５制御弁６３Ｅは、例えば、図１に示されるシステム制御部７１からの指令（例えば、信号）に基づいて開状態と閉状態とを切替可能なソレノイド弁によって構成される。但し、本発明の実施に用いられる弁は、ソレノイド弁に限定されるものではない。本発明の実施には、ソレノイド弁の代わりに、例えば、モータによって開放状態を調整可能な電動弁が用いられても差し支えない。

燃料電池６の運転時において、第５制御弁６３Ｅは、システム制御部７１からの指令に従って閉じた状態となり、水素流路部材１０と空気流路部材２０とを遮断させる。これにより、エアポンプ６１から供給される空気は、空気流路部材２０を通ってスタック１００のカソード側に流れる。一方、燃料電池システム１の停止時において、第５制御弁６３Ｅは、システム制御部７１からの指令に従って開いた状態となり、水素流路部材１０と空気流路部材２０とを連通させる。これにより、空気流路部材２０、置換流路部材３０及び燃料ガス流路部材１０を通るルートが形成される。このとき、エアポンプ６１から供給される空気は、置換流路部材３０を介して、空気流路部材２０から水素流路部材１０へ流れる。その後、空気は、水素流路部材１０からスタック１００のアノード側に流れ、後述するセパレータ１１０の第２流路１１７ａに残留した水素ガスを外部へ排出する（図５（ｂ）を参照）。

逆止弁３２は、置換流路部材３０の一方から他方への流れを許容し、他方から一方への流れを制限する。すなわち、逆止弁３２は、空気流路部材２０側から水素流路部材１０側への空気の流れを許容する。逆止弁３２は、水素流路部材１０側から空気流路部材２０側への水素の流れを遮断する。逆止弁３２としては、例えば、ポペット式、スイング式、ウエハー式、リフト式、ボール式、フート式など、任意の形式の逆止弁が用いられてよい。なお、逆止弁３２の代わりに、電磁弁が用いられてもよい。

＜＜スタック＞＞
図３に示されるように、スタック１００は、複数の単位電池セル１０１ａと、２つのエンドプレート１０１Ｂとを備える。複数の単位電池セル１０１ａは、直列に積層された単位電池セル群１０１Ａを構成する。２つのエンドプレート１０１Ｂの一方は、単位電池セル群１０１Ａの一端に配置される。２つのエンドプレート１０１Ｂの他方は、単位電池セル群１０１Ａの他端に配置される。複数本のボルト１０１Ｃは、単位電池セル群１０１Ａ及び２つのエンドプレート１０１Ｂを貫通し、単位電池セル群１０１Ａ及び２つのエンドプレート１０１Ｂを互いに固定する。

一方のエンドプレート１０１Ｂには、空気流入孔１０１Ｄと、水素流入孔１０１Ｅとが形成される。空気流入孔１０１Ｄは、後述するセパレータ１１０の第１貫通孔１１２に連通する（図４を参照）。空気流入孔１０１Ｄには、上述したスタック１００より上流の空気流路部材２０を介して、エアポンプ６１が接続される。水素流入孔１０１Ｅは、後述するセパレータ１１０の第３貫通孔１１４に連通する（図４を参照）。水素流入孔１０１Ｅには、上述したスタック１００より上流の水素流路部材１０を介して、ＭＨタンク６２が接続される。

他方のエンドプレート１０１Ｂには、空気排出孔（非図示）と、水素排出孔（非図示）とが形成される。空気排出孔は、後述するセパレータ１１０の第２貫通孔１１３に連通する。空気排出孔には、上述したスタック１００より下流の空気流路部材２０が接続される。水素排出孔は、後述するセパレータ１１０の第４貫通孔１１５貫通孔に連通する。水素排出孔には、上述したスタック１００より下流の水素流路部材１０が接続される。

一方のエンドプレート１０１Ｂと単位電池セル群１０１Ａとの間には、集電板１０１Ｆが設けられる。他方のエンドプレート１０１Ｂと電池セル群１０１Ａとの間には、集電板１０１Ｇが設けられる。これら集電板１０１Ｆ、１０１Ｇは、システム制御基板７を介して、給電ラインＬ１に接続される。停電時において、スタック１００で生成された電力は、給電ラインＬ１を介して、燃料電池６の補器類、システム制御基板７、バッテリ８及び負荷Ｒに供給される。

図４〜図６に示されるように、スタック１００を構成する各単位電池セル１０１ａは、膜／電極接合体１３０と、２つのガスケット１２０ａ、１２０ｂと、２つのセパレータ１１０とを有する。２つのガスケット１２０ａ、１２０ｂは、膜／電極接合体１３０の周縁部にそれぞれ設けられる。２つのセパレータ１１０の一方は、ガスケット１２０ａを介して、膜／電極接合体１３０の一方の面に接触する。２つのセパレータ１１０の他方は、ガスケット１２０ｂを介して、膜／電極接合体１３０の他方の面に接触する。

＜＜＜膜／電極接合体＞＞＞
図６に示されるように、膜／電極接合体１３０は、固体高分子電解質膜１３１、カソード電極１３２及びアノード電極１３３を有する。固体高分子電解質膜１３１は、プロトンの導電性を有する。固体高分子電解質膜１３１は、含水状態においてプロトンを選択的に輸送する。固体高分子電解質膜１３１は、例えばナフィオン（登録商標）などの、スルホン酸基を持ったフッ素系ポリマーで構成される。

アノード電極１３３は、膜／電極接合体１３０の一方の面に接触する。アノード電極１３３は、触媒層１３３ａと、ガス拡散層１３３ｂとを有する。ガス拡散層１３３ｂは、導電性と、燃料ガス（例えば、水素）の通気性とを兼ね備える。ガス拡散層１３３ｂは、例えば、カーボンペーパーなどによって構成される。触媒層１３３ａは、膜／電極接合体１３０の一方の面とガス拡散層１３３ｂとの間に設けられる。触媒層１３３ａは、白金系の金属触媒を担持したカーボン粉末を主成分とする触媒を含む。触媒層１３３ａは、例えば、ガス拡散層１３３ｂを構成するカーボンペーパーに対して、触媒を有機溶媒に分散させたペーストを塗布することで形成される。

カソード電極１３２は、膜／電極接合体１３０の他方の面に接触する。カソード電極１３２は、触媒層１３２ａとガス拡散層１３２ｂとを有する。ガス拡散層１３２ｂは、導電性と、酸化ガス（例えば、空気）の通気性とを兼ね備える。ガス拡散層１３２ｂは、例えば、カーボンペーパーなどによって構成される。触媒層１３２ａは、膜／電極接合体１３０の他方の面とガス拡散層１３２ｂとの間に設けられる。触媒層１３２ａは、白金系の金属触媒を担持したカーボン粉末を主成分とする触媒を含む。触媒層１３２ａは、例えば、ガス拡散層１３２ｂを構成するカーボンペーパーに対して、触媒を有機溶媒に分散させたペーストを塗布することで形成される。

＜＜＜セパレータ＞＞＞
セパレータ１１０は、長方形の平板状の部材である。セパレータ１１０は、例えば、アルミニウム、ステンレス、カーボンなどで構成される。セパレータ１１０は、複数の第１流路壁１１１と、複数の第２流路壁１１７と、２つの第１貫通孔１１２と、２つの第２貫通孔１１３と、２つの第３貫通孔１１４と、２つの第４貫通孔１１５とを含む。

図４及び図５に示されるように、セパレータ１１０の一方の面（例えば、表面）における中央には、複数の第１流路壁１１１が間隔をあけて平行に設けられる。全ての第１流路壁１１１を含む略長方形の領域は、膜／電極接合体１３０のカソード電極１３２の外形に対応する。各第１流路壁１１１と、各第１流路壁１１１の頂点に接触するカソード電極１３２とによって、膜／電極接合体１３０に供給される酸化ガスの複数の第１流路１１１ａが形成される。これら第１流路１１１ａの一端には、セパレータ１１０の短辺に沿って、２つの第１貫通孔１１２が設けられる。また、これら第１流路１１１ａの他端には、セパレータ１１０の短辺に沿って、２つの第２貫通孔１１３が設けられる。第１貫通孔１１２を通過した空気は、第１流路１１１ａを流れることで、カソード電極１３２に供給される。第１流路１１１ａを流れた空気は、カソード電極１３２で生成された水とともに、第２貫通孔１１３を通過する。セパレータ１１０の表面には、厚み方向に突出するガスケットライン３７Ａが形成される。ガスケットライン３７Ａは、複数の第１流路１１１ａと、２つの第１貫通孔１１２と、２つの第２貫通孔１１３との外周を隙間なく取り囲む。

また、セパレータ１１０の他方の面（例えば、裏面）における中央には、表面と同様に、複数の第２流路壁１１７が間隔をあけて平行に設けられる。複数の第２流路壁１１７は、表面のストレート型の流路壁１１１と異なり、その両端が第３貫通孔１１４及び第４貫通孔１１５に向かってそれぞれ直角に曲折したサーペンタイン型となっている。複数の第２流路壁１１７を含む略長方形の領域は、膜／電極接合体１３０の表面に設けたアノード電極１３３の外形に対応する。各第２流路壁１１７と、各第２流路壁１１７の頂点に接触するアノード電極１３３とによって、膜／電極接合体１３０に供給される水素が流れる複数の第２流路１１７ａが形成される。第３貫通孔１１４を通過した水素は、第２流路１１７ａを流れることで、アノード電極１３３に供給される。第２流路１１７ａを流れた水素は、第４貫通孔１１５を通過する。セパレータ１１０の裏面には、表面と同様に、厚み方向に突出するガスケットライン３７Ｂが形成される。ガスケットライン３７Ｂは、複数の第２流路１１７ａと、２つの第３貫通孔１１４と、２つの第４貫通孔１１５との外周を隙間なく取り囲む。

セパレータ１１０の互いに対向する長辺の近傍には、それぞれ複数の挿通孔１１６が等間隔で設けられる。本実施形態では、セパレータ１１０の強度を向上させるため、第３貫通孔１１４及び第４貫通孔１１５が、隣接する２つの挿通孔１１６の間の領域に設けられる。

＜＜＜ガスケット＞＞＞
ガスケット１２０ａ、１２０ｂは、セパレータ１１０とほぼ同一寸法の長方形のシート材からなる。ガスケット１２０ａ、１２０ｂは、貫通孔１２１〜１２６を有する。ガスケット１２０ａ、１２０ｂを形成するシート材としては、例えば、極めて薄く加工したシリコンゴム又はエラストマーなどの弾性体を用いることができる。ガスケット１２０ａ、１２０ｂの中央には、最も大きな長方形の貫通孔１２１が設けられる。この貫通孔１２１の外形及び位置は、セパレータ１１０の表面に形成された各第１流路壁１１１と、セパレータ１１０の裏面に形成された各第２流路壁１１７とを含む、略長方形の領域に対応する。また、貫通孔１２１の外形は、膜／電極接合体１３０の両面に設けたカソード電極１３２及びアノード電極１３３にも対応する。

ガスケット１２０ａ、１２０ｂの互いに対向する短辺の近傍で、かつ長方形の貫通孔１２１の両端には、それぞれ２つの貫通孔１２２と、２つの貫通孔１２３とが設けられる。２つの貫通孔１２２の外形及び位置は、セパレータ１１０の２つの第１貫通孔１１２にそれぞれ対応する。また、２つの貫通孔１２３の外形及び位置は、セパレータ１１０の２つの第２貫通孔１１３にそれぞれ対応する。

ガスケット１２０ａ、１２０ｂの一の長辺の近傍には、２つの貫通孔１２４と、２つの貫通孔１２５とが間隔をあけて設けられる。２つの貫通孔１２４の外形及び位置は、セパレータ１１０の２つの第３貫通孔１１４にそれぞれ対応する。また、２つの貫通孔１２５の外形及び位置は、セパレータ１１０の２つの第４貫通孔１１５にそれぞれ対応する。

ガスケット１２０ａ、１２０ｂの互いに対向する長辺の近傍には、それぞれ複数の貫通孔１２６が等間隔で設けてある。これら貫通孔１２６の外形及び位置は、セパレータ１１０の各挿通孔１１６にそれぞれ対応する。

図４及び図６に示されるように、ガスケット１２０ａは、アノード電極１３３の外周に隣接し、固体高分子電解質膜１３１の一方の面に接触する。ガスケット１２０ａは、セパレータ１１０の裏面に形成されたガスケットライン３７Ｂによって押さえられる。ガスケット１２０ａは、第２流路１１７ａを流れる水素が、単位電池セル１０１ａから外部に漏れることを防止する。ガスケット１２０ｂは、カソード電極１３２の外周に隣接し、固体高分子電解質膜１３１の他方の面に接触する。ガスケット１２０ｂは、セパレータ１１０の表面に形成されたガスケットライン３７Ａによって押さえられる。ガスケット１２０ｂは、第１流路１１１ａを流れる空気が、単位電池セル１０１ａから外部に漏れることを防止する。

図３及び図４において、複数の単位電池セル１０１ａが直接に積層されるので、第１貫通孔１１２及び貫通孔１２２が一直線に整列する。第３貫通孔１１４及び貫通孔１２４と、第２貫通孔１１３及び貫通孔１２３と、第４貫通孔１１５及び貫通孔１２５も、同様に、それぞれ一直線に整列する。一方のエンドプレート１０１Ｂの水素流入孔１０１Ｅは、一直線に整列した第３貫通孔１１４及び貫通孔１２４に連通する。一方のエンドプレート１０１Ｂの空気流入孔１０１Ｄは、一直線に整列した第１貫通孔１１２及び貫通孔１２２に連通する。他方のエンドプレート１０１Ｂの水素排出孔（非図示）は、一直線に整列した第４貫通孔１１５及び貫通孔１２５に連通する。他方のエンドプレート１０１Ｂの空気排出孔（非図示）は、一直線に整列した第２貫通孔１１３及び貫通孔１２３に連通する。

＜＜燃料電池の動作＞＞
水素流入孔１０１Ｅからスタック１００の内部に供給された水素は、積層方向に一直線に整列した第３貫通孔１１４に流入する。水素は、第３貫通孔１１４から第２流路１１７ａに流入する。第２流路１１７ａに流入した水素は、アノード電極１３３の拡散層１３３ｂによって膜／電極接合体１３０の面方向に拡散され、アノード電極１３３の触媒層１３３ａに接触する。触媒層１３３ａに接触した水素は、触媒層１３３ａに含まれる触媒によって、水素イオンと電子とに乖離する。水素イオンは、固体高分子膜１３１を伝導し、カソード電極１３２の触媒層１３２ａに到達する。一方、電子は、集電板１０１Ｆから、外部に取り出される。アノード電極１３３に接触した水素ガスは、第２流路１１７ａに沿って第４貫通孔１１５に到達し、水素排出孔（非図示）を介してスタック１の外部に排出される。

空気導入口１０１Ｄからスタック１００の内部に供給された空気は、積層方向に一直線に整列した第１貫通孔１１２に流入する。空気は、第１貫通孔１１２から第１流路１１１ａに流入する。第１流路１１１ａに流入した空気は、カソード電極１３２の拡散層１３２ｂによって膜／電極接合体１３０の面方向に拡散され、カソード電極１３２の触媒層１３２ａに接触する。空気に含まれる酸素は、触媒層１３２ａに含まれる触媒によって、固体高分子膜１３１を伝導してきた水素イオンと、集電板１０１Ｆから取り出され、外部負荷を介して集電板１０１Ｇから伝導される電子と反応することで、水を生成する。この電子の移動によって、電力が発生する。カソード電極１３２に接触した空気は、生成された水とともに、第１流路１１１ａに沿って第２貫通孔１１３に到達し、空気排出孔（非図示）を介してスタック１の外部に排出される。

＜＜燃料電池の補器類＞＞
図１に示されるように、燃料電池６は、スタック１００に発電を行わせるための種々の補器類を備える。上述のとおり、図１中の実線は、電力の供給経路を示す。図１中の点線は、検出結果や指令などの信号の伝送経路を示す。燃料電池６の各補器類と、システム制御部７１とは、図１中の実線で示された伝送経路によって電気的に接続され、点線で示された伝送経路によって信号の送受信が可能となっている。

上述のとおり、エアポンプ６１は、スタック１００のカソード側の入口に接続された空気流路部材２０（図２を参照）に配置される。エアポンプ６１は、システム制御基板７のポンプ駆動回路８１に電気的に接続される。ポンプ駆動回路８１は、補器類電源７５に電気的に接続される（接続は非図示）。エアポンプ６１には、ポンプ駆動回路８１を介して補器類電源７５からの直流電流が供給される。ポンプ駆動回路８１は、システム制御部７１からの指令（例えば、信号）に基づいて、エアポンプ６１をＯＮ／ＯＦＦ動作させる。

流量計６１ａは、エアポンプ６１から供給される空気の流量を検出する。流量計６１ａは、検出結果を示す信号を、システム制御基板７のシステム制御部７１に送信する。流量計６１ａの構成は、特に限定されるものではない。例えば、流量計６１ａとして熱式、差圧式、面積式、超音波式などの流量計を用いることができる。本実施形態の流量計６１ａは、サーミスタを用いた熱式の流量計である。

ＭＨタンク６２は、水素吸蔵合金（非図示）を内蔵する。ＭＨタンク６２内の水素吸蔵合金は、吸熱反応によって水素を放出する。一般に、水素吸蔵合金は、吸熱反応によって水素を放出する。水素吸蔵合金の温度が高いほど、単位体積、単位時間当たりの水素の放出量は多い。一方、水素吸蔵合金の温度が低いほど、水素の放出量は少ない。ＭＨタンク６２に内蔵される水素吸蔵合金として、例えば、ＡＢ２型、ＡＢ５型、Ｔｉ−Ｆｅ系、Ｖ系、Ｍｇ合金、Ｐｂ系、Ｃａ系合金などの種々の構成のものを適用することができる。

ＭＨタンク６２は、配管である水素流路部材１０を介して、燃料電池６の調圧器６２ｃに接続される。調圧器６２ｃは、水素流路部材１０内の圧力が規定値になるように調整する。すなわち、調圧器６２ｃは、システム制御部７１の指令に基づいて、ＭＨタンク６２から水素流路部材１０へ供給される水素の流量を制御する。規定値は、スタック１００の発電に十分な水素流路部材１０内の圧力の値である。例えば、本実施形態では、規定値は５０ｋＰａ以上に設定される。図２に示されるように、水素流路部材１０には圧力センサ６２ｄが配置される。システム制御部７１は、圧力センサ６２ｄに検出された水素流路部材１０内の圧力を規定値と比較する。システム制御部７１は、圧力センサ６２ｄから受信した信号が示す水素流路部材１０内の圧力が５０ｋＰａ未満のときに、調圧器６２ｃを動作させる指令を送信する。

図１に示される複数の制御弁６３は、図２に例示される第１制御弁６３Ａ、第２制御弁６３Ｂ、第３制御弁６３Ｃ、第４制御弁６３Ｄ及び第５制御弁６３Ｅに相当する。複数の制御弁６３は、図２に示されるように、スタック１００に接続された水素流路部材１０、空気流路部材２０及び置換流路部材３０のそれぞれに配置される。複数の制御弁６３は、システム制御基板７の制御弁駆動回路８２に電気的に接続される。制御弁駆動回路８２は、補器類電源７５に電気的に接続される（接続は非図示）。制御弁６３には、制御弁駆動回路８２を介して補器類電源７５からの直流電流が供給される。制御弁駆動回路８２は、システム制御部７１からの指令（例えば、信号）に基づいて、複数の制御弁６３を個別に開閉動作させる。

図１に示される温度センサ６４ａは、図２に示されるスタック１００のアノード側の出口に接続された水素流路部材１０の端部と、スタック１００のカソード側の出口に接続された空気流路部材２０の端部との付近に設けられる。温度センサ６４ａは、スタック１００から排気されたガスの温度を検出する。温度センサ６４ａは、検出結果を示す信号を、システム制御部７１に送信する。スタック１００から排気されたガスの温度は、発電時のスタック１００の温度と相関関係を有する。スタック１００から排気されたガスの温度が規定値を超える場合は、スタック１００に異常が発生している可能性がある。例えば、スタック１００は、膜／電極接合体１３０の劣化又な損傷により発熱量を増大させる。システム制御部７１は、温度センサ６４ａに検出された温度が規定値を超える場合に、図９に示される異常検出時処理を行う。異常検出時処理については、後に詳述する。

図１に示される筐体内温度検出部６６ａ及び冷却ファン６５は、燃料電池システム１の筐体（非図示）に設けられる。筐体内温度検出部６６ａは、筐体内に配置される。一方、冷却ファン６５は、スタック１００に送風する向きに配置される。冷却ファン６５は、システム制御基板７のファン駆動回路８３に電気的に接続される。ファン駆動回路８３は、補器類電源７５に電気的に接続される。冷却ファン６５には、ファン駆動回路８３を介して補器類電源７５からの直流電流が供給される。

筐体内温度検出部６６ａは、筐体内の温度を検出する。筐体内温度検出部６６ａは、検出結果を示す信号を、システム制御部７１に送信する。スタック１００は、発電中に熱を発生させる。スタック１００の熱によって、筐体内の温度が規定値よりも高くなると、ＭＨタンク６２内の圧力が高くなりすぎる。システム制御部７１は、筐体内温度検出部６６ａに検出された筐体内の温度を規定値と比較し、冷却ファン６５をＯＮ／ＯＦＦ動作させる指令を送信する。本実施形態では、規定値を４０℃に設定してある。

システム制御部７１は、筐体内温度検出部６６ａから受信した信号が示す筐体内の温度が４０℃を超えたときに、冷却ファン６５をＯＮにさせる指令（例えば、信号）をファン駆動回路８３に送信する。ファン駆動回路８３は、システム制御部７１の指令に基づいて、冷却ファン６５への電流供給を開始する。冷却ファン６５は、ファン駆動回路８３から供給された電流によってＯＮになる。ＯＮになった冷却ファン６５は、低温の外気を筐体内に取り込み、スタック１００に対して送風するとともに、高温となった筐体内の空気を換気する。

一方、システム制御部７１は、筐体内温度検出部６６ａから受信した信号が示す筐体内の温度が４０℃以下になったときに、冷却ファン６５をＯＦＦにさせる指令（例えば、信号）をファン駆動回路８３に送信する。ファン駆動回路８３は、システム制御部７１の指令に基づいて、冷却ファン６５への電流供給を停止させる。電流供給が停止された冷却ファン６５はＯＦＦになる。

さらに、システム制御部７１は、冷却ファン６５をＯＮにさせる指令をファン駆動回路８３に送信してから規定時間が経過しても、筐体内の温度が４０℃を超える場合に、図９に示される異常検出時処理を行う。異常検出時処理については、後に詳述する。

図１に示されるように、筐体内のスタック１００の近傍には、水素漏洩検出部６７ａが設けられる。水素漏洩検出部６７ａは、筐体内の雰囲気中の水素濃度を検出する水素センサを備える。水素漏洩検出部６７ａに適用される水素センサの検出原理は、特に限定されるものではない。例えば、接触燃焼式、半導体式、熱電式などの水素センサが水素漏洩検出部６７ａに適用される。接触燃焼式の水素センサは、ｐｔ合金などの燃焼触媒を備え、触媒上で水素が燃焼反応したときの発熱による抵抗変化を信号として出力する。半導体式の水素センサは、半導体である酸化スズ（ＳｎＯ_２−Ｘ）の表面が水素によって還元されたときの抵抗変化を信号として出力する。熱電式の水素センサは、熱電変換膜とその表面の一部の上に形成された触媒膜で構成され、水素と触媒との発熱反応により発生する局部的な温度差を熱電変換膜で電圧信号に変換する。

水素漏洩検出部６７ａは、筐体内の雰囲気中の水素濃度を検出する。水素漏洩検出部６７ａは、検出結果を示す信号を、システム制御部７１に送信する。システム制御部７１は、水素漏洩検出部６７ａに検出された水素濃度の値が規定値を超える場合に、図９に示される異常検出時処理を行う。異常検出時処理については、後に詳述する。

＜システム制御基板＞
システム制御基板７は、システム制御部７１、不揮発性メモリ７２、表示部７３、制御基板電源７４、補器類電源７５、電流／電圧検出部７６、遮断回路７７、電力回路７８、電流／電圧検出部７９、ポンプ駆動回路８１、制御弁駆動回路８２、ファン駆動回路８３及びリレー２を含む。上述のとおり、図１中の実線は、電力の供給経路を示す。図１中の点線は、検出結果や指令などの信号の伝送経路を示す。システム制御部７１の構成要素は、図１中の実線で示された伝送経路によって電気的に接続され、図１中の点線で示された伝送経路によって信号の送受信が可能となっている。

システム制御部７１は、例えば、一又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）又はマルチコアＣＰＵと、ＲＡＭ（Random Access Memory）により構成される。また、システム制御部７１は、後述する制御処理を実行するための専用の回路基板により構成されてもよい。また、システム制御部７１は、後述する制御処理を実行するための専用のＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）により構成されてもよい。

システム制御部７１は、燃料電池システム１の全般的な制御処理を行う。システム制御部７１が行う通常の制御処理として、例えば、燃料電池６の起動制御、燃料電池６の運転制御、燃料電池６から供給される電力の平滑化制御、バッテリ８の充電制御、燃料電池６に関係する異常の検出、筐体内の温度制御、燃料電池６の停止制御などを行う。

システム制御部７１は、燃料電池６に関係する異常が検出された場合に、図９に示される異常検出時処理を行う。すなわち、システム制御部７１は、検出された異常に関する情報を表示部７３に表示させる制御（ステップＳ２１）、検出された異常に関する情報を不揮発性メモリ７２に記憶させる制御（ステップＳ２２）、燃料電池６の停止制御（ステップＳ２３）、出力遮断リレー９の接点を開状態にして、バッテリ８から負荷Ｒへの電力の供給を遮断する制御（ステップＳ２４）、リレー２を開状態にして、バッテリ８からシステム制御基板７への電力の供給を自ら遮断する制御（ステップＳ２５）を行う。図９に示される異常検出時処理については、後に詳述する。

さらに、システム制御部７１は、燃料電池６の異常により自ら停止させた燃料電池システム１が再起動された場合に、図１０に示す異常報知・復帰の制御処理を行う。すなわち、システム制御部７１は、前回の運転時に発生した異常に関する情報を表示部７３に表示させる制御（ステップＳ３１）、前回の運転時に発生した異常に応じた燃料電池６の復帰に関係する制御（ステップＳ３２〜Ｓ３９）を行う。図１０に示す異常報知・復帰の制御処理については、後に詳述する。

本実施形態では、燃料電池６に関係する異常として、スタック１００からの水素漏洩、スタック１００の異常（異常加熱、寿命）、ＭＨタンク６２に内蔵された水素吸蔵合金の水素切れ、筐体内の温度異常、その他の異常を例示する。しかし、本発明の燃料電池システム１の制御部が検出可能な異常は、本実施形態に例示された異常に限定されるものではない。

システム制御部７１は、水素漏洩検出部６７ａの検出結果に基づいて、筐体内における水素漏洩を検出する。システム制御部７１は、温度センサ６４ａの検出結果に基づいて、スタック１００の異常加熱を検出する。システム制御部７１は、電流／電圧検出部７６に検出された電圧値に基づいて、スタック１００の寿命を検出する。システム制御部７１は、電流／電圧検出部７６に検出された電流値に基づいて、ＭＨタンク６２に内蔵された水素吸蔵合金の水素切れを検出する。システム制御部７１は、筐体内温度検出部６６ａの検出結果に基づいて、燃料電池６が収容された筐体内の温度異常を検出する。

なお、本実施形態の燃料電池システム１は、上述した主要な制御処理を、１つのシステム制御部７１が行う構成となっている。しかし、本発明の燃料電池システムは、１つの制御部を備えた構成に限定されるものではない。本発明の燃料電池システムは、システムの主要な制御処理を、複数の制御部が行う構成とすることができる。

不揮発性メモリ７２は、システム制御部７１の制御処理に従い、燃料電池システム１の運用に関する種々のデータを記憶する。また、不揮発性メモリ７２は、システム制御部７１に検出された異常に関する情報を記憶する。本実施形態では、システム制御部７１は、筐体内における水素漏洩、スタック１００の異常（異常加熱、寿命）、ＭＨタンク６２に内蔵された水素吸蔵合金の水素切れ、筐体内の温度異常、又はその他の異常が検出された場合に、これら異常の種別を示す情報を不揮発性メモリ７２に送信する。不揮発性メモリ７２は、システム制御部７１から異常の種別情報を受信し、これを記憶する。

表示部７３は、例えば、液晶表示パネルや７セグメントＬＥＤなどを用いることができる。表示部７３は、システム制御部７１の制御処理に従って、文字、数字、記号などの情報を表示する。例えば、表示部７３は、システム制御部７１に検出された異常の種別情報を表示する。すなわち、システム制御部７１は、筐体内における水素漏洩、スタック１００の異常（異常加熱、寿命）、ＭＨタンク６２に内蔵された水素吸蔵合金の水素切れ、筐体内の温度異常、又はその他の異常が検出された場合に、これら異常の種別情報を表示させる指令（例えば、信号）を表示部７３に送信する。表示部７３は、システム制御部７１の指令に基づいて、燃料電池６に関係する異常の種別を示す文字、数字、記号などの情報を表示する。なお、表示部７３は、燃料電池システム１の異常を知らせる報知部の一例である。報知部は、視覚的な報知を行う表示部に限定されるものではない。報知部は、例えば、聴覚的な報知を行うスピーカなどであってもよい。例えば、異常により停止された燃料電池６を再起動させる前に、システム制御部７１の指令に基づいて、スピーカがアラーム音を鳴らす構成にしてもよい。このような構成とした場合には、燃料電池システム１を復帰させる管理者に、燃料電池６が再起動することを知らせることができる。

制御基板電源７４は、燃料電池６又はバッテリ８からの電力をシステム制御基板７で利用可能な電圧に変換したうえで、システム制御基板７に供給する。補器類電源７５は、燃料電池６又はバッテリ８からの電力を燃料電池６の補器類で利用可能な電圧に変換したうえで、補器類に供給する。制御基板電源７４及び補器類電源７５は、リレー２を介して、給電ラインＬ１に電気的に接続される。バッテリ８又は燃料電池６から電力は、リレー２を介して、制御基板電源７４及び補器類電源７５に供給される。

燃料電池６からの電力は、電流／電圧検出部７６、遮断回路７７、電力回路７８及び電流／電圧検出部７９を通って、給電ラインＬ１に流れる。電流／電圧検出部７６は、スタック１００の出力側に接続される。電流／電圧検出部７６は、スタック１００が発電した電力の電圧値と電流値とを検出する。電流／電圧検出部７６は、検出結果を示す信号を、システム制御部７１に送信する。

スタック１００の電圧値は、スタック１００の寿命と相関関係を有する。例えば、図６に示される固体高分子膜１３１の膜質が経年劣化して薄くなると、クロスリーク量が増加する。また、図６に示される触媒層１３２ａ、１３３ａに含まれる白金触媒が劣化すると、触媒層１３２ａ、１３３ａの反応効率が低下する。このような要因により、スタック１００の出力電圧は、時間の経過に伴って低下する。したがって、スタック１００の電圧値の低下は、固体高分子膜１３１や触媒層１３２ａ、１３３ａなどの構成要素の劣化を示す。システム制御部７１は、スタック１００の電圧値に基づいて、スタック１００の寿命を判断する。システム制御部７１は、スタック１００の寿命が零に近い規定値に達した場合に、図９に示される異常検出時処理を行う。

一方、スタック１００の電流値は、発電に使われた水素の消費量を示す。上述のとおり、燃料電池６は、水素から乖離した水素イオン及び電子と、空気に含まれる酸素とを反応させて水を生成し、このときの電子の移動によって電力を発生させる。発電の際に移動した電子の量は、スタック１００の電流値に対応するとともに、発電に使われた水素の消費量に対応する。システム制御部７１は、電流／電圧検出部７６から受信したスタック１００の電流値に基づいて、ＭＨタンク６２に内蔵された水素吸蔵合金の水素残量を算出する。システム制御部７１が算出した水素残量の値は、不揮発性メモリ７２に記憶される。また、システム制御部７１は、ＭＨタンク６２に内蔵された水素吸蔵合金の水素残量が零に近い規定値に達した場合に、図９に示される異常検出時処理を行う。

さらに、システム制御部７１は、スタック１００の電流値に基づいて、エアポンプ６１に対して空気の供給量を変更する指令（例えば、信号）を送信する。エアポンプ６１は、システム制御部７１の指令に基づいて、スタック１００のカソード側に供給される空気の量を増減させる。これにより、スタック１００の発電量が制御される。

遮断回路７７は、スタック１００が発電していない燃料電池６の停止時において、スタック１００をシステム制御基板７から電気的に遮断する。バッテリ８からシステム制御基板７に供給される電力が、スタック１００に流れることを防止するためである。システム制御部７１は、燃料電池６の停止時に、遮断回路７７を遮断させる指令（例えば、信号）を送信する。遮断回路７７は、システム制御部７１の指令に基づいて、システム制御基板７とスタック１００との電気的な接続を遮断する。一方、システム制御部７１は、燃料電池６の起動時に、遮断回路７７の遮断を解除させる指令（例えば、信号）を送信する。遮断回路７７は、システム制御部７１の指令に基づいて、システム制御基板７とスタック１００との電気的な接続の遮断を解除する。

電力回路７８は、システム制御部７１からの指令（例えば、信号）に基づいて、バッテリ８を定電流定電圧（ＣＣＣＶ）又は定電圧定電流（ＣＶＣＣ）で充電する。スタック１００の電圧は、負荷Ｒの消費電力の増減に伴って変動する。電力回路７８は、バッテリ８に供給されるスタック１００の電流及び電圧を平滑化する。また、電力回路７８は、例えば、スタック１００の電流を一定の値にし、バッテリ８の電圧が規定値に達した後は、規定値の電圧が維持されるように、スタック１００の電流値を下げる。例えば、本実施形態では、スタック１００の電圧が３０〜５０Ｖの間で変動する。電力回路７８は、スタック１００の電圧を、バッテリ８の出力電圧と同じ２４Ｖに変換する。

電流／電圧検出部７９は、電力回路７８を通ってバッテリ８に供給される電力の電流値及び電圧値を検出する。電流／電圧検出部７９は、検出結果を示す信号を、システム制御部７１に送信する。システム制御部７１は、電流／電圧検出部７９に検出された電流値に基づいて、バッテリ８の充電量を算出する。また、システム制御部７１は、電流／電圧検出部７９に検出された電圧値に基づいて、バッテリ８の電圧値を監視する。

リレー２は、システム制御部７１の指令に基づいて、システム制御基板７と給電ラインＬ１との電気的な接続を遮断する。すなわち、リレー２は、バッテリ８からシステム制御基板７への電力の供給を遮断する。リレー２の具体的な構成が図７（ａ）、（ｂ）に示される。

図７（ａ）は、リレー２の閉状態を示す。リレー２の入力側は、電源スイッチ５を介して、給電ラインＬ１に電気的に接続される（図１を参照）。リレー２の出力側は、制御基板電源７４及び補器類電源７５に電気的に接続される（図１を参照）。リレー２は、スイッチ２１と、コイル２２と、接点２３とを備える。図７（ａ）の点線に示されるように、スイッチ２１は、手動操作によって一時的にＯＮの状態になる。スイッチ２１がＯＮされると、燃料電池６又はバッテリ８からの電力が制御基板電源７４及び補器類電源７５に供給される。そして、制御基板電源７４がコイル２２に電流を流すように制御し、コイル２２が磁力を生じさせる。コイル２２の磁力によって、接点２３が閉状態となる。接点２３が閉状態になると、スイッチ２１がＯＦＦしても、燃料電池６又はバッテリ８からの電力が、制御基板電源７４及び補器類電源７５に供給され続ける。

一方、システム制御部７１は、上述した燃料電池６に関係する異常が検出された場合に、図９に示される異常検出時処理を行う。すなわち、システム制御部７１は、異常の種別情報を表示部７３に表示させる制御（ステップＳ２１）、異常の種別情報を不揮発性メモリ７２に記憶させる制御（ステップＳ２２）、燃料電池６を停止させる制御（ステップＳ２３）を行う。燃料電池６の停止後は、バッテリ８からの電力がシステム制御基板７に供給される。仮に、燃料電池６の停止後も、表示部７３が、異常の種別情報の表示を継続すれば、いずれバッテリ８に残存する電力が全て消費されてしまう。この結果、燃料電池システム１を復帰させることができず、また、燃料電池６に発生した異常の種別情報を表示部７３に表示させることもできない。そこで、本実施形態の燃料電池システム１は、異常の検出により燃料電池６が停止された場合に、システム制御部７１が、リレー２の接点２３を開状態にさせる指令（例えば、信号）を送信し、バッテリ８からシステム制御基板７に供給される電力を自ら遮断する制御を行う。

図７（ｂ）は、リレー２の開状態を示す。リレー２は、システム制御部７１からの指令に基づいて、コイル２２に流れる電流の供給を停止する。電流がコイル２２に流れなくなると、コイル２２の磁力が消失する。これにより、接点２３が開状態となる。接点２３が開状態になると、バッテリ８からシステム制御基板７への電力供給が遮断される。すなわち、システム制御部７１は、バッテリ８からシステム制御基板７への電力供給を自ら遮断して、燃料電池システム１を停止させる。このような制御処理により、バッテリ８に残存する電力が、システム制御基板７に消費されない。これにより、バッテリ８に残存する電力が、燃料電池システム１を復帰させるための電力として確保される。また、バッテリ８に残存する電力により、燃料電池システム１の復帰時に、前回の運転時に発生した異常の種別情報を表示部７３に表示させることが可能となる。

上述のとおり、ポンプ駆動回路８１は、システム制御部７１からの指令に基づいて、燃料電池６のエアポンプ６１をＯＮ／ＯＦＦ動作させる。ポンプ駆動回路８１は、補器類電源７５に電気的に接続されている（接続は非図示）。ポンプ駆動回路８１には、補器類電源７５からの直流電流が供給される。システム制御部７１の指令は、例えば、トランジスタのＯＮ／ＯＦＦによって生成される制御信号である。システム制御部７１が、ポンプ駆動回路８１に制御信号を送信することで、ポンプ駆動回路８１からエアポンプ６１への電流供給が開始及び停止される。

上述のとおり、制御弁駆動回路８２は、システム制御部７１からの指令に基づいて、燃料電池６の配管に配置された複数の制御弁６３（図２の第１〜第５制御弁６３Ａ〜６３Ｅ）を個別に開閉動作させる。制御弁駆動回路８２は、補器類電源７５に電気的に接続されている（接続は非図示）。制御弁駆動回路８２は、補器類電源７５からの直流電流が供給される。システム制御部７１の指令は、例えば、トランジスタのＯＮ／ＯＦＦによって生成される制御信号である。システム制御部７１が、制御弁駆動回路８２に制御信号を送信することで、制御弁駆動回路８２から複数の制御弁６３への電流供給が開始及び停止される。

上述のとおり、ファン駆動回路８３は、システム制御部７１からの指令に基づいて、冷却ファン６５をＯＮ／ＯＦＦ動作させる。ファン駆動回路８３は、補器類電源７５に電気的に接続されている（接続は非図示）。ファン駆動回路８３には、補器類電源７５からの直流電流が供給される。システム制御部７１の指令は、例えば、トランジスタのＯＮ／ＯＦＦによって生成される制御信号である。システム制御部７１が、ファン駆動回路８３に制御信号を送信することで、ファン駆動回路８３から冷却ファン６５への電流供給が開始及び停止される。

＜バッテリ＞
バッテリ８は、燃料電池６及びシステム制御基板７と並列に、給電ラインＬ１に電気的に接続される。バッテリ８は、燃料電池６が停止している場合に、制御基板電源７４及び補器類電源７５を介して、システム制御基板７、燃料電池６の補器類及び負荷Ｒに電力を供給する。また、バッテリ８は、燃料電池６が稼働している場合に、燃料電池６から供給される電力で充電される。バッテリ８は、充電可能な二次電池である。本実施形態では、バッテリ８として、２４Ｖの出力電圧を有する鉛蓄電池が用いられる。但し、バッテリ８は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池など、他の二次電池が用いられてよい。また、バッテリ８の出力電圧は２４Ｖに限定されず、他の任意の電圧（例えば、１２Ｖ）であってよい。

バッテリ８には、温度センサ８ａが設けられる。温度センサ８ａは、バッテリ８の温度を検出する。温度センサ８ａは、検出結果を示す信号を、システム制御部７１に送信する。システム制御部７１は、温度センサ８ａに検出されたバッテリ８の温度が規定値を超えた場合に、バッテリ８の充電を中止する。本実施形態の燃料電池システム１では、例えば、この規定値を４０℃に設定してある。なお、バッテリ８の過剰な発熱は、例えば、かつ燃料電池システム１の筐体内に、常に外気を取り入れることで防止することができる。

＜出力遮断リレー＞
出力遮断リレー９は図示しない入力部と出力部とを有する。出力遮断リレー９の入力部は、給電ラインＬ１に電気的に接続される。出力遮断リレー９の出力部は、負荷Ｒに電気的に接続される。出力遮断リレー９は、システム制御部７１からの指令（例えば、信号）に基づいて、接点（非図示）を開閉動作させる。

システム制御部７１は、燃料電池６の起動後に、バッテリ８の電圧が規定値よりも高いか判断する。システム制御部７１は、バッテリ８の電圧が規定値よりも高いと判別した場合、すなわち、バッテリ８に所定の充電量が残存している場合には、出力遮断リレー９の接点を閉状態にさせる指令を送信する。出力遮断リレー９は、システム制御部７１の指令に基づいて、接点を閉状態にさせる。これにより、燃料電池６又はバッテリ８からの電力が負荷Ｒに供給される。

一方、システム制御部７１は、バッテリ８の電圧が規定値以下であると判別した場合、すなわち、バッテリ８に所定の充電量が残存していない場合には、出力遮断リレー９は、接点の開状態を維持させる。これにより、燃料電池６からの電力は、負荷Ｒに供給されず、バッテリ８に充電される。その後、バッテリ８の電圧が規定値よりも高くなった場合に、システム制御部７１は、出力遮断リレー９の接点を閉状態にさせる指令を送信する。出力遮断リレー９は、システム制御部７１の指令に基づいて、接点を閉状態にさせる。これにより、燃料電池６又はバッテリ８からの電力が負荷Ｒに供給される。

システム制御部７１は、燃料電池６の停止後に、出力遮断リレー９の接点を開状態にさせる指令を送信する。出力遮断リレー９は、システム制御部７１の指令に基づいて、接点を開状態にさせる。これにより、バッテリ８から負荷Ｒへの電力供給が遮断される。すなわち、バッテリ８に残存する電力が、負荷Ｒに消費されずに確保される。

＜システムの制御処理＞
次に、本実施形態の燃料電池システム１の制御処理の流れについて、図８、図９及び図１０を参照しつつ説明する。図８、図９及び図１０に示される各ステップは、上述したシステム制御部７１により実行される。なお、図８、図９及び図１０に示される各ステップが、複数の制御部により実行される構成としてもよいことは、上述のとおりである。

＜＜制御処理の概要＞＞
図８は、燃料電池システム１の通常運転時処理のメインルーチンを示す。図９は、燃料電池システム１の異常検出時処理のサブルーチンを示す。図１０は、燃料電池システム１の異常報知・復帰処理のサブルーチンを示す。

燃料電池システム１は、通常の運転時において、図８に示されるメインルーチンの制御処理を行う。燃料電池システム１が起動された後、ステップＳ１において、前回の運転時に燃料電池６に関係する異常が検出されたかが判断される。異常が検出されないと判別された場合（ＮＯ）は、ステップＳ２に進み、燃料電池６を起動させる制御が行われる。一方、異常が検出されたと判別された場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ３０に進む。燃料電池システム１の制御処理は、図１０に示される異常報知・復帰処理のサブルーチンに移行される。この異常報知・復帰処理では、ステップＳ３１の異常の種別情報を表示させる制御と、ステップＳ３２〜Ｓ３９の復帰可否に関する判断とを経て、ステップＳ２の燃料電池６を起動させる制御が行われるかが決定される。

ステップＳ２の燃料電池６の起動制御が行われた後は、ステップＳ３に進み、バッテリ８の電圧値が規定値よりも高いか、すなわち、バッテリ８に所定の充電量が残存しているかが判断される。バッテリ８の電圧値が規定値よりも高いと判別された場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ４に進み、出力遮断リレー９が閉状態にされる。これにより、バッテリ８からの電力が負荷Ｒに供給される。一方、バッテリ８の電圧値が規定値以下であると判別された場合（ＮＯ）は、バッテリ８の電圧値が規定値よりも高くなるまで、ステップＳ３の判断が繰り返される。

燃料電池６の起動後は、ステップＳ５〜Ｓ９におけるいずれかの異常が検出されたかが判断される。ステップＳ５〜Ｓ９において、いずれかの異常が検出された場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ２０に進む。燃料電池システム１の制御処理は、図９に示される異常検出時処理のサブルーチンに移行される。この異常検出時処理では、異常の種別情報を表示させる制御（ステップＳ２１）と、異常の種別情報を記憶させる制御（ステップＳ２２）と、燃料電池６を停止させる制御（ステップＳ２３）と、出力遮断リレー９の接点を開状態にさせる制御（ステップＳ２４）と、リレー２の接点２３を開状態にさせる制御（ステップＳ２５）とが行われる。これにより、燃料電池システム１の制御処理は終了する。

一方、ステップＳ５〜Ｓ９において、いずれの異常も検出されない場合（ＮＯ）は、ステップＳ１０に進み、電源スイッチ５がＯＦＦにされたか判断される。電源スイッチ５がＯＦＦにされていないと判別された場合（ＮＯ）は、ステップＳ５〜Ｓ９の判断が繰り返される。一方、電源スイッチ５がＯＦＦにされたと判別された場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ１１に進み、燃料電池６を停止させる制御が行われる。その後、ステップＳ１２に進み、出力遮断リレー９の接点を開状態にさせる制御が行われる。最後に、ステップＳ１３において、リレー２の接点を開状態にさせる制御が行われる。これにより、燃料電池システム１の通常運転時処理は終了する。

＜＜通常運転時処理＞＞
燃料電池システム１の通常運転時処理について、図８を参照しつつ説明する。燃料電池システム１は、図１に示される電源スイッチ５がＯＮにされることで起動され、電源スイッチ５がＯＦＦにされることで停止される。前回の運転時において、電源スイッチ５がＯＦＦにされ、燃料電池システム１が正常に停止された場合は、電源スイッチ５がＯＮにされることで、燃料電池システム１は起動する。燃料電池６が起動される前は、バッテリ８からの電力がシステム制御基板７に供給される。システム制御部７１は、バッテリ８からの電力を消費して、システムを起動させる。システムの起動後に、システム制御部７１は、図８に示される通常運転処理のメインルーチンを実行する。

ステップＳ１において、システム制御部７１は、前回の運転時に燃料電池６に関係する異常が検出されたかを判断する。すなわち、システム制御部７１は、不揮発性メモリ７２に記憶された運転履歴の情報にアクセスし、前回の運転時に検出された異常の種別情報が記憶されているかを判断する。システム制御部７１は、前回の運転時に燃料電池６に関係する異常が検出されていない、すなわち、異常の種別情報が記憶されていないと判別した場合（ＮＯ）は、制御処理をステップＳ２に移行させる。

ステップＳ２において、システム制御部７１は、燃料電池６を起動させる制御処理を行う。ここで、燃料電池６を起動させる制御処理の概要について、図１及び図２を参照しつつ説明する。図２に示されるように、スタック１００のアノード側の入口に接続された水素流路部材１０には、第１制御弁６３Ａ及び第２制御弁６３Ｂが配置される。スタック１００のアノード側の出口に接続された水素流路部材１０には、第３制御弁６３Ｃが配置される。スタック１００のカソード側の出口に接続された空気流路部材２０には、第４制御弁６３Ｄが配置される。置換流路部材３０の途中には、第５制御弁６３Ｅが配置される。燃料電池６が停止状態のときには、第１制御弁６３Ａ、第２制御弁６３Ｂ、第３制御弁６３Ｃ、第４制御弁６３Ｄ及び第５制御弁６３Ｅは、全て閉じた状態となっている。

システム制御部７１は、制御弁駆動回路８２に対して、第１制御弁６３Ａ、第２制御弁６３Ｂ及び第３制御弁６３Ｃのそれぞれを開動作させる指令（例えば、トランジスタのＯＮ／ＯＦＦによって生成される制御信号）を送信する。制御弁駆動回路８２は、システム制御部７１からの指令に基づいて、第１制御弁６３Ａ、第２制御弁６３Ｂ及び第３制御弁６３Ｃへの電流供給を開始する。制御弁駆動回路８２からの電流供給を受けた第１制御弁６３Ａ、第２制御弁６３Ｂ及び第３制御弁６３Ｃは、それぞれ開いた状態となる。これにより、ＭＨタンク６２内の水素吸蔵合金から放出された水素が、アノード側の入口に接続された水素流路部材１０を介して、スタック１００のアノード側に供給される。時間の経過に伴い、スタック１００を構成する各セパレータ１１０のアノード側の第２流路１１７ａ（図５（ｂ）を参照）が、水素によって満たされる。

システム制御部７１は、制御弁駆動回路８２に対して、第４制御弁６３Ｄを開動作させる指令（例えば、トランジスタのＯＮ／ＯＦＦによって生成される制御信号）を送信する。制御弁駆動回路８２は、システム制御部７１からの指令に基づいて、第４制御弁６３Ｄへの電流供給を開始する。制御弁駆動回路８２からの電流供給を受けた第４制御弁６３Ｄは、開いた状態となる。これにより、スタック１００のカソード側の出口に接続された空気流路部材２０が開放される。

システム制御部７１は、所定時間の経過後、すなわち、スタック１００を構成する各セパレータ１１０のアノード側の第２流路ａが水素によって満たされた後に、制御弁駆動回路８２に対して、第３制御弁６３Ｃを閉動作させる指令（例えば、トランジスタのＯＮ／ＯＦＦによって生成される制御信号）を送信する。制御弁駆動回路８２は、システム制御部７１からの指令に基づいて、第３制御弁６３Ｃへの電流供給を停止する。制御弁駆動回路８２からの電流供給が断たれた第３制御弁６３Ｃは、閉じた状態となる。これにより、スタック１００のアノード側の出口に接続された水素流路部材１０が閉鎖される。

システム制御部７１は、ポンプ駆動回路８１に対して、エアポンプ６１をＯＮさせる指令（例えば、トランジスタのＯＮ／ＯＦＦによって生成される制御信号）を送信する。ポンプ駆動回路８１は、システム制御部７１からの指令に基づいて、エアポンプ６１への電流供給を開始する。ポンプ駆動回路８１からの電流供給を受けたエアポンプ６１がＯＮになる。エアポンプ６１は、スタック１００のカソード側の入口に接続された空気流路部材２０に空気の供給を開始する。これにより、スタック１００を構成する各セパレータ１１０のカソード側の第１流路１１１ａ（図５（ａ）を参照）に空気が供給され、スタック１００による発電が開始される。

次いで、システム制御部７１は、制御処理をステップＳ３に移行させる。ステップＳ３において、システム制御部７１は、バッテリ８の電圧値が規定値よりも高いか判断する。システム制御部７１は、バッテリ８の電圧値が規定値よりも高いと判別した場合（ＹＥＳ）、すなわち、バッテリ８に所定の充電量が残存している場合には、制御処理をステップＳ４に移行させる。ステップＳ４において、システム制御部７１は、出力遮断リレー９の接点を閉状態にさせる指令（例えば、信号）を送信する。出力遮断リレー９は、システム制御部７１の指令に基づいて、接点を開状態から閉状態に切り換える。これにより、燃料電池６又はバッテリ８からの電力が、出力遮断リレー９を介して、負荷Ｒに供給される。

一方、ステップＳ３において、システム制御部７１は、バッテリ８の電圧値が規定値以下であると判別した場合（ＮＯ）、すなわち、バッテリ８に所定の充電量が残存していない場合には、ステップＳ３の判断を繰り返す。この間、バッテリ８は、燃料電池６から電力の供給を受けて充電される。そして、システム制御部７１は、バッテリ８の電圧値が規定値よりも高いと判別した場合（ＹＥＳ）、すなわち、バッテリ８に所定の充電量が残存している場合には、制御処理を、上述したステップＳ４に移行させる。

次いで、システム制御部７１は、制御処理をステップＳ５に移行させる。ステップＳ５において、システム制御部７１は、水素漏洩検出部６７ａに検出された水素濃度の値が規定値を超えるか、すなわち、水素漏洩が検出されたかを判断する。システム制御部７１は、水素漏洩検出部６７ａに検出された水素濃度の値が規定値を超えると判別した場合（ＹＥＳ）、すなわち、水素漏洩が検出された場合には、制御処理をステップＳ２０に移行させ、図９に示される異常検出時処理のサブルーチンを実行する。一方、ステップＳ５において、システム制御部７１は、水素漏洩検出部６７ａに検出された水素濃度の値が規定値以下であると判別した場合（ＮＯ）、すなわち、水素漏洩が検出されない場合には、制御処理をステップＳ６に移行させる。

ステップＳ６において、システム制御部７１は、スタック１００の異常が検出されたかを判断する。本実施形態では、スタック１００の異常として、スタック１００の異常加熱と、スタック１００の寿命とを例示する。

システム制御部７１は、温度センサ６４ａの検出結果に基づいて、スタック１００が異常加熱したかを判断する。温度センサ６４ａは、スタック１００から排気されたガスの温度を検出する。ステップＳ６において、システム制御部７１は、温度センサ６４ａに検出された温度が規定値を超えると判別した場合（ＹＥＳ）、すなわち、スタック１００の異常が検出された場合には、制御処理をステップＳ２０に移行させ、図９に示される異常検出時処理のサブルーチンを実行する。一方、システム制御部７１は、温度センサ６４ａに検出された温度が規定値以下であると判別した場合（ＮＯ）、すなわち、スタック１００の異常が検出されない場合には、スタック１００の寿命を判断する。

システム制御部７１は、電流／電圧検出部７６に検出されたスタック１００の電圧値に基づいて、スタック１００の寿命を判断する。ステップＳ６において、システム制御部７１は、スタック１００の寿命が零に近い規定値に達したと判別した場合（ＹＥＳ）、すなわち、スタック１００の異常が検出された場合には、制御処理をステップＳ２０に移行させ、図９に示される異常検出時処理のサブルーチンを実行する。一方、システム制御部７１は、スタック１００の寿命が零に近い規定値に達していないと判別した場合（ＮＯ）、すなわち、スタック１００の異常が検出されない場合には、制御処理をステップＳ７に移行させる。

ステップＳ７において、システム制御部７１は、ＭＨタンク６２が水素切れになったかを判断する。システム制御部７１は、電流／電圧検出部７６に検出されたスタック１００の電流値に基づいて、ＭＨタンク６２に内蔵された水素吸蔵合金の水素残量を算出する。システム制御部７１は、ＭＨタンク６２に内蔵された水素吸蔵合金の水素残量が零に近い規定値に達したと判別した場合（ＹＥＳ）、すなわち、ＭＨタンク６２が水素切れになった場合には、制御処理をステップＳ２０に移行させ、図９に示される異常検出時処理のサブルーチンを実行する。一方、システム制御部７１は、ＭＨタンク６２に内蔵された水素吸蔵合金の水素残量が零に近い規定値に達していないと判別した場合（ＮＯ）、すなわち、ＭＨタンク６２が水素切れになっていない場合には、制御処理をステップＳ８に移行させる。

ステップＳ８において、システム制御部７１は、燃料電池システム１の筐体内の温度が異常かを判断する。システム制御部７１は、筐体内温度検出部６６ａから受信した信号が示す筐体内の温度が４０℃を超えたときに、冷却ファン６５をＯＮにさせる指令（例えば、信号）をファン駆動回路８３に送信する。ステップＳ８において、システム制御部７１は、冷却ファン６５をＯＮにさせる指令をファン駆動回路８３に送信してから規定時間が経過しても、筐体内の温度が４０℃を超えるかを判断する。システム制御部７１は、筐体内の温度が４０℃を超えると判別した場合（ＹＥＳ）、すなわち、筐体内の温度が異常である場合には、制御処理をステップＳ２０に移行させ、図９に示される異常検出時処理のサブルーチンを実行する。一方、システム制御部７１は、筐体内の温度が４０℃を超えないと判別した場合（ＮＯ）、すなわち、筐体内の温度が異常でない場合には、制御処理をステップＳ９に移行させる。

ステップＳ９において、システム制御部７１は、その他の異常が検出されたかを判断する。システム制御部７１は、その他の異常が検出されたと判別した場合（ＹＥＳ）には、制御処理をステップＳ２０に移行させ、図９に示される異常検出時処理のサブルーチンを実行する。一方、システム制御部７１は、その他の異常が検出されないと判別した場合（ＮＯ）には、制御処理をステップＳ１０に移行させる。

ステップＳ１０において、システム制御部７１は、電源スイッチ５がＯＦＦにされたかを判断する。システム制御部７１は、電源スイッチ５がＯＦＦにされていないと判別した場合（ＮＯ）には、上述したステップＳ５〜Ｓ９の燃料電池６に関係する異常検出の判断を繰り返す。一方、システム制御部７１は、電源スイッチ５がＯＦＦにされたと判別した場合（ＹＥＳ）には、制御処理をステップＳ１１に移行させる。

ステップＳ１１において、システム制御部７１は、燃料電池６を停止させる制御処理を行う。ここで、燃料電池６を停止させる制御処理の概要について、図１及び図２を参照しつつ説明する。燃料電池６が運転状態のときには、第１制御弁６３Ａ、第２制御弁６３Ｂ及び第４制御弁６３Ｄは、開いた状態となっている。第３制御弁６３Ｃ及び第５制御弁６３Ｅは、閉じた状態となっている。

システム制御部７１は、制御弁駆動回路８２に対して、第１制御弁６３Ａ及び第４制御弁６３Ｄを閉動作させる指令（例えば、トランジスタのＯＮ／ＯＦＦによって生成される制御信号）を送信する。制御弁駆動回路８２は、システム制御部７１からの指令に基づいて、第１制御弁６３Ａ及び第４制御弁６３Ｄへの電流供給を停止する。制御弁駆動回路８２からの電流供給が断たれた第１制御弁６３Ａ及び第４制御弁６３Ｄは、閉じた状態となる。これにより、ＭＨタンク６２からスタック１００のアノード側への水素の供給が停止される。また、スタック１００のカソード側の出口に接続された空気流路部材２０が閉鎖される。

システム制御部７１は、制御弁駆動回路８２に対して、第３制御弁６３Ｃ及び第５制御弁６３Ｅを開動作させる指令（例えば、トランジスタのＯＮ／ＯＦＦによって生成される制御信号）を送信する。制御弁駆動回路８２は、システム制御部７１からの指令に基づいて、第３制御弁６３Ｃ及び第５制御弁６３Ｅへの電流供給を開始する。制御弁駆動回路８２からの電流供給を受けた第３制御弁６３Ｃ及び第５制御弁６３Ｅは、開いた状態となる。第５制御弁６３Ｅが開いた状態となることで、置換流路部材３０を介して、水素流路部材１０と空気流路部材２０とが連通する。これにより、エアポンプ２１から供給される空気が、空気流路部材２０、置換流路部材３０及び燃料ガス流路部材１０を通って、スタック１００のアノード側に流れる。この結果、スタック１００を構成する各セパレータ１１０の第２流路１１７ａ（図５（ｂ）を参照）に残留した水素が、スタック１００のアノード側の出口に接続された水素流路部材１０から外部へ排出される。

システム制御部７１は、ポンプ駆動回路８１に対して、エアポンプ６１をＯＦＦさせる指令（例えば、トランジスタのＯＮ／ＯＦＦによって生成される制御信号）を送信する。ポンプ駆動回路８１は、システム制御部７１からの指令に基づいて、エアポンプ６１への電流供給を停止する。ポンプ駆動回路８１からの電流供給が断たれたエアポンプ６１がＯＦＦになる。エアポンプ６１は、スタック１００のカソード側の入口に接続された空気流路部材２０への空気の供給を停止する。

システム制御部７１は、制御弁駆動回路８２に対して、第２制御弁６３Ｂ、第３制御弁６３Ｃ及び第５制御弁６３Ｅを閉動作させる指令（例えば、トランジスタのＯＮ／ＯＦＦによって生成される制御信号）を送信する。制御弁駆動回路８２は、システム制御部７１からの指令に基づいて、第２制御弁６３Ｂ、第３制御弁６３Ｃ及び第５制御弁６３Ｅへの電流供給を停止する。制御弁駆動回路８２からの電流供給が断たれた第２制御弁６３Ｂ、第３制御弁６３Ｃ及び第５制御弁６３Ｅは、閉じた状態となる。これにより、第１制御弁６３Ａ、第２制御弁６３Ｂ、第３制御弁６３Ｃ、第４制御弁６３Ｄ及び第５制御弁６３Ｅの全てが閉じた状態となり、燃料電池６を停止させる制御が完了する。燃料電池６の停止後は、バッテリ８からの電力がシステム制御基板７に供給される。以後、システム制御部７１は、バッテリ８からの電力を消費して、ステップＳ１２の制御処理を行う。

次いで、システム制御部７１は、制御処理をステップＳ１２に移行させる。ステップＳ１２において、システム制御部７１は、出力遮断リレー９の接点を開状態にさせる指令を送信する。出力遮断リレー９は、システム制御部７１の指令に基づいて、接点を開状態にさせる。これにより、バッテリ８から負荷Ｒへの電力供給が遮断される。その後、システム制御部７１は、制御処理をステップＳ１３に移行させる。ステップＳ１３において、システム制御部７１は、リレー２の接点２３を開状態にさせる指令（例えば、信号）を送信する。リレー２は、システム制御部７１の指令に基づいて、コイル２２に流れる電流の供給を停止する。システム制御部７１は、燃料電池システム１の通常運転時処理を終了する。

＜＜異常検出時処理＞＞
次に、燃料電池システム１の異常検出時処理について、図９を参照しつつ説明する。システム制御部７１は、図８に示されるステップＳ５〜Ｓ９のいずれかにおいて、燃料電池６に関係する異常が検出されたと判別した場合（ＹＥＳ）には、制御処理をステップＳ２０に移行させ、図９に示される異常検出時処理のサブルーチンを実行する。

ステップＳ２１において、システム制御部７１は、ステップＳ５〜Ｓ９のいずれかにおいて検出された異常の種別情報を、表示部７３に表示させる。ステップＳ５の筐体内における水素漏洩、ステップＳ６のスタック１００の異常（異常加熱、寿命）、ステップＳ７のＭＨタンク６２に内蔵された水素吸蔵合金の水素切れ、ステップＳ８の筐体内の温度異常、ステップＳ９のその他の異常には、例えば、「Ｅ０１」、「Ｅ０２」、「Ｅ０３」、「Ｅ０４」、「Ｅ０５」、「Ｅ０６」・・・といったエラー番号のように、異なる種別情報が割り当てられる。システム制御部７１は、ステップＳ５〜Ｓ９のいずれかにおいて異常が検出された場合に、この異常に割り当てられた種別情報を表示させる指令（例えば、信号）を送信する。表示部７３は、システム制御部７１の指令に基づいて、いずれかの種別情報を表示する。

なお、表示部７３による異常種別の表示に加えて、燃料電池システム１がスピーカなどの報知部を有する場合は、ステップＳ２１における異常の種別情報の表示と同時に、スピーカからアラームを鳴らす制御が行われるようにしてもよい。

次いで、システム制御部７１は、制御処理をステップＳ２２に移行させる。ステップＳ２２において、システム制御部７１は、ステップＳ５〜Ｓ９のいずれかにおいて検出された異常の種別情報を、不揮発性メモリ７２に記憶させる。例えば、システム制御部７１は、ステップＳ５〜Ｓ９のいずれかにおいて異常が検出された場合に、その異常に割り当てられた種別情報を、不揮発性メモリ７２に記憶させる。不揮発性メモリ７２に記憶された異常の種別情報は、図１０に示された異常報知・復帰処理におけるステップＳ３１の異常の種別情報を表示させる制御に用いられる。

次いで、システム制御部７１は、制御処理をステップＳ２３に移行させる。ステップＳ２３において、システム制御部７１は、燃料電池６を停止させる制御処理を行う。燃料電池６を停止させる制御処理の内容については、上述したとおりである。燃料電池６の停止後は、バッテリ８からの電力がシステム制御基板７に供給される。以後、システム制御部７１は、バッテリ８からの電力を消費して、ステップＳ２４、Ｓ２５の制御処理を行う。

次いで、システム制御部７１は、制御処理をステップＳ２４に移行させる。ステップＳ２４において、システム制御部７１は、出力遮断リレー９の接点を開状態にさせる指令を送信する。出力遮断リレー９は、システム制御部７１の指令に基づいて、接点を開状態にさせる。これにより、バッテリ８から負荷Ｒへの電力供給が遮断される。

次いで、システム制御部７１は、制御処理をステップＳ２５に移行させる。ステップＳ２５において、システム制御部７１は、リレー２の接点２３を開状態にさせる指令（例えば、信号）を送信する。リレー２は、システム制御部７１の指令に基づいて、コイル２２に流れる電流の供給を停止する。バッテリ８からの電流がコイル２２に流れなくなると、コイル２２の磁力が消失する。これにより、接点２３が開状態となる。接点２３が開状態になると、バッテリ８からシステム制御基板７への電力供給が遮断される。すなわち、システム制御部７１は、バッテリ８からシステム制御基板７への電力供給を自ら遮断して、燃料電池システム１を停止させる。このような制御処理により、バッテリ８に残存する電力が、システム制御基板７に消費されない。バッテリ８に残存する電力が、燃料電池システム１を復帰させるための電力として確保される。バッテリ８に残存する電力により、燃料電池システム１の復帰時に、燃料電池６に発生した異常の種別情報を表示部７３に表示させることが可能となる。その後、システム制御部７１は、燃料電池システム１の異常発生時処理を終了する。

なお、本実施形態の燃料電池システム１では、システム制御部７１が、バッテリ８からシステム制御基板７への電力供給を自ら遮断することで、バッテリ８に残存する電力を確保する構成となっている。しかし、本発明の燃料電池システムは、システム制御基板７への電力供給を遮断する構成に限定されるものではない。例えば、システム制御部７１が、燃料電池システム１を停止させた後に、自らスリープモードとなり、バッテリ８から供給される電力の消費量を低減させる構成としてもよい。

＜＜異常報知・復帰処理＞＞
次に、燃料電池システム１の異常報知・復帰処理について、図８及び図１０を参照しつつ説明する。図９に示される異常発生時処理が実行された場合、燃料電池システム１は、図７（ｂ）に示されるリレー２のスイッチ２１が、管理者の手動操作で一時的にＯＮの状態（図７（ａ）を参照）にされることで再起動される。スイッチ２１がＯＮになると、バッテリ８からの電力が、システム制御基板７に供給される。システム制御基板７に電力が供給されると、システム制御部７１は、リレー２の接点２３を閉状態にさせる指令（例えば、信号）を送信する。リレー２は、システム制御部７１の指令に基づいて、バッテリ８から供給される電流をコイル２２に流す。これにより、コイル２２が磁力を生じさせる。コイル２２の磁力によって、接点２３が閉状態となる。接点２３が閉状態になると、スイッチ２１がＯＦＦの状態になっても、バッテリ８からの電力が、システム制御基板７に供給され続ける。以下に述べるシステム制御部７１の制御処理は、図９のステップＳ２５においてリレー２が開状態とされたことにより確保された、バッテリ８の電力を消費して行われる。

燃料電池システム１が再起動されると、システム制御部７１は、図８のステップＳ１の制御処理を行う。すなわち、ステップＳ１において、システム制御部７１は、前回の運転時に燃料電池６に関係する異常が検出されたかを判断する。システム制御部７１は、不揮発性メモリ７２に記憶された運転履歴の情報にアクセスし、前回の運転時に検出された異常の種別情報を検索する。システム制御部７１は、前回の運転時に燃料電池６に関係する異常が検出された、すなわち、異常の種別情報が記憶されていると判別した場合（ＹＥＳ）は、制御処理をステップＳ３０に移行させ、図１０に示される異常報知・復帰処理のサブルーチンを実行する。

ステップＳ３１において、システム制御部７１は、不揮発性メモリ７２に記憶された異常の種別情報を表示させる指令（例えば、信号）を送信する。表示部７３は、システム制御部７１の指令に基づいて、前回の運転時に検出された異常の種別情報を表示する。これにより、管理者は、燃料電池システム１を復帰させる際に、前回の運転時に発生した異常の種別を特定することが可能である。

次いで、システム制御部７１は、制御処理をステップＳ３２に移行させる。ステップＳ３２において、システム制御部７１は、前記の運転時に発生した異常の種別が、水素漏洩であるかを判断する。すなわち、システム制御部７１は、不揮発性メモリ７２に記憶された異常の種別情報が、図８のステップＳ５で検出される筐体内における水素漏洩に割り当てられたものかを判断する。システム制御部７１は、不揮発性メモリ７２に記憶された異常の種別情報が、水素漏洩に割り当てられたものであると判別した場合（ＹＥＳ）、すなわち、前記の運転時に発生した異常の種別が、水素漏洩である場合には、燃料電池システム１の異常報知・復帰処理を終了する。これにより、燃料電池システム１の制御処理は、図８のステップＳ２に移行されず、燃料電池６は再起動されない。水素漏洩が検出された場合、水素流路部材１０等の劣化又は損傷による燃料電池６の故障の可能性を示す。このような故障した状態での燃料電池システム１の再起動は、ステップＳ３２の制御処理によって未然に防止される。

一方、ステップＳ３２において、システム制御部７１は、不揮発性メモリ７２に記憶された異常の種別情報が、水素漏洩に割り当てられたものでないと判別した場合（ＮＯ）、すなわち、前記の運転時に発生した異常の種別が、水素漏洩でない場合には、制御処理をステップＳ３３に移行させる。

ステップＳ３３において、システム制御部７１は、前記の運転時に発生した異常の種別が、スタック１００の異常であるかを判断する。上述のとおり、本実施形態では、スタック１００の異常として、スタック１００の異常加熱と、スタック１００の寿命とを例示する。システム制御部７１は、不揮発性メモリ７２に記憶された異常の種別情報が、図８のステップＳ６で検出されるスタック１００の異常加熱又は寿命のいずれかに割り当てられたものかを判断する。システム制御部７１は、不揮発性メモリ７２に記憶された異常の種別情報が、スタック１００の異常加熱又は寿命のいずれかに割り当てられたものであると判別した場合（ＹＥＳ）、すなわち、前記の運転時に発生した異常の種別が、スタック１００の異常加熱又は寿命である場合には、燃料電池システム１の異常報知・復帰処理を終了する。これにより、燃料電池システム１の制御処理は、図８のステップＳ２に移行されず、燃料電池６は再起動されない。スタック１００の異常加熱と、スタック１００の寿命とは、いずれも膜／電極接合体１３０の劣化又な損傷による燃料電池６の故障の可能性を示す。このような故障した状態での燃料電池６の再起動は、ステップＳ３３の制御処理によって未然に防止される。

一方、ステップＳ３３において、システム制御部７１は、不揮発性メモリ７２に記憶された異常の種別情報が、スタック１００の異常加熱又は寿命のいずれに割り当てられたものでないと判別した場合（ＮＯ）、すなわち、前記の運転時に発生した異常の種別が、スタック１００の異常加熱又は寿命でない場合には、制御処理をステップＳ３４に移行させる。

ステップＳ３４において、システム制御部７１は、前記の運転時に発生した異常の種別が、ＭＨタンク６２に内蔵された水素吸蔵合金の水素切れであるかを判断する。すなわち、システム制御部７１は、不揮発性メモリ７２に記憶された異常の種別情報が、図８のステップＳ７で検出されるＭＨタンク６２の水素切れに割り当てられたものかを判断する。システム制御部７１は、不揮発性メモリ７２に記憶された異常の種別情報が、ＭＨタンク６２の水素切れに割り当てられたものであると判別した場合（ＹＥＳ）、すなわち、前記の運転時に発生した異常の種別が、ＭＨタンク６２の水素切れである場合には、制御処理をステップＳ３５に移行させる。

ステップＳ３５において、システム制御部７１は、ＭＨタンク６２の交換が行われたかを判断する。システム制御部７１は、ＭＨタンク６２の交換が行われたと判別した場合（ＹＥＳ）には、制御処理を図８のステップＳ２に移行させる。ステップＳ２において、システム制御部７１は、燃料電池６を起動させる制御処理を行う。燃料電池６を起動させる制御処理の内容については、上述したとおりである。以後、システム制御部７１は、図８に示される通常運転時処理のステップＳ３以降の制御処理を行う。一方、ステップＳ３５において、システム制御部７１は、ＭＨタンク６２の交換が行われていないと判別した場合（ＮＯ）には、ＭＨタンク６２の交換が行われるまで、ステップＳ３５の判断を繰り返す。すなわち、システム制御部７１は、水素切れになったＭＨタンク６２が交換されるまで、燃料電池６を起動させる制御処理（図８のステップＳ２）を行わない。

一方、ステップＳ３４において、システム制御部７１は、不揮発性メモリ７２に記憶された異常の種別情報が、ＭＨタンク６２の水素切れに割り当てられたものでないと判別した場合（ＮＯ）、すなわち、前記の運転時に発生した異常の種別が、ＭＨタンク６２の水素切れでない場合には、制御処理をステップＳ３６に移行させる。

ステップＳ３６において、システム制御部７１は、前記の運転時に発生した異常の種別が、筐体内の温度異常であるかを判断する。すなわち、システム制御部７１は、不揮発性メモリ７２に記憶された異常の種別情報が、図８のステップＳ８で検出される筐体内の温度異常に割り当てられたものかを判断する。システム制御部７１は、不揮発性メモリ７２に記憶された異常の種別情報が、筐体内の温度異常に割り当てられたものであると判別した場合（ＹＥＳ）、すなわち、前記の運転時に発生した異常の種別が、筐体内の温度異常である場合には、制御処理をステップＳ３７に移行させる。

ステップＳ３７において、システム制御部７１は、現時点で筐体内の温度異常が解消しているかを判断する。すなわち、システム制御部７１は、筐体内温度検出部６６ａの検出結果に基づいて、燃料電池６が収容された筐体内の温度異常を検出する。システム制御部７１は、筐体内温度検出部６６ａの検出結果を規定値の４０℃と比較する。システム制御部７１は、筐体内の温度が４０℃以下であると判別した場合（ＹＥＳ）、すなわち、筐体内の温度異常が解消している場合には、制御処理を図８のステップＳ２に移行させる。ステップＳ２において、システム制御部７１は、燃料電池６を起動させる制御処理を行う。燃料電池６を起動させる制御処理の内容については、上述したとおりである。以後、システム制御部７１は、図８に示される通常運転時処理のステップＳ３以降の制御処理を行う。一方、ステップＳ３７において、システム制御部７１は、筐体内の温度が４０℃を超えると判別した場合（ＮＯ）、すなわち、筐体内の温度異常が解消していない場合には、ステップＳ３７の判断を繰り返す。システム制御部７１は、筐体内の温度が４０℃以下となるまで、図８のステップＳ２における燃料電池６を起動させる制御処理を行わない。その後、筐体内の温度が４０℃以下となった場合に、システム制御部７１は、制御処理を図８のステップＳ２に移行させ、燃料電池６を起動させる制御処理を行う。

一方、ステップＳ３６において、システム制御部７１は、不揮発性メモリ７２に記憶された異常の種別情報が、筐体内の温度異常に割り当てられたものでないと判別した場合（ＮＯ）、すなわち、前記の運転時に発生した異常の種別が、筐体内の温度異常でない場合には、制御処理をステップＳ３８に移行させる。ステップＳ３８において、システム制御部７１は、前記の運転時に発生した異常の種別が、図８のステップＳ９で検出されるその他の異常であると決定する。すなわち、システム制御部７１は、不揮発性メモリ７２に記憶された異常の種別情報が、その他の異常に割り当てられたものであると決定する。その後、システム制御部７１は、制御処理をステップＳ３９に移行させる。

ステップＳ３９において、システム制御部７１は、図８のステップＳ９で検出されるその他の異常に割り当てられた規定処理が行われたかを判断する。システム制御部７１は、その他の異常に割り当てられた規定処理が行われたと判別した場合（ＹＥＳ）、すなわち、その他の異常が規定処理によって解消された場合には、制御処理を図８のステップＳ２に移行させる。ステップＳ２において、システム制御部７１は、燃料電池６を起動させる制御処理を行う。燃料電池６を起動させる制御処理の内容については、上述したとおりである。以後、システム制御部７１は、図８に示される通常運転時処理のステップＳ３以降の制御処理を行う。

一方、ステップＳ３９において、システム制御部７１は、図８のステップＳ９で検出されるその他の異常に割り当てられた規定処理が行われていないと判別した場合（ＮＯ）、すなわち、その他の異常が未だ解消されていない場合には、ステップＳ３９の判断を繰り返す。システム制御部７１は、その他の異常に割り当てられた規定処理が行われるまで、図８のステップＳ２における燃料電池６を起動させる制御処理を行わない。その後、その他の異常に割り当てられた規定処理が行われた場合に、システム制御部７１は、制御処理を図８のステップＳ２に移行させ、燃料電池６を起動させる制御処理を行う。

＜作用効果＞
本実施形態の燃料電池システム１によれば、図８のステップＳ５〜Ｓ９におけるいずれかの燃料電池６に関係する異常が検出された場合に、システム制御部７１が、リレー２を開状態にして、バッテリ８からシステム制御基板７への電力の供給を自ら遮断する制御を行う（図９のステップＳ２５）。このような制御処理により、バッテリ８には、燃料電池システム１を復帰させるための電力が確保される。

また、本実施形態の燃料電池システム１によれば、図８のステップＳ５〜Ｓ９におけるいずれかの燃料電池６に関係する異常が検出された場合に、システム制御部７１が、検出された異常に関する情報を不揮発性メモリ７２に記憶させる（図９のステップＳ２２）。このような制御処理により、燃料電池システム１の復帰させる際に、前回の運転時に発生した燃料電池６の異常に関する情報を表示部７３に表示させることが可能となる（図１０のステップＳ３１）。したがって、管理者は、燃料電池システム１を復帰させる際に、前回の運転時に発生した燃料電池６の異常内容を特定することができる。これにより、管理者は、燃料電池６に発生した異常を解消するための適切な措置を講ずることが可能となる。

１ 燃料電池システム
２ リレー
５ 電源スイッチ
６ 燃料電池
７ システム制御基板
７１ システム制御部７１
７２ 不揮発性メモリ
７３ 表示部
８ バッテリ
９ 出力遮断リレー
１００ スタック
Ｌ１ 給電ライン
Ｒ 負荷

Claims (6)

1. 燃料電池の異常を検出して報知する燃料電池システムであって、
   前記燃料電池の異常を検出する複数の検出部と、
   充電可能なバッテリと、
   少なくとも前記燃料電池の停止時に、前記バッテリから供給される電力により動作する制御部と、
   前記制御部の指示に応じて情報を記憶する不揮発性メモリと、とを含み、
   前記制御部が、前記検出部の検出結果に基づいて、前記燃料電池を停止させるか否かを判断し、前記燃料電池を停止させると決定した場合に、少なくとも下記ａ）〜ｃ）の制御を行う、燃料電池システム。
   ａ）前記燃料電池の異常に関する情報を前記不揮発性メモリに記憶させる制御
   ｂ）前記燃料電池を停止させる制御
   ｃ）前記ａ）及び前記ｂ）の制御の後で、前記バッテリから前記制御部に供給される電力を遮断又は低減させる制御
2. 少なくとも前記燃料電池の異常が検出されたときに、前記バッテリから供給される電力により動作する報知部を備え、
   前記制御部が、前記燃料電池を停止させると決定した場合に、下記ｄ）及びｅ）の制御を行う、請求項１に記載の燃料電池システム。
   ｄ）前記燃料電池の異常に関する情報を前記報知部に報知させる制御
   ｅ）前記ｄ）の制御の後で、前記バッテリから前記報知部に供給される電力を遮断又は低減させる制御
3. 前記ｃ）及び前記ｅ）の制御の後で、前記バッテリから供給される電力により前記制御部が動作可能となったときに、前記制御部が、下記ｆ）の制御を行う、請求項２に記載の燃料電池システム。
   ｆ）前記ａ）の制御で前記不揮発性メモリに記憶された前記情報を、前記報知部に報知させる制御
4. 前記ｆ）の制御の後で、前記制御部が、下記ｇ）の制御を行う、請求項３に記載の燃料電池システム。
   ｇ）前記ａ）の制御で前記不揮発性メモリに記憶された前記情報に基づいて、前記燃料電池を起動させるか否かを判断する制御
5. 前記制御部が、下記ｈ）の制御を行う、請求項４に記載の燃料電池システム。
   ｈ）前記ｇ）の制御において、前記燃料電池を起動させないと決定した場合は、予め定められた所定の条件が満たされたときに前記燃料電池を起動させる制御
6. 前記制御部が、下記ｉ）の制御を行う、請求項４に記載の燃料電池システム。
   ｉ）前記ｇ）の制御において、前記燃料電池を起動させると決定した場合は、アラーム音を鳴らした後に前記燃料電池を起動させる制御