JP2018152313A - 燃料電池システム及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】調圧弁の下流側にある圧力センサの検出値に異常があった場合に、適切なフェールセーフを実施するのに適した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３は、燃料ガスを減圧する調圧弁４５と、燃料電池２０と調圧弁４５との間にある流路４２Ｂと、調圧弁４５から遮断弁４４を介して燃料ガス供給源４１に至る流路４２Ａと、を有する燃料ガス供給流路４２と、流路４２Ｂ内の燃料ガスの圧力を検知する圧力センサＰ１と、遮断弁４４及び圧力センサＰ１が接続された制御装置６０と、を備える。制御装置６０は、圧力センサＰ１により検知された圧力値が異常である場合、遮断弁４４を閉じて流路４２Ｂの減圧処理を行い、その後、圧力センサＰ１により検知された圧力値が低下した場合には、調圧弁４５が故障していると判断する一方、圧力センサＰ１により検知された圧力値が低下しなかった場合には、圧力センサＰ１が故障していると判断する。【選択図】図２

Description

本発明は、燃料ガス供給源から燃料電池に至る燃料ガス供給流路に、遮断弁、調圧弁及び圧力センサが配置された燃料電池システムに関する。

特許文献１に記載の燃料電池システムでは、水素ボンベからの高圧の水素を調圧弁により圧力を下げてから燃料電池に供給している。燃料電池への供給水素圧力は、調圧弁の下流に配置された水素圧センサにより検知されており、水素圧センサは定電圧レギュレータから電圧を受けて駆動する。この燃料電池システムでは、定電圧レギュレータが故障した際に燃料電池の出力等を停止させるようにしている。

特開２０１０−０２１１２７号公報

特許文献１では、水素圧センサにより検知された圧力値が調圧弁の二次側設定圧力よりも高くなった場合については何ら検討されておらず、改善の余地がある。

本発明は、調圧弁の下流側にある圧力センサの検出値が異常であった場合に、適切なフェールセーフを実施するのに適した燃料電池システム及びその制御方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る燃料電池システムは、燃料電池と、燃料ガスを減圧する調圧弁と、燃料電池と調圧弁との間にある第１流路と、調圧弁から遮断弁を介して燃料ガス供給源に至る第２流路と、を有する燃料ガス供給流路と、第１流路内の燃料ガスの圧力を検知する第１圧力センサと、遮断弁及び第１圧力センサが接続された制御装置と、を備え、制御装置は、第１圧力センサにより検知された圧力値が異常である場合、遮断弁を閉じて第１流路の減圧処理を行い、その後、第１圧力センサにより検知される圧力値が低下した場合には、調圧弁が故障していると判断する一方、第１圧力センサにより検知される圧力値が低下しなかった場合には、第１圧力センサが故障していると判断する。

本発明の一態様に係る燃料電池システムの制御方法は、燃料電池システムが、燃料電池と、燃料ガスを減圧する調圧弁と、燃料電池と調圧弁との間にある第１流路と、調圧弁から遮断弁を介して燃料ガス供給源に至る第２流路と、を有する燃料ガス供給流路と、第１流路内の燃料ガスの圧力を検知する第１圧力センサと、遮断弁及び第１圧力センサが接続された制御装置と、を備えたものであり、当該方法が、制御装置により、第１圧力センサにより検知された第１の圧力値に異常があると判断することと、その後、遮断弁を閉じて第１流路の減圧処理を行うことと、その後、第１圧力センサにより検知される第２の圧力値が第１の圧力値よりも小さい場合には、調圧弁が故障していると判断する一方、第２の圧力値が第１の圧力値よりも小さくない場合には、圧力センサが故障していると判断することと、を実行することを含む。

このような態様によれば、調圧弁の下流側にある第１圧力センサの圧力値に異常があると、遮断弁が閉じられる。これにより、燃料ガス供給源から燃料電池への燃料ガスの供給が止まる。遮断弁が閉じられて、第１流路の減圧処理が行われた後、第１流路内の燃料ガスの圧力が第１圧力センサにより検知される。第１流路の減圧処理が行われるため、第１流路内の燃料ガスの圧力は低下するはずである。そこで、第１圧力センサによって検知される圧力値について、低下が無い場合には第１圧力センサが故障していると判断する一方、低下があった場合には調圧弁が故障していると判断する。このように、上記の異常があった場合に、第１圧力センサ及び調圧弁のどちらが故障したのかを特定しているので、故障部品に即したフェールセーフ制御を行うことが可能となる。

減圧処理とは、燃料電池の出力を通常よりも制限する処理とすることができる。

この態様によれば、燃料電池の発電を利用して第１流路の減圧処理を行うことができる。

制御装置は、第１圧力センサが故障していると判断した場合には、燃料電池の出力制限を解除することができる。

あるいは、制御装置は、第１圧力センサが故障していると判断した場合には、燃料電池の発電を継続することができる。

このような態様によれば、上記の異常が発生した場合に、即時あるいは不用意に燃料電池の発電を停止させることを抑制することができる。

制御装置は、調圧弁が故障していると判断した場合には、燃料電池の発電を停止させることができる。

燃料電池システムは、第２流路内の燃料ガスの圧力を検知する第２圧力センサをさらに備え、制御装置は、遮断弁を閉じた後で、第２圧力センサにより検知された圧力値に基づいて燃料電池の出力制限値を決定し、その決定した出力制限値に基づいて燃料電池の出力を制限することができる。

この態様によれば、第２圧力センサによる圧力値から、遮断弁と調圧弁との間の第２流路内の燃料ガスの残量を把握することができる。これにより、燃料ガスの残量に応じた出力制限値で燃料電池の発電を継続することができる。

制御装置は、燃料電池の出力を制限する前後で第２圧力センサにより検知された圧力値を比較し、その結果、第２流路内における圧力低下が確認されてから、第１圧力センサにより検知される圧力値が低下したか否かを判断することができる。

調圧弁が機械式のバルブである場合、遮断弁と調圧弁との間の第２流路内に残っていた燃料ガスが調圧弁を通って第１流路に流れていき、第２流路と第１流路とが同圧となる。上記態様によれば、このような流れが確認されてから、第１圧力センサ及び調圧弁のどちらが故障しているのかを判定しているので、より確実な判定が可能となる。

同様に、本発明の別の態様に係る燃料電池システムは、第２流路内の燃料ガスの圧力を検知する第２圧力センサをさらに備え、制御装置は、遮断弁を閉じた後で、第２圧力センサにより第２流路内における圧力低下を監視し、その結果、第２流路内における圧力低下が確認されてから、第１圧力センサにより検知される圧力値が低下したか否かを判断することができる。

制御装置は、第１圧力センサにより検知された圧力値が閾値を超えた場合に、当該圧力値が異常であると判断することができる。

この態様によれば、第１圧力センサの圧力値の異常の有無を簡易に判断することができる。

上記態様に係る燃料電池システムは、燃料電池と調圧弁との間に、燃料ガスを減圧可能なインジェクタをさらに備え、第１流路は、燃料電池からインジェクタに至る第３流路と、インジェクタから調圧弁に至る第４流路と、を有し、第１圧力センサは、第４流路内の燃料ガスの圧力を検知することができる。

この場合、制御装置は、遮断弁を閉じた後で、かつ、第１圧力センサにより検知される圧力値が低下したか否かを判断する前に、インジェクタを制御して第４流路内における燃料ガスを第３流路に誘導することができる。

この態様によれば、インジェクタの制御によって、遮断弁を閉じた後に第４流路内が減圧される。その後は、上記の通り、この第４流路内の燃料ガスの圧力が第１圧力センサにより検知され、この圧力値の低下の有無により、第１圧力センサ及び調圧弁のどちらが故障したのかが判断される。

本発明によれば、調圧弁の下流側にある圧力センサの検出値が異常であった場合に、燃料電池システムにおいて適切なフェールセーフを実施することができる。

実施形態に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。 図１の燃料電池システムの制御方法を示すフローチャートである。

添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。

図１に示すように、燃料電池車両１は、トラクションモータ２及び燃料電池システム３を備えている。トラクションモータ２は、例えば、三相交流モータであり、燃料電池車両１の動力源として機能する。燃料電池システム３は、水素ガスと酸化ガスとの電気化学反応により発電を行う燃料電池２０と、酸化ガスとしての空気を燃料電池２０のカソード極に供給する酸化ガス供給系３０と、燃料ガスとしての水素を燃料電池２０のアノード極に供給する燃料ガス供給系４０と、電力の充放電を制御する電力系５０と、システム全体を統合制御する制御装置６０と、を備えている。燃料電池２０は、例えば複数のセルを直列に積層してなる固体高分子電解質型セルスタックであり、車載電源装置として機能する。

酸化ガス供給系３０は、燃料電池２０に供給される酸化ガスが流れる酸化ガス流路３１と、燃料電池２０から排出される酸化オフガスが流れる酸化オフガス流路３２と、を有している。酸化ガス流路３１には、フィルタ３３を介して大気中から酸化ガスを取り込むエアコンプレッサ３４と、酸化ガスを加湿するための加湿器３５と、酸化ガス供給量を調整するための絞り弁３６と、が設けられている。酸化オフガス流路３２には、酸化ガス供給圧を調整するための背圧調整弁３７が設けられている。加湿器３５は、酸化ガス（ドライガス）と酸化オフガス（ウェットガス）との間で水分交換することにより、酸化ガスを加湿する。なお、加湿器３５は省略することも可能である。

燃料ガス供給系４０は、燃料ガス供給源４１と、燃料ガス供給源４１から燃料電池２０に供給される燃料ガスが流れる燃料ガス供給流路４２と、燃料電池２０から排出される燃料オフガスを燃料ガス供給流路４２に帰還させるための循環流路４３と、を有している。燃料ガス供給源４１は、高圧の水素、例えば３５ＭＰａ〜７０ＭＰａの水素を貯留する。燃料ガス供給源４１は、例えば水素タンク又は水素吸蔵合金などで構成される。あるいは、燃料ガス供給源４１は、炭化水素系の燃料から水素リッチな改質ガスを生成する改質器と、この改質器で生成した改質ガスを高圧状態にして蓄圧する高圧ガスタンクと、を備えた構成とすることもできる。

燃料ガス供給流路４２には、遮断弁４４、調圧弁４５及びインジェクタ４６が設けられている。遮断弁４４は、燃料ガス供給源４１から燃料ガス供給流路４２を通じて燃料電池２０への燃料ガスの供給及び遮断を行う。遮断弁４４は、燃料ガス供給源４１の元栓バルブとして機能する。調圧弁４５は、その上流側圧力（一次圧）を、予め設定した二次圧に減圧する減圧弁である。調圧弁４５は、機械式、電気式及び電磁式のいずれの構成も採用し得るが、ここでは機械式のものが採用されている。例えば、機械式の調圧弁４５は、背圧室と調圧室とがダイアフラムを隔てて形成された筺体を有し、背圧室内の背圧により調圧室内で一次圧を所定の圧力に減圧して二次圧とする公知の構成を採用している。また、調圧弁４５は、その上流のフィルタ４７及び下流のリリーフ弁４８とアッセンブリ化されている。リリーフ弁４８は、常時は閉じており、調圧弁４５とインジェクタ４６との間の配管圧が所定圧以上になったときに機械的に作動して、燃料ガスを燃料ガス供給流路４２外に放出する。

インジェクタ４６は、燃料電池２０への燃料ガスの供給圧力及び供給流量を高精度に調整することが可能な開閉弁である。インジェクタ４６は、例えば電磁駆動式からなり、燃料ガスを噴射する噴射孔を有する弁座と、ソレノイドにより駆動されて噴射孔を開閉する弁体と、を備える。インジェクタ４６は、例えば、弁体を電磁駆動力で所定の駆動周期で駆動して弁座から離隔させることにより、上記の調整を行う。インジェクタ４６は、燃料ガス供給流路４２に複数設けることができ、ここでは、３つが並列に設けられている。また、インジェクタ４６は、その上流にはフィルタを、また、その下流にはリリーフ弁４９を設けられている。リリーフ弁４９は、常時は閉じており、インジェクタ４６と燃料電池２０との間の配管圧が所定圧以上になったときに機械的に作動して、燃料ガスを燃料ガス供給流路４２外に放出する。

燃料ガス供給源４１から燃料電池２０へと供給される燃料ガスは、調圧弁４５及びインジェクタ４６によって減圧される。例えば、燃料ガス供給源４１からの３５ＭＰａ〜７０ＭＰａの燃料ガスは、調圧弁４５により１．５ＭＰａ程度に減圧され、さらに、インジェクタ４６により２００ｋＰａ程度に減圧される。このように二段階で減圧される燃料ガスの各段階の圧力の大きさに着目すると、燃料ガス供給流路４２は、燃料ガス供給源４１から遮断弁４４を介して調圧弁４５に至る高圧流路４２Ａと、調圧弁４５からインジェクタ４６に至る中圧流路４２Ｂと、インジェクタ４６から燃料電池２０に至る低圧流路４２Ｃと、からなる流路に区分けされる。高圧流路４２Ａ、中圧流路４２Ｂ及び低圧流路４２Ｃのそれぞれには、対応する各流路内の燃料ガスの圧力を検知する高圧圧力センサＰ２、中圧圧力センサＰ１及び低圧圧力センサＰ３が設けられている。遮断弁４４、インジェクタ４６及び圧力センサＰ１、Ｐ２、Ｐ３は、制御装置６０に接続されている。なお、遮断弁４４が開いているときに高圧圧力センサＰ２が検知する圧力は、燃料ガス供給源４１内の燃料ガスの圧力を反映したものとなる。

ここで、中圧流路４２Ｂが後述の特許請求の範囲における「第１流路」又は「第４流路」に相当する。以下同様に、高圧流路４２Ａが「第２流路」に、低圧流路４２Ｃが「第３流路」に、中圧圧力センサＰ１が「第１圧力センサ」に、また、高圧圧力センサＰ２が「第２圧力センサ」に相当する。

循環流路４３には、気液分離器７１及び排気排水弁７２を介して、排気排水流路７３が接続されている。気液分離器７１は、燃料オフガスから水分を回収するものである。排気排水弁７２は、制御装置６０からの指令によって作動することにより、気液分離器７１で回収した水分と、循環流路４３内の不純物を含む燃料オフガスと、を外部に排出（パージ）する。また、循環流路４３には、循環流路４３内の燃料オフガスを加圧して低圧流路４２Ｃ側へ送り出すポンプ７５が設けられている。循環流路４３と低圧流路４２Ｃとの合流点よりもインジェクタ４６側に低圧圧力センサＰ３が設けられている。なお、排気排水弁７２及び排気排水流路７３を介して排出される燃料オフガスは、例えば、図示省略の希釈器によって希釈されて酸化オフガス流路３２内の酸化オフガスと合流する。

電力系５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１、二次電池５２、トラクションインバータ５３及び補機類５５を備えている。ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は、二次電池５２から供給される直流電圧を昇圧してトラクションインバータ５３に出力する機能と、燃料電池２０が発電した直流電力、又は回生制動によりトラクションモータ２が回収した回生電力を降圧して二次電池５２に充電する機能とを有する。ＤＣ／ＤＣコンバータ５１のこれらの機能を通じて二次電池５２の充放電が制御される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１による電圧変換制御により、燃料電池２０の運転ポイント（出力電圧、出力電流）が制御される。二次電池５２は、余剰電力の貯蔵源、回生制動時の回生エネルギー貯蔵源、燃料電池車両１の加速又は減速に伴う負荷変動時のエネルギーバッファとして機能する。二次電池５２としては、例えば、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、リチウム二次電池等の二次電池が好適である。トラクションインバータ５３は、例えば、パルス幅変調方式で駆動されるＰＷＭインバータであり、制御装置６０からの制御指令に従って、燃料電池２０又は二次電池５２から出力される直流電圧を三相交流電圧に変換して、トラクションモータ２の回転トルクを制御する。補機類５５は、燃料電池車両１０の各部に配置されている各モータ（例えば、ポンプ類などの動力源）や、これらのモータを駆動するためのインバータ類、更には各種の車載補機類（例えば、エアコンプレッサ、インジェクタ、冷却水循環ポンプ、ラジエータなど）を総称するものである。

制御装置６０は、ＣＰＵ６１、メモリ６２及び入出力インタフェース６３を備える電子制御ユニットであり、例えばマイクロコンピュータとして構成される。ＣＰＵ６１は、制御プログラムに従って所望の演算を実行するものであり、種々の処理や制御を行う。メモリ６２は、例えばＲＯＭ及びＲＡＭを有する。ＲＯＭは、ＣＰＵ６１で処理する制御プログラムや制御データを記憶し、ＲＡＭは、主として制御処理のための各種作業領域として使用される。入出力インタフェース６３には、燃料電池車両１の各部を構成する機器、例えばエアコンプレッサ３４、圧力センサＰ１〜Ｐ３、遮断弁４４、インジェクタ４６、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１、トラクションインバータ５３、排気排水弁７２、ポンプ７５が接続される。このような構成により、制御装置６０は、圧力センサＰ１〜Ｐ３等の各種センサからの入力信号を受けて、各種負荷に指示信号を送り、燃料電池車両１のシステム全体を制御する。例えば、制御装置６０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１を制御して、燃料電池２０の出力電圧を調整することにより、燃料電池２０の運転ポイント（出力電圧、出力電流）を制御する。また、制御装置６０は、圧力センサＰ１の検出値に異常があった場合に、圧力センサＰ１及び調圧弁４５のどちらが故障したのかを特定する。

次に、図２を参照して、圧力センサＰ１の検出値に異常があった場合の処理について説明する。この処理は制御装置６０によって実行される。

まず、燃料電池システム３の正常運転時においては、燃料ガス供給源４１から燃料電池２０に供給される燃料ガスの圧力が圧力センサＰ１〜Ｐ３によって監視されている。このとき、圧力センサＰ２は、燃料ガス供給源４１内の圧力（例えば３５ＭＰａ〜７０ＭＰａ）を検知し、圧力センサＰ１は、調圧弁４５によって減圧された例えば１．５ＭＰａ程度の圧力を検知し、圧力センサＰ３は、インジェクタ４６によって減圧された例えば２００ｋＰａ程度の圧力を検知する。ここでは、圧力センサＰ２、Ｐ１及びＰ３は、それぞれ、例えば以下の範囲内の圧力値を示す限りにおいては正常であると設定されている。
圧力センサＰ２：１ＭＰａ〜７０ＭＰａ
圧力センサＰ１：１．２ＭＰａ〜１．６ＭＰａ
圧力センサＰ３：０〜３００ｋＰａ
また、このような設定のとき、リリーフ弁４８、４９が機械的に作動し始める所定圧力（リリーフ圧力）は例えば以下に設定される。
リリーフ弁４８：２ＭＰａ
リリーフ弁４９：３５０ｋＰａ

制御装置６０は、圧力センサＰ１により検知された圧力値に基づいて、中圧流路４２Ｂ内に圧力異常が発生したかどうかを判断する（ステップＳ１０）。具体的には、圧力センサＰ１により検知された圧力値が閾値を超えた場合、制御装置６０は、この圧力値に異常があると判断する（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）。ここで、閾値は、調圧弁４５の二次側設定圧力（例えば上記の１．５ＭＰａ）よりも高く設定される。例えば、閾値は、調圧弁４５を正常であると設定した上記の上限値（１．６ＭＰａ）よりも大きい２ＭＰａに設定することができる。また、閾値は、リリーフ弁４８のリリーフ圧と同じに設定することもできる。次いで、制御装置６０は、遮断弁４４を閉じる（ステップＳ１１）。これにより、燃料ガス供給源４１から燃料ガス供給流路４２への燃料ガス供給が遮断される。また、制御装置６０は、遮断弁４４の閉弁と併せて、燃料電池車両１の警告灯を点灯させてもよい。

次いで、制御装置６０は、圧力センサＰ２により検知された圧力値を把握する（ステップＳ１２）。そして、制御装置６０は、この把握した圧力値に基づいて、燃料電池２０の出力制限値を決定する（ステップＳ１３）。具体的には、圧力センサＰ２の圧力値に基づいて、遮断弁４４と調圧弁４５との間の高圧流路４２Ａ内の燃料ガスの残量を算出し、この算出した残量値から燃料電池２０の出力制限値を決定する。圧力センサＰ２の圧力値が高い場合には、これが低い場合に比べて、上記の残量がより多くなる。したがって、圧力センサＰ２の圧力値が高い場合には、これが低い場合に比べて、燃料電池２０の出力制限を弱くする。これは、圧力センサＰ２の圧力値が高い場合には、高圧流路４２Ａ及び中圧流路４２Ｂ内の圧力を早く下げたいからである。一方、圧力センサＰ２の圧力値が低い場合には、燃料ガスを早く使いきると出力不足になるから、燃料電池２０の出力制限を強めるようにしている。燃料電池２０の出力制限値を決定した後、制御装置６０は、中圧流路４２Ｂの減圧処理を行う（ステップＳ１４）。この減圧処理とは、燃料電池２０を発電させる処理であるが、ここでは、燃料電池２０の出力を通常よりも制限する処理としている。すなわち、制御装置６０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の制御により、上記で決定した出力制限値に基づいて燃料電池２０の出力を制限することで、中圧流路４２Ｂの減圧処理を行う（ステップＳ１４）。

次に、制御装置６０は、インジェクタ４６を制御して、中圧流路４２Ｂ内をさらに減圧する処理を実行する（ステップＳ１５）。例えば、制御装置６０は、１つ又は複数のインジェクタ４６を開く又は開方向に制御し、中圧流路４２Ｂ内の燃料ガスを低圧流路４２Ｃに送り込むようにする。これにより、中圧流路４２Ｂ内の燃料ガスが低圧流路４２Ｃに誘導され、中圧流路４２Ｂ内が減圧される。この減圧が起きると、遮断弁４４と調圧弁４５との間の高圧流路４２Ａ内に残っていた燃料ガスは、機械式の調圧弁４５を通って中圧流路４２Ｂへと流れることが促される。この燃料ガスの流れは、燃料電池２０の発電が継続されることによって、より促されるようになる。

中圧減圧処理の実行後、制御装置６０は、圧力センサＰ２により高圧流路４２Ａ内における圧力低下を監視し（ステップＳ１６）、この圧力低下が確認されてから（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、圧力センサＰ１により検知される圧力値が低下したか否かを確認する（ステップＳ１７）。これは、高圧流路４２Ａ内の圧力低下が起きたことを確認してからでないと、すなわち、高圧流路４２Ａ内に残っていた燃料ガスが機械式の調圧弁４５を通って中圧流路４２Ｂへと流れていき、これに伴い、高圧流路４２Ａ内の圧力が中圧流路４２Ｂ内の圧力と同じになるまで低下してからでないと、中圧流路４２Ｂ内の圧力低下の有無（圧力センサＰ１の圧力値の低下の有無）を確度よく判断することができないからである。ここで、圧力センサＰ１により検知される圧力値が低下したとは、遮断弁４４を閉じた後の圧力センサＰ１の圧力値（第２の圧力値）が、遮断弁４４を閉じる前の圧力センサＰ１の圧力値（上記の閾値を超えたときの圧力値。第１の圧力値）よりも小さくなったことを意味する。

圧力センサＰ１により検知される圧力値が低下した場合には（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）、制御装置６０は、調圧弁４５が故障（異常）であると判断する（ステップＳ１８）。この場合、制御装置６０は、燃料電池２０の発電を停止させる（ステップＳ１９）。このとき、制御装置６０は、警告灯の表示等により、燃料電池車両１の乗員に調圧弁４５の点検・交換を促すようにしてもよい。

一方、圧力センサＰ１により検知される圧力値が低下しなかった場合には（ステップＳ１７：Ｎｏ）、制御装置６０は、圧力センサＰ１が故障（異常）であると判断する（ステップＳ２０）。この場合、制御装置６０は、遮断弁４４を開けて燃料電池２０の出力制限を解除する（ステップＳ２１）。このとき、制御装置６０は、警告灯の表示等により、燃料電池車両１の乗員に圧力センサＰ１の点検・交換を促すようにしてもよい。

以上説明した実施形態の燃料電池システム３によれば、制御装置６０は、圧力センサＰ１により検知された圧力値に異常があると判断した場合、まず遮断弁４４を閉じて中圧流路４２の減圧処理を行う。その後、制御装置６０は、圧力センサＰ１により検知された圧力値が低下した場合には、調圧弁４５が故障していると判断する一方、圧力センサＰ１により検知された圧力値が低下しなかった場合には、圧力センサＰ１が故障していると判断している。このように、圧力センサＰ１及び調圧弁４５のどちらが故障したのかを特定しているので、圧力センサＰ１により検知された圧力値に異常があった場合に、故障部品に即したフェールセーフ制御を行うことができる。

とりわけ、圧力センサＰ１及び調圧弁４５のどちらが故障しているのかを判定している最中にも、燃料電池２０の発電を出力制限をかけながら継続させている。このため、圧力センサＰ１の圧力値に異常があることのみを理由に、即時あるいは不用意に燃料電池２０の発電を停止させることを抑制することができ、燃料電システム３全体としての急激な出力低下を抑制することができる。また、この判定結果に基づいて燃料電池２０の出力を変えているため、適切なフェールセーフを実施することができる。具体的には、調圧弁４５が異物つまり等により故障している場合には、調圧弁４５による調圧は正常に行われず、リリーフ弁４８から燃料ガスが外部に放出され得る。そこで、制御装置６０は、調圧弁４５が故障していると判断した場合には、燃料電池の２０の発電を停止させる（Ｓ１８、Ｓ１９）。一方、圧力センサＰ１がドリフト等により故障している場合には、調圧弁４５による調圧は正常に行われるため、燃料電池システム３は、燃料電池２０に燃料ガスを正常に供給することができる状態にある。そこで、制御装置６０は、圧力センサＰ１が故障していると判断した場合には、遮断弁４４を開けて燃料電池２０の出力制限を解除し、燃料電池２０を通常通り発電させる（Ｓ２０、Ｓ２１）。これにより、燃料電池車両１は走行を継続することができるため、整備場所に向かって自走することができる。

また、制御装置６０は、遮断弁４４を閉じた後に検知された圧力センサＰ２の圧力値に基づいて燃料電池２０の出力制限値を決定し、その決定した出力制限値に基づいて燃料電池２０の出力を制限している（Ｓ１２〜１４）。これにより、遮断弁４４と調圧弁４５との間の燃料ガスの残量に応じた出力制限値で燃料電池２０の発電を継続することができる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。例えば、インジェクタ４６を省略してもよい。あるいは、インジェクタ４６に代えて、別の減圧装置（例えば調圧弁）を設けてもよい。また、図２において点線の枠で示す一つ以上の処理（ステップＳ１２、Ｓ１３、Ｓ１４の一部、Ｓ１５、Ｓ１６、Ｓ１９、Ｓ２１）を適宜省略してもよい。一例を挙げると、図２のステップＳ１２及びＳ１３を省略し、ステップＳ１４の減圧処理において、燃料電池２０の出力を制限しなくてもよい。この場合、減圧処理は、燃料電池２０の発電を通常時（正常運転時）のものを継続させることで行うことができる。この場合、ステップＳ２１では、遮断弁４４を開けて、燃料電池２０の発電をそのまま通常時（正常運転時）のものを継続させればよい。

１…燃料電池車両、２…トラクションモータ、３…燃料電池システム、２０…燃料電池３０…酸化ガス供給系、３１…酸化ガス流路、３２…酸化オフガス流路、３３…フィルタ、３４…エアコンプレッサ、３５…加湿器、３６…絞り弁、３７…背圧調整弁、４０…燃料ガス供給系、４１…燃料ガス供給源、４２…燃料ガス供給流路、４２Ａ…高圧流路（第２流路）、４２Ｂ…中圧流路（第１流路、第４流路）、４２Ｃ…低圧流路（第３流路）、４３…循環流路、４４…遮断弁、４５…調圧弁、４６…インジェクタ、４７…フィルタ、４８…リリーフ弁、４９…リリーフ弁、５０…電力系、５１…ＤＣ／ＤＣコンバータ、５２…二次電池、５３…トラクションインバータ、５５…補機類、６０…制御装置、６１…ＣＰＵ、６２…メモリ、６３…入出力インタフェース、７１…気液分離器、７２…排気排水弁、７３…排気排水流路、７５…ポンプ、Ｐ１…中圧圧力センサ（第１圧力センサ）、Ｐ２…高圧圧力センサ（第２圧力センサ）、Ｐ３…低圧圧力センサ

Claims (12)

1. 燃料電池と、
   燃料ガスを減圧する調圧弁と、
   前記燃料電池と前記調圧弁との間にある第１流路と、前記調圧弁から遮断弁を介して燃料ガス供給源に至る第２流路と、を有する燃料ガス供給流路と、
   前記第１流路内の燃料ガスの圧力を検知する第１圧力センサと、
   前記遮断弁及び前記第１圧力センサが接続された制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記第１圧力センサにより検知された圧力値が異常である場合、前記遮断弁を閉じて前記第１流路の減圧処理を行い、その後、
   前記第１圧力センサにより検知される圧力値が低下した場合には、前記調圧弁が故障していると判断する一方、前記第１圧力センサにより検知される圧力値が低下しなかった場合には、前記第１圧力センサが故障していると判断する、燃料電池システム。
2. 前記減圧処理とは、前記燃料電池の出力を通常よりも制限する処理である、請求項１に記載の燃料電池システム。
3. 前記制御装置は、前記第１圧力センサが故障していると判断した場合には、前記燃料電池の出力制限を解除する、請求項２に記載の燃料電池システム。
4. 前記制御装置は、前記第１圧力センサが故障していると判断した場合には、前記燃料電池の発電を継続する、請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
5. 前記制御装置は、前記調圧弁が故障していると判断した場合には、前記燃料電池の発電を停止させる、請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
6. 前記第２流路内の燃料ガスの圧力を検知する第２圧力センサをさらに備え、
   前記制御装置は、前記遮断弁を閉じた後で、
   前記第２圧力センサにより検知された圧力値に基づいて前記燃料電池の出力制限値を決定し、
   その決定した出力制限値に基づいて前記燃料電池の出力を制限する、請求項２又は３のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
7. 前記制御装置は、前記燃料電池の出力を制限する前後で前記第２圧力センサにより検知された圧力値を比較し、その結果、前記第２流路内における圧力低下が確認されてから、前記第１圧力センサにより検知される圧力値が低下したか否かを判断する、請求項６に記載の燃料電池システム。
8. 前記第２流路内の燃料ガスの圧力を検知する第２圧力センサをさらに備え、
   前記制御装置は、前記遮断弁を閉じた後で、前記第２圧力センサにより前記第２流路内における圧力低下を監視し、その結果、前記第２流路内における圧力低下が確認されてから、前記第１圧力センサにより検知される圧力値が低下したか否かを判断する、請求項１から５のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
9. 前記制御装置は、前記第１圧力センサにより検知された圧力値が閾値を超えた場合に、当該圧力値が異常であると判断する、請求項１から８のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
10. 前記燃料電池と前記調圧弁との間に、燃料ガスを減圧可能なインジェクタをさらに備えており、
    前記第１流路は、前記燃料電池から前記インジェクタに至る第３流路と、前記インジェクタから前記調圧弁に至る第４流路と、を有し、
    前記第１圧力センサは、前記第４流路内の燃料ガスの圧力を検知する、請求項１から９のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
11. 前記制御装置は、
    前記遮断弁を閉じた後で、かつ、前記第１圧力センサにより検知される圧力値が低下したか否かを判断する前に、前記インジェクタを制御して前記第４流路内における燃料ガスを前記第３流路に誘導する、請求項１０に記載の燃料電池システム。
12. 燃料電池システムの制御方法であって、
    前記燃料電池システムが、
    燃料電池と、
    燃料ガスを減圧する調圧弁と、
    前記燃料電池と前記調圧弁との間にある至る第１流路と、前記調圧弁から遮断弁を介して燃料ガス供給源に至る第２流路と、を有する燃料ガス供給流路と、
    前記第１流路内の燃料ガスの圧力を検知する第１圧力センサと、
    前記遮断弁及び前記第１圧力センサが接続された制御装置と、を備えたものであり、
    前記方法が、前記制御装置により、
    前記第１圧力センサにより検知された第１の圧力値に異常があると判断することと、
    その後、前記遮断弁を閉じて前記第１流路の減圧処理を行うことと、
    その後、前記第１圧力センサにより検知される第２の圧力値が前記第１の圧力値よりも小さい場合には、前記調圧弁が故障していると判断する一方、前記第２の圧力値が前記第１の圧力値よりも小さくない場合には、前記圧力センサが故障していると判断することと、を実行することを含む、燃料電池システムの制御方法。