JP2020140935A - 燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池システムで実行される温度センサの異常検知処理において、燃料電池内における水分の凝縮に起因する燃料電池の劣化を抑制する。【解決手段】燃料電池システムは、冷媒流路部と、冷媒流路部の一端部より他端部に近い第１位置に配置され、第１位置における冷媒の温度を測定する第１冷媒温度センサと、第１冷媒温度センサより一端部に近い第２位置における温度を測定する第２冷媒温度センサと、動作情報を取得する動作取得部と、を備え、制御部は、第１冷媒温度センサの測定値である第１測定値と、動作情報と、が整合しない場合には、記憶部への仮異常情報の出力を実行し、燃料電池システムにおける発電の停止から予め定めた期間が経過した後に、冷媒ポンプの出力の上昇を指示し、第１測定値と第２冷媒温度センサの測定値である第２測定値との差が閾値より大きい場合には、第１冷媒温度センサの異常情報を記憶部に出力する。【選択図】図１

Description

本開示は、燃料電池システムにおける冷媒温度センサの異常を検知する技術に関する。

従来、発電終了後において、冷却水を循環させることによって、燃料電池スタックを急速に冷却し、燃料電池スタックに設けられた温度センサの異常を判定する技術が知られている（例えば特許文献１）。

特開２０１３−２５１２３１号公報

従来技術において、燃料電池スタックを急速に冷却する場合には、燃料電池スタック内における水分の凝縮が生じるおそれがある。これにより、燃料電池スタック内におけるガスの流通が凝縮した水分に阻害される場合がある。この場合には、燃料電池スタックの劣化が生じるおそれがある。

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

本開示の一形態によれば、燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは、冷媒を内部に流入させる入口部と前記冷媒を前記内部から流出させる出口部とを有する燃料電池と、一端部が前記入口部に接続され、他端部が前記出口部に接続されている冷媒流路部と、前記冷媒流路部において前記冷媒を流通させる冷媒ポンプと、前記冷媒流路部のうち前記一端部より前記他端部に近い第１位置に配置され、前記第１位置における冷媒の温度を測定する第１冷媒温度センサと、前記冷媒流路部のうち前記第１冷媒温度センサより前記一端部に近い第２位置に配置され、前記第２位置における冷媒の温度を測定する第２冷媒温度センサと、前記燃料電池システムにおける発電の動作状態を示す動作情報を取得する動作取得部と、前記冷媒ポンプの動作を制御する制御部と、前記制御部から出力される情報を記憶する記憶部と、を備え、前記制御部は、前記第１冷媒温度センサの測定値である第１測定値と、前記動作情報と、が整合しない場合には、（ｉ）前記記憶部への仮異常情報の出力を実行し、（ｉｉ）前記燃料電池システムにおける発電の停止から予め定めた期間が経過した後に、前記冷媒ポンプの出力の上昇を指示し、（ｉｉｉ）前記指示の後において、前記第１測定値と前記第２冷媒温度センサの測定値である第２測定値との差が予め定めた閾値より大きい場合には、前記第１冷媒温度センサの異常情報を前記記憶部に出力する。
この形態の燃料電池システムによれば、異常検知処理において、制御部は、燃料電池システムにおける発電の停止から予め定めた期間が経過した後に、冷媒ポンプに冷媒の吐出を指示する。この場合において、冷媒の吐出が指示される際における燃料電池の温度は、燃料電池システムにおける発電の停止直後における燃料電池の温度より低い。このため、燃料電池システムにおける発電の停止から予め定めた期間が経過する前に、冷媒ポンプに冷媒の吐出が指示される場合と比べて、冷媒による燃料電池の温度の低下が低減される。これにより、異常検知処理において、燃料電池内における水分の凝縮の発生が抑制される。したがって、異常検知処理において、燃料電池内における水分の凝縮に起因する燃料電池の劣化が抑制される。
本開示は、燃料電池システム以外の種々の形態で実現可能である。例えば、燃料電池システムを搭載した燃料電池車両等の移動体や燃料電池システムにおける冷媒温度センサの異常検知方法や燃料電池システムの制御方法や燃料電池システムの制御プログラム等の形態で実現可能である。

実施形態に係る燃料電池システムの模式図。 実施形態における異常検知処理のフローチャート。 仮異常判定処理のフローチャート。 異常判定処理のフローチャート。 仮異常判定処理におけるタイミングチャートの一例を示す図。 異常判定処理におけるタイミングチャートの一例を示す図。

Ａ．実施形態
図１は、実施形態に係る燃料電池システム１００の模式図である。燃料電池システム１００は、燃料ガス（アノードガス）と酸化剤ガス（カソードガス）との反応によって発電する。燃料電池システム１００は、アノードとカソードとを有する燃料電池２０と、冷媒循環機構６０と、制御部９０と、記憶部９２と、を備える。燃料電池システム１００は、例えば、燃料電池バス等の大型車両（大型自動車）に搭載され、駆動用モータや各種補機を動作させる発電装置として用いられる。本実施形態において、燃料電池システム１００は、燃料電池バスである燃料電池車両に搭載されている。なお、燃料電池システム１００は、大型自動車に限らず、中型自動車や普通自動車等の大型自動車以外の自動車に搭載されてもよい。

燃料電池２０は、単セル１０が複数積層されたスタック構造を有する。単セル１０は、酸化剤ガスと燃料ガスとの電気化学反応によって発電する固体高分子型の燃料電池である。本実施形態において、燃料ガスは水素ガスであり、酸化剤ガスは空気である。燃料電池２０には、冷媒を内部に流入させる入口部２２と、冷媒を内部から流出させる出口部２４とが設けられている。燃料電池２０には、セルモニタ７５が取り付けられている。

セルモニタ７５は、各単セル１０の電圧値を測定する。セルモニタ７５によって取得された電圧値は、制御部９０に出力される。セルモニタ７５は、後述する異常検知処理において、燃料電池システム１００における発電のための動作を示す動作情報を取得する動作取得部として用いられる。

冷媒循環機構６０は、冷媒、例えば水や不凍水を流通させることによって、燃料電池２０を適切な温度に調整する。冷媒循環機構６０は、冷媒流路部６２と、冷媒を吐出する冷媒ポンプ６５と、冷媒を冷却するラジエータ６８と、を備える。

冷媒流路部６２は、冷媒が流通する流路である冷媒流路６４を規定する。冷媒流路部６２は、一端部６２２が入口部２２に接続され、他端部６２４が出口部２４に接続されている。冷媒流路部６２は、冷媒を入口部２２から燃料電池２０に流入させ、流入させた冷媒を出口部２４から流出させる。

冷媒流路６４は、冷媒回収流路６４２と、冷媒供給流路６４４と、冷媒バイパス流路６４６と、を有する。冷媒回収流路６４２は、冷媒流路６４のうち出口部２４とラジエータ６８とを接続する流路である。冷媒回収流路６４２は、燃料電池２０から流出した冷媒を回収する。冷媒供給流路６４４は、冷媒流路６４のうちラジエータ６８と入口部２２とを接続する流路である。冷媒バイパス流路６４６は、冷媒流路６４のうち冷媒回収流路６４２と冷媒供給流路６４４とをラジエータ６８を介することなく接続する流路である。冷媒回収流路６４２によって回収された冷媒は、冷媒バイパス流路６４６又はラジエータ６８を介して、冷媒供給流路６４４へと移動する。冷媒供給流路６４４のうち冷媒供給流路６４４と冷媒バイパス流路６４６との接続部より下流側には、冷媒ポンプ６５が配置されている。冷媒回収流路６４２と冷媒バイパス流路６４６との接続部には、冷媒バイパス流路６４６へと流入する冷媒の量を調整する三方弁６６が配置されている。冷媒流路部６２には、冷媒流路６４内の冷媒の温度を測定する複数の温度センサである、第１冷媒温度センサ７１と第２冷媒温度センサ７２とが配置されている。

第１冷媒温度センサ７１は、冷媒流路部６２のうち一端部６２２より他端部６２４に近い第１位置に配置されている。第１冷媒温度センサ７１は、第１位置における冷媒の温度を測定する。第２冷媒温度センサ７２は、冷媒流路部６２のうち第１冷媒温度センサより一端部６２２側の第２位置に配置され、第２位置における冷媒の温度を測定する。本実施形態において、第１冷媒温度センサ７１が配置されている第１位置は、燃料電池２０の出口部２４の下流側である。第１冷媒温度センサ７１は、燃料電池２０の内部で暖められた冷媒の温度を測定する。第１冷媒温度センサ７１の測定値である第１測定値は、制御部９０に出力される。制御部９０に出力された第１測定値は、例えば、燃料電池２０の発電時における温度の制御に用いられる。

第２冷媒温度センサ７２が配置されている第２位置は、ラジエータ６８の下流側である。第２冷媒温度センサ７２は、ラジエータ６８によって冷やされた冷媒の温度を測定する。第２冷媒温度センサ７２の測定値である第２測定値は、制御部９０に出力される。制御部９０に出力された第２測定値は、例えば、ラジエータ６８の動作の制御に用いられる。

制御部９０は、中央処理装置を有する。制御部９０は、例えば、第１測定値や第２測定値やセルモニタ７５の測定値等のセンサから出力された情報と記憶部９２に記憶されている情報とを用いて、燃料電池システム１００の各構成、例えば三方弁６６や冷媒ポンプ６５の動作を制御する。

本実施形態において、制御部９０は、燃料電池２０が高温になった場合に、発電量を制限する性能低下抑制制御を実行する。燃料電池は、発電時における温度が発電に好ましい温度より高い場合には、温度の上昇とともに、発電効率が低下する傾向がある。燃料電池の発電効率の低下とは、ある電流値に対して得られる電圧値の値が低下することを意味する。また、発電性能が低下する高温状態において、燃料電池による発電を長時間継続する場合には、燃料電池が劣化するおそれがある。このため、制御部９０は、発電時において燃料電池２０の温度が予め定めた温度（例えば９０℃）以上である場合には、性能低下抑制制御として、燃料電池２０の発電量を低下させる制御を実行する。性能低下抑制制御において、発電時における燃料電池２０の温度は、第１冷媒温度センサ７１による第１測定値を用いて推定される。また、燃料電池２０の電圧として、セルモニタ７５の測定値が用いられる。

また、制御部９０は、性能抑制制御において用いる第１冷媒温度センサ７１の異常を検知するための異常検知処理を行う。制御部９０によって実行される異常検知処理の詳細は、後述する。

記憶部９２は、ＨＤＤ等の記憶媒体を有する。記憶部９２は、制御部９０による制御を実行する際に用いられる各種プログラムや、各種センサ７１、７２、７５によって取得された情報を記憶する。また、記憶部９２は、異常検知処理に応じて制御部９０から出力された情報を記憶する。

図２は、実施形態における異常検知処理のフローチャートである。異常検知処理は、燃料電池システム１００が起動することによって開始される。具体的には、例えば本実施形態において、異常検知処理は、燃料電池システム１００を搭載した燃料電池車両のスタートスイッチがオフからオンに切替えられることによって、開始される。異常検知処理が開始されると、制御部９０は、ステップＳ１０２の処理を実行する。

ステップＳ１０２の処理は、仮異常判定処理である。仮異常判定処理は、異常検知処理の一部として実行される。異常検知処理において、制御部９０は、後述する異常判定処理を実行する前に、仮異常判定処理として、第１冷媒温度センサ７１における異常の可能性を示す状態である仮異常の有無を判定する。

図３は、仮異常判定処理のフローチャートである。以下では、図２において示したステップＳ１０２の処理の具体的な内容を、図３を用いて説明する。

ステップＳ２０２の処理において、制御部９０は、第１測定値と動作情報とを取得する。前述した通り、本実施形態において、第１測定値は第１冷媒温度センサ７１の測定値であり、動作情報はセルモニタ７５によって測定される燃料電池２０の電圧値である。ステップＳ２０２の処理が完了すると、制御部９０は、ステップＳ２０４及びステップＳ２０６の処理を実行することによって、第１測定値と動作情報との不整合を検知する。

ステップＳ２０４の処理において、制御部９０は、動作情報であるセル電圧が予め設定された基準電圧以上であるか否かの判定を実行する。予め設定された基準電圧とは、燃料電池２０の温度に応じて想定される電圧値である。つまり、セル電圧が基準電圧以上である場合には、燃料電池２０において許容量を超えた性能低下が発生していない。一方、セル電圧が基準電圧未満である場合には、燃料電池２０において許容量を超えた性能低下が発生している。燃料電池２０における性能低下の主な原因は、燃料電池２０の温度上昇である。なお、基準電圧は、燃料電池２０の温度を用いて適宜算出されてもよく、燃料電池２０の温度と対応した電圧値とが記憶されたテーブルを用いて取得されてもよい。また、基準電圧は、燃料電池２０の温度に加えて、インピーダンス値等を用いて取得される燃料電池２０の乾燥の度合いに応じて決定されていてもよい。

ステップＳ２０４の処理の結果、セル電圧が基準電圧以上である場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）には、図３に示した仮異常判定処理（図２のステップＳ１０２）を終了し、図２のステップＳ１０４を実行する。ステップＳ２０４の処理の結果、セル電圧が基準電圧未満である場合（ステップＳ２０４：Ｎｏ）には、ステップＳ２０６の処理を実行する。

ステップＳ２０６の処理において、制御部９０は、第１測定値が予め設定された基準温度以上であるか否かの判定を実行する。基準温度は、燃料電池２０において発電性能の低下が発生しうる温度である。性能抑制制御が実行されている場合であっても、第１測定値の上昇は、例えば、急加速等のために要求発電量が急激に増加した場合に生じ得る。

第１測定値が基準温度以上である場合には、ステップＳ２０４においてセル電圧が基準電圧以上となった原因は、第１測定値の上昇と判断できる。このため、ステップＳ２０６の処理の結果、第１測定値が基準温度以上である場合（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）には、第１測定値と動作情報とは整合している。ステップＳ２０６の処理の結果が「Ｙｅｓ」である場合には、図３に示した仮異常判定処理（図２のステップＳ１０２）を終了し、図２のステップＳ１０４を実行する。

第１測定値が基準温度未満である場合（ステップＳ２０６：Ｎｏ）には、第１測定値と動作情報とは整合していない。ステップＳ２０６の処理の結果が「Ｎｏ」である場合には、ステップＳ２０８の処理を実行する。

ステップＳ２０８の処理において、制御部９０は、仮異常を出力する。具体的には、制御部９０は、仮異常を示す情報を記憶部９２に出力する。ステップＳ２０８の処理の後に、制御部９０は、図３に示した仮異常判定処理（図２のステップＳ１０２）を終了し、図２のステップＳ１０４を実行する。

ステップＳ１０４の処理において、制御部９０は、燃料電池システム１００への発電の終了指示（以下において単に「終了指示」とも呼ぶ。）の有無を判定する。終了指示は、本実施形態において、燃料電池システム１００における発電の停止を示す指示であり、燃料電池車両のスタートスイッチがＯＮからＯＦＦに切替えられた場合に行われる。終了指示がない場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）には、制御部９０は、ステップＳ１０２の処理を再度実行する。終了指示がある場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）には、制御部９０は、ステップＳ１０６の処理を実行する。

ステップＳ１０６の処理において、制御部９０は、仮異常の有無を判定する。具体的には、ステップＳ１０２において出力された仮異常が記憶部９２に記憶されているか否かを判定する。仮異常が記憶部９２に記憶されている場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）には、ステップＳ１０８を実行する。仮異常が記憶部９２に記憶されていない場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）には、図２の異常検知処理を終了する。

ステップＳ１０８の処理は、異常判定処理である。異常判定処理は、異常検知処理の一部として実行される。異常判定処理において、制御部９０は、第１冷媒温度センサ７１における異常の有無を判定する。

図４は、異常判定処理のフローチャートである。以下では、図２において示したステップＳ１０８の処理の具体的な内容を、図４を用いて説明する。

ステップＳ３０２の処理において、制御部９０は、燃料電池システム１００においてスタートスイッチがオンからオフに切替えられてから、予め定められた期間が経過するまで待機する。予め定められた期間は、燃料電池２０の温度を予め定めた温度以下まで自然に下げるために十分な長さの時間に設定されている。予め定めた温度は、ラジエータ６８によって冷却された冷媒が燃料電池２０に流入した場合において、燃料電池２０内の水分が凝縮することによって結露が生じない程度の温度である。予め定めた温度は、外気温に応じて設定される温度であってもよく、また外気温とは無関係に設定された一定の温度であってもよい。温度を自然に下げるとは、冷媒による冷却、つまり冷媒の循環を行うことなく燃料電池２０の温度を下げることを意味する。

ステップＳ３０４の処理において、制御部９０は、冷媒循環機構６０（図１）に冷媒の循環の実行を指示する。本実施形態において、制御部９０は、冷媒循環機構６０の各構成に対して冷媒を循環させるための駆動を指示する。具体的には、制御部９０は、冷媒ポンプ６５に対する冷媒の吐出量の増大の指示と、三方弁６６に対するラジエータ６８側への冷媒の流通量の増大の指示と、を実行する。三方弁６６に対する指示は、より具体的には、出口部２４から冷媒バイパス流路６４６への流通を制限するバルブの開度をゼロにする指示と、出口部２４からラジエータ６８への流通を制限するバルブの開度を最大にする指示と、である。

ステップＳ３０４の処理により、冷媒流路６４内および燃料電池２０内を冷媒が循環するので、冷媒流路６４内における冷媒の温度のばらつきが低減される。

ステップＳ３０６の処理において、制御部９０は、第１測定値と第２測定値とを取得する。前述した通り、本実施形態において、第１測定値は第１冷媒温度センサ７１の測定値であり、第２測定値は第２冷媒温度センサ７２の測定値である。

ステップＳ３０８の処理において、制御部９０は、第１測定値と第２測定値との差が予め定めた閾値以上であるか否かを判定する。予め定めた閾値は、ステップＳ３０６の後において想定される、出口部２４からラジエータ６８に到達するまでに低下する冷媒の温度の大きさより大きい温度に設定されている。

ステップＳ３１０の処理において、制御部９０は、異常を示す情報を記憶部９２に出力する。ここで、第１冷媒温度センサ７１と第２冷媒温度センサ７２との両方が故障する可能性は低い。また、仮異常が検出されているため、第２冷媒温度センサ７２が故障している可能性と比べて、第１冷媒温度センサ７１が故障している可能性が高い。このため、第１測定値と第２測定値との差が予め定めた閾値以上である場合には、第１冷媒温度センサ７１が故障している可能性が高い。このため、制御部９０は、ステップＳ３１０において、第２冷媒温度センサ７２が正常であると仮定して、異常を示す情報を記憶部９２に出力する。ステップＳ３１０の処理の後に、制御部９０は、図４に示した異常判定処理（図２のステップＳ１０８）を終了する。制御部９０は、ステップＳ１０８の処理を実行した後に、図２に示した異常検知処理を終了する。なお、ステップＳ３１０の処理の前において、制御部９０は、第２冷媒温度センサ７２が正常であるかの確認を行ってもよい。例えば、制御部９０は、外気温と第２測定値とを比較することによって、第２冷媒温度センサ７２が正常であるかの確認をおこなってもよい。

第１冷媒温度センサ７１が故障している場合には、制御部９０による燃料電池２０の温度管理が適切に実行されないおそれがある。このため、第１冷媒温度センサ７１の異常を示す情報が出力された場合には、燃料電池システム１００において、例えば、故障の報知や、燃料電池２０による発電の停止等のフェールセーフが実行される。なお、図４の異常判定処理は、処理の途中においてスタートスイッチがオフからオンに切替えられた場合において、中断される。異常判定処理が中断された場合には、仮異常判定処理の結果は、削除されず、記憶部９２に記憶されている。このため、異常判定処理が中断された後に再度スタートスイッチがオフからオンに切替えられることによって、異常判定処理が実行される。

図５は、仮異常判定処理におけるタイミングチャートの一例を示す図である。図５を用いて、図３に示した仮異常判定処理（図２のステップＳ１０２）が実行された場合の様子の一例を説明する。図５では、紙面上側から順に燃料電池２０における発電量と、セル電圧と、出口部２４側における冷媒温度（水温）としての第１測定値と、仮異常の判定の有無と、を実線で示している。発電量は、運転者による燃料電池車両のアクセル操作等に応じて決定される燃料電池システム１００への要求発電量である。セル電圧は、動作情報として取得されるセルモニタ７５の測定値である。またステップＳ２０４の処理において用いられる予め定めた基準電圧Ｖｔｈを破線で示している。またステップＳ２０６の処理において用いられる予め定めた基準温度Ｔｔｈを破線で示している。図５に示した場合において、燃料電池システム１００は通常運転が実行されている。なお、発電量としては、要求発電量に代えて、実際の発電量を用いてもよい。実際の発電量の取得には、燃料電池システム１００に備えられた電流センサによって取得される電流値を用いられてもよい。

図５に示した例では、第１冷媒温度センサ７１が故障している場合、具体的には一定の温度を示してしまう異常が発生している場合の様子が示されている。より具体的には、第１冷媒温度センサ７１では、実際の冷媒温度とは無関係に常に基準温度Ｔｔｈより小さい温度を示す異常が発生している。

時刻Ｔ１０から時刻Ｔ１１までの期間において、燃料電池システム１００への要求発電量は、安定している。また、この期間において、燃料電池２０の発電性能が安定しているため、セル電圧の大きさも基準電圧Ｖｔｈより大きい値で安定している。この期間において、動作情報と第１測定値とにおいて不整合は生じていない。このため、仮異常の判定は、「ＯＦＦ」である。

時刻Ｔ１１以降において、燃料電池システム１００への要求発電量は、増大している。これに応じて、実際の燃料電池２０の温度が上昇している。しかし、図５に示した場合において、第１冷媒温度センサ７１が故障しているため、第１測定値は上昇しない。時刻Ｔ１１以降において、セル電圧は、要求発電量の増大に応じて減少する。

時刻Ｔ１２において、セル電圧は、基準電圧Ｖｔｈより小さい値となる。また、時刻Ｔ１２において、第１測定値は、基準温度未満である。このため、制御部９０は、動作情報と第１測定値との不整合を検出する（図３のステップＳ２０４：Ｎｏ、ステップＳ２０６：Ｎｏ）。この結果、時刻Ｔ１２において、仮異常の判定がＯＮになり、仮異常を示す仮異常情報が出力される（ステップＳ２０８）。出力された仮異常情報は、図２に示したステップＳ１０８の処理が実行されまで記憶部９２において保存される。

図６は、異常判定処理におけるタイミングチャートの一例を示す図である。図６は、図５に示した例において、仮異常判定が「ＯＮ」に切り替えられた後に実行される異常判定処理の様子を示している。

時刻Ｔ２０から時刻Ｔ２１までの期間は、図４のステップＳ３０２の処理における予め定めた期間に対応する期間である。この期間は、冷媒ポンプ６５の駆動は停止されている。このため、冷媒循環機構６０において冷媒は循環していない状態である。

時刻Ｔ２０から時刻Ｔ２１までの期間において、ラジエータ６８の出口側における冷媒温度を示す第２測定値は、ラジエータ６８での放熱によって徐々に低下する。また、燃料電池２０の出口部２４側における冷媒温度も放熱によって低下しているはずである。しかし、第１冷媒温度センサ７１が故障しているため、第１測定値は一定の値となっている。

時刻Ｔ２１において、図４のステップＳ３０２の処理が終了し、ステップＳ３０４の処理が開始される。時刻Ｔ２１において、制御部９０からの指示により、停止していた冷媒ポンプ６５が駆動を開始する。

時刻Ｔ２１から時刻Ｔ２２の期間では、時刻Ｔ２０から時刻Ｔ２１において燃料電池２０内に滞留していた冷媒が冷媒流路６４のラジエータ６８側に流入する。ラジエータ６８の付近と比べて、高い燃料電池２０内の温度は高いため、第１冷媒温度センサ７１による第１測定値は上昇する。

時刻Ｔ２２から時刻Ｔ２３の期間では、冷媒ポンプ６５による冷媒の循環が継続されている。この期間において、循環する冷媒の温度は、徐々に低下する。これは、時刻Ｔ２０から時刻Ｔ２１においてラジエータ６８の付近に滞留していた比較的低温の冷媒と燃料電池２０内に滞留していた比較的高温の冷媒とが攪拌されるためである。これにより、冷媒流路６４内における冷媒の温度のばらつきが低減される。

時刻Ｔ２３において、図４のステップＳ３０４の処理が終了し、ステップＳ３０６からステップＳ３１０の処理が実行される。時刻Ｔ２３において、冷媒ポンプ６５の駆動が停止される。また、第１測定値と第２測定値とが制御部９０に取得され（図４のステップＳ３０６）、第１測定値と第２測定値との差Ｇ１が予め定めた閾値Ｇｔｈ以上である否かの判定が実行される（ステップＳ３０８）。この結果、差Ｇ１が予め定めた閾値Ｇｔｈ以上であるため、異常の判定がＯＮになり、異常を示す異常情報が出力される（ステップＳ３１０）。出力された異常情報は、修理や点検が完了するまで記憶部９２において保存される。

以上説明した燃料電池システム１００によれは、異常検知処理において、制御部９０は、燃料電池システム１００における発電の停止から予め定めた期間が経過した後に、冷媒ポンプ６５に冷媒の吐出を指示する。この場合において、冷媒の吐出が指示される際における燃料電池２０の温度は、燃料電池システム１００における発電の停止直後における燃料電池２０の温度より低い。このため、燃料電池システム１００における発電の停止から予め定めた期間が経過する前に、冷媒ポンプ６５に冷媒の吐出が指示される場合と比べて、冷媒による燃料電池２０の温度の低下が低減される。これにより、異常検知処理において、燃料電池２０内における水分の凝縮の発生が抑制される。したがって、異常検知処理において、燃料電池２０内における水分の凝縮に起因する燃料電池２０の劣化が抑制される。

また以上説明した燃料電池システム１００によれば、異常判定処理（図２ステップＳ１０８）を実行する際に、冷媒を用いた燃料電池２０の冷却を実行しない。このため、異常検知を中断して燃料電池システム１００の再起動を行う場合において、燃料電池２０の温度が低下している可能性を低減できる。このため、異常判定処理を中断して燃料電池システム１００の再起動を行う場合において、燃料電池２０の暖機の必要性を低減できる。これにより、暖機による電力の消費を抑制できる。

Ｂ．他の実施形態
Ｂ１．第１の他の実施形態
上記実施形態において、動作情報は、セルモニタ７５によって測定される燃料電池２０の電圧値であるが、発電の動作状態を示す情報である限りにおいて適宜変更が可能である。例えば、動作情報は、燃料電池車両におけるアクセル操作に応じて取得される情報であってもよい。

Ｂ２．第２の他の実施形態
上記実施形態において、第１測定値と動作情報との不整合の検知は、図３に示したいステップＳ２０４とステップＳ２０６とによって実現されている。しかし、第１測定値と動作情報との不整合の検知は、他の処理によって実現されてもよい。例えば、第１測定値と動作情報との不整合の検知は、動作情報やラジエータ６８の出口部２４の冷媒温度（例えば第２測定値）とから予測される燃料電池２０の温度と第１測定値とを比較する処理により検知されてもよい。

また、第１測定値と動作情報との不整合として、第１測定値が基準温度未満であり、かつ動作情報が基準電圧未満である場合を示しているが、これに限定されない。例えば、第１測定値が基準温度以上であり、かつ動作情報が基準電圧以上である場合に、制御部９０は、第１測定値と動作情報との不整合を検知してもよい。この場合には、性能抑制制御が本来実行されるタイミングより早く実行されてしまうという不具合の発生を低減できる。

Ｂ３．第３の他の実施形態
冷媒流路６４は、上記実施形態に記載の構造に限定されない。例えば、冷媒流路６４は、冷媒バイパス流路６４６を有していなくてもよい。冷媒バイパス流路６４６を有していない場合であって、冷媒流路部６２は、冷媒の循環が可能である。また、冷媒流路６４には、三方弁６６が配置されているが、三方弁６６に代えて別の弁機構が配置されていてもよい。例えば、冷媒バイパス流路６４６と冷媒供給流路６４４との連通と非連通とを切替える開閉弁が配置されていてもよい。また、冷媒バイパス流路６４６が設けられていない場合には、三方弁６６等の弁機構が設けられていなくてもよい。冷媒バイパス流路６４６や三方弁６６を含む冷媒流路６４の構造が異なる場合には、冷媒流路６４の構造に合わせてステップＳ３０４（図４）の処理の内容を変更してもよい。

Ｂ４．第４の他の実施形態
第１冷媒温度センサ７１が配置された第１位置と第２冷媒温度センサ７２が配置された第２位置とは、それぞれ上記実施形態に記載の位置に限定されない。第１位置は、冷媒流路部６２のうち一端部６２２より他端部６２４に近い限りにおいて、適宜変更が可能である。例えば、第１位置は、他端部６２４よりラジエータ６８の入口側に設けられていてもよい。また、第２位置は、冷媒流路部６２のうち第１冷媒温度センサ７１より一端部６２２に近い限りにおいて、適宜変更が可能である。例えば、第２位置は、一端部６２２と第１位置との間であればよい。

Ｂ５．第５の他の実施形態
上記実施形態において、図４のステップＳ３０２における予め定められた期間は、スタートスイッチがオンからオフに切替えられてからの経過時間である。しかし、予め定められた期間は、経過時間に限定されない。例えば、燃料電池システム１００が燃料電池２０の温度を取得する機構を有している場合には、スタートスイッチがオンからオフに切替えられてから燃料電池２０の温度が予め定めた温度より小さくなるまでの期間であってもよい。

Ｂ６．第６の他の実施形態
上記実施形態において、図５と図６において示した例において、第１冷媒温度センサ７１の故障として、一定の温度を示してしまう故障を示している。しかし、第１冷媒温度センサ７１の故障は、これ様な故障に限定されない。上記の異常検知方法は、実際の第１位置における冷媒温度と第１測定値にズレが生じる故障に広く適用可能である。

Ｂ７．第７の他の実施形態
上記実施形態において、異常判定処理（図２のステップＳ１０８）は、仮異常の判定がされた場合に実行されている。しかし、異常判定処理（図２のステップＳ１０８）は、仮異常の判定がされた場合以外に実行されてもよい。例えば、仮異常の判定がされていない場合であっても、スタートスイッチがオフの状態において定期的に実行されてもよい。

また、仮異常の判定がされた場合であっても、燃料電池２０による発電量が大きい等の理由により、燃料電池２０の温度が想定以上に高温となっていると予想される場合には、制御部９０は、異常判定処理を実行しなくてもよい。この場合には、発電の終了時における燃料電池２０の温度が高いことに起因して第１測定値と第２測定値との差が大きすぎることにより、第１冷媒温度センサ７１が正常であるにも関わらず、異常が検知されてしまう可能性が低減される。異常判定処理を実行しなかった場合には、燃料電池２０による発電が再開された後、再度燃料電池２０による発電が終了した場合に、異常判定処理を実行してもよい。

Ｂ８．第８の他の実施形態
上記実施形態において、図４のステップＳ３０２における待機を実行している期間における燃料電池システム１００の動作について言及していない。しかし、ステップＳ３０２の処理を実行している期間において、特定の制御が実行されていてもよい。例えば、燃料電池２０の温度を適切に調整するための処理が実行されていてもよい。具体的には、外気温が低く燃料電池２０内において水分の凍結が発生しうる場合には、燃料電池システム１００において暖機処理が実行されてもよい。また、制御部９０は、ステップＳ３０４において実行される冷媒の循環における冷媒ポンプ６５より小さい出力で冷媒ポンプ６５を駆動させることによって、燃料電池２０の温度低下を促進してもよい。

Ｂ９．第９の他の実施形態
上記実施形態において、燃料電池システム１００に備えられている燃料電池２０の数は１である、燃料電池２０の数はこれに限定されない。例えば、燃料電池２０の数は２以上であってもよい。燃料電池２０の数は２以上である場合には、第１冷媒温度センサ７１は、各燃料電池２０の出口部２４側に配置されていることが好ましい。第１冷媒温度センサ７１が各燃料電池２０の出口部２４側に配置されている場合には、図２から図４に示した異常検知処理は、各燃料電池２０それぞれに実行されることが好ましい。

以上説明した第１から第９の他の実施形態であっても、実施形態と同様の構成および同様の処理を有する点において、同様の効果を奏する。

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行なうことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…単セル、２０…燃料電池、２２…入口部、２４…出口部、６０…冷媒循環機構、６２…冷媒流路部、６４…冷媒流路、６５…冷媒ポンプ、６６…三方弁、６８…ラジエータ、７１…第１冷媒温度センサ、７２…第２冷媒温度センサ、７５…セルモニタ、９０…制御部、９２…記憶部、１００…燃料電池システム、６２２…一端部、６２４…他端部、６４２…冷媒回収流路、６４４…冷媒供給流路、６４６…冷媒バイパス流路

Claims (1)

1. 燃料電池システムであって、
   冷媒を内部に流入させる入口部と前記冷媒を前記内部から流出させる出口部とを有する燃料電池と、
   一端部が前記入口部に接続され、他端部が前記出口部に接続されている冷媒流路部と、
   前記冷媒流路部において前記冷媒を流通させる冷媒ポンプと、
   前記冷媒流路部のうち前記一端部より前記他端部に近い第１位置に配置され、前記第１位置における冷媒の温度を測定する第１冷媒温度センサと、
   前記冷媒流路部のうち前記第１冷媒温度センサより前記一端部に近い第２位置に配置され、前記第２位置における冷媒の温度を測定する第２冷媒温度センサと、
   前記燃料電池システムにおける発電の動作状態を示す動作情報を取得する動作取得部と、
   前記冷媒ポンプの動作を制御する制御部と、
   前記制御部から出力される情報を記憶する記憶部と、を備え、
   前記制御部は、前記第１冷媒温度センサの測定値である第１測定値と、前記動作情報と、が整合しない場合には、
   （ｉ）前記記憶部への仮異常情報の出力を実行し、
   （ｉｉ）前記燃料電池システムにおける発電の停止から予め定めた期間が経過した後に、前記冷媒ポンプの出力の上昇を指示し、
   （ｉｉｉ）前記指示の後において、前記第１測定値と前記第２冷媒温度センサの測定値である第２測定値との差が予め定めた閾値より大きい場合には、前記第１冷媒温度センサの異常情報を前記記憶部に出力する、
   燃料電池システム。

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