JP2021002433A - 燃料電池システムおよび燃料電池システムにおける水素センサの劣化検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水素センサの劣化を従来よりも早期に検出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】燃料電池１５と、燃料電池１５にエアを供給するエアコンプレッサ３７と、水素センサ４７とを有する燃料電池システムにおいて、燃料電池システムを起動した場合にエアコンプレッサ３７を駆動することにより、燃料電池１５から排出されるカソードオフガスに含まれる水素の濃度を水素センサ４７に検出させ、水素センサ４７による水素濃度の検出値に基づいて、水素センサ４７が劣化しているか否かを判断する制御部１２を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池システムおよび燃料電池システムにおける水素センサの劣化検出方法に関する。

燃料電池が発電する電力を利用して走行する燃料電池車両では、発電のための燃料ガスとして水素を用いる。このため、燃料電池や配管、弁などから水素が漏れていないかどうかを水素センサによって検知している。水素センサは、燃料電池車両の使用環境によっては、雰囲気ガスに含まれる不純物がセンサ感知部に付着するなどして感度が低下することがある。水素センサの感度低下の原因となる不純物としては、たとえばシリコンが挙げられる。水素センサの感度低下は、水素センサ自体の劣化につながるため、早期に検出する必要がある。

特許文献１には、水素漏れを検知するための水素センサを水素タンクや燃料電池の上方のフロアパネルの下面に取り付け、定期点検時に、点検用ガス導入管を通して点検用ガスを水素センサへと導くことにより、水素センサを点検する技術が記載されている。

特開２０１０−４０３３０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、水素センサに感度低下等の劣化が生じていた場合に、定期点検時のみしか水素センサの劣化を検出することができないという課題がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、水素センサの劣化を従来よりも早期に検出することができる燃料電池システムおよび燃料電池システムにおける水素センサの劣化検出方法を提供することにある。

本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池と、燃料電池にエアを供給するエアコンプレッサと、水素センサとを有する燃料電池システムであって、燃料電池システムを起動した場合にエアコンプレッサを駆動することにより、燃料電池から排出されるカソードオフガスに含まれる水素の濃度を水素センサに検出させ、水素センサによる水素濃度の検出値に基づいて、水素センサが劣化しているか否かを判断する制御部を備える。

本発明に係る燃料電池システムにおいて、制御部は、燃料電池システムを停止してから起動するまでの放置時間が予め設定された基準時間以上経過した後に、水素センサによって得られる水素濃度の検出値に基づいて、水素センサが劣化しているか否かを判断してもよい。

本発明に係る燃料電池システムにおいて、制御部は、燃料電池システムが起動される毎に、水素センサによる水素濃度の検出値と予め設定された閾値とを比較し、検出値が予め設定された回数だけ連続して閾値未満となったときに水素センサが劣化していると判断してもよい。

本発明に係る燃料電池システムにおいて、水素センサは、第１水素センサおよび第２水素センサによって構成され、制御部は、第１水素センサによる水素濃度の検出値と第２水素センサによる水素濃度の検出値とが、共に閾値未満となったときに、水素センサが劣化していると判断してもよい。

本発明に係る燃料電池システムにおける水素センサの劣化検出方法は、燃料電池と、燃料電池にエアを供給するエアコンプレッサと、水素センサとを有する燃料電池システムにおける水素センサの劣化検出方法であって、燃料電池システムを起動した場合にエアコンプレッサを駆動することにより、燃料電池から排出されるカソードオフガスに含まれる水素の濃度を水素センサによって検出するステップと、水素センサによる水素濃度の検出値に基づいて、水素センサが劣化しているか否かを判断するステップと、を含む。

本発明によれば、水素センサの劣化を従来よりも早期に検出することができる。

本発明の実施形態に係る燃料電池システムの全体の構成を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る燃料電池システムの一部を示す概略側断面図である。 本発明の実施形態に係る燃料電池システムにおける水素センサの劣化検出方法を示すフローチャートである。 水素センサの劣化が無し場合の水素濃度の日単位の変化を示す図である。 水素センサの劣化が有り場合の水素濃度の日単位の変化を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る燃料電池システムの一部を示す概略側断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池システムの全体の構成を示す概略図である。
図１に示すように、燃料電池システムは、燃料電池ユニット１１と、この燃料電池ユニット１１を制御する制御部１２とを備えている。図示した燃料電池システムは、たとえばフォークリフトなどの燃料電池車両に搭載される。

（燃料電池ユニット）
まず、燃料電池ユニット１１の構成について説明する。
燃料電池ユニット１１は、燃料電池１５を有している。燃料電池１５は、複数の燃料電池セル（図示せず）を積層したスタック構造となっている。燃料電池１５は、水素と酸素との化学反応によって発電するとともに、その化学反応によって水（以下、「生成水」という。）を生成する。燃料電池セルは、アノードとカソードとの間に電解質膜を挟み込んだ構造になっている。燃料電池１５には、水素供給流路１６とエア供給流路１７とが接続されている。水素供給流路１６は、水素タンク３０に貯蔵された水素を燃料電池１５へと供給する場合に、水素が流れる流路である。エア供給流路１７は、大気中のエアを燃料電池１５へと供給する場合に、エアが流れる流路である。

水素供給流路１６には、第１圧力センサ２０と、インジェクタ２１と、第２圧力センサ２２とが設けられている。水素供給流路１６を流れる水素の流れ方向において、第１圧力センサ２０は、インジェクタ２１の下流側に配置され、第２圧力センサ２２は、インジェクタ２１の上流側に配置されている。第１圧力センサ２０は、インジェクタ２１の下流側において、水素供給流路１６内の水素の圧力を検出するセンサである。第２圧力センサ２２は、インジェクタ２１の上流側において、水素供給流路１６内の水素の圧力を検出するセンサである。

インジェクタ２１は、燃料電池１５に水素を供給するものである。インジェクタ２１は、図示しないインジェクタバルブを内蔵し、このインジェクタバルブを開閉することにより、燃料電池１５に水素を供給する。インジェクタ２１は、制御部１２に電気的に接続されている。

また、水素供給流路１６には、フィルタ２５と、レギュレータ２６と、第３圧力センサ２７と、メインバルブ２８と、温度センサ２９とが設けられている。フィルタ２５は、塵埃などの不純物を捕捉するものである。レギュレータ２６は、水素タンク３０からメインバルブ２８を介して供給される水素の圧力を減圧するものである。第３圧力センサ２７は、水素タンク３０からメインバルブ２８を介して供給される水素の圧力を検出するセンサである。

メインバルブ２８は、水素タンク３０からの水素の供給を遮断または許容するバルブである。メインバルブ２８は、閉状態で水素の供給を遮断し、開状態で水素の供給を許容する。メインバルブ２８の開閉動作は制御部１２によって制御される。温度センサ２９は、メインバルブ２８と水素タンク３０との間で、水素供給流路１６内の温度を検出するセンサである。水素タンク３０は、水素を貯蔵するタンクである。水素タンク３０には水素補給流路３１が接続されている。水素補給流路３１は、レセプタクル３２から水素タンク３０へと補給される水素が流れる流路である。水素補給流路３１には２つの逆止弁３３，３４が設けられている。

一方、エア供給流路１７にはエアコンプレッサ３７が設けられている。エアコンプレッサ３７は、大気中から吸引したエアを圧縮し、この圧縮したエアをエア供給流路１７を通して燃料電池１５に供給するものである。

燃料電池１５には、循環流路４１と排出流路４２とが接続されている。循環流路４１は、燃料電池１５から排出されるアノードオフガスに含まれる水素を水素供給流路１６に戻すための流路である。排出流路４２は、燃料電池１５から排出されるカソードオフガスを排出するための流路である。

循環流路４１には、気液分離器４３と水素循環ポンプ４４とが設けられている。気液分離器４３は、燃料電池１５から排出されるアノードオフガスを気体と液体とに分離するものである。水素循環ポンプ４４は、気液分離器４３によって分離された気体である水素を水素供給流路１６へと送り出すものである。水素循環ポンプ４４は、制御部１２に電気的に接続されている。

排出流路４２には希釈器４６が設けられている。希釈器４６には、燃料電池１５から排出されるカソードオフガスが供給される。また、希釈器４６には、燃料電池１５から排出されて気液分離器４３により気液分離されたアノードオフガスが排気排水弁４５を介して供給される。希釈器４６は、アノードオフガスに含まれる水素をカソードオフガス（エア）によって希釈し、これによって生成される希釈ガスを大気中に排気するものである。

また、燃料電池ユニット１１には水素センサ４７が設けられている。水素センサ４７は、燃料電池ユニット１１から水素が漏れた場合に、この水素を検出するためのセンサである。水素は空気よりも軽いため、水素センサ４７は燃料電池ユニット１１の上部に配置される。具体的には、水素センサ４７は、燃料電池１５や水素タンク３０よりも上方に配置されるとともに、燃料電池ユニット１１の筐体（図示せず）のガス滞留部分に取り付けられる。

貯水タンク４８は、希釈器４６に接続されている。貯水タンク４８は、希釈器４６から生成水を受け取って貯めるタンクである。生成水は、主にカソードオフガスと一緒に希釈器４６に送られ、さらに希釈器４６を介して貯水タンク４８に送られる。貯水タンク４８には水位センサ４９が設けられている。水位センサ４９は、貯水タンク４８内の生成水の水位が満水レベルに達したことを検出するセンサである。貯水タンク４８内の生成水は、排水カプラ５０を介して排水される。燃料電池ユニット１１は以上のように構成されている。

（制御部）
次に、制御部１２の構成について説明する。
制御部１２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、インターフェース回路などを備えたコンピュータによって構成される。制御部１２には、インジェクタ２１および水素循環ポンプ４４の他に、第１圧力センサ２０、第２圧力センサ２２、第３圧力センサ２７、メインバルブ２８、温度センサ２９、エアコンプレッサ３７、排気排水弁４５、水素センサ４７および水位センサ４９が、それぞれ電気的に接続されている（図１の符号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉを参照）。これにより、第１圧力センサ２０、第２圧力センサ２２、第３圧力センサ２７、温度センサ２９、水素センサ４７および水位センサ４９は、それぞれの検出結果を制御部１２に与える。また、インジェクタ２１、水素循環ポンプ４４、メインバルブ２８、エアコンプレッサ３７および排気排水弁４５は、それぞれ制御部１２から与えられる制御指令に基づいて動作する。

上記構成からなる燃料電池システムにおいては、インジェクタ２１の駆動によって燃料電池１５に供給された水素と、エアコンプレッサ３７の駆動によって燃料電池１５に供給されたエアに含まれる酸素とが、燃料電池１５内で各々の燃料電池セルに分配して供給される。その際、燃料電池セルのアノード側には水素が供給され、燃料電池セルのカソード側にはエアが供給される。これにより、燃料電池セルは、水素と酸素との化学反応によって発電する。このとき、発電に寄与せずに燃料電池１５のカソードから排出されるガスがカソードオフガスとなり、発電に寄与せずに燃料電池１５のアノードから排出されるガスがアノードオフガスとなる。また、燃料電池１５のカソードからは、カソードオフガスと一緒に生成水が排出される。

図２は、本発明の実施形態に係る燃料電池システムの一部を示す概略側断面図である。
図２に示すように、希釈器４６は貯水タンク４８の上に設置されている。希釈器４６の内部には仕切部５４が設けられ、この仕切部５４によって希釈器４６の内部が第１空間４６ａと第２空間４６ｂとに仕切られている。ただし、第１空間４６ａと第２空間４６ｂとは、連通部５６を介して連通している。希釈器４６には、第１ガス取込管５１と第２ガス取込管５２とガス排出管５３とが接続されている。第１ガス取込管５１は、上述した排出流路４２を形成するもので、希釈器４６の第１空間４６ａに連通している。また、第２ガス取込管５２は希釈器４６の第２空間４６ｂに連通し、ガス排出管５３は希釈器４６の第１空間４６ａに連通している。第１ガス取込管５１は、燃料電池１５から排出されるカソードオフガスＧ１を希釈器４６の第１空間４６ａに取り込むためのものである。第２ガス取込管５２は、燃料電池１５から気液分離器４３および排気排水弁４５を経由して排出されるアノードオフガスＧ２を希釈器４６の第２空間４６ｂに取り込むためのものである。ガス排出管５３は、希釈器４６によって生成される希釈ガスＧ３を大気中に排出するためのものである。燃料電池車両では、アノードオフガスＧ２に含まれる水素を一定の濃度以下に希釈して排出する必要がある。

一方、貯水タンク４８の天井部分には受水口６５が設けられている。受水口６５は、第１ガス取込管５１を通して希釈器４６の第１空間４６ａへと送られる生成水Ｗを重力によって貯水タンク４８内に落とし込むための開口である。貯水タンク４８の内部は、受水口６５を介して希釈器４６の第１空間４６ａに連通している。また、貯水タンク４８には排水管６２が接続されている。排水管６２は、貯水タンク４８から生成水Ｗを排出するためのものである。

上記構成からなる希釈器４６および貯水タンク４８においては、燃料電池１５から排出されるカソードオフガスＧ１が、第１ガス取込管５１を通して希釈器４６の第１空間４６ａに取り込まれる。また、燃料電池１５から気液分離器４３および排気排水弁４５を経由して排出されるアノードオフガスＧ２が、第２ガス取込管５２を通して希釈器４６の第２空間４６ｂに取り込まれる。第２空間４６ｂに取り込まれたアノードオフガスＧ２は、仕切部５４によって形成される連通部５６を通して少しずつ第１空間４６ａへと流れ込み、そこでカソードオフガスＧ１と混合される。これにより、アノードオフガスＧ２に含まれる水素がカソードオフガスＧ１によって希釈され、希釈ガスＧ３が生成される。希釈ガスＧ３はガス排出管５３を通して排出される。また、希釈器４６の第１空間４６ａには、カソードオフガスＧ１と共に生成水Ｗが送り込まれる。この生成水Ｗは、受水口６５を通して貯水タンク４８に受け取られ、貯水タンク４８に貯められる。

続いて、本発明の実施形態に係る燃料電池システムにおける水素センサの劣化検出方法について、図３のフローチャートを参照しつつ説明する。図示した水素センサの劣化検出方法は、制御部１２によって行われるものである。

まず、燃料電池システムの起動中において、制御部１２は、燃料電池車両がキーオフされたかどうかを監視し（ステップＳ１）、キーオフされたと判断すると燃料電池システムを停止する（ステップＳ２）。キーオフとは、燃料電池車両のオペレータが車両始動用のキーをオン位置からオフ位置へと切り替える操作を意味する。ただし、キーオフの操作はボタン操作やスイッチ操作などであってもよい。

次に、制御部１２は、制御部１２自身が備えるタイマー機能を使って放置時間Ｔの計測を開始する（ステップＳ３）。放置時間とは、燃料電池システムを停止してから起動するまでの時間、すなわち燃料電池車両が実質的に駆動を停止したまま放置される時間をいう。この放置時間の間、燃料電池１５の内部ではクロスリークが起こる。クロスリークとは、アノードとカソードとの間に挟まれた電解質膜を水素と酸素がそれぞれ透過することにより、アノード側からカソード側に水素が移動するとともに、カソード側からアノード側に酸素が移動することをいう。このため、放置時間に生じるクロスリークにより、カソード側にも水素が移動した状態になる。ただし、水素センサ４７の劣化検出に必要な量の水素をクロスリークによってカソード側に移動させるには所定の時間がかかる。

次に、制御部１２は、燃料電池車両がキーオンされたかどうかを監視し（ステップＳ４）、キーオンされたと判断すると放置時間Ｔの計測を終了する（ステップＳ５）。キーオンとは、燃料電池車両のオペレータが車両始動用のキーをオフ位置からオン位置へと切り替える操作を意味する。ただし、キーオンの操作はボタン操作やスイッチ操作などであってもよい。

次に、制御部１２は、燃料電池システムを起動した後（ステップＳ６）、エアコンプレッサ３７を駆動する（ステップＳ７）。これにより、燃料電池１５のカソードからは、エアコンプレッサ３７によって供給されるエアに押し出されるかたちでカソードオフガスＧ１が排出される。また、上述のクロスリークによってカソード側に移動した水素は、カソードオフガスＧ１と共に、第１ガス取込管５１を通して希釈器４６の第１空間４６ａに送られた後、ガス排出管５３から排出される。

次に、制御部１２は、ガス排出管５３から排出されるカソードオフガスＧ１に含まれる水素の濃度を水素センサ４７に検出させる（ステップＳ８）。これにより、エアコンプレッサ３７の駆動によって燃料電池１５から排出されるカソードオフガスＧ１の水素濃度が水素センサ４７によって検出される。このとき、燃料電池１５から排出流路４２を通して排出されるカソードオフガスＧ１には、上記のクロスリークによって水素が含まれている。このため、水素センサ４７による水素濃度の検出値は、クロスリークによってカソードオフガスＧ１に含まれる水素の濃度を反映した値となる。なお、水素センサ４７による水素濃度の検出は、燃料電池システムの起動後、継続して行ってもよい。

次に、制御部１２は、上述のように計測した放置時間Ｔと予め設定された基準時間Ｔｒｅｆとを比較することにより、放置時間Ｔが基準時間Ｔｒｅｆ以上であるかどうかを確認する（ステップＳ９）。そして、放置時間Ｔが基準時間Ｔｒｅｆ以上であれば、ステップＳ１０に進み、放置時間Ｔが基準時間Ｔｒｅｆ未満であれば、そのまま一連の処理を終了する。基準時間Ｔｒｅｆは、燃料電池システムを停止した後に燃料電池の内部で起こるクロスリークにより、燃料電池のアノード側とカソード側の両方にほぼ均一な濃度で水素が存在する状態となるまでに要する時間に合わせて設定される。このような基準時間Ｔｒｅｆは実験的に求めることができる。

次に、制御部１２は、上記ステップＳ８において水素センサ４７から得られる水素濃度の検出値を記憶する（ステップＳ１０）。水素センサ４７による水素濃度の検出値は、制御部１２自身が備える不揮発性メモリに記憶される。この不揮発性メモリには、キーオン毎に水素センサ４７が検出した水素濃度の検出値が記憶される。

次に、制御部１２は、不揮発性メモリに記憶してある水素濃度の検出値に基づいて、水素センサ４７が劣化しているか否かを判断する（ステップＳ１１）。以下に、具体的な判断方法について説明する。

まず、燃料電池車両のキーオンによって燃料電池システムを起動した場合に、エアコンプレッサ３７の駆動によって燃料電池１５から排出されるカソードオフガスＧ１の水素濃度は、図４に示すように、その日によって多少のバラツキはあるものの、一定以上の濃度を示す。図４の縦軸は、キーオン後に燃料電池システムを起動した場合に、エアコンプレッサ３７の駆動によって燃料電池１５から排出されたカソードオフガスＧ１の水素濃度を水素センサ４７によって検出したときの最大の水素濃度を示し、横軸は、日にちを示す。最大の水素濃度は、一日（２４時間）に燃料電池車両のキーオンとキーオフとが何度か繰り返される場合に、キーオン毎に水素センサ４７が検出した水素濃度の検出値のうち、最大の水素濃度（以下、「最大水素濃度」ともいう。）を示す検出値に相当する。

一方、水素センサ４７のセンサ感知部に不純物が付着するなどして水素センサ４７の感度が低下すると、上述したエアコンプレッサ３７の駆動によって燃料電池１５から排出されるカソードオフガスＧ１の水素濃度は一定以上であっても、水素センサ４７の検出値は実際の水素濃度よりも低い値になる。このため、キーオン後に燃料電池システムを起動した場合に水素センサ４７によって検出される最大水素濃度は、水素センサ４７の感度の低下により、図５のように変化する場合がある。図５は、キーオン毎に水素センサ４７の検出値を不揮発性メモリに記憶した場合の、日にち別の最大水素濃度の変化を示している。

図５においては、水素センサ４７の劣化の有無を判定するための閾値ＳＨが設定されている。この閾値ＳＨは、予め制御部１２に与えられる。閾値ＳＨは、キーオン後に燃料電池システムを起動し、エアコンプレッサ３７の駆動にともなってガス排出管５３から排出されるカソードオフガスＧ１の水素濃度を、感度劣化のない水素センサ４７によって検出した場合に、最大水素濃度が閾値ＳＨを下回らないように設定される。このような閾値ＳＨは実験的に求めることができる。

上記ステップＳ１１において、制御部１２は、水素センサ４７による水素濃度の検出値と閾値ＳＨとを比較する。そして、水素センサ４７による水素濃度の検出値が閾値ＳＨ以上となっている場合は、水素センサ４７が劣化していないと判断し、水素センサ４７による水素濃度の検出値が閾値ＳＨ未満となっている場合は、水素センサ４７が劣化していると判断する。図５においては、Ｎ日目までは、水素センサ４７による水素濃度の検出値がいずれも閾値ＳＨ以上となっており、（Ｎ＋１）日目以降は、水素センサ４７による水素濃度の検出値がいずれも閾値ＳＨ未満となっている。この場合、制御部１２は、水素センサ４７による水素濃度の検出値が予め設定された回数（複数回）だけ連続して閾値ＳＨ未満となったときに、水素センサ４７が劣化していると判断する。水素センサ４７による水素濃度の検出値が連続して閾値ＳＨ未満となる回数は、たとえば、２回ないし３回に設定してもよいし、４回以上に設定してもよい。

上記ステップＳ１１において、水素センサ４７が劣化していると判断した場合は、制御部１２は警告処理を行う（ステップＳ１２）。警告処理は、燃料電池車両のオペレータに対して、水素センサ４７が劣化している旨または水素センサ４７が劣化しているおそれがある旨を知らせることにより、水素センサ４７の点検や交換などを促す処理である。警告処理は、たとえば、燃料電池車両の操作パネルに警告メッセージを表示したり警告ランプを点灯したりすることにより行えばよい。これに対し、上記ステップＳ１１において、水素センサ４７が劣化していないと判断した場合は、ステップＳ１２の警告処理を行うことなく、一連の処理を終了する。

このように、本発明の実施形態に係る燃料電池システムにおいては、燃料電池システムを起動した場合にエアコンプレッサ３７を駆動することにより、燃料電池１５から排出されるカソードオフガスＧ１に含まれる水素の濃度を水素センサ４７に検出させ、水素センサ４７による水素濃度の検出値に基づいて、水素センサ４７が劣化しているか否かを判断する。これにより、燃料電池システムを起動するタイミングを利用して、水素センサ４７の劣化の有無を検出することができる。したがって、定期点検時のみしか水素センサ４７の劣化を検出していなかった従来と比べて、水素センサ４７の劣化を早期に検出することが可能となる。また、水素センサ４７の劣化を追加部品なしで検知することができる。

また、本発明の実施形態においては、燃料電池システムを停止してから起動するまでの放置時間Ｔが基準時間Ｔｒｅｆ以上経過した後に、水素センサ４７によって得られる水素濃度の検出値に基づいて、水素センサ４７が劣化しているか否かを判断する。これにより、放置時間Ｔを利用して燃料電池１５のカソード側に水素を移動（クロスリーク）させ、カソードオフガスＧ１の水素濃度を劣化検出に必要なレベルまで上昇させることができる。このため、ガス排出管５３から離れた位置に水素センサ４７を配置した場合でも、カソードオフガスＧ１に含まれる水素濃度を水素センサ４７によって検出し、この検出結果に基づいて、水素センサ４７が劣化しているか否かを判断することができる。

また、本発明の実施形態においては、燃料電池システムが起動される毎に、水素センサ４７による水素濃度の検出値と閾値ＳＨとを比較し、その検出値が予め設定された回数だけ連続して閾値ＳＨ未満となったときに水素センサ４７が劣化していると判断する。これにより、水素センサ４７の劣化の有無をより的確に検出することができる。

図６は、本発明の他の実施形態に係る燃料電池システムの一部を示す概略側断面図である。
図６に示すように、本実施形態に係る燃料電池システムは、先述した実施形態と比較して、水素センサの個数が異なり、それ以外は同様である。
本実施形態に係る燃料電池システムでは、水素センサ４７が、第１水素センサ４７ａおよび第２水素センサ４７ｂによって構成されている。第１水素センサ４７ａおよび第２水素センサ４７ｂは、それぞれ水素を検出するセンサである。第１水素センサ４７ａによる水素濃度の検出値と第２水素センサ４７ｂによる水素濃度の検出値とは、個別に制御部１２に与えられる。これに対し、制御部１２は、上記図３のステップＳ１１において、第１水素センサ４７ａによる水素濃度の検出値と第２水素センサ４７ｂによる水素濃度の検出値とが、共に閾値未満となっている場合に、水素センサ４７が劣化していると判断する。
このように、水素センサ４７の劣化検出に２つの水素センサ４７ａ，４７ｂを用いることにより、水素センサ４７の劣化検出の精度を高めることができる。

なお、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。

たとえば、上記実施形態においては、放置時間Ｔが基準時間Ｔｒｅｆ以上である場合に、水素センサ４７による水素濃度の検出値を記憶するものとしたが、これに限らず、放置時間Ｔの長短に限らず、水素センサ４７による水素濃度の検出値をすべて記憶しておき、その中から放置時間Ｔが基準時間Ｔｒｅｆ以上である場合に記憶された水素濃度の検出値を用いて、水素センサ４７が劣化しているか否かを判断してもよい。

また、上記実施形態においては、キーオフした後のキーオンを待ってから、燃料電池システムを起動してエアコンプレッサ３７を駆動するとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、制御部１２は、放置時間Ｔの計測を開始してから基準時間Ｔｒｅｆが経過するたびに、燃料電池システムを自動的に起動してエアコンプレッサ３７を駆動し、これによって燃料電池１５から排出されるカソードオフガスＧ１に含まれる水素の濃度を水素センサ４７に検出させてもよい。

また、上記実施形態においては、水素センサ４７による水素濃度の検出値が予め設定された回数（複数回）だけ連続して閾値ＳＨ未満となったときに水素センサ４７が劣化していると判断する構成となっているが、本発明はこれに限らない。すなわち、水素センサ４７による水素濃度の検出値が１回でも閾値ＳＨ未満となった段階で水素センサ４７が劣化していると判断してもよい。

１２ 制御部、１５ 燃料電池、３７ エアコンプレッサ、４７ 水素センサ、４７ａ 第１水素センサ、４７ｂ 第２水素センサ、Ｇ１ カソードオフガス、Ｔ 放置時間、Ｔｒｅｆ 基準時間。

Claims (5)

1. 燃料電池と、前記燃料電池にエアを供給するエアコンプレッサと、水素センサとを有する燃料電池システムであって、
   前記燃料電池システムを起動した場合に前記エアコンプレッサを駆動することにより、前記燃料電池から排出されるカソードオフガスに含まれる水素の濃度を前記水素センサに検出させ、前記水素センサによる水素濃度の検出値に基づいて、前記水素センサが劣化しているか否かを判断する制御部を備えることを特徴とする燃料電池システム。
2. 前記制御部は、前記燃料電池システムを停止してから起動するまでの放置時間が予め設定された基準時間以上経過した後に、前記水素センサによって得られる水素濃度の検出値に基づいて、前記水素センサが劣化しているか否かを判断する
   請求項１に記載の燃料電池システム。
3. 前記制御部は、前記燃料電池システムが起動される毎に、前記水素センサによる水素濃度の検出値と予め設定された閾値とを比較し、前記検出値が予め設定された回数だけ連続して前記閾値未満となったときに前記水素センサが劣化していると判断する
   請求項１または２に記載の燃料電池システム。
4. 前記水素センサは、第１水素センサおよび第２水素センサによって構成され、
   前記制御部は、前記第１水素センサによる水素濃度の検出値と前記第２水素センサによる水素濃度の検出値とが、共に閾値未満となったときに、前記水素センサが劣化していると判断する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
5. 燃料電池と、前記燃料電池にエアを供給するエアコンプレッサと、水素センサとを有する燃料電池システムにおける水素センサの劣化検出方法であって、
   前記燃料電池システムを起動した場合に前記エアコンプレッサを駆動することにより、前記燃料電池から排出されるカソードオフガスに含まれる水素の濃度を前記水素センサによって検出するステップと、
   前記水素センサによる水素濃度の検出値に基づいて、前記水素センサが劣化しているか否かを判断するステップと、
   を含む燃料電池システムにおける水素センサの劣化検出方法。

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