JP5185740B2 - 燃料電池システム - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池の発電停止時に掃気を行う制御を備えた燃料電池システムに関する。

車両などに搭載される燃料電池システムでは、燃料電池のアノードに供給される水素と、カソードに供給される空気（酸素）との反応により発電が行われるとともに、カソードでは水が生成される。また、カソードで生成された水は、電解質膜を介してアノードに透過する。ところで、車両が氷点下に至るような低温環境下で使用されると燃料電池内に残留する水が凍結するおそれがあるため、燃料電池の発電停止時に燃料電池のカソードの残留水とともにアノードの残留水を外部に排出する必要がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−１９３９８４号公報（段落００４２、図２）

しかしながら、アノードに残留する生成水を除去する際には、大量の水が燃料電池のアノード側の出口から排出されるので、燃料電池のアノードの排出側に設けられたパージライン（例えば、配管、パージ弁自体およびフィルタ）に液滴が残ってしまうという課題があった。その結果、パージ弁の凍結による固着によって、燃料電池の起動時に行われるＯＣＶ（Open Circuit Voltage）パージができなくなり、またフィルタの氷結や配管内氷結による圧力損失増加によって、ＯＣＶパージ時のパージ流量が低下して、起動時ＯＣＶパージにおいて確実にガス置換できずに燃料電池の起動が停止するという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、氷点下起動時において、燃料電池を安定して起動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。

本発明は、アノードとカソードとを備えて発電を行う燃料電池と、前記アノードに燃料ガスを流通させる燃料流路と、前記カソードに酸化剤ガスを流通させる酸化剤流路と、前記燃料流路上の前記アノードの下流に配置され、開閉により前記燃料流路内の燃料ガスを放出可能な開閉手段と、前記燃料流路内を前記燃料ガスとは異なる流体で掃気して置換する置換手段と、前記酸化剤流路上の前記カソードの下流に配置され、前記燃料電池のカソードの圧力を制御する背圧制御弁と、前記燃料流路内の圧力を検出する圧力検出手段と、前記カソードの上流側の前記酸化剤流路と前記アノードの上流側の前記燃料流路とを連通して前記流体が通流する流体導入流路に配置され、前記流体導入流路を開閉する流体導入弁と、前記燃料流路内の前記流体を前記置換時よりも高い圧力とする圧力付与手段と、前記置換手段による前記置換後、前記背圧制御弁を閉弁しつつ前記圧力付与手段により前記燃料流路内の前記流体の圧力を高めるとともに前記圧力検出手段により検出した圧力に基づいて前記開閉手段の故障検知を行い、その後前記背圧制御弁を開弁する際に前記流体導入弁に閉弁指示するとともに前記圧力検出手段により検出した圧力に基づいて前記流体導入弁の故障検知を行った後前記開閉手段により前記流体を放出させる制御部と、を備えることを特徴とする。なお、流体導入流路および流体導入弁は、実施形態でのエア導入配管およびエア導入弁に対応する。

これによれば、燃料電池のアノードを燃料ガスとは異なる流体で置換することによりアノードに残留する液滴を除去する掃気を実施した後、燃料流路内に圧力を高くした流体を封じ込めて、その後開閉手段を開放することによって、開放した瞬間の圧力差により開閉手段を含むパージラインに残留する液滴が吹き飛ばされて外部に排出される。これにより、氷点下起動時に残留水の凍結によるパージラインの閉塞や圧力損失増加を防止できるので、氷点下起動時において燃料電池を安定して起動することが可能になる。
また、エア導入弁を閉弁指示した際に燃料流路内の圧力が下降した場合には、エア導入弁自体が故障していると判断することができる。

また、前記圧力付与手段は、前記カソードに供給される空気を加圧して送り出すコンプレッサであり、前記流体は、前記カソードに供給される空気であることを特徴とする。これによれば、燃料電池のカソードに酸化剤ガスを供給する手段と圧力付与手段とを兼用することにより、燃料電池システムの簡略化およびコストダウンを図ることが可能になる。

また、前記制御部は、前記圧力付与手段によって前記燃料流路内を所定圧に高めた後、前記開閉手段を開弁する前において、前記背圧制御弁を開弁することを特徴とする。これによれば、背圧制御弁に付着した液滴（水分）を除去できる。

本発明によれば、氷点下起動時において、燃料電池を安定して起動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は本実施形態の燃料電池システムにおける掃気制御を示すフローチャート、図３はアノード圧力および各種弁の動作を示すタイムチャートである。なお、本実施形態では、燃料電池自動車（車両）に適用した場合を例に挙げて説明するが、船舶や航空機用の燃料電池システム、あるいは家庭用や業務用の定置式の燃料電池システムなど様々なものに適用できる。

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１０、アノード系２０、カソード系３０、制御系４０などで構成されている。

燃料電池１０は、例えば、固体高分子電解質膜をアノード（水素極）とカソード（酸素極）とで挟み、さらに一対の導電性のセパレータで挟んで構成した単セルを複数積層し、各単セルを電気的に直列に接続した構造を有している。また、アノードに対向する各セパレータには、水素（燃料ガス）が流通するアノード流路１０ａが形成され、カソードに対向する各セパレータには、空気（酸化剤ガス）が流通するカソード流路１０ｂが形成されている。また、セパレータには、燃料電池１０を冷却する冷媒が流通する冷媒流路が形成されている。

アノード系２０は、水素タンク２１、エゼクタ２２、パージ弁２３、エア排出弁２４、配管２５ａ〜２５ｅなどで構成されている。

水素タンク２１は、高純度の水素を高い圧力で充填した容器であり、例えばインタンク式の電磁遮断弁（不図示）を備えている。

エゼクタ２２は、循環ポンプの一種であり、入口２２ａが配管２５ａを介して水素タンク２１と接続され、出口２２ｂが配管２５ｂを介して燃料電池１０のアノード側の入口１０ａ１と接続されている。また、エゼクタ２２の戻り口２２ｃは、配管２５ｃを介して燃料電池１０のアノード側の出口１０ａ２と接続されている。これにより、燃料電池１０のアノード側の出口１０ａ２から排出された未反応の水素が、エゼクタ２２内において水素タンク２１から供給される水素の流れによって吸引され、配管２５ｂを介して燃料電池１０のアノードに再び供給されるようになっている。

パージ弁２３（開閉手段）は、例えば電磁作動式の開閉弁であり、配管２５ｃの途中で分岐して接続された配管２５ｄに設けられている。なお、図示していないが、パージ弁２３の弁座の上流側には、弁座などに異物が噛み込まないようにするためのフィルタが一体に設けられている。なお、パージ弁２３は、適宜開弁することにより、燃料電池１０の起動時のアノード内を水素に置換し、また発電中にアノード流路１０ａおよび配管２５ｂ，２５ｃ内に蓄積した不純物を外部（車外）に排出する機能を有する。

エア排出弁２４は、例えば電磁作動式の開閉弁であり、配管２５ｃの途中で分岐して接続された配管２５ｅに設けられている。このエア排出弁２４は、掃気時に開弁するものであり、パージ弁２３が設けられた配管２５ｄよりも大流量のエアが流通するようになっている。

なお、本実施形態では、配管２５ａ〜２５ｅによって燃料流路が構成されている。また、図示していないが、水素タンク２１とエゼクタ２２との間には、水素タンク２１からの高圧の水素を所定圧に減圧するレギュレータなどが設けられている。

カソード系３０は、コンプレッサ３１、加湿器３２、背圧制御弁３３、希釈器３４、エア導入配管３５、エア導入弁３６、配管３７ａ〜３７ｅなどで構成されている。

コンプレッサ３１は、例えばモータで駆動される機械式の過給器であり、車外の外気（空気）を取り込んで圧縮し、燃料電池１０のカソードに向けて供給する機能を有する。なお、コンプレッサ３１は、掃気ガスとしての空気を供給する置換手段の一部としての機能を有する。

加湿器３２は、コンプレッサ３１から供給される乾燥したエアを加湿して燃料電池１０のカソードに供給する機能を有している。また、加湿器３２は、加湿前のエア（空気）が導入される入口３２ａが配管３７ａを介してコンプレッサ３１と接続され、出口３２ｂが配管３７ｂを介して燃料電池１０のカソード側の入口１０ｂ１と接続され、カソードオフガスが導入される入口３２ｃが配管３７ｃを介して燃料電池１０のカソード側の出口１０ｂ２と接続され、出口３２ｄが配管３７ｄを介して背圧制御弁３３と接続されている。

なお、加湿器３２は、例えば、水透過性を有する複数の中空糸膜を束ねた中空糸膜束を有する中空糸膜モジュールを有し、各中空糸膜の内側と外側の一側に導入されるコンプレッサ３１からの乾燥したエアが、他側に導入される燃料電池１０のカソードから排出されたカソードオフガスに含まれる水蒸気によって加湿される。

背圧制御弁３３は、例えばバタフライ弁などの開度調節が可能な弁で構成され、燃料電池１０のカソードの圧力を調節する機能を有する。また、背圧制御弁３３は、配管３７ｅを介して希釈器３４と接続されている。

希釈器３４は、アノード系２０から排出される水素をカソードオフガスで希釈して車外に排出する機能を有する。なお、希釈器３４には、前記したパージ弁２３を備えた配管２５ｄとエア排出弁２４を備えた配管２５ｅがそれぞれ接続されている。なお、希釈器３４の下流には、水素濃度を検出する水素センサ（図示せず）が設けられ、希釈器３４から排出されるオフガスに含まれる水素の濃度を検出するように構成されている。

エア導入配管３５は、コンプレッサ３１から供給されるエアを燃料流路に供給する流路を構成し、カソード側の端部がコンプレッサ３１と加湿器３２との間の配管３７ａに接続され、アノード側の端部がエゼクタ２２と燃料電池１０の入口１０ａ１との間の配管２５ｂに接続されている。

エア導入弁３６は、エア導入配管３５上に設けられ、例えば電磁作動式の遮断弁により構成されている。このエア導入弁３６は、掃気時に開弁することにより、コンプレッサ３１から供給されるエアをアノードに供給する。

なお、本実施形態では、前記したコンプレッサ３１と、エア導入配管３５と、エア導入弁３６とで置換手段が構成されている。

制御系４０は、ＥＣＵ４１、温度センサ４２、圧力センサ４３などで構成されている。

ＥＣＵ４１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、プログラムを記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）などを備え、燃料流路内のエア圧力を高める制御を行う制御部を有する。

温度センサ４２は、燃料電池１０の温度を検出する機能を有している。なお、温度センサ４２は、アノードの出口１０ａ２側の配管２５ｃ、カソードの出口１０ｂ２側の配管３７ｃなどに設けられていてもよく、燃料電池１０の内部を直接に検出するものであってもよい。また、図２に示すフローチャートでは、温度センサ４２によって検出される温度をシステム温度とする。

圧力センサ４３は、燃料流路の圧力（アノード圧力）を検出する機能を有し、例えばアノードの出口１０ａ２側の配管２５ｃに設けられている。

次に、本実施形態の燃料電池システム１の動作について図２および図３（適宜、図１）を参照して説明する。図２に示すように、運転者によってイグニッションスイッチ（ＩＧＳＷ）がオフにされると、水素タンク２１に設けられた図示しない電磁遮断弁が閉じられて燃料電池１０のアノードへの水素の供給が停止され、またコンプレッサ３１が停止されて燃料電池１０のカソードへの空気の供給が停止される。そして、図示しないコンタクタが遮断されることにより発電が停止する。なお、発電が停止すると、ＥＣＵ４１に内蔵されたタイマを起動する。

そして、ステップＳ１において、ＥＣＵ４１は、タイマによって計測された時間が所定時間以上であるか否かを判断して、所定時間以上でない場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１を繰り返し、所定時間以上となった場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２において、ＥＣＵ４１は、システム温度が所定値以下であるかどうかを判断する。なお、所定値とは、燃料電池システム１内に残留する水分がその後凍結すると判断される閾値であり、例えば１０℃に設定される。ステップＳ２において、ＥＣＵ４１は、システム温度が所定値以下ではないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ３に進み、前記タイマをリセットして再スタートし、システム温度が所定値以下であると判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４において、ＥＣＵ４１は、燃料電池１０のアノードに残留している液滴状の水分を排出するアノード液滴除去掃気を実行する。すなわち、ステップＳ４において、ＥＣＵ４１は、エア導入弁３６とパージ弁２３とエア排出弁２４をそれぞれ開弁し、背圧制御弁３３を閉弁した状態において、コンプレッサ３１の駆動を開始する。なお、アノード液滴除去掃気では、コンプレッサ３１のモータの回転速度を、アノードに付着している液滴を吹き飛ばすことができる大流量のエアが流れるように設定する。このときのモータの回転速度は、予め実験等によって求められる。これにより、コンプレッサ３１から供給されたエアは、エア導入配管３５を通って燃料電池１０のアノードに供給され、アノードの表面に残留する生成水が、パージ弁２３およびエア排出弁２４を通って外部（車外）に排出される。

そして、ステップＳ５において、ＥＣＵ４１は、タイマによってアノード液滴除去掃気を開始してからの時間を計測して、所定時間Ｔ１が経過したかどうかを判断する。なお、所定時間Ｔ１は、アノード内に残留している液滴状の水分を排出することができる時間であり、予め実験等によって求められた値に設定される。ステップＳ５において、ＥＣＵ４１は、所定時間Ｔ１が経過していない場合には（Ｎｏ）、ステップＳ５の処理を繰り返し、所定時間Ｔ１が経過した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ６に進む。

そして、ステップＳ６において、ＥＣＵ４１は、コンプレッサ３１のモータの回転速度を低下させ、パージ弁２３とエア排出弁２４をそれぞれ閉弁する。これにより、燃料流路の出口が閉塞されるので、燃料流路内のアノード圧力が徐々に高められる。なお、アノード圧力は、圧力センサ４３によって監視される。

そして、ステップＳ７において、ＥＣＵ４１は、アノード圧力が所定圧Ｐ１以上であるかどうかを判断する。なお、このとき設定される所定圧Ｐ１は、予め実験等によって求められ、アノード液滴除去掃気後にパージ弁２３、フィルタ（不図示）および配管２５ｄ（以下、パージラインと表記する）に残留する水分（液滴）を確実に移動排出できる流量となる圧力に設定される。ステップＳ７において、ＥＣＵ４１は、アノード圧力が所定圧Ｐ１以上ではない場合には（Ｎｏ）、ステップＳ７の処理を繰り返し、アノード圧力が所定圧Ｐ１以上である場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ８に進む。

ステップＳ８において、ＥＣＵ４１は、コンプレッサ３１のモータの回転速度をさらに低下させ、背圧制御弁３３を開弁し、またその際エア導入弁３６を閉弁する。背圧制御弁３３を開弁することにより、背圧制御弁３３に付着した水分（液滴）を除去することができる。エア導入弁３６を閉じることにより、アノード系２０の燃料流路内が非常に高い圧力の状態で密閉される。

そして、ステップＳ９において、ＥＣＵ４１は、背圧制御弁３３を開弁およびエア導入弁３６を閉弁してから所定時間Ｔ２が経過したかどうかを判断する。なお、所定時間Ｔ２は、予め実験等によって求められ、背圧制御弁３３に付着した水分（液滴）を除去できる時間に設定される。ステップＳ９において、ＥＣＵ４１は、所定時間Ｔ２が経過していない場合には（Ｎｏ）、ステップＳ９の処理を繰り返し、所定時間Ｔ２が経過した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０において、ＥＣＵ４１は、コンプレッサ３１を停止（ＯＦＦ）するとともに、パージ弁２３を開く。パージ弁２３を開くことにより、開いたときの瞬間の圧力変化によって、パージラインに付着した水分（液滴）が吹き飛ばされる。

そして、ステップＳ１１において、ＥＣＵ４１は、燃料流路内のアノード圧力が所定圧Ｐ２以下となったかどうかを判断する。なお、所定圧Ｐ２は、燃料流路内と燃料流路外との圧力差がほとんどなくなる圧力であり、例えば大気圧に設定される。なお、ステップＳ１１では、パージ弁２３の開時間を圧力によって判断したが、予め実験等で求めた時間によって判断してもよい。

ステップＳ１１において、ＥＣＵ４１は、アノード圧力が所定圧Ｐ２以下ではない場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１１の処理を繰り返し、アノード圧力が所定圧Ｐ２以下である場合には（Ｙｅｓ）、パージ弁２３を閉じてシステムを停止する。

なお、図２では図示していないが、アノード液滴除去掃気（ステップＳ４およびＳ５）の開始前に、カソード内を含む配管３７ａ〜３７ｅ内の水分（液滴）を除去するためのカソード液滴除去掃気が実施される。この場合、背圧制御弁３３を全開にした状態において、コンプレッサ３１を駆動する。また、同時にエア導入弁３６を開弁し、パージ弁２３を開閉しながら燃料流路内の水素濃度を低下させる水素希釈を実施する。ただし、掃気開始時にアノード側の水素濃度が十分に低下していると判断された場合には、アノード液滴除去掃気等をカソード液滴除去装置よりも先に実施してもよい。水素濃度が十分に低下しているかの判断は、イグニッションスイッチのオフ（ＩＧ−ＯＦＦ）からの経過時間に基づいて判断できる。

さらに、図３のタイムチャートを参照しながら説明すると、ＩＧ−ＯＦＦ後における時刻ｔ０において、システム温度が所定値以下になると（Ｓ２、Ｙｅｓ）、パージ弁２３、エア導入弁３６およびエア排出弁２４を開弁し、背圧制御弁３３を閉弁した状態において、コンプレッサ３１の駆動を開始し、アノード液滴除去掃気を実施する（Ｓ４）。

そして、所定時間Ｔ１経過後（Ｓ５、Ｙｅｓ）の時刻ｔ１において、パージ弁２３およびエア排出弁２４を閉弁することによって（Ｓ６）、燃料流路の出口側の流路が遮断され、またコンプレッサ３１からエア導入配管３５を介して導入される空気によって、燃料流路内のアノード圧力が徐々に上昇する。

そして、アノード圧力が所定圧Ｐ１に達したとき（Ｓ７、Ｙｅｓ）の時刻ｔ２において、背圧制御弁３３を全開にし、エア導入弁３６を閉弁する（Ｓ８）。これにより、コンプレッサ３１からのエアは、燃料電池１０のカソード側を流通する。また、エア導入弁３６の閉弁によって燃料流路が密閉されるので、アノード圧力は所定圧Ｐ１の状態が所定時間Ｔ２経過後の時刻ｔ３まで維持される。

そして、所定時間Ｔ２経過後（Ｓ９、Ｙｅｓ）における時刻ｔ３において、パージ弁２３が開弁され（Ｓ１０）、コンプレッサ３１の駆動が停止される。これにより、燃料流路内のアノード圧力は、パージ弁２３の開弁により低下する。なお、燃料流路内のアノード圧力は、パージ弁２３の下流に接続された希釈器３４などを備えた外部の圧力より非常に高く設定されているので、パージ弁２３を開弁したときの瞬間的な圧力差によって、パージラインに残留している水分（液滴）が吹き飛ばされるようにして排出される。

そして、アノード圧力が所定圧Ｐ２以下となった時点（Ｓ１１、Ｙｅｓ）の時刻ｔ４において、パージ弁２３を閉じてシステムを停止する。なお、燃料流路内は空気によって置換されているので、その後イグニッションスイッチがオン（ＩＧ−ＯＮ）されて水素タンク２１からアノードに水素が供給される際、パージ弁２３を適宜開弁（開閉）することにより、燃料流路内の水素濃度が高められる。そして、燃料電池１０の開放端電圧（ＯＣＶ；Open Circuit voltage）が所定電圧となったときに（ＯＣＶパージ完了）、コンタクタをオンにして燃料電池１０と外部負荷（走行モータ、コンプレッサ３１など）とを接続して発電を開始する。

ところで、アノード液滴除去掃気により燃料電池１０のアノードが掃気されても、アノードの下流のパージラインに水分（液滴）が残留することがある。このため、車両が氷点下に至るような低温環境下で使用される場合、パージ弁２３の凍結固着により、燃料電池１０の起動時のＯＣＶパージができなくなり、またフィルタの氷結、配管２５ｄ内氷結による圧力損失増加により、ＯＣＶパージ時の流量が低下して起動時のＯＣＶパージにおいて水素への置換を確実に実施できず燃料電池システム１が停止する問題があった。

そこで、本実施形態の燃料電池システムによれば、アノード液滴除去掃気後において、燃料流路内をエアによってアノード圧力を高めた後にパージ弁２３を開いて排出するように構成したことにより、圧力差によって生じる非常に高い流量の空気によってパージラインに残留している水分（液滴）をパージ弁２３から外部に排出することが可能になる。したがって、パージ弁２３の凍結固着による閉塞、パージラインの凍結およびフィルタの氷結による圧力損失の増加を防止できる。よって、氷点下起動時であっても起動時のＯＣＶパージにおいて確実にガス（水素）置換することが可能になる。

また、本実施形態によれば、アノード圧力を高める処理（ｔ１〜ｔ２）とパージ弁２３を開放する処理（ｔ３〜ｔ４）との間の処理において、背圧制御弁３３を開弁することにより、背圧制御弁３３に付着した水分（液滴）を確実に除去することができる。

また、本実施形態によれば、アノード圧力を高める処理（ｔ１〜ｔ２）直後の背圧制御弁液滴除去掃気（ｔ２〜ｔ３）の直前にエア導入弁３６を閉弁することにより、エア導入弁３６を閉弁指示した際に燃料流路内のアノード圧力が下降した場合には、エア導入弁３６自体が故障（開いたままとなる故障；開故障）していると判断できる。その結果、その後速やかに故障対応を開始することが可能になる。なお、アノード圧力を高める処理（ｔ１〜ｔ２）でパージ弁２３とエア排出弁２４を閉弁したときのアノード圧力の変化を監視することで、パージ弁２３やエア排出弁２４の故障検知も可能になる。つまり、時刻ｔ１においてパージ弁２３およびエア排出弁２４を閉弁したときに、アノード圧力が上昇しない場合には、パージ弁２３またはエア排出弁２４が閉弁していないと判断できる。

なお、本実施形態では、アノード圧力を高めてパージ弁２３から残留水を排出する処理（ｔ１〜ｔ２）を１回のみ実施した場合を例に挙げて説明したが、１回に限定されるものではなく、複数回実施するようにしてもよい。

また、本実施形態では、通常のパージ制御や起動時ＯＣＶパージに用いられるパージ弁２３と、アノード液滴除去掃気などに用いるエア排出弁２４とを別個に備えた燃料電池システム１を例に挙げて説明したが、パージ弁２３とエア排出弁２４とを共有して、単一の弁とした燃料電池システムに適用してもよい。

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。 本実施形態の燃料電池システムにおける掃気制御を示すフローチャートである。 アノード圧力および各種弁の動作を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ 燃料電池システム
１０ 燃料電池
２３ パージ弁（開閉手段）
２５ａ〜２５ｅ 配管（燃料流路）
３１ コンプレッサ（圧力付与手段、置換手段）
３３ 背圧制御弁
３５ エア導入配管（置換手段、エア導入流路）
３６ エア導入弁（置換手段）
３７ａ〜３７ｅ 配管（酸化剤流路）
４１ ＥＣＵ（制御部）
４３ 圧力センサ（圧力検出手段）

Claims (3)

1. アノードとカソードとを備えて発電を行う燃料電池と、
   前記アノードに燃料ガスを流通させる燃料流路と、
   前記カソードに酸化剤ガスを流通させる酸化剤流路と、
   前記燃料流路上の前記アノードの下流に配置され、開閉により前記燃料流路内の燃料ガスを放出可能な開閉手段と、
   前記燃料流路内を前記燃料ガスとは異なる流体で掃気して置換する置換手段と、
   前記酸化剤流路上の前記カソードの下流に配置され、前記燃料電池のカソードの圧力を制御する背圧制御弁と、
   前記燃料流路内の圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記カソードの上流側の前記酸化剤流路と前記アノードの上流側の前記燃料流路とを連通して前記流体が通流する流体導入流路に配置され、前記流体導入流路を開閉する流体導入弁と、
   前記燃料流路内の前記流体を前記置換時よりも高い圧力とする圧力付与手段と、
   前記置換手段による前記置換後、前記背圧制御弁を閉弁しつつ前記圧力付与手段により前記燃料流路内の前記流体の圧力を高めるとともに前記圧力検出手段により検出した圧力に基づいて前記開閉手段の故障検知を行い、その後前記背圧制御弁を開弁する際に前記流体導入弁に閉弁指示するとともに前記圧力検出手段により検出した圧力に基づいて前記流体導入弁の故障検知を行った後前記開閉手段により前記流体を放出させる制御部と、を備えることを特徴とする燃料電池システム。
2. 前記圧力付与手段は、前記カソードに供給される空気を加圧して送り出すコンプレッサであり、
   前記流体は、前記カソードに供給される空気である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. 前記制御部は、前記圧力付与手段によって前記燃料流路内を所定圧に高めた後、前記開閉手段を開弁する前において、前記背圧制御弁を開弁する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。

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