JP2006040618A - 燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池スタックに水を供給する水配管内の圧力を正確に計測して、車両に加わる振動や各種Ｇによる圧力変動を圧力過大と誤判定することのない燃料電池システムを提供する。
【解決手段】冷却水配管５の中心点をｎ等分（例えば２等分）したときの一つの軸線Ａ１を基準となる圧力センサ１１の軸線とし、他の軸線Ａ２を中心として±３６０／２ｎ度の範囲に他方の圧力センサ１２を設ける。コントローラ６では、圧力センサ１１、１２で検出された圧力値を用いて少なくとも加算を含む演算により算出した圧力計算値と予め設定された異常判定値とを比較することにより、冷却水配管５内における水の圧力異常の有無を判断する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、水素ガス及び酸化剤ガスの供給を受けて発電する燃料電池システムに関し、とくに燃料電池車両等に搭載可能な燃料電池システムに関する。

燃料電池車両等（以下、車両）に搭載可能な燃料電池システムは、燃料電池の水素極に燃料ガスとなる水素を、また空気極には酸化剤ガスとして空気を供給してこれらを反応させることにより発電電力を得ている。このような燃料電池システムでは、燃料電池スタックへ供給される冷却水や加湿水の圧力を圧力センサで検出して、その検出値が許容値を超えた場合には圧力の異常と判断して、燃料電池スタックの破損を防ぐために、ガスや水の供給を停止するというような制御が行われている。

なお、このような配管内での圧力変動に関連する従来技術として、排水管内圧力の標準偏差の差分値を求め、この差分値及び予測した標準型配管の排水管設備での標準偏差から、下部変形配管の排水管設備での排水管内圧力の標準偏差を予測するようにしたものが知られている（特許文献１）。
特開２００２−１８３１１３号公報

ところで、車両が高速で急旋回、急制動したり、あるいは悪路走行すると、振動や左右Ｇ、前後Ｇ、上下Ｇ等（以下、各種Ｇ）が発生するため、配管内を流通する水の圧力にも変動を生じることになる。とくに、大気圧近傍の低圧運転を行う燃料電池スタックでは耐圧を低くしているため圧力制御範囲が狭く、また冷却水や加湿水等の水系では密度が高いので、車両に振動や各種Ｇが発生すると、水の慣性力によるセンサ位置での圧力変動により、圧力センサの検出値が簡単に許容値を超えてしまうことがある。このような車両の走行状況による圧力変動に対しても、従来は圧力過大と誤判定され、燃料電池スタックへのガスや水の供給を停止するという制御が行われていたため、車両が高速で急旋回したり悪路走行した際に、実質的な圧力異常がないにも係わらず燃料電池スタックが停止してしまうということがあった。

請求項１の発明は、燃料電池スタックに管部を介して水を供給する水供給サイクルを備え、前記水の圧力を検出する圧力検出手段を前記管部にｎ個（ｎは２以上の偶数）設けた燃料電池システムであって、前記管部の中心点をｎ等分したときの一つの軸線を基準となる圧力検出手段の軸線としたときに、他の軸線を中心として±３６０／２ｎ度の範囲に他の圧力検出手段を設け、前記ｎ個の圧力検出手段で検出された圧力値を用いて少なくとも加算を含む演算により算出した圧力計算値と予め設定された異常判定値とを比較することにより、前記管部内における水の圧力異常を判断する制御手段を備えることを特徴とする。

請求項５の発明は、燃料電池スタックに管部を介して水を供給する水供給サイクルを備え、前記水の圧力を検出する圧力検出手段を前記管部に３個設けた燃料電池システムであって、前記管部の中心点を３等分したときの一つの軸線を基準となる圧力検出手段の軸線としたときに、他の２つの軸線を中心として±３６０／２ｎ度の範囲に他の２つの圧力検出手段をそれぞれ設け、少なくとも２つの前記圧力検出手段で検出された圧力値を用いて少なくとも加算を含む演算により算出した圧力計算値と予め設定された異常判定値とを比較することにより、前記管部内における水の圧力異常を判断する制御手段を備えるこを特徴とする。

請求項８の発明は、燃料電池スタックに水を供給する水供給サイクルを備え、この水供給サイクルの水配管経路上に、前記水の圧力を検出する圧力検出手段を２個設けた燃料電池システムであって、前記水配管経路を流通する水の総量の重心位置を水平面上に投影した点を中心点とし、一方の基準となる圧力検出手段から前記中心点を通る軸線を設定したときに、前記軸線を中心として±９０度の範囲に他方の圧力検出手段を設け、前記２つの圧力検出手段で検出された圧力値を用いて少なくとも加算を含む演算により算出した圧力計算値と予め設定された異常判定値とを比較することにより、前記管部内における水の圧力異常を判断する制御手段を備えることを特徴とする。

請求項１２の発明は、燃料電池スタックに水を供給する水供給サイクルを備え、この水供給サイクルを構成する水配管経路上に、前記水の圧力を検出する圧力検出手段をｎ個（ｎは３以上の奇数）設けた燃料電池システムであって、前記水配管経路を流通する水の総量の重心位置を水平面上に投影した点を中心点とし、この中心点をｎ等分したときの一つの軸線を基準となる圧力検出手段の軸線としたときに、他の軸線を中心として±３６０／２ｎ度の範囲に他の圧力検出手段をそれぞれ設け、前記ｎ個の圧力検出手段で検出された圧力値を用いて少なくとも加算を含む演算により算出した圧力計算値と予め設定された異常判定値とを比較することにより、前記管部内における水の圧力異常を判断する制御手段を備えることを特徴とする。

請求項１６の発明は、燃料電池スタックに水を供給する水供給サイクルを備え、この水供給サイクルの水配管経路上に、前記水の圧力を検出する圧力検出手段を２個設けた燃料電池システムであって、前記水配管経路を流通する水の総量の重心位置を垂直面上に投影した点を中心点とし、一方の基準となる圧力検出手段から前記中心点を通る軸線を設定したときに、前記軸線を中心として±９０度の範囲に他方の圧力検出手段を設け、前記２つの圧力検出手段で検出された圧力値を用いて少なくとも加算を含む演算により算出した圧力計算値と予め設定された異常判定値とを比較することにより、前記管部内における水の圧力異常を判断する制御手段を備えることを特徴とする。

請求項２０の発明は、燃料電池スタックに水を供給する水供給サイクルを備え、この水供給サイクルを構成する水配管経路上に、前記水の圧力を検出する圧力検出手段をｎ個（ｎは３以上の奇数）設けた燃料電池システムであって、
前記水配管経路を流通する水の総量の重心位置を垂直面上に投影した点を中心点とし、この中心点をｎ等分したときの一つの軸線を基準となる圧力検出手段の軸線としたときに、他の軸線を中心として±３６０／２ｎ度の範囲に他の圧力検出手段をそれぞれ設け、前記ｎ個の圧力検出手段で検出された圧力値を用いて少なくとも加算を含む演算により算出した圧力計算値と予め設定された異常判定値とを比較することにより、前記管部内における水の圧力異常を判断する制御手段を備えることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ｎ個の圧力センサを所定の角度範囲内に略対向して配置し、各圧力センサで検出した圧力値の加算値又は平均値と異常判定値とを比較することにより圧力異常の有無を判断するようにしたので、１つの圧力センサで圧力値を検出する場合に比べて、車両の走行状況に影響されることなく正確な圧力計測が可能となる。すなわち、１方向Ｇにより、１つの圧力センサでの圧力値が大きな数値を示したとしても、他の圧力センサで検出した圧力との加算値又は平均値が異常判定値未満であれば圧力異常とは判断しないため、車両の振動や各種Ｇにより生じた圧力変動を圧力過大として誤判定することがなく、車両が高速で急旋回したり悪路走行した際に実質的な圧力異常がないにも係わらずスタックを停止させてしまうという不具合を未然に防ぐことができる。

請求項５の発明によれば、３個の圧力センサを所定の角度範囲内に略対向して配置し、このうちの少なくとも２つの圧力センサで検出した圧力値の加算値又は平均値と異常判定値とを比較することにより圧力異常の有無を判断するようにしたので、１つの圧力センサで圧力値を検出する場合に比べて、車両の走行状況に影響されることなく正確な圧力計測が可能となる。すなわち、２つの圧力センサで検出した圧力値の加算値又は平均値と異常判定値とを比較するようにした場合は、１方向Ｇにより１つの圧力センサでの圧力値が大きな数値を示したとしても、他の圧力センサで検出した圧力との加算値又は平均値が異常判定値未満であれば圧力異常とは判断しないため、車両の振動や各種Ｇにより生じた圧力変動を圧力過大として誤判定することがなく、車両が高速で急旋回したり悪路走行した際に実質的な圧力異常がないにも係わらずスタックを停止させてしまうという不具合を未然に防ぐことができる。

請求項８の発明によれば、水配管経路を流通する水の総量の重心位置を水平面上に投影した点を中心点に設定した中心点を基点として略対向する位置に１対の圧力センサを配置し、各圧力センサで検出した圧力値の加算値又は平均値と異常判定値とを比較することにより圧力異常の有無を判断するようにしたので、１つの圧力センサで圧力値を検出する場合に比べて、車両の前後左右Ｇに対して正確な圧力計測が可能となる。すなわち、１方向Ｇにより、１つの圧力センサでの圧力値が大きな数値を示したとしても、他の圧力センサで検出した圧力との加算値又は平均値が異常判定値未満であれば圧力異常とは判断しないため、車両の前後Ｇや左右Ｇにより生じた圧力変動を圧力過大として誤判定することがなく、車両が高速で急旋回したり悪路走行した際に実質的な圧力異常がないにも係わらずスタックを停止させてしまうという不具合を未然に防ぐことができる。

請求項１２の発明によれば、水配管経路を流通する水の総量の重心位置を水平面上に投影した点を中心点に設定した中心点を基点としてそれぞれ略対向する位置に３つの圧力センサを配置し、このうちの少なくとも２つの圧力センサで検出した圧力値の加算値又は平均値と異常判定値とを比較することにより圧力異常の有無を判断するようにしたので、１つの圧力センサで圧力値を検出する場合に比べて、車両の前後Ｇや左右Ｇに対して正確な圧力計測が可能となる。すなわち、１方向Ｇにより、１つの圧力センサでの圧力値が大きな数値を示したとしても、他の圧力センサで検出した圧力との加算値又は平均値が異常判定値未満であれば圧力異常とは判断しないため、車両の前後Ｇや左右Ｇにより生じた圧力変動を圧力過大として誤判定することがなく、車両が高速で急旋回したり悪路走行した際に実質的な圧力異常がないにも係わらずスタックを停止させてしまうという不具合を未然に防ぐことができる。

請求項１６の発明によれば、水配管経路を流通する水の総量の重心位置を垂直面上に投影した中心点を基点として略対向する位置に１対の圧力センサを配置し、各圧力センサで検出した圧力値の加算値又は平均値と異常判定値とを比較することにより圧力異常の有無を判断するようにしたので、１つの圧力センサで圧力値を検出する場合に比べて、車両の走行状況に影響されることなく正確な圧力計測が可能となる。すなわち、１方向Ｇにより、１つの圧力センサでの圧力値が大きな数値を示したとしても、他の圧力センサで検出した圧力との加算値又は平均値が異常判定値未満であれば圧力異常とは判断しないため、車両の上下Ｇや前後Ｇもしくは上下Ｇや左右Ｇにより生じた圧力変動を圧力過大として誤判定することがなく、車両が高速で急旋回したり悪路走行した際に実質的な圧力異常がないにも係わらずスタックを停止させてしまうという不具合を未然に防ぐことができる。

請求項２０発明によれば、水配管経路を流通する水の総量の重心位置を垂直面上に投影した中心点を基点としてそれぞれ略対向する位置に３つの圧力センサを配置し、このうちの少なくとも２つの圧力センサで検出した圧力値の加算値又は平均値と異常判定値とを比較することにより圧力異常の有無を判断するようにしたので、１つの圧力センサで圧力値を検出する場合に比べて、車両の走行状況に影響されることなく正確な圧力計測が可能となる。すなわち、１方向Ｇにより、１つの圧力センサでの圧力値が大きな数値を示したとしても、他の圧力センサで検出した圧力との加算値又は平均値が異常判定値未満であれば圧力異常とは判断しないため、車両の上下Ｇや前後Ｇもしくは上下Ｇや左右Ｇにより生じた圧力変動を圧力過大として誤判定することがなく、車両が高速で急旋回したり悪路走行した際に実質的な圧力異常がないにも係わらずスタックを停止させてしまうという不具合を未然に防ぐことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態となる実施例について説明する。なお、以下の実施例においては、本発明の燃料電池システムに関連する部分のみを示すものとし、それ以外の部分、例えばガスや純水の供給系などについては図示及び説明を省略する。

図１は、実施例１に係わる燃料電池システムの冷却水供給サイクルと圧力センサの取り付け位置を示す概略構成図である。この冷却水供給サイクルは、冷却水を貯留するリザーバタンク２と、冷却水と冷却風とを熱交換するラジエータ３と、冷却水を燃料電池スタック（以下、スタック）１に供給する冷却水ポンプ４とを備えて構成され、これら各部が管部となる冷却水配管５により接続されている。また、冷却水配管５には、配管内の圧力を検出する圧力検出手段としての圧力センサ１１、１２（以下、適宜に符号を省略）が取り付けられている。

コントローラ６は、冷却水が適切な流量、水温となるように冷却水ポンプ４の駆動量や、ラジエータ３への送風量（図示しない送風ファンの回転量）などを制御する。また、外部から入力される制御情報として、アクセル開度を運転負荷として読み込むとともに、圧力センサ１１、１２で検出された圧力値を読み込み、後述するフローチャートの処理手順に従って冷却水の圧力異常の判断を行っている。

上記のように構成された冷却水供給サイクルでは、スタック１の通常運転時において、リザーバタンク２に貯留された冷却水が冷却水ポンプ４によりスタック１に供給され、スタック１内を冷却して温度上昇した冷却水がラジエータ３で冷却風と熱交換されてリザーバタンク２へ戻される。この間、コントローラ６からの制御信号により、冷却水ポンプ４の駆動量やラジエータ３への送風量などが調整されて、スタック１に供給される冷却水の温度は適正な値に調整される。

次に、冷却水配管５における圧力センサの取り付け位置について説明する。

図２（ａ）〜（ｄ）、および図３は、圧力センサの取り付け位置を示す概略断面図である。図２は圧力センサの個数ｎ＝２とした場合の例を、また図３は圧力センサの個数ｎ＝４とした場合の例をそれぞれ示している。

本実施例では、冷却水配管５の中心点をｎ等分したときの一つの軸線を基準となる圧力センサの軸線としたときに、他の軸線を中心として各々±３６０／２ｎ度の範囲にもう一方のセンサを配置している。ここで、基準となる圧力センサは、圧力センサの配置を決める際の基準となるもので、任意に定められるものである。また本実施例において、圧力センサの個数ｎは２以上の偶数とする。

圧力センサの個数ｎ＝２とした場合の配置を図２（ａ）で説明すると、冷却水配管５の中心点を２等分したときの軸線Ａ１、Ａ２のうち（この例で軸線Ａ１、Ａ２は同一線となる）、軸線Ａ１を基準となる圧力センサ１１の軸線としたときに、他の軸線Ａ２を中心として±９０度の範囲にもう一方の圧力センサ１２を配置している。図２（ａ）は基準となる圧力センサ１１を冷却水配管５の重力方向最下部に配置した例を示し、破線で描いた圧力センサ１２は±９０度の範囲に配置され得ることを示している。ちなみに、図２（ｂ）は基準となる圧力センサ１１を冷却水配管５の水平方向左側に配置した例を示している。また図２（ｃ）は基準となる圧力センサ１１を冷却水配管５の重力方向最下部から右方向に４５度ずらして配置した例を示し、図２（ｄ）は基準となる圧力センサ１１を冷却水配管５の重力方向最下部から左方向に４５度ずらして配置した例を示している。図２（ｂ）〜（ｄ）についても、基準となる圧力センサ１１の軸線Ａ１に対して、もう一方の圧力センサ１２を軸線Ａ２を中心として±９０度の範囲に配置している。ただし、基準となる圧力センサ１１の配置は図２（ａ）〜（ｄ）の例に限らず、他の角度で配置されたものであってもよい。

なお、図２（ａ）のように、基準となる圧力センサ１１を冷却水配管５の重力方向最下部に配置した場合は、車両の上下Ｇに対して正確な圧力計測が可能となる。また図２（ｂ）のように配置した場合は、車両の左右Ｇに対して正確な圧力計測が可能となる。

次に、圧力センサの個数ｎ＝４とした場合の配置を図３で説明する。ここでは、図１には示していない圧力センサ１３、１４を含めた４個の圧力センサを取り付けるものとする。図３に示すように、冷却水配管５の中心点を４等分したときの軸線Ａ１〜Ａ４のうち、軸線Ａ１を基準となる圧力センサ１１の軸線としたときに、他の軸線Ａ２、Ａ３、Ａ４を中心として各々±４５度の範囲に圧力センサ１２、１３、１４を配置している。なお、図３では、破線で描いた圧力センサ１２についてのみ±４５度の範囲に配置され得ることを示し、圧力センサ１３、１４は軸線Ａ３、Ｃ４と一致する位置に配置した例を示している。この圧力センサ１３、１４についても、圧力センサ１２と同様に、各軸線を中心として±４５度の範囲に配置されていればよい。

次に、圧力センサ１１、１２で検出された圧力値を用いて、コントローラ６が冷却水の圧力異常を判断する場合の処理手順を図４のフローチャートとともに説明する。このフローチャートに示す処理は、スタック１の起動とともにスタートし、所定時間毎に繰り返し実行されるものである。また、図５は運転負荷に対して適切な冷却水流量を示す特性図、図６は冷却水流量とスタック入口における冷却水圧力との関係を示す特性図である。

まずステップＳ１において、コントローラ６は圧力センサ１１、１２で検出された圧力値を読み込む。続いてステップＳ２において、アクセル開度を運転負荷として読み込み、ステップＳ３では、図５に示す特性図から運転負荷に対して適切な冷却水流量を求める。そして、コントローラ６は求めた冷却水流量となるように冷却水ポンプ４の駆動量を制御して、図６に示すようなスタック入口での冷却水圧力を得る。このステップＳ２、Ｓ３の処理は、運転負荷に応じた冷却水流量を維持するための通常の制御ルーチンの一部を示している。

次に、ステップＳ４において、コントローラ６はステップＳ１で読み込んだ圧力センサ１１、１２の圧力値を用いて圧力計算値を算出する。ここでは、読み込んだ２つの圧力値の加算値（合計値）又は平均値を算出する。例えば、圧力センサ１１〜１４で検出された圧力値をそれぞれＰ１〜Ｐ４とすると、加算値では圧力センサが１対の場合はＰ１＋Ｐ２、圧力センサが２対の場合はＰ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４となる。また平均値では圧力センサが１対の場合は（Ｐ１＋Ｐ２）／２、圧力センサが２対の場合は（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４）／４となる。

続いて、ステップＳ５において、コントローラ６はステップＳ４で算出した圧力計算値が、予め設定された異常判定値（しきい値）以上かどうかを判断する。ここで、圧力計算値が異常判定値以上である場合は、異常判定値以上となった時間を積算するため、ステップＳ６へ進んでカウンタ値をインクリメントする。また、ステップＳ５において、圧力計算値が異常判定値未満である場合は、カウント値をリセットする。

次に、ステップＳ８において、コントローラ６は積算されたカウンタ値がカウンタ判断値以上かどうかを判断する。カウンタ判断値とは、圧力計算値が異常判定値以上である時間が所定時間以上続いたかどうかを判断するための値である。ここで、カウンタ値がカウンタ判断値以上である場合は、ステップＳ９において冷却水の圧力異常と判断し、さらにステップＳ１０で燃料電池システムの停止処理を実行する。また、ステップＳ８でカウンタ値がカウンタ判断値未満である場合は、リターンへ進んで次の処理開始まで待機する。

以上説明したように、本実施例においては、ｎ個の圧力センサを所定の角度範囲内に略対向して配置し、各圧力センサで検出した圧力値の加算値又は平均値と異常判定値とを比較することにより圧力異常の有無を判断するようにしたので、１つの圧力センサで圧力値を検出する場合に比べて、車両の走行状況に影響されることなく正確な圧力計測が可能となる。すなわち、本実施例においては、１方向Ｇにより、１つの圧力センサでの圧力値が大きな数値を示したとしても、もう一方の圧力センサで検出した圧力との加算値又は平均値が異常判定値未満であれば圧力異常とは判断しないため、車両の振動や各種Ｇにより生じた圧力変動を圧力過大として誤判定することがなく、車両が高速で急旋回したり悪路走行した際に実質的な圧力異常がないにも係わらずスタックを停止させてしまうという不具合を未然に防ぐことができる。

また、本実施例では、各圧力センサの圧力値をもとに算出した圧力計算値が所定時間以上、異常判定値を超えるときに圧力異常と判断するようにしたので、車両に生じた１方向Ｇによる短時間の圧力変動を圧力過大として誤判定することがなく、何らかの異常により発生した圧力変動についてのみ圧力異常と判断することができるため、スタックを破損させることなく、また使用可能な最大の圧力までスタックを運転することが可能となる。

次に実施例２として、実施例１に示した圧力センサの取り付け位置をさらに限定した例ついて説明する。この実施例２における水供給サイクルの構成、及びコントローラ６が圧力異常を判断する際の処理手順は実施例１と同じであるため説明を省略する。また、実施例１と同等部分は同一符号を付して説明する。

図７（ａ）〜（ｄ）、および図８は、実施例２における圧力センサの取り付け位置を示す概略断面図であり、図７は圧力センサの個数ｎ＝２とした場合の例を、図８は圧力センサの個数ｎ＝４とした場合の例をそれぞれ示している。

本実施例では、冷却水配管５の中心点をｎ等分したときの一つの軸線を基準となる圧力センサの軸線としたときに、他の軸線を中心として各々±３６０／４ｎ度の範囲に他の３つのセンサをそれぞれ配置した例を示している。ここで、基準となる圧力センサは、圧力センサの配置を決める際の基準となるもので、任意に定められるものである。また本実施例において、圧力センサの個数ｎは２以上の偶数とする。

圧力センサの個数ｎ＝２とした場合の配置を図７（ａ）で説明すると、冷却水配管５の中心点を２等分したときの軸線Ａ１、Ａ２のうち（この例で軸線Ａ１、Ａ２は同一線となる）、軸線Ａ１を基準となる圧力センサ１１の軸線としたときに、他の軸線Ａ２を中心として±４５度の範囲にもう一方の圧力センサ１２を配置している。図２（ａ）は基準となる圧力センサ１１を冷却水配管５の重力方向最下部に配置した例を示し、破線で描いた圧力センサ１２は±４５度の範囲に配置され得ることを示している。ちなみに、図２（ｂ）は基準となる圧力センサ１１を冷却水配管５の水平方向左側に配置した例を示している。また図２（ｃ）は基準となる圧力センサ１１を冷却水配管５の重力方向最下部から右方向に４５度ずらして配置した例を示し、図２（ｄ）は基準となる圧力センサ１１を冷却水配管５の重力方向最下部から左方向に４５度ずらして配置した例を示している。図７（ｂ）〜（ｄ）についても、基準となる圧力センサ１１の軸線Ａ１に対して、他の軸線Ａ２を中心として±４５度の範囲に圧力センサ１２を配置している。ただし、基準となる圧力センサ１１の配置は図７（ａ）〜（ｄ）の例に限らず、他の角度で配置されたものであってもよい。

本実施例においても、図７（ａ）のように、基準となる圧力センサ１１を冷却水配管５の重力方向最下部に配置した場合は、車両の上下Ｇに対して正確な圧力計測が可能となる（請求項３の効果）。また図７（ｂ）のように配置した場合は、車両の左右Ｇに対して正確な圧力計測が可能となる。

次に、圧力センサの個数ｎ＝４とした場合の配置を図８で説明する。ここでは、図７には示していない圧力センサ１３、１４を含めた４個の圧力センサを取り付けるものとする。図８に示すように、冷却水配管５の中心点を４等分したときの軸線Ａ１〜Ａ４のうち、軸線Ａ１を基準となる圧力センサ１１の軸線としたときに、他の軸線Ａ２、Ａ３、Ａ４を中心として各々±２２．５度の範囲に圧力センサ１２、１３、１４を、配置している。なお、図８では、破線で描いた圧力センサ１２についてのみ±２２．５度の範囲に配置され得ることを示し、圧力センサ１３、１４は軸線Ａ３、Ｃ４と一致する位置に配置した例を示している。この圧力センサ１３、１４についても、圧力センサ１２と同様に、各軸線を中心として±２２．５度の範囲に配置されていればよい。

本実施例の構成によれば、基準となる圧力センサに対して他の圧力センサがより適正な位置に配置されるため、実施例１よりも、さらに正確な圧力計測が可能となる。

なお、図２〜図８において、基準となる圧力センサと他のセンサは、冷却水配管５の同一円周上に配置することが好ましいが、両者の間に圧力損失を生じるような構成要素（例えばラジエータなど）がなければ、平面的に離れた位置に配置することもできる。

次に実施例３として、実施例１における圧力センサの個数ｎを３とした場合について説明する。この実施例３における水供給サイクルの構成は実施例１と同じであるため説明を省略する。また、実施例１と同等部分は同一符号を付して説明する。

図９は、実施例３における圧力センサの取り付け位置を示す概略断面図であり、圧力センサの個数ｎ＝３とした場合の例を示している。

本実施例では、冷却水配管５の中心点を３等分したときの一つの軸線を基準となる圧力センサの軸線としたときに、他の２つの軸線を中心として各々±３６０／２ｎ度の範囲に他の２つの圧力センサを配置した例を示している。ここで、基準となる圧力センサは、圧力センサの配置を決める際の基準となるもので、任意に定められるものである。

圧力センサの個数ｎ＝３とした場合の配置を説明すると、図９に示すように、冷却水配管５の中心点を３等分したときの軸線Ａ１〜Ａ３のうち、軸線Ａ１を基準となる圧力センサ１１の軸線としたときに、他の軸線Ａ２を中心として±６０度の範囲に他の１つの圧力センサ１２を配置し、また他のもう一つの軸線Ａ３を中心として±６０度の範囲に他のもう１つの圧力センサ１３を配置している。図９では、基準となる圧力センサ１１を冷却水配管５の重力方向最上部に配置した例を示し、破線で描いた圧力センサ１２、１３は±６０度の範囲に配置され得ることをそれぞれ示している。

上記のように配置された圧力センサ１１、１２、１３の圧力値を読み取り、コントローラ６が冷却水の圧力異常を判断する場合の処理手順は、先に説明した図４のフローチャートと同じである。本実施例では圧力センサを３つ配置しているため、図４のステップＳ４において、少なくとも２つの圧力センサで読み込んだ圧力値を用いて加算値（合計値）又は平均値を算出する。

以上説明したように、本実施例においては、３個の圧力センサを所定の角度範囲内に略対向して配置し、このうちの少なくとも２つの圧力センサで検出した圧力値の加算値又は平均値と異常判定値とを比較することにより圧力異常の有無を判断するようにしたので、１つの圧力センサで圧力値を検出する場合に比べて、車両の走行状況に影響されることなく正確な圧力計測が可能となる。すなわち、２つの圧力センサで検出した圧力値の加算値又は平均値と異常判定値とを比較するようにした場合は、１方向Ｇにより１つの圧力センサでの圧力値が大きな数値を示したとしても、他の圧力センサで検出した圧力との加算値又は平均値が異常判定値未満であれば圧力異常とは判断しないため、車両の振動や各種Ｇにより生じた圧力変動を圧力過大として誤判定することがない。

また、３つすべての圧力センサで検出した圧力値の加算値又は平均値と異常判定値とを比較するようにした場合は、２方向Ｇにより２つの圧力センサでの圧力値が大きな数値を示したとしても、他の圧力センサで検出した圧力との加算値又は平均値が異常判定値未満であれば圧力異常とは判断しないため、車両の振動や各種Ｇにより生じた圧力変動を圧力過大として誤判定することがない。したがって、車両が高速で急制動や急旋回したり悪路走行した際に実質的な圧力異常がないにも係わらずスタックを停止させてしまうという不具合を未然に防ぐことができる。

また、図４に示すフローチャートのステップＳ４において、少なくとも２つの圧力センサで読み込んだ圧力値を用いて加算値又は平均値を算出し、各圧力センサの圧力値をもとに算出した圧力計算値が所定時間以上、異常判定値を超えるときに圧力異常と判断するようにした場合は、車両に生じた１方向又は２方向Ｇによる短時間の圧力変動を圧力過大として誤判定することがなく、何らかの異常により発生した圧力変動についてのみ圧力異常と判断することができるため、スタックを破損させることなく、また使用可能な最大の圧力までスタックを運転することが可能となる。

次に実施例４として、実施例３に示した圧力センサの取り付け位置をさらに限定した例ついて説明する。

図１０は、実施例４における圧力センサの取り付け位置を示す概略断面図であり、実施例３と同じく圧力センサの個数ｎ＝３とした場合の例を示している。

本実施例では、冷却水配管５の中心点をｎ等分したときの一つの軸線を基準となる圧力センサの軸線としたときに、他の軸線を中心として各々±３６０／４ｎ度の範囲に他の２つのセンサを配置した例を示している。ここで、基準となる圧力センサは、圧力センサの配置を決める際の基準となるもので、任意に定められるものである。

本実施例では、冷却水配管５の中心点を３等分したときの軸線Ａ１を基準となる圧力センサ１１の軸線としたときに、他の軸線Ａ２を中心として±３０度の範囲に他の１つの圧力センサ１２を配置し、また他のもう一つの軸線Ａ３を中心として±３０度の範囲に他のもう１つの圧力センサ１３を配置している。図１０では、基準となる圧力センサ１１を冷却水配管５の重力方向最上部に配置した例を示し、破線で描いた圧力センサ１２、１３は±３０度の範囲に配置され得ることをそれぞれ示している。なお、基準となる圧力センサ１１の配置は図９の例に限らず、他の角度で配置されたものであってもよい。

本実施例の構成によれば、基準となる圧力センサに対して他の２つの圧力センサがより適正な位置に配置されるため、実施例３よりも、さらに正確な圧力計測が可能となる。

なお、図９、図１０において、基準となる圧力センサと他の２つの圧力センサは、冷却水配管５の同一円周上に配置することが好ましいが、両者の間に圧力損失を生じるような構成要素がなければ、平面的に離れた位置に配置することもできる。

図１１（ａ）、（ｂ）は、実施例５に係わる燃料電池システムの冷却水供給サイクルと圧力センサの取り付け位置を示す概略構成図であり、冷却水の循環経路を模式的に表した冷却水配管経路を上方から見たときの構成を示している。図１１（ａ）、（ｂ）では、図１と同等部分には同一符号を付している（各部の説明を省略する）。また、図１に示すコントローラ６及び周辺部分の図示を省略している。

本実施例では、１対の圧力センサ１１、１２のうち、基準となる圧力センサ１１から中心点Ｃを通る軸線Ａ１を設定したときに、図中の中心点Ｃを挟んで対向する側であって、軸線Ａ１を中心として±９０度の範囲にもう一方の圧力センサ１２を配置している。ここで、中心点Ｃは、冷却水配管経路５Ａを流通する冷却水の総量の重心位置を水平面上に投影した点であり、圧力センサ１１と１２は中心点Ｃを基点として略対向する位置に設けられている。また、基準となる圧力センサ１１は、各圧力センサの配置を決める際の基準となるもので、任意に定められるものである。図１１（ａ）、（ｂ）において、破線で描いた圧力センサ１２は、軸線Ａ１を中心として±９０度の範囲に配置され得ることを示している。

図１１（ａ）では、冷却水がラジエータ３をバイパスして流通する場合の位置関係を示している。この場合、中心点Ｃはスタック１側に位置しているが、図１１（ｂ）のように、冷却水がラジエータ３を流通する場合において、中心点Ｃはラジエータ３側に位置することになる。このように、冷却水の流通する経路により中心点Ｃの位置が異なるため、基準となる圧力センサ１１に対して圧力センサ１２を配置する範囲にも違いが生じることになる。したがって、基準となる圧力センサ１１と対向するもう一方の圧力センサ１２をどの範囲に配置するかは、冷却水が主に流通する経路に応じて設定されることになる。

次に、圧力センサ１１、１２で検出された圧力値を用いて、コントローラ６が冷却水の圧力異常を判断する場合の処理手順を図１２のフローチャートとともに説明する。このフローチャートに示す処理は、スタック１の起動とともにスタートし、所定時間毎に繰り返し実行されるものである。また、圧力センサ１１、１２で検出された圧力値をそれぞれＰ１、Ｐ２とする。

まずステップＳ１１において、コントローラ６は圧力センサ１１、１２で検出された圧力値を読み込む。続いてステップＳ１２において、アクセル開度を運転負荷として読み込み、ステップＳ１３では、図５に示す特性図から運転負荷に対して適切な冷却水流量を求める。そして、コントローラ６は求めた冷却水流量となるように冷却水ポンプ４の駆動量を制御して、図６に示すようなスタック入口での冷却水圧力を得る。このステップＳ１２、Ｓ１３の処理は、運転負荷に応じた冷却水流量を維持するための通常の制御ルーチンの一部を示している。

次に、ステップＳ１４において、コントローラ６はステップＳ１１で読み込んだ圧力センサ１１の圧力値Ｐ１が予め設定された仮異常判定値Ａ以上か、もしくは圧力センサ１２の圧力値Ｐ２が予め設定された仮異常判定値Ｂ以上かを判断する。ここで、どちらかが判定値以上であれば、ステップＳ１５において冷却水の圧力異常と判断し、さらにステップＳ１６で燃料電池システムの停止処理を実行する。また、ステップＳ１４において、どちらも異常判定値未満であれば、ステップＳ１７へ進む。

ステップＳ１７において、コントローラ６は圧力センサ１１の圧力値Ｐ１が予め設定された仮異常判定値Ｃ（＜仮異常判定値Ａ）以上か、もしくは圧力センサ１２の圧力値Ｐ２が予め設定された仮異常判定値Ｄ（＜仮異常判定値Ｂ）以上かどうかを判断する。ここで、どちらかが判定値以上であれば、ステップＳ１８へ進み、読み込んだ２つの圧力値の加算値Ｐ１＋Ｐ２、又は平均値（Ｐ１＋Ｐ２）／２を圧力計算値として算出する。

続いて、ステップＳ１９において、コントローラ６はステップＳ１８で算出した圧力計算値が、予め設定された異常判定値以上かどうかを判断する。ここで、圧力計算値が異常判定値以上である場合は、異常判定値以上となった時間を積算するため、ステップＳ２０へ進んでカウンタ値をインクリメントする。また、ステップＳ１９において、圧力計算値が異常判定値未満である場合は、ステップＳ２１へ進んでカウント値をリセットした後、リターンへ進んで次の処理開始まで待機する。

次に、ステップＳ２２において、コントローラ６は積算されたカウンタ値がカウンタ判断値以上かどうかを判断する。ここで、カウンタ値がカウンタ判断値以上である場合、すなわち算出した圧力計算値が所定時間以上、異常判定値を超えている場合は、ステップＳ１５で冷却水の圧力異常と判断し、さらにステップＳ１６で燃料電池システムの停止処理を実行する。また、ステップＳ２２でカウンタ値がカウンタ判断値未満である場合は、リターンへ進んで次の処理開始まで待機する。

以上説明したように、本実施例においては、冷却水配管経路に設定した中心点Ｃを基点として略対向する位置に１対の圧力センサを配置し、各圧力センサで検出した圧力値の加算値又は平均値と異常判定値とを比較することにより圧力異常の有無を判断するようにしたので、１つの圧力センサで圧力値を検出する場合に比べて、車両の前後Ｇや左右Ｇに対して正確な圧力計測が可能となる。すなわち、本実施例においては、１方向Ｇにより、１つの圧力センサでの圧力値が大きな数値を示したとしても、他の圧力センサで検出した圧力との加算値又は平均値が異常判定値未満であれば圧力異常とは判断しないため、車両の前後Ｇや左右Ｇにより生じた圧力変動を圧力過大として誤判定することがなく、車両が高速で急旋回したり悪路走行した際に実質的な圧力異常がないにも係わらずスタックを停止させてしまうという不具合を未然に防ぐことができる。

また、本実施例では、各圧力センサの圧力値をもとに算出した圧力計算値が所定時間以上、異常判定値を超えるときに圧力異常と判断するようにしたので、車両の前後Ｇや左右Ｇによる短時間の圧力変動を圧力過大として誤判定することがなく、何らかの異常により発生した圧力変動についてのみ圧力異常と判断することができるため、スタックを破損させることなく、また使用可能な最大の圧力までスタックを運転することが可能となる。

さらに、本実施例では、２つの圧力センサで検出した圧力値のいずれかが仮異常判定値を超えるときは圧力異常と判断するようにしたので、短時間に過大な圧力上昇が発生した場合でも速やかに圧力異常と判断することができる。

次に実施例６として、実施例５に示した圧力センサの取り付け位置をさらに限定した例について説明する。この実施例６における冷却水供給サイクルの構成、及びコントローラ６が圧力異常を判断する際の処理手順は実施例５と同じであるため説明を省略する。

図１３（ａ）、（ｂ）は、実施例６における圧力センサの取り付け位置を示す概略構成図である。本実施例では、１対の圧力センサ１１、１２のうち、基準となる圧力センサ１１から中心点Ｃを通る軸線Ａ１を設定したときに、この軸線Ａ１を中心として±４５度の範囲にもう一方の圧力センサ１２を配置している。図１３（ａ）、（ｂ）において、破線で描いた圧力センサ１２は、軸線Ａ１を中心として±４５度の範囲に配置され得ることを示している。

本実施例の構成によれば、基準となる圧力センサに対して他の圧力センサがよ適正な位置に配置されるため、実施例５よりも、さらに正確な圧力計測が可能となる。

次に実施例７として、実施例５における圧力センサの個数ｎを３とした場合について説明する。この実施例７における水供給サイクルの構成は実施例５と同じであるため説明を省略する。

図１４は、実施例７における圧力センサの取り付け位置を示す概略構成図であり、圧力センサの個数ｎ＝３とした場合の例を示している。

本実施例では、冷却水配管経路５Ａを流通する冷却水の総量の重心位置を水平面上に投影した点である中心点Ｃを３等分したときの一つの軸線を基準となる圧力センサの軸線としたときに、他の２つの軸線を中心として各々±３６０／２ｎ度の範囲に他の圧力センサを配置している。ここで、基準となる圧力センサは、各圧力センサの配置を決める際の基準となるもので、任意に定められるものである。

圧力センサの個数ｎ＝３とした場合の配置を説明すると、図１４に示すように、中心点Ｃを３等分したときの軸線Ａ１、Ａ２、Ａ３のうち、軸線Ａ１を基準となる圧力センサ１１の軸線としたときに、他の軸線Ａ２を中心として±６０度の範囲に他の１つの圧力センサ１２を配置し、また他のもう一つの軸線Ａ３を中心として±６０度の範囲に他のもう１つの圧力センサ１３を配置している。図１４において、破線で描いた圧力センサ１２、１３は、軸線Ａ１、Ａ２、Ａ３を中心として、各々±６０度の範囲に配置され得ることをそれぞれ示している。

上記のように配置された圧力センサ１１、１２、１３の圧力値を読み取り、コントローラ６が冷却水の圧力異常を判断する場合の処理手順は、先に説明した図１２のフローチャートと同じである。本実施例では圧力センサを３つ配置しているため、図１２のステップＳ１４において、少なくとも２つの圧力センサで読み込んだ圧力値が、それぞれ予め設定された仮異常判定値以上かどうかを判断し、いずれか１つが判定値以上であれば、ステップＳ１５において冷却水の圧力異常と判断し、さらにステップＳ１６で燃料電池システムの停止処理を実行する。また、ステップＳ１４において、どちらも異常判定値未満であれば、ステップＳ１７へ進む。そして、ステップＳ１７では、同じく少なくとも２つの圧力センサで読み取った圧力値が、それぞれ予め設定された仮異常判定（＜ステップＳ１４の仮異常判定値）以上かどうかを判断する。ここで、いずれか１つが判定値以上であれば、ステップＳ１８へ進み、少なくとも２つの圧力センサで読み込んだ圧力値を用いて加算値又は平均値を圧力計算値として算出する。

以上説明したように、本実施例においては、冷却水配管経路の中心点Ｃを基点としてそれぞれ略対向する位置に３つの圧力センサを配置し、このうちの少なくとも２つの圧力センサで検出した圧力値の加算値又は平均値と異常判定値とを比較することにより圧力異常の有無を判断するようにしたので、１つの圧力センサで圧力値を検出する場合に比べて、車両の前後Ｇや左右Ｇに対して正確な圧力計測が可能となる。すなわち、本実施例においては、１方向Ｇにより、１つの圧力センサでの圧力値が大きな数値を示したとしても、他の圧力センサで検出した圧力との加算値又は平均値が異常判定値未満であれば圧力異常とは判断しないため、車両の前後Ｇや左右Ｇにより生じた圧力変動を圧力過大として誤判定することがなく、車両が高速で急旋回したり悪路走行した際に実質的な圧力異常がないにも係わらずスタックを停止させてしまうという不具合を未然に防ぐことができる。

また、本実施例では、各圧力センサの圧力値をもとに算出した圧力計算値が所定時間以上、異常判定値を超えるときに圧力異常と判断するようにしたので、車両の前後Ｇや左右Ｇによる短時間の圧力変動を圧力過大として誤判定することがなく、何らかの異常により発生した圧力変動についてのみ圧力異常と判断することができるため、スタックを破損させることなく、また使用可能な最大の圧力までスタックを運転することが可能となる。

さらに、本実施例では、２つの圧力センサで検出した圧力値のいずれかが仮異常判定値を超えるときは圧力異常と判断するようにしたので、短時間に過大な圧力上昇が発生した場合でも速やかに圧力異常と判断することができる。

次に実施例８として、実施例７に示した圧力センサの取り付け位置をさらに限定した例ついて説明する。

図１５は、実施例８における圧力センサの取り付け位置を示す概略断面図であり、実施例７と同じく圧力センサの個数ｎ＝３とした場合の例を示している。

本実施例では、冷却水配管経路５Ａを流通する冷却水の総量の重心位置を水平面上に投影した点である中心点Ｃを３等分したときの一つの軸線を基準となる圧力センサの軸線としたときに、他の２つの軸線を中心として各々±３６０／４ｎ度の範囲に他の圧力センサを配置した例を示している。ここで、基準となる圧力センサは、圧力センサの配置を決める際の基準となるもので、任意に定められるものである。

圧力センサの個数ｎ＝３とした場合の配置を説明すると、図１５に示すように、中心点Ｃを３等分したときの軸線Ａ１、Ａ２、Ａ３のうち、軸線Ａ１を基準となる圧力センサ１１の軸線としたときに、他の軸線Ａ２を中心として±３０度の範囲に他の１つの圧力センサ１２を配置し、また他のもう一つの軸線Ａ３を中心として±３０度の範囲に他のもう１つの圧力センサ１３を配置している。図１５において、破線で描いた圧力センサ１２、１３は、軸線Ａ１、Ａ２、Ａ３を中心として各々±３０度の範囲に配置され得ることをそれぞれ示している。

本実施例の構成によれば、基準となる圧力センサに対して他の２つの圧力センサがより適正な位置に配置されるため、実施例７よりも、さらに正確な圧力計測が可能となる。

図１６は、実施例９に係わる燃料電池システムの冷却水供給サイクルと圧力センサの取り付け位置を示す概略構成図であり、冷却水の循環経路を模式的に表した冷却水配管経路を側方から見たときの構成を示している。図１６では、図１と同等部分には同一符号を付している（各部の説明を省略する）。また、図１に示すコントローラ６及び周辺部分の図示を省略している。

本実施例では、１対の圧力センサ１１、１２のうち、基準となる圧力センサ１１から中心点Ｃを通る軸線Ａ１を設定したときに、図中の中心点Ｃを挟んで対向する側であって、軸線Ａ１を中心として±９０度の範囲にもう一方の圧力センサ１２を配置している。ここで、中心点Ｃは、冷却水配管経路５Ａを流通する冷却水の総量の重心位置を垂直面上に投影した点であり、圧力センサ１１と１２は中心点Ｃを基点として略対向する位置に設けられている。また、基準となる圧力センサ１１は、各圧力センサの配置を決める際の基準となるもので、任意に定められるものである。

なお、図１６において、並行して描かれた２本線の矢印は冷却水の供給経路と戻り経路を示している。本実施例に示す冷却水配管経路５Ａは車両上方には配設されていないため、圧力センサ１２は軸線Ａ１から車両上方に９０度の範囲には配置されることはなく、図中に破線で描いたように、軸線Ａ１から車両下方に９０度の範囲に配置することになる。

本実施例において、１対の圧力センサ１１、１２で検出された圧力値を用いて、コントローラ６が冷却水の圧力異常を判断する場合の処理手順は図１２に示すフローチャート（実施例５）と同じであるため説明を省略する。

したがって、本実施例においては、冷却水配管経路に設定した中心点Ｃを基点として略対向する位置に１対の圧力センサを配置し、各圧力センサで検出した圧力値の加算値又は平均値と異常判定値とを比較することにより圧力異常の有無を判断するようにしたので、１つの圧力センサで圧力値を検出する場合に比べて、車両の走行状況に影響されることなく正確な圧力計測が可能となる。すなわち、本実施例においては、１方向Ｇにより、１つの圧力センサでの圧力値が大きな数値を示したとしても、他方の圧力センサで検出した圧力との加算値又は平均値が異常判定値未満であれば圧力異常とは判断しないため、車両の上下Ｇや前後Ｇもしくは上下Ｇや左右Ｇにより生じた圧力変動を圧力過大として誤判定することがなく、車両が高速で急旋回したり悪路走行した際に実質的な圧力異常がないにも係わらずスタックを停止させてしまうという不具合を未然に防ぐことができる。

また、本実施例では、各圧力センサの圧力値をもとに算出した圧力計算値が所定時間以上、異常判定値を超えるときに圧力異常と判断するようにしたので、車両に生じた１方向Ｇによる短時間の圧力変動を圧力過大として誤判定することがなく、何らかの異常により発生した圧力変動についてのみ圧力異常と判断することができるため、スタックを破損させることなく、また使用可能な最大の圧力までスタックを運転することが可能となる。

さらに、本実施例では、２つの圧力センサで検出した圧力値のいずれかが仮異常判定値を超えるときは圧力異常と判断するようにしたので、短時間に過大な圧力上昇が発生した場合でも速やかに圧力異常と判断することができる。

次に実施例１０として、実施例９に示した圧力センサの取り付け位置をさらに限定した例について説明する。この実施例１０における冷却水供給サイクルの構成、及びコントローラ６が圧力異常を判断する際の処理手順は実施例９と同じであるため説明を省略する。

図１７は、実施例１０における圧力センサの取り付け位置を示す概略構成図である。本実施例では、１対の圧力センサ１１、１２のうち、基準となる圧力センサ１１から中心点Ｃを通る軸線Ａ１を設定したときに、図中の中心点Ｃを挟んで対向する側であって、軸線Ａ１を中心として±４５度の範囲にもう一方の圧力センサ１２を配置している。図１７において、破線で描いた圧力センサ１２は、軸線Ａ１を中心として±４５度の範囲に配置され得ることを示している。

本実施例の構成によれば、基準となる圧力センサに対して他の圧力センサがよ適正な位置に配置されるため、実施例９よりも、さらに正確な圧力計測が可能となる。

次に実施例１１として、実施例９における圧力センサの個数ｎを３とした場合について説明する。この実施例１１における水供給サイクルの構成は実施例９と同じであるため説明を省略する。

図１８は、実施例１１における圧力センサの取り付け位置を示す概略構成図であり、圧力センサの個数ｎ＝３とした場合の例を示している。

本実施例では、冷却水配管経路５Ａを流通する冷却水の総量の重心位置を垂直面上に投影した点である中心点Ｃを３等分したときの一つの軸線を基準となる圧力センサの軸線としたときに、他の２つの軸線を中心として各々±３６０／２ｎ度の範囲に他の圧力センサを配置している。ここで、基準となる圧力センサは、各圧力センサの配置を決める際の基準となるもので、任意に定められるものである。

圧力センサの個数ｎ＝３とした場合の配置を説明すると、図１８に示すように、中心点Ｃを３等分したときの軸線Ａ１、Ａ２、Ａ３のうち、軸線Ａ１を基準となる圧力センサ１１の軸線としたときに、他の軸線Ａ２を中心として±６０度の範囲に他の１つの圧力センサ１２を配置し、また他のもう一つの軸線Ａ３を中心として±６０度の範囲に他のもう１つの圧力センサ１３を配置している。図１８において、破線で描いた圧力センサ１２、１３は、軸線Ａ１、Ａ２、Ａ３を中心として、各々±６０度の範囲に配置され得ることをそれぞれ示している。

なお、本実施例に示す冷却水配管経路５Ａは、図１８に示すように、車両上方且つ前方に配設されているが、車両上方から後方には配設されていない。このため、圧力センサ１３は軸線Ａ３から車両上方から後方にかけての範囲には配置されることはなく、図中に破線で描いたように、軸線Ａ３から車両前方６０度の範囲に配置することになる。

上記のように配置された圧力センサ１１、１２、１３の圧力値を読み取り、コントローラ６が冷却水の圧力異常を判断する場合の処理手順は、図１２に示すフローチャート（実施例５）と同じである。本実施例では圧力センサを３つ配置しているため、図１２のステップＳ１４において、少なくとも２つの圧力センサで読み込んだ圧力値が、それぞれ予め設定された仮異常判定値以上かどうかを判断し、いずれか１つが判定値以上であれば、ステップＳ１５において冷却水の圧力異常と判断し、さらにステップＳ１６で燃料電池システムの停止処理を実行する。また、ステップＳ１４において、どちらも異常判定値未満であれば、ステップＳ１７へ進む。そして、ステップＳ１７では、同じく少なくとも２つの圧力センサで読み取った圧力値が、それぞれ予め設定された仮異常判定（＜ステップＳ１４の仮異常判定値）以上かどうかを判断する。ここで、いずれか１つが判定値以上であれば、ステップＳ１８へ進み、少なくとも２つの圧力センサで読み込んだ圧力値を用いて加算値又は平均値を圧力計算値として算出する。

以上説明したように、本実施例においては、冷却水配管経路に設定した中心点Ｃを基点としてそれぞれ略対向する位置に３つの圧力センサを配置し、このうちの少なくとも２つの圧力センサで検出した圧力値の加算値又は平均値と異常判定値とを比較することにより圧力異常の有無を判断するようにしたので、１つの圧力センサで圧力値を検出する場合に比べて、車両の走行状況に影響されることなく正確な圧力計測が可能となる。すなわち、本実施例においては、１方向Ｇにより、１つの圧力センサでの圧力値が大きな数値を示したとしても、他の圧力センサで検出した圧力との加算値又は平均値が異常判定値未満であれば圧力異常とは判断しないため、車両の上下Ｇや前後Ｇもしくは上下Ｇや左右Ｇにより生じた圧力変動を圧力過大として誤判定することがなく、車両が高速で急旋回したり悪路走行した際に実質的な圧力異常がないにも係わらずスタックを停止させてしまうという不具合を未然に防ぐことができる。

また、本実施例では、各圧力センサの圧力値をもとに算出した圧力計算値が所定時間以上、異常判定値を超えるときに圧力異常と判断するようにしたので、車両の前後Ｇや左右Ｇによる短時間の圧力変動を圧力過大として誤判定することがなく、何らかの異常により発生した圧力変動についてのみ圧力異常と判断することができるため、スタックを破損させることなく、また使用可能な最大の圧力までスタックを運転することが可能となる。

さらに、本実施例では、２つの圧力センサで検出した圧力値のいずれかが仮異常判定値を超えるときは圧力異常と判断するようにしたので、短時間に過大な圧力上昇が発生した場合でも速やかに圧力異常と判断することができる。

次に実施例１２として、実施例１１に示した圧力センサの取り付け位置をさらに限定した例ついて説明する。

図１９は、実施例１１における圧力センサの取り付け位置を示す概略断面図であり、実施例１１と同じく圧力センサの個数ｎ＝３とした場合の例を示している。

本実施例では、冷却水配管経路５Ａを流通する冷却水の総量の重心位置を垂直面上に投影した点である中心点Ｃを３等分したときの一つの軸線を基準となる圧力センサの軸線としたときに、他の２つの軸線を中心として各々±３６０／４ｎ度の範囲に他の圧力センサを配置した例を示している。ここで、基準となる圧力センサは、圧力センサの配置を決める際の基準となるもので、任意に定められるものである。

圧力センサの個数ｎ＝３とした場合の配置を説明すると、図１９に示すように、中心点Ｃを３等分したときの軸線Ａ１、Ａ２、Ａ３のうち、軸線Ａ１を基準となる圧力センサ１１の軸線としたときに、他の軸線Ａ２を中心として±３０度の範囲に他の１つの圧力センサ１２を配置し、また他のもう一つの軸線Ａ３を中心として±３０度の範囲に他のもう１つの圧力センサ１３を配置している。図１５において、破線で描いた圧力センサ１２、１３は、軸線Ａ１、Ａ２、Ａ３を中心として各々±３０度の範囲に配置され得ることをそれぞれ示している。ただし、本実施例の構成では冷却水配管経路５Ａが車両上方から後方には配設されていないため、圧力センサ１３は軸線Ａ３から車両上方から後方にかけての範囲には配置されることはなく、図中に破線で描いたように、軸線Ａ３から車両前方３０度の範囲に配置することになる。

本実施例の構成によれば、基準となる圧力センサに対して他の２つの圧力センサがより適正な位置に配置されるため、実施例１１よりも、さらに正確な圧力計測が可能となる。

上記各実施例では、本発明を冷却水の供給サイクルに適用した例について示したが、本発明はスタックへ加湿水を供給する水供給サイクルにも適用することができる。

実施例１に係わる燃料電池システムの冷却水供給サイクルを示す概略構成図。 （ａ）〜（ｄ）は実施例１における圧力センサ（ｎ＝２）の取り付け位置を示す概略断面図。 実施例１における圧力センサ（ｎ＝４）の取り付け位置を示す概略断面図。 実施例１においてコントローラが冷却水の圧力異常を判断する場合の処理手順を示すフローチャート。 運転負荷に対して適切な冷却水流量を示す特性図。 冷却水流量とスタック入口における冷却水圧力との関係を示す特性図。 （ａ）〜（ｄ）は実施例２における圧力センサ（ｎ＝２）の取り付け位置を示す概略断面図。 実施例２における圧力センサ（ｎ＝４）の取り付け位置を示す概略断面図。 実施例３における圧力センサ（ｎ＝３）の取り付け位置を示す概略断面図。 実施例４における圧力センサ（ｎ＝３）の取り付け位置を示す概略断面図。 （ａ）、（ｂ）は実施例５に係わる燃料電池システムの冷却水供給サイクルと圧力センサの取り付け位置を示す概略構成図。 実施例５においてコントローラが冷却水の圧力異常を判断する場合の処理手順を示すフローチャート。 （ａ）、（ｂ）は実施例６における圧力センサ（ｎ＝２）の取り付け位置を示す概略構成図。 実施例７における圧力センサ（ｎ＝３）の取り付け位置を示す概略構成図。 実施例８における圧力センサ（ｎ＝３）の取り付け位置を示す概略断面図 実施例９に係わる燃料電池システムの冷却水供給サイクルと圧力センサ（ｎ＝２）の取り付け位置を示す概略構成図。 実施例１０における圧力センサ（ｎ＝２）の取り付け位置を示す概略構成図 実施例１１における圧力センサ（ｎ＝３）の取り付け位置を示す概略構成図。 実施例１１における圧力センサ（ｎ＝３）の取り付け位置を示す概略断面図。

符号の説明

１…スタック
２…リザーバタンク
３…ラジエータ
４…冷却水ポンプ
５…冷却水配管
５Ａ…冷却水配管経路
６…コントローラ
１１〜１４…圧力センサ

Claims (23)

1. 燃料電池スタックに管部を介して水を供給する水供給サイクルを備え、前記水の圧力を検出する圧力検出手段を前記管部にｎ個（ｎは２以上の偶数）設けた燃料電池システムであって、
   前記管部の中心点をｎ等分したときの一つの軸線を基準となる圧力検出手段の軸線としたときに、他の軸線を中心として±３６０／２ｎ度の範囲に他の圧力検出手段を設け、
   前記ｎ個の圧力検出手段で検出された圧力値を用いて少なくとも加算を含む演算により算出した圧力計算値と予め設定された異常判定値とを比較することにより、前記管部内における水の圧力異常を判断する制御手段を備えることを特徴とする燃料電池システム。
2. 前記管部の中心点をｎ等分したときの一つの軸線を、基準となる圧力検出手段の軸線としたときに、他の軸線を中心として±３６０／４ｎ度の範囲に他の圧力検出手段を設けた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. 前記基準となる圧力検出手段を、前記管部の重力方向下部に設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
4. 前記制御手段は、前記ｎ個の圧力検出手段で検出された圧力値を用いて少なくとも加算を含む演算により算出した圧力計算値が所定時間以上、前記異常判定値を超えるときは圧力異常と判断することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
5. 燃料電池スタックに管部を介して水を供給する水供給サイクルを備え、前記水の圧力を検出する圧力検出手段を前記管部に３個設けた燃料電池システムであって、
   前記管部の中心点を３等分したときの一つの軸線を基準となる圧力検出手段の軸線としたときに、他の２つの軸線を中心として±３６０／２ｎ度の範囲に他の２つの圧力検出手段をそれぞれ設け、
   少なくとも２つの前記圧力検出手段で検出された圧力値を用いて少なくとも加算を含む演算により算出した圧力計算値と予め設定された異常判定値とを比較することにより、前記管部内における水の圧力異常を判断する制御手段を備えることを特徴とする燃料電池システム。
6. 前記管部の中心点を３等分したときの一つの軸線を基準となる圧力検出手段の軸線としたときに、他の２つの軸線を中心として±３６０／４ｎ度の範囲に他の２つの圧力検出手段をそれぞれ設けたことを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システム。
7. 前記制御手段は、少なくとも２つの前記圧力検出手段で検出された圧力値を用いて少なくとも加算を含む演算により算出した圧力計算値が所定時間以上、前記異常判定値を超えるときは圧力異常と判断することを特徴とする請求項５又は６に記載の燃料電池システム。
8. 燃料電池スタックに水を供給する水供給サイクルを備え、この水供給サイクルの水配管経路上に、前記水の圧力を検出する圧力検出手段を２個設けた燃料電池システムであって、
   前記水配管経路を流通する水の総量の重心位置を水平面上に投影した点を中心点とし、一方の基準となる圧力検出手段から前記中心点を通る軸線を設定したときに、前記軸線を中心として±９０度の範囲に他方の圧力検出手段を設け、
   前記２つの圧力検出手段で検出された圧力値を用いて少なくとも加算を含む演算により算出した圧力計算値と予め設定された異常判定値とを比較することにより、前記管部内における水の圧力異常を判断する制御手段を備えることを特徴とする燃料電池システム。
9. 前記１対の圧力検出手段のうち、一方の基準となる圧力検出手段から前記中心点を通る軸線を設定したときに、前記軸線を中心として±４５度の範囲に他方の圧力検出手段を設けたことを特徴とする請求項８に記載の燃料電池システム。
10. 前記制御手段は、前記２つの圧力検出手段で検出された圧力値を用いて少なくとも加算を含む演算により算出した圧力計算値が所定時間以上、予め設定された異常判定値を超えるときは圧力異常と判断することを特徴とする請求項８又は９に記載の燃料電池システム。
11. 前記制御手段は、前記２つの圧力検出手段で検出された圧力値のいずれかが予め設定された仮異常判定値を超えるときは圧力異常と判断することを特徴とする請求項４又は１０に記載の燃料電池システム。
12. 燃料電池スタックに水を供給する水供給サイクルを備え、この水供給サイクルを構成する水配管経路上に、前記水の圧力を検出する圧力検出手段をｎ個（ｎは３以上の奇数）設けた燃料電池システムであって、
    前記水配管経路を流通する水の総量の重心位置を水平面上に投影した点を中心点とし、この中心点をｎ等分したときの一つの軸線を基準となる圧力検出手段の軸線としたときに、他の軸線を中心として±３６０／２ｎ度の範囲に他の圧力検出手段をそれぞれ設け、
    前記ｎ個の圧力検出手段で検出された圧力値を用いて少なくとも加算を含む演算により算出した圧力計算値と予め設定された異常判定値とを比較することにより、前記管部内における水の圧力異常を判断する制御手段を備えることを特徴とする燃料電池システム。
13. 前記水配管経路を流通する水の総量の重心位置を水平面上に投影した点を中心点とし、この中心点をｎ等分したときの一つの軸線を基準となる圧力検出手段の軸線としたときに、前記軸線を中心として±３６０／４ｎ度の範囲に他の圧力検出手段をそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１２に記載の燃料電池システム。
14. 前記制御手段は、少なくとも２つの前記圧力検出手段で検出された圧力値を用いて少なくとも加算を含む演算により算出した圧力計算値が所定時間以上、予め設定された異常判定値を超えるときは圧力異常と判断することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の燃料電池システム。
15. 前記制御手段は、少なくとも２つの前記圧力検出手段で検出された圧力値のいずれかが予め設定された仮異常判定値を超えるときは圧力異常と判断することを特徴とする請求項８又は１４に記載の燃料電池システム。
16. 燃料電池スタックに水を供給する水供給サイクルを備え、この水供給サイクルの水配管経路上に、前記水の圧力を検出する圧力検出手段を２個設けた燃料電池システムであって、
    前記水配管経路を流通する水の総量の重心位置を垂直面上に投影した点を中心点とし、一方の基準となる圧力検出手段から前記中心点を通る軸線を設定したときに、前記軸線を中心として±９０度の範囲に他方の圧力検出手段を設け、
    前記２つの圧力検出手段で検出された圧力値を用いて少なくとも加算を含む演算により算出した圧力計算値と予め設定された異常判定値とを比較することにより、前記管部内における水の圧力異常を判断する制御手段を備えることを特徴とする燃料電池システム。
17. 前記１対の圧力検出手段のうち、一方の基準となる圧力検出手段から前記中心点を通る軸線を設定したときに、前記軸線を中心として±４５度の範囲に他方の圧力検出手段を設けたことを特徴とする請求項１６に記載の燃料電池システム。
18. 前記制御手段は、前記２つの圧力検出手段で検出された圧力値を用いて少なくとも加算を含む演算により算出した圧力計算値が所定時間以上、予め設定された異常判定値を超えるときは圧力異常と判断することを特徴とする請求項１６又は１７に記載の燃料電池システム。
19. 前記制御手段は、前記２つの圧力検出手段で検出された圧力値のいずれかが予め設定された仮異常判定値を超えるときは圧力異常と判断することを特徴とする請求項１８に記載の燃料電池システム。
20. 燃料電池スタックに水を供給する水供給サイクルを備え、この水供給サイクルを構成する水配管経路上に、前記水の圧力を検出する圧力検出手段をｎ個（ｎは３以上の奇数）設けた燃料電池システムであって、
    前記水配管経路を流通する水の総量の重心位置を垂直面上に投影した点を中心点とし、この中心点をｎ等分したときの一つの軸線を基準となる圧力検出手段の軸線としたときに、他の軸線を中心として±３６０／２ｎ度の範囲に他の圧力検出手段をそれぞれ設け、
    前記ｎ個の圧力検出手段で検出された圧力値を用いて少なくとも加算を含む演算により算出した圧力計算値と予め設定された異常判定値とを比較することにより、前記管部内における水の圧力異常を判断する制御手段を備えることを特徴とする燃料電池システム。
21. 前記水配管経路を流通する水の総量の重心位置を水平面上に投影した点を中心点とし、この中心点をｎ等分したときの一つの軸線を基準となる圧力検出手段の軸線としたときに、前記軸線を中心として±３６０／４ｎ度の範囲に他の圧力検出手段をそれぞれ設けたことを特徴とする請求項２０に記載の燃料電池システム。
22. 前記制御手段は、少なくとも２つの前記圧力検出手段で検出された圧力値を用いて少なくとも加算を含む演算により算出した圧力計算値が所定時間以上、予め設定された異常判定値を超えるときは圧力異常と判断することを特徴とする請求項２０又は２１に記載の燃料電池システム。
23. 前記制御手段は、少なくとも２つの前記圧力検出手段で検出された圧力値のいずれかが予め設定された仮異常判定値を超えるときは圧力異常と判断することを特徴とする請求項２２に記載の燃料電池システム。
    

Images