特開 2023-173656 燃料電池システムの制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023173656

(43)【公開日】2023-12-07

(54)【発明の名称】燃料電池システムの制御方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/0444 20160101AFI20231130BHJP

   H01M 8/04225 20160101ALI20231130BHJP

   H01M 8/04302 20160101ALI20231130BHJP

   H01M 8/04228 20160101ALI20231130BHJP

   H01M 8/04303 20160101ALI20231130BHJP

   H01M 8/04664 20160101ALI20231130BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20231130BHJP

   H01M 8/04746 20160101ALI20231130BHJP

   H01M 8/04858 20160101ALI20231130BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20231130BHJP

【ＦＩ】

H01M8/0444

H01M8/04225

H01M8/04302

H01M8/04228

H01M8/04303

H01M8/04664

H01M8/04 H

H01M8/04746

H01M8/04858

H01M8/10 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022086074

(22)【出願日】2022-05-26

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】木村 匠

【テーマコード（参考）】

5H126

5H127

【Ｆターム（参考）】

5H126BB06

5H127AA06

5H127AB04

5H127AC02

5H127BA02

5H127BA22

5H127BA28

5H127BA33

5H127BA39

5H127BA58

5H127BA60

5H127BB02

5H127BB12

5H127BB37

5H127BB39

5H127CC07

5H127DA01

5H127DA11

5H127DA15

5H127DB91

5H127DB92

5H127DB96

5H127DC02

5H127DC19

5H127DC39

5H127DC90

5H127EE02

5H127EE03

5H127EE04

5H127EE29

(57)【要約】

【課題】ディテクタが正常に機能するか否かを精度良く判定できる燃料電池システムの制御方法を提供すること。
【解決手段】燃料電池システム１０の制御方法において、ディテクタ値判定処理では、ディテクタ値が、ディテクタ用閾値未満か否かを判定する。水素濃度調整処理では、ディテクタ値判定処理で、ディテクタ値がディテクタ用閾値未満であると判定された後、燃料電池スタック１３による発電が停止された後に続く次の燃料電池スタック１３の発電時に、燃料電池ユニット１１の周囲での水素ガスの濃度がディテクタ値判定処理実行時よりも高く、かつディテクタ用閾値以上の調整後濃度に調整されるように燃料電池ユニット１１を制御する。判定処理では、燃料電池スタック１３から排出された水素ガスの濃度が調整後濃度に調整された状態で、ディテクタ３１が正常に機能するか否かを判定する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水素ガスを含む燃料ガス、及び酸化剤ガスが供給されることによって発電する燃料電池を含み、かつ前記水素ガスを含む排出ガスを排出する燃料電池ユニットと、
前記燃料電池ユニットの周囲での前記水素ガスの濃度をディテクタ値として検出するディテクタと、
制御装置と、を備える燃料電池システムにおいて前記制御装置によって実行される燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池ユニットが起動された後、前記ディテクタ値が、前記ディテクタを異常とみなすためのディテクタ用閾値未満か否かを判定するディテクタ値判定処理と、
前記ディテクタ値判定処理で、前記ディテクタ値が前記ディテクタ用閾値未満であると判定された後、前記燃料電池による発電が停止された後に続く次の前記燃料電池の発電時に、前記燃料電池ユニットの周囲での前記水素ガスの濃度が前記ディテクタ値判定処理の実行時よりも高く、かつ前記ディテクタ用閾値以上の調整後濃度に調整されるように前記燃料電池ユニットを制御する水素濃度調整処理と、
前記燃料電池ユニットの周囲での前記水素ガスの濃度が、前記調整後濃度に調整された状態で、前記ディテクタが正常に機能するか否かを判定するための判定処理と、を有することを特徴とする燃料電池システムの制御方法。

【請求項2】

前記燃料電池ユニットは、前記燃料電池に前記水素ガスを供給するインジェクタと、前記燃料電池のアノードに接続されたアノードオフガス排出路を開閉するアノード側開閉弁と、前記燃料電池のカソードに接続されたカソードオフガス排出路を開閉するカソード側開閉弁とを備え、
前記水素濃度調整処理は、前記燃料電池ユニットによる発電が停止された後、前記カソード側開閉弁及び前記アノード側開閉弁を閉じるとともに、前記インジェクタを駆動させて当該インジェクタから前記燃料電池に供給される前記水素ガスの量を増加させる処理であり、
前記判定処理は、前記燃料電池ユニットによる発電が停止された後に続く次の前記燃料電池ユニットの起動時に実行される請求項１に記載の燃料電池システムの制御方法。

【請求項3】

前記燃料電池システムは、前記燃料電池ユニットの周囲に空気の流れを発生させる送風部を備え、
前記送風部は、前記燃料電池ユニットの周囲に前記空気の流れを発生させるための第１モード、及び前記空気の流れを前記第１モードより少なくする、又はゼロとする第２モードのいずれかに設定でき、
前記燃料電池システムの制御方法は、
前記ディテクタ値判定処理で、前記ディテクタ値が前記ディテクタ用閾値未満であると判定された後、かつ前記判定処理の前に、前記送風部を前記第２モードに設定する設定処理を有し、
前記判定処理は、前記送風部が前記第２モードにある状況下で行われる請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システムの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池システムの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

燃料電池を含む燃料電池ユニットでは、燃料ガスに含まれる水素ガスが、燃料電池ユニットの各部品からの透過や漏出により、わずかながらも排出される場合があることが知られている。例えば、特許文献１には、水素ガスの漏洩を検出する水素検出システムが開示されている。

【0003】

特許文献１に開示された水素検出システムは、燃料電池車に設置された水素センサからの検出値を閾値と比較して、燃料電池スタックや水素タンクからの水素漏れを検出するとともに、水素漏れを運転者等に報知する。また、水素検出システムは、通常の水素漏れ検出時と、水素センサの点検時とで閾値を変えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４２７７９２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところが、特許文献１の水素検出システムにおいて、水素センサが正常に機能していないと、水素センサの検出値に基づいた判定が不可能になってしまう。すると、水素ガスの透過や漏出を検出できなくなってしまう。このため、水素センサが正常に機能するか否かを精度良く判定することが必要である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記問題点を解決するための燃料電池システムの制御方法は、水素ガスを含む燃料ガス、及び酸化剤ガスが供給されることによって発電する燃料電池を含み、かつ前記水素ガスを含む排出ガスを排出する燃料電池ユニットと、前記燃料電池ユニットの周囲での前記水素ガスの濃度をディテクタ値として検出するディテクタと、制御装置と、を備える燃料電池システムにおいて前記制御装置によって実行される燃料電池システムの制御方法であって、前記燃料電池ユニットが起動された後、前記ディテクタ値が、前記ディテクタを異常とみなすためのディテクタ用閾値未満か否かを判定するディテクタ値判定処理と、前記ディテクタ値判定処理で、前記ディテクタ値が前記ディテクタ用閾値未満であると判定された後、前記燃料電池による発電が停止された後に続く次の前記燃料電池の発電時に、前記燃料電池ユニットの周囲での前記水素ガスの濃度が前記ディテクタ値判定処理の実行時よりも高く、かつ前記ディテクタ用閾値以上の調整後濃度に調整されるように前記燃料電池ユニットを制御する水素濃度調整処理と、前記燃料電池ユニットの周囲での前記水素ガスの濃度が、前記調整後濃度に調整された状態で、前記ディテクタが正常に機能するか否かを判定するための判定処理と、を有することを要旨とする。

【0007】

これによれば、水素濃度調整処理が実行される前は、燃料電池ユニットの周囲での水素ガスの濃度は、調整後濃度より低くなっている。この場合、ディテクタが正常に機能しているにもかかわらず、ディテクタ値がディテクタ用閾値未満になってしまうことがある。

【0008】

そこで、ディテクタ値判定処理で、ディテクタ値がディテクタ用閾値未満であると判定されると、制御装置は水素濃度調整処理を実行させる。このため、水素濃度調整処理実行後の判定処理は、燃料電池ユニットの周囲での水素ガスの濃度が、水素濃度調整処理前より高い状態で実行される。その結果、ディテクタが正常に機能していれば、ディテクタ値が得られやすいとともに、ディテクタが異常であれば、異常なディテクタ値が得られやすくなる。したがって、水素濃度調整処理が実行されることにより、ディテクタが正常に機能しているにもかかわらず、ディテクタ値がディテクタ用閾値未満になることを抑制できる。その結果として、ディテクタが正常に機能しているにもかかわらず、ディテクタが異常であると判定されることを抑制できる。

【0009】

燃料電池システムの制御方法について、前記燃料電池ユニットは、前記燃料電池に前記水素ガスを供給するインジェクタと、前記燃料電池のアノードに接続されたアノードオフガス排出路を開閉するアノード側開閉弁と、前記燃料電池のカソードに接続されたカソードオフガス排出路を開閉するカソード側開閉弁とを備え、前記水素濃度調整処理は、前記燃料電池ユニットによる発電が停止された後、前記カソード側開閉弁及び前記アノード側開閉弁を閉じるとともに、前記インジェクタを駆動させて当該インジェクタから前記燃料電池に供給される前記水素ガスの量を増加させる処理であり、前記判定処理は、前記燃料電池ユニットによる発電が停止された後に続く次の前記燃料電池ユニットの起動時に実行されてもよい。

【0010】

これによれば、水素濃度調整処理が実行されると、燃料電池ユニットによる発電が停止された後、燃料電池に残存する水素ガスの量が増える。そして、燃料電池ユニットの起動時、燃料電池から排出される水素ガスの量が増えて調整後濃度に調整される。水素濃度調整処理は、燃料電池ユニットによる発電が停止された後に実行されるパージ処理において、インジェクタから供給される水素ガスの量を増加させる処理である。つまり、水素濃度調整処理は、既に実行されているパージ処理において水素ガスの供給量を増やすだけの処理である。したがって、燃料電池システムの制御方法によれば、新たに処理を追加することなく、ディテクタが正常に機能しているか否かを判定できる。

【0011】

燃料電池システムの制御方法について、前記燃料電池システムは、前記燃料電池ユニットの周囲に空気の流れを発生させる送風部を備え、前記送風部は、前記燃料電池ユニットの周囲に前記空気の流れを発生させるための第１モード、及び前記空気の流れを前記第１モードより少なくする、又はゼロとする第２モードのいずれかに設定でき、前記燃料電池システムの制御方法は、前記ディテクタ値判定処理で、前記ディテクタ値が前記ディテクタ用閾値未満であると判定された後、かつ前記判定処理の前に、前記送風部を前記第２モードに設定する設定処理を有し、前記判定処理は、前記送風部が前記第２モードにある状況下で行われてもよい。

【0012】

これによれば、送風部が第２モードであれば、排出ガスは、送風によって押し流されにくくなる。つまり、調整後濃度に調整された水素ガスが、送風によって押し流されにくくなる。このため、判定処理は、燃料電池ユニットの周囲での水素ガスの濃度が調整後濃度において実行されやすくなる。その結果、ディテクタの周囲に排出ガスが比較的触れやすくなるため、ディテクタが正常に機能していれば、正常なディテクタ値が得られ、ディテクタが異常であれば、異常なディテクタ値が得られることになる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、ディテクタが正常に機能するか否かを精度良く判定できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】フォークリフトを示す側面図である。

【図2】燃料電池システムを示す概略図である。

【図3】燃料電池システムを筐体から示す斜視図である。

【図4】ディテクタ判定処理を示すフローチャートである。

【図5】第１モードでの燃料電池システムを示す概略図である。

【図6】第２モードでの燃料電池システムを示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、燃料電池システムの制御方法を具体化した一実施形態を図１～図６にしたがって説明する。
＜燃料電池システム＞
図１に示すように、燃料電池システム１０は、フォークリフトＦに搭載されている。なお、燃料電池システム１０は、フォークリフトＦ以外の産業車両に適用してもよいし、さらに、産業車両以外の車両、例えば乗用車、バス、トラック等に適用してもよい。

【0016】

図２に示すように、燃料電池システム１０は、燃料電池ユニット１１と、制御装置５１と、を備えている。さらに、燃料電池システム１０は、燃料電池ユニット１１を収容する筐体１２と、ディテクタ３１の異常を報知する報知器５２と、を備えていてもよい。

【0017】

＜フォークリフト＞
図１に示すように、フォークリフトＦは、座席Ｆａを有している。フォークリフトＦは、座席Ｆａの下方に収容部Ｆｂを有している。収容部Ｆｂには燃料電池システム１０が収容されている。フォークリフトＦは、燃料電池システム１０の燃料電池ユニット１１により発電された電力により動作する。

【0018】

＜筐体＞
図２及び図３に示すように、筐体１２は、底板１２ａと、天板１２ｂと、周壁１２ｃと、通気口１２ｆと、を備えている。周壁１２ｃは、底板１２ａの周縁と天板１２ｂの周縁とを繋ぐ筒状である。筐体１２が水平面上に置かれているものとして鉛直方向をＺ軸で示し、水平面に沿う方向をＸ軸とＹ軸で示す。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、互いに直交する。

【0019】

筐体１２において、底板１２ａと天板１２ｂとはＺ軸の延びる方向に対向する。周壁１２ｃは、Ｘ軸の延びる方向に対向する第１側壁１２ｄと第２側壁１２ｅを備えている。通気口１２ｆは、第１側壁１２ｄに複数配置されている。

【0020】

＜燃料電池ユニット＞
図２に示すように、燃料電池ユニット１１は、燃料電池スタック１３、水素タンク１４、エアコンプレッサ１５、希釈器１６、及び気液分離器２６を備えている。また、燃料電池ユニット１１は、水素ガス供給路１７、エア供給路１８、アノードオフガス排出路１９ａ、カソードオフガス排出路１９ｂ、水素ガス循環路１９ｃ、及びガス排出路２０を備えている。さらに、燃料電池ユニット１１は、熱交換器２１、ラジエータファン２１ａ、循環流路２２、補機２３、及び補機用ファン２４を備えている。

【0021】

燃料電池としての燃料電池スタック１３は、複数の燃料電池セルをスタック化したものである。燃料電池セルは、固体分子型燃料電池である。燃料電池スタック１３は、水素ガスを含む燃料ガス、及び酸化剤ガスが供給されることによって発電する。酸化剤ガスは、空気である。

【0022】

水素タンク１４は、水素ガスを高圧状態で貯蔵する。水素ガス供給路１７は、燃料電池スタック１３の図示しないアノードと水素タンク１４を接続している。水素ガス供給路１７には圧力調整弁１７ａが設けられている。圧力調整弁１７ａは、水素タンク１４から供給された水素ガスの圧力を低下させる。また、水素ガス供給路１７にはインジェクタ１７ｂが設けられている。したがって、燃料電池ユニット１１は、燃料電池スタック１３に水素ガスを供給するインジェクタ１７ｂを備えている。インジェクタ１７ｂは、圧力調整弁１７ａによって減圧された水素ガスを燃料電池スタック１３のアノードに供給する。詳細には、インジェクタ１７ｂは、水素ガスを燃料電池スタック１３に向けて噴射する。インジェクタ１７ｂは、燃料電池スタック１３のアノードへの水素ガスの供給量を調整する。インジェクタ１７ｂは、制御装置５１に信号接続されている。インジェクタ１７ｂは、制御装置５１によって制御される。

【0023】

エアコンプレッサ１５は、空気を圧縮してエア供給路１８に供給する。エア供給路１８は、燃料電池スタック１３の図示しないカソードとエアコンプレッサ１５を接続している。エア供給路１８には、エアコンプレッサ１５から吐出されたエアが流動する。

【0024】

アノードオフガス排出路１９ａは、燃料電池スタック１３の図示しないアノードと希釈器１６を接続している。アノードオフガス排出路１９ａには、燃料電池スタック１３から希釈器１６に向けてアノードオフガスが流動する。アノードオフガスには、燃料電池スタック１３で未反応の水素ガスと、水素と酸素とが反応したときの水が主に含まれている。

【0025】

気液分離器２６は、アノードオフガス排出路１９ａに設けられている。気液分離器２６は、アノードオフガスから水を分離する。水の分離されたアノードオフガスは、希釈器１６に向けてアノードオフガス排出路１９ａを流動する。アノードオフガス排出路１９ａを流動したアノードオフガスは、希釈器１６に供給される。

【0026】

燃料電池スタック１３から希釈器１６に向けたアノードオフガスの流動方向において、気液分離器２６より下流、かつ希釈器１６の上流には、アノード側開閉弁１９ｄが設けられている。アノード側開閉弁１９ｄは、燃料電池スタック１３のアノードに接続されたアノードオフガス排出路１９ａを開閉する。アノード側開閉弁１９ｄは、制御装置５１に信号接続されている。アノード側開閉弁１９ｄの開閉は、制御装置５１によって制御される。

【0027】

カソードオフガス排出路１９ｂは、燃料電池スタック１３の図示しないカソードと希釈器１６を接続している。カソードオフガス排出路１９ｂには、燃料電池スタック１３から希釈器１６に向けてカソードオフガスが流動する。カソードオフガスには、燃料電池スタック１３で未反応の酸素を含むエアと、水素と酸素とが反応したときの水が主に含まれている。カソードオフガス排出路１９ｂにはカソード側開閉弁１８ａが設けられている。カソード側開閉弁１８ａは、燃料電池スタック１３のカソードに接続されたカソードオフガス排出路１９ｂを開閉する。カソード側開閉弁１８ａは、制御装置５１に信号接続されている。カソード側開閉弁１８ａの開閉は、制御装置５１によって制御される。したがって、燃料電池ユニット１１は、アノード側開閉弁１９ｄとカソード側開閉弁１８ａを備えている。

【0028】

希釈器１６には、気液分離器２６から排出されたアノードオフガス、及び燃料電池スタック１３から排出されたカソードオフガスが流入する。希釈器１６は、流入したアノードオフガスをカソードオフガスで希釈する。希釈器１６は、アノードオフガスにおける水素ガスの濃度を低下させる。希釈器１６は、水素ガスの濃度を低下させた排出ガスをガス排出路２０に排出する。ガス排出路２０からは、排出ガスが排出される。したがって、燃料電池ユニット１１は、水素ガスを含む排出ガスを排出する。排出ガスは、筐体１２の内部に排出される。

【0029】

水素ガス循環路１９ｃは、気液分離器２６と水素ガス供給路１７を接続している。水素タンク１４から燃料電池スタック１３に向けた水素ガスの流動方向において、水素ガス循環路１９ｃは、インジェクタ１７ｂより下流に接続されている。気液分離器２６から排出されたアノードオフガスは、水素ガス供給路１７に向けて水素ガス循環路１９ｃを流動する。

【0030】

熱交換器２１は、外気と熱交換媒体との間で熱交換を行う。ラジエータファン２１ａは、熱交換器２１に向けて送風する。循環流路２２は、熱交換媒体を燃料電池スタック１３と熱交換器２１との間で循環させる。熱交換媒体としては冷却水が用いられるが、その他の媒体を用いてもよい。

【0031】

熱交換器２１は、筐体１２の第２側壁１２ｅに配置されている。熱交換器２１は、燃料電池スタック１３の側方に配置されている。送風部の一例であるラジエータファン２１ａは、モータＭによって回転する。ラジエータファン２１ａのモータＭは、制御装置５１によって駆動が制御される。

【0032】

循環流路２２は、往路２２ａと、復路２２ｂと、図示しないポンプと、熱交換流路と、を有している。往路２２ａは、熱交換器２１から燃料電池スタック１３に向けて冷却水を流すための流路である。復路２２ｂは、燃料電池スタック１３から熱交換器２１に向けて冷却水を流すための流路である。ポンプは、循環流路２２で冷却水を循環させる。図示しない熱交換流路は、燃料電池スタック１３内及び熱交換器２１内に取り回されている。

【0033】

往路２２ａを通って燃料電池スタック１３内の熱交換流路に流れ込んだ冷却水は、燃料電池スタック１３で発生した熱を吸収して燃料電池スタック１３を冷却する。復路２２ｂを通って熱交換器２１内の熱交換流路に流れ込んだ冷却水は、外気と熱交換されて冷却される。ラジエータファン２１ａが回転することにより、熱交換器２１に向けて送風される。ラジエータファン２１ａによる送風により、熱交換器２１内の熱交換流路での冷却水の冷却効率が高められる。

【0034】

また、ラジエータファン２１ａが回転することにより、図５の矢印Ｖに示すように、筐体１２の外部から通気口１２ｆを介して筐体１２の内部に吸気される。筐体１２の内部、つまり燃料電池ユニット１１の周囲には、通気口１２ｆからラジエータファン２１ａに向かう空気の流れＷが発生する。

【0035】

ラジエータファン２１ａは、第１モードＭ１と第２モードＭ２とに切替可能である。第１モードＭ１は、冷却水を冷却することを目的としてラジエータファン２１ａを回転させるモードである。ラジエータファン２１ａが第１モードＭ１で回転すると、上記した空気の流れＷを、燃料電池ユニット１１の周囲に発生させることができる。したがって、燃料電池システム１０は、燃料電池ユニット１１の周囲に空気の流れＷを発生させるラジエータファン２１ａを備えている。ラジエータファン２１ａが第１モードＭ１で回転すると、筐体１２の内部を空気が通過するように燃料電池ユニット１１の周囲に空気の流れＷが発生する。モータＭは、ラジエータファン２１ａを回転させる。モータＭの回転数を、ラジエータファン２１ａの回転数とする。そして、第１モードＭ１でのモータＭの回転数を、ラジエータファン２１ａの第１動作量とする。

【0036】

第２モードＭ２は、第１動作量より少ない第２動作量、又は動作量をゼロとするモードである。本実施形態では、第２モードＭ２は、動作量をゼロとするモードである。このため、第２モードＭ２ではラジエータファン２１ａは回転しない。第２モードＭ２では、燃料電池ユニット１１の周囲に空気の流れＷは形成されない。したがって、ラジエータファン２１ａは、燃料電池ユニット１１の周囲に空気の流れＷを発生させるための第１モードＭ１、及び空気の流れＷをゼロとする第２モードＭ２のいずれかを取り得る。

【0037】

補機２３の一例は二次電池である。高温による補機２３の劣化を抑制するため、補機２３は高温状態に維持されないようにすることが必要である。補機２３の劣化を抑制するため、補機２３には動作温度範囲が設定されている。

【0038】

燃料電池ユニット１１の起動時、送風部の一例である補機用ファン２４が回転することにより、筐体１２の内部では、図５の矢印Ｗに示すように、補機２３に向けた空気の流れＷが発生する。補機２３に向けて空気が流れる方向は、ラジエータファン２１ａが回転することにより熱交換器２１に向けて流れる空気の流れ方向と同じ、又は略同じである。

【0039】

補機用ファン２４はファンモータ２５を有している。補機用ファン２４は、ファンモータ２５を制御することによって第１モードＭ１と第２モードＭ２とに切替可能である。第１モードＭ１は、補機２３を冷却することを目的として補機用ファン２４を回転させるモードである。補機用ファン２４が第１モードＭ１で回転すると、燃料電池ユニット１１の周囲に空気の流れＷを発生させることができる。したがって、燃料電池システム１０は、燃料電池ユニット１１の周囲に空気の流れＷを発生させる補機用ファン２４を備えている。ファンモータ２５の回転数を、補機用ファン２４の回転数とする。そして、第１モードＭ１での補機用ファン２４の回転数を、補機用ファン２４の第１動作量とする。

【0040】

第２モードＭ２は、第１動作量より少ない第２動作量、又は動作量をゼロとしたモードである。本実施形態では、第２モードＭ２は、動作量をゼロとしたモードである。このため、第２モードＭ２では補機用ファン２４は回転しない。第２モードＭ２では、燃料電池ユニット１１の周囲に空気の流れＷは形成されない。したがって、補機用ファン２４は、燃料電池ユニット１１の周囲に空気の流れＷを発生させるための第１モードＭ１、及び空気の流れＷをゼロとする第２モードＭ２のいずれかに設定できる。

【0041】

＜ディテクタ＞
図２及び図３に示すように、燃料電池システム１０は、２つのディテクタ３１を備えている。２つのディテクタ３１は、筐体１２の天板１２ｂに配置されている。各ディテクタ３１の各々は水素ガスの検出面３１ａを備えている。検出面３１ａは、筐体１２の内部に露出している。一方のディテクタ３１は、天板１２ｂの第１側壁１２ｄ寄りに配置されているとともに、他方のディテクタ３１は、天板１２ｂの第２側壁１２ｅ寄りに配置されている。ディテクタ３１は、検出面３１ａに排出ガスが触れることによって水素ガスの濃度を検出する。つまり、ディテクタ３１は、燃料電池ユニット１１の周囲での水素ガスの濃度をディテクタ値として検出する。ディテクタ３１は、燃料電池ユニット１１の各部品からの透過や漏出により、わずかながらも排出される水素ガスの濃度を検出する。

【0042】

排出ガスにおける水素ガスの濃度が低いほど、ディテクタ３１による水素ガスの検出の可能性が低くなりやすい。その結果、ディテクタ３１が正常に機能しているにもかかわらず、ディテクタ値が正常値よりも低い値になりやすい。

【0043】

一方、排出ガスにおける水素ガスの濃度が高いほど、ディテクタ３１による水素ガスの検出の可能性が高くなりやすい。その結果、ディテクタ３１が正常に機能していれば、ディテクタ値は、正常値になる。

【0044】

また、第１モードＭ１でラジエータファン２１ａ及び補機用ファン２４が回転すると、ラジエータファン２１ａ及び補機用ファン２４からの送風によって排出ガスが押し流される。すると、ディテクタ３１の周囲から排出ガスが拡散されてしまうため、排出ガスの水素ガスがディテクタ３１の検出面３１ａに触れにくくなる。その結果、ディテクタ３１が正常に機能しているにもかかわらず、ディテクタ値が正常値よりも低い値になりやすい。

【0045】

一方、ラジエータファン２１ａ及び補機用ファン２４が回転しない第２モードＭ２では、燃料電池ユニット１１の周囲に空気の流れＷは発生しない。すると、排出ガスは、送風によって押し流されにくくなる。ディテクタ３１の周囲に排出ガスが比較的触れやすくなるため、排出ガスの水素ガスがディテクタ３１の検出面３１ａに触れやすくなる。このため、第２モードＭ２では、ディテクタ３１が正常に機能していれば、ディテクタ値は、正常値になる。

【0046】

＜制御装置＞
制御装置５１は、プロセッサ５１ａと、記憶部５１ｂと、カウンタ５１ｃと、を備えている。プロセッサ５１ａとしては、例えば、CPU（Central Processing Unit）、GPU（Graphics Processing Unit）、又はDSP（Digital Signal Processor）が用いられる。記憶部５１ｂは、RAM（Random Access Memory）及びROM（Read Only Memory）を含む。記憶部５１ｂは、処理をプロセッサ５１ａに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。記憶部５１ｂ、即ち、コンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。制御装置５１は、ASIC（Application Specific Integrated Circuit）やFPGA（Field Programmable Gate Array）等のハードウェア回路によって構成されていてもよい。処理回路である制御装置５１は、コンピュータプログラムに従って動作する１つ以上のプロセッサ、ASICやFPGA等の１つ以上のハードウェア回路、或いは、それらの組み合わせを含み得る。

【0047】

制御装置５１は、フォークリフトＦのキーオフを契機としてパージ処理を実行させる。なお、キーオフとは、フォークリフトＦを停止させるために作業者によって実行される。キーオフされると、フォークリフトＦは走行できなくなる。言い換えると、フォークリフトＦが停止されている状態は、キーオフ状態である。また、フォークリフトＦが停止されると、燃料電池スタック１３の発電が停止される。なお、キーオフ以外にも、燃料電池スタック１３の発電量が、上位制御装置からの発電指令量を上回ると、燃料電池スタック１３の発電は停止される。

【0048】

＜パージ処理＞
制御装置５１は、フォークリフトＦのキーオフに伴う燃料電池スタック１３の発電が停止されるとパージ処理を実行させる。パージ処理は、燃料電池スタック１３の発電停止中に、各燃料電池セルのアノードへの酸素の拡散を抑制するために実行される。パージ処理は、各燃料電池セルのカソードを水素に置き換える処理である。

【0049】

パージ処理が実行されると、制御装置５１は、アノード側開閉弁１９ｄを閉じるとともに、カソード側開閉弁１８ａを閉じる。これにより、燃料電池スタック１３、ひいては各燃料電池セルからのアノードオフガス及びカソードオフガスの排出が規制される。

【0050】

そして、各燃料電池セルからのアノードオフガス及びカソードオフガスの排出が規制された状態で、制御装置５１は、インジェクタ１７ｂを駆動させる。すると、各燃料電池セルのアノードに水素ガスが供給される。インジェクタ１７ｂから供給される水素ガスの量は、キーオフ後に燃料電池スタック１３に残存する酸素を消費し切る量に設定されている。パージ処理時に、インジェクタ１７ｂから供給される水素ガスの量は、燃料電池システム１０の稼働時の燃料電池スタック１３の発電量に応じて決まる。燃料電池システム１０の稼働時、制御装置５１は、燃料電池スタック１３の発電量、水素タンク１４からの水素ガスの供給量、エアコンプレッサ１５からのエア供給量に応じて、燃料電池スタック１３に残存する酸素量を把握する。制御装置５１は、燃料電池スタック１３に残存する酸素量から、燃料電池スタック１３に供給する水素ガスの量を算出する。制御装置５１はインジェクタ１７ｂの駆動を制御して、算出された水素ガスの量を燃料電池スタック１３に供給する。インジェクタ１７ｂは、水素ガスを加圧して燃料電池スタック１３に供給する。

【0051】

すると、各燃料電池セルのカソードに残存する酸素と水素が反応するため、カソードに残存する酸素が消費される。その後、各燃料電池セルのカソードも水素に置き換えられる。その結果、各燃料電池セルにおいて、アノードへの酸素の拡散が抑制される。

【0052】

アノード側開閉弁１９ｄ及びカソード側開閉弁１８ａが閉じた状態でパージ処理が実行される。このため、パージ処理が完了すると、各燃料電池セルは、水素ガスで満たされた状態となっている。そして、パージ処理において、インジェクタ１７ｂから各燃料電池セルに供給される水素ガスの量を増やすほど、パージ処理の完了後に各燃料電池セルに残存する水素ガスの量は多くなる。

【0053】

＜ディテクタ判定処理＞
制御装置５１は、ディテクタ３１が正常に機能するか否かを判定する処理を実行させる。以下の説明において、「ディテクタ３１が正常に機能するか否かを判定する処理」を、単に「ディテクタ判定処理」と記載する。

【0054】

ディテクタ３１が正常に機能していれば、ディテクタ値は、正常値になる。しかし、燃料電池ユニット１１の周囲での水素ガスの濃度が低いと、ディテクタ３１が正常に機能しているにもかかわらず、ディテクタ値が正常値よりも低い値になりやすい。ディテクタ値が、予め定めたディテクタ用閾値Ｔｂ未満となる場合を、ディテクタ３１の「異常」とみなす。したがって、ディテクタ用閾値Ｔｂは、ディテクタ３１を異常とみなすための閾値である。

【0055】

制御装置５１の記憶部５１ｂには、ディテクタ３１が正常に機能するか否かを判定する処理を実行させるためのプログラムコードまたは指令が記憶されている。
制御装置５１の記憶部５１ｂには、ディテクタ判定処理を実行する際に用いられるディテクタ用閾値Ｔｂ、確定用カウンタ閾値Ｔａ及びカウンタ閾値Ｔｃが記憶されている。

【0056】

ディテクタ用閾値Ｔｂの一例は１００ｐｐｍである。実際にディテクタ３１が異常であると、ディテクタ値がゼロになったり、異常に低い値になったりする。これらを踏まえて予め実験により、ディテクタ用閾値Ｔｂが設定されている。なお、ディテクタ用閾値Ｔｂは、１００ｐｐｍに限らず、ディテクタ３１の性能や、ディテクタ３１の周囲での部品の配置に応じて変更してもよい。そして、制御装置５１は、ディテクタ値がディテクタ用閾値Ｔｂ未満か否かを判定するディテクタ値判定処理を所定周期で行っている。

【0057】

ここで、カウンタ５１ｃについて説明する。
カウンタ５１ｃは、ディテクタ用閾値Ｔｂ未満のディテクタ値が検出される度に、つまり、ディテクタ値がディテクタ用閾値Ｔｂ未満であると判定される度に異常カウンタ値を加算する。詳細には、カウンタ５１ｃは、ディテクタ３１が異常とみなされる度に、異常カウンタ値を「１」ずつ加算する。

【0058】

制御装置５１によるディテクタ値判定処理は、所定の制御周期で繰り返し行われる。制御周期は、例えば、数ｍ秒毎である。このため、制御周期と、異常カウンタ値との積算値は、ディテクタ３１が異常とみなされた総時間となる。ディテクタ３１が異常とみなされた総時間とは、ディテクタ値がディテクタ用閾値Ｔｂ未満である状態が継続した場合の総時間のことである。

【0059】

フォークリフトＦが稼働している間、ディテクタ値がディテクタ用閾値Ｔｂ未満になる度に、つまり、制御周期の度に異常カウンタ値は、「１」ずつ増えていく。そして、カウンタ５１ｃによって計測された異常カウンタ値が、所定値以上になると、ディテクタ３１が異常とみなされた総時間が所定時間以上になる。すると、制御装置５１は、ディテクタ３１が異常であることを確定する。

【0060】

ディテクタ判定処理では、ディテクタ３１が異常であることを確定するため、確定用カウンタ閾値Ｔａを用いている。確定用カウンタ閾値Ｔａは、ディテクタ３１の異常を確定するための閾値である。

【0061】

確定用カウンタ閾値Ｔａは、「異常とみなされた総時間」に対する閾値である。確定用カウンタ閾値Ｔａの一例は２００時間である。燃料電池システム１０では、水素ガスがディテクタ３１の検出面３１ａに触れない時間が、２００時間以上続くことはほとんどない。言い換えると、２００時間経過するまでには、検出面３１ａに水素ガスが触れてディテクタ値は検出される。

【0062】

このため、ディテクタ３１が正常に機能していれば、２００時間経過するまでの間に、ディテクタ用閾値Ｔｂ以上のディテクタ値が検出される。したがって、２００時間経過するまでの間に、ディテクタ用閾値Ｔｂ以上のディテクタ値が検出されなければ、ディテクタ３１は正常に機能していない、つまり異常であるといえる。

【0063】

なお、確定用カウンタ閾値Ｔａを２００時間としているが、確定用カウンタ閾値Ｔａは適宜変更可能である。ディテクタ判定処理によって、ディテクタ３１が正常に機能しているか否かを短時間で把握したい場合は、確定用カウンタ閾値Ｔａを２００時間より短くしてもよい。一方、ディテクタ判定処理によって、ディテクタ３１が正常に機能しているか否かをより精度良く把握したい場合は、確定用カウンタ閾値Ｔａを２００時間より長くしてもよい。

【0064】

ディテクタ３１が異常であることを確定するにあたり、ディテクタ値がディテクタ用閾値Ｔｂ未満となることを条件としている。しかし、燃料電池ユニット１１では、例えば、発電量の増加に伴って各燃料電池セルに残存する水素ガスの量が少なくなって、排出ガスの水素ガスの濃度が低くなっているときがある。

【0065】

水素ガスの濃度が低いことを原因として、ディテクタ値がディテクタ用閾値Ｔｂ未満になることが、確定用カウンタ閾値Ｔａ以上続く場合がある。このような場合に、ディテクタ３１が正常であるにもかかわらず、異常であることを確定することを避けることが好ましい。そこで、ディテクタ判定処理では、制御装置５１は、異常カウンタ値が、確定用カウンタ閾値Ｔａに到達する前に、ディテクタ３１が正常に機能するか否かを精度良く判定するために、燃料電池スタック１３から排出された水素ガスの濃度を高くする水素濃度調整処理を実行させる。

【0066】

＜水素濃度調整処理＞
水素濃度調整処理は、ディテクタ値判定処理で、ディテクタ値がディテクタ用閾値Ｔｂ未満であると判定された後、燃料電池スタック１３による発電が停止された後に続く次の燃料電池スタック１３の発電時の水素ガスの濃度を調整する処理である。また、水素濃度調整処理は、燃料電池ユニット１１の周囲での水素ガスの濃度が、ディテクタ値判定処理の実行時よりも高く、かつディテクタ用閾値Ｔｂ以上の調整後濃度に調整されるように燃料電池ユニット１１を制御する処理である。

【0067】

水素濃度調整処理は、パージ処理において、インジェクタ１７ｂから燃料電池スタック１３に供給される水素ガスの量を、通常のパージ処理よりも増加するように、制御装置５１によってインジェクタ１７ｂを制御する処理である。具体的には、水素濃度調整処理は、パージ処理時に、制御装置５１の算出した水素ガスの量よりも多量の水素ガスが各燃料電池セルに供給されるように、制御装置５１が、インジェクタ１７ｂを制御する。この水素濃度調整処理が実行されると、通常のパージ処理に比べて、１．２倍程度の水素ガスが燃料電池スタック１３に供給される。その結果、燃料電池ユニット１１の起動後に、燃料電池スタック１３から排出される水素ガスの濃度は、水素濃度調整処理の実行前よりも高い調整後濃度に調整される。

【0068】

水素濃度調整処理が実行されると、各燃料電池セルには、通常のパージ処理実行時に比べて多量の水素ガスが残存する。このため、燃料電池ユニット１１の起動時、カソード側開閉弁１８ａ及びアノード側開閉弁１９ｄが開かれると、通常のパージ処理実行後に比べて、多量の水素ガスが燃料電池スタック１３から排出される。その結果、希釈器１６を経由してガス排出路２０から排出された排出ガスにおける水素ガスの濃度は、通常のパージ処理実行後に比べて高くなる。したがって、燃料電池ユニット１１の起動に伴う燃料電池スタック１３の発電時に、燃料電池ユニット１１の周囲での水素ガスの濃度が、ディテクタ値判定処理の実行時よりも高く、かつディテクタ用閾値Ｔｂ以上の濃度である調整後濃度に調整される。

【0069】

＜設定処理＞
設定処理は、排出ガスがディテクタ３１の検出面３１ａに触れやすい状態とする処理である。設定処理では、制御装置５１は、ラジエータファン２１ａ及び補機用ファン２４を第１モードＭ１から第２モードＭ２に切り替える。

【0070】

＜報知器＞
報知器５２は、ディテクタ３１の異常が確定した場合、フォークリフトＦの操作者にディテクタ３１の異常を報知するための装置である。報知器５２は、制御装置５１に信号接続されている。報知器５２は、ディテクタ３１の異常を操作者に報知できれば特に限定はない。報知器５２は、ブザー、異常を表示できるディスプレイ、異常を音声で表す音声出力器、異常時に点灯、点滅する表示灯が挙げられる。

【0071】

＜燃料電池システムの制御方法＞
ディテクタ判定処理は、フォークリフトＦが起動された後、所定の制御周期で繰り返し行われる。「フォークリフトＦが起動されている」とは、フォークリフトＦが走行できる状態にあることである。フォークリフトＦが起動されている状態は、キーオン状態ともいわれる。また、フォークリフトＦが起動されると、燃料電池システム１０が起動される。燃料電池システム１０が起動されると、制御装置５１は、燃料電池ユニット１１を起動させてアノード側開閉弁１９ｄを周期的に開くとともに、カソード側開閉弁１８ａを常に開いた状態とする。また、制御装置５１は、インジェクタ１７ｂを制御する。

【0072】

すると、水素タンク１４から供給された水素ガスは、圧力調整弁１７ａによって圧力調整された後、インジェクタ１７ｂによって燃料電池スタック１３に供給される。また、エアコンプレッサ１５によって圧縮されたエアは、カソード側開閉弁１８ａを通じて燃料電池スタック１３に供給される。そして、燃料電池スタック１３は、発電する。

【0073】

燃料電池スタック１３から排出されたアノードオフガスは、気液分離器２６に供給される。気液分離器２６によって水の分離されたアノードオフガスの一部は、水素ガス循環路１９ｃを介して水素ガス供給路１７に供給される。

【0074】

制御装置５１によってアノード側開閉弁１９ｄが周期的に開かれると、アノードオフガスが燃料電池スタック１３から排出される。燃料電池スタック１３から排出されたアノードオフガスは希釈器１６に供給される。また、燃料電池スタック１３から排出されたカソードオフガスは希釈器１６に供給される。希釈器１６は、カソードオフガスによってアノードオフガスを希釈して排出する。

【0075】

フォークリフトＦが停止されると、フォークリフトＦは走行できなくなる。フォークリフトＦが停止されると、燃料電池ユニット１１が停止される。燃料電池ユニット１１が停止されると、燃料電池スタック１３の発電は停止される。燃料電池スタック１３の発電が停止されると、制御装置５１はパージ処理を実行させる。

【0076】

さて、上記のようにフォークリフトＦが起動されると、制御装置５１は、ディテクタ判定処理を開始する。また、制御装置５１は、フォークリフトＦが起動されると、ラジエータファン２１ａ及び補機用ファン２４を第１モードＭ１で回転させる。

【0077】

すると、図５に示すように、ラジエータファン２１ａから熱交換器２１に向けて送風されるとともに、補機用ファン２４から補機２３に向けて送風される。その結果、筐体１２の内部では、燃料電池ユニット１１の周囲に空気の流れＷが発生する。このため、希釈器１６から排出された排出ガスは、空気の流れＷによって熱交換器２１に向けて押し流される。

【0078】

＜ディテクタ判定処理の詳細＞
さて、図４に示すように、ディテクタ判定処理のステップＳ１では、制御装置５１は、２つのディテクタ３１から取得されたディテクタ値のそれぞれがディテクタ用閾値Ｔｂ未満であるか否かを判定する。したがって、ステップＳ１は、ディテクタ値がディテクタ用閾値Ｔｂ未満か否かを判定するディテクタ値判定処理である。このステップＳ１は、燃料電池ユニット１１が起動された後であり、かつ燃料電池ユニット１１の周囲での水素ガスの濃度が調整後濃度より低い状態において実行される。

【0079】

ステップＳ１において、２つのディテクタ値が両方とも、ディテクタ用閾値Ｔｂ以上の場合（ステップＳ１でＮＯ）、制御装置５１は、ステップＳ６に移行する。ステップＳ６では、制御装置５１は、カウンタ５１ｃの異常カウンタ値をリセットしてステップＳ１に移行する。このとき、２つのディテクタ３１は、ディテクタ用閾値Ｔｂより大きい値を検知しているため、ディテクタ３１は正常に機能していることになる。

【0080】

一方、ステップＳ１において、取得された２つのディテクタ値が両方ともディテクタ用閾値Ｔｂ未満の場合（ステップＳ１でＹＥＳ）、制御装置５１は、ステップＳ２の処理を実行する。ステップＳ２では、制御装置５１は、カウンタ５１ｃによって計測された異常カウンタ値がカウンタ閾値Ｔｃ以上であるか否かを判定する。ステップＳ２は、ステップＳ１にてディテクタ値がディテクタ用閾値Ｔｂ未満である場合にカウンタ５１ｃの結果がカウンタ閾値Ｔｃ以上であるか否かを判定する処理である。

【0081】

そして、異常カウンタ値がカウンタ閾値Ｔｃ未満の場合（ステップＳ２でＮＯ）、制御装置５１は、ステップＳ５の処理を実行する。ステップＳ５では、制御装置５１は、異常カウンタ値が確定用カウンタ閾値Ｔａ以上であるか否かを判定する。異常カウンタ値が確定用カウンタ閾値Ｔａ未満の場合（ステップＳ５でＮＯ）、制御装置５１は、ステップＳ７の処理を実行する。ステップＳ７では、制御装置５１は、カウンタ５１ｃに異常カウンタ値を「１」加算する。その後、制御装置５１は、ステップＳ１に移行する。したがって、ディテクタ値がディテクタ用閾値Ｔｂ未満の場合は、制御装置５１は、異常カウンタ値がカウンタ閾値Ｔｃ以上になるまで、ステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ５、及びステップＳ７の処理を繰り返す。このため、ディテクタ値がディテクタ用閾値Ｔｂ未満の場合は、カウンタ５１ｃには異常カウンタ値が「１」ずつ増えていく。つまり、ディテクタ３１が異常とみなされた時間が増えていく。このとき、ディテクタ値がディテクタ用閾値Ｔｂ未満である状態が継続していることになる。

【0082】

その後、ディテクタ値がディテクタ用閾値Ｔｂ未満のまま、フォークリフトＦの稼働が継続されるとともに、燃料電池スタック１３の発電が継続されると、異常カウンタ値がカウンタ閾値Ｔｃ以上になる（ステップＳ２でＹＥＳ）。つまり、ディテクタ３１が異常とみなされた総時間がカウンタ閾値Ｔｃ以上になる。すると、制御装置５１は、ステップＳ３の処理を実行する。ステップＳ３では、制御装置５１は、記憶部５１ｂに、水素濃度調整処理フラグをオンにする。

【0083】

制御装置５１は、水素濃度調整処理フラグがオンの状態でステップＳ４に遷移しても、カソード側開閉弁１８ａ及びアノード側開閉弁１９ｄを閉じないとともに、インジェクタ１７ｂによる水素ガスの供給量を増加させない。水素濃度調整処理フラグは、キーオフ後のパージ処理が実行されることでオフされる。

【0084】

ステップＳ３の後、ステップＳ４において、制御装置５１は、記憶部５１ｂに、モータＭ及びファンモータ２５を駆動させないためのファン停止フラグをオンにする。
制御装置５１は、ファン停止フラグがオンの状態でステップＳ５に遷移しても、ラジエータファン２１ａ及び補機用ファン２４を第２モードＭ２に設定しない。ファン停止フラグは、ラジエータファン２１ａ及び補機用ファン２４のモードが第１モードＭ１から第２モードＭ２に設定変更されることでオフされる。

【0085】

ステップＳ４の後、制御装置５１は、ステップＳ５及びステップＳ７の処理を実行する。ステップＳ４の後、異常カウンタ値が確定用カウンタ閾値Ｔａ以上になるまで、制御装置５１は、ステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ５、及びステップＳ７の処理を繰り返す。このため、ディテクタ値がディテクタ用閾値Ｔｂ未満の場合は、カウンタ５１ｃには異常カウンタ値が「１」ずつ増えていく。つまり、ディテクタ３１が異常とみなされた時間が増えていく。このとき、ディテクタ値がディテクタ用閾値Ｔｂ未満である状態が継続していることになる。

【0086】

その後、異常カウンタ値が確定用カウンタ閾値Ｔａ未満でフォークリフトＦが停止されると、ディテクタ判定処理が終了する。そして、フォークリフトＦが停止されるとともに燃料電池ユニット１１における燃料電池スタック１３の発電が停止されると、制御装置５１は、水素濃度調整処理フラグに応じて、水素濃度調整処理を実行させる。制御装置５１は、カソード側開閉弁１８ａを閉じるとともにアノード側開閉弁１９ｄを閉じる。さらに、制御装置５１は、インジェクタ１７ｂを駆動させて、通常のパージ処理実行時に比べて増加させた水素ガスを燃料電池スタック１３に供給する。したがって、水素濃度調整処理は、燃料電池ユニット１１による発電が停止された後、カソード側開閉弁１８ａ及びアノード側開閉弁１９ｄを閉じるとともに、インジェクタ１７ｂを駆動させて当該インジェクタ１７ｂから燃料電池スタック１３に供給される水素ガスの量を増加させる処理である。このような水素濃度調整処理が実行されると、各燃料電池セルではパージ処理が実行されることに加え、通常のパージ処理実行時に比べて多量の水素ガスが燃料電池スタック１３に残存する状態となる。

【0087】

フォークリフトＦが停止された後に続く次のフォークリフトＦの起動時、制御装置５１は、ファン停止フラグに応じて、ラジエータファン２１ａ及び補機用ファン２４を停止状態にする。つまり、ラジエータファン２１ａ及び補機用ファン２４を第２モードＭ２に設定する設定処理が制御装置５１によって実行される。したがって、設定処理は、ディテクタ値判定処理で、ディテクタ値がディテクタ用閾値Ｔｂ未満であると判定された後、かつその後のディテクタ判定処理の前に、ラジエータファン２１ａ及び補機用ファン２４を第２モードＭ２に設定する処理である。設定処理は、燃料電池ユニット１１が停止された後に続く次の燃料電池ユニット１１の起動時に実行される。設定処理では、制御装置５１は、ラジエータファン２１ａ及び補機用ファン２４を第２モードＭ２に設定する。設定処理後、ラジエータファン２１ａ及び補機用ファン２４は回転しないため、燃料電池ユニット１１の周囲には空気の流れＷが発生しなくなる。

【0088】

そして、燃料電池ユニット１１が起動されると、制御装置５１は、アノード側開閉弁１９ｄを周期的に開くとともに、カソード側開閉弁１８ａを常に開いた状態とする。すると、燃料電池スタック１３からは、通常のパージ処理実行後に比べて、多量の水素ガスが排出される。その結果、希釈器１６を経由してガス排出路２０から排出された排出ガスにおける水素ガスの濃度は、通常のパージ処理実行後に比べて高くなった調整後濃度となる。つまり、水素濃度調整処理が実行されることにより、燃料電池スタック１３による発電が停止された後に続く次の燃料電池スタック１３の発電時に、燃料電池ユニット１１の周囲での水素ガスの濃度が、ディテクタ値判定処理実行時よりも高く、かつディテクタ用閾値Ｔｂ以上の調整後濃度に調整される。

【0089】

そして、再び、ディテクタ判定処理が実行される。このディテクタ判定処理は、燃料電池システム１０の制御方法における判定処理に相当する。つまり、ディテクタ判定処理は、燃料電池ユニット１１の燃料電池スタック１３による発電が停止された後に続く次の燃料電池ユニット１１における燃料電池スタック１３の起動時に実行される。このディテクタ判定処理は、希釈器１６からの排出ガスの水素ガスの濃度、つまり、燃料電池ユニット１１の周囲での水素ガスの濃度が、ディテクタ用閾値Ｔｂ以上の調整後濃度に高められた状態で、ディテクタ３１が正常であるか否かを判定するための処理である。さらに、ディテクタ判定処理は、ラジエータファン２１ａ及び補機用ファン２４が第２モードＭ２にある状況下で行われる。

【0090】

このディテクタ判定処理において、ステップＳ１での判定は、水素濃度調整処理の未実施の場合に比べて、燃料電池ユニット１１の周囲の水素ガスの濃度が調整後濃度に高められた状態で行われる。さらに、ステップＳ１での判定は、空気の流れＷが発生していない状況で行われる。つまり、図６に示すように、ステップＳ１での判定は、ディテクタ３１の検出面３１ａに排出ガスがより触れやすい状況で行われる。詳細には、排出ガスに含まれる水素がディテクタ３１の検出面３１ａの周囲に比較的触れやすい状況で行われる。

【0091】

このため、ディテクタ３１が正常に機能していれば、２つのディテクタ３１から取得されたディテクタ値は、両方ともディテクタ用閾値Ｔｂ以上になる。そして、２つのディテクタ３１から取得されたディテクタ値が両方ともディテクタ用閾値Ｔｂ以上になると（ステップＳ１でＮＯ）、制御装置５１は、ステップＳ６に移行する。ステップＳ６では、制御装置５１は、カウンタ５１ｃの異常カウンタ値をリセットしてステップＳ１に移行する。つまり、ディテクタ３１は正常に機能していることになる。

【0092】

一方、取得された２つのディテクタ値が両方ともディテクタ用閾値Ｔｂ未満の場合（ステップＳ１でＹＥＳ）、フォークリフトＦが稼働されている間、制御装置５１は、ステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ５、及びステップＳ７の処理を繰り返す。

【0093】

その後、異常カウンタ値が確定用カウンタ閾値Ｔａ以上となった場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、ディテクタ３１の異常が確定する。排出ガスの水素ガス濃度が調整後濃度に高められるとともに、ラジエータファン２１ａ及び補機用ファン２４が第２モードＭ２にある状況下であってもディテクタ値がディテクタ用閾値Ｔｂ未満の状態が、確定用カウンタ閾値Ｔａ以上続く場合は、明らかなディテクタ３１の異常である。そして、異常カウンタ値が確定用カウンタ閾値Ｔａ以上となった場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、制御装置５１は、ディテクタ３１が異常である旨の信号を報知器５２に出力する。報知器５２は、ディテクタ３１の異常を操作者にエラーとして報知する。

【0094】

＜作用＞
ディテクタ値がディテクタ用閾値Ｔｂ未満の状態が、カウンタ閾値Ｔｃ以上になると、制御装置５１は、水素濃度調整処理を実行させる。このため、フォークリフトＦがキーオフされるとともに、燃料電池ユニット１１における燃料電池スタック１３の発電が停止されると、水素濃度調整処理が実行される。すると、燃料電池スタック１３の各燃料電池セルに残存する水素ガスの濃度は、通常のパージ処理実行時に比べて高くなる。このため、燃料電池ユニット１１が停止された後に続く次の燃料電池ユニット１１の起動時、ガス排出路２０から排出された排出ガスにおける水素ガスの濃度は、通常のパージ処理実行時に比べて高くなる。その結果、排出ガスに含まれる水素ガスの濃度がディテクタ３１によって検知しやすくなる。

【0095】

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）ディテクタ値判定処理で、ディテクタ値がディテクタ用閾値Ｔｂ未満であると判定されると、制御装置５１は、水素濃度調整処理を実行する。このため、水素濃度調整処理実行後のディテクタ判定処理は、燃料電池ユニット１１の周囲での水素ガスの濃度を高めた状態で行われる。その結果、ディテクタ３１が正常に機能していれば、ディテクタ値はディテクタ用閾値Ｔｂ未満にならず、正常値となる。

【0096】

燃料電池システム１０の制御方法では、ディテクタ値がディテクタ用閾値Ｔｂ未満となった時間が確定用カウンタ閾値Ｔａに到達する前に、燃料電池ユニット１１の周囲の水素ガスの濃度をディテクタ用閾値Ｔｂ以上に高めた状態にする。この状態で、ディテクタ値がディテクタ用閾値Ｔｂ未満であるか否かを判定する。このため、ディテクタ３１が正常に機能しているにもかかわらず、ディテクタ値が異常値となることを抑制できる。つまり、ステップＳ１での判定が正確に行われる。その結果として、ディテクタ３１が正常に機能しているにもかかわらず、ディテクタ３１が異常であると判定されることを抑制できる。

【0097】

（２）制御装置５１は、水素濃度調整処理の実行後、設定処理を実行する。このため、ディテクタ判定処理は、ラジエータファン２１ａ及び補機用ファン２４が回転しない状況下で行われる。したがって、水素濃度調整処理によって水素ガスの濃度を高めた状態が、ラジエータファン２１ａ及び補機用ファン２４からの送風によって崩されることを抑制できる。つまり、ディテクタ判定処理は、水素濃度調整処理によって水素ガスの濃度を高めた状態を維持して実行される。このため、ディテクタ３１が正常に機能しているにもかかわらず、ディテクタ値が異常値となることを抑制できる。つまり、ステップＳ１での判定が正確に行われる。その結果として、ディテクタ３１が正常に機能しているにもかかわらず、ディテクタ３１が異常であると判定されることを抑制できる。

【0098】

（３）水素濃度調整処理は、通常のパージ処理実行時に比べてインジェクタ１７ｂからの水素ガスの供給量を増加させる処理である。つまり、水素濃度調整処理は、既に実行されているパージ処理において水素ガスの供給量を増やすだけの処理である。したがって、燃料電池システム１０の制御方法によれば、新たに処理を追加することなく、ディテクタ３１が正常に機能しているか否かを判定できる。

【0099】

（４）燃料電池システム１０は、２つのディテクタ３１を備えている。２つのディテクタ３１のそれぞれについて、ディテクタ３１の機能が正常か否かの判定を行う。例えば、２つのうちの１つのディテクタ３１について機能が正常か否かの判定を行う場合と比べると、正常に機能するディテクタ３１を１つでも多く確保することに繋がる。その結果、正常に機能するディテクタ３１を残して、燃料電池システム１０における水素ガスの漏洩を検知できる状態を維持できる。

【0100】

（５）燃料電池システム１０のディテクタ３１は、燃料電池ユニット１１の各部品からの透過や漏出により、わずかながらも排出された水素ガスの濃度を検知するために設けられている。このディテクタ３１が水素ガスの濃度を検知する機能を利用して、ディテクタ３１が正常に機能しているか否かを判定している。そして、ディテクタ判定処理では、水素濃度調整処理を実行するだけで、ディテクタ３１が正常に機能しているか否かを判定できる。つまり、燃料電池システム１０にハードウェアを追加することなく、ディテクタ３１が正常に機能しているか否かを判定できる。

【0101】

上記の実施形態に制限されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更してもよい。
○水素濃度調整処理は、インジェクタ１７ｂによる水素ガスの供給量を増加させる処理ではなく、次に説明する処理であってもよい。

【0102】

この形態の水素濃度調整処理は、燃料電池ユニット１１における燃料電池スタック１３の発電が停止された後の次の燃料電池ユニット１１の起動時、又は燃料電池スタック１３による発電量がゼロとされた後の燃料電池スタック１３の発電開始時に実行される。

【0103】

水素濃度調整処理が実行されると、制御装置５１は、カソード側開閉弁１８ａを閉じたままとする。また、制御装置５１は、アノード側開閉弁１９ｄは開く。そして、インジェクタ１７ｂから水素ガスを燃料電池スタック１３に供給する。供給量は、通常のパージ処理と同じでもよいし、燃料電池スタック１３の発電量に応じた水素ガスの供給量でもよい。

【0104】

カソード側開閉弁１８ａが閉じられているため、燃料電池スタック１３にエアは供給されない。このため、インジェクタ１７ｂから燃料電池スタック１３に供給された水素ガスはエア中の酸素と反応しない。よって、水素ガスは、アノードオフガス排出路１９ａ、気液分離器２６、及びアノード側開閉弁１９ｄを経由して、希釈器１６から排出ガスとして排出される。燃料電池スタック１３にエアが供給されていないため、燃料電池スタック１３から排出されるカソードオフガスはほとんどない。このため、希釈器１６におけるカソードオフガスによるアノードオフガスの希釈は僅かとなる。よって、希釈器１６から排出される排出ガスにおいて、水素ガスの濃度は相対的に高くなる。よって、燃料電池スタック１３から排出される水素ガスの濃度は、調整前の濃度よりも高く、かつディテクタ用閾値Ｔｂ以上の調整後濃度に調整される。これにより、水素濃度調整処理実行後のディテクタ判定処理は、燃料電池ユニット１１の周囲の水素ガスの濃度を高めた状態で行われる。その結果、ディテクタ３１が正常に機能していれば、ディテクタ値はディテクタ用閾値Ｔｂ未満にならず、正常値となる。

【0105】

なお、水素濃度調整処理は、インジェクタ１７ｂによる水素ガスの供給量を増加させる処理、及び燃料電池スタック１３に対するエアの供給を停止して、水素ガス濃度を相対的に高くする処理の両方としてもよい。

【0106】

○ステップＳ３とステップＳ４の処理順序は入れ替えてもよい。
○燃料電池ユニット１１の起動後、ラジエータファン２１ａ及び補機用ファン２４を停止させた後に、水素濃度調整処理を行ってもよい。

【0107】

○ディテクタ判定処理は、ラジエータファン２１ａ及び補機用ファン２４を停止させることなく実行してもよい。
○第２モードＭ２では、ラジエータファン２１ａ及び補機用ファン２４の回転数である第２動作量を、ゼロより大きく、かつ第１動作量より少なくしてもよい。この場合、第２モードＭ２では、燃料電池ユニット１１の周囲に発生する空気の流れＷが、第１モードＭ１より少なくなるといえる。

【0108】

○燃料電池システム１０は、筐体１２を備えていなくてもよい。この場合、燃料電池ユニット１１及びディテクタ３１は、フォークリフトＦの収容部Ｆｂに直接収容される。
○燃料電池システム１０は、定置型燃料電池システムであってもよい。この場合、燃料電池システム１０は、筐体として外装パネルを備えていてもよいし、筐体１２を備えていなくてもよい。

【0109】

○燃料電池システム１０は、補機用ファン２４を備えていなくてもよい。この場合、送風部の一例であるファンは、ラジエータファン２１ａだけとなる。
○ディテクタ３１は１つだけであってもよいし、３つ以上であってもよい。ディテクタ３１が３つ以上の場合、ステップＳ１では、３つ以上のディテクタ値のそれぞれがディテクタ用閾値Ｔｂ未満のときに、判定をＹＥＳとするのが好ましい。

【0110】

○ステップＳ１では、２つのディテクタ値のうち、１つのディテクタ値だけがディテクタ用閾値Ｔｂ未満のときに、判定をＹＥＳとしてもよい。
○ステップＳ１で判定がＹＥＳとなった後、異常カウンタ値がカウンタ閾値Ｔｃ以上か否かの判定（ステップＳ２）は行わずに、水素濃度調整処理フラグを記憶部５１ｂにオンしてもよい。この場合、カウンタ５１ｃによる異常カウンタ値の計測は行われない。そして、ディテクタ判定処理は、異常カウンタ値とカウンタ閾値Ｔｃとの比較及び異常カウンタ値と確定用カウンタ閾値Ｔａとの比較は行わずに、ディテクタ値とディテクタ用閾値Ｔｂとの比較だけで行われる。

【0111】

○カウンタ５１ｃの代わりにタイマを用いてもよい。そして、ディテクタ３１が異常とみなされる時間をタイマにより計測してもよい。
○送風部は、通気口１２ｆを開閉する扉であってもよい。第１モードＭ１では、通気口１２ｆは開かれる。すると、通気口１２ｆを介して、筐体１２内には自然の空気の流れＷが発生する。第２モードＭ２では、通気口１２ｆは閉じられるか、第１モードＭ１よりも開口面積が小さくされる。

【0112】

○燃料電池ユニット１１の燃料電池は、複数の燃料電池セルをスタック化したものでなく、１つの燃料電池セルでもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。

【0113】

（イ）前記送風部は、前記筐体の内部を通過するように前記燃料電池システムの周囲に空気の流れを発生させるファンである。
（ロ）前記燃料電池システムは前記ディテクタを複数備え、前記ディテクタ値判定処理では、複数の前記ディテクタ値のそれぞれが前記ディテクタ用閾値未満であるか否かを判定する。

【符号の説明】

【0114】

１０…燃料電池システム、１１…燃料電池ユニット、１３…燃料電池としての燃料電池スタック、１７ｂ…インジェクタ、１８ａ…カソード側開閉弁、１９ａ…アノードオフガス排出路、１９ｂ…カソードオフガス排出路、１９ｄ…アノード側開閉弁、２１ａ…送風部としてのラジエータファン、２４…送風部としての補機用ファン、３１…ディテクタ、５１…制御装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】