(57)【要約】【課題】オフガス配管の凍結を防止しつつ、適切にアイドル停止可能な燃料電池システム及び燃料電池システムの運転方法を提供する。【解決手段】反応ガスが供給されることで発電する燃料電池スタック１０と、燃料電池スタック１０から排出されたオフガスが通流するオフガス配管と、システムのアイドル停止を制御するアイドル停止制御手段と、仮にアイドル停止した場合、そのアイドル停止中にオフガス配管が凍結するか否か判定する凍結判定手段と、凍結判定手段が凍結すると判定した場合、アイドル停止を禁止する禁止手段と、禁止手段によるアイドル停止の禁止中に、アイドル停止の禁止の解除条件が成立した場合、禁止手段によるアイドル停止の禁止を解除する解除手段と、を備え、解除条件は、前記オフガス配管の現在の温度が、その後にアイドル停止した場合にオフガス配管が凍結しない解除温度以上となったとき、成立する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応ガスが供給されることで発電する燃料電池と、
前記燃料電池から排出されたオフガスが通流するオフガス配管と、
システムのアイドル停止を制御するアイドル停止制御手段と、
仮にアイドル停止した場合、そのアイドル停止中に前記オフガス配管が凍結するか否か判定する凍結判定手段と、
前記凍結判定手段が凍結すると判定した場合、アイドル停止を禁止する禁止手段と、
前記禁止手段によるアイドル停止の禁止中に、アイドル停止の禁止の解除条件が成立した場合、前記禁止手段によるアイドル停止の禁止を解除する解除手段と、
を備え、
前記解除条件は、前記オフガス配管の現在の温度が、その後にアイドル停止した場合にオフガス配管が凍結しない解除温度以上となったとき、成立する
ことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記オフガス配管の現在の温度は、当該オフガス配管の熱収支の積算値に基づいて算出される
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記オフガス配管の熱収支は、発電に伴って自己発熱する前記燃料電池の出力に基づいて算出される
ことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
外気温度が低くなると、前記解除温度は高くなるように変更される
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
アイドル停止するアイドル停止時間が長くなると、前記解除温度は高くなるように変更される
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
反応ガスが供給されることで発電する燃料電池と、
前記燃料電池から排出されたオフガスが通流するオフガス配管と、
システムのアイドル停止を制御するアイドル停止制御手段と、
を備える燃料電池システムの運転方法であって、
仮にアイドル停止した場合、そのアイドル停止中に前記オフガス配管が凍結するか否か判定する凍結判定ステップと、
前記凍結判定ステップにおいて凍結すると判定された場合、アイドル停止を禁止する禁止ステップと、
アイドル停止の禁止中に、アイドル停止の禁止の解除条件が成立した場合、アイドル停止の禁止を解除する解除ステップと、
を含み、
前記解除条件は、前記オフガス配管の現在の温度が、その後にアイドル停止した場合にオフガス配管が凍結しない解除温度以上となったとき、成立する
ことを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システム及び燃料電池システムの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水素（燃料ガス、反応ガス）と、酸素を含む空気（酸化剤ガス、反応ガス）とが供給されることで発電する燃料電池の開発が急速に進められ、例えば、燃料電池車の電力源として期待されている。
【０００３】
このような燃料電池が発電すると、自己発熱すると共に、そのカソードにおける電極反応によって水分（水蒸気）を生成する。そして、生成した水分の一部は、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜電極接合体）を透過（クロスリーク）し、アノードに向かう。したがって、燃料電池から排出されるアノードオフガス及びカソードオフガスは、多湿となり、水分が凝縮してなる凝縮水を含む。
【０００４】
また、このような燃料電池車において、信号待ち、人待ち等によって、無負荷状態となると、燃料電池車はアイドル中（アイドリング状態）となる。ところが、このアイドル中においても燃料電池で水素が消費されるので、所定のアイドル停止条件が成立した場合、所定のアイドル停止時間にて燃料電池の発電を停止することで、水素の消費を停止し、燃費を高めるアイドル停止技術が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２５０４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、車外温度（外気温度）が低い場合において、アイドル停止すると、燃料電池の発熱も停止するので、アノードオフガス及びカソードオフガスが通流するオフガス配管の温度が低下し、アイドル停止中にオフガス配管が凍結してしまう虞がある。
【０００７】
そこで、本発明は、オフガス配管の凍結を防止しつつ、適切にアイドル停止可能な燃料電池システム及び燃料電池システムの運転方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、反応ガスが供給されることで発電する燃料電池と、前記燃料電池から排出されたオフガスが通流するオフガス配管と、システムのアイドル停止を制御するアイドル停止制御手段と、仮にアイドル停止した場合、そのアイドル停止中に前記オフガス配管が凍結するか否か判定する凍結判定手段と、前記凍結判定手段が凍結すると判定した場合、アイドル停止を禁止する禁止手段と、前記禁止手段によるアイドル停止の禁止中に、アイドル停止の禁止の解除条件が成立した場合、前記禁止手段によるアイドル停止の禁止を解除する解除手段と、を備え、前記解除条件は、前記オフガス配管の現在の温度が、その後にアイドル停止した場合にオフガス配管が凍結しない解除温度以上となったとき、成立することを特徴とする燃料電池システムである。
【０００９】
このような燃料電池システムによれば、凍結判定手段が、仮にアイドル停止した場合、そのアイドル停止中にオフガス配管が凍結すると判定したとき、禁止手段がアイドル停止を禁止する。これにより、アイドル停止中におけるオフガス配管の凍結は防止される。
【００１０】
そして、禁止手段によるアイドル停止の禁止中において、オフガス配管の現在の温度が、その後にアイドル停止した場合にオフガス配管が凍結しない解除温度以上となり、解除条件が成立したとき、解除手段が、禁止手段によるアイドル停止の禁止を解除し、アイドル停止を可能、つまり、許可する。これにより、その後、アイドル停止制御手段が適切なタイミングでアイドル停止を開始しつつ、その後のアイドル停止中において、オフガス配管が凍結することを防止できる。
【００１１】
また、前記燃料電池システムにおいて、前記オフガス配管の現在の温度は、当該オフガス配管の熱収支の積算値に基づいて算出されることを特徴とする。
【００１２】
このような燃料電池システムによれば、オフガス配管の現在の温度を、オフガス配管の熱収支（ｃａｌ／ｓ等）の積算値（ｃａｌ等）に基づいて、適切に算出できる。
なお、オフガス配管の熱収支は、後記する実施形態のように、例えば、オフガス配管の吸熱量と放熱量との差で与えられる。
【００１３】
また、前記燃料電池システムにおいて、前記オフガス配管の熱収支（後記する実施形態では吸熱量）は、発電に伴って自己発熱する前記燃料電池の出力に基づいて算出されることを特徴とする。
【００１４】
このような燃料電池システムによれば、オフガス配管の熱収支を、発電に伴って自己発熱する燃料電池の出力に基づいて、適切に算出できる。なお、燃料電池スタックの出力が大きくなると、発電に伴う自己発熱量が大きくなり、オフガス配管の熱収支（吸熱量）が増加する。
また、オフガス配管の温度を検出する温度センサが不要となるので、システム構成を簡便にできる。
【００１５】
また、前記燃料電池システムにおいて、外気温度が低くなると、前記解除温度は高くなるように変更されることを特徴とする。
【００１６】
このような燃料電池システムによれば、外気温度が低くなると、解除温度は高くなるように変更されるので、解除温度を適切に設定し、アイドル停止の禁止の解除を適切なタイミングで実行できる。
【００１７】
また、前記燃料電池システムにおいて、アイドル停止するアイドル停止時間が長くなると、前記解除温度は高くなるように変更されることを特徴とする。
【００１８】
このような燃料電池システムによれば、アイドル停止時間が長くなると、解除温度は高くなるように変更されるので、解除温度を適切に設定し、アイドル停止の禁止の解除を適切なタイミングで実行できる。
【００１９】
また、本発明は、反応ガスが供給されることで発電する燃料電池と、前記燃料電池から排出されたオフガスが通流するオフガス配管と、システムのアイドル停止を制御するアイドル停止制御手段と、を備える燃料電池システムの運転方法であって、仮にアイドル停止した場合、そのアイドル停止中に前記オフガス配管が凍結するか否か判定する凍結判定ステップと、前記凍結判定ステップにおいて凍結すると判定された場合、アイドル停止を禁止する禁止ステップと、アイドル停止の禁止中に、アイドル停止の禁止の解除条件が成立した場合、アイドル停止の禁止を解除する解除ステップと、を含み、前記解除条件は、前記オフガス配管の現在の温度が、その後にアイドル停止した場合にオフガス配管が凍結しない解除温度以上となったとき、成立することを特徴とする燃料電池システムの運転方法である。
【００２０】
このような燃料電池システムの運転方法によれば、仮にアイドル停止した場合、そのアイドル停止中にオフガス配管が凍結すると判定した場合（凍結判定ステップ）、アイドル停止を禁止する（禁止ステップ）。これにより、アイドル停止中におけるオフガス配管の凍結は防止される。
【００２１】
そして、アイドル停止の禁止中において、オフガス配管の現在の温度が、その後にアイドル停止した場合にオフガス配管が凍結しない解除温度以上となり、解除条件が成立した場合、アイドル停止の禁止を解除し（解除ステップ）、アイドル停止を可能、つまり、許可する。これにより、その後、アイドル停止制御手段が適切なタイミングでアイドル停止を開始しつつ、その後のアイドル停止中において、オフガス配管が凍結することを防止できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、オフガス配管の凍結を防止しつつ、適切にアイドル停止可能な燃料電池システム及び燃料電池システムの運転方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態に係る燃料電池システムの構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係る燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。
【図３】アイドル停止の禁止の解除温度（オフガス配管の熱収支の積算値、燃料電池スタック出力の積算値）と、アイドル停止時間と、外気温度との関係を示すマップである。
【図４】本実施形態に係る燃料電池システムの一動作例を示すタイムチャートである。
【図５】本実施形態に係る燃料電池システムの一動作例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
【００２５】
≪燃料電池システムの構成≫
図１に示す本実施形態に係る燃料電池システム１は、図示しない燃料電池車（移動体）に搭載されている。燃料電池システム１は、燃料電池スタック１０と、燃料電池スタック１０のアノードに対して水素（燃料ガス、反応ガス）を給排するアノード系と、燃料電池スタック１０のカソードに対して酸素を含む空気（酸化剤ガス、反応ガス）を給排するカソード系と、燃料電池スタック１０の発電電力を消費等する電力消費系と、ブレーキ装置５１等と、これらを電子制御するＥＣＵ６０（Electronic Control Unit、電子制御装置）と、を備えている。
【００２６】
＜燃料電池スタック＞
燃料電池スタック１０は、複数（例えば２００〜４００枚）の固体高分子型の単セルが積層して構成されたスタックであり、複数の単セルは直列で接続されている。単セルは、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜電極接合体）と、これを挟む２枚の導電性を有するセパレータと、を備えている。ＭＥＡは、１価の陽イオン交換膜等からなる電解質膜（固体高分子膜）と、これを挟むアノード及びカソード（電極）とを備えている。
【００２７】
アノード及びカソードは、カーボンペーパ等の導電性を有する多孔質体と、これに担持され、アノード及びカソードにおける電極反応を生じさせるための触媒（Ｐｔ、Ｒｕ等）と、を含んでいる。
各セパレータには、各ＭＥＡの全面に水素又は空気を供給するための溝や、全単セルに水素又は空気を給排するための貫通孔が形成されており、これら溝及び貫通孔がアノード流路１１（燃料ガス流路）、カソード流路１２（酸化剤ガス流路）として機能している。
【００２８】
そして、アノード流路１１を介して各アノードに水素が供給されると、式（１）の電極反応が起こり、カソード流路１２を介して各カソードに空気が供給されると、式（２）の電極反応が起こり、各単セルで電位差（ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）、開回路電圧）が発生するようになっている。次いで、燃料電池スタック１０とモータ４１（外部負荷）とが電気的に接続され、電流が取り出されると、燃料電池スタック１０が発電するようになっている。
２Ｈ２→４Ｈ＋＋４ｅ−  …（１）
Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−→２Ｈ２Ｏ  …（２）
【００２９】
＜アノード系＞
アノード系は、水素タンク２１と、常閉型の遮断弁２２とを備えている。
水素タンク２１は、配管２１ａ、遮断弁２２、配管２２ａを介して、アノード流路１１の入口に接続されている。そして、ＥＣＵ６０からの指令によって遮断弁２２が開かれると、水素が、水素タンク２１から、遮断弁２２等を経由して、アノード流路１１に供給されるようになっている。
【００３０】
アノード流路１１の出口には、配管２２ｂが接続されている。そして、アノード流路１１から排出された未消費の水素を含むアノードオフガスは、配管２２ｂを通って、車外に排出されるようになっている。
【００３１】
＜カソード系＞
カソード系は、コンプレッサ３１と、インタークーラ３２と、三方弁３３とを備えている。
【００３２】
コンプレッサ３１は、配管３１ａ、インタークーラ３２、配管３２ａを介して、カソード流路１２の入口に接続されている。そして、コンプレッサ３１は、ＥＣＵ６０の指令に従って作動すると、酸素を含む空気を取り込み、カソード流路１２に供給するようになっている。
なお、コンプレッサ３１は、燃料電池スタック１０及び／又はバッテリ（図示しない）を電源として作動する。また、配管３２ａには、カソード流路１２に向かう空気を加湿する加湿器（図示しない）が設けられている。
【００３３】
インタークーラ３２は、コンプレッサ３１で圧縮されることにより高温となった空気を、適宜に冷却するものであり、例えば空冷式で構成される。
【００３４】
カソード流路１２の出口には、配管３３ａ、三方弁３３、配管３３ｂが順に接続されている。三方弁３３は、通常時、配管３３ａと配管３３ｂとを連通するポジションに設定されている。そして、カソード流路１２から排出された多湿のカソードオフガスは、配管３３ａ、３３ｂを通って、車外に排出されるようになっている。
よって、本実施形態では、「カソードオフガスが通流するオフガス配管」は、配管３３ａと、配管３３ｂとを備えて構成されている。
【００３５】
また、三方弁３３には配管３３ｃが接続されており、配管３３ｃはインタークーラ３２の近傍に配設された後、車外に開口している。そして、ＥＣＵ６０に制御される三方弁３３が配管３３ａと配管３３ｃとを連通させると、カソードオフガスが、配管３３ａ、３３ｃを通って、車外に排出されるようになっている。
【００３６】
ここで、カソードオフガスは、発電に伴って自己発熱する燃料電池スタック１０で加温されたものである。そして、この暖かいカソードオフガスは、インタークーラ３２の近傍の配管３３ｃを通流する際に、インタークーラ３２を介して、インタークーラ３２内を通流し、カソード流路１２に向かう空気を暖めるようになっている。
【００３７】
これにより、例えば、システム起動時において、外気温度が極低温である場合、このようにカソードオフガスでカソード流路１２に向かう空気を暖めることにより、燃料電池スタック１０の廃熱を有効利用しつつ、燃料電池スタック１０の暖機を促進するようになっている。
【００３８】
なお、三方弁３３が配管３３ａと配管３３ｂとを連通し、カソードオフガスが配管３３ｃを通流しない場合、インタークーラ３２が暖められることはなく、インタークーラ３２がその機能を失うことはない。
また、カソードオフガスがカソード流路１２に向かう空気を暖める位置、つまり、熱交換する位置は、これに限定されず、例えば、コンプレッサ３１に吸気される空気や、配管３２ａを通流する空気と熱交換する構成でもよい。
【００３９】
＜電力消費系＞
電力消費系は、モータ４１と、電力制御器４２と、出力検出器４３とを備えている。そして、モータ４１は、電力制御器４２を介して、燃料電池スタック１０の出力端子に接続されている。
【００４０】
モータ４１は、燃料電池自動車の動力源となる電動モータである。
電力制御器４２は、ＥＣＵ６０の指令に従って、燃料電池スタック１０の発電電力（電流、電圧）を制御するものであり、ＤＣ／ＤＣチョッパ、ＤＣ／ＤＣコンバータ等の電子回路を内蔵している。
【００４１】
出力検出器４３は、燃料電池スタック１０の出力電流値、出力電圧値を検出するものであり、電流センサ及び電圧センサを備えている。そして、出力検出器４３は、検出した電流値及び電圧値を、ＥＣＵ６０に出力するようになっている。
【００４２】
なお、モータ４１と電力制御器４２との間には、電力制御器４２からの直流電力を三相交流電流に変換し、モータ４１に供給する図示しないＰＤＵ（Power Drive Unit）が設けられている。
また、電力制御器４２には、燃料電池スタック１０の余剰発電電力や、モータ４１からの回生電力を蓄えるバッテリ（図示しない）が接続されている。そして、電力制御器４２は、ＥＣＵ６０からの指令に従って、バッテリの充放電も制御するようになっている。
【００４３】
＜ブレーキ装置等＞
ブレーキ装置５１は、燃料電池車を制動する装置であり、ブレーキペダルや油圧回路等によって構成される。そして、ブレーキ装置５１は、作動し、燃料電池車を制動している場合、その作動信号（ブレーキペダルのＯＮ信号等）をＥＣＵ６０に出力するようになっている。
【００４４】
車速センサ５２は、燃料電池車の車速を検出するセンサである。そして、車速センサ５２は、検出した車速をＥＣＵ６０に出力するようになっている。
【００４５】
温度センサ５３は、外気温度を検出するセンサであり、燃料電池車の適所に設けられている。そして、温度センサ５３は、検出した外気温度をＥＣＵ６０に出力するようになっている。
【００４６】
＜ＥＣＵ＞
ＥＣＵ６０は、燃料電池システム１を電子制御する制御装置であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェイス、電子回路などを含んで構成されており、その内部に記憶されたプログラムに従って、各種機能を発揮し、各種機器を制御するようになっている。
【００４７】
＜ＥＣＵ−アイドル停止制御機能＞
ＥＣＵ６０（アイドル停止制御手段）は、所定のアイドル停止条件が成立した場合、燃料電池システム１（燃料電池車）をアイドル停止させるアイドル停止制御機能を有している。
所定のアイドル停止条件が成立した場合とは、例えば、ブレーキ装置５１が作動すると共に、車速センサ５２から入力される車速が、所定時間、継続して０である場合である。
そして、アイドル停止条件が成立し、アイドル停止を開始する場合、ＥＣＵ６０は、遮断弁２２を閉じ、コンプレッサ３１を停止すると共に、電力制御器４２によって燃料電池スタック１０の発電を停止させる。
【００４８】
＜ＥＣＵ−凍結判定機能＞
ＥＣＵ６０（凍結判定手段）は、アイドル停止条件が成立した場合において、仮に、アイドル停止したとき、その後に所定のアイドル停止時間（例えば１分間）にて実行されるアイドル停止中に、オフガス配管（配管３３ａ、３３ｂ）が凍結するか否か判定する機能を備えている。
【００４９】
具体的には、ＥＣＵ６０は、現在のオフガス配管の温度と、外気温度とに基づいて、仮に、アイドル停止した場合のアイドル停止時間内に、オフガス配管の温度が、凍結温度（例えば０℃）未満に低下すると予測されるとき、オフガス配管が凍結すると判断するように設定されている（図４のケースＢ、図５のケースＣ、Ｄ参照）。この場合において、外気温度が低くなるほど、仮のアイドル停止中において、オフガス配管の温度は大きく低下する傾向となる。
【００５０】
ここで、現在のオフガス配管の温度は、例えば、配管３３ａ等に温度センサを取り付け、この温度センサによって直接検出する構成でもよいが、本実施形態では、ＥＣＵ６０は、システム起動後（燃料電池スタック１０の発電開始後）から現在までの、オフガス配管の熱収支（ｃａｌ／ｓ）、つまり、オフガス配管への熱の出入り（ｃａｌ／ｓ）の積算値（ｃａｌ）に基づいて算出する。
なお、オフガス配管の温度は、燃料電池スタック１０から離れるほど低くなり、凍結しやすいので、オフガス配管の下流端の温度を、オフガス配管の温度としてもよい。
【００５１】
すなわち、ＥＣＵ６０は、システム起動時におけるオフガス配管の温度は外気温度と等しいと仮定したうえで、システム起動時におけるオフガス配管の温度と、現在までのオフガス配管の熱収支（吸熱量−放熱量）を時間で積算した積算値と、に基づいて、現在のオフガス配管の温度を算出する。
【００５２】
なお、オフガス配管の熱収支（ｃａｌ／ｓ）は、吸熱量（ｃａｌ／ｓ）と放熱量（ｃａｌ／ｓ）との差（吸熱量−放熱量）で与えられる。ここで、オフガス配管の吸熱量は、後記するように、発電に伴って自己発熱する燃料電池スタック１０の出力や、オフガス配管の材質等に依存する。また、オフガス配管の放熱量は、外気温度やオフガス配管の材質等に依存する。
【００５３】
また、本実施形態では、ＥＣＵ６０は、オフガス配管の吸熱量（熱収支）の積算値（ｃａｌ）を、出力検出器４３から入力される燃料電池スタック１０の出力（電流値及び／又は電圧値）の積算値に基づいて算出する。
【００５４】
すなわち、システム起動時から現在までの燃料電池スタック１０の出力の積算値が、大きくなれば、発電により自己発熱する燃料電池スタック１０の積算発熱量が大きくなるから、オフガス配管の吸熱量（熱収支）の積算値は大きく、現在のオフガス配管の温度が高くなるように算出される。逆に、燃料電池スタック１０の出力の積算値が小さくなれば、現在のオフガス配管の温度が低くなるように算出される。
【００５５】
その他、オフガス配管の温度と、その他デバイスに取り付けられた温度センサが検出するデバイス温度とが、所定の相関関係を有する場合、デバイス温度と所定の相関関係とに基づいて、オフガス配管の温度を算出することもできる。
【００５６】
＜ＥＣＵ−アイドル停止禁止機能＞
ＥＣＵ６０（禁止手段）は、アイドル停止条件が成立した場合において、仮に、アイドル停止した場合、そのアイドル停止中に、オフガス配管が凍結すると判定されたとき、アイドル停止を禁止する機能を備えている。
【００５７】
＜ＥＣＵ−アイドル停止禁止の解除機能＞
ＥＣＵ６０（解除手段）は、アイドル停止の禁止中において、所定の解除条件が成立した場合、アイドル停止の禁止を解除、つまり、アイドル停止を許可し、アイドル停止可能とする機能を備えている。所定の解除条件が成立する場合とは、アイドル停止の禁止中であって、アイドル中の燃料電池システム１において、オフガス配管の現在の温度が、その後にアイドル停止したとしても、オフガス配管が凍結しない解除温度以上となった場合である。
【００５８】
この場合において、外気温度が低くなるほど（また、オフガス配管が放熱しやすいほど）、その後にアイドル停止した場合にオフガス配管の温度が大きく低下するから（図４、図５参照）、図３のマップに示すように、外気温度が低くなるほど、解除温度（オフガス配管の熱収支の積算値、燃料電池スタック１０の出力の積算値）が高くなるように設定（変更）される。
【００５９】
なお、図３のマップは、事前試験等により求められ、ＥＣＵ６０に予め記憶される。また、アイドル停止時間が可変するシステムである場合、図３に示すように、アイドル停止時間が長くなるほど、解除温度が高くなるように設定（変更）される。
【００６０】
さらに、燃料電池スタック１０がアイドル中のままで、燃料電池車がバッテリ（図示しない）を走行した場合、走行風によりオフガス配管が冷却されるため、バッテリ走行する燃料電池車の車速が大きくなるほど、オフガス配管の温度が低くなるように補正することが好ましい。
【００６１】
≪燃料電池システムの動作≫
次に、図２のフローチャートを参照して、燃料電池システム１の動作及びその運転方法を説明する。
ここで、本実施形態に係る燃料電池システム１の運転方法は、仮にアイドル停止した場合、そのアイドル停止中にオフガス配管が凍結するか否か判定する凍結判定ステップと、この凍結判定ステップにおいて凍結すると判定された場合、アイドル停止を禁止する禁止ステップと、アイドル停止の禁止中に、解除条件が成立した場合アイドル停止の禁止を解除する解除ステップと、を含んでいる。
なお、初期状態において、燃料電池スタック１０は発電している。また、ＥＣＵ６０は、システム起動時の外気温度と、システム起動から現在までの燃料電池スタック１０の出力の積算値とに基づいて、オフガス配管の現在の温度を把握している。
【００６２】
ステップＳ１０１において、ＥＣＵ６０は、燃料電池システム１（燃料電池車）が、現在、アイドル中（無負荷状態）であるか否か判定する。
アクセルやエアコン等からの発電要求がなく、現在、アイドル中であると判定した場合（Ｓ１０１・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ１０２に進む。一方、現在、アイドル中でないと判定した場合（Ｓ１０１・Ｎｏ）、ＥＣＵ６０の処理は、ステップＳ１１３に進む。
【００６３】
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ６０は、所定のアイドル停止条件が成立しているか否か判定する。
アイドル停止条件は成立していると判定した場合（Ｓ１０２・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ１０３に進む。一方、アイドル停止条件は成立していないと判定した場合（Ｓ１０２・Ｎｏ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ１１３に進む。
【００６４】
ステップＳ１０３において、ＥＣＵ６０は、温度センサ５３を介して、外気温度を検出する。また、ＥＣＵ６０は、燃料電池スタック１０の出力の積算値に基づいて、オフガス配管の現在の温度を算出する。
【００６５】
ステップＳ１０５（凍結判定ステップ、禁止ステップ）において、ＥＣＵ６０は、外気温度と、オフガス配管の現在の温度とに基づいて、この後、仮にアイドル停止を開始し、所定のアイドル停止時間（例えば１分間）にてアイドル停止を継続すると、アイドル停止中にオフガス配管が凍結するか否か判定する。
【００６６】
オフガス配管が凍結すると判定した場合（Ｓ１０４・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ１０５に進む。このようにステップＳ１０５に進む場合、アイドル停止は禁止され、燃料電池システム１のアイドル状態が継続する。一方、オフガス配管は凍結しないと判定した場合（Ｓ１０４・Ｎｏ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ１０８に進む。
【００６７】
ステップＳ１０５において、ＥＣＵ６０は、所定のアイドル停止時間と、外気温度と、図３のマップとに基づいて、アイドル停止の禁止を解除可能な解除温度を設定する。
なお、このようなアイドル停止の禁止中において、外気温度が極低温である場合、燃料電池スタック１０の廃熱を有効利用するべく、三方弁３３によって配管３３ａと配管３３ｃを連通させ、カソードオフガスでカソード流路１２に向かう空気を加温してもよい。
【００６８】
ステップＳ１０６において、ＥＣＵ６０は、出力検出器４３を介して、燃料電池スタック１０の出力（電流値、電圧値）を検出する。
【００６９】
ステップＳ１０７（解除ステップ）において、ＥＣＵ６０は、燃料電池スタック１０の出力の積算値に基づいて算出されるオフガス配管の現在の温度が、解除温度以上であるか否か判定する。
オフガス配管の現在の温度が解除温度以上であると判定した場合（Ｓ１０７・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ１０８に進む。このようにステップＳ１０８に進む場合、アイドル停止の禁止は解除される。一方、オフガス配管の現在の温度が解除温度以上でないと判定した場合（Ｓ１０７・Ｎｏ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ１０９に進む。
【００７０】
ステップＳ１０８において、ＥＣＵ６０は、アイドル停止を開始する。
具体的には、ＥＣＵ６０は、コンプレッサ３１を停止し、コンプレッサ３１による電力消費を停止する。また、ＥＣＵ６０は、遮断弁２２を閉じ、アノード流路１１への水素供給を停止すると共に、電力制御器４２により燃料電池スタック１０の発電を停止する。これにより、燃料電池スタック１０による水素消費が停止され、水素タンク２１内の水素残量が確保され、燃料電池車の燃費が高まる。
その後、ＥＣＵ６０の処理は、ステップＳ１１０に進む。
【００７１】
ステップＳ１０９において、ＥＣＵ６０は、継続してアイドル停止条件が成立しているか否か判定する。
アイドル停止条件が成立していると判定した場合（Ｓ１０９・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ１０６に進む。一方、アイドル停止条件は成立していないと判定した場合（Ｓ１０９・Ｎｏ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ１１３に進む。例えば、ブレーキが解除されたり、アクセルが踏み込まれると、アイドル停止条件は成立していないと判定される。
【００７２】
ステップＳ１１０において、ＥＣＵ６０は、内蔵するクロックを利用して、ステップＳ１０８でアイドル停止を開始した後、所定のアイドル停止時間が経過したか否か判定する。
アイドル停止時間は経過したと判定した場合（Ｓ１１０・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ１１１に進む。一方、アイドル停止時間は経過していないと判定した場合（Ｓ１１０・Ｎｏ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ１１２に進む。
【００７３】
ステップＳ１１１において、ＥＣＵ６０は、アイドル停止を終了（解除）する。
具体的には、ＥＣＵ６０は、遮断弁２２を開き、アノード流路１１に水素を供給すると共に、コンプレッサ３１を作動し、カソード流路１２に空気を供給する。そして、ＥＣＵ６０は、電力制御器４２を制御し、燃料電池スタック１０を再び発電させる。
その後、ＥＣＵ６０の処理は、ステップＳ１１３に進む。
【００７４】
ステップＳ１１２において、ＥＣＵ６０は、継続してアイドル停止条件が成立しているか否か判定する。
アイドル停止条件が成立していると判定した場合（Ｓ１１２・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ１１０に進む。一方、アイドル停止条件は成立していないと判定した場合（Ｓ１１２・Ｎｏ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ１１１に進む。
【００７５】
ステップＳ１１３において、ＥＣＵ６０は、燃料電池スタック１０を通常に発電させる。つまり、ＥＣＵ６０は、アクセル開度等に基づく発電要求量に対応して、燃料電池スタック１０を発電させる。
その後、ＥＣＵ６０の処理は、リターンを通って、スタートに戻る。
【００７６】
≪燃料電池システムの効果≫
このような燃料電池システム１によれば次の効果を得る。
アイドル停止条件が成立したとしても（Ｓ１０２・Ｙｅｓ）、仮にアイドル停止した場合、そのアイドル停止中にオフガス配管が凍結すると判定したとき（Ｓ１０４・Ｙｅｓ）、アイドル停止を禁止するので、オフガス配管の凍結を防止できる。
【００７７】
また、アイドル停止の禁止中において、オフガス配管の現在の温度が解除温度以上となった場合（Ｓ１０７・Ｙｅｓ）、アイドル停止の禁止を解除し、その後のアイドル停止中にオフガス配管が凍結することを防止しつつ、適切なタイミングでアイドル停止を開始できる（Ｓ１０８）。
≪燃料電池システムの一動作例≫
次に、図４〜図５を参照して、燃料電池システム１の一動作例を説明する。
図４のケースＡに示すように、アイドル停止条件が成立した場合において（Ｓ１０２・Ｙｅｓ）、仮にアイドル停止したとき、オフガス配管は凍結しないと判定されるとき（Ｓ１０４・Ｎｏ）、アイドル停止は開始される（Ｓ１０８）。
【００７８】
一方、図４のケースＡ、図５のケースＣ、Ｄに示すように、アイドル停止条件が成立した場合において（Ｓ１０２・Ｙｅｓ）、仮にアイドル停止したとき、オフガス配管は凍結すると判定されるとき（Ｓ１０４・Ｙｅｓ）、アイドル停止は禁止される。そして、各ケースにおいて、適切な解除温度が設定された後（Ｓ１０５）、オフガス配管の現在の温度が解錠温度に到達すると（Ｓ１０７・Ｙｅｓ）、アイドル停止の禁止は解除され、アイドル停止は開始される（Ｓ１０８）。
【００７９】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、これに限定されず、例えば次のように変形できる。
前記した実施形態では、カソードオフガスが通流する配管３３ａ等の凍結を防止することを目的としたが、これに代えて、又は加えて、アノードオフガスが通流する配管２２ｂの凍結を防止することを目的としてもよい。
前記した実施形態では、燃料電池システム１が燃料電池車（四輪車）に搭載された構成を例示したが、その他に例えば、自動二輪車、列車、船舶に搭載された構成でもよい。また、燃料電池システム１は定置式のものでもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１      燃料電池システム
１０    燃料電池スタック（燃料電池）
６０    ＥＣＵ（アイドル停止制御手段、凍結判定手段、禁止手段、解除手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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