(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料電池システムの停止段階において、燃料電池内の酸化ガスをより確実に除去することが可能な燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池システムＦＣＳにおける酸化ガス供給系ＡＳＳは、燃料電池ＦＣに酸化ガスを供給する供給流路ＡＳ３と、燃料電池ＦＣを通過した酸化オフガスを排出する排出流路ＡＳ４と、供給流路ＡＳ３を通して酸化ガスを送出するコンプレッサＡＳ２と、供給流路ＡＳ３に設けられた遮断弁Ａ１と、排出流路ＡＳ４に設けられた遮断弁Ａ２とを有し、遮断弁Ａ２を閉じ、コンプレッサＡＳ２を逆回転させ、燃料電池ＦＣ内の酸化ガスを供給流路ＡＳ３を通して排出した後に、遮断弁Ａ１を閉じ、コンプレッサＡＳ２を停止させてシステムを停止させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードとカソードとを有するセルを複数備える燃料電池と、
前記アノードに燃料ガスを供給する燃料ガス供給部と、
前記カソードに酸化ガスを供給する酸化ガス供給部と、を備える燃料電池システムであって、
前記酸化ガス供給部は、前記燃料電池に酸化ガスを供給する供給流路と、前記燃料電池を通過した酸化オフガスを排出する排出流路と、前記供給流路を通して酸化ガスを送出するコンプレッサと、前記供給流路に設けられた第１遮断弁と、前記排出流路に設けられた第２遮断弁とを有し、
前記第２遮断弁を閉じ、前記コンプレッサを逆回転させ、前記燃料電池内の酸化ガスを前記供給流路を通して排出した後に、前記第１遮断弁を閉じ、前記コンプレッサを停止させてシステムを停止させることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料電池の前記カソード側のガス圧力を測定する圧力測定部を備え、
前記コンプレッサを逆回転させた後、前記圧力測定部が測定する前記カソード側のガス圧力が所定の閾値圧力となったことを条件として前記コンプレッサを停止させ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】
前記セルの電圧を測定する電圧測定部を備え、
前記コンプレッサを逆回転させた後、前記電圧測定部が測定する前記セルの電圧が所定の閾値電圧となったことを条件として前記コンプレッサを停止させ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４】
前記第１遮断弁を閉じることができず開いたままの状態となった場合であっても、前記コンプレッサを停止させてシステムを停止させ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような燃料電池システムの一つとして下記特許文献１に記載のシステムが提案されている。下記特許文献１に記載の燃料電池システムは、燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給流路と、燃料電池から酸化オフガスを排出する酸化ガス排出流路と、燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路と、燃料電池から燃料オフガスを排出する燃料ガス排出流路とを備えている。そして、酸化ガス排出流路と燃料ガス排出流路との合流点の下流に弁が設けられている。この弁を閉じた状態で、酸化ガスを燃料電池に送り込むコンプレッサを逆回転させて、燃料電池内を減圧して酸化ガスの残留を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３４１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の技術では、上記弁を閉じてコンプレッサを逆回転させて酸化ガスを吸い出しているので、燃料電池内には酸化ガスが残らず、触媒劣化に一定の効果を奏するものである。しかしながら上記弁は、酸化ガス排出流路と燃料ガス排出流路との合流点の下流に設けられているものであって、燃料電池側から見れば出口側の弁である。そのため、その弁を閉じて燃料電池内の酸化ガスを吸い出したとしても、酸化ガス供給流路側から酸化ガスとしての空気が流入する可能性があり、未だ改善の余地があったものである。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料電池システムの停止段階において、燃料電池内の酸化ガスをより確実に除去することが可能な燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明に係る燃料電池システムは、アノードとカソードとを有するセルを複数備える燃料電池と、前記アノードに燃料ガスを供給する燃料ガス供給部と、前記カソードに酸化ガスを供給する酸化ガス供給部と、を備える燃料電池システムであって、前記酸化ガス供給部は、前記燃料電池に酸化ガスを供給する供給流路と、前記燃料電池を通過した酸化オフガスを排出する排出流路と、前記供給流路を通して酸化ガスを送出するコンプレッサと、前記供給流路に設けられた第１遮断弁と、前記排出流路に設けられた第２遮断弁とを有し、前記第２遮断弁を閉じ、前記コンプレッサを逆回転させ、前記燃料電池内の酸化ガスを前記供給流路を通して排出した後に、前記第１遮断弁を閉じ、前記コンプレッサを停止させてシステムを停止させることを特徴とする。
【０００７】
本発明では、燃料電池を通過した酸化オフガスを排出する排出流路に設けられている第２遮断弁を閉じ且つコンプレッサを逆回転させているので、燃料電池内から酸化ガスを確実に吸い出すことができる。そして、燃料電池内の酸化ガスを、供給流路を通して排出した後に、遮断弁を閉じ且つコンプレッサを停止させるので、酸化ガスが逆流することなく燃料電池内から酸化ガスを確実に除去した状態をそのまま保つことができ、触媒劣化を防止することができる。更に、カソード側からアノード側への酸化ガスのリークを防止するために、燃料ガス供給部において燃料ガスの供給圧を所定の圧力に保っておく必要がなくなるので、アノード側とカソード側との極間差圧によるセルへの影響を低減することができる。
【０００８】
また本発明に係る燃料電池システムでは、前記燃料電池の前記カソード側のガス圧力を測定する圧力測定部を備え、前記コンプレッサを逆回転させた後、前記圧力測定部が測定する前記カソード側のガス圧力が所定の閾値圧力となったことを条件として前記コンプレッサを停止させることを特徴とすることも好ましい。この好ましい態様では、燃料電池のカソード側のガス圧力が所定の閾値圧力となったことを条件としてコンプレッサを停止させるので、燃料電池内から酸化ガスを吸い出した状態のガス圧力に閾値圧力を設定することで、燃料電池内から酸化ガスを確実に除去した状態をより的確に把握することができ、その状態を確実に保つことができる。
【０００９】
また本発明に係る燃料電池システムでは、前記セルの電圧を測定する電圧測定部を備え、前記コンプレッサを逆回転させた後、前記電圧測定部が測定する前記セルの電圧が所定の閾値電圧となったことを条件として前記コンプレッサを停止させることも好ましい。この好ましい態様では、セルの電圧が所定の閾値電圧となったことを条件としてコンプレッサを停止させるので、セルのカソードから酸化ガスが除去されてセルが発電をしなくなった状態の電圧に閾値電圧を設定することで、燃料電池内から酸化ガスを確実に除去した状態をより的確に把握することができ、その状態を確実に保つことができる。
【００１０】
また本発明に係る燃料電池システムでは、前記第１遮断弁を閉じることができず開いたままの状態となった場合であっても、前記コンプレッサを停止させてシステムを停止させることも好ましい。この好ましい態様では、第１遮断弁を閉じることができずに開いたままの状態となる開弁フェール時であっても、触媒劣化を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、燃料電池システムの停止段階において、燃料電池内の酸化ガスをより確実に除去することが可能な燃料電池システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態である燃料電池システムの構成を示す図である。
【図２】図１に示す燃料電池システムの停止制御フローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１４】
最初に、本発明の実施形態である燃料電池車両に搭載される燃料電池システムＦＣＳについて図１を参照しながら説明する。図１は燃料電池システムＦＣＳのシステム構成を示す図である。
【００１５】
燃料電池システムＦＣＳは、燃料電池ＦＣと、酸化ガス供給系ＡＳＳ（酸化ガス供給部）と、燃料ガス供給系ＦＳＳ（燃料ガス供給部）と、電力系ＥＳと、冷却系ＣＳと、コントローラＥＣとを備えている。燃料電池ＦＣは、反応ガス（燃料ガス、酸化ガス）の供給を受けて発電するものである。酸化ガス供給系ＡＳＳは、酸化ガスとしての空気を燃料電池ＦＣに供給するための系である。燃料ガス供給系ＦＳＳは、燃料ガスとしての水素ガスを燃料電池ＦＣに供給するための系である。電力系ＥＳは、電力の充放電を制御するための系である。冷却系ＣＳは、燃料電池ＦＣを冷却するための系である。コントローラＥＣは、燃料電池システムＦＣＳ全体を統括制御するコントローラである。
【００１６】
燃料電池ＦＣは、多数のセル（アノード、カソード、及び電解質を備える単一の電池（発電体））を直列に積層してなる固体高分子電解質形のセルスタックとして構成されている。本実施形態では、電解質膜と電解質膜の一方の面に設けられたアノードと電解質膜の他方の面に設けられたカソードとを有する膜電極接合体と、アノードに対向する燃料流路を有するアノード側プレートと、カソードに対向する酸化剤流路を有するカソード側プレートとを有するセルを複数積層してなるものである。燃料電池ＦＣでは、アノードにおいて（１）式の酸化反応が生じ、カソードにおいて（２）式の還元反応が生じる。燃料電池ＦＣ全体としては（３）式の起電反応が生じる。
【００１７】
Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-                      （１）
（１／２）Ｏ2＋２Ｈ+＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ        （２）
Ｈ2＋（１／２）Ｏ2→Ｈ2Ｏ                （３）
【００１８】
酸化ガス供給系ＡＳＳは、酸化ガス流路ＡＳ３（供給流路）と酸化オフガス流路ＡＳ４（排出流路）とを有している。酸化ガス流路ＡＳ３は、燃料電池ＦＣのカソードに供給される酸化ガスが流れる流路である。酸化オフガス流路ＡＳ４は、燃料電池ＦＣから排出される酸化オフガスが流れる流路である。
【００１９】
酸化ガス流路ＡＳ３には、エアコンプレッサＡＳ２と、加湿器ＡＳ５と、遮断弁Ａ１（第１遮断弁）と、圧力センサＳ６とが設けられている。エアコンプレッサＡＳ２は、フィルタＡＳ１を介して大気中から酸化ガスを取り込むためのコンプレッサである。加湿器ＡＳ５は、エアコンプレッサＡＳ２により加圧される酸化ガスを加湿するための加湿器である。遮断弁Ａ１は、燃料電池ＦＣへの酸化ガス供給を遮断するための弁である。
【００２０】
酸化オフガス流路ＡＳ４には、遮断弁Ａ２（第２遮断弁）と、背圧調整弁Ａ３と、加湿器ＡＳ５とが設けられている。遮断弁Ａ２は、燃料電池ＦＣからの酸化オフガス排出を遮断するための弁である。背圧調整弁Ａ３は、酸化ガス供給圧を調整するための弁である。加湿器ＡＳ５は、酸化ガス（ドライガス）と酸化オフガス（ウェットガス）との間で水分交換するためのものとして設けられている。
【００２１】
燃料ガス供給系ＦＳＳは、燃料ガス供給源ＦＳ１（ガス貯蔵部）と、燃料ガス流路ＦＳ３と、循環流路ＦＳ４と、循環ポンプＦＳ５と、排気排水流路ＦＳ６とを有している。燃料ガス流路ＦＳ３は、燃料ガス供給源ＦＳ１から燃料電池ＦＣのアノードに供給される燃料ガスが流れる流路である。循環流路ＦＳ４は、燃料電池ＦＣから排出される燃料オフガスを燃料ガス流路ＦＳ３に帰還させるための流路である。循環ポンプＦＳ５は、循環流路ＦＳ４内の燃料オフガスを燃料ガス流路ＦＳ３に圧送するポンプである。排気排水流路ＦＳ６は、循環流路ＦＳ４に分岐接続される流路である。
【００２２】
燃料ガス供給源ＦＳ１は、例えば、高圧水素タンクや水素吸蔵合金などで構成され、高圧（例えば、３５ＭＰａ〜７０ＭＰａ）の水素ガスを貯蔵するものである。本実施形態の場合は、高圧水素タンクによって構成されている。尚、燃料ガス供給源ＦＳ１は、炭化水素系の燃料から水素リッチな改質ガスを生成する改質器と、この改質器で生成した改質ガスを高圧状態にして蓄圧する高圧ガスタンクとから構成してもよい。遮断弁Ｈ１を開くと、燃料ガス供給源ＦＳ１から燃料ガス流路ＦＳ３に燃料ガスが流出する。燃料ガスは、レギュレータＨ２やインジェクタＦＳ２により、例えば、２００ｋＰａ程度まで減圧されて、燃料電池ＦＣに供給される。
【００２３】
燃料ガス流路ＦＳ３には、遮断弁Ｈ１と、レギュレータＨ２と、インジェクタＦＳ２と、遮断弁Ｈ３と、圧力センサＳ４とが設けられている。遮断弁Ｈ１は、燃料ガス供給源ＦＳ１からの燃料ガスの供給を遮断又は許容するための弁である。レギュレータＨ２は、燃料ガスの圧力を調整するものである。インジェクタＦＳ２は、燃料電池ＦＣへの燃料ガス供給量を制御するものである。遮断弁Ｈ３は、燃料電池ＦＣへの燃料ガス供給を遮断するための弁である。
【００２４】
レギュレータＨ２は、その上流側圧力（一次圧）を、予め設定した二次圧に調圧する装置であり、例えば、一次圧を減圧する機械式の減圧弁などで構成される。機械式の減圧弁は、背圧室と調圧室とがダイアフラムを隔てて形成された筺体を有し、背圧室内の背圧により調圧室内で一次圧を所定の圧力に減圧して二次圧とする構成を有する。インジェクタＦＳ２の上流側にレギュレータＨ２を配置することにより、インジェクタＦＳ２の上流側圧力を効果的に低減させることができる。このため、インジェクタＦＳ２の機械的構造（弁体、筺体、流路、駆動装置等）の設計自由度を高めることができる。また、インジェクタＦＳ２の上流側圧力と下流側圧力との差圧の増大に起因してインジェクタＦＳ２の弁体が移動し難くなることを抑制することもできる。
【００２５】
インジェクタＦＳ２は、弁体を電磁駆動力で直接的に所定の駆動周期で駆動して弁座から離隔させることによりガス流量やガス圧を調整することが可能な電磁駆動式の開閉弁である。インジェクタＦＳ２は、燃料ガス等の気体燃料を噴射する噴射孔を有する弁座と、その気体燃料を噴射孔まで供給案内するノズルボディと、このノズルボディに対して軸線方向（気体流れ方向）に移動可能に格納保持され噴射孔を開閉する弁体とを備えている。
【００２６】
インジェクタＦＳ２の弁体は電磁駆動装置であるソレノイドにより駆動され、コントローラＥＣから出力される制御信号によってインジェクタＦＳ２のガス噴射時間及びガス噴射時期を制御することが可能なように構成されている。インジェクタＦＳ２は、その下流に要求されるガス流量を供給するために、インジェクタＦＳ２のガス流路に設けられた弁体の開口面積（開度）及び開放時間の少なくとも一方を変更することにより、下流側に供給されるガス流量（又は水素モル濃度）を調整する。
【００２７】
循環流路ＦＳ４には、遮断弁Ｈ４が設けられ、排気排水流路ＦＳ６が接続されている。排気排水流路ＦＳ６には、排気排水弁Ｈ５が設けられている。排気排水弁Ｈ５は、コントローラＥＣからの指令によって作動することにより、循環流路ＦＳ４内の不純物を含む燃料オフガスと水分とを外部に排出するための弁である。排気排水弁Ｈ５の開弁により、循環流路ＦＳ４内の燃料オフガス中の不純物の濃度が下がり、循環系内を循環する燃料オフガス中の水素濃度を上げることができる。
【００２８】
排気排水弁Ｈ５を介して排出される燃料オフガスは、酸化オフガス流路ＡＳ４を流れる酸化オフガスと混合され、希釈器（図示せず）によって希釈される。循環ポンプＦＳ５は、循環系内の燃料オフガスをモータ駆動により燃料電池ＦＣに循環供給する。
【００２９】
電力系ＥＳは、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＳ１と、バッテリＥＳ２と、トラクションインバータＥＳ３と、トラクションモータＥＳ４と、補機類ＥＳ５とを備えている。燃料電池システムＦＣＳは、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＳ１とトラクションインバータＥＳ３とが並列に燃料電池ＦＣに接続するパラレルハイブリッドシステムとして構成されている。
【００３０】
ＤＣ／ＤＣコンバータＥＳ１は、バッテリＥＳ２から供給される直流電圧を昇圧してトラクションインバータＥＳ３に出力する機能と、燃料電池ＦＣが発電した直流電力、又は回生制動によりトラクションモータＥＳ４が回収した回生電力を降圧してバッテリＥＳ２に充電する機能とを有する。ＤＣ／ＤＣコンバータＥＳ１のこれらの機能により、バッテリＥＳ２の充放電が制御される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＳ１による電圧変換制御により、燃料電池ＦＣの運転ポイント（出力端子電圧、出力電流）が制御される。燃料電池ＦＣには、電圧センサＳ１と電流センサＳ２とが取り付けられている。電圧センサＳ１は、燃料電池ＦＣの出力端子電圧を検出するためのセンサである。電流センサＳ２は、燃料電池ＦＣの出力電流を検出するためのセンサである。
【００３１】
バッテリＥＳ２は、余剰電力の貯蔵源、回生制動時の回生エネルギー貯蔵源、燃料電池車両の加速又は減速に伴う負荷変動時のエネルギーバッファとして機能する。バッテリＥＳ２としては、例えば、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、リチウム二次電池等の二次電池が好適である。バッテリＥＳ２には、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｃｈａｒｇｅ）を検出するためのＳＯＣセンサＳ３が取り付けられている。
【００３２】
トラクションインバータＥＳ３は、例えば、パルス幅変調方式で駆動されるＰＷＭインバータである。トラクションインバータＥＳ３は、コントローラＥＣからの制御指令に従って、燃料電池ＦＣ又はバッテリＥＳ２から出力される直流電圧を三相交流電圧に変換して、トラクションモータＥＳ４の回転トルクを制御する。トラクションモータＥＳ４は、例えば、三相交流モータであり、燃料電池車両の動力源を構成する。
【００３３】
補機類ＥＳ５は、燃料電池システムＦＣＳ内の各部に配置されている各モータ（例えば、ポンプ類などの動力源）、これらのモータを駆動するためのインバータ類、及び各種の車載補機類（例えば、エアコンプレッサ、インジェクタ、冷却水循環ポンプ、ラジエータなど）を総称するものである。
【００３４】
冷却系ＣＳは、ラジエータＣＳ１と、冷却液ポンプＣＳ２と、冷却液往路ＣＳ３と、冷却液復路ＣＳ４とを有している。ラジエータＣＳ１は、燃料電池ＦＣを冷却するための冷却液を放熱して冷却するものである。冷却液ポンプＣＳ２は、冷却液を燃料電池ＦＣとラジエータＣＳ１との間で循環させるためのポンプである。冷却液往路ＣＳ３は、ラジエータＣＳ１と燃料電池ＦＣとを繋ぐ流路であって、冷却液ポンプＣＳ２が設けられている。冷却液ポンプＣＳ２が駆動することで、冷却液はラジエータＣＳ１から燃料電池ＦＣへと冷却液往路ＣＳ３を通って流れる。冷却液復路ＣＳ４は、燃料電池ＦＣとラジエータＣＳ１とを繋ぐ流路であって、水温センサＳ５が設けられている。冷却液ポンプＣＳ２が駆動することで、燃料電池ＦＣを冷却した冷却液はラジエータＣＳ１へと還流する。
【００３５】
コントローラＥＣは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インタフェースを備えるコンピュータシステムであり、燃料電池システムＦＣＳの各部を制御するものである。例えば、コントローラＥＣは、イグニッションスイッチから出力される起動信号ＩＧを受信すると、燃料電池システムＦＣＳの運転を開始する。その後、コントローラＥＣは、アクセルセンサから出力されるアクセル開度信号ＡＣＣや、車速センサから出力される車速信号ＶＣなどを基に、燃料電池システムＦＣＳ全体の要求電力を求める。燃料電池システムＦＣＳ全体の要求電力は、車両走行電力と補機電力との合計値である。
【００３６】
ここで、補機電力には、車載補機類（加湿器、エアコンプレッサ、水素ポンプ、及び冷却水循環ポンプ等）で消費される電力、車両走行に必要な装置（変速機、車輪制御装置、操舵装置、及び懸架装置等）で消費される電力、乗員空間内に配設される装置（空調装置、照明器具、及びオーディオ等）で消費される電力などが含まれる。
【００３７】
そして、コントローラＥＣは、燃料電池ＦＣとバッテリＥＳ２とのそれぞれの出力電力の配分を決定する。コントローラＥＣは、燃料電池ＦＣの発電量が目標電力に一致するように、酸化ガス供給系ＡＳＳ及び燃料ガス供給系ＦＳＳを制御するとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＳ１を制御して、燃料電池ＦＣの運転ポイント（出力端子電圧、出力電流）を制御する。更に、コントローラＥＣは、アクセル開度に応じた目標トルクが得られるように、例えば、スイッチング指令として、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の各交流電圧指令値をトラクションインバータＥＳ３に出力し、トラクションモータＥＳ４の出力トルク、及び回転数を制御する。更に、コントローラＥＣは、冷却系ＣＳを制御して燃料電池ＦＣが適切な温度になるように制御する。
【００３８】
上述した燃料電池システムＦＣＳを運転状態から停止する場合の制御フローについて図２を参照しながら説明する。図２は、燃料電池システムＦＣＳを運転状態から停止する場合の制御フローを示すフローチャートである。
【００３９】
ステップＳ０１では、酸化オフガス流路ＡＳ４に設けられている遮断弁Ａ２を閉じる。このように遮断弁Ａ２を閉じることで、燃料電池ＦＣに対して酸化ガスとしての空気の出入り口の一方を閉鎖する。
【００４０】
ステップＳ０２では、酸化ガス流路ＡＳ３に設けられているエアコンプレッサＡＳ２を逆回転する。エアコンプレッサＡＳ２は順回転をすると、燃料電池ＦＣに空気を送り込むように構成されているので、逆回転することで燃料電池ＦＣから空気を吸い出すことができる。ステップＳ０１で既に遮断弁Ａ２が閉じられているので、燃料電池ＦＣ内からは空気が減少し、エアコンプレッサＡＳ２が逆回転している間はその状態が継続する。
【００４１】
ステップＳ０３では、燃料電池ＦＣ内から空気が除去されたエア抜き完了条件が満たされたか判断する。エア抜き完了条件が満たされなければ、エアコンプレッサＡＳ２の逆回転を係属しステップＳ０３の判断を繰り返す。エア抜き完了条件が満たされれば、ステップＳ０４の処理に進む。
【００４２】
エア抜き完了条件とは、燃料電池ＦＣ内の酸化ガスとしての空気が排出されたことを確定できる条件である。例えば、燃料電池ＦＣ内のカソード側のガス圧力が所定の閾値圧力まで下がったことで、エア抜きが完了したものとし、エア抜き完了条件が満たされたと判断することも好ましい。より具体的には、酸化ガス流路ＡＳ３に設けられている圧力センサＳ６が測定する圧力値が所定の圧力閾値となった場合に、エア抜き完了条件が満たされたと判断する。
【００４３】
また、燃料電池ＦＣ内のセルの電圧が所定の閾値電圧まで下がったことで、エア抜きが完了したものとし、エア抜き完了条件が満たされたと判断することも好ましい。より具体的には、電圧センサＳ１が測定する燃料電池ＦＣの出力端子電圧が所定の電圧閾値となった場合に、エア抜き完了条件が満たされたと判断する。燃料電池ＦＣ内から酸化ガスが無くなれば、発電を行うことができないのでセル電圧は０Ｖになる。各セル電圧を測定することも想定されるけれども、各セルにおいて発電が行わなければ出力端子電圧も０Ｖとなるはずであるので、出力端子電圧によって判断してもセル電圧を直接測定した判断しても同様である。尚、各セル電圧を個々に測定する場合には、そのための電圧センサを設けることが必要となる。
【００４４】
また、燃料電池ＦＣ及びエアコンプレッサＡＳ２の仕様が決まっていれば、エアコンプレッサＡＳ２の逆回転を開始してから所定の時間が経過したことで、エア抜きが完了したものと判断することも好ましい。
【００４５】
ステップＳ０４では、酸化ガス流路ＡＳ３に設けられている遮断弁Ａ１を閉じる。既に酸化オフガス流路ＡＳ４に設けられている遮断弁Ａ２が閉じられているので、このように遮断弁Ａ１を閉じることで、燃料電池ＦＣに対して酸化ガスとしての空気の出入り口の双方を閉鎖することになり、燃料電池ＦＣに対して酸化ガスとしての空気が入ることを確実に防止でき、触媒劣化を防止できる。
【００４６】
ステップＳ０５では、エアコンプレッサＡＳ２を停止させる。尚、本実施形態の説明では、遮断弁Ａ１を閉じる動作と、エアコンプレッサＡＳ２を停止させる動作とを別のステップで説明したけれども、この二つの動作タイミングは略同時なものとしても構わない。
【００４７】
また、本実施形態の説明では、ステップＳ０１における遮断弁Ａ２を閉じる動作と、ステップＳ０２におけるエアコンプレッサＡＳ２を逆回転させる動作とを別のステップで説明したけれども、この二つの動作タイミングは略同時なものとしても構わない。更に、エアコンプレッサＡＳ２の動力損を考慮すれば、ステップＳ０１とステップＳ０２とを入れ替えて、エアコンプレッサＡＳ２を逆回転させた後に遮断弁Ａ２を閉じることも好ましい。
また、本実施形態では、遮断弁Ａ１，Ａ２は、電磁弁であってノーマル位置がオープンの弁を用いている。このようにノーマルオープンタイプの電磁弁を用いることで、システム部品のフェール時において燃料電池システムＦＣＳの運転ができなくなってしまうことを防止している。また、上記ステップＳ０４において遮断弁Ａ１を閉じることができなくなっても、ステップＳ０５のエアコンプレッサＡＳ２を停止させることで、完全ではないものの燃料電池ＦＣ内の酸化ガス除去ができるので、触媒劣化を抑制することができる。
【符号の説明】
【００４８】
ＦＣＳ：燃料電池システム
ＦＣ：燃料電池
ＡＳＳ：酸化ガス供給系
ＡＳ１：フィルタ
ＡＳ２：エアコンプレッサ
ＡＳ３：酸化ガス流路
ＡＳ４：酸化オフガス流路
ＡＳ５：加湿器
Ａ１：遮断弁
Ａ２：遮断弁
Ａ３：背圧調整弁
ＣＳ：冷却系
ＣＳ１：ラジエータ
ＣＳ２：冷却液ポンプ
ＣＳ３：冷却液往路
ＣＳ４：冷却液復路
ＦＳＳ：燃料ガス供給系
ＦＳ１：燃料ガス供給源
ＦＳ２：インジェクタ
ＦＳ３：燃料ガス流路
ＦＳ４：循環流路
ＦＳ５：循環ポンプ
ＦＳ６：排気排水流路
Ｈ１：遮断弁
Ｈ２：レギュレータ
Ｈ３：遮断弁
Ｈ４：遮断弁
Ｈ５：排気排水弁
ＥＳ：電力系
ＥＳ１：ＤＣ／ＤＣコンバータ
ＥＳ２：バッテリ
ＥＳ３：トラクションインバータ
ＥＳ４：トラクションモータ
ＥＳ５：補機類
ＥＣ：コントローラ
Ｓ１：電圧センサ
Ｓ２：電流センサ
Ｓ３：ＳＯＣセンサ
Ｓ４，Ｓ６：圧力センサ
Ｓ５：水温センサ
ＡＣＣ：アクセル開度信号
ＩＧ：起動信号
ＶＣ：車速信号
【図１】
2010262805.tif 000003
【図２】
2010262805.tif 000004