(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化剤を含む空気と燃料とを用いて発電する燃料電池と、
前記燃料電池の発電に用いられる空気の温度変化情報、前記空気の湿度変化情報および前記燃料電池の出力変化情報の少なくとも１つの変化情報を取得する変化情報取得手段と、
前記変化情報取得手段によって取得される前記変化情報に基づいて前記燃料電池の発電を停止させる制御手段とを備え、
前記変化情報取得手段は、前記温度変化情報として前記空気の所定時間あたりの温度上昇量である温度変化量、前記湿度変化情報として前記空気の所定時間あたりの湿度上昇量である湿度変化量、および前記出力変化情報として前記燃料電池の所定時間あたりの出力低下量である出力変化量の少なくとも１つの変化量を取得し、
前記制御手段は、前記変化量が前記第１閾値以上でありかつ前記第１閾値よりも大きい第２閾値未満であれば前記燃料電池の発電を停止させる、燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料電池の発電を継続させる継続時間を前記変化情報に基づいて設定する設定手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記設定手段によって設定される前記継続時間が経過したとき前記燃料電池の発電を停止させる、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
当該燃料電池システムが配置される空間の大きさに関する空間情報を取得する空間情報取得手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記変化情報または前記空間情報に基づいて前記燃料電池の発電を停止させる、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記制御手段は、当該燃料電池システムの、または当該燃料電池システムが接続される機器の電源がオフの期間中に、前記変化情報に基づいて前記燃料電池の発電を停止させる、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記制御手段は、前記燃料電池が通常運転している期間中に、前記変化情報に基づいて前記燃料電池の発電を停止させる、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記燃料電池の温度に関する情報を検出する温度検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記温度検出手段の検出結果が所定値以上である期間中に、前記変化情報に基づいて前記燃料電池の発電を停止させる、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記燃料電池の出力に関する情報を検出する出力検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記出力検出手段の検出結果が所定値以上である期間中に、前記変化情報に基づいて前記燃料電池の発電を停止させる、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記燃料はアルコールまたはエーテルを含む、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
請求項１に記載の燃料電池システムを含む、輸送機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は燃料電池システムに関し、より特定的には、酸化剤を含む空気と燃料とを用いて発電する燃料電池を含む燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、輸送機器や電子機器に電力を供給する燃料電池システムでは、たとえば特許文献１に開示されているように、機器の運転停止後であっても燃料電池の発電を継続させて二次電池を充電することが知られている。このように二次電池を充電することによって、次回の起動後に燃料電池システムが定常的に発電可能な通常運転に移行するまでに必要な電力を確保している。
【０００３】
また、輸送機器や電子機器は、運転停止後に車庫や鞄のような閉空間（外部との間で空気が流通しにくい空間）に配置されることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−４０９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
燃料電池システムが閉空間に配置された状態で燃料電池の発電を継続させると、当該閉空間の空気中の酸素が減少し、燃料電池の内部において酸素が不均一な状態になる恐れがある。具体的には、燃料電池のカソード（空気極）において、空気流路の上流側の部分には十分な酸素が与えられるのに対し、下流側の部分では酸素が不足する場合がある。これは酸素が電気化学反応で消費されるため下流に行くにつれて空気流路内の酸素濃度が低下するためである。その結果、燃料電池は酸素が十分に与えられる部分で局所的に発電してしまう。これにより、カソード内で電位差が発生し電流が流れることによって燃料電池の劣化を促進させてしまう。特に特許文献１に記載されているような（機器の運転停止後であっても燃料電池の発電を継続させて二次電池を充電する）燃料電池システムにおいては、機器の電源がオフされた後も二次電池を充電するために燃料電池が発電を継続するので、使用者が燃料電池システムを発電中と知らずに閉空間に配置してしまう問題が発生しやすい。すなわち上記のような燃料電池の劣化を促進させるような状況が生じやすい。
【０００６】
それゆえに、この発明の主たる目的は、燃料電池の劣化を抑えることができる、燃料電
池システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するために、酸化剤を含む空気と燃料とを用いて発電する燃料電池と、燃料電池の発電に用いられる空気の温度変化情報、空気の湿度変化情報および燃料電池の出力変化情報の少なくとも１つの変化情報を取得する変化情報取得手段と、変化情報取得手段によって取得される変化情報に基づいて燃料電池の発電を停止させる制御手段とを備え、変化情報取得手段は、温度変化情報として空気の所定時間あたりの温度上昇量である温度変化量、湿度変化情報として空気の所定時間あたりの湿度上昇量である湿度変化量、および出力変化情報として燃料電池の所定時間あたりの出力低下量である出力変化量の少なくとも１つの変化量を取得し、制御手段は、変化量が第１閾値以上でありかつ第１閾値よりも大きい第２閾値未満であれば燃料電池の発電を停止させる、燃料電池システムが提供される。
【０００８】
この発明では、燃料電池の発電に用いられる空気の温度変化情報および湿度変化情報、ならびに燃料電池の出力変化情報の少なくとも１つの変化情報を取得する。燃料電池システムからの排気は燃料電池の電気化学反応に伴う発熱によって加熱されているので、閉空間に配置される燃料電池システムにおいて燃料電池の発電を継続させれば当該閉空間の空気（燃料電池の発電に用いられる空気）の温度が上昇する。また、燃料電池システムからの排気は燃料電池の電気化学反応に伴う水の発生によって加湿されているので、閉空間に配置される燃料電池システムにおいて燃料電池の発電を継続させれば当該閉空間の空気の湿度が上昇する。さらに、燃料電池の発電には空気中の酸素（酸化剤）が用いられるので、閉空間に配置される燃料電池システムにおいて燃料電池の発電を継続させれば当該閉空間の空気中の酸素が減少し、燃料電池の出力は低下する。このような温度の上昇や湿度の上昇、出力の低下は、燃料電池システムが閉空間に配置されていない通常時に起こる変化とは異なる変化を示す。このことから、燃料電池の発電に用いられる空気の温度変化情報および湿度変化情報、ならびに燃料電池の出力変化情報のいずれかの変化情報に基づいて燃料電池システムが閉空間に配置されているか否かを推定できる。そして、燃料電池システムが閉空間に配置されていると推定した場合は燃料電池の発電を停止させる。これによって、閉空間の空気中の酸素が減少することによって燃料電池が局所的に発電する前に、燃料電池の発電を停止させることができ、燃料電池の劣化を抑えることができる。
【０００９】
なお、『燃料電池の発電に用いられる空気』とは、燃料電池システムの周囲の空気、または燃料電池システム内に存在しかつまだ燃料電池に与えられていない空気をいう。
【００１０】
また、変化情報取得手段は、温度変化情報として空気の所定時間あたりの温度上昇量である温度変化量、湿度変化情報として空気の所定時間あたりの湿度上昇量である湿度変化量、および出力変化情報として燃料電池の所定時間あたりの出力低下量である出力変化量の少なくとも１つの変化量を取得する。たとえば、或る時点とそれよりも後の他の時点とにおける空気の温度の差、空気の湿度の差および燃料電池の出力の差の少なくとも１つを求め、変化情報として所定時間あたりの温度変化量、湿度変化量および出力変化量の少なくとも１つを取得する。このようにすれば、変化量を容易に取得できる。
【００１２】
さらに、制御手段は、変化量が第１閾値以上でありかつ第１閾値よりも大きい第２閾値未満であれば燃料電池の発電を停止させる。この場合、取得したいずれかの変化量が第１閾値以上でありかつ第２閾値未満であれば燃料電池の発電を停止させる。
温度変化量と比較する第１閾値は、空気の自然な温度変化において想定される最大の温度変化量程度に設定される。取得した温度変化量がこのような第１閾値未満であれば燃料電池の発電を継続させる。これによって、燃料電池システムが閉空間に配置されているか否かを判定して燃料電池の発電を停止させることができる。湿度変化量と比較する第１閾値は、空気の自然な湿度変化において想定される最大の湿度変化量程度に設定される。取得した湿度変化量がこのような第１閾値未満であれば燃料電池の発電を継続させる。これによって、燃料電池システムが閉空間に配置されているか否かを判定して燃料電池の発電を停止させることができる。出力変化量と比較する第１閾値は、通常の出力変化において想定される最大の出力変化量程度に設定される。取得した出力変化量がこのような第１閾値未満であれば燃料電池の発電を継続させる。これによって、燃料電池システムが閉空間に配置されているか否かを判定して燃料電池の発電を停止させることができる。つまり、発電を継続しても燃料電池の劣化を促進させるおそれが小さいにもかかわらず誤って燃料電池の発電を停止させるといったことを防止できる。
温度変化量と比較する第２閾値は、排気による温度上昇を第１閾値に加味することによって想定される最大の温度変化量よりも大きく設定される。取得した温度変化量がこのような第２閾値以上であれば燃料電池の発電を継続させる。これによって、たとえば燃料電池システムが室外から室内に移動することによって燃料電池システムの周囲の空気の温度が急激に上昇した場合において、実際には発電に用いられる空気の温度が燃料電池の発電によって上昇していないにもかかわらず誤って燃料電池の発電を停止させるといったことを防止できる。湿度変化量と比較する第２閾値は、排気による湿度上昇を第１閾値に加味することによって想定される最大の湿度変化量よりも大きく設定される。取得した湿度変化量がこのような第２閾値以上であれば燃料電池の発電を継続させる。これによって、たとえば燃料電池システムが室外から室内に移動することによって燃料電池システムの周囲の空気の湿度が急激に上昇した場合において、発電に用いられる空気の湿度が燃料電池の発電によって上昇していないにもかかわらず誤って燃料電池の発電を停止させるといったことを防止できる。出力変化量と比較する第２閾値は、閉空間の酸素の減少に伴う出力低下を第１閾値に加味することによって想定される最大の出力変化量よりも大きく設定される。取得した出力変化量がこのような第２閾値以上であれば燃料電池の発電を継続させる。これによって、たとえば燃料電池の出力を検出する出力検出手段が燃料電池の出力の急激な低下を誤検出した場合において、発電による酸素の減少に伴って燃料電池の出力が低下していないにもかかわらず誤って燃料電池の発電を停止させるといったことを防止できる。つまり、燃料電池の劣化を促進させるおそれが小さいにもかかわらず誤って燃料電池の発電を停止させるといったことを防止できる。
【００１３】
好ましくは、燃料電池の発電を継続させる継続時間を変化情報に基づいて設定する設定手段をさらに含み、制御手段は、設定手段によって設定される継続時間が経過したとき燃料電池の発電を停止させる。この場合、燃料電池システムが閉空間に配置されていると推定した場合であっても、当該閉空間の大きさに対応する継続時間をいずれかの変化情報に基づいて設定する。そして、設定した継続時間が経過すれば燃料電池の発電を停止させる。これによって、燃料電池システムが閉空間に配置されている場合であっても、劣化を促進させることのない範囲で燃料電池の発電を継続させることができる。
【００１４】
また好ましくは、当該燃料電池システムが配置される空間の大きさに関する空間情報を取得する空間情報取得手段をさらに含み、制御手段は、変化情報または空間情報に基づいて燃料電池の発電を停止させる。この場合、いずれかの変化情報と、空間の大きさに関する空間情報とのいずれか信頼性の高い情報に基づいて、燃料電池の発電を適切に停止させることができる。空間情報に基づいて燃料電池システムが狭い空間に配置されていると推定する場合、燃料電池の発電を停止させることによって、燃料電池の劣化を確実に抑えることができる。
【００１５】
さらに好ましくは、制御手段は、当該燃料電池システムの、または当該燃料電池システムが接続される機器の電源がオフの期間中に、変化情報に基づいて燃料電池の発電を停止させる。電源がオフのときは使用者がシステムから離れることが多く、警告しただけでは確実に燃料電池の劣化を防止することができない場合がある。よってこの発明は電源のオフ時に効果的に用いることができる。
【００１６】
好ましくは、制御手段は、燃料電池が通常運転している期間中に、変化情報に基づいて燃料電池の発電を停止させる。通常運転中でない場合は正確に変化情報が得られない場合がある。特に燃料電池の出力は通常運転中でない場合は不安定なので、通常運転中にのみ判定を行うことで誤った判断をすることを防止できる。
【００１７】
また好ましくは、燃料電池の温度に関する情報を検出する温度検出手段をさらに備え、制御手段は、温度検出手段の検出結果が所定値以上である期間中に、変化情報に基づいて燃料電池の発電を停止させる。この場合、所定値を、燃料電池が通常運転しているか否かを判断する閾値として設定すると、温度検出手段の検出結果に基づいて燃料電池が通常運転しているか否かを容易に判断できる。そして、通常運転中にのみ変化情報に基づいて燃料電池の発電を停止させるか否かを判断することによって、誤った判断をすることを防止できる。
【００１８】
さらに好ましくは、燃料電池の出力に関する情報を検出する出力検出手段をさらに備え、制御手段は、出力検出手段の検出結果が所定値以上である期間中に、変化情報に基づいて燃料電池の発電を停止させる。この場合、所定値を、燃料電池が通常運転しているか否かを判断する閾値として設定すると、出力検出手段の検出結果に基づいて燃料電池が通常運転しているか否かを容易に判断できる。そして、通常運転中にのみ変化情報に基づいて燃料電池の発電を停止させるか否かを判断することによって、誤った判断をすることを防止できる。
【００１９】
アルコールやエーテルを含む燃料を用いる燃料電池システムを閉空間に配置した場合、水素型の燃料電池システムに比べて排気に含まれる水蒸気が多くなり、当該閉空間の湿度が上昇しやすい。また、排気に二酸化炭素が含まれることから、当該閉空間の空気の温度が上昇しやすく、燃料電池の出力も低下しやすい。このことから、アルコールやエーテルを含む燃料を用いる燃料電池システムでは、高精度な変化情報を取得できる。したがって、この発明は、アルコールまたはエーテルを含む燃料を用いる燃料電池システムにおいて特に有効となる。
【００２０】
通常、パソコン等の電子機器に比べて消費電力の大きい輸送機器には、出力の大きい大型の燃料電池を含む燃料電池システムが搭載される。このような大型の燃料電池では、発電に用いる空気中の酸素が減少することによって、局所的に発電しやすく、劣化が促進されやすい。したがって、この発明は、大型の燃料電池を用いる必要がある輸送機器に好適に用いられる。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば、燃料電池の劣化を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の一実施形態の燃料電池システムの主な構成を示すシステム図である。
【図２】この発明の一実施形態の燃料電池システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の一実施形態の燃料電池システムが搭載される自動二輪車を示す左側面図である。
【図４】図３の自動二輪車を示す右側面図である。
【図５】この発明の一実施形態の燃料電池システムの主な動作の一例を示すフロー図である。
【図６】図５の続きの動作を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
図１を参照して、この発明の一実施形態の燃料電池システム１０は、メタノール（メタノール水溶液）を改質せずにダイレクトに電気エネルギの生成（発電）に利用する直接メタノール型燃料電池システムである。燃料電池システム１０は、補機類や燃料電池システム１０を搭載する機器を駆動するための電気エネルギを生成する。
【００２４】
燃料電池システム１０は、セルスタック１２、燃料タンク１４および水溶液タンク１６を含む。セルスタック１２は、メタノールに基づく水素イオンと酸素との電気化学反応によって発電できる燃料電池（燃料電池セル）１８を、セパレータを挟んで複数個積層（スタック）して構成されている。セルスタック１２を構成する各燃料電池１８は、固体高分子膜等から構成される電解質膜１８ａと、電解質膜１８ａを挟んで互いに対向するアノード（燃料極）１８ｂおよびカソード（空気極）１８ｃとを含む。アノード１８ｂおよびカソード１８ｃはそれぞれ、電解質膜１８ａ側に設けられる白金触媒層を含む。
【００２５】
燃料タンク１４は、セルスタック１２の電気化学反応の燃料となる高濃度（たとえば、メタノールを約５０ｗｔ％含む）のメタノール燃料（高濃度メタノール水溶液）を収容している。水溶液タンク１６は、燃料タンク１４からのメタノール燃料をセルスタック１２の電気化学反応に適した濃度（たとえば、メタノールを約３ｗｔ％含む）に希釈したメタノール水溶液を収容している。
【００２６】
燃料タンク１４はパイプＰ１によって燃料フィルタ２０に接続され、燃料フィルタ２０はパイプＰ２によって燃料ポンプ２２に接続され、燃料ポンプ２２はパイプＰ３によって水溶液タンク１６に接続されている。燃料ポンプ２２の駆動によって燃料タンク１４内のメタノール燃料が水溶液タンク１６に供給される。
【００２７】
水溶液タンク１６はパイプＰ４によって水溶液ポンプ２４に接続され、水溶液ポンプ２４はパイプＰ５によって水溶液フィルタ２６に接続され、水溶液フィルタ２６はパイプＰ６によって入口温度センサ２８に接続され、入口温度センサ２８はパイプＰ７によってセルスタック１２のアノード入口Ｉ１に接続されている。水溶液ポンプ２４の駆動によって、水溶液タンク１６内のメタノール水溶液がセルスタック１２に供給される。入口温度センサ２８はセルスタック１２に流入するメタノール水溶液の温度を検出する。
【００２８】
セルスタック１２のアノード出口Ｉ２はパイプＰ８によって出口温度センサ３０に接続され、出口温度センサ３０はパイプＰ９によってラジエータ３２に接続され、ラジエータ３２はパイプＰ１０によって水溶液タンク１６に接続されている。出口温度センサ３０はセルスタック１２から流出するメタノール水溶液の温度を検出し、これを燃料電池１８ひいてはセルスタック１２の温度とみなす。入口温度センサ２８の検出結果を燃料電池１８ひいてはセルスタック１２の温度とみなしてもよい。セルスタック１２に温度センサを直接取り付けて燃料電池１８ひいてはセルスタック１２の温度を直接測定してもよい。ラジエータ３２にはラジエータ３２を冷却するためのファン３２ａ（図２参照）が設けられている。
【００２９】
また、パイプＰ９とＰ１０とは、パイプＰ１１、ラジエータバルブ３４およびパイプＰ１２によって接続され、ラジエータ３２をバイパスする流路が構成されている。
上述したパイプＰ１〜Ｐ１２は主として燃料の流路となる。
【００３０】
また、セルスタック１２には、エアフィルタ３６を介して吸入された酸素（酸化剤）を含む外部の空気が供給される。エアフィルタ３６はパイプＰ１３によってエアチャンバ３８に接続され、エアチャンバ３８はパイプＰ１４によってエアポンプ４０に接続され、エアポンプ４０はパイプＰ１５によってセルスタック１２のカソード入口Ｉ３に接続されている。エアポンプ４０の駆動によって外部からの空気がセルスタック１２に供給される。
【００３１】
セルスタック１２のカソード出口Ｉ４はパイプＰ１６によって気液分離器４２に接続され、気液分離器４２はパイプＰ１７によって水タンク４４に接続されている。気液分離器４２には、気液分離器４２を冷却するためのファン４２ａ（図２参照）が設けられている。水タンク４４には、外部に連通されるパイプ（排気管）Ｐ１８が設けられている。
上述したパイプＰ１３〜Ｐ１８は主として酸化剤の流路となる。
【００３２】
水タンク４４はパイプＰ１９によって水ポンプ４６に接続され、水ポンプ４６はパイプＰ２０によって水フィルタ４８に接続され、水フィルタ４８はパイプＰ２１によって水溶液タンク１６に接続されている。水ポンプ４６の駆動によって水タンク４４内の水が水溶液タンク１６に供給される。
上述したパイプＰ１９〜Ｐ２１は水の流路となる。
【００３３】
燃料タンク１４の気層と水溶液タンク１６の気層とはパイプＰ２２によって接続されている。また、水溶液タンク１６の気層はパイプＰ２３によってキャッチタンク５０に接続され、キャッチタンク５０はその内部の液体が水溶液タンク１６に与えられるようにパイプＰ２４によって水溶液タンク１６に接続されている。さらに、キャッチタンク５０はパイプＰ２５によってパイプＰ１５に接続されている。
上述したパイプＰ２２〜Ｐ２５は主として燃料処理用の流路となる。
【００３４】
ついで、図２を参照して、燃料電池システム１０の電気的構成について説明する。
燃料電池システム１０は、コントローラ５２を含む。コントローラ５２は、必要な演算を行い燃料電池システム１０の動作を制御するためのＣＰＵ５４、ＣＰＵ５４にクロックを与えるためのクロック回路５６、燃料電池システム１０の動作を制御するためのプログラムやデータおよび演算データ等を格納するための、たとえばＥＥＰＲＯＭからなるメモリ５８、セルスタック１２を二次電池６０およびコントローラ６２に接続するための電気回路６４における電圧ひいてはセルスタック１２の電圧を検出するための電圧検出回路６６、セルスタック１２を流れる電流を検出するための電流検出回路６８、および電気回路６４を保護するための電圧保護回路７０を含む。
【００３５】
電気回路６４には、電気回路６４を開閉するためのＯＮ／ＯＦＦ回路７２およびＤＣ−ＤＣコンバータ７４が直列接続されている。さらに、電気回路６４には、所定の電圧を出力するための電源回路７６がリレー７８を介して接続されている。電圧保護回路７０は、セルスタック１２の電圧低下検出時にＯＮ／ＯＦＦ回路７２を開放させる。
【００３６】
電気回路６４に接続される二次電池６０は、セルスタック１２からの電力によって充電され、必要に応じて補機類やコントローラ６２等に電力を与える。二次電池６０は、電気回路６４ひいては燃料電池システム１０から取り外し可能であり、燃料電池システム１０から取り外して外部電源（商用電源）によって充電することもできる。
【００３７】
また、燃料電池システム１０は、レベルセンサ８０ａ〜８０ｃ、外気温センサ８２、湿度センサ８４、濃度センサ８６およびソナー８８ａ〜８８ｅを含む。
【００３８】
ＣＰＵ５４には、入口温度センサ２８、出口温度センサ３０、レベルセンサ８０ａ〜８０ｃ、外気温センサ８２、湿度センサ８４、濃度センサ８６およびソナー８８ａ〜８８ｅからの検出信号が入力される。
【００３９】
レベルセンサ８０ａは燃料タンク１４に装着され、レベルセンサ８０ｂは水溶液タンク１６に装着され、レベルセンサ８０ｃは水タンク４４に装着されている。レベルセンサ８０ａ〜８０ｃはそれぞれ装着されるタンク内の液面の高さ（液位）を検出する。ＣＰＵ５４は、レベルセンサ８０ａ〜８０ｃからの検出信号に基づいて燃料タンク１４、水溶液タンク１６および水タンク４４の液量を取得する。
【００４０】
外気温センサ８２は外気の温度を検出し、湿度センサ８４は外気の湿度を検出し、濃度センサ８６は外気のメタノール濃度を検出する。ソナー８８ａ〜８８ｅはそれぞれ、検出信号として外部に超音波を発する発信器９０ａと、反射信号として当該超音波の反射波を受ける受信器９０ｂとを含むアクティブソナーである。ソナー８８ａ〜８８ｅはそれぞれ、発信手段である発信器９０ａが超音波を発してから受信手段である受信器９０ｂが反射波を受けるまでの経過時間に基づいて周囲に存在する壁等の物体までの距離を検出（測定）する。
【００４１】
また、ＣＰＵ５４には、電圧検出回路６６からの電圧検出値および電流検出回路６８からの電流検出値が入力される。ＣＰＵ５４は、これらを用いてセルスタック１２の出力を算出する。また、ＣＰＵ５４は、セルスタック１２の出力を燃料電池１８の個数で割ることによって、１個の燃料電池１８あたりの出力を算出できる。
【００４２】
また、ＣＰＵ５４には、コントローラ５２を起動させるためのメインスイッチ９２からの入力信号、および入力部９４からの入力信号が入力される。入力部９４は、外部負荷（ここでは電動モータ１１２）と二次電池６０とを電気的に接続するための始動ボタン９６ａ、およびＯＮ／ＯＦＦ回路７２をオフするための停止ボタン９６ｂを含む。始動ボタン９６ａおよび停止ボタン９６ｂの操作に伴ってＣＰＵ５４に入力信号が入力される。
【００４３】
さらに、ＣＰＵ５４には、二次電池６０に内蔵される蓄電量検出器６０ａからの検出信号が入力される。ＣＰＵ５４は、蓄電量検出器６０ａからの検出信号と二次電池６０の容量に関する情報とを用いて二次電池６０の蓄電率（二次電池６０の容量に対する蓄電量の割合）を算出する。
【００４４】
ＣＰＵ５４によって、燃料ポンプ２２、水溶液ポンプ２４、エアポンプ４０、水ポンプ４６、ファン３２ａ，４２ａおよびラジエータバルブ３４等の補機類が制御される。また、ＣＰＵ５４によって、ＯＮ／ＯＦＦ回路７２およびリレー７８の開閉動作が制御され、電源回路７６の動作が制御される。
【００４５】
また、ＣＰＵ５４には、電動モータ１１２の駆動を制御するためのコントローラ６２、および各種情報提供用の表示部９８が接続されている。コントローラ６２は、ＣＰＵ５４の指示に従って、セルスタック１２および二次電池６０と電動モータ１１２との接続状態、ならびに電動モータ１１２への電力供給等を制御する。表示部９８は、たとえば液晶ディスプレ等によって構成され、ＣＰＵ５４の指示に従って各種情報をオペレータに報知する。
【００４６】
記憶手段であるメモリ５８には、図５および図６に示す動作を実行するためのプログラム、および後述する第１〜第５テーブル等が格納（記憶）されている。
【００４７】
この実施形態では、ＣＰＵ５４が制御手段および設定手段としても機能する。変化情報取得手段は、ＣＰＵ５４、電圧検出回路６６および電流検出回路６８を有する出力検出手段、空気温度検出手段である外気温センサ８２、ならびに湿度検出手段である湿度センサ８４を含む。計時手段は、ＣＰＵ５４およびクロック回路５６を含む。空間情報取得手段は、ＣＰＵ５４およびソナー８８ａ〜８８ｅを含む。また、この実施形態では、変化情報取得手段に濃度検出手段である濃度センサ８６が含まれる。
【００４８】
ついで、燃料電池システム１０の基本的な動作について説明する。
まず、メインスイッチ９２がオンされるとコントローラ５２が起動され、リレー７８がオンされる。リレー７８がオンされると、二次電池６０からの電圧が電源回路７６で所定の電圧に変換され、二次電池６０からの電力によって燃料電池システム１０の電気構成部材が駆動可能になる。そして、始動ボタン９６ａが押されると、コントローラ６２によって電動モータ１１２と二次電池６０とが電気的に接続され、電動モータ１１２を駆動可能になる。その後、二次電池６０の蓄電率が下限値（たとえば４０％）まで減少すれば、ＯＮ／ＯＦＦ回路７２がオンされ、セルスタック１２が二次電池６０およびコントローラ６２に接続される。そして、水溶液ポンプ２４やエアポンプ４０等の補機類の駆動が開始され、セルスタック１２の発電が開始される。二次電池６０の蓄電率の下限値は、燃料電池システム１０が定常的に発電可能な通常運転に移行するまでに補機類の駆動や電動モータ１１２の駆動に必要な電力に基づいて設定されている。
【００４９】
ついで、図１を参照して、セルスタック１２の発電動作について説明する。
水溶液タンク１６内のメタノール水溶液は、水溶液ポンプ２４の駆動によって、アノード入口Ｉ１を介してセルスタック１２を構成する各燃料電池１８のアノード１８ｂにダイレクトに供給される。水溶液タンク１６内のメタノール水溶液の濃度は、図示しない超音波センサ等の濃度検出手段の検出結果に基づいて燃料タンク１４からメタノール燃料を供給することによって適宜調整される。
【００５０】
また、水溶液タンク１６内にある気体（主に、二酸化炭素、気化したメタノールおよび水蒸気）は、パイプＰ２３を介してキャッチタンク５０に与えられる。キャッチタンク５０内では気化したメタノールと水蒸気とが冷却され、キャッチタンク５０内で得られたメタノール水溶液はパイプＰ２４を介して水溶液タンク１６に戻される。また、キャッチタンク５０内の気体（二酸化炭素、液化されなかったメタノールおよび水蒸気）は、パイプＰ２５を介してパイプＰ１５に与えられる。
【００５１】
エアポンプ４０の駆動によって外部から吸入された空気は、キャッチタンク５０からの気体とともに、カソード入口Ｉ３を介してセルスタック１２を構成する各燃料電池１８のカソード１８ｃに供給される。
【００５２】
各燃料電池１８のアノード１８ｂでは、供給されたメタノール水溶液におけるメタノールと水とが化学反応し、二酸化炭素および水素イオンが生成される。生成された水素イオンは、電解質膜１８ａを介してカソード１８ｃに流入し、そのカソード１８ｃ側に供給された空気中の酸素（酸化剤）と電気化学反応して水（水蒸気）および電気エネルギが生成される。つまり、セルスタック１２において発電が行われる。セルスタック１２からの電力は、二次電池６０の充電や外部負荷である電動モータ１１２の駆動等に利用される。セルスタック１２は、電気化学反応に伴って発生する熱によって温度上昇する。セルスタック１２の出力はその温度上昇に伴って上昇し、燃料電池システム１０はセルスタック１２が６０℃程度になることによって昇温運転から通常運転に移行する。
【００５３】
各燃料電池１８のアノード１８ｂで生成された二酸化炭素および未反応メタノール水溶液は、電気化学反応に伴って熱せられ、アノード出口Ｉ２を介してラジエータ３２に与えられ冷却された後に水溶液タンク１６に戻される。ラジエータ３２による二酸化炭素および未反応メタノールの冷却動作は、ファン３２ａ（図２参照）を動作させることによって促進される。たとえば昇温運転等であって、アノード出口Ｉ２から流出するメタノール水溶液を冷却する必要がなければ、ラジエータ３２をバイパスする流路にもメタノール水溶液を流通させるようにラジエータバルブ３４が開かれる。
【００５４】
各燃料電池１８のカソード１８ｃで生成された水蒸気の大部分は液化して水となってカソード出口Ｉ４から排出されるが、飽和水蒸気分はガス状態で排出される。カソード出口Ｉ４から排出された水分（水、水蒸気）、二酸化炭素および未反応の空気等を含む排気は、気液分離器４２で冷却され、水蒸気の一部は露点以下となって液化される。気液分離器４２による水蒸気の液化動作は、ファン４２ａ（図２参照）を動作させることによって促進される。気液分離器４２からの水、水蒸気、二酸化炭素および未反応の空気等を含む排気は水タンク４４に与えられ、水は水タンク４４に回収され、水蒸気、二酸化炭素および未反応の空気等を含む排気はパイプＰ１８を介して外部へ排出される。水タンク４４に回収された水は、水ポンプ４６の駆動によって水溶液タンク１６に適宜還流され、メタノール水溶液の水として利用される。
【００５５】
通常、パイプＰ１８からの排気は、電気化学反応に伴って加熱されていることから外気よりも高温になる。具体的には、たとえば通常運転時であって外気の温度が２５℃程度であれば、パイプＰ１８からの排気の温度は５５℃〜６０℃程度になる。
【００５６】
このようなセルスタック１２の発電動作は、燃料電池システム１０を搭載する機器（ここでは自動二輪車１００：図３および図４参照）が運転されているか否かにかかわらず、二次電池６０の蓄電率が上限値（たとえば９８％）に達するまで継続される。そして、二次電池６０の蓄電率が上限値に達すれば、補機類が停止され、セルスタック１２の発電が停止される。このように、二次電池６０を充電することによって、二次電池６０の蓄電率を下限値（ここでは４０％）以上に保つことができ、次回の発電開始後に燃料電池システム１０を確実に通常運転に移行させることができる。
【００５７】
図３および図４を参照して、このような燃料電池システム１０は、輸送機器の一例である自動二輪車１００に搭載されている。なお、ここでの前後、左右、上下とは、自動二輪車１００のシートにドライバがそのハンドル１０６に向かって着座した状態を基準とした前後、左右、上下を意味する。
【００５８】
セルスタック１２、各種タンクおよび補機類等の燃料電池システム１０の主な構成要素は、カバー１０２内で自動二輪車１００のフレームに取り付けられている。
【００５９】
外気温センサ８２、湿度センサ８４、濃度センサ８６、およびソナー８８ａ〜８８ｅは外部に露出するように自動二輪車１００に取り付けられている。詳しくは、外気温センサ８２、湿度センサ８４および濃度センサ８６は、カバー１０２の上方に配置されるハンドル支持部１０４から左右に延びるハンドル１０６において、左側の部分に取り付けられている（図３参照）。また、ソナー８８ａはカバー１０２の前面に取り付けられ、ソナー８８ｂはカバー１０２から後方に突出するテールユニット１０８の上面に取り付けられ、ソナー８８ｃはテールユニット１０８の左側面に取り付けられ（図３参照）、ソナー８８ｄはテールユニット１０８の右側面に取り付けられ（図４参照）、ソナー８８ｅはカバー１０２の上面に取り付けられている。
【００６０】
ソナー８８ａは、発信器９０ａが前方に向けて超音波を発してから受信器９０ｂが当該超音波の反射波を受けるまでの経過時間に基づいて前方の壁等の物体までの距離を検出する。同様にして、ソナー８８ｂは後方の物体までの距離を検出し、ソナー８８ｃは左側の物体までの距離を検出し、ソナー８８ｄは右側の物体までの距離を検出し、ソナー８８ｅは上方の物体までの距離を検出する。
【００６１】
カバー１０２から後方に延びるスイングアーム１１０の後端部には電動モータ１１２が内蔵されている。コントローラ６２は、スイングアーム１１０に内蔵されている。
【００６２】
ハンドル支持部１０４の上端には、表示操作部１１４が設けられている。表示操作部１１４は、燃料電池システム１０の入力部９４および表示部９８とメータ１１６（図２参照）とを一体的に設けたものである。図２に示すように、メータ１１６は、ＣＰＵ５４およびコントローラ６２に接続され、電動モータ１１２の各種データをコントローラ６２を介して計測表示するとともにＣＰＵ５４に与える。
【００６３】
このような自動二輪車１００は、メインスイッチ９２のオフによって電動モータ１１２とセルスタック１２および二次電池６０との接続が絶たれた後に、車庫に保管されることが多い。つまり、自動二輪車１００は、運転停止後に車庫に保管されることが多い。自動二輪車１００を保管する車庫がたとえばその前面に開閉可能な扉を有する箱状に構成されていれば、自動二輪車１００は当該車庫内の閉空間（外部との間で空気が流通しにくい空間）に配置されることとなる。以下、特に明記しない限り車庫はその内部に閉空間を形成しているものとし、『車庫内に配置される』とは閉空間に配置されることを意味するものとする。
【００６４】
運転停止後に車庫内に配置された自動二輪車１００において、二次電池６０を充電するためにセルスタック１２の発電を継続させると、車庫内の空気中の酸素が減少し、いずれ各燃料電池１８のカソード１８ｃに十分な酸素を供給できなくなる。具体的には、特にカソード入口Ｉ３側の燃料電池１８のカソード１８ｃにおいて、空気流路の上流側の部分には十分な酸素が与えられるのに対し、下流側の部分には十分な酸素が与えられなくなる場合がある。その結果、特にカソード入口Ｉ３側の燃料電池１８では、カソード１８ｃの酸素が十分与えられる部分で局所的に電気化学反応（発電）し、劣化が促進される。ひいてはセルスタック１２の劣化が促進される。
【００６５】
これを防止するために燃料電池システム１０では、自動二輪車１００の運転停止時（メインスイッチ９２のオフ時）にセルスタック１２が発電していれば、必要に応じて、メモリ５８に格納されている第１〜第５テーブルを用いてセルスタック１２の発電を継続させる継続時間を設定する。そして、設定した継続時間が経過すればセルスタック１２の発電を停止させる。
【００６６】
ついで、表１を参照して、継続時間を設定するための第１〜第５テーブルについて説明する。
【００６７】
【表１】
0005456359.tif 000002
【００６８】
第１テーブルには、車庫の容積（閉空間の大きさ）と、セルスタック１２の劣化を促進させない程度の継続時間との対応関係が記録されている。車庫の容積が大きくなるほど車庫内の酸素量は多くなることから、車庫の容積に基づいて劣化を促進させない程度の継続時間を得ることができる。第１テーブルは、容積の異なる複数の車庫内でセルスタック１２をそれぞれ発電させ、セルスタック１２の劣化を促進させない程度の継続時間（後述）を調べることによって得られたものである。
【００６９】
第２テーブルには、１分あたりの外気（自動二輪車１００の周囲の空気）の温度変化量と、セルスタック１２の劣化を促進させない程度の継続時間との対応関係が記録されている。上述のようにパイプＰ１８からの排気は外気よりも高温であるので、車庫内でセルスタック１２の発電を継続させれば車庫内の空気の温度は自然な変化よりも急激に変化（上昇）する。車庫の容積が小さくなるほど発電に伴う車庫内の空気の温度上昇幅は大きくなることから、温度変化に基づいて、車庫の容積を推定でき、劣化を促進させない程度の継続時間を得ることができる。第２テーブルは、容積の異なる複数の車庫内でセルスタック１２をそれぞれ発電させ、１分あたりの温度変化量と、劣化を促進させない程度の継続時間との対応関係を調べることによって得られたものである。
【００７０】
第３テーブルには、１分あたりの外気の湿度変化量と、セルスタック１２の劣化を促進させない程度の継続時間との対応関係が記録されている。上述のようにパイプＰ１８からの排気には水蒸気が含まれるので、車庫内でセルスタック１２の発電を継続させれば車庫内の空気の湿度は自然な変化よりも急激に変化（上昇）する。車庫の容積が小さくなるほど発電に伴う車庫内の空気の湿度上昇幅は大きくなることから、湿度変化に基づいて、車庫の容積を推定でき、劣化を促進させない程度の継続時間を得ることができる。第３テーブルは、容積の異なる複数の車庫内でセルスタック１２をそれぞれ発電させ、１分あたりの湿度変化量と、劣化を促進させない程度の継続時間との対応関係を調べることによって得られたものである。
【００７１】
第４テーブルには、１分あたりの外気のメタノール濃度変化量と、セルスタック１２の劣化を促進させない程度の継続時間との対応関係が記録されている。クロスオーバーによってアノード１８ｂ側からカソード１８ｃ側に移動したメタノールのほとんどはカソード１８ｃの白金触媒層で水と二酸化炭素とに分解されるものの、少量のメタノールがセルスタック１２のカソード出口Ｉ４から排出される。カソード出口Ｉ４からのメタノールのほとんどは気液分離器４２で液化され水タンク４４に回収されるが、微量のメタノールが気体のままパイプＰ１８から排出される。このようにパイプＰ１８からの排気には微量のメタノールが含まれるので、車庫内でセルスタック１２の発電を継続させれば車庫内の空気のメタノール濃度は自然な変化よりも急激に変化（上昇）する。車庫の容積が小さくなるほど発電に伴う車庫内の空気のメタノール濃度上昇幅は大きくなることから、メタノール濃度変化に基づいて、車庫の容積を推定でき、劣化を促進させない程度の継続時間を得ることができる。第４テーブルは、容積の異なる複数の車庫内でセルスタック１２をそれぞれ発電させ、１分あたりのメタノール濃度変化量と、劣化を促進させない程度の継続時間との対応関係を調べることによって得られたものである。
【００７２】
第５テーブルには、１分あたりのセルスタック１２の出力変化量と、セルスタック１２の劣化を促進させない程度の継続時間との対応関係が記録されている。上述のように車庫内でセルスタック１２の発電を継続させれば車庫内の酸素が減少することから、セルスタック１２の出力は通常の変化よりも急激に変化（低下）する。このことから出力変化に基づいて、車庫の容積を推定でき、劣化を促進させない程度の継続時間を得ることができる。第５テーブルは、容積の異なる複数の車庫内でセルスタック１２をそれぞれ発電させ、１分あたりの出力変化量と、劣化を促進させない程度の継続時間との対応関係を調べることによって得られたものである。
【００７３】
なお、車庫内の空気の酸素濃度が１８％程度であれば、当該車庫内で発電を継続させた場合と、開放された空間で通常の酸素濃度（２０％程度）の空気を供給して発電を継続させた場合とを比較して、セルスタック１２の劣化の進み方はほとんど変わらない。このことから、『セルスタック１２の劣化を促進させない程度の継続時間』は、車庫内でセルスタック１２の発電を継続しても車庫内の空気の酸素濃度が所定値（たとえば１８％）未満にならないように設定されている。
【００７４】
ついで、図５および図６を参照して、自動二輪車１００の運転停止時における燃料電池システム１０の動作の一例について説明する。ここでは、セルスタック１２が発電している状態において自動二輪車１００の運転を停止させる場合について説明する。
【００７５】
まず、ステップＳ１でメインスイッチ９２のオフを契機として自動二輪車１００の運転が停止されれば、外気温センサ８２による温度の検出、湿度センサ８４による湿度の検出、濃度センサ８６によるメタノール濃度の検出、電圧検出回路６６による電圧値の検出および電流検出回路６８による電流値の検出が行われる（ステップＳ３）。
【００７６】
そして、前回の検出から所定時間（たとえば１分）が経過するまで待機する（ステップＳ５）。所定時間が経過すれば、ソナー８８ａ〜８８ｅによる距離の検出が行われるとともに、再び、外気温センサ８２、湿度センサ８４、濃度センサ８６、電圧検出回路６６および電流検出回路６８による検出が行われる（ステップＳ７）。
【００７７】
つづいて、自動二輪車１００が配置された車庫の容積（閉空間の大きさ）、外気の温度変化量、湿度変化量およびメタノール濃度変化量、ならびにセルスタック１２の出力変化量がＣＰＵ５４によって取得される（ステップＳ９）。ステップＳ９で取得された車庫の容積、温度変化量、湿度変化量、メタノール濃度変化量および出力変化量は、それぞれ、空間情報、温度変化情報、湿度変化情報、濃度変化情報および出力変化情報としてメモリ５８に格納される。
【００７８】
ステップＳ９では、ソナー８８ａが検出した前方の物体（車庫内であればたとえば壁）までの距離と、ソナー８８ｂが検出した後方の物体までの距離と、予め設定されているソナー８８ａと８８ｂとの水平方向の距離との和を算出することによって第１寸法が取得される。また、ソナー８８ｃが検出した左側の物体までの距離と、ソナー８８ｄが検出した右側の物体までの距離と、予め設定されているソナー８８ｃと８８ｄとの水平方向の距離との和を算出することによって第２寸法が取得される。さらに、ソナー８８ｅが検出した上方の物体（車庫内であればたとえば天井）までの距離と、予め設定されているソナー８８ｅから地面までの距離との和を算出することによって第３寸法が取得される。そして、取得した第１、第２および第３寸法を車庫内の幅、奥行および高さの寸法と推定して、これらの積を算出する。これによって、車庫の容積が取得（推定）される。
【００７９】
また、外気温センサ８２の直前の検出結果とその１つ前の検出結果との差を算出することによって、所定時間（ここでは１分）あたりの外気の温度変化量が取得される。同様に、湿度センサ８４の直前の検出結果とその１つ前の検出結果とを用いて１分あたりの外気の湿度変化量が取得され、濃度センサ８６の直前の検出結果とその１つ前の検出結果とを用いて１分あたりの外気のメタノール濃度変化量が取得される。
【００８０】
また、電圧検出回路６６および電流検出回路６８の直前の検出結果を用いて算出した出力と、電圧検出回路６６および電流検出回路６８のその１つ前の検出結果を用いて算出した出力との差を算出することによって、１分あたりのセルスタック１２の出力変化量が取得される。
【００８１】
なお、１回目のステップＳ９では、直前の検出結果として１回目のステップＳ７での検出結果が用いられ、その１つ前の検出結果としてステップＳ３での検出結果が用いられる。２回目以降のステップＳ９では、直前の検出結果として直前のステップＳ７での検出結果が用いられ、その１つ前の検出結果としてその１つ前のステップＳ７での検出結果が用いられる。このようにすれば上記変化量を容易に取得できる。
【００８２】
つづいて、ステップＳ９で取得した容積が第１閾値（たとえば２０ｍ3）未満かつ第２閾値（たとえば５ｍ3）以上か否かがＣＰＵ５４によって判定される。つまり、取得した容積が第１所定範囲内か否かが判定される（ステップＳ１１）。取得した容積が第１所定範囲内であれば、ＣＰＵ５４は、自動二輪車１００が狭い車庫内に配置されていると推定して当該容積に対応する継続時間を第１テーブルから取得する。第１テーブルから取得された継続時間は、第１継続時間としてメモリ５８に格納される。つまり、第１継続時間が設定される（ステップＳ１３）。その後、ステップＳ１５の判定に進む。
【００８３】
一方、取得した容積が第１閾値（ここでは２０ｍ3）以上であれば、セルスタック１２の劣化を促進させることがないほど車庫が大きいと推定してステップＳ１３を経由することなくステップＳ１５に進む。取得した容積が第２閾値（ここでは５ｍ3）未満であっても、たとえば自動二輪車１００の周囲に荷物等が置かれており、適切な容積を取得できなかったと推定してステップＳ１５に進む。つまり、取得した容積が第１所定範囲外であればステップＳ１３を経由することなくステップＳ１５に進む。
【００８４】
ステップＳ１５では、ステップＳ９で取得した温度変化量が第１閾値（たとえば１℃）以上かつ第２閾値（たとえば４℃）未満か否かがＣＰＵ５４によって判定される。つまり、取得した温度変化量が第２所定範囲内か否かが判定される。取得した温度変化量が第２所定範囲内であれば、ＣＰＵ５４は、自動二輪車１００が狭い車庫内に配置されていると推定して当該温度変化量に対応する継続時間を第２テーブルから取得する。第２テーブルから取得された継続時間は、第２継続時間としてメモリ５８に格納される。つまり、第２継続時間が設定される（ステップＳ１７）。その後、ステップＳ１９の判定に進む。
【００８５】
一方、取得した温度変化量が第１閾値（ここでは１℃）未満であれば、自然な温度変化であって車庫内に配置されていないと推定してステップＳ１７を経由することなくステップＳ１９に進む。取得した温度変化量が第２閾値（ここでは４℃）以上であっても、自動二輪車１００を車庫外から車庫内に移動させた際に車庫内の暖房機器の影響等によって適切な温度変化量を取得できなかったと推定してステップＳ１９に進む。つまり、取得した温度変化量が第２所定範囲外であればステップＳ１７を経由することなくステップＳ１９に進む。
【００８６】
ステップＳ１９では、ステップＳ９で取得した湿度変化量が第１閾値（たとえば３％ＲＨ）以上かつ第２閾値（たとえば２０％ＲＨ）未満か否かがＣＰＵ５４によって判定される。つまり、取得した湿度変化量が第３所定範囲内か否かが判定される。取得した湿度変化量が第３所定範囲内であれば、ＣＰＵ５４は、自動二輪車１００が狭い車庫内に配置されていると推定して当該湿度変化量に対応する継続時間を第３テーブルから取得する。第３テーブルから取得された継続時間は、第３継続時間としてメモリ５８に格納される。つまり、第３継続時間が設定される（ステップＳ２１）。その後、図６に示すステップＳ２３の判定に進む。
【００８７】
一方、取得した湿度変化量が第１閾値（ここでは３％ＲＨ）未満であれば、自然な湿度変化であって車庫内に配置されていないと推定してステップＳ２１を経由することなくステップＳ２３に進む。取得した湿度変化量が第２閾値（ここでは２０％ＲＨ）以上であっても、自動二輪車１００を車庫外から車庫内に移動させた際に車庫内の加湿器の影響等によって適切な湿度変化量を取得できなかったと推定してステップＳ２３に進む。つまり、取得した湿度変化量が第３所定範囲外であればステップＳ２１を経由することなくステップＳ２３に進む。
【００８８】
ステップＳ２３では、ステップＳ９で取得したメタノール濃度変化量が第１閾値（たとえば０．５ｐｐｍ）以上かつ第２閾値（たとえば４ｐｐｍ）未満か否かがＣＰＵ５４によって判定される。つまり、取得したメタノール濃度変化量が第４所定範囲内か否かが判定される。取得したメタノール濃度変化量が第４所定範囲内であれば、ＣＰＵ５４は、自動二輪車１００が狭い車庫内に配置されていると推定して当該メタノール濃度変化量に対応する継続時間を第４テーブルから取得する。第４テーブルから取得された継続時間は、第４継続時間としてメモリ５８に格納される。つまり、第４継続時間が設定される（ステップＳ２５）。その後、ステップＳ２７の判定に進む。
【００８９】
一方、取得したメタノール濃度変化量が第１閾値（ここでは０．５ｐｐｍ）未満であれば、自然な濃度変化であって車庫内に配置されていないと推定してステップＳ２５を経由することなくステップＳ２７に進む。取得したメタノール濃度変化量が第２閾値（ここでは４ｐｐｍ）以上であっても、燃料タンク１４からのメタノール燃料漏れの影響等によって適切なメタノール濃度変化量を取得できなかったと推定してステップＳ２７に進む。つまり、取得したメタノール濃度変化量が第４所定範囲外であればステップＳ２５を経由することなくステップＳ２７に進む。ステップＳ２３で第２閾値以上の場合、燃料タンク１４や水溶液タンク１６が破損しているおそれがあるので、たとえば、表示部９８に所定のメッセージを表示させることによってその旨を自動二輪車１００のドライバ等に報知する処理が行われる。
【００９０】
ステップＳ２７では、ステップＳ９で取得したセルスタック１２の出力変化量が第１閾値（たとえば２０Ｗ）以上かつ第２閾値（たとえば１６０Ｗ）未満か否かがＣＰＵ５４によって判定される。つまり、取得した出力変化量が第５所定範囲内か否かが判定される。取得した出力変化量が第５所定範囲内であれば、ＣＰＵ５４は、自動二輪車１００が狭い車庫内に配置されていると推定して当該出力変化量に対応する継続時間を第５テーブルから取得する。第５テーブルから取得された継続時間は、第５継続時間としてメモリ５８に格納される。つまり、第５継続時間が設定される（ステップＳ２９）。その後、ステップＳ３１の判定に進む。
【００９１】
一方、取得した出力変化量が第１閾値（ここでは２０Ｗ）未満であれば、通常の出力変化であって車庫内に配置されていないと推定しステップＳ２９を経由することなくステップＳ３１に進む。取得した出力変化量が第２閾値（ここでは１６０Ｗ）以上であっても、電圧検出回路６６や電流検出回路６８の誤検出等によって適切な出力変化量を取得できなかったと推定してステップＳ３１に進む。つまり、取得した出力変化量が第５所定範囲外であればステップＳ２９を経由することなくステップＳ３１に進む。ステップＳ２７で第２閾値以上の場合、電圧検出回路６６や電流検出回路６８が故障しているおそれがあるので、たとえば、表示部９８に所定のメッセージを表示させることによってその旨を自動二輪車１００のドライバ等に報知する処理が行われる。
【００９２】
ステップＳ３１では、メモリ５８に継続時間が格納されているか否かがＣＰＵ５４によって判定される。第１〜第５継続時間のいずれか１つでもメモリ５８に格納されていれば継続時間をカウント中か否かがＣＰＵ５４によって判定される（ステップＳ３３）。継続時間をカウント中でなければ、メモリ５８に格納されている継続時間のうち最小の継続時間がＣＰＵ５４によって選択される（ステップＳ３５）。なお、メモリ５８に格納されている継続時間が第１〜第５継続時間のいずれか１つであれば、それが選択される。
【００９３】
つづいて、ＣＰＵ５４は、クロック回路５６からのクロックに基づいてステップＳ３５で選択した継続時間のカウント（計測）を開始する（ステップＳ３７）。そして、ステップＳ３９で継続時間が経過すれば、ＣＰＵ５４は、水溶液ポンプ２４およびエアポンプ４０等の補機類を停止させ、セルスタック１２の発電を停止させる（ステップＳ４１）。その後、たとえば表示部９８に所定のメッセージを表示させることによって、セルスタック１２の劣化を抑えるために発電を停止したことを自動二輪車１００のドライバ等に報知し（ステップＳ４３）、終了する。
【００９４】
ステップＳ３９で継続時間が経過するまでは、ステップＳ４５でメインスイッチ９２がオンされない限りステップＳ５に戻り、ステップＳ５以降の処理を繰り返す。
【００９５】
また、ステップＳ３３で継続時間をカウント中であればステップＳ３５およびＳ３７を経由することなくステップＳ３９に進む。
【００９６】
さらに、ステップＳ３１でメモリ５８に継続時間が格納されていなければ継続時間をカウント中か否かを確認する（ステップＳ４７）。そして、継続時間をカウント中であれば、カウントを停止するとともにメモリ５８に格納されている以前の全ての継続時間をクリアし（ステップＳ４９）、ステップＳ４５に進む。つまり、以前に継続時間のカウントを開始している場合であっても、たとえば車庫が開扉されて外部との空気の流通が円滑に行われるようになった場合（車庫内の空間が閉空間でなくなった場合）は、カウントを停止するとともに設定した継続時間をクリアする。
【００９７】
なお、継続時間をカウント中であっても、二次電池６０の蓄電率が上限値（ここでは９８％）に達すればセルスタック１２の発電が停止される。同様に、継続時間をカウント中であっても、停止ボタン９６ｂが押されればセルスタック１２の発電が強制停止される。
【００９８】
また、ステップＳ９でソナー８８ａ〜８８ｅのうち１つでも距離を検出できない場合は、自動二輪車１００が車庫内に配置されていない（車庫が外部に開放されている）と推定して、ステップＳ１３を経由しないようにすればよい。
【００９９】
また、２回目以降のステップＳ９では、直前の検出結果として直前のステップＳ７での検出結果を用い、その１つ前の検出結果としてその１つ前のステップＳ７での検出結果を用いる場合について説明したが、これに限定されない。２回目以降のステップＳ９において、１回目の検出結果（ステップＳ３での検出結果）と、直前のステップＳ７での検出結果とを用いて各種変化量を取得するようにしてもよい。
【０１００】
さらに、１回目の各種情報の検出（ステップＳ３での検出）は、自動二輪車１００の運転停止前であってもよい。
【０１０１】
なお、ステップＳ５での所定時間（待機時間）は、上述の１分に限定されず、任意に設定できる。ステップＳ５の所定時間を１分以外に設定する場合、ステップＳ９で１分あたりの各種変化量を求める演算をすればよい。また、この場合、１分以外の所定時間あたりの変化量と継続時間との対応関係を記録した第２〜第５テーブルを準備しておくようにしてもよい。
【０１０２】
このような燃料電池システム１０によれば、外気（自動二輪車１００の周囲の空気）の温度変化量、湿度変化量およびメタノール濃度変化量、ならびにセルスタック１２の出力変化量に基づいて自動二輪車１００が車庫内に配置されているか否かを推定できる。そして、車庫内に配置されていると推定した場合はセルスタック１２の発電を停止させることによって、各燃料電池１８が局所的に発電する前にセルスタック１２の発電を停止させることができ、セルスタック１２の劣化を抑えることができる。
【０１０３】
所定時間（ここでは１分）あたりの外気の温度変化量が、自然な温度変化において想定される最大の変化量程度の第１閾値（ここでは１℃）未満であれば、セルスタック１２の発電を継続させる。これによって、たとえば自動二輪車１００が車庫内に配置されていない場合において、外気の温度が自然な範囲で変化しているにもかかわらず誤ってセルスタック１２の発電を停止させるといったことを防止できる。つまり、劣化を促進させるおそれが小さいにもかかわらず誤ってセルスタック１２の発電を停止させるといったことを防止でき、二次電池６０の充電を継続できる。
【０１０４】
所定時間あたりの外気の温度変化量が、排気による温度上昇を第１閾値に加味することによって想定される最大の変化量よりも大きな第２閾値（ここでは４℃）以上であれば、セルスタック１２の発電を継続させる。これによって、たとえば外気の温度が暖房機器の影響によって急激に上昇した場合において、実際にはセルスタック１２の発電による外気の温度上昇が小さいにもかかわらず誤ってセルスタック１２の発電を停止させるといったことを防止できる。
【０１０５】
所定時間あたりの外気の湿度変化量が、自然な湿度変化において想定される最大の変化量程度の第１閾値（ここでは３％ＲＨ）未満であれば、セルスタック１２の発電を継続させる。これによって、外気の湿度が自然な範囲で変化しているにもかかわらず誤ってセルスタック１２の発電を停止させるといったことを防止できる。
【０１０６】
所定時間あたりの外気の湿度変化量が、排気による湿度上昇を第１閾値に加味することによって想定される最大の変化量よりも大きな第２閾値（ここでは２０％ＲＨ）以上であれば、セルスタック１２の発電を継続させる。これによって、たとえば外気の湿度が加湿器の影響によって急激に上昇した場合において、実際にはセルスタック１２の発電による外気の湿度上昇が小さいにもかかわらず誤ってセルスタック１２の発電を停止させるといったことを防止できる。
【０１０７】
所定時間あたりの外気のメタノール濃度変化量が、自然な濃度変化において想定される最大の変化量程度の第１閾値（ここでは０．５ｐｐｍ）未満であれば、セルスタック１２の発電を継続させる。これによって、外気のメタノール濃度が自然な範囲で変化しているにもかかわらず誤ってセルスタック１２の発電を停止させるといったことを防止できる。
【０１０８】
所定時間あたりのメタノール濃度変化量が、排気によるメタノール濃度上昇を第１閾値に加味することによって想定される最大の変化量よりも大きな第２閾値（ここでは４ｐｐｍ）以上であれば、セルスタック１２の発電を継続させる。これによって、たとえば外気のメタノール濃度が燃料タンク１４からのメタノール燃料漏れや水溶液タンク１６からのメタノール水溶液漏れによって急激に上昇した場合において、実際にはセルスタック１２の発電による外気のメタノール濃度上昇が小さいにもかかわらず誤ってセルスタック１２の発電を停止させるといったことを防止できる。
【０１０９】
所定時間あたりの出力変化量が、通常の出力変化において想定される最大の変化量程度の第１閾値（ここでは２０Ｗ）未満であれば、セルスタック１２の発電を継続させる。これによって、セルスタック１２の出力が通常の範囲で変化しているにもかかわらず誤ってセルスタック１２の発電を停止させるといったことを防止できる。
【０１１０】
所定時間あたりの出力変化量が、車庫内の酸素の減少に伴う出力低下を第１閾値に加味することによって想定される最大の変化量よりも大きな第２閾値（ここでは１６０Ｗ）以上であれば、セルスタック１２の発電を継続させる。これによって、たとえば電圧検出回路６６や電流検出回路６８のエラーによってセルスタック１２の出力が急激に低下したことを誤検出した場合において、実際には発電による車庫内の酸素の減少に伴ってセルスタック１２の出力が低下していないにもかかわらず誤ってセルスタック１２の発電を停止させるといったことを防止できる。
【０１１１】
外気の温度変化量、湿度変化量およびメタノール濃度変化量、ならびにセルスタック１２の出力変化量といった変化情報と、空間情報である車庫の容積とを用いることによって、セルスタック１２の発電を適切に停止させることができる。取得した車庫の容積に基づいて自動二輪車１００が狭い車庫に配置されていると推定する場合は、発電を停止させることによって、セルスタック１２の劣化を確実に抑えることができる。
【０１１２】
車庫の容積、外気の温度変化量、湿度変化量およびメタノール濃度変化量、ならびにセルスタック１２の出力変化量を用いて第１〜第５継続時間を設定し、そのうち最小の継続時間を選択することによって、セルスタック１２の劣化をより確実に抑えることができる。
【０１１３】
燃料電池システム１０の電源すなわちメインスイッチ９２がオフのときには使用者が燃料電池システム１０から離れることが多く、警告しただけでは確実にセルスタック１２の劣化を防止することができない場合がある。しかし、メインスイッチ９２がオフの期間中に、変化情報に基づいてセルスタック１２の発電を停止させることによって、上記弊害を防止でき、この発明は電源のオフ時に特に有効となる。また、燃料電池システム１０が接続される機器の電源がオフの期間中に、変化情報に基づいてセルスタック１２の発電を防止することによって、同様の効果を得ることができる。
【０１１４】
自動二輪車１００が車庫内に配置されていると推定した場合であっても、継続時間が経過するまでは発電を継続させることによって、セルスタック１２の劣化を促進させることのない範囲で二次電池６０の充電等を継続できる。
【０１１５】
車庫内で発電を継続させる場合、メタノール水溶液を発電に利用する燃料電池システム１０では、排気に含まれる水蒸気が多く、車庫内の湿度を上昇させやすい。また、燃料電池システム１０では、排気に二酸化炭素が含まれることから、車庫内の空気の温度を上昇させやすく、セルスタック１２の出力も低下しやすい。このことから、この発明は、水素型の燃料電池システム等に比べて、高精度な温度変化量、湿度変化量および出力変化量を取得できる燃料電池システム１０において特に有効となる。
【０１１６】
大型の燃料電池では空気中の酸素の減少に伴って局所的に発電しやすく劣化が促進されやすいので、この発明は、大型の燃料電池１８を含むセルスタック１２によって電力を供給する必要がある自動二輪車１００に好適に用いられる。
【０１１７】
なお、図５の動作では、メインスイッチ９２のオフを契機としてステップＳ３に進む場合について説明したが、ステップＳ３に進む契機はこれに限定されない。
【０１１８】
たとえば、メインスイッチ９２がオフされていなくても、燃料電池１８ひいてはセルスタック１２が発電を開始したか否かをステップＳ１で判定し、その結果に基づいてステップＳ３の処理を行うようにしてもよい。
【０１１９】
また、燃料電池１８ひいてはセルスタック１２が通常運転に移行したか否かをステップＳ１で判定し、その結果に基づいてステップＳ３の処理を行うようにしてもよい。通常運転中でない場合は正確に変化情報が得られない場合があるので、通常運転中にのみ判定を行うことで誤った判断をすることを防止できる。
【０１２０】
セルスタック１２が通常運転に移行したか否かは、たとえば燃料電池１８の温度が所定値（たとえば６０℃）以上になったか否かで判定できる。燃料電池１８の温度は温度検出手段としての入口温度センサ２８や出口温度センサ３０などによって検出される。この場合、セルスタック１２が通常運転しているか否かを容易に判断できる。
【０１２１】
また、セルスタック１２が通常運転に移行したか否かは、燃料電池１８の出力に関する情報が所定値以上になったか否かで判断できる。燃料電池１８の出力に関する情報としては、セルスタック１２の出力や１個の燃料電池１８あたりの出力が用いられ、それぞれに応じた所定値と比較される。この場合も、セルスタック１２が通常運転しているか否かを容易に判断できる。
【０１２２】
さらに、セルスタック１２が通常運転に移行したか否かは、発電開始からの経過時間が所定値以上になったか否かで判断してもよい。
【０１２３】
また、メータ１１６からの電動モータ１１２の状況に関する情報に基づいてステップＳ３に進むようにしてもよい。具体的には、電動モータ１１２の回転数に基づいて自動二輪車１００の走行速度を検出し、走行していない状態が一定時間継続すればステップＳ３に進むようにしてもよい。
【０１２４】
さらに、自動二輪車１００の傾きを検出するジャイロセンサ等の傾き検出手段が用いられてもよい。この場合、自動二輪車１０がスタンド等の支持手段によって支持された状態の自動二輪車１０の傾きを、傾き検出手段が一定時間継続して検出すれば、ステップＳ３に進むようにしてもよい。
【０１２５】
上述の実施形態では、第１〜第５継続時間のうち１つでも設定されていれば継続時間のカウントを行うようにしているが、第１〜第５継続時間の全てが設定されている場合にのみ継続時間のカウントを開始するようにしてもよい。これによって、実際には閉空間に配置されていないにもかかわらず誤って発電が停止されることを防止できる。また、必ずしも継続時間をカウントしなくてもよい。すなわち、いずれか１つの継続時間が設定されていれば即座に発電を停止させてもよい。これによって、より確実に燃料電池１８ひいてはセルスタック１２の劣化を防止することができる。また、全ての継続時間が設定されている場合に即座に発電を停止させるようにしてもよい。
【０１２６】
また、図５の動作では、濃度検出手段である濃度センサ８６によって検出した外気のメタノール濃度を用いて第４継続時間を設定する場合について説明したが、外気の蟻酸メチル濃度、ホルムアルデヒド濃度または酸素濃度を用いて第４継続時間を設定するようにしてもよい。
【０１２７】
上述した第２テーブルとして、外気温の値や燃料電池１８の出力の値、燃料電池１８の温度に応じた複数のテーブルが含まれてもよい。これは、外気温や出力、スタック温度が変わると空間の容積を判断するための基準が変化するためである。また、外気温の値や燃料電池１８の出力の値、燃料電池１８の温度に応じて第１、第２閾値を変更するようにしてもよい。この場合、外気温や燃料電池１８の出力、燃料電池１８の温度の測定結果に応じて用いるテーブルを変更することによって、より精度良く空間の容積を推定することができる。
【０１２８】
上述した第３テーブルとして、湿度の値に応じた複数のテーブルが含まれてもよい。この場合、湿度の測定結果に応じて用いるテーブルを変更することによって、より精度良く空間の容積を推定することができる。
【０１２９】
上述した第５テーブルとして、セルスタック１２の出力やエアポンプ４０の出力（空気の流量）に応じた複数のテーブルが含まれてもよい。この場合、現在の出力や流量の測定結果に応じて用いるテーブルを変更することによって、より精度良く空間の容積を推定することができる。
【０１３０】
また、上述の実施形態では、自動二輪車１００ひいては燃料電池システム１０の周囲の空気（外気）の温度変化量、湿度変化量およびメタノール濃度変化量を取得する場合について説明したが、この発明はこれに限定されない。たとえば、セルスタック１２の発電に用いられる空気の変化情報として、燃料電池システム１０内であって空気供給手段であるエアポンプ４０に至るまでの空気の温度変化情報、湿度変化情報およびメタノール濃度変化情報を取得するようにしてもよい。
【０１３１】
また、上述の実施形態では、アクティブソナーであるソナー８８ａ〜８８ｅを含む空間情報取得手段を用いる場合について説明したが、空間情報取得手段はこれに限定されない。たとえばソナー８８ａ〜８８ｅに代えて、ＬＥＤ等から発したレーザの反射光をＣＣＤ等で受けることによって物体までの距離を検出するレーザスキャナを空間情報取得手段に用いるようにしてもよい。レーザスキャナの他にも、たとえば赤外光等を用いて物体までの距離を検出可能なカメラ等を用いるようにしてもよい。
【０１３２】
さらに、上述の実施形態では、車庫の容積（閉空間の大きさ）、外気の温度変化量、湿度変化量およびメタノール濃度変化量、ならびにセルスタック１２の出力変化量を取得する場合について説明したが、この発明はこれに限定されない。外気の温度変化情報および湿度変化情報、ならびにセルスタック１２の出力変化情報の少なくともいずれか１つを取得し、取得した変化情報に基づいてセルスタック１２の発電を停止させるようにしてもよい。
【０１３３】
閉空間は、車庫に限定されず、外部との間で空気が流通しにくい任意の空間をいう。
【０１３４】
上述の実施形態では、燃料電池の出力変化量としてセルスタック１２の出力変化量を用いたが、１個の燃料電池１８あたりの出力変化量を用いてもよいことはいうまでもない。
【０１３５】
なお、この発明の燃料電池システムは、自動二輪車だけではなく、自動車、船舶等の任意の輸送機器に好適に用いることができる。また、この発明の燃料電池システムは、パーソナルコンピュータ（パソコン）や携帯電話等の電子機器にも好適に用いることができる。たとえば、この発明の燃料電池システムをノート型（可搬型）パソコンに用いる場合は、図５のステップＳ１において、ジャイロセンサによって検出されるノート型パソコンの傾きやラップトップの開閉状態に基づいて、当該パソコンの運転状態を判定すればよい。
【０１３６】
上述の実施形態では、アルコールの一例であるメタノールを含むメタノール水溶液を燃料として用いる場合について説明したが、燃料はこれに限定されず、アルコールの他の例であるエタノールを含むエタノール水溶液を燃料として用いてもよい。また、燃料は、アルコール系燃料に限定されず、ジメチルエーテル等のエーテルを含むエーテル系燃料であってもよい。
【符号の説明】
【０１３７】
１０      燃料電池システム
１２      セルスタック
１８      燃料電池（燃料電池セル）
２８      入口温度センサ
３０      出口温度センサ
５２，６２      コントローラ
５４      ＣＰＵ
５６      クロック回路
５８      メモリ
６６      電圧検出回路
６８      電流検出回路
８２      外気温センサ
８４      湿度センサ
８６      濃度センサ
８８ａ〜８８ｅ      ソナー
９２      メインスイッチ
１００      自動二輪車
【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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【図６】
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