(57)【要約】【課題】燃料電池システムの停止後のディスチャージに係る処理と通信充填に係る処理とを適切な態様で行うこと。【解決手段】燃料電池システムは、水素タンクとスタックとを接続する水素供給管と、水素供給管に設けられた主止弁と、水素タンクの状態を示すデータ信号を外部へ送信する赤外線送信器と、を備える。ＥＧＲ停止処理では、システムへの停止指令後に、主止弁を開きスタックによる発電及びディスチャージを継続する。通信充填では、充填指令が出力されたことに応じて、水素タンクの状態を示すデータ信号を外部の水素ステーションに送信しながら、この水素ステーションから供給された水素ガスを水素タンクに充填する。燃料電池システムは、ＥＧＲ停止処理を行っている間に通信充填を開始する指令が生じた場合には、主止弁を閉じた後に、通信充填を開始し、ＥＧＲ停止処理を中断する。そして通信充填が完了した後に、ＥＧＲ停止処理を再開する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガス及び酸化剤ガスが供給されると発電する燃料電池と、
燃料ガスを貯蔵する貯蔵容器と、
前記貯蔵容器と前記燃料電池とを接続する燃料ガス供給路と、
前記燃料ガス供給路に設けられた開閉弁と、
前記貯蔵容器の状態を示すデータ信号を外部へ送信する送信手段と、を備えた燃料電池システムの制御方法であって、
前記制御方法は、
前記燃料電池システムへの停止指令後に、前記開閉弁を開き、前記燃料電池へ燃料ガスを供給し、前記燃料電池による発電及びディスチャージを継続する停止後ディスチャージ工程と、
前記貯蔵容器への燃料ガスの充填指令が出力されたことに応じて、前記貯蔵容器の状態を示すデータ信号を外部の燃料供給源に送信しながら、当該外部の燃料供給源から供給された燃料ガスを前記貯蔵容器に充填する充填工程と、
前記停止後ディスチャージ工程を行っている間に前記充填指令が出力された場合には、前記開閉弁を閉じた後に、前記充填工程を開始する切替工程と、を含む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】
前記制御方法は、前記停止後ディスチャージ工程とは別の工程であって、前記燃料電池への燃料ガスの供給を伴わないシステム停止処理を前記燃料電池システムへの停止指令後に行う停止処理工程さらに含み、
前記切替工程では、前記停止処理工程と前記停止後ディスチャージ工程とを並行して行っている間に前記充填指令が出力された場合には、前記開閉弁を閉じ、前記充填工程と前記停止処理工程とを並行して行うことを特徴とする請求項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、前記燃料電池の燃料ガス排出部と前記燃料ガス供給路とを接続して構成される燃料ガス循環流路と、前記燃料電池の酸化剤ガス導入部と酸化剤ガス排出部とを接続して構成される酸化剤循環流路と、前記燃料ガス循環流路内の圧力を検出する燃料ガス圧検出手段と、をさらに備え、
前記停止後ディスチャージ工程では、前記燃料電池システムの停止指令後に、前記開閉弁を開いた状態で前記燃料ガス循環流路内の燃料ガスを循環させかつ前記酸化剤循環流路内の酸化剤ガスを循環させることによって、前記酸化剤循環流路内の酸素濃度が所定濃度に低下するまで前記燃料電池による発電及びディスチャージを行い、
前記切替工程では、前記開閉弁を閉じた後、前記燃料ガス圧検出手段によって検出された圧力が所定の下限圧力を下回るまでは前記停止後ディスチャージ工程と前記充填工程とを並行して実行し、前記検出された圧力が前記下限圧力を下回った後は前記充填工程が完了するまで前記停止後ディスチャージ工程を中断する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の制御方法。
【請求項４】
前記燃料電池システムは、前記燃料電池の燃料ガス排出部と前記燃料ガス供給路とを接続して構成される燃料ガス循環流路と、前記燃料電池の酸化剤ガス導入部と酸化剤ガス排出部とを接続して構成される酸化剤循環流路と、前記燃料ガス供給路のうち前記開閉弁より下流側に設けられ、前記貯蔵容器から供給された燃料ガスを前記燃料ガス循環流路内に供給する燃料ガスインジェクタと、をさらに備え、
前記停止後ディスチャージ工程では、前記燃料電池システムの停止指令後に、前記開閉弁を開いた状態で前記燃料ガスインジェクタによって前記燃料ガス循環流路内の圧力を所定の第１圧力に制御しながら前記酸化剤循環流路内の酸化剤ガスを循環させることによって、前記酸化剤循環流路内の酸素濃度が所定濃度に低下するまで前記燃料電池による発電及びディスチャージを行い、
前記切替工程では、前記充填指令が出力された場合には、前記燃料ガスインジェクタによって前記燃料ガス循環流路内の圧力を前記第１圧力より高い第２圧力まで昇圧してから前記開閉弁を閉じ、前記停止後ディスチャージ工程と前記充填工程とを並行して行うことを特徴とする請求項１から３の何れか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。より詳しくは、燃料電池システムへの停止指令後に、燃料電池による発電及びディスチャージを継続する燃料電池システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池車両は、その電源システムとして燃料電池システムを備える。燃料電池は、燃料ガスである水素ガスと酸化剤ガスである空気とが供給されると発電する。燃料電池に水素ガスを供給するため、燃料電池のアノード流路には水素ガス供給管を介して水素タンクが接続されている。また、燃料電池に空気を供給するため、燃料電池のカソード流路には空気供給管を介してコンプレッサが接続されている。燃料電池システムは、起動されると水素ガス及び空気の供給を開始し、燃料電池による発電を開始する。
【０００３】
システムの停止中に、カソード流路内に酸素が残ったままであると、次回のシステム起動時にアノード系に水素を供給したときに燃料電池のカソード側が高電位状態になってしまい、燃料電池の固体高分子電解質膜が劣化するおそれがある。このため、燃料電池システムでは、システムの停止時にカソード流路内に残留する酸素を用いて燃料電池による発電及びディスチャージを継続し、燃料電池を不活性状態にした上でシステムを完全に停止させている（特許文献１参照）。また、このディスチャージ処理では、カソード側からアノード側への酸素透過をさらに抑制するため、カソード側では残留酸素を消費させ、アノード側には水素タンクから余分に水素ガスを供給し、アノード流路内の圧力を高くしておく方が好ましいことも知られている。
【０００４】
一方、近年では水素タンク内に水素ガスを充填するための技術についても盛んに研究が進められている。例えば特許文献２の技術では、水素ステーションの水素充填装置と燃料電池車両とを接続し、その水素タンク内に水素ガスを充填する際、車両側からはタンクの温度や圧力等に関するデータ信号をステーション側に送信し、ステーション側では受信したデータ信号に基づいて最適な態様で水素ガスを充填する。このように車両側とステーション側とで通信を行いながら水素ガスを充填する技術を、以下では通信充填という。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１１５３１７号公報
【特許文献２】特開２０１１−３３０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記ディスチャージ処理は、利用者によるシステム停止操作を契機として、システム停止操作後も継続して行われる処理である。そして水素ガスの充填は、システム停止操作後に、利用者の意思に基づいて行われる処理である。したがって、システム停止操作後にディスチャージ処理を行っている間に、水素ガスを充填する操作が行われることがあり得るが、このような場合にどちらの処理を優先して行うか、又はどのような態様で両方の処理を並行して行うか等については十分に検討されていない。例えば、通信充填と並行してディスチャージ処理を行うとなると、水素タンクの状態が変動してしまい、車両側からは正確な水素タンクの状態に関するデータを送信できず、充填に時間がかかったり満充填できなくなったりするおそれがある。
【０００７】
本発明は、システム停止指令後に燃料電池による発電及びディスチャージを継続して行う燃料電池システムの制御方法であって、停止後のディスチャージに係る処理と通信充填に係る処理とを適切な態様で行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）燃料電池システム（例えば、後述の燃料電池システム１）は、燃料ガス及び酸化剤ガスが供給されると発電する燃料電池（例えば、後述のスタック２）と、燃料ガスを貯蔵する貯蔵容器（例えば、後述のタンク本体３１１）と、前記貯蔵容器と前記燃料電池とを接続する燃料ガス供給路（例えば、後述の水素供給管３２）と、前記燃料ガス供給路に設けられた開閉弁（例えば、後述の主止弁３１２）と、前記貯蔵容器の状態を示すデータ信号を外部へ送信する送信手段（例えば、後述の赤外線送信器６６）と、を備える。この燃料電池システムの制御方法は、前記燃料電池システムへの停止指令後に、前記開閉弁を開き、前記燃料電池へ燃料ガスを供給し、前記燃料電池による発電及びディスチャージを継続する停止後ディスチャージ工程（例えば、後述の図３に示すＥＧＲ停止処理）と、前記貯蔵容器への燃料ガスの充填指令が出力されたことに応じて、前記貯蔵容器の状態を示すデータ信号を外部の燃料供給源（例えば、後述の水素ステーション９）に送信しながら、当該外部の燃料供給源から供給された燃料ガスを前記貯蔵容器に充填する充填工程（例えば、後述の通信充填）と、前記停止後ディスチャージ工程を行っている間に前記充填指令が出力された場合には、前記開閉弁を閉じた後に、前記充填工程を開始する切替工程（例えば、後述の図４、６、８に示す割込制御）と、を含む。
【０００９】
（２）この場合、前記制御方法は、前記停止後ディスチャージ工程とは別の工程であって、前記燃料電池への燃料ガスの供給を伴わないシステム停止処理（例えば、後述の希釈処理、冷却処理等）を前記燃料電池システムへの停止指令後に行う停止処理工程さらに含み、前記切替工程では、前記停止処理工程と前記停止後ディスチャージ工程とを並行して行っている間に前記充填指令が出力された場合には、前記開閉弁を閉じ、前記充填工程と前記停止処理工程とを並行して行うことが好ましい。
【００１０】
（３）この場合、前記燃料電池システムは、前記燃料電池の燃料ガス排出部と前記燃料ガス供給路とを接続して構成される燃料ガス循環流路（例えば、後述の水素循環流路）と、前記燃料電池の酸化剤ガス導入部と酸化剤ガス排出部とを接続して構成される酸化剤循環流路（例えば、後述の酸素循環流路）と、前記燃料ガス循環流路内の圧力を検出する燃料ガス圧検出手段（例えば、後述のアノード圧センサ２７）と、をさらに備え、前記停止後ディスチャージ工程では、前記燃料電池システムの停止指令後に、前記開閉弁を開いた状態で前記燃料ガス循環流路内の燃料ガスを循環させかつ前記酸化剤循環流路内の酸化剤ガスを循環させることによって、前記酸化剤循環流路内の酸素濃度が所定濃度に低下するまで前記燃料電池による発電及びディスチャージを行い、前記切替工程では、前記開閉弁を閉じた後、前記燃料ガス圧検出手段によって検出された圧力が所定の下限圧力（例えば、後述の図７の下限圧）を下回るまでは前記停止後ディスチャージ工程と前記充填工程とを並行して実行し、前記検出された圧力が前記下限圧力を下回った後は前記充填工程が完了するまで前記停止後ディスチャージ工程を中断することが好ましい。
【００１１】
（４）この場合、前記燃料電池システムは、前記燃料電池の燃料ガス排出部と前記燃料ガス供給路とを接続して構成される燃料ガス循環流路と、前記燃料電池の酸化剤ガス導入部と酸化剤ガス排出部とを接続して構成される酸化剤循環流路と、前記燃料ガス供給路のうち前記開閉弁より下流側に設けられ、前記貯蔵容器から供給された燃料ガスを前記燃料ガス循環流路内に供給する燃料ガスインジェクタ（例えば、後述のインジェクタ３５）と、をさらに備え、前記停止後ディスチャージ工程では、前記燃料電池システムの停止指令後に、前記開閉弁を開いた状態で前記燃料ガスインジェクタによって前記燃料ガス循環流路内の圧力を所定の第１圧力（例えば、後述の図９のディスチャージ時目標圧）に制御しながら前記酸化剤循環流路内の酸化剤ガスを循環させることによって、前記酸化剤循環流路内の酸素濃度が所定濃度に低下するまで前記燃料電池による発電及びディスチャージを行い、前記切替工程では、前記充填指令が出力された場合には、前記燃料ガスインジェクタによって前記燃料ガス循環流路内の圧力を前記第１圧力より高い第２圧力（例えば、後述の図９の閉弁前目標圧）まで昇圧してから前記開閉弁を閉じ、前記停止後ディスチャージ工程と前記充填工程とを並行して行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
（１）停止後ディスチャージ工程は燃料電池の劣化を抑制するために利用者の意思とは無関係に行われる処理であり、充填工程は貯蔵容器に燃料ガスを充填するために利用者の意思に基づいて行われる処理である。そしてこれらは何れも燃料電池システムの停止指令後に実行される処理である。本発明では、停止後ディスチャージ工程を行っている間に充填指令が生じた場合には、開閉弁を閉じた後に充填工程を開始する。すなわち、利用者からすれば自身の意思に基づいて行われる充填工程が実行中の停止後ディスチャージ工程に優先して行われるため、利便性を向上できる。また、本発明では、充填工程を開始する前に開閉弁を閉じることにより、充填工程を行っている間に貯蔵容器から燃料ガスが燃料電池へ流出してしまい、貯蔵容器内の圧力や温度が変化するのを防止できる。したがって、充填工程を行っている間、送信手段からは状態が安定しており精度が高いデータ信号を外部の燃料供給源に送信できる。したがって、外部の燃料供給源は、貯蔵容器の状態を正確に把握できるので、短時間で満充填にできる。
【００１３】
（２）本発明では、燃料ガスの供給を伴わない停止処理工程と停止後ディスチャージ工程とを並行して行っている間に充填指令が生じた場合には、開閉弁を閉じ、充填工程と停止処理工程とを並行して実行する。すなわち、本発明では、充填指令の発生に関わらず停止処理工程を行う。これにより、充填工程が完了するまで停止処理工程の実行を持ち越す必要がないので、システムの停止指令後、停止処理工程が完了するまでにかかる時間を短縮でき、利用者が覚える違和感を軽減できる。
【００１４】
（３）本発明では、開閉弁を閉じた後も、燃料ガス圧検出手段によって検出された圧力が所定の下限圧力を下回るまで停止後ディスチャージ工程と充填工程とを並行して実行する。換言すれば、本発明では、開閉弁を閉じた後もできるだけ停止後ディスチャージ工程を行う。このように、停止後ディスチャージ工程と充填工程とを行うことにより、停止後ディスチャージ工程について、充填工程が完了した後まで持ち越す時間を短縮できるので、利用者が覚える違和感を軽減できる。
【００１５】
（４）本発明では、停止後ディスチャージ工程を行っている間に充填指令が生じた場合には、開閉弁を閉じてしまう前に、燃料ガスインジェクタによって燃料ガス循環流路内の圧力を第２圧力まで昇圧する。本発明では、開閉弁を閉じてしまう前に燃料ガス循環流路内の圧力を高めておくことにより、その分だけ開閉弁を閉じた後も停止後ディスチャージ工程と充填工程とを並行して実行できる。したがって、停止後ディスチャージ工程について、充填工程が完了した後まで持ち越す時間を短縮できるので、利用者が覚える違和感を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料電池システムの構成を模式的に示す図である。
【図２】上記実施形態に係る水素充填システムの構成を示す図である。
【図３】上記実施形態に係るシステム停止処理における各装置の制御手順を示すタイムチャートである。
【図４】実施例１の割込制御の手順を示すフローチャートである。
【図５】実施例１の割込制御の具体的な例を示すタイムチャートである。
【図６】実施例２の割込制御の具体的な手順を示すフローチャートである
【図７】実施例２の割込制御の具体的な例を示すタイムチャートである。
【図８】実施例３の割込制御の具体的な手順を示すフローチャートである。
【図９】実施例３の割込制御の具体的な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】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る制御方法が適用された燃料電池システム１の構成を模式的に示す図である。先ず、燃料電池システム１全体の構成のうち、主に燃料電池スタック２により発電させるために必要な装置の構成について、図１を参照しながら説明する。
【００１８】
燃料電池システム１は、燃料電池スタック２と、燃料電池スタック２に燃料ガスとしての水素を供給するアノード系３と、燃料電池スタック２に酸化剤ガスとしての空気を供給するカソード系４と、燃料電池スタック２から排出されたガスの後処理を行う希釈器３７と、燃料電池スタック２を冷却する冷却装置５と、燃料電池スタック２で発電した電力を蓄えるバッテリＢと、ＥＣＵ７と、燃料電池スタック２及びバッテリＢからの電力の供給によって駆動する走行モータＭと、を備える。燃料電池システム１は、走行モータＭで走行する図示しない燃料電池車両に搭載される。
【００１９】
燃料電池スタック（以下、単に「スタック」という）２は、例えば、数十個から数百個のセルが積層されたスタック構造である。各燃料電池セルは、膜電極構造体（ＭＥＡ）を一対のセパレータで挟持して構成される。膜電極構造体は、アノード電極（陰極）及びカソード電極（陽極）の２つの電極と、これら電極に挟持された固体高分子電解質膜とで構成される。通常、両電極は、固体高分子電解質膜に接して酸化・還元反応を行う触媒層と、この触媒層に接するガス拡散層とから形成される。このスタック２は、アノード電極側に形成されたアノード流路２１に水素が供給され、カソード電極側に形成されたカソード流路２２に酸素を含んだ空気が供給されると、これらの電気化学反応により発電する。
【００２０】
発電中のスタック２から取り出される出力電流は、電流制御器２９を介してバッテリＢや負荷（走行モータＭ及びエアコンプレッサ４１等）に入力される。電流制御器２９は、図示しないＤＣ−ＤＣコンバータを備えており、そのチョッピング動作によって発電中のスタック２の出力電流を制御する。特に後述の停止時充電処理やＥＧＲディスチャージ処理では、電流制御器２９は、スタック２の出力電流をバッテリＢの充電電流とし、これを所定の電流指令値に制御しながらバッテリＢに充電する。
【００２１】
バッテリＢは、スタック２で発電した電力や、走行モータＭによって回生制動力として回収した電気エネルギーを蓄える。また、例えば燃料電池システムの起動時や車両の高負荷運転時には、バッテリＢに蓄えられた電力はスタック２の出力を補うようにして負荷に供給される。
【００２２】
アノード系３は、水素タンク３１と、水素タンク３１からスタック２のアノード流路２１の導入部に至る水素供給管３２と、アノード流路２１の排出部から希釈器３７に至る水素排出管３３と、水素排出管３３から分岐し水素供給管３２に至る水素還流管３４と、を含んで構成される。水素を含んだガスの水素循環流路は、水素供給管３２、アノード流路２１、水素排出管３３及び水素還流管３４によって構成される。
【００２３】
水素タンク３１は、水素ガスを高圧で貯蔵するタンク本体３１１と、タンク本体３１１から延びる水素供給管３２に設けられた主止弁３１２と、を備える。
【００２４】
水素供給管３２のうち、主止弁３１２より下流側には、水素タンク３１から供給された新たな水素ガスを、スタック２へ向けて噴射するインジェクタ３５が設けられている。なお以下では、水素供給管３２のうち、インジェクタ３５と主止弁３１２との間の区間を中圧部３２１という。発電中のスタック２のアノード流路２１内の圧力（以下、「アノード圧」という）は、中圧部３２１内の圧力が十分に高い状態でインジェクタ３５を開閉駆動することにより所定の目標圧に制御される。なお、主止弁３１２を閉じた後であっても、この中圧部３２１内に十分な量の水素ガスが残っている間は、インジェクタ３５を開閉駆動することによってアノード圧を制御できる。
【００２５】
水素還流管３４には、水素排出管３３側のガスを水素供給管３２へ圧送し、水素循環流路内で水素を含んだガスを循環させる水素ポンプ３６が設けられている。水素排出管３３のうち、上記水素還流管３４との接続部より下流側には、パージ弁３３ａが設けられている。水素循環流路内を循環するガスの水素濃度が低下すると、スタック２の発電効率が低下する。このため、パージ弁３３ａは、スタック２の発電中に適切なタイミングで開かれる。これにより、水素循環流路内のガスは、希釈器３７へ排出される。
【００２６】
カソード系４は、エアコンプレッサ４１と、エアコンプレッサ４１からカソード流路２２の導入部に至る空気供給管４２と、カソード流路２２の排出部から希釈器３７に至る空気排出管４３と、空気排出管４３から分岐し空気供給管４２に至る空気還流管４５と、空気排出管４３から分岐し水素供給管３２及び希釈器３７に至るスタックバイパス管４８と、を含んで構成される。酸素を含んだガスの酸素循環流路は、空気供給管４２、カソード流路２２、空気排出管４３及び空気還流管４５によって構成される。
【００２７】
エアコンプレッサ４１は、システム外の空気を、空気供給管４２を介してスタック２のカソード流路２２に空気を供給する。また、空気排出管４３には、カソード流路２２内の圧力を調整するための背圧弁４３ｂが設けられている。発電中のスタック２のカソード流路２２内の圧力（以下、「カソード圧」という）は、エアコンプレッサ４１で空気を供給しながら背圧弁４３ｂの開度を調整することにより、スタック２の発電状態に応じた適切な大きさに制御される。
【００２８】
空気還流管４５には、空気排出管４３側のガスを空気供給管４２に圧送し、酸素循環流路内で酸素を含んだガスを循環させるＥＧＲポンプ４６が設けられている。空気供給管４２のうち空気還流管４５との接続部よりもエアコンプレッサ４１側には、システム１の停止中にエアコンプレッサ４１側からカソード流路２２側へ外気が流入するのを防止する入口封止弁４２ａが設けられている。また、空気排出管４３のうち空気還流管４５との分岐部よりも希釈器３７側には、システム１の停止中に希釈器３７側からカソード流路２２側へ外気が流入するのを防止する出口封止弁４３ａが設けられている。これら封止弁４２ａ、４３ａは、後述のＥＧＲ停止処理（例えば、後述の図３参照）において、カソード流路２２に酸素濃度の低い不活性ガスを充填した状態で閉じられ、スタック２の劣化を抑制する。
【００２９】
スタックバイパス管４８には、エアコンプレッサ４１から希釈器３７へ流れる空気の流量を制御するバイパス弁４８ａと、エアコンプレッサ４１から水素供給管３２へ流れる空気の流量を制御する掃気弁４８ｂと、が設けられている。バイパス弁４８ａは、例えば背圧弁４３ｂを閉じており、空気排出管４３から希釈ガスを希釈器３７に供給できない場合に開かれ、エアコンプレッサ４１の直下の空気を希釈器３７に供給する。掃気弁４８ｂは、スタック２による発電を停止している間に、水素循環流路内に残留する不純物をエアコンプレッサ４１から供給した空気で排出する掃気処理を実行する際に開かれる。
【００３０】
希釈器３７は、上述の背圧弁４３ｂ、及びバイパス弁４８ａを介して導入されたガスを希釈ガスとして、パージ弁３３ａを介して排出された水素を含んだガスを希釈し、システム外に排出する。
【００３１】
冷却装置５は、スタック２を経路に含む冷媒循環流路５１と、冷媒循環流路５１内の冷媒を所定の方向に圧送するウォータポンプ５２と、冷媒循環流路５１の一部となるラジエタ５３と、ラジエタ５３を通流する冷媒を冷却するラジエタファン５４と、を備える。冷却装置５は、ウォータポンプ５２によって冷媒を循環しスタック２と冷媒との熱交換を促進するとともに、ラジエタファン５４によって冷媒を冷却することにより、スタック２を保護するために定められた上限温度を上回らないようにする。
【００３２】
ＥＣＵ７は、燃料電池システム１を構成する各種装置を制御する電子制御ユニットであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び各種インターフェースなどの電子回路を含んで構成される。ＥＣＵ７には、燃料電池システム１の状態を検出するため、アノード圧センサ２７、カソード圧センサ２８等の各種センサが接続されている。
【００３３】
アノード圧センサ２７は、水素供給管３２に設けられ、アノード圧を検出し、検出値に略比例した信号をＥＣＵ７に送信する。カソード圧センサ２８は、空気排出管４３に設けられ、カソード圧を検出し、検出値に略比例した信号をＥＣＵ７に送信する。
【００３４】
図示しない車両の運転席には、燃料電池システム１の状態を利用者に報知する表示装置としてのインフォメーションパネルＰと、スタック２による発電の開始（すなわち、燃料電池システム１の起動）又はスタック２による発電の停止（すなわち、燃料電池システム１の停止）を指令するために運転者が操作するイグニッションスイッチＩＧとが設けられている。
【００３５】
イグニッションスイッチＩＧは、燃料電池システム１が停止した状態で操作されると、システム１の起動を指令する信号を発生する。ＥＣＵ７は、イグニッションスイッチＩＧからの起動指令信号を受信すると、システム起動処理を開始する。システム起動処理では、バッテリＢに蓄えられた電力を利用して負荷を駆動し、スタック２を発電可能な状態にするとともに車両を走行する。また、スタック２が発電可能な状態になった後は、所定のタイミングで図示しないコンタクタを閉じ、スタック２とバッテリＢや負荷とを電気的に接続し、システムの起動が完了する。
【００３６】
イグニッションスイッチＩＧは、燃料電池システム１が起動した状態で操作されると、システム１の停止を指令する信号を発生する。ＥＣＵ７は、イグニッションスイッチＩＧからの停止指令信号を受信したことを契機として、後に図３を参照して詳細に説明するシステム停止処理を開始するとともに、上記インフォメーションパネルＰにシステム停止処理の実行中であることを表示する。ＥＣＵ７は、システム停止処理が完了すると、上記コンタクタを開いてスタック２とバッテリＢや負荷とを電気的に遮断する。
【００３７】
図２は、水素充填システムＳの構成を示す図である。水素充填システムＳは、上記燃料電池システム１を搭載した車両Ｖと、この車両Ｖに水素ガスを供給する水素ステーション９とを組み合わせて構成される。
【００３８】
水素ステーション９は、水素貯蔵タンク９１と、ディスペンサ９２とを備える。
水素貯蔵タンク９１には、車両Ｖに供給するための水素が高圧で貯蔵されている。この水素貯蔵タンク９１内の水素は、液体水素を気化したもの、改質装置により原料を改質することで製造されたもの、或いは電解装置によって製造されたものなどを圧縮機で圧縮したものが用いられる。
【００３９】
ディスペンサ９２は、その水素充填ノズル９３が車両Ｖに設けられた水素導入口８２に差し込まれると、水素貯蔵タンク９１から供給された水素を減圧し、好ましい流量に調整した上で水素充填ノズル９３から水素を供給する。この水素充填ノズル９３には、赤外線通信器９４が設けられている。赤外線通信器９４は、水素充填ノズル９３を車両Ｖの水素導入口８２に差し込むことにより、車両Ｖに搭載された後述の通信システム６との間で赤外線を介したデータ信号の送受信が可能となっている。
【００４０】
次に、図２を参照して、燃料電池システム１全体の構成のうち主に水素タンク３１に水素ガスを充填するために必要な装置の構成について説明する。
【００４１】
水素タンク３１は、タンク本体３１１から延びる水素導入管３１３と、タンク圧力センサ３１７と、タンク温度センサ３１８と、をさらに備える。この水素導入管３１３は、一端側がタンク本体３１１に接続され、他端側が後述のリッドボックス８１内に設けられた水素導入口８２に接続されている。
【００４２】
水素導入管３１３には、逆止弁３１４，３１５と、充填経路遮断弁３１６とが設けられている。充填経路遮断弁３１６は、タンク本体３１１へのガスの流入及びタンク本体３１１からのガスの流出を遮断する。逆止弁３１４，３１５は、それぞれ、タンク本体３１１の近傍と水素導入口８２の近傍に設けられ、タンク本体３１１側から車両Ｖの外側へ水素が逆流するのを防止する。
【００４３】
タンク圧力センサ３１７は、水素タンク３１のうち水素導入管３１３内の水素圧力を検出し、検出値に略比例した検出信号をＥＣＵ７に送信する。タンク温度センサ３１８は、水素タンク３１のうちタンク本体３１１内の水素温度を検出し、検出値に略比例した検出信号をＥＣＵ７に送信する。
【００４４】
リッドボックス８１は、車両Ｖの側部後方に設けられており、その内部で水素導入口８２を保護する。このリッドボックス８１には、リッド８３が回動可能に設けられている。水素ステーション９において、利用者はリッド８３を開き水素導入口８２を外部に露出させ、ディスペンサ９２の水素充填ノズル９３を水素導入口８２に差し込み、水素を充填する。
【００４５】
燃料電池システム１は、上述の通信充填を実行するために通信システム６を備える。この通信システム６は、ＥＣＵ７と、赤外線送信器６６と、リッドスイッチ６７と、を含んで構成される。
【００４６】
リッドスイッチ６７は、リッドボックス８１に設けられており、リッド８３の開閉状態を検出する。リッドスイッチ６７は、リッド８３が閉じられリッドボックス８１内に水素導入口８２が保護された状態では、これを示す閉信号をＥＣＵ７に送信し、リッド８３が開かれ水素導入口８２が外部に露出した状態では、これを示す開信号をＥＣＵ７に送信する。なお、これら閉信号及び開信号のうち何れかは無信号としてもよい。
【００４７】
赤外線送信器６６は、赤外線ＬＥＤ６４とそのドライバ６５で構成される。ドライバ６５は、ＥＣＵ７から送信されたデータ信号に基づいて赤外線ＬＥＤ６４を点滅させる。
【００４８】
ＥＣＵ７は、通信充填の実行時、ドライバ６５によって赤外線ＬＥＤ６４を点滅させることにより、タンク圧力センサ３１７及びタンク温度センサ３１８で検出された圧力及び温度に基づいて生成したデータ信号や、水素ガスの充填の停止を指令するための充填停止指令信号をステーション９側の赤外線通信器９４へ送信する。
【００４９】
以上のように構成された通信システム６は、利用者によるリッド８３の開閉を契機として起動／停止する。以下、通信システム６を起動し通信充填を実行する手順について説明する。
【００５０】
利用者が車両Ｖを停止し、イグニッションスイッチＩＧを停止操作した後、リッド８３を開くと、リッドスイッチ６７はこれを検出し、リッド８３が開かれたことを示す開信号をＥＣＵ７に送信する。これに応じてＥＣＵ７は、赤外線送信器６６への図示しないバッテリからの電力の供給を開始し、データ信号を送信可能な状態にする。その後、ステーション９側の水素充填ノズル９３が車両Ｖの水素導入口８２に差し込まれ、水素の充填と、車両Ｖとステーション９との間の通信が可能な状態になったことに応じて、充填経路遮断弁３１６を開き、通信充填を開始する。
【００５１】
通信充填の実行中、ＥＣＵ７は、タンク圧力センサ３１７及びタンク温度センサ３１８で検出された圧力及び温度に基づいて生成した、現在の水素タンク３１の状態を示すデータ信号を赤外線送信器６６によってステーション９側へ送信する。ディスペンサ９２は、赤外線通信器９４によって車両Ｖから送信された上記データ信号を受信し、このデータ信号から現在の水素タンク３１の状態を把握し、状態に応じて充填流量を調整しながら水素タンク３１に水素を充填する。その後、ディスペンサ９２は、受信したデータ信号に基づいて推定した水素タンク３１内の水素ガス残量が所定の満充填閾値に達した場合や、予め定められた充填完了条件が満たされたことに応じて、水素の充填を終了する。
【００５２】
通信充填が適切に終了すると、利用者によって水素充填ノズル９３が水素導入口８２から抜き出され、そしてリッド８３が閉じられる。リッド８３が閉じられると、リッドスイッチ６７はこれを検出し、リッド８３が閉じられたことを示す閉信号をＥＣＵ７に送信する。これに応じてＥＣＵ７は、充填経路遮断弁３１６を閉じ、赤外線送信器６６への電力の供給を停止する。
【００５３】
次に、図３を参照して、燃料電池システムの停止指令後に行うシステム停止処理の手順について説明する。
図３は、システム停止処理における各装置の制御手順を示すタイムチャートである。なお図３は、システムの停止指令後、システム停止処理を行っている間に通信充填の割り込みがなかった場合を示す。
【００５４】
システム停止処理は、停止時充電処理と、停止後ディスチャージ工程に相当するＥＧＲ停止処理と、停止処理工程に相当する希釈処理及び冷却処理と、の４つの処理で構成される。
【００５５】
停止時充電処理は、次回のシステムの起動に備えて、システムの停止指令後もスタックによる発電を継続し、発電した電力をバッテリに充電する処理である。この停止時充電処理は、システムの停止指令時におけるバッテリの残容量が不十分であると判断された場合にのみ、システムの停止指令後、直ちに実行される（例えば、後述の図５、７、及び９参照）。なお、図３のタイムチャートでは、システムの停止指令時にバッテリの残容量が十分であると判断され、停止時充電処理が行われなかった場合を示す。
【００５６】
ＥＧＲ停止処理は、スタックの劣化を抑制するための処理であり、システムの停止指令後、システムが完全に停止するまでの間に行われる。このＥＧＲ停止処理は、図３に示すように、圧上げ処理（ｔ１〜ｔ２）と、ＥＧＲディスチャージ処理（ｔ２〜ｔ３）と、保圧処理（ｔ３〜ｔ４）と、の３つの処理で構成される。
【００５７】
圧上げ処理は、ＥＧＲディスチャージ処理の実行に先立ち、予めアノード圧を好ましい圧力まで昇圧する処理である。より具体的には、圧上げ処理では、主止弁を開き中圧部に十分な圧力を確保した状態で、アノード圧が後述の目標圧になるように、アノード圧センサの出力に基づいてインジェクタをフィードバック制御する。
【００５８】
ＥＧＲディスチャージ処理は、スタックの劣化を防止するため、システムを完全に停止させる前にスタックのカソード流路に残留する酸素を消費する処理である。ＥＧＲディスチャージ処理では、アノード系の装置については、主止弁を開いた状態でインジェクタによってアノード圧を予め定められた目標圧（以下、「ディスチャージ時目標圧」という）に制御しながら、水素ポンプによって水素循環流路内の水素ガスを循環させる。一方、カソード系の装置については、入口封止弁及び出口封止弁を閉じた状態でコンプレッサを駆動することにより、カソード圧を所定の目標圧に維持する。また、ＥＧＲポンプを駆動することにより、酸素循環流路内でガスを循環させることにより、酸素循環流路内の酸素濃度を徐々に低下させる。ＥＧＲディスチャージ処理では、水素循環流路及び酸素循環流路を上述のような状態に維持しながらスタックによる発電及びディスチャージを所定時間にわたって行い、酸素循環流路内の酸素濃度を低下させる。ＥＧＲディスチャージ処理は、酸素循環流路内の酸素濃度が所定濃度まで低下するまで、又は酸素濃度が所定濃度まで低下したと判断できる程度の時間が経過するまで実行される。なお、このＥＧＲディスチャージ処理を実行している間にスタックから取り出された発電電流は、例えばバッテリに供給される。
【００５９】
保圧処理は、ＥＧＲディスチャージ処理の終了後に、アノード圧をさらに昇圧する処理である。より具体的には、保圧処理では、主止弁を開いた状態でインジェクタによって上述のディスチャージ時目標圧よりも高い所定の保圧時目標圧までアノード圧を昇圧する。
【００６０】
以上のような手順でＥＧＲ停止処理を実行することにより、スタックのカソード流路には酸素濃度の低い不活性ガスが充填され、アノード流路は水素ガスによって高圧に維持される。これにより、カソード側からの残留酸素の透過が極力抑制され、スタックの劣化を抑制できる。
【００６１】
なお、以上のＥＧＲ停止処理は、上記停止時充電処理と同様にスタックによる発電及びディスチャージを伴う処理であるため、基本的には上記停止時充電処理と並行して行うことはできない。そこで本実施形態では、システムの停止指令後、停止時充電処理が行われた場合には、この停止時充電処理が完了した後にＥＧＲ停止処理を開始する。また、停止時充電処理が行われなかった場合には、システムの停止指令後、直ちに実行される。
【００６２】
希釈処理は、システムの停止指令時に希釈器内に残留していた水素ガスを希釈し、希釈器内の水素濃度を規定の濃度まで所定時間かけて低下させる処理である。この希釈処理は、スタックへ積極的に水素ガスを供給する必要が無く、かつコンプレッサを駆動しており希釈器内に希釈ガスを導入できる状態であれば実行できる処理であるため、上記停止時充電処理及びＥＧＲ停止処理と並行して実行できる。したがって本実施形態では、システムの停止指令後、直ちに希釈処理を開始する。
【００６３】
より具体的には、希釈処理では、図３に示すように、コンプレッサを駆動した状態で、背圧弁、及びスタックバイパス弁等を適宜開閉することにより、スタックから排出されたガスやコンプレッサの直下のガスを希釈器に導入し、これを希釈ガスとして希釈器内の水素を希釈する。なお、出口封止弁を閉じている間は、背圧弁を開いても希釈器に希釈ガスを導入できない。このため、ＥＧＲディスチャージ処理を行っている間は、スタックバイパス弁を適宜開閉することにより、希釈ガスを希釈器に導入する。
【００６４】
冷却処理は、ウォータポンプ及びラジエタファンを適宜駆動することにより（図３参照）、スタックの温度を例えば常温まで所定時間かけて低下させる処理である。この冷却処理は、スタックへ積極的に水素ガスを供給する必要が無く、かつウォータポンプやラジェタファンなどスタックによる発電や希釈器の状態とは無関係の装置を駆動することによって実行する処理であるため、上記停止時充電処理、ＥＧＲ停止処理、及び希釈処理と並行して実行できる。したがって本実施形態では、システムの停止指令後、直ちに冷却処理を開始する。
【００６５】
次に、図３を参照して説明したシステム停止処理を行っている間に通信充填の割り込みが生じた場合の具体的な制御の手順について、３つの実施例を説明する。
【実施例１】
【００６６】
図４は、システムの停止指令後に通信充填の要求があった場合にＥＣＵによって実行される実施例１の割込制御の手順を示すフローチャートである。図４の処理は、システムの停止指令後であって、利用者によって通信充填の開始を指令する所定の操作が行われたこと（例えば、リッドが開かれたことや、車両の水素導入口にステーションの水素充填ノズルが挿入されたこと等）を契機として開始する。
【００６７】
Ｓ１では、現在、ＥＧＲ停止処理の実行中であるか否かを判別する。Ｓ１の判別がＹＥＳであり現在ＥＧＲ停止処理の実行中である場合には、Ｓ４に移り、Ｓ１の判別がＮＯであり現在ＥＧＲ停止処理の実行中でない場合には、Ｓ２に移る。
【００６８】
Ｓ２では、通信充填を実行し、Ｓ３に移る。Ｓ２では、より具体的には、高圧タンクの現在の状態に関するデータ信号をステーション側へ送信し、ステーション側は、受信したデータ信号に基づいて最適な態様で水素ガスを充填する。なおこの時、希釈処理や冷却処理が実行中である場合には、希釈処理や冷却処理と並行して通信充填を実行する。Ｓ３では、通信充填が完了したか否かを判別する。Ｓ３の判別がＮＯである場合にはＳ２に戻って通信充填を継続し、ＹＥＳである場合には、この処理を終了する。
【００６９】
Ｓ４では、主止弁を閉じ、高圧タンクからの水素ガスの流出を停止し、Ｓ５に移る。これにより、高圧タンクの状態変動を最小限にし、赤外線送信器から送信される高圧タンクの状態に関するデータ信号の精度を高くできる。
【００７０】
Ｓ５では、ＥＧＲ停止処理の実行を禁止し、Ｓ６に移る。これにより、後述のＳ９において再び許可されるまで、現在実行中のＥＧＲ停止処理は中断される。ここで、ＥＧＲ停止処理の中断とは、具体的には、インジェクタによるアノード圧制御、水素ポンプによる水素ガスの循環、ＥＧＲポンプによる空気の循環、及びスタックのディスチャージの全て又は一部を一時的に停止することをいう。
【００７１】
Ｓ６では、通信充填を実行し、Ｓ７に移る。通信充填では、高圧タンクの状態に関するデータ信号を赤外線送信器からステーション側に送信しながら、ステーション側から供給された水素ガスを高圧タンクに充填する。Ｓ７では、通信充填が完了したか否かを判別する。Ｓ７の判別がＮＯである場合にはＳ６に戻って通信充填を継続し、ＹＥＳである場合には、Ｓ８に移る。Ｓ８では、Ｓ４において閉じた主止弁を再び開き、Ｓ９に移る。Ｓ９では、中断していたＥＧＲ停止処理の実行を許可し、この処理を終了する。
【００７２】
図５は、実施例１の割込制御の具体的な例を示すタイムチャートである。
図５では、時刻ｔ０においてシステムの停止指令があった後、時刻ｔ０から停止時充電処理と、冷却処理と、希釈処理とを並行して開始し、その後時刻ｔ１において停止時充電処理が終了したことに伴いＥＧＲ停止処理を開始した場合を示す。
【００７３】
上述のようにＥＧＲ停止処理は、圧上げ処理とＥＧＲディスチャージ処理と保圧処理との３つの処理から成る。
時刻ｔ１〜ｔ２の間では圧上げ処理が実行され、これによりアノード圧は、ディスチャージ時目標圧まで昇圧される。圧上げ処理が完了した後、時刻ｔ２からは、ＥＧＲディスチャージ処理が開始する。これにより、アノード圧がディスチャージ時目標圧に維持されながら、カソード側に残留する酸素が消費される。
【００７４】
時刻ｔ２においてＥＧＲディスチャージ処理を開始してから、時刻ｔ３では、利用者により通信充填の開始を指令する操作が行われる。これにより、時刻ｔ３から、図４に示す割込制御が開始する。したがって、時刻ｔ３では、主止弁が閉じられ（Ｓ４参照）、通信充填が開始される（Ｓ６参照）。また時刻ｔ３では、主止弁が閉じられるとともに実行中のＥＧＲディスチャージ処理が中断されるため（Ｓ５参照）、図５に示すようにアノード圧は徐々に低下する。このように、主止弁を閉じた後に通信充填を開始することにより通信充填中に赤外線送信器から送信される高圧タンクの状態に関するデータ信号の精度を高くできる。また、通信充填の開始を指令する操作が行われると、主止弁が閉じられた後、ＥＧＲディスチャージ処理は中断されるが、希釈処理及び冷却処理は通信充填と並行して実行される。
【００７５】
その後時刻ｔ４では、通信充填が完了したことに伴い、主止弁を開き（Ｓ８参照）、さらに時刻ｔ３から中断していたＥＧＲディスチャージ処理を再開する（Ｓ９参照）。その後、時刻ｔ５では、ＥＧＲディスチャージ処理が完了したことに応じて保圧処理が開始し、時刻ｔ６では、保圧処理が完了する。これにより、燃料電池システムは完全に停止する。
【実施例２】
【００７６】
図６は、システムの停止指令後に通信充填の要求があった場合にＥＣＵによって実行される実施例２の割込制御の具体的な手順を示すフローチャートである。図６の処理は、図４の処理と同様に、システムの停止指令後であって利用者によって通信充填の開始を指令するため所定の操作が行われたことを契機として開始する。なお、図６の処理において、Ｓ１〜Ｓ４の処理は図４と同じであるので、詳細な説明は省略する。実施例２の割込制御は、Ｓ４において主止弁を閉じた後も引き続き可能な限りＥＧＲ停止処理を継続する点で実施例１の割込制御と異なる。
【００７７】
Ｓ４において主止弁を閉じた後、Ｓ１５では、現在ＥＧＲ停止処理が禁止された状態であることを示す禁止フラグが“１”であるか否かを判別する。この禁止フラグは、図６の処理を開始した当初は“０”に設定され、後述のＳ１８の処理において“１”に設定される。Ｓ４の判別がＮＯである場合、引き続きＥＧＲ停止処理を継続して実行できるか否かを判断すべく、Ｓ１６に移る。
【００７８】
Ｓ１６では、アノード圧センサによって検出されたアノード圧が、所定の下限圧より低いか否かを判別する。この下限圧は、ディスチャージ時目標圧よりもやや低めに設定される。主止弁を閉じると、高圧タンクから中圧部への水素ガスの供給は停止するため、インジェクタを開きアノード圧を高める度に中圧部の圧力は低下する。このため、Ｓ４において主止弁を閉じた後もＥＧＲ停止処理を継続して実行すると、インジェクタによってアノード圧を上記目標圧に維持できなくなり、次第にアノード圧が低下する。Ｓ１６では、このような主止弁を閉じた後のアノード圧の低下を検出することによって、ＥＧＲ停止処理を中断するタイミングを判断する。
【００７９】
Ｓ１６の判別がＹＥＳである場合には、Ｓ１７に移り、ＥＧＲ停止処理の実行を禁止した後、Ｓ１８に移る。Ｓ１８では、ＥＧＲ停止処理が禁止された状態を明示すべく、禁止フラグを“１”にセットし、Ｓ２０に移る。
【００８０】
Ｓ１６の判別がＮＯである場合には、Ｓ１９に移る。Ｓ１９では、ＥＧＲディスチャージ処理が完了したか否かを判別する。Ｓ１９の判別がＹＥＳの場合には、Ｓ１７に移り、上述のようにＥＧＲ停止処理の実行を禁止する。上述のように、ＥＧＲ停止処理では、ＥＧＲディスチャージ処理が終了した後、保圧処理を実行する。しかしこの保圧処理では、アノード圧を保圧時目標圧まで昇圧するために、主止弁を開く必要がある。このため、ＥＧＲディスチャージ処理が終了した場合には、引き続き保圧処理を行うことなく中断する。
【００８１】
Ｓ１５の判別がＹＥＳの場合又はＳ１８において禁止フラグを“１”にセットした場合には、Ｓ２０に移り、通信充填を実行し、Ｓ２１に移る。Ｓ２１では、通信充填が完了したか否かを判別する。Ｓ２１の判別がＮＯである場合には、Ｓ１５に戻る。これにより、可能な限り主止弁を閉じた後も引き続き可能な限りＥＧＲ停止処理と通信充填処理とが並行して実行される。
【００８２】
Ｓ２１の判別がＹＥＳである場合、すなわち通信充填が終了した場合には、Ｓ２２に移り、主止弁を開き、Ｓ２３に移る。Ｓ２３では、禁止フラグが“１”であるか否かを判別する。Ｓ２３の判別がＹＥＳの場合、すなわち通信充填を行っている間にＥＧＲ停止処理を中断した場合には、Ｓ２４に移り、中断していたＥＧＲ停止処理の実行を許可し、この処理を終了する。Ｓ２３の判別がＮＯの場合、すなわちＥＧＲ停止処理を中断する前に通信充填が終了した場合には、引き続きＥＧＲ停止処理を継続すべく、この処理を終了する。
【００８３】
図７は、実施例２の割込制御の具体的な例を示すタイムチャートである。
図７では、時刻ｔ０においてシステムの停止指令があった後、時刻ｔ０から停止時充電処理と、冷却処理と、希釈処理とを並行して開始し、その後時刻ｔ１において停止時充電処理が終了したことに伴いＥＧＲ停止処理を開始した場合を示す。
【００８４】
時刻ｔ１〜ｔ２の間では圧上げ処理が実行され、これによりアノード圧は、ディスチャージ時目標圧まで昇圧される。圧上げ処理が完了した後、時刻ｔ２からは、ＥＧＲディスチャージ処理が開始する。これにより、アノード圧がディスチャージ時目標圧に維持されながら、カソード側に残留する酸素が消費される。
【００８５】
時刻ｔ２においてＥＧＲディスチャージ処理を開始してから、時刻ｔ３では、利用者により通信充填の開始を指令する操作が行われる。これにより、時刻ｔ３から、図６に示す割込制御が開始する。したがって、時刻ｔ３では主止弁が閉じられ（Ｓ４参照）、その後はアノード圧が下限圧より低下するか（Ｓ１６参照）又はＥＧＲディスチャージ処理が終了するまで（Ｓ１９参照）、通信充填とＥＧＲディスチャージ処理とが並行して実行される。なお、時刻ｔ３以降は、主止弁を閉じた状態でＥＧＲディスチャージ処理を行っているので、アノード圧は徐々に低下する。
【００８６】
時刻ｔ４では、ＥＧＲディスチャージ処理が終了したことに応じて、ＥＧＲ停止処理の保圧処理は中断される（Ｓ１９、Ｓ１７参照）。その後、時刻ｔ５において通信充填が完了したことに応じて（Ｓ２１参照）、主止弁が開かれ（Ｓ２２参照）、時刻ｔ４から中断していたＥＧＲ停止処理の保圧処理が再開される（Ｓ２４参照）。時刻ｔ６では、保圧処理が完了し、これにより、燃料電池システムは完全に停止する。
【実施例３】
【００８７】
図８は、システムの停止指令後に通信充填の要求があった場合にＥＣＵによって実行される実施例３の割込制御の具体的な手順を示すフローチャートである。図８の処理は、図４や図６の処理と同様に、システムの停止指令後であって利用者によって通信充填の開始を指令するため所定の操作が行われたことを契機として開始する。なお、図８の処理において、Ｓ１〜Ｓ４、Ｓ１５〜Ｓ２４の処理は図６と同じであるので、詳細な説明は省略する。実施例３の割込制御は、Ｓ４において主止弁を閉じる前に、Ｓ３１において圧上げ処理を実行する点で実施例２の割込制御と異なる。
【００８８】
Ｓ１において、ＥＧＲ停止処理が実行中であると判別された場合、Ｓ３１に移る。Ｓ３１では、圧上げ処理を実行し、Ｓ４に移り、主止弁を閉じる。より具体的には、Ｓ３１では、主止弁を閉じる前であって中圧部の圧力が十分に高い状態でインジェクタを駆動し、上述のディスチャージ時目標圧よりも高く設定された閉弁前目標圧までアノード圧を昇圧する。このように主止弁を閉じる前に圧上げ処理を実行し、アノード圧を通常の目標圧よりも高くすることにより、主止弁を閉じた状態でも長い時間にわたってＥＧＲディスチャージ処理を継続して実行することができる。
【００８９】
図９は、実施例３の割込制御の具体的な例を示すタイムチャートである。
図９では、時刻ｔ０においてシステムの停止指令があった後、時刻ｔ０から停止時充電処理と、冷却処理と、希釈処理とを並行して開始し、その後時刻ｔ１において停止時充電処理が終了したことに伴いＥＧＲ停止処理を開始した場合を示す。
【００９０】
時刻ｔ１〜ｔ２の間では圧上げ処理が実行され、これによりアノード圧は、ディスチャージ時目標圧まで昇圧される。圧上げ処理が完了した後、時刻ｔ２からは、ＥＧＲディスチャージ処理が開始する。これにより、アノード圧がディスチャージ時目標圧に維持されながら、カソード側に残留する酸素が消費される。
【００９１】
時刻ｔ２においてＥＧＲディスチャージ処理を開始してから、時刻ｔ３では、利用者により通信充填の開始を指令する操作が行われる。これにより、時刻ｔ３から、図８に示す割込制御が開始する。したがって、時刻ｔ３では、圧上げ処理が実行され（Ｓ３１参照）、主止弁が閉じられ（Ｓ４参照）、その後はアノード圧が下限圧より低下するか（Ｓ１６参照）又はＥＧＲディスチャージ処理が終了するまで（Ｓ１９参照）、通信充填とＥＧＲディスチャージ処理とが並行して実行される。なお、時刻ｔ３以降は、主止弁を閉じた状態でＥＧＲディスチャージ処理を行っているので、アノード圧は徐々に低下する。ただし、主止弁を閉じた時点では、図７の例と比較して十分なアノード圧が確保されているため、図７の例よりも長い時間にわたってＥＧＲディスチャージ処理と通信充填とを並行して実行できる。
【００９２】
時刻ｔ４では、ＥＧＲディスチャージ処理が終了したことに応じて、ＥＧＲ停止処理の保圧処理は中断される（Ｓ１９、Ｓ１７参照）。その後、時刻ｔ５において通信充填が完了したことに応じて（Ｓ２１参照）、主止弁が開かれ（Ｓ２２参照）、時刻ｔ４から中断していたＥＧＲ停止処理の保圧処理が再開される（Ｓ２４参照）。時刻ｔ６では、保圧処理が完了し、これにより、燃料電池システムは完全に停止する。
【００９３】
以上本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。
例えば、上記実施形態では、入口封止弁４２ａと出口封止弁４３ａとを備えた燃料電池システム１に本発明の制御方法を適用した例について説明したが、本発明はこれに限らない。これら封止弁を備えないシステムでは、上記ＥＧＲ停止処理の替わりに、エアコンプレッサから極低流量の空気を供給しながら、アノード圧を上記ＥＧＲディスチャージ時目標圧よりも低く維持し、低ストイキ発電を所定時間にわたって行う場合がある。本発明の制御方法は、このような燃料電池システムに対しても適用できる。ただしこの場合、アノード圧はＥＧＲディスチャージ時目標圧よりも低く維持するため、実施例２や３で説明したように、通信充填とこの低ストイキ発電とを並行して行うことは難しいと考えられる。したがって、このような燃料電池システムに本発明を適用する場合、実施例１の割込制御が特に好ましい。
【符号の説明】
【００９４】
１…燃料電池システム
２…スタック（燃料電池）
２１…アノード流路
２２…カソード流路
３…アノード系
３１…水素タンク
３１１…タンク本体（貯蔵容器）
３１２…主止弁（開閉弁）
３２…水素供給管（燃料ガス供給路、水素循環流路）
３３…水素排出管（水素循環流路）
３４…水素還流管（水素循環流路）
３５…インジェクタ（燃料ガスインジェクタ）
４…カソード系
４２…空気供給管（酸素循環流路）
４３…空気排出管（酸素循環流路）
４５…空気還流管（酸素循環流路）
６６…赤外線送信器（送信手段）
ＩＧ…イグニッションスイッチ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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