(57)【要約】【課題】排出空気中の水分を凍結させずに排出する燃料電池車両を提供する。【解決手段】燃料電池１のカソード３から排出する排出空気を燃料電池自動車の外部へ輩出する第１排出路２１と、第１排出路２２よりも長さが短い第２排出路２２と、排出空気の流れを第１排出路２１または第２排出路２２に選択的に切り替える切替弁４とを備え、第１排出路２１の内部の流路抵抗が大きくなる場合に、排出空気を第２排出路２２から燃料電池自動車の外部へ排出する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとによって発電する燃料電池を備えた燃料電池車両において、
前記燃料電池のカソードから排出されるガスを外部に排出する第１排出路と、
前記燃料電池の前記カソードから排出されるガスを外部に排出し、前記第１排出路よりも長さが短い第２排出路と、
前記第１排出路内での前記カソードから排出されるガスの流路抵抗を推定する流路抵抗推定手段と、
前記第１排出路または第２排出路と前記燃料電池との連結を選択的に切り替える切換手段と、を備え、
前記切換手段は、前記流路抵抗が所定値よりも大きい場合に、前記燃料電池と前記第２排出路とを連結することを特徴とする燃料電池車両。
【請求項２】
前記第１排出路は、車体後方まで延設し、
前記第２排出路は、車体下面に設けることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両。
【請求項３】
前記第２排出路は、開口部が前記切換手段よりも鉛直方向下側に位置することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池車両。
【請求項４】
前記流路抵抗推定手段は、前記第１排出路の温度を検出する温度検出手段を備え、
前記切換手段は、前記第１排出路の温度が所定温度よりも低い場合に、前記燃料電池と前記第２排出路とを連結することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の燃料電池車両。
【請求項５】
前記流路抵抗推定手段は、前記第１排出路内での圧力損失を算出する圧力損失算出手段を備え、
前記切換手段は、前記圧力損失が所定圧力損失よりも大きい場合に、前記燃料電池と前記第２排出路とを連結することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の燃料電池車両。
【請求項６】
前記圧力損失算出手段は、前記カソードから排出されるガスの流れ方向上流側の圧力を検出する圧力センサを備えることを特徴とする請求項５に記載の燃料電池車両。
【請求項７】
前記燃料電池から排出される排出燃料ガスを前記燃料電池へ循環させる循環流路と、
前記循環流路を流れる前記排出燃料ガス中の燃料ガス濃度を検出する燃料ガス濃度検出手段と、
前記循環流路と前記第１排出路とを連結する連結路と、
前記連結路に配設する開閉弁と、を備え、
前記排出燃料ガス中の前記燃料ガス濃度が、所定濃度よりも低くなると前記開閉弁を開き、前記第１排出路より前記排出燃料ガスを排出することを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の燃料電池車両。
【請求項８】
前記カソードから排出されるガス中に含まれる水量を検出する水量検出手段を備え、
前記水量が所定量よりも多い場合に、前記燃料電池と前記第２排出路とを連結することを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の燃料電池車両。
【請求項９】
前記水量検出手段は、前記燃料電池の負荷から推定することを特徴とする請求項８に記載の燃料電池車両。
【請求項１０】
前記第１排出路と前記第２排出路との内壁面は、撥水性を有することを特徴とする請求項１から９のいずれか一つに記載の燃料電池車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体高分子型燃料電池（以下、燃料電池とする）を搭載した燃料電池車両、例えば燃料電池自動車では、燃料電池から排出される排出酸化剤ガスなどの排出ガスを燃料電池車両の外部に排出する場合には、燃料電池車両の後方から排出している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、燃料電池車両の後方から排出ガスを排出する場合、燃料電池から燃料電池車両の外部へ排出ガスを排出するための排出路の長さが長くなる。外気温度が低い場合、例えば氷点下での運転時などには排出路内で徐々に排出ガスの温度が下がり、排出ガス中の水が凍結し、排出路の内壁に氷が付着するおそれがある。そのため流路抵抗が大きくなり、排出ガスの流れが悪くなるといった問題点がある。
【０００４】
本発明ではこのような問題点を解決するために発明されたもので、例えば氷点下での運転時などに、排出路における水の凍結を防止し、排出ガスを燃料電池車両の外部へ排出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明では、燃料ガスと酸化剤ガスとによって発電する燃料電池を備えた燃料電池車両において、燃料電池のカソードから排出されるガスを外部に排出する第１排出路と、燃料電池のカソードから排出されるガスを外部に排出し、第１排出路よりも長さが短い第２排出路と、第１排出路内でのカソードから排出されるガスの流路抵抗を推定する流路抵抗推定手段と、第１排出路または第２排出路と燃料電池との連結を選択的に切り替える切換手段と、を備える。そして切換手段は、流路抵抗が所定値よりも大きい場合に、燃料電池と第２排出路とを連結する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によると、燃料電池のカソードから排出されるガスを第１排出路に流し、例えば排出酸化剤ガス中に含まれる水が凍結し、流路抵抗が大きくなる恐れがある場合に、第１排出路よりも長さが短い第２排出路を用いて排出酸化剤ガスを燃料電池車両から排出するので、例えば氷点下時でも第１排出路内の凍結を防止して、排出酸化剤ガスを燃料電池車両の外部へ排出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の第１実施形態の燃料電池車両に搭載する燃料電池システムの概略構成について図１を用いて説明する。なお、この実施形態では燃料電池自動車について説明するが、燃料電池自動車に限られることはない。
【０００８】
この実施形態は水素を含む燃料ガスと酸素を含む酸化剤ガスとの電気化学反応によって発電する燃料電池１と、燃料電池１のアノード２から排出される排出水素を循環させる循環流路１０と、燃料電池１のカソード３から排出される排出空気を燃料電池自動車の外部へ排出するための排出路２０と、切替弁（切替手段）４を介して排出路２０と連結し、カソード３から排出される排気ガスを燃料電池自動車の後方より外部へ排出する第１排出路２１と、切替弁４を介して排出路２０と連結し、カソード３から排出される排気ガスを燃料電池自動車の下部から排出する第２排出路２２と、を備える。また、循環流路１０と排出路２０を連結する連結路１１を備え、連結路１１にはパージ弁（開閉弁）５を配設する。
【０００９】
燃料電池１は固体高分子電解質膜を有する固体高分子型燃料電池であり、動作温度が約７０℃と比較的低く、燃料電池１から排出される排出燃料ガス、排出酸化剤ガスの温度はエンジンなどの内燃機関を搭載した車両よりも低い。なお、燃料電池１は燃料電池自動車の前側に搭載する。
【００１０】
循環流路１０には、排出水素を循環させる水素循環ポンプ６と、アノード２から排出される排出水素中の水素濃度を検出する水素濃度センサ（燃料ガス濃度検出手段）７と、を備える。
【００１１】
排出路２０には、排出空気中の水分を凝縮し、凝縮水を蓄える水回収装置８を備える。
【００１２】
水回収装置８は、排出空気中の水分を分離させる気液分離装置を有しており、これによって分離した水分を凝縮し、凝縮水を蓄える装置である。蓄えられた水は加湿器（図示せず）へ供給し、燃料電池１へ供給する水素、または空気を加湿するために利用する。また、水回収装置８に蓄えられた水が規定水量よりも多くなると、ドレインバルブ（図示せず）から燃料電池自動車の外部へ排出する。水回収装置８を通った排出空気中には気液分離装置によって分離されなかった水分が含まれる。
【００１３】
切替弁４は、燃料電池１付近に設けられ、燃料電池自動車の運転状態に応じて排出路２０と、第１排出路２１または第２排出路２２との連通状態を選択的に切り替える。
【００１４】
第１排出路２１は、切替弁４から燃料電池自動車の後方まで延びる排出路であり、その途中に第１排出路２１の温度を検出する温度センサ（温度検出手段）３０を備える。第１排出路２１は、カソード３から排出される排出空気と循環流路１０によって循環する排出水素中に窒素などの不純ガスが多く混入した場合の排出水素とを燃料電池自動車の後方から外部へ排出する。第１排出路２１の内壁は排気ガス中に含まれる水が内壁に付着し難いように、例えば撥水剤などを塗布し、撥水処理などを施す。また、例えば氷点下時などに水が凍結することを防止するために第１排出路２１の外壁を断熱部材、保温材で覆う。第１排出路２１は熱伝導性の低い部材を用いることが望ましい。なお、ここでは燃料電池自動車の後方から排出空気などを燃料電池自動車の外部へ排出したが、燃料電池自動車の燃料電池自動車の横方向から排出しても良い。
【００１５】
第２排出路２２は開口部が切替弁４よりも鉛直方向下側に位置し、切替弁４から鉛直方向下向きに延びる排出路である。つまり、第２排出路２２は燃料電池自動車の前側に位置し、開口部が地面を向いた排出路である。そのため排出空気中に含まれる水分が液化した場合でも、重力によって水が速やかに燃料電池自動車の外部へ排出することができる。また、第２排出路２２は第１排出路２１よりも長さが短く、カソード３から排出される排出空気を、第１排出路２１を用いる場合よりも短い時間で燃料電池自動車の外部へ排出することができる。そのため気温が低い場合などに第２排出路２２を用いて排出空気を排出することで、燃料電池自動車の内部における水の凍結を抑制することができる。第２排出路２２も第１排出路２１と同様に内壁に撥水処理を施し、外壁を断熱部材、保温材などで覆う。なお、第２排出路２２は、開口部が切替弁４よりも鉛直方向下側に位置し、重力によって水を燃料電池自動車の外部へ排出できれば良く、鉛直方向下向きに延設する形状に限られることはない。第２排出路２２は熱伝導性の低い部材を用いることが望ましい。
【００１６】
また、温度センサ３０によって検出する温度によって、切替弁４による第１排出路２１または第２排出路２２と排出路２０との連通状態を切り替え、パージ弁５の開閉を制御するコントローラ４０を備える。
【００１７】
以上の構成によって、カソード３から排出される排出空気を切替弁４によって第１排出路２１または第２排出路２２から燃料電池自動車の外部へ排出する。
【００１８】
次にコントローラ４０による切替弁４、パージ弁５の制御について図２のフローチャートを用いて説明する。
【００１９】
ステップＳ１００では、温度センサ３０によって第１排出路２１の温度Ｔを検出する。そして温度Ｔと所定温度Ｔ１とを比較して、温度Ｔが所定温度Ｔ１よりも高い場合には、ステップＳ１０１へ進み、温度Ｔが所定温度Ｔ１よりも低い場合には、ステップＳ１０６ヘ進む。所定温度Ｔ１は、カソード３から排出された排出空気を第１排出路２１に導入した場合に、排出空気中に含まれる水が第１排出路２１内で凍結する温度であり、実験などにより予め設定する温度である（ステップＳ１００が流路抵抗推定手段を構成する）。
【００２０】
ステップＳ１０１では、温度Ｔが所定温度Ｔ１よりも高いので、切替弁４によって排出路２０と第１排出路２１とを連通する。温度Ｔが所定温度Ｔ１よりも高い場合には、排出空気中の水分が第１排出路２１内で凍結しないので、第１排出路２１を用いて燃料電池自動車の後方から排出空気を排出する。
【００２１】
なお、所定温度Ｔ１を例えば運転者が冷房を使用する一般的な温度としても良い。これにより冷房を使用した場合に、排出空気を第１排出路２１を用いて燃料電池自動車の後方から排出するので、排出空気によってキャビン内部が温まるのを防止し、空調の負担を小さくすることができる。
【００２２】
ステップＳ１０２では、水素濃度センサ７によってアノード２を循環している排出水素中の水素濃度ｄを検出する。そして水素濃度ｄが所定濃度ｄ１よりも低い場合にはステップＳ１０３へ進む。所定濃度ｄ１は予め設定された濃度であり、燃料電池１における発電効率を十分に高く維持できる水素濃度である。
【００２３】
ステップＳ１０３では水素濃度ｄが所定濃度ｄ１よりも低い、つまり排出水素中に不純ガスが多く混入しているので、パージ弁５を開き第１排出路２１を用いて排出水素を燃料電池自動車の外部へ排出する。
【００２４】
ステップＳ１０４では水素濃度センサ７によって排出水素中の水素濃度ｄを検出する。そして検出した水素濃度ｄと所定濃度ｄ２とを比較して、水素濃度ｄが所定濃度ｄ２よりも高くなるとステップＳ１０５へ進む。所定濃度ｄ２はステップＳ１０２における所定濃度ｄ１よりも高い濃度である。なお、所定濃度ｄ２を所定濃度ｄ１と等しい濃度としても良い。
【００２５】
ステップＳ１０５では、パージ弁５を閉じて、アノード２から排出された排出水素を循環流路１０によってアノード２へ循環させる。
【００２６】
ステップＳ１０２からステップＳ１０５までの制御によって、排出水素中の水素濃度が低い場合に第１排出路２１を用いて排出水素を燃料電池自動車の外部へ排出する。排出水素を第１排出路２１によって燃料電池自動車の外部へ排出するので、水素が車体の内部に混入し、酸素との反応によって生じる熱などによる燃料電池自動車の劣化を防止することができる。
【００２７】
一方、ステップＳ１０６では、温度Ｔが所定温度Ｔ１よりも低いので、切替弁４によって排出路２０と第２排出路２２とを連通する。温度Ｔが所定温度Ｔ１よりも低い場合には、排出空気中の水が第１排出路２１内で凍結する恐れがあるので、第１排出路２１よりも切替弁４から燃料電池自動車の外部までの長さが短い第２排出路２２を用いて排出空気を排出する。これによって排出空気中の水の凍結を防止することができる。また、燃料電池自動車の前側に位置する第２排出路２２から排出空気を排出するので、低温時に燃料電池自動車を下面側から排出空気によって温めることができる。
【００２８】
ステップＳ１０７では、水素濃度センサ７によってアノード２を循環している排出水素中の水素濃度ｄを検出する。そして水素濃度ｄが所定濃度ｄ１よりも低い場合には、ステップＳ１０８へ進む。水素濃度ｄが所定濃度ｄ１よりも高い場合には、この制御を終了する。
【００２９】
ステップＳ１０８では、切替弁４によって排気管２０と第１排出路２１とを連通し、またパージ弁５を開く。これによって水素濃度ｄが低くなった排出水素を第１排出路２１を用いて燃料電池自動車の外部へ排出する。
【００３０】
第２排出路２２は、燃料電池自動車の前側に設けられているので、第２排出路２２から燃料電池自動車の外部へ排出水素を排出すると、排出水素中に含まれる微量の水素が燃料電池自動車の内部へ入り、空気中の酸素と反応して発熱する恐れがあり、燃料電池自動車が劣化する恐れがある。そのためこの実施形態では、排出水素を燃料電池自動車の外部へ排出する場合には、第１排出路２１を用いて燃料電池自動車の後方から排出することで発熱などによる燃料電池自動車の劣化を防止することができる。
【００３１】
また、この場合にはアノード２から排出水素が排出され、カソード３から排出空気が排出されるので、第１排出路２１では圧力が高くなり、流速が早くなる。そのため排出空気中の水分の温度が低くなり凍結する前に排出水素または排出空気を燃料電池自動車の外部へ排出することができる。また、第１排出路２１の内壁に氷が付着している場合には、付着した氷を燃料電池自動車の外部へ排出することができる。
【００３２】
ステップＳ１０９では、水素濃度センサ７によって排出水素中の水素濃度ｄを検出し、水素濃度ｄが所定濃度ｄ２よりも高くなるとステップＳ１１０へ進む。
【００３３】
ステップＳ１１０では、水素濃度ｄが所定濃度ｄ２よりも高くなったので、切替弁４によって排出路２０と第２排出路２２とを連通し、パージ弁５を閉じる。これによりアノード２から排出された排出水素を循環流路１０によって循環させる。
【００３４】
以上の制御によって、第１排出路２１の温度Ｔが所定温度Ｔ１よりも高い場合にはカソード３から排出される排出空気を、第１排出路２１を用いて燃料電池自動車の後方から排出し、温度Ｔが所定温度Ｔ１よりも低い場合には排出空気を第１排出路２１よりも短い第２排出路２２を用いて排出する。これにより、燃料電池自動車において、排出路内での水の凍結を防止して、排出空気を排出することができる。
【００３５】
また、排出水素中の水素濃度が低くなった場合には、第１排出路２１を用いて燃料電池自動車の後方から排出することで、排出水素が燃料電池自動車内部に混入して燃料電池自動車の劣化を抑制することができる。
【００３６】
なお、燃料電池１に要求される負荷が大きい場合、つまり排出空気中に含まれる水分が多い場合に、切替弁４によって排出空気を第２排出路２２から排出しても良い。排出空気中に含まれる水量が多い場合には、第１排出路２１よりも長さが短い第２排出路２２から排出空気を排出することで、排出路内での水の凍結を防止することができる。
【００３７】
また、切替弁４、第１排出路２１、第２排出路２２を加熱する加熱装置を設け、切替弁４などの凍結を防止しても良い。
【００３８】
本発明の第１実施形態の効果について説明する。
【００３９】
この実施形態では、燃料電池１のカソード３から排出される排出空気を燃料電池自動車の外部に排出する第１排出路２１と、第１排出路２１よりも長さが短い第２排出路２２２とを備える。また、カソード３から排出された排出空気の流れを第１排出路２１または第２排出路２２に選択的に切り替える切替弁４を備える。そして第１排出路２１の温度Ｔが所定温度Ｔ１よりも低い場合には、排出空気を第２排出路２２から排出することで、排出空気中の水の凍結させずに燃料電池自動車の外部へ排出することができる。
【００４０】
第１排出路２１を燃料電池自動車の後方部まで延設し、第１排出路２２を燃料電池自動車の下面に設け、第１排出路２１の温度Ｔが所定温度Ｔ１よりも高い場合には、排出空気を第１排出路２１を用いて燃料電池自動車の外部へ排出することで、排出空気によって燃料電池自動車が温まることを防止することができる。
【００４１】
第２排出路２２を鉛直方向下向きに配設することで、第２排出路２２内で凝縮した水を重力によって燃料電池自動車の外部へ排出することができ、第２排出路２２内での水の凍結を抑制することができる。また、第２排出管２２は燃料電池自動車の前側に設けてあり、第２排出路２２から排出された排出空気によって燃料電池自動車を下面側から温めることができる。
【００４２】
アノード２を循環する排出水素中に不純ガスが混入し、排出水素中の水素濃度ｄが所定濃度ｄ１よりも低下した場合には、パージ弁５を開き、切替弁４によって排出路２０と第１排出路２１とを連通し、排出水素を第１排出路２１から排出する。排出水素を第１排出路２１から排出することで、排出水素が燃料電池自動車の内部へ混入することを防止することができ、酸素との反応による発熱などによる燃料電池自動車の劣化を防止することができる。
【００４３】
次に本発明の第２実形態の燃料電池自動車に搭載する燃料電池システムの概略構成を図３を用いて説明する。この実施形態は排出路２０に圧力センサ３１を備える。また、燃料電池１の発電状態を検出する電流センサ３２を備える。その他の構成は第１実施形態と同じ構成なので、ここでの説明は省略する。
【００４４】
コントローラ４０による切替弁４、パージ弁５の制御動作について図４のフローチャートを用いて説明する。なお、燃料電池自動車を起動した直後は切替弁４によって排出路２０と第１排出路２１とが連通している。
【００４５】
ステップＳ２００では、前回の制御でセットされたフラグｆが０かどうか判定する。そして前回の制御においてセットされたフラグｆが０の場合、すなわち前回の制御において後述するステップＳ２０１において圧力センサ３１によって検出された圧力Ｐが所定圧力Ｐ１よりも大きいと判定した場合、または後述するステップＳ２１４において温度Ｔが所定温度Ｔ１よりも高いと判定した場合には、ステップＳ２０１へ進み、前回の制御においてセットされたフラグｆが１の場合、すなわち前回の制御において後述するステップＳ２１４において温度Ｔが所定温度Ｔ１よりも低いと判定した場合にはステップＳ２０９に進む。なお、燃料電池自動車を起動した最初の制御ではステップＳ２０１へ進む。
【００４６】
ステップＳ２０１では、電流センサ３２によって燃料電池１が発電している電流密度Ｉを検出する。
【００４７】
ステップＳ２０２では、圧力センサ３１によって排出路２０内の圧力Ｐを検出し、第１排出路２１の出口圧力（ここでは、大気圧とする）との差圧、すなわち第１排出路２１における圧力損失ΔＰを算出する。また、図５に示すマップから第１排出路２１の内壁に氷が付着していない場合の第１排出路２１における所定圧力損失ΔＰ１をステップＳ２０１によって検出した電流密度Ｉに応じて算出する。図５は予め実験などによって作成されたマップである。なお、所定圧力損失ΔＰ１は変動幅を持たせてもよい。すなわち所定圧力損失ΔＰ１は第１排出路２１の内壁に氷が多少付着した場合の圧力損失としてもよい。
【００４８】
ステップＳ２０３では、圧力損失ΔＰと所定圧力損失ΔＰ１とを比較する。そして、圧力損失ΔＰが所定圧力損失ΔＰ１よりも大きい場合、つまり現在の第１排出路２１における圧力損失ΔＰが第１排出路２１に氷が付着していない場合の所定圧力損失ΔＰ１よりも大きい場合には、ステップＳ２０９に進み、圧力損失ΔＰが所定圧力損失ΔＰ１よりも小さい場合には、ステップＳ２０４へ進む（ステップＳ２００からステップＳ２０３が流路抵抗推定手段を構成する）。
【００４９】
ステップＳ２０４では、水素濃度センサ７によってアノード２を循環している排出水素中の水素濃度ｄを検出する。そして水素濃度ｄが所定濃度ｄ１よりも低い場合にはステップＳ２０５へ進み、水素濃度ｄが所定濃度ｄ１よりも高い場合にはステップＳ２０８へ進む。所定濃度ｄ１は予め設定された濃度であり、燃料電池１における発電を十分に行うことのできる水素濃度である。
【００５０】
ステップＳ２０５では水素濃度ｄが所定濃度ｄ１よりも低い、つまり排出水素中に不純ガスが混入しているので、パージ弁５を開き第１排出路２１を用いて排出水素を燃料電池自動車の外部へ排出する。
【００５１】
ステップＳ２０６では水素濃度センサ７によって排出水素中の水素濃度ｄを検出する。そして検出した水素濃度ｄと所定濃度ｄ２とを比較して、水素濃度ｄが所定濃度ｄ２よりも高くなるとステップＳ２０７へ進む。所定濃度ｄ２はステップＳ２０４における所定濃度ｄ１よりも高い濃度である。なお、所定濃度ｄ２を所定濃度ｄ１と等しい濃度としても良い。
【００５２】
ステップＳ２０７では、水素濃度ｄが所定濃度ｄ２よりも高くなったので、パージ弁５を閉じて、アノード２から排出された排出水素を循環流路１０によってアノード２へ循環させる。その後ステップＳ２０８へ進む。
【００５３】
ステップＳ２０４からステップＳ２０７までの制御によって、排出水素中の水素濃度が低い場合に第１排出路２１を用いて排出水素を燃料電池自動車の外部へ排出する。排出水素を第１排出路２１によって燃料電池自動車の外部へ排出するので、水素が車体の内部へ侵入し、酸素との反応によって生じる熱などによる燃料電池自動車の劣化を防止することができる。
【００５４】
ステップＳ２０８では、フラグｆを０にセットし、この制御を終了する。
【００５５】
一方、ステップＳ２００において、前回の制御においてセットされたフラグｆが１と判定された場合、またはステップＳ２０３において圧力損失ΔＰが所定圧力損失ΔＰ１よりも大きい場合には、ステップＳ２０９に進む。そして、ステップＳ２０９では切替弁４によって排出路２０と第２排出路２２とを連通する。前回の制御で第１排出路２１の温度Ｔが所定温度Ｔ１よりも低いと判定され、またはステップＳ２０３において圧力損失ΔＰが所定圧力損失ΔＰ１よりも大きい場合には、排出路２０と第２排出路２２とを連通することで、第１排出路２１内における水の凍結を防止することができる。また、排出空気によって燃料電池自動車を温めることができる。
【００５６】
ステップＳ２１０では、水素濃度センサ７によってアノード２を循環している排出水素中の水素濃度ｄを検出する。そして水素濃度ｄが所定濃度ｄ１よりも低い場合には、ステップＳ２１１へ進み、水素濃度ｄが所定濃度ｄ１よりも高い場合には、ステップＳ２１４へ進む。
【００５７】
ステップＳ２１１では、切替弁４によって排気管２０と第１排出路２１とを連通し、またパージ弁５を開く。これによって水素濃度ｄが低くなった排出水素を、第１排出路２１を用いて燃料電池自動車の外部へ排出する。排出水素を燃料電池自動車の外部へ排出する場合には、第１排出路２１を用いることで、燃料電池自動車の内部への排出水素の混入を防止し、燃料電池自動車の劣化を防止することができる。また、第１排出路２１の内壁に氷が付着している場合には、排出水素と排出空気とによって内壁に付着した氷を燃料電池自動車の外部へ排出することができる。
【００５８】
ステップＳ２１２では、水素濃度センサ７によって排出水素中の水素濃度ｄを検出し、水素濃度ｄが所定濃度ｄ２よりも高くなるとステップＳ２１３へ進む。
【００５９】
ステップＳ２１３では、水素濃度ｄが所定濃度ｄ２よりも高くなったので、パージ弁５を閉じる。これによりアノード２から排出された排出水素を循環流路１０によって循環させる。
【００６０】
ステップＳ２１０からステップＳ２１３の制御によって、排出水素中の水素濃度が低い場合に第１排出路２１を用いて排出水素を燃料電池自動車の外部へ排出する。排出水素を第１排出路２１によって燃料電池自動車の外部へ排出するので、排出水素が燃料電池自動車の内部へ混入し、酸素との反応によって生じる熱などによる燃料電池自動車の劣化を防止することができる。
【００６１】
ステップＳ２１４では、温度センサ３０によって温度Ｔを検出し、所定温度Ｔ１と比較する。そして温度Ｔが所定温度Ｔ１よりも高い場合にはステップＳ２１５へ進み、温度Ｔが所定温度Ｔ１よりも低い場合にはステップＳ２１７へ進む。
【００６２】
ステップＳ２１５では、切替弁４によって排出路２０と第１排出路２１とを連通させる。
【００６３】
ステップＳ２１６ではフラグｆを０にセットしてこの制御を終了する。
【００６４】
ステップＳ２１７では、切替弁４によって排出路２０と第２排出路２２とを連通させる。
【００６５】
ステップＳ２１８では、フラグｆを１にセットしてこの制御を終了する。
【００６６】
ステップＳ２１４からステップＳ２１８の制御では、温度センサ３０によって検出した温度Ｔに基づいて、排出路２０と第１排出路２１または第２排出路２２との連通状態を制御し、次回の制御のステップＳ２００で読み込むフラグｆをセットする。
【００６７】
以上の制御によって、第１排出路２１の内壁に氷が付着した場合に圧力センサ３０によって検出した圧力に基づいて第１排出路２１の圧力損失ΔＰを検出し、圧力損失ΔＰが所定所定圧力損失ΔＰ１よりも大きい場合には、第２排出路２２を用いて排出空気を燃料電池自動車の外部へ排出する。
【００６８】
本発明の第２実施形態の効果について説明する。
【００６９】
この実施形態では、第１実施形態の効果に加えて圧力センサ３０によって検出した圧力に基づいて第１排出路２１内の圧力損失ΔＰを算出し、圧力損失ΔＰによって切替弁４による第１排出路２１または第２排出路２２と、排出路２０との連通状態を切り替えることで、第１排出路２１内での氷などの付着を正確に判定することができる。
【００７０】
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
燃料電池を搭載した車両に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１実施形態の燃料電池システムの概略説明図である。
【図２】本発明の第１実施形態のコントローラによる制御を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態の燃料電池システムの概略説明図である。
【図４】本発明の第２実施形態のコントローラによる制御を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態の電流密度と圧力損失との関係を示すマップである。
【符号の説明】
【００７３】
１      燃料電池
２      アノード
３      カソード
４      切替弁（切替手段）
５      パージ弁（開閉弁）
７      水素濃度センサ（燃料ガス濃度検出手段）
１０    循環流路
１１    連結路
２０    排出路
２１    第１排出路
２２    第２排出路
３０    温度センサ（温度検出手段）
３１    圧力センサ（圧力検出手段）
４０    コントローラ
【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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