(57)【要約】【課題】  小さな抵抗でも、燃料電池の起動時または停止時に、好適にディスチャージ可能とする燃料電池システムを提供する。【解決手段】  反応ガスの反応により発電する燃料電池２と、補助抵抗５１を有し燃料電池２に接続した補助回路５０と、補助回路５０が補償条件内か否かを判定する制御部７１（補償判定手段）と、制御部７１の判定に基づいて補助回路５０のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御部７１（補助回路制御手段）と、を備えた燃料電池システム１であって、制御部７１は、燃料電池２の起動時または停止時に、補助回路５０が補償条件内にある場合に補助回路５０をＯＮし、補助回路５０が補償条件外にある場合に補助回路５０をＯＮしない。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応ガスの反応により発電する燃料電池と、補助抵抗を有し前記燃料電池に接続した補助回路と、当該補助回路が補償条件内か否かを判定する補償判定手段と、当該補償判定手段の判定に基づいて前記補助回路のＯＮ／ＯＦＦを制御する補助回路制御手段と、を備え、
当該補助回路制御手段は、前記燃料電池の起動時に、
前記補助回路が補償条件内にある場合に前記補助回路をＯＮし、前記補助回路が補償条件外にある場合に前記補助回路をＯＮしないことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
反応ガスの反応により発電する燃料電池と、補助抵抗を有し前記燃料電池に接続した補助回路と、前記補助回路が補償条件内か否かを判定する補償判定手段と、当該補償判定手段の判定に基づいて前記補助回路のＯＮ／ＯＦＦを制御する補助回路制御手段と、を備え、
当該補助回路制御手段は、前記燃料電池の停止時に、
前記補助回路が補償条件内にある場合に前記補助回路をＯＮし、前記補助回路が補償条件外にある場合に前記補助回路をＯＮしないことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
前記補助抵抗の温度を検知する温度検出手段を、さらに備え、
前記補償判定手段は、前記補助抵抗の温度が所定温度より高い場合に前記補助回路は補償条件外であると判定し、前記補助抵抗の温度が前記所定温度以下である場合に前記補助回路は補償条件内であると判定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記補助回路のＯＮ／ＯＦＦ履歴を記録する補助回路ＯＮ／ＯＦＦ履歴記憶手段を、さらに備え、
前記補償判定手段は、前記補助回路の過去のＯＮ／ＯＦＦ履歴に基づいて、前記補助回路が補償条件内か否かを判定することを特徴とする請求項１または請求項２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】
近年、燃料電池自動車などの電源として、単セルが複数積層してなる燃料電池スタック（燃料電池という場合もある）の開発が盛んである。燃料電池は発電すると、主としてカソード（空気極）側で水が生成する。生成した水の一部は単セルを構成する固体高分子電解質膜（以下電解質膜という）内を拡散し、アノード（燃料極）側に透過する。また、前記電解質膜の湿潤状態を維持するために、加湿した酸化剤ガス（例えば加湿した空気）を、カソード側に供給する方法などが一般に採用されている。
【０００３】
このように、発電により生成した水や加湿により、燃料電池内を流通するガスの含水量は高くなっている。したがって、ガスの温度が低下すると、ガスに含まれていた水が凝縮する。ゆえに、燃料電池が冬季や寒冷地で使用された場合などであって、燃料電池を停止した後に氷点下に曝されると、燃料電池内が凍結してしまう場合がある。
【０００４】
そこで、このような凍結を防止するために、例えば、燃料電池の停止時に、燃料電池内の燃料ガス流路、酸化剤ガス流路に非加湿の空気（掃気ガス）を供給し、掃気（燃料電池内の水の排出および空気パージ）する方法などが採用されている。
【０００５】
ところが、このように掃気ガスを供給すると、燃料電池の燃料ガス流路に、燃料ガスと掃気ガスとが混在する場合が発生する。そうすると、１つの単セルの膜電極接合体（以下、ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly、膜電極複合体とも称される）のアノード側に、燃料ガスに接触する部分と、掃気ガスに接触する部分とが共存する。その結果として、１つのＭＥＡについて、アノード側に燃料ガス、カソード側に酸化剤ガスが存在する部分（以下、第１ＭＥＡ部分）と、アノード側に掃気ガス、カソード側に酸化剤ガスが存在する部分（以下、第２ＭＥＡ部分）とが共存する。
【０００６】
このような場合、第１ＭＥＡ部分では小さな電位差が発生し、一方、第２ＭＥＡ部分では電位差が発生しないという現象が生じる。そうすると、前記第１ＭＥＡ部分で発生した前記小さな電位差を駆動力として、１つのＭＥＡ内に擬似的な回路が形成され、前記第２ＭＥＡ部分に微小電流が流れるときがある。
【０００７】
このように１つのＭＥＡ内で、微小ながらも電流が流れると、第２ＭＥＡ部分の電解質膜、アノード、カソードなどが劣化し、その結果として、燃料電池の寿命が縮まってしまうという問題がある。
【０００８】
そこで、従来、燃料電池スタックの出力端子に、外部負荷とは別に固定抵抗を接続し、燃料ガス流路にガスが混在する場合に発生する電流を、固定抵抗に通流させてディスチャージ（放電）する技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−２８４１０４号公報（段落番号００１０〜００１２、図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、燃料電池の起動スイッチであるイグニッションスイッチ（以下、ＩＧＳＷ）のＯＮ／ＯＦＦに連動して、起動時のディスチャージ・停止時のディスチャージを必ず実施する設定とすると、例えば、ＩＧＳＷが連続的にＯＮ／ＯＦＦされた場合に、固定抵抗の温度が上昇し、最終的に断線などにより故障してしまう。この固定抵抗の故障を防止するために、固定抵抗の容量を大きくする方法が考えられるが、固定抵抗の容量を大きくすると、固定抵抗のかさ及び質量が増加し、燃料電池自動車などに搭載するには不向きとなる。
【００１１】
そこで、本発明は、小さな抵抗でも、燃料電池の起動時または停止時に、好適にディスチャージ可能とする燃料電池システム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】
【００１２】
前記課題を解決するための手段として、請求項１に係る発明は、反応ガスの反応により発電する燃料電池と、補助抵抗を有し前記燃料電池に接続した補助回路と、当該補助回路が補償条件内か否かを判定する補償判定手段と、当該補償判定手段の判定に基づいて前記補助回路のＯＮ／ＯＦＦを制御する補助回路制御手段と、を備え、当該補助回路制御手段は、前記燃料電池の起動時に、前記補助回路が補償条件内にある場合に前記補助回路をＯＮし、前記補助回路が補償条件外にある場合に前記補助回路をＯＮしないことを特徴とする燃料電池システムである。
【００１３】
ここで、「補助抵抗を有する補助回路」とは、燃料電池の出力端子に接続し、燃料電池の燃料ガス流路に、燃料ガス（水素など）と、掃気ガス（非加湿空気）が混在するために、燃料電池の単セル（ＭＥＡ）内で発生した電流を燃料電池外に取り出し、ディスチャージ（放電）するための回路である。
また、「燃料電池の起動時」とは、燃料電池を起動するスイッチ（後記する第１実施形態ではＩＧＳＷ）がＯＮされたときである。
【００１４】
このような燃料電池システムによれば、燃料電池の起動時に、補助回路が補償条件内である場合に、補助回路制御手段が補助回路をＯＮすることによって、燃料電池内で発生した電流が補助回路内を通流することによってディスチャージ（放電）し、燃料電池の劣化を防止することができる。一方、補助回路が補償条件外である場合に、補助回路制御手段が補助回路をＯＮしない（ＯＦＦする）ことによって、補助回路に電流が通流せず、補助回路を保護することができる。
したがって、補助回路を構成する補助抵抗が小さくても、補償条件を適宜に設定することによって、補助抵抗を保護すると共に、好適にディスチャージすることができる。
【００１５】
請求項２に係る発明は、反応ガスの反応により発電する燃料電池と、補助抵抗を有し前記燃料電池に接続した補助回路と、前記補助回路が補償条件内か否かを判定する補償判定手段と、当該補償判定手段の判定に基づいて前記補助回路のＯＮ／ＯＦＦを制御する補助回路制御手段と、を備え、当該補助回路制御手段は、前記燃料電池の停止時に、前記補助回路が補償条件内にある場合に前記補助回路をＯＮし、前記補助回路が補償条件外にある場合に前記補助回路をＯＮしないことを特徴とする燃料電池システムである。
【００１６】
ここで、「燃料電池の停止時」とは、燃料電池を起動するスイッチ（後記する第１実施形態ではＩＧＳＷ）がＯＦＦされたときである。
【００１７】
このような燃料電池システムによれば、燃料電池の停止時に、補助回路が補償条件内である場合に、補助回路制御手段が補助回路をＯＮすることによって、燃料電池内で発生した電流が補助回路内を通流することによってディスチャージ（放電）し、燃料電池の劣化を防止することができる。一方、補助回路が補償条件外である場合に、補助回路制御手段が補助回路をＯＮしない（ＯＦＦする）ことによって、補助回路に電流が通流せず、補助回路を保護することができる。
したがって、補助回路を構成する補助抵抗が小さくても、所定に補償条件を設定することによって、補助抵抗を保護すると共に、好適にディスチャージすることができる。
【００１８】
請求項３に係る発明は、前記補助抵抗の温度を検知する温度検出手段を、さらに備え、前記補償判定手段は、前記補助抵抗の温度が所定温度より高い場合に前記補助回路は補償条件外であると判定し、前記補助抵抗の温度が前記所定温度以下である場合に前記補助回路は補償条件内であると判定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池システムである。
【００１９】
このような燃料電池システムによれば、補償判定手段は、補助抵抗の温度が所定温度より高い場合に補助回路は補償条件外であると判定し、補助抵抗の温度が所定温度以下である場合に前記補助回路は補償条件内であると判定することができる。
【００２０】
請求項４に係る発明は、前記補助回路のＯＮ／ＯＦＦ履歴を記録する補助回路ＯＮ／ＯＦＦ履歴記憶手段を、さらに備え、前記補償判定手段は、前記補助回路の過去のＯＮ／ＯＦＦ履歴に基づいて、前記補助回路が補償条件内か否かを判定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池システムである。
【００２１】
このような燃料電池システムによれば、補償判定手段は、補助回路の過去のＯＮ／ＯＦＦ履歴に基づいて、例えば、補助抵抗の現在の温度を推定し、補助回路が補償条件内であるか否かを判定することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、小さな抵抗でも、燃料電池の起動時または停止時に、好適にディスチャージ可能とする燃料電池システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について、図面を適宜参照して説明する。
なお、各実施形態の説明において、同一の構成要素に関しては同一の符号を付し、重複した説明は省略するものとする。
【００２４】
≪第１実施形態≫
第１実施形態に係る燃料電池システムについて、図１から図５を適宜参照して説明する。参照する図面において、図１は、第１実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。図２は、第１実施形態に係る燃料電池システムの起動時の制御を示すフローチャートである。図３は、第１実施形態に係る燃料電池システムの停止時の制御を示すフローチャートである。図４は、第１実施形態に係る燃料電池システムの補助抵抗の温度変化とタイミングチャートである。図５は、第１実施形態に係る燃料電池システムの補助抵抗の温度変化とタイミングチャートである。
【００２５】
≪燃料電池システムの構成≫
図１に示すように、第１実施形態に係る燃料電池システム１は、燃料電池自動車に搭載されたシステムであり、燃料電池自動車の起動時／停止時（燃料電池２の起動時／停止時）に、スイッチ５２を適宜にＯＮ／ＯＦＦすることによって、ティスチャージ（放電）を行うシステムである。
【００２６】
燃料電池システム１は、燃料電池２と、燃料電池２のアノード側に水素ガス（燃料ガス、反応ガス）を供給・排出するアノード系と、燃料電池２のカソード側に加湿空気（酸化剤ガス、反応ガス）または掃気ガス（非加湿空気）を供給・排出するカソード系と、掃気時に掃気ガスをカソード系からアノード系に導く掃気系と、燃料電池２の出力端子に接続した電力消費系と、電力消費系に接続した補助回路５０と、温度センサ６１と、ＩＧＳＷ６２と、これらを制御するＥＣＵ７０（Electronic Control Unit、制御装置）を主に備えている。
【００２７】
＜燃料電池＞
燃料電池２（燃料電池スタック）は、主として、電解質膜３の両面をアノード（燃料極）およびカソード（空気極）で挟持してなる単セルが、セパレータを介して、複数積層されることで構成されている。セパレータには、電解質膜３の全面に水素ガス（燃料ガス）、加湿空気（酸化剤ガス）を供給するための溝、各単セルに供給するための貫通孔などが複雑に形成されており、これら溝などが燃料ガス流路４、酸化剤ガス流路５として機能している。燃料ガス流路４には水素ガスが流通し、この流通する水素ガスが各アノードに供給されるようになっている。一方、酸化剤ガス流路５には、加湿空気が流通し、この流通する加湿空気が各カソードに供給されるようになっている。
そして、水素ガスが各アノードに、加湿空気が各カソードに供給されると、各アノード・各カソードで電気化学反応が生じて、各単セルで所定の電位差が発生し、この単セルが一般に直列で接続されているため、燃料電池２から大きな電力を取り出し可能となっている。
【００２８】
＜アノード系＞
アノード系は、燃料電池２のアノード側に配置し、水素ガスを供給・排出する系であり、主に、水素ガスが貯蔵された水素タンク１１と、遮断弁１２とを備えている。
【００２９】
アノード系の水素ガス供給側を説明すると、遮断弁１２は、水素タンク１１の出口に一体的に取り付けられている。そして、遮断弁１２は、配管１２ａを介して、下流側の燃料電池２の燃料ガス流路４に接続している。遮断弁１２は、後記するＥＣＵ７０の制御部７１と電気的に接続しており、制御部７１は遮断弁１２を適宜に開／閉するようになっている。また、配管１２ａには、燃料電池２に向かって、所定に減圧するための減圧弁、アノードオフガスを循環させるためのエゼクタ（ともに図示しない）などが設けられている。
したがって、制御部７１が遮断弁１２を開くと、水素ガスが所定に減圧され、燃料ガス流路４に供給されるようになっている。
【００３０】
次に、アノード系の水素ガス排出側について説明すると、配管１２ｂが燃料ガス流路４に接続しており、燃料電池２のアノード側から排出されたガス（発電時はアノードオフガス、掃気時は掃気ガス）が、配管１２ｂを介して系外（大気中）に排出されるようになっている。また、配管１２ｂは、途中位置で分岐しており、その分岐した部分は、前記エゼクタに接続されている。したがって、アノードオフガスに未反応の水素ガスが含まれる場合、これを水素供給側に戻し、水素ガスが循環するようになっている。
【００３１】
＜カソード系＞
カソード系は、燃料電池２のカソード側に配置し、主として、空気（通常発電時は加湿空気、掃気時は非加湿空気である掃気ガス）を供給・排出する系であり、ポンプ２１（コンプレッサ）を主に備えている。
【００３２】
カソード系の空気供給側について説明すると、ポンプ２１は配管２１ａを介して、下流側の燃料電池２の酸化剤ガス流路５に接続している。ポンプ２１は、後記するＥＣＵ７０の制御部７１と電気的に接続しており、制御部７１はポンプ２１の稼動を所望に制御するようになっている。また、配管２１ａの途中位置には、加湿器（図示しない）が設けられており、発電時は加湿し、掃気時は加湿しないようになっている。
カソード系の空気排出側について説明すると、配管２１ｂが酸化剤ガス流路５に接続しており、燃料電池２のカソード側から排出されたガス（発電時はカソードオフガス、掃気時は掃気ガス）が、配管２１ｂを介して、系外（大気中）に排出されるようになっている。
【００３３】
＜掃気系＞
掃気系は、燃料電池２の掃気時に、ポンプ２１からの掃気ガス（非加湿空気）を、カソード系からアノード系に導く系であり、配管３１と開閉弁３２を主に備えている。
ここで、「掃気ガス」とは、燃料電池２内の水などを、燃料電池２外に押し出し、燃料電池２内を掃除するための所定圧力のガスであり、例えば、空気、窒素などである。そして、「掃気する」とは掃気ガスを燃料電池２の燃料ガス流路４、酸化剤ガス流路５に導入し、燃料電池２内の水などを、燃料電池２外に押し出すことである。
【００３４】
配管３１の一端は前記カソード系の配管２１ａに連結しており、配管３１の他端はアノード系の配管１２ａに連結している。開閉弁３２は、配管３１の途中位置に設けられており、配管３１内のガスの流通を適宜に遮断可能となっている。また、開閉弁３２は、後記するＥＣＵ７０の制御部７１と電気的に接続しており、制御部７１は開閉弁３２を適宜に開／閉するようになっている。
したがって、燃料電池２の掃気時は、開閉弁３２を開き、前記加湿器による加湿を停止し、ポンプ２１からの掃気ガス（非加湿空気）を、配管２１ａを介して酸化剤ガス流路５に、配管３１、配管１２ａを介して燃料ガス流路４に、それぞれ供給可能となっている。
一方、燃料電池２の通常の発電時は、開閉弁３２は閉じられる。
【００３５】
＜電力消費系＞
電力消費系は、燃料電池自動車を走行させる走行モータなどの外部負荷４１と、メインスイッチ４２（リレー）と、電流計４３と、電圧計４４を主に備えている。外部負荷４１は、メインスイッチ４２を介して、燃料電池２の出力端子に電気的に接続している。
【００３６】
電流計４３は、メインスイッチ４２と燃料電池２との間であって、燃料電池２のアノード側端子（マイナス端子）側に配置している。したがって、ディスチャージ時（メインスイッチ４２がＯＦＦ、スイッチ５２がＯＮ）において、電流計４３が電流を検知しない場合、後記する補助抵抗５１が故障（断線）していると判定可能となっている。
また、電流計４３は後記するＥＣＵ７０の制御部７１と電気的に接続している。したがって、制御部７１は、通常の発電時（メインスイッチ４２がＯＮ、スイッチ５２がＯＦＦ）は外部負荷４１を通流する電流値を、ディスチャージ時には補助抵抗５１を通流する電流値を検出したり、前記した補助抵抗５１の故障を判定可能となっている。
【００３７】
電圧計４４は、燃料電池２の出力端子とメインスイッチ４２との間で、外部負荷４１と並列となるように配置している。また、電圧計４４は、後記するＥＣＵ７０の制御部７１と電気的に接続している。したがって、制御部７１は、通常の発電時（メインスイッチ４２がＯＮ、スイッチ５２がＯＦＦ）には燃料電池２の端子間電圧を、ディスチャージ時（メインスイッチ４２がＯＦＦ、スイッチ５２がＯＮ）には補助抵抗５１の電圧を監視可能となっている。
【００３８】
＜補助回路＞
補助回路５０は、燃料ガス流路４に水素ガスと掃気ガスとが混在する場合に、燃料電池２から微小電流を取り出すための回路であり、電流計４３とメインスイッチ４２との間に、外部負荷４１と並列となるように接続している。補助回路５０は、補助抵抗５１と、スイッチ５２（リレー）を主に備えている。
さらに説明すると、スイッチ５２の一方側は、電流計４３とメインスイッチ４２との間の配線に電気的に接続している。スイッチ５２の他方側は、補助抵抗５１を介して、燃料電池２のカソード側端子（プラス端子）とメインスイッチ４２との間の配線に電気的に接続している。
また、補助抵抗５１の容量は、ディスチャージするときの電流の大きさに基づいて決定されるが、非常に小さく（例えば２００Ｗ程度）、且つ、非常に小型であり、かさも小さい。
【００３９】
＜温度センサ等＞
温度センサ６１（温度検知手段）は、補助抵抗５１の近傍に設けられており、補助抵抗５１の温度（以下、補助抵抗温度Ｔ１）を検出可能となっている。また、温度センサ６１は、後記するＥＣＵ７０の制御部７１と電気的に接続しており、制御部７１は、補助抵抗温度Ｔ１を監視可能となっている。
ＩＧＳＷ６２は、燃料電池自動車および燃料電池システム１の起動スイッチであり、燃料電池自動車の運転席周りに設けられている。ＩＧＳＷ６２は、後記するＥＣＵ７０の制御部７１と電気的に接続しており、制御部７１はＩＧＳＷ６２のＯＮ／ＯＦＦを監視可能となっている。
【００４０】
＜ＥＣＵ＞
ＥＣＵ７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェイス、電子回路、各種記憶媒体などを含んで構成され、制御部７１（補償判定手段、補助回路制御手段）と、補助抵抗データ記憶部７２と、クロック７３とを主に備えている。
【００４１】
［制御部−補償判定機能］
制御部７１の入力側は、温度センサ６１と電気的に接続しており、制御部７１は補助抵抗温度Ｔ１を監視可能となっている。そして、制御部７１は、補助抵抗温度Ｔ１と、補助抵抗データ記憶部７２に記憶された所定温度Ｔ０とを比較して、補助回路５０が補償条件内であるか否かを判定する機能（補償判定機能）を有している。
【００４２】
また、制御部７１の入力側は、ＩＧＳＷ６２と接続しており、ＩＧＳＷ６２のＯＮ／ＯＦＦを監視可能となっている。その他、制御部７１の入力側は、電力消費系の電流計４３と、電圧計４４とに接続している。
【００４３】
［制御部−補助回路制御機能］
制御部７１の出力側は、補助回路５０のスイッチ５２と電気的に接続しており、制御部７１はスイッチ５２の適宜にＯＮ／ＯＦＦするようになっている。すなわち、制御部７１は、補助回路５０のＯＮ／ＯＦＦを制御する機能（補助回路制御機能）を有している。なお、スイッチ５２のＯＮ／ＯＦＦは、補助回路５０のＯＮ／ＯＦＦに相当する。
その他、制御部７１の出力側は、アノード系の遮断弁１２と、カソード系のポンプ２１と、掃気系の開閉弁３２とに接続しており、制御部７１はこれらを所望に制御可能となっている。
【００４４】
［制御部−補助回路ＯＮ時間Δｔ１計測機能、燃料ガス流路状態判定機能］
制御部７１は、クロック７３からの時刻に基づいて、補助回路５０のＯＮ時間（以下、補助回路ＯＮ時間Δｔ１）を計測可能となっている（補助回路ＯＮ時間Δｔ１計測機能）。
また、制御部７１は、補助回路ＯＮ時間Δｔ１と、後記する補助抵抗データ記憶部７２に記憶された所定時間Δｔ０とを比較して、燃料電池２の起動時には燃料ガス流路４が水素ガスで満たされたか否か、燃料電池２の停止時には燃料ガス流路４が掃気ガスで満たされたか否かを判定する機能を有している（燃料ガス流路状態判定機能）。
【００４５】
［補助抵抗データ記憶部］
補助抵抗データ記憶部７２は、制御部７１と電気的に接続しており、制御部７１は適宜にアクセス可能となっている。
補助抵抗データ記憶部７２には、所定温度Ｔ０が記憶されている。所定温度Ｔ０とは、補助回路５０のスイッチ５２のＯＮ／ＯＦＦの基準となる、予め設定された温度である。さらに説明すると、制御部７１は、補助抵抗温度Ｔ１が所定温度Ｔ０以下である場合にスイッチ５２のＯＮを許可し、補助抵抗温度Ｔ１が所定温度Ｔ０より高い場合にスイッチ５２のＯＮを許可しない（ＯＦＦする）。言い換えると、所定温度Ｔ０より高い温度の補助抵抗５１に対してスイッチ５２をＯＮすると、補助抵抗５１がさらに昇温して断線などにより故障する可能性があるが、基準となる所定温度Ｔ０を設定することで、補助抵抗５１の故障などは防止される。具体的には、例えば補助抵抗５１の容量が２００Ｗの場合、所定温度Ｔ０は２２０℃に設定される。
【００４６】
また、補助抵抗データ記憶部７２には、所定時間Δｔ０が記憶されている。所定時間Δｔ０とは、燃料電池２の起動時には水素ガスの供給が開始された後、燃料電池２の停止時には掃気ガスの供給が開始された後、燃料ガス流路４が水素ガス、掃気ガスで満たされるまでの時間である。したがって、所定時間Δｔ０は、燃料電池２の燃料ガス流路４の形状（長さ、幅など）や、水素ガス・掃気ガスの供給圧力などに依存し、予備実験などにより予め求められる。具体的に所定時間ΔＴ０は、例えば４秒に設定される。
ここで、第１実施形態では、説明を簡単とするため、燃料電池２の起動時に水素ガス供給開始後、燃料ガス流路４が水素ガスで満たされる所定時間Δｔ０と、燃料電池２の停止時に掃気ガス供給開始後、燃料ガス流路４が掃気ガスで満たされる所定時間Δｔ０とが、同じである場合について説明する。ただし、これら時間を別々に設定してもよいことは言うまでもない。
【００４７】
［クロック］
クロック７３は、常に時刻を刻んでおり、この時刻は制御部７１に送られている。
【００４８】
≪燃料電池システム１の制御フロー≫
次に、第１実施形態に係る燃料電池システム１に設定された制御フローについて、図２、図３に示すフローチャートを適宜に参照して説明する。
ここで、ＥＣＵ７０は、ＩＧＳＷ６２がＯＮされた場合、図２に示す起動時の制御フローに従って、処理が進むようになっている。また、ＩＧＳＷ６２がＯＦＦされた場合、図３に示す停止時の制御フローに従って、処理が進むようになっている。また、ＩＧＳＷ６２がＯＮされて、図２に示す起動時の制御フローに従って処理している最中に、ＩＧＳＷ６２がＯＦＦされた場合、図２に示す起動時の制御フローに従った処理を停止し、図３に示す停止時の制御フローに切り換えて、処理するようにっている。逆に、図３に示す停止時の制御フローに従って処理している最中に、ＩＧＳＷ６２がＯＮされた場合、図２に示す起動時の制御フローに切り換えて、処理するようになっている。
【００４９】
＜燃料電池２の起動時（ＩＧＳＷ６２のＯＮ時）制御フロー＞
まず、ＩＧＳＷ６２がＯＮされた場合の燃料電池システム１の起動時の制御フローについて、図２を参照して説明する。
【００５０】
ＩＧＳＷ６２がＯＮされると、図２に示す「起動時の制御フロー」がスタートする。ここでは、燃料電池システム１の前回の停止の際に、掃気ガスによる掃気が実施され、燃料ガス流路４および酸化剤ガス流路５が掃気ガスで満たされている場合について説明する。
【００５１】
［補助回路の補償判定］
ステップＳ１０１Ａにおいては、制御部７１は、補助回路５０が補償条件内であるか否かに係る補償判定を行うようになっている。具体的には、制御部７１は、「補助抵抗温度Ｔ１が所定温度Ｔ０以下（Ｔ１≦Ｔ０）の場合、補助回路５０は補償条件内である」と判定し、「補助抵抗温度Ｔ１が所定温度Ｔ０より高い（Ｔ１＞Ｔ０）場合、補助回路５０は補償条件外である」と、判定するようになっている。
【００５２】
制御部７１が「補助抵抗温度Ｔ１は所定温度Ｔ０以下であり、補助回路５０は補償条件内である」と判定した場合（Ｓ１０１Ａ・Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２に進むようになっている。一方、制御部７１が「補助抵抗温度Ｔ１は所定温度Ｔ０より高く、補助回路５０は補償条件外である」と判定した場合（Ｓ１０１Ａ・Ｎｏ）、ステップＳ１０９に進むようになっている。
【００５３】
そして、ステップＳ１０２、Ｓ１０３Ａ、Ｓ１０４、Ｓ１０５Ａ、Ｓ１０６の順に進むルートが、燃料電池２の起動時にディスチャージを実施するルート（起動時ディスチャージ実施ルート）に相当する。
一方、ステップＳ１０９、Ｓ１１０、Ｓ１１１の順に進むルートが、燃料電池２の起動時にディスチャージを実施しないルート（起動時ディスチャージ非実施ルート）に相当する。以下、「起動時ディスチャージ実施ルート」、「起動時ディスチャージ非実施ルート」の順に説明する。
【００５４】
［起動時ディスチャージ実施ルート］
ステップＳ１０２においては、制御部７１が遮断弁１２を開くようになっている。これにより、水素ガスが、水素タンク１１から配管１２ａを介して、燃料電池２の燃料ガス流路４に供給されるようになっている（水素ガス供給開始）。
【００５５】
ステップＳ１０３Ａにおいては、制御部７１が、補助回路５０のスイッチ５２をＯＮするようになっている（補助回路５０のＯＮ、起動時ディスチャージの開始）。スイッチ５２のＯＮにより、燃料ガス流路４内に水素ガスと掃気ガスとが混在し、燃料電池２を構成する各単セル内で小さな電位差が発生しても、この電位差を駆動力とする電流が、単セル内でなく、外部の補助回路５０を通流し、起動時のディスチャージ（放電）されるようになっている。これにより、燃料電池２を構成する各単セルの劣化を防止可能となっている。
【００５６】
また、制御部７１は、前記スイッチ５２のＯＮを始点として、補助回路ＯＮ時間Δｔ１（＝スイッチ５２のＯＮ時間）を、クロック７３からの時刻に基づいて計測するようになっている。
なお、ステップＳ１０２とステップＳ１０３Ａとは、説明の都合上、別ステップに分けたが、略同時に処理される。
また、図２に示す起動時の制御フローに従っての処理中に、図３に示す停止時の制御フローに切り換わったとき、補助回路ＯＮ時間Δｔ１は初期化されるようになっている。停止時の制御フロー（図３）から起動時の制御フロー（図２）に切り換わるときも同様である。
【００５７】
ステップＳ１０４においては、制御部７１がポンプ２１の稼動をＯＮするようになっている。ポンプ２１のＯＮにより外気が所定に圧縮され、前記加湿器により加湿された加湿空気が酸化剤ガス流路５に供給されるようになっている。
【００５８】
（燃料ガス流路状態判定）
ステップＳ１０５Ａにおいては、制御部７１は、燃料ガス流路４が水素ガスで満たされたか否かを判定するようになっている。具体的には、制御部７１は、「補助回路ＯＮ時間Δｔ１が所定時間Δｔ０より長い（Δｔ１＞Δｔ０）場合、水素ガスで満たされた」と判定し、「補助回路ＯＮ時間Δｔ１が所定時間Δｔ０以下である（Δｔ１≦Δｔ０）場合、水素ガスで満たされていない」と判定するようになっている。
【００５９】
制御部７１が「補助回路ＯＮ時間Δｔ１は所定時間ｔ０より長く、燃料ガス流路４は水素ガスで満たされている」と判定した場合（Ｓ１０５Ａ・Ｙｅｓ）、ステップＳ１０６に進むようになっている。
一方、制御部７１が「補助回路ＯＮ時間Δｔ１は所定時間以下であり、燃料ガス流路４は水素ガスで満たされていない」と判定した場合（Ｓ１０５Ａ・Ｎｏ）、ステップＳ１０５Ａに戻り、補助回路ＯＮ時間Δｔ１が所定時間ｔ０を超えるまで、ステップＳ１０５Ａの判定を繰り返すようになっている。
【００６０】
ステップＳ１０６においては、制御部７１は、補助回路５０のスイッチ５２をＯＦＦするようになっている（補助回路５０のＯＦＦ）。なお、このスイッチ５２のＯＦＦにより、起動時ディスチャージが終了する。
【００６１】
ステップＳ１０７においては、制御部７１は、メインスイッチ４２をＯＮするようになっている。これにより、燃料電池２と外部負荷４１とが電気的に接続する。また、制御部７１は、電圧計４４を介して、燃料電池２の端子電圧をチェックするようになっている。
【００６２】
ステップＳ１０８においては、外部負荷４１の電力要求に応じて、燃料電池２の発電が開始するようになっている。
そして、エンドに進み、制御部７１による燃料電池２の起動時のディスチャージに係る処理は終了する。
【００６３】
［起動時ディスチャージ非実施ルート］
次に、燃料電池２の起動時にディスチャージを実施しないルートについて説明する。
ステップＳ１０９においては、制御部７１は、補助回路５０のスイッチ５２をＯＦＦするようになっている（補助回路５０のＯＦＦ）。具体的に説明すると、後記するように、ＩＧＳＷ６２が連続的にＯＮ／ＯＦＦされ、起動時ディスチャージ、停止時ディスチャージが連続的に繰り返して実施されたため、スイッチ５２が継続してＯＮとなり、補助抵抗温度Ｔ１が所定温度Ｔ０より高くなった場合、スイッチ５２をＯＦＦすることで、補助抵抗５１が保護されるようになっている。
なお、スイッチ５２がＯＦＦの場合、継続してＯＦＦとなる。
【００６４】
ステップＳ１１０においては、ステップＳ１０２と同様に、制御部７１が遮断弁１２を開き、水素ガスが燃料ガス流路４に供給されるようになっている。
【００６５】
この場合、前記したように、スイッチ５２はＯＦＦされているため、起動時ディスチャージが実施されないが、このように補助抵抗温度Ｔ１が上昇する場合は、短時間の間に、スイッチ５２が継続してＯＮされた場合と考えられる。
したがって、ＩＧＳＷ６２が連続的に繰り返してＯＮ／ＯＦＦされた場合、そもそも燃料電池２の燃料ガス流路４には掃気ガスが殆ど侵入しておらず、燃料ガス流路４は水素ガスでほぼ満たされているため、前記したような小さな電位差も発生せず、単セル内で電流も流れず、劣化することもないと考えられる。
【００６６】
ステップＳ１１１においては、ステップＳ１０４と同様に、制御部７１がポンプ２１の稼動をＯＮし、酸化剤ガス流路５に加湿空気が供給されるようになっている。
その後、ステップＳ１０７に進むようになっている。
【００６７】
＜燃料電池２の停止時（ＩＧＳＷ２３のＯＦＦ時）制御フロー＞
続いて、ＩＧＳＷ６２がＯＦＦされた場合の燃料電池システム１の停止時の制御フローについて、図３を参照して説明する。
【００６８】
ＩＧＳＷ６２がＯＦＦされると、図３に示す「停止時の制御フロー」がスタートする。
ステップＳ２０１においては、制御部７１は、メインスイッチ４２をＯＦＦするようになっている。
【００６９】
［補助回路の補償判定］
ステップ２０２Ａにおいては、起動時のステップＳ１０１Ａ（図２参照）と同様に、制御部７１は、補助回路５０が補償条件内であるか否かに係る補償判定を行うようになっている。
具体的には、制御部７１が「補助抵抗温度Ｔ１は所定温度Ｔ０以下（Ｔ１≦Ｔ０）であり、補助回路５０は補償条件内である」と判定した場合（Ｓ２０２Ａ・Ｙｅｓ）、ステップＳ２０３に進むようになっている。一方、制御部７１が「補助抵抗温度Ｔ１は所定温度Ｔ０より高く（Ｔ１＞Ｔ０）、補助回路５０は補償条件外である」と判定した場合（Ｓ２０２Ａ・Ｎｏ）、ステップＳ２０９に進むようになっている。
【００７０】
そして、ステップＳ２０３、Ｓ２０４Ａ、Ｓ２０５、Ｓ２０６Ａ、Ｓ２０７、Ｓ２０８の順に進むルートが、燃料電池２の停止時にディスチャージを実施するルート（停止時ディスチャージ実施ルート）に相当する。
一方、ステップＳ２０９、Ｓ２１０、Ｓ２１１、Ｓ２１２の順に進むルートが、燃料電池２の停止時にディスチャージを実施しないルート（停止時ディスチャージ非実施ルート）に相当する。以下、「停止時ディスチャージ実施ルート」、「停止時ディスチャージ非実施ルート」の順に説明する。
【００７１】
［停止時ディスチャージ実施ルート］
ステップＳ２０３においては、制御部７１が遮断弁１２を閉じるようになっている。これにより、水素タンク１１から燃料ガス流路４への水素ガスの供給が停止されるようなっている（水素ガス供給停止）。
【００７２】
ステップＳ２０４Ａにおいては、起動時のステップＳ１０３Ａ（図２参照）と同様に、制御部７１が、補助回路５０のスイッチ５２をＯＮするようになっている（補助回路５０のＯＮ、停止時ディスチャージの開始）。このスイッチ５２のＯＮにより、燃料ガス流路４内に水素ガスと掃気ガスとが混在し、燃料電池２を構成する各単セル内で、小さな電位差が発生しても、この電位差に基づく電流が、単セル内でなく、外部の補助回路５０を通流し、ディスチャージ（放電）されるようになっている。これにより、燃料電池２を構成する各単セルの劣化を防止可能となっている。
また、制御部７１は、前記スイッチ５２のＯＮを始点として、補助回路ＯＮ時間Δｔ１（＝スイッチ５２のＯＮ時間）を、クロック７３からの時刻に基づいて計測するようになっている。
【００７３】
ステップＳ２０５においては、制御部７１は、開閉弁３２を開くようになっている。これにより、ポンプ２１からの掃気ガス（非加湿空気）が、配管２１ａを介して酸化剤ガス流路５と、配管２１ａ、配管３１、開閉弁３２、配管１２ａの一部を介して燃料ガス流路４とに供給され、燃料ガス流路４および酸化剤ガス流路５の掃気が開始されるようになっている（掃気開始）。
【００７４】
（燃料ガス流路状態判定）
ステップＳ２０６Ａにおいては、制御部７１は、燃料ガス流路４が掃気ガスで満たされたか否かを判定するようになっている。具体的には、制御部７１は、「補助回路ＯＮ時間Δｔ１が所定時間Δｔ０より長い（Δｔ１＞Δｔ０）場合、掃気ガスで満たされた」と判定し、「補助回路ＯＮ時間Δｔ１が所定時間Δｔ０以下（Δｔ１≦Δｔ０）である場合、掃気ガスで満たされていない」と判定するようになっている。
【００７５】
制御部７１が「補助回路ＯＮ時間Δｔ１は所定時間Δｔ０より長く、燃料ガス流路４は掃気ガスで満たされている」と判定した場合（Ｓ２０６Ａ・Ｙｅｓ）、ステップＳ２０７に進むようになっている。
一方、制御部７１が「補助回路ＯＮ時間Δｔ１は所定時間Δｔ０以下であり、燃料ガス流路４は掃気ガスで未だ満たされていない」と判定した場合（Ｓ２０６Ａ・Ｎｏ）、ステップＳ２０６Ａに戻り、補助回路ＯＮ時間Δｔ１が所定時間Δｔ０を超えるまで、ステップＳ２０６Ａの判定を繰り返すようになっている。
【００７６】
ステップＳ２０７においては、制御部７１は、補助回路５０のスイッチ５２をＯＦＦするようになっている（補助回路５０のＯＦＦ）。なお、このスイッチ５２のＯＦＦにより、停止時ディスチャージが終了する。
【００７７】
ステップＳ２０８においては、制御部７１は、所定時間の間、掃気した後、ポンプ２１をＯＦＦし、開閉弁３２を閉じ、掃気を終了するようになっている。
そして、エンドに進み、制御部７１による燃料電池２の停止時のディスチャージに係る処理は終了する。
【００７８】
［停止時ディスチャージ非実施ルート］
次に、燃料電池２の停止時にディスチャージを実施しないルートについて説明する。
ステップＳ２０９においては、補助回路５０のスイッチ５２をＯＦＦするようになっている（補助回路５０のＯＦＦ）。具体的に説明すると、後記するように、ＩＧＳＷ６２が連続的にＯＮ／ＯＦＦされ、起動時ディスチャージ、停止時ディスチャージが連続的に実施されたため、スイッチ５２が継続してＯＮとなり、補助抵抗温度Ｔ１が所定温度Ｔ０より高くなった場合、スイッチ５２をＯＦＦすることで、補助抵抗５１が保護されるようになっている。なお、スイッチ５２がＯＦＦの場合、継続してＯＦＦとなる。
【００７９】
ステップＳ２１０においては、ステップＳ２０３と同様に、制御部７１が遮断弁１２を閉じるようになっている。これにより、水素タンク１１から燃料ガス流路４への水素ガスの供給は停止されるようなっている（水素ガス供給停止）。
【００８０】
ステップＳ２１１においては、ステップＳ２０５と同様に、制御部７１は、開閉弁３２を開き、掃気ガス（非加湿空気）が、ポンプ２１から酸化剤ガス流路５と燃料ガス流路４とに供給され、これらの掃気が開始されるようになっている（掃気開始）。
【００８１】
ステップＳ２１２においては、ステップＳ２０８と同様に、制御部７１は、所定時間の間にて掃気した後、掃気を終了するようになっている。その後、エンドに進むようになっている。
【００８２】
≪燃料電池システムの動作≫
続いて、図４、図５に示すグラフおよびタイミングチャートを適宜参照して、燃料電池システム１の動作について説明する。ここでは、氷点（０℃）下条件において、燃料電池システム１を起動・停止する場合について説明する。すなわち、燃料電池２の停止時に、内部が凍結する恐れのあるため掃気する場合について説明する。
【００８３】
＜ＩＧＳＷ６２が通常通りにＯＮ／ＯＦＦ＞
まず、図４に加えて、図２および図３を参照して、ＩＧＳＷ６２が通常通りにＯＮ／ＯＦＦされた場合について説明する。
「Ａ点」でＩＧＳＷ６２がＯＮされると、制御部７１が補助回路５０の補償判定を行う（Ｓ１０１Ａ）。補助抵抗５１は所定温度Ｔ０より低い氷点下であるため、補助回路５０は補償条件内であると判定される（Ｓ１０１Ａ・Ｙｅｓ）。そして、水素ガスが供給され（Ｓ１０２）、補助回路５０がＯＮとなり（Ｓ１０３Ａ）、起動時ディスチャージが開始される。次いで、空気が供給される（Ｓ１０４）。
【００８４】
そして、所定時間Δｔ０経過後（Ｓ１０５Ａ・Ｙｅｓ）、「Ｂ点」で補助回路５０はＯＦＦされ（Ｓ１０６）、起動時のディスチャージは終了する。なお、補助回路５０がＯＦＦによって、補助抵抗温度Ｔ１は徐々に低下する。
【００８５】
次いで、メインスイッチ４２がＯＮされ（Ｓ１０７）、外部負荷４１の電力要求に対応して、燃料電池２が発電する（Ｓ１０８）。燃料電池２の発電中に、補助抵抗温度Ｔ１は、外気温度である氷点下まで低下し（「Ｃ点」）、一定となる。
【００８６】
その後、燃料電池２の発電中に、「Ｄ点」でＩＧＳＷ６２がＯＦＦされると、制御部７１はメインスイッチ４２をＯＦＦし（Ｓ２０１）、補償判定を行う（Ｓ２０２Ａ）。この補償判定において、補助抵抗５１は所定温度より低い氷点下であるため、補助回路５０は補償条件内であると判定される（Ｓ２０２Ａ・Ｙｅｓ）。次いで、水素ガスの供給が停止され（Ｓ２０３）、補助回路５０がＯＮとなり（Ｓ２０４Ａ）、停止時ディスチャージが開始される。そして、掃気ガスが供給される（Ｓ２０５）。
【００８７】
そして、所定時間Δｔ０経過後（Ｓ２０６Ａ・Ｙｅｓ）、「Ｅ点」で補助回路５０はＯＦＦされ（Ｓ２０７）、停止時ディスチャージが終了する。そして、所定時間Δｔ０の間にて掃気された後（Ｓ２０８）、終了する。
【００８８】
なお、本実施形態では、補助抵抗５１が外気と接触しており、補助回路５０がＯＦＦされると、補助抵抗温度Ｔ１が外気温度まで低下する場合を想定したが、補助抵抗５１の設置場所によっては、外気温度ではなく、その設置場所の周辺温度までしか低下しない。
【００８９】
＜ＩＧＳＷ６２が連続的にＯＮ／ＯＦＦ＞
次に、図５に加えて、図２および図３を参照して、ＩＧＳＷ６２が短時間の間に、連続的に繰り返してＯＮ／ＯＦＦされた場合について説明する。
ここでは、ＩＧＳＷ６２の１回目のＯＮに連動して「１回目起動時ディスチャージ」、ＩＧＳＷ６２の１回目のＯＦＦに連動して「１回目停止時ディスチャージ」、２回目のＯＮに連動して「２回目起動時ディスチャージ」、２回目のＯＦＦに連動して「２回目停止時ディスチャージ」が実施され、３回目のＩＧＳＷ６２のＯＮ時には、補助回路５０が補償条件外（補助抵抗温度Ｔ１＞所定温度Ｔ０）であるため、「３回目停止時ディスチャージ」が実施されない場合について説明する。ただし、「補助抵抗温度Ｔ１＞所定温度Ｔ０」となるケースはこれに限定されず、その他のケースであってもよいことは言うまでもない。
【００９０】
［ＩＧＳＷ６２が１回目ＯＮ−１回目起動時ディスチャージの実施］
「ａ点」でＩＧＳＷ６２がＯＮされると、前記した通常通りにＯＮされた場合と同様のステップを経て、補助回路５０がＯＮされ（Ｓ１０３Ａ）、所定時間Δｔ０の間、１回目の起動時ディスチャージが行われた後（Ｓ１０５Ａ・Ｙｅｓ）、「ｂ点」で補助回路５０がＯＦＦされる（Ｓ１０６）。
【００９１】
［ＩＧＳＷ６２が１回目ＯＦＦ−１回目停止時ディスチャージの実施］
補助回路５０のＯＦＦ直後、燃料電池２の発電中であって、補助抵抗温度Ｔ１の低下中に、「ｃ点」でＩＧＳＷ６２がＯＦＦされると、制御部７１は、図２に示す起動時の制御フローから、図３に示す停止時の制御フローに切り換えて制御する。
そうすると、制御部は７１は、メインスイッチ４２をＯＦＦし（Ｓ２０１）、補償条件内であると判定し（Ｓ２０２Ａ・Ｙｅｓ）、補助回路５０がＯＮされ（Ｓ２０４Ａ）、１回目の停止時ディスチャージが実施される。そうすると、補助抵抗温度Ｔ１が再び上昇し始める。
【００９２】
［ＩＧＳＷ６２が２回目ＯＮ−２回目起動時ディスチャージの実施］
そして、１回目の停止時ディスチャージの最中であって、１回目の停止時ディスチャージにおける補助回路５０のＯＮから所定時間Δｔ０が経過する前に、「ｄ点」でＩＧＳＷ６２がＯＮされると、制御部７１は、図３に示す停止時の制御フローから、図２に示す起動時の制御フローに切り換えて制御する。
そうすると、制御部７１は補償条件内と判定し（Ｓ１０１Ａ・Ｙｅｓ）、補助回路５０がＯＮされ（Ｓ１０３Ａ）、２回目の起動時ディスチャージが実施される。したがって、補助回路５０が継続してＯＮとなるため、補助抵抗温度Ｔ１が継続して上昇する。
【００９３】
［ＩＧＳＷ６２が２回目ＯＦＦ−２回目停止時ディスチャージの実施］
次いで、２回目の起動時ディスチャージの最中に、「ｅ点」でＩＧＳＷ６２がＯＦＦされると、制御部７１は、図２に示す起動時の制御フローから、図３に示す停止の制御フローに切り換えて制御する。
そうすると、補助抵抗温度Ｔ１が所定温度Ｔ０以下であるため、補償判定内であると判定され（Ｓ２０２Ａ・Ｙｅｓ）、補助回路５０のＯＮは継続され、２回目の停止時ディスチャージが実施される。したがって、補助抵抗温度Ｔ１が継続して上昇する。
【００９４】
［ＩＧＳＷ６２が３回目ＯＮ−３回目起動時ディスチャージを実施せず］
この後、２回目の停止時ディスチャージの最中に、ＩＧＳＷ６２がＯＮされた場合について説明する。なお、ＩＧＳＷ６２がＯＮされた時、図５に示すように、補助抵抗温度Ｔ１は所定温度Ｔ０を超えている。
【００９５】
ＩＧＳＷ６２がＯＮされると、制御部７１は、図３に示す停止時の制御フローから、図２に示す起動時の制御フローに切り換えて制御する。このとき、補助回路５０の補償判定において（Ｓ１０１Ａ）、補助抵抗温度Ｔ１が所定温度Ｔ０より高いため、補償条件外であると判定され（Ｓ１０１Ａ・Ｎｏ）、補助回路５０はＯＦＦされる（Ｓ１０９）。すなわち、３回目の起動時ディスチャージは実施しない。これにより、補助抵抗５１の過昇温は防止され、その結果として補助抵抗５１の故障は防止される。
【００９６】
また、このようにＩＧＳＷ６２が３回目にＯＮされた時に、補助回路５０が補償条件外であるため、３回目の起動時ディスチャージを実施しないが、補助回路５０が補償条件外（補助抵抗温度Ｔ１＞所定温度Ｔ０）となるのは、このようにＩＧＳＷ６２が短時間の間に連続的に繰り返してＯＮ／ＯＦＦされた場合に限られるため、燃料ガス流路４には、水素ガスと掃気ガスとがほとんど混在していないと考えられる。従って、燃料電池２の単セル内で、小さな電位差も発生しておらず、電流も流れないため、電解質膜３などが劣化することもないと考えられる。
【００９７】
このように第１実施形態に係る燃料電池システム１によれば、燃料電池２の燃料ガス流路４に、水素ガスと掃気ガスとが混在しているか否かを考慮しつつ、補助回路５０が補償条件内であるか否かを判定するため、補助回路５０を構成する補助抵抗５１の容量を小さくすることができる。したがって、このような燃料電池システム１は、燃料電池自動車などに容易に搭載することも可能となる。
【００９８】
≪第２実施形態≫
次に、第２実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。
【００９９】
≪燃料電池システムの構成≫
第２実施形態に係る燃料電池システムは、補助抵抗温度Ｔ１検出する温度センサ６１（図１参照）を備えておらず、過去の起動時ディスチャージ、停止時ディスチャージの履歴に基づいて、ＩＧＳＷ６２がＯＮ／ＯＦＦされた時の現在の補助抵抗５１の温度を推定し、推定した温度（以下、推定補助抵抗温度Ｔ２）と、所定温度Ｔ０とを比較して、補助回路５０が補償条件内であるか否かを判定する。
また、第２実施形態に係る燃料電池システムは、補助回路５０をＯＮする時間を、補助回路５０のＯＮにより、補助抵抗５１で消費されたエネルギ（以下、補助抵抗消費エネルギＪ１）と、予め設定された「所定補助抵抗消費エネルギＪ０」との比較に基づいて、燃料ガス流路４が同一のガス（起動時は水素ガス、停止時は掃気ガス）で満たされたか否かを判定する。
【０１００】
＜補助抵抗データ記憶部−補助回路ＯＮ／ＯＦＦ履歴記憶手段＞
第２実施形態に係る補助抵抗データ記憶部７２には、第１実施形態で説明した所定温度Ｔ０の他に、起動時・停止時のディスチャージの履歴が記憶される。具体的には、制御部７１は、補助回路５０のＯＮ／ＯＦＦ（＝スイッチ５２のＯＮ／ＯＦＦ）に、クロック７３からの時刻を関連付けて、補助抵抗データ記憶部７２に記憶するようになっている。すなわち、第２実施形態に係る補助抵抗データ記憶部７２は、特許請求の範囲における「補助回路ＯＮ／ＯＦＦ履歴記憶手段」として機能している。
また、補助抵抗データ記憶部７２には、スイッチ５２のＯＮ時の補助抵抗５１の温度上昇率、スイッチ５２のＯＦＦ時の補助抵抗５１の温度低下率も記憶されている。
【０１０１】
さらに、補助抵抗データ記憶部７２には、前記「所定補助抵抗消費エネルギＪ０」が記憶されている。「所定補助抵抗消費エネルギＪ０」とは、燃料電池２の燃料ガス流路４に、異なる種類のガス（水素ガス、掃気ガス）が混在するため、起動時ディスチャージ／停止時ディスチャージを開始した後、燃料ガス流路４が同一のガス（起動時には水素ガス、停止時には掃気ガス）で満たされるまでに、補助抵抗５１で消費された電気エネルギである。
【０１０２】
≪燃料電池システムの制御フロー≫
次に、第２実施形態に係る燃料電池システムに設定された制御フローについて、図６、図７を参照して説明する。参照する図面において、図６は、第２実施形態に係る燃料電池システムの起動時の制御を示すフローチャートである。図７は、第２実施形態に係る燃料電池システムの停止時の制御を示すフローチャートである。
【０１０３】
＜燃料電池２の起動時（ＩＧＳＷ６２のＯＮ時）制御フロー＞
まず、燃料電池２の起動時の制御フローについて、図６を参照して説明する。
図６に示すように、第２実施形態に係る起動時の制御フローは、第１実施形態に係る起動時の制御フロー（図２参照）のステップＳ１０１Ａに代えてステップＳ１０１Ｂを、ステップＳ１０３Ａに代えてステップＳ１０３Ｂを、ステップＳ１０５Ａに代えてステップＳ１０５Ｂを含んでいる。
その他のステップの内容は、第１実施形態と同じであるため、ここでの説明は省略する。
【０１０４】
［補償判定］
ステップＳ１０１Ｂにおいては、制御部７１は、補助抵抗データ記憶部７２から、起動時・停止時のディスチャージの履歴、補助抵抗５１の温度上昇率／温度低下率を読み出し、推定補助抵抗温度Ｔ２（＝現在の補助抵抗５１の温度）を算出するようになっている。
【０１０５】
次いで、制御部７１は、推定補助抵抗温度Ｔ２と、所定温度Ｔ０とを比較し、補助回路５０が補償条件内であるか否かを判定するようになっている。具体的には、「推定補助抵抗温度Ｔ２が所定温度Ｔ０以下（Ｔ２≦Ｔ０）である場合、補助回路５０は補償条件内である」と判定し（Ｓ１０１Ｂ・Ｙｅｓ）、「推定補助抵抗温度Ｔ２が所定温度Ｔ０より高い（Ｔ２＞Ｔ０）場合、補助回路５０は補償条件外である」と判定するようになっている（Ｓ１０１Ｂ・Ｎｏ）。
【０１０６】
ステップＳ１０３Ｂにおいては、ステップＳ１０３Ａ（図２参照）と同様に、補助回路５０をＯＮ（＝スイッチ５２をＯＮ）するようになっている。
ところが、第２実施形態では、補助回路ＯＮ時間Δｔ１を計測せず、前記補助回路５０のＯＮ後の補助抵抗消費エネルギＪ１（補助抵抗５１で消費されたエネルギ）を、電流計４３から電流値、電圧計４４からの電圧値、クロック７３からの時刻に基づいて、計測するようになっている。
【０１０７】
［燃料ガス流路状態判定］
ステップＳ１０５Ｂにおいては、制御部７１は、第１実施形態に係るステップＳ１０５Ａ（図２参照）と同様に、燃料ガス流路４が水素ガスで満たされたか否かを判定するようになっている。
【０１０８】
ところが、具体的な手法は第１実施形態と異なり、制御部７１は、「補助抵抗消費エネルギＪ１が所定補助抵抗消費エネルギＪ０より大きい（Ｊ１＞Ｊ０）場合に、燃料ガス流路４は水素ガスで満たされた」と判定するようになっている（Ｓ１０５Ｂ・Ｙｅｓ）。
一方、「補助抵抗消費エネルギＪ１が所定補助抵抗消費エネルギＪ０以下（Ｊ１≦Ｊ０）の場合に、燃料ガス流路４は水素ガスで未だ満たされていない」と判定するようになっている（Ｓ１０５Ｂ・Ｎｏ）。
【０１０９】
＜燃料電池２の停止時（ＩＧＳＷ６２のＯＦＦ時）制御フロー＞
次に、燃料電池２の停止時の制御フローについて、図７を参照して説明する。
図７に示すように、第２実施形態に係る停止時の制御フローは、第１実施形態に係る停止時の制御フロー（図３参照）のステップＳ２０２Ａに代えてステップＳ２０２Ｂを、ステップＳ２０４Ａに代えてステップＳ２０４Ｂを、ステップＳ２０６Ａに代えてステップＳ２０６Ｂを含んでいる。
その他のステップの内容は、第１実施形態と同じであるため、ここでの説明は省略する。
【０１１０】
［補償判定］
ステップＳ２０２Ｂにおいては、制御部７１は、ステップＳ１０１Ｂ（図６参照）と同様に、推定補助抵抗温度Ｔ２（＝推定した現在の補助抵抗５１の温度）を算出し、算出した推定補助抵抗温度Ｔ２と、所定温度Ｔ０とを比較し、補助回路５０が補償条件内であるか否かを判定するようになっている。
具体的には、「推定補助抵抗温度Ｔ２が所定温度Ｔ０以下（Ｔ２≦Ｔ０）である場合、補助回路５０は補償条件内である」と判定し（Ｓ２０２Ｂ・Ｙｅｓ）、「推定補助抵抗温度Ｔ２が所定温度Ｔ０より高い（Ｔ２＞Ｔ０）場合、補助回路５０は補償条件外である」と判定するようになっている（Ｓ２０２Ｂ・Ｎｏ）。
【０１１１】
ステップＳ２０４Ｂにおいては、制御部７１は、ステップ１０３Ｂと同様に、補助回路５０をＯＮし、補助回路５０のＯＮ後の補助抵抗消費エネルギＪ１を計測するようになっている。
【０１１２】
［燃料ガス流路状態判定］
ステップＳ２０６Ｂにおいては、制御部７１は、燃料ガス流路４が掃気ガスで満たされたか否かを判定するようになっている。
具体的には、制御部７１は、「補助抵抗消費エネルギＪ１が所定補助抵抗消費エネルギＪ０より大きい（Ｊ１＞Ｊ０）場合に、燃料ガス流路４は掃気ガスで満たされた」と判定するようになっている（Ｓ２０６Ｂ・Ｙｅｓ）。一方、「補助抵抗消費エネルギＪ１が所定補助抵抗消費エネルギＪ０以下（Ｊ１≦Ｊ０）の場合に、燃料ガス流路４は掃気ガスで未だ満たされていない」と判定するようになっている（Ｓ２０６Ｂ・Ｎｏ）。
【０１１３】
したがって、このような第２実施形態に係る燃料電池システムによれば、補助抵抗５１の温度を検出する温度センサ６１を省略することができる。すなわち、燃料電池システムの構成は簡略化され、燃料電池自動車などへの搭載も容易となる。
【０１１４】
以上、本発明の好適な各実施形態について一例を説明したが、本発明は前記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記各実施形態に係る構成を組み合わせたり、その他に例えば以下のような変更をすることができる。
【０１１５】
前記した第２実施形態では、過去の起動時ディスチャージ／停止時ディスチャージの履歴に基づいて、推定補助抵抗温度Ｔ２を算出し、推定補助抵抗温度Ｔ２と所定温度Ｔ０とを比較することで、補助回路５０の補償判定を行ったが、単に、過去の所定時間（例えば３０分）内に、起動時ディスチャージ／停止時ディスチャージが所定回数（例えば５回）行われた場合、補助回路５０は補償条件外であると判定するようにしてもよい。
【０１１６】
その他、燃料ガス流路４が、起動時には水素ガスで、停止時には掃気ガスで満たされたか否かの判定（Ｓ１０５Ａ、Ｓ２０６Ａ、Ｓ１０５Ｂ、Ｓ２０６Ｂ）において、第１実施形態に係る補助回路ＯＮ時間Δｔ１に基づく判定と、第２実施形態に係る補助抵抗消費エネルギＪ１に基づく判定とを重複して行って、判定精度を高めるようにしてもよい。
【０１１７】
また、前記した第１実施形態では、燃料電池システム１が燃料電池自動車に搭載された場合について説明したが、燃料電池システム１は船舶や航空機に搭載されるものであってもよいし、定置式の家庭用の燃料電池システム１であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】第１実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。
【図２】第１実施形態に係る燃料電池システムの起動時の制御を示すフローチャートである。
【図３】第１実施形態に係る燃料電池システムの停止時の制御を示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態に係る燃料電池システムの補助抵抗の温度変化とタイミングチャートである。
【図５】第１実施形態に係る燃料電池システムの補助抵抗の温度変化とタイミングチャートである。
【図６】第２実施形態に係る燃料電池システムの起動時の制御を示すフローチャートである。
【図７】第２実施形態に係る燃料電池システムの停止時の制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１９】
１      燃料電池システム
２      燃料電池
４      燃料ガス流路
１１    水素タンク
１２    遮断弁
２１    ポンプ
４１    外部負荷
４２    メインスイッチ
４３    電流計
４４    電圧計
５０    補助回路
５１    補助抵抗
５２    スイッチ
６１    温度センサ（温度検出手段）
６２    ＩＧＳＷ（起動スイッチ）
７０    ＥＣＵ
７１    制御部（補償判定手段、補助回路制御手段）
７２    補助抵抗データ記憶部（補助回路ＯＮ／ＯＦＦ履歴記憶手段）
７３    クロック
【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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