(57)【要約】【課題】燃料電池セルのセル面内で局所的な滞留水量の増加が発生する条件下でも、燃料電池セルの劣化を抑制すること。【解決手段】制御部は、燃料電池セルのカソード流路に供給するエアのエアストイキ比が所定値以上で燃料電池スタックが運転する場合、燃料電池セルのカソード流路に一定時間当たりに滞留した滞留水の滞留水量を算出し、算出した一定時間当たりの滞留水量を積算し、滞留水量の積算値が閾値以上になると、燃料電池セルのカソード流路のエアブローを実行する。また、制御部は、エアストイキ比が所定値未満で燃料電池スタックが運転する場合、燃料電池セルのカソード流路に一定時間当たりに滞留した滞留水の滞留水量を割り増して算出し、割り増して算出した一定時間当たりの滞留水量を積算し、滞留水量の積算値が閾値以上になると、燃料電池セルのカソード流路のエアブローを実行する。【選択図】図５
2019145320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃料電池セルが積層されてなる燃料電池スタックと、
前記燃料電池セルのカソード流路にエアを供給するエア供給装置と、
前記エア供給装置によるエアの供給を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記燃料電池セルのカソード流路に供給するエアのエアストイキ比が所定値以上で前記燃料電池スタックが運転する場合、前記燃料電池セルのカソード流路に一定時間当たりに滞留した滞留水の滞留水量を算出し、算出した一定時間当たりの滞留水量を積算し、滞留水量の積算値が閾値以上になると、前記燃料電池セルのカソード流路のエアブローを実行し、
前記エアストイキ比が前記所定値未満で前記燃料電池スタックが運転する場合、前記燃料電池セルのカソード流路に一定時間当たりに滞留した滞留水の滞留水量を割り増して算出し、割り増して算出した一定時間当たりの滞留水量を積算し、滞留水量の積算値が前記閾値以上になると、前記燃料電池セルのカソード流路のエアブローを実行する、
燃料電池システム。
【請求項２】
前記制御部は、
前記エアストイキ比が前記所定値未満で前記燃料電池スタックが運転する場合、前記エアストイキ比が前記所定値以上で前記燃料電池スタックが運転する場合よりも、前記燃料電池セルのカソード流路のエアブローを実行する際のエア流量を高くする、
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御部は、
前記エアストイキ比が前記所定値未満で前記燃料電池スタックが運転する場合、前記エアストイキ比が前記所定値以上で前記燃料電池スタックが運転する場合よりも、前記燃料電池セルのカソード流路のエアブローを実行する時間を長くする、
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
複数の燃料電池セルが積層されてなる燃料電池スタックを備える燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池セルのカソード流路に供給するエアのエアストイキ比が所定値以上で前記燃料電池スタックが運転する場合、前記燃料電池セルのカソード流路に一定時間当たりに滞留した滞留水の滞留水量を算出し、算出した一定時間当たりの滞留水量を積算し、滞留水量の積算値が閾値以上になると、前記燃料電池セルのカソード流路のエアブローを実行し、
前記エアストイキ比が前記所定値未満で前記燃料電池スタックが運転する場合、前記燃料電池セルのカソード流路に一定時間当たりに滞留した滞留水の滞留水量を割り増して算出し、割り増して算出した一定時間当たりの滞留水量を積算し、滞留水量の積算値が前記閾値以上になると、前記燃料電池セルのカソード流路のエアブローを実行する、
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、燃料電池システム及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されて使用される燃料電池（ＦＣ：Fuel Cell）システムが実用化されている。燃料電池スタックは、複数の燃料電池セルが積層された構造になっている。
燃料電池セルは、電解質膜のアノード側の面にはアノード触媒層及びアノードガス拡散層がこの順に積層され、アノードガス拡散層の外側にはアノード流路が形成されている。また、燃料電池セルは、電解質膜のカソード側の面にはカソード触媒層及びカソードガス拡散層がこの順に積層され、カソードガス拡散層の外側にはカソード流路が形成されている。ガス拡散層は、ＧＤＬ（Gas Diffusion Layer）とも称される。
【０００３】
燃料電池セルは、アノード流路からアノードガス拡散層を介してアノード触媒層に水素ガスとして供給された水素と、カソード流路からカソードガス拡散層を介してカソード触媒層にエア（酸素を含む空気）として供給された酸素と、が電解質膜を介して反応することにより発電する。
【０００４】
このとき、電解質膜には、反応生成物である水が生成され、この水がカソード流路に溢れ出て滞留し、滞留水となる。この滞留水が電解質膜に接液すると、燃料電池セルから生じる異物（Ｓｉ）が電解質膜にコンタミし、電解質膜の伸縮性が阻害されてしまうため、燃料電池セルが劣化してしまう。
【０００５】
そのため、最近は、カソード流路に滞留した滞留水を減少させるための技術が提案されている。例えば、特許文献１には、カソード流路に滞留した滞留水量を推定し、推定した滞留水量が閾値以上になった場合に、カソード流路に流すエア流量を高くして、エアブローを実行する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２３９２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、燃料電池スタックは、燃料電池スタックに供給されるエアのエアストイキ比が所定値未満の低い状態で運転することがある。本発明者等によれば、燃料電池スタックが低いエアストイキ比で運転する場合、燃料電池セルのセル面内の一部の部位に発電が局所的に集中し、その部位の滞留水量が局所的に増加することが新たに知見された。
【０００８】
しかし、燃料電池セルのセル面内で局所的な滞留水量の増加が発生していたとしても、セル面全体の滞留水量は少ないため、特許文献１に記載の技術では、エアブローは実行されず、その結果、滞留水量が増加している部位の滞留水が電解質膜に接液し、燃料電池セルが劣化してしまうおそれがあると考えられる。
【０００９】
そのため、燃料電池スタックが低いエアストイキ比で運転する条件下、すなわち、燃料電池セルのセル面内で局所的な滞留水量の増加が発生する条件下でも、適切にエアブローを実行し、燃料電池セルの劣化を抑制することができる技術が望まれている。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、燃料電池セルのセル面内で局所的な滞留水量の増加が発生する条件下でも、燃料電池セルの劣化を抑制することができる燃料電池システム及びその制御方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様に係る燃料電池システムは、
複数の燃料電池セルが積層されてなる燃料電池スタックと、
前記燃料電池セルのカソード流路にエアを供給するエア供給装置と、
前記エア供給装置によるエアの供給を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記燃料電池セルのカソード流路に供給するエアのエアストイキ比が所定値以上で前記燃料電池スタックが運転する場合、前記燃料電池セルのカソード流路に一定時間当たりに滞留した滞留水の滞留水量を算出し、算出した一定時間当たりの滞留水量を積算し、滞留水量の積算値が閾値以上になると、前記燃料電池セルのカソード流路のエアブローを実行し、
前記エアストイキ比が前記所定値未満で前記燃料電池スタックが運転する場合、前記燃料電池セルのカソード流路に一定時間当たりに滞留した滞留水の滞留水量を割り増して算出し、割り増して算出した一定時間当たりの滞留水量を積算し、滞留水量の積算値が前記閾値以上になると、前記燃料電池セルのカソード流路のエアブローを実行する。
【００１２】
本発明の一態様に係る燃料電池システムの制御方法は、
複数の燃料電池セルが積層されてなる燃料電池スタックを備える燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池セルのカソード流路に供給するエアのエアストイキ比が所定値以上で前記燃料電池スタックが運転する場合、前記燃料電池セルのカソード流路に一定時間当たりに滞留した滞留水の滞留水量を算出し、算出した一定時間当たりの滞留水量を積算し、滞留水量の積算値が閾値以上になると、前記燃料電池セルのカソード流路のエアブローを実行し、
前記エアストイキ比が前記所定値未満で前記燃料電池スタックが運転する場合、前記燃料電池セルのカソード流路に一定時間当たりに滞留した滞留水の滞留水量を割り増して算出し、割り増して算出した一定時間当たりの滞留水量を積算し、滞留水量の積算値が前記閾値以上になると、前記燃料電池セルのカソード流路のエアブローを実行する。
【発明の効果】
【００１３】
上述した本発明の態様によれば、燃料電池スタックが低いエアストイキ比で運転する条件下、すなわち、燃料電池セルのセル面内で局所的な滞留水量の増加が発生する条件下でも、燃料電池セルの劣化を抑制することができる燃料電池システム及びその制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１に係る燃料電池システムの構成例を示す図である。
【図２】実施の形態１に係る燃料電池セルの構成例を示す図である。
【図３】燃料電池スタックが通常運転を行っている場合の燃料電池セルのセル面内の発電状態の例を示す図である。
【図４】燃料電池スタックが低エア運転を行っている場合の燃料電池セルのセル面内の発電状態の例を示す図である。
【図５】実施の形態１に係る燃料電池システムにおいて、カソード流路の滞留水量を算出する場合の動作フロー例を示すフロー図である。
【図６】実施の形態１に係る燃料電池システムにおける動作点の電流値及びエアストイキ比の組み合わせ毎に、電流比率及び電流集中係数を表したマップの例を示す図である。
【図７】実施の形態１に係る燃料電池システムにおいて、カソード流路のエアブローを実行する場合の動作フロー例を示すフロー図である。
【図８】実施の形態２に係る燃料電池システムにおいて、カソード流路のエアブローを実行する場合の動作フロー例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、以下で説明する各図面において、同一又は対応する要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。また、以下で示す具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、これに限定されるものではない。
【００１６】
（１）実施の形態１
図１に、本実施の形態１に係る燃料電池システムの構成例を示す。本実施の形態１に係る燃料電池システムは、燃料電池自動車（ＦＣＨＶ：Fuel Cell Hybrid Vehicle）、電気自動車、ハイブリッド自動車等に搭載されて使用される。
図１を参照すると、本実施の形態１に係る燃料電池システムは、燃料電池スタック１０、燃料電池スタック１０のアノード流路１６に水素ガスを供給する水素系２０、燃料電池スタック１０のカソード流路１７にエア（酸素を含む空気）を供給するエア系３０、燃料電池スタック１０を冷却する冷媒系４０、燃料電池スタック１０で発電した電力を消費する電力消費系５０、これらの要素の制御を行うＥＣＵ（Electric Control Unit）６０、及び、マフラー７０を備えている。なお、図１は、図が煩雑になることを防ぐために、燃料電池システムの主要な要素のみを抜粋して図示し、また、ＥＣＵ６０と他の要素との間の接続線は省略している。
【００１７】
燃料電池スタック１０は、複数の燃料電池セル１１（図２参照）が積層された構造である。燃料電池セル１１は、水素系２０からアノード流路１６に水素ガスとして供給された水素と、エア系３０からカソード流路１７にエアとして供給された酸素と、の酸化還元反応により発電する。なお、燃料電池セル１１の詳細構成は図２を参照して後述する。
【００１８】
水素系２０は、高圧水素タンク２１、インジェクタ２２、気液分離器２３、及び水素ポンプ２４を備えている。
高圧水素タンク２１は、高圧の水素ガスを貯蔵する。
インジェクタ２２は、高圧水素タンク２１に貯留された水素ガスを燃料電池スタック１０のアノード流路１６に供給する。
【００１９】
気液分離器２３は、燃料電池スタック１０のアノード流路１６から排出された未反応の水素ガスから水分を分離する。未反応の水素ガスから分離された水は、気液分離器２３に一時的に貯留された後、燃料電池スタック１０のカソード流路１７から排出された未反応のエアと共に、マフラー７０を通して車外に排出される。
水素ポンプ２４は、気液分離器２３で分離された水素ガスを、インジェクタ２２から供給される水素ガスと共に、燃料電池スタック１０のアノード流路１６に再供給する。
【００２０】
エア系３０は、エアコンプレッサ３１を備えている。
エアコンプレッサ３１は、車外からエアを吸引し、吸引したエアを燃料電池スタック１０のカソード流路１７に供給するエア供給装置である。
【００２１】
冷媒系４０は、ウォーターポンプ４１、ラジエータ４２、及び、水温センサ４３を備えている。
ウォーターポンプ４１は、燃料電池スタック１０とラジエータ４２との間で冷媒を循環させる。
ラジエータ４２は、燃料電池スタック１０から排出された冷媒を放熱して冷却する。
水温センサ４３は、燃料電池スタック１０から排出された冷媒の水温を検出する。
【００２２】
電力消費系５０は、モータ５１及び電流センサ５２を備えている。
モータ５１は、燃料電池スタック１０で発電した電力が供給され、供給された電力で回転し、車両を駆動する。
電流センサ５２は、燃料電池スタック１０とモータ５１との間に存在する動作点に流れる電流の電流値を検出する。
【００２３】
ＥＣＵ６０は、燃料電池スタック１０、水素系２０、エア系３０、冷媒系４０、及び電力消費系５０の制御を行う制御部である。
ＥＣＵ６０は、ハードウェア的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサ、メモリ、その他の回路で構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、ＥＣＵ６０がハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、又はそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。
【００２４】
また、上記のプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ（CD-Recordable）、ＣＤ−Ｒ／Ｗ（CD-ReWritable）、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【００２５】
なお、本発明は、エア系３０の制御、すなわち、エアコンプレッサ３１によるエアの供給の制御に特徴がある。そのため、以下では、ＥＣＵ６０による制御として、エア系３０の制御についてのみ説明し、燃料電池スタック１０、水素系２０、冷媒系４０、及び電力消費系５０の制御については説明を省略する。
【００２６】
図２に、燃料電池スタック１０を構成する燃料電池セル１１の構成例を示す。
図２を参照すると、燃料電池セル１１において、電解質膜１８のアノード側の面には、アノード触媒層１２及びアノードガス拡散層１４がこの順に積層され、アノードガス拡散層１４の外側には、アノード流路１６が形成されている。また、電解質膜１８のカソード側の面には、カソード触媒層１３及びカソードガス拡散層１５がこの順に積層され、カソードガス拡散層１５の外側には、カソード流路１７が形成されている。
【００２７】
水素系２０からの水素ガスは、アノード流路１６を通り、アノードガス拡散層１４で拡散されてアノード触媒層１２に供給される。また、エア系３０からのエアは、カソード流路１７を通り、カソードガス拡散層１５で拡散されてカソード触媒層１３に供給される。
【００２８】
アノード触媒層１２においては、式（１）で表される酸化反応が生じ、カソード触媒層１３において式（２）で表される還元反応が生じる。
Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−  ・・・（１）
１／２Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ  ・・・（２）
その結果、燃料電池スタック１０全体として、式（３）で表される発電反応が生じ、反応生成物として水が生成される。
Ｈ２＋１／２Ｏ２→Ｈ２Ｏ  ・・・（３）
【００２９】
燃料電池セル１１において、反応生成物である水は、電解質膜１８からカソード流路１７に溢れ出て滞留し、滞留水となる。この滞留水が電解質膜１８に接液すると、上述のように、燃料電池セル１１が劣化してしまう。
【００３０】
そこで、本実施の形態１においては、ＥＣＵ６０は、燃料電池セル１１のカソード流路１７に滞留した滞留水量を算出し、算出した滞留水量が滞留水閾値以上になった場合、カソード流路１７に流すエア流量を高くして、カソード流路１７のエアブローを実行する。
【００３１】
ここで、燃料電池スタック１０は、燃料電池スタック１０に供給されるエアのエアストイキ比が所定値（例えば、所定値は１．５）未満の低い状態で運転することがある。以下、エアストイキ比が所定値以上で行う運転を通常運転、エアストイキ比が所定値未満で行う運転を低エア運転と称す。
しかし、燃料電池スタック１０が低エア運転を行う場合、上述のように、燃料電池セル１１のセル面内の一部の部位に発電が局所的に集中し、その部位の滞留水量が局所的に増加してしまうという事象が発生する。
【００３２】
図３に、燃料電池スタック１０が通常運転を行っている場合の燃料電池セル１１のセル面内の発電状態の例を示し、図４に、燃料電池スタック１０が低エア運転を行っている場合の燃料電池セル１１のセル面内の発電状態の例を示す。なお、図３及び図４は、色が濃い部分ほど発電が集中していることを示している。また、図３及び図４において、水素供給口１６１は、水素系２０から供給された水素ガスをアノード流路１６に供給する部分であり、水素排出口１６２は、アノード流路１６から排出された未反応の水素ガスを燃料電池セル１１から排出する部分である。また、エア供給口１７１は、エア系３０から供給されたエアをカソード流路１７に供給する部分であり、エア排出口１７２は、カソード流路１７から排出された未反応のエアを燃料電池セル１１から排出する部分である。
【００３３】
図３を参照すると、燃料電池スタック１０が通常運転を行っている場合は、燃料電池セル１１のセル面内ではほぼ全面で発電していることがわかる。
一方、図４を参照すると、燃料電池スタック１０が低エア運転を行っている場合は、燃料電池セル１１のセル面内のうち、酸素分圧が高いエア供給口１７１付近の部位（特に、下二列の部位）に発電が集中していることがわかる。そのため、低エア運転を行っている場合は、エア供給口１７１付近の部位で滞留水量が局所的に増加してしまう。
【００３４】
しかし、燃料電池スタック１０が低エア運転を行っている場合に、エア供給口１７１付近の部位で滞留水量が局所的に増加したとしても、セル面全体の滞留水量は少ないため、カソード流路１７のエアブローは実行されず、エア供給口１７１付近の部位の滞留水が電解質膜１８に接液するおそれがある。
【００３５】
そこで、本実施の形態１においては、ＥＣＵ６０は、燃料電池スタック１０が低エア運転を行っている場合は、セル面全体の滞留水量が少なくてもエアブローが実行できるようにするため、滞留水量を割り増して算出する。
【００３６】
以下、本実施の形態１に係る燃料電池システムの制御方法について説明する。
まず、本実施の形態１に係る燃料電池システムにおいて、燃料電池セル１１のカソード流路１７の滞留水量を算出する場合の動作について説明する。
【００３７】
ここでは、ＥＣＵ６０は、一定時間毎に、その一定時間当たりにカソード流路１７に滞留した滞留水量を増加量として算出し、算出した増加量を積算していくことで、滞留水量を算出するものとする。また、ＥＣＵ６０は、滞留水量の増加量については、電流センサ５２で検出された動作点の電流値に応じた増加量をベースに算出するものとする。
【００３８】
図５に、本実施の形態１に係る燃料電池システムにおいて、燃料電池セル１１のカソード流路１７の滞留水量を算出する場合の動作フロー例を示す。なお、図５の動作フローは、一定時間毎に実行される。
【００３９】
図５を参照すると、まず、ＥＣＵ６０は、エア系３０からカソード流路１７に供給されているエアの現在のエア流量が、カソード流路１７に滞留水が滞留するエア流量であるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１では、例えば、ＥＣＵ６０は、現在のエア流量が十分に高ければ（例えば、エア流量が流量閾値以上）、滞留水を滞留させずに排出できるため、滞留水が滞留するエア流量でないと判断する。
【００４０】
ステップＳ１０１において、現在のエア流量が、滞留水が滞留するエア流量である場合（ステップＳ１０１のＹＥＳ）、続いて、ＥＣＵ６０は、発電集中する条件が成立するか否かを判断する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２では、例えば、ＥＣＵ６０は、現在のエアストイキ比が所定値未満である場合（すなわち、低エア運転の場合）、発電集中する条件が成立すると判断し、現在のエアストイキ比が所定値以上である場合（すなわち、通常運転の場合）、発電集中する条件が成立しないと判断する。
【００４１】
ステップＳ１０２において、発電集中する条件が成立する場合（ステップＳ１０２のＹＥＳ）、ＥＣＵ６０は、発電集中の度合いに応じた滞留水量の増加割合を算出する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３で算出する滞留水量の増加割合は、“１”よりも大きい値となる。
【００４２】
図６に、本実施の形態１に係る燃料電池システムにおける、動作点の電流値（Ａ）及びエアストイキ比（ＳＴ）の組み合わせ毎に、電流比率及び電流集中係数を表したマップの例を示す。なお、図６において、低エア運転の場合のエアストイキ比は、通常運転の場合のエアストイキ比を基準（１００％）として％表示したものである。
ＥＣＵ６０は、図６に示されるようなマップを保持している。電流比率は、燃料電池セル１１のセル面内全体に流れる総電流に対する、セル面の下二列分の部位（図４参照）に流れる電流の割合である。電流集中係数は、電流比率を、通常運転の場合の電流比率を基準とした相対値で表した係数である。
ステップＳ１０３では、ＥＣＵ６０は、電流センサ５２で検出された現在の動作点の電流値及び現在のエアストイキ比の組み合わせに応じた電流集中係数を選択し、滞留水量の増加割合を、選択した電流集中係数に応じた値にする。
【００４３】
図５に戻ると、ステップＳ１０２において、発電集中する条件が成立しない場合（ステップＳ１０２のＮＯ）、ＥＣＵ６０は、滞留水量の増加割合を“１”に設定する（ステップＳ１０４）。
【００４４】
続いて、ＥＣＵ６０は、燃料電池スタック１０の現在の温度に応じた滞留水量の増加割合を算出する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５では、ＥＣＵ６０は、水温センサ４３で検出された水温を基に、燃料電池スタック１０の温度を判断する。ステップＳ１０５で算出する滞留水量の増加割合は、“１”以下の値となる。
【００４５】
続いて、ＥＣＵ６０は、滞留水量の増加量を算出する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６では、ＥＣＵ６０は、まず、電流センサ５２で検出された現在の動作点の電流値に応じて、滞留水量の増加量のベース値を算出する。続いて、ＥＣＵ６０は、このベース値に対し、ステップＳ１０３又はＳ１０４で算出又は設定した滞留水量の増加割合と、ステップＳ１０５で算出した滞留水量の増加割合と、を乗算する。そして、ＥＣＵ６０は、この乗算結果を、滞留水量の増加量とする。
【００４６】
一方、ステップＳ１０１において、現在のエア流量が、滞留水が滞留するエア流量でない場合（ステップＳ１０１のＮＯ）、ＥＣＵ６０は、滞留水量の増加量を“０”［ｇ／ｃｅｌｌ］に設定する（ステップＳ１０７）。
【００４７】
続いて、ＥＣＵ６０は、現在の滞留水量の積算値に、滞留水量の増加量をさらに積算する（ステップＳ１０８）。これにより、現在の滞留水量の積算値は、ステップＳ１０８の積算結果に更新されることになる。ここで積算する滞留水量の増加量は、ステップＳ１０６で算出した増加量、又は、ステップＳ１０７で“０”に設定した増加量となる。
【００４８】
続いて、ＥＣＵ６０は、滞留水量をリセットするリセット条件が成立するか否かを判断する（ステップＳ１０９）。ステップＳ１０９では、例えば、ＥＣＵ６０は、滞留水量が滞留水閾値以上となりエアブローを実行した場合や、ステップＳ１０１でＮＯと判断したエア流量でエアを供給した場合のエア総流量が総流量閾値以上になった場合は、滞留水量のリセット条件が成立すると判断する。
【００４９】
ステップＳ１０９において、滞留水量のリセット条件が成立する場合（ステップＳ１０９のＹＥＳ）、ＥＣＵ６０は、現在の滞留水量の積算値を“０”［ｇ／ｃｅｌｌ］にリセットする（ステップＳ１１０）。
一方、ステップＳ１０９において、滞留水量のリセット条件が成立しない場合（ステップＳ１０９のＮＯ）、ＥＣＵ６０は、現在の滞留水量の積算値をリセットせず、そのままとする。
【００５０】
以上で動作フローが終了する。図５の動作フローを次回実行するときは、図５の動作フローを今回終了した時点の滞留水量の積算値に、次回に得られた滞留水量の増加量をさらに積算していくことになる。
【００５１】
続いて、本実施の形態１に係る燃料電池システムにおいて、燃料電池セル１１のカソード流路１７のエアブローを実行する場合の動作について説明する。
図７に、本実施の形態１に係る燃料電池システムにおいて、燃料電池セル１１のカソード流路１７のエアブローを実行する場合の動作フロー例を示す。なお、図７の動作フローを実行するタイミングは、例えば、図５のステップＳ１０８が終了した後のタイミングである。
【００５２】
図７を参照すると、まず、ＥＣＵ６０は、現在の滞留水量の積算値が、滞留水閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０１）。
ステップＳ２０１において、滞留水量の積算値が滞留水閾値以上である場合（ステップＳ２０１のＹＥＳ）、ＥＣＵ６０は、エアコンプレッサ３１に対し、カソード流路１７のエアブローを開始するよう指示する（ステップＳ２０２）。このとき、ＥＣＵ６０は、エアコンプレッサ３１に対し、エアブローを実行する際のエア流量及び時間も指示する。本実施の形態１では、エアブローを実行する際のエア流量及び時間は、予め定められたものであるとする。エアコンプレッサ３１は、ＥＣＵ６０からの指示を受けて、カソード流路１７のエアブローを開始する（ステップＳ２０３）。
【００５３】
エアブローの実行中、ＥＣＵ６０は、カソード流路１７からの滞留水の排出が完了したか否かを判断する（ステップＳ２０４）。
ステップＳ２０４において、滞留水の排出が完了した場合（ステップＳ２０４のＹＥＳ）、ＥＣＵ６０は、エアコンプレッサ３１に対し、カソード流路１７のエアブローを停止するよう指示する（ステップＳ２０５）。エアコンプレッサ３１は、ＥＣＵ６０からの指示を受けて、カソード流路１７のエアブローを停止する（ステップＳ２０６）。
【００５４】
以上説明したように、本実施の形態１によれば、ＥＣＵ６０は、燃料電池スタック１０が低エア運転を行っている場合は、カソード流路１７の滞留水量を割り増して算出する。
そのため、燃料電池スタック１０が低エア運転を行っている場合は、セル面全体の滞留水量が少なくても、カソード流路１７のエアブローが実行できるようになる。
従って、燃料電池スタック１０が低エア運転を行う条件下、すなわち、燃料電池セル１１のセル面内で局所的な滞留水量の増加が発生する条件下でも、適切にエアブローを実行し、燃料電池セル１１の劣化を抑制することができる。
【００５５】
（２）実施の形態２
実施の形態１は、燃料電池スタック１０が通常運転又は低エア運転のどちらで運転しているかにかかわらず、エアブローを実行する際のエア流量及び時間を、予め定められた同じものとしていた。
これに対して、本実施の形態２は、燃料電池スタック１０が通常運転又は低エア運転のどちらの運転を行っているかに応じて、エアブローを実行する際のエア流量及び時間を決定するものである。
【００５６】
なお、本実施の形態２は、構成自体は実施の形態１と同様であり、また、動作についても、燃料電池セル１１のカソード流路１７のエアブローを実行する場合の動作が実施の形態１とは異なるのみである。
そのため、以下では、本実施の形態２の構成の説明は省略し、本実施の形態２の動作として、燃料電池セル１１のカソード流路１７のエアブローを実行する場合の動作についてのみ説明する。
【００５７】
図８に、本実施の形態２に係る燃料電池システムにおいて、燃料電池セル１１のカソード流路１７のエアブローを実行する場合の動作フロー例を示す。
図８に示した動作フローは、図７に示した動作フローと比較して、ステップＳ２０１がＹＥＳの場合、ステップＳ２０２の前にステップＳ３０１を行う点が異なる。
【００５８】
ステップＳ３０１では、ＥＣＵ６０は、燃料電池スタック１０が通常運転又は低エア運転のどちらの運転を行っているかに応じて、エアブローを実行する際のエア流量及び時間を決定する。
例えば、ステップＳ３０１では、ＥＣＵ６０は、燃料電池スタック１０が通常運転又は低エア運転のどちらの運転を行っているかを判断し、低エア運転を行っている場合は、通常運転を行う場合よりも、エアブローを実行する際のエア流量を高くする、エアブローを実行する時間を長くする等して、滞留水の排出強度を高くする。
【００５９】
ＥＣＵ６０は、ステップＳ３０１で決定したエアブローを実行する際のエア流量及び時間を、次のステップＳ２０２において、カソード流路１７のエアブローを開始する指示と共に、エアコンプレッサ３１に指示する。
上記以外の動作フローは、図７に示した動作フローと同様であるため、説明を省略する。
【００６０】
以上説明したように、本実施の形態２によれば、ＥＣＵ６０は、燃料電池スタック１０が低エア運転を行っている場合は、通常運転を行う場合よりも、カソード流路１７のエアブローを実行する際のエア流量を高くする、エアブローを実行する時間を長くする等して、滞留水の排出強度を高くする。
そのため、燃料電池スタック１０が低エア運転を行っている場合に、カソード流路１７に滞留した滞留水を、カソード流路１７に残存することなく、排出することができる。
従って、燃料電池スタック１０が低エア運転を行う条件下、すなわち、燃料電池セル１１のセル面内で局所的な滞留水量の増加が発生する条件下で、適切にエアブローを実行することに寄与し得るため、燃料電池セル１１の劣化をさらに抑制することができる。
【００６１】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
例えば、燃料電池セル１１のセル面を面内分割し、分割部位毎に、電流値を検出し、滞留水量を算出しても良い。
分割部位毎の電流値の検出は、面内分割した電流センサを用いて行うことができる。
又は、予め実験的にエアストイキ比に応じた電流集中マップ（セル面全体の総電流に対する、各分割部位の電流の割合を示すマップ）を求めておき、電流センサで検出した総電流値に電流集中マップの値を掛けることで、分割部位毎の電流値を検出しても良い。
【符号の説明】
【００６２】
１０  燃料電池スタック
１１  燃料電池セル
１２  アノード触媒層
１３  カソード触媒層
１４  アノードガス拡散層
１５  カソードガス拡散層
１６  アノード流路
１７  カソード流路
１８  電解質膜
２０  水素系
３０  エア系
４０  冷媒系
５０  電力消費系
６０  ＥＣＵ
７０  マフラー
【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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