(57)【要約】【課題】本発明の少なくとも一つの実施形態は、レンジエクステンダー用の燃料電池をアイドリング状態にする際に、燃料電池の高電位化保持を回避して電極触媒劣化を抑制する電動車両の燃料電池システムを提供することを目的とする。【解決手段】燃料電池３と二次電池５とを備え、二次電池の電力によって主に駆動される電動車両の燃料電池システムであって、燃料電池の燃料極出口ガスを燃料極の入口側に循環させる水素再循環通路４１と、水素再循環通路に設けられ再循環水素を燃料極の入口側に圧送する水素再循環ポンプ４３と、二次電池のＳＯＣに基づいて燃料電池の発電の停止処理を開始し、該停止処理の一部として、燃料電池から排出されたオフガス水素を空気で希釈した希釈オフガス水素を水素再循環通路へ供給する停止処理制御部１９と、を備えることを特徴。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と前記燃料電池で発生される電力を充電する二次電池とを備え、前記二次電池の電力によって主に駆動される電動車両の燃料電池システムであって、
前記燃料電池の燃料極出口ガスを燃料極の入口側に循環させる水素再循環通路と、
前記水素再循環通路に設けられ再循環水素を前記燃料極の入口側に圧送する水素再循環ポンプと、
前記二次電池のＳＯＣに基づいて前記燃料電池の発電の停止処理を開始し、該停止処理の一部として、前記燃料電池から排出されたオフガス水素を空気で希釈した希釈オフガス水素を前記水素再循環通路へ供給する停止処理制御部と、を備えることを特徴とする電動車両の燃料電池システム。
【請求項２】
前記停止処理制御部は、
前記希釈オフガス水素の前記水素再循環通路への供給の開始と停止とを制御する希釈オフガス制御部を有し、
該希釈オフガス制御部は、前記燃料電池への水素の供給を停止した後、前記燃料電池の出力電圧が所定電圧以下に低下したとき、または前記燃料電池の燃料極の圧力が所定圧力以下に低下したとき、の少なくともいずれかの条件が満たされた場合に前記希釈オフガス水素の供給を開始することを特徴とする請求項１に記載の電動車両の燃料電池システム。
【請求項３】
前記希釈オフガス制御部は、前記希釈オフガス水素の供給後に、所定時間経過後に、または前記燃料電池の出力電圧が所定電圧以下に低下したとき、または前記燃料電池の出力電圧の所定低下速度が発生したとき、の少なくともいずれかの条件が満たされた場合に前記希釈オフガス水素の供給を停止することを特徴とする請求項２に記載の電動車両の燃料電池システム。
【請求項４】
前記燃料電池から排出されたオフガス水素を空気で希釈して前記希釈オフガス水素を生成する希釈オフガス生成手段をさらに備え、
前記希釈オフガス生成手段は、前記水素再循環ポンプの上流側に空気を供給する希釈用ブロアが設けられることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の電動車両の燃料電池システム。
【請求項５】
前記燃料電池から排出されたオフガス水素を空気で希釈して前記希釈オフガス水素を生成する希釈オフガス生成手段をさらに備え、
前記希釈オフガス生成手段は、前記燃料電池の空気極から排出されたオフガス空気が前記水素再循環ポンプの上流側に供給されることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の電動車両の燃料電池システム。
【請求項６】
前記燃料電池から排出されたオフガス水素を空気で希釈して前記希釈オフガス水素を生成する希釈オフガス生成手段をさらに備え、
前記希釈オフガス生成手段は、前記電動車両の走行風を利用した自然吸気が前記水素再循環ポンプの上流側に供給されることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の電動車両の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電動車両の燃料電池システムに関する。特に、燃料電池のアイドリング時に発生する電極触媒の劣化を抑制する電動車両の燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池によって発電された電力を二次電池（駆動用バッテリ）に充電して、この二次電池の電力を電動車両の駆動電力とするような、レンジエクステンダー用の燃料電池においては、燃料電池による発電によって、二次電池が所定のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ、充電状態）まで充電した後、燃料電池は発電を停止してアイドリング状態となる。
【０００３】
このアイドリング状態において燃料電池電圧が高電位に保持されると、電極触媒の劣化が促進されることから高電位化を回避することが行われており、例えば、特許文献１には、燃料電池車両のアイドリング停止時におけるディスチャージ処理の許可判断を高精度に行い、燃料電池の劣化を抑制できる燃料電池システム及び燃料電池システムの停止制御方法が示されている。
【０００４】
特許文献１には、アイドリング時の燃料電池停止処理の一部として、燃料電池の電流の取り出しを行わせるディスチャージ制御部を備え、燃料電池から電力を取り出すディスチャージ処理の方法の一例として、燃料電池とディスチャージ抵抗とを接続して、燃料電池の電力を消費させることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２１０３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１は、前述のようにアイドリングになる直前に、ディスチャージ抵抗等への燃料電池からの電力の放電によって高電位化を回避するものである。燃料電池から排出されるオフガス水素を空気で希釈して、希釈した希釈オフガス水素を再度燃料電池に取り込んで高電位を回避する技術は示されていない。
【０００７】
また、特許文献１の手法であると、燃料電池内の残存水素を用いて発電消費させることによって高電位保持を回避するものであるため、水素欠乏による電極触媒の劣化が却って促進される懸念がある。
【０００８】
そこで、このような課題に鑑み、本発明の少なくとも一つの実施形態は、レンジエクステンダー用の燃料電池をアイドリング状態にする際に、燃料電池の高電位化保持を回避して電極触媒劣化を抑制する電動車両の燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）前述した目的を達成するために発明されたものであって、本発明の少なくとも一つの実施形態は、燃料電池と前記燃料電池で発生される電力を充電する二次電池とを備え、前記二次電池の電力によって主に駆動される電動車両の燃料電池システムであって、前記燃料電池の燃料極出口ガスを燃料極の入口側に循環させる水素再循環通路と、前記水素再循環通路に設けられ再循環水素を前記燃料極の入口側に圧送する水素再循環ポンプと、前記二次電池のＳＯＣに基づいて前記燃料電池の発電の停止処理を開始し、該停止処理の一部として、前記燃料電池から排出されたオフガス水素を空気で希釈した希釈オフガス水素を前記水素再循環通路へ供給する停止処理制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
上記構成（１）によれば、停止処理制御部によって、二次電池のＳＯＣに基づいて燃料電池の発電の停止処理を開始し、該停止処理の一部として、燃料電池から排出されたオフガス水素を空気で希釈した希釈オフガス水素が水素再循環通路へ供給される。
【００１１】
このような停止処理によって、燃料電池が停止状態（アイドリング状態）になる直前に希釈オフガス水素が水素再循環ポンプを使って、燃料電池の内部に供給されるので、停止状態（アイドリング状態）で発生する電極の高電位を低下することができ、電極触媒の劣化を抑制することができる。
【００１２】
（２）また、幾つかの実施形態では、前記停止処理制御部は、前記希釈オフガス水素の前記水素再循環通路への供給の開始と停止とを制御する希釈オフガス制御部を有し、該希釈オフガス制御部は、前記燃料電池への水素の供給を停止した後、前記燃料電池の出力電圧が所定電圧以下に低下したとき、または前記燃料電池の燃料極の圧力が所定圧力以下に低下したとき、の少なくともいずれかの条件が満たされた場合に前記希釈オフガス水素の供給を開始することを特徴とする。
【００１３】
上記構成（２）によれば、希釈オフガス水素の供給開始が、燃料電池への水素の供給を停止した後、燃料電池の出力電圧が所定電圧以下に低下したとき、または燃料電池の燃料極の圧力が所定圧力以下に低下したとき、の少なくともいずれかの条件後であるので、その所定の条件が生じる前においては、燃料電池内の残存水素が消費発電によって消費されるので、燃料電池への水素の供給を停止した直後から希釈オフガス水素を供給する場合に比べて、電極の高電位をより効果的に低下することができる。
【００１４】
（３）また、幾つかの実施形態では、前記希釈オフガス制御部は、前記希釈オフガス水素の供給後に、所定時間経過後に、または前記燃料電池の出力電圧が所定電圧以下に低下したとき、または前記燃料電池の出力電圧の所定低下速度が発生したとき、の少なくともいずれかの条件が満たされた場合に前記希釈オフガス水素の供給を停止することを特徴とする。
【００１５】
上記構成（３）によれば、希釈オフガス水素の供給後に所定の条件が満たされる場合に希釈オフガス水素の供給が停止されるので、燃料電池の停止状態（アイドリング状態）時に発生する電極の高電位を確実に低下することができる。
【００１６】
（４）また、幾つかの実施形態では、前記燃料電池から排出されたオフガス水素を空気で希釈して前記希釈オフガス水素を生成する希釈オフガス生成手段をさらに備え、前記希釈オフガス生成手段は、前記水素再循環ポンプの上流側に空気を供給する希釈用ブロアが設けられることを特徴とする。
【００１７】
上記構成（４）によれば、希釈空気を生成するために希釈用ブロアが設けられるので、必要とする希釈空気量の確保が容易且つ確実に得られる。
【００１８】
（５）また、幾つかの実施形態では、前記燃料電池から排出されたオフガス水素を空気で希釈して前記希釈オフガス水素を生成する希釈オフガス生成手段をさらに備え、前記希釈オフガス生成手段は、前記燃料電池の空気極から排出されたオフガス空気が前記水素再循環ポンプの上流側に供給されることを特徴とする。
【００１９】
上記構成（５）によれば、希釈空気を生成するために、特別な補機が必要でないので、希釈オフガス生成手段の構成が簡素化できる。
【００２０】
（６）また、幾つかの実施形態では、前記燃料電池から排出されたオフガス水素を空気で希釈して前記希釈オフガス水素を生成する希釈オフガス生成手段をさらに備え、
前記希釈オフガス生成手段は、前記電動車両の走行風を利用した自然吸気が前記水素再循環ポンプの上流側に供給されることを特徴とする。
【００２１】
上記構成（６）によれば、上記構成（５）と同様に、希釈空気を生成するために、特別な補機が必要でないので、希釈オフガス生成手段の構成が簡素化できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、レンジエクステンダー用の燃料電池をアイドリング状態にする際に、燃料電池の高電位化保持を回避して電極触媒劣化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動車両の燃料電池システムの全体構成概要図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る電動車両の燃料電池システムの全体構成概要図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る電動車両の燃料電池システムの全体構成概要図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る電動車両の燃料電池システムの全体構成概要図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る電動車両の燃料電池システムの全体構成概要図である。
【図６】図１〜４の実施形態に係る電動車両の燃料電池システムの停止処理制御部の制御フローチャートである。
【図７】図１〜４の実施形態に係る電動車両の燃料電池システムの停止処理制御部の制御タイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれらに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２５】
本発明の一実施形態に係る燃料電池システム１について、図１を参照して説明する。
図１は、全体構成概要図であり、電動車両に搭載される燃料電池システム１を示す。この燃料電池システム１は、水素及び酸素の供給を受けて発電を行う燃料電池（ＦＣ：Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）３と、燃料電池３で発生される電力を充電する二次電池（駆動用バッテリ）５と、を備える。また、電動車両には、この二次電池５の電力によって駆動される駆動モータ７が備えられている。燃料電池３は、主に、二次電池５を充電するために用いられる所謂レンジエクステンダー用の燃料電池として構成されている。
【００２６】
また、図１に示すように、燃料電池システム１は、燃料電池３の空気極９に酸素を供給する空気供給手段１１と、燃料電池３の燃料極１３に水素を供給する水素供給手段１５と、燃料電池３の起動（発電）および停止、さらに、燃料電池３の発電電力の二次電池５への充電、駆動モータ７への電力の供給を総合的に制御する制御装置１７を備えている。
【００２７】
そして、制御装置１７には、二次電池５のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ、充電状態）に基づいて燃料電池３の停止処理を開始して燃料電池３を停止状態（アイドリング状態）へと制御する停止処理制御部１９を有している。
【００２８】
燃料電池３は、固体高分子電解質膜を挟んで空気極と燃料極とを対設した構造を有する発電セルをセパレータで挟持して、これを複数積層して構成されている。
また、複数の発電セルの各空気極側の触媒層に酸素である空気が供給され、各燃料極側の触媒層に燃料ガスの水素ガスが供給されるようになっている。そして、燃料極に水素ガスを供給するとともに空気極に酸素を含む空気を供給することで、水素と酸素とを化学反応させて電極間に発生する起電力として電気エネルギーを取り出す。
【００２９】
図１においては、複数の発電セルの各空気極をまとめて便宜的に空気極９として示し、複数の発電セルの各燃料極をまとめて便宜的に燃料極１３として示している。
そして、燃料電池３には、空気極９に空気を供給する空気供給通路２１が接続され、燃料極１３には、水素ガスを供給する水素供給通路２３が接続されている。
【００３０】
空気供給通路２１には、上流側に図示しないフィルタを介して外気が導入されるエアコンプレッサ２５が設けられている。エアコンプレッサ２５は、制御装置１７によって、回転速度が制御されて、空気極９へ供給される空気が所定の圧力または流量になるように制御される。また、エアコンプレッサ２５の下流側にはエアコンプレッサ２５からの加圧空気を冷却するインタークーラ２７が設けられている。
【００３１】
以上の空気供給通路２１、エアコンプレッサ２５、及びインタークーラ２７によって空気供給手段１１が構成されている。
【００３２】
また、水素供給通路２３の上流側には、燃料ガスである水素を高圧状態で貯蔵する高圧水素タンク２９が設けられている。高圧水素タンク２９の下流側には元弁３１が設けられ、元弁３１の開閉によって高圧水素タンク２９からの水素ガスの供給と遮断とが制御される。元弁３１の下流側には、減圧弁３３が設けられ高圧水素タンク２９からの水素ガスが発電に必要な所定圧力に減圧される。減圧弁３３の下流側には、減圧された水素ガスの燃料極１３への供給を制御する水素供給制御弁３５が設けられ、水素供給制御弁３５が閉じられると燃料極１３への水素ガスの供給が遮断されるとともに、燃料極１３へ供給された水素ガスを封止するように制御される。
【００３３】
これら元弁３１、減圧弁３３、水素供給制御弁３５は、制御装置１７によって制御されるようになっている。なお水素供給制御弁３５の開閉作動は、停止処理制御部１９によって制御される。
【００３４】
以上の高圧水素タンク２９、水素供給通路２３、元弁３１、減圧弁３３、水素供給制御弁３５によって水素供給手段１５が構成されている。
【００３５】
燃料電池３の空気極９及び燃料極１３にそれぞれ供給された空気及び水素ガスは、それぞれ一部が消費され、未使用の空気及び水素ガスは、空気排出通路３７及び水素排出通路３９を介して外部（大気）に排出されるようになっている。
【００３６】
また、水素排出通路３９と水素供給通路２３を接続するように水素再循環通路４１が設けられ、燃料電池３の燃料極出口ガスを燃料極１３の入口側に循環させるようになっている。この水素再循環通路４１には燃料極出口ガスを水素供給通路２３に戻すように流す水素再循環ポンプ４３が設けられている。このような水素再循環通路４１によって、水素を再循環させて燃料を効率よく利用できるようになっている。
【００３７】
また、燃料電池３の燃料極１３から排出されたオフガス水素を空気で希釈して希釈オフガス水素を生成する希釈オフガス生成手段４５が設けられている。
図１においては、希釈オフガス生成手段４５は、水素排出通路３９と水素再循環通路４１との分岐部分に設けられているが、分岐部分より燃料極１３側の水素排出通路３９の部分、または、水素再循環通路４１であって、水素再循環ポンプ４３の上流側の部分に設けられてもよい。これによって、水素再循環ポンプ４３の作動によって希釈オフガス水素が水素再循環通路４１を通って燃料電池３の内部に供給されるようになっている。
【００３８】
また、図１に示すように、燃料電池３によって発電された電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４７を介して、二次電池５の所定電圧に変換されて二次電池５に充電されるようになっている。また、二次電池５からの電力、または燃料電池３からの電力はインバータ４９を介して所定の交流電力に変換されて駆動モータ７に供給されて駆動輪を駆動するようになっている。
【００３９】
次に、制御装置１７について説明する。
制御装置１７には、図示しない信号入力部、信号出力部、記憶部、演算部、タイマー等が設けられている。そして、信号入力部には、二次電池の充電状態を検出する充電状態検出手段５１からのＳＯＣの信号が入力される。
【００４０】
また、駆動モータ７の出力として車速を検出する車速センサ５３からの車速信号、燃料電池３の燃料極１３の水素ガス圧力を検出する圧力センサ５５からの信号、燃料電池３の電圧を検出する電圧センサ５７からの信号がそれぞれ入力されている。
【００４１】
制御装置１７の停止処理制御部１９によって、既に説明したように、二次電池５のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ、充電状態）に基づいて燃料電池３の停止処理を開始して燃料電池３を停止状態（アイドリング状態）へと制御する。
【００４２】
すなわち、燃料電池３によって発電された電力を二次電池５に充電して、この二次電池５の電力を駆動電力とするような、レンジエクステンダー用の燃料電池３においては、燃料電池３による発電によって、二次電池５が所定のＳＯＣ（ＦＣアイドリング制御開始ＳＯＣ）まで充電したかを検出して、達した場合には燃料電池３は発電を停止してアイドリング状態へと移行する。このアイドリング状態への移行の一連の処理を停止処理制御部１９が行う。
【００４３】
停止処理制御部１９は、二次電池５のＳＯＣに基づいて燃料電池３の発電の停止処理を開始し、該停止処理の一部として、燃料電池３から排出されたオフガス水素を空気で希釈した希釈オフガス水素を生成せしめて、水素再循環通路４１へ供給するように制御する。
【００４４】
以上の一実施形態によれば、停止処理制御部１９の停止処理によって、燃料電池３が停止状態（アイドリング状態）になる直前に、希釈オフガス生成手段４５によって生成された希釈オフガス水素が、水素再循環ポンプ４３を使って燃料電池３の内部に供給されるので、停止状態（アイドリング状態）に発生する電極の高電位（単一電極で１（Ｖ）程度）を低下させることができ、電極触媒の劣化を抑制することができる。
【００４５】
次に、図２に他の実施形態を示す。
図２に示すように、図１の実施形態に対して、停止処理制御部１９に希釈オフガス制御部６１を有していることが特徴である。
【００４６】
この希釈オフガス制御部６１は、二次電池５が所定のＳＯＣ（ＦＣアイドリング制御開始ＳＯＣ）に達して発電の停止処理が開始して、燃料電池３への水素の供給が停止された後、燃料電池３の出力電圧が、所定電圧（Ｖ１）以下に低下したとき、または燃料電池３の燃料極１３の水素ガス圧力（ＦＣ圧力）が所定圧力（Ｐ１）以下に低下したとき、の少なくともいずれかの条件を基に希釈オフガス水素の供給を開始する制御を行う。
【００４７】
また、希釈オフガス制御部６１は、希釈オフガス水素の供給を開始した後、所定時間（ＴＡ）以上経過したとき、または燃料電池３の出力電圧が所定電圧（Ｖ２）以下に低下したとき、または燃料電池３の出力電圧の低下が生じ始めたとき、すなわち、所定電圧低下速度を上回ったとき（単位時間当たりの電圧低下量、ΔＶ＞ΔＶ１）、のうちの少なくとも一つの条件を満たした場合に希釈オフガス水素の供給を停止する制御を行う。
【００４８】
以上の構成を有する停止処理制御部１９の制御について、図６の制御フローチャート、及び図７の制御タイムチャートを参照して説明する。
【００４９】
図６の制御フローチャートにおいて、まずステップＳ１で、電動車両の車速を車速センサ５３の検出値から読み込み、充電状態検出手段５１から二次電池５のＳＯＣを読み込み、電圧センサ５７から燃料電池３の電圧を読み込み、圧力センサ５５から燃料電池３の燃料極１３の水素ガスの圧力を読み込む。
【００５０】
その後、ステップＳ２では、ステップＳ１で読み込んだ二次電池５のＳＯＣが、ＦＣアイドリング制御開始ＳＯＣ（ＳＯＣ１）以上かを判定する（図７（Ｈ）のｔ１）。Ｙｅｓの場合にはステップＳ３に進み、Ｎｏの場合には、ステップＳ８に進みＦＣアイドリング制御は非稼動とされる。
【００５１】
ステップＳ３では、停止処理制御が開始される。このとき、水素供給口が封止される（図７（Ｂ）ｔ１）。すなわち、水素供給制御弁３５が閉じられて、水素供給通路２３に水素ガスが封入される状態になる。また、水素再循環ポンプ４３は作動が継続して水素再循環は稼動を継続する。そのため、封入された燃料電池３内の残留水素によって発電は継続し、残留水素の消費とともにＦＣ出力は低下していく（図７（Ｆ）のｔ２〜ｔ３）。このとき残留水素による発電で駆動モータ７をアシストする（図７（Ｈ）のｔ２）。
【００５２】
次に、ステップＳ４では、ステップＳ１で読み込んだ燃料電池３の実電圧が、水素希釈開始ＦＣ電圧（Ｖ１）以下か（図７（Ｅ）のｔ３）、または、読み込んだ燃料電池３の燃料極の実圧力が、水素希釈開始ＦＣ圧力（Ｐ１）以下か（図７（Ｄ）のｔ３）、を判定する。
【００５３】
ステップＳ４の判定の結果、Ｙｅｓの場合にはステップＳ５に進み、Ｎｏの場合には、ステップＳ３に戻る。
【００５４】
ステップＳ５では、水素希釈制御が開始される（図７（Ａ）のｔ３）。この水素希釈制御の間は、水素再循環ポンプ４３は作動が継続されて、水素再循環は稼動を継続する（図７（Ｃ）のｔ３〜ｔ４）。また、水素希釈制御が開始されるｔ３では、燃料電池３の出力はゼロに低下してＯＦＦ状態となる（図７（Ｆ）のｔ３）。
【００５５】
次に、ステップＳ６では、水素希釈制御が開始された後、所定時間（ＴＡ）以上経過したか（図７（Ａ）のｔ３〜ｔ４）、またはステップＳ１で読み込んだ燃料電池３の電圧が所定電圧（Ｖ２）以下に低下したか（図７（Ｅ）のｔ４）、または燃料電池３の電圧の低下が生じ始めたか、すなわち、所定電圧低下速度（単位時間当たりの電圧低下量、ΔＶ＞ΔＶ１）が生じたか（図７（Ｅ）のｔ４）、を判定する。
【００５６】
ステップＳ６の判定の結果、Ｙｅｓの場合にはステップＳ７に進み、Ｎｏの場合には、ステップＳ５に戻る。
【００５７】
ステップＳ７では、水素希釈制御が停止される（図７（Ａ）のｔ４）。また、水素再循環も停止される（図７（Ｃ）のｔ４）。すなわち水素再循環ポンプ４３の作動が停止され。
このようにして一連の停止処理制御が実施され、その一部として水素希釈制御が実施される。
【００５８】
図７の制御タイムチャートについてさらに説明する。横軸に時間経過を示し、縦軸は次の図７（Ａ）から（Ｉ）のそれぞれを示す。横軸の期間ｔ０〜ｔ１は、燃料電池３の発電による二次電池５への充電を示し、期間ｔ１〜ｔ４は、停止処理制御を示し、停止処理制御の一部として期間ｔ３〜ｔ４は水素希釈制御を示し、ｔ４〜ｔ５は、燃料電池３が停止したアイドリング状態を示す。
【００５９】
図７（Ａ）は、水素希釈の作動状態を示す。ｔ３で希釈制御が開始されｔ４で希釈制御が終了し、希釈期間はＴＡであることを示している。
【００６０】
図７（Ｂ）は、水素供給口封止の状態を示す。すなわち、水素供給制御弁３５の開閉状態を示している。ｔ１で水素供給口封止が実行される。
【００６１】
図７（Ｃ）は、水素再循環の状態を示す。停止処理制御が開始されるｔ２では、まだ水素再循環は継続され、ｔ４において停止することが示されている。
【００６２】
図７（Ｄ）は、燃料電池３の燃料極１３の圧力状態を示す。ｔ１で停止処理が開始されて水素供給口封止が実行されてから徐々に圧力が低下し、ｔ３で水素希釈開始ＦＣ圧力（Ｐ１）まで低下することが示されている。
【００６３】
図７（Ｅ）は、燃料電池３の電圧の状態を示す。ｔ１で停止処理が開始されて水素供給口封止が実行されてから徐々に電圧が低下し、ｔ３で水素希釈開始ＦＣ電圧（Ｖ１）まで低下することが示されている。
なお、点線部分は、停止処理制御を行わない通常のＦＣアイドリング電圧の状態を示す。
【００６４】
図７（Ｆ）は、燃料電池３の出力状態を示す。ｔ１で停止処理が開始されて水素供給口封止が実行されてから徐々に低下し、ｔ３でＯＦＦ状態となる。
【００６５】
図７（Ｇ）は、ＥＶ出力状態を示す。すなわち、二次電池５の出力状態を示し、電動車両の車速と対応している。ｔ０〜ｔ１の期間は、二次電池５から駆動モータ７への出力は停止される。そして、燃料電池３の発電電力は二次電池５への充電と、駆動モータ７への出力として用いられる。図７（Ｆ）のハッチングの部分が、ＦＣの出力電力の内、走行に用いた部分を差し引いた余剰電力の部分となり、この部分が充電分となる。
【００６６】
図７（Ｈ）は、二次電池５のＳＯＣの変化状態を示す。ｔ１において、ＦＣアイドリング制御開始ＳＯＣに達して、停止処理制御が開始されることが示されている。
図７（Ｉ）は、電動車両の車速の変化状態の一例を示す。
【００６７】
以上の図２、６、７に示した他の実施形態によれば、希釈オフガス水素の供給開始が、燃料電池３への水素の供給を停止した後、燃料電池３の出力電圧が所定電圧以下に低下したとき、または燃料電池３の燃料極の圧力が所定圧力以下に低下したとき、の少なくともいずれかの条件が満たされた場合であるので、その所定の条件が生じる前においては、燃料電池３内の残存水素が消費発電によって消費されるので、燃料電池３への水素の供給を停止した直後から希釈オフガス水素を供給する場合に比べて、電極の高電位をより効果的に低下することができる。
すなわち、希釈オフガス水素の供給開始が、ｔ１からではなくｔ３からであるので、電極の高電位をより効果的に低下することができる。
【００６８】
また、希釈オフガス水素の供給を開始した後、所定時間（ＴＡ）以上経過したとき、または燃料電池３の出力電圧が所定電圧（Ｖ２）以下に低下したとき、または燃料電池３の出力電圧の低下が生じ始めたとき、すなわち、所定電圧低下速度（単位時間当たりの電圧低下量、ΔＶ＞ΔＶ１）が発生したとき、のうちの少なくとも一つの条件を満たした場合に希釈オフガス水素の供給を停止するので、希釈オフガス水素の供給によって電極の高電位を確実に低下させることができる。
【００６９】
本実施形態のように停止処理制御が行われることによって、図７（Ｅ）に示すように、点線部分の停止処理制御を行わない通常のＦＣアイドリング電圧の状態に対してＦＣアイドリング電圧が低下する。従って、燃料電池３の高電位化保持を回避して電極触媒劣化を抑制することができる。
【００７０】
次に、図３に他の実施形態を示す。
図３に示すように、希釈オフガス生成手段６３は、水素再循環ポンプ４３の上流側に空気を供給する希釈用ブロア６５によって構成されている。希釈用ブロア６５の出力管６７が水素再循環ポンプ４３の上流側の水素再循環通路４１に接続されている。なお、水素排出通路３９と水素再循環通路４１との接続部より上流側の水素排出通路３９に接続するようにしてもよい。
【００７１】
また、希釈用ブロア６５の作動タイミングは、希釈オフガス制御部６１から指令によって、既に説明した図７（Ａ）のタイミングによって制御される。
【００７２】
このような構成によれば、希釈空気を生成するために希釈用ブロア６５が設けられるので、必要とする希釈空気量の確保、及び救急のタイミングの制御が容易に且つ確実に得ることができる。
【００７３】
次に、図４に他の実施形態を示す。
図４に示すように、希釈オフガス生成手段６９は、燃料電池３の空気極９から排出されたオフガス空気が水素再循環ポンプ４３の上流側に供給されるように構成されている。
【００７４】
すなわち、水素排出通路３９と水素再循環通路４１との接続部より上流側において、空気排出通路３７と水素排出通路３９とを連結する連結管７１が設けられ、その連結管７１に希釈制御弁７３が設けられている。なお、この連結管７１は水素排出通路３９に接続するのではなく水素再循環ポンプ４３の上流側の水素再循環通路４１に接続するようにしてもよい。
【００７５】
また、希釈制御弁７３の作動タイミングは、希釈オフガス制御部６１から指令によって、既に説明した図７（Ａ）のタイミングによって制御される。
【００７６】
このような構成によれば、希釈空気を生成するために、特別な補機が必要でないので、希釈オフガス生成手段の構成が簡素化できる。その結果、電動車両の燃料電池システムの簡素化が図れる。
【００７７】
次に、図５に他の実施形態を示す。
図５に示すように、希釈オフガス生成手段７７は、電動車両の走行風を利用した自然吸気が水素再循環ポンプ４３の上流側の水素再循環通路４１または水素排出通路３９に供給されるように構成されている。
【００７８】
すなわち、水素再循環ポンプ４３の上流側の水素再循環通路４１に、または水素排出通路３９と水素再循環通路４１との接続部より上流側の水素排出通路３９に、走行風が導入されるように走行風導入部が接続されている。また、希釈オフガス生成手段７７は、走行風制御弁７５と、エアフィルタ７９と、吸気方向の流れのみを許容する逆止弁８１とを有している。
【００７９】
また、走行風制御弁７５の作動タイミングは、希釈オフガス制御部６１から指令によって、既に説明した図７（Ａ）のタイミングによって制御される。
【００８０】
このような構成によれば、図４の希釈オフガス生成手段６９と同様に、希釈空気を生成するために、特別な補機が必要でないので、希釈オフガス生成手段の構成が簡素化できる。
また、図５の実施形態の場合には、希釈空気量が電動車両の走行速度に依存するため希釈空気量が安定的でないため、図３の希釈オフガス生成手段６３や図４の希釈オフガス生成手段６９の希釈空気量の補完用として設けることに適している。
また、図３〜５の希釈オフガス生成手段６３、６９、７７については適宜組み合わせて設置してもよいことは勿論可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、レンジエクステンダー用の燃料電池をアイドリング状態にする際に、燃料電池の高電位化保持を回避して電極触媒劣化を抑制できるので、電動車両の燃料電池システムへの利用に適している。
【符号の説明】
【００８２】
１  燃料電池システム
３  燃料電池
５  二次電池
７  駆動モータ
９  空気極
１１  空気供給手段
１３  燃料極
１５  水素供給手段
１７  制御装置
１９  停止処理制御部
２５  エアコンプレッサ
２７  インタークーラ
２９  高圧水素タンク
３１  元弁
３３  減圧弁
３５  水素供給制御弁
４１  水素再循環通路
４３  水素再循環ポンプ
４５、６３、６９、７７  希釈オフガス生成手段
５１  充電状態検出手段
５３  車速センサ
５５  圧力センサ
５７  電圧センサ
６１  希釈オフガス制御部
６５  希釈用ブロア
【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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