(57)【要約】【課題】大型化することなく、通常時、停止時において、燃料電池内の滞留水を低減する燃料電池システムを提供する。【解決手段】膜電極接合体と内部反応ガス流路とを有する燃料電池スタック１０と、実滞留水量を検出若しくは推定する滞留水量把握手段と、燃料電池スタック１０の発電を制御する発電制御手段と、を備え、発電制御手段は、通常時モード、通常時乾燥モード、停止時乾燥モードを有し、通常時モードは燃料電池スタック１０を通常に発電させるモードであり、通常時乾燥モードは実滞留水量が目標滞留水量に低減するまで通常時モードよりも燃料電池スタック１０を乾燥させつつ発電させるモードであり、停止時乾燥モードは、システム停止指令の検知時において実滞留水量がフラッディング閾値以上である場合、実滞留水量が目標滞留水量に低減するまで通常乾燥モードよりも燃料電池スタック１０を乾燥させつつ発電させるモードである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜を含む膜電極接合体と、前記膜電極接合体に給排される反応ガスが通流する内部反応ガス流路と、を有する燃料電池と、
前記内部反応ガス流路に滞留する滞留水の現在の量である実滞留水量を検出若しくは推定する滞留水量把握出手段と、
前記燃料電池の発電を制御する発電制御手段と、
を備え、
前記発電制御手段は、通常時モード、通常時乾燥モード、停止時乾燥モードを有し、
前記通常時モードは、要求負荷に対応して前記燃料電池を通常に発電させるモードであり、
前記通常時乾燥モードは、実滞留水量がフラッディングの発生するフラッディング閾値以上である場合、実滞留水量が目標滞留水量に低減するまで前記通常時モードよりも前記燃料電池を乾燥させつつ発電させるモードであり、
前記停止時乾燥モードは、システム停止指令の検知時において実滞留水量が前記フラッディング閾値以上である場合、実滞留水量が目標滞留水量に低減するまで前記通常乾燥モードよりも前記燃料電池を乾燥させつつ発電させるモードである
ことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記発電制御手段は、前記停止時乾燥モードにおいて、前記燃料電池の温度を前記通常時乾燥モードよりも高くする
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記発電制御手段は、前記停止時乾燥モードにおいて、前記燃料電池を通流する酸化剤ガスの圧力を、前記通常時乾燥モードよりも高くする
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記発電制御手段は、前記停止時乾燥モードにおいて前記燃料電池を通流する酸化剤ガスの流量を、前記通常時乾燥モードよりも増加する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載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燃料ガスを循環させる燃料ガス循環流路と、
前記燃料ガス循環流路を循環する燃料ガスの循環量を制御する循環量制御手段と、
を備え、
前記発電制御手段は、前記通常時乾燥モード及び前記停止時乾燥モードにおいて、前記循環量制御手段により燃料ガスの循環量を増加させる
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記発電制御手段は、前記通常時乾燥モード及び前記停止時乾燥モードにおいて、前記燃料電池を通流する燃料ガスの流量を増加する
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記発電制御手段は、前記停止時乾燥モードにおいて、前記燃料電池の電流値を、車両の停止状態において消費可能な停止時電流値とする
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記停止時乾燥モードの目標水分量は、前記通常時乾燥モードの目標水分量よりも少ない
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
システム停止指令を検知した場合において次回システム起動が低温起動であると予測したときの目標水分量は、低温起動でないと予測されるときよりも少ない
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
燃料ガスが貯蔵された燃料ガス貯蔵手段と、前記燃料ガス貯蔵手段から前記燃料電池に向かう燃料ガスが通流する燃料ガス供給流路と、前記燃料電池からの燃料ガスが通流する燃料ガス排出流路と、前記燃料ガス供給流路及び前記燃料ガス排出流路を接続し燃料ガスを循環させる燃料ガス循環流路と、前記燃料ガス排出流路のガスを外部に排出する排出弁と、を有するアノード系を備え、
前記滞留水把握出手段は、前記アノード系に滞留するアノード系滞留水の量も検出若しくは推定し、
前記アノード系滞留水の量に基づいて、前記アノード系に水が多量に滞留していると判断される場合、前記発電制御手段は、通常時乾燥モード又は停止時乾燥モードを実行する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項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】
燃料電池車等の電源として利用される燃料電池が発電する燃料電池スタックは、例えば、複数の単セルを積層することで構成されている。単セルは、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜電極接合体）と、ＭＥＡを挟持するアノードセパレータ及びカソードセパレータと、を備えている。アノードセパレータには、アノードに給排される水素（燃料ガス）の流路となる溝状や孔状の内部アノード流路が形成されている。同様に、カソードセパレータには、カソードに給排される酸素を含む空気（酸化剤ガス）の流路となる溝状や孔状の内部カソード流路が形成されている。
【０００３】
このような燃料電池スタックが発電すると、そのカソードで水蒸気（水分）を生成し、生成した水分の一部は電解質膜をアノード側に透過する。また、電解質膜を湿潤状態で維持するため、例えば、カソードに向かう空気は加湿器で加湿される。したがって、燃料電池スタック内は多湿であり、水分が、気体状または液体状で、燃料電池スタック内、つまり、内部アノード流路、内部カソード流路に滞留している。
【０００４】
ここで、内部アノード流路、内部カソード流路に滞留する水分を、滞留水という。すなわち、燃料電池スタック（燃料電池）内の滞留水は、内部アノード流路や内部カソード流路に滞留（残留）する水や、ＭＥＡの表面に付着する水を意味する。言い換えると、燃料電池スタック内の滞留水は、燃料電池スタック内の水であって、電解質膜におけるプロトンの輸送に直接関与しない水を意味する。そして、ＭＥＡの表面に付着する水が過剰になった状態をフラッディング（状態）といい、フラッディング状態になると、過剰な滞留水によってＭＥＡに水素、空気が供給され難くなり、ＭＥＡ（燃料電池スタック）の発電性能（出力（Ｗ））が低下してしまう。
【０００５】
そこで、燃料電池システムの通常時（燃料電池スタックの通常発電中）において、このようなフラッディングによる発電性能の低下を抑制するために、滞留水が所定量以上であると判断される場合、この滞留水を排出する技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
ところが、特許文献１では、燃料電池システムの停止時（燃料電池スタックの発電停止時）における滞留水が考慮されておらず、例えば、高負荷での発電直後や暖機中又は暖機直後にシステム停止指令（発電停止指令）を検知した場合、多量の滞留水が滞留したまま、燃料電池システムが停止状態となる。ここで、燃料電池スタックが高負荷で発電すると、つまり、燃料電池スタックの出力が大きくなると、発電に伴って生成する水分の量が増加するから、滞留水も増加する。また、この場合における燃料電池スタックの暖機方式は、例えば、その出力を高め発電に伴う自己発熱量を高めることによって燃料電池スタックを暖機する方式である。
【０００７】
そして、このように多量の滞留水が滞留している場合の次回システム起動時、この多量の滞留水によって、水素、空気が燃料電池スタックに供給され難くなり、燃料電池スタックの暖機が遅れる虞がある。また、多量の滞留水が滞留している場合において、外部温度が０℃以下等に低下したとき、滞留水が凍結する虞がある。
【０００８】
そこで、燃料電池スタックの発電停止後、内部アノード流路に空気を掃気ガスとして供給し、掃気ガスによって滞留水を燃料電池スタックの外部に押し出し、燃料電池スタックを掃気する技術が提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−５２９３７号公報
【特許文献２】特開２００９−２６６６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献２では、内部アノード流路に掃気ガスを供給する掃気ガス供給装置（デバイス）が必要となってシステムが大型化するうえ、燃料電池スタックの発電停止後に掃気ガス供給装置の作動エネルギ（電力等）を必要としてしまう。
【００１１】
そこで、本発明は、大型化することなく、通常時、停止時において、燃料電池内の滞留水を低減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、本発明は、電解質膜を含む膜電極接合体と、前記膜電極接合体に給排される反応ガスが通流する内部反応ガス流路と、を有する燃料電池と、前記内部反応ガス流路に滞留する滞留水の現在の量である実滞留水量を検出若しくは推定する滞留水量把握出手段と、前記燃料電池の発電を制御する発電制御手段と、を備え、前記発電制御手段は、通常時モード、通常時乾燥モード、停止時乾燥モードを有し、前記通常時モードは、要求負荷に対応して前記燃料電池を通常に発電させるモードであり、前記通常時乾燥モードは、実滞留水量がフラッディングの発生するフラッディング閾値以上である場合、実滞留水量が目標滞留水量に低減するまで前記通常時モードよりも前記燃料電池を乾燥させつつ発電させるモードであり、前記停止時乾燥モードは、システム停止指令の検知時において実滞留水量が前記フラッディング閾値以上である場合、実滞留水量が目標滞留水量に低減するまで前記通常乾燥モードよりも前記燃料電池を乾燥させつつ発電させるモードであることを特徴とする燃料電池システムである。
【００１３】
このような構成によれば、実滞留水量がフラッディング閾値以上である場合、発電制御手段が、実滞留水量が目標滞留水量に低減するまで通常時モードよりも燃料電池を乾燥させつつ発電させる通常時乾燥モードでシステムを作動（運転）させる。これにより、通常時において、実滞留水量が目標滞留水量に低減する。したがって、通常時において、反応ガスが滞留水に邪魔されずにＭＥＡ（膜電極接合体）に供給され、ＭＥＡの発電性能が低下することはない。
【００１４】
また、システム停止指令の検知時において実滞留水量がフラッディング閾値以上である場合、発電制御手段が、実滞留水量が目標滞留水量に低減するまで通常乾燥モードよりも燃料電池を乾燥させつつ発電させる停止時乾燥モードでシステムを作動させる。これにより、停止時において、実滞留水量が目標滞留水量に低減する。このようにして、実滞留水量が目標滞留水量に低減した状態で、燃料電池の発電が停止し、燃料電池及びシステムが停止状態となる。したがって、システム停止中に燃料電池が凍結し難くなる。また、次回システム起動時において、反応ガスが滞留水に邪魔されずにＭＥＡ（膜電極接合体）に供給され、ＭＥＡの発電性能が低下することはない。
【００１５】
さらに、発電制御手段が、燃料電池を発電させながら燃料電池を乾燥させる構成であり、掃気ガスや電気ヒータの熱によって乾燥させる構成でないので、掃気ガスを供給する掃気ガス供給装置や電気ヒータ等が不要となる。これにより、燃料電池システムは大型化せず、また、掃気ガス供給装置や電気ヒータを作動させる作動エネルギ（電力等）も不要である。
【００１６】
また、燃料電池システムにおいて、前記発電制御手段は、前記停止時乾燥モードにおいて、前記燃料電池の温度を前記通常時乾燥モードよりも高くすることが好ましい。
【００１７】
このような構成によれば、発電制御手段は、停止時乾燥モードにおいて、燃料電池の温度を通常時乾燥モードよりも高くするので、滞留水を速やかに気化させ、燃料電池の乾燥を促進できる。
【００１８】
また、燃料電池システムにおいて、前記発電制御手段は、前記停止時乾燥モードにおいて、前記燃料電池を通流する酸化剤ガスの圧力を、前記通常時乾燥モードよりも高くすることが好ましい。
【００１９】
このような構成によれば、発電制御手段は、停止時乾燥モードにおいて、燃料電池を通流する酸化剤ガスの圧力を、通常時乾燥モードよりも高くするので、滞留水を内部反応ガス流路から速やかに押し出しつつ、速やかに気化させ、燃料電池の乾燥を促進できる。
なお、反応ガスは、水素等の燃料ガスと、酸素を含む空気等の酸化剤ガスとに大別される。そして、内部反応ガス流路は、燃料ガスの通流する内部燃料ガス流路と、酸化剤ガスの通流する内部酸化剤ガス流路とに大別される。
【００２０】
また、燃料電池システムにおいて、前記発電制御手段は、前記停止時乾燥モードにおいて前記燃料電池を通流する酸化剤ガスの流量を、前記通常時乾燥モードよりも増加することが好ましい。
【００２１】
このような構成によれば、発電制御手段は、停止時乾燥モードにおいて燃料電池を通流する酸化剤ガスの流量を、通常時乾燥モードよりも増加するので、滞留水を内部反応ガス流路から速やかに押し出しつつ、速やかに気化させ、燃料電池の乾燥を促進できる。
【００２２】
また、燃料電池システムにおいて、前記燃料電池から排出された燃料ガスを循環させる燃料ガス循環流路と、前記燃料ガス循環流路を循環する燃料ガスの循環量を制御する循環量制御手段と、を備え、前記発電制御手段は、前記通常時乾燥モード及び前記停止時乾燥モードにおいて、前記循環量制御手段により燃料ガスの循環量を増加させることが好ましい。
【００２３】
このような構成によれば、発電制御手段は、通常時乾燥モード及び停止時乾燥モードにおいて、循環量制御手段により燃料ガスの循環量を増加させるので、循環する燃料ガスが、燃料電池の内部燃料ガス流路を通流することになる。これにより、循環する燃料ガスが、内部燃料ガス流路に滞留する滞留水を押し出し、燃料電池の乾燥を促進できる。
【００２４】
また、燃料電池システムにおいて、前記発電制御手段は、前記通常時乾燥モード及び前記停止時乾燥モードにおいて、前記燃料電池を通流する燃料ガスの流量を増加することが好ましい。
【００２５】
このような構成によれば、発電制御手段は、通常時乾燥モード及び停止時乾燥モードにおいて、燃料電池を通流する燃料ガスの流量を増加するので、内部燃料ガス流路に滞留する滞留水を押し出し、燃料電池の乾燥を促進できる。
【００２６】
また、燃料電池システムにおいて、前記発電制御手段は、前記停止時乾燥モードにおいて、前記燃料電池の電流値を、車両の停止状態において消費可能な停止時電流値とすることが好ましい。
【００２７】
このような構成によれば、システム停止指令の検知後の停止時乾燥モードにおいて、燃料電池の電流値を、車両の停止状態において消費可能な停止時電流値とする。これにより、燃料電池の発電電力は、電力消費機器で消費され、車両（燃料電池車）の停止状態（車速が０の状態）が維持される。ここで、電力消費機器は、燃料電池システムを構成する補機、例えば、空気（反応ガス）を吐出するコンプレッサ、電力を充電／放電するバッテリ（蓄電装置）である。つまり、燃料電池の発電電力が電力消費機器で消費されるとは、燃料電池の発電電力をバッテリに充電（吸収）する形態を含む。
【００２８】
この場合において、停止時電流値を、車両の停止状態において消費可能な電流値の最大値（上限値）とすれば、発電に伴う燃料電池の自己発熱量も大きくなり、燃料電池の乾燥が促進され、停止処理を早期に終了できる。
【００２９】
また、燃料電池システムにおいて、前記停止時乾燥モードの目標水分量は、前記通常時乾燥モードの目標水分量よりも少ないことが好ましい。
【００３０】
このような構成によれば、停止時乾燥モードの目標水分量は、通常時乾燥モードの目標水分量よりも少ないので、システム停止中における滞留水が通常時よりも少なくなる。これにより、システム停止中において結露水も生成し難くなり、電解質膜等の劣化を防止できる。
言い換えると、通常時乾燥モードの目標水分量は、停止時乾燥モードの目標水分量よりも多いので、通常時乾燥モードによる作動時間は停止時乾燥モードよりも短くなり、通常乾燥モードでの作動に要するエネルギを、停止時乾燥モードよりも少なくできる。
【００３１】
また、燃料電池システムにおいて、システム停止指令を検知した場合において次回システム起動が低温起動であると予測したときの目標水分量は、低温起動でないと予測されるときよりも少ないことが好ましい。
【００３２】
このような構成によれば、システム停止指令を検知した場合において次回システム起動が低温起動であると予測したときの目標水分量は、低温起動でないと予測されるときよりも少ないので、低温起動であると予測された場合における滞留水は少なくなる。これにより、システム停止中において凍結し難くなり、ＭＥＡの劣化を防止できる。
【００３３】
また、燃料電池システムにおいて、燃料ガスが貯蔵された燃料ガス貯蔵手段と、前記燃料ガス貯蔵手段から前記燃料電池に向かう燃料ガスが通流する燃料ガス供給流路と、前記燃料電池からの燃料ガスが通流する燃料ガス排出流路と、前記燃料ガス供給流路及び前記燃料ガス排出流路を接続し燃料ガスを循環させる燃料ガス循環流路と、前記燃料ガス排出流路のガスを外部に排出する排出弁と、を有するアノード系を備え、前記滞留水把握出手段は、前記アノード系に滞留するアノード系滞留水の量も検出若しくは推定し、前記アノード系滞留水の量に基づいて、前記アノード系に水が多量に滞留していると判断される場合、前記発電制御手段は、通常時乾燥モード又は停止時乾燥モードを実行することが好ましい。
【００３４】
このような構成によれば、アノード系に水が多量に滞留していると判断される場合、発電制御手段が、通常時乾燥モード又は停止時乾燥モードを実行するので、排出弁が凍結し難くなる。また、システム停止中、アノード系に多量の滞留水が存在したままとならないので、燃料電池システムが早期に起動できる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、大型化することなく、通常時、停止時において、燃料電池内の滞留水を低減する燃料電池システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施形態に係る燃料電池システムの構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係る燃料電池システムの通常時の動作を示すフローチャートである。
【図３】本実施形態に係る燃料電池システムの停止時の動作を示すフローチャートである。
【図４】目標電流値と単位時間あたりにおける滞留水の増加量との関係を示すマップである。
【図５】本実施形態に係る燃料電池システムの一動作例を示すタイムチャートであり、（ａ）は通常時、（ｂ）は停止時を示している。
【図６】本実施形態に係る燃料電池システムの通常時における一動作例を示すタイムチャートである。
【図７】（ａ）は目標電流値と目標空気流量との関係を示すマップであり、（ｂ）は目標電流値と目標カソード圧力との関係を示すマップである。
【図８】（ａ）は目標電流値と滞留水量との関係を示すマップであり、（ｂ）はＩＧ−ＯＦＦ後の停止時第２、第３モードの実行時間と滞留水量との関係を示すタイムチャートである。
【図９】本実施形態係る燃料電池システムの一動作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】
【００３７】
本発明の一実施形態について、図１〜図９を参照して説明する。
【００３８】
≪燃料電池システムの構成≫
図１に示す本実施形態に係る燃料電池システム１は、図示しない燃料電池車（移動体）に搭載されている。燃料電池システム１は、燃料電池スタック１０と、燃料電池スタック１０のアノードに対して水素（燃料ガス、反応ガス）を給排するアノード系と、燃料電池スタック１０のカソードに対して酸素を含む空気（酸化剤ガス、反応ガス）を給排するカソード系と、燃料電池スタック１０を経由するように冷媒を循環させる冷媒系と、燃料電池スタック１０の発電電力（出力）を消費する電力消費系と、これらを電子制御するＥＣＵ７０（Electronic Control Unit、電子制御装置）と、を備えている。
【００３９】
＜燃料電池スタック＞
燃料電池スタック１０は、複数（例えば２００〜４００枚）の固体高分子型の単セル１１が積層されることで構成されたスタックであり、複数の単セル１１は電気的に直列で接続されている。単セル１１は、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜電極接合体）と、これを挟み２枚の導電性を有するアノードセパレータ及びカソードセパレータと、を備えている。
【００４０】
ＭＥＡは、１価の陽イオン交換膜（例えばパーフルオロスルホン酸型）からなる電解質膜（固体高分子膜）と、これを挟むアノード及びカソードと、を備えている。
【００４１】
電解質膜は水分透過性を有するので、例えば、内部アノード流路１２の滞留水が減少すると、内部カソード流路１３の滞留水が電解質膜を透過して内部アノード流路１２に流出するようになっている。すなわち、内部アノード流路１２及び内部カソード流路１３の一方の滞留水を除去することで、他方の滞留水も除去されるようになっている。
【００４２】
アノード及びカソードは、カーボンペーパ等の導電性を有する多孔質体から主に構成されると共に、アノード及びカソードにおける電極反応を生じさせるための触媒（Ｐｔ、Ｒｕ等）を含んでいる。
【００４３】
アノードセパレータには、各ＭＥＡのアノードに対して水素を給排するため単セル１１の積層方向に延びる貫通孔（内部マニホールドと称される）や、単セル１１の面方向に延びる溝が形成されており、これら貫通孔及び溝が内部アノード流路１２（内部燃料ガス流路、内部反応ガス流路）として機能している。
カソードセパレータには、各ＭＥＡのカソードに対して空気を給排するため単セル１１の積層方向に延びる貫通孔（内部マニホールドと称される）や、単セル１１の面方向に延びる溝が形成されており、これら貫通孔及び溝が内部カソード流路１３（酸化剤ガス流路）として機能している。
【００４４】
そして、内部アノード流路１２を介して各アノードに水素が供給されると、式（１）の電極反応が起こり、内部カソード流路１３を介して各カソードに空気が供給されると、式（２）の電極反応が起こり、各単セル１１で電位差（ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）、開回路電圧）が発生するようになっている。次いで、燃料電池スタック１０と走行モータ等の外部回路とが電気的に接続され、電流が取り出されると、燃料電池スタック１０が発電するようになっている。
【００４５】
２Ｈ２→４Ｈ＋＋４ｅ− …（１）
Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−→２Ｈ２Ｏ …（２）
【００４６】
このように燃料電池スタック１０が発電すると、カソードで生成した水分（水蒸気）の一部は、電解質膜を透過し、アノードに移動する。よって、アノードから排出されるアノードオフガス、カソードから排出されるカソードオフガスは、多湿となる。また、カソードに供給される空気は、後記する加湿器３２により加湿され、多湿となっている。
【００４７】
ここで、水分が、ＭＥＡの表面に付着して水膜を形成したりすると、水素、空気が、アノード、カソードに担持された触媒に到達しにくくなり、燃料電池スタック１０のＩＶ（電流−電圧）性能は下がる傾向となる。
【００４８】
また、アノードセパレータ及びカソードセパレータには、各単セル１１を冷却する冷媒が通流する溝や孔が形成されている。そして、これらの溝や孔が冷媒流路１４を構成している。
【００４９】
＜アノード系＞
アノード系は、水素タンク２１（燃料ガス貯蔵手段）と、常閉型の遮断弁２２と、インジェクタ２３（循環量制御手段）と、エゼクタ２４と、気液分離器２５と、循環ポンプ２６（循環量制御手段）と、常閉型のパージ弁２７と、常閉型のドレン弁２８と、圧力センサ２９と、を備えている。
【００５０】
水素タンク２１は、水素が高圧で貯蔵された容器である。水素タンク２１は、配管２１ａ、遮断弁２２、配管２２ａ、インジェクタ２３、配管２３ａ、エゼクタ２４、配管２４ａを介して、内部アノード流路１２の入口に接続されている。そして、ＥＣＵ７０によって、遮断弁２２が開かれ、インジェクタ２３が水素を噴射（吐出）すると、水素タンク２１の水素が配管２１ａ等を通って内部アノード流路１２に供給されるようになっている。
【００５１】
すなわち、水素タンク２１から内部アノード流路１２に向かう水素が通流する燃料ガス供給流路は、配管２１ａと、配管２２ａと、配管２３ａと、配管２４ａと、を備えて構成されている。
【００５２】
遮断弁２２は、例えば、ＥＣＵ７０の指令に従って開閉する電磁式の開閉弁である。パージ弁２７、ドレン弁２８、後記するバイパス弁３３も同様の構成である。
【００５３】
インジェクタ２３は、ＥＣＵ７０がＰＷＭ制御することでニードルが進退し、水素タンク２１からの新規水素を、そのノズルから断続的に噴射する電子制御式の水素噴射装置である。このようにインジェクタ２３が水素を噴射することで、内部アノード流路１２を通流する水素の圧力、流量が制御されるようになっている。例えば、インジェクタ２３において、所定インターバルにおけるＯＮ時間（水素の噴射時間、ＯＮデューティ）が長くなるにつれて、水素の圧力が高くなり、水素の流量が多くなる。
【００５４】
また、インジェクタ２３（循環量制御手段）が、水素の噴射量を可変することで、エゼクタ２４における負圧が可変するようになっている。このように負圧が可変すると、負圧によって吸引されるアノードオフガスの量、つまり、燃料ガス循環流路（配管２５ａ等）を循環する水素の循環量が制御されるようになっている。具体的には、インジェクタ２３からの水素の噴射量が多くなると、負圧が大きくなり、水素の循環量が増加するようになっている。
【００５５】
エゼクタ２４は、インジェクタ２３からの新規水素をそのノズルで噴射することで負圧を発生させ、この負圧によって配管２６ａのアノードオフガスを吸引し、新規水素とアノードオフガスとを混合し、内部アノード流路１２に向けて噴射するものである。
【００５６】
内部アノード流路１２の出口は、配管２５ａ、気液分離器２５、配管２５ｂ、循環ポンプ２６、配管２６ａを介して、エゼクタ２４の吸気口に接続されている。そして、内部アノード流路１２からの水素を含むアノードオフガスが配管２５ａ等を通ってエゼクタ２４に吸気されるようになっている。これにより、水素が内部アノード流路１２を経由して循環するようになっている。
【００５７】
すなわち、内部アノード流路１２から排出された水素を循環させる燃料ガス循環流路は、配管２５ａと、配管２５ｂと、配管２６ａとを備えて構成されている。つまり、燃料ガス循環流路は燃料ガス供給流路（配管２３ａ等）と燃料ガス排出流路（配管２７ａ等）とを接続している。なお、内部アノード流路１２からの水素（燃料ガス）が通流する燃料ガス排出流路は、配管２５ａと、配管２５ｂの一部と、配管２７ａと、配管２７ｂとを備えて構成されている。
【００５８】
気液分離器２５は、アノードオフガスに含まれる液体状の水を回収し分離するものである。回収・分離された水は、気液分離器２５の底部からなるタンク部に一時的に貯溜されるようになっている。
【００５９】
タンク部は、配管２８ａ、ドレン弁２８、配管２８ｂを介して、希釈器３５に接続されている。そして、ＥＣＵ７０によってドレン弁２８が開かれると、気液分離器２５の水が配管２８ａ等を通って希釈器３５に排出されるようになっている。
【００６０】
循環ポンプ２６は、前記燃料ガス循環流路（配管２５ａ等）に設けられ、ＥＣＵ７０の指令に従って作動することで、アノードオフガスを圧送し、水素の循環量を制御するポンプである。そして、循環ポンプ２６の回転速度が高くなると、循環ポンプ２６からのアノードオフガスの吐出圧が高く、そして、吐出量が多くなり、燃料ガス循環流路（配管２５ａ等）を循環する水素の循環量が増加するようになっている。
【００６１】
配管２５ｂの途中は、配管２７ａ、パージ弁２７、配管２７ｂを介して、希釈器３５に接続されている。パージ弁２７は、システムの起動時や燃料電池スタック１０の発電時おいて、配管２５ｂを循環する水素に同伴する不純物（水蒸気、窒素等）を排出（パージ）する場合、ＥＣＵ７０によって開かれる設定となっている。つまり、パージ弁２７は、配管２７ａ（燃料ガス排出流路）のガスを外部に排出する排出弁である。
なお、ＥＣＵ７０は、例えば、燃料電池スタック１０を構成する単セル１１の電圧（セル電圧）が所定セル電圧以下となった場合、不純物を排出する必要があると判定し、パージ弁２７を開く設定となっている。セル電圧は、例えば、単セル１１の電圧を検出する電圧センサ（セル電圧モニタ）を介して検出される。
【００６２】
圧力センサ２９は、内部アノード流路１２における水素の圧力（実アノード圧力）を検出可能なように、配管２４ａに取り付けられている。そして、圧力センサ２９は、検出した実アノード圧力を、ＥＣＵ７０に出力するようになっている。ただし、圧力センサ２９の位置はこれに限定されず、例えば、配管２５ａに設けてもよい。
【００６３】
＜カソード系＞
カソード系は、コンプレッサ３１（酸化剤ガス供給手段）と、加湿器３２と、常閉型のバイパス弁３３と、常開型の背圧弁３４と、希釈器３５と、流量センサ３６と、圧力センサ３７と、を備えている。
【００６４】
コンプレッサ３１は、配管３１ａ、加湿器３２、配管３２ａを介して、内部カソード流路１３の入口に接続されている。そして、コンプレッサ３１は、ＥＣＵ７０の指令に従って作動すると、車外の酸素を含む空気がコンプレッサ３１に吸気圧縮され、配管３１ａ等を通って内部カソード流路１３に供給されるようになっている。
【００６５】
加湿器３２は、内部カソード流路１３に向かう空気を加湿するものである。具体的には、加湿器３２は、水分交換可能な中空糸膜３３ｄを備えており、中空糸膜３３ｄを介して、空気とカソードオフガスとを水分交換させるものである。
【００６６】
配管３１ａは、配管３３ａ、バイパス弁３３、配管３３ｂを介して、配管３２ａに接続されている。そして、ＥＣＵ７０によってバイパス弁３３が開かれると、新規空気が配管３３ａ等を通って加湿器３２をバイパスするようになっている。
【００６７】
内部カソード流路１３の出口は、配管３２ｂ、加湿器３２、配管３２ｃ、背圧弁３４、配管３４ａを介して、希釈器３５に排出されている。そして、内部カソード流路１３からのカソードオフガスは、配管３２ｂ等を通って、希釈器３５に供給されるようになっている。
【００６８】
背圧弁３４は、バタフライ弁等から構成された常開型の弁であり、その開度はＥＣＵ７０によって制御される。具体的には、背圧弁３４の開度が小さくなると、内部カソード流路１３における空気の圧力（実カソード圧力）が高くなるようになっている。
【００６９】
希釈器３５は、パージ弁２７から導入されるアノードオフガスと、配管３４ａから導入されるカソードオフガス（希釈用ガス）とを混合し、アノードオフガス中の水素を、カソードオフガスで希釈する容器であり、その内部に希釈空間を備えている。そして、アノードオフガスとカソードオフガスとが混合することで生成した希釈後ガスは、配管３５ａを介して車外に排出されるようになっている。
【００７０】
流量センサ３６は、質量流量（ｇ／ｓ）を検出するセンサであって、コンプレッサ３１の吸気口の近傍に取り付けられている。そして、流量センサ３６は、検出した質量流量をＥＣＵ７０に出力するようになっている。
【００７１】
圧力センサ３７は、内部カソード流路１３における空気の圧力（実カソード圧力）を検出可能なように、配管３２ａに取り付けられている。そして、圧力センサ３７は、検出した実カソード圧力を、ＥＣＵ７０に出力するようになっている。ただし、圧力センサ３７の位置はこれに限定されず、例えば、配管３２ｂに設けてもよい。
【００７２】
＜冷媒系＞
冷媒系は、冷媒ポンプ４１と、ラジエータ４２（放熱器）と、サーモスタット４３と、を備えている。
【００７３】
冷媒ポンプ４１の吐出口は、配管４１ａを介して、冷媒流路１４の入口に接続されている。冷媒流路１４の出口は、配管４２ａ、ラジエータ４２、配管４２ｂ、サーモスタット４３、配管４３ａを介して、冷媒ポンプ４１の吸込口に接続されている。そして、ＥＣＵ７０の指令に従って冷媒ポンプ４１が作動すると、冷媒が、冷媒流路１４及びラジエータ４２を経由するように循環し、燃料電池スタック１０が適宜に冷却されるようになっている。
【００７４】
配管４２ｂの途中は、配管４３ｂを介して、サーモスタット４３に接続されている。そして、低温起動時等において冷媒の温度が低い場合、冷温の冷媒が配管４３ｂを通ってサーモスタット４３に向かいラジエータ４２をバイパスし、燃料電池スタック１０が早期に暖機されるようになっている。すなわち、サーモスタット４３（方向切換弁）は、冷媒の温度に対応して、冷媒の通流方向を切り換えるようになっている。
【００７５】
＜電力消費系＞
電力消費系は、モータ５１と、電力制御器５２と、バッテリ５３と、を備えている。
モータ５１は、電力制御器５２を介して、燃料電池スタック１０の出力端子（図示しない）に接続されている。バッテリ５３は、電力制御器５２に接続されている。なお、モータ５１と電力制御器５２との間にインバータ（ＰＤＵ：Power Drive Unit）が設けられており、電力制御器５２と燃料電池スタック１０との間にコンタクタ（ＯＮ／ＯＦＦスイッチ）が設けられている。
【００７６】
モータ５１は、外部負荷であって、燃料電池車の駆動力を発生する動力源である。
【００７７】
電力制御器５２は、ＥＣＵ７０からの指令に従って、燃料電池スタック１０の発電電力（出力電流、出力電圧）、バッテリ５３の充電／放電を制御する機器であり、ＤＣ／ＤＣチョッパ等の電子回路を備えている。
【００７８】
バッテリ５３は、複数本の単電池が組み合わせてなる組電池で構成されている。単電池は、例えば、リチウムイオン型で構成される。
【００７９】
＜その他機器＞
ＩＧ６１は、燃料電池車（燃料電池システム１）の起動スイッチであり、運転席周りに配置されている。ＩＧ６１は、ＥＣＵ７０と接続されており、ＥＣＵ７０は、ＩＧ６１のＯＮ信号／ＯＦＦ信号を検知するようになっている。
【００８０】
アクセル開度センサ６１は、アクセル開度（アクセルの踏み込み量）を検出し、ＥＣＵ７０に出力するようになっている。
【００８１】
＜ＥＣＵ＞
ＥＣＵ７０は、燃料電池システム１を電子制御する制御装置であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェイス、電子回路などを含んで構成されている。そして、ＥＣＵ７０は、その内部に記憶されたプログラムに従って、各種機器を制御し、各種処理を実行し、各種機器を制御するようになっている。
【００８２】
＜ＥＣＵ−滞留水量算出機能＞
ＥＣＵ７０（滞留水量把握手段）は、燃料電池スタック１０内の現在の滞留水量（実滞留水量）を算出（推定）する機能を備えている。燃料電池スタック１０内の滞留水は、内部アノード流路１２に滞留する滞留水と、内部カソード流路１３に滞留する滞留水とを含む。
【００８３】
具体的には、ＥＣＵ７０は、目標電流値と図４のマップとに基づいて、単位時間あたりの滞留水の増加量（Δｇ／ｓｅｃ）を算出し、これを時間で積分することで、燃料電池スタック１０内の現在の滞留水量を算出（推定）するようになっている。図４において、滞留水の増加量が０よりも大きくプラスであることは、滞留水が増加することを意味し、滞留水の増加量が０よりも小さくマイナスであることは、滞留水が減少することを意味する。
【００８４】
図４に示すように、目標電流値が所定目標電流値以下の範囲では、目標電流値が大きくなるにつれて滞留水の増加量が小さくなる関係となっている。これは、目標電流値が大きくなるにつれて、燃料電池スタック１０を通流する水素、空気の流量が増加し、水素、空気によって燃料電池スタック１０から押し出される滞留水量が、発電に伴い生成する生成水量よりも多くなるからである。
【００８５】
目標電流値が所定目標電流値以上の範囲では、目標電流値が大きくなるにつれて滞留水の増加量が大きくなる関係となっている。これは、目標電流値が大きくなるにつれて、発電に伴い生成する生成水量が、燃料電池スタック１０から押し出される滞留水量よりも多くなるからである。
【００８６】
通常時第１モード等の全モードにおいて、燃料電池スタック１０の温度が低くなると、滞留水の増加量が大きくなる関係となっている。これは、燃料電池スタック１０の温度が低くなると、水分の温度が低下して結露水が生成し易くなるからである。
【００８７】
乾燥発電モード（通常時第２モード、停止時第２モード、停止時第３モード）における滞留水の増加量は、通常時第１モード（停止時第１モード）における滞留水の増減量よりも小さくなっている。これは、乾燥発電モードは、通常時第１発電モードよりも燃料電池スタック１０の乾燥が促進されるからである。なお、乾燥発電モードは、通常時第２モード、停止時第２モード、停止時第３モードを総称したものである。通常時第２モード、停止時第２モード、停止時第３モードとなるにつれて、燃料電池スタック１０は乾燥し易くなるので、滞留水の増加量が少なくなるように設定してもよい。
【００８８】
＜ＥＣＵ−フラッディング判定機能＞
ＥＣＵ７０（フラッディング判定手段）は、燃料電池スタック１０において現在フラッディングが発生しているか否か判定する機能を備えている。
【００８９】
具体的には、ＥＣＵ７０は、ＩＧ６１が継続してＯＮされている通常時、滞留水量が第１所定値（フラッディング閾値）以上である場合（図２、Ｓ１０１参照）、フラッディングの発している虞があると判定するようになっている。また、ＥＣＵ７０は、ＩＧ６１のＯＦＦ信号を検知した停止時、滞留水量が第２所定値以上である場合（図３、Ｓ２０１参照）、フラッディングの発生している虞があると判定するようになっている。
【００９０】
第１所定値、第２所定値は、燃料電池スタック１０においてフラッディングが発生し、水素、空気の供給が阻害され、燃料電池スタック１０の発電性能が低下していると判断される値に設定されている。
【００９１】
＜ＥＣＵ−発電制御機能＞
ＥＣＵ７０（発電制御手段）は、燃料電池システム１を、通常時第１モード（通常時モード）、通常時第２モード（通常時乾燥モード）、停止時第１モード（停止時モード）、停止時第２モード（停止時乾燥モード）、停止時第３モード（停止時乾燥モード）、で運転する機能を備えている。
【００９２】
＜通常時第１モード、通常時第２モード＞
通常時第１モード、通常時第２モードは、ＩＧ６１が継続してＯＮされている通常時に選択されるモードである。
【００９３】
＜通常時第１モード＞
通常時第１モードは、燃料電池スタック１０においてフラッディングが発生していない場合に選択されるモードである（図２、Ｓ１０２参照）。通常時第１モードでは、アクセル開度に対応して、水素、空気が通常に供給され、アクセル開度（要求負荷）に対応して燃料電池スタック１０を通常に発電させるモードである。
【００９４】
なお、アクセル開度が大きくなると、目標アノード圧力、目標カソード圧力が高くなり、目標アノードガス流量（目標水素流量）、目標カソードガス流量（目標空気流量）が多くなり、燃料電池スタック１０の目標出力が大きくなる関係となっている。
【００９５】
＜通常時第２モード＞
通常時第２モードは、燃料電池スタック１０においてフラッディングが発生している場合に選択されるモードである。通常時第２モードは、フラッディングが発生しているので、通常時第１モードよりも滞留水が排出され、燃料電池スタック１０の乾燥が促進されるように設定されている。
【００９６】
＜燃料電池スタックの温度上昇＞
燃料電池スタック１０の乾燥を促進させる具体的方法として、（１）燃料電池スタック１０の温度を上昇させ、滞留水を気化させて、燃料電池スタック１０から排出する方法が挙げられる。
【００９７】
燃料電池スタック１０の温度は、冷媒ポンプ４１を間欠的に駆動し、そのＯＮ時間を短くしたり、冷媒ポンプ４１を停止したりすることで上昇する（図５（ａ）、図５（ｂ）参照）。具体的に例えば、冷媒ポンプ４１をＯＦＦして燃料電池スタック１０を昇温させ、燃料電池スタック１０の温度（温度センサ４４の検出温度）がＭＥＡの限界温度（耐熱上限温度）に到達した場合に冷媒ポンプ４１をＯＮし、燃料電池スタック１０の温度が目標温度に低下した場合に冷媒ポンプ４１をＯＦＦするという冷媒ポンプ４１のＯＮ／ＯＦＦを繰り返す。ＭＥＡの限界温度は、ＭＥＡの仕様（電解質膜の材質等）によって変化し、事前試験によって求められる。
【００９８】
通常時第１モードの目標温度と停止時第１モードの目標温度とは、略等しく設定されている。通常時第２モードの目標温度（例えば９０℃）は、通常時第１モードの目標温度（例えば８５℃）よりも高く滞留水が気化し易い温度に設定されている。
また、停止時第２モード、停止時第３モードの目標温度は、通常時第２モードの目標温度よりも高く設定されている。これにより、停止時、滞留水が速やかに気化し、燃料電池スタック１０の乾燥が促進されるようになっている。
【００９９】
その他、配管４１ａに絞り弁を設け、絞り弁の開度を小さく（絞り量を大きく）することで燃料電池スタック１０の温度を高めてもよい。また、燃料電池スタック１０の出力（電流値）を大きくし、発電に伴う自己発熱量を大きくすることで燃料電池スタック１０の温度を高めてもよい。
【０１００】
＜アノード側滞留水の排出＞
また、（２）内部アノード流路１２の滞留水を排出する方法が挙げられる（図６参照）。具体的には、パージ弁２７を連続して開いたり、パージ弁２７の開弁頻度を高めたりすることで、内部アノード流路１２を通流するアノードガス（燃料ガス）の流量を増加させ、滞留水を速やかに排出する。また、これに代えて又は加えて、循環ポンプ２６を駆動させ、またはその回転速度を高め、アノードガスの流量及び圧力を高めてもよい。さらに、これに代えて又は加えて、インジェクタ２３による水素の噴射量を増加してもよい。
【０１０１】
＜カソード側滞留水の排出＞
また、（３）内部カソード流路１３の滞留水を排出する方法が挙げられる（図７参照）。具体的には、内部カソード流路１３を通流する空気の流量、圧力を高めるために、背圧弁３４の開度を小さくしつつ、コンプレッサ３１の回転速度を高める。
【０１０２】
この場合において、目標空気流量（目標カソードガス流量）は、「通常時第１モード、停止時第１モード」、「通常時第２モード」、「停止時第２モード、停止時第３モード」の順で多くなるように設定される（図７（ａ）参照）。
また、目標カソード圧力は、「通常時第１モード、停止時第１モード」、「通常時第２モード」、「停止時第２モード、停止時第３モード」の順で高くなるように設定される（図７（ｂ）参照）。
【０１０３】
＜供給される水分の低減＞
また、（４）燃料電池スタック１０に供給（導入）される水分を低減する方法が挙げられる。具体的には、バイパス弁３３を開き、新規空気がバイパス弁３３を通り加湿器３２をバイパスすることで、内部カソード流路１３に供給される水分は低減される。
【０１０４】
なお、前記（１）〜（４）の方法は、単独で使用してもよいし、複数組み合わせて使用してもよい。
【０１０５】
＜停止時第１モード、停止時第２モード、停止時第３モード＞
停止時第１モード、停止時第２モード、停止時第３モードは、ＩＧ６１のＯＦＦ信号を検知し、燃料電池システム１を停止させるシステム停止時に選択されるモードである。
【０１０６】
＜停止時第１モード＞
停止時第１モードは、ＩＧ６１のＯＦＦ時、燃料電池スタック１０においてフラッディングが発生していない場合に選択されるモードである（図３、Ｓ２０２参照）。停止時第１モードは、フラッディングが発生していないので、燃料電池スタック１０に水素、空気が通常に供給され、燃料電池スタック１０の発電を継続しつつ、滞留水量が停止時第１目標値に到達するまで実行されるようになっている。
【０１０７】
停止時第１モード、停止時第２モード及び停止時第３モードにおいて、燃料電池スタック１０の目標電流値は、燃料電池車がアイドル状態（アイドリング状態）で維持される範囲（アイドル発電可能範囲）の上限値、つまり、燃料電池車の車両停止状態において、コンプレッサ３１等の補機（電力消費機器）により消費可能な停止時電流値の最大値とする。ただし、最大値に限定されず、補機により消費可能な停止時電流値としてもよい。
【０１０８】
ここで、補機による電力の消費は、コンプレッサ３１等が駆動によって電力を消費する形態の他、バッテリ５３が電力を充電することで消費する形態を含む。そして、アイドル発電可能範囲は、例えば、無負荷時（アクセル開度：０）におけるコンプレッサ３１等の消費電力、バッテリ５３への充電可能電力等に基づいて設定される。
そして、このように上限値に設定することで、燃料電池スタック１０の自己発熱量が大きくなるうえ、水素流量、空気流量が多くなり、滞留水が早期に排出され易くなっている。
【０１０９】
＜停止時第２モード＞
停止時第２モードは、ＩＧ６１のＯＦＦ時、燃料電池スタック１０においてフラッディングが発生し、かつ、燃料電池システム１の次回の起動方式が低温起動でない場合（通常起動である場合）に選択されるモードである。
【０１１０】
低温起動は、通常起動に対して水素、空気を高圧、増量で供給しつつ、燃料電池スタック１０を発電させつつその出力を高め、発電に伴う自己発熱量を大きくすることにより、燃料電池スタック１０の暖機を促進するモードである。よって、低温起動モードが実行される場合、燃料電池スタック１０の出力が大きくなるので、発電に伴う生成水量も多くなる。
【０１１１】
なお、ＥＣＵ７０（低温起動予測手段）は、例えば、燃料電池システム１の停止時の外気温やＧＰＳ情報により取得した車両の位置情報、若しくは天気情報、カレンダー情報等により冬季と判断された場合に、次回の起動方式が低温起動の可能性があると予測するようになっている。
【０１１２】
また、次回起動温度が所定温度以下と予測される場合、次回の起動方式が低温起動であると予測することもできる。なお、次回起動温度の予測は、例えば、外気温度、カレンダ情報、ＧＰＳ情報のうち、少なくともいずれかひとつを用いて予測することができる。外気温度は、例えば、システム停止時（現在）の車外の気温であり、外気温度センサ（図示しない）によって検出することができる。カレンダ情報とは、現在の年月日、曜日、時刻などであり、例えば、季節（例えば、夏季であるか、冬季であるか）に基づいて凍結の有無を判断できる。ＧＰＳ情報とは、例えば、ＧＰＳ用の人工衛星から送られてくる情報（例えば、経度、緯度）を含むものであり、例えば車両に搭載されたカーナビゲーション装置により算出された情報に基づいて自車位置（例えば、沖縄であるか、北海道であるか）が算出される。
【０１１３】
また、次回起動温度については、外気温度とカレンダ情報とＧＰＳ情報の複数を組み合わせて予測してもよい。また、次回起動温度を予測する他の手段としては、これまでの運転パターンに基づいて予測してもよく、気象情報に基づいて予測してもよい。
【０１１４】
停止時第２モードは、停止時第１モードに対して、滞留水の排水が促進され、燃料電池スタック１０の乾燥が促進するように設定されている。具体的には、前記（１）〜（４）の方法を、単独で使用してもよいし、複数組み合わせて使用してもよい。
【０１１５】
停止時第２モードは、滞留水量が停止時第２目標値に到達するまで実行されるようになっている。停止時第２目標値は停止時第１目標値よりも小さく設定されている（停止時第２目標値＜停止時第１目標値）。
この他、停止時第２モード、停止時第２モードの実行時間は、事前試験等によって求められた所定時間（例えば３分、図８（ｂ）参照）とすることもできる。これは、停止時第２モード、停止時第２モードの実行時間が長くなるにつれて、滞留水量が０になるのではなく、０よりも多い所定の滞留水量に収束する傾向があるからである。
【０１１６】
＜停止時第３モード＞
停止時第３モードは、ＩＧ６１のＯＦＦ時、燃料電池スタック１０においてフラッディングが発生し、かつ、燃料電池システム１の次回の起動方式が低温起動である場合に選択されるモードである。
【０１１７】
停止時第３モードは、停止時第２モードに対して、滞留水の排水が促進され、燃料電池スタック１０の乾燥が促進するように設定されている。具体的には、前記（１）〜（４）の方法を、単独で使用してもよいし、複数組み合わせて使用してもよい。
【０１１８】
停止時第３モードは、滞留水量が停止時第３目標値に到達するまで実行されるようになっている。停止時第３目標値は停止時第２目標値よりも小さく設定されている（停止時第３目標値＜停止時第２目標値）。すなわち、ＩＧ６１のＯＦＦ信号（システム停止指令）の検知時において次回システム起動が低温起動であると判定したときの目標水分量（停止時第３目標値）は、低温起動でないと判定されるときの目標水分量（停止時第２目標値）よりも少なく設定されている。
【０１１９】
なお、停止時第１目標値、停止時第２目標値、停止時第３目標値の順に小さくなる関係となっている（停止時第１目標値＞停止時第２目標値＞停止時第３目標値）。
【０１２０】
停止時第２目標値、停止時第３目標値（図３参照）は、前記した通常時目標値（図２参照）よりも小さく設定されている（通常時目標値＞停止時第２目標値＞停止時第３目標値）。すなわち、停止時乾燥モード（停止時第２モード、停止時第３モード）の目標水分量（停止時第２目標値、停止時第３目標値）は、通常時乾燥モード（通常時第２モード）の目標水分量（通常時目標値）よりも少なく設定されている。
【０１２１】
≪燃料電池システムの動作≫
次に、燃料電池システム１の動作を説明する。
【０１２２】
≪通常時≫
図２を参照して、ＩＧ６１が継続してＯＮされ、燃料電池システム１が通常に運転する通常時について説明する。
【０１２３】
ステップＳ１０１において、ＥＣＵ７０は、実滞留水量が第１所定値以上であるか否か判定する。
【０１２４】
実滞留水量は第１所定値以上であると判定した場合（Ｓ１０１・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ１１１に進む。このようにステップＳ１１１に進む場合、燃料電池スタック１０においてフラッディングが発生している虞があると判断される。
実滞留水量は第１所定値以上でないと判定した場合（Ｓ１０１．Ｎｏ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ１０２に進む。このようにステップＳ１０２に進む場合、燃料電池スタック１０においてフラッディングが発生している虞はないと判断される。
【０１２５】
＜通常時第１モード＞
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ７０は、燃料電池システム１を通常時第１モードで運転する。
【０１２６】
その後、ＥＣＵ７０の処理は、リターンを経由してスタートに戻る。
【０１２７】
＜通常時第２モード＞
ステップＳ１１１において、ＥＣＵ７０は、燃料電池システム１を通常時第２モードで運転する。これにより、通常時第１モードに対して、燃料電池スタック１０の乾燥が促進される。
【０１２８】
ステップＳ１１２において、ＥＣＵ７０は、実滞留水量が通常時目標値以下であるか否か判定する。
【０１２９】
実滞留水量は通常時目標値以下であると判定した場合（Ｓ１１２・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０の処理はリターンに進む。このようにリターンに進む場合、燃料電池スタック１０の乾燥が進み、フラッディングが解消したと判断される。
【０１３０】
実滞留水量は通常時目標値以下でないと判定した場合（Ｓ１１２・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０は、ステップＳ１１２の判定を繰り返す。すなわち、実滞留水量が通常目標値以下になるまで、通常時第２モードでの運転が継続されることになる。
【０１３１】
≪停止時≫
図３を参照して、ＩＧ６１がＯＦＦされ、燃料電池システム１が停止する停止時について説明する。なお、ＩＧ６１がＯＦＦされ、ＥＣＵ７０がＩＧ６１のＯＦＦ信号（システム停止指令）を検知すると、図３の処理がスタートする。
【０１３２】
ステップＳ２０１において、ＥＣＵ７０は、実滞留水量が第２所定値以上であるか否か判定する。第２所定値は、ステップＳ１０１の第１所定値以下に設定される。
【０１３３】
実滞留水量は第２所定値以上であると判定した場合（Ｓ２０１・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ２１１に進む。このようにステップＳ２１１に進む場合、燃料電池スタック１０においてフラッディングが発生している虞があると判断される。
実滞留水量は第２所定値以上でないと判定した場合（Ｓ２０１．Ｎｏ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ２０２に進む。このようにステップＳ２０２に進む場合、燃料電池スタック１０においてフラッディングが発生している虞はないと判断される。
【０１３４】
＜停止時第１モード＞
ステップＳ２０２において、ＥＣＵ７０は、燃料電池システム１を停止時第１モードで運転する。
ただし、ステップＳ２０２（停止時第１モード）、ステップＳ２０３を省略し、ステップＳ２０１・Ｎｏの後、ステップＳ２０４に進む構成としてもよい。
【０１３５】
ステップＳ２０３において、ＥＣＵ７０は、実滞留水量が停止時第１目標値以下であるか否か判定する。
【０１３６】
実滞留水量は停止時第１目標値以下であると判定した場合（Ｓ２０３・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ２０３に進む。このようにステップＳ２０３に進む場合、燃料電池スタック１０の乾燥が進み、フラッディングが解消したと判断される。
【０１３７】
実滞留水量は停止時第１目標値以下でないと判定した場合（Ｓ２０３・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０は、ステップＳ２０３の判定を繰り返す。すなわち、実滞留水量が停止時第１目標値以下になるまで、停止時第１モードでの運転が継続されることになる。
【０１３８】
ステップＳ２０３において、ＥＣＵ７０は、燃料電池スタック１０の発電を停止させる。
具体的には、ＥＣＵ７０は、遮断弁２２を閉じ、循環ポンプ２６、コンプレッサ３１及び冷媒ポンプ４１を停止した後、電力制御器を制御して燃料電池スタック１０の発電電力を０（Ｗ）にする。
【０１３９】
その後、ＥＣＵ７０の処理は、エンドに進む。
【０１４０】
ステップＳ２１１において、ＥＣＵ７０は、燃料電池システム１の次回起動が低温起動であるか否か判定する。
【０１４１】
次回低温起動であると判定した場合（Ｓ２１１・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ２１４に進む。
次回低温起動でないと判定した場合（Ｓ２１１・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ２１２に進む。
【０１４２】
＜停止時第２モード＞
ステップＳ２１２において、ＥＣＵ７０は、燃料電池システム１を停止時第２モードで運転する。
【０１４３】
ステップＳ２１３において、ＥＣＵ７０は、実滞留水量が停止時第２目標値以下であるか否か判定する。
【０１４４】
実滞留水量は停止時第２目標値以下であると判定した場合（Ｓ２１３・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ２０３に進む。このようにステップＳ２０３に進む場合、燃料電池スタック１０の乾燥が進み、フラッディングが解消したと判断される。
【０１４５】
実滞留水量は停止時第２目標値以下でないと判定した場合（Ｓ２１３・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０は、ステップＳ２１３の判定を繰り返す。すなわち、実滞留水量が停止時第２目標値以下になるまで、停止時第２モードでの運転が継続されることになる。
【０１４６】
＜停止時第３モード＞
ステップＳ２１４において、ＥＣＵ７０は、燃料電池システム１を停止時第３モードで運転する。
【０１４７】
ステップＳ２１５において、ＥＣＵ７０は、実滞留水量が停止時第３目標値以下であるか否か判定する。
【０１４８】
実滞留水量は停止時第２目標値以下であると判定した場合（Ｓ２１５・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ２０３に進む。このようにステップＳ２０３に進む場合、燃料電池スタック１０の乾燥が進み、フラッディングが解消したと判断される。
【０１４９】
実滞留水量は停止時第２目標値以下でないと判定した場合（Ｓ２１５・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０は、ステップＳ２１５の判定を繰り返す。すなわち、実滞留水量が停止時第２目標値以下になるまで、停止時第３モードでの運転が継続されることになる。
【０１５０】
≪燃料電池システムの効果≫
燃料電池システム１によれば次の効果を得る。
図９に示すように、高負荷発電中にＩＧ６１がＯＦＦされた場合において、フラッディングの虞があると判定されるとき（図３、Ｓ２０１・Ｙｅｓ）、停止時第２モード又は停止時第３モードでシステムを運転させ、燃料電池スタック１０の発電を継続するので、滞留水を早期に排出できる。すなわち、掃気ガス供給ポンプ等を備えない簡易な構成であって、ＩＧ６１がＯＦＦ後に、燃料電池スタック１０の発電を継続させることにより、滞留水を低減できる。これにより、システム停止中、燃料電池スタック１０が凍結することはない。また、次回システム起動時、滞留水により燃料電池スタック１０の暖機が遅れることはない。
【０１５１】
また、システム起動時において燃料電池スタック１０の暖機中にＩＧ６１がＯＦＦされた場合において、フラッディングの虞があると判定されるとき（図３、Ｓ２０１・Ｙｅｓ）、についても同様である。なお、燃料電池スタック１０の暖機中は、発電に伴う自己発熱量を高めるために燃料電池スタック１０の出力が高められているので、滞留水が増加し易い。
【０１５２】
≪変形例≫
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、次のように変更してもよい。
【０１５３】
前記した実施形態では、燃料電池車に搭載された燃料電池システム１を例示したが、適用箇所はこれに限定されず、例えば、定置型の燃料電池システムに組み込まれた構成でもよい。
【０１５４】
前記した実施形態では、ＥＣＵ７０（滞留水量把握手段）が、滞留水の増加量（Δｇ／ｓｅｃ）を時間で積分することで、燃料電池スタック１０内の現在の滞留水量を算出（推定）する構成を例示したが、その他に例えば、内部アノード流路１２に湿度センサを設け、湿度センサの検出する湿度と、内部アノード流路１２の体積（容積）とに基づいて、つまり、湿度及び内部アノード流路１２の体積（容積）を乗算することにより、内部アノード流路１２に滞留する実滞留水量を検出する構成としてもよい。内部カソード流路１３に滞留する実滞留水量を検出する構についても同様である。
【０１５５】
前記した実施形態では、ＥＣＵ７０（滞留水量把握手段）が、燃料電池スタック１０内の滞留水の量を推定若しくは検出する構成を例示したが、これに加えて、ＥＣＵ７０（滞留水量把握手段）が、アノード系に滞留するアノード系滞留水の量も検出若しくは推定し、アノード系滞留水の量に基づいて、アノード系に水が多量に滞留していると判断される場合、ＥＣＵ７０（発電制御手段）が、通常時第２モード（通常時乾燥モード）、又は、停止時第２モード、停止時第３モード（停止時乾燥モード）を実行する構成としてもよい。この構成において、アノード系滞留水の量も検出方法や、アノード系に水が多量に滞留しているか否かについての判断方法は、前記した実施形態と同様である。
【符号の説明】
【０１５６】
１      燃料電池システム
１０    燃料電池スタック（燃料電池）
１１    単セル（燃料電池）
１２    内部アノード流路（内部反応ガス流路）
１３    内部カソード流路（内部反応ガス流路）
２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａ  配管（燃料ガス供給流路）
２３    インジェクタ（循環量制御手段）
２５ａ、２５ｂ、２６ａ  配管（燃料ガス循環流路）
２６    循環ポンプ（循環量制御手段）
２７    パージ弁（排出弁）
２７ａ  配管（燃料ガス排出流路）
５２    電力制御器（発電制御手段）
６１    ＩＧ
７０    ＥＣＵ（滞留水量把握手段、発電制御手段）
【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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