(57)【要約】【課題】燃料電池内で堆積した付臭剤が燃料電池の発電を阻害するのを抑えることができる燃料電池システムの提供。【解決手段】付臭剤が添加された水素を燃料電池に供給する水素供給路と、燃料電池内における付臭剤の堆積を推定する推定手段と、付臭剤の堆積が推定される場合に、燃料電池内に堆積した付臭剤が気化する温度まで前記燃料電池を昇温させる制御手段とを含む燃料電池システムである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
付臭剤が添加された水素を燃料電池に供給する水素供給路と、
前記燃料電池内における付臭剤の堆積を推定する推定手段と、
前記付臭剤の堆積が推定される場合に、前記燃料電池内に堆積した付臭剤が気化する温度まで前記燃料電池を昇温させる制御手段と
を含む燃料電池システム。
【請求項２】
前記推定手段は、前記燃料電池の運転時間において、前記燃料電池の温度が所定温度を超えない時間をカウントし、このカウント値が所定時間を超えた場合に、前記付臭剤の堆積を推定する
請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記推定手段は、前記時間のカウント中に前記燃料電池の運転が停止された場合には、その停止時のカウント値を保持し、その後、前記燃料電池の運転が再開された場合には、保持したカウント値を初期値として前記時間のカウントを再開する
請求項２記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記推定手段は、前記燃料電池の運転時間において、前記燃料電池に対する供給水素量の積算値を計測し、この供給水素量積算値が所定値に達した時点で前記燃料電池の温度が所定温度を超えていない場合に、前記付臭剤の堆積を推定する
請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記推定手段は、前記供給水素量積算値の計測中に前記燃料電池の運転が停止された場合には、その停止時の供給水素量積算値を保持し、その後、前記燃料電池の運転が再開された場合には、保持した供給水素量積算値を初期値として供給水素量積算値の計測を再開する
請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記推定手段は、前記燃料電池の運転時間において、前記燃料電池の発電電流積算値を計測し、この発電電流積算値が所定値に達した時点で前記燃料電池の温度が所定温度を超えていない場合に、前記付臭剤の堆積を推定する
請求項１〜５のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記推定手段は、前記発電電流積算値の計測中に前記燃料電池の運転が停止された場合には、その停止時の発電電流積算値を保持し、その後、前記燃料電池の運転が再開された場合には、保持した発電電流積算値を初期値として発電電流積算値の計測を再開する
請求項６に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記制御手段は、前記燃料電池の昇温を開始すると、前記燃料電池の温度が前記付臭剤の気化する温度以上となる状態が所定時間継続するように前記燃料電池を暖機する
請求項１〜７のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項９】
燃料電池の運転時における温度を計測する温度計測手段と、
計測された温度を用いて、前記燃料電池に対して水素とともに供給される付臭剤の、前記燃料電池内における堆積を推定する推定手段と
を含む燃料電池内の付臭剤堆積推定装置。
【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し、付臭剤が添加(混入)された水素を燃料電池に供給する燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、付臭剤を混入した水素を燃料電池に供給して発電を行うことを開示したものがある(例えば、特許文献１)。燃料電池に燃料として供給される水素は無臭であるため、水素に付臭剤を混入することで、水素の漏れを早期に発見可能とするためである。
【特許文献１】特開２００４−１３４２７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
付臭剤が混入された水素を燃料電池に供給して発電を行うシステムでは、付臭剤は気化した状態で水素とともに燃料電池に供給される。燃料電池にて水素が消費されると、燃料電池内で付臭剤の濃度が上昇する。このとき、燃料電池の温度が付臭剤の沸点以下であれば、付臭剤の一部が凝縮(液化)する。したがって、燃料電池の温度が低い状態が継続すると、凝縮された付臭剤が燃料電池内に付着して固化し、堆積する虞があった。堆積した付臭剤は、燃料電池の適正な発電を妨げる要因となる虞があった。
【０００４】
本発明の目的は、燃料電池内で堆積した付臭剤が燃料電池の発電を阻害するのを抑えることができる燃料電池システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するために以下の構成を採用する。
【０００６】
即ち、本発明は、付臭剤が添加された水素を燃料電池に供給する水素供給路と、
前記燃料電池内における付臭剤の堆積を推定する推定手段と、
前記付臭剤の堆積が推定される場合に、前記燃料電池内に堆積した付臭剤が気化する温度まで前記燃料電池を昇温させる制御手段と
を含む燃料電池システムである。
【０００７】
本発明によれば、燃料電池内における付臭剤の堆積が推定される場合に、燃料電池が付臭剤の気化する温度まで昇温される。これによって、堆積した付臭剤が気化し、燃料電池外に容易に排出可能な状態にすることができる。よって、燃料電池内に堆積した付臭剤が燃料電池の発電を妨げるのを抑えることができる。
【０００８】
好ましくは、本発明における前記推定手段は、前記燃料電池の運転時間において、前記燃料電池の温度が所定温度を超えない時間をカウントし、このカウント値が所定時間を超えた場合に、前記付臭剤の堆積を推定する。
【０００９】
好ましくは、本発明における前記推定手段は、前記時間のカウント中に前記燃料電池の運転が停止された場合には、その停止時のカウント値を保持し、その後、前記燃料電池の運転が再開された場合には、保持したカウント値を初期値として前記時間のカウントを再開する。
【００１０】
好ましくは、本発明における前記推定手段は、前記燃料電池の運転時間において、前記燃料電池に対する供給水素量の積算値を計測し、この供給水素量積算値が所定値に達した
時点で前記燃料電池の温度が所定温度を超えていない場合に、前記付臭剤の堆積を推定する。
【００１１】
好ましくは、本発明における前記推定手段は、前記供給水素量積算値の計測中に前記燃料電池の運転が停止された場合には、その停止時の供給水素量積算値を保持し、その後、前記燃料電池の運転が再開された場合には、保持した供給水素量積算値を初期値として供給水素量積算値の計測を再開する。
【００１２】
好ましくは、本発明における前記推定手段は、前記燃料電池の運転時間において、前記燃料電池の発電電流積算値を計測し、この発電電流積算値が所定値に達した時点で前記燃料電池の温度が所定温度を超えていない場合に、前記付臭剤の堆積を推定する。
【００１３】
好ましくは、本発明における前記推定手段は、前記発電電流積算値の計測中に前記燃料電池の運転が停止された場合には、その停止時の発電電流積算値を保持し、その後、前記燃料電池の運転が再開された場合には、保持した発電電流積算値を初期値として発電電流積算値の計測を再開する。
【００１４】
上述したように、推定手段は、燃料電池の温度が所定温度まで上昇しない状態が所定時間続いた場合や、供給水素量積算値や発電電流積算値が所定値に達した時点で燃料電池の温度が所定温度まで上昇していない場合に、付臭剤の堆積を推定することができる。また、温度が所定温度まで上昇しない時間，供給水素量積算値，発電電流積算値は、燃料電池の運転停止によってリセットされない構成を適用することで、付臭剤の堆積を適正に推定することができる。
【００１５】
好ましくは、本発明における前記制御手段は、前記燃料電池の昇温を開始すると、前記燃料電池の温度が前記付臭剤の気化する温度以上となる状態が所定時間継続するように前記燃料電池を暖機する。このようにすれば、燃料電池内の付臭剤を適正に気化させることが可能となる。
【００１６】
また、本発明は、燃料電池の運転時における温度を計測する手段と、計測された温度を用いて、燃料電池に対して水素とともに供給される付臭剤の、燃料電池内における堆積を推定する推定手段とを含む燃料電池内の付臭剤堆積推定装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、燃料電池内で堆積した付臭剤が燃料電池の発電を阻害するのを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。
【００１９】
〈実施形態の概要〉
燃料電池システムの実施形態では、燃料電池内に水素ガスの付臭剤が堆積するのを防止するため、(１)所定時間内に燃料電池が所定温度まで昇温しなかったとき、(２)水素消費量(供給水素量)が所定値に達する前に燃料電池が所定温度まで昇温しなかったとき、(３)発電電流積算値が所定値に達する前に燃料電池が所定温度が昇温しなかったとき、燃料電池を強制的に暖機する。
【００２０】
〈燃料電池システムの構成例〉
図１は、本発明が適用される燃料電池システムの構成例を示す図である。図１に示す燃
料電池システムは、例えば、車両に搭載される。もっとも、本発明に係る燃料電池システムは、定置型の燃料電池システムにも適用可能である。図１において、燃料電池１として、固体高分子型燃料電池(ＰＥＦＣ)が適用されている。もっとも、本発明を適用可能な燃料電池はＰＥＦＣに限られない。
【００２１】
燃料電池１は、複数のセルが積層されてなるセルスタックを有する。各セルは、固体高分子電解質膜と、固体高分子電解質膜を両側から挟む燃料極(アノード)及び空気極(酸化
剤極：カソード)と、燃料極及び空気極を挟む燃料極側セパレータ及び空気極側セパレー
タとからなる。
【００２２】
燃料極は、拡散層と触媒層とを有している。燃料極には、水素ガスや水素リッチガスなどの水素を含む燃料が燃料供給系により燃料極に供給される。燃料極に供給された燃料は、拡散層で拡散され触媒層に到達する。触媒層では、水素がプロトン(水素イオン)と電子とに分離される。水素イオンは固体高分子電解質膜を通って空気極に移動し、電子は外部回路を通って空気極に移動する。
【００２３】
一方、空気極は、拡散層と触媒層とを有し、空気等の酸化剤ガスが酸化剤供給系により空気極に供給される。空気極に供給された酸化剤ガスは、拡散層で拡散され触媒層に到達する。触媒層では、酸化剤ガスと、固体高分子電解質膜を通って空気極に到達した水素イオンと、外部回路を通って空気極に到達した電子とによる反応により水が生成される。このような燃料極及び空気極における反応の際に外部回路を通る電子が、燃料電池１のセルスタックの両端子間に接続される負荷に対する電力として使用される。
【００２４】
燃料電池１には、燃料を供給するための燃料供給／排出系と、酸化剤を供給及び排出するための酸化剤供給／排出系とが接続される。図１において、燃料供給／排出系は次のように構成されている。
【００２５】
すなわち、燃料供給系として、高圧水素ガスを貯留したタンク２と、タンク２からの水素供給／供給停止を制御する弁３と、調圧弁３Ａと、調圧弁３Ａに配管４を介して接続された水素流量計(ＨＦＭ)５と、ＨＦＭ５に配管６を介して接続された電磁弁７を備え、電磁弁７は、配管８を介して燃料電池１の燃料入口に接続されている。このような構成により、弁３が開弁されるとタンク２からの水素ガスが弁３から送りだされ、調圧弁３Ａで圧力調整された後に配管８を通って燃料電池１内に供給される。ＨＦＭ５は、自身を通過する水素ガスの流量を計測する。電磁弁７は、配管８への水素ガスの供給／供給停止を行う。
【００２６】
一方、燃料排出系は、次のように構成されている。燃料電池１に設けられた燃料出口は、配管９を介して気液分離器１０の入口に接続されている。気液分離器１０の出口は、配管１１を介して循環ポンプ１２の入口に接続されている。循環ポンプ１２の出口は、逆止弁１３を介して配管８の中間部に接続されている。循環ポンプ１２と逆止弁１３との間には、分岐管１４が接続され、分岐管１４には、排気弁１５が接続されている。このような構成により、燃料排出系は、配管８に接続されて循環路を構成しており、循環ポンプ１２の駆動で水素ガスが循環路内を循環するように構成されている。循環路を流れる水素の濃度は、電磁弁７及び排気弁１５の開閉によって調整される。また、燃料電池１から配管９へ排出される水素ガス(排出ガス)は、気液分離器１０を通過する際に水分が除去される。除去された水分は、図示しないドレンから外部に排出される。また、排気弁１５の下流側には、図示しない希釈器が接続されており、排気弁１５を通過した水素ガスは希釈器で希釈化された後、大気中に放出される。
【００２７】
また、酸化剤供給／排出系は、次のように構成されている。酸化剤供給系は、エアクリ
ーナ１７と、エアクリーナ１７に接続されたエアコンプレッサ(ポンプ)１８と、ポンプ１８に接続された加湿モジュール１９とを有しており、加湿モジュール１９は、燃料電池１の酸化剤入口に接続されている。酸化剤排出系は、次のように構成されている。燃料電池１に設けられた酸化剤出口は、加湿モジュール１９に接続されており、加湿モジュール１９は、背圧調整弁２０に接続されている。このような酸化剤供給／排出系によると、エアコンプレッサ１８の駆動によって、大気中の空気(酸化剤ガス)がエアクリーナ１７，エアコンプレッサ１８を通過して加湿モジュール１９にて加湿された後、燃料電池１に供給される。燃料電池１から排出される酸化剤ガス(空気)は、加湿モジュール１９及び背圧調整弁２０を通過した後、大気中に排出される。
【００２８】
図１には、さらに、燃料電池１の冷却系が示されている。冷却系は、次のように構成されている。燃料電池１に設けられた冷却水通路の出口には、配管２２の一端が接続されている。配管２２の他端は、ラジエータ２３の入口に接続されている。ラジエータ２３の出口は、三方弁２４に接続されている。三方弁２４は、第１入口，第２入口及び出口を有している。第１入口はラジエータ２３の出口に接続され、第２入口はバイパス管２６を介して配管２２の中間部に接続され、出口はポンプ２５の入口に接続されている。ポンプ２５の出口は、燃料電池１に設けられた冷却水通路の入口に接続されている。
【００２９】
このような冷却系によれば、ポンプ２５の駆動によって、ポンプ２５から送り出された冷却水が燃料電池１内の冷却水通路を通って配管２２へ排出される。燃料電池１の温度が冷却水温度よりも高い場合、燃料電池１の熱が冷却水に移動することで、燃料電池１が冷却される。配管２２に排出された冷却水は、三方弁２４の状態に応じて、ラジエータ２３を通過する第１のルートと、バイパス管２６を通過する第２のルートとの一方を通って、再びポンプ２５から燃料電池１へ送り出される。具体的には、三方弁２４の第１入口が開かれ第２入口が閉じられた状態では、配管２２内の冷却水は第１のルートを通り、ラジエータ２３で冷却される。これに対し、三方弁２４の第１入口が閉じられ第２入口が開かれた状態では、配管２２内の冷却水は第２のルートを通り、ラジエータ２３を通過することなくバイパス管２６を通って三方弁２４の出口からポンプ２５へ送り出される。
【００３０】
三方弁２４は、例えば、電磁弁で構成されており、第１及び第２入口の開閉は、制御信号で制御される。もっとも、三方弁２４が、感温アクチュエータ(サーモスタット)を有し、冷却水温度に応じて感温アクチュエータが駆動することで、第１及び第２入口の開閉が自動的に制御される構成を適用することもできる。
【００３１】
図１には、燃料電池１の負荷構成が例示されている。図１では、燃料電池１に対してインバータ２８が直列接続されており、燃料電池１からの直流出力がインバータ２８にて交流出力に変換され、交流出力は、例えば、燃料電池システムが搭載された車両の駆動輪に動力を伝達するモータ２９に供給される。また、燃料電池１とインバータ２８との間には、電流計(電流センサ)３０が直列接続されるとともに、電圧計３１が並列接続されている。また、燃料電池１は、図示しない蓄電池(バッテリ)に接続されており、余剰電力がバッテリに充電されるように構成されている。
【００３２】
さらに、図１に示す燃料電池システムは、上述した燃料供給／排出系，酸化剤供給／排出系，及び冷却系の動作を制御する制御系を有している。制御系は、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)３３を含んでいる。ＥＣＵ３３は、プロセッサとしてのＣＰＵ(中央処理装置)，記憶装置，不揮発性メモリ３４，入出力インタフェース(Ｉ／Ｏ)等から構成されて
おり、ＣＰＵが記憶装置に記憶されたプログラムを実行することによって、各系の動作を制御する。
【００３３】
図１に示す例では、ＥＣＵ３３は、燃料供給／排出系における弁３，調圧弁３Ａ，電磁
弁７，ポンプ１２及び排気弁１５の動作を制御する。また、ＥＣＵ３３は、配管８の循環路を構成する部分に設けられたヒータ３６のオン／オフを制御する。また、ＥＣＵ３３は、酸化剤供給／排出系におけるエアコンプレッサ１８及び背圧調整弁２０の動作を制御する。また、ＥＣＵ３３は、冷却系におけるポンプ２５の動作を制御する。
【００３４】
また、ＥＣＵ３３は、燃料電池システムに設けられた各種のセンサ出力として、各系に係る物理量が入力されるように構成されており、各センサ出力(物理量)は、プログラムの実行に際して利用される。
【００３５】
図１に示す例では、燃料電池１の冷却水出口近傍の配管２２内における冷却水温度を検知する温度センサ３７が設けられており、ＥＣＵ３３は、温度センサ３７からの冷却水温度を燃料電池１の温度(ＦＣ温度)として受け取るように構成されている。また、タンク２の出口には、タンク２の内圧を検知する圧力センサ３８が設けられており、ＥＣＵ３３は、圧力センサ３８からのセンサ出力(タンク内圧)を受け取るように構成されている。また、ＥＣＵ３３は、ＨＦＭ５から水素ガスの流量を受け取るように構成されている。さらに、ＥＣＵ３３は、電流計３０で測定された電流値や電圧計３１で測定された電圧値が入力されるように構成されている。
【００３６】
以上のような燃料電池システムの構成において、水素ガスの漏れ(流出)の検知を容易にするために、水素ガスには、付臭剤が添加される。図１に示す例では、タンク２には、付臭剤が添加された水素ガスが貯留されている。もっとも、付臭剤が配管４，６及び８の少なくとも一つ(好ましくはＨＦＭ５の上流側)に対して供給される構成となっていても良い。この場合水素タンクとして、水素吸蔵合金(ＭＨ)タンクや、液体水素タンクを適用可能である。
【００３７】
付臭剤としては、沸点が燃料電池１が破損しない程度の温度、好ましくは燃料電池の運転温度内に収まる温度の物質が適用される。本実施形態では、ＰＥＦＣの運転温度(〜８
０℃程度)に鑑み、付臭剤として、シクロヘキサン(融点６．５℃、沸点８０．７℃)が適
用されている。もっとも、付臭剤は、燃料電池１のタイプ(運転温度)に適した融点及び沸点を有する物質が適用される。なお、シクロヘキサンは、例えば、特開２００３−１５５４８８号公報にて開示されている公知の付臭剤である。
【００３８】
燃料電池１には、飽和蒸気圧程度の付臭剤が添加された水素ガスが燃料供給系により供給される。燃料供給系は、付臭剤が添加された水素を燃料電池に供給する水素供給路として機能する。燃料電池１内で水素が発電に消費されると、付臭剤の濃度が上昇する。このとき、燃料電池１の温度が付臭剤の沸点以下であると、付臭剤が燃料電池１内で液化(結
露)し、やがては固化して燃料電池１内部に付着し、堆積する虞がある。この場合、堆積
した付臭剤が燃料電池１内の水素ガス流路を塞いだり、拡散層にて電極反応を妨げたりして、燃料電池１の適正な発電を妨げる虞がある。
【００３９】
ＥＣＵ３３の記憶装置には、このような付臭剤の堆積による発電阻害を抑制するための制御プログラムが格納されており、制御プログラムが実行されることによって、付臭剤の堆積を推定して強制的な暖機運転を行い、堆積した付臭剤を気化させるための制御が実行される。
【００４０】
〈制御例１〉
次に、ＥＣＵ３３による、付臭剤の堆積を推定して強制的な暖機運転を行う第１の制御例(制御例１)について説明する。制御例１に係る構成の概要は、次の通りである。
（１）燃料電池１の温度を測る手段(温度センサ３７)と、燃料電池１の運転時間を測定する手段(例えばＥＣＵ３３)と、所定時間燃料電池１の運転を継続しても燃料電池１の温度
が所定温度以上に達しなかった場合に付臭剤の堆積を推定する推定手段(例えばＥＣＵ３
３)と、付臭剤堆積推定時に燃料電池１を強制的に昇温(暖機)させる制御手段(例えばＥＣＵ３３)とを有する。
(２) 強制的な暖機運転は、燃料電池１の温度が所定温度に達した後も、一定時間継続す
る。
(３)所定温度に達する前に燃料電池１の運転が終了した場合、終了時点の運転時間を、国装置(不揮発性メモリ３４)に記憶しておく。燃料電池１の再起動時には、運転時間の初期値として、前回の運転終了時の運転時間が設定される。
【００４１】
図２は、ＥＣＵ３３による制御例１を示すフローチャートである。ＥＣＵ３３は、制御例１を実行するための、低温タイマ(第１のタイマ)，高温タイマ(第２のタイマ)を有し、記憶装置上に、暖機フラグ及び暖機完了フラグの設定値(オン／オフ)を格納するように構成されている。さらに、ＥＣＵ３３は、ＥＥＰＲＯＭのような不揮発性メモリ３４を有しており、不揮発性メモリ３４には、前回終了時(最後に燃料電池１が停止した時)の低温タイマ値が記憶される。図２に示す処理は、例えば、車両のイグニッションコイル(ＩＧ)がオンにされ、燃料電池１が起動した場合に開始される。このため、ＥＣＵ３３は、ＩＧのオン／オフ信号を受信し、ＩＧのオン／オフを示す値(ＩＧフラグ値)を記憶装置に格納して管理するように構成されている。
【００４２】
図２に示すステップＳ１０１では、燃料電池１の起動を契機に、ＥＣＵ３３が、暖機フラグ，暖機完了フラグ，高温タイマを初期化する。即ち、暖機フラグ及び暖機完了フラグの値をオフに設定するとともに、高温タイマの初期値を“０”に設定する。このとき、ＥＣＵ３３は、低温タイマの初期値として、不揮発性メモリ３４に記憶された前回終了時の低温タイマ値を読み込む。不揮発性メモリ３４に低温タイマ値が記憶されていない場合には、初期値として“０”が低温タイマに設定される。
【００４３】
次のステップＳ１０２では、ＥＣＵ３３は、低温タイマのカウントアップ(低温タイマ
による計時)を開始する。
【００４４】
次のステップＳ１０３では、ＥＣＵ３３は、低温タイマの値が低温持続時間閾値ｔ＿ＬＴ(予め記憶装置上に格納されている)を超えたかどうかを判定する(ステップＳ１０３)。このとき、低温タイマ値が閾値ｔ＿ＬＴを超える場合(Ｓ１０３；ＹＥＳ)には、処理がステップＳ１０４に進む。低温タイマ値が閾値ｔ＿ＬＴを超えない場合(Ｓ１０３；ＮＯ)には、処理がステップＳ１０５に進む。
【００４５】
ステップＳ１０４では、ＥＣＵ３３は、ステップＳ１０３の条件成立を契機に、暖機フラグの値をオンに設定する。すなわち、制御例１では、ステップＳ１０３の条件成立をもって、燃料電池１内における付臭剤の堆積が推定される。
【００４６】
ステップＳ１０５では、ＥＣＵ３３は、温度センサ３７を用いて燃料電池温度(ＦＣ温
度)を測定し、ＦＣ温度がＦＣ温度閾値Ｔｓ(予め記憶装置上に格納されている)以上にな
ったかどうかを判定する。
【００４７】
このとき、ステップＳ１０５の条件が成立した場合(Ｓ１０５；ＹＥＳ)には、ＥＣＵ３３は、高温タイマのカウントアップ(高温タイマによる計時)を開始する(ステップＳ１０
６)。その後、処理がステップＳ１０８に進む。
【００４８】
これに対し、ステップＳ１０５の条件が不成立の場合(Ｓ１０５；ＮＯ)には、ＥＣＵ３３は、高温タイマ及び暖機完了フラグのリセットを行う(ステップＳ１０７)。すなわち、ＥＣＵ３３は、高温タイマのカウントアップを停止させるとともに、暖機完了フラグの値
をオフに設定する。その後、処理がステップＳ１０８に進む。
【００４９】
ステップＳ１０８では、ＥＣＵ３３は、高温タイマのカウント値が高温持続時間閾値ｔ＿ＨＴを超えたかどうかを判定する。このとき、ステップＳ１０８の条件が成立した場合(Ｓ１０８；ＹＥＳ)には、ＥＣＵ３３は、暖機完了フラグをオンに設定し(ステップＳ１
０９)、処理をステップＳ１１０に進める。ステップＳ１０８の条件が成立しない場合(Ｓ１０８；ＮＯ)には、処理がステップＳ１１０に進む。
【００５０】
ステップＳ１１０では、ＥＣＵ３３は、暖機完了フラグの値がオンかどうかを判定する。ステップＳ１１０の条件が成立する場合(暖機完了フラグオン：Ｓ１１０；ＹＥＳ)には、ＥＣＵ３３は、高温タイマ，低温タイマ，及び暖機フラグをリセットする(ステップＳ
１１１)。すなわち、高温タイマ及び低温タイマによる計時を停止するとともに、暖機フ
ラグの値をオフに設定する。その後、処理がステップＳ１１２に進む。ステップＳ１１０の条件が成立しない場合(暖機完了フラグオフ：Ｓ１１０；ＮＯ)も、処理がステップＳ１１２に進む。
【００５１】
ステップＳ１１２では、ＥＣＵ３３は、暖機フラグ及び暖機完了フラグのオン／オフ状態)に応じて、燃料電池１の運転を制御する。例えば、暖機フラグがオンで、暖機完了フ
ラグがオフの場合には、ＥＣＵ３３は、燃料電池１を強制的に昇温させる。
【００５２】
例えば、ＥＣＵ３３は、燃料電池１の発電量を上昇させる。例えば、ＥＣＵ３３は、燃料電池１から出力される電流でバッテリが充電される状態にする。即ち、燃料電池１の負荷を増加させ、燃料電池１を発熱させる。
【００５３】
或いは、ＥＣＵ３３は、配管８に取り付けられたヒータ３６や、燃料電池１内部(例え
ばセパレータ)に取り付けられたヒータを発熱させることで、燃料電池１を昇温させる。
すなわち、燃料ガスや燃料電池１自体を加熱することで昇温を図ることができる。
【００５４】
或いは、燃料電池１の燃料極(カソード)に対して直接酸化剤ガスが導入されるようにし、燃料極での反応熱で燃料電池１が昇温するように構成することもできる。この場合、例えば、図１に示していないが、酸化剤ガス供給系により燃料電池１の空気極(カソード)に供給される酸化剤ガス(空気)の一部が燃料電池１の燃料極に導入される構成が適用される。また、配管８を流れる水素ガスの一部が空気極に導入される構成を適用することも可能である。
【００５５】
以上のような昇温方法の１以上を用いて、ＥＣＵ３３は、燃料電池１の昇温(暖機)を図る。暖機時には、ＥＣＵ３３は、冷却系に対して、冷却水が第２のルート(ラジエータ２
３をバイパスするルート)で流れるように三方弁２４を制御したり、ポンプ２５を停止さ
せたりして、燃料電池１の昇温が妨げられないようにすることができる。
【００５６】
このような、燃料電池１の温度を上昇させる運転(暖機運転)によって、燃料電池１の温度が、付臭剤の沸点(この例では、８０．７℃)より高い温度まで高められる。このため、閾値Ｔｓとして付臭剤の沸点以上の温度が設定されている。これにより、燃料電池１内部で固化、或いは堆積している付臭剤が気化し、水素ガスに押し出されるようにして燃料電池１の外部(配管９)に排出される。さらに、閾値Ｔｓ以上の温度が所定のｔ＿ＨＴ時間継続するようにして、付臭剤が気化するに十分な時間が確保される。
【００５７】
ステップＳ１１３では、ＥＣＵ３３は、例えばイグニッションコイル(ＩＧ)がオフになったか否か(ＩＧのオフ信号を受け取ったか否か)を判定することによって、燃料電池１の運転を終了するかどうかを判定する。ステップＳ１１３の条件が成立する場合(Ｓ１１３
；ＹＥＳ)には、現在の低温タイマの値を、前回終了時の値として不揮発性メモリ３４に
格納し(ステップＳ１１４)、処理を終了する。これに対し、ステップＳ１１３の条件が不成立の場合(Ｓ１１３；ＮＯ)には、ステップＳ１０２に戻り処理を継続する。
【００５８】
図３は、制御例１にしたがったタイムチャートであり、フラグ(ＩＧフラグ，暖機フラ
グ，暖機完了フラグ)と、低温及び高温タイマのタイマカウント値と、燃料電池１の温度(ＦＣ温度)とを並列に並べて時系列的に示したものである。
【００５９】
図３において、時刻ｔ１でＩＧフラグがオンにされ、燃料電池１が起動されると、低温タイマのカウント(計時)が開始される(Ｓ１０２)。その後、ＦＣ温度Ｔｆｃが燃料電池１の発電によって上昇し、時刻ｔ２にて閾値ｔＳを超えると(Ｓ１０５のＹＥＳ)、高温タイマがカウント(計時)を開始する(Ｓ１０６)。
【００６０】
その後、高温タイマのカウント値が閾値ｔ＿ＨＴを超えない間にＦＣ温度Ｔｆｃが閾値Ｔｓを下回ると(時刻ｔ３：Ｓ１０５のＮＯ)、高温タイマがリセットされる(Ｓ１０７)。
【００６１】
その後、時刻ｔ４で低温タイマのカウント値が閾値ｔ＿ＬＴを超えると(Ｓ１０３のＹ
ＥＳ)、燃料電池１内での付臭剤の固化及び堆積が推定され、その付臭剤を気化すべく、
暖機フラグがオンに設定される(Ｓ１０４)。すると、ＥＣＵ３３は、暖機フラグのオンに応じて、ＦＣ温度Ｔｆｃを強制的に上昇させる制御(暖機運転制御)を行う。暖機フラグがオンの間、暖機運転制御は継続される。
【００６２】
これにより、ＦＣ温度Ｔｆｃが上昇し、閾値Ｔｓ以上になると(時刻ｔ５：Ｓ１０５の
ＹＥＳ)、高温タイマのカウントが開始される(Ｓ１０６)。高温タイマのカウント値が閾
値ｔ＿ＨＴを超えると(時刻ｔ６：Ｓ１０８のＹＥＳ)、暖機完了フラグがオンに設定され(Ｓ１０９)、低温及び高温タイマがリセットされるとともに、暖機フラグがオフに設定される(Ｓ１１１)。閾値ｔ＿ＨＴの長さとして、燃料電池１内に堆積した付臭剤が気化するに十分な時間が実験等を通じて求められ、設定されている。
【００６３】
その後、時刻ｔ７でＦＣ温度Ｔｆｃが閾値Ｔｓを下回ると(Ｓ１０５のＹＥＳ)、暖機完了フラグがオフに設定され(Ｓ１０７)、ステップＳ１０８，Ｓ１１０，Ｓ１１２，Ｓ１１３を経て、低温タイマのカウントが再び開始される(Ｓ１０２)。その後、時刻ｔ８で、低温タイマのカウント値が閾値ｔ＿ＬＨを超える前に、ステップＳ１１３でＩＧのオフ(燃
料電池１の停止)が判定されると、ＥＣＵ３３は、このときの低温タイマのカウント値を
不揮発性メモリ３４に格納する(Ｓ１１４)。
【００６４】
その後、時刻ｔ９で、ＩＧが再びオンにされた場合に、不揮発性メモリ３４に格納された低温タイマのカウント値が低温タイマ初期値として設定される(Ｓ１０１)。即ち、低温タイマのカウント値は、暖機完了フラグがオンにならない限り、燃料電池１が停止されてもリセットされない構成となっている。したがって、ＦＣ温度Ｔｆｃが閾値Ｔｓを上回る前に燃料電池１が停止され、燃料電池１内に滞留した付臭剤が燃料電池１内で固化した場合でも、そのような付臭剤を早期に気化させて、燃料電池１から排出することが可能となる。
【００６５】
制御例１によれば、燃料電池１の運転状態において、ＦＣ温度Ｔｆｃが所定温度(閾値
Ｔｓ)を下回る低温状態が所定時間(閾値ｔ＿ＬＴ)より長く継続すると、その間に燃料電
池１の停止時間が含まれているか否かに拘わらず、付臭剤の堆積が推定され、強制的な暖機運転が行われる。これにより、燃料電池１内で液化又は固化した付臭剤を気化させて燃料電池１外へ排出できる。したがって、燃料電池１内で堆積した付臭剤が発電を妨げるのを抑えることができる。
【００６６】
また、強制暖機運転において、ＦＣ温度Ｔｆｃが付臭剤の沸点以上となる時間が一定時間(閾値ｔ＿ＨＴ)継続されることで、燃料電池１で液化又は固化した付臭剤を適正に気化させることができる。
【００６７】
また、低温タイマのカウント値が燃料電池１の停止によってはリセットされず、累積的な低温タイマのカウント値(カウント値の積算値)が所定時間(閾値ｔ＿ＬＴ)に達した場合に、強制暖機運転が実行される。これによって、例えば、車両のユーザが短距離の車両運転(ショートトリップ)を繰り返すような車両(燃料電池)の使用をする場合でも、所定温度(閾値Ｔｓ)に達していない運転時間を把握(カウント)でき、燃料電池１内で液化又は固化した付臭剤を気化させて、堆積を抑止することが可能となる。
【００６８】
〈制御例２〉
次に、ＥＣＵ３３による、付臭剤の堆積を推定して強制的な暖機運転を行う第２の制御例(制御例２)について説明する。制御例２に係る構成の概要は、次の通りである。
【００６９】
(１)燃料電池の温度を測る手段(例えば温度センサ３７)と、燃料電池に供給された水素
量(供給水素量)を計測する手段(例えばＨＦＭ５、或いは圧力センサ３８)と、所定の水素量が供給されても燃料電池１が所定温度(閾値Ｔｓ)以上に達しなかった場合に付臭剤の堆積を推定する推定手段(例えばＥＣＵ３３)と、付臭剤堆積推定時に、燃料電池１を強制的に昇温させる制御手段(ＥＣＵ３３)とを備える。
(２) 制御例１と同様に、強制的な暖機運転は、燃料電池１の温度が所定温度(閾値Ｔｓ)
に達した後も、一定時間継続する(暖機運転は、ｔ＿ＨＴ時間継続して行われる)。
(３)所定温度(閾値Ｔｓ)に達する前に燃料電池１の運転が終了した場合には、終了時の供給水素量を記憶装置(不揮発性メモリ３４)に記憶しておく、再起動時は、供給水素量の初期値として、前回の運転終了時における供給水素量が設定される。
【００７０】
図４は、ＥＣＵ３３による制御例２を示すフローチャートである。ＥＣＵ３３は、制御例２を実行するための、高温タイマ(第２のタイマ)を有し、記憶装置上に、暖機フラグ及び暖機完了フラグの設定値(オン／オフ)と、供給水素量(燃料電池１に供給された水素の
積算値)を格納するように構成されている。さらに、ＥＣＵ３３の不揮発性メモリ３４に
は、前回終了時(最後に燃料電池１が停止した時)の供給水素量が記憶される。図４に示す処理は、例えば、車両のイグニッションコイル(ＩＧ)がオンにされ、燃料電池１が起動した場合に開始される。このため、ＥＣＵ３３は、ＩＧのオン／オフ信号を受信し、ＩＧのオン／オフを示す値(ＩＧフラグ値)を記憶装置に格納して管理するように構成されている。制御例２は、制御例１と同様の処理を含むので、主として異なる処理について説明する。
【００７１】
ＩＧがオンとなり、燃料電池１が起動され、図４に示す処理が開始されると、暖機フラグ，暖機完了フラグ，高温タイマが初期化される。供給水素量の初期値は、不揮発性メモリ３４に記憶された前回終了時の供給水素量が初期値として読み込まれる(ステップＳ２
０１)。
【００７２】
次のステップＳ２０２では、ＥＣＵ３３は、供給水素量を積算する。水素流量計(ＨＦ
Ｍ５)を用いる場合では、ＥＣＵ３３は、ＨＦＭ５の計測値を時間積分することで、供給
水素量の積算値を得る。積算値は、ＥＣＵ３３を構成する記憶装置上に格納される。
【００７３】
次のステップＳ２０３では、ＥＣＵ３３は、供給水素量が供給水素量閾値Ｍ＿Ｈ２を超えたかどうかを判定する。ステップＳ２０３の条件が成立した場合(Ｓ２０３のＹＥＳ)には、ＥＣＵ３３は、暖機フラグをオンにする(ステップＳ１０４)。ステップＳ２０３の条
件が成立しない場合(Ｓ２０３；ＮＯ)には、処理がステップＳ１０５に進む。このように、制御例１では、ステップＳ２０３の条件成立を以て、燃料電池１内における付臭剤の堆積が推定される。
【００７４】
ステップＳ１０５〜Ｓ１１０の処理は、制御例１(図２)と同様である。即ち、ステップＳ１０５でＦＣ温度Ｔｆｃが所定温度(閾値Ｔｓ)以上か否かが判定される。ＦＣ温度Ｔｆｃが閾値Ｔｓ以上である場合には、高温タイマのカウントが開始され(Ｓ１０６)、ＦＣ温度Ｔｆｃが閾値Ｔｓ未満である場合には、高温タイマがリセットされるとともに、暖機完了フラグがオフにされる(Ｓ１０７)。また、ステップＳ１０８で高温タイマのカウント値が一定時間(閾値ｔ＿ＨＴ)を超えたか否かが判定され、閾値ｔ＿ＨＴを超えた場合は、暖機完了フラグがオンに設定され(Ｓ１０９)、ステップＳ１１０で暖機完了フラグがオンか否かが判定される。
【００７５】
ステップＳ１１０で暖機完了フラグがオンであると判定された場合(Ｓ１１０のＹＥＳ)には、高温タイマ及び供給水素量がリセットされるとともに、暖機フラグがオフに設定される(ステップＳ２１１)。
【００７６】
ステップＳ１１２では、制御例１と同様に、暖機フラグ，暖機完了フラグのオン／オフ状態に応じて、ＥＣＵ３３が燃料電池１の運転を制御する。このとき、暖機フラグがオンで、暖機完了フラグがオフの場合には、ＥＣＵ３３は、燃料電池１を、制御例１に示した手法を用いて、強制的に昇温させる。
【００７７】
その後、ＥＣＵ３３は、例えば、ＩＧがオフとなったかどうかの判定を以て、燃料電池１の運転を終了するかどうかを判定する(ステップＳ１１３)。燃料電池１の運転を終了しない場合(Ｓ１１３のＮＯ)には、処理がステップＳ２０２に戻され、処理が継続される。これに対し、燃料電池１の運転を終了する場合(Ｓ１１３のＹＥＳ)には、現在の供給水素量の値を不揮発性メモリ３４に格納し(ステップＳ２１４)、図４の処理を終了する。
【００７８】
図５は、制御例２にしたがったタイムチャートであり、フラグ(ＩＧフラグ，暖機フラ
グ，暖機完了フラグ)と、高温タイマのタイマカウント値と、供給水素量(例えば、ＨＦＭ５の計測値の積算値)と、燃料電池１の温度(ＦＣ温度)とを並列に並べて時系列的に示し
たものである。
【００７９】
図５において、時刻ｔ１でＩＧフラグがオンにされ、燃料電池１が起動されると、供給水素量の計測が開始される(Ｓ２０２)。その後、ＦＣ温度Ｔｆｃが燃料電池１の発電によって上昇し、時刻ｔ２にて閾値Ｔｓを超えると(Ｓ１０５のＹＥＳ)、高温タイマがカウントを開始する(Ｓ１０６)。
【００８０】
その後、高温タイマのカウント値が閾値ｔ＿ＨＴを超えない間にＦＣ温度Ｔｆｃが閾値Ｔｓを下回ると(時刻ｔ３：Ｓ１０５のＮＯ)、高温タイマがリセットされる(Ｓ１０７)。
【００８１】
その後、時刻ｔ４で供給水素量が閾値Ｍ＿Ｈ２を超えると(Ｓ２０３のＹＥＳ)、燃料電池１内での付臭剤の堆積が推定され、その付臭剤を気化すべく、暖機フラグがオンに設定される(Ｓ１０４)。すると、ＥＣＵ３３は、暖機フラグのオンに応じて、ＦＣ温度Ｔｆｃを強制的に上昇させる制御(暖機運転制御)を行う。暖機フラグがオンの間、暖機運転制御は継続される。
【００８２】
これにより、ＦＣ温度Ｔｆｃが上昇し、閾値Ｔｓ以上になると(時刻ｔ５：Ｓ１０５の
ＹＥＳ)、高温タイマのカウントが開始される(Ｓ１０６)。高温タイマのカウント値が閾
値ｔ＿ＨＴを超えると(時刻ｔ６：Ｓ１０８のＹＥＳ)、暖機完了フラグがオンに設定され
(Ｓ１０９)、供給水素量及び高温タイマがリセットされるとともに、暖機フラグがオフに設定される(Ｓ２１１)。閾値ｔ＿ＨＴの長さは、燃料電池１内に堆積した付臭剤が気化するに十分な時間が実験等を通じて求められる。
【００８３】
その後、時刻ｔ７でＦＣ温度Ｔｆｃが閾値Ｔｓを下回ると(Ｓ１０５のＹＥＳ)、暖機完了フラグがオフに設定され(Ｓ１０７)、ステップＳ１０８，Ｓ１１０，Ｓ１１２，Ｓ１１３を経て、供給水素量の計測が再び開始される(Ｓ２０２)。その後、時刻ｔ８で、供給水素量が閾値Ｍ＿Ｈ２を上回る前に、ステップＳ１１３でＩＧのオフ(燃料電池１の停止)が判定されると、ＥＣＵ３３は、このときの供給水素量を不揮発性メモリ３４に格納する(
Ｓ２１４)。
【００８４】
その後、時刻ｔ９で、ＩＧが再びオンにされた場合に、不揮発性メモリ３４に格納された供給水素量が初期値として設定される(Ｓ２０１)。即ち、供給水素量は、暖機完了フラグがオンにならない限り、燃料電池１が停止されてもリセットされない構成となっている。したがって、ＦＣ温度Ｔｆｃが閾値Ｔｓを上回る前に燃料電池１が停止され、燃料電池１内に滞留した付臭剤が燃料電池１内で固化した場合でも、そのような付臭剤を早期に気化させて、燃料電池１から排出することが可能となる。
【００８５】
制御例２によれば、燃料電池１の運転状態において、供給水素量が閾値Ｍ＿Ｈ２を超えた時点で、ＦＣ温度Ｔｆｃが所定温度(閾値Ｔｓ)を下回っている(閾値Ｔｓ以上になって
いない)場合には、その間に燃料電池１の停止時間が含まれているか否かに拘わらず、付
臭剤の堆積が推定され、強制暖機運転が行われる。これにより、燃料電池１内で液化又は固化した付臭剤を気化させて燃料電池１外へ排出できる。したがって、燃料電池１内で堆積した付臭剤が発電を妨げるのを抑えることができる。
【００８６】
また、強制暖機運転において、ＦＣ温度Ｔｆｃが付臭剤の沸点以上となる時間が一定時間(閾値ｔ＿ＨＴ)継続されることで、燃料電池１で液化又は固化した付臭剤を適正に気化させることができる。
【００８７】
また、供給水素量が燃料電池１の停止によってはリセットされず、供給水素量が所定量(閾値Ｍ＿Ｈ２)に達した場合に、強制暖機運転が実行される。これによって、例えば、車両のユーザが短距離の車両運転(ショートトリップ)を繰り返すような車両(燃料電池)の使用をする場合でも、所定温度(閾値Ｔｓ)に達していない運転時間を把握でき、燃料電池１内で液化又は固化した付臭剤を気化させて、堆積を抑止することが可能となる。
【００８８】
上記した制御例２では、水素量の計測に水素流量計(ＨＦＭ)５を用いた場合について説明した。もっとも、図１に示したシステムのように高圧水素タンク(水素タンク３)が適用される場合には、圧力センサ３８で水素タンク３内の圧力変化を計測し、この圧力変化(
圧力低下分)からＥＣＵ３３が供給水素量を割り出す構成を適用することができる。
【００８９】
〈制御例３〉
次に、ＥＣＵ３３による、付臭剤の堆積を推定して強制暖機を行う第３の制御例(制御
例３)について説明する。制御例３に係る構成の概要は、次の通りである。
【００９０】
(１)燃料電池１の温度を測る手段(例えば温度センサ３７)と、燃料電池の発電電流を測
る手段(例えば電流計３０)と、発電電流の積算値(積分値)が所定値を超えても燃料電池１の温度(ＦＣ温度)が所定温度以上に達しなかった場合に付臭剤の堆積を推定する推定手段(例えばＥＣＵ３３)と、付臭剤堆積推定時に燃料電池１を強制的に昇温させる制御手段(
ＥＣＵ３３)とを備える。
(２) 制御例１と同様に、強制的な暖機運転は、燃料電池１の温度が所定温度に達した後
も、一定時間継続する。
(３)所定の発電電流積算値に達する前に燃料電池１の運転を終了した場合には、終了時の発電電流積算値を記憶装置(例えば不揮発性メモリ３４)に記憶しておく。燃料電池１の再起動時には、発電電流積算値の初期値として、前回の運転終了時における発電電流積算値を設定する。
【００９１】
図６は、ＥＣＵ３３による制御例３を示すフローチャートである。ＥＣＵ３３は、制御例３を実行するための、高温タイマ(第２のタイマ)を有し、記憶装置上に、暖機フラグ及び暖機完了フラグの設定値(オン／オフ)と、燃料電池１の発電電流積算値(電流積算値)とを格納するように構成されている。さらに、ＥＣＵ３３の不揮発性メモリ３４には、前回終了時(最後に燃料電池１が停止した時)の発電電流積算値が記憶される。図６に示す処理は、例えば、車両のイグニッションコイル(ＩＧ)がオンにされ、燃料電池１が起動した場合に開始される。このため、ＥＣＵ３３は、ＩＧのオン／オフ信号を受信し、ＩＧのオン／オフを示す値(ＩＧフラグ値)を記憶装置に格納して管理するように構成されている。制御例３は、制御例１と同様の処理を含むので、主として異なる処理について説明する。
【００９２】
ＩＧがオンに設定され、燃料電池１が起動し、図６に示す処理が開始されると、ＥＣＵ３３は、暖機フラグ，暖機完了フラグ，高温タイマを初期化する。ＥＣＵ３３は、電流積算値の初期値として、不揮発性メモリ３４に記憶された前回終了時の電流積算値を読み込む(ステップＳ３０１)。
【００９３】
次のステップＳ３０２では、ＥＣＵ３３は、発電電流を積算する(ステップＳ３０２)。即ち、ＥＣＵ３３は、電流計３０で計測される電流値の積分値(電流積算値)を算出し、記憶装置に格納する。
【００９４】
次に、ＥＣＵ３３は、電流積算値が電流積算値閾値Ｑ＿ｆｃを超えたかどうかを判定する(ステップＳ３０３)。このとき、電流積算値が閾値Ｑ＿ｆｃを超える場合(Ｓ３０３の
ＹＥＳ)には、暖機フラグがオンにされる(ステップＳ１０４)。このように、制御例３で
は、ステップＳ３０３の条件成立を以て、付臭剤の堆積が推定される。これに対し、電流積算値が閾値Ｑ＿ｆｃを超えない場合(Ｓ３０３のＮＯ)には、処理がステップＳ１０５に進められる。
【００９５】
ステップＳ１０５〜Ｓ１１０は、制御例１と同じである。即ち、ステップＳ１０５でＦＣ温度Ｔｆｃが所定温度(閾値Ｔｓ)以上か否かが判定される。ＦＣ温度Ｔｆｃが閾値Ｔｓ以上である場合(Ｓ１０５のＹＥＳ)には、高温タイマのカウントが開始され(Ｓ１０６)、ＦＣ温度Ｔｆｃが閾値Ｔｓ未満である場合(Ｓ１０５のＮＯ)には、高温タイマがリセットされるとともに、暖機完了フラグがオフにされる(Ｓ１０７)。また、ステップＳ１０８で高温タイマのカウント値が一定時間(閾値ｔ＿ＨＴ)を超えたか否かが判定され、閾値ｔ＿ＨＴを超えた場合(Ｓ１０８のＹＥＳ)は、暖機完了フラグがオンに設定され(Ｓ１０９)、ステップＳ１１０で暖機完了フラグがオンか否かが判定される。
【００９６】
ステップＳ１１０の条件が成立した場合には、ＥＣＵ３３は、高温タイマ，暖機フラグ，電流積算値をリセットする(ステップＳ３１１)。また、ＥＣＵ３３は、制御例１と同様に、暖機フラグ，暖機完了フラグのオン／オフ状態に応じて、燃料電池１の運転を制御する(ステップＳ１１２)。即ち、暖機フラグがオンであれば、強制暖機運転を、制御例１と同様の手法で行う。また、ＥＣＵ３３は、制御例１と同様に、ステップＳ１１３で燃料電池１の運転を終了するかどうか判定する(ステップＳ１１３)。
【００９７】
ステップＳ１１３の条件が成立した場合(Ｓ１１３のＹＥＳ)には、ＥＣＵ３３は、電流積算値を不揮発性メモリ３４に格納し(ステップＳ３１４)、図６の処理を終了する。ステ
ップＳ１１３の条件が不成立の場合(Ｓ１１３のＮＯ)には、処理がステップＳ３０２に戻り、処理が継続される。
【００９８】
図７は、制御例３にしたがったタイムチャートであり、フラグ(ＩＧフラグ，暖機フラ
グ，暖機完了フラグ)と、高温タイマのタイマカウント値と、電流積算値と、燃料電池１
の温度(ＦＣ温度)とを並列に並べて時系列的に示したものである。
【００９９】
図７において、時刻ｔ１でＩＧフラグがオンにされ、燃料電池１が起動されると、電流積算値の計測が開始される(Ｓ３０２)。その後、ＦＣ温度Ｔｆｃが燃料電池１の発電によって上昇し、時刻ｔ２にて閾値Ｔｓを超えると(Ｓ１０５のＹＥＳ)、高温タイマがカウントを開始する(Ｓ１０６)。
【０１００】
その後、高温タイマのカウント値が閾値ｔ＿ＨＴを超えない間にＦＣ温度Ｔｆｃが閾値Ｔｓを下回ると(時刻ｔ３：Ｓ１０５のＮＯ)、高温タイマがリセットされる(Ｓ１０７)。
【０１０１】
その後、時刻ｔ４で電流積算値が閾値Ｑ＿ｆｃを超えると(Ｓ３０３のＹＥＳ)、燃料電池１内での付臭剤の堆積が推定され、この付臭剤を気化すべく、暖機フラグがオンに設定される(Ｓ１０４)。すると、ＥＣＵ３３は、暖機フラグのオンに応じて、ＦＣ温度Ｔｆｃを強制的に上昇させる暖機運転制御を行う。暖機フラグがオンの間、暖機運転制御は継続される。
【０１０２】
これにより、ＦＣ温度Ｔｆｃが上昇し、閾値Ｔｓ以上になると(時刻ｔ５：Ｓ１０５の
ＹＥＳ)、高温タイマのカウントが開始される(Ｓ１０６)。高温タイマのカウント値が閾
値ｔ＿ＨＴを超えると(時刻ｔ６：Ｓ１０８のＹＥＳ)、暖機完了フラグがオンに設定され(Ｓ１０９)、電流積算値及び高温タイマがリセットされるとともに、暖機フラグがオフに設定される(Ｓ３１１)。閾値ｔ＿ＨＴの長さは、燃料電池１内に堆積した付臭剤が気化するに十分な時間が実験等を通じて求められる。
【０１０３】
その後、時刻ｔ７でＦＣ温度Ｔｆｃが閾値Ｔｓを下回ると(Ｓ１０５のＹＥＳ)、暖機完了フラグがオフに設定され(Ｓ１０７)、ステップＳ１０８，Ｓ１１０，Ｓ１１２，Ｓ１１３を経て、電流積算値の計測が再び開始される(Ｓ３０２)。その後、時刻ｔ８で、電流積算値が閾値Ｑ＿ｆｃを上回る前に、ステップＳ１１３でＩＧのオフ(燃料電池１の停止)が判定されると、ＥＣＵ３３は、このときの電流積算値を不揮発性メモリ３４に記憶する(
Ｓ３１４)。
【０１０４】
その後、時刻ｔ９で、ＩＧが再びオンにされた場合に、不揮発性メモリ３４に格納された電流積算値が初期値として設定される(Ｓ３０１)。即ち、電流積算値は、暖機完了フラグがオンにならない限り、燃料電池１が停止されてもリセットされない構成となっている。したがって、ＦＣ温度Ｔｆｃが閾値Ｔｓを上回る前に燃料電池１が停止され、燃料電池１内に滞留した付臭剤が燃料電池１内で固化した場合でも、そのような付臭剤を早期に気化させて、燃料電池１から排出することが可能となる。
【０１０５】
制御例３によれば、燃料電池１の運転状態において、電流積算値が閾値Ｑ＿ｆｃを超えた時点で、ＦＣ温度Ｔｆｃが所定温度(閾値Ｔｓ)を下回っている(閾値Ｔｓ以上にならな
い)場合には、その間に燃料電池１の停止時間が含まれているか否かに拘わらず、強制的
な暖機運転が行われる。これによって、燃料電池１で液化又は固化した付臭剤を気化させて燃料電池１外へ排出することができる。したがって、燃料電池１内で堆積した付臭剤が発電を妨げるのを抑えることができる。
【０１０６】
また、ＦＣ温度Ｔｆｃが付臭剤の沸点(閾値Ｔｓ)以上となる時間が一定時間(閾値ｔ＿
ＨＴ)継続されることで、燃料電池１で液化又は固化した付臭剤を適正に気化させること
ができる。
【０１０７】
また、電流積算値が燃料電池１の停止によってはリセットされず、電流積算値が所定量(閾値Ｑ＿ｆｃ)に達した場合に、強制暖機運転が実行される。これによって、例えば、車両のユーザが短距離の車両運転(ショートトリップ)を繰り返すような車両(燃料電池)の使用をする場合でも、所定温度(閾値Ｔｓ)に達していない運転時間を把握でき、燃料電池１内で液化又は固化した付臭剤を気化させて、堆積を抑止することが可能となる。
【０１０８】
なお、制御例３において計測される電流積算値を燃料電池１内におけるクロスリーク水素量や、燃料電池１からの排気水素量で補正するように構成することができる。このようにすれば、電流積算値の精度を高めることができ、さらに的確な電流積算値に基づく強制暖機運転を実施することができる。
【０１０９】
〈制御例４〉
付臭剤堆積推定に基づく強制暖機運転に係る制御例４として、上述した制御例１と、制御例２又は３とを組み合わせることができる。図８は、制御例１と制御例３とを組み合わせた場合(制御例４)におけるＥＣＵ３３の処理を示すフローチャートである。制御例４の実行のための構成として、上述したような、制御例１及び３を実行するための構成が適用される。
【０１１０】
車両のＩＧがオンにされ、燃料電池１が起動すると、図８に示す処理が開始される。ＥＣＵ３３は、燃料電池１の起動時に、暖機フラグ，暖機完了フラグ，高温タイマを初期化する。また、ＥＣＵ３３は、低温タイマ及び電流積算値の初期値として、不揮発性メモリ３４に記憶された前回終了時の各値を読み込む(ステップＳ４０１)。
【０１１１】
ステップＳ４０２では、ＥＣＵ３３は、発電電流を積算するとともに、低温タイマをカウントを開始する。ステップＳ４０３では、電流積算値が電流積算値閾値Ｍ＿Ｈ２を超えたか、または低温タイマが低温持続時間閾値ｔ＿ＬＴを超えたかどうかを判定する(ステ
ップＳ４０３)。ステップＳ４０３の条件が成立した場合、ＥＣＵ３３は、暖機フラグを
オンにする(ステップＳ１０４)。以下、ステップＳ１０５〜Ｓ１１０の処理は、制御例１及び３と同様である。
【０１１２】
ステップＳ１１０の条件が成立した場合(Ｓ１１０のＹＥＳ)には、ＥＣＵ３３は、高温タイマ，低温タイマ，電流積算値をリセットし、暖機フラグをオフに設定する(ステップ
Ｓ４１１)。また、制御例１及び３と同様に、暖機フラグ，暖機完了フラグのオン／オフ
状態に応じて、燃料電池１の運転を制御し(ステップＳ１１２)、必要に応じて強制暖機運転を行う。
【０１１３】
また、ＥＣＵ３３は、燃料電池１の運転を終了するかどうかを判定し(ステップＳ１１
３)、ステップＳ１１３の条件が成立した場合には、電流積算値及び低温タイマのカウン
ト値を不揮発性メモリ３４に格納する(ステップＳ４１４)。ステップＳ１１３の条件が不成立の場合には、ステップＳ３０２に戻り処理を継続する。
【０１１４】
制御例４によれば、制御例１〜３で説明したような作用効果を得ることができる。さらに、制御例４によれば、燃料電池１に供給される水素の付臭剤の濃度管理が十分にされず、付臭剤濃度が高い状態で供給された場合、小電流発電が継続されると、想定した電流積算閾値に達する前に燃料電池１内に付臭剤が過剰に堆積し、発電に支障を来す虞がある。その際、低温で発電した時間によるガードをかけておく(低温タイマカウント値に基づく
強制暖機運転を行う)ことにより、その問題を回避することができる。
【０１１５】
また、制御例４は、燃料電池１のセル間の流量バラツキに起因するセル間での付臭剤の堆積量のバラツキに機差がある場合にも、時間のガードをかけておく(低温タイマカウン
ト値に基づく強制暖機運転を行う)ことで付臭剤の過剰堆積を抑えるのに有効である。
【０１１６】
なお、制御例４として、制御例１と制御例２との組み合わせによる強制暖機運転の制御を行うことも可能である。また、制御例２と３、制御例１，２及び３を組み合わせによる強制暖機運転も可能である。
【０１１７】
〈その他〉
本実施形態では、制御例１〜４のいずれかを選択して実行可能な燃料電池システムの構成例(図１)について説明した。燃料電池システムは、制御例１〜４の少なくとも１つを実行できるように構成することが可能である。制御例１のみが実行される場合には、図１に示した構成から、例えばＨＦＭ５，圧力センサ３８，電流計３０を省略可能である。また、制御例２のみが実行される場合には、図１に示した構成から、電流計３０を省略可能である。また、ＨＦＭ５と圧力センサ３８との一方を省略可能である。また、制御例３のみが実行される場合には、ＨＦＭ５及び圧力センサ３８を省略可能である。
【０１１８】
また、図１には、配管８を加熱するヒータ３６を示したが、燃料電池１を強制暖機する手法として、燃料電池１に供給される燃料ガスの加熱を適用しない場合には、ヒータ３６を省略可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る燃料電池システムの構成例を示す説明図である。
【図２】図２は、ＥＣＵによる、付臭剤堆積推定に基づく燃料電池の強制暖機運転制御の例(制御例１)を示すフローチャートである。
【図３】図３は、制御例１にしたがったタイムチャートである。
【図４】図４は、ＥＣＵによる、付臭剤堆積推定に基づく燃料電池の強制暖機運転制御の例(制御例２)を示すフローチャートである。
【図５】図５は、制御例２にしたがったタイムチャートである。
【図６】図６は、ＥＣＵによる、付臭剤堆積推定に基づく燃料電池の強制暖機運転制御の例(制御例３)を示すフローチャートである。
【図７】図７は、制御例３にしたがったタイムチャートである。
【図８】図８は、ＥＣＵによる、付臭剤堆積推定に基づく燃料電池の強制暖機運転制御の例(制御例４)を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２０】
１・・・燃料電池
２・・・水素タンク(高圧水素タンク)
３・・・弁
３Ａ・・・調圧弁
４,６,８,９,１１,２２・・・配管
５・・・水素フローメータ(ＨＦＭ)５と、
７・・・電磁弁
１０・・・気液分離器
１２・・・循環ポンプ
１３・・・逆止弁
１４・・・分岐管
１５・・・排気弁
１７・・・エアクリーナ
１８・・・エアコンプレッサ(ポンプ)
１９・・・加湿モジュール
２０・・・背圧調整弁
２３・・・ラジエータ
２４・・・三方弁
２５・・・ポンプ
２６・・・バイパス管
２８・・・インバータ
２９・・・モータ
３０・・・電流計(電流センサ)
３１・・・電圧計
３３・・・ＥＣＵ
３４・・・不揮発性メモリ
３６・・・ヒータ
３７・・・温度センサ
３８・・・圧力センサ
【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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