(57)【要約】【課題】低効率運転の維持に伴う不具合を回避でき、システム運転の安定性を高めることができる燃料電池システム。【解決手段】通常運転に比して電力損失の大きな低効率運転を所定の低温時に行うことにより、通常運転に比して短時間で燃料電池（２）を昇温するように構成された燃料電池システム（１）において、所定の低温時に所定条件が成立する場合に、低効率運転を禁止して通常運転を実行する。所定条件には、燃料電池（２）の発電電力を消費できないとき、この発電電力をバッテリ（６２）で蓄電できないとき、又は、燃料電池（２）のフラッディングが発生したときが含まれる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通常運転に比して電力損失の大きな低効率運転を所定の低温時に行うことにより、前記通常運転に比して短時間で燃料電池を昇温するように構成された燃料電池システムにおいて、
前記所定の低温時に所定条件が成立する場合に、前記低効率運転を禁止して前記通常運転を実行する制御装置を備える、燃料電池システム。
【請求項２】
前記所定条件には、前記低効率運転による前記燃料電池の発電電力を消費できないときが含まれる、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記燃料電池の発電電力を蓄電するように構成された蓄電装置を備えており、
前記所定条件には、前記低効率運転による前記燃料電池の発電電力を前記蓄電装置に蓄電できないとき、及び、前記蓄電装置の蓄電量が所定量よりも多いとき、の少なくとも一つが含まれる、請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記所定条件には、前記燃料電池にフラッディングが発生したときが含まれる、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記燃料電池の発電停止要求を受け付けた場合には、前記低効率運転を禁止して当該燃料電池の発電を停止する、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記制御装置は、前記燃料電池の起動時に前記低効率運転を実行するように制御する、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記燃料電池に供給される酸化ガスが流れる供給路と、
前記燃料電池から排出される酸化オフガスが流れる排出路と、
前記酸化ガスが前記燃料電池をバイパスして流れるように、前記供給路と前記排出路とを接続するバイパス路と、
前記バイパス路を開閉するバイパス弁と、を備え、
前記制御装置は、前記低効率運転の際に前記バイパス弁を開く一方、前記通常運転の際に前記バイパス弁を閉じる、請求項１ないし６のいずれか一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、低効率運転により燃料電池を迅速に昇温可能な燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池自動車などに搭載される固体高分子型の燃料電池は、アノードに供給された燃料ガス中の水素とカソードに供給された酸化ガス中の酸素との化学反応によって、電力を発生する。この種の燃料電池は、一般に７０〜８０℃が発電に最適な温度域とされており、使用環境によっては燃料電池が起動してからこの温度域に達するために長い時間がかかる場合がある。
【０００３】
このような事情に鑑み、特許文献１に記載の燃料電池システムでは、低効率運転を行うことで燃料電池を迅速に昇温しようとしている。ここで、低効率運転とは、通常運転に比して電力損失が大きな運転をいい、換言すれば、通常運転時よりも燃料電池の発電効率を下げて、通常運転よりも熱エネルギーを増大させる運転をいう。そして、この燃料電池システムでは、冷却液温度が０℃以下の場合には、常に低効率運転を行うことで、燃料電池の暖機時間の短縮を図っている。
【特許文献１】特開２００２−３１３３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、燃料電池システムが常に低効率運転を行うのでは、低効率運転の維持に伴う不具合が生じるおそれがあり、更なる改善が求められていた。
【０００５】
そこで、本発明は、このような不具合を回避でき、システム運転の安定性を高めることができる燃料電池システムを提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するべく、本発明の燃料電池システムは、通常運転に比して電力損失の大きな低効率運転を所定の低温時に行うことにより、通常運転に比して短時間で燃料電池を昇温するように構成された燃料電池システムにおいて、所定の低温時に所定条件が成立する場合に、低効率運転を禁止して通常運転を実行する制御装置を備えるものである。
【０００７】
こうすることで、低効率運転の維持に伴う不具合が想定される場合、すなわち所定条件が成立する場合に、低効率運転から通常運転に切り替えることができる。これにより、低効率運転の維持に伴う不具合を回避でき、システム運転の安定性を高めることができる。
【０００８】
本発明の好ましい一態様によれば、前記所定条件には、低効率運転による燃料電池の発電電力を消費できないときが含まれる。
【０００９】
このような場合には、低効率運転を維持することができないからである。低効率運転を通常運転に切り替えて、燃料電池の発電量を低下させることで、システム運転を安定して行うことができる。
【００１０】
本発明の別の好ましい一態様によれば、燃料電池システムは、燃料電池の発電電力を蓄電するように構成された蓄電装置を備えていてもよい。そして、前記所定条件には、低効率運転による燃料電池の発電電力を蓄電装置に蓄電できないとき、及び、蓄電装置の蓄電量が所定量よりも多いとき、の少なくとも一つが含まれることが好ましい。
【００１１】
このような場合にも、低効率運転を維持した場合に、燃料電池の発電電力の行き場がなくなるからである。
【００１２】
また、本発明の好ましい一態様によれば、前記所定条件には、燃料電池にフラッディングが発生したときが含まれる。
【００１３】
例えば、燃料電池への反応ガスの供給量を低減して低効率運転を行った場合、燃料電池の発電反応により生成される水の排出が促進されない。このため、燃料電池にフラッディングが発生して、電圧が低下するおそれがある。上記本発明の構成によれば、フラッディングが発生した場合に低効率運転を通常運転に切り替えるので、生成水の排出を促進でき、電圧の低下を抑制できる。
【００１４】
好ましくは、制御装置は、燃料電池の発電停止要求を受け付けた場合には、低効率運転を禁止して燃料電池の発電を停止する。
【００１５】
こうすることで、例えば、燃料電池の間欠運転の要求、ＩＧ−ＯＦＦ、又はシステム異常時による発電停止要求があった場合に、燃料電池の発電を停止できる。
【００１６】
好ましくは、制御装置は、燃料電池の起動時に低効率運転を実行するように制御する。
【００１７】
一般に、低効率運転を行うと、燃料電池のアノード側から水素ガスが排出されるだけでなく、カソード側からも水素（主にポンピング水素）が排出されることがある。水素を含む酸化オフガスをそのまま大気中へと排出することは環境上好ましくない。
【００１８】
そこで、本発明の好ましい一態様によれば、燃料電池システムは、燃料電池に供給される酸化ガスが流れる供給路と、燃料電池から排出される酸化オフガスが流れる排出路と、酸化ガスが燃料電池をバイパスして流れるように供給路と排出路とを接続するバイパス路と、バイパス路を開閉するバイパス弁と、を備える。そして好ましくは、制御装置は、低効率運転の際にバイパス弁を開く一方、通常運転の際にバイパス弁を閉じる。
【００１９】
こうすることで、低効率運転の際に、バイパスされた酸化ガスで酸化オフガス中の水素を希釈できるので、酸化オフガスを排出路から大気中へと適切に排出できる。一方で、通常運転の際には、酸化ガスを燃料電池をバイパスさせなくて済むので、燃料電池への酸化ガスの供給を適切になし得る。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明の燃料電池システムによれば、低効率運転の維持に伴う不具合を回避でき、システム運転の安定性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。先ず、本発明の燃料電池システムの概要について説明し、その上で、低効率運転を禁止して通常運転に切り替える場合の条件について説明する。
【００２２】
図１は、燃料電池システム１の構成図である。
燃料電池システム１は、燃料電池自動車（ＦＣＨＶ）、電気自動車、ハイブリッド自動車などの車両に搭載することができるが、もちろん車両のみならず各種移動体（例えば、船舶や飛行機、ロボットなど）や定置型電源にも適用可能である。
【００２３】
燃料電池システム１は、燃料電池２と、酸化ガスとしての空気を燃料電池２に供給する酸化ガス配管系３と、燃料ガスとしての水素ガスを燃料電池２に供給する燃料ガス配管系４と、燃料電池２に冷媒を供給して燃料電池２を冷却する冷媒配管系５と、システム１の電力を充放電する電力系６と、システム全体を統括制御する制御装置７と、を備える。
【００２４】
燃料電池２は、例えば固体高分子電解質型で構成され、多数の単セルを積層したスタック構造を備える。単セルは、イオン交換膜からなる電解質の一方の面に空気極（カソード）を有し、他方の面に燃料極（アノード）を有し、さらに空気極及び燃料極を両側から挟みこむように一対のセパレータを有する。一方のセパレータの酸化ガス流路２ａに酸化ガスが供給され、他方のセパレータの燃料ガス流路２ｂに燃料ガスが供給される。供給された燃料ガス及び酸化ガスの電気化学反応により、燃料電池２は電力を発生する。燃料電池２での電気化学反応は発熱反応であり、固体高分子電解質型の燃料電池２の温度は、およそ６０〜８０℃となる。
【００２５】
酸化ガス配管系３は、燃料電池２に供給される酸化ガスが流れる供給路１１と、燃料電池２から排出された酸化オフガスが流れる排出路１２と、酸化ガスが燃料電池２をバイパスして流れるバイパス路１７と、を有する。供給路１１は、酸化ガス流路２ａを介して排出路１２に連通する。酸化オフガスには、燃料電池２の空気極側で生成されるポンピング水素などが含まれる（詳細は後述）。また、酸化オフガスは、燃料電池２の電池反応により生成された水分を含むため高湿潤状態となっている。
【００２６】
供給路１１には、エアクリーナ１３を介して外気を取り込むコンプレッサ１４（供給機）と、コンプレッサ１４により燃料電池２に圧送される酸化ガスを加湿する加湿器１５と、が設けられる。加湿器１５は、供給路１１を流れる低湿潤状態の酸化ガスと、排出路１２を流れる高湿潤状態の酸化オフガスとの間で水分交換を行い、燃料電池２に供給される酸化ガスを適度に加湿する。
【００２７】
燃料電池２に供給される酸化ガスの背圧は、カソード出口付近の排出路１２に配設された背圧調整弁１６によって調圧される。背圧調整弁１６の近傍には、排出路１２内の圧力を検出する圧力センサＰ１が設けられる。酸化オフガスは、背圧調整弁１６及び加湿器１５を経て最終的に排ガスとしてシステム外の大気中に排気される。
【００２８】
バイパス路１７は、供給路１１と排出路１２とを接続する。バイパス路１７と供給路１１との供給側接続部Ｂは、コンプレッサ１４と加湿器１５との間に位置する。また、バイパス路１７と排出路１２との排出側接続部Ｃは、加湿器１５の下流側に位置する。バイパス路１７には、モータ又はソレノイドなどで駆動する開閉弁（シャット弁）であるバイパス弁１８が設けられる。バイパス弁１８は、制御装置７に接続されており、バイパス路１７を開閉する。なお、以下の説明では、バイパス弁１８の開弁により、バイパス弁１８を通ってバイパス路１７の下流へとバイパスされる酸化ガスを「バイパスエア」と称呼する。
【００２９】
燃料ガス配管系４は、水素供給源２１と、水素供給源２１から燃料電池２に供給される水素ガスが流れる供給路２２と、燃料電池２から排出された水素オフガス（燃料オフガス）を供給路２２の合流点Ａに戻すための循環路２３と、循環路２３内の水素オフガスを供給路２２に圧送するポンプ２４と、循環路２３に分岐接続されたパージ路２５と、を有する。元弁２６を開くことで水素供給源２１から供給路２２に流出した水素ガスは、調圧弁２７その他の減圧弁、及び遮断弁２８を経て、燃料電池２に供給される。パージ路２５には、水素オフガスを水素希釈器（図示省略）に排出するためのパージ弁３３が設けられる。
【００３０】
冷媒配管系５は、燃料電池２内の冷却流路２ｃに連通する冷媒流路４１と、冷媒流路４１に設けられた冷却ポンプ４２と、燃料電池２から排出される冷媒を冷却するラジエータ４３と、ラジエータ４３をバイパスするバイパス流路４４と、ラジエータ４３及びバイパス流路４４への冷却水の通流を設定する切替え弁４５と、を有する。冷媒流路４１は、燃料電池２の冷媒入口の近傍に設けられた温度センサ４６と、燃料電池２の冷媒出口の近傍に設けられた温度センサ４７と、を有する。温度センサ４７が検出する冷媒温度は、燃料電池２の内部温度（以下、燃料電池２の温度という。）を反映する。冷却ポンプ４２は、モータ駆動により、冷媒流路４１内の冷媒を燃料電池２に循環供給する。
【００３１】
電力系６は、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ６１、バッテリ６２、トラクションインバータ６３、トラクションモータ６４、及び各種の補機インバータ６５，６６，６７を備えている。高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ６１は、直流の電圧変換器であり、バッテリ６２から入力された直流電圧を調整してトラクションインバータ６３側に出力する機能と、燃料電池２又はトラクションモータ６４から入力された直流電圧を調整してバッテリ６２に出力する機能と、を有する。高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ６１のこれらの機能により、バッテリ６２の充放電が実現される。また、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ６１により、燃料電池２の出力電圧が制御される。バッテリ６２の蓄電量は、ＳＯＣセンサ６８により検出される。
【００３２】
トラクションインバータ６３は、直流電流を三相交流に変換し、トラクションモータ６４に供給する。トラクションモータ６４（動力発生装置）は、例えば三相交流モータである。トラクションモータ６４は、燃料電池システム１が搭載される例えば車両１００の主動力源を構成し、車両１００の車輪１０１Ｌ，１０１Ｒに連結される。補機インバータ６５、６６、６７は、それぞれ、コンプレッサ１４、ポンプ２４、冷却ポンプ４２のモータの駆動を制御する。
【００３３】
制御装置７は、内部にＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えたマイクロコンピュータとして構成される。ＣＰＵは、制御プラグラムに従って所望の演算を実行して、通常運転の制御及び後述する低効率運転の制御など、種々の処理や制御を行う。ＲＯＭは、ＣＰＵで処理する制御プログラムや制御データを記憶する。ＲＡＭは、主として制御処理のための各種作業領域として使用される。
【００３４】
制御装置７は、各種の圧力センサ（Ｐ１）や温度センサ（４６，４７）、燃料電池システム１が置かれる環境の外気温を検出する外気温センサ５１、ＳＯＣセンサ６８、並びに、車両１００のアクセル開度を検出するアクセル開度センサなどの各種センサからの検出信号を入力し、各構成要素（供給機１４、背圧調製弁１６及びバイパス弁１８など）に制御信号を出力する。また、制御装置７は、低温始動時など燃料電池２を暖機する必要がある場合には、ＲＯＭに格納されている各種マップを利用して発電効率の低い運転を行う。さらに、制御装置７は、所定条件の場合には低効率運転を禁止する。
【００３５】
図２は、燃料電池２の出力電流（以下、「ＦＣ電流」という。）と出力電圧（以下、「ＦＣ電圧」という。）との関係を示す図である。図２は、燃料電池システム１が比較的発電効率の高い運転（以下、「通常運転」という。）を行った場合を実線で示し、燃料電池システム１が比較的発電効率の低い運転（以下、「低効率運転」という。）を行った場合を点線で示している。
【００３６】
燃料電池システム１を通常運転する場合には、電力損失を抑えて高い発電効率が得られるように、エアストイキ比を１．０以上（理論値）に設定した状態で燃料電池２を運転する（図２の実線部分参照）。ここで、エアストイキ比とは酸素余剰率をいい、水素と過不足なく反応するのに必要な酸素に対して供給される酸素がどれだけ余剰であるかを示す。
【００３７】
これに対し、燃料電池２を暖機する場合には、電力損失を大きくして燃料電池２の温度を上昇させるべく、エアストイキ比を１．０未満（理論値）に設定した状態で燃料電池２を運転する（図２の点線部分参照）。エアストイキ比を低く設定して低効率運転を行うと、水素と酸素との反応によって取り出せるエネルギーのうち、電力損失分（すなわち熱損失分）が積極的に増大される。このため、低効率運転を行うと、通常運転に比して短時間で燃料電池２を昇温でき、その暖機時間を短縮できる。しかし一方で、低効率運転を行うと、燃料電池２の空気極にはポンピング水素が発生する。
【００３８】
図３は、ポンピング水素の発生メカニズムを説明するための図であり、（Ａ）は通常運転時の電池反応を示し、（Ｂ）は低効率運転時の電池反応を示している。
燃料電池２の各単セル８０は、電解質膜８１と、この電解質膜８１を挟持するアノード及びカソードを備える。水素（Ｈ2）を含む燃料ガスはアノードに供給され、酸素（Ｏ2）を含む酸化ガスはカソードに供給される。アノードへ燃料ガスが供給されると、下記式（１）の反応が進行して、水素が水素イオンと電子に乖離する。アノードで生成された水素イオンは電解質膜８１を透過してカソードへ移動する一方、電子はアノードから外部回路を通ってカソードへ移動する。
アノード：  Ｈ2  →２Ｈ+  ＋  ２ｅ-                              ・・・（１）
【００３９】
ここで、図３（Ａ）に示す通常運転の場合、すなわちカソードへの酸化ガスの供給が十分な場合には（エアストイキ比≧１．０）、下記式（２）が進行して酸素、水素イオン及び電子から水が生成される。
カソード：  ２Ｈ+  ＋  ２ｅ-  ＋  （１／２）Ｏ2  →  Ｈ2Ｏ       ・・・（２）
【００４０】
一方、図３（Ｂ）に示す低効率運転の場合、すなわちカソードへの酸化ガスの供給が不足している場合には（エアストイキ比＜１．０）、不足する酸化ガス量に応じて下記式（３）が進行し、水素イオンと電子が再結合して水素が生成される。生成された水素は、酸化オフガスとともにカソードから排出されることになる。なお、乖離した水素イオンと電子が再結合することによってカソードで生成される水素、すなわちカソードにおいて生成されるアノードガスをポンピング水素と呼ぶ。
カソード：  ２Ｈ+  ＋  ２ｅ-  →  Ｈ2                            ・・・（３）
【００４１】
このように、カソードへの酸化ガスの供給が不足した状態では、酸化オフガスにポンピング水素が含まれる。そこで、燃料電池システム１が低効率運転を行う際には、制御装置７はバイパス弁１８を開弁制御し、コンプレッサ１３により供給される酸化ガスの一部をバイパス路１７に分流させるようにしている。この分流されたバイパスエアによって酸化オフガス中の水素濃度を希釈して、水素濃度が安全な範囲にまで低減された酸化オフガスを排出路１２から外部に排気するようにしている。
【００４２】
ここで、低効率運転は、主として燃料電池２を暖機することを目的として、燃料電池システム１の起動時に行われるものであり、特に低温起動時にのみ行われるものである。例えば、燃料電池システム１の起動時に外気温センサ５１により検出された外気温が、所定の低温（例えば０℃以下）であったときに、燃料電池システム１の低効率運転が行われ、その後、燃料電池２の暖機が完了したところで、燃料電池システム１は、低効率運転から通常運転に移行する。バイパス弁１８は、低効率運転を行う燃料電池システム１の起動時に開弁し、低効率運転後の通常運転では、閉弁する。
【００４３】
図４は、本実施形態の燃料電池システム１の始動時の処理フローを示すフローチャートである。
【００４４】
図４に示すように、例えば車両１００の運転手によるイグニッションスイッチのＯＮ操作等によって、燃料電池システム１の運転開始が指令されると、制御装置７は、燃料電池２の急速暖機が必要であるか否かを判断する（ステップＳ１）。
【００４５】
ここで、急速暖機が必要であるかどうかは、外気温センサ５１の検出温度に基づいて行う。この検出温度が所定の低温（例えば０℃以下）を超えるときには、急速暖機が必要でないと判断され（ステップＳ１；Ｎｏ）、通常運転のモードに移行する（ステップＳ４）。一方で、検出温度が所定の低温（例えば０℃以下）以下であるときには、急速暖機が必要であると判断して（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、次のステップＳ２に移行する。
【００４６】
ステップＳ２では、急速暖機の禁止フラグがＯＮになっているかどうかが判断される。急速暖機の禁止フラグがＯＦＦである場合とは、急速暖機を禁止しなくとも、その後の低効率運転で不具合を生じないと考えられる場合である。この場合には（Ｓ２；Ｎｏ）、急速暖機の要求どおり、低効率運転が開始される（Ｓ３）。これにより、燃料電池２の起動時に、燃料電池２が迅速に昇温される。一方で、急速暖機の禁止フラグがＯＮである場合（ステップＳ２；Ｙｅｓ）には、低効率運転を禁止して通常運転が実行されるようになる（Ｓ４）。
【００４７】
ここで、急速暖機の禁止フラグがＯＮになる所定条件は、低効率運転が実行されると、システム運転上の不具合が生じる可能性が高い場合である。このような所定条件としては、（１）低効率運転による燃料電池２の発電電力を消費できないとき、（２）低効率運転による燃料電池２の発電電力をバッテリ６２に蓄電できないとき、（３）バッテリ６２の蓄電量が所定量よりも多いとき、（４）燃料電池２にフラッディングが発生したとき、及び（５）燃料電池２の発電停止の要求があったとき、が挙げられる。これら条件（１）〜（５）の少なくとも一つが成立するときには、低効率運転が禁止される。以下、各条件について説明する。
【００４８】
先ず、条件（１）が成立するときに低効率運転を禁止するのは、低効率運転による燃料電池２の発電電力の行き場がなくなるからである。より詳細には、低効率運転を維持するためには、燃料電池２の発電を継続させる必要がある。しかし、この発電電力が燃料電池システム１の補機やトラクションモータ６４で消費しきれない場合には、発電電力の一部の行き場がなる。その結果、低効率運転を維持することができなくなる。したがって、条件（１）が成立する場合には、低効率運転を禁止し、通常運転を実行して、燃料電池２の発電量を低下させるとよい。
【００４９】
条件（２）及び（３）は、条件（１）の具体例であるともいえる。
例えば、バッテリ６２の異常や故障により、低効率運転で発電された燃料電池２の電力がバッテリ６２に充電できない場合がある。また、バッテリ６２の蓄電量が所定量を超える場合には、燃料電池２の発電電力はバッテリ６２に充電できないか、あるいは充電できたとしても僅かであり、低効率運転を継続するとバッテリ６２がフル充電の状態となって、これ以上充電できなくなるおそれもある。このように、バッテリ６２の充電許可パワーが低下している場合には、低効率運転による燃料電池２の発電を維持できない。したがって、条件（２）及び（３）が成立する場合にも、低効率運転を禁止し、通常運転を実行して、燃料電池２の発電量を低下させるとよい。
【００５０】
次に、条件（４）について説明する。
燃料電池２の発電反応により、燃料電池２のカソード側では水が生成される。この水は、通常、酸化ガスの流れによって吹き飛ばされ、燃料電池２外へと排出される。しかし、低効率運転では、酸化ガスの供給量を制限した状態で燃料電池２の発電反応が進行する。このため、生成水の排出が促進されない状況にある。その結果、セル電圧の低下をもたらすフラッディング（湿潤過多）が、特にカソード側で発生するおそれがある。そこで、フラッディングが発生した場合に、つまり条件（４）が成立するときには、低効率運転を禁止し、通常運転を実行する。こうすることで、フラッディングを解消でき、セル電圧の低下を抑制できる。
【００５１】
ここで、フラッディングが発生したか否かは、各種の方法で判断できる。例えば、低効率運転の継続時間、燃料電池２の温度、及び燃料電池２の発電電流値により判断できる。あるいは、燃料電池２内の水分量を例えば交流インピーダンス法により測定し、その水分量が閾値を超える場合にはフラッディングが発生していると判断できる。また、前回のシステム運転の停止時からの燃料電池２の残水量を推定したり、あるいは、燃料電池２のセル電圧を測定したりすることで、フラッディングの発生の有無を判断することもできる。
【００５２】
次に、条件（５）について説明する。
例えば、運転者によるイグニッションスイッチのＯＦＦ操作（以下、「ＩＧ−ＯＦＦ」という。）によって、燃料電池システム１の運転停止が指令されると、燃料電池２の発電停止が要求される。また、燃料電池システム１の異常時（ダイアグ等の発生）にも、燃料電池２の発電停止が要求される。さらに、水素漏れ検知に伴う間欠運転の要求があった場合にも、燃料電池２の発電停止が要求される。
【００５３】
なお、水素漏れ検知は、水素のシステム１外への漏れを検出する水素センサ（図示省略）によってなされる。また、間欠運転とは、例えばアイドリング時、低速走行時、又は回生制動時等のように低負荷運転時に燃料電池２の発電を一時休止する一方で、バッテリ６２からトラクションモータ６４へ電力供給を行い、燃料電池２には開放端電圧を維持し得る程度の水素ガス及び酸化ガスの供給を間欠的に行う運転モードをいう。
【００５４】
上記したＩＧ−ＯＦＦ、燃料電池システム１の異常、及び間欠運転の要求は、燃料電池システム１の始動時のみならず、始動後の低効率運転の最中にもなされる。ＩＧ−ＯＦＦ又は燃料電池システム１の異常による燃料電池２の発電停止要求が受け付けられた場合には、低効率運転を禁止すると共に、燃料電池システム１の運転を停止し、燃料電池２の発電を停止する。一方で、間欠運転の要求による燃料電池２の発電停止要求が受け付けられた場合には、低効率運転を禁止した上で、通常運転を経由して間欠運転を実行する。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態の燃料電池システム１によれば、上記のような所定条件（１）〜（５）の少なくとも一つが成立する場合に、低効率運転が禁止される。したがって、低効率運転の維持に伴う不具合が想定される場合に、低効率運転の維持に伴う不具合を回避できる。また、所定条件（１）〜（４）の少なくとも一つが成立する場合、又は、間欠運転の要求（参考：条件（５））があった場合には、低効率運転から通常運転に切り替えることができ、システム運転の安定性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図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】実施形態に係るＦＣ電流とＦＣ電圧との関係を示すグラフである。
【図３】実施形態に係るポンピング水素の発生メカニズムを説明するための図であり、（Ａ）は通常運転時の電池反応を示し、（Ｂ）は低効率運転時の電池反応を示す。
【図４】実施形態に係る燃料電池システムの始動時の処理フローを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１：燃料電池システム、２：燃料電池、７：制御装置、１１：供給路、１２：排出路、１７：バイパス路、１８：バイパス弁、６２：バッテリ（蓄電装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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