(57)【要約】【課題】燃料電池の水分量を適切に制御することが可能な燃料電池システムを提供する。【解決手段】インピーダンス比較部１５０のメモリ１５１にインピーダンス基準値を格納する。インピーダンス基準値は、燃料電池４０の水分量が低減しすぎないように設けた基準値である。インピーダンス比較部１５０は、インピーダンス演算部１４０から供給される測定インピーダンスと、インピーダンス基準値とを比較し、比較結果に基づき掃気制御を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池のインピーダンスを測定する測定手段と、
インピーダンス基準値を記憶する記憶手段と、
前記測定手段による測定インピーダンスと前記インピーダンス基準値との比較結果に基づいて、掃気処理を行うべきか否かを判断する判断手段と、
肯定的な判断結果が得られた場合に掃気処理を行う実行手段と
を具備することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記判断手段は、前記測定インピーダンスが前記インピーダンス基準値を下回っている場合に掃気処理を行うべきと判断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】
前記インピーダンス基準値を下回ったときの測定インピーダンスと掃気処理開始からの経過時間とを対応づけて保持する保持手段と、
前記測定インピーダンスと掃気処理開始からの経過時間と、前記インピーダンス基準値とに基づき、前記測定インピーダンスが該基準インピーダンスに到達するまでの時間を算出する算出手段と
をさらに具備することを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
燃料電池のインピーダンスを測定し、測定結果に基づき掃気制御を行う燃料電池システムであって、
前記燃料電池のインピーダンスと、掃気処理開始からの経過時間とを複数回測定する測定手段と、
測定された前記インピーダンスと前記経過時間との対を複数保持する保持手段と、
インピーダンス基準値を記憶する記憶手段と、
前記インピーダンス基準値と、前記複数のインピーダンスと経過時間との対に基づき、掃気完了時間を推定する推定手段と
を具備することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項５】
前記測定手段は、前記測定を２回行い、第１回目の測定を掃気処理開始近傍で行うとともに、第２回目の測定を掃気処理開始から所定時間経過後に行うことを特徴とする請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記燃料電池に関わる温度を検出する温度センサと、検出される温度に基づいて前記インピーダンス基準値を変更する変更手段とをさらに具備することを特徴とする請求項４または５に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
日時を検出するカレンダ機構と、検出される日時に基づいて前記インピーダンス基準値を変更する変更手段とをさらに具備することを特徴とする請求項４または５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、インピーダンス測定を行う燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
外部温度が低い場合には、燃料電池システムの停止後にその内部で発生した水が凍結し、配管や弁などが破損するという問題がある。また、一般に燃料電池は他の電源に比べて起動性が悪く、特に、低温下においては所望の電圧／電流を供給することができずに機器を起動できないという問題もあった。
【０００３】
このような問題に鑑み、燃料電池システムの停止時に掃気処理を行うことで燃料電池内部に溜まった水分を外部に排出する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１４１９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、燃料電池システムの停止時に毎回掃気処理を行うと、本来、必要のない掃気処理が行われることにより燃料電池が必要以上に乾燥してしまい、かえって起動性が悪くなってしまう等の問題が生じる。
【０００６】
本発明は以上説明した事情を鑑みてなされたものであり、燃料電池の水分量を適切に制御することが可能な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】
【０００７】
上述した問題を解決するため、本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池のインピーダンスを測定する測定手段と、インピーダンス基準値を記憶する記憶手段と、前記測定手段による測定インピーダンスと前記インピーダンス基準値との比較結果に基づいて、掃気処理を行うべきか否かを判断する判断手段と、肯定的な判断結果が得られた場合に掃気処理を行う実行手段とを具備することを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によれば、測定インピーダンスとインピーダンス基準値との比較結果に基づいて、掃気処理を実行すべきと判断した場合にのみ、掃気処理を実行する。これにより、不要な掃気処理が行われることによる弊害、すなわち不要な掃気処理が行われることにより電解質膜が乾燥しすぎてしまい、起動性が悪化してしまう等の問題を未然に防止することができる。
【０００９】
ここで、上記構成にあっては、前記判断手段は、前記測定インピーダンスが前記インピーダンス基準値を下回っている場合に掃気処理を行うべきと判断する態様が好ましい。
【００１０】
また、上記構成にあっては、前記インピーダンス基準値を下回ったときの測定インピーダンスと掃気処理開始からの経過時間とを対応づけて保持する保持手段と、前記測定インピーダンスと掃気処理開始からの経過時間と、前記インピーダンス基準値とに基づき、前記測定インピーダンスが該基準インピーダンスに到達するまでの時間を算出する算出手段とをさらに具備する態様が好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池のインピーダンスを測定し、測定結果に基づき掃気制御を行う燃料電池システムであって、前記燃料電池のインピーダンスと、掃気処理開始からの経過時間とを複数回測定する測定手段と、測定された前記インピーダンスと前記経過時間との対を複数保持する保持手段と、インピーダンス基準値を記憶する記憶手段と、前記インピーダンス基準値と、前記複数のインピーダンスと経過時間との対に基づき、掃気完了時間を推定する推定手段とを具備する態様が好ましい。
【００１２】
ここで、上記構成にあっては、前記測定手段は、前記測定を２回行い、第１回目の測定を掃気処理開始近傍で行うとともに、第２回目の測定を掃気処理開始から所定時間経過後に行う態様が好ましい。
【００１３】
また、上記構成にあっては、前記燃料電池に関わる温度を検出する温度センサと、検出される温度に基づいて前記インピーダンス基準値を変更する変更手段とをさらに具備する態様が好ましい。
さらに、上記構成にあっては、日時を検出するカレンダ機構と、検出される日時に基づいて前記インピーダンス基準値を変更する変更手段とをさらに具備する態様が好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、燃料電池の水分量を適切に制御することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
Ａ．第１実施形態
＜全体構成＞
図１は第１実施形態に係わる燃料電池システム１００を搭載した車両の概略構成である。
なお、以下の説明では、車両の一例として燃料電池自動車（ＦＣＨＶ；Fuel Cell Hyblid Vehicle）を想定するが、電気自動車やハイブリッド自動車にも適用可能である。また、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）にも適用可能である。
【００１７】
この車両は、車輪６３Ｌ、６３Ｒに連結された同期モータ６１を駆動力源として走行する。同期モータ６１の電源は、電源システム１である。電源システム１から出力される直流は、インバータ６０で三相交流に変換され、同期モータ６１に供給される。同期モータ６１は制動時に発電機としても機能することができる。
【００１８】
電源システム１は、燃料電池４０、バッテリ２０、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０などから構成される。燃料電池４０は供給される燃料ガス及び酸化ガスから電力を発生する手段であり、ＭＥＡなどを備えた複数の単セルを直列に積層したスタック構造を有している。具体的には、固体高分子型、燐酸型、熔融炭酸塩型など種々のタイプの燃料電池を利用することができる。
【００１９】
バッテリ２０は、充放電可能な二次電池であり、例えばニッケル水素バッテリなどにより構成されている。その他、種々のタイプの二次電池を適用することができる。また、バッテリ２０に代えて、二次電池以外の充放電可能な蓄電器、例えばキャパシタを用いても良い。このバッテリ２０は、燃料電池４０の放電経路に介挿され、燃料電池４０と並列接続されている。
【００２０】
燃料電池４０とバッテリ２０とはインバータ６０に並列接続されており、燃料電池４０からインバータ６０への回路には、バッテリ２０からの電流または同期モータ６１において発電された電流が逆流するのを防ぐためのダイオード４２が設けられている。
【００２１】
このように、並列接続された燃料電池４０及びバッテリ２０の両電源の適切な出力分配を実現するためには両電源の相対的な電圧差を制御する必要がある。かかる電圧差を制御するために、バッテリ２０とインバータ６０との間にはＤＣ／ＤＣコンバータ３０が設けられている。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、直流の電圧変換器であり、バッテリ２０から入力されたＤＣ電圧を調整して燃料電池４０側に出力する機能、燃料電池４０またはモータ６１から入力されたＤＣ電圧を調整してバッテリ２０側に出力する機能を備えている。
【００２２】
バッテリ２０とＤＣ／ＤＣコンバータ３０との間には、車両補機５０およびＦＣ補機５１が接続され、バッテリ２０はこれら補機の電源となる。車両補機５０とは、車両の運転時などに使用される種々の電力機器をいい、照明機器、空調機器、油圧ポンプなどが含まれる。また、ＦＣ補機５１とは、燃料電池４０の運転に使用される種々の電力機器をいい、燃料ガスや改質原料を供給するためのポンプ、改質器の温度を調整するヒータなどが含まれる。
【００２３】
上述した各要素の運転は、制御ユニット１０によって制御される。制御ユニット１０は、内部にＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを備えたマイクロコンピュータとして構成されている。制御ユニット１０は、インバータ６０のスイッチングを制御して、要求動力に応じた三相交流を同期モータ６１に出力する。また、制御ユニット１０は、要求動力に応じた電力が供給されるよう、燃料電池４０及びＤＣ／ＤＣコンバータ３０の運転を制御する。この制御ユニット１０には、種々のセンサ信号が入力される。例えば、アクセルペダルセンサ１１、バッテリ２０の充電状態ＳＯＣ（State Of Charge）を検出するＳＯＣセンサ２１、燃料電池４０のガス流量を検出する流量センサ４１、燃料電池４０の内部温度（ＦＣ温度）を検出する温度センサ４３、車速を検出する車速センサ６２などから、種々のセンサ信号が制御ユニット１０に入力される。制御ユニット１０は、各センサ信号を利用して以下に示す燃料電池４０のインピーダンス測定を行い、測定結果に基づき掃気制御を行う。
【００２４】
＜掃気制御機能の説明＞
図２は、制御ユニット１０の掃気制御機能を説明するための図である。
図２に示すように、制御ユニット１０は、状態検出部１０５、目標電圧決定部１１０、重畳信号生成部１２０、電圧指令信号生成部１３０、インピーダンス演算部１４０、インピーダンス比較部１５０、ガス供給制御部１６０を備えている。
【００２５】
状態検出部１０５は、電圧センサ１４１によって検出される燃料電池４０の電圧（ＦＣ電圧）Ｖｆや電流センサ１４２によって検出される燃料電池４０の電流（ＦＣ電流）Ｉｆなどに基づいて、燃料電池４０が発電状態にあるか非発電状態にあるかを検出する。状態検出部１０５は、検出結果を目標電圧決定部１１０、重畳信号生成部１２０に出力する。
【００２６】
目標電圧決定部１１０は、アクセルペダルセンサ１１やＳＯＣセンサ２１などから入力される各センサ信号に基づいて出力目標電圧（例えば３００Ｖなど）を決定し、これを電圧指令信号生成部１３０に出力する。
【００２７】
重畳信号生成部１２０は、出力目標電圧に重畳すべきインピーダンス測定用信号（例えば振幅値２Ｖの低周波領域のサイン波など）を生成し、これを電圧指令信号生成部１３０に出力する。なお、出力目標電圧やインピーダンス測定用信号の各パラメータ（波形の種類、周波数、振幅値）は、システム設計などに応じて適宜設定すれば良い。
【００２８】
電圧指令信号生成部１３０は、出力目標電圧にインピーダンス測定用信号を重畳し、電圧指令信号ＶｆｃｒとしてＤＣ／ＤＣコンバータ３０に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、与えられる電圧指令信号Ｖｆｃｒに基づき燃料電池３０等の電圧制御を行う。
【００２９】
インピーダンス演算部（測定手段）１４０は、電圧センサ１４１によって検出される燃料電池４０の電圧（ＦＣ電圧）Ｖｆ及び電流センサ１４２によって検出される燃料電池４０の電流（ＦＣ電流）Ｉｆを所定のサンプリングレートでサンプリングし、フーリエ変換処理（ＦＦＴ演算処理やＤＦＴ演算処理）などを施す。インピーダンス演算部１４０は、フーリエ変換処理後のＦＣ電圧信号をフーリエ変換処理後のＦＣ電流信号で除するなどして燃料電池４０のインピーダンスを求め、インピーダンス比較部１５０に出力する。
【００３０】
インピーダンス比較部（判断手段）１５０は、インピーダンス演算部１４０から燃料電池４０のインピーダンス（以下、測定インピーダンス）を受け取ると、メモリ（記憶手段）１５１に格納されているインピーダンス基準値（掃気完了目標インピーダンス）を参照する。インピーダンス基準値は、燃料電池４０の水分量が低減しすぎないように（すなわち、電解質膜が乾燥しすぎないように）設けた基準値であり、予め実験等によって求められる。このインピーダンス基準値は、ＦＣ温度Ｔによらず常に一定としても良いが、ＦＣ温度Ｔ毎に設定しても良い。
【００３１】
インピーダンス比較部１５０は、インピーダンス演算部１４０から測定インピーダンスを受け取ると、温度センサ４３によって検出されるＦＣ温度Ｔに基づき、当該温度でのインピーダンス基準値を決定する。インピーダンス比較部１５０は、決定したインピーダンス基準値と測定インピーダンスとを比較し、測定インピーダンスがインピーダンス基準値を下回っているか否かを判断する。インピーダンス比較部１５０は、測定インピーダンスがインピーダンス基準値を下回っている場合には、該測定インピーダンス等を測定メモリ（保持手段）１５２に格納するとともに、掃気処理を継続すべき旨（或いは開始すべき旨）を掃気制御部１６０に通知する。一方、測定インピーダンスがインピーダンス基準値を超えている場合には、該測定インピーダンス等を測定メモリ１５２に格納することなく、掃気処理を終了すべき旨（或いは最初から実行しない旨）を掃気制御部１６０に通知する。
【００３２】
掃気制御部（実行手段）１６０は、インピーダンス比較部１５０からの通知内容に従って掃気制御を実行する。詳述すると、掃気制御部１６０は、インピーダンス比較部１５０から測定インピーダンス基準値を下回っている旨の通知を受けた場合には、掃気処理を実行する一方、測定インピーダンス基準値を超えている旨の通知を受けた場合には、掃気処理を中止する。この掃気処理は、燃料電池４０に供給する酸化ガスの供給量、バイパス弁（図示略）の弁開度等を調整することによって実現する。以下、本実施形態に係る掃気制御処理について説明する。
【００３３】
＜動作説明＞
図３は、制御ユニット１０によって間欠的に実行される掃気制御処理を示すフローチャートである。
状態検出部１０５は、ＦＣ電圧ＶｆやＦＣ電流Ｉｆなどに基づいて燃料電池４０が発電状態にあるか非発電状態にあるかを検出する（ステップＳ１００）。状態検出部１０５は、燃料電池４０が発電状態にあることを検出すると、以下に示すステップを実行することなく掃気制御処理を終了する。一方、状態検出部１０５は、イグニッションキーがオフされる等により、非発電状態にあることを検出すると、インピーダンス測定を開始すべき旨を目標電圧決定部１１０、重畳信号生成部１２０に通知する。
【００３４】
目標電圧決定部１１０は、状態検出部１０５からインピーダンス測定を開始すべき旨の通知を受け取ると、アクセルペダル１１やＳＯＣセンサ２１などから入力されるセンサ信号に基づいて出力目標電圧を決定し、これを電圧指令信号生成部１３０に出力する。一方、重畳信号生成部１２０は、状態検出部１０５からインピーダンス測定を開始すべき旨の通知を受け取ると、出力目標電圧に重畳すべきインピーダンス測定用信号を生成し、これを電圧指令信号生成部１３０に出力する。電圧指令信号生成部１３０は、出力目標電圧にインピーダンス測定用信号を重畳し、電圧指令信号ＶｆｃｒとしてＤＣ／ＤＣコンバータ３０に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、与えられる電圧指令信号Ｖｆｃｒに基づき燃料電池４０等の電圧制御を行う。
【００３５】
インピーダンス演算部１４０は、電圧センサ１４１によって検出されるＦＣ電圧Ｖｆ及び電流センサ１４２によって検出されるＦＣ電流Ｉｆに基づき非発電状態におけるインピーダンスを測定し、測定インピーダンスとしてインピーダンス比較部１５０に供給する（ステップＳ１１０）。
インピーダンス比較部１５０は、インピーダンス演算部１４０から測定インピーダンスを受け取ると、メモリ１５１に格納されている複数のインピーダンス基準値の中から、ＦＣ温度Ｔに対応するインピーダンス基準値を取得する（ステップＳ１２０）。そして、インピーダンス比較部１５０は、インピーダンス演算部１４０から受け取った測定インピーダンスと、ＦＣ温度Ｔに対応するインピーダンス基準値とを比較する（ステップＳ１３０）。
【００３６】
インピーダンス比較部１５０は、測定インピーダンスがインピーダンス基準値を超えていると判断すると、掃気処理を終了すべき旨（或いは最初から実行しない旨）を掃気制御部１６０に通知する。一方、インピーダンス比較部１５０は、測定インピーダンスがインピーダンス基準値を下回っていると判断すると、該測定インピーダンス及び掃気処理開始からの経過時間（掃気時間）を測定メモリ１５２に登録した後（ステップＳ１４０）、掃気処理を継続すべき旨（或いは開始すべき旨）を掃気制御部１６０に通知する。
【００３７】
図４は、掃気時間と測定インピーダンスとの関係を例示した図である。
図４に示すように、掃気時間が長くなるにつれ、電解質膜の乾燥は進み、測定インピーダンスが高くなる。インピーダンス比較部１５０は、測定インピーダンスがインピーダンス基準値ｉｎｓを下回っている間は、該測定インピーダンスと掃気時間の対（（ｉｎ，ｔ）＝（ｉｎ０，ｔ０）、（ｉｎ１，ｔ１）、・・・（ｉｎ４，ｔ４）など）を測定メモリ１５２に登録する。なお、図４に示す（ｉｎ０，ｔ０）は、掃気処理開始直前の測定インピーダンスと掃気時間をあらわす。
【００３８】
その後、測定インピーダンスがインピーダンス基準値ｉｎｓを上回ると、測定インピーダンスと掃気時間の対（（ｉｎ，ｔ）＝（ｉｎ５，ｔ５）、（ｉｎ６，ｔ６）など）を測定メモリ１５２に登録することなく、掃気制御処理を終了する。ここで、測定インピーダンスについては、掃気開始前から既にインピーダンス基準値ｉｎｓを超えている場合もある（図４に示す（ｉｎ０’、ｔ０’）など）。このような場合には、掃気処理を実行することなく処理を終了する。これにより、不要に掃気処理が行われることによる弊害、すなわち不要な掃気処理が行われることにより電解質膜が乾燥しすぎてしまい、起動性が悪化してしまう等の問題を未然に防止することができる。
【００３９】
掃気制御部１６０は、インピーダンス比較部１５０から掃気処理を終了すべき旨（或いは最初から実行しない旨）を受け取ると、以上説明した掃気制御処理を終了する。一方、インピーダンス比較部１５０から掃気処理を継続すべき旨（或いは開始すべき旨）を受け取ると、燃料電池４０に供給する酸化ガスの供給量、バイパス弁の弁開度等を調整することによって掃気処理を実行した後（ステップＳ１５０）、ステップＳ１００に戻る。なお、ステップＳ１００に戻った後の動作については、上記と同様に説明することができるため、これ以上の説明は割愛する。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態によれば、測定インピーダンスがインピーダンス基準値を下回る場合にのみ、掃気処理を実行する。これにより、不要な掃気処理が行われることによる弊害、すなわち不要な掃気処理が行われることにより電解質膜が乾燥しすぎてしまい、起動性が悪化してしまう等の問題を未然に防止することができる。
【００４１】
ここで、上述した第１実施形態では、単位時間あたりの掃気量について特に言及しなかったが、一定であっても良く、また可変であっても良い。例えば、単位時間あたりの掃気量を一定に保持する場合には、掃気処理を実行している間、酸化ガスの供給量やバイパス弁の弁開度等を一定に保持すれば良い。一方、単位時間あたりの掃気量を可変にする場合には、測定インピーダンスとインピーダンス基準値との差分を求め、求めた差分から酸化ガスの供給量やバイパス弁の弁開度等を決定すればよい。例えば、求めた差分が設定された閾値よりも大きい場合には、酸化ガスの供給量等を大きく設定することで、より早くインピーダンスが高くなるように制御する。このように、単位時間当たりの掃気量を可変とすることで、より迅速に掃気処理を終了することが可能となる。
【００４２】
また、上述した第１実施形態では、掃気処理の際に燃料電池に供給するガスとして酸化ガスを例示したが、燃料ガス（水素など）や窒素ガスなど、インピーダンス測定可能なあらゆる気体に適用可能である。
【００４３】
Ｂ．第２実施形態
上述した第１実施形態では、間欠的に燃料電池のインピーダンス測定を行い、測定インピーダンスがインピーダンス基準値を上回るまで掃気処理を実行したが、測定インピーダンスがインピーダンス基準値に到達する時間を推定し、推定した時間（以下、到達推定時間）に基づいて掃気処理を制御しても良い。
【００４４】
図５は、第２実施形態に係る制御ユニット１０’の掃気制御機能を説明するための図であり、図２に対応する図である。なお、図２と対応する部分は同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
到達推定時間算出部（算出手段）１７０は、測定メモリ１５２に登録されている測定インピーダンスと掃気時間の対（例えば、図４に示す（ｉｎ，ｔ）＝（ｉｎ０，ｔ０）、（ｉｎ１，ｔ１）、・・・（ｉｎ４，ｔ４）など）から、到達推定時間を算出する。例えば、図４に示す（ｉｎ０，ｔ０）、（ｉｎ１，ｔ１）が測定メモリ１５２に登録されている場合には、（ｉｎ０，ｔ０）、（ｉｎ１，ｔ１）とインピーダンス基準値ｉｎｓに基づいて二次補間処理を行うことにより、インピーダンス基準値ｉｎｓに到達する時間（すなわち到達推定時間）ｔｓを算出する。これにより、インピーダンスの測定回数を減らしつつも、適正な掃気制御を実現することが可能となる。なお、インピーダンスの測定回数ｎ（ｎ≧２）は適宜設定可能である。
【００４５】
Ｃ．第３実施形態
上述した第２実施形態では、インピーダンスの測定回数に特に限定することなく、到達推定時間ｔｓを算出したが、当該システムの停止命令が入力されると、燃料電池４０に対する燃料ガスの供給が停止され、インピーダンス測定に必要な燃料ガスの使用が制限されてしまう。そこで、第３実施形態では、限られたインピーダンス測定回数（２回以下）にて、燃料電池４０の含水量を目標とする含水量に制御すべく、到達推定時間ｔｓを精度良く求めることを可能とする。
【００４６】
図６は、第３実施形態に係る制御ユニット１０’’の掃気制御機能を説明するための図であり、図５に対応する図である。また、図７は、掃気時間と測定インピーダンスとの関係を例示した図であり、図４に対応する図である。なお、図６に示す構成について、図５と対応する部分には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４７】
インピーダンス演算部（測定手段）１４０は、当該システムの停止命令が入力されると、第１回目のインピーダンス測定を行い、掃気処理開始直前のインピーダンス（第１測定インピーダンス）と掃気時間の対（図７に示す（ｉｎ，ｔ）＝（ｉｎ０，ｔ０））を測定メモリ（保持手段）１５２に格納する。一方、掃気制御部１６０は、当該システムの停止命令の入力をトリガとして掃気処理を開始する。その後、インピーダンス演算部１４０は、タイマ１４１等を利用して掃気処理開始から所定時間（例えば３０秒）経過したか否かを判断する。インピーダンス演算部１４０は、所定時間経過したと判断すると、第２回目のインピーダンス測定を行い、掃気処理中のインピーダンス（第２測定インピーダンス）と掃気時間の対（図７に示す（ｉｎ，ｔ）＝（ｉｎ１，ｔ１））を測定メモリ１５２に格納する。
【００４８】
ここで、第２回目のインピーダンス測定は、掃気完了時間の推定精度を向上させる観点から、できるだけ燃料電池４０の含水量が低下したタイミングで行うのが望ましい。かかる観点から、燃料電池４０の温度変化速度を検出し、検出した温度変化速度が設定された閾値を上回った場合に第２回目のインピーダンス測定を行っても良い。なお、閾値については、燃料電池４０の残留水の気化の進行を考慮して設定すれば良い。
【００４９】
到達推定時間算出部（推定手段）１７０は、測定メモリ１５２に登録されている測定インピーダンスと掃気時間の対から、到達推定時間（掃気完了時間）を算出する手段であり、メモリ（記憶手段）１５１にはインピーダンス基準値（掃気完了目標インピーダンス）ｉｎｓが記憶されている。到達推定時間算出部１７０は、第１測定インピーダンスｉｎ０と、第２測定インピーダンスｉｎ１と、インピーダンス基準値ｉｎｓと、第１測定インピーダンスの掃気時間ｔ１を下記式（１）に代入することで、到達推定時間ｔｓを算出し、算出結果を掃気制御部１６０に出力する。
【００５０】
掃気制御部１６０は、到達推定時間算出部１７０から出力される到達推定時間に従って掃気処理を行う。これにより、インピーダンスの測定回数を減らしつつも、適正な掃気制御を実現することが可能となる。
【００５１】
ここで、上述した実施形態では、当該システム停止命令が入力された後、掃気処理開始直前（掃気処理開始近傍）で第１回目のインピーダンス測定を行ったが、掃気処理開始直後（掃気処理開始近傍）で第１回目のインピーダンス測定を行っても良い。また、当該システム停止命令が入力される直前に測定したインピーダンスを、第１回目の測定インピーダンスとして利用しても良い。
【００５２】
上述した実施形態では、メモリ１５１に設定されるインピーダンス基準値について特に言及しなかったが、例えば到達推定時間算出部（変更手段）１７０が温度センサ４３によって検出されるＦＣ温度Ｔや、当該システムに内蔵されたカレンダ機構（図示略）によって特定される日時情報に応じて適宜変更しても良い。
【００５３】
また、インピーダンス基準値は以下に示す学習結果に応じて適宜変更しても良い。実際に到達推定時間経過後にインピーダンス測定を行うと、部品の経時劣化などにより、測定したインピーダンスがインピーダンス基準値の目標範囲（例えばｉｎｓ±α）から外れてしまうことがある。そこで、当該システム始動時に測定されるインピーダンスをメモリなどに格納し、過去に測定した始動時インピーダンスと今回測定した始動時インピーダンスとを比較し、比較結果に基づきインピーダンス基準値を変更しても良い。具体的には、過去に測定した始動時インピーダンスと今回測定した始動時インピーダンスの差分が所定範囲であればインピーダンス基準値は変更せず、該差分が所定範囲を越えればインピーダンス基準値を変更する。もちろん、比較対象としては始動時インピーダンスに限らず、始動時のＩ−Ｖ特性など任意のパラメータを利用することができる。
【００５４】
また、上述した実施形態では、測定されるインピーダンスの時間変化を二次関数（ｙ＝ａｔ2+ｉｎ０）と仮定したが、指数関数など任意の関数を利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】第１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】同実施形態に係る制御ユニットの機能を説明するための図である。
【図３】同実施形態に係る掃気制御処理を示すフローチャートである。
【図４】同実施形態に係る掃気時間と測定インピーダンスとの関係を例示した図である。
【図５】第２実施形態に係る制御ユニットの機能を説明するための図である。
【図６】第３実施形態に係る制御ユニットの機能を説明するための図である。
【図７】同実施形態に係る掃気時間と測定インピーダンスとの関係を例示した図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０、１０’、１０’’・・・制御ユニット、２０・・・バッテリ、３０・・・ＤＣ／ＤＣコンバータ、４０・・・燃料電池、６０・・・インバータ、１００・・・燃料電池システム、１０５・・・状態検出部、１１０・・・目標電圧決定部、１２０・・・重畳信号生成部、１３０・・・電圧指令信号生成部、１４０・・・インピーダンス演算部、１５０・・・インピーダンス比較部、１５１・・・メモリ、１５２・・・測定メモリ、１６０・・・掃気制御部、１７０・・・到達推定時間算出部。
【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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