(57)【要約】【課題】ユーザにとって適切なタイミングで燃料電池などの起動処理を完了させる。【解決手段】燃料ガス及び酸化剤ガスが供給されて発電する燃料電池スタック３１を搭載し、当該燃料電池スタック３１にて発電した電力を使用して駆動する移動体に備えられる燃料電池システム１を起動するに際して、コントローラ１３では、ユーザが保有する遠隔操作装置３から、主として、燃料電池スタック３１の暖機を完了する起動完了時刻を指定する制御信号を取得する。そして、起動完了時刻までに燃料電池スタック３１の暖機を完了させるために、燃焼器３５による水素を使用した燃焼熱やヒータ３９による電力を使用した発熱を利用して、燃料電池スタック３１内に循環させる冷却液を暖機して、燃料電池スタック３１を暖機する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガス及び酸化剤ガスが供給されて発電する燃料電池を搭載し、当該燃料電池にて発電した電力を使用して駆動する移動体に備えられる燃料電池システムであって、
上記燃料電池システムのうち少なくとも上記燃料電池を暖機する暖機手段と、
ユーザが保有する遠隔操作装置から、上記燃料電池システムのうち少なくとも上記燃料電池の暖機を完了する起動完了時刻を指定する制御信号を取得したことに応じて、上記暖機手段を制御して起動完了時刻までに、少なくとも上記燃料電池本体に関して暖機を完了させる制御手段と
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
上記暖機手段は、原料を改質して燃料ガスを生成する改質器に供給するガスを熱交換媒体として暖機して、上記改質器を暖機する手段を更に備え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】
上記制御手段は、時刻を計時するタイマを備え、上記起動完了時刻を上記タイマで設定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】
上記制御手段は、起動完了時刻及び／又は起動完了時刻までの残り時間を上記遠隔操作装置に表示させる信号を送信すると共に、上記遠隔操作装置からの起動完了時刻の変更をする制御信号に応じて上記暖機手段を制御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５】
上記制御手段は、上記燃料電池又は上記改質器の起動に関する条件に応じて、異なる暖機処理を選択して上記暖機手段を制御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６】
上記制御手段は、上記燃料電池又は上記改質器の起動に関する条件として、上記遠隔操作装置から指定された起動完了時刻までの残り時間と、上記燃料電池又は上記改質器の温度との関係を判定して、異なる暖機処理を選択することを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
上記暖機手段は、上記移動体を駆動させるための移動体用燃料を燃焼させて熱交換媒体を加熱する燃焼手段と、当該燃焼手段に移動体用燃料を供給する燃料供給手段と、上記燃焼手段により加熱された熱交換媒体を上記燃料電池又は上記改質器に循環させる熱交換媒体供給手段とを備え、
上記制御手段は、上記起動完了時刻までの残り時間が第１の時間閾値よりも短く、上記燃料電池又は上記改質器の温度が第１の温度閾値よりも低い場合には、上記移動体用燃料を燃焼させるように上記燃料供給手段及び上記燃焼手段を制御して、上記熱交換媒体供給手段により加熱された熱交換媒体を少なくとも上記燃料電池又は上記改質器に供給させるように制御することを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
上記制御手段は、上記起動完了時刻までの残り時間と、上記燃料電池又は上記改質器の温度とに応じて、上記燃焼手段に供給する移動体用燃料流量を調整するように上記燃料供給手段を制御すると共に、上記燃料電池又は上記改質器に供給させる熱交換媒体の流量を調整するように上記熱交換媒体供給手段を制御することを特徴とする請求項７に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
上記燃焼手段に酸素を含む酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給手段を更に備え、
上記制御手段は、上記起動完了時刻までの残り時間が上記第１の時間閾値よりも短い第２の時間閾値よりも短く、上記燃料電池又は上記改質器の温度が上記第１の温度閾値よりも低い第２の温度閾値よりも低い場合には、上記燃料供給手段から上記燃焼手段に供給させる移動体用燃料量に対する酸素含有ガスの供給量を少なくするように上記酸素含有ガス供給手段を制御し、上記起動完了時刻までの残り時間が上記第２の時間閾値よりも長く、上記燃料電池又は上記改質器の温度が上記第２の温度閾値よりも高い場合には、上記燃料供給手段から上記燃焼手段に供給させる移動体用燃料量に対する酸素含有ガスの供給量を多くするように上記酸素含有ガス供給手段を制御することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
上記制御手段は、上記燃料電池又は上記改質器の暖機に必要な最大ガス流量よりも小さい流量であって運転効率が高効率となる運転領域で上記酸素含有ガス供給手段を制御することを特徴とする請求項９に記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
上記暖機手段に電力を蓄積するバッテリと、当該バッテリ又は移動体外部の外部電源からの電力を上記暖機手段に供給する電力切替手段とを備え、
上記制御手段は、上記燃料電池又は上記改質器の起動に関する条件として、上記外部電源から上記暖機手段に電力供給をすることが可能か否かを判定して、異なる暖機処理を選択することを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
上記制御手段は、上記外部電源が利用可能である場合に、上記バッテリに優先して上記外部電源からの電力を上記暖機手段に供給するように上記電力切替手段を制御することを特徴とする請求項１１に記載の燃料電池システム。
【請求項１３】
上記外部電源が利用可能である場合に、上記暖機手段により上記燃料電池又は上記改質器を暖機すると共に、上記外部電源からの電力を上記バッテリに充電させる充電制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の燃料電池システム。
【請求項１４】
上記充電制御手段は、上記暖機手段により暖機を完了する前の上記バッテリの充電状態を、上記移動体の通常走行状態における上記バッテリの充電状態よりも高くするように上記外部電源からの電力を上記バッテリに充電させ、上記移動体の駆動開始直後の上記バッテリの充電状態を、上記移動体の通常走行状態における上記バッテリの充電状態よりも高くすることを特徴とする請求項１３に記載の燃料電池システム。
【請求項１５】
上記制御手段は、上記バッテリの充電状態が上記移動体の通常走行状態における上記バッテリの充電状態よりも高い場合には、上記燃料電池又は上記改質器の暖機を完了して起動完了と判定する起動完了判定閾値を、早期に起動完了と判定するように変更することを特徴とする請求項１４に記載の燃料電池システム。
【請求項１６】
上記制御手段は、上記起動完了時刻までの残り時間が短い場合に、上記移動体の通常走行状態における上記バッテリの充電状態の下限閾値よりも高い所定の充電状態となるまで上記バッテリから上記暖機手段に電力供給するように上記電力切替手段を制御することを特徴とする請求項１１〜請求項１５の何れかに記載の燃料電池システム。
【請求項１７】
上記暖機手段は、上記電力切替手段から供給された電力による加熱手段を備え、
上記電力切替手段は、上記外部電源が利用可能である場合には、上記外部電源からの電力を上記加熱手段に供給することを特徴とする請求項１１〜請求項１６の何れかに記載の燃料電池システム。
【請求項１８】
上記暖機手段は、上記電力切替手段から供給された電力による上記熱交換媒体を加熱する加熱手段を備え、
上記制御手段は、起動完了までの残り時間が上記第２の時間閾値よりも短い第３の時間閾値よりも短く、上記燃料電池又は上記改質器の温度が上記第２の温度閾値よりも低い第３の温度閾値よりも低い場合には、上記加熱手段により暖機するように上記電力切替手段を制御すると共に移動体用燃料を燃焼して暖機するように上記燃焼手段を制御することを特徴とする請求項９に記載の燃料電池システム。
【請求項１９】
上記燃料電池又は上記改質器を暖機して起動した直後の所定時間の走行必要電力の履歴を記憶する記憶手段を更に備え、
上記制御手段は、上記燃料電池又は上記改質器の起動に関する条件として、上記記憶手段に記憶された走行必要電力の履歴を判定して、異なる暖機処理を選択して上記暖機手段を制御することを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項２０】
移動体の移動ルートを設定する移動ルート設定手段を更に備え、
上記制御手段は、上記燃料電池又は上記改質器の起動に関する条件として、上記移動ルート設定手段にて設定された移動ルートに基づいて上記燃料電池又は上記改質器を暖機して起動した直後の所定時間の走行必要電力を演算して、当該走行必要電力を上記燃料電池又は上記改質器の起動に関する条件として判定して、異なる暖機処理を選択して上記暖機手段を制御することを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項２１】
上記制御手段は、上記記憶手段に記憶された走行必要電力又は上記演算された走行必要電力が、所定の電力閾値よりも小さい場合には、移動体外部の外部電源から移動体内のバッテリに充電する電力を少なくすることを特徴とする請求項１９又は請求項２０に記載の燃料電池システム。
【請求項２２】
上記制御手段は、上記記憶手段に記憶された走行必要電力又は上記演算された走行必要電力が、所定の電力閾値よりも小さい場合には、上記燃料電池又は上記改質器の暖機を完了して起動完了と判定する起動完了判定閾値を、早期に起動完了と判定するように変更することを特徴とする請求項１９〜請求項２１の何れかに記載の燃料電池システム。
【請求項２３】
上記制御手段は、上記燃料電池又は上記改質器を暖機して起動完了した後に移動体の走行を開始しない場合、又は起動完了前に起動完了時刻を延長する制御信号を上記遠隔操作装置から入力した場合には、上記燃料電池又は上記改質器を暖機する処理を継続するように上記暖機手段を制御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２４】
上記制御手段は、上記燃料電池又は上記改質器を暖機して起動完了した後に移動体の走行を開始しない場合、又は起動完了前に起動完了時刻を延長する制御信号を上記遠隔操作装置から入力した場合には、上記燃料電池にて発電した電力の一部を、移動体外の外部電源に供給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２５】
上記制御手段は、上記燃料電池又は上記改質器を暖機して起動完了した後に移動体の走行を開始しない場合に、上記燃料電池の発電を停止する制御を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２６】
上記制御手段は、上記遠隔操作装置からの暖機処理を指定する制御信号に応じ、指定された暖機処理にて上記燃料電池又は上記改質器を暖機するように上記暖機手段を制御することを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項２７】
上記暖機手段、上記燃料電池又は上記改質器から排出される予め設定した特定物質を検出する特定物質検出手段を更に備え、
上記制御手段は、上記特定物質検出手段により特定物質が検出された場合に、暖機処理を中止するように上記暖機手段を制御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２８】
上記制御手段は、上記特定物質検出手段により特定物質が検出された場合に、移動体の外部から認識可能な警告をする警告手段を備えることを特徴とする請求項２７に記載の燃料電池システム。
【請求項２９】
上記制御手段は、上記特定物質検出手段により特定物質が検出された場合に、特定物質が検出されたことを示す制御信号を上記遠隔操作装置に送り、上記遠隔操作装置の警告手段にて警告させることを特徴とする請求項２７又は請求項２８に記載の燃料電池システム。
【請求項３０】
上記遠隔操作装置の警告手段は、上記特定物質検出手段により特定物質が検出されたことを表示して警告をすることを特徴とする請求項２９に記載の燃料電池システム。
【請求項３１】
上記遠隔操作装置の警告手段は、上記特定物質検出手段により特定物質が検出された制御信号を入力した場合に、振動機構又は放音機構を駆動して警告をすることを特徴とする請求項２９又は請求項３０に記載の燃料電池システム。
【請求項３２】
上記制御手段は、上記移動体と上記遠隔操作装置との距離が近いほど、特定物質が検出されたことの警告を強調させることを特徴とする請求項２８〜請求項３１の何れかに記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体に搭載され、ユーザが遠隔指示したことに応じて起動処理を開始する燃料電池システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車等の移動体用の動力源として、環境の観点から望ましい燃料電池が注目されており、燃料電池の発電制御等を行う燃料電池システムの開発がなされている。特に、移動体用の燃料電池として有力と目されているもののひとつとして、高分子電解質膜（ＰＥＭ（Ｐｒｏｔｏｎ  Ｅｘｃｈａｎｇｅ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ））型の燃料電池（ＰＥＦＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ））が挙げられる。
【０００３】
この燃料電池は、水素を燃料ガスとし、当該燃料ガスを酸素を含む酸化ガスと反応させることにより発電するものであり、燃料ガス極の水素がプロトンとなって高分子電解質膜中を酸化ガス極まで移動して酸化ガスと反応させる構成となっている。したがって、燃料電池システムにより燃料電池に発電をさせる場合には、高分子電解質膜を加湿して湿潤な状態を保つことが必要である。
【０００４】
また、高分子電解質膜型の燃料電池が移動体用の動力源として有力と目される理由のひとつは、高分子電解質膜型の燃料電池が他の形式の燃料電池よりも比較的低い８０℃前後という温度域で運転されるためである。このような高分子電解質膜型の燃料電池では、燃料ガスと酸化ガスの反応によって生じるエネルギーのうち、電気として取り出されなかった分のエネルギーが熱になるので、水などの冷媒やラジエータを使用して、運転温度が維持されることが多い。
【０００５】
したがって、燃料電池システムでは、高分子電解質膜に含まれる水分や冷媒という形で燃料電池が大きな熱容量を持つことになるので、燃料電池を搭載した移動体が長時間放置されて、燃料電池システムの温度が外気と同じになった状態から運転温度域まで昇温させるには、大きなエネルギーが必要となる。
【０００６】
なお、燃料電池は上記の運転温度域よりも低い温度でも発電は可能であるが、低温では燃料ガスと酸化ガスとの反応の活性が低下することなどにより、定格電力が取り出せない。また高分子電解質膜に含まれる水分が凍結した場合には、プロトンが酸化ガス極に移動できないため発電は不可能である。すなわち、燃料電池を運転可能な状態とするために、暖機が必要になることがあり、燃料電池システムにより暖機等の起動処理を必要とすることがある。
【０００７】
また、従来より、燃料電池の燃料である水素を得るために、水素を含む化合物から水素を分離する燃料改質システムを搭載した燃料電池システムが知られている。この燃料改質システムにおいて、特に、改質の対象となる炭素及び水素を含む有機化合物は、容積当たりもしくは重量当たりのエネルギー密度が水素に比べて高いため、改質に関する多くの研究や開発がなされている。この有機化合物として、炭化水素系燃料は、メタン等のアルカンや、アルコール・エーテル類、もしくはガソリン等からなり、常温常圧又は僅かな加圧条件で液体となって取り扱いが容易であると共に、燃料としての利用技術が確立されている等の理由から燃料改質の原料として有力視されている。
【０００８】
しかし、改質反応が高活性となる温度域は、メタノールで３００℃から４００℃付近、ガソリンで６００℃以上と高いために、低い温度域ではまったく水素が得られないか、あるいは効率が悪い、すなわち所定の温度域での反応と比べて少ない水素しか得られない。したがって、上述した燃料電池本体の暖機と共に、燃料改質システムについても十分な暖機を必要とする。
【０００９】
更に、従来より、移動体用の燃料電池システムにおいては、二次電池やキャパシタといった蓄電システムを搭載した燃料電池システムが知られている。例えば燃料電池システムを自動車に搭載した場合、ブレーキをかけたときの停止時に回生電力を回収して蓄電システムに蓄え、加速時のエネルギーとして再利用することにより、燃費効率の向上を図ることがなされている。また、蓄電システムは、燃料電池システム全体を電子制御するため、燃料電池が発電していないシステム停止時の電源として使用されて、燃料電池システムの起動処理を開始させる。
【００１０】
蓄電システムには、エネルギー密度が大きい二次電池が搭載されていることが多い。この二次電池は、充電状態（ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ））が全電池容量の３０％から８０％付近で使用されることが多い。このとき、蓄電システムでは、ＳＯＣの下限閾値の例えば３０％を下回らないように制御することで、再起動や駆動力アシストのためのエネルギーを確保する。また、蓄電システムでは、ＳＯＣの上限閾値の例えば８０％を上回らないように制御することで、回生電力を回収する余地を残したりする。
【００１１】
しかし、二次電池は、停車後に電子機器を使用したり、長時間の放置によって自己放電することにより、ＳＯＣが下限閾値を下回ることがある。また、二次電池は、燃料電池の起動処理を開始する前にＳＯＣが下限閾値を上回っている場合でも、起動処理にて電力を使用したことによりＳＯＣが下限閾値を下回ることもある。
【００１２】
このような場合には、燃料電池が発電を開始した後に、移動体の運転を開始する前に、二次電池の充電を行うことが望ましい。これは、ＳＯＣが下限閾値を下回った状態で移動体の運転、例えば燃料電池自動車の走行を開始した場合に、消費電力の大きい電子機器を使用したり、駆動力アシストを行って二次電池から放電を行ってＳＯＣが低下した状態となると、燃料電池システムが停止する恐れがあることによる。すなわち、蓄電システムでは、燃料電池の起動処理をするに際して、二次電池の充電が必要になることもある。また、蓄電システムでは、多くの形式の二次電池が低温では性能が低下するため、暖機することが望ましい。
【００１３】
ここで、従来の燃料電池システムとしては、下記の特許文献１に記載されているように、燃料電池の暖機をするに際して、燃料電池の冷態時には冷却液を加熱するための加熱手段を冷却液流路に設けたものが知られている。
【００１４】
また、従来の他の燃料電池システムとしては、下記の特許文献２に記載されているように、オートサーマル改質器を備えた燃料電池用燃料ガス生成装置の動作を開始したときに、改質器とＣＯ除去器を含む改質反応器の暖機させる場合に、暖機時の改質器に供給する燃料や空気を増大させることにより、ＣＯ除去器の暖機を促進するものが知られている。
【００１５】
更に、従来の他の燃料電池システムとしては、下記の特許文献３に記載されているように、予め定めた時間パターンで燃料電池を運転し、実際に消費した電力パターンによって予め定めた時間パターンを補正する燃料電池コージェネレーションンシステムが知られている。
【００１６】
更に、従来の他の燃料電池システムとしては、下記の特許文献４に記載されているように、電気自動車用燃料電池を起動するに際して、二次電池が過放電状態である場合に外部電源によって燃料電池起動時の補機駆動を行ったり、燃料の触媒燃焼により改質器や冷却液を加熱するものが知られている。
【００１７】
更に、従来より、下記の特許文献５に記載されているように、携帯電話からコマンドを送信して車両の空調システムを遠隔制御するものが知られている。
【００１８】
【特許文献１】
特開２００２−１１７８７６号公報
【００１９】
【特許文献２】
特開２００２−１９８０８１号公報
【００２０】
【特許文献３】
特開２００２−８３６０６号公報
【００２１】
【特許文献４】
特開２００２−５０３７８号公報
【００２２】
【特許文献５】
特開２００２−２１９９２６号公報
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の技術では、以下のような問題点があった。
【００２４】
先ず、特許文献１に記載された技術は、燃料電池の暖機をするに際して、燃料電池の冷態時には冷却液を加熱するための加熱手段として電気ヒータを使用し、冷却液を暖機するものであるが、上述したように冷却液や燃料電池に含まれる水分の熱容量は大きく、暖機のために大量の電気エネルギーが要求される。すなわち、この技術では、蓄電システムを構成する二次電池等の電力により電気ヒータを駆動する場合、暖機完了までに蓄電システムのＳＯＣが著しく低下する恐れがある。
【００２５】
また、特許文献１に記載された技術では、メタノール等の燃料を燃焼させることにより発生した燃焼熱を利用して冷却液を加熱する手法も記載されている。これは、燃料の燃焼熱は熱量が大きく、メタノールやガソリンといった液体燃料がもつエネルギーは、二次電池等の容量よりもはるかに大きいためエネルギー切れの心配も少ないことによる。しかし、この技術では、燃焼後のガスが高温のまま排出される場合には、エネルギー使用効率の点で好ましくない場合がある。すなわち、ガスによる熱交換は一般的に温度効率が低いとされており、暖機に必要なエネルギーに対して消費エネルギーが大きい傾向がある。
【００２６】
これに対し、燃料の燃焼によって生じた高温ガスの熱エネルギーを最大限冷却液に伝えるように、高温ガスと熱交換器の接触面積をできるだけ大きくして熱交換器内のガス流路を細く且つ長くする手法がある。しかし、当該ガス流路に大量のガスを流すためには大出力の送風機もしくは圧縮機が必要となり、送風機や圧縮機の消費エネルギーを含めた暖機のためのエネルギーが大きくなってしまう。
【００２７】
また、特許文献２に記載された技術は、燃料の酸化反応、すなわち燃焼によって生じた熱で燃料改質システムの中で比較的下流にあるＣＯ除去器を暖機するが、暖機をしている時点ではＣＯ除去器が動作可能な温度に達していないため、燃料電池をバイパスして改質ガスを燃焼器を備えた蒸発器に送られる。すなわち、ＣＯ除去器を暖機している最中では、燃料電池にて発電可能な状態にないために、燃料電池の起動に必要な電力のすべてを燃料電池以外の電源から供給する必要がある。更に、この特許文献２に記載された技術では、燃料電池の起動時において、空気流量を増大させるので、多くの空気系の電力が必要である。これにより、特許文献２に記載された技術は、特許文献１に記載された技術と同様に、暖機完了までに蓄電システムのＳＯＣが著しく低下する恐れがある。
【００２８】
更に、特許文献３に記載された技術では、定置用の燃料電池を運転することを前提としているが、移動体に搭載した場合に、発電が可能となる運転開始時刻を予め指定して緩慢な起動処理を行い、蓄電システムのＳＯＣの低下を抑制することができる。しかし、この特許文献３に記載された技術では、定置用の燃料電池を前提としたものであるので、運転開始時刻を任意に指定したい場合や、コージェネレーションシステムのように商用電力が利用できるとは限らない場合には好適ではない。
【００２９】
更にまた、特許文献４に記載された技術は、二次電池が過放電状態の場合の起動制御についてのみ述べたものであり、それ以外の場合も含めて最適な起動処理方法を選択する手段を与えるものではない。例えば、特許文献３に記載されているように、運転開始時刻が予め指定されている場合、すなわち必ずしも急速な起動が必要とされていない場合には、外部電源により二次電池の充電を行ったり、改質器や冷却液の加熱を行ったりすることが考慮されていない。
【００３０】
更にまた、特許文献５に記載された技術は、空調のエネルギー源として燃料電池をあらかじめ運転させておくことにより、同時に移動体の運転前に燃料電池の暖機を完了させることができ、移動体が充放電可能な蓄電システムを備える場合に蓄電システムの電力を優先的に利用して空調を行うことや、移動体運転前の燃料電池発電時に蓄電システムへ充電できるように、移動体運転時の蓄電システムへの充電を抑制する。しかし、特許文献５に記載された技術であっても、様々な状況に応じた最適な燃料電池の起動処理方法を選択する手段を与えるものではない。
【００３１】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、ユーザにとって適切なタイミングで燃料電池などの起動処理を完了させることができる燃料電池システムを提供するものである。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
本発明では、燃料ガス及び酸化剤ガスが供給されて発電する燃料電池を搭載し、当該燃料電池にて発電した電力を使用して駆動する移動体に備えられる燃料電池システムを起動するに際して、ユーザが保有する遠隔操作装置から、燃料電池システムのうち少なくとも燃料電池の暖機を完了する起動完了時刻を指定する制御信号を取得したことに応じて、起動完了時刻までに、少なくとも燃料電池の暖機を完了させる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明に係る燃料電池システムによれば、遠隔操作装置からの制御信号に従って起動完了時刻に少なくとも燃料電池の暖機が完了して燃料電池から電流の取り出しを可能な状態にするので、ユーザが事前に移動体から離れた場所で起動完了時刻を指定し、ユーザが移動体に乗り込んだときに適切なタイミングで起動処理を完了させることができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態及び第２実施形態について図面を参照して説明する。
【００３５】
［第１実施形態］
本発明は、例えば図１に示すように構成された第１実施形態に係る燃料電池システム１に適用される。
【００３６】
［燃料電池システム１の構成］
この燃料電池システム１は、自動車等の移動体に搭載され、移動体の動力源となる電力を発生させて、図示しない駆動モータ等に電力供給する。この燃料電池システム１は、移動体の外に設けられた外部電源２とケーブル２ａで接続されると共に、ユーザに保持される遠隔操作装置３と無線で電気的に接続する。
【００３７】
この遠隔操作装置３は、図示しないが、ユーザに操作される操作入力機能、無線信号を燃料電池システム１に送る無線送受信機能、ユーザに各種情報を提示するための表示機構、放音機構、振動機構の提示機能等、これらの各機能を制御する遠隔操作コントローラを備える。この遠隔操作コントローラは、ユーザに操作入力機能が操作されることで、操作内容に応じた制御信号を燃料電池システム１に送り、燃料電池システム１を動作させる。また、この遠隔操作コントローラは、燃料電池システム１からの制御信号に従って、提示機能を制御して、燃料電池システム１に関する各種情報をユーザに提示する。
【００３８】
燃料電池システム１は、外部電源２からのケーブル２ａと電気的に接続するためのコネクタを備えた充電制御部１１を備える。この充電制御部１１は、ケーブル２ａ及びコネクタを介して外部電源２と接続された充電制御器２１及び切替器２２を備える。充電制御器２１は、外部電源２からの電力をバッテリ２３に充電する。また、切替器２２は、図示しない起動用電源ラインに接続され、バッテリ２３にて放電された電力と外部電源２からの電力を、燃料電池システム１の各部に供給するように切替制御する。このとき、切替器２２は、外部電源２からの電力又はバッテリ２３からの電力の何れか一方、又は外部電源２からの電力とバッテリ２３からの電力を混合して燃料電池システム１の各部に電力供給をする。
【００３９】
また、この燃料電池システム１は、移動体の動力源となる電力を発生させる燃料電池運転部１２を備える。この燃料電池運転部１２は、燃料ガス及び酸化剤ガスが供給されることにより発電する燃料電池スタック３１を備える。この燃料電池スタック３１は、固体高分子電解質膜を挟んで空気極と水素極とを対設した燃料電池セル構造体をセパレータで挟持し、セル構造体を複数積層して構成されている。本例の燃料電池システム１においては、燃料電池スタック３１に発電反応を発生させるための燃料ガスとして例えば水素ガスを燃料極に供給すると共に、酸化剤ガスとして例えば酸素を含む空気を酸化剤極に供給する。
【００４０】
この燃料電池スタック３１は、燃料電池システム１の通常運転時において、水素極に水素タンク３２に貯蔵された水素ガスが水素バルブ３３を介して、水素流量及び水素圧力が調整された状態で供給される。また、燃料電池スタック３１は、水素ガスが供給されると共に、空気極に送風機３４から空気が供給される。
【００４１】
送風機３４は、燃料電池システム１の起動処理運転時において、空気を燃焼器３５に送る。この燃焼器３５は、燃料電池システム１の通常運転時においては、燃料電池スタック３１の水素極から排出された排出ガスに含まれる水素を触媒燃焼させる。また、燃焼器３５は、燃料電池システム１の起動処理運転時においては、水素バルブ３３からの水素ガスと送風機３４からの空気とを反応させて高圧ガスを発生して熱交換器３６に送る。
【００４２】
熱交換器３６では、燃焼器３５とガス配管を介して接続されると共に、冷却液ポンプ３７と冷却液配管を介して接続されている。この熱交換器３６では、燃料電池システム１の起動処理運転時において、燃焼器３５からの高圧ガスと、冷却液ポンプ３７にて圧送された冷却液との熱交換を行って、熱交換をした冷却液を冷却液配管を介して調整弁３８に送る。
【００４３】
また、冷却液ポンプ３７は、燃料電池スタック３１内の冷却液流路を通過した冷却液が供給され、熱交換器３６と共にヒータ３９に冷却液を圧送する。このとき、冷却液ポンプ３７では、圧送した冷却液が熱交換器３６、調整弁３８及び燃料電池スタック３１を通過して循環すると共に、ヒータ３９、調整弁３８及び燃料電池スタック３１を通過して循環するように駆動量が制御される。
【００４４】
ヒータ３９は、切替器２２と起動用電力ラインを介して接続され、切替器２２からの電力供給を受けて、冷却液ポンプ３７からの冷却液を加熱して、調整弁３８に送る。
【００４５】
調整弁３８では、熱交換器３６から高圧ガスにて熱交換された冷却液及びヒータ３９にて加熱された冷却液が供給され、各冷却液の流量調整をして燃料電池スタック３１に送る。
【００４６】
また、この燃料電池システム１では、充電制御部１１及び燃料電池運転部１２の動作を制御するコントローラ１３を備える。このコントローラ１３は、例えば遠隔操作装置３から制御信号に従って、充電制御部１１の充電制御器２１及び切替器２２、燃料電池運転部１２の送風機３４、水素バルブ３３、熱交換器３６、調整弁３８及びヒータ３９の動作を制御する。これにより、コントローラ１３では、燃料電池スタック３１を暖機して起動するに際して、燃焼器３５による燃焼を利用した起動処理方法、外部電源２又はバッテリ２３の電力を利用してヒータ３９による発熱を利用した起動処理方法を選択する起動制御処理を実行する。
【００４７】
［燃料電池システム１の起動制御処理］
つぎに、上述したように構成された燃料電池システム１の起動制御処理のメインフローについて図２を参照して説明する。
【００４８】
コントローラ１３では、遠隔操作装置３から起動命令及び起動完了時刻を含む制御信号が送られることにより、ステップＳ１以降の処理を開始する。また、このコントローラ１３では、遠隔操作装置３から指定された起動完了時刻を内部のタイマにて設定して、起動処理に必要な所定時間だけ遡った時刻となった場合にステップＳ１以降の処理を開始する。
【００４９】
ステップＳ１においては、コントローラ１３により、バッテリ２３のバッテリ充電率（ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ））を検出して、当該ＳＯＣが下限閾値以上かを判定する処理や、充電制御部１１や燃料電池運転部１２を構成する各部が正常動作するか否かを判定する処理等のシステムチェックをして、燃料電池システム１が正常である場合にステップＳ２に処理を進める。
【００５０】
ステップＳ２においては、コントローラ１３により、起動処理に関する温度等の各種条件に応じて、燃料電池システム１を起動する処理方法の選択をする起動処理方法選択処理をして、ステップＳ３に処理を進める。なお、この起動処理方法選択処理の処理内容については後述する。
【００５１】
ステップＳ３においては、コントローラ１３により、ステップＳ２にて選択された起動処理方法を実行して、処理を終了する。ここで、コントローラ１３では、遠隔操作装置３からの制御信号により、起動完了時刻の設定変更処理等の変更がなされた場合には、ステップＳ２に処理を戻して、起動処理方法の選択を再度実行する。なお、このステップＳ３での起動処理の処理内容については後述する。
【００５２】
なお、この起動制御処理では、コントローラ１３にタイマを内蔵し、ユーザが移動体を毎回利用する所定時刻に燃料電池システム１の起動が完了するようにしても良い。
【００５３】
「起動処理」
つぎに、上述の起動制御処理におけるステップＳ３にて実行する起動処理について図３を参照して説明する。
【００５４】
この起動処理では、先ず、ステップＳ１１において、コントローラ１３により、燃料電池システム１の起動完了を判定するための完了判定閾値を設定する完了判定閾値設定処理を行ってステップＳ１２に処理を進める。このとき、コントローラ１３では、遠隔操作装置３からの制御信号に従って、ユーザの指示に従った起動処理の完了判定閾値を設定する。なお、この完了判定閾値設定処理の処理内容については後述する。
【００５５】
ステップＳ１２においては、コントローラ１３により、起動処理を完了する時刻等の指示内容に変更があるか否かを判定し、変更がない場合にはステップＳ１３に処理を進める。ここで、コントローラ１３では、起動処理を完了する時刻等の指示内容に変更がないと判定した後に、充電制御部１１及び燃料電池運転部１２を制御して、燃料電池システム１の起動処理を開始させる。
【００５６】
ステップＳ１３においては、コントローラ１３により、ステップＳ１１にて設定した完了判定閾値と、現在の燃料電池システム１の状態とを比較して、燃料電池システム１の状態が完了判定閾値に達したか否かを判定すると共に、遠隔操作装置３からの制御信号により燃料電池システム１の起動を中断するようなユーザ指示があったか否かを判定する。
【００５７】
コントローラ１３では、燃料電池システム１の起動を中断するユーザ指示が無く、燃料電池システム１の状態が完了判定閾値に達した状態となっていないと判定した場合には、燃料電池システム１の起動処理を継続するためにステップＳ１２に処理を戻す。また、コントローラ１３は、燃料電池システム１の起動処理を中断するユーザ指示が無く、燃料電池システム１の状態が完了判定閾値に達したと判定した場合には、燃料電池システム１の起動処理が完了したと判定してステップＳ１４に処理を進める。更に、コントローラ１３では、燃料電池システム１の起動処理を中断するようなユーザ指示がなされた場合には、ステップＳ１６に処理を進める。
【００５８】
ステップＳ１４においては、コントローラ１３により、ステップＳ１３にて起動処理の完了を判定した後の経過時間をカウントし、移動体内の各部の操作等を監視することで、所定時間内（例えば１５分）に移動体の運転が開始されるか否かを監視する。コントローラ１３では、所定時間内に移動体の運転が開始された場合は、ステップＳ１５に処理を進め、燃料電池システム１の起動処理が正常に終了したことを示す正常終了フラグの設定を「ＯＮ」に設定して、処理を終了する。
【００５９】
なお、起動処理を完了した後には、経過時間をカウントすると共に、燃料電池システム１の温度を測定又は推定し、必要に応じて燃料電池システム１の暖機処理をするように燃料電池運転部１２の各部を制御することが望ましい。また外部電源２が利用可能であり、外部電源２に対する売電が可能な場合は、通常運転によって発電した電力を外部電源２に供給することも有効である。また、外部電源２が利用可能であり、外部電源２に対する売電が可能な場合は、コントローラ１３では、燃料電池スタック３１を通常運転させて発電させた電力を外部電源２に供給しても良い。
【００６０】
一方、コントローラ１３では、起動処理の完了を判定した後の経過時間から、所定時間移動体の運転が開始されないと判定した場合には、ステップＳ１６に処理を進める。
【００６１】
ステップＳ１３にて起動処理の中断、又はステップＳ１４にて移動体の運転が開始されないと判定した後のステップＳ１６においては、コントローラ１３により、異常時処理をするように燃料電池運転部１２を制御して、ステップＳ１７に処理を進める。この異常時処理は、例えば、起動処理において燃焼器３５を使用している場合に、コントローラ１３により、図示しない温度センサの信号をモニタして、燃焼器３５での温度が支障のない温度であることを確認した上で送風機３４を停止させるように制御する。
【００６２】
ステップＳ１７においては、コントローラ１３により、異常終了フラグの設定を「ＯＮ」にして処理を終了する。
【００６３】
また、ステップＳ１２にてユーザ指示による指示内容に変更があると判定した場合のステップＳ１８においては、コントローラ１３により、ステップＳ２にて設定した起動処理方法を変更する必要があるか否かを判定する。ここで、ユーザの指示とは、起動完了時刻の時刻変更等などが挙げられる。コントローラ１３により起動処理方法を変更する必要がないと判定した場合にはステップＳ１１に処理を戻す。ステップＳ１８からステップＳ１１に処理を戻したときには、コントローラ１３により、ユーザ指示による変更に応じて、完了判定閾値の変更をする。また、ステップＳ１８にて起動処理方法を変更する必要があると判定した場合にはステップＳ１９に処理を進めて、コントローラ１３により、処理変更フラグの設定を「ＯＮ」とし、ステップＳ２に処理を戻す。
【００６４】
「完了判定閾値設定処理」
つぎに、上述の起動処理におけるステップＳ１１にて実行する完了判定閾値設定処理について図４を参照して説明する。なお、以下に説明する完了判定閾値設定処理では、完了判定閾値として燃料電池システム１の温度を使用し、図示しない冷却液センサを冷却液配管に設けた場合について説明する。また、後述の時間閾値は、遠隔操作装置３からの制御信号により設定される。
【００６５】
ここで、高分子膜を備えた燃料電池スタック３１では、通常、８０℃付近で最大の発電能力を示すものが多いが、原理的にはそれより低い温度でも発電を行える。ただし、燃料電池スタック３１の温度が低いときには、水素ガスと空気の反応活性が低くなるため、最大発電量や効率が低下し、水素ガスと空気の反応エネルギーのうち、電力にならなかった分が熱となる。
【００６６】
したがって、移動体の走行に必要な電力が最大発電量以下である場合、又はバッテリ２３から電力供給をして十分に移動体を走行させることができる場合には、定格電力を発電できる温度域よりも低い温度で燃料電池スタック３１の運転が可能となる。そして、燃料電池スタック３１にて発生した熱を冷却液流路に設けられた図示しないラジエータにて放熱しないように、当該ラジエータをバイパスするように冷却液を循環することで、自己発熱による燃料電池スタック３１の暖機を行うことが可能となる。すなわち、燃料電池システム１の起動時には、暖機後の通常運転時には捨てなければならない熱を利用して暖機を行うことができる。
【００６７】
また、この完了判定閾値設定処理の説明では、例えば、移動体が主に毎日の通勤に使用される自動車に燃料電池システム１が搭載され、毎日の通勤では少人数乗車かつ少ない荷物の量で平坦な市街路を走行する走行パターンである場合であって、したがって燃料電池スタック３１を比較的低い温度までしか暖機しないで移動体の運転を開始する場合を例にとって説明する。このような移動体の走行パターンは、走行必要電力の履歴としてコントローラ１３にて記憶される。このとき、コントローラ１３では、走行を開始してから燃料電池スタック３１の発熱による暖機が終了する程度の時間の走行パターンを記憶する。なお、本発明は、上述した「燃料電池スタック３１を比較的低い温度までしか暖機しないで移動体の運転を開始する場合」に限って適用されるものでないことは言うまでもない。
【００６８】
この完了判定閾値設定処理では、先ず、ステップＳ２１において、コントローラ１３により、遠隔操作装置３からの制御信号から、ユーザによって起動処理方法が指示されたか否かを判定する。起動処理方法が変更されていると判定した場合にはステップＳ２４に処理を進め、起動処理方法が変更されていないと判定した場合にはステップＳ２２に処理を進める。
【００６９】
ステップＳ２４においては、コントローラ１３により、例えば移動体の運転開始直後から高い電力出力が必要であることをユーザによって予想したことにより、遠隔操作装置３から起動処理方法を変更する指示を含む制御信号を受信した場合には、当該指示に応じて、完了判定閾値となる完了判定温度閾値を高い温度に設定して処理を終了する。
【００７０】
一方、ステップＳ２１において起動処理方法が変更されていないと判定した後のステップＳ２２においては、バッテリ２３のＳＯＣを検出して、当該検出したＳＯＣが所定値に達している場合には、ステップＳ２３に処理を進めて記憶している走行パターンに従った温度を完了判定温度閾値にして、処理を終了する。一方、バッテリ２３のＳＯＣが所定値に達していない場合には、完了判定温度閾値を高くして処理を終了する。これは、燃料電池スタック３１の暖機が十分でない時に、暖機途中の燃料電池スタック３１の最大発電量を越える電力が要求された場合にバッテリ２３から電力供給をするためであって、燃料電池スタック３１の発電電力をバッテリ２３に供給するためである。
【００７１】
「起動処理方法選択処理」
つぎに、上述の起動制御処理におけるステップＳ２にて実行する起動処理方法選択処理について図３を参照して説明する。
【００７２】
この起動処理方法選択処理において、先ず、ステップＳ３１において、コントローラ１３により、外部電源２が利用可能か否かを判定し、利用可能である場合にはステップＳ３２に処理を進め、利用可能でないと判定した場合にはステップＳ３３に処理を進める。このとき、コントローラ１３では、例えば外部電源２と充電制御部１１とがケーブル及びコネクタにより接続されているか否かを判定する。
【００７３】
ステップＳ３２においては、コントローラ１３により、外部電源２からの電力をバッテリ２３に充電するように充電制御器２１を制御して、ステップＳ３３に処理を進める。このとき、コントローラ１３では、起動制御処理におけるＳＯＣ上限閾値を、移動体走行時のＳＯＣ上限閾値よりも高く設定する。これにより、移動体が走行開始した直後において燃料電池スタック３１が発熱しているときに、発熱をしている燃料電池スタック３１の状態での最大発電量以上の電力供給が要求された場合であっても、確実に切替器２２によりバッテリ２３から駆動モータに電力供給をすることが可能となる。
【００７４】
ステップＳ３３においては、コントローラ１３により、起動完了までの残り時間が予め設定した第１の時間閾値よりも小さいか否かを判定し、小さくない場合にはステップＳ３４に処理を進め、小さい場合にはステップＳ３５に処理を進める。
【００７５】
ステップＳ３５では、コントローラ１３により燃料電池システム１の温度が第１の温度閾値よりも小さいか否かを判定して、小さくない場合にはステップＳ３４に処理を進め、小さい場合にはステップＳ３６に処理を進める。このとき、コントローラ１３では、必要に応じて、起動完了時刻及び／又は起動完了時刻までの残り時間を、遠隔操作装置３側に送信しても良い。
【００７６】
そして、コントローラ１３では、起動完了までの残り時間が第１の時間閾値よりも小さく、且つ燃料電池システム１の温度が第１の温度閾値よりも小さいと判定した場合、ステップＳ３６において、燃焼器３５により高温ガスを発生させ、ヒータ３９による発熱と共に冷却液を加熱する起動処理方法を選択する。一方、コントローラ１３では、起動完了までの残り時間が第１の時間閾値よりも小さくない場合、ステップＳ３４において、燃焼器３５による燃焼を伴わずにヒータ３９による発熱を利用して冷却液を加熱する起動処理方法を選択する。なお、このステップＳ３４での処理内容については後述する。
【００７７】
ここで、燃料電池スタック３１では、定格電力を発電する運転が可能な温度域よりも、多少低い温度でも発電を行うことができるが、例えば燃料電池システム１の周囲が氷点下になって高分子電解質膜に含まれる水分が凍結した場合には定格電力を発電する運転ができない状態となる。そのような場合には、燃焼器３５の燃焼を利用して加熱することで、大きな熱量によって冷却液を加熱して燃料電池スタック３１を暖機する必要がある。また、燃料電池システム１では、バッテリ２３に比べて電流容量が小さい外部電源２からの電力を利用してヒータ３９の発熱を利用して冷却液を加熱する場合には、燃料電池スタック３１を所定温度まで暖機するのに時間がかかる場合がある。
【００７８】
これに対し、コントローラ１３では、起動完了設定時刻までの残り時間が短く燃料電池システム１の温度が低い場合には、燃焼を伴う起動処理方法を選択する。このように、燃料電池スタック３１から定格電力を取り出すまで燃料電池スタック３１を暖機する起動処理方法では、起動完了までの残り時間が第１の時間閾値よりも短く燃料電池システム１の温度が第１の温度閾値よりも低い場合には、図６（ａ）の時間−温度領域Ａに相当し、当該時間−温度領域Ａでは燃焼器３５による燃焼熱を利用し、時間−温度領域Ａ外の時間−温度領域Ｂではヒータ３９による発熱のみを利用して冷却液の加熱する。
【００７９】
また、コントローラ１３では、第１の時間閾値及び第１の温度閾値を参照して燃焼器３５の燃焼を利用するか否かを判定したが、ステップＳ３３での判定結果又はステップＳ３５での判定結果のいずれかが「ＹＥＳ」となった場合に、図６（ｂ）に示すように、燃焼器３５の燃焼熱を利用する時間−温度領域Ａ、ヒータ３９の発熱のみを利用する時間−温度領域Ｂを設定しても良く、更には、図６（ｃ）に示すように、残り時間に応じた燃料電池システム１の温度の関係をテーブル化しておき、燃料電池システム１の温度が低い場合や残り時間が低い場合には燃焼器３５による燃焼熱を利用する時間−温度領域Ａを設定しても良い。
【００８０】
つぎに、ステップＳ３４において、燃焼器３５による燃焼熱を利用しない場合のコントローラ１３の処理手順について図７のフローチャートを参照して説明する。
【００８１】
コントローラ１３では、ステップＳ３３又はステップＳ３５での判定が「ＮＯ」となった場合にステップＳ４１の処理を開始し、外部電源２が利用可能か否かを判定して、外部電源２が利用可能であると判定した場合にはステップＳ４２にて外部電源２を利用してヒータ３９に発熱させる起動処理方法を選択する。
【００８２】
一方、ステップＳ４１において、コントローラ１３により外部電源２が利用可能でないと判定した場合のステップＳ４３では、バッテリ２３のＳＯＣを検出して、検出したＳＯＣと予想される起動用電力とを比較することで、予想される起動用電力をバッテリ２３から取り出しても所定のＳＯＣ下限閾値を下回らないか否かを判定する。
【００８３】
コントローラ１３では、ＳＯＣ下限閾値を下回らないと判定した場合にはステップＳ４４に処理を進めて、バッテリ２３を利用してヒータ３９に発熱させるように切替器２２を制御する起動処理方法を選択して処理を終了する。一方、コントローラ１３では、ＳＯＣ下限閾値を下回ると判定した場合にはステップＳ４５に処理を進めて、燃焼器３５による燃焼熱のみを利用して冷却液を加熱する起動処理方法を選択して処理を終了する。
【００８４】
また、図５に示した起動処理方法選択処理では、起動完了までの残り時間や燃料電池システム１の温度が閾値よりも小さい場合に水素の燃焼熱を利用して起動させる起動処理方法を選択するが、第１の時間閾値及び第１の温度閾値よりも時間が短く温度が低い時間閾値及び温度閾値を設定し、当該時間閾値及び温度閾値を下回る場合、すなわち低温条件から急速に起動完了することが遠隔操作装置３から要求された場合には、図７に示す処理をして起動処理方法を選択しても良い。これにより、外部電源２又はバッテリ２３を利用してヒータ３９の発熱及び水素燃焼熱を利用して冷却液を加熱する。
【００８５】
また、図７の起動処理方法選択処理では、バッテリ２３の電力よりも外部電源２からの電力を優先して利用するが、急速な起動完了が要求されて電力を利用した冷却液の加熱と、燃焼熱を利用した冷却液の加熱とを併用する場合には、コントローラ１３では、外部電源２からの電力よりも大電流を出力するバッテリ２３の電力を優先して使用するように切替器２２を制御しても良い。
【００８６】
このように、水素燃焼熱を利用して冷却液を加熱する起動処理方法を選択した場合、図３の起動処理では、冷却液ポンプ３７や水素バルブ３３をコントローラ１３にて制御することで、熱媒である冷却液の流量や水素ガスの燃料流量が調節される。このとき、コントローラ１３では、起動完了までの残り時間及び燃料電池システム１の温度に応じて、冷却液の吐出流量や水素流量を制御し、燃料電池スタック３１の温度と完了判定閾値の温度との差の割に、残り時間が短い場合には水素流量及び冷却液流量を大きくする。
【００８７】
ここで、多くの水素を燃焼器３５にて燃焼させるには送風機３４から燃焼器３５に多くの空気を供給する必要があるが、冷却液ポンプ３７の効率は、図８に示すように、ある流量までは大きくなるほど高くなり、送風機３４の効率は、図９の空気流量及び空気圧力比を考慮した場合の送風機３４の等効率線に示すように高くなる運転領域がある。このような効率の観点から、コントローラ１３では、送風機３４及び冷却液ポンプ３７の効率が高くなる運転領域で駆動制御する。更に、コントローラ１３では、空気流量及び冷却液流量を増加させることに応じて送風機３４及び冷却液ポンプ３７の消費電力が増加するので、外部電源２を使用して送風機３４及び冷却液ポンプ３７を駆動する場合には、外部電源２から供給可能な電力を考慮して、送風機３４及び冷却液ポンプ３７の効率を調整する。
【００８８】
［第２実施形態］
つぎに、第２実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。なお、上述の第１実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００８９】
［燃料電池システム１の構成］
第２実施形態に係る燃料電池システム１は、ガソリン等の燃料を改質して水素リッチな改質ガスを生成して燃料電池スタック３１の燃料ガスとする点で、第１実施形態に係る燃料電池システム１と異なる。
【００９０】
この燃料電池システム１では、起動時において、圧縮機４１により圧送された空気と、燃料タンク４２から燃料ポンプ４３により取り出し燃料（ガソリン等）とを起動燃焼器４４に送り、当該起動燃焼器４４にて酸化反応をすることで高温ガスとする。この高温ガスは、起動燃焼器４４から改質器４５に送られて、当該改質器４５を暖機する。ここで、圧縮機４１及び燃料ポンプ４３は、燃料電池システム１の起動をするに際して、コントローラ１３により制御されて駆動する。
【００９１】
改質器４５を通過した高温ガスは、バイパス弁４６を介して、燃料電池スタック３１又は排水素燃焼器４７に送られる。このとき、バイパス弁４６は、コントローラ１３の制御に従って開閉制御し、改質器４５からの高温ガスを燃料電池スタック３１に送ったり、直接排水素燃焼器４７に送るように制御される。燃料電池スタック３１に送られた高温ガスは、燃料電池スタック３１内部を通過することで、燃料電池スタック３１を暖機させて、排水素燃焼器４７に送られる。
【００９２】
また、起動時において、排水素燃焼器４７には、圧縮機４１からの空気及び燃料ポンプ４３からの燃料が送られる。排水素燃焼器４７では、バイパス弁４６又は燃料電池スタック３１からの高温ガス、燃料及び空気により酸化反応を行う。
【００９３】
更に、この燃料電池システム１では、燃料電池スタック３１を暖機するために、冷却液を冷却液ポンプ４８、燃料電池スタック３１、調整弁４９、排水素燃焼器４７及びヒータ５０を冷却液挿通管により接続して、冷却液を循環させる。この冷却液は、燃料電池システム１の起動時において、コントローラ１３の制御により冷却液ポンプ４８からの吐出流量が調整されて、燃料電池スタック３１に送られ、調整弁４９により排水素燃焼器４７又はヒータ５０に送られる。そして、冷却液は、排水素燃焼器４７又はヒータ５０内の熱交換部により加熱されて、再度冷却液ポンプ４８を介して燃料電池スタック３１に送られることで、燃料電池システム１を暖機する。
【００９４】
また、排水素燃焼器４７は、燃料電池システム１の通常運転時に、燃料電池スタック３１にて消費されずに排出された水素等の可燃ガスを酸化させて不活性ガスにして大気放出する。
【００９５】
このような燃料電池システム１において、改質器４５は、燃料ポンプ４３と図示しない燃料配管を介して接続されると共に、燃料電池スタック３１と図示しない改質ガス配管を介して接続される。この改質器４５は、通常運転時において、燃料ポンプ４３からの燃料を改質して水素リッチな改質ガスを生成して、燃料電池スタック３１に送る。このとき、改質器４５では、ガソリン等の炭化水素系燃料や水、空気等から水素を生成するに際して、以下に示すような水蒸気改質反応や部分酸化反応の反応式に表現されるような反応をする反応器を備えて構成されている。
【００９６】
ＣｎＨｍ＋ｎＨ２Ｏ→ｎＣＯ＋（ｍ／２＋ｎ）Ｈ２
ＣｎＨｍ＋（ｎ／２）Ｏ２→ｎＣＯ＋（ｍ／２）Ｈ２
ここで、部分酸化反応に必要な酸素は、燃料電池車両等の移動体用においては空気が用いられることが多い。また、この改質器４５としては、吸熱反応である水蒸気改質反応と、発熱反応である部分酸化反応を組み合わせる反応方式のものであっても良い。このような改質器４５の水蒸気改質反応と部分酸化反応では、オクタンＣ８Ｈ１８のような炭化水素（ＣｎＨｍ）を改質原燃料としているが、メタノールＣＨ３ＯＨのように、炭素原子と水素原子以外を含むものも原燃料となる。
【００９７】
また、水蒸気改質反応と部分酸化反応にて生成されるＣＯ（一酸化炭素）は、以下に示す反応式で表現されるのシフト反応の原料となり、改質器４５内のシフト反応器に送られてシフト反応される。
【００９８】
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２
ここで、シフト反応で低減し切れなかったＣＯは燃料電池スタック３１内の高分子電解質膜を劣化させる恐れがあるため、改質器４５では、ＣＯを選択的に酸化させる触媒を用いた改質器４５内の選択酸化反応器によって、二酸化炭素に転化させても良い。
【００９９】
このような水蒸気改質反応、部分酸化反応、シフト反応及び選択酸化反応をする改質器４５では、部分酸化反応、シフト反応、及び選択酸化反応により発熱する。すなわち、燃料電池システム１では、起動燃焼器４４に対する空気供給を少なくして、高温ガス中に可燃成分を残して改質器４５に送り、改質器４５を構成する各反応器に空気を供給して発熱反応を起こさせ、当該反応熱で改質器４５の各反応器を暖機する。このように、高温ガス中に可燃成分が残るように、燃料に対する起動燃焼器４４への空気の供給量を少なくする燃焼を、「リッチ燃焼」と呼ぶ。
【０１００】
なお、このリッチ燃焼を行った場合には、改質器４５から排出された暖機用の高温ガス中にＣＯ等の可燃成分が含まれることがある。このＣＯは燃料電池スタック３１の触媒を被毒し、燃料電池としての性能を劣化させるので、燃料電池システム１では、リッチ燃焼を行った場合、バイパス弁４６を制御して改質器４５から排出されたガスを排水素燃焼器４７に直接送るようにし、燃料電池スタック３１をバイパスさせることが望ましい。そして、燃料電池スタック３１をバイパスされたガスは、可燃成分が排水素燃焼器４７で酸化されて不活性ガスとなって放出される。
【０１０１】
なお、その場合には、図示しない配管によって排水素燃焼器４７の排ガスを燃料電池スタック３１に送るようにし、それにより燃料電池スタック３１を暖機できるように構成しても良い。
【０１０２】
また、起動燃焼器４４では、燃料に対して過剰な量の空気を反応させ、可燃成分をほとんど含まない実質的に不活性な高温ガスを生成し、当該高温ガスにより改質器４５を暖機することもある。このように、燃料に対して過剰な量の空気を起動燃焼器４４に供給して、不活性な高温ガスを生成する燃焼を、「リーン燃焼」と呼ぶ。
【０１０３】
［燃料電池システム１の起動制御処理］
つぎに、上述したように構成された第２実施形態に係る燃料電池システム１の起動制御処理について説明する。なお、以下に説明する処理では、上述の第１実施形態での起動制御処理と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【０１０４】
この第２実施形態における起動制御処理では、図１１の完了判定閾値設定処理のフローチャートに示すように、先ず、ステップＳ５１においては、コントローラ１３により、遠隔操作装置３からの制御信号により、ユーザによって完了判定温度閾値が高い起動処理方法が指示されたか否かを判定し、指示されたと判定した場合にはステップＳ２３に処理を進めて、完了判定温度閾値を高く設定して処理を終了する。
【０１０５】
一方、完了判定温度閾値が高い起動処理方法がユーザにより指示されていない場合には、ステップＳ５２に処理を進め、コントローラ１３により、移動体の走行初期に必要な電力（パワー）を算出して、ステップＳ５３に処理を進める。このとき、コントローラ１３では、以前に記憶しておいた走行電力の履歴に基づいた演算をしても良く、ナビゲーションシステム等により走行ルートが設定された場合に走行ルートの勾配や高速道路等の道路種別、混雑状況等に応じた予測に基づいた演算をしても良い。
【０１０６】
ステップＳ５３においては、コントローラ１３により、ステップＳ５２にて算出した走行必要電力と、予め設定した電力閾値との大小比較をして、走行必要電力が電力閾値よりも小さいか否かを判定する。ここで、電力閾値は、例えば、燃料電池システム１が暖機されて、定格電力を出力可能な状態になったときに出力可能な最大電力値に近い値が設定されている。コントローラ１３では、走行必要電力が電力閾値よりも小さいと判定した場合には、ステップＳ２４に処理を進め、完了判定温度閾値を低くして処理を終了する。
【０１０７】
一方、算出された走行必要電力が電力閾値よりも小さくない場合には、ステップＳ２２に処理を進めて、バッテリ２３のＳＯＣを検出して、当該検出したＳＯＣが所定値に達しているか否かを判定し、ＳＯＣが所定値に達していない場合には処理を終了し、ＳＯＣが所定値に達していると判定した場合にはステップＳ２４にて完了判定温度閾値を低くして処理を終了する。
【０１０８】
このような処理において、ユーザからの指示が無い場合に完了判定温度閾値を低くするのは、定格電力よりも小さな電力出力で移動体の運転を行っている間に改質器４５や燃料電池スタック３１の効率ロス分の熱で暖機するからである。
【０１０９】
また、バッテリ２３のＳＯＣが所定閾値以上であるときに完了判定温度閾値を低く設定するのも、燃料電池システム１が十分に暖機されず定格出力を出力できない間、バッテリ２３によって走行電力の不足分を各部に供給して、その間に改質器４５や燃料電池スタック３１が自己発熱で暖機するからである。
【０１１０】
更に、ステップＳ５１において、ユーザから指定された起動処理方法として、完了判定温度閾値を低く設定し、且つ外部電源２によるバッテリ２３を充電するときの上限閾値を低く抑える指定に応じたものも考えられる。これにより、バッテリ２３の充放電には微小なロスが発生すると共に、充電によりバッテリ２３が微小に発熱してバッテリ２３の劣化が促進されるため、バッテリ２３充電のＳＯＣ上限閾値を低く設定してバッテリ２３の入出力電力を抑制する。
【０１１１】
「起動処理方法選択処理」
つぎに、第２実施形態における起動処理方法選択処理について図１２のフローチャートを参照して説明する。
【０１１２】
第２実施形態においては、ステップＳ３１及びステップＳ３２の次のステップＳ６１において、コントローラ１３により、起動完了までの残り時間及び燃料電池システム１の温度と、第１実施形態における第１の時間閾値及び第１の温度閾値とを比較し、残り時間及び燃料電池システム１の温度が共に第１の時間閾値及び第１の温度閾値よりも小さくない場合にはステップＳ３４にて起動燃焼器４４での燃焼を伴わない起動処理方法を選択する。
【０１１３】
このステップＳ３４では、図１３に示すように、ステップＳ４３にてバッテリ２３のＳＯＣが、予想される起動用電力よりも小さいと判定した後に、リーン燃焼をするように圧縮機４１及び燃料ポンプ４３を制御する。
【０１１４】
ステップＳ４２やステップＳ４４では、改質器４５等に設けられた図示されないヒータに切替器２２から起動用電源ラインを介した電力供給をし、改質器４５を直接加熱を行う暖機方法としても良い。
【０１１５】
残り時間及び燃料電池システム１の温度が共に、第１の時間閾値及び第１の温度閾値よりも小さい場合には、残り時間及び燃料電池システム１の温度と、第２の時間閾値及び第２の温度閾値とを比較し、小さい場合にはステップＳ６３に処理を進め、小さくない場合にはステップＳ６４に処理を進める。
【０１１６】
ステップＳ６４においては、コントローラ１３により、起動燃焼器４４にてリーン燃料をするように圧縮機４１及び燃料ポンプ４３を制御することで、不活性な高温ガスを起動燃焼器４４から改質器４５、燃料電池スタック３１、排水素燃焼器４７に通過させる。
【０１１７】
また、ステップＳ６３においては、コントローラ１３により、起動燃焼器４４にてリッチ燃焼をするように圧縮機４１及び燃料ポンプ４３を制御すると共に、排水素燃焼器４７の触媒が活性を示す温度まで、図示しないヒータで暖機する制御をする。
【０１１８】
また、この第２実施形態に係る燃料電池システム１では、第１実施形態の起動処理における異常時処理（ステップＳ１６）において、図１４に示すような処理をする。
【０１１９】
第２実施形態における異常時処理は、先のステップＳ１３にて起動処理の継続、中断又は完了を判定するに際して、燃料電池運転部１２を構成する各部を接続してガスを通過させている配管、及び燃料電池スタック３１に改質ガスを供給する配管内、あるいは燃料電池システム１の外部の特定物質濃度センサからの情報をコントローラ１３により検出することに応じて開始される。ここで、特定物質とは、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素酸化物等、人体や燃料電池システム１の触媒に影響を与える物質の総称を指し、燃料電池システム１にて予め設定されている。
【０１２０】
そして、ステップＳ７１において特定物質濃度センサからの情報により特定物質の濃度が所定レベルであるか否かを判定して、所定レベルに達していると判定した場合にはステップＳ７３にて起動処理の中断をするように燃料電池運転部１２の各部を制御し、所定レベルに達していないと判定した場合にはステップＳ７２にて起動完了後の所定時間内に移動体の運転がなされなかったことを示す運転中止フラグが「ＯＮ」とされる。このように、ステップＳ７２の処理をすることで、特定物質による中断と区別する。
【０１２１】
ステップＳ７３の次のステップＳ７４においては、コントローラ１３により、特定物質が検出されたことを示す制御信号を遠隔操作装置３に送る警告処理を開始して、ステップＳ７５に処理を進める。この警告処理としては、遠隔操作装置３の表示機構に文字や画像を表示させる処理、遠隔操作装置３の放音機構によりアラーム音を発生させる処理、遠隔操作装置３の振動機構により振動を発生させる処理のほか、移動体本体のライトを点灯、点滅させたり、警報を鳴らしたりすることも含む。
【０１２２】
次のステップＳ７５においては、コントローラ１３により、移動体との距離を推定又は測定して、ステップＳ７６に処理を進める。このとき、コントローラ１３では、移動体に搭載されたＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）等を用いてもよいし、移動体から強度の異なる複数の電波を送信して、遠隔操作装置３が応答するか否かにより推定しても良い。
【０１２３】
ステップＳ７６においては、コントローラ１３により、ステップＳ７５にて求めた移動体と遠隔操作装置３との距離に応じて、警告の強度を変化させてステップＳ７７に処理を進める。すなわち、遠隔操作装置３と移動体との距離が近づくにつれて警告を強調することで、ユーザが警告に気づきやすくする。また、コントローラ１３では、移動体に搭載された周辺の障害物や歩行者を検出する装置を使用することで、移動体に人が近づくことを検出して警告を強調するようにしても良い。
【０１２４】
ステップＳ７７においては、コントローラ１３により、再度特定物質検出センサからの情報を取得して、特定物質の濃度が所定レベルに達しているか否かを判定して、未だ所定レベルに達していると判定した場合にはステップＳ７５以降の処理を繰り返し、所定レベルより小さくなったと判定した場合にはステップＳ７８にて警告を停止して、処理を終了する。
【０１２５】
［実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、第１実施形態に係る燃料電池システムによれば、遠隔操作装置３からの制御信号に従って起動完了時刻に少なくとも燃料電池スタック３１の暖機が完了して燃料電池スタック３１から電流の取り出しを可能な状態にするので、ユーザが事前に移動体から離れた場所で起動完了時刻を指定し、ユーザが移動体に乗り込んだときに適切なタイミングで起動処理を完了させることができる。
【０１２６】
また、第２実施形態に係る燃料電池システムによれば、遠隔操作装置３からの制御信号に従って起動完了時刻に燃料電池スタック３１や改質器４５の暖機が完了して燃料電池スタック３１から電流の取り出しを可能な状態にするので、ユーザが事前に移動体から離れた場所で起動完了時刻を指定し、ユーザが移動体に乗り込んだときに適切なタイミングで起動処理を完了させることができる。
【０１２７】
更に、この燃料電池システム１によれば、コントローラ１３のタイマを利用して、ユーザが移動体を毎回利用する所定時刻に燃料電池スタック３１や改質器４５の起動を完了させることができるので、更にユーザにとって適切なタイミングで起動処理を完了させることができる。
【０１２８】
更にまた、この燃料電池システム１によれば、起動完了時刻までの残り時間が第１の時間閾値よりも短い第２の時間閾値よりも短く、燃料電池スタック３１や改質器４５の温度が第１の温度閾値よりも低い第２の温度閾値よりも低い場合にはリッチ燃焼とし、起動完了時刻までの残り時間が第２の時間閾値よりも長く、燃料電池スタック３１や改質器４５の温度が第２の温度閾値よりも高い場合には、リーン燃焼とするので、燃料の燃焼を変更することができる。
【０１２９】
更に、この燃料電池システム１によれば、起動完了時刻及び／又は起動完了時刻までの残り時間を遠隔操作装置３に送信することができるので、起動完了までの残り時間を遠隔操作装置３にて表示させて、実際の起動完了時刻の確認をさせることができる。また、この燃料電池システム１では、起動完了までの残り時間を遠隔操作装置３に表示させたことに応じて、遠隔操作装置３からの起動完了時刻の変更をする制御信号を取得した場合には、変更された起動完了時刻に起動完了させるので、更にユーザにとって適切なタイミングで起動処理を完了させることができる。
【０１３０】
更にまた、この燃料電池システム１によれば、燃料電池スタック３１や改質器４５の起動に関する条件、すなわち起動完了までの残り時間や燃料電池スタック３１や改質器４５の温度、バッテリ２３のＳＯＣに応じて、異なる起動処理方法を選択して燃料電池スタック３１や改質器４５を暖機することができるので、移動体の周囲環境や燃料電池スタック３１や改質器４５の状態に応じて適切な起動処理方法を選択することができ、起動完了時刻に確実に起動完了させることができる。
【０１３１】
更にまた、この燃料電池システム１によれば、起動完了までの残り時間が第１の時間閾値よりも短く、燃料電池スタック３１や改質器４５の温度が第１の温度閾値よりも低い場合には、燃焼器３５や、起動燃焼器４４，排水素燃焼器４７の燃焼熱を利用して暖機をするので、遠隔操作装置３からの起動完了時刻までの時間が短い急速な起動が必要な場合であっても適切なタイミングで起動を完了させることができる。
【０１３２】
更にまた、この燃料電池システム１によれば、起動完了時刻までの残り時間と、燃料電池スタック３１や改質器４５の温度とに応じて、燃焼器３５や、起動燃焼器４４，排水素燃焼器４７に供給する水素ガス流量を調整すると共に、冷却液の流量を調整するので、起動完了までの残り時間が長い場合に、冷却液ポンプ３７，４８や送風機３４、圧縮機４１の電力消費を抑制し、起動時の消費電力を少なく抑えることができる。
【０１３３】
更にまた、この燃料電池システム１によれば、燃料電池スタック３１や改質器４５の暖機に必要な最大ガス流量よりも小さい流量であって運転効率が高効率となる運転領域で送風機３４、圧縮機４１や冷却液ポンプ３７，４８を駆動するので、起動完了時刻までの残り時間が長い場合に、起動処理での運転効率を向上させることができる。
【０１３４】
更にまた、燃料電池スタック３１や改質器４５の起動に関する条件として、外部電源２から電力供給をすることが可能か否かを判定して、異なる暖機処理を選択するので、必要に応じて外部電源２の電力を利用して適切な起動処理方法を選択することができる。
【０１３５】
更にまた、この燃料電池システム１によれば、外部電源２が利用可能である場合に、バッテリ２３に優先して外部電源２からの電力を供給するので、起動完了時刻までの予定時間が長い場合には移動体用の燃料やバッテリ２３の電力を消費することを防止することができる。
【０１３６】
更にまた、この燃料電池システム１によれば、外部電源２が利用可能である場合に、暖機する前に、外部電源２からの電力をバッテリ２３に充電させるので、充電制御部１１のバッテリ２３を利用して適切な起動処理方法を選択することができる。
【０１３７】
更にまた、この燃料電池システム１によれば、暖機をする前のバッテリ２３のＳＯＣを移動体の通常走行状態におけるＳＯＣよりも高くするように外部電源２からの電力を充電させ、移動体の駆動開始直後の充電状態を、移動体の通常走行状態における充電状態よりも高くするので、起動直後に燃料電池スタック３１の発電電力が不足する場合であってもバッテリ２３から電力供給をすることができる。また、この燃料電池システム１では、バッテリ２３から各部に電力供給して移動体を駆動させることで、燃料電池スタック３１が完全に暖機されていない状態で発電をしたときの発熱を燃料電池スタック３１や改質器４５の暖機に利用することができ、効率的に暖機を行うことができる。
【０１３８】
更にまた、この燃料電池システム１によれば、バッテリ２３のＳＯＣが移動体の通常走行状態におけるＳＯＣよりも高い場合には、燃料電池スタック３１や改質器４５の暖機を完了して起動完了と判定する起動完了判定閾値を、早期に起動完了と判定するように変更するので、バッテリ２３を利用して急な起動にも対応することができる。
【０１３９】
更にまた、この燃料電池システム１によれば、起動完了時刻までの残り時間が短い場合に、移動体の通常走行状態におけるバッテリ２３のＳＯＣの下限閾値よりも高い所定のＳＯＣとなるまでバッテリ２３から電力供給するので、更に急に起動完了をする必要がある場合に対応することができる。
【０１４０】
更にまた、この燃料電池システム１によれば、外部電源２が利用可能である場合には、外部電源２からの電力をヒータ３９，５０に供給して暖機をするので、水素ガスの消費を抑制することができる。
【０１４１】
更にまた、この燃料電池システム１によれば、起動完了までの残り時間が短く、燃料電池スタック３１や改質器４５の温度が低い場合には、ヒータ３９，５０による発熱及び燃焼熱を利用して暖機をすることができ、更に急に起動完了をする必要がある場合に対応することができる。
【０１４２】
更にまた、この燃料電池システム１によれば、燃料電池スタック３１や改質器４５の起動に関する条件として、記憶しておいた走行必要電力の履歴を判定して異なる起動処理方法を選択するので、例えば走行開始後の所定期間、走行必要電力が小さい場合に、燃料電池スタック３１の暖機状態により定格出力をまだ出力できない状態で運転を開始し、燃料電池スタック３１の自己発熱を利用して燃料電池スタック３１を暖機することができ、効率よく暖機を行う適切な起動処理方法を選択することができる。
【０１４３】
更にまた、この燃料電池システム１によれば、移動体の走行ルートに基づいて燃料電池スタック３１や改質器４５を暖機して起動した直後の所定時間の走行必要電力を演算して、異なる起動処理方法を選択するので、例えば走行ルートによっては走行必要電力が小さい場合に、燃料電池スタック３１の暖機状態により定格出力をまだ出力できない状態で運転を開始し、燃料電池スタック３１の自己発熱を利用して燃料電池スタック３１を暖機することができ、効率よく暖機を行う適切な起動処理方法を選択することができる。
【０１４４】
更にまた、この燃料電池システム１によれば、走行必要電力が所定の電力閾値よりも小さい場合には、外部電源２からバッテリ２３に充電する電力を少なくするので、燃料電池スタック３１の暖機状態により定格出力をまだ出力できない状態で運転を開始し、燃料電池スタック３１の自己発熱を利用して燃料電池スタック３１を暖機することができ、効率よく暖機を行う適切な起動処理方法を選択すると共に、バッテリ２３に充電したときのＳＯＣ上限閾値を低くして外部電源２の消費を抑制し、バッテリ２３の充放電による電力ロスやバッテリ２３の劣化を抑制することができる。
【０１４５】
更にまた、この燃料電池システム１によれば、走行必要電力が、所定の電力閾値よりも小さい場合には、燃料電池スタック３１や改質器４５の暖機を完了して起動完了と判定する起動完了判定閾値を、早期に起動完了と判定するように変更するので、燃料電池スタック３１の暖機の一部を自己発熱で行う範囲をより広げた起動処理方法を選択することができる。
【０１４６】
更にまた、この燃料電池システム１によれば、起動完了した後に移動体の走行を開始しない場合、又は起動完了前に起動完了時刻を延長する制御信号を遠隔操作装置３から入力した場合には、燃料電池スタック３１や改質器４５を暖機する処理を継続するので、移動体の運転開始予定が延期されて起動処理完了後も移動体の運転が開始されない場合に対処することができる。
【０１４７】
更にまた、この燃料電池システム１によれば、起動完了した後に移動体の走行を開始しない場合、又は起動完了前に起動完了時刻を延長する制御信号を遠隔操作装置３から入力した場合には、燃料電池スタック３１にて発電した電力の一部を、外部電源２に供給するので、燃料電池スタック３１を運転して燃料電池スタック３１や改質器４５の温度を適性温度に保持すると共に、発電した電力を売電する等の有効利用をすることができる。
【０１４８】
更にまた、この燃料電池システム１によれば、起動完了した後に移動体の走行を開始しない場合に、燃料電池スタック３１の発電を停止するので、無駄な電力消費を抑制することができる。
【０１４９】
更にまた、この燃料電池システム１によれば、遠隔操作装置３からの直接起動処理方法を指定する制御信号に応じた制御をするので、例えば普段と異なる走行ルートを走行する予定であり、且つ走行ルートの設定を行わない場合でも、走行後に燃料電池スタック３１による自己発熱による暖機などを指定することができる。
【０１５０】
更にまた、この燃料電池システム１によれば、特定物質が検出された場合に、起動処理を中止するので、何らかの原因で燃料電池システム１やユーザに影響を与える物質が検出されたときに対応することができる。
【０１５１】
更にまた、この燃料電池システム１によれば、特定物質が検出された場合に、移動体のライトなどを駆動して外部から認識可能な警告をするので、ユーザが移動体周辺に近づかないように警告することができる。
【０１５２】
更にまた、この燃料電池システム１によれば、特定物質が検出された場合に、特定物質が検出されたことを示す制御信号を遠隔操作装置３に送り、遠隔操作装置３にて警告させるので、移動体から離れたユーザに警告をしてユーザに適切な対応を促すことができる。
【０１５３】
更にまた、この燃料電池システム１によれば、遠隔操作装置３により、特定物質が検出されたことを表示して警告をするので、特定物質が検出されたことをユーザの視覚に訴えることができると共に、特定物質検出レベルの低下等の情報も合わせて提示することができる。
【０１５４】
更にまた、この燃料電池システム１によれば、遠隔操作装置３により特定物質が検出された制御信号を入力した場合に、振動機構又は放音機構を駆動して警告をするので、ユーザが遠隔操作装置３を身につけていて目視できない場合でも、確実に警告を行うことができる。
【０１５５】
更にまた、この燃料電池システム１によれば、移動体と遠隔操作装置３との距離が近いほど、特定物質が検出されたことの警告を強調させるので、例えばユーザが特定物質の影響を受けないほど移動体から離れたところに存在するときには低いレベルで警告を行い、ユーザが移動体に近づいたときには確実にユーザに警告を与えることができる。
【０１５６】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【０１５７】
上述の第１実施形態及び第２実施形態においては、移動体の動力源が燃料電池スタック３１である場合について説明したが、これに限らず、水素リッチなガスを燃料とする内燃機関を動力源とし、炭化水素系燃料を改質して水素リッチなガスを生成する改質システムを起動するに際しても適用可能であることは勿論である。
【０１５８】
また、第２実施形態においては、改質システムが含まれる場合に炭化水素系燃料を改質原料とする場合を例にとって説明したが、これに限らず、デカリン、水素化ホウ素ナトリウム等の水素を含む化合物から化学反応により水素を取り出すシステムを、適切な所定の温度に暖機する場合についても適用可能であることは勿論である。
【０１５９】
更に、第１実施形態及び第２実施形態においては、移動体として自動車に適用した場合について説明したが、これに限らず、二輪車や船舶、或いは飛行機等にも適用できることは勿論であり、水素リッチなガスを燃料とする燃料電池や内燃機関が補助動力源として用いられる場合にも適用可能であることは勿論である。
【０１６０】
更にまた、第１実施形態及び第２実施形態においては、冷却液を暖機して燃料電池スタック３１を暖機する場合について説明したが、これに限らず、電力を使用して燃料電池スタック３１内の電熱線によってを暖機する暖機処理を使用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した第１実施形態に係る燃料電池システムの機能的構成、及び燃料電池システムと外部電源及び遠隔操作装置との関係を示すブロック図である。
【図２】本発明を適用した第１実施形態に係る燃料電池システムによる起動制御処理のメインフローを示すフローチャートである。
【図３】本発明を適用した第１実施形態に係る燃料電池システムによる起動処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明を適用した第１実施形態に係る燃料電池システムによる完了判定閾値設定処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明を適用した第１実施形態に係る燃料電池システムによる起動処理方法選択処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】起動処理方法ごとに、時間−温度領域の相違について説明するための図である。
【図７】本発明を適用した第１実施形態に係る燃料電池システムにおいて、燃焼器による燃焼を伴わない場合の起動処理方法選択処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】冷却液ポンプの効率を説明するための冷却液流量と効率との関係を示す図である。
【図９】送風機の効率の効率を説明するための空気流量と圧力比との関係を示す図である。
【図１０】本発明を適用した第２実施形態に係る燃料電池システムの機能的構成、及び燃料電池システムと外部電源及び遠隔操作装置との関係を示すブロック図である。
【図１１】本発明を適用した第２実施形態に係る燃料電池システムによる完了判定閾値設定処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】本発明を適用した第２実施形態に係る燃料電池システムによる起動処理方法選択処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】本発明を適用した第２実施形態に係る燃料電池システムにおいて、燃焼器による燃焼を伴わない場合の起動処理方法選択処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】本発明を適用した第２実施形態に係る燃料電池システムによる異常時処理の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  燃料電池システム
２  外部電源
３  遠隔操作装置
１１  充電制御部
１２  燃料電池運転部
１３  コントローラ
２１  充電制御器
２２  切替器
２３  バッテリ
３１  燃料電池スタック
３２  水素タンク
３３  水素バルブ
３４  送風機
３５  燃焼器
３６  熱交換器
３７，４８  冷却液ポンプ
３８，４９  調整弁
３９  ヒータ
４１  圧縮機
４２  燃料タンク
４３  燃料ポンプ
４４  起動燃焼器
４５  改質器
４６  バイパス弁
４７  排水素燃焼器
【図１】
2004158333.tif 000003
【図２】
2004158333.tif 000004
【図３】
2004158333.tif 000005
【図４】
2004158333.tif 000006
【図５】
2004158333.tif 000007
【図６】
2004158333.tif 000008
【図７】
2004158333.tif 000009
【図８】
2004158333.tif 000010
【図９】
2004158333.tif 000011
【図１０】
2004158333.tif 000012
【図１１】
2004158333.tif 000013
【図１２】
2004158333.tif 000014
【図１３】
2004158333.tif 000015
【図１４】
2004158333.tif 000016