(57)【要約】【課題】燃料電池スタックの発電停止時におけるディスチャージ処理の際に、作業効率の向上およびスタックの保護を両立させる。【解決手段】ディスチャージ処理中に、各セル１２のセル電圧Ｖｃを測定し、測定した各セル１２のセル電圧Ｖｃ中、最低セル電圧Ｖｍｉｎが所定電圧Ｖ１以上であるときにディスチャージし、最低セル電圧Ｖｍｉｎが所定電圧Ｖ１以下であるときにディスチャージしないように自動制御している。このため、各セル１２の電圧が０［Ｖ］に短絡されることがなく、全てのセル１２が保護され、結果として燃料電池スタック１４自体が保護されるとともに作業効率が向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルが直列接続された燃料電池スタックの発電を停止したときに、アノード電極に不活性ガスを供給して、前記燃料電池スタックに残っている電圧をディスチャージする方法において、
ディスチャージ処理中に、前記各セルの電圧を測定する過程と、
測定した各セルの電圧中、最低セル電圧が所定値以上であるときにディスチャージし、最低セル電圧が所定値以下であるときにディスチャージしない過程と
を有することを特徴とする燃料電池スタックのディスチャージ方法。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池スタックのディスチャージ方法において、
さらに、
前記最低セル電圧が所定値以下である継続時間を測定する過程と、
測定した継続時間が所定時間に達したとき、ディスチャージ処理が完了したと判断する過程と
を有することを特徴とする燃料電池スタックのディスチャージ方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の燃料電池スタックのディスチャージ方法において、
さらに、
前記燃料電池スタックの電圧を測定する過程と、
測定した電圧が所定値以下となったとき、ディスチャージ処理が完了したと判断する過程と
を有することを特徴とする燃料電池スタックのディスチャージ方法。
【請求項４】
請求項１−３のいずれか１項に記載の燃料電池スタックのディスチャージ方法において、
さらに、
ディスチャージする電気を蓄電装置に蓄電する過程を含む
ことを特徴とする燃料電池スタックのディスチャージ方法。
【請求項５】
複数のセルが直列接続された燃料電池スタックの発電を停止したときに、アノード電極に不活性ガスを供給して、前記燃料電池スタックに残っている電圧をディスチャージする装置において、
ディスチャージ処理中に、前記各セルの電圧を測定する手段と、
測定した各セルの電圧中、最低セル電圧が所定値以上であるときにディスチャージし、最低セル電圧が所定値以下であるときにディスチャージしないように制御するディスチャージ制御手段と
を有することを特徴とする燃料電池スタックのディスチャージ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数のセルが直列接続された燃料電池スタックの発電を停止したときに、前記燃料電池スタックに残っている電圧をディスチャージする方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜（陽イオン交換膜）からなる電解質膜の両側にそれぞれカソード電極およびカソード電極を配置した電解質膜（電解質）・電極構造体を、セパレータによって挟んで保持することにより構成されている。この種の燃料電池は、通常、電解質膜・電極構造体およびセパレータからなるセルを所定数だけ積層することにより、燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】
燃料電池において、カソード電極に供給された燃料ガス、例えば、水素含有ガスは、電極触媒上で水素イオン化され、適度に加湿された電解質膜を介してカソード電極側へと移動し、その移動の間に生じた電子が外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。カソード電極には、酸化剤ガス、例えば、空気等の酸素含有ガスが供給されているために、このカソード電極において、前記水素イオン、前記電子および酸素が反応して水が生成される。
【０００４】
上記の燃料電池では、セパレータの面内に、カソード電極に対向して燃料ガスを流すための燃料ガス流路（反応ガス流路）と、カソード電極に対向して酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス流路（反応ガス流路）とが設けられている。また、セパレータ間には、必要に応じて冷却媒体を流すための冷却媒体流路が前記セパレータの面に沿って設けられ、燃料電池装置とされている。
【０００５】
このような燃料電池装置では、長期的に安定した発電運転を維持継続するために定期的に運転を停止して点検することが必要であるとされている（特許文献１参照）。
【０００６】
この特許文献１の「燃料電池発電装置」では、点検の際に、燃料ガスを不活性ガスに置換するとともに、燃料電池スタックに残る電圧を短絡スイッチにより短絡し、さらに短絡後に接地スイッチにより接地してディスチャージし安全に点検作業ができると開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−１３９２２１号公報（段落［００１８］、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記特許文献１に係る技術では、点検の際における点検者の保護については考慮されているが、燃料電池スタックおよびセルの保護という観点については何も考慮されていない。
【０００９】
また、短絡スイッチおよび接地スイッチの投入が手動で行われており、作業効率が悪いという問題が指摘される。
【００１０】
さらに、燃料電池スタックを搭載した車両、いわゆる燃料電池車両では、点検を目的としない通常の駐車時にも、燃料電池スタックの発電が長時間停止される場合があるが、この点についても何も考慮されていない。
【００１１】
この発明は、このような種々の課題を考慮してなされたものであり、燃料電池スタックの発電の停止時に、燃料電池スタックの保護をも考慮した燃料電池スタックのディスチャージ方法およびその装置を提供することを目的とする。
【００１２】
また、この発明は、燃料電池スタックの発電の停止時に、ディスチャージの作業効率を向上することを可能とする燃料電池スタックのディスチャージ方法およびその装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この項では、理解の容易化のために添付図面中の符号を付けて説明する。したがって、この項に記載した内容がその符号を付けたものに限定して解釈されるものではない。
【００１４】
この発明の燃料電池スタックのディスチャージ方法は、複数のセル（１２）が直列接続された燃料電池スタック（１４）の発電を停止したときに、アノード電極に不活性ガス（Ｎ２）を供給して、前記燃料電池スタックに残っている電圧をディスチャージする方法において、以下の特徴を有する。
【００１５】
（１）ディスチャージ処理（図２）中に、前記各セルの電圧（Ｖｃ）を測定する過程（Ｓ８）と、測定した各セルの電圧中、最低セル電圧（Ｖｍｉｎ）が所定値（Ｖ１）以上であるときにディスチャージし（Ｓ８「否定」）、最低セル電圧が所定値以下であるときにディスチャージしない（Ｓ８「肯定」）過程とを有する。所定の最低セル電圧（Ｖ１）以上の場合にのみ、ディスチャージを継続するようにしているので、特定のセルの電圧が低下して、このセルがダメージを受けることなく保護される。また、ディスチャージ処理は、自動的に行われるので作業効率が高い。
【００１６】
（２）上記特徴（１）において、さらに、前記最低セル電圧が所定値以下である継続時間（Ｔ）を測定する過程（Ｓ１２）と、測定した継続時間が所定時間に達したとき（Ｓ１２「肯定」）、ディスチャージ処理が完了したと判断する過程とを有するようにしているので、ディスチャージ処理を自動的に完了させることができる。最低セル電圧が所定値以下である継続時間を所定時間保持することで、燃料ガスが確実に不活性ガスに置換され、セルに残っている電圧を一層確実にディスチャージすることができる。
【００１７】
（３）上記特徴（１）または（２）において、さらに、前記燃料電池スタックの電圧（Ｖｈ）を測定する過程（Ｓ７）と、測定した電圧が所定値（Ｖ２）以下となったとき、ディスチャージ処理が完了したと判断する過程（Ｓ１９）とを有するので、燃料電池スタックとしてディスチャージ処理を自動的に完了させることができる。
【００１８】
（４）上記特徴（１）−（３）において、ディスチャージする電気を蓄電装置（３６）に蓄電する過程（Ｓ１１）を含むようにすることで、燃料電池スタックの電気を有効に利用することができる。たとえば、ダウンバータや各種ポンプ等の電源として利用することができる。
【００１９】
また、この発明の燃料電池スタックのディスチャージ装置は、複数のセル（１２）が直列接続された燃料電池スタック（１４）の発電を停止したときに、アノード電極に不活性ガス（Ｎ２）を供給して、前記燃料電池スタックに残っている電圧をディスチャージする装置において、ディスチャージ処理中に、前記各セルの電圧（Ｖｃ）を測定する手段（１６）と、測定した各セルの電圧中、最低セル電圧（Ｖｍｉｎ）が所定値（Ｖ１）以上であるときにディスチャージし、最低セル電圧が所定値以下であるときにディスチャージしないように制御するディスチャージ制御手段（１６）とを有することを特徴とする。この場合にも、特定のセルの電圧が低下して、このセルがダメージを受けることなく保護される。また、ディスチャージ処理は、自動的に行われるので作業効率が高い。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、この発明の一実施形態が適用された燃料電池システム１０の構成を示している。
【００２２】
この燃料電池システム１０は、基本的には、複数のセル１２が電気的に直列に接続された燃料電池スタック１４と、この燃料電池スタック１４を含む燃料電池システム１０の全体的な動作を制御する制御部１６とから構成されている。
【００２３】
各セル１２は、周知のようにアノード電極と電解質膜（この実施形態では固体高分子膜）とカソード電極とからなる燃料電池がセパレータにより挟まれて保持された構造とされている。これら各セル１２の発生電圧（セル電圧）Ｖｃは、制御部１６により検出される。
【００２４】
燃料電池スタック１４は、このように構成される各セル１２が積層され、両端に電圧取出板であるターミナルプレート１８，２０が取り付けられ、さらにターミナルプレート１８，２０の両側がエンドプレート２２により保持固定された構造とされている。
【００２５】
そして、ターミナルプレート１８，２０に発生する燃料電池スタック１４の両端の電圧（通常、高圧電圧であるスタック電圧）Ｖｈが制御部１６により検出されるとともに、このスタック電圧Ｖｈは、コンタクタ（メインコンタクタ）３２を通じて、高圧負荷、たとえば車両を推進するためのモータに印加され、かつコンタクタ（キャパシタコンタクタ）３４を通じて電気を蓄える蓄電装置であるキャパシタ３６の一方の入力側（直流出力側にもなる。）に印加される。
【００２６】
キャパシタ３６は、蓄積されている電気を、必要に応じて高圧負荷に供給するとともにダウンバータ８６に供給する。ダウンバータ８６は、スタック電圧Ｖｈを低圧電圧として低圧バッテリ８８に供給する。低圧バッテリ８８の出力電圧は制御部１６等、低電圧動作する補機類に印加される。
【００２７】
一方、燃料電池スタック１４を構成するエンドプレート２２の一端側には燃料ガスの供給ポート２４と空気の供給ポート２６とが設けられ、他端側には燃料ガスおよび水等の排出ポート２８と、空気および水の排出ポート３０が設けられている。
【００２８】
燃料ガスの供給ポート２４には、実際上、燃料電池スタック１４の発電時に、燃料ガスボンベ５０から開閉弁（燃料弁）５２および圧力調節弁５４を介して燃料ガスである水素（Ｈ２）が供給されるが、燃料電池スタック１４の発電が停止し、かつ一定の条件が成立していると判定したときには、置換ガスボンベ５６から開閉弁（置換ガス弁）５８を介し、化学的に安定で電気化学反応を起こしにくい不活性ガスである窒素（Ｎ２）が前記の圧力調節弁５４を介して供給されるようになっている。なお、燃料ガスの供給時には置換ガス弁５８が閉とされ、置換ガスの供給時には燃料弁５２が閉とされる。不活性ガスとしては窒素以外にＨｅ，Ｎｅ，Ａｒ等の希ガスを使用することも可能である。
【００２９】
空気の供給ポート２６には、大気である外気への連通口からコンプレッサ６０を通じて圧縮空気が供給される。この圧縮空気の圧力は、圧力センサ６２により検出され、この圧力センサ６２の検出圧力に応じて燃料ガス（水素）および置換ガス（窒素）の圧力調節弁５４の開度が調節される。
【００３０】
さらに、燃料ガスの排出ポート２８と排気システムとの間には、開閉弁（水素パージ弁）７０が設けられている。また、燃料ガスの排出ポート２８と供給ポート２４との間には、開閉弁（循環弁）７１と循環ポンプ７２が接続されている。これら開閉弁７０，７１は、３方弁に置換することができる。
【００３１】
循環弁７１が閉じられ、水素パージ弁７０が開かれているときには、排出ポート２８と排気システムとが連通され、排出ポート２８から水と水素が排気システムに供給されて排出され、その一方、水素パージ弁７０が閉じられ循環弁７１が開かれていて排出ポート２８と循環ポンプ７２を通じて供給ポート２４とが連通されているときには、循環ポンプ７２により排出ポート２８からの水素が供給ポート２４にもどされ、水素が有効利用される。
【００３２】
空気および水の排出ポート３０は、圧力調節弁である排圧弁７３を介して外気に連通している。
【００３３】
上記のキャパシタ３６の他方の入力側には、図示していない商用交流電源からプラグ，充電器８２およびコンタクタ（充電器コンタクタ）８４を介して充電電圧が供給されてキャパシタ３６が充電されるとともに、上記したように、キャパシタ３６の直流出力側（燃料電池スタック１４からの直流入力側あるいは高圧負荷からの回生直流入力側にもなる。）にはダウンバータ８６を介してバッテリ８８が接続されている。
【００３４】
制御部１６は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）９０，ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  ＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）・ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリ９２，計数・計時手段であるカウンタ・タイマ（タイマという。）９４，Ａ／Ｄ変換器・Ｄ／Ａ変換器・ドライバ等のインタフェース（Ｉ／Ｆ）９６が搭載された制御基板で構成されている。
【００３５】
制御部１６（のＣＰＵ９０）は、各種入力（入力装置９８からの入力あるいはセル電圧Ｖｃ，スタック電圧Ｖｈ等の検出入力）に対応して、メモリ９２に格納されているプログラムを実行することで、燃料電池システム１０全体を統括して制御する。たとえば、燃料電池システム１０が車両に搭載されている場合には、制御部１６は、入力装置９８を構成する、イグニッションスイッチの位置、トランスミッションの位置、パーキングブレーキ、あるいはアクセルペダルさらにはエアコンスイッチ等の状態、およびセル電圧Ｖｃ、スタック電圧Ｖｈに応じて、コンタクタ３２，３４，８４の開閉制御、排圧弁７３の排圧の調節、開閉弁５２，５８，７０，７１の開閉、ポンプ７２およびコンプレッサ６０の駆動、キャパシタ３６やダウンバータ８６の制御を行う。なお、上述したように、制御部１６には、インタフェース９６を通じてキーボード等の入力装置９８を接続することが可能である。
【００３６】
この実施形態に係る燃料電池システム１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、発電時の動作および発電停止時におけるディスチャージ処理動作について説明する。
【００３７】
まず、モータやエアコン等の高圧負荷を駆動する発電時の動作について簡単に説明する。
【００３８】
このとき、置換ガス弁５８が閉、燃料弁５２が開とされて、燃料ガスボンベ５０から水素が燃料電池スタック１４に供給可能な状態とされ、さらに空気の排圧弁７３が所定開度に開かれることで、コンプレッサ６０から空気の供給ポート２６に供給される空気量が調整される。この空気量の圧力が圧力センサ６２により検出され、圧力調節弁５４の開度が、この検出圧力に応じた開度に調節されることで、所定量の水素が燃料供給ポート２４に供給される。
【００３９】
さらに、通常、循環弁７１は開とされ、排出ポート２８と供給ポート２４とが循環ポンプ７２を介して連通され、その間、水素パージ弁７０が間欠的に開とされたとき排出ポート２８と排気システムとが連通される。
【００４０】
このようにして、燃料ガスである水素が供給ポート２４を通じて各セル１２のアノード電極に供給され、その一方、空気が供給ポート２６を通じて各セル１２のカソード電極に供給されることで、各セル１２で電気化学反応が起こり、ターミナルプレート１８，２０間に各セル１２のセル電圧Ｖｃの直列電圧である高電圧（両端の電圧であるスタック電圧）Ｖｈが発生する。
【００４１】
このスタック電圧Ｖｈが、メインコンタクタ３２を通じて高圧負荷に供給される。高圧負荷が車両のモータである場合には、一般に、アイドリング時や定速走行時において燃料電池スタック１４からのスタック電圧Ｖｈが高圧負荷に供給され、加速時にはキャパシタコンタクタ３４も閉じてキャパシタ３６からも電気が高圧負荷に供給される。その一方、減速時には、発電機として機能するモータからキャパシタ３６に電気が回生され、キャパシタ３６に電気が蓄積される。以上の説明が発電時の動作である。
【００４２】
次に、発電停止時における燃料電池スタック１４の制御部１６によるディスチャージ処理について、図２の制御フローチャートに基づいて説明する。
【００４３】
ステップＳ１において、まず、ディスチャージ処理の要求があるかどうかが判定され、要求があった場合にはステップＳ２に進む。ここで、ディスチャージの要求は、燃料電池システム１０の点検を必要とするときに点検者が入力装置９８から要求指令を入力したとき（前者の条件という。）、あるいはメモリ９２に予め記憶された条件（後者の条件という。）を満足したときに発生する。メモリ９２に予め記憶された条件を満足したときとは、たとえば車両の例では、図示していないトランスミッションがパーキング位置に入っており、かつパーキングブレーキがかけられた状態で、さらに充電器８２の入力側まで交流電圧が供給されている状態（充電器８２のプラグが外部交流電源に接続されている状態）等をいう。
【００４４】
この実施形態では、後者の条件が満足してディスチャージ制御が自動的に行われるときの制御動作について説明する。
【００４５】
この場合、ステップＳ２において、ディスチャージ処理が完了しているかどうかがディスチャージ完了フラグＦｄがセットされている（Ｆｄ＝１）かどうかにより判定される。
【００４６】
ディスチャージ処理が開始していない場合あるいは完了していない場合には、このディスチャージ完了フラグＦｄはクリアされているのでステップＳ３に進む。
【００４７】
ステップＳ３では、ディスチャージ処理の開始・継続のための準備処理が行われる。すなわち、燃料電池スタック１４のディスチャージを行うために、燃料弁５２を閉、置換ガス弁５８を開、メインコンタクタ３２とキャパシタコンタクタ３４と充電器コンタクタ８４をオン状態、ダウンバータ８６をオン状態、充電器８２をオン状態、循環弁７１を開、循環ポンプ７２を駆動状態とする。
【００４８】
次に、ステップＳ４では、コンプレッサ６０の回転数をディスチャージ用の所定回転数に設定してコンプレッサ６０を駆動する。
【００４９】
そして、ステップＳ５、Ｓ６では、排圧弁７３の開度を所定開度とし、水素パージ弁７０を所定時間開とする。ステップＳ５、Ｓ６の処理は前後しても同時でもよい。
【００５０】
これらステップＳ３−Ｓ６の処理により、反応ガスである燃料ガス水素の燃料電池スタック１４に対する供給が停止される。そして、置換ガスボンベ５６から置換ガス弁５８を介して導かれる置換ガスである窒素が、排圧弁７３の開度とコンプレッサ６０の回転数に応じた圧力センサ６２による空気の検出圧力に基づき所定開度に開かれた圧力調節弁５４を通じて供給ポート２４に導入され燃料電池スタック１４に供給される。この場合、循環弁７１が開かれているので、循環ポンプ７２を介して窒素が排出ポート２８から供給ポート２４に積極的にもどされ、窒素ガスを有効に活用できる。
【００５１】
これにより、各セル１２の内部が窒素ガスにより置換される一方、各セル１２に残っている電圧は、メインコンタクタ３２およびキャパシタコンタクタ３４がオン状態とされていることから、主に、メインコンタクタ３２の２次側からキャパシタ３６に至るまでの線路の抵抗（浮遊抵抗）とキャパシタ３６の入力インピーダンスからなる等価抵抗により消費され、徐々にディスチャージ（放電）される。ただし、このディスチャージの際、特に、初期時にはスタック電圧Ｖｈが高いことから、大部分の電気がキャパシタ３６に蓄積されることになり、電気を有効に利用することができる。キャパシタ３６に蓄積された電気は、たとえば、ディスチャージ中におけるダウンバータ８６用の電源やポンプ７２の電源として利用することができる。
【００５２】
次にステップＳ７において、ターミナルプレート１８，２０間の端子間電圧であるスタック電圧Ｖｈが測定され、測定されたスタック電圧Ｖｈが予め定められている所定電圧Ｖ２より低いかどうかが判定される。
【００５３】
ディスチャージ処理当初は、スタック電圧Ｖｈは高圧電圧となっているのでこの判定は成立しない。そこで、次に、ステップＳ８において、各セル１２のセル電圧Ｖｃの電圧値が測定されて確認され、測定されたセル電圧Ｖｃ中、電圧値のもっとも低い（最低な）セル電圧値が選択され、その最低セル電圧Ｖｍｉｎが予め定められている所定電圧Ｖ１より低いかどうかが判定される。
【００５４】
この場合にも、ディスチャージ当初はセル電圧Ｖｃが高いことから、この判定は成立しないので、次に、ステップＳ９において、最低セル電圧Ｖｍｉｎ以下の継続時間を規定するためのタイマ９４の設定時間（最低セル電圧Ｖｍｉｎが所定値以下である継続時間）Ｔが、予め定めた所定時間Ｔｓに設定される。なお、最低セル電圧Ｖｍｉｎが所定値Ｖ１以下である継続時間を規定するのは、該当するセル１２のダメージを未然に回避するためと、継続時間の経過によりディスチャージをより確実に完了させるためである。
【００５５】
ステップＳ９の処理時には、ディスチャージ処理が未完了であるので、ステップＳ１０において、ディスチャージ完了フラグＦｄがクリアされる（Ｆ←０）。なお、このとき、既に、クリアされていれば、クリアされている状態が保持される。
【００５６】
また、ステップＳ１１においては、メインコンタクタ３２もオン状態にされる。なお、このときにも、既に、オン状態にされていればオン状態が継続される。
【００５７】
以上説明したステップＳ１「肯定」，Ｓ２「否定」，Ｓ３−Ｓ６，Ｓ７「否定」，Ｓ８「否定」−Ｓ１１の処理が繰り返されて、燃料電池スタック１４に残っている電圧のディスチャージが遂行される。
【００５８】
そして、ディスチャージ遂行中に、ステップＳ８の判定が成立したとき、すなわち、最低セル電圧Ｖｍｉｎが所定電圧Ｖ１よりも低い電圧となったとき、ステップＳ１２において、タイマ９４の設定時間Ｔがゼロ（Ｔ＝０）になっているかどうかが判定される。
【００５９】
ステップＳ１２において設定時間Ｔがゼロでない場合には、ステップＳ１３で、タイマ９４の設定時間Ｔを１だけ減算する（Ｔ←Ｔ−１）。このときにも、ステップＳ１４において、ディスチャージは未完了とみなしてステップＳ１４においてディスチャージ完了フラグＦｄをクリアする。
【００６０】
ただし、このときには、セル電圧Ｖｃが最低セル電圧Ｖｍｉｎ以下の値になっているので、ステップＳ１５において、メインコンタクタ３２をオフ状態とし、最低セル電圧Ｖｍｉｎが過剰に低下しないように制御する。メインコンタクタ３２をオフ状態とすることにより最低セル電圧が一時的に上昇する。このようにして、セル１２が保護される。
【００６１】
ステップＳ１「肯定」，Ｓ２「否定」，Ｓ３−Ｓ６，Ｓ７「否定」，Ｓ８「肯定」，Ｓ１２「否定」，Ｓ１３−Ｓ１５の一連の処理が設定時間Ｔ経過したとき、最低セル電圧Ｖｍｉｎが所定値Ｖ１以下である所定継続時間Ｔｓに達したと判断され、ステップＳ１２の判定が成立する（Ｔ＝０）。このとき、ステップＳ１６においてディスチャージ完了フラグＦｄがセットされ（Ｆｄ←１）、ディスチャージが完了とみなされ、ステップＳ１７において、メインコンタクタ３２がオフ状態とされてディスチャージ処理が正常に完了したとみなされる。
【００６２】
なお、ディスチャージ処理が正常に完了したとみなされる他の例の判定ステップとして、ステップＳ７が設けられている。このステップＳ７においては、燃料電池スタック１４のスタック電圧Ｖｈが所定電圧Ｖ２以下となったときには、所定の継続時間Ｔｓに達しない場合であっても、十分にディスチャージが完了していると判定する。この場合にも、ステップＳ１８においてディスチャージ完了フラグＦｄがセットされ（Ｆｄ←１）、ステップＳ１９において、メインコンタクタ３２がオフ状態とされてディスチャージ処理が正常に完了したとみなされる。
【００６３】
ステップＳ１７あるいはステップＳ１９においてディスチャージ処理が正常に完了したとみなされた場合には、ディスチャージ完了フラグＦｄがＦｄ＝１となっている。このため、次の処理周期でのステップＳ２の判定が成立しステップＳ２０以降の処理に進む。
【００６４】
このとき、ステップＳ２０−Ｓ２３においては、ディスチャージ処理の完了に伴う整理的な処理（終了準備処理）を行う。すなわち、ステップＳ２０では、置換ガス弁５８を閉、キャパシタコンタクタ３４と充電器コンタクタ８４とメインコンタクタ３２をオフ状態、ダウンバータ８６と充電器８２をオフ状態、循環弁７１を閉、循環ポンプ７２を非駆動状態（オフ状態）とする。
【００６５】
そして、ステップＳ２１においては、さらに、コンプレッサ６０が非駆動状態（オフ状態すなわち回転数がゼロ）とされる。次のステップＳ２２においては、排圧弁７３が全開状態とされ、排出ポート３０が大気に連通される。さらに、ステップＳ２３では、水素パージ弁７０が閉状態とされる。
【００６６】
このようにして、発電停止時における燃料電池スタック１４の制御部１６によるディスチャージ処理が完了する。
【００６７】
このように上述した実施形態によれば、ディスチャージ処理（図２）中に、各セル１２のセル電圧Ｖｃを測定し、測定した各セル１２のセル電圧Ｖｃ中、最低セル電圧Ｖｍｉｎが所定電圧Ｖ１以上であるときにディスチャージし、最低セル電圧Ｖｍｉｎが所定電圧Ｖ１以下であるときにディスチャージしないようにしているので、特定のセルの電圧が低下して、このセルがダメージを受けることなく、全てのセル１２が保護され、結果として燃料電池スタック１４自体が保護される。
【００６８】
また、燃料電池スタック１４の両端電圧であるスタック電圧Ｖｈを測定し、測定したスタック電圧Ｖｈが所定電圧Ｖ２以下となったとき、ディスチャージ処理が完了したと判断するようにしているので、燃料電池スタック１４としてディスチャージ処理を自動的に完了させることができる。
【００６９】
すなわち、この実施形態では、ディスチャージ処理を、手動ではなく自動で行うようにしているので作業効率が高い。特に、手動でコンプレッサ６０の回転数を設定することは困難であり、必要以上の流量を燃料電池スタック１４に流してしまうことが防止される。また、排圧弁７３の開度も自動的に適切な値に設定できるので、圧力過多による燃料電池スタック１４へのダメージも未然に防止される。このようにして、この実施形態では、燃料電池スタック１４の発電停止時におけるディスチャージ処理の際に、作業効率の向上およびスタックの保護が両立される。
【００７０】
また、燃料電池スタック１４を搭載した車両では、点検を目的としない通常の駐車時にも、燃料電池スタック１４の発電が長時間停止される場合があるが、この実施形態では、このような場合にもディスチャージを行うことができ、燃料電池スタック１４の平均使用時間、いわゆる平均寿命を延ばすことができる。
【００７１】
また、ディスチャージの際に、メインコンタクタ３２とキャパシタコンタクタ３４とをオン状態にし、キャパシタ３６に電気を蓄積するようにしているので、エネルギの有効利用ができる。
【００７２】
なお、所定電圧Ｖ１，Ｖ２等の各種設定値は、個々の燃料電池スタック１４に対して、設計的あるいは実験的に最適な値を設定することができる。
【００７３】
また、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、燃料電池スタックの発電の停止時に、燃料電池スタック自体の保護をも考慮したディスチャージ処理を実行できるという効果が達成される。
【００７５】
また、この発明によれば、燃料電池スタックの発電の停止時に行うディスチャージ処理を自動的に行うことができるので、ディスチャージ処理の作業効率を大幅に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態が適用された燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【図２】自動ディスチャージ処理の制御フローチャートである。
【符号の説明】
１０…燃料電池システム                １２…セル
１４…燃料電池スタック                １６…制御部
１８，２０…ターミナルプレート        ２２…エンドプレート
２４…燃料ガスの供給ポート            ２６…空気の供給ポート
２８…燃料ガスおよび水等の排出ポート  ３０…空気および水の排出ポート
３２…コンタクタ（メインコンタクタ）
３４…コンタクタ（キャパシタコンタクタ）
３６…キャパシタ                      ５０…燃料ガスボンベ
５２…開閉弁（燃料弁）                ５４…圧力調節弁
５６…置換ガスボンベ                  ５８…開閉弁（置換ガス弁）
６０…コンプレッサ                    ６２…圧力センサ
７０…開閉弁（水素パージ弁）          ７１…開閉弁（循環弁）
７２…循環ポンプ                      ７３…排圧弁
８２…充電器                          ８６…ダウンバータ
８８…低圧バッテリ                    ９０…ＣＰＵ
９２…メモリ                          ９４…タイマ
９６…インタフェース                  ９８…入力装置
【図１】
2004165028.tif 000003
【図２】
2004165028.tif 000004