(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応ガスが供給されることで発電する燃料電池スタックと、
発電停止後に、前記燃料電池スタックに掃気ガスを供給し、前記燃料電池スタックを掃気する第１コンプレッサと、
前記第１コンプレッサよりも定格出力の小さいファン、前記第１コンプレッサよりも定格出力の小さい第２コンプレッサ、又は、前記燃料電池スタック内と外部と連通させる連通弁を有し、前記第１コンプレッサよりも作動音が小さく、前記燃料電池スタックに外気を導入する外気導入手段と、
前記燃料電池スタック及び外気の少なくとも一方の温度を検出する温度検出手段と、
前記第１コンプレッサ及び前記外気導入手段を制御する制御手段と、
を備える燃料電池システムであって、
停止時において、
前記制御手段は、
前記温度検出手段の検出する温度が、前記燃料電池スタックに残留する水が凍結しないと判断される所定温度よりも低い場合、前記第１コンプレッサにより前記燃料電池スタックを掃気し、
前記燃料電池スタックの掃気後、前記第１コンプレッサから前記外気導入手段に切り替え、当該外気導入手段により前記燃料電池スタックに外気を導入する
ことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料電池スタック内の湿度を検出する燃料電池スタック湿度検出手段を、さらに備え、
前記制御手段は、前記燃料電池スタック内の湿度が所定湿度以下となった場合、前記外気導入手段による外気の導入を停止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】
前記燃料電池スタックと外気との間における温度及び湿度の少なくとも一方の差に基づいて、掃気時間を算出する掃気時間算出手段を、さらに備え、
前記制御手段は、当該算出された掃気時間の間、前記第１コンプレッサにより掃気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。
【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する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子型燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell：ＰＥＦＣ）等の燃料電池は、燃料電池自動車や列車等の車両の電源や、据え置き型の発電システムの電源として期待されている。このような燃料電池を良好に発電させるには、これに内蔵される電解質膜の湿潤性を確保する必要がある。そのため、燃料電池に供給される水素（燃料ガス）、空気（酸化剤ガス）の反応ガスは、一般に、加湿器等によって加湿される。一方、燃料電池が発電すると、そのカソードで水（水蒸気）が生成し、生成水の一部は電解質膜を透過してアノード側に移動する。よって、発電中や発電停止直後の燃料電池内は、多湿となる。
【０００３】
したがって、低温環境下で燃料電池が発電停止されると、その後に、電解質膜の表面や燃料電池の各所に残留した水が凍結する可能性がある。このように水が凍結すると、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜電極接合体）が劣化するだけでなく、反応ガスの流路が閉塞したり、反応ガスとＭＥＡを構成する触媒との接触面積が減少したり、触媒が活性状態になりにくくなるため、次回の起動時において、出力が低下する可能性がある。
【０００４】
そのため、燃料電池の発電停止時に、燃料電池に掃気ガスを送り込み、この掃気ガスによって、残留する水を外部に押し出し、残留水を減少させる技術が提案されている（特許文献１参照）。因みに、掃気ガスとしては一般に非加湿の空気が使用され、掃気ガスによって水を押し出すことは掃気と称される。また、掃気ガスは、一般に、燃料電池に空気を供給するためのコンプレッサによって供給される。
【特許文献１】特開２００３−２０３６６５号公報（図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、このような発電停止後に燃料電池を掃気する技術をそのまま使用すると、例えば、燃料電池自動車を停止させるために、運転者がＩＧ（イグニッション）をＯＦＦした後、掃気ガスを供給するコンプレッサの作動が継続するため、運転者がその作動音を騒音として不快に感じたり、実際に停止していないのではないかと違和感を覚える可能性がある。
また、コンプレッサは、燃料電池の発電停止後において、燃料電池自動車に別途搭載されたバッテリ等の二次電池を電源として作動する。よって、燃料電池の発電停止後において、コンプレッサの作動が長くなると、二次電池の残量が下がる。そうすると、次回の発電時等において、この二次電池に充電するために、燃料電池が発電する場合が生じ、このように燃料電池が発電すれば、水素の消費量が増える。その結果として、燃料電池自動車の燃費が下がる。
【０００６】
そこで、本発明は、停止時において、燃料電池内の水を低減しつつ、コンプレッサ等の掃気手段の作動時間を短縮可能な燃料電池システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、反応ガスが供給されることで発電する燃料電池スタックと、発電停止後に、前記燃料電池スタックに掃気ガスを供給し、前記燃料電池スタックを掃気する第１コンプレッサ（掃気手段）と、前記第１コンプレッサよりも定格出力の小さいファン、前記第１コンプレッサよりも定格出力の小さい第２コンプレッサ、又は、前記燃料電池スタック内と外部と連通させる連通弁を有し、前記第１コンプレッサよりも作動音が小さく、前記燃料電池スタックに外気を導入する外気導入手段と、前記燃料電池スタック及び外気の少なくとも一方の温度を検出する温度検出手段と、前記第１コンプレッサ及び前記外気導入手段を制御する制御手段と、を備える燃料電池システムであって、停止時において、前記制御手段は、前記温度検出手段の検出する温度が、前記燃料電池スタックに残留する水が凍結しないと判断される所定温度よりも低い場合、前記第１コンプレッサにより前記燃料電池スタックを掃気し、前記燃料電池スタックの掃気後、前記第１コンプレッサから前記外気導入手段に切り替え、当該外気導入手段により前記燃料電池スタックに外気を導入することを特徴とする燃料電池システムである。
【０００８】
ここで、掃気手段とは、燃料電池スタックに掃気ガスを送り込み、この掃気ガスによって、燃料電池スタックに残留する水を外部に押し出すための手段である。よって、掃気手段は、燃料電池スタックに、多流量で掃気ガスを供給可能な手段であって、例えば、後記する実施形態のように、コンプレッサを備えている。
一方、外気導入手段は、掃気手段よりもその作動音が小さく、さらに、燃料電池スタックに外気を導入可能であればどのような構成でもよい。したがって、外気導入手段は、後記する実施形態のように、外気の緩やかな流れを生じさせるファンを備える構成の他、ファンを備えず、単に燃料電池スタック内と外部とを連通させ、外部に開放する連通弁（開方弁）を備え、自然通風により外気が導入される構成でもよい。
【０００９】
そして、このような燃料電池ステムによれば、システムの停止時に、制御手段が、外気温度及び燃料電池スタックの温度の少なくとも一方に基づいて、掃気手段により燃料電池スタックを掃気する。その後、制御手段は、掃気手段から外気導入手段に切り替え、外気導入手段によって燃料電池スタックに外気を導入する。
【００１０】
このように、掃気手段から外気導入手段に切り替えて作動させることにより、つまり、従来の掃気時間よりも短くなるため、燃料電池システムの作動音が小さくなる。よって、燃料電池システムのオペレータ等（例えば、燃料電池自動車の運転者）が、システムの停止時に、掃気手段の作動音が長引くことを感じることもない。
【００１１】
また、外気導入手段が、その作動に際してエネルギを消費しない前記連通弁や、エネルギを消費したとしても、掃気手段を構成するコンプレッサ等よりもエネルギ消費（定格出力）が低いファン等を備えて構成される場合、掃気手段から外気導入手段に切り替えることにより、エネルギ消費、例えば、後記する実施形態における二次電池の残量の消費を抑えることができる。よって、この場合、その後の次回の発電時において、二次電池を充電するために燃料電池スタックが発電する時間は短くなる。そして、その結果として、水素等の反応ガスの消費を抑えることができ、燃料電池システムが燃料電池自動車に搭載されたものである場合、燃料電池自動車の燃費が向上する。
【００１２】
また、前記燃料電池スタック内の湿度を検出する燃料電池スタック湿度検出手段を、さらに備え、前記制御手段は、前記燃料電池スタック内の湿度が所定湿度以下となった場合、前記外気導入手段による外気の導入を停止することを特徴とする。
【００１３】
このような燃料電池システムによれば、制御手段は、燃料電池スタック湿度検出手段が検出した燃料電池スタック内の湿度が、所定湿度以下となった場合、外気導入手段による外気の導入を停止する。
ここで、所定湿度としては、例えば、（１）燃料電池スタックが固有する最適湿度、詳細には、ＭＥＡを構成する電解質膜が好適に湿潤性を確保可能な湿度（後記する実施形態における所定燃料電池湿度）と、（２）実際の外気湿度とが挙げられる。
【００１４】
そして、燃料電池スタックの最適湿度が実際の外気湿度以上である場合、所定温度として、燃料電池スタックの最適温度を採用する。次いで、燃料電池スタック内の湿度が前記最適湿度以下となった場合、外気の導入を停止することにより、電解質膜の過剰な乾燥を防止、つまり、電解質膜の湿潤性を確保することができる。これにより、電解質膜が不必要に外気に曝されないため、電解質膜の劣化を防止することもできる。
【００１５】
一方、燃料電池スタックの最適湿度が実際の外気湿度以上でない場合（つまり、実際の外気湿度が前記最適温度よりも高い場合）、所定温度として、実際の外気湿度を採用する。次いで、燃料電池スタック内の湿度が実際の外気湿度以下となった場合、外気の導入によっても燃料電池スタック内の湿度が低下しないので、外気の導入を停止する。これにより、電解質膜が不必要に外気に曝されないため、電解質膜の劣化を防止することもできる。
【００１６】
また、前記燃料電池スタックと外気との間における温度及び湿度の少なくとも一方の差に基づいて、掃気時間を算出する掃気時間算出手段を、さらに備え、前記制御手段は、当該算出された掃気時間の間、前記第１コンプレッサにより掃気をすることを特徴とする。
【００１７】
このような燃料電池システムによれば、掃気時間算出手段が、燃料電池スタックと外気との間における温度及び湿度の少なくとも一方の差に基づいて、掃気時間を算出する。なお、後記する実施形態では、燃料電池スタックの湿度と外気湿度との差に基づいて、掃気時間を算出する場合を例示する。
【００１８】
そして、制御手段が、この算出された掃気時間の間、掃気手段によって燃料電池スタックを掃気する。すなわち、掃気時間が燃料電池スタックと外気との間における温度及び湿度の少なくとも一方の差に基づいて適切に算出されるので、掃気時間が長すぎたり、短すぎることはない。ここで、掃気時間は、掃気後の燃料電池スタック内の湿度が、その後の外気導入によって、前記所定湿度に低下可能となるように算出される。
次いで、このような適切な掃気時間にて掃気した後、外気を導入するので、外気を導入する時間も、適切な時間とすることができ、外気導入時間が長すぎたり、短すぎることはない。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、停止時において、燃料電池内の水を低減しつつ、コンプレッサ等の掃気手段の作動時間を短縮可能な燃料電池システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態について、図１から図８を参照して説明する。
【００２１】
≪燃料電池システムの構成≫
図１に示すように、本実施形態に係る燃料電池システム１は、燃料電池スタック１０と、燃料電池スタック１０のアノードに水素を供給及び排出するアノード系と、燃料電池スタック１０のカソードに空気を供給及び排出するカソード系と、後記する掃気時及び外気導入時にカソード系からアノード系にガスを導くガス導入系と、アノード系及びカソード系の下流側に接続したガス排出系と、燃料電池スタック１０を適宜に冷却する冷却系と、燃料電池スタック１０の発電電力を消費する電力消費系と、ＩＧ８１（イグニッション）等のその他機器類と、これらを電子制御するＥＣＵ９０（Electronic Control Unit、電子制御装置）と、を主に備えている。
このような燃料電池システム１は、燃料電池自動車（図示しない）に搭載されている。そして、この燃料電池自動車は、燃料電池スタック１０の出力端子に接続した電動式の走行モータ７１を動力源として、走行するようになっている。
【００２２】
＜燃料電池スタック＞
燃料電池スタック１０は、単セルが複数積層されることによって構成された固体高分子型燃料電池である。単セルは、１価の陽イオン交換膜からなる電解質膜（固体高分子膜）の両面をアノード（燃料極）及びカソード（空気極）で挟んでなるＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜電極接合体）と、ＭＥＡを挟む一対のセパレータと、を主に備えている。各セパレータには、各単セルを構成するＭＥＡの全面に水素又は酸素を含む空気を供給するための溝や、全単セルに水素、空気を導くための貫通孔等が形成されており、これら溝等がアノード流路１１、カソード流路１２として機能している。その他、各セパレータには、燃料電池スタック１０を適宜に冷却するための冷媒が流通する冷媒流路１３が形成されている。
【００２３】
そして、アノード流路１１を介して各アノードに水素が供給され、カソード流路１２を介して各カソードに酸素を含む空気が供給されると、アノード、カソードに含まれる触媒（Ｐｔ等）上で電気化学反応が起こり、各単セルで電位差（いわゆるＯＣＶ（Open Circuit Voltage：開回路電圧））が発生するようになっている。次いで、このように各単セルで電位差が発生した燃料電池スタック１０に対して、走行モータ等の外部負荷から発電要求があり、電流が取り出されると、燃料電池スタック１０が発電するようになっている。
【００２４】
因みに、このように燃料電池スタック１０が発電すると、前記電気化学反応によって、各単セルのカソードで水が生成する。そして、この生成水の一部は、前記電解質膜をアノード側に透過する。また、カソード流路１２には、後記するように加湿された空気が供給される。
【００２５】
また、燃料電池スタック１０のＭＥＡを構成する電解質膜は、プロトンの移動性が確保される最適含水量を有している。さらに、ＭＥＡは、そのアノード及びカソードにおける触媒上で、前記電気化学反応が良好に進行するための最適な水分量を有している。すなわち、燃料電池スタック１０は、電解質膜の種類、ＭＥＡの構造、アノード流路１１及びカソード流路１２の形状・長さ等に対応して、最適な内部湿度を固有しており、これを所定燃料電池湿度Ｈ０とする。因みに、所定燃料電池湿度Ｈ０は、例えば、事前試験において燃料電池スタック１０を種々の条件下で発電させることで求められる。
【００２６】
＜アノード系＞
アノード系は、水素タンク２１と、遮断弁２２と、エゼクタ２３と、後記する外気導入弁である第１三方弁２４と、パージ弁２５とを主に備えている。
燃料電池スタック１０の上流側は、水素タンク２１から、配管２１ａ、遮断弁２２、配管２２ａ、エゼクタ２３、配管２３ａ、アノード流路１１の入口の順に接続されている。そして、ＥＣＵ９０によって遮断弁２２が開かれると、水素タンク２１からアノード流路１１に水素が供給されるようになっている。なお、配管２２ａには減圧弁（図示しない）が設けられており、水素が所定圧力に減圧されるように設定されている。
【００２７】
一方、燃料電池スタック１０の下流側は、アノード流路１１の出口から、配管２４ａ、第１三方弁２４、配管２４ｂ、パージ弁２５の順に接続されている。第１三方弁２４及びパージ弁２５はＥＣＵ９０と接続されており、ＥＣＵ９０により適宜に制御される。なお、第１三方弁２４は初期状態において、配管２４ａと配管２４ｂとを連通させるように設定されている。
【００２８】
また、配管２４ｂの途中は、配管２４ｃを介して、エゼクタ２３と接続されている。したがって、パージ弁２５が閉じられた場合、燃料電池スタック１０のアノードから排出された未反応の水素を含むアノードオフガスが、燃料電池スタック１０の上流側に戻される構成となっている。一方、ＥＣＵ９０が、燃料電池スタック１０を構成する単セルの電圧が低下したことを、電圧計（図示しない）を介して検知し、アノードオフガス中に水分等の不純物が多くなったと推定した場合、ＥＣＵ９０によってパージ弁２５が開かれ、アノードオフガスが外部に排出されるようになっている。
【００２９】
＜カソード系＞
カソード系は、コンプレッサ３１と、後記する外気導入弁である第２三方弁３２と、同じく外気導入弁である第３三方弁３３と、背圧弁３４と、湿度センサ３５と、を主に備えている。
燃料電池スタック１０の上流側は、コンプレッサ３１から、配管３１ａ、第２三方弁３２、配管３２ａ、カソード流路１２の入口の順に接続されている。コンプレッサ３１及び第２三方弁３２はＥＣＵ９０と接続されており、ＥＣＵ９０により適宜に制御される。そして、ＥＣＵ９０の指令に従ってコンプレッサ３１が作動すると、外気が圧縮され、カソード流路１２に供給されるようになっている。コンプレッサ３１は、後記する電力制御器７３を介して、燃料電池スタック１０及び二次電池７４と接続されており、燃料電池スタック１０の発電電力や、二次電池７４に蓄えられた電力を利用して作動するようになっている。
【００３０】
第２三方弁３２は、初期状態において、配管３１ａと配管３２ａとが連通するように設定されている。また、第２三方弁３２には、その上流側がエアスクープ等（図示しない）を介して外気に開放された配管３２ｂが接続されており、配管３２ａと配管３２ｂとが連通するように第２三方弁３２が開かれると、外気が配管３２ｂ、３２ａを介して、燃料電池スタック１０に導入されるようになっている。さらに、配管３１ａには、加湿器（図示しない）が設けられており、燃料電池スタック１０に供給される空気が適宜に加湿されるようになっている。
【００３１】
一方、燃料電池スタック１０の下流側は、カソード流路１２の出口から、配管３３ａ、第３三方弁３３、配管３３ｂの順に接続されており、燃料電池スタック１０のカソードから排出されたカソードオフガスが、これらを順に通って、外気中に排出されるようになっている。因みに、第３三方弁３３は、初期状態において、配管３３ａと配管３３ｂとを連通させるように設定されている。
【００３２】
背圧弁３４は、配管３３ｂに設けられており、ＥＣＵ９０からの指令に従って、燃料電池スタック１０の発電状態に対応して、その背圧を制御するようになっている。
【００３３】
湿度センサ３５（燃料電池スタック湿度検出手段）は、配管３３ａに設けられており、配管３３ａ内の（相対）湿度を、燃料電池スタック１０内の湿度（これを実測燃料電池湿度Ｈ１とする）として、検出するようになっている。また、湿度センサ３５はＥＣＵ９０と接続されており、ＥＣＵ９０は実測燃料電池湿度Ｈ１を監視するようになっている。
なお、湿度センサ３５は、その内部に、配管３３ａ内のガスの水分（水蒸気）量（ｇ／ｍ３）を検出するセンサと、当該ガスの温度を検出するセンサとを備えている。そして、湿度センサ３５は、検出した水分量（ｇ／ｍ３）を、検出した温度における飽和水蒸気量（ｇ／ｍ３）で除し、配管３３ａ内のガスの湿度（％）を検出するようになっている。因みに、後記する湿度センサ８３についても同様である。
【００３４】
＜ガス導入系＞
ガス導入系は、燃料電池スタック１０の上流側のアノード系とカソード系とを接続する系であって、（１）燃料電池スタック１０の掃気時には、カソード系からアノード系に掃気ガスを導き、（２）掃気後の外気導入時には、カソード系からアノード系に外気を導く系である。
【００３５】
具体的に、ガス導入系は、開閉弁４１と、配管４１ａと、配管４１ｂとを主に備えている。そして、カソード系の配管３２ａの途中は、配管４１ａ、開閉弁４１、配管４１ｂを順に介して、アノード系の配管２３ａの途中に接続されている。また、開閉弁４１はＥＣＵ９０に接続されており、掃気時及び外気導入時にＥＣＵ９０により開かれる設定となっている。
【００３６】
＜ガス排出系＞
ガス排出系は、後記する低湿低温掃気後の外気導入時において、燃料電池スタック１０内のガス（詳細には後記するように導入された外気）を効率的に排出することによって、ガスの流れを発生させ、好適に燃料電池スタック１０内に外気を導入するための系である。
【００３７】
具体的に、ガス排出系は、ファン５１（換気扇、送風機）を主に備えている。ファン５１は、配管５１ａを介して、アノード系の第１三方弁２４の下流側に接続されており、その下流側は配管を介して外気に開放されている。そして、ファン５１は、電力制御器７３を介して、燃料電池スタック１０及び二次電池７４と接続されており、これらを電源として作動するようになっている。また、ファン５１はＥＣＵ９０と接続されている。さらに、配管５１ａの途中は、配管５１ｂを介して、カソード系の第３三方弁３３に接続されている。
そして、ファン５１が、ＥＣＵ９０の指令に従って作動すれば、その上流側のガス（アノード流路１１及びカソード流路１２内のガス）を下流側に送るようになっている。
【００３８】
［ファン、コンプレッサの関係］
ここで、ファン５１と、コンプレッサ３１との関係について説明する。ファン５１は、外気導入時に燃料電池スタック１０内に残留する水分が徐々に排出可能な程度の緩やかな外気の流れを発生させる機器である。これに対し、コンプレッサ３１は、燃料電池スタック１０を発電させるために、空気を送り込む機器である共に、掃気時において、残留する水分を吹き飛ばすために、燃料電池スタック１０に多流量で掃気ガス（非加湿の空気）を送り込む機器である。
したがって、ファン５１の作動音は、コンプレッサ３１の作動音よりも小さい関係となっている。また、ファン５１の定格出力は、コンプレッサ３１の定格出力よりも小さい関係となっている。
【００３９】
＜冷却系＞
冷却系は、冷媒流路１３にエチレングリコール等の冷媒を流通させることで燃料電池スタック１０を適宜に冷却し、燃料電池スタック１０の過昇温を防止すると共に、良好に発電可能な温度に維持するための系である。このような冷却系は、冷媒流路１３の入口に接続された配管６１ａ、出口に接続された配管６１ｂの他に、ＥＣＵ９０の指令に従って作動し冷媒を流通させる冷媒ポンプと、燃料電池スタック１０との熱交換により昇温した冷媒を冷却するラジエータ（いずれも図示しない）と、を備えて構成されている。
【００４０】
温度センサ６１（燃料電池スタック温度検出手段）は、配管６１ｂに設けられており、燃料電池スタック１０から排出された冷媒の温度を、燃料電池スタック１０の温度（これを実測燃料電池温度Ｔ１とする）として、検出するようになっている。また、温度センサ６１はＥＣＵ９０と接続されており、ＥＣＵ９０は実測燃料電池温度Ｔ１を監視するようになっている。
【００４１】
＜電力消費系＞
電力消費系は、燃料電池スタック１０の出力端子側に位置し、燃料電池スタック１０の発電電力を消費したり、余剰な発電電力を蓄えたりする系であり、走行モータ７１と、コンタクタ７２と、電力制御器７３と、二次電池７４（蓄電装置）とを主に備えている。この他、コンプレッサ３１やファン５１に内蔵されるモータも、電力消費系に含まれる。
【００４２】
走行モータ７１は、燃料電池自動車の動力源となる電気モータであり、コンタクタ７２及び電力制御器７３を介して燃料電池スタック１０の出力端子に接続されている。
【００４３】
コンタクタ７２は、燃料電池スタック１０と電力制御器７３及び走行モータ７１等との電気的接続をＯＮ／ＯＦＦするスイッチであって、燃料電池スタック１０と電力制御器７３との間に配置されている。そして、コンタクタ７２はＥＣＵ９０と接続されており、ＥＣＵ９０によってコンタクタ７２がＯＦＦされると、燃料電池スタック１０から電流の取り出しが不能となり、燃料電池スタック１０が発電しない設定となっている。これに対し、ＥＣＵ９０によりコンタクタ７２がＯＮされると、燃料電池スタック１０から電流の取り出しが可能、つまり、燃料電池スタック１０が発電可能となる。
【００４４】
電力制御器７３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ等を備えて構成され、ＥＣＵ９０からの指令に従って、燃料電池スタック１０の発電電力を制御する機器である。すなわち、コンタクタ７２のＯＮ状態で、電力制御器７３が適宜に制御されると、燃料電池スタック１０が発電する設定となっている。
また、電力制御器７３は、二次電池７４と、コンプレッサ３１と、ファン５１とにそれぞれ接続されている。そして、燃料電池スタック１０が通常に発電している場合、コンプレッサ３１は燃料電池スタック１０の発電電力を利用して作動し、一方、燃料電池自動車の停止時や始動時等において、コンプレッサ３１及びファン５１は二次電池７４を作動電源とするようになっている。
【００４５】
二次電池７４は、燃料電池スタック１０の余剰な発電電力をその内部に蓄えると共に、蓄えた電力によって燃料電池スタック１０を補助する蓄電装置である。このような二次電池７４は、例えば、１２Ｖバッテリや、キャパシタ（電気二重層コンデンサ）等によって構成される。
【００４６】
＜ＩＧ等その他機器＞
ＩＧ８１は、燃料電池システム１（燃料電池自動車）の起動スイッチであり、運転席周りに設けられている。そして、ＩＧ８１はＥＣＵ９０と接続されており、ＥＣＵ９０はＩＧ８１のＯＮ／ＯＦＦ信号を検知するようになっている。
【００４７】
温度センサ８２（外気温度検出手段）は、燃料電池自動車のボディ等に設けられており、実際の外気温度（これを実測外気温度Ｔ２という）を検出するようになっている。そして、温度センサ８２はＥＣＵ９０と接続されており、ＥＣＵ９０は実測外気温度Ｔ２を監視するようになっている。
【００４８】
湿度センサ８３（外気湿度検出手段）は、燃料電池自動車のボディ等に設けられており、実際の外気湿度（これを実測外気湿度Ｈ２という）を検出するようになっている。そして、湿度センサ８３はＥＣＵ９０と接続されており、ＥＣＵ９０は実測外気湿度Ｈ２を監視するようになっている。
【００４９】
＜ＥＣＵ＞
ＥＣＵ９０は、燃料電池システム１を電子制御する制御装置であって、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェイス、電子回路等を含んで構成されている。
そして、ＥＣＵ９０（制御手段）には、後記するフローチャートを実行するためのプログラムが記憶されており、実測燃料電池温度Ｔ１、実測外気温度Ｔ２、実測燃料電池湿度Ｈ１、及び、実測外気湿度Ｈ２に基づいて、コンプレッサ３１、ファン５１、開閉弁４１、第１三方弁２４、第２三方弁３２、第３三方弁３３等を適宜に制御し、後記する通常掃気、低温通常掃気、低湿低温掃気、外気導入等を実行する機能を備えている。
【００５０】
また、ＥＣＵ９０（掃気時間算出手段）は、実測燃料電池湿度Ｈ１と実測外気湿度Ｈ２との差（Ｈ１−Ｈ２）と、その内部に記憶された掃気時間マップ（図２参照）とに基づいて、低湿低温掃気を実施する掃気時間ｔ１を算出する機能を備えている。
【００５１】
図２に示す掃気時間マップは、低湿低温掃気を実施する掃気時間ｔ１を算出するため、燃料電池湿度と外気湿度との差と、掃気時間とが関連付けられたデータであり、この差が大きくなるほど、掃気時間が長くなる関係となっている。また、掃気時間マップは、実測燃料電池湿度Ｈ１と実測外気湿度Ｈ２との差によって求められた掃気時間ｔ１に従って、後記する低湿低温掃気を実施した後の実測燃料電池湿度Ｈ１が、後記する外気の導入により、燃料電池スタック１０内を乾燥可能な程度に、つまり、ファン５１が長時間（例えば１時間以上）に亘って作動しないように、設定されている。このような掃気時間マップは、燃料電池スタック１０の仕様（例えば、単セル数、アノード流路１１及びカソード流路１２の長さ）に関係し、事前試験等によって求められる。
【００５２】
ここで、本実施形態において、燃料電池スタック１０を掃気する掃気手段は、コンプレッサ３１と、開閉弁４１と、配管２３ａ、２４ａ、２４ｂ、３１ａ、３２ａ、３３ａ、３３ｂ、４１ａ、４１ｂと、を備えて構成されている。
また、燃料電池スタック１０に外気を導入する外気導入手段は、ファン５１と、第１三方弁２４と、第２三方弁３２と、第３三方弁３３と、開閉弁４１と、配管２３ａ、２４ａ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、４１ａ、４１ｂ、５１ａ、５１ｂと、を備えて構成されている。
【００５３】
≪燃料電池システムの動作≫
次に、燃料電池システム１の停止時の動作と共に、燃料電池システム１の停止方法について、図１及び図２に加えて、図３から図６を参照して説明する。本実施形態に係る燃料電池システム１の停止方法は、ＩＧ８１のＯＦＦ後、実測燃料電池温度Ｔ１、実測外気温度Ｔ２、実測燃料電池湿度Ｈ１、及び、実測外気湿度Ｈ２に基づいて、低湿低温掃気を行った後、燃料電池スタック１０に外気を導入することを特徴とする。
なお、図４から図６では、ガス（掃気ガス、外気）の流れを太線で記載している。
【００５４】
燃料電池自動車を停止させるために、ＩＧ８１がＯＦＦされると、そのＯＦＦ信号を検知したＥＣＵ９０が、図３に示す停止時の制御フローチャートに係るプログラムをスタートさせる。そして、ＥＣＵ９０は、遮断弁２２を閉じて、燃料電池スタック１０への水素の供給を停止する。次いで、ＥＣＵ９０は、コンタクタ７２をＯＦＦし、燃料電池スタック１０の発電を停止させる。
因みに、この状態において、コンプレッサ３１は作動したままである。また、第１三方弁２４、第２三方弁３２、及び、第３三方弁３３は、初期状態にあり、配管２４ａと配管２４ｂ、配管３１ａと配管３２ａ、配管３３ａと配管３３ｂが、それぞれ連通されている。さらに、開閉弁４１は閉じた状態にある。
【００５５】
＜凍結可能性判定＞
ステップＳ１０１において、ＥＣＵ９０は、実測外気温度Ｔ２が、その内部に予め記憶された所定外気温度Ｔ０よりも低いか否かを判定する。所定外気温度Ｔ０は、停止時において、実測外気温度Ｔ２がこの温度以上ならば、外気温度が高いため、燃料電池システム１の停止中に、燃料電池スタック１０に残留する水が凍結する可能性は低いと推定される温度であり、例えば０℃である。
なお、実測外気温度Ｔ２に代えて、温度センサ６１が検出する実測燃料電池温度Ｔ１と、所定外気温度Ｔ０とを比較してもよい。
【００５６】
そして、実測外気温度Ｔ２が所定外気温度Ｔ０よりも低いと判定された場合（Ｓ１０１・Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２に進む。この場合は、停止中に、燃料電池スタック１０に残留する水が凍結する可能性が高い場合である。
一方、実測外気温度Ｔ２が所定外気温度Ｔ０よりも低くないと判定された場合（Ｓ１０１・Ｎｏ）、ステップＳ１１３に進む。この場合は、停止中に、残留する水が凍結する可能性が低い場合である。
【００５７】
＜通常掃気＞
都合上、ステップＳ１１３に進んだ場合を先に説明する。
ステップＳ１１３において、ＥＣＵ９０は、カソード流路１２のみを通常に掃気する。通常に掃気するとは、コンプレッサ３１から送られる空気を、配管３１ａ上の加湿器（図示しない）を迂回させて、これを掃気ガスとし、この掃気ガスをカソード流路１２のみに送り込む。そうすると、この掃気ガスによって、カソード流路１２に残留する水（水蒸気、結露水等）が、配管３３ａ、配管３３ｂを介して、外部に押し出される（図４参照）。
なお、後記する低温通常掃気、低湿低温掃気においても、このように迂回させて、非加湿の空気を掃気ガスとする。
【００５８】
このようなカソード流路１２のみの通常掃気を所定時間ｔ３にて実施する。この所定時間ｔ３は、燃料電池スタック１０の大きさ等に関係し、事前試験等により求められ、ＥＣＵ９０に記憶されている。
そして、通常掃気を所定時間ｔ３にて実施した後、ステップＳ１１４に進み、コンプレッサ３１を停止させる。次いで、エンドに進み、停止時の制御を終了する。
【００５９】
＜湿度判定＞
次に、ステップＳ１０１での判定がＹｅｓとなり、ステップＳ１０２に進んだ場合を説明する。ステップＳ１０２において、ＥＣＵ９０は、実測燃料電池湿度Ｈ１が、実測外気湿度Ｈ２よりも高いか否かを判定する。
実測燃料電池湿度Ｈ１が実測外気湿度Ｈ２よりも高いと判定された場合（Ｓ１０２・Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３に進む。この場合は、実測燃料電池湿度Ｈ１が実測外気湿度Ｈ２よりも高いので、後記するように、外気を燃料電池スタック１０内に導入することによって、残留水を減らすことが可能であると共に、掃気時間を短縮する低湿低温掃気を実施可能な場合である。
一方、実測燃料電池湿度Ｈ１が実測外気湿度Ｈ２よりも高くないと判定された場合（Ｓ１０２・Ｎｏ）、ステップＳ１１５に進む。この場合は、実測外気湿度Ｈ２が実測燃料電池湿度Ｈ１以上であるので、外気の導入によって、残留水を減らすことが不可能な場合である。
【００６０】
＜低温通常掃気＞
都合上、ステップＳ１１５に進んだ場合を先に説明する。
ステップＳ１１５において、ＥＣＵ９０は、カソード流路１２とアノード流路１１とを通常に掃気する。なお、この掃気は、外気温度が０℃以下等の低温環境下で実施されるので、低温通常掃気と称する。
【００６１】
具体的には、ＥＣＵ９０は、パージ弁２５及び開閉弁４１を開く。そうすると、コンプレッサ３１からの掃気ガスが、配管３１ａ、配管３２ａを介して、カソード流路１２に供給される。そして、この掃気ガスによって、カソード流路１２に残留する水が押し出され、配管３３ａ、配管３３ｂを介して、外部に排出される（図５参照）。
これに対応して、掃気ガスが、配管４１ａ、配管４１ｂ、配管２３ａを介して、アノード流路１１にも供給される。そして、この掃気ガスによって、アノード流路１１に残留する水が押し出され、配管２４ａ、配管２４ｂを介して、外部に排出される（図５参照）。
【００６２】
因みに、このようなカソード流路１２及びアノード流路１１を掃気する低温通常掃気は、所定時間ｔ２にて実施する。この所定時間ｔ２は、事前試験等により求められた時間であってもよいし、ステップＳ１１５に入った際に、実測燃料電池湿度Ｈ１と所定燃料電池湿度Ｈ０とに基づいて算出する時間であってもよい。
そして、低温通常掃気を所定時間ｔ２にて実施した後、ステップＳ１１４に進み、コンプレッサ３１を停止する。
【００６３】
＜掃気時間の算出＞
次に、ステップＳ１０２での判定がＹｅｓとなり、ステップＳ１０３に進んだ場合を説明する。ステップＳ１０３において、ＥＣＵ９０は、実測燃料電池湿度Ｈ１と実測外気湿度Ｈ２との差（Ｈ１−Ｈ２）と、図２に示す掃気時間マップとに基づいて、低湿低温掃気を実施する掃気時間ｔ１を算出する。
【００６４】
＜低湿低温掃気＞
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ９０は、カソード流路１２とアノード流路１１とを、前記算出した掃気時間ｔ１の間、掃気する。なお、この掃気は、実測燃料電池湿度Ｈ１が実測外気湿度Ｈ２よりも高く、かつ、実測外気温度Ｔ２が低温の場合に実施されるので、低湿低温掃気と称する。具体的には、ＥＣＵ９０は、前記した低温通常掃気と同様に、パージ弁２５及び開閉弁４１を開き、カソード流路１２及びアノード流路１１に掃気ガスを供給し、これらを掃気する（図５参照）。
【００６５】
そして、掃気時間ｔ１の経過後、ステップＳ１０５に進み、ＥＣＵ９０はコンプレッサ３１を停止させ、低湿低温掃気を終了する。次いで、ＥＣＵ９０は、パージ弁２５を閉じる。なお、開閉弁４１は開いたままとする。
【００６６】
＜外気導入＞
ステップＳ１０６において、ＥＣＵ９０は、外気導入弁である第１三方弁２４、第２三方弁３２、及び、第３三方弁３３を、燃料電池スタック１０内に外気が導入され、その内部を流れるように開く。さらに説明すると、ＥＣＵ９０は、配管２４ａと配管５１ａとが連通するように第１三方弁２４を制御し、配管３２ｂと配管３２ａとが連通するように第２三方弁３２を制御し、配管３３ａと配管５１ｂとが連通するように第３三方弁３３を制御する。すなわち、ＥＣＵ９０が、掃気手段から外気導入手段に切り替えて作動させ、その結果として、カソード流路１２及びアノード流路１１が外気に開放される。
【００６７】
次いで、ステップＳ１０７において、ＥＣＵ９０は、ファン５１を作動させる。そうすると、低湿度の外気が、カソード流路１２及びアノード流路１１にそれぞれ導入され、これら流路を流れた後、外部に排出される（図６参照）。すなわち、カソード流路１２及びアノード流路１１内を、低湿度の外気が流通する。
【００６８】
これにより、カソード流路１２及びアノード流路１１や、ＭＥＡの表面等に残留した水は、流通する低湿度の外気に取り込まれ、外部に排出される。ここで、ファン５１の作動音は、コンプレッサ３１の作動音よりも小さいので、このようにファン５１が作動していても、運転者等が気になることはない。また、ファン５１は、コンプレッサ３１よりも定格出力が小さいので、二次電池７４の電力消費が抑えられる。
【００６９】
ステップＳ１０８において、ＥＣＵ９０は、所定燃料電池湿度Ｈ０が、実測外気湿度Ｈ２以上であるか否かを判定する。
そして、所定燃料電池湿度Ｈ０が、実測外気湿度Ｈ２以上であると判定された場合（Ｓ１０８・Ｙｅｓ）、ステップＳ１０９に進む。一方、所定燃料電池湿度Ｈ０が、実測外気湿度Ｈ２以上でないと判定された場合（Ｓ１０８・Ｎｏ）、ステップＳ１１０に進む。
【００７０】
ステップＳ１０９において、ＥＣＵ９０は、実測燃料電池湿度Ｈ１が、所定燃料電池湿度Ｈ０以下であるか否かを判定する。
実測燃料電池湿度Ｈ１が、所定燃料電池湿度Ｈ０以下であると判定された場合（Ｓ１０９・Ｙｅｓ）、ステップＳ１１１に進む。この場合は、外気の導入によって、実測燃料電池湿度Ｈ１が良好に下がり、停止中に凍結するおそれがなくなった場合である。一方、実測燃料電池湿度Ｈ１が、所定燃料電池湿度Ｈ０以下でないと判定された場合（Ｓ１０９・Ｎｏ）、ステップＳ1０９の判定を繰り返す。この場合、ファン５１の作動は継続され、引き続いて、外気が導入される。
【００７１】
ステップＳ１１０において、ＥＣＵ９０は、実測燃料電池湿度Ｈ１が、実測外気湿度Ｈ２以下であるか否かを判定する。
実測燃料電池湿度Ｈ１が、実測外気湿度Ｈ２以下であると判定された場合（Ｓ１１０・Ｙｅｓ）、ステップＳ１１１に進む。この場合は、外気の導入により、実測燃料電池湿度Ｈ１が良好に下がった場合であると共に、これ以上、燃料電池スタック１０に外気を導入しても、実測燃料電池湿度Ｈ１が低下しない場合である。一方、実測燃料電池湿度Ｈ１が、実測外気湿度Ｈ２以下でないと判定された場合（Ｓ１１０・Ｎｏ）、ステップＳ１１０の判定を繰り返す。この場合、ファン５１の作動は継続され、引き続いて、外気が導入される。
【００７２】
ステップＳ１１１において、ＥＣＵ９０は、ファン５１を停止させる。
次いで、ステップＳ１１２において、ＥＣＵ９０は、外気導入弁を閉じる。具体的には、第１三方弁２４、第２三方弁３２、及び、第３三方弁３３を初期状態に戻す。
その後、エンドに進み、停止時の制御を終了する。
【００７３】
≪燃料電池システムの効果≫
このように、本実施形態に係る燃料電池システム１によれば、ＩＧ８１がＯＦＦされる燃料電池システム１の停止時に、所定外気温度Ｔ０、実測外気温度Ｔ２、実測燃料電池湿度Ｈ１、及び、実測外気湿度Ｈ２に基づいて、通常掃気、低温通常掃気、及び、低湿低温掃気から最適な掃気を選択し、選択した掃気を実施することができる。
そして、低湿低温掃気が選択される場合は、実測燃料電池湿度Ｈ１及び実測外気湿度Ｈ２に基づいて掃気時間ｔ１を算出し、この掃気時間ｔ１に従って低湿低温掃気を実施するため、コンプレッサ３１（掃気手段）を早めに停止させること、つまり、掃気時間を短縮することができる。これにより、ＩＧ８１のＯＦＦ後のコンプレッサ３１の作動による騒音を低減でき、電力エネルギの消費を抑え、二次電池７４の残量を確保することができる。したがって、その後の次回の発電時において、二次電池７４を充電するために燃料電池スタック１０が発電する時間は短くなる。よって、水素の消費を抑えることができ、燃料電池自動車の燃費の向上に繋げることができる。
また、低湿低温掃気後において、ファン５１の作動を伴う外気導入の終了判定は、所定燃料電池湿度Ｈ０及び実測外気湿度Ｈ２から、終了判定基準（所定湿度）を適切に選択して行うため、ＭＥＡの電解質膜の過剰な乾燥を防止しつつ終了させることができる。
【００７４】
≪燃料電池システムの一動作例≫
次に、図７を主に参照して、燃料電池システム１の一動作例を説明する。なお、ここでは、ＩＧ８１のＯＦＦ時の実測外気温度Ｔ２が所定外気温度Ｔ０よりも低い場合（Ｓ１０１・Ｎｏ）を例示する。
【００７５】
ＩＧ８１のＯＦＦ時において、実測燃料電池湿度Ｈ１が実測外気湿度Ｈ２よりも高いので（Ｓ１０２・Ｙｅｓ）、掃気時間ｔ１を算出し（Ｓ１０３）、低湿低温掃気を実施した後（Ｓ１０４）、コンプレッサ３１を停止させる（Ｓ１０５）。
その後、外気導入弁を開き（Ｓ１０６）、ファン５１を作動させ（Ｓ１０７）、燃料電池スタック１０内に外気を導入する。ここで、所定燃料電池湿度Ｈ０が実測外気湿度Ｈ２以上であるので（Ｓ１０８・Ｙｅｓ）、実測燃料電池湿度Ｈ１が、所定燃料電池湿度Ｈ０以下となるまで、外気を導入する（Ｓ１０９）。
【００７６】
その後、実測燃料電池湿度Ｈ１が、所定燃料電池湿度Ｈ０に低下すると（Ｓ１０９・Ｙｅｓ）、ファン５１が停止され（Ｓ１１１）、外気導入弁が閉じられる（Ｓ１１１）。
【００７７】
以上、本発明の好適な一実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、例えば以下のような変更をすることができる。
【００７８】
前記した実施形態では、外気導入手段は、燃料電池スタック１０の下流側に配置されたファン５１を備え、ファン５１が作動すると、アノード流路１１及びカソード流路１２内が吸引され、その結果として、外気が導入される構成としたが、ファン５１の位置はこれに限定されず、ファン５１が燃料電池スタック１０の上流側に配置され、このファン５１が作動すると燃料電池スタック１０に外気が送り込まれる構成であってもよいし、上流側及び下流側の両方に配置される構成であってもよい。
また、外気導入時において、外気の流れを発生させる機器としては、ファン５１に限定されず、例えば、コンプレッサ３１に対して、作動音が小さく、定格出力の小さい小型のコンプレッサ等であってもよい。
【００７９】
さらに、前記した実施形態では、外気導入時において、アノード流路１１及びカソード流路１２の両方に外気を導入する構成としているが（図６参照）、いずれか一方のみに外気を導入する構成としてもよい。
【００８０】
さらにまた、外気導入時において、外気の流れを発生させることは必須ではなく、例えば、ファン５１を備えず、アノード流路１１及びカソード流路１２が外気に開放されるように、開閉弁４１、第１三方弁２４、第２三方弁３２、及び、第３三方弁３３が制御される構成であってもよい。その他に、アノード流路１１及びカソード流路１２と、外気とをそれぞれ適宜に連通させることにより、これらを外気に開放する開放弁を燃料電池スタック１０に直接的に設けて、外気導入時に前記開放弁を開く構成としてもよい。
また、外気を導入するための外気導入弁の構成は、第１三方弁２４、第２三方弁３２、及び、第３三方弁３３に限定されず、例えば、第１三方弁２４に代えて、配管２４ｂ及び配管５１ａに開閉弁をそれぞれ設け、これら開閉弁を適宜に制御する構成としてもよい。第２三方弁３２、及び、第３三方弁３３についても同様である。
【００８１】
前記した実施形態では、燃料電池スタック１０の湿度を検出する湿度センサ３５が、カソード流路１２の下流側に配置され、カソードオフガスの湿度を検出し、これを燃料電池スタック１０の湿度とする構成としたが、湿度センサ３５の位置はこれに限定されず、湿度センサ３５がアノード流路１１の下流側の配管２４ａに設けられた構成でもよいし、燃料電池スタック１０に直接的に設けられた構成であってもよい。また、これらを複合的に設けて検出温度を平均化する等して、検出精度を高めるようにしてもよい。
これと同様に、燃料電池スタック１０の温度を検出する温度センサ６１の位置も、冷媒の出口側に限定されず、アノード流路１１の下流側、カソード流路１２の下流側や、燃料電池スタック１０の筐体に直接的に設けられた構成であってもよい。
【００８２】
その他、燃料電池システム１の停止直前時や停止時等に、燃料電池スタック１０を構成する単セル（ＭＥＡ）の抵抗値を検出し、この抵抗値から燃料電池スタック１０（ＭＥＡ）の湿度を推定する構成としてもよい。ここで、単セル（ＭＥＡ）の抵抗値は、これを構成する電解質膜が乾燥状態であると高く、一方、電解質膜が高湿潤状態では低くなる特性を有する。よって、単セル（ＭＥＡ）の抵抗値と、電解質膜の湿潤状態（燃料電池スタック１０の湿度）と、が関連付けられたマップを事前試験により求め、ＥＣＵ９０に記憶しておき、このマップと停止時等における単セル（ＭＥＡ）の抵抗値とに基づいて、燃料電池スタック１０の湿度を推定することができる。
【００８３】
前記した実施形態では、ＩＧ８１のＯＦＦ時の実測外気温度Ｔ２と所定外気温度Ｔ０とに基づいてステップＳ１０１の判定を行うとしたが、例えば、燃料電池スタック１０が凍結しやすい冬季であっても、燃料電池自動車が昼間に停止され、実測外気温度Ｔ２≧所定外気温度Ｔ０の場合、ステップＳ１０１の判定がＮｏとなり、低温通常掃気又は低湿掃気が実施されないことになるが、その後に夜を迎えて、実測外気温度Ｔ２＜所定外気温度Ｔ０となったとき、凍結の可能性が高くなる。したがって、ステップＳ１０１において、例えば、ＥＣＵ９０に内蔵されるクロックから、ＩＧ８０がＯＦＦされた季節（カレンダ）を求め、求められた季節が冬等であれば、ステップＳ１０２に進み、低温通常掃気／低湿低温掃気をする構成としてもよい。その他、ステップＳ１０１において、適宜なアンテナを介して、その日の気象予報データを読み込み、気象予報データによって、その後に、実測外気温度Ｔ２が所定外気温度Ｔ０よりも低くなると予測されるならば、ステップＳ１０２に進む構成としてもよい。
【００８４】
前記した実施形態では、図３のステップＳ１０３において、実測燃料電池湿度Ｈ１と実測外気湿度Ｈ２との差（Ｈ１−Ｈ２）に基づいて、掃気時間ｔ１を算出する構成としたが（図２参照）、その他に例えば、実測燃料電池温度Ｔ１と実測外気温度Ｔ２との差（Ｔ１−Ｔ２）に基づいて、掃気時間ｔ１を算出する構成としてもよい。この場合、実測燃料電池温度Ｔ１と実測外気温度Ｔ２との差が大きいほど、掃気時間ｔ１が長くなる。
【００８５】
前記した実施形態では、実測外気温度Ｔ２、所定外気温度Ｔ０、実測燃料電池湿度Ｈ１、及び、実測外気湿度Ｈ２に基づいて、すなわち、予め求められた所定外気温度Ｔ０と、温度に係る実測外気温度Ｔ２と、湿度に係る実測燃料電池湿度Ｈ１及び実測外気湿度Ｈ２とに基づいて、図３に示すステップＳ１０１及びステップＳ１０２の判定を行って、通常掃気、低温通常掃気、及び、低湿低温掃気のいずれかを実施する構成としたが、その他に、ステップＳ１０１、Ｓ１０２を削除し、ＩＧ８１のＯＦＦ後、ステップＳ１０３に進み、次のような処理をする構成としてもよい。
【００８６】
（１）燃料電池スタックの温度のみを検出
前記した実施形態では、ステップＳ１０３において、実測燃料電池湿度Ｈ１と実測外気湿度Ｈ２との差に基づいて掃気時間ｔ１を算出するために、湿度センサ３５及び湿度センサ８３を備えた構成としたが、これらと実測外気温度Ｔ２を検出する温度センサ８２を備えず、実測燃料電池温度Ｔ１を検出する温度センサ６１のみを備え、実測燃料電池温度Ｔ１に基づいて、掃気時間ｔ１を算出する構成としてもよい。
【００８７】
この構成の場合、停止時における外気湿度を推定し、これを所定外気湿度と固定する。さらに説明すると、降雨、降雪時を除けば、外気中の水分量（水蒸気量）は略一定と考えることができる。また、燃料電池自動車の販売地域、走行地域等によって、年間を通しての大よその最低外気温度は推定される。さらに、湿度（％）は、「水蒸気量（ｇ／ｍ３）」／「飽和水蒸気量（ｇ／ｍ３）」であるから、降雨、降雪時を除いた場合、前記した最低外気温度における最高の湿度は、「略一定の水分量（ｇ）」／「前記した最低外気温度における飽和水蒸気量（ｇ）」推定され、これを所定外気湿度とする。
【００８８】
一方、燃料電池自動車は、通常、一定のアイドリング状態を経た後に停止されると考えられるので、発電停止時における燃料電池スタック１０内の水分量は略一定と推定可能である。よって、発電停止時の燃料電池スタック１０の温度を検出すれば、発電停止時における燃料電池スタック１０内の湿度を推定できる。
【００８９】
したがって、このように推定された燃料電池スタック１０内の湿度と、前記した所定外気湿度とから、これらの差を算出することができる。そして、この差と、図２の掃気時間マップとに基づいて掃気時間ｔ１を算出し、この掃気時間ｔ１に従って、アノード流路１１及び／又はカソード流路１２を掃気することができる。因みに、この掃気後に、外気が導入される。
【００９０】
（２）外気温度のみを検出
その他に、実測外気温度Ｔ２を検出する温度センサ８２のみを備え、実測外気温度Ｔ２に基づいて、掃気時間ｔ１を算出する構成としてもよい。
この構成について、さらに説明すると、前記したように、発電停止時における燃料電池スタック１０内の水分量は略一定と推定可能である。また、燃料電池スタック１０は、通常、発電が良好に進む好適温度に維持されるので、発電停止時における燃料電池スタック１０の温度は略一定と考えることもできる。そうすると、発電停止時における燃料電池スタック１０の実際の湿度は、略一定と考えることができる。
【００９１】
一方、前記したように、降雨、降雪時を除けば、外気中の水分量（水蒸気量）は略一定と考えることができる。よって、温度センサ８２で検出された実測外気温度Ｔ２と、前記した略一定と推定される外気中の水分量とに基づいて、実際の外気湿度を推定可能となる。
【００９２】
したがって、このように推定された実際の外気湿度と、前記した略一定と推定される燃料電池スタック１０内の湿度とから、これらの差を算出することができる。そして、この差と、図２の掃気時間マップとに基づいて掃気時間ｔ１を算出し、この掃気時間ｔ１に従って、アノード流路１１及び／又はカソード流路１２を掃気することができる。因みに、この掃気後に、外気が導入される。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本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】低湿低温掃気を実施する掃気時間ｔ１を算出するためのマップである。
【図３】本実施形態に係る燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態に係る燃料電池システムにおいて、通常掃気時のガスの流れを説明する図である。
【図５】本実施形態に係る燃料電池システムにおいて、低温通常掃気時、低湿低温掃気時のガスの流れを説明する図である。
【図６】本実施形態に係る燃料電池システムにおいて、外気導入弁を開き、ファンを作動させた際のガスの流れを説明する図である。
【図７】本実施形態に係る燃料電池システムの一動作例を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００９４】
１      燃料電池システム
１０    燃料電池スタック
２４    第１三方弁（外気導入手段）
３１    コンプレッサ（掃気手段）
３２    第２三方弁（外気導入手段）
３３    第３三方弁（外気導入手段）
３５    湿度センサ（燃料電池スタック湿度検出手段）
４１    開閉弁（掃気手段）
５１    ファン（外気導入手段）
６１    温度センサ（燃料電池スタック温度検出手段）
８０    ＥＣＵ（制御手段、掃気時間算出手段）
８２    温度センサ（外気温度検出手段）
８３    湿度センサ（外気湿度検出手段）
９０    ＥＣＵ（制御手段）
Ｈ０    所定燃料電池湿度
Ｈ１    実測燃料電池湿度
Ｈ２    実測外気湿度
Ｔ０    所定外気温度
Ｔ１    実測燃料電池温度
Ｔ２    実測外気温度
ｔ１    掃気時間
【図１】
0004612584.tif 000002
【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】
0004612584.tif 000008