(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単セルが直列で接続された燃料電池スタックが発電停止した後、当該燃料電池スタックに残存する反応ガスにより生成する電圧を低下させるため、当該燃料電池スタックを放電させる放電手段と、
前記燃料電池スタックの発電停止後において、所定のタイミングで、その後の放電量を算出する放電量算出手段と、
前記算出された放電電力量と、放電を開始するべき基準となる所定放電量とに基づいて、放電を実行するか否かを判定する放電実行判定手段と、
前記放電実行判定手段が放電を実行すると判定した場合、放電を開始するように前記放電手段を制御する開始制御手段と、
を備え、
前記放電量算出手段は、前記燃料電池スタックの発電停止後からの経過時間及び放電回数の少なくとも一方に基づいて、その後の放電量を補正する
ことを特徴とする放電システム。
【請求項２】
複数の単セルが直列で接続された燃料電池スタックが発電停止した後、当該燃料電池スタックに残存する反応ガスにより生成する電圧を低下させるため、当該燃料電池スタックを放電させる放電手段と、
前記燃料電池スタックの発電停止後において、所定のタイミングで、その後の放電量を算出する放電量算出手段と、
前記算出された放電電力量と、放電を開始するべき基準となる所定放電量とに基づいて、放電を実行するか否かを判定する放電実行判定手段と、
前記放電実行判定手段が放電を実行すると判定した場合、放電を開始するように前記放電手段を制御する開始制御手段と、
を備え、
前記放電量算出手段は、前記燃料電池スタックの温度及び湿度の少なくとも一方に基づいて、その後の放電量を補正する
ことを特徴とする放電システム。
【請求項３】
前記放電手段による放電の実行中に、前記単セル又は所定数の単セルの現在の電圧が、所定電圧以下であるか否かを判定する電圧判定手段と、
前記現在の電圧が前記所定電圧以下である場合、放電を停止するように前記放電手段を制御する停止制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の放電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電停止後において、燃料電池スタックを放電させる放電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水素（燃料ガス）がアノードに、酸素（酸化剤ガス）がカソードに、それぞれ供給されることで、電気化学反応が生じ発電する固体高分子型燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell：ＰＥＦＣ）等の燃料電池の開発が盛んである。燃料電池は、その発電電力によって走行する燃料電池自動車や、家庭用電源など広範囲で適用されつつあり、今後もその適用範囲の拡大が期待されている。
【０００３】
ところが、このような燃料電池において、その発電停止後に、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜電極接合体）の両側に水素及び空気が存在すると、各単セルにおいて、ＯＣＶ（Open Circuit Voltage：開回路電圧）が発生する。そうすると、このＯＣＶに基づいて、各単セル内に電流が流れてしまい、このように電流が流れると、単セルが劣化する虞がある。
【０００４】
そこで、このようなＯＣＶの発生を防止するため、発電停止後において、燃料電池スタックを放電させ、内部に残存する水素及び空気を消費し、ＯＣＶを低下させる技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１６５０２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、燃料電池スタックの発電停止後に、燃料電池スタックを単に放電させたのみでは、燃料電池スタック内の水素、空気を完全に消費することができず、放電後にＯＣＶが再び上昇するときがあった。
【０００７】
そこで、本発明は、発電停止後に、燃料電池スタックを好適に放電することが可能な放電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】
【０００８】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、複数の単セルが直列で接続された燃料電池スタックが発電停止した後、当該燃料電池スタックに残存する反応ガスにより生成する電圧を低下させるため、当該燃料電池スタックを放電させる放電手段と、前記燃料電池スタックの発電停止後において、所定のタイミングで、その後の放電量を算出する放電量算出手段と、前記算出された放電電力量と、放電を開始するべき基準となる所定放電量とに基づいて、放電を実行するか否かを判定する放電実行判定手段と、前記放電実行判定手段が放電を実行すると判定した場合、放電を開始するように前記放電手段を制御する開始制御手段と、を備えたことを特徴とする放電システムである。
【０００９】
このような放電システムによれば、燃料電池スタックの発電停止後において、所定のタイミングで繰り返して、放電量算出手段がその後の放電量を算出する。そして、放電実行判定手段が、この算出された放電量と、予め定められた所定放電量（後記する実施形態では０）とに基づいて、放電を実行するか否かを判定する。次いで、放電実行判定手段が放電を実行すると判定した場合、開始制御手段が放電を開始するように放電手段を制御するので、燃料電池スタックは放電されると共に、これに残存する反応ガスは消費され、単セルの電圧が下がる。
【００１０】
すなわち、燃料電池スタックの放電後に、ＯＣＶ（スタック全体の電圧、単セルの電圧）が再び上昇したとしても、放電量算出手段が、発電停止後において所定のタイミングで継続的に、その後の放電量を算出し、この放電量に基づいて放電の実行判定を行い、そして、この判定結果に基づいて、放電を開始させるので、燃料電池スタックを好適に放電させることができる。
【００１１】
前記放電システムにおいて、前記放電量算出手段は、前記燃料電池スタックの発電停止後からの経過時間及び放電回数の少なくとも一方に基づいて、その後の放電量を補正することが好ましい。
【００１２】
このような放電システムによれば、放電量算出手段が、燃料電池スタックの発電停止後からの経過時間及び放電回数の少なくとも一方に基づいて、その後の放電量を補正するので、その後の放電量を適切に算出することができる。なお、燃料電池スタックの発電停止後からの経過時間が長くなる場合、放電回数が多くなる場合、その後の放電量が小さくなるように補正することが好ましい。
【００１３】
前記放電システムにおいて、前記放電量算出手段は、前記燃料電池スタックの温度及び湿度の少なくとも一方に基づいて、その後の放電量を補正することが好ましい。
【００１４】
このような放電システムによれば、放電量算出手段が、燃料電池スタックの温度及び湿度の少なくとも一方に基づいて、その後の放電量を補正するので、その後の放電量を適切に算出することができる。なお、燃料電池スタックの温度及び湿度の少なくとも一方が高くなる場合、その後の放電量が大きくなるように補正することが好ましい。
【００１５】
前記放電システムにおいて、前記放電手段による放電の実行中に、前記単セル又は所定数の単セルの現在の電圧が、所定電圧以下であるか否かを判定する電圧判定手段と、前記現在の電圧が前記所定電圧以下である場合、放電を停止するように前記放電手段を制御する停止制御手段と、を備えたことが好ましい。
【００１６】
このような放電システムによれば、電圧判定手段が、放電手段による燃料電池スタックの放電中に、単セル又は所定数の単セルの現在の電圧が、放電を停止するべき所定電圧以下であるか否かを判定する。そして、現在の電圧が所定電圧以下である場合、停止制御手段が、放電を停止するように放電手段を制御するので、燃料電池スタックの放電が停止する。これにより、燃料電池スタックが過放電することを防止できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、発電停止後に、燃料電池スタックを好適に放電することが可能な放電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】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態について、図１から図６を参照して説明する。
【００１９】
≪燃料電池システムの構成≫
図１に示す燃料電池システム１には、本発明に係る放電システムが組み込まれており、図示しない燃料電池自動車（移動体）に搭載されている。
燃料電池システム１は、燃料電池スタック１０と、セル電圧モニタ１３と、燃料電池スタック１０のアノードに対して水素（燃料ガス、反応ガス）を給排するアノード系と、燃料電池スタック１０のカソードに対して酸素を含む空気（酸化剤ガス、反応ガス）を給排するカソード系と、燃料電池スタック１０の掃気時にカソード系からアノード系に掃気ガス（非加湿の空気）を導く掃気系と、燃料電池スタック１０の発電電力を消費等する電力消費系と、発電停止後に燃料電池スタック１０を放電（ディスチャージ）させる放電回路（放電手段）と、ＩＧ７１（イグニッション）と、これらを電子制御するＥＣＵ８０（Electronic Control Unit、電子制御装置）と、を備えている。
【００２０】
＜燃料電池スタック＞
燃料電池スタック１０は、複数（例えば２００〜４００枚）の固体高分子型の単セルが積層して構成されたスタックであり、複数の単セルは電気的に直列で接続されている。単セルは、ＭＥＡと、これを挟む２枚の導電性を有するセパレータと、を備えている。ＭＥＡは、１価の陽イオン交換膜等からなる電解質膜（固体高分子膜）と、これを挟むアノード及びカソードとを備えている。
【００２１】
アノード及びカソードは、カーボンペーパ等の導電性を有する多孔質体から主に構成されると共に、アノード及びカソードにおける電極反応を生じさせるための触媒（Ｐｔ、Ｒｕ等）を含んでいる。
【００２２】
各セパレータには、各ＭＥＡの全面に水素又は空気を供給するための溝や、全単セルに水素又は空気を給排するための貫通孔が形成されており、これら溝及び貫通孔がアノード流路１１（燃料ガス流路）、カソード流路１２（酸化剤ガス流路）として機能している。
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空気が供給されると、電極反応が起こり、各単セルでＯＣＶが発生するようになっている。次いで、ＯＣＶが所定ＯＣＶ以上となった状態で、発電要求があり、後記するＦＣコンタクタ５２がＯＮされ、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。
【００２３】
＜セル電圧モニタ＞
セル電圧モニタ１３は、燃料電池スタック１０を構成する複数の単セル毎の電圧（セル電圧）を検出する機器であり、モニタ本体と、モニタ本体と各単セルとを接続するワイヤハーネスとを備えている。
そして、モニタ本体は、所定周期で全単セルをスキャニングし、各単セルのセル電圧を検出し、最低セル電圧Ｖ１１、平均セル電圧Ｖ１２を算出するようになっている。また、モニタ本体は、算出した最低セル電圧Ｖ１１、平均セル電圧Ｖ１２をＥＣＵ８０に出力するようになっている。
【００２４】
＜アノード系＞
アノード系は、水素タンク２１と、遮断弁２２と、圧力センサ２３と、温度センサ２４と、水素センサ２５と、湿度センサ２６とを備えている。
水素タンク２１は、配管２１ａ、遮断弁２２、配管２２ａを介して、アノード流路１１の入口に接続されている。そして、ＥＣＵ８０からの指令によって遮断弁２２が開かれると、水素が、水素タンク２１から、遮断弁２２等を経由して、アノード流路１１に供給されるようになっている。
アノード流路１１の出口は、配管２２ｂに接続されており、アノード流路１１から排出されたアノードオフガスは、配管２２ｂを介して、外部に排出されるようになっている。
【００２５】
圧力センサ２３、温度センサ２４、水素センサ２５及び湿度センサ２６は、配管２２ｂに設けられている。
そして、圧力センサ２３は、アノード流路１１内の圧力を検出し、ＥＣＵ８０に出力するようになっている。ただし、圧力センサ２３の位置はこれに限定されず、例えば、配管２２ａに設けられてもよい。
【００２６】
温度センサ２４は、配管２２ｂ内の温度を、燃料電池スタック１０の温度として検出し、ＥＣＵ８０に出力するようになっている。ただし、温度センサ２４の位置はこれに限定されず、例えば、配管３１ｂに設けられてもよい。
【００２７】
水素センサ２５は、配管２２ｂ内、つまり、アノード流路１１内の水素濃度を検出し、ＥＣＵ８０に出力するようになっている。ただし、水素センサ２５の位置はこれに限定されず、例えば、配管２２ａに設けられてもよい。
【００２８】
湿度センサ２６は、配管２２ｂ内、つまり、アノード流路１１内の湿度を検出し、ＥＣＵ８０に出力するようになっている。ただし、湿度センサ２６の位置はこれに限定されず、例えば、燃料電池スタック１０内に組み込まれた構成でもよい。
【００２９】
＜カソード系＞
カソード系は、コンプレッサ３１を備えている。
コンプレッサ３１は、配管３１ａを介して、カソード流路１２の入口に接続されている。そして、ＥＣＵ８０の指令に従ってコンプレッサ３１が作動すると、酸素を含む空気が取り込まれ、カソード流路１２に供給されるようになっている。
なお、コンプレッサ３１は、後記するＦＣコンタクタ５２と負荷５１との間において、燃料電池スタック１０に対して、負荷５１及び高圧バッテリ５４と並列で接続されており、燃料電池スタック１０の発電電力、及び／又は、高圧バッテリ５４の充電電力により作動するようになっている。
【００３０】
また、配管３１ａには加湿器（図示しない）が設けられており、カソード流路１２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】
カソード流路１２の出口は、配管３１ｂに接続されており、カソード流路１２から排出されたカソードオフガスは、配管３１ｂを介して、外部に排出されるようになっている。
【００３２】
＜掃気系＞
掃気系は、発電停止後における燃料電池スタック１０の掃気時に、コンプレッサ３１からの掃気ガス（非加湿の空気）を、カソード系からアノード系に導く系であり、常閉型の掃気弁４１を備えている。
そして、配管３１ａは、配管４１ａ、掃気弁４１、配管４１ｂを介して、配管２２ａに接続されており、コンプレッサ３１が作動したまま、ＥＣＵ８０の指令により掃気弁４１が開かれると、コンプレッサ３１からの掃気ガスがアノード流路１１及びカソード流路１２に導入されるようになっている。
【００３３】
＜電力消費系＞
電力消費系は、燃料電池スタック１０の発電電力を消費等する系であって、燃料電池自動車の動力源となる走行モータを含む負荷５１と、ＯＮ／ＯＦＦスイッチであるＦＣコンタクタ５２と、電圧センサ５３と、電力を充放電可能な高圧バッテリ５４とを備えている。
【００３４】
負荷５１は、ＦＣコンタクタ５２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。そして、燃料電池スタック１０に所定のＯＣＶが発生している状態で、負荷５１とＦＣコンタクタ５２との間に配置され、燃料電池スタック１０の出力を制御する図示しないＶＣＵ（Voltage Control Unit）がＥＣＵ８０により適宜に制御されると、燃料電池スタック１０が発電するようになっている。
一方、ＦＣコンタクタ５２がＯＦＦされると、燃料電池スタック１０と負荷５１との電気的接続が遮断され、燃料電池スタック１０の発電が停止する。なお、ここでは、ＦＣコンタクタ５２のＯＦＦ時を燃料電池スタック１０の発電停止時とする。
【００３５】
電圧センサ５３は、燃料電池スタック１０とＦＣコンタクタ５２との間で、燃料電池スタック１０の全体の電圧（スタック電圧）を検出するように配置されると共に、検出したスタック電圧をＥＣＵ８０に出力するようになっている。
【００３６】
高圧バッテリ５４は、負荷５１とＦＣコンタクタ５２と間で、ＦＣコンタクタ５２に対して、負荷５１と並列で接続されており、燃料電池スタック１０の余剰電力を充電したり、燃料電池スタック１０をアシストするようになっている。
【００３７】
また、負荷５１とＦＣコンタクタ５２との間には、高圧電力を降圧するＤＣ／ＤＣコンバータ（図示しない）が接続されている。そして、遮断弁２２、ＥＣＵ８０等は、この降圧された電力により作動するようになっている。
【００３８】
＜放電回路＞
放電回路は、燃料電池スタック１０の発電停止後（ＦＣコンタクタ５２のＯＦＦ後）に、燃料電池スタック１０を放電（ディスチャージ）させて、内部に残存する水素及び空気を消費し、スタック電圧及びセル電圧を低下させる回路であり、放電用の抵抗（放電抵抗６１、ディスチャージ抵抗）と、ＯＮ／ＯＦＦスイッチである放電コンタクタ６２とを備えている。
【００３９】
放電抵抗６１は、燃料電池スタック１０とＦＣコンタクタ５２との間で、燃料電池スタック１０に対して、ＦＣコンタクタ５２と並列で接続されている。そして、放電コンタクタ６２は、放電抵抗を含む並列回路上に配置されると共に、ＥＣＵ８０の指令によりＯＮ／ＯＦＦされるようになっている。
【００４０】
＜ＩＧ＞
ＩＧ７１は、燃料電池自動車及び燃料電池システム１の起動スイッチであり、運転席周りに設けられている。また、ＩＧ７１はＥＣＵ８０と接続されており、ＥＣＵ８０はＩＧ７１のＯＮ／ＯＦＦ信号を検知するようになっている。
【００４１】
＜ＥＣＵ＞
ＥＣＵ８０は、燃料電池システム１を電子制御する制御装置であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェイス、電子回路などを含んで構成されており、その内部に記憶されたプログラムに従って、各種機能を発揮し、各種処理を実行するようになっている。
【００４２】
ＥＣＵ８０は、遮断弁２２、コンプレッサ３１、ＦＣコンタクタ５２を適宜に制御して、燃料電池スタック１０を発電開始、発電停止させる機能を備えている。また、ＥＣＵ８０は、発電停止後に、掃気弁４１を開き、燃料電池スタック１０を掃気する機能を備えている。
【００４３】
＜ＥＣＵ−放電量算出機能＞
また、ＥＣＵ８０（放電量算出手段）は、燃料電池スタック１０の発電停止後、所定のタイミングで（詳細には放電停止から所定時間Δｔの経過後）、繰り返して、現在のセル電圧（最低セル電圧Ｖ１１、平均セル電圧Ｖ１２）、アノード流路の圧力、アノード流路の水素濃度（ガス濃度）、スタック電圧の少なくとも１つと、図３のマップとに基づいて、燃料電池スタック１０のその後に放電可能な放電量を算出する機能を備えている。
なお、図３のマップは、事前試験等により求められ、ＥＣＵ８０に予め記憶されている。図３に示すように、セル電圧、アノード流路の圧力、水素濃度、スタック電圧が高くなると、アノード流路１１に残存する水素は多いと推定されるので、その後の放電量が大きくなる関係となっている。
【００４４】
さらに、ＥＣＵ８０は、ＩＧ７１のＯＦＦ後の経過時間及び放電回数の少なくとも一方と、図４のマップとに基づいて補正係数Ａを算出し、放電量を補正する機能を備えている。
なお、図４のマップは、事前試験等により求められ、ＥＣＵ８０に予め記憶されている。図４に示すように、ＩＧ７１のＯＦＦ後の経過時間が長く、放電回数が大きくなると、アノード流路１１に残存する水素が少なくなると推定されるので、補正係数Ａが小さくなる関係となっている。
すなわち、残存する水素が少ない場合において、通常に放電させてしまうと、一部の単セルの電圧が逆転し、この単セルの劣化が進んでしまう虞があるが、このように、ＩＧ７１のＯＦＦ後の経過時間が長く、放電回数が大きくなると、放電量が小さくなるように補正される設定とすることで、単セルの劣化を防止できるようになっている。
【００４５】
さらにまた、ＥＣＵ８０は、現在の燃料電池スタック１０の温度、及び、アノード流路１１の湿度の少なくとも一方と、図５のマップとに基づいて補正係数Ｂを算出し、放電量を補正する機能を備えている。
なお、図５のマップは、事前試験等により求められ、ＥＣＵ８０に予め記憶されている。図５に示すように、燃料電池スタック１０の温度が高く、アノード流路１１の湿度が高くなると、残存する水素、空気により、単セル内で電流が流れ、単セルが劣化しやすくなると考えられるので、補正係数Ｂが大きくなる関係となっている。
【００４６】
＜ＥＣＵ−放電実行判定機能＞
また、ＥＣＵ８０（放電実行判定手段）は、前記したように算出、補正された放電量と、放電を開始するべき基準となる所定放電量である０とを比較して、放電を実行するか否かを判定する機能を備えている。ただし、所定放電量は０に限定されず、例えば０に近い値や、単セルの劣化を抑制できると判断される量に設定することができる。
【００４７】
＜ＥＣＵ−開始制御機能、停止制御機能＞
さらに、ＥＣＵ８０（開始制御手段）は、前記したように放電を実行すると判定された場合、放電コンタクタ６２をＯＮし、燃料電池スタック１０の放電を開始させる機能を備えている。
また、ＥＣＵ８０（停止制御手段）は、後記するように最低セル電圧Ｖ１１が所定電圧Ｖ１以下であると判定された場合、放電コンタクタ６２をＯＦＦし、燃料電池スタック１０の放電を停止させる機能を備えている。
【００４８】
＜ＥＣＵ−電圧判定機能＞
また、ＥＣＵ８０は、燃料電池スタック１０の放電中、現在の最低セル電圧Ｖ１１が所定電圧Ｖ１以下であるか否かを判定する機能を備えている。所定電圧Ｖ１は、最低セル電圧Ｖ１１が負となることを防止するため、例えば、０Ｖに近い電圧に設定される。
【００４９】
≪燃料電池システムの動作及び運転方法≫
次に、図２を参照して、燃料電池システム１の動作を、ＥＣＵ８０に設定されたプログラム（フローチャート）の流れと共に説明する。
なお、ＩＧ７１がＯＦＦされると、図２のフローチャートに示す処理がスタートする。また、ＩＧ７１のＯＦＦ前（初期状態）において、遮断弁２２は開かれ、コンプレッサ３１は作動し、ＦＣコンタクタ５２はＯＮされており、燃料電池スタック１０は発電している。
【００５０】
ステップＳ１０１において、ＥＣＵ８０は、燃料電池スタック１０の発電を停止する。具体的には、ＥＣＵ８０は、遮断弁２２を閉じ、ＦＣコンタクタ５２をＯＦＦする。なお、コンプレッサ３１は作動したままであり、ＦＣコンタクタ５２のＯＦＦ後は、高圧バッテリ５４を電源として作動する。
【００５１】
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ８０は、燃料電池スタック１０を掃気する。具体的には、ＥＣＵ８０は、コンプレッサ３１を作動させたまま、掃気弁４１を開き、掃気ガス（非加湿の空気）をアノード流路１１及びカソード流路１２に導入する。これにより、アノード流路１１及びカソード流路１２内の水分（水蒸気等）は外部に押し出されると共に、掃気ガス（非加湿の空気）への置換が進む。
その後、例えば、予め定められた掃気時間が経過した場合、ＥＣＵ８０は、コンプレッサ３１を停止すると共に、掃気弁４１を閉じ、燃料電池スタック１０の掃気を終了する。
【００５２】
ステップＳ１０３において、ＥＣＵ８０は、現在のセル電圧（例えば、平均セル電圧Ｖ１２）、スタック電圧、アノード流路１１内の圧力、水素濃度の少なくとも１つと、図３のマップとに基づいて、燃料電池スタック１０がその後に放電可能な放電量（電力量）を、算出する。なお、放電量の単位は、例えば、電力量（Ｗｈ）である。
【００５３】
そして、ＥＣＵ８０は、ＩＧ７１（ＦＣコンタクタ５２）のＯＦＦ後の経過時間、及び、放電回数（初回の場合は０回）の少なくも一方と、図４のマップとに基づいて、補正係数Ａを算出する。
【００５４】
次いで、ＥＣＵ８０は、燃料電池スタック１０の温度、及び、アノード流路１１の湿度の少なくとも一方と、図５のマップに基づいて、補正係数Ｂを算出する。
その後、ＥＣＵ８０は、放電量と、補正係数Ａと、補正係数Ｂを乗算して、放電量を補正する。
【００５５】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ８０は、その後、燃料電池スタック１０の放電を実行する必要があるか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ８０は、補正後の放電量が０（所定放電量）よりも大きいか否かを判定する。
そして、補正後の放電量が０よりも大きい場合、燃料電池スタック１０の放電を実行する必要があると判定し（Ｓ１０４・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ８０の処理はステップＳ１０５に進む。一方、補正後の放電量が０よりも大きくない場合、燃料電池スタック１０の放電を実行する必要がないと判定し（Ｓ１０４・Ｎｏ）、ＥＣＵ８０の処理はステップＳ１０８に進む。
【００５６】
ステップＳ１０５において、ＥＣＵ８０は、放電コンタクタ６２をＯＮし、燃料電池スタック１０の放電（ディスチャージ）を開始する。そうすると、アノード流路１１に残存する水素、カソード流路１２に残存する空気が消費され、スタック電圧、最低セル電圧Ｖ１１、平均セル電圧Ｖ１２が下がる。
【００５７】
ステップＳ１０６において、ＥＣＵ８０は、セル電圧モニタ１３から入力される現在の最低セル電圧Ｖ１１が所定電圧Ｖ１以下であるか否かを判定する。
現在の最低セル電圧Ｖ１１が所定電圧Ｖ１以下である場合（Ｓ１０６・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ８０の処理は、ステップＳ１０７に進む。一方、現在の最低セル電圧Ｖ１１が所定電圧Ｖ１以下でない場合（Ｓ１０６・Ｎｏ）、ＥＣＵ８０の処理はステップＳ１０６の判定を繰り返す。
【００５８】
ステップＳ１０７において、ＥＣＵ８０は、内部メモリを利用して、放電回数を１回、加算する。
【００５９】
ステップＳ１０８において、ＥＣＵ８０は、放電コンタクタ６２をＯＦＦし、燃料電池スタック１０の放電を停止する。これにより、最低セル電圧Ｖ１１が所定電圧Ｖ１未満に下がることはなく、単セルの劣化等を防止することができる。
なお、ステップＳ１０４の判定がＮｏの後、ステップＳ１０８に進んだ場合、ＥＣＵ８０は、放電コンタクタ６２を継続してＯＦＦする。
【００６０】
ステップＳ１０９において、ＥＣＵ８０は、内部クロックを利用して、ステップＳ１０８の後、所定時間Δｔが経過したか否かを判定する。なお、所定時間Δｔは事前試験により求められ、ＥＣＵ８０に予め記憶されている。
所定時間Δｔが経過した場合（Ｓ１０９・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ８０の処理は、ステップＳ１０３に進む。一方、所定時間Δｔ経過していない場合（Ｓ１０９・Ｎｏ）、ＥＣＵ８０の処理は、ステップＳ１０９の判定を繰り返す。
この他、所定時間Δｔを、ステップＳ１０９の判定回数が増加するにつれて、増加させる構成としてもよい。
【００６１】
所定時間Δｔが経過した場合（Ｓ１０９・Ｙｅｓ）、つまり、燃料電池スタック１０の発電停止（詳細には放電停止）の後、所定のタイミングで、ＥＣＵ８０は、その後の放電量を再び算出した後（Ｓ１０３）、放電を実行する必要あるか否かを判定し（Ｓ１０４）、必要がある場合（Ｓ１０４・Ｙｅｓ）、放電を開始する（Ｓ１０５）。
【００６２】
≪燃料電池システムの効果≫
このような燃料電池システム１によれば、以下の効果を得ることができる。
燃料電池スタック１０の放電後も（Ｓ１０８）、ＥＣＵ８０が所定のタイミングで継続的に（Ｓ１０９）、その後の放電量を繰り返して算出し（Ｓ１０３）、算出された放電量に基づいて、放電を実行する必要あるか否かを判定し（Ｓ１０４）、放電を実行する必要があると判定された場合（Ｓ１０４・Ｙｅｓ）、放電を再び開始する（Ｓ１０５）。
すなわち、放電停止後に、ＯＣＶ（最低セル電圧Ｖ１１、平均セル電圧Ｖ１２、スタック電圧等）が上昇したとしても、再び放電することにより、ＯＣＶを低下することができる。
【００６３】
また、最低セル電圧Ｖ１１が所定電圧Ｖ１以下である場合（Ｓ１０６・Ｙｅｓ）、放電を停止するので（Ｓ１０８）、燃料電池スタック１０及び単セルの過放電による劣化を防止できる。
さらに、その後の放電量は、燃料電池スタック１０の発電停止後の経過時間、放電回数、燃料電池スタック１０の温度、アノード流路１１の湿度に基づいて補正するので、適切に放電量を算出することができる。
【００６４】
≪燃料電池システムの一動作例≫
次に、図６を参照して、燃料電池システム１の一動作例を説明する。
ＩＧ７１がＯＦＦされると、遮断弁２２が閉じられ、ＦＣコンタクタ５２がＯＦＦされ、燃料電池スタック１０の発電が停止し（Ｓ１０１・Ｙｅｓ）、燃料電池スタック１０が掃気される（Ｓ１０２）。その後、放電を実行する必要があると判定され（Ｓ１０４・Ｙｅｓ）、放電が開始される（Ｓ１０５）。
そして、最低セル電圧Ｖ１１が所定電圧Ｖ１に到達すると（Ｓ１０６・Ｙｅｓ）、放電は停止される（Ｓ１０８）。
それから、所定時間Δｔ経過した時に（Ｓ１０９・Ｙｅｓ）、放電する必要があると判定されたため（Ｓ１０４・Ｙｅｓ）、再び放電が開始される（Ｓ１０５）。
【００６５】
以上、本発明の好適な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、例えば次のように変更することができる。
【００６６】
前記した実施形態では、セル電圧モニタ１３は、燃料電池スタック１０を構成する複数の単セル毎の電圧（セル電圧）を検出する構成を例示したが、その他に例えば、２つ（所定数）の単セルを一組として、各組毎に電圧を検出し、これを除算することで単セルのセル電圧の算出する構成でもよい。
また、２つ（所定数）の単セルの電圧に基づいて、全組の平均電圧、最低電圧をＥＣＵ８０に出力する構成としてもよい。この場合において、ＥＣＵ８０では、例えば、入力された最低電圧と、組み分けに対応した所定電圧とに基づいて、ステップＳ１０６に対応する電圧判定を行えばよい。
【００６７】
前記した実施形態では、放電システムが組み込まれた燃料電池システム１が燃料電池自動車に搭載された場合を例示したが、その他に例えば、自動二輪車、列車、船舶に搭載された燃料電池システムに組み込んでもよい。また、家庭用の据え置き型の燃料電池システムや、給湯システムに組み込まれた燃料電池システムに、放電システムを組み込んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。
【図２】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３】セル電圧（最低セル電圧、平均セル電圧）、アノード流路の圧力、アノード流路の水素濃度、スタック電圧と、放電量との関係を示すマップである。
【図４】ＩＧのＯＦＦ後の経過時間、放電回数と、補正係数Ａとの関係を示すマップである。
【図５】燃料電池スタックの温度、アノード流路の湿度と、補正係数Ｂとの関係を示すマップである。
【図６】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】
【００６９】
１      燃料電池システム
１０    燃料電池スタック
１１    アノード流路
１２    カソード流路
１３    セル電圧モニタ
５１    負荷
６１    放電抵抗
６２    放電コンタクタ
８０    ＥＣＵ
Ｖ１    所定電圧
Ｖ１１  最低セル電圧
Ｖ１２  平均セル電圧
【図１】
0005144152.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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