(57)【要約】【課題】  燃料電池のパージ処理を実行するにあたり発生する騒音を、燃料電池システム周囲の音量に応じて最適化する。【解決手段】  燃料電池システム１の運転停止時に、燃料電池スタック１０内にパージガスを空気ガス供給装置１２で供給する際に、燃料電池システム１周囲の音量を集音部１６で検出し、集音部１６で検出され音量認識部１７で解析された音量レベルに応じて、空気ガス供給装置１２で燃料電池スタック１０内に供給するパージガスの流量を決定し、決定された流量で燃料電池スタック１０内にパージガスを供給することで実現する。【選択図】      図１
2007053050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給されるガスの化学反応により発電する燃料電池を有する燃料電池システムにおいて、
当該燃料電池システムの運転停止時に、前記燃料電池内にパージガスを供給するパージガス供給手段と、
当該燃料電池システム周囲の音量を検出する音量検出手段と、
前記音量検出手段によって検出される音量に応じて、前記パージガス供給手段で燃料電池内に供給するパージガスの流量を決定する流量決定手段と、
前記流量決定手段によって決定された流量で燃料電池内にパージガスを供給するよう前記パージガス供給手段を制御す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】
当該燃料電池システムの運転停止時の、燃料電池システム周囲の環境情報を取得する環境情報取得手段を備え、
前記流量決定手段は、前記音量検出手段によって検出される音量と、前記環境情報取得手段によって取得される前記燃料電池システム周囲の環境情報とに応じて、前記パージガス供給手段で燃料電池内に供給するパージガスの流量を決定すること
を特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記燃料電池内の湿潤状態を検出する湿潤状態検出手段と、
前記流量決定手段によって決定された流量のパージガスを燃料電池内に供給した場合に、前記湿潤状態検出手段によって検出された燃料電池内の湿潤状態で示される残留水分を所定の時間内で除去可能かどうかを判定する判定手段と、
前記判定手段によって前記燃料電池内の残留水分が除去可能でないと判定された場合に、前記燃料電池内温度又は前記燃料電池内に供給するパージガスのガス温度の少なくともいずれか一方を上昇させる温度制御手段とを備えること
を特徴とする請求項１又は請求項２記載の燃料電池システム。
【請求項４】
供給されるガスの化学反応により発電する燃料電池を有する燃料電池システムのパージ処理方法において、
燃料電池システムの運転停止時に、前記燃料電池内にパージガスを供給するパージガス供給工程と、
燃料電池システム周囲の音量を検出する音量検出工程と、
前記音量検出工程によって検出される音量に応じて、前記パージガス供給工程で燃料電池内に供給するパージガスの流量を決定する流量決定工程と、
前記流量決定工程によって決定された流量で燃料電池内にパージガスを供給するよう前記パージガス供給工程を制御する制御工程とを備えること
を特徴とするパージ処理方法。
【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し、詳しくは、低温環境下における燃料電池スタックの凍結を防止して零下起動を実現する燃料電池システム及びパージ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化石燃料の枯渇危機、並びに化石燃料の燃焼による大気汚染、地球温暖化の問題に対応すべく、圧縮された燃料ガスを消費することで走行する車両が考案されている。このように燃料ガスを消費することで走行する車両としては、例えば、燃料ガスとして水素ガスを用い、水素ガスと空気ガス中の酸素との化学反応により発生させた電気エネルギーで走行する燃料電池車がある。
【０００３】
このような燃料電池車などに搭載される燃料電池は、その発電原理上、常に当該燃料電池内部に水分が残留してしまう。このように燃料電池内部には、残留水分が存在することから気温が氷点下となった場合には、水分が凍結してしまい燃料電池システムが機能しなくなってしまう。
【０００４】
したがって、燃料電池を搭載した車両などの移動体を寒冷地で使用する場合や、燃料電池を寒冷地での定置用として使用する場合には、０℃以下の雰囲気中に燃料電池がさらされてしまう可能性が高いため、燃料電池を発電させることができない状況が想定される。
【０００５】
そこで、０℃以下の低温環境下での凍結を防止し、燃料電池システムを確実に起動させるために、燃料電池の停止時に空気の加湿を停止し、その後、カソード電極に無加湿の空気を所定時間供給した後に、運転を停止させることで、燃料電池内部の残留水分を除去（パージ）する手法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−３３２２８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、燃料電池内部の残留水分を除去するためには、特許文献１で開示されているように、燃料電池システムの停止後に、カソード電極に無加湿の空気を反応空気用ブロワなどのガス供給装置にて供給する必要がある。
【０００７】
しかしながら、燃料電池システムの停止後に、このようなガス供給装置を駆動させた場合、駆動音が際だってしまい燃料電池システムを起動させる周囲環境によっては騒音となってしまう可能性があるといった問題がある。
【０００８】
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、燃料電池内部の残留水分を除去するにあたり発生する騒音を、燃料電池システムを起動させる周囲環境の状況に応じて最適化することができる燃料電池システム及びパージ処理方法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】
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決するために、燃料電池システムの運転停止時に、燃料電池内にパージガスを供給するパージガス供給手段と、燃料電池システム周囲の音量を検出する音量検出手段と、音量検出手段によって検出される音量に応じて、パージガス供給手段で燃料電池内に供給するパージガスの流量を決定する流量決定手段とを備え、流量決定手段によって決定された流量で燃料電池内にパージガスを供給するようにした。
【００１０】
また、本発明は、上述した課題を解決するために、燃料電池システムの運転停止時に、燃料電池内にパージガスを供給するパージガス供給工程と、燃料電池システム周囲の音量を検出する音量検出工程と、音量検出工程によって検出される音量に応じて、パージガス供給工程で燃料電池内に供給するパージガスの流量を決定する流量決定工程とを備え、流量決定工程で決定された流量で燃料電池内にパージガスを供給するようにした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、燃料電池のパージ処理を実行するにあたり発生する騒音を、燃料電池システム周囲の音量に応じて最適化することを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
［第１の実施形態］
まず、図１を用いて本発明の第１の実施の形態として示す燃料電池システム１について説明する。
【００１４】
図１に示すように、燃料電池システム１は、燃料電池本体である燃料電池スタック１０と、燃料電池スタック１０の燃料極であるアノードに水素ガスを供給する水素ガス供給系３０と、燃料電池スタック１０の酸化剤極であるカソードに酸化剤ガスである空気ガスを供給する空気ガス供給系４０と、燃料電池スタック１０で発電された電力を管理し負荷１５への供給制御をするパワーマネージャ１４と、燃料電池システム１の周囲環境の音を集音する集音部１６と、音量認識部１７と、当該燃料電池システム１を統括的に制御する制御装置１８と、燃料電池スタック１０を構成する各セルの出力電圧を検出するセルモニタ１９と、燃料電池システム１で実行される各処理で用いられる各種データやプログラムを記憶し、制御装置１８の作業領域としても機能するメモリ２０とを備える。
【００１５】
このような燃料電池システム１は、例えば、車両や船舶といった移動体又は定置用の発電システムなどに用いられる。燃料電池システム１が備える燃料電池スタック１０は、発電単位である単セルを複数積層することで構成され、アノードに燃料ガスとして供給される水素ガスと、カソードに供給される空気ガス中の酸素との化学反応により発電する。
【００１６】
この燃料電池システム１は、当該燃料電池システム１の運転停止時における燃料電池スタック１０に残留する残留水分の凍結を防止することで、迅速な零下起動を実現することができる。
【００１７】
燃料電池スタック１０は、例えば、電解質として高分子電解質膜を用いた高分子電解質形燃料電池（ＰＥＦＣ：Polymer Electrolyte Fuel Cell）などであり、単セルの構造が、高分子電解質膜の両側に触媒層をそれぞれ設け、燃料極、酸化剤極が形成されたＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly）として一体化されている。燃料電池スタック１０内の温度は温度計２１によって監視されており、測定結果は制御装置１８に出力される。
【００１８】
水素ガス供給系３０は、燃料ガスである水素ガスを貯蔵する高圧水素タンクといった水素タンク１１を備えており、制御装置１８の制御により、水素ガスを燃料電池システム１が運転できる範囲で定められた所定の圧力に調節して、水素ガス供給配管３１を介して燃料電池スタック１０のアノードへ供給する。
【００１９】
また、水素ガス供給系３０では、制御装置１８の制御により、燃料電池スタック１０のアノードに供給する水素ガス流量を、出力電流に相当する反応水素ガス流量より当量比を大きくすることで、複数のセルで構成される燃料電池スタック１０の各セルに、不足なく水素ガスが供給できるようにされている。
【００２０】
さらにまた、発電を継続するにつれて、燃料電池スタック１０のアノードには、水素ガス以外の不純物ガス、例えば窒素などが蓄積され、水素濃度を減少させてしまう。水素濃度が減少すると発電効率の低下、燃料電池スタック１０の劣化を招くので、制御装置１８は、不純物ガスを水素ガス排出配管３２を介して排出するよう制御する。
【００２１】
一方、空気ガス供給系４０は、空気を圧縮して空気ガスとして供給するコンプレッサや空気ガスを供給するブロワといった空気ガス供給装置１２と、加湿装置１３とを備えており、制御装置１８の制御により、空気ガス供給装置１２の回転数を制御するなどして、空気ガスを燃料電池システム１が運転できる範囲で定められた所定の圧力に調節して、燃料電池スタック１０のカソードへ空気ガス供給配管４１を介して供給する。不要な空気ガスは、空気ガス排出配管４２を介して排出される。
【００２２】
空気ガス供給装置１２をコンプレッサとする場合には、空気ガスが圧縮され昇温されるため、空気ガス供給装置１２の後段に昇温された空気ガスを冷却する図示しない冷却装置を設けるようにする。
【００２３】
加湿装置１３は、燃料電池スタック１０のカソードに供給する空気ガスを加湿する。このように、加湿装置１３は、カソードに供給する空気ガスを加湿することで、高分子電解質膜に水分供給をし、高分子電解質膜のイオン輸送能力を低下させることなく良好なイオン伝導性を保つように水分管理を行う。
【００２４】
空気ガス供給系４０の空気ガス供給配管４１には、温度計２２が設けられており、燃料電池スタック１０内に供給される空気ガスのガス温度を測定している。温度計２２で測定された空気ガスのガス温度は、制御装置１８に出力される。
【００２５】
集音部１６は、燃料電池システム１の周囲環境の音を集音することができる集音マイクなどである。集音部１６で集音されたアナログ信号である燃料電池システム１の周囲環境の音は、図示しないＡ／Ｄコンバータでデジタル信号に変換されて音量認識部１７に出力される。
【００２６】
音量認識部１７は、集音部１６で集音されデジタル信号に変換された燃料電池システム１の周囲環境の音を解析するＤＳＰ（Digital Signal Processor）などである。音量認識部１７は、集音された音に関し、いわゆる音の感覚的属性のうち“強さ（大きさ）”についての解析を行う。具体的には、音量認識部１７は、集音された音のデジタル信号から、音の大きさを示す音量の程度、つまり音量レベルを判定する。集音された音に対する音量認識部１７による音量レベル判定結果は、制御装置１８に出力される。
【００２７】
制御装置１８は、燃料電池システム１を統括的に制御する制御手段であり、上述したような燃料電池スタック１０のアノードの水素ガス圧力、カソードの空気ガス圧力を制御しながらの、アノード、カソードへの水素ガス、空気ガスの供給制御に加えて、燃料電池システム１が零下起動できるように、燃料電池システム１の運転停止時における低温環境下での燃料電池スタック１０の凍結を防止するよう制御を行う。
【００２８】
本発明の第１の実施の形態として示す燃料電池システム１では、燃料電池スタック１０の凍結を防止するために、空気ガス供給系４０を利用した残留水分のパージ処理を実行する。具体的には、燃料電池システム１の起動が停止され、燃料電池スタック１０の温度が０℃近傍となったことに応じて、制御装置１８は、加湿装置１３を制御して加湿量を低下させた空気ガスをパージガスとして燃料電池スタック１０のカソードに供給することで、燃料電池スタック１０内の残留水分を乾燥除去（パージ）する。
【００２９】
制御装置１８は、パージ処理を実行するにあたり、パージガスの流量（以下、パージ流量と呼ぶ。）を、音量認識部１７によって判定された音量レベルの判定結果に応じて決定する。
【００３０】
燃料電池スタック１０に供給するパージガスのパージ流量は、空気ガス供給装置１２の仕事量によって決まるため、パージ流量を増加するには空気ガス供給装置１２の仕事量を増加させることになる。空気ガス供給装置１２の仕事量を増加させると、空気ガス供給装置１２の駆動音が大きくなり、燃料電池システム１の周囲環境の状況によっては、駆動音が騒音となってしまう可能性がある。
【００３１】
例えば、静寂な住宅街で深夜にパージ処理を行う場合など、空気ガス供給装置１２の駆動音が、住人に対する騒音となる可能性は極めて高い。逆に、繁華街などでは、周囲環境の音が大きいため、空気ガス供給装置１２の駆動音が、騒音となる可能性が低いといえる。
【００３２】
制御装置１８は、音量認識部１７によって判定された燃料電池システム１の周囲環境の音量レベルの判定結果に応じて、パージ処理におけるパージガスのパージ流量を決定することで、パージガスを燃料電池スタック１０に供給する空気ガス供給装置１２の駆動音が騒音とならないようにする。
【００３３】
図２は、標準的な空気ガス供給装置１２の駆動音の音量レベルとパージ流量との関係の一例を示した図である。パージ流量を増加させた場合にどれだけの音量の駆動音となるかは、コンプレッサやブロワなどである空気ガス供給装置１２の性能などに依存するが、基本的には、図２に示すようにパージ流量を増加させると、空気ガス供給装置１２の駆動音による音量レベルも増加する傾向となっている。
【００３４】
続いて、図３に示すフローチャートを用いて、本発明の第１の実施の形態として示す燃料電池システム１のパージ処理制御について説明をする。
【００３５】
ステップＳ１において、制御装置１８は、ユーザの指示に応じて、燃料電池システム１の運転を停止させる。
【００３６】
ステップＳ２において、制御装置１８は、集音部１６を起動させ燃料電池システム１の周囲環境の音を集音する。集音された周囲環境の音は、音量認識部１７に出力される。
【００３７】
ステップＳ３において、制御装置１８は、音量認識部１７を制御して、集音部１６で集音された音から、燃料電池システム１の周囲環境の音量レベル判定を行う。音量認識部１７で判定された音量レベル判定結果は、制御装置１８に出力される。
【００３８】
ステップＳ４において、制御装置１８は、音量認識部１７で判定された燃料電池システム１の周囲環境の音量レベル判定結果に応じて、空気ガス供給装置１２のパージ流量を決定する。
【００３９】
例えば、空気ガス供給装置１２の駆動音の音量レベルとパージ流量との関係が、上述した図２に示すような関係であったとする。
【００４０】
このとき、制御装置１８は、燃料電池システム１の周囲環境の音量レベル判定結果から、音量レベルが高いと判定された場合、空気ガス供給装置１２の駆動音が騒音とはならずに許容することができる許容音量レベルとして、図２に示す許容音量レベルＡを選択することができたとする。これに応じて、制御装置１８は、空気ガス供給装置１２の駆動音が許容音量レベルＡのとき供給することができるパージ流量Ｑ１を供給可能な最大パージ流量とし、空気ガス供給装置１２のパージ流量をＱ１以下に決定する。
【００４１】
また、制御装置１８は、燃料電池システム１の周囲環境が比較的静かな環境であり、 音量レベル判定結果から、音量レベルが低いと判定された場合、空気ガス供給装置１２の駆動音が騒音とはならずに許容することができる許容音量レベルとして、図２に示す許容音量レベルＢを選択することができたとする。これに応じて、制御装置１８は、空気ガス供給装置１２の駆動音が許容音量レベルＢのとき供給することができるパージ流量Ｑ２を供給可能な最大パージ流量とし、空気ガス供給装置１２のパージ流量をＱ２以下に決定する。
【００４２】
パージ処理を最短時間で終了させるためには、空気ガス供給装置１２のパージ流量を許容される最大パージ流量とする。
【００４３】
ステップＳ５において、制御装置１８は、ステップＳ４にて決定したパージ流量となるように空気ガス供給装置１２を制御してパージ処理を開始する。制御装置１８は、パージ処理を開始してから所定のパージ処理完了時間が経過したことに応じて、燃料電池スタック１０内の残留水分がパージされたとしてパージ処理を終了する。なお、パージ処理完了時間については、後で詳細に説明をする。
【００４４】
このようにして、本発明の第１の実施の形態として示す燃料電池システム１は、燃料電池システム１を停止させた後に、集音部１６で集音される燃料電池システム１の周囲環境の音から、音量認識部１７により音量レベルを判定し、判定された音量レベルに応じて空気ガス供給装置１２の駆動音が騒音とならない範囲内でパージ流量を決定する。制御装置１８は、決定されたパージ流量となるように空気ガス供給装置１２を駆動させることで、燃料電池システム１の周囲環境へ与える騒音を周囲環境の音量レベルに応じて最適化しながら、燃料電池スタック１０にパージガスを供給し、パージ処理を実行することができる。
【００４５】
したがって、燃料電池スタック１０内の残留水分による凍結を防止できるため、燃料電池システム１の零下起動を実現することができる。
【００４６】
（パージ処理完了時間について）
上述したように、本発明の実施の形態として示す燃料電池システム１のパージ処理は、パージ処理が開始されてから所定のパージ処理完了時間が経過したことに応じて終了する。
【００４７】
パージ処理完了時間とは、ある所定の氷点下温度から問題なく起動できるように燃料電池スタック１０内の流路、膜、触媒層を乾燥させるのに要する時間である。図４は、燃料電池スタック１０内の温度をＴｅｍｐ１とした際に、空気ガス供給装置１２の仕事量を変化させた場合、つまり駆動音の音量レベルを変化させた場合のパージ処理完了時間を示した図である。
【００４８】
図４に示すように、同一温度では、空気ガス供給装置１２の仕事量を増加させて駆動音の音量レベルを大きくした場合に、パージ処理完了時間が短くなっているのが分かる。逆に、空気ガス供給装置１２の仕事量を減らして駆動音の音量レベルを小さくした場合には、パージ処理完了時間が長くなっているのが分かる。
【００４９】
しかしながら、一旦停止された燃料電池システム１に対して、再起動要求がなされた場合に、迅速な起動処理を実現するためには、パージ処理完了時間をできるだけ短くする必要がある。本実施の形態として示す燃料電池システム１においても、このような再起動要求に迅速に対処するために所定のパージ処理完了時間を規定している（以下、パージ処理規定完了時間と呼ぶ。）。
【００５０】
上述したように定義したパージ処理完了時間は、燃料電池スタック１０内の湿潤状態が分かれば、パージ流量、燃料電池スタック１０内の温度、燃料電池スタック１０に供給するパージガスのガス温度をパラメータとして決定することができる。上述したように、パージガスのパージ流量は、空気ガス供給装置１２の駆動音が騒音とならないように、音量認識部１７による音量レベル判定結果に応じて決定される。
【００５１】
したがって、決定されたパージ流量によっては、パージ処理規定完了時間で、パージ処理を完了することができない場合も考えられる。図５は、燃料電池スタック１０内の温度又は燃料電池スタック１０に供給するパージガスのガス温度をＴｅｍｐ１、Ｔｅｍｐ２、Ｔｅｍｐ３（Ｔｅｍｐ１＜Ｔｅｍｐ２＜Ｔｅｍｐ３）とした際に、それぞれにおいて、空気ガス供給装置１２の仕事量を変化させて、駆動音の音量レベルを変化させた場合のパージ処理完了時間を示した図である。
【００５２】
図５に示すように、最も低い温度のＴｅｍｐ１では、音量レベルＣで空気ガス供給装置１２を駆動させた場合に、パージ処理完了時間Ｔｉｍｅ１でパージ処理が完了している。図５に示すように、音量レベルＣよりも低い音量レベルＤ、Ｅで空気ガス供給装置１２を駆動させる必要がある場合、パージ処理完了時間Ｔｉｍｅ１でパージ処理を完了するためには、燃料電池スタック１０内の温度又は供給するパージガスのガス温度をそれぞれ、Ｔｅｍｐ２、Ｔｅｍｐ３まで上昇させる必要がある。
【００５３】
そこで、制御装置１８は、決定されたパージ流量にてパージ処理を実行した際に、パージ処理規程完了時間でパージ処理を終了することができるかどうかを判断し、できないと判断した場合には、燃料電池スタック１０内の温度、又は燃料電池スタック１０に供給するパージガスのガス温度を上昇させることで対応する。
【００５４】
これを実行するために、メモリ２０内には、燃料電池スタック１０内の湿潤状態毎に、パージ流量、燃料電池スタック１０内の温度、燃料電池スタック１０に供給するパージガスのガス温度を、想定される所定の範囲内でそれぞれ変化させた場合のパージガス処理完了時間をあらかじめ求めて記憶させておく。
【００５５】
制御装置１８は、上述した図３に示すフローチャートにおけるステップＳ５において、パージ処理を開始する際、燃料電池スタック１０内の湿潤状態、決定されたパージ流量、温度計２１で測定された燃料電池スタック１０内の温度、温度計２２で測定された燃料電池スタック１０に供給するパージガスのガス温度を用いて、メモリ２０を参照し、メモリ２０に記憶されている対応するパージガス処理完了時間を読み出す。
【００５６】
なお、燃料電池スタック１０内の湿潤状態は、燃料電池スタック１０を構成する各セルの出力電圧を検出するセルモニタ１９にてセル出力電圧を検出することで、間接的に検出することができる。したがって、セルモニタ１９により、燃料電池システム１の運転を停止する直前における燃料電池スタック１０内の湿潤状態を取得することができるため、これを用いる。
【００５７】
そして、制御装置１８は、メモリ２０から読み出したパージ処理完了時間と、あらかじめ設定されているパージ処理規程完了時間とを比較して、決定されたパージ流量にてパージ処理を実行した際にパージ処理規程完了時間でパージ処理を完了することができるかどうかを判断する。
【００５８】
パージ処理を完了することができない場合には、燃料電池スタック１０内の温度、又は燃料電池スタック１０に供給するパージガスのガス温度を、パージ処理規程完了時間に間に合うように上昇させる。
【００５９】
燃料電池スタック１０内の温度は、例えば、発電による燃料電池スタック１０の温度上昇を抑制する目的で使用される冷却水を、逆にヒータで加熱することで上昇させたり、水素ガス供給系３０から水素ガスを燃料電池スタック１０に供給して発電させることで上昇させるといった手法を利用することができる。
【００６０】
また、空気ガス供給装置１２がコンプレッサである場合に、図６に示すように、空気ガス供給装置１２と加湿装置１３との間に設けられる冷却装置２３を、空気ガス供給装置１２と冷却装置２３との間に設けた三方切換弁２４などで切り換えてバイパスすることで、圧縮されガス温度が上昇したパージガスを燃料電池スタック１０に供給することができる。
【００６１】
このように、空気ガス供給装置１２の駆動音が騒音となってしまうことから決定されたパージ流量を増加させることができない場合であっても、燃料電池スタック１０内の温度を上昇、又は燃料電池スタック１０に供給するパージガスのガス温度を上昇させることで、所望のパージ処理規程完了時間内にパージ処理を完了させることができる。したがって、パージ処理を実行するにあたり空気ガス供給装置１２により発生する騒音を、周囲環境の音量レベルに応じて最適化すると共に、燃料電池システム１の再起動要求にも迅速に対応して零下起動させることができる。
【００６２】
［第２の実施の形態］
続いて、図７を用いて本発明の第２の実施の形態として示す燃料電池システム２について説明する。
【００６３】
図７に示すように、燃料電池システム２は、上述した図１を用いて説明した第１の実施の形態として示す燃料電池システム１に、ナビゲーション装置２５を備えた構成となっている。したがって、図１に第１の実施の形態として示す燃料電池システム１と重複する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
【００６４】
図７に示す燃料電池システム２は、ナビゲーション装置２５を備えていることから車両や船舶などの移動体に搭載される。
【００６５】
ナビゲーション装置２５は、ＧＰＳ（Global Positioning System）などにより、当該燃料電池システム２が搭載された移動体の現在地位を算出し、例えば、地図データから描画された移動体の現在位置に対応する地図を表示することで、所望の目的地までの経路案内をする。
【００６６】
ナビゲーション装置２５は、ナビゲーション処理に用いるために取得した走行又は停止している移動体の周囲環境情報を制御装置１８にも出力する。ナビゲーション装置２５で取得される周囲環境情報から、制御装置１８は、当該燃料電池システム２を搭載した移動体が、現在、例えば夜間人口密度の高い住宅街で停止しているのか、人口の少ない畑や山林などで停止しているのかといったことを把握することができる。
【００６７】
制御装置１８は、音量認識部１７による燃料電池システム２の周囲環境の音量レベル判定結果と、このナビゲーション装置２５で取得される周囲環境情報とに応じて、パージ処理における空気ガス供給装置１２のパージガスのパージ流量を決定する。
【００６８】
続いて、図８に示すフローチャートを用いて、本発明の第２の実施の形態として示す燃料電池システム２のパージ処理制御について説明をする。図８に示すフローチャートは、図３に示した燃料電池システム１のパージ処理制御を説明したフローチャートのステップＳ３の後段にステップＳ３Ａを設け、ステップＳ４のパージ流量決定処理を若干変更してステップＳ４Ａとしただけであるため、重複するステップには、同一のステップ番号を付して説明を省略する。
【００６９】
ステップＳ３Ａにおいて、制御装置１８は、ナビゲーション装置２５から周囲環境情報を取得する。このステップＳ３Ａの周囲環境情報の取得処理は、ステップＳ２、ステップＳ３の処理と並行して実行される。
【００７０】
ステップＳ４Ａにおいて、制御装置１８は、音量認識部１７で判定された燃料電池システム２の周囲環境の音量レベル判定結果と、ナビゲーション装置２５から取得された周囲環境情報とに応じて、空気ガス供給装置１２のパージ流量を決定する。
【００７１】
例えば、制御装置１８は、音量認識部１７で求められた音量レベル判定結果より、燃料電池システム２を搭載した移動体の周囲環境の音量が小さく、ナビゲーション装置２５から取得される周囲環境情報から現在、移動体が住宅地で停止していると判断できる場合には、空気ガス供給装置１２の駆動音が騒音とならないような音量レベルで駆動されるようパージ流量を減少させる。
【００７２】
また、制御装置１８は、音量認識部１７で求められた音量レベル判定結果より、燃料電池システム２を搭載した移動体の周囲環境の音量が小さく、ナビゲーション装置２５から取得される周囲環境情報から現在、移動体が人がほとんどいない畑や山林などで停止していると判断できる場合には、空気ガス供給装置１２の駆動音が騒音とならないため、駆動音の許容音量レベルを気にせずに、パージ処理を短時間で完了させるようにパージガスのパージ流量を増加させる。
【００７３】
このようにして、本発明の第２の実施の形態として示す燃料電池システム２は、燃料電池システム２を停止させた後に、集音部１６で集音される燃料電池システム２の周囲環境の音から、音量認識部１７により音量レベルを判定する。そして、判定された音量レベルと、ナビゲーション装置２５から取得される周囲環境情報とに応じて、空気ガス供給装置１２の駆動音が騒音とならいない範囲内でパージ流量を決定する。
【００７４】
制御装置１８は、決定されたパージ流量となるように空気ガス供給装置１２を駆動させることで、燃料電池システム２の周囲環境へ与える騒音を周囲環境の音量レベル、周囲環境情報に応じて最適化しながら、燃料電池スタック１０にパージガスを供給し、パージ処理を実行することができる。
【００７５】
したがって、燃料電池スタック１０内の残留水分の凍結を防止できるため、燃料電池システム２の零下起動を実現することができる。
【００７６】
なお、本発明の第２の実施の形態として示した燃料電池システム２において、ナビゲーション装置２５により取得される燃料電池システム２が搭載された移動体の周囲環境情報は、移動体を運転する運転者、移動体に搭乗している搭乗者などの判断によって取得するようにしてもよい。
【００７７】
この場合、運転者や搭乗者は、自身によって判断した周囲環境情報を燃料電池システム２の図示しないユーザインターフェースより入力する。制御装置１８は、入力された周囲環境情報と、音量認識部１７で求められた音量レベル判定結果に応じて、空気ガス供給装置１２の駆動音の許容可能な音量レベルを決定し、図２に示す音量レベルと、パージ流量との関係より、パージ処理における空気ガス供給装置１２のパージ流量を決定する。
【００７８】
また、第２の実施の形態として示す燃料電池システム２においても、決定されたパージ流量でパージ処理をした場合に、あらかじめ定められたパージ処理規程完了時間でパージ処理が完了できない場合には、上述した第１の実施の形態とし示した燃料電池システム１と同様に、燃料電池スタック１０内の温度を上昇、又は燃料電池スタック１０に供給するパージガスのガス温度を上昇させるように制御する。
【００７９】
これにより、空気ガス供給装置１２の駆動音が騒音となってしまうことから決定されたパージ流量を増加させることができない場合であっても、所望のパージ処理規程完了時間内にパージ処理を完了させることができる。したがって、パージ処理を実行するにあたり空気ガス供給装置１２により発生する騒音を、周囲環境の音量レベル、周囲環境情報に応じて最適化すると共に、燃料電池システム２の再起動要求にも迅速に対応して零下起動させることができる。
【００８０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１の実施の形態として示す燃料電池システムの構成について説明するための図である。
【図２】空気ガス供給装置が発する駆動音の音量レベルとパージ流量との関係を示した図である。
【図３】第１の実施の形態として示す燃料電池システムのパージ処理動作について説明するためのフローチャートである。
【図４】空気ガス供給装置が発する駆動音の音量レベルとパージ処理完了時間との関係を示した図である。
【図５】燃料電池スタック内の温度又はパージガスのガス温度を変えた際の空気ガス供給装置が発する駆動音の音量レベルとパージ処理完了時間との関係を示した図である。
【図６】燃料電池スタックに供給するパージガスのガス温度を上昇させる機構の一例を示した図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態として示す燃料電池システムの構成について説明するための図である。
【図８】第２の実施の形態として示す燃料電池システムのパージ処理動作について説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００８２】
１  燃料電池システム
２  燃料電池システム
１０  燃料電池スタック
１２  空気ガス供給装置
１３  加湿装置
１６  集音部
１７  音量認識部
１８  制御装置
１９  セルモニタ
２０  メモリ
２１  温度計
２２  温度計
２３  冷却装置
２４  三方切換弁
２５  ナビゲーション装置
３０  水素ガス供給系
４０  空気ガス供給系
【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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【図８】
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