(57)【要約】【課題】  燃料電池の発電停止後におけるカーボン腐食等の進行度合を把握し、もって燃料電池の寿命を向上させる。【解決手段】  発電停止後に進行する燃料電池の劣化の進行度合を診断するにあたり、当該燃料電池の劣化進行度合と関係するパラメータに基づいて診断する。パラメータはカソード電極の出口におけるＣＯ2の濃度とすることができる。この診断結果に基づいてアノード圧力をそれまでの停止処理時よりも高い値に再設定し、あるいは燃料電池の冷却水の水温をそれまでの停止処理時よりも低い値に再設定したりする。【選択図】      図２
2007115441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電停止後に進行する燃料電池の劣化の進行度合を診断する燃料電池の診断方法であって、
当該燃料電池の劣化進行度合と関係するパラメータに基づいて診断することを特徴とする燃料電池の診断方法。
【請求項２】
前記パラメータはカソード電極の出口におけるＣＯ2の濃度であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の診断方法。
【請求項３】
前記ＣＯ2の累積値に基づいて診断することを特徴とする請求項２に記載の燃料電池の診断方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の燃料電池の診断方法による診断結果に基づいて当該燃料電池の劣化を抑制するための処理を実行することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項５】
次回以降の発電停止後における背圧を再設定することを特徴とする請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
燃料電池におけるアノード圧力をそれまでの停止処理時よりも高い値に再設定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】
次回以降の発電停止後における燃料電池の冷却水の温度を再設定することを特徴とする請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
燃料電池の冷却水の水温をそれまでの停止処理時よりも低い値に再設定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】
前記処理は、当該燃料電池の発電停止後に掃気処理が行われた後に実行されることを特徴とする請求項４から８のいずれか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、燃料電池の診断方法および当該診断方法を利用した燃料電池システムに関する。さらに詳述すると、本発明は、燃料電池の電極等の劣化を抑制するための技術の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池の発電停止後においては、当該燃料電池の内部に残留している反応ガス（例えば水素ガス）の影響によってカソード電極あるいは当該電極上に設けられている触媒などが劣化するおそれがある。このように電極等が劣化するとひいては発電効率の低下にもつながるため好ましくない。
【０００３】
そこで、従来、電極劣化や発電効率の低下が生じるのを抑制すべく、発電停止後においても燃料電池の内部にて水素消費を続け、残留ガス量を減少させるという発電停止後の処理（停止処理）が実行されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−８５４７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来における停止処理は以下の観点で十分だとはいえなかった。
【０００５】
すなわち、停止後のカーボンの腐食についての進行度合を把握したい要望があるにもかかわらず従来はそのための手立てがなかったというものである。つまり、発電停止後（一例としてアノードガスの供給停止後）、水素消費させることによってカソード電極が劣化するのを抑制してはいるものの、カーボン腐食等の進行度合を十分に把握するには至っていない。
【０００６】
そこで、本発明は、燃料電池の発電停止後におけるカーボン腐食等の進行度合を把握し、もって燃料電池の寿命を向上させることを可能とした燃料電池の診断方法および当該診断方法を利用した燃料電池システム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】
【０００７】
かかる課題を解決するため、本発明者は種々の検討を行った。まず、発電停止後の腐食等の進行度合を直接あるいは間接的に診断して把握することができればその結果を発電停止後の処理（停止処理）に活かし、これによって電極の寿命長期化（延命）を図ることが可能になる。加えて、実際に使用される燃料電池について検討すると、仕様や製造状況別の固体差が存在するのみならず、製造後の使用状況等にも当然に個体差が存在するのであるから、画一的な停止処理を実行するのではなく、個々の燃料電池の現状や個体差を考慮した個別具体的な停止処理を実行することが寿命向上という観点からも望ましいとの知見を得るに至った。
【０００８】
また、例えば燃料電池の排ガスをパラメータとして（具体的には例えばＣＯ2濃度をパラメータとして）劣化状況を診断し、診断結果に基づき必要に応じて劣化抑制のための処理を実行することとすれば、燃料電池の寿命長期化（延命）を図ることが可能になるとの知見を得るに至った。これによれば、従来のように単に停止処理するばかりでなく、その時々の劣化状況を個別具体的に反映させつつ寿命の向上を図ることが可能になる。
【０００９】
本発明はかかる知見に基づくもので、請求項１に記載の発明は、発電停止後に進行する燃料電池の劣化の進行度合を診断する燃料電池の診断方法であって、当該燃料電池の劣化進行度合と関係するパラメータに基づいて診断することを特徴とするものである。この場合のパラメータは、例えばカソード電極の出口におけるＣＯ2の濃度とすることができる。
【００１０】
上述の知見に基づき、本発明者は、当該燃料電池の状況を例えば排ガス中におけるＣＯ2の量をパラメータとして知得するという着想に至った。すなわち、燃料電池の発電停止（運転停止）の後、一例としてＣＯ2濃度が高くなることを知得したことにより、このＣＯ2をパラメータとして劣化進行度合を診断するという着想を得るに至った。こうした場合、発電停止処理の度に燃料電池の劣化状況を診断して把握すること、換言すれば個々の燃料電池における劣化状況を学習しての最適制御を実施することが可能となるから、個々の燃料電池における個体差を吸収したうえで劣化の進行抑制を図ることが可能となる。しかも、劣化状況を検出し把握してから当該検出結果に応じて基準値を設定し、寿命長期化（なしいは延命）のための処理を実行しうることとなるため、寿命向上の観点から極めて好適である。なお、本明細書でいう「発電停止」は発電が停止した状態（あるいはその後）を意味するものであり、例えば、発電のためのガス供給の停止を含む概念である。
【００１１】
この診断方法においては、請求項３に記載のように、前記ＣＯ2の累積値に基づいて診断することが好ましい。累積値に基づけば、当該燃料電池の瞬時的な状況ではなく累積的な状況を考慮して発電停止後の処理を実行することが可能となる。
【００１２】
さらに、請求項４に記載の発明である燃料電池システムは、請求項１から３のいずれかに記載の燃料電池の診断方法による診断結果に基づいて当該燃料電池の劣化を抑制するための処理を実行するというものである。
【００１３】
この場合、請求項５に記載のように、次回以降の発電停止後における背圧を再設定することができる。例えば、水素消費時のカソード圧力低下原因となる水素消費圧力を制御することで更なる劣化抑制の実現が可能となる。さらに、この場合においては、請求項６に記載のように、燃料電池におけるアノード圧力をそれまでの停止処理時よりも高い値に再設定することが好ましい。燃料電池における個別具体的な状況に応じてアノード圧力を高い値に再設定することにより、燃料電池内におけるアノード側へのエアの逆流を防いで酸化を抑制し、電極の劣化と発電効率の低下を抑えることが可能となる。
【００１４】
また、燃料電池の劣化抑制のための処理を実行するにあたっては、請求項７に記載のように、次回以降の発電停止後における燃料電池の冷却水の温度を再設定することもできる。この場合、請求項８のように、燃料電池の冷却水の水温をそれまでの停止処理時よりも低い値に再設定することが好ましい。例えば冷却水温度を下げた場合、ＣＯ2の発生量を抑えることが可能となる結果、燃料電池の寿命長期化を実現することが可能となる。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項４から８のいずれかに記載の燃料電池システムにおける前記処理を、当該燃料電池の発電停止後に掃気処理が行われた後に実行するというものである。
【発明の効果】
【００１６】
上述のごとき燃料電池の診断方法、および当該診断方法を利用した燃料電池システムによれば、燃料電池の発電停止後におけるカーボン腐食等の進行度合を把握し、もって燃料電池の寿命を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１〜図５に本発明にかかる燃料電池システムの一実施形態を示す。本実施形態における燃料電池システムは、当該燃料電池の劣化進行度合と関係するパラメータに基づいて診断を行い、当該診断の結果に基づいて劣化抑制のための処理を実行するというものである。以下においては、本実施形態における燃料電池システム１０の概要からまず説明する。なお、以下においては燃料電池を「ＦＣ」と表現する場合もある。
【００１９】
図１に本実施形態にかかる燃料電池システム１０の概略構成を示す。本実施形態に示す燃料電池システム１０は、例えば燃料電池車両（ＦＣＨＶ；Fuel Cell Hybrid Vehicle）の車載発電システムとして利用可能なものであるが、これに限られることはなく、各種移動体（例えば船舶や飛行機など）やロボットなどといった自走可能なものに搭載される発電システム等としても用いることができるのは当然である。燃料電池セルスタック（以下、「燃料電池スタック」あるいは単に「燃料電池」ともいう）２０は、複数の単セルを直列に積層して成るスタック構造を有するものであり、例えば、固体高分子電解質型燃料電池等から構成されている。
【００２０】
また、本実施形態における燃料電池システム１０は、燃料ガスの供給を受けて発電する燃料電池（以下、燃料電池スタックといい図中では符号２０で表す）と、該燃料電池スタック２０に燃料ガスを給排する燃料ガス系３と、該燃料ガス系３に設けられている調圧弁と、燃料ガス系３に形成される閉空間における圧力を検出する圧力センサと、燃料ガス系３に形成される閉空間でのガス漏れを判定するガス漏れ判定部とを備えたシステムとして構成されている（図１参照）。
【００２１】
さらに、燃料電池システム１０は、燃料電池スタック２０に接続された燃料ガス循環供給系（本明細書ではこれを「燃料ガス系」という）３と酸化ガス供給系４とを備えている。これらのうち、燃料ガス系３は燃料電池スタック２０に対して燃料ガスを給排するものであり、例えば本実施形態の場合には、燃料ガス供給源３０、燃料ガス供給路３１、燃料ガス循環路３２、及びアノードオフガス流路３３を含んだ構成となっている（図１参照）。
【００２２】
燃料ガス供給源３０は、例えば、高圧水素タンクまたは水素貯蔵タンク等の水素貯蔵源によって構成されている。燃料ガス供給路３１は燃料ガス供給源３０から放出される燃料ガスを燃料電池スタック２０のアノード（燃料極）に導くためのガス流路であり、そのガス流路には上流から下流にかけてタンクバルブＨ２０１、高圧レギュレータＨ９、低圧レギュレータＨ１０、水素供給バルブＨ２００、およびＦＣ入口バルブＨ２１が各々配設されている。高圧に圧縮された燃料ガスは高圧レギュレータＨ９にて中圧に減圧され、さらに低圧レギュレータＨ１０にて低圧（通常運転圧力）に減圧されるようになっている。
【００２３】
燃料ガス循環路３２は未反応燃料ガスを燃料電池スタック２０に還流させるための帰還ガス流路であり、そのガス流路には上流から下流にかけてＦＣ出口バルブＨ２２、水素ポンプ６３、および逆止弁Ｈ５２が各々配設されている。燃料電池スタック２０から排出された低圧の未反応燃料ガスは水素ポンプ６３によって適度に加圧され、燃料ガス供給路３１に導かれる。逆止弁Ｈ５２は燃料ガス供給路３１から燃料ガス循環路３２への燃料ガスの逆流を抑制する。また、この燃料ガス循環路３２の途中で分岐するアノードオフガス流路３３は燃料電池スタック２０から排出された水素オフガスをシステム外に排気するためのガス流路であり、そのガス流路にはパージバルブＨ５１が配設されている。
【００２４】
なお、上述したタンクバルブＨ２０１、水素供給バルブＨ２００、ＦＣ入口バルブＨ２１、ＦＣ出口バルブＨ２２、およびパージバルブＨ５１は各ガス流路３１〜３３または燃料電池スタック２０へ燃料ガスを供給し、あるいは遮断するためのシャットバルブであり、例えば電磁弁によって構成されている。このような電磁弁としては、例えばオンオフ弁、あるいはＰＷＭ制御で弁開度をリニアに調整できるリニア弁等が好適である。
【００２５】
燃料電池スタック２０の酸化ガス供給系４は、エアコンプレッサ（酸化ガス供給源）４０、酸化ガス供給路４１、およびカソードオフガス流路４２を含んだ構成となっている（図１参照）。なお、エアコンプレッサ４０はエアフィルタ６１を介して外気から取り込んだ空気を圧縮し、その圧縮エアを酸化ガスとして燃料電池スタック２０のカソード（酸素極）に供給する。燃料電池スタック２０の電池反応に供された後の酸素オフガスはカソードオフガス流路４２を流れてシステム外に排気される。この酸素オフガスは燃料電池スタック２０での電池反応により生成された水分を含むため高湿潤状態になっている。加湿モジュール６２は酸化ガス供給路４１を流れる低湿潤状態の酸化ガスと、カソードオフガス流路４２を流れる高湿潤状態の酸素オフガスとの間で水分交換を行い、燃料電池スタック２０に供給される酸化ガスを適度に加湿する。燃料電池スタック２０に供給される酸化ガスの背圧は、カソードオフガス流路４２のカソード出口付近に配設された圧力調整弁Ａ４によって調圧される。また、カソードオフガス流路４２はその下流において希釈器６４に連通している。さらにこの希釈器６４にはアノードオフガス流路３３がその下流において連通しており、水素オフガスを酸素オフガスによって混合希釈した後にシステム外に排気するように構成されている。
【００２６】
燃料電池スタック２０で発電された直流電力の一部はＤＣ／ＤＣコンバータ５３によって降圧され、バッテリー（二次電池）５４に充電される。トラクションインバータ５１および補機インバータ５２は燃料電池スタック２０とバッテリー５４の双方または何れか一方から供給される直流電力を交流電力に変換してトラクションモータＭ３と補機モータＭ４のそれぞれに交流電力を供給する。ちなみに、補機モータＭ４は後述の水素循環ポンプ６３を駆動するモータＭ２やエアコンプレッサ４０を駆動するモータＭ１等を総称して表現しているものであり、したがってモータＭ１として機能する場合もあればモータＭ２として機能する場合もあるということになる。
【００２７】
制御部５０はアクセルセンサ５５が検出したアクセル開度、車速センサ５６が検出した車速等に基づいてシステム要求電力（車両走行電力と補機電力との総和）を求め、燃料電池スタック２０が目標電力に一致するようにシステムを制御する。具体的には、制御部５０はエアコンプレッサ４０を駆動するモータＭ１の回転数を調整して酸化ガス供給量を調整するとともに、水素ポンプ６３を駆動するモータＭ２の回転数を調整して燃料ガス供給量を調整する。また、制御部５０はＤＣ／ＤＣコンバータ５３を制御して燃料電池スタック２０の運転ポイント（出力電圧、出力電流）を調整し、燃料電池スタック２０の出力電力が目標電力に一致するように調整する。
【００２８】
高圧部（タンクバルブＨ２０１〜水素供給バルブＨ２００の区間）、低圧部（水素供給バルブＨ２００〜ＦＣ入口バルブＨ２１）、ＦＣ部（スタック入り口バルブＨ２１〜ＦＣ出口バルブＨ２２）、循環部（ＦＣ出口バルブＨ２２〜逆止弁Ｈ５２）の各部には、燃料ガスの圧力を検出する圧力センサＰ６，Ｐ７，Ｐ９，Ｐ６１，Ｐ５，Ｐ１０，Ｐ１１と燃料ガスの温度を検出する温度センサＴ６，Ｔ７，Ｔ９，Ｔ６１，Ｔ５，Ｔ１０が配設されている。各圧力センサの役割について説明を加えると以下のとおりである。すなわち、圧力センサＰ６は燃料ガス供給源３０の燃料ガス供給圧を検出する。圧力センサＰ７は高圧レギュレータＨ９の二次圧を検出する。圧力センサＰ９は低圧レギュレータＨ１０の二次圧を検出する。圧力センサＰ６１は燃料ガス供給路３１の低圧部の圧力を検出する。圧力センサＰ１０は水素循環ポンプ６３の入力ポート側（上流側）の圧力を検出する。圧力センサＰ１１は水素循環ポンプ６３の出力ポート側（下流側）の圧力を検出する。
【００２９】
さらに、この燃料電池システム１０にはアノード（燃料極）における圧力を検出するための燃料極圧力検出手段が設けられている。例えば本実施形態の場合には、燃料ガス系３に形成される閉空間における圧力を検出するためのセンサとして設けられている圧力計（以下「圧力センサ」という）Ｐ５がこの燃料極圧力検出手段として機能している。本実施形態のこの圧力センサＰ５は、上述したＦＣ部（スタック入り口バルブＨ２１〜ＦＣ出口バルブＨ２２）における圧力を検出するため、例えばスタック入口、より具体的には燃料電池スタック２０とＦＣ入口バルブＨ２１との間に配設されている（図１参照）。この圧力センサＰ５によれば、当該閉空間（本実施形態の場合、上述したＦＣ部）における圧力の変化を検知して捕捉することができる。
【００３０】
また、燃料電池スタック２０にはＥＣＵ（Electric Computer Unit）１３が接続されている（図１参照）。本実施形態のＥＣＵ１３は、ＣＯ2センサ（図示省略）による測定結果に基づき、燃料電池スタック２０のカソード（酸素極）出口におけるＣＯ2濃度を検出することが可能となっている。
【００３１】
さらに、燃料電池スタック２０の冷却水（ＬＬＣ）の出入口には、冷却水を循環させる冷却路７３が設けられている。冷却路７３には、燃料電池スタック２０から排水される冷却水の温度を検出する温度センサＴ１、冷却水の熱を外部に放熱するラジエータ（熱交換器）Ｃ２、冷却水を加圧して循環させるポンプＣ１、および燃料電池スタック２０に供給される冷却水の温度を検出する温度センサＴ２が設けられている。ラジエータＣ２には、モータによって回転駆動される冷却ファンＣ１３が設けられている。
【００３２】
続いて、本実施形態の燃料電池システム１０における発電停止時の停止処理システムについて説明する（図２等参照）。
【００３３】
本実施形態においては、例えばガス供給停止による運転停止（以下、これらを含む表現として発電停止という）後に進行する燃料電池２０の劣化の進行度合を診断するにあたり、当該燃料電池の劣化進行度合と関係するパラメータに基づいて診断することとしている。以下では、カソード電極（酸素極）の出口におけるＣＯ2の濃度をパラメータとして劣化の進行度合を診断するようにした実施形態について説明する。この場合のＣＯ2濃度は累積値であってもよい。また、以下に示す劣化抑制のための処理は、燃料電池２０の発電停止後、掃気処理が行われた後に実行することも好ましい。
【００３４】
本実施形態における処理手順を示すと以下のとおりである（図２参照）。まず、燃料電池２０を停止させるとともに停止処理を開始する（ステップ１）。燃料電池２０が例えば燃料電池車両（ＦＣＨＶ）の車載発電システムとして利用されている場合であれば、車両のイグニッションキーをオフにする動作がここでいう燃料電池２０の停止に該当する。
【００３５】
停止処理の開始後（ステップ１）、前回の停止処理時におけるアノード圧力の記憶値（本実施形態ではこのアノード圧力に関する記憶値をＰAと表示する）を保つようにする（ステップ２）。この記憶値ＰAはＥＣＵ１３にて記憶されている圧力値のことで、現在進行中である今回の停止処理においてはこの記憶値ＰAを基準値として停止処理を行うことになる（図２参照）。例えば、前回の停止処理時に用いられた圧力値が更新されることなくそのまま記憶されていれば当該圧力値が今回も用いられることになる。
【００３６】
その後、所定時間が経過するまで待機する（ステップ３）。ここでの所定時間とは、カソード出口付近におけるＣＯ2濃度がある程度または十分に安定した状態となるまでの時間のことである。すなわち、燃料電池２０の運転を停止してから所定の時間を経過するまではＣＯ2濃度が不安定であり値が変動しやすいことから、安定した状態となってから濃度測定を実施するのが好適である。例えば本実施形態においては、ひとつの目安として２時間経過してからＣＯ2濃度の測定を実施することとしている（図２参照）。
【００３７】
発電停止から所定時間（本実施形態では２時間）が経過した後（ステップ３）、カソード出口におけるＣＯ2濃度を測定する（ステップ４）。本実施形態では、この結果得られた測定値をＣBとする（図２参照）。
【００３８】
続いて、マップ（図３参照）を用い、測定して得られた濃度値ＣBからこの値に対応するアノード圧力ＰBを求める（ステップ５）。一般に、カソード出口でのＣＯ2濃度とアノード圧力との間には相関関係があり、ＣＯ2濃度が増加するとアノード圧力も増加するという関係がある（なお、図３において両者の関係を直線によって一次的なものとして表しているが、これは概ね比例するという概略的な関係を示しているに過ぎず、現実の関係と一致しているとは限らない）。そこで、本実施形態においてはこの関係を利用し、当該関係を表すマップからアノード圧力ＰBを求めることとしている（図３参照）。
【００３９】
その後、上述の基準値である記憶された圧力値ＰAと、マップから求められた圧力値ＰBとの比較を行う（ステップ６）。この結果、圧力値ＰAの方が大きければ（ステップ６のＮｏ）、今回の基準値である当該記憶されている圧力値ＰAを次回もそのまま利用することとする（ステップ７）。すなわち、今回の停止処理にて基準とした圧力値ＰAを更新することなくそのまま持ち越し、次回の停止処理の際にも基準圧力値として用いることとし、停止処理を終了する（ステップ９）。
【００４０】
一方で、比較の結果、圧力値ＰAよりも圧力値ＰBの方が大きければ（ステップ６のＹｅｓ）、今回の停止処理の基準値であった圧力値ＰAを書き換え、圧力値ＰBを次回からの基準圧力値とする（ステップ８）。つまり、記憶値の更新（上書き）、換言すれば背圧の再設定を行い、燃料電池システム１の現状を反映したデータであるＰBを次回の停止処理時の際に用いる基準値とする。記憶値を更新したら停止処理を終了する（ステップ９）。
【００４１】
ステップ８にて基準値をＰA→ＰBと書き換えることについて説明を加えると以下のとおりである。すなわち、カソード出口でのＣＯ2濃度とアノード圧力との間に相関関係があるのは上述したとおりであり、本実施形態では、ＣＯ2濃度測定時（ステップ４）、前回時よりもＣＯ2濃度が例えばＣAからＣBまで増加しているのであれば、この増加に従い、基準となる圧力値（停止処理時に基準となる値）を、ＣAに対応するＰAから、ＣBに対応するＰBまで増加させるために書き換える（ステップ８）。つまりは、ＣＯ2濃度をパラメータ（場合によってはトリガ）としてアノード圧力の基準値を所定量だけ増加させる。この一連の処理を経ることにより、燃料電池システム１は圧力基準値についていわば学習を行った状態となり、次回の発電停止処理時には当該学習後の圧力値を基準とした処理を実施することができる。別の表現をすれば、ＣＯ2濃度の増加分に対応した分だけ圧力基準値も増加させることにより、ＣＯ2濃度増加という状況を踏まえ、現状に最も即した基準値を設定することが可能となっている。しかも、本実施形態においては燃料電池システム１の停止処理の度に上述のような一連の処理を経ることから、燃料電池システム１における最新の状況を常に反映させることが可能である。
【００４２】
上述のようないわば学習機能を備えた燃料電池システム１によれば、以下の効果を奏することが可能である。つまり、一般的に、同じ仕様の燃料電池システム１であっても製造時期や運転環境などに応じて個体差が生じることは避けえないため、アノード圧力の基準値を画一的に決めてしまうことは実情に沿わない場合が考えられるが、この点、本実施形態の燃料電池システム１においては個別の燃料電池システムごとに学習を行うことから、燃料電池２０ごと、あるいは燃料電池システム１ごとの固体差を吸収し、個々に適したアノード圧力基準値を設定することが可能である。しかも、ＣＯ2濃度が増えなければ圧力基準値を増やす必要はないと判断し、当該圧力基準値を更新せずその後も使い続けることとができる。以上により、燃料電池２０内におけるエアの逆流を防いで酸化を抑制し、電極の劣化と発電効率の低下を抑えることが可能となる。
【００４３】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述した実施形態ではカソード出口におけるＣＯ2濃度とアノード圧力との関連性を利用した例を説明したが、これは好適な一例に過ぎず、他の関係ないしは関連性を利用して記憶圧力値を学習することも可能である。一例を示せば、ＣＯ2濃度の代わりに、燃料電池２０の発電停止後におけるセル電圧をパラメータ（場合によってはトリガ）としてアノード圧力値を設定することも可能である。すなわち、燃料電池２０におけるセル電圧は、発電停止後にいったん下がり、その後上昇に転じ、およそＣＯ2濃度が安定化する時間帯に極大となる傾向を示すところ（図４参照）、この場合におけるセル電圧とアノード圧力値との間には、図３において示したマップに近似した関連性が認められる（図５参照）。そこで、ここでは特にチャートを示すことはしないが、このようなマップに基づき、発電停止後のセル電圧の値をパラメータ（場合によってはトリガ）としてアノード圧力の値を求め、必要に応じて更新するという処理を実施することが可能である。また、このような処理を採用した場合、少なくともＣＯ2センサが不要となる分のコストダウンが図れるという利点もある。なお、ここでいうセル電圧にはセル全体としての電圧であるセル総電圧が含まれる。
【００４４】
また、ここまでは、燃料電池システムごとに学習を行い、必要に応じてアノード圧力の基準値を再設定するという実子形態を説明したが、電極の劣化と発電効率の低下を抑えるという観点からすれば、他の要素をパラメータ（場合によってはトリガ）にすることも可能である。以下、本発明のさらに別の実施形態を説明する。
【００４５】
図６〜図７に本発明にかかる燃料電池システムの別の実施形態を示す。本実施形態における燃料電池システムは、排ガス中の成分やガス濃度を計測して燃料電池の劣化を検知し、必要に応じて冷却水温度を制御するというものである。すなわち、これまで、カソード側における燃料ガス（水素ガス）の濃度変化を検出する技術が存在していたのに対し、本実施形態ではカソード側のＣＯ2濃度を検出することとし、尚かつ、当該ＣＯ2濃度との間における関連性に基づき冷却水温度を制御することによって電極劣化と発電効率低下の抑制を図る。
【００４６】
以下、本実施形態の燃料電池システム１０における発電停止時の停止処理システムについて説明する（図６等参照）。まず、燃料電池２０の停止後、残留ガス量を減少させるための発電停止後の処理（停止処理）を開始する（ステップ１１）。燃料電池２０が例えば燃料電池車両（ＦＣＨＶ）の車載発電システムとして利用されている場合であれば、車両のイグニッションキーをオフにする動作がここでいう燃料電池２０の停止処理の開始に該当する。
【００４７】
停止処理の開始後（ステップ１１）、前回の停止処理時における冷却水温度の記憶値（本実施形態ではこの冷却水温度に関する記憶値をＴAと表示する）を保ちながら燃料電池２０を冷却する（ステップ１２）。この記憶値ＴAはＥＣＵ１３にて記憶されている値で、現在の停止処理においてはこの記憶値ＴAを基準値として冷却を実施する。例えば、前回の停止処理時に用いられた冷却水温度ＴAが更新されることなくそのまま記憶されていれば当該温度値が今回も用いられることになる。
【００４８】
その後、所定時間が経過するまで（ステップ１４）、ＣＯ2濃度の測定を実施する（ステップ１３）。なお、ここでの所定時間とは、例えばカソード出口付近におけるＣＯ2濃度がある程度または十分に安定した状態となるまでの時間のことであり、具体例を挙げれば上述の実施形態と同じ２時間程度とすることが好ましい。
【００４９】
発電停止から所定時間（一例として本実施形態では２時間）が経過した後、測定したＣＯ2濃度の最高値に対応する冷却水温度をマップ（図７参照）から求める（ステップ１５）。例えば、ＣＯ2濃度の最高値がＣBであったならば、この濃度値ＣBに対応する冷却水温度としてＴBが求められる（図７参照）。なお、ここでは、カソード出口でのＣＯ2濃度と燃料電池２０の冷却水温度との間に相関関係があることを利用している。すなわち、ＣＯ2濃度と燃料電池寿命についていえば、燃料電池が劣化してくると発電停止後におけるＣＯ2濃度の上昇のピークが高くなっていくという関係が認められ、また、冷却水温度とＣＯ2濃度についていえば、冷却水温度を下げて運転すると、セル全体の活性を低下させることで触媒劣化反応を抑制し、ＣＯ2の発生量を抑えることができる（ただし、燃料電池はある温度以下になると発電性能が落ちるため冷却水温度は無限に下げられるわけではない）という関係が認められる。そこで、本実施形態においては、これらの関係からＣＯ2濃度と冷却水温度との関係を表すマップを作成し、当該マップを利用することによってＣＯ2濃度から冷却水温度を求めることとしている（図７参照）。なお、図７においては両者の関係を直線によって一次的なものとして表しているが、これは概ね一次的だという形で概略的な関係を示しているに過ぎず、現実の関係と一致しているとは限らない。
【００５０】
続いて、マップから求められた冷却水温度ＴBと、あらかじめ記憶されている冷却水温度基準値ＴAとの比較を行う（ステップ１６）。この結果、温度ＴAの方が小さければ（ステップ１６のＹｅｓ）、今回の基準値である当該記憶されている温度ＴAを次回もそのまま利用することとする（ステップ１７）。すなわち、今回の停止処理にて基準とした冷却水温度ＴAを更新することなくそのまま持ち越し、次回の停止処理の際にも基準温度値として用いることとして停止処理を終了する（ステップ１９）。
【００５１】
一方で、比較の結果、温度ＴAよりも温度ＴBの方が小さければ（ステップ１６のＮｏ）、今回の停止処理の基準値であった温度ＴAを書き換え、温度ＴBを次回からの基準温度値とする（ステップ１８）。つまり、記憶値の更新（上書き）を行い、燃料電池システム１の現状を反映したデータであるＴBを次回の停止処理時の際に用いる基準値とする。記憶値を更新したら停止処理を終了する（ステップ１９）。
【００５２】
ステップ１８にて基準値をＴA→ＴBと書き換えることについて説明を加えると以下のとおりである。すなわち、カソード出口でのＣＯ2濃度と冷却水温度との間に相関関係があるのは上述したとおりであり、本実施形態では、ＣＯ2濃度測定の結果（ステップ１４）、前回時よりもＣＯ2濃度が例えばＣAからＣBまで増加しているのであれば、これとは逆に、基準となる冷却水温度値（停止処理時に基準となる値）を、ＣAに対応するＴAから、ＣBに対応するＴBまで低くするために書き換える（ステップ８）。つまりは、ＣＯ2濃度をパラメータ（場合によってはトリガ）として冷却水温度を所定量だけ低温のものとする。この一連の処理を経ることにより、燃料電池システム１は冷却水温度についていわば学習を行った状態となり、次回の発電停止処理時には当該学習後の温度を基準とした処理を実施することができる。別の表現をすれば、ＣＯ2濃度の増加分に対応した分だけ冷却水温度の基準値を反対に低くすることにより、ＣＯ2濃度増加という状況を踏まえ、現状に最も即した基準値を設定することが可能となっている。従来、燃料電池２０の排ガスの濃度を計測して当該燃料電池２０の劣化を検知するというような停止処理技術があったとしても、劣化を検知してから燃料電池の寿命を向上させるための対策を採るには至っていないのに対し、上述のように冷却水温度を下げた場合には、ＣＯ2の発生量を抑えることが可能となる結果、燃料電池の寿命長期化を実現することが可能となる。しかも、本実施形態においては燃料電池システム１の停止処理の度に上述のような一連の処理を経ることから、燃料電池システム１における最新の状況を常に反映させることが可能である。
【００５３】
なお、冷却水温度を下げるという制御を実際に行うにあたっては、例えば、冷却ファンＣ１３の回転数を制御したり、冷却水を加圧して循環させるポンプＣ１の圧力制御を行ったりすることによって数℃程度（例えば５℃〜１０℃程度）温度を下げるという動作が行われる。
【００５４】
また、ここでは温度ＴAとＴBとの大小について比較検討したが、この代わりとして、ＣＯ2濃度測定の結果得られたＣAとＣBとの大小について比較検討することによっても判定を行うことができる。また、上述した実施形態ではカソード側におけるＣＯ2濃度を測定することとしたが、これとは逆にアノード側におけるＣＯ2濃度を測定して当該測定結果を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本実施形態にかかる燃料電池システムの構造を示す概略図である。
【図２】燃料電池の発電停止後における劣化進行度合の診断方法およびこれに基づく劣化抑制のための処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】カソード出口におけるＣＯ2濃度とアノード圧力との概略的な関係を示すマップである。
【図４】燃料電池の発電停止後におけるセル電圧の発電停止後の変化例を示すグラフである。
【図５】燃料電池の発電停止後におけるセル電圧とアノード圧力との概略的な関係を示すマップである。
【図６】燃料電池の発電停止後における劣化進行度合の診断方法およびこれに基づく劣化抑制のための処理の別例を示すフローチャートである。
【図７】カソード出口におけるＣＯ2濃度と燃料電池の冷却水の温度との概略的な関係を示すマップである。
【符号の説明】
【００５６】
１…燃料電池システム、２０…燃料電池スタック（燃料電池）
【図１】
2007115441.tif 000003
【図２】
2007115441.tif 000004
【図３】
2007115441.tif 000005
【図４】
2007115441.tif 000006
【図５】
2007115441.tif 000007
【図６】
2007115441.tif 000008
【図７】
2007115441.tif 000009