(57)【要約】【課題】本発明は、燃料電池の発電停止中に封止弁が閉弁状態で凍結することを防止できる燃料電池システムを提供することを課題とする。【解決手段】  本発明に係る燃料電池システム１は、カソードオフガス排出路３４上の封止弁３２と、第１温度検出部４４と、第２温度検出部４５と、制御部６０とを備え、封止弁３２は、燃料電池の温度と相関性を有し、制御部６０は、燃料電池１０の発電を停止した後であり、かつ、封止弁３２を閉弁した後、複数監視モードに移行し、複数監視モードは、第２温度検出部４５により検出された第２検出温度から補正値を減算し、封止弁３２の推定温度である第２補正検出温度を算出し、第１温度検出部４４により検出された第１検出温度と第２補正検出温度とを監視し、第１検出温度又は第２補正検出温度が凍結予測温度よりも低いと判定した場合、封止弁３２を開弁することを特徴とする。【選択図】図１
2017147022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、
前記燃料電池から排出されたカソードオフガスが流れるカソードオフガス排出路と、
前記カソードオフガス排出路上に設けられた封止弁と、
前記封止弁の温度を検出する第１温度検出部と、
前記燃料電池を冷却する冷媒が循環する冷媒循環回路と、
前記冷媒循環回路上に設けられ、前記冷媒を介して前記燃料電池の温度を検出する第２温度検出部と、
前記封止弁の開閉を制御する制御部と、
を備え、
前記封止弁は、発電中の前記燃料電池の熱エネルギーが供給され、
前記封止弁の温度と前記燃料電池の温度とは、相関性を有し、
前記制御部は、前記燃料電池の発電を停止した後であり、かつ、前記封止弁を閉弁した後、前記封止弁の温度を監視する監視モードに移行し、
前記監視モードは、複数監視モードを有し、
前記複数監視モードは、
前記第２温度検出部により検出された第２検出温度から補正値を減算し、前記封止弁の推定温度である第２補正検出温度を算出し、
前記第１温度検出部により検出された第１検出温度と前記第２補正検出温度とを監視し、前記第１検出温度又は前記第２補正検出温度が凍結予測温度よりも低いと判定した場合、前記封止弁を開弁するモードである
ことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記監視モードは、単一監視モードを有し、
前記単一監視モードは、前記第１検出温度を監視し、前記第１検出温度が前記凍結予測温度よりも低いと判定した場合、前記封止弁を開弁するモードであり、
前記制御部は、
前記燃料電池の発電を停止する前に前記第２検出温度から前記第１検出温度を引いた差分値を算出するとともに、前記差分値と異常判定閾値とを比較し、
前記差分値が前記異常判定閾値よりも大きいと判定した場合、前記監視モードとして前記複数監視モードを選択し、
前記差分値が前記異常判定閾値以下であると判定した場合、前記監視モードとして前記単一監視モードを選択する
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】
前記制御部は、システムの停止信号を受けた場合、前記封止弁の温度と前記燃料電池の温度とが前記相関性を有しているか否かを判定し、
前記封止弁の温度と前記燃料電池の温度とが前記相関性を有していると判定した場合、前記燃料電池の発電停止と前記封止弁の閉弁を実行して前記監視モードに移行し、
前記封止弁の温度と前記燃料電池の温度とが前記相関性を有していないと判定した場合、前記燃料電池の発電を継続する
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。
【請求項４】
前記制御部は、前記監視モード中に前記封止弁を開弁した場合、エアポンプを駆動することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記冷媒循環回路は、前記燃料電池から排出された冷媒を前記封止弁に供給し、
前記封止弁は、前記冷媒を介して前記燃料電池の熱エネルギーが供給されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
燃料電池と、
前記燃料電池から排出されたカソードオフガスが流れるカソードオフガス排出路と、
前記カソードオフガス排出路上に設けられた封止弁と、
前記封止弁の温度を検出する第１温度検出部と、
前記燃料電池を冷却する冷媒が循環する冷媒循環回路と、
前記冷媒循環回路上に設けられ、前記冷媒を介して前記燃料電池の温度を検出する第２温度検出部と、
前記封止弁の開閉を制御する制御部と、
を備える燃料電池システムの制御方法であり、
前記封止弁は、発電中の前記燃料電池の熱エネルギーが供給され、
前記封止弁の温度と前記燃料電池の温度とは、相関性を有し、
前記燃料電池の発電を停止した後であり、かつ、前記封止弁を閉弁した後、前記封止弁の温度を監視する複数監視工程を有し、
前記複数監視工程は、
前記第２温度検出部により検出された第２検出温度から補正値を減算し、前記封止弁の推定温度である第２補正検出温度を算出する工程と、
前記第１温度検出部により検出された第１検出温度と前記第２補正検出温度とを監視し、前記第１検出温度又は前記第２補正検出温度が凍結予測温度よりも低いと判定した場合、前記封止弁を開弁する工程と、
を含むことを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、水素（燃料ガス）及び酸素を含む空気（酸化剤ガス）が供給されることで発電する。このような燃料電池は、水素又は空気を電極反応させる触媒（Ｐｔ等）の種類に対応して好適に発電する好適発電温度（例えば、ＰＥＦＣでは８０〜９０℃）を有している。
【０００３】
また、下記特許文献１の燃料電池システムは、カソードオフガスを排出するカソードオフガス排出流路上に設けられた封止弁を備え、燃料電池の発電停止中に封止弁がカソードオフガス排出流路を封止するようになっている。
これにより、活性の高いＯＨラジカル（ヒドロキシラジカル）の発生が抑制されるため、電極触媒層がヒドロキシラジカルによって酸化して燃料電池が劣化する、ということが防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１３５２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、封止弁には燃料電池内で生成された生成水が残留し易い。このため、燃料電池の発電停止中に、言い換えると封止弁の閉弁中に燃料電池システムが低温の環境に置かれると、封止弁が閉弁した状態で凍結して開弁できなくなるおそれがある。
このため、燃料電池システムの起動要求があっても、封止弁が開弁しないため、空気（酸化剤ガス）を燃料電池に供給することができず、燃料電池の発電を開始できないという事態を招いてしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、前記する背景に鑑みて創案された発明であって、燃料電池の発電停止中に、封止弁が閉弁状態で凍結することを防止できる燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法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、本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池から排出されたカソードオフガスが流れるカソードオフガス排出路と、前記カソードオフガス排出路上に設けられた封止弁と、前記封止弁の温度を検出する第１温度検出部と、前記燃料電池を冷却する冷媒が循環する冷媒循環回路と、前記冷媒循環回路上に設けられ、前記冷媒を介して前記燃料電池の温度を検出する第２温度検出部と、前記封止弁の開閉を制御する制御部と、を備え、前記封止弁は、発電中の前記燃料電池の熱エネルギーが供給され、前記封止弁の温度と前記燃料電池の温度とは、相関性を有し、前記制御部は、前記燃料電池の発電を停止した後であり、かつ、前記封止弁を閉弁した後、前記封止弁の温度を監視する監視モードに移行し、前記監視モードは、複数監視モードを有し、前記複数監視モードは、前記第２温度検出部により検出された第２検出温度から補正値を減算し、前記封止弁の推定温度である第２補正検出温度を算出し、前記第１温度検出部により検出された第１検出温度と前記第２補正検出温度とを監視し、前記第１検出温度又は前記第２補正検出温度が凍結予測温度よりも低いと判定した場合、前記封止弁を開弁するモードであることを特徴とする。
【０００８】
前記発明によれば、制御部は、複数監視モード（監視モード）により封止弁の温度を監視し、封止弁の温度が凍結する前の凍結予測温度よりも低くなった場合、封止弁を開弁する。よって、封止弁が閉弁状態で凍結することを防止できる。
また、封止弁の温度と燃料電池スタックの温度とが相関性を有することから、第２温度検出部から検出される第２検出温度に基づいて封止弁の推定温度（第２補正検出温度）を算出することができる。
そして、複数監視モードは、第１検出温度と第２補正検出温度（封止弁の推定温度）との両方を監視しているため、第１温度検出部及び第２温度検出部のいずれか一方に異常が生じていても他方に基づいて判定でき、封止弁が閉弁状態で凍結することを確実に防止できる。
さらに、２つの検出温度（第１検出温度と第２補正検出温度）を監視するにあたって、冷媒循環回路の第２温度検出部を利用している。よって、封止弁用の温度検出部をさらにもう一つ設置すること、言い換えると、温度検出部の冗長化を回避できる。
【０００９】
前記発明において、前記監視モードは、単一監視モードを有し、前記単一監視モードは、前記第１検出温度を監視し、前記第１検出温度が前記凍結予測温度よりも低いと判定した場合、前記封止弁を開弁するモードであり、前記制御部は、前記燃料電池の発電を停止する前に前記第２検出温度から前記第１検出温度を引いた差分値を算出するとともに、前記差分値と異常判定閾値とを比較し、前記差分値が前記異常判定閾値よりも大きいと判定した場合、前記監視モードとして前記複数監視モードを選択し、前記差分値が前記異常判定閾値以下であると判定した場合、前記監視モードとして前記単一監視モードを選択することが好ましい。
【００１０】
前記構成によれば、制御部は、差分値が異常判定閾値以下と判定した場合、第１温度検出部及び第２温度検出部に異常が発生していない（正常である）と判断し、第１検出温度を監視する。
よって、封止弁の推定温度（第２補正検出温度）ではなく、封止弁の温度そのものを監視するため、正確な温度情報に基づいて封止弁が凍結するか否かを判定でき、不要な開弁を回避できる。
【００１１】
前記発明において、前記制御部は、システムの停止信号を受けた場合、前記封止弁の温度と前記燃料電池の温度とが前記相関性を有しているか否かを判定し、前記封止弁の温度と前記燃料電池の温度とが前記相関性を有していると判定した場合、前記燃料電池の発電停止と前記封止弁の閉弁を実行して前記監視モードに移行し、前記封止弁の温度と前記燃料電池の温度とが前記相関性を有していないと判定した場合、前記燃料電池の発電を継続することが好ましい。
【００１２】
前記構成によれば、燃料電池と封止弁とが相関性を有しない場合には、前記燃料電池を発電停止せず発電を継続し、燃料電池と封止弁とを昇温する。よって、第２補正検出温度の信頼性が高く、封止弁が閉弁状態で凍結することを確実に防止できる。
【００１３】
前記発明において、前記制御部は、前記監視モード中に前記封止弁を開弁した場合、エアポンプを駆動することが好ましい。
【００１４】
前記構成によれば、水分を外部に排出でき、水分が凍結してカソードオフガス排出路を閉塞することを防止できる。
【００１５】
前記発明において、前記冷媒循環回路は、前記燃料電池から排出された冷媒を前記封止弁に供給し、前記封止弁は、前記冷媒を介して前記燃料電池の熱エネルギーが供給されることが好ましい。
【００１６】
前記構成によれば、封止弁の温度を燃料電池の温度により近づけることができ、第２補正検出温度の信頼性を高めることができる。
【００１７】
前記課題を解決するための手段として、本発明に係る燃料電池システムの制御方法は、燃料電池と、前記燃料電池から排出されたカソードオフガスが流れるカソードオフガス排出路と、前記カソードオフガス排出路上に設けられた封止弁と、前記封止弁の温度を検出する第１温度検出部と、前記燃料電池を冷却する冷媒が循環する冷媒循環回路と、前記冷媒循環回路上に設けられ、前記冷媒を介して前記燃料電池の温度を検出する第２温度検出部と、前記封止弁の開閉を制御する制御部と、を備える燃料電池システムの制御方法であり、前記封止弁は、発電中の前記燃料電池の熱エネルギーが供給され、前記封止弁の温度と前記燃料電池の温度とは、相関性を有し、前記燃料電池の発電を停止した後であり、かつ、前記封止弁を閉弁した後、前記封止弁の温度を監視する複数監視工程を有し、前記複数監視工程は、前記第２温度検出部により検出された第２検出温度から補正値を減算し、前記封止弁の推定温度である第２補正検出温度を算出する工程と、前記第１温度検出部により検出された第１検出温度と前記第２補正検出温度とを監視し、前記第１検出温度又は前記第２補正検出温度が凍結予測温度よりも低いと判定した場合、前記封止弁を開弁する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１８】
前記発明によれば、制御部は、複数監視工程により封止弁の温度を監視し、封止弁の温度が凍結する前の凍結予測温度よりも低くなった場合、封止弁を開弁する。よって、封止弁が閉弁状態で凍結することを防止できる。
また、封止弁の温度と燃料電池スタックの温度とが相関性を有することから、第２温度検出部から検出される第２検出温度に基づいて封止弁の推定温度（第２補正検出温度）を算出することができる。
そして、複数監視工程は、第１検出温度と第２補正検出温度（封止弁の推定温度）との両方を監視しているため、第１温度検出部及び第２温度検出部のいずれか一方に異常が生じていても他方に基づいて判定でき、封止弁が閉弁状態で凍結することを確実に防止できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、燃料電池の発電停止中に、封止弁が閉弁状態で凍結することを防止できる燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】燃料電池システムの全体構成図である。
【図２】封止弁を左右方向であり、かつ、上下方向から切った断面図である。
【図３】封止弁を冷媒用流路に沿って切った断面図である。
【図４】実施形態に係る燃料電池システムの動作を示す第１フローチャートである。
【図５】実施形態に係る燃料電池システムの動作を示す第２フローチャートである。
【図６】実施形態に係る燃料電池システムの動作を示す第３フローチャートである。
【図７】第１温度センサに異常があり、第１検出温度が真値よりも大きい場合の動作例を示すタイムチャート図である。
【図８】第１温度センサに異常があり、第１検出温度が真値よりも小さい場合の動作例を示すタイムチャート図である。
【図９】第２温度センサに異常があり、第２検出温度が真値よりも大きい場合の動作例を示すタイムチャート図である。
【図１０】第２温度センサに異常があり、第２検出温度が真値よりも小さい場合の動作例を示すタイムチャート図である。
【図１１】第１温度センサ及び第２温度センサが正常である場合の動作例を示すタイムチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
つぎに、実施形態に係る燃料電池システムを搭載した燃料電池車について説明する。
【００２２】
（燃料電池車）
図１に示すように、燃料電池車（不図示）は、水素タンク２１から供給される水素と車外から吸気された空気（酸素）とを電気化学反応させて発電する燃料電池システム１と、車輪（前輪）を駆動させるためのモータ１００と、を備える。
【００２３】
（燃料電池システム）
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のアノードに対して水素（燃料ガス）を給排するアノード系２０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）を給排するカソード系３０と、燃料電池スタック１０を経由するように冷媒を循環させる冷媒系４０と、燃料電池スタック１０の発電電力（出力電流、出力電圧）を制御する電圧電流制御ユニット５０と、これらを電子制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit、電子制御装置）６０と、を備える。
【００２４】
（燃料電池スタック）
燃料電池スタック１０は、固体高分子型の単セル（燃料電池）を複数積層してなるスタックであり、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（Membrane Electrode Assembly：膜電極接合体）と、これを挟み２枚の導電性を有するアノードセパレータ及びカソードセパレータと、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。
【００２５】
アノードセパレータには、各ＭＥＡのアノードに対して水素を給排するための溝や貫通孔が形成され、これらの溝及び貫通孔がアノード流路１１（燃料ガス流路）として機能している。
カソードセパレータには、各ＭＥＡのカソードに対して空気を給排するための溝や貫通孔が形成され、これらの溝及び貫通孔がカソード流路１２（酸化剤ガス流路）として機能している。
【００２６】
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、各単セルで電位差（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、燃料電池スタック１０と外部回路とが電気的に接続され、電流が取り出されると、燃料電池スタック１０が発電する。
また、このように燃料電池スタック１０が発電すると、カソードで水分（水蒸気）が生成し、この水分は電解質膜をアノード側に浸透するので、アノードから排出されるアノードオフガス、カソードから排出されるカソードオフガスは、いずれも多湿となる。
【００２７】
アノード系２０は、水素を高圧で貯蔵する水素タンク２１と、水素タンク２１とアノード流路１１の入口に接続する供給用配管２２と、アノード流路１１の出口に接続してアノードオフガスを車外に排出する排出用配管２３とを備える。
【００２８】
カソード系３０は、空気（酸素）を圧送するエアポンプ３１と、封止弁３２と、エアポンプ３１とカソード流路１２の入口に接続する供給用配管３３と、カソード流路１２の出口に接続してカソードオフガスを外部に排出するための排出用配管３４（上流側排出用配管３４ａ，下流側排出用配管３４ｂ）と、を備える。
なお、封止弁３２については後述する。
【００２９】
（冷媒系）
冷媒系４０は、冷媒が循環する冷媒循環流路（配管４１ａ〜４１ｃ及び燃料電池スタックの冷媒流路１４）と、配管４１ａから分岐して封止弁３２に冷媒を供給する分岐用配管４１ｆと、封止弁３２から排出された冷媒を配管４１ａに合流させる戻り用配管４１ｇと、冷媒循環流路４１上に設けられたラジエータ４２と、配管４１ｅに設けられた冷媒ポンプ４３と、冷媒の温度を検出する第１温度センサ４４、第２温度センサ４５と、を備える。以上から、燃料電池スタック１０から熱エネルギーを回収した冷媒が、分岐用配管４１ｆを介して封止弁３２に供給される。
【００３０】
第２温度センサ４５は、冷媒流路１４の出口から流出した冷媒の温度を介して、燃料電池スタック１０の温度を検出するためのセンサであり、配管４１ａ上であって冷媒流路１４の出口の近くに設けられている。
第２温度センサ４５は、検出した燃料電池スタック１０の温度である第２検出温度Ｔ２をＥＣＵ６０に送信する。
なお、第１温度センサ４４については後述する。
【００３１】
（封止弁）
封止弁３２は、図２に示すように、カソードオフガスが流れる流路３６が形成された本体部３５と、弁座３７と、弁体３８と、本体部３５であって弁座３７の近傍を貫通する冷媒用流路３９と、を備える。
なお、説明の都合上、左右方向、上下方向、前後方向に関し、図２、図３に指した方向を基準に説明する。
【００３２】
流路３６は、本体部３５の右面を貫通する流入口３６ａと、本体部３５の中央部に形成されて流入口３６ａと連続する中央流路３６ｂと、中央流路３６ｂから下方に延びて本体部３５の下面を貫通する流出口３６ｃと、を備え、Ｌ字状に形成されている。
また、流入口３６ａには、上流側排出用配管３４ａ（図１参照）の出口が接続し、流出口３６ｃには、下流側排出用配管３４ｂの入口が接続している。
【００３３】
なお、中央流路３６ｂ内には、図示しない弁体用モータの駆動により回動する軸部材３８ｃが設けられている。
弁体用モータは、本体部３５において、中央流路３６ｂの上方に形成された収容空間３５ａ内に収容されている。
【００３４】
弁座３７は、流入口３６ａ内で左右方向の延びる円筒状部材である。また、弁座３７の右側の内周端縁は、弁体３８が着座する着座面３７ａになっている。
弁体３８は、軸部材３８ｃに固定された円柱状の基部３８ａと、基部３８ａの先端に設けられた円板状の着座部３８ｂと、を備える。
そして、弁体用モータの駆動により軸部材３８ｃが回動して基部３８ａが右側を向いた場合、着座部３８ｂが弁座３７の着座面３７ａに着座して流入口３６ａが閉じる。
これにより、上流側排出用配管３４ａの下流側が封止され、車外から空気がカソード流路１２に流入することが防止される。
【００３５】
一方で、弁体用モータ（不図示）の駆動により軸部材３８ｃが回動して基部３８ａが上方を向いた場合（図２の矢印Ｂ参照）、着座部３８ｂが上側に移動して流入口３６ａが開く。これにより、封止弁３２内に入り込んだカソードオフガスは、中央流路３６ｂ、流出口３６ｃを通過し、下流側排出用配管２３ｂ内に流入する（図５の矢印Ｃ１、Ｃ２参照）。
【００３６】
（冷媒用流路）
図３に示すように、冷媒用流路３９は、本体部３５の上面を貫通し、冷媒流入用ポート３９ｅが取り付けられた冷媒流入口３９ａと、冷媒流入口３９ａから下方に延び、本体部３５の底面近傍で右方に屈曲するＬ字状の第１冷媒用流路３９ｂと、第１冷媒用流路３９ｂから前方に延びる第２冷媒用流路３９ｃと、本体部３５の前面を貫通し、冷媒流出用ポート３９ｆが取り付けられた冷媒流出口３９ｄと、を備える。
【００３７】
冷媒流入用ポート３９ｅには、冷媒系４０の分岐用配管４１ｆ（図１参照）が接続している。
冷媒流出用ポート３９ｆには、冷媒系４０の戻り用配管４１ｇ（図１参照）が接続している。
【００３８】
以上の構成によれば、燃料電池スタック１０で温められた冷媒が冷媒用流路３９を流れるため、燃料電池スタック１０の熱エネルギーが封止弁３２に供給され、封止弁３２が昇温する。よって、封止弁３２の温度は、燃料電池スタック１０と所定温度差以内となり、燃料電池スタック１０の温度と相関性を有する。
また、実施形態では、封止弁３２に供給される冷媒はラジエータ４２等を通過していないため、封止弁３２は燃料電池スタック１０に近い温度まで昇温する。
【００３９】
なお、燃料電池スタック１０の発電開始直後は、封止弁３２の昇温が十分でないため、封止弁３２の温度と燃料電池スタック１０の温度との温度差が大きく、封止弁３２の温度と燃料電池スタック１０の温度とが相関性を有していない場合がある。
このことから、封止弁３２の温度が所定温度（以下、封止弁相関判定温度Ｔ５０という）以上になった場合（又は燃料電池スタック１０が所定温度（以下、スタック相関判定温度Ｔ６０という）以上になった場合）、封止弁３２は十分に昇温し、封止弁３２の温度と燃料電池スタック１０の温度が相関性を有しているとみなすことができる。
【００４０】
封止弁相関判定温度Ｔ５０とスタック相関判定温度Ｔ６０とは、予め実験等を行うことにより算出される。
また、通常、熱源である燃料電池スタック１０の方が封止弁３２よりも温度が高いことから、例えば、スタック相関判定温度Ｔ６０は６０℃、封止弁相関判定温度Ｔ５０は５０℃など、スタック相関判定温度Ｔ６０の方が封止弁相関判定温度Ｔ５０よりも高い値になる。
【００４１】
第１温度センサ４４は、封止弁３２の冷媒用流路３９から流出した冷媒の温度を介して封止弁３２の温度を検出するためのセンサであり、戻り用配管４１ｇ上であって冷媒流出用ポート３９ｆの近くに設けられている。
第１温度センサ４４は、検出した封止弁３２の温度である第１検出温度Ｔ１をＥＣＵ６０に送信する。
【００４２】
＜その他機器＞
図１に示すように、ＩＧ６１は、燃料電池車（燃料電池システム１）の起動スイッチであり、運転席周りに配置されている。
ＩＧ６１は、ＥＣＵ６０と接続されており、ＥＣＵ６０は、ＩＧ６１のＯＮ信号／ＯＦＦ信号を検知するようになっている。
【００４３】
＜ＥＣＵ＞
ＥＣＵ６０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いる。そして、ＥＣＵ６０は、その内部に記憶されたプログラムに従って下記の機能を実行することで、各種機器を制御している。
【００４４】
ＥＣＵ６０は、燃料電池スタック１０の発電を停止した後、封止弁３２を閉弁する。
また、ＥＣＵ６０は、封止弁３２の閉弁後に監視モードに移行し、封止弁３２の温度を監視する機能を有する。
【００４５】
ＥＣＵ６０は、第２温度センサ４５により検出された第２検出温度Ｔ２から補正値αを減算し、封止弁３２の推定温度（以下、第２補正検出温度Ｔ２´という）を算出する機能を有する。
【００４６】
ここで、補正値αとは、「相関性を有する場合の燃料電池スタック１０と封止弁３２との温度差α１」と、「停止後の燃料電池スタック１０と封止弁３２との冷却速度差により生じる温度差α２」とを加算したものである。
【００４７】
「相関性を有する場合の燃料電池スタック１０と封止弁３２との温度差α１」は、封止弁３２の温度が封止弁相関判定温度Ｔ５０以上の場合（又は燃料電池スタック１０の温度がスタック相関判定温度Ｔ６０以上の場合）、燃料電池スタック１０と封止弁３２との間に生じる温度差であり、実験等により予め算出される値である。
また、第２検出温度Ｔ２から「相関性を有する場合の燃料電池スタック１０と封止弁３２との温度差α１」を減算することで、燃料電池スタック１０と封止弁３２との間において、発電停止時に生じていた温度差を補正することができる。
【００４８】
また、燃料電池スタック１０と封止弁３２は、外気に接触する面積等が異なり、単位時間あたりに低下する温度が異なる。具体的に説明すると、例えば、発電停止後、燃料電池スタック１０が１時間当たり２℃下がり、封止弁３２が１時間あたり５℃下がり、両者は１時間あたりに下がる温度が３℃異なる。
よって、「停止後の燃料電池スタック１０と封止弁３２との冷却速度差により生じる温度差α２」とは、実験等により算出された単位時間あたりの冷却温度差（上記例の場合、３℃）に、発電停止後からの温度の検出時までの経過時間ｔを乗算することで得られる値である。
また、第２検出温度Ｔ２からから「停止後の燃料電池スタック１０と封止弁３２との冷却速度差により生じる温度差α２」を減算することで、発電停止時から第２検出温度Ｔ２を検出した時点までに生じた温度差を補正することができる。
なお、本実施形態においては、燃料電池スタック１０と封止弁３２は、単位時間あたりの冷却温度が同一（α２＝０℃）として説明する（図７〜図１１参照）。
【００４９】
（燃料電池システムの動作）
次に、燃料電池システム１の動作を説明する。
なお、動作の説明では、ＩＧ６１がＯＮ状態であり、燃料電池スタック１０が発電している場合に、ＥＣＵ６０がＩＧ６１のＯＦＦ信号（システム停止信号）を検出したときの動作を説明する（Ｓｔａｒｔ）。
【００５０】
ステップＳ１０１において、ＥＣＵ６０は、第１検出温度Ｔ１が封止弁相関判定温度Ｔ５０よりも大きいか否かを判定する。
第１検出温度Ｔ１が封止弁相関判定温度Ｔ５０よりも大きいと判定した場合（Ｓ１０１・Ｎｏ）、封止弁３２の温度と燃料電池スタック１０の温度とが相関性を有していると判断し、ステップＳ１０３の処理に進む。
一方、第１検出温度Ｔ１が封止弁相関判定温度Ｔ５０以下であると判定した場合（Ｓ１０１・Ｎｏ）、封止弁３２の温度と燃料電池スタック１０の温度が実際に相関性を有していない又は第１温度センサ４４の異常があると判断し、ステップＳ１０２の処理に進む。
【００５１】
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ６０は、第２検出温度Ｔ２がスタック相関判定温度Ｔ６０よりも大きいか否かを判定する。
第２検出温度Ｔ２がスタック相関判定温度Ｔ６０よりも大きいと判定した場合（Ｓ１０２・Ｙｅｓ）、相関性を有していると判断し、ステップＳ１０３の処理に進む。
一方、第２検出温度Ｔ２がスタック相関判定温度Ｔ６０以下であると判定した場合（Ｓ１０２・Ｎｏ）、相関性を有していないと判断し、ステップＳ１０１の処理に戻り、燃料電池スタック１０の発電が継続される。
【００５２】
ステップＳ１０３において、第１温度センサ４４又は第２温度センサ４５が故障しているか否かを判断するため、下記式（１）を満たすか否かを判定する。
【００５３】
【数１】
2017147022.tif 000003
【００５４】
異常判定閾値とは、予め実験を行うことで算出される値であり、封止弁３２の温度と燃料電池スタック１０の温度とが相関性を有し、かつ、第１温度センサ４４及び第２温度センサ４５に異常がない場合、第１検出温度Ｔ１から第２検出温度Ｔ２を減算することで得られる値である。
また、通常は、燃料電池スタック１０の温度は、封止弁３２の温度よりも高いため、異常判定閾値は０℃より低い値になる。
なお、第１検出温度Ｔ１及び第２検出温度Ｔ２には、誤差が含まれる場合が有るため、適宜増減してもよい。
【００５５】
上記式（１）を満たすと判定した場合、第１温度センサ４４又は第２温度センサ４５に異常が生じていると判断し、ステップＳ１０４の処理に進み、異常フラグを立て、ステップＳ１０６の処理に進む。
上記式（１）を満たさないと判定した場合、第１温度センサ４４及び第２温度センサ４５に異常がないと判断し、ステップＳ１０５の処理に進み、異常フラグを立てずに、ステップＳ１０６の処理に進む。
【００５６】
ステップＳ１０６において、ＥＣＵ６０は、水素、空気の供給を停止し、燃料電池スタック１０の発電停止を開始する。ＥＣＵ６０は、冷媒ポンプ４３の駆動を停止し、冷媒の循環を停止する。さらに、ＥＣＵ６０は、封止弁３２を閉弁する。
ＥＣＵ６０は、監視モードに移行する。
【００５７】
ステップＳ１０７において、ＥＣＵ６０は、異常フラグが立っているか否かを判定する。異常フラグが立っていると判定した場合（Ｓ１０７・Ｙｅｓ）、ステップＳ１０８に進み、複数監視モードを選択し、ステップＳ２０１の処理に進む。
異常フラグが立っていないと判定した場合（Ｓ１０７・Ｎｏ）、ステップＳ１０９に進み、単一監視モードを選択し、ステップＳ３０１の処理に進む。
以下、複数監視モードを説明した後に、単一監視モードを説明する。
【００５８】
（複数監視モード）
ステップＳ２０１において、第１検出温度Ｔ１と第２補正検出温度Ｔ２´とのうち低い値を指す方が凍結予測温度Ｔｆよりも小さいか否かを判定する。
なお、凍結予測温度Ｔｆとは、封止弁３２の温度がさらに下がった場合、封止弁３２が凍結することが予測される温度である。
第１検出温度Ｔ１又は第２補正検出温度Ｔ２´が凍結予測温度Ｔｆよりも小さいと判定した場合、ステップＳ２０２の処理に進む。
一方で、第１検出温度Ｔ１及び第２補正検出温度Ｔ２´が凍結予測温度Ｔｆ以上と判定した場合、ステップＳ２０５の処理に進む。
【００５９】
ステップＳ２０２において、ＥＣＵ６０は、封止弁３２の開弁を行う。また、異常フラグを下ろし、ステップＳ２０３の処理に進む。
ステップＳ２０３において、エアポンプ３１を所定時間駆動する。これによれば、水分を外部に排出できるため、凍結した水分が封止弁３２内等を閉塞することを防止できる。
そして、所定期間経過後に、複数監視モードを終了する（ＥＮＤ）。
【００６０】
ステップＳ２０４において、ＥＣＵ６０は、ＩＧ６１のＯＮ信号を検出したか否かを判定する。
ＩＧ６１のＯＮ信号を検出していないと判定した場合、ステップＳ２０１の処理に戻る。
ＩＧ６１のＯＮ信号を検出したと判定した場合、ステップＳ２０６の処理に進み、異常フラグを下ろし、複数監視モードを終了する（ＥＮＤ）
【００６１】
（単一監視モード）
ステップＳ３０１において、ＥＣＵ６０は、第１検出温度Ｔ１が凍結予測温度Ｔｆよりも小さいか否かを判定する。
第１検出温度Ｔ１が凍結予測温度Ｔｆよりも小さいと判定した場合、ステップＳ３０２の処理に進む。
一方で、第１検出温度Ｔ１が凍結予測温度Ｔｆ以上と判定した場合、ステップＳ３０４の処理に進む。
【００６２】
ステップＳ３０２において、ＥＣＵ６０は、封止弁３２を開弁し、ステップＳ３０３に進む。
ステップＳ３０３において、エアポンプ３１を所定時間駆動する。そして、所定期間経過後に複数監視モードを終了する（ＥＮＤ）。
【００６３】
ステップＳ３０４において、ＥＣＵ６０は、ＩＧ６１のＯＮ信号を検出したか否かを判定する。
ＩＧ６１のＯＮ信号を検出していないと判定した場合、ステップＳ３０１の処理に戻る。
一方で、ＩＧ６１のＯＮ信号を検出したと判定した場合、単一監視モードを終了する（ＥＮＤ）。
【００６４】
（燃料電池システムの効果）
つぎに、実施形態に係る燃料電池システム１の効果を説明する。
最初に、第１温度センサ４４又は第２温度センサ４５に異常が生じている場合について説明し、次に、第１温度センサ４４及び第２温度センサ４５が正常である場合について説明する。
【００６５】
（第１温度センサ−異常（１））
図７に示すように、第１温度センサ４４に異常があり（Ｓ１０３・Ｙｅｓ）、第１検出温度Ｔ１が封止弁３２の温度（真値）よりも高い値を示す場合、時刻Ｌ１２に、第２補正検出温度Ｔ２´が凍結予測温度Ｔｆよりも低いと判定され（Ｓ２０１・Ｙｅｓ）、封止弁３２が開弁される（Ｓ２０２）。
よって、封止弁３２の温度（真値）が凍結予測温度Ｔｆに到達する時刻Ｌ１３付近であって、封止弁３２の温度（真値）が凍結予測温度Ｔｆに到達するよりも前（時刻Ｌ１２）に封止弁３２が開弁する。
【００６６】
（第１温度センサ−異常（２））
図８に示すように、第１温度センサ４４に異常があり（Ｓ１０３・Ｙｅｓ）、第１検出温度Ｔ１が封止弁３２の温度（真値）よりも低い値を示す場合、時刻Ｌ２２に、第１検出温度Ｔ１が凍結予測温度Ｔｆよりも低いと判定され（Ｓ２０１・Ｙｅｓ）、封止弁３２が開弁される（Ｓ２０２）。
よって、封止弁３２の温度（真値）が凍結予測温度Ｔｆに到達する時刻Ｌ２４よりも前（時刻Ｌ２２）に封止弁３２が開弁する。
【００６７】
（第２温度センサ−異常（３））
図９に示すように、第２温度センサ４５に異常があり（Ｓ１０３・Ｙｅｓ）、第２検出温度Ｔ２が燃料電池スタック１０の温度（真値）より高い値を示す場合、時刻Ｌ３２に、第１検出温度Ｔ１が凍結予測温度Ｔｆよりも低いと判定され（Ｓ２０１・Ｙｅｓ）、封止弁３２が開弁される（Ｓ２０２）。
よって、封止弁３２の温度（真値）が凍結予測温度Ｔｆに到達する時刻Ｌ３３付近であって、封止弁３２の温度（真値）が凍結予測温度Ｔｆに到達するよりも前（時刻Ｌ３２）に封止弁３２が開弁する。
【００６８】
（第２温度センサ−異常（４））
図１０に示すように、第２温度センサ４５に異常があり（Ｓ１０３・Ｙｅｓ）、第２検出温度Ｔ２が燃料電池スタック１０の温度（真値）より低い値を示す場合、時刻Ｌ４２に、第２補正検出温度Ｔ２´が凍結予測温度Ｔｆよりも低いと判定され（Ｓ２０１・Ｙｅｓ）、封止弁３２が開弁される（Ｓ２０２）。
よって、封止弁３２の温度（真値）が凍結予測温度Ｔｆに到達する時刻Ｌ４４よりも前（時刻Ｌ４２）に封止弁３２が開弁する。
【００６９】
（第１温度センサ及び第２温度センサ−正常）
次に、第１温度センサ４４及び第２温度センサ４５が正常な場合（Ｓ１０３・Ｎｏ）について説明する。
図１１に示すように、時刻Ｌ５２に、第１検出温度Ｔ１が凍結予測温度Ｔｆよりも低いと判定され（Ｓ３０１・Ｙｅｓ）、封止弁３２が開弁される（Ｓ３０２）。
よって、封止弁３２の温度（真値）が凍結予測温度Ｔｆに到達する時刻Ｌ５３付近であって、封止弁３２の温度（真値）が凍結予測温度Ｔｆに到達するよりも前（時刻Ｌ５２）に封止弁３２が開弁する。
【００７０】
以上から、実施形態によれば、第１温度センサ４４又は第２温度センサ４５に異常が発生しても凍結する前に封止弁３２が開弁するため、封止弁３２が閉弁状態で凍結することを確実に防止できる。
【００７１】
また、実施形態によれば、封止弁３２の温度を監視するにあたり、冷媒循環回路の第２温度センサ４５を利用していることから、封止弁３２用の温度センサ（第１温度センサ４４）をさらにもう一つ設置することを回避でき、温度センサの冗長化を回避できる。
【００７２】
また、実施形態によれば、単一監視モードを選択した場合、第２補正検出温度Ｔ２´ではなく、より正確な温度情報（第１検出温度Ｔ１）に基づいて封止弁３２が凍結するか否かを判定しているため、不要な開弁を回避できる。
【００７３】
そのほか、本実施形態では、封止弁３２の温度と燃料電池スタック１０の温度が相関性を有している（Ｓ１０１・Ｙｅｓ又はＳ１０２・Ｙｅｓ）と判定されるまで燃料電池スタック１０の発電を継続している。このため、封止弁３２の推定温度である第２補正検出温度Ｔ２´の信頼性が高い。
【００７４】
なお、本実施形態によれば、第１温度センサ４４の異常により封止弁３２の温度と燃料電池スタック１０の温度が相関性を有している（Ｓ１０１・Ｙｅｓ）と判定された場合がある。
このような場合であっても、ステップＳ１０３の処理で異常ありと判定され（Ｓ１０３・Ｎｏ）、複数監視モードが選択される。そして、上記した「第１温度センサ−異常（１）」で説明したように、第２補正検出温度Ｔ２´に基づいて開弁判定されるため、封止弁３２が閉弁状態で凍結することを確実に防止できる。
【００７５】
以上、実施形態に係る燃料電池システム１について説明したが、本発明はこれに限定されない。
たとえば、本実施形態では、封止弁３２の温度と燃料電池スタック１０の温度が相関性を有するようにするために冷媒を封止弁３２に供給しているが、本発明はこれに限定されない。
例えば、封止弁３２を燃料電池スタック１０に取り付けて一体にしたり、燃料電池スタック１０を構成する金属部材（例えばエンドプレート）と封止弁３２とを一体に形成したりしえ、相関性を有するようにしてもよい。
なお、実施形態で示すように、封止弁３２の温度を燃料電池スタック１０の温度により近づけることができ、第２補正検出温度Ｔ２´の信頼性を高めることができるため、好ましい。
【００７６】
また、実施形態では、第１温度検出部として、冷媒の温度を検出する第１温度センサ４４を用いているが、封止弁３２自体の温度を検出するセンサを用いてもよい。
【００７７】
また、実施形態では、封止弁３２の温度と燃料電池スタック１０の温度が相関性を有しているか否かを判定するために、封止弁相関判定温度Ｔ５０やスタック相関判定温度Ｔ６０と比較しているが、燃料電池スタック１０の発電時間が所定時間以上であるかを判定することで相関性を有しているか否かを判断してもよく、これに限定されない。
【００７８】
また、実施形態によれば、第１温度センサ４４又は第２温度センサ４５が故障しているか否かを判定し（Ｓ１０３）、監視モードとして単一監視モード又は複数監視モードを選択する（Ｓ１０８，Ｓ１０９）ように構成しているが、第１温度センサ４４又は第２温度センサ４５が故障しているか否かを判定することなく、当初から複数監視モードを選択するように構成してもよい。
【００７９】
そのほか、ＥＣＵ６０は、ＩＧ６１のＯＮ信号を検出し、燃料電池スタック１０の発電を開始した場合、常に、第１温度センサ４４と第２温度センサ４５との補正を行うようにしてもよい。これによれば、封止弁３２の温度を正確に把握することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１      燃料電池システム
１０    燃料電池スタック（燃料電池）
１４    冷媒流路（冷媒循環流路）
３１    エアポンプ
３２    封止弁
３４    排出用配管（カソードオフガス排出路）
３９    冷媒用流路
４０    冷媒系
４１ａ〜４１ｅ  配管（冷媒循環回路）
４４    第１温度センサ
４５    第２温度センサ
６０    ＥＣＵ（制御部）
Ｔ１    第１検出温度
Ｔ２    第２検出温度
Ｔ２´  第２補正検出温度
Ｔ５０  封止弁相関判定温度
Ｔ６０  スタック相関判定温度
Ｔｆ    凍結予測温度
【図１】
2017147022.tif 000004
【図２】
2017147022.tif 000005
【図３】
2017147022.tif 000006
【図４】
2017147022.tif 000007
【図５】
2017147022.tif 000008
【図６】
2017147022.tif 000009
【図７】
2017147022.tif 000010
【図８】
2017147022.tif 000011
【図９】
2017147022.tif 000012
【図１０】
2017147022.tif 000013
【図１１】
2017147022.tif 000014