(57)【要約】【課題】水分除去終了までのインピーダンス測定回数を少なくし、燃料電池の効率を高める。【解決手段】燃料電池の運転終了直前または水分除去開始直後に燃料電池のインピーダンスを測定する。前記インピーダンスの値を用いて前記燃料電池の温度の変化速度についての閾値を取得する。前記燃料電池の温度を連続して測定して、前記燃料電池の温度の変化速度を求める。前記温度の変化速度が前記閾値を超えていた場合には、再度インピーダンスを測定する。前記再度のインピーダンスの測定値が所定の値を超えていた場合には水分除去を終了し、前記再度のインピーダンスの測定値が所定の値を超えていなかった場合には前記再度のインピーダンスの測定値を用いて前記燃料電池の温度の変化速度についての閾値を再度取得する。【選択図】図６
2009170253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池システムであって、
反応ガスを用いて発電が行われる燃料電池と、
前記燃料電池内に存在する水分を除去する水分除去部と、
第１のタイミングで前記燃料電池の初期インピーダンスを測定する初期インピーダンス取得部と、
前記初期インピーダンスの値を用いて再度のインピーダンスを測定する第２のタイミングを設定し、前記第２のタイミングにおいて前記燃料電池のインピーダンスを測定し、前記第２のタイミングにおけるインピーダンスの測定値が所定の判定値を超えた場合に前記水分除去部による水分除去を停止させる制御部と、
を備える燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、
前記第１のタイミングは、前記燃料電池の運転終了直前である、燃料電池システム。  
【請求項３】
請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、
前記第１のタイミングは、前記水分除去部が水分の除去を開始した直後である、燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の燃料電池システムにおいて、
前記第２のタイミングにおけるインピーダンスの測定値が、前記判定値を超えていない場合には、前記制御部は、前記第２のタイミングにおけるインピーダンスの測定値を用いて前記第２のタイミングを再度取得する、燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の燃料電池システムにおいてさらに、
前記燃料電池の温度を測定する温度測定部を備え、
前記制御部は、
第１のタイミングにおける初期インピーダンスの値を用いて前記温度の変化速度についての閾値を取得し、
前記測定された温度を用いて前記温度の変化速度を求め、
前記変化速度が前記閾値を超えた時を前記第２のタイミングとする、燃料電池システム。
【請求項６】
請求項５に記載の燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、前記第２のタイミングにおけるインピーダンスの値が、前記判定値を超えていない場合には、前記第２のタイミングにおけるインピーダンスの値を用いて前記閾値を再度取得する、燃料電池システム。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の燃料電池システムにおいて、
前記水分除去部は、前記燃料電池に空気を供給することにより水分を除去する、燃料電池システム。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の燃料電池システムにおいてさらに、
燃料電池に流れる電流を測定する電流計と、
燃料電池の電圧を測定する電圧計を備え、
前記制御部は、前記燃料電池に反応ガスが供給されている状態における前記電流と前記電圧とを用いて前記インピーダンスを取得する、燃料電池システム。
【請求項９】
燃料電池システムにおける水分除去終了時の決定方法であって、
第１のタイミングで燃料電池の初期インピーダンスを測定し、
前記初期インピーダンスの値を用いて再度のインピーダンスを測定する第２のタイミングを設定し、
前記第２のタイミングで再度インピーダンスを測定し、
前記第２のタイミングにおけるインピーダンスの測定値が所定の判定値を超えていた場合には水分除去を終了し、前記第２のタイミングにおけるインピーダンスの測定値が前記判定値を超えていなかった場合には前記第２のタイミングにおけるインピーダンスの測定値を用いて前記第２のタイミングを再度取得する、
燃料電池システムにおける水分除去終了時の決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムでは、空気を用いて掃気することにより燃料電池から余分の水分を除去している。従来の技術として、燃料電池のインピーダンスを測定し、インピーダンスの変化速度を用いて水分除去の終了時を決定する掃気技術が知られている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１４９５７２
【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、従来の技術では、水分除去を終了するまでにインピーダンスを繰り返し測定してインピーダンスの変化速度を求める必要があった。インピーダンスは燃料電池の動作状態で測定されるため、水分除去終了までのインピーダンス測定回数が多くなると燃料が消費され、燃料電池の効率が低下する。
【０００５】
本発明は上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、水分除去終了までのインピーダンス測定回数を少なくし、燃料電池の効率を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明は以下の態様をとる。
【０００７】
本発明の第１の態様は、燃料電池であって、反応ガスを用いて発電が行われる燃料電池と、前記燃料電池内に存在する水分を除去する水分除去部と、第１のタイミングで前記燃料電池の初期インピーダンスを測定する初期インピーダンス取得部と、前記初期インピーダンスの値を用いて再度のインピーダンスを測定する第２のタイミングを設定し、前記第２のタイミングにおいて前記燃料電池のインピーダンスを測定し、前記第２のタイミングにおけるインピーダンスの測定値が所定の判定値を超えた場合に前記水分除去部による水分除去を停止させる制御部とを備える。この態様によれば、第１のタイミングで測定したインピーダンスの値を用いて次回のインピーダンスを測定する第２のタイミングを取得するので、次回のインピーダンス測定時には、インピーダンスの値が所定の判定値を超えている。したがって、インピーダンス測定回数を少なくし、燃料電池の効率を高めることができる。
【０００８】
本発明の第１の態様において、前記第１のタイミングは、前記燃料電池の運転終了直前であってもよい。この態様によれば、燃料電池運転中にインピーダンスを測定するので、インピーダンス測定に余分の燃料を消費しない。
【０００９】
本発明の第１の態様において、前記第１のタイミングは、前記水分除去部が水分の除去を開始した直後であってもよい。この態様によれば、水分除去開始直後にインピーダンスを測定することにより、第２のタイミングを精度良く求めることができる。
【００１０】
本発明の第１の態様において、前記第２のタイミングにおけるインピーダンスの測定値が、前記判定値を超えていない場合には、前記制御部は、前記第２のタイミングにおけるインピーダンスの測定値を用いて前記第２のタイミングを再度取得してもよい。この態様によれば、再度のインピーダンスの測定値を用いて第２のタイミングを取得するため、第２のタイミングを精度良く求めることができる。
【００１１】
本発明の第１の態様においてさらに、前記燃料電池の温度を測定する温度測定部を備え、前記制御部は、第１のタイミングにおけるインピーダンスの値を用いて前記温度の変化速度についての閾値を取得し、前記測定された温度を用いて前記温度の変化速度を求め、前記変化速度が前記閾値を超えた時を前記第２のタイミングとしてもよい。この態様によれば、燃料電池の温度変化を用いて第２のタイミングを決める。温度により水分の蒸発速度が変わるので、水温の変化速度を用いた方がより正確に第２のタイミングを求めることができる。
【００１２】
本発明の第１の態様において、前記制御部は、前記第２のタイミングにおけるインピーダンスの値が、前記判定値を超えていない場合には、前記第２のタイミングにおけるインピーダンスの値を用いて前記閾値を再度取得してもよい。この態様によれば、第２のタイミングにおけるインピーダンスの測定値を用いて閾値を取得するため、閾値を精度良く取得することができる。
【００１３】
本発明の第１の態様において、前記水分除去部は、前記燃料電池に空気を供給することにより水分を除去してもよい。この態様によれば、水分を除去するための付加機器が不要となる。
【００１４】
本発明の第１の態様においてさらに、燃料電池に流れる電流を測定する電流計と、燃料電池の電圧を測定する電圧計を備え、前記制御部は、前記燃料電池に反応ガスが供給されている状態における前記電流と前記電圧とを用いて前記インピーダンスを取得してもよい。この態様によれば、インピーダンスを測定するための付加機器が不要となる。
【００１５】
本発明の第２の態様は、燃料電池における水分除去終了時の決定方法であって、第１のタイミングで燃料電池の初期インピーダンスを測定し、前記初期インピーダンスの値を用いて再度のインピーダンスを測定する第２のタイミングを設定し、前記第２のタイミングで再度インピーダンスを測定し、前記第２のタイミングにおけるインピーダンスの測定値が所定の判定値を超えていた場合には水分除去を終了し、前記第２のタイミングにおけるインピーダンスの測定値が前記判定値を超えていなかった場合には前記第２のタイミングにおけるインピーダンスの測定値を用いて前記再度のインピーダンスを測定する第２のタイミングを再度取得する。この態様によれば、第１のタイミングで測定したインピーダンスの値を用いて次回のインピーダンスを測定する第２のタイミングを決めるので、次回のインピーダンス測定時には、インピーダンスの値が所定の判定値を超えている。したがって、インピーダンス測定回数を少なくし、燃料電池の効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る燃料電池システムを実施例に基づいて説明する。図１は、本実施例に係る燃料電池システムの構成を模式的に示す説明図である。燃料電池システム１０は、燃料電池１００、燃料タンク２００、酸化ガス圧縮ポンプ３００、冷却水ポンプ４００、負荷６００を備える。
【００１７】
燃料電池１００は、燃料ガスと酸化ガスの電気化学反応により発電を行う。本実施例では、固体高分子型の燃料電池が用いられている。燃料タンク２００は、燃料ガスとして水素を貯蔵する。本実施例では、燃料タンク２００として、高圧水素タンクを用いているが、例えば、水素貯蔵合金を用いた燃料タンクを用いてもよい。燃料タンク２００は、燃料ガス供給配管２１０を介して燃料電池１００の燃料ガス供給マニホールド（図示せず）と接続されている。燃料ガス供給配管２１０上の燃料タンク２００近傍には、メインバルブ２２０が設けられ、燃料電池１００近傍にはサブバルブ２３０が設けられている。メインバルブ２２０が開くと、燃料タンク２００から燃料電池供給配管２１０に燃料ガスが供給される。サブバルブ２３０が開くと、燃料ガス供給配管２１０から燃料電池１００に燃料ガスが供給される。燃料電池１００の燃料ガス排出マニホールド（図示せず）には燃料ガス排気管２４０が接続され、未反応の燃料ガスが外部に排気される。燃料ガス排気管２４０上には調圧弁２５０が設けられ、燃料電池１００内の燃料ガスの圧力を制御する。
【００１８】
酸化ガス圧縮ポンプ３００は、空気を圧縮し、酸化ガスとして燃料電池１００に供給する。酸化ガス圧縮ポンプ３００は、酸化ガス供給配管３１０を介して燃料電池１００の燃料ガス供給マニホールド（図示せず）に接続されている。燃料電池の酸化ガス排出マニホールド（図示せず）には酸化ガス排気管３２０が接続され、未反応の酸化ガス及び反応により生じた水が燃料電池１００の外部に排気される。酸化ガス排気管３２０上には調圧弁３３０が設けられ、燃料電池１００内の酸化ガスの圧力を調整する。
【００１９】
冷却水ポンプ４００は、冷却水を燃料電池１００に供給する。冷却水ポンプ４００は冷却水供給配管４１０により燃料電池１００の冷却水供給マニホールド（図示せず）及び冷却水排出マニホールド（図示せず）と接続されている。冷却水供給配管４１０の冷却水排出マニホールド近傍には燃料電池１００から排出される冷却水の温度を測定するための水温計４２０が配置され、冷却水供給配管４１０の冷却水供給マニホールド近傍には冷却水を冷却するためのラジエータが配置されている。
【００２０】
ＥＵＣ５００は、燃料電池システム１０の動作を制御する。電圧計５１０は燃料電池１００の電圧を測定し、電流計５２０は燃料電池１００に流れる電流を測定する。負荷６００は、例えば、駆動用のモータである。
【００２１】
以下、燃料電池システム１０の発電時の動作について説明する。ＥＣＵ５００がメインバルブ２２０を開くと、燃料ガスは、燃料タンク２００から、燃料ガス供給配管２１０を介して燃料電池１００に供給される。酸化ガスは、酸化ガス圧縮ポンプ３００により圧縮され、酸化ガス供給配管３１０を介して燃料電池１００に供給される。
【００２２】
燃料電池１００内では以下の（１）、（２）に示す反応が起こる。
Ｈ2  →  ２Ｈ+  ＋  ２ｅ-       （１）
（１／２）Ｏ2  ＋  ２Ｈ+  ＋  ２ｅ-  →  Ｈ2Ｏ      （２）
【００２３】
未反応の燃料ガスは、燃料ガス排気管２５０を通り燃料電池システム１０の外に排出される。未反応の酸化ガス及び生成した水は、酸化ガス排気管３３０を通り燃料電池システム１０の外に排出される。ここで、生成水の量が多いと、生成水は、燃料電池システム１０の運転中に十分に除去されない。燃料電池システム１０のＥＣＵ５００は、燃料電池システム１０の運転終了後、燃料ガスの供給を停止させ、燃料電池１０に酸化ガスのみを供給させて排気させること（以下、「掃気」という。）により、生成水を除去させる。燃料電池システム１０は、酸化ガス供給機能を用いて掃気を行うので、余分な機器を備える必要がない。なお、掃気が過ぎると、燃料電池１００内に設けられている膜電極接合体（図示せず）を乾燥させ過ぎて、膜電極接合体を損傷させるおそれがある。したがって、ＥＣＵ５００は掃気を適切なタイミングで終了させる必要がある。
【００２４】
一般的に、膜電極接合体１１２が乾燥すると燃料電池１００のインピーダンスが高くなる。ＥＣＵ５００は、燃料電池１００のインピーダンスの値を求め、インピーダンスが所定の値以上になった時に、掃気を終了させる。ＥＣＵ５００は、例えば、サブバルブ２３０を開いて燃料電池に燃料ガスを供給させることにより燃料電池１００を一旦動作させ、電圧計５１０及び電流計を用いて燃料電池１００の電圧と燃料電池１００に流れる電流とを測定する。ＥＣＵ５００は、電圧の値と電流の値とを用いて燃料電池１００のインピーダンスを求める。以下の説明では、燃料電池１００の電圧と燃料電池１００に流れる電流とを測定し、電圧の値と電流の値とを用いて燃料電池１００のインピーダンスを求めることを、インピーダンスを測定するという。ＥＣＵ５００がインピーダンスを測定する時には、燃料電池１００を動作させるため、燃料ガスが消費される。一方、ＥＣＵ５００は、燃料電池１００の運転を終了すると、メインバルブ２２０を閉じさせて燃料ガスを燃料電池供給配管２１０に供給させない。したがって、掃気開始後において、ＥＣＵ５００がインピーダンスを測定する際に燃料電池１００に使用させることができる燃料ガスは、燃料ガス供給配管２１０中のメインバルブ２２０とサブバルブ２３０に挟まれた空間に残留する燃料ガスである。したがって、ＥＣＵ５００がインピーダンスを測定する際に燃料電池１００に使用させることができる燃料ガスの量は少なく、ＥＣＵ５００は、掃気を終了させるまでに、繰り返しインピーダンスを測定することができない。
【００２５】
図２から図５を用いて、ＥＣＵ５００がインピーダンスを測定する回数を少なくするための原理について説明する。図２は、掃気時間とインピーダンスの値との関係を示すグラフである。図３は、掃気時間と冷却水の水温との関係を示すグラフである。図４は、掃気時間と冷却水の水温の変化速度との関係を示すグラフである。図５は、初期インピーダンスの値と水温の変化速度の閾値との関係を示すグラフである。
【００２６】
図２において、横軸は掃気時間であり、縦軸は燃料電池１００のインピーダンスである。図２には、初期インピーダンスの値が異なった場合における、掃気時間とインピーダンスの値を示すグラフが書かれている。ＥＣＵ５００は、測定したインピーダンスの値が判定値ＺＥを超えたときに掃気を終了させる。通常、掃気時間が長くなれば、燃料電池１００中の水分が少なくなるため、インピーダンスの値が大きくなる。図２に示すグラフは、掃気時間が経過するにつれて傾きが急になる。すなわちインピーダンスの値が大きいと、インピーダンスの増加速度が大きい。その結果、初期インピーダンスの値がＺ１と大きい場合には、短い掃気時間ｔ１でインピーダンスの値が判定値ＺＥに達し、インピーダンスの値が判定値ＺＥに達するまでの時間が短い。一方、初期インピーダンスの値がＺ３と小さい場合には、掃気開始後しばらくの間はインピーダンスの増加速度が小さいため、長い時間ｔ３が経過したときにインピーダンスの値が判定値ＺＥに達し、インピーダンスの値が判定値ＺＥに達するまでの時間が長い。初期インピーダンスの値がＺ１とＺ３の間のＺ２の場合には、時間ｔ１と時間ｔ３の間の時間ｔ２が経過したときにインピーダンスの値が判定値ＺＥに達する。従って、初期インピーダンスの値Ｚｉを用いて、インピーダンスの値が判定値ＺＥに達する時間ｔｅを予測することができる。この結果、時間ｔｅまではインピーダンスを測定する必要がないため、インピーダンスの測定回数を少なくできる。また、時間ｔｅにおけるインピーダンスの測定値は、判定値ＺＥを大きく上回ることはなく、時間ｔｅまで掃気を実行しても、燃料電池１００の膜電極接合体を過度に乾燥させて膜電極接合体を損傷させるおそれがない。
【００２７】
図３を用いて、掃気時間と冷却水の水温との関係を説明する。図３において、横軸は掃気時間であり、縦軸は燃料電池１００から排出される冷却水の水温である。冷却水の水温は燃料電池１００の温度とほぼ同じである。水温は、掃気開始直後はゆっくり下がり、その後は急速に下がり、最後はゆっくり下がるようになる。
【００２８】
図４を用いて、掃気時間と冷却水の水温の変化速度の関係を説明する。図４において、横軸は掃気時間であり、縦軸は冷却水の水温の変化速度である。なお、水温の変化速度はマイナスの値のため、以下の説明では、大小は絶対値で比較する。例えば、−２℃／ｓと−４℃／ｓでは−２℃／ｓの方が水温の変化速度は小さいとして説明する。水温の変化速度は、掃気開始直後は小さく、その後は大きくなり、ピークに達した後は段々と小さくなる。初期インピーダンスがＺ１の場合、インピーダンスが判定値ＺＥに達する時間ｔ１のときの水温の変化速度は、ΔＴ１となる。同様に、初期インピーダンスがＺ２、Ｚ３の場合の、インピーダンスが判定地ＺＥに達する時間ｔ２、ｔ３における水温の変化速度はそれぞれΔＴ２、ΔＴ３となる。初期インピーダンスの値がわかれば、インピーダンスが判定値ＺＥに達するときの冷却水の水温の変化速度を求めることができる。すなわち、初期のインピーダンスがわかっている場合には、冷却水の水温の変化速度を監視していれば、インピーダンスが判定値ＺＥに達するタイミングを予測することができる。例えば、初期インピーダンスがＺ１の場合には、ＥＣＵ５００は、水温の変化速度がΔＴ１になったときにインピーダンスを測定すれば、インピーダンスの値として判定値ＺＥを得ることができ、初期のインピーダンスを測定した後の１回目のインピーダンス測定後、掃気を終了させることができる。
【００２９】
図５を用いて、初期インピーダンスの値と水温の変化速度の閾値との関係を説明する。図５において、横軸は初期インピーダンスの値であり、縦軸は水温の変化速度の閾値である。初期インピーダンスの値が大きい場合には、水温の変化速度は大きく、初期インピーダンスの値が小さい場合には、水温の変化速度は小さい。ＥＣＵ５００は、図６に示すグラフを用いることにより、初期インピーダンスの値から水温の変化速度の閾値を求めることができる。ＥＣＵ５００は、水温をモニタし、水温の変化速度が求めた閾値になった時にインピーダンスを求めれば、初期のインピーダンスを測定した後の１回目の測定でインピーダンスの値として判定値ＺＥを得ることができ、掃気を終了させることができる。その結果、インピーダンスの測定回数を少なくすることができる。また、燃料電池１００の温度によって、水分の蒸発速度が変わること、あるいは、酸化ガス排出マニホールドに残留する水分の量により、同じインピーダンスの値であっても掃気時間が多少異なる場合がある。したがって、水温の変化速度を用いた方がより正確にインピーダンスの測定タイミングを求めることができる。
【００３０】
図６を用いて燃料電池システム１０における掃気処理について説明する。図６は、燃料電池システムの掃気処理を説明する動作フローチャートである。
【００３１】
ＥＣＵ５００は、初期インピーダンスを測定する（ステップＳ１００）。ＥＣＵ５００は、燃料電池システム１０の運転中に所定の間隔をおいて燃料電池１００の電圧と燃料電池１００に流れる電流を測定し、電圧と電流を用いてインピーダンスを求める。ＥＣＵ５００は、初期インピーダンスの値として、燃料電池システム１０を終了する直前に取得したインピーダンスの値を用いる。燃料電池システム１０の運転中は燃料タンク２００から燃料ガスが供給されるため、ＥＣＵ５００は、インピーダンスを測定する回数について、制限を受けない。
【００３２】
ＥＣＵ５００は、燃料電池システム１０の運転を停止する（ステップＳ１１０）。ＥＣＵ５００は、メインバルブ２２０及びサブバルブ２３０を閉じさせ、燃料電池１００への燃料ガスの供給を停止する。ＥＣＵ５００は、図６に示すグラフを用いて水温変化速度の閾値を求める（ステップＳ１２０）。
【００３３】
ＥＣＵ５００は、水分の除去を開始させる（ステップＳ１３０）。ＥＣＵ５００は、酸化ガス圧縮ポンプ３００を動作させて、酸化ガス供給配管３１０、酸化ガス供給マニホールド１４０を介して空気を酸化ガス流路１１６ａに供給させる。空気は、酸化ガス流路１１６ａにおいて、カソード触媒層１１２ｃから水分を奪う。空気は、酸化ガス排出マニホールド１４５、酸化ガス排気管３３０を介して燃料電池システム１０の外部に排出される。
【００３４】
ＥＣＵ５００は、水分の除去を行っている間、水温の変化速度を監視する（ステップＳ１４０）。ＥＣＵ５００は、水温の変化速度が求めた閾値より大きくなった場合には（ステップＳ１５０、Ｙｅｓ）、一時的にサブバルブ２３０を開き、燃料電池１００に燃料ガスを供給させ、一時的に燃料電池１００を動作させる。ＥＣＵ５００は、燃料電池１００の電圧と燃料電池１００に流れる電流を測定し、電圧と電流を用いてインピーダンスを求める（ステップＳ１６０）。ＥＣＵ５００は、求めたインピーダンスの値が、掃気を終了するときにインピーダンスの値判定値ＺＥ以上だった場合には（ステップＳ１７０、Ｙｅｓ）、酸化ガス圧縮ポンプ３００を停止させ、掃気を終了させる（ステップＳ１８０）。ＥＣＵ５００は、求めたインピーダンスの値が、掃気を終了するときにインピーダンスの値判定値ＺＥより小さかった場合には（ステップＳ１７０、Ｎｏ）、求めたインピーダンスの値を用いて閾値を再度設定し（ステップＳ１９０）、ステップＳ１５０に処理を移行する。
【００３５】
以上、本実施例によれば、ＥＣＵ５００は、初期インピーダンスを用いることによりインピーダンスが判定値ＺＥになるときの水温の変化速度閾値を精度よく求めることができる。その結果、掃気を終了させるまでのインピーダンスの測定回数を少なくすることができる。その結果、燃料ガスの消費を抑制し、燃料電池の効率を高めることができる。
【００３６】
本実施例によれば、ＥＣＵ５００は水温の変化速度を監視し、水温の変化速度が閾値を超えたタイミングでインピーダンスを測定するので、燃料電池１００の温度、あるいは、酸化ガス排出マニホールドに残留する水分の量の影響にかかわらず正確にインピーダンスの測定タイミングを求めることができる。
【００３７】
本実施例によれば、ＥＣＵ５００は、初期のインピーダンスを、燃料電池システム１０の通常運転中に取得する。その結果、初期のインピーダンスを測定するために余分に燃料ガスを消費することはない。
【００３８】
本実施例によれば、ＥＣＵ５００は、掃気後の最初のインピーダンス測定において、インピーダンスの値が掃気を終了させる時の値に達していなかった場合でも、測定したインピーダンスの値を用いて水温の温度変化速度の閾値を再度設定する。ＥＣＵ５００は、直近のインピーダンスを用いて水温の温度変化速度の閾値を設定するので、掃気を終了させる時のインピーダンスの値に対応する水温の温度変化速度の閾値を精度良く求めることができる。その結果、掃気を終了させるまでのインピーダンスの測定回数を少なくすることができる。したがって、燃料ガスの消費を抑制し、燃料電池の効率を高めることができる。
【００３９】
本実施例では、ＥＣＵ５００は、酸化ガス圧縮ポンプ３００を動作させて、酸化ガス供給配管３１０、酸化ガス供給マニホールド１４０を介して空気を酸化ガス流路１１６ａに供給させ、カソード触媒層１１２ｃから水分を除去させることにより、水分を除去させる。したがって、水分を除去するための特別の付加機器は不要となる。
【００４０】
本実施例では、ＥＣＵ５００は、燃料電池１００の電圧と燃料電池１００に流れる電流を測定し、電圧と電流を用いてインピーダンスを求める。一般的に、燃料電池システムでは、燃料電池１００の電圧と燃料電池１００に流れる電流は常に監視されているので、インピーダンスを求めるための特別の付加機器は不要となる。
【００４１】
変形例１：
本実施例では、ＥＣＵ５００は、初期インピーダンスの値を用いて水温の変化速度の閾値を求めているが、初期インピーダンスの値から掃気開始後のインピーダンスを測定するタイミングを直接求めてもよい。この場合には、掃気終了のタイミングをより簡単に求めることができる。
【００４２】
変形例２：
本実施例では、ＥＣＵ５００は、初期のインピーダンスを燃料電池の運転中に測定しているが、掃気開始直後にインピーダンスを測定してもよい。直近のインピーダンスを用いて水温の温度変化速度の閾値を設定するので、掃気を終了させる時のインピーダンスの値に対応する水温の温度変化速度の閾値を精度良く求めることができる。また、モーター（図示せず）などの負荷がインピーダンスの値に与える影響を抑制することができる。
【００４３】
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本実施例に係る燃料電池システムの構成を模式的に示す説明図である。
【図２】掃気時間とインピーダンスの値との関係を示すグラフである。
【図３】掃気時間と冷却水の水温との関係を示すグラフである。
【図４】掃気時間と冷却水の水温の変化速度との関係を示すグラフである。
【図５】初期インピーダンスの値と水温の変化速度の閾値との関係を示すグラフである。
【図６】燃料電池システムの掃気処理を説明する動作フローチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１０…燃料電池システム
１００…燃料電池
２００…燃料タンク
２１０…燃料ガス供給配管
２２０…メインバルブ
２３０…サブバルブ
２４０…調圧弁
２５０…燃料ガス排気管
３００…酸化ガス圧縮ポンプ
３１０…酸化ガス供給配管
３２０…調圧弁
３３０…酸化ガス排気管
４００…冷却水ポンプ
４１０…冷却水供給配管
４２０…水温計
４３０…ラジエータ
５００…ＥＣＵ
５１０…電圧計
５２０…電流計
６００…負荷
【図１】
2009170253.tif 000003
【図２】
2009170253.tif 000004
【図３】
2009170253.tif 000005
【図４】
2009170253.tif 000006
【図５】
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【図６】
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