(57)【要約】【課題】膜電極接合体が必然的に乾燥されていく燃料電池本体の運転状態において燃料電池本体を高出力に維持する。【解決手段】膜電極接合体２１が必然的に乾燥されていく条件での運転をナビゲーション装置７０を用いて事前に予測し、その条件での運転が開始される前までに膜電極接合体２１がフラッディングしない程度の高含水量度となるように空気流量を制御し、膜電極接合体２１へ適度に水分を蓄積し、乾燥による燃料電池本体１１の性能低下を防止する。【選択図】図３
2009183120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池装置及びナビゲーション装置、前記ナビゲーション装置の信号に応じて前記燃料電池装置の動作を制御する制御装置を備えた車輌制御システムであって、
前記燃料電池装置は
膜電極接合体、セパレータ、燃料ガス供給部及び空気供給部を備える燃料電池本体と、
前記膜電極接合体に生成水を強制的に蓄積する蓄水運転モード、前記膜電極接合体を強制的に乾燥する乾燥運転モード、若しくは前記燃料電池本体の負荷に応じて予め定められた条件で運転する通常運転モードで前記燃料電池本体を運転する運転モード制御部と、を備え、
前記ナビゲーション装置は目的地までのルートを保存して該ルートにおける自動車の現在位置を特定し、及び
前記制御装置は前記ナビゲーション装置の保存するルート上における乾燥運転領域を抽出し、車輌が該乾燥運転領域より手前の所定の位置に到達したとき、前記燃料電池本体を強制的に蓄水運転モードで運転させる、
ことを特徴とする車輌制御システム。
【請求項２】
燃料電池本体が強制的に蓄水運転モードで運転されているとき、前記制御装置は燃料電池本体の出力を検出し、検出された出力が所定の閾値を下回ると前記強制的な蓄水運転モードを解除する、ことを特徴とする請求項１に記載の車輌制御システム。
【請求項３】
目的地到着時の気温を予測する気温予測装置が更に備えられ、
前記制御装置は、前記気温予測装置により予測された前記目的地の予測気温が氷点以下のとき、前記車輌が前記目的地より手前の所定の位置に達すると前記燃料電池本体を強制的に乾燥運転モードで運転させる、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車輌制御システム。
【請求項４】
燃料電池装置及びナビゲーション装置、前記ナビゲーション装置の信号に応じて前記燃料電池の動作を制御する制御装置を備えた車輌制御システムであって、
到着時の目的地の気温を予測する気温予測装置が更に備えられ、
前記燃料電池装置は
膜電極接合体、セパレータ、燃料ガス供給部及び空気供給部を備える燃料電池本体と、
前記膜電極接合体に生成水を強制的に蓄積する蓄水運転モード、前記膜電極接合体を強制的に乾燥する乾燥運転モード、若しくは前記燃料電池本体の負荷に応じて予め定められた条件で運転する通常運転モードで前記燃料電池本体を駆動する運転モード制御部と、を備え、
前記ナビゲーション装置は目的地までのルートを保存して該ルートにおける車輌の現在位置を特定し、及び
前記制御装置は、前記気温予測装置により予測された前記目的地の予測気温が氷点以下のとき、前記車輌が前記目的地より手前の所定の位置に達すると前記燃料電池本体を強制的に乾燥運転モードで運転させる、
ことを特徴とする車輌制御システム。
【請求項５】
燃料電池本体が強制的に乾燥運転モードで運転されているとき、前記制御装置は燃料電池本体の出力を検出し、検出された出力が所定の閾値を下回ると前記強制的な乾燥運転モードを解除する、ことを特徴とする請求項４に記載の車輌制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池駆動自動車の車輌制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、燃料電池の単位構造は膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）をセパレータで挟持した構成であり、ここに膜電極接合体は、ナフィオン（登録商標、Nafion（Dupon社製））等の固体高分子膜からなる電解質膜をカソード電極とアノード電極で挟持してなる。カソード電極には空気供給部から空気が供給され、アノード電極には燃料ガスが供給される。各電極は拡散層と反応層とを積層した構成を採る。
【０００３】
膜電極接合体では、アノード反応層における電気化学的反応により、燃料から水素イオン（Ｈ+；プロトン）と電子とが生成される。そして、プロトンは水分子を伴ったＨ3Ｏ+の形で電解質膜内をカソード反応層に向かって移動する。また、電子は、燃料電池システムに接続された負荷を通り、カソード反応層に流れる。一方、カソード反応層においては、空気中に含まれる酸素とプロトンと電子とから水が生成される。このような電気化学的反応が連続して起こることにより、燃料電池システムは起電力を連続して発生することができる。
本件発明に関連する文献として特許文献１を参照されたい。
【特許文献１】特開２００２−３４３３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
かかる燃料電池本体は、運転環境によって、その燃料電池本体の性能が図１に示すように変化する。即ち、最適な温度・湿度環境で燃料電池本体を運転できれば、高い性能が得られて燃料消費量が削減される。
このため、温度と湿度とを精密に制御することが望ましいが、車輌に搭載される燃料電池本体では、出力変化や外気温・湿度の影響を受けるので温度及び湿度を精密に制御することは困難である。特に、高出力が続く場合、または、外気温が高い場合などは、燃料電池本体の膜電極接合体から必然的に水分が減少し、これの湿潤状態を維持して最適な運転条件に制御することが難しい。
【０００５】
膜電極接合体を構成する電極材料は多孔質物質からなり、水分を包含しやすいので、燃料電池本体を最適な湿度より高湿度側で動作させた場合、発電反応による生成水が蓄積される。水分の蓄積量が多くなりすぎると、触媒へのガス供給が妨げられていわゆるフラッディング現象を生じる。他方、適度に含水した膜電極接合体は、これが必然的に乾燥されていく条件で燃料電池本体が運転されても暫くの期間は高出力が得られる（図２参照）。これは、蓄積されていた水分が乾燥条件で気化し、固体高分子電解質膜を加湿するからである。
高出力が維持できる運転継続時間は膜電極接合体の含水量に依存し、含水量は電極材料の種類・体積、及び／又は電極材料の空隙率などで制御できる。
以上より、膜電極接合体が必然的に乾燥されていく条件での運転が事前に予測できる場合は、その条件での運転が開始される前にフラッディングしない程度の高湿度となるように冷却水温度や空気流量を制御し、膜電極接合体へ適度に水分を蓄積することが好ましい。これにより乾燥による燃料電池本体の性能低下を防止できる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
他方、車輌に搭載されるナビゲーション装置では目的地までのルートが設定される。設定されたルートにおいて膜電極接合体が必然的に乾燥されていく条件で燃料電池本体が運転される領域を予想することができる。例えば、高速道路や登坂道路などでは燃料電池本体に高い負荷がかかり、その温度が高くなって膜電極接合体が乾燥する。即ち、発電反応により生成される水の量より蒸発する水の量が多くなる。同様に、外気温が高温であると、カソード電極に送られる空気の温度が高くなり膜電極接合体が乾燥する。
従って、ナビゲーション装置で特定された目的地までのルート上において膜電極接合体が必然的に乾燥されていく条件で燃料電池本体が運転される領域（乾燥運転領域）を抽出し、車輌が当該乾燥運転領域より手前の所定の位置に到達したとき、燃料電池本体を強制的に蓄水運転モードで運転する。ここに蓄水運転モードでは膜電極接合体に生成水が強制的に蓄積する。例えば、カソード電極へ送られる空気の量を減少することにより膜電極接合体から蒸発する水分量を抑制し、当該蒸発水分量を発電反応により生成される水の量より少なくすることにより、膜電極接合体に水分を蓄積することができる。
その他、冷却水の供給を調整して燃料電池本体の温度を低く設定し、膜電極接合体から蒸発する水分量を抑制すること、また、カソード電極及び／又はアノード電極へ送るガスを加湿すること（水を液体の状態で供給することも含む）により、膜電極接合体の含水量を増大させることもできる。
【０００７】
以上より、この発明の第１の局面は次のように規定される。即ち、
燃料電池装置及びナビゲーション装置、前記ナビゲーション装置の信号に応じて前記燃料電池装置の動作を制御する制御装置を備えた車輌制御システムであって、
前記燃料電池装置は
膜電極接合体、セパレータ、燃料ガス供給部及び空気供給部を備える燃料電池本体と、
前記膜電極接合体に生成水を強制的に蓄積する蓄水運転モード、前記膜電極接合体を強制的に乾燥する乾燥運転モード、若しくは前記燃料電池本体の負荷に応じて予め定められた条件で運転する通常運転モードで前記燃料電池本体を運転する運転モード制御部と、を備え、
前記ナビゲーション装置は目的地までのルートを保存して該ルートにおける自動車の現在位置を特定し、及び
前記制御装置は前記ナビゲーション装置の保存するルート上における乾燥運転領域を抽出し、車輌が該乾燥運転領域より手前の所定の位置に到達したとき、前記燃料電池本体を強制的に蓄水運転モードで運転させる、
ことを特徴とする車輌制御システム。
【０００８】
このように規定される第１の局面の発明によれば、膜電極接合体が必然的に乾燥されていく領域（乾燥運転領域）乾燥運転領域の前で、燃料電池本体が強制的に蓄水運転モードで運転される。これにより、乾燥運転領域に車輌が到達する前に膜電極接合体には十分な水分が蓄積されることとなり、乾燥運転領域において膜電極接合体から水分が減少しはじめても十分な出力を維持できる。
燃料電池装置を強制的に蓄水運転モードとするタイミングは、車輌が乾燥運転領域の手前の所定の位置に到達したときとする。ここに、所定の位置とは膜電極接合体の空孔容積等に応じて任意に設定できるものであるが、例えば乾燥運転領域の開始点から５〜１０ｋｍ手前とすることができる。
当該開始点から乾燥運転領域に到達するまでの領域（強制蓄水運転モード領域）において燃料電池本体は蓄水運転モードで運転されて、その膜電極接合体に水分が蓄積される。
【０００９】
ナビゲーション装置が保存するルート上の各道路の道路データと予め定めておいた条件とを比較することにより、ルート上において乾燥運転領域を抽出することができる。例えば、高速道路や自動車専用道路を乾燥運転領域とする。高速道路等を通行するとき、燃料電池本体に高い出力が要求されて膜電極接合体が昇温するので、膜電極接合体から蒸発する水分量が生成水量を上回る。同様に登坂道も乾燥運転領域となる。例えば登り勾配が５度以上の登坂道路を乾燥運転領域とする。
なお、乾燥運転領域が短距離（例えば１ｋｍ以内）であれば、予め燃料電池装置を蓄水運転モードに強制的に切り替える必要は無い。かかる短距離間に膜電極接合体がドライアップして燃料電池装置の出力が低下することは殆ど無いからである。
【００１０】
更には、ナビゲーション装置がインターネット等を介して外部情報提供サーバにアクセスできる場合、ルートの所定の地点（例えば道路を特定するノード）における車輌到達時の外気温度を予測することができる。ルート上の各地点においてその温度変化を予め外部情報提供サーバから取得し、温度変化率から車輌到達時の温度を予測することができる。
外部情報提供サーバは気象台その他の情報ソースから取得したデータに基づき全ての道路における温度履歴を保存するものとする。
燃料電池本体の膜電極接合体が必然的に乾燥されていく外気温度（閾値）は燃料電池本体のスペック（膜電極接合体の細孔容積、平均細孔径、カソード電極に対する風量等）に応じて任意に設定されるものである。当該外気温度の閾値は、例えば３５℃とすることができる。
【００１１】
上記の発明では、乾燥運転領域より手前の所定の位置において強制的に蓄水運転モードで燃料電池装置が運転されるが、道路状況の如何によっては、乾燥運転領域に到達する前に膜電極接合体が水分飽和状態になるおそれがある。膜電極接合体が水分飽和状態になると燃料電池装置の出力が低下する。
そこでこの発明の第２の局面で規定するように、燃料電池本体の出力が所定の閾値（例えば定格出力の９０％）を下回ったとき蓄水運転モードの運転を終了し、通常運転モード若しくは乾燥運転モードに切り替えることが好ましい。
【００１２】
この発明の他の局面は次のように規定される。即ち、
燃料電池装置及びナビゲーション装置、前記ナビゲーション装置の信号に応じて前記燃料電池の動作を制御する制御装置を備えた車輌制御システムであって、
到着時の目的地の気温を予測する気温予測装置が更に備えられ、
前記燃料電池装置は
膜電極接合体、セパレータ、燃料ガス供給部及び空気供給部を備える燃料電池本体と、
前記膜電極接合体に生成水を強制的に蓄積する蓄水運転モード、前記膜電極接合体を強制的に乾燥する乾燥運転モード、若しくは前記燃料電池本体の負荷に応じて予め定められた条件で運転する通常運転モードで前記燃料電池本体を駆動する運転モード制御部と、を備え、
前記ナビゲーション装置は目的地までのルートを保存して該ルートにおける車輌の現在位置を特定し、及び
前記制御装置は、前記気温予測装置により予測された前記目的地の予測気温が氷点以下のとき、前記車輌が前記目的地より手前の所定の位置に達すると前記燃料電池本体を強制的に乾燥運転モードで運転させる、
ことを特徴とする車輌制御システム。
【００１３】
このように規定される発明によれば、目的地に到着するときには燃料電池本体の膜電極接合体に含まれる水分が少なくなっている。燃料電池本体を停止させるとき外気温が氷点以下であると、凍結防止のために燃料電池本体に対し停止動作（スタックや配管の乾燥処理）を行うことがある。このとき、膜電極接合体の水分が予め減少されていると、当該停止動作を短時間で終了できるとともに、当該停止動作で消費される電力も節約される。
ここに、目的地より手前の所定の位置において強制的に乾燥運転モードで燃料電池本体が運転されるが、道路状況の如何によっては、目的に到達する前に膜電極接合体が過剰に乾燥されてしまうおそれがある。膜電極接合体が水分不足になると燃料電池本体の出力が低下する。
そこで、燃料電池本体の出力が所定の閾値（例えば定格出力の９０％）を下回ったとき乾燥運転モードの運転を終了し、通常運転モード若しくは蓄水運転モードに切り替えることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した実施例を説明する。
図３は実施例の車輌制御システム１を示す。
この実施例の車輌制御システム１は燃料電池装置１０、制御装置５０及びナビゲーション装置７０を備えてなる。
燃料電池装置１０は燃料電池本体１１及び運転モード制御部４０を備える。
燃料電池本体１１はセル部２０、空気供給部３１、燃料ガス供給部３３及び冷却部３５を備えている。
セル部２０の構成を図４に模式的に示す。セル部２０は膜電極接合体２１を備える。固体高分子電解質膜２２をカソード電極２３とアノード電極２４で挟持した構成である。この電解質膜２２はパーフルオロカーボンスルホン酸基を具備したフッ素樹脂（例えばナフィオン（商標名））からなるプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態において良好なプロトン導電性を発揮する。カソード電極２３、アノード電極２４はカーボンクロス、カーボンペーパー、カーボンフェルト等のガス透過性のある多孔質基材（拡散層）と、この拡散層の一面に形成される反応層とからなる。反応層は電解質膜２２に接し、この反応層には白金等からなる触媒が担持されている。多孔質基材からなる拡散層は吸水能を有する。
【００１５】
図４において符号２６は空気流路を示し、空気供給部３１（図３参照）から空気が供給される。空気流路２６において空気は図面上下方向に流れる。空気供給部３１は例えばファンを備えて空気を送風する。空気供給部３１による空気供給量は駆動制御部３７により制御される。空気供給部３１には加湿装置を付加することができる。加湿装置として水を液体の状態でカソード電極２３へ供給するタイプ若しくは水蒸気をカソード電極２３へ供給するタイプを選択できる。
空気供給部３１から供給される空気量を少なくするとカソード電極２３からの水分蒸発量が低下するので、その蒸発量が発電反応に伴い生成される水の量を下回ると、膜電極接合体２１には水分が蓄積される。他方、空気供給部３１から供給される空気量を多くするとカソード電極２３からの水分蒸発量が増大するので、その蒸発量が発電反応に伴い生成される水の量を上回ると、膜電極接合体２１は乾燥される。
【００１６】
図４において符号２７は燃料ガス流路を示し、燃料ガス供給部３３から水素ガス等の燃料ガスが供給される。燃料ガス流路２６において燃料ガスは図面垂直方向に流れ、燃料ガス供給部３３へ戻される。燃料ガス供給部３３は例えば循環ポンプを備えて燃料ガスを循環させる。燃料ガス供給部３３による燃料ガス供給量は駆動制御部３７により制御される。燃料ガス供給部３３には加湿装置を付加することができる。
図４の符号２８はセパレータであり、符号２９は絶縁材料を示す。
【００１７】
図３の符号３５は冷却部を示し、セル部２０との間で冷却水を循環させる。冷却部３５による冷却機能を強くしてセル部２０の温度を低くすると膜電極接合体２１から蒸発する水分量が低下し、膜電極接合体２１には水分が蓄積される。他方、冷却部３５による冷却機能を弱くしてセル部２０の温度を高くすると膜電極接合体２１から蒸発する水分量が増大し、膜電極接合体２１は乾燥する。
この冷却部３５の動作は駆動制御部３７により制御される。
【００１８】
駆動制御部３７は運転モード制御部４０が指定する運転モードとなるように空気供給部３１、燃料ガス供給部３３、冷却部３５の駆動を制御する。
セル部２０の通常の運転状態において、運転モード制御部４０は通常運転モードを選択している。駆動制御部３７はセル部２０の負荷とセル部２０の温度と基づきセル部に供給されるべき空気量、燃料ガス量及び冷却能力を特定する。特定された空気量となるように空気供給部３１を制御し、特定された燃料ガス量となるように燃料ガス供給部３３を制御し、及び冷却能力となるように冷却部３５を制御する。
この通常運転モードにおいても、セル部２０に要求される負荷の大きさや外気の条件によっては、膜電極接合体２１から水分が減少する状態や蓄水する状態を取りうる。
図５Ａは、目的地までの予想運転環境と通常運転モードを実行したときのセル部２０の温度及び運転湿度との関係を示す。ここに、運転湿度は生成水の生成量と膜電極接合体から乾燥する水分との差から演算され、当該運転湿度が最適湿度範囲にあるとき膜電極接合体の湿潤状態が良好に保たれてセル部２０は高い効率で発電する。図５Ａから明らかな通り、高速道路や登坂道路ではセル部２０の温度が高くなり、その結果運転湿度は最適湿度範囲を下回り、膜電極接合体が乾燥される。この明細書において、このような状態を膜電極接合体が必然的に乾燥されていく状態という。
【００１９】
運転モード制御部４０が蓄水運転モードを選択すると、膜電極接合体２１の特にカソード電極２３に水が蓄積されるように駆動制御部３７は空気供給部３１の空気供給量を低減する。この実施例では蓄水運転モードの空気供給量（風量）を通常運転モードのそれの８０％とした。これにより、カソード電極２３からの空気蒸発量が抑制され、生成水形成量とのバランスから、カソード電極２３に水分が蓄積されていく。
空気供給量の低減割合は任意に設定可能であり、空気供給量の低減と共に、若しくはこれとは独立して冷却部３５を制御してセル部２０の温度を下げることによっても膜電極接合体２１に水分を蓄積することができる。
【００２０】
運転モード制御部４０が乾燥運転モードを選択すると、膜電極接合体２１の特にカソード電極２３が乾燥されるように駆動制御部３７は空気供給部３１の空気供給量を増大する。この実施例では乾燥運転モードの空気供給量（風量）を通常運転モードのそれの２００％とした。これにより、カソード電極２３からの空気蒸発量が促進され、生成水形成量とのバランスから、カソード電極２３の含水量が減少する。
空気供給量の増大割合は任意に設定可能であり、空気供給量の増大と共に、若しくはこれとは独立して冷却部３５を制御してセル部２０の温度を上げることによっても膜電極接合体２１を乾燥させることができる。
【００２１】
制御装置５０は、図６に示すように、蓄水運転領域抽出部５１、切替地点設定部５３、モード切替指令部５５及びセル出力モニタリング部５７を備える。
ナビゲーション装置７０は汎用的なプログラムに基づき目的地までのルートを特定して保存する。このナビゲーション装置７０には通信インターフェースが取り付けられており、インターネット等の通信回線８０を介して外部情報提供サーバ９０から情報を取得することができる。外部情報提供サーバ９０は気象台の発表データに基づき、ナビゲーション用地図データにおいて道路の始点と終点とを特定するノード地点における温度履歴（温度の時間変化）を保存している。
ナビゲーション装置７０は各ノード地点への到達時間を予測することができる。これにより、制御装置５０はルート上の各ノード地点の温度履歴を外部情報提供サーバ９０から読み取り、かつナビゲーション装置７０から各ノード地点までの予測到達時間を読み取り、予測到達時間における各ノード地点の温度を予測する。予測の方法は任意であるが、温度履歴にもとづき外挿法により予測することができる。
【００２２】
次に、実施例の車輌制御システム１の動作について、図７〜図９のフローチャートに基づき、説明する。
ステップ１では、ナビゲーション装置７０をオンとして目的地までのルートを設定する。
ステップ３では、設定されたルートにおいてセル部２０の膜電極接合体２１が必然的に乾燥されていく状態となる領域（乾燥運転領域）を抽出する。
【００２３】
ステップ３の動作の詳細を図８に示す。
ステップ３１では制御装置５０が、ナビゲーション装置７０が設定したルート上の道路の道路データを取得する。道路データには道路の種類（高速道路、自動車専用道路、一般道路の別）、道路の傾斜角度が含まれている。
従ってステップ３２ではルート上の全道路の種別を判断し、高速道路又は自動車専用道路が含まれていれば当該道路を乾燥運転領域と認定する（ステップ３７）。ステップ３３では道路の勾配を判断し、勾配が５度以上の登坂道路である場合はステップ３４に進む。ステップ３４では登坂道路が１ｋｍ以上連続するか否かを判断し、登坂道路が１ｋｍ以上連続する場合はステップ３７に進んで当該道路を乾燥運転領域と認定する。
【００２４】
ステップ３５では、ルート上の各ノード地点への予測到達時間における外気温度を予測する。予測到達時間における外気温度が３５℃を超える領域が１ｋｍ以上続くとき（ステップ３６参照）、当該領域を乾燥運転領域と認定する。
上記のステップ３４及びステップ３６では登坂道路若しくは高温の外気温度が１ｋｍ以上連続することをもって当該領域を乾燥運転領域と認定したが、１ｋｍ以上の連続がなくても、例えば５ｋｍ内においてステップ３４及びステップ３６でＹＥＳの領域が１ｋｍ以上存在すれば、当該５ｋｍの領域を乾燥運転領域と認定することもできる。
【００２５】
図７に戻り、ステップ５では強制蓄水運転モード領域を設定する。
制御部５０の切替地点設定部５３は、ステップ３において乾燥運転領域が抽出されたら当該乾燥運転領域の始点から手前の１０ｋｍの地点をマークし、当該地点から乾燥運転領域の始点までが強制蓄水運転モード領域となる。
【００２６】
ステップ７では車輌の現在位置が、ステップ５で設定した強制蓄水運転モード領域内にあるか否かを判断する。強制蓄水運転モード領域内に車輌が位置するとき、ステップ９へ進み、制御装置５０はそのモード切替指令部５５が運転モード制御装置４０へモード切替指令信号を送る。車輌が強制蓄水運転モード領域内に位置しないときは、ステップ１１へ進み、セル部２０にかかる負荷に応じた通常運転モードを実行する。
ステップ９の動作の詳細を図９に示す。
ステップ９１において、空気供給部３１の出力を低下させて膜電極接合体２１に水分が蓄積する状態を作り出す。例えば、図５（Ｂ）に示す（１）一般道路において高速道路の始点より１０ｋｍ手前の切替地点においてセル部２０の運転モードを通常運転モードから蓄水運転モードに強制的に切り替える。即ち、切替地点以前（強制蓄水運転モード領域外）においてセル部２０は通常運転モードで運転される。一般道では負荷が小さいので、効率を高めるため、セル部２０の温度をできるだけ高くしてかつ膜電極接合体２１の湿潤状態が維持される条件で運転を行う。その後強制蓄水運転モード領域に入ると、駆動部は空気供給部３１、燃料ガス供給部３３及び／又は冷却部３５のうちのすくなくとも一つの出力を制御し、運転湿度を最適湿度範囲の上限より高くする。これにより、膜電極接合体２１に水分が蓄積されることとなる。このとき、セル部２０の出力は多少低くなるが、一般道を走行中の車輌には十分な出力が確保されている。
【００２７】
膜電極接合体２１へ過剰に水分が蓄積されるとセル部２０の出力が低下して一般道の走行にも支障をきたすおそれがある。そこでステップ９２ではセル部２０の出力が所定の閾値を下回ったとき、強制蓄水運転モードを解除し、セル部２０を通常モードで運転する（ステップ９４）。
強制蓄水運転モードを解除する指標となる閾値は任意に設定することができるが、この実施例では強制蓄水運転モード開始時のセル部２０の出力を基準として、これより９０％を超えて下回ったとき、強制蓄水運転モードを解除して、通常運転モードに復帰する。又は、フラッディングを確実に防止するため、乾燥運転モードとすることもできる。
【００２８】
車輌が乾燥運転領域（図５では高速道）に入ると、セル部２０は通常運転モードで運転され（ステップ１１）、その膜電極接合体２１は必然的に乾燥されていく状態となる。ここに、車輌が強制蓄水運転モード領域を通過する頃には、膜電極接合体２１には十分な量の水分が蓄積されているので、当該蓄積された水分を消費することにより膜電極接合体２１はその最適湿潤状態が長く維持されることとなる。よって、高速道においてもセル部２０の高い出力を維持できる。
【００２９】
他の実施例につき以下に説明する。なお、ハードの構成は上記の実施例と同一である。また、制御については図１０及び図１１に示すフローチャートに基づき説明する。なお、図１０のフローチャートにおいて図７のフローチャートと同一のステップには同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３０】
図１０のステップ１０１では到着予測時間における目的地の温度を予測する。予測の方法は、道路データのノード地点の予測と同様にして行うことができる。即ち、目的地の温度履歴を外部情報提供サーバ９０から取得し、目的地の到着予測時間における温度を当該温度履歴から外挿法により予測する。
ステップ１０３では到着予測時間から所定時間以内、例えば２４時間以内における目的地の予測温度が氷点（０℃）未満であるか否かを検証し、当該予測温度が氷点未満であった場合は、ステップ１０５において強制乾燥運転モード領域を設定する。即ち、制御部５０の切替地点設定部５３は、目的地の手前１０ｋｍの地点をマークし、当該地点から目的地までが強制乾燥運転モード領域となる。
【００３１】
ステップ１０７において車輌が強制乾燥運転モード領域内に位置するとき、ステップ１０９へ進み、制御装置５０の切替指令部５５が運転モード制御装置４０へモード切替信号を送る。
ステップ１０９の動作の詳細を図１１に示す。
ステップ１０９１において、空気供給部３１の出力をアップさせて膜電極接合体２１の水分が減少する状態を作り出す。例えば、図５（Ｂ）に示す目的地より１０ｋｍ手前の切替地点においてセル部２０の運転モードを通常運転モードから乾燥運転モードに強制的に切り替える。強制乾燥運転モード領域に入ると、駆動部は空気供給部３１、燃料ガス供給部３３及び／又は冷却部３５のうちの少なくとも一つの出力を制御し、運転湿度を最適湿度範囲の上限より低くする。これにより、膜電極接合体２１の水分が減少することとなる。このとき、セル部２０の出力は多少低くなるが、一般道を走行中の車輌には十分な出力が確保されている。
【００３２】
膜電極接合体２１が過剰に乾燥するとセル部２０の出力が低下して一般道の走行にも支障をきたすおそれがある。そこでステップ１０９２ではセル部２０の出力が所定の閾値を下回ったとき、強制乾燥運転モードを解除し、セル部２０を通常モードで運転する（ステップ１０９４）。
強制乾燥運転モードを解除する指標となる閾値は任意に設定することができるが、この実施例では強制乾燥運転モード開始時のセル部２０の出力を基準として、これより２０％を超えて下回ったとき、強制乾燥運転モードを解除して、通常運転モードに復帰する。乾燥状態から十分な湿潤状態に素早く回復させる、蓄水運転モードとすることもできる。
【００３３】
この実施例によれば、到着時の目的地の温度が氷点未満と予測されるとき、目的地に到着する前に膜電極接合体の含水量を減らしておくことができる。これにより、運転停止時の乾燥処理を短時間で完了できる。
【００３４】
この発明は、上記発明の実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】燃料電池本体の湿度と出力との関係を示す。
【図２】燃料電池本体の湿度の出力との関係を示す。
【図３】実施例の車輌制御システムの構成を示すブロック図である。
【図４】セル部の詳細を示す断面図である。
【図５】道路とセル部の温度及び湿度との関係を示す。
【図６】制御装置の詳細を示すブロック図である。
【図７】実施例の車輌制御システムの動作を示すフローチャートである。
【図８】乾燥運転領域の抽出方法（図７のステップ３）の詳細を示すフローチャートである。
【図９】強制蓄水運転モードの実行（図７のステップ９）の詳細を示すフローチャートである。
【図１０】他の実施例の車輌制御システムの動作を示すフローチャートである。
【図１１】強制乾燥運転モードの実行（図１０のステップ１０９）の詳細を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
１  車輌制御システム
１０  燃料電池装置
１１  燃料電池本体
２０  セル部
２１  膜電極接合体
２２  固体高分子電解質膜
３１  空気供給部
３３  燃料ガス供給部
３５  冷却部
３７  駆動制御部
４０  運転モード制御部
５０  制御装置
５１  蓄水運転領域抽出部
５３  切替地点設定部
５５  モード切替指令部
５７  セル出力モニタリング部
７０  ナビゲーション装置
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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