CN105591130B - 燃料电池系统中的残留水扫气处理方法及燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃料电池系统中的残留水扫气处理方法及燃料电池系统。残留水扫气处理方法包括：在燃料电池系统运转中预测燃料电池系统的外部温度是否会成为第一规定温度以下的第一预测工序；在预测为外部温度会成为第一规定温度以下的情况下，仅对燃料气体供给排出机构及氧化剂气体供给排出机构中的氧化剂气体供给排出机构进行残留水扫气处理，然后停止燃料电池系统的运转的工序；在燃料电池系统的运转停止后预测燃料电池系统中包含的规定部件的温度是否会成为第二规定温度以下的第二预测工序；在第二预测工序中预测为规定部件的温度会成为第二规定温度以下的情况下，对燃料气体供给排出机构进行残留水扫气处理的工序。

Description

燃料电池系统中的残留水扫气处理方法及燃料电池系统
本申请主张基于在2014年11月7日提出申请的申请编号2014-227017号的日本专利申请的优先权，并将其公开的全部通过参照而援引于本申请。
技术领域
本发明涉及燃料电池系统中的残留水扫气处理。
背景技术
在燃料电池系统的运转停止后环境温度下降而成为冰点下时，在构成燃料电池(电池组)的单电池的内部、形成于燃料电池内部的反应气体流路及外部配管等中，水可能会冻结。在单电池内的催化剂层或气体扩散层的细孔中发生了水冻结的情况下，在燃料电池系统的下次起动时气体扩散性下降而发电性能下降。而且，在设于反应气体流路的阀处发生了水冻结的情况下，阀的开闭受到阻碍而反应气体或废气的流通受到阻碍。因此，提出了如下的方法：在燃料电池系统停止后测定燃料电池的温度或环境温度，在这些温度成为了规定的温度以下的情况下执行残留水扫气处理，将燃料电池系统内的水排出。在JP2010-198786A中公开了如下的方法：在搭载有燃料电池系统的车辆的点火装置切断时燃料电池温度为规定温度以下的情况下，对燃料气体供给排出机构及氧化剂气体供给排出机构分别进行残留水扫气。而且，在JP2008-218242A中公开了如下的方法：在燃料电池的运转停止期间中测定环境温度，在环境温度为规定温度以下的情况下，对燃料气体供给排出机构及氧化剂气体供给排出机构分别进行残留水扫气。
发明内容
为了更可靠地防止燃料电池系统内的水的冻结，设想了如下结构：将上述的2个方法组合，在点火装置切断时根据燃料电池的温度来进行残留水扫气处理，且在燃料电池系统停止中根据环境温度来进行残留水扫气处理。然而，在上述结构下，存在如下问题：残留水扫气处理的次数较多，因此空气压缩器及氢气的喷射器等执行残留水扫气处理的装置中的消耗电力增大。而且，存在如下问题：在点火装置切断时执行残留水扫气处理的情况下，尽管点火装置切断，但是到残留水扫气处理完成为止，产生有与空气压缩器等的动作相伴的振动和噪音，因此给使用者带来不适感。因此，期望一种能抑制残留水扫气处理所需的消耗电力且抑制给使用者带来不适感，并能够抑制燃料电池系统内的水的冻结的技术。
本发明为了解决上述的课题的至少一部分而作出，能够作为以下的方式实现。
(1)本发明的一方式，提供一种具有燃料气体供给排出机构及氧化剂气体供给排出机构的燃料电池系统中的残留水扫气处理方法。该残留水扫气处理方法包括：在所述燃料电池系统运转中预测所述燃料电池系统的外部温度是否会成为第一规定温度以下的第一预测工序；在所述第一预测工序中预测为所述外部温度会成为所述第一规定温度以下的情况下，仅对所述燃料气体供给排出机构及所述氧化剂气体供给排出机构中的所述氧化剂气体供给排出机构进行残留水扫气处理，然后停止所述燃料电池系统的运转的工序；在所述燃料电池系统的运转停止后预测所述燃料电池系统中包含的规定部件的温度是否会成为第二规定温度以下的第二预测工序；及在所述第二预测工序中预测为所述规定部件的温度会成为所述第二规定温度以下的情况下，对所述燃料气体供给排出机构进行残留水扫气处理的工序。
根据该方式的残留水扫气处理方法，在燃料电池系统的运转停止前，仅对燃料气体供给排出机构及氧化剂气体供给排出机构中的氧化剂气体供给排出机构进行残留水扫气处理，而不对燃料气体供给排出机构进行残留水扫气处理，因此与燃料气体供给排出机构也一并进行残留水扫气处理的结构相比，能够抑制残留水扫气处理用的消耗电力。而且，能够缩短处理时间，因此能够减轻给使用者带来的不适感。而且，由于在燃料电池系统的运转停止前进行氧化剂气体供给排出机构的残留水扫气处理，因此与运转停止后进行残留水扫气处理的结构相比，能够在更高温的环境下对氧化剂气体供给排出机构进行扫气。因此，能够将燃料电池的阴极内的水作为水蒸气排出，能够更可靠地排出阴极内的水。而且，在燃料电池系统的运转停止后，在预测到规定部件的温度会成为第二规定值以下的情况下，对燃料气体供给排出机构进行残留水扫气处理，因此与运转停止前相比，能够在更低温的环境下对燃料气体供给排出机构进行扫气。因此，能够在燃料气体供给排出机构的气氛内存在的更多的水蒸气冷凝后的状态下进行扫气，能够排出更多的水。
(2)在上述方式的残留水扫气处理方法中，可以的是，所述残留水扫气处理方法还包括将所述氧化剂气体供给排出机构的残留水扫气处理的执行的有无存储于所述燃料电池系统所具有的存储装置的工序，对所述燃料气体供给排出机构进行残留水扫气处理的工序具有：在所述第二预测工序中预测为所述规定部件的温度会成为所述第二规定温度以下，且在所述燃料电池系统的运转停止之前对所述氧化剂气体供给排出机构进行了残留水扫气处理的情况下，对所述燃料气体供给排出机构进行残留水扫气处理而不对所述氧化剂气体供给排出机构进行残留水扫气处理的工序；及在所述第二预测工序中预测为所述规定部件的温度会成为所述第二规定温度以下，且在所述燃料电池系统的运转停止之前未对所述氧化剂气体供给排出机构进行残留水扫气处理的情况下，对所述燃料气体供给排出机构及所述氧化剂气体供给排出机构进行残留水扫气处理的工序。根据该方式的扫气方法，在燃料电池系统的运转停止前对氧化剂气体供给排出机构进行了残留水扫气处理的情况下，即使预测到规定部件的温度会成为第二规定温度以下，也不对氧化剂气体供给机构进行残留水扫气处理。因此，与在燃料电池系统的运转停止前对氧化剂气体供给排出机构进行了残留水扫气处理且在预测到规定部件的温度会成为第二规定温度以下的情况下也对氧化剂气体供给排出机构进行残留水扫气处理的结构相比，能够减少残留水扫气处理所需的消耗电力。而且，能够抑制以运转停止后的氧化剂气体供给排出机构的残留水扫气处理为起因的燃料电池的劣化。
(3)在上述方式的残留水扫气处理方法中，可以的是，所述第一规定温度是0℃以下的温度。根据该方式的残留水扫气处理方法，由于第一规定温度是0℃以下的温度，因此燃料电池系统的温度会成为0℃以下的可能性高，在燃料电池系统中发生水的冻结的可能性高的情况下，能够对氧化剂气体供给排出机构进行残留水扫气处理。因此，能够抑制在燃料电池系统中水不发生冻结的温度条件(例如，比0℃高的条件)下的残留水扫气处理，能够减少消耗电力。
(4)在上述方式的残留水扫气处理方法中，可以的是，所述第二规定温度是0℃。根据该方式的残留水扫气处理方法，在燃料电池系统包含的规定部件为0℃以下的情况下，即在燃料电池系统的温度会成为0℃以下的可能性极高的情况下，能够执行燃料气体供给排出机构的残留水扫气处理。因此，能够更可靠地抑制在燃料电池系统中水不发生冻结的温度条件下的残留水扫气处理。
(5)在上述方式的残留水扫气处理方法中，可以的是，所述规定部件是所述燃料气体供给排出机构中设置在排水用的流路上的阀和所述氧化剂气体供给排出机构中设置在排水用的流路上的阀中的至少一方。燃料气体供给排出机构中设置在排水用的流路上的阀和氧化剂气体供给排出机构中设置在排水用的流路上的阀都是利用重力进行排水，从这样的观点出发，通常配置在燃料电池系统的铅垂下方且更接近外部的位置。因此，这些阀容易受到环境温度的影响，在低温环境下温度最容易下降。因此，在这些阀中的至少一方为第二规定温度以下的情况下执行残留水扫气处理，从而能够在燃料电池系统的各构成要素的温度成为第二规定温度以下之前进行残留水扫气处理。
本发明能够以各种方式实现。例如，能够以燃料电池系统、搭载有燃料电池系统的燃料电池汽车、用于实现燃料电池系统中的残留水扫气处理的程序、记录有上述程序的记录介质等方式实现。
附图说明
图1是表示应用了作为本发明的一实施方式的残留水扫气处理方法的燃料电池系统的概略结构的框图。
图2是表示在燃料电池系统中执行的残留水扫气处理的顺序的流程图。
图3A是表示本实施方式的结束时残留水扫气判定处理的顺序的流程图。
图3B是表示图3A所示的步骤S200的处理的详细顺序的流程图。
图4是表示本实施方式的驻车时残留水扫气判定处理的顺序的流程图。
具体实施方式
A.实施方式：
A1.系统结构：
图1是表示应用了作为本发明的一实施方式的残留水扫气处理方法的燃料电池系统的概略结构的框图。本实施方式的燃料电池系统10作为用于供给驱动用电力的系统，搭载于燃料电池汽车来使用。燃料电池系统10具备燃料电池100、也被称为燃料气体供给排出系统的燃料气体供给排出机构200、也被称为氧化剂气体供给排出系统的氧化剂气体供给排出机构300、也被称为燃料电池循环冷却系统的燃料电池循环冷却机构400、也被称为电力充放电系统的电力充放电机构500、控制装置600、起动控制装置700。
燃料电池100是所谓固体高分子型燃料电池，具备由沿着层叠方向SD层叠的多个单电池110构成的电池组、配置在电池组的两端而作为综合电极起作用的一对集电板111。各单电池110通过向隔着固体高分子电解质膜设置的阳极侧催化剂电极层供给的作为燃料气体的氢与向阴极侧催化剂电极层供给的作为氧化剂气体的空气中包含的氧的电化学反应来产生电力。催化剂电极层构成为包括载持有催化剂例如铂(Pt)的碳粒子和电解质。在单电池110中两电极侧的催化剂电极层的外侧配置有由多孔体形成的气体扩散层。作为多孔体，可使用例如碳纸及碳布等碳多孔体、或金属网及发泡金属等金属多孔体。在燃料电池100的内部，用于使燃料气体、氧化剂气体及冷却介质流通的歧管(图示省略)沿着层叠方向SD形成。
燃料气体供给排出机构200进行向燃料电池100的燃料气体的供给及从燃料电池100的阳极侧废气的排出。燃料气体供给排出机构200具备氢罐210、截止阀220、喷射器221、气液分离器250、循环用泵240、清洗阀260、燃料气体供给路231、第一燃料气体排出路232、燃料气体循环路233、第二燃料气体排出路262。
氢罐210贮藏高压氢，将作为燃料气体的氢气经由燃料气体供给路231向燃料电池100供给。截止阀220配置在氢罐210中的燃料气体的供给口附近，切换从氢罐210的氢气的供给的执行和停止。喷射器221配置于燃料气体供给路231，调整向燃料电池100的氢气的供给量及压力。气液分离器250配置于第一燃料气体排出路232，将从燃料电池100排出的阳极侧废气中包含的水分离而向第二燃料气体排出路262排出，并将分离了水之后的气体即燃料气体向燃料气体循环路233排出。循环用泵240配置于燃料气体循环路233，将从气液分离器250排出的燃料气体向燃料气体供给路231供给。清洗阀260配置于第二燃料气体排出路262，通过开阀而允许由气液分离器250分离出的水向大气中的排出。在本实施方式中，在燃料电池系统10为通常运转中，清洗阀260的开闭每隔规定间隔执行。而且，清洗阀260在后述的残留水扫气处理执行的期间，维持打开的状态。气液分离器250经由第一燃料气体排出路232与燃料电池100连通，通过打开清洗阀260，经由第二燃料气体排出路262与大气连通。燃料电池100内的压力比大气压高，因此当清洗阀260打开时，积存在气液分离器250内的水通过燃料电池100与大气的压力差而向第二燃料气体排出路262排出。这样，通过打开清洗阀260并抽取气液分离器250内的压力而将积存在气液分离器250内的水排出的处理以后称为“通常的排水处理”。在该通常的排水处理中，空气压缩器320及循环用泵240等未被驱动，因此与后述的残留水扫气处理相比，消耗电力即消耗能量极其微小。
在本实施方式中，上述的清洗阀260配置在燃料电池系统10具有的各构成要素中除了第二燃料气体排出路262及氧化剂气体排出路332之外的构成要素的最铅垂下方处。这是基于以下的理由。即，为了将存在于燃料电池100的阳极侧的水更多地聚集于气液分离器250而将气液分离器250配置在燃料电池系统10中的铅垂下方侧，而且，为了将积存于气液分离器250的水利用重力快速排出而将清洗阀260配置在气液分离器250的铅垂下方，为了满足这样的要求，清洗阀260在燃料电池系统10中，除了第二燃料气体排出路262及氧化剂气体排出路332之外，配置在最铅垂下方处。这样，清洗阀260在燃料电池系统10中配置在相当于比较靠铅垂下方的位置，与除了第二燃料气体排出路262及氧化剂气体排出路332之外的其他的构成要素相比，容易受到环境温度的影响。
氧化剂气体供给排出机构300进行向燃料电池100的氧化剂气体的供给及从燃料电池100的阴极侧废气的排出。氧化剂气体供给排出机构300具备空气滤清器310、空气压缩器320、背压阀340、氧化剂气体供给路331、氧化剂气体排出路332。空气滤清器310通过内部具备的过滤器将空气中的灰尘等异物除去，并将异物除去后的空气向空气压缩器320供给。空气压缩器320对从空气滤清器310供给的空气进行压缩并向氧化剂气体供给路331送出。背压阀340配置于氧化剂气体排出路332，调整燃料电池100中的阴极排出侧的压力即所谓背压。氧化剂气体排出路332与上述的第二燃料气体排出路262连接，经过氧化剂气体排出路332排出的水及阴极侧废气与经过第二燃料气体排出路262排出的水及阳极侧废气一起向大气中排出。
燃料电池循环冷却机构400使冷却介质经由燃料电池100循环，由此来调整燃料电池100的温度。燃料电池循环冷却机构400具备散热器410、冷却介质排出路442、冷却介质供给路441、循环用泵430、温度传感器420。散热器410与冷却介质排出路442和冷却介质供给路441连接，将从冷却介质排出路442流入的冷却介质通过来自未图示的电动风扇的送风等而冷却之后向冷却介质供给路441排出。冷却介质排出路442与燃料电池100内的冷却介质排出歧管连接，冷却介质供给路441与燃料电池100内的冷却介质供给歧管连接。因此，通过冷却介质排出路442、散热器410、冷却介质供给路441及燃料电池100内的歧管，形成冷却介质的循环路。温度传感器420配置在冷却介质排出路442的燃料电池100的附近，测定从燃料电池100排出的冷却介质的温度，并输出表示温度值的信号。在本实施方式中，由温度传感器420测定的温度作为燃料电池100的温度来处理。在本实施方式中，使用水作为冷却介质。但是，并不局限于水，也可以使用乙二醇等不冻水及空气等能够进行热交换的任意的介质作为冷却介质。
电力充放电机构500将从燃料电池100或蓄电池550输出的电力向负载装置510供给。在本实施方式中，负载装置510是指车辆驱动用电动机或各种辅机类等，与燃料电池100的正极侧及负极侧的集电板111分别连接。电力充放电机构500具备逆变器520、DC-DC转换器560、蓄电池550。逆变器520与燃料电池100及蓄电池550并联连接，将从燃料电池100或蓄电池550供给的直流电流转换成交流电流而向负载装置510供给。DC-DC转换器560将蓄电池550的输出电压升压而向逆变器520供给，而且，为了蓄积燃料电池100的剩余发电力，对输出电压进行降压而向蓄电池550供给。
控制装置600与上述的截止阀220、喷射器221、循环用泵240、清洗阀260、空气压缩器320、背压阀340、循环用泵430、逆变器520及DC-DC转换器560电连接，并对它们进行控制。而且，控制装置600与温度传感器420电连接，接收从温度传感器420输出的表示温度值的信号。控制装置600由具有CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)的未图示的微型计算机构成，通过CPU执行存储于ROM的控制用程序，而作为结束时残留水扫气判定部610、驻车时残留水扫气判定部620、阳极侧扫气控制部630、阴极侧扫气控制部640、温度推定部650及运转控制部660起作用。
结束时残留水扫气判定部610在后述的残留水扫气处理中，执行是否执行结束时残留水扫气的判定(以下，称为“结束时残留水扫气判定”)。结束时残留水扫气是指在燃料电池系统10的运转停止时仅执行阴极侧的扫气而将存在于阴极侧的水排出的处理。在此，“阴极侧”包括各单电池110的阴极侧的构成要素(电解质膜的阴极侧、阴极侧催化剂层及阴极侧气体扩散层)、燃料电池100内的氧化剂气体供给歧管、燃料电池100内的氧化剂气体排出歧管、氧化剂气体供给路331、氧化剂气体排出路332。而且，“存在于阴极侧的水”包括积存于在各单电池110的阴极侧催化剂层及阴极侧气体扩散层上形成的细孔内的水、积存于燃料电池100内的氧化剂气体供给歧管及氧化剂气体排出歧管的水、积存于氧化剂气体供给路331内的水、积存于氧化剂气体排出路332内的水、积存于背压阀340的水。这些水包括由于各单电池110的阴极侧的电化学反应而产生的生成水和阴极侧的气氛内包含的水蒸气冷凝而产生的液体的水。而且，“残留水扫气处理”是指为了防止冻结而将气体供给排出机构的残留水排出的处理。具体而言，关于阴极侧，将背压阀340打开，通过空气压缩器320将规定量的空气向燃料电池100供给，由此来执行。这样，在残留水扫气处理中，空气压缩器320进行驱动，因此与通常的排水处理相比，消耗电力(消耗能量)较多。在残留水扫气处理中，也执行阳极侧的扫气。关于阳极侧的扫气，在后文叙述。
驻车时残留水扫气判定部620在后述的残留水扫气处理中，执行是否执行驻车时残留水扫气处理的判定(以下，称为“驻车时残留水扫气判定”)。驻车时残留水扫气是指在燃料电池系统10的运转停止后，仅对阳极侧或者对阳极侧及阴极侧这两侧执行扫气，而将仅存在于阳极侧的水、或者存在于阳极侧及阴极侧这两侧的水排出的处理。“阴极侧”及“存在于阴极侧的水”与上述的结束时残留水扫气的“阴极侧”及“存在于阴极侧的水”相同，因此省略详细的说明。上述的“阳极侧”包括各单电池110的阳极侧的构成要素(电解质膜的阳极侧、阳极侧催化剂层及阳极侧气体扩散层)、燃料电池100内的燃料气体供给歧管、燃料电池100内的燃料气体排出歧管、燃料气体供给路231、第一燃料气体排出路232、气液分离器250、清洗阀260、第二燃料气体排出路262。而且，“存在于阳极侧的水”包括积存于在各单电池110中的阳极侧催化剂层及阴极侧气体扩散层形成的细孔内的水、积存于燃料电池100内的燃料气体供给歧管及燃料气体排出歧管的水、积存于燃料气体供给路231内的水、积存于第一燃料气体排出路232内的水、积存于气液分离器250的水、积存于清洗阀260的水、积存于第二燃料气体排出路262的水。这些水包括在各单电池110中从阴极侧透过了电解质膜的水(反向扩散水)和气氛内包含的水蒸气冷凝而产生的液体的水。阳极侧的扫气通过打开清洗阀260并利用喷射器221及循环用泵240将规定量的氢气向燃料电池100供给来执行。这样，在残留水扫气处理中，喷射器221及循环用泵240进行驱动，因此与通常的排水处理相比，消耗电力即消耗能量较多。
阳极侧扫气控制部630通过调整空气压缩器320的转速及背压阀340的开度等，来控制阳极侧的扫气。阴极侧扫气控制部640通过调整喷射器221的流量、循环用泵240的流量、及清洗阀260的开度，来控制阳极侧的扫气。
温度推定部650定期地推定环境温度。在本实施方式中，环境温度是指搭载有燃料电池系统10的燃料电池汽车的外部的温度。在本实施方式中，将燃料电池温度、燃料电池温度的变化的程度、环境温度建立了对应的映射(以下，称为“环境温度映射”)预先存储于控制装置600的ROM，通过参照该环境温度映射，基于燃料电池温度即来自温度传感器420的信号所表示的温度来推定环境温度。燃料电池100的温度变化与环境温度相关。例如，在环境温度非常低的情况下，燃料电池100的温度变化(温度的下降程度)非常大。因此，在本实施方式中，预先通过实验等求出当前的燃料电池温度、燃料电池温度的变化即经时变化的程度、环境温度之间的关系来作成环境温度映射，并存储于控制装置600的ROM。
而且，温度推定部650在后述的扫气判定处理中，推定环境温度及清洗阀260的温度。在扫气判定处理中执行的环境温度的推定方法与上述的定期执行的环境温度的推定方法相同，因此省略详细的说明。在本实施方式中，将燃料电池温度、环境温度、清洗阀260的温度建立了对应的映射(以下，称为“清洗阀温度映射”)预先存储于控制装置600的ROM，通过参照该清洗阀温度映射，基于燃料电池温度及推定的环境温度来推定清洗阀260的温度。清洗阀260经由气液分离器250及第一燃料气体排出路232与燃料电池100连通，并且经由第二燃料气体排出路262与大气连通。因此，清洗阀260的温度与燃料电池100的温度和环境温度相关。因此，在本实施方式中，预先通过实验等求出当前的燃料电池温度、环境温度、清洗阀260的温度之间的关系来作成清洗阀温度映射，并存储于控制装置600的ROM。
运转控制部660控制上述的各功能部610～650，并控制与控制装置600电连接的各构成要素例如空气压缩器320及喷射器221等的驱动及停止，由此来控制包括燃料电池100的发电在内的燃料电池系统10的运转。
在控制装置600的未图示的ROM中存储有上述的控制程序、环境温度映射、及清洗阀温度映射，并且设有环境温度值存储部670及扫气履历存储部680。环境温度值存储部670存储由温度推定部650定期地推定出的环境温度的值。扫气履历存储部680存储结束时残留水扫气的执行的有无作为履历。
起动控制装置700通过控制向控制装置600的供电，来切换控制装置600的电源的切断与接通。起动控制装置700具备计时器710，在计时期满时向控制装置600进行供电，由此使电源切断状态的控制装置600在规定的定时向电源接通状态转移。计时器710的起动在后述的扫气处理中，通过运转控制部660执行。在本实施方式中，起动控制装置700由ASIC(Application Specific Integrated Circuit)构成。也可以取代ASIC，而与控制装置600一样由CPU、RAM及ROM构成。
控制装置600与燃料电池汽车的未图示的ECU(Electronic Control Unit)电连接，在与上述的ECU之间进行信号的交接。例如，控制装置600接收表示燃料电池汽车的点火装置接通的信号及表示点火装置切断的信号。
在具有上述的结构的燃料电池系统10中，执行后述的残留水扫气处理，由此能抑制残留水扫气所需的消耗电力且抑制给使用者带来不适感，并抑制燃料电池系统内的水的冻结。
上述的结束时残留水扫气判定部610相当于权利要求中的第一预测部。而且，阴极侧扫气控制部640、空气压缩器320、背压阀340相当于权利要求中的阴极侧扫气处理部。而且，驻车时残留水扫气判定部620相当于权利要求中的第二预测部。而且，氢罐210、截止阀220、喷射器221、循环用泵240、清洗阀260相当于权利要求中的阳极侧扫气处理部。而且，控制装置600的ROM相当于权利要求中的存储装置。
A2.残留水扫气处理：
图2是表示在燃料电池系统10中执行的残留水扫气处理的顺序的流程图。在燃料电池系统10中，当从未图示的ECU接收到点火装置切断的信号时，执行残留水扫气处理。
结束时残留水扫气判定部610执行结束时残留水扫气判定处理(步骤S105)。图3A是表示本实施方式的结束时残留水扫气判定处理的顺序的流程图。首先，执行外部温度是否会成为第一规定温度以下的判定处理(步骤S200)。在本实施方式中，第一规定温度设定为0℃。第一规定温度也可以取代0℃而设定为比0℃低的任意的温度。图3B是表示图3A所示的步骤S200的处理的详细顺序的流程图。如图3B所示，温度推定部650推定当前的环境温度(步骤S202)。结束时残留水扫气判定部610基于存储在环境温度值存储部670中的环境温度值，确定紧前3天的平均最低气温(步骤S204)。即，确定紧前3天的每天的环境温度的最低值，并求出它们的平均值。
结束时残留水扫气判定部610判定是否在步骤S202中推定的当前的环境温度为-5℃以下且在步骤S204中确定的平均最低气温为0℃以下(步骤S206)。在当前的环境温度为-5℃以下且紧前3天的平均最低气温为0℃以下的情况下，执行残留水扫气处理当天的最低气温(外部温度)也低于0℃的可能性高。
结束时残留水扫气判定部610在判定为当前的环境温度为-5℃以下且紧前3天的平均最低气温为0℃以下的情况下(步骤S206：是)，确定为外部温度会成为第一规定温度以下(步骤S208)。相对于此，在判定为当前的环境温度不是-5℃以下或者紧前3天的平均最低气温不是0℃以下的情况下(步骤S206：否)，确定为外部温度不会成为第一规定温度以下(步骤S209)。如图3A所示，在步骤S200的完成后，结束时残留水扫气判定部610判定步骤S200的结果是否确定为外部温度会成为第一规定温度以下(步骤S210)。结束时残留水扫气判定部610在判定为确定了外部温度会成为第一规定温度以下的情况下(步骤S210：是)，决定为执行结束时残留水扫气(步骤S220)。相对于此，结束时残留水扫气判定部610在未判定为确定了外部温度会成为第一规定温度以下的情况，即，判定为确定了外部温度不会成为第一规定温度以下的情况下，决定为不执行结束时残留水扫气(步骤S225)。
如图2所示，阴极侧扫气控制部640判定结束时残留水扫气判定处理的结果是否决定为执行结束时残留水扫气(步骤S110)，在判定为执行结束时残留水扫气的情况下(步骤S110：是)，执行结束时残留水扫气即阴极侧的扫气(步骤S115)。在结束时残留水扫气的执行完成后，阴极侧扫气控制部640将结束时残留水扫气的执行有无存储在扫气履历存储部680中(步骤S120)。如上所述，在执行了步骤S115的情况下，在步骤S120中，将存在结束时残留水扫气的执行存储于扫气履历存储部680。相对于此，在判定为在上述的步骤S110中未决定执行结束时残留水扫气的情况下(步骤S110：否)，阴极侧扫气控制部640不执行结束时残留水扫气，将结束时残留水扫气的执行有无即在这种情况下没有执行存储于扫气履历存储部680(步骤S120)。
如上所述，在当前的环境温度为-5℃以下且紧前3天的平均最低气温为0℃以下的情况下，即在执行残留水扫气处理当天的最低气温会成为0℃以下的可能性高的情况下，执行结束时残留水扫气而排出阴极侧的水的理由如下。在各单电池110的阴极侧，由于电化学反应而产生生成水，因而水容易积存于催化剂层及气体扩散层的细孔。在此，在最低气温低于0℃的情况下，在驻车中燃料电池100内的温度也会成为0℃以下的可能性高，因此，在阴极侧，催化剂层及气体扩散层的细孔内的水冻结而引起性能下降的可能性高。然而，仅利用从空气压缩器320供给的氧化剂气体(空气)的势头来将催化剂层及气体扩散层的细孔内的水(液体的水)排出的情况并不容易。在此，在刚开始扫气处理之后，即点火装置刚成为切断之后，各单电池110的温度与运转中一样比较高，因此能够使各单电池110内的气氛中包含作为水蒸气的较多的水。因此，通过执行结束时残留水扫气，能够将阴极侧的催化剂层及气体扩散层的细孔内的水中的更多的水作为水蒸气排出。关于在结束时残留水扫气中不对阳极侧进行扫气的理由，在后文叙述。
在上述的步骤S120的执行完成后，运转控制部660控制起动控制装置700，设置唤醒计时(步骤S125)。如后所述，在燃料电池系统10中，在控制装置600的电源切断之后，定期地执行控制装置600的电源的接通及切断。唤醒计时是指通过计时器710对控制装置600的电源切断之后到接通为止的期间进行计时，在步骤S125中，开始该期间的计时。在本实施方式中，作为从控制装置600的电源切断到接通为止的期间，设置了1小时。并不局限于1小时，也可以设置任意的时间。
运转控制部660将控制装置600的电源切断(步骤S130)。虽然图示省略，但是运转控制部660在将控制装置600的电源切断之前，将空气压缩器320及喷射器221等控制对象的装置的电源切断。起动控制装置700待机至唤醒计时期满为止(步骤S135)，当唤醒计时期满时(步骤S135：是)，进行向控制装置600的供电，将控制装置600的电源接通(步骤S140)。此时，向温度传感器420、喷射器221及循环用泵240等用于对阳极侧进行扫气的功能部、空气压缩器320及背压阀340等用于对阴极侧进行扫气的功能部、DC-DC转换器560进行供电。
温度推定部650基于从温度传感器420接收的信号，取得燃料电池100的温度(步骤S145)。温度推定部650推定清洗阀260的温度(步骤S150)。
驻车时残留水扫气判定部620执行驻车时残留水扫气判定处理(步骤S155)。图4是表示本实施方式的驻车时残留水扫气判定处理的顺序的流程图。温度推定部650推定当前的环境温度(步骤S305)。温度推定部650基于在步骤S145中取得的燃料电池100的温度和在步骤S305中推定的当前的环境温度，参照上述的清洗阀温度映射，来推定清洗阀260的温度(步骤S310)。驻车时残留水扫气判定部620判定在步骤S310中推定出的清洗阀260的温度是否为0℃以下(步骤S315)。驻车时残留水扫气判定部620当判定为清洗阀260的温度为0℃以下时(步骤S315：是)，决定为执行驻车时残留水扫气(步骤S320)，当判定为清洗阀260的温度不是0℃以下时(步骤S315：否)，决定为不执行驻车时残留水扫气(步骤S325)。在上述的步骤S315中成为基准的“0℃”相当于权利要求中的第二规定温度。
如图2所示，阳极侧扫气控制部630及阴极侧扫气控制部640分别判定驻车时残留水扫气判定处理的结果是否决定为执行驻车时残留水扫气(步骤S160)，在判定为执行驻车时残留水扫气的情况下(步骤S160：是)，参照存储于扫气履历存储部680的扫气履历，判定结束时残留水扫气(步骤S115)是否执行完(步骤S165)。相对于此，在上述的步骤S160中，在判定为不执行驻车时残留水扫气的情况下(步骤S160：否)，返回上述的步骤S125。因此，设置唤醒计时(步骤S125)，再次切断控制装置600的电源(步骤S130)。
当在上述的步骤S165中判定为结束时残留水扫气已执行完时(步骤S165：是)，阳极侧扫气控制部630执行阳极侧的扫气(步骤S170)。而且，这种情况下，阴极侧扫气控制部640不执行阴极侧的扫气。相对于此，当判定为结束时残留水扫气未执行完时(步骤S165：否)，阴极侧扫气控制部640进行阴极侧的扫气，而且，阳极侧扫气控制部630进行阳极侧的扫气(步骤S175)。在上述的步骤S170或S175的执行完成后，残留水扫气处理结束。
如上所述，关于在清洗阀260的温度为0℃以下的情况下执行阳极侧的扫气或阴极侧及阳极侧的扫气的理由，以下进行说明。清洗阀260与燃料电池系统10的各构成要素中除了第二燃料气体排出路262及氧化剂气体排出路332之外的其他的构成要素相比，容易受到环境温度的影响。而且，水容易积存于清洗阀260，因此在环境温度下降的情况下在清洗阀260中最先发生水的冻结的可能性高。因此，在推定为清洗阀260的温度为0℃以下的情况下，执行扫气，抑制燃料电池系统10的各部位处的水的冻结。
而且，如上所述，在结束时残留水扫气已执行完的情况下，作为驻车时残留水扫气处理，不执行阴极侧的扫气的理由如下。在阴极侧，在各单电池110的催化剂层及气体扩散层的细孔内存在较多的水(生成水)，该水的大部分能够在结束时残留水扫气时除去。而且，积存于阴极侧的氧化剂气体排出路332及背压阀340等单电池110的内部以外的场所的水也能够通过在结束时残留水扫气的时供给的氧化剂气体的势头而排出。因此，在控制装置600的电源切断后伴随于环境温度的下降而燃料电池100的温度下降的情况下，即使不重新执行驻车时残留水扫气，也能够抑制在阴极侧发生水冻结的情况。而且，通过省略作为驻车时残留水扫气处理的阴极侧的扫气，能减少扫气所需的电力。
而且，如上所述，阳极侧的扫气作为驻车时残留水扫气处理被执行，未作为结束时残留水扫气处理执行的理由如下。积存于各单电池110的阳极侧的催化剂层及气体扩散层的细孔的水的量与阴极侧相比极少。因此，积存于阳极侧的水主要是积存于燃料电池100内的歧管、第一燃料气体排出路232、气液分离器250、清洗阀260及第二燃料气体排出路262等的水，这些水通过在扫气时供给的燃料气体的势头能够充分排出。换言之，即使燃料电池系统10的温度为比较低的温度，阳极侧的水也能够充分排出。在此，结束时残留水扫气判定在推定为燃料电池100内的温度会成为0℃以下的可能性高的情况下执行，因此未必非要是燃料电池100的温度及包括燃料电池100的燃料电池系统10整体的温度成为0℃以下。在燃料电池系统10的温度不会成为0℃以下的情况下，即使不对阳极侧进行扫气也能够抑制水的冻结。相对于此，在推定为清洗阀260的温度为0℃以下的情况下，燃料电池系统10的温度会成为0℃以下的可能性极高。因此，关于阳极侧的扫气，作为在燃料电池系统10的温度会成为0℃以下的可能性极高的情况下进行的驻车时残留水扫气处理来执行，由此能减少扫气所需的电力。而且，燃料电池系统10的温度在驻车中与扫气处理开始时即燃料电池100的运转即将停止之前相比较低，因此气氛中的水蒸气的凝结更多地发生，更多的液体的水存在于阳极侧。因此，在驻车中进行扫气能够排出更多的水。因此，关于阳极侧，在结束时残留水扫气中不执行，由此能减少扫气所需的电力，并且在扫气的实效性高的驻车时期间进行扫气。
相对于此，关于阴极侧，如上所述不是燃料电池100的温度比较高的状态时，无法排出催化剂层及气体扩散层的细孔内的水，因此在结束时残留水扫气判定的结果是判定为燃料电池100的温度会成为0℃以下的可能性高的情况下，即使存在扫气变得浪费的可能性，也执行扫气而能可靠地抑制水的冻结。
根据以上说明的实施方式的燃料电池系统10，在结束时残留水扫气处理中，仅对阴极侧及阳极侧中的阴极侧进行扫气而不对阳极侧进行扫气，因此与除了阴极侧之外阳极侧也进行扫气的结构相比，能够抑制扫气用的消耗电力。而且，能够缩短结束时残留水扫气的处理时间，因此能够减轻给使用者带来的不适感，例如尽管点火装置切断但产生与扫气相伴的振动或噪音所引起的不适感。而且，由于进行阴极侧的扫气作为结束时残留水扫气处理，因此与在驻车中进行阴极侧的扫气的结构相比，能够更可靠地排出各单电池110的阴极侧的催化剂层及气体扩散层内的水。
而且，在驻车中执行扫气判定即驻车时残留水扫气判定，在清洗阀260的推定温度成为0℃以下的情况下进行阳极侧的扫气，因此在阳极侧能够抑制水的冻结，并且与进行阳极侧的扫气作为结束时残留水扫气的结构相比，能在阳极侧的温度更低的状态下进行扫气。因此，能够在阳极侧的气氛内的更多的水蒸气冷凝后的状态下进行扫气，能够排出更多的水。
而且，在结束时残留水扫气判定中，设定比0℃低的温度作为环境温度的阈值，因此在燃料电池100内的温度会成为0℃以下的可能性高的情况下，能够执行结束时残留水扫气。因此，能够抑制尽管燃料电池100内的温度比0℃高而燃料电池100内的水不冻结也执行扫气的情况，能够减少消耗电力。
而且，作为在驻车时残留水扫气判定中与阈值进行比较的温度，使用容易受到环境温度的影响且排水容易积存的清洗阀260的温度，而且，将阈值设为0℃，因此至少关于阳极侧能够在大致全部的构成要素的水冻结之前执行扫气。
而且，在执行了结束时残留水扫气的情况下，作为驻车时残留水扫气，不执行阴极侧的扫气，因此与执行阴极侧的扫气作为结束时残留水扫气并且执行阴极侧的扫气作为驻车时残留水扫气的结构相比，能够减少消耗电力。而且，能够抑制由于在未对负载装置510输出电力的状态下向燃料电池100供给氧化剂气体而阴极侧的电位变更从而各单电池110劣化的情况。
而且，由于定期地进行驻车时残留水扫气判定，因此与对于驻车时残留水扫气判定的执行次数设置上限值的结构相比，能够更可靠地抑制燃料电池系统10中的水的冻结，并且能够提高在清洗阀260的温度接近0℃的定时执行结束时残留水扫气的可能性。因此，能够提高在使气氛内的更多的水蒸气冷凝后的状态下进行扫气的可能性。
B.变形例：
B1.变形例1：
在上述实施方式中，用于决定为在结束时残留水扫气判定处理中执行扫气的条件是“当前的环境温度为-5℃以下且紧前3天的平均最低气温为0℃以下”，但是本发明没有限定于此。例如，作为当前的温度，可以取代-5℃而采用其他的任意的温度。而且，可以取代紧前3天的平均最低气温，而采用紧前一周的平均最低气温、紧前3天的最低气温等与驻车中的最低气温相关的任意的温度。而且，作为紧前3天的平均最低气温，并不局限于0℃，可以采用接近0℃的任意的温度。而且，例如，也可以采用“当前的环境温度为0℃且紧前3天的最低气温的变化为单调减小”等推测到燃料电池100的温度会成为0℃以下的任意的条件。
B2.变形例2：
在上述实施方式中，用于决定为在驻车时残留水扫气判定处理中执行驻车时残留水扫气处理的条件是“清洗阀260的温度为0℃以下”，但是本发明没有限定于此。例如，可以将清洗阀260的温度为与0℃不同的其他的任意的阈值以下的情况作为条件。而且，可以取代清洗阀260的温度，或者在清洗阀260的温度的基础上，将背压阀340的温度为0℃以下的情况作为条件。背压阀340与清洗阀260一样，在燃料电池系统10中，除了第二燃料气体排出路262、氧化剂气体排出路332及清洗阀260之外，配置在最铅垂下方处。因此，容易受到环境温度的影响，而且，水容易积存，因此在环境温度下降的情况下在比较早的定时会发生水的冻结。因此，通过将背压阀340的温度为0℃以下的情况作为条件，至少在阴极侧的大致全部的部位能够避免不产生水的冻结。在第二燃料气体排出路262设置与清洗阀260不同的阀的结构中，也可以采用上述阀的温度为0℃以下的条件。在氧化剂气体排出路332上设置与背压阀340不同的阀的结构中，可以采用上述阀的温度为0℃以下的条件。即，通常，可以采用在燃料气体供给排出机构200中设于排水用的流路上的阀和在氧化剂气体供给排出机构300中设于排水用的流路上的阀中的至少一方的阀的温度为0℃以下的条件。
B3.变形例3：
在上述实施方式中，燃料电池系统10作为用于供给驱动用电力的系统而搭载于燃料电池汽车上使用，但是本发明没有限定于此。例如，可以取代燃料电池汽车，搭载于电动汽车等需要驱动用电力的其他的任意的移动体上使用。而且，可以作为固定型电源，例如在办公室或家庭中设置于屋内或屋外使用。而且，燃料电池100包含的各单电池110是固体高分子型燃料电池用的单电池，但也可以构成作为磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐型燃料电池、固体氧化物型燃料电池等各种燃料电池用的单电池。
B4.变形例4：
在上述实施方式中，使用环境温度映射来推定环境温度，而且，使用清洗阀温度映射来推定清洗阀的温度，但是本发明没有限定于此。例如，可以使用表示燃料电池温度与燃料电池温度的变化的程度与环境温度之间的关系的关系式，通过运算来推定环境温度。同样，可以使用表示燃料电池温度与环境温度与清洗阀260的温度之间的关系的关系式，通过运算来推定清洗阀260的温度。
B5.变形例5：
上述实施方式的燃料电池系统10的结构只不过是一例，能够进行各种变更。例如，可以形成为不将第二燃料气体排出路262与氧化剂气体排出路332连接，而分别独立地排出废气的结构。而且，可以取代控制装置600，形成为起动控制装置700具有驻车时残留水扫气判定部620及运转控制部660的结构。在该结构中，在驻车中，只要不执行驻车时残留水扫气处理，就可以将控制装置600的电源保持为切断。而且，在驻车时残留水扫气处理中，无论结束时残留水扫气的执行的有无，都可以对阳极侧和阴极侧都进行扫气。在该结构中，作为结束时残留水扫气，也能够省略阳极侧的扫气，因此能够减少消耗电力。而且，能够省略将结束时残留水扫气的执行有无的履历存储于扫气履历存储部680的处理，能够缩短扫气处理的执行时间。而且，在上述实施方式中，在驻车中，定期地使控制装置600起动来执行驻车时残留水扫气判定，但也可以取代于此，例如，仅在结束扫气判定执行后经过了规定期间时，执行一次驻车时残留水扫气判定。而且，通常的排水处理在残留水扫气处理的执行中也可以执行。例如，在结束时残留水扫气执行之后且设置唤醒计时之前的定时，可以执行通常的排水处理。
B6.变形例6：
在上述实施方式中，通过硬件实现的结构的一部分也可以置换为软件，反之，通过软件实现的结构的一部分也可以置换成硬件。而且，在本发明的功能的一部分或全部通过软件实现的情况下，该软件(计算机程序)可以通过存储于计算机可读取的记录介质中的方式提供。“计算机可读取的记录介质”并不局限于软盘或CD-ROM那样的便携型的记录介质，也包括各种RAM或ROM等计算机内的内部存储装置、硬盘等固定于计算机的外部存储装置。即，“计算机可读取的记录介质”具有包括能够将数据非暂时性地固定的任意的记录介质的广泛的意思。
本发明并不局限于上述的实施方式及变形例，在不脱离其主旨的范围内能够以各种结构实现。例如，发明内容一栏记载的各方式中的技术特征所对应的实施方式、变形例中的技术特征为了解决上述的课题的一部分或全部，或者为了实现上述的效果的一部分或全部，可以适当地进行更换、组合。而且，该技术特征在本说明书中只要不是作为必须的特征进行说明，就可以适当删除。
标号说明
10…燃料电池系统
100…燃料电池
110…单电池
111…集电板
200…燃料气体供给排出机构
210…氢罐
220…截止阀
221…喷射器
231…燃料气体供给路
232…第一燃料气体排出路
233…燃料气体循环路
240…循环用泵
250…气液分离器
260…清洗阀
262…第二燃料气体排出路
300…氧化剂气体供给排出机构
310…空气滤清器
320…空气压缩器
331…氧化剂气体供给路
332…氧化剂气体排出路
340…背压阀
400…燃料电池循环冷却机构
410…散热器
420…温度传感器
430…循环用泵
441…冷却介质供给路
442…冷却介质排出路
500…电力充放电机构
510…负载装置
520…逆变器
550…蓄电池
560…DC-DC转换器
600…控制装置
610…结束时残留水扫气判定部
620…驻车时残留水扫气判定部
630…阳极侧扫气控制部
640…阴极侧扫气控制部
650…温度推定部
660…运转控制部
670…环境温度值存储部
680…扫气履历存储部
700…起动控制装置
710…计时器
SD…层叠方向

Claims (14)

1.一种残留水扫气处理方法，是具有燃料气体供给排出机构及氧化剂气体供给排出机构的燃料电池系统中的残留水扫气处理方法，包括：
在所述燃料电池系统运转中预测所述燃料电池系统的外部温度是否会成为第一规定温度以下的第一预测工序；
在所述第一预测工序中预测为所述外部温度会成为所述第一规定温度以下的情况下，仅对所述燃料气体供给排出机构及所述氧化剂气体供给排出机构中的所述氧化剂气体供给排出机构进行残留水扫气处理，然后停止所述燃料电池系统的运转的工序；
在所述燃料电池系统的运转停止后预测所述燃料电池系统中包含的规定部件的温度是否会成为第二规定温度以下的第二预测工序；及
在所述第二预测工序中预测为所述规定部件的温度会成为所述第二规定温度以下的情况下，对所述燃料气体供给排出机构进行残留水扫气处理的工序。
2.根据权利要求1所述的残留水扫气处理方法，其中，
所述残留水扫气处理方法还包括将所述氧化剂气体供给排出机构的残留水扫气处理的执行的有无存储于所述燃料电池系统所具有的存储装置的工序，
对所述燃料气体供给排出机构进行残留水扫气处理的工序具有：
在所述第二预测工序中预测为所述规定部件的温度会成为所述第二规定温度以下，且在所述燃料电池系统的运转停止之前对所述氧化剂气体供给排出机构进行了残留水扫气处理的情况下，对所述燃料气体供给排出机构进行残留水扫气处理而不对所述氧化剂气体供给排出机构进行残留水扫气处理的工序；及
在所述第二预测工序中预测为所述规定部件的温度会成为所述第二规定温度以下，且在所述燃料电池系统的运转停止之前未对所述氧化剂气体供给排出机构进行残留水扫气处理的情况下，对所述燃料气体供给排出机构及所述氧化剂气体供给排出机构进行残留水扫气处理的工序。
3.根据权利要求1所述的残留水扫气处理方法，其中，
所述第一规定温度是0℃以下的温度。
4.根据权利要求2所述的残留水扫气处理方法，其中，
所述第一规定温度是0℃以下的温度。
5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的残留水扫气处理方法，其中，
所述第二规定温度是0℃。
6.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的残留水扫气处理方法，其中，
所述规定部件是所述燃料气体供给排出机构中设置在排水用的流路上的阀和所述氧化剂气体供给排出机构中设置在排水用的流路上的阀中的至少一方。
7.根据权利要求5所述的残留水扫气处理方法，其中，
所述规定部件是所述燃料气体供给排出机构中设置在排水用的流路上的阀和所述氧化剂气体供给排出机构中设置在排水用的流路上的阀中的至少一方。
8.一种燃料电池系统，具备：
燃料电池；
燃料气体供给排出机构，向所述燃料电池供给反应气体，从所述燃料电池排出与所述反应气体关联的废气；
氧化剂气体供给排出机构，向所述燃料电池供给氧化剂气体，从所述燃料电池排出与所述氧化剂气体关联的废气；
第一预测部，在所述燃料电池系统的运转中预测外部温度是否会成为第一规定温度以下；
阴极侧扫气处理部，在预测为所述外部温度会成为所述第一规定温度以下的情况下，对所述氧化剂气体供给排出机构进行残留水扫气处理；
运转控制部，在所述氧化剂气体供给排出机构的残留水扫气处理后停止所述燃料电池系统的运转；
第二预测部，在所述燃料电池系统的运转停止后预测所述燃料电池系统中包含的规定部件的温度是否会成为第二规定温度以下；及
阳极侧扫气处理部，在所述第二预测部预测为所述规定部件的温度会成为所述第二规定温度以下的情况下，对所述燃料气体供给排出机构进行残留水扫气处理，在所述第一预测部预测为所述外部温度会成为所述第一规定温度以下的情况下，不对所述燃料气体供给排出机构进行残留水扫气处理。
9.根据权利要求8所述的燃料电池系统，其中，
所述燃料电池系统还具备存储所述氧化剂气体供给排出机构的残留水扫气处理的执行的有无的存储装置，
在所述第二预测部预测为所述规定部件的温度会成为所述第二规定温度以下，且在所述燃料电池系统的运转停止之前对所述氧化剂气体供给排出机构进行了残留水扫气处理的情况下，所述阳极侧扫气处理部对所述燃料气体供给排出机构进行残留水扫气处理，所述阴极侧扫气处理部不对所述氧化剂气体供给排出机构进行残留水扫气处理，
在所述第二预测部预测为所述规定部件的温度会成为所述第二规定温度以下，且在所述燃料电池系统的运转停止之前未对所述氧化剂气体供给排出机构进行残留水扫气处理的情况下，所述阳极侧扫气处理部对所述燃料气体供给排出机构进行残留水扫气处理，所述阴极侧扫气处理部对所述氧化剂气体供给排出机构进行残留水扫气处理。
10.根据权利要求8所述的燃料电池系统，其中，
所述第一规定温度是0℃以下的温度。
11.根据权利要求9所述的燃料电池系统，其中，
所述第一规定温度是0℃以下的温度。
12.根据权利要求8至权利要求11中任一项所述的燃料电池系统，其中，
所述第二规定温度是0℃。
13.根据权利要求8至权利要求11中任一项所述的燃料电池系统，其中，
所述规定部件是所述燃料气体供给排出机构中设置在排水用的流路上的阀和所述氧化剂气体供给排出机构中设置在排水用的流路上的阀中的至少一方。
14.根据权利要求12所述的燃料电池系统，其中，
所述规定部件是所述燃料气体供给排出机构中设置在排水用的流路上的阀和所述氧化剂气体供给排出机构中设置在排水用的流路上的阀中的至少一方。
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6380258B2 (ja) * 2015-06-26 2018-08-29 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP6565865B2 (ja) * 2016-10-27 2019-08-28 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよび車両
JP6597580B2 (ja) 2016-12-12 2019-10-30 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP7029630B2 (ja) * 2016-12-15 2022-03-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 燃料電池システム
JP6610591B2 (ja) * 2017-03-22 2019-11-27 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよび残水掃気制御方法
EP3389125B1 (en) * 2017-04-12 2020-04-29 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Fuel cell system
CN108390083B (zh) * 2018-01-10 2020-08-14 江苏乾景新能源产业技术研究院有限公司 一种组合再生式燃料电池系统放电工作模式启动方法
JP2020140835A (ja) * 2019-02-27 2020-09-03 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP7159915B2 (ja) * 2019-03-01 2022-10-25 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよび制御方法
JP7267880B2 (ja) * 2019-09-06 2023-05-02 株式会社Soken 燃料電池システム
JP7117279B2 (ja) * 2019-09-09 2022-08-12 本田技研工業株式会社 燃料電池車両及び該車両の停止時掃気時間の設定方法
JP7141384B2 (ja) 2019-11-12 2022-09-22 本田技研工業株式会社 燃料電池システム、及び燃料電池システムの低温動作方法
JP7239457B2 (ja) * 2019-11-26 2023-03-14 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP7200953B2 (ja) * 2020-01-08 2023-01-10 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法
JP7394003B2 (ja) * 2020-03-31 2023-12-07 本田技研工業株式会社 燃料電池システムの運転方法、及び燃料電池システム
JP2021190254A (ja) * 2020-05-28 2021-12-13 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよびその制御方法
JP7298547B2 (ja) * 2020-05-28 2023-06-27 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3835357B2 (ja) * 2002-06-12 2006-10-18 株式会社デンソー 燃料電池システム
DE10314820B4 (de) * 2003-04-01 2016-11-24 General Motors Corp. (N.D.Ges.D. Staates Delaware) Verfahren zum Verhindern der Einfrierung von Wasser im Anodenkreislauf eines Brennstoffzellensystems sowie Brennstoffzellensystem
US7270903B2 (en) * 2004-02-27 2007-09-18 Ford Motor Company Temperature-based vehicle wakeup strategy to initiate fuel cell freeze protection
JP4675623B2 (ja) * 2004-12-28 2011-04-27 本田技研工業株式会社 燃料電池システム及びその制御方法
JP5013305B2 (ja) * 2005-04-06 2012-08-29 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム及び燃料電池システムの運転方法
US7858251B2 (en) * 2005-10-21 2010-12-28 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell system and scavenging method for use in a fuel cell system
JP2007141589A (ja) * 2005-11-17 2007-06-07 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システムおよびその制御方法
JP5102448B2 (ja) * 2006-01-17 2012-12-19 本田技研工業株式会社 燃料電池システムおよびその運転方法
JP2008218242A (ja) 2007-03-05 2008-09-18 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP5168719B2 (ja) * 2007-04-13 2013-03-27 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP4747183B2 (ja) 2008-04-08 2011-08-17 本田技研工業株式会社 燃料電池システムおよび燃料電池システムの掃気方法
JP2009266689A (ja) 2008-04-25 2009-11-12 Toyota Motor Corp 燃料電池の運転方法、燃料電池システム
JP4801703B2 (ja) * 2008-08-26 2011-10-26 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
JP2010198786A (ja) 2009-02-23 2010-09-09 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP5091903B2 (ja) * 2009-04-03 2012-12-05 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
KR101124990B1 (ko) 2009-09-11 2012-03-27 현대자동차주식회사 연료전지 셧다운 방법
JP5757230B2 (ja) * 2011-12-26 2015-07-29 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよびその制御方法
JP2014227017A (ja) 2013-05-22 2014-12-08 株式会社豊田自動織機 車両のドアシール構造

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US10312532B2 (en) 2019-06-04
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