CN105609839B - 燃料电池用排水装置、燃料电池系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种燃料电池用排水装置、燃料电池系统及其控制方法，能够抑制从燃料电池的过度的排水。将燃料电池的内部的水分排出的燃料电池用的排水装置具备扫气气体供给部、操作部、排水处理控制部、及含水量取得部。所述操作部从使用者接受指示基于所述扫气气体供给部的所述燃料电池内部的水分的扫气的排水指令。所述排水处理控制部在所述含水量为规定值以下的情况下，执行如下处理中的任一个：(i)使所述操作部接受到的所述排水指令无效的处理；或(ii)以与所述含水量大于规定值时相比使通过所述扫气处理排出的排水量减少的方式变更所述扫气处理的处理条件的处理。

Description

燃料电池用排水装置、燃料电池系统及其控制方法

本申请主张基于在2014年11月14日提出申请的特愿2014-231175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用排水装置、燃料电池系统、移动体、燃料电池系统的控制方法。

背景技术

在固体高分子型燃料电池(以下，也简称为“燃料电池”)的运转中，通常，将通过电化学反应而生成的大量的水分排出。以往，关于从搭载燃料电池的移动体中的燃料电池的排水的处理方法提出各种技术(例如，日本特开2006-099994号公报、日本特开2008-074200号公报等)。

发明内容

【发明要解决的课题】

在具备燃料电池的燃料电池系统中，存在通过扫气将燃料电池内部的水分排出的情况。在这样的扫气处理中，当将燃料电池内部的水分过度排出时，存在燃料电池的发电性能下降这样的问题。这样，在燃料电池中，关于抑制以用于排出燃料电池内部的水分的排水处理为起因的不良情况的发生，依然存在改良的余地。

【用于解决课题的方案】

本发明为了解决燃料电池中的上述课题的至少一部分而作出，可以作为以下的方式来实现。

[1]作为本发明的第一方式，提供一种使燃料电池的内部的水分排出的燃料电池用的排水装置。该燃料电池用的排水装置可以具备扫气气体供给部、操作部、排水处理控制部、含水量取得部。所述扫气气体供给部可以将用于对所述燃料电池内部的水分进行扫气的气体向所述燃料电池供给。所述操作部可以从使用者接受指示所述燃料电池内部的水分的扫气的排水指令。所述排水处理控制部可以在所述操作部接受了所述排水指令时，使所述扫气气体供给部执行对所述燃料电池内部进行扫气的扫气处理，而从所述燃料电池排水。所述含水量取得部可以取得表示存在于所述燃料电池内部的水分量的含水量。所述排水处理控制部可以根据所述含水量来控制所述扫气处理的执行，在所述含水量为规定值以下的情况下，执行如下处理中的任一个：(i)使所述操作部接受到的所述排水指令无效的处理；及(ii)以与所述含水量大于规定值时相比使通过所述扫气处理排出的排水量减少的方式变更所述扫气处理的处理条件的处理。根据该方式的排水装置，能够抑制以扫气处理为起因的燃料电池内部的过干燥的发生。

[2]在上述方式的排水装置中，可以是，在所述扫气处理的执行中，所述排水处理控制部在经由所述操作部接受了与表示所述排水指令的操作相同的操作时，停止执行所述扫气处理。根据该方式的排水装置，能够在使用者选择的任意的时机将燃料电池内部的水分排出，并且能够以直观的操作进行排水指令的取消。因此，排水装置、具备排水装置的燃料电池系统的使用性提高。

[3]上述方式的排水装置可以还具备通知部，所述通知部向所述使用者通知所述扫气处理的执行状态。根据该方式的排水装置，向使用者通知扫气处理的执行状态，因此使用性提高。

[4]上述方式的排水装置可以还具备环境信息取得部，所述环境信息取得部取得表示配置有所述燃料电池的环境条件的环境信息，所述排水处理控制部对应于所述环境信息来变更所述扫气处理的处理条件。根据该方式的排水装置，能够进行与燃料电池的配置环境对应的适当的排水处理的执行。

[5]作为本发明的第二方式，提供一种燃料电池系统。该方式的燃料电池系统可以具备：燃料电池；上述方式的排水装置；及系统控制部，具备对所述燃料电池的运转进行控制的功能和作为所述排水装置的所述排水处理控制部的功能。所述系统控制部可以将经由所述操作部接受了所述排水指令时被执行的所述扫气处理作为强制扫气处理而使所述扫气气体供给部执行该强制扫气处理。所述系统控制部可以除了使所述扫气气体供给部执行所述强制扫气处理之外，还在所述燃料电池的运转结束时使所述扫气气体供给部执行对所述燃料电池内部进行扫气的运转结束时扫气处理。根据该方式的燃料电池系统，使用者在运转结束时扫气处理之前通过强制扫气处理能够任意地减少燃料电池内部的水分，因此能够减少运转结束时扫气处理的排水量。

[6]上述方式的燃料电池系统可以具备环境信息取得部，该环境信息取得部取得表示配置有所述燃料电池的环境条件的环境信息，所述系统控制部对应于通过所述环境信息取得部取得的所述环境信息来变更所述强制扫气处理的处理条件和所述运转结束时扫气处理的处理条件。根据该方式的燃料电池系统，根据燃料电池的配置环境而能够进行适当的排水处理的执行。而且，运转结束时扫气处理的处理条件和强制扫气处理的处理条件都被变更，因此无论与燃料电池的配置环境对应的处理条件的变更如何，都能确保预先执行强制扫气处理产生的运转结束时扫气处理的排水量的减少效果。

[7]作为本发明的第三方式，提供一种搭载燃料电池作为电力源的移动体。该方式的移动体可以搭载上述方式的燃料电池系统。根据该方式的移动体，能提高燃料电池的排水处理的控制性，抑制以排水处理为起因的不良情况。

上述的本发明的各方式具有的多个构成要素并非全部必须，为了解决上述的课题的一部分或全部，或者为了实现本说明书记载的效果的一部分或全部，对于所述多个构成要素的一部分，可以适当进行其变更、删除、与新的其他的构成要素的更换、限定内容的一部分删除。而且，为了解决上述的课题的一部分或全部，或者为了实现本说明书记载的效果的一部分或全部，可以将上述的本发明的一方式包含的技术特征的一部分或全部与上述的本发明的其他的方式包含的技术特征的一部分或全部组合，来作为本发明的独立的一方式。

本发明也可以通过排水装置、燃料电池系统、移动体以外的各种方式实现。例如，可以通过对燃料电池内部进行扫气的扫气装置或扫气系统的方式实现。此外，可以通过从燃料电池的排水方法、扫气方法、排水处理的控制方法、扫气处理的控制方法、实现这些方法的计算机程序、记录有该计算机程序的非暂时性的记录介质等方式实现。

附图说明

图1是表示燃料电池系统的结构的概略图。

图2是表示在燃料电池的运转中执行的排水控制的流程的说明图。

图3是表示在燃料电池的运转结束后执行的排水控制的流程的说明图。

图4是表示强制吹扫处理的处理流程的说明图。

图5是表示排水通知部的通知处理的说明图。

图6是表示排水通知部的通知处理的说明图。

图7是表示第二实施方式的排水控制的流程的说明图。

图8是用于说明强制吹扫处理的处理条件的变更的说明图。

图9是用于说明强制吹扫处理的处理条件的变更的说明图。

【标号说明】

100…燃料电池系统

10…操作部

11…排水开关

12…排水通知部

12a…指示器

12b…显示部

15…控制部

16…排水处理执行部

18…含水量检测部

20…燃料电池

21…单电池

30…阴极气体供给部

31…阴极气体配管

32…空气压缩器

33…气流计

34…开闭阀

41…阴极废气配管

43…调压阀

44…压力计测部

50…阳极气体供给部

51…阳极气体配管

52…氢罐

53…开闭阀

54…调节器

55…氢供给装置

56…压力计测部

61…阳极废气配管

62…气液分离部

63…阳极气体循环配管

64…氢循环用泵

65…阳极排水配管

66…排水阀

80…外部气温传感器

81…阻抗计测部

具体实施方式

A.第一实施方式：

[燃料电池系统的结构]

图1是表示作为本发明的第一实施方式的燃料电池系统100的结构的概略图。该燃料电池系统100搭载于燃料电池车辆，根据来自作为使用者的驾驶者的要求，输出作为驱动力而使用的电力。燃料电池系统100具备操作部10、控制部15、燃料电池20、阴极气体供给部30、阳极气体供给部50。

操作部10设于燃料电池车辆的驾驶席，接受来自驾驶者的操作，并将表示其操作内容的信号向控制部15发送。操作部10经由驾驶座装备的油门踏板或制动踏板(图示省略)，接受对燃料电池车辆的行驶速度的操作作为对燃料电池系统100的输出要求。操作部10还具备排水开关11、排水通知部12。

排水开关11以使驾驶者在驾驶中能够按下的方式设于仪表板，接受来自驾驶者的排水处理(后述)的执行开始的指令即排水指令。在本实施方式中，排水开关11由按钮开关构成。排水通知部12以使驾驶者在驾驶中能够视觉辨认的方式设于仪表板，向驾驶者通知与排水处理的执行状态相关的信息。在本实施方式中，排水通知部12具有：通过点亮/熄灭来通知排水处理的执行状态的指示器12a；显示与排水处理相关的消息的显示部12b。指示器12a例如由LED灯构成。显示部12b例如由液晶显示器或LED显示器等构成。关于排水开关11的操作或排水通知部12的通知处理的详情，在后文叙述。

控制部15是处理器，由具备中央处理装置和主存储装置的微型计算机构成，通过向主存储装置上读入程序，而发挥各种功能。控制部15相当于本发明中的系统控制部的下位概念，对燃料电池系统100的各结构部进行控制，具有向燃料电池20发出与输出要求对应的电力的作为发电控制部的功能。控制部15还具有作为排水处理执行部16、含水量检测部18的功能。排水处理执行部16控制进行从燃料电池20的排水的排水处理的执行。排水处理执行部16相当于本发明中的排水处理控制部的下位概念。关于排水处理执行部16的排水控制，在后文叙述。含水量检测部18检测表示燃料电池20的内部存在的水分量的含水量，向排水处理执行部16输出(详情后述)。

燃料电池20是接受作为反应气体的氢(阳极气体)和空气(阴极气体)的供给而发电的固体高分子型燃料电池。燃料电池20具有将多个单电池21层叠而成的堆叠结构。各单电池21分别是即便为单体也能够发电的发电要素，具有在电解质膜的两面配置有电极的发电体即膜电极接合体；夹着膜电极接合体的2张隔板(未图示)。电解质膜是在内部包含水分的湿润状态时表现出良好的质子传导性的固体高分子薄膜。

阴极气体供给部30具有向燃料电池20供给阴极气体的功能、将从燃料电池20的阴极侧排出的排水和阴极废气向燃料电池系统100的外部排出的功能。阴极气体供给部30在燃料电池20的上游侧具备阴极气体配管31、空气压缩器32、气流计33、开闭阀34。阴极气体配管31与燃料电池20的阴极侧的气体流路的入口连接。空气压缩器32经由阴极气体配管31而与燃料电池20连接，将取入外部空气并进行了压缩后的空气作为阴极气体向燃料电池20供给。

气流计33在空气压缩器32的上游侧，计测空气压缩器32取入的外部空气的量，向控制部15发送。控制部15基于其计测值而驱动空气压缩器32，由此来控制空气向燃料电池20的供给量。开闭阀34设于空气压缩器32与燃料电池20之间。开闭阀34通常为关闭的状态，在从空气压缩器32将具有规定的压力的空气向阴极气体配管31供给时打开。

阴极气体供给部30在燃料电池20的下游侧还具备阴极废气配管41、调压阀43、压力计测部44。阴极废气配管41与燃料电池20的阴极侧的气体流路的出口连接，将排水及阴极废气向燃料电池系统100的外部引导。调压阀43调整阴极废气配管41的阴极废气的压力即燃料电池20的阴极侧的背压。压力计测部44设于调压阀43的上游侧，计测阴极废气的压力，并将其计测值向控制部15发送。控制部15基于压力计测部44的计测值来调整调压阀43的开度。

在通过排水处理执行部16的控制而执行的排水处理中，阴极气体供给部30向燃料电池20供给扫气气体，执行对燃料电池20的内部进行扫气(吹扫)的扫气处理。在本实施方式中，阴极气体供给部30相当于本发明中的扫气气体供给部的下位概念。在扫气处理中，在阳极气体向燃料电池20的供给停止的状态下，将由空气压缩器32取入的外部空气作为扫气气体，向阴极气体配管31、燃料电池20的内部、阴极废气配管41流动。通过扫气处理，包含燃料电池20的内部的阴极气体的流路内的水分向燃料电池系统100的外部排出。

阳极气体供给部50具有向燃料电池20供给阳极气体的功能、将从燃料电池20排出的阳极废气向燃料电池系统100的外部排出的功能、使阳极气体在燃料电池系统100内循环的功能。阳极气体供给部50在燃料电池20的上游侧具备阳极气体配管51、氢罐52、开闭阀53、调节器54、氢供给装置55、压力计测部56。在氢罐52填充有用于向燃料电池20供给的高压氢。氢罐52经由阳极气体配管51而与燃料电池20的阳极侧的气体流路的入口连接。

在阳极气体配管51，从作为上游侧的氢罐52侧依次设有开闭阀53、调节器54、氢供给装置55、压力计测部56。控制部15对开闭阀53的开闭进行控制，由此来控制从氢罐52向氢供给装置55的上游侧的氢的流入。调节器54是用于调整氢供给装置55的上游侧的氢的压力的减压阀，其开度由控制部15控制。氢供给装置55例如由电磁驱动式的开闭阀即喷射器构成。压力计测部56计测氢供给装置55的下游侧的氢的压力，向控制部15发送。控制部15基于压力计测部56的计测值，对氢供给装置55的驱动周期、即开闭周期进行控制，由此来控制向燃料电池20供给的氢量。

阳极气体供给部50在燃料电池20的下游侧还具备阳极废气配管61、气液分离部62、阳极气体循环配管63、氢循环用泵64、阳极排水配管65、排水阀66、压力计测部67。阳极废气配管61将燃料电池20的阳极侧的气体流路的出口与气液分离部62连接。在阳极废气配管61设有压力计测部67。压力计测部67在燃料电池20的氢歧管的出口附近，计测阳极废气的压力即燃料电池20的阳极侧的背压，向控制部15发送。压力计测部67可以省略。

气液分离部62与阳极气体循环配管63和阳极排水配管65连接。经由阳极废气配管61向气液分离部62流入的阳极废气由气液分离部62分离成气体成分与水分。在气液分离部62内，阳极废气的气体成分被导向阳极气体循环配管63，水分被导向阳极排水配管65。

阳极气体循环配管63连接在阳极气体配管51的比氢供给装置55靠下游处。在阳极气体循环配管63设有氢循环用泵64，通过该氢循环用泵64，在气液分离部62中分离的气体成分包含的氢向阳极气体配管51送出。在阳极排水配管65设有排水阀66。

排水阀66按照来自控制部15的指令进行开闭。控制部15通常将排水阀66关闭，在预先设定的规定的排水时机、阳极废气中的非活性气体的排出时机将排水阀66打开。阳极排水配管65的下游端与阴极废气配管41合流，以使阳极侧的排水和阳极废气能够与阴极侧的排水和阴极废气混合而排出(图示省略)。

燃料电池系统100还具备外部气温传感器80、阻抗计测部81。外部气温传感器80将表示燃料电池车辆外部的气温的外部气温的信号向控制部15发送。由外部气温传感器80检测的外部气温相当于表示配置燃料电池20的环境条件的环境信息的下位概念。外部气温传感器80的检测结果使用于排水处理执行部16的排水控制(后述)。

阻抗计测部81与燃料电池20的各单电池21连接。阻抗计测部81利用交流阻抗法，计测各单电池21的电阻即单电池电阻，向控制部15输出。单电池电阻受到各单电池21内存在的水分量的影响。含水量检测部18取得基于预先准备的单电池电阻与各单电池21内的水分量的关系而得到的推定值作为表示燃料电池20的当前的含水量的实测值。

此外，燃料电池系统100具备向燃料电池20供给制冷剂而控制燃料电池20的运转温度的制冷剂供给部，但其图示及详细的说明省略。而且，燃料电池系统100具备二次电池、DC/DC转换器(图示省略)。二次电池蓄积燃料电池20输出的电力或再生电力，与燃料电池20一起作为电力源发挥功能。DC/DC转换器能够控制二次电池的充放电或燃料电池20的输出电压。需要说明的是，上述的燃料电池系统100的各结构部使用二次电池的电力，由此在燃料电池20的运转停止后也能够进行驱动。

[燃料电池系统的排水处理]

依次参照图2～图6，说明在本实施方式的燃料电池系统100中执行的排水处理。在本实施方式的燃料电池系统100中，除了燃料电池20的运转中，在燃料电池20的运转结束后，也利用二次电池的电力来执行排水处理。以下，首先，依次说明燃料电池20的运转中的排水控制和燃料电池20的运转结束后的排水控制。

图2是表示在燃料电池20的运转中通过排水处理执行部16执行的排水控制的流程的说明图。在步骤S10中，排水处理执行部16检测排水开关11是否被按下。排水处理执行部16在燃料电池20的运转中，当检测到通过驾驶者按下了排水开关11的情况时(步骤S10为“是”)，执行强制吹扫处理作为排水处理(步骤S15)。

在强制吹扫处理中，执行基于阴极气体供给部30的扫气处理，将燃料电池20内部的水分及燃料电池系统100内的水分向外部排出。关于强制吹扫处理的详细的处理内容在后文叙述。需要说明的是，强制吹扫处理在燃料电池车辆的行驶中也能够执行。这种情况下，暂时停止燃料电池20的发电，在切换成使用二次电池的电力作为驱动力的行驶模式的基础上，执行强制吹扫处理。

在本实施方式的燃料电池系统100中，驾驶者进行点火装置断开的操作而使燃料电池车辆为停车状态等情况下，控制部15结束燃料电池20的运转。具体而言，控制部15停止基于阴极气体供给部30及阳极气体供给部50的向燃料电池20的反应气体的供给。排水处理执行部16在步骤S20中，当检测到燃料电池20的运转结束时，执行结束时吹扫处理作为排水处理(步骤S25)。

在结束时吹扫处理中，执行基于阴极气体供给部30的扫气处理，将燃料电池20内部的水分及燃料电池系统100内的水分向外部排出。这样，在燃料电池20的运转结束时，使燃料电池系统100内的水分减少，由此能抑制以冰点下等的低温环境下等的冻结为起因的燃料电池系统100的起动性的下降、残留水分引起的部件的劣化等。

图3是表示在燃料电池20的运转结束后通过排水处理执行部16执行的排水控制的流程的说明图。排水处理执行部16在燃料电池20的运转停止后，即使检测到通过驾驶者按下排水开关11的情况下(步骤S30)，也执行强制吹扫处理作为排水处理(步骤S35)。排水处理执行部16在燃料电池20的运转停止后，定期地驱动外部气温传感器80，取得外部气温。排水处理执行部16在检测到外部气温为冰点下附近的规定的温度(例如，0～5℃的温度)的情况下(步骤S40)，执行停止中吹扫处理作为排水处理(步骤S45)。

在停止中吹扫处理中，执行基于阴极气体供给部30的扫气处理，将燃料电池20内部的水分及燃料电池系统100内的水分向外部排出。除了结束时吹扫处理之外，还执行停止中吹扫处理，由此燃料电池20内部的水分进一步减少，能更可靠地抑制以冻结为起因的燃料电池系统100的起动性的下降。驾驶者进行点火装置接通的操作而使燃料电池系统100起动，在燃料电池20的运转开始的情况下，排水处理执行部16向燃料电池20的运转中的排水控制(图2)转移(步骤S50)。

这样，在本实施方式的燃料电池系统100中，在结束时吹扫处理(图2的步骤S25)、停止中吹扫处理(图3的步骤S45)之前，通过驾驶者的操作，在任意的时机执行强制吹扫处理(步骤S15、S35)。即，在本实施方式的燃料电池系统100中，驾驶者能够任意地选择执行排水处理的场所或时机。驾驶者通过强制吹扫处理而预先使燃料电池20内的水分减少，由此在燃料电池车辆的停车时或停车中能够抑制来自燃料电池20的排水的受水的损害的发生。

通常，在燃料电池车辆中，在保养时或长期放置等情况下，存在二次电池的连接松脱的情况、二次电池的蓄电量不足的情况等，可能会陷入无法执行停止中吹扫处理的状态。若是本实施方式的燃料电池系统100，在预测到这样的事态的情况下，驾驶者预先执行强制吹扫处理，由此能够使燃料电池20内的水分量减少。因此，能够预防以低温环境下的水分的冻结为起因的燃料电池20的起动性的下降。

图4是表示排水处理执行部16执行的强制吹扫处理的处理流程的说明图。在步骤S110中，排水处理执行部16使排水通知部12的指示器12a点亮，检测排水开关11的按下，将排水处理的执行开始的情况向驾驶者通知。在步骤S120中，执行关于燃料电池20的含水量的判定(第一含水量判定)。排水处理执行部16从含水量检测部18取得当前的燃料电池20的含水量的计测值。排水处理执行部16在判定为燃料电池20的含水量为规定的阈值以上且预先确定的允许范围内的情况下，使阴极气体供给部30开始扫气处理的执行(步骤S130)。此时，排水处理执行部16开始扫气处理的执行时间的计测。

在步骤S120中，在判定为燃料电池20的含水量比规定值小且从允许范围脱离的情况下，排水处理执行部16使来自驾驶者的排水指令无效，不使阴极气体供给部30执行扫气处理而结束强制吹扫处理。排水处理执行部16使在步骤S110中点亮的指示器12a熄灭，为了表示排水处理未被执行的情况，而显示排水处理的执行完成的内容(步骤S180)。排水处理执行部16可以将排水处理不能执行或不需要执行的状态的内容的消息显示于显示部12b。

这样，在本实施方式中，在燃料电池20的含水量不足的情况下，不执行强制吹扫处理。由此，燃料电池20成为过度干燥的状态，抑制燃料电池20的发电性能下降的情况。需要说明的是，在燃料电池20的运转结束后的排水控制的情况下，由于是结束时吹扫处理的执行后，因此可以省略步骤S120的含水量的判定处理。

排水处理执行部16在基于阴极气体供给部30的扫气处理的执行开始后，检测到使用者再次按下排水开关11的情况下(步骤S140为“是”)，将基于阴极气体供给部30的扫气处理的执行中断并结束(步骤S170)。此外，排水处理执行部16使在步骤S110中点亮的指示器12a熄灭(步骤S180)。在本实施方式中，在这种情况下，通过指示器12a的熄灭，将排水处理的执行中断的情况向驾驶者通知，在显示部12b上不特别显示消息。但是，排水处理执行部16即使在这种情况下，也可以将排水处理的执行中断的内容的消息或排水处理完成的内容显示于显示部12b。由此，能够使强制吹扫处理的中断/结束由驾驶者更可靠地识别。

这样，在本实施方式的燃料电池系统100中，即使在驾驶者错误地开始排水处理的情况下，能够任意地使该排水处理中断。而且，使排水处理中断的操作是与使排水处理开始的操作同样地按下排水开关11的操作，因此驾驶者能够直观地掌握排水处理的取消用的操作。因此，驾驶者能简易且迅速地进行排水处理的取消操作。

排水处理执行部16在基于阴极气体供给部30的扫气处理的执行中的步骤S150中，也执行关于燃料电池20的含水量的判定(第二含水量判定)。排水处理执行部16在检测到燃料电池20的含水量成为规定值以下且从允许范围脱离的情况下(步骤S150“否”)，使基于阴极气体供给部30的扫气处理中断并结束(步骤S170)。排水处理执行部16使在步骤S110中点亮的指示器12a熄灭，将排水处理的执行完成的内容的消息显示于显示部12b(步骤S180)。

由此，能抑制在成为了燃料电池20的含水量少的干燥状态之后无益地使扫气处理继续的情况。需要说明的是，步骤S150中的第二含水量判定的阈值可以设定与步骤S120中的第一含水量判定的阈值不同的值。在结束时吹扫处理或停止中吹扫处理中，也与强制吹扫处理同样地，通过在扫气处理的执行中进行与第二含水量判定同样的判定处理，也可以根据燃料电池20的含水量来决定扫气处理的结束时机。

排水处理执行部16在步骤S140、S150中扫气处理未停止的情况下，在预先设定的处理时间(例如，几十秒至几分钟程度)经过时，完成基于阴极气体供给部30的扫气处理(步骤S160、S170)。排水处理执行部16使在步骤S110中点亮的指示器12a熄灭，将排水处理的执行完成的内容的消息显示于显示部12b(步骤S180)。

参照图5、图6的时间图，说明强制吹扫处理的基于排水通知部12的通知处理。在图5、图6中示出排水开关11的操作时机、扫气处理的开始和结束的时机、排水通知部12的指示器12a的点亮·熄灭的时机、显示部12b的消息的显示·消去的时机。在图5中，扫气处理继续至规定的处理时间经过为止的情况、或者在步骤S150中燃料电池20的含水量达到阈值的情况由实线表示。而且，在图5中，在步骤S140中将扫气处理中断的情况由单点划线表示。在图6中，示出在步骤S120中使排水指令无效的情况。

在图5中如实线所示，排水通知部12的指示器12a在从排水开关11被按下之后到强制吹扫处理的执行结束为止期间，使点亮的状态继续。由此，驾驶者能够视觉辨认通过自身的操作而开始的排水处理为执行中的情况。在强制吹扫处理正常结束时，在显示部12b显示强制吹扫处理完成的情况。另一方面，在图5中如单点划线所示，驾驶者按下排水开关11而扫气处理中断的情况下，仅通过使指示器12a熄灭而在显示部12b上不显示消息。

如图6中所示，在由于燃料电池20的含水量从允许范围脱离而使强制吹扫处理的执行指令无效的情况下，排水通知部12的指示器12a虽然暂时点亮但在短时间内熄灭。由此，驾驶者能够获知虽然接受了自身的排水处理的执行开始指令的操作但使其无效的情况。而且，在指示器12a熄灭之后，显示排水处理完成的内容的消息。也可以取代排水处理完成的内容的消息，而显示燃料电池20的含水量少且不需要排水处理的内容的消息。由此，驾驶者能够获知使排水指令无效的理由。

[第一实施方式的总结]

如以上那样，根据本实施方式的燃料电池系统100，驾驶者通过排水开关11能够任意地选择排水处理的执行时机。因此，能够预防以排水处理为起因的受水的损害的发生。而且，在燃料电池20的含水量不足的情况下禁止强制吹扫处理的执行，因此能抑制由于排水处理而燃料电池20内部过度干燥的情况。强制吹扫处理根据燃料电池20内的含水量而结束，因此能抑制无益地使扫气处理继续而系统效率下降的情况。此外，通过排水通知部12的通知而驾驶者能够掌握排水处理的执行状态，因此能够得到高使用性。

B.第二实施方式：

图7是表示作为本发明的第二实施方式的燃料电池系统的排水控制的流程的说明图。第二实施方式的燃料电池系统的结构与第一实施方式的燃料电池系统100大致相同(图1)。在第二实施方式的燃料电池系统中，除了燃料电池20的运转中执行的排水控制不同的点以外，执行与第一实施方式中说明的情况同样的排水控制。在第二实施方式的燃料电池系统中，排水处理执行部16在燃料电池20的运转中的排水控制中执行吹扫条件设定处理(步骤S5)。

在吹扫条件设定处理中，排水处理执行部16根据配置燃料电池20的环境信息，设定作为排水处理而执行的扫气处理的执行条件。排水处理执行部16从外部气温传感器80取得外部气温作为配置燃料电池20的环境信息，根据其外部气温，变更结束时吹扫处理(步骤S25)及强制吹扫处理(步骤S35)的处理条件。关于结束时吹扫处理的处理条件，以外部气温越低而排水量越多的方式，使扫气气体的流量和扫气处理的处理时间中的至少一方增大。由此，能够更可靠地抑制以低温环境下的冻结为起因的燃料电池20的起动性的下降。而且，在燃料电池系统100内的水分冻结的预防的必要性低的温度环境下，能抑制排水处理的消耗能量。

图8、图9是用于说明强制吹扫处理的处理条件的变更的说明图。在图8中，外部气温为常温(例如10°～30°左右)的情况的扫气气体的流量在纸面左侧例示，外部气温为低温(例如-10°～10°左右)的情况的扫气气体的流量在纸面右侧例示。在图9中，关于外部气温为常温的情况的扫气处理的时间图在纸面左侧例示，关于外部气温为低温的情况的扫气处理的时间图在纸面右侧例示。

排水处理执行部16与结束时吹扫处理的处理条件同样，以外部气温越低而排水量越多的方式变更强制吹扫处理的处理条件。具体而言，排水处理执行部16在外部气温越低时，使强制吹扫处理中的扫气气体的流量增大。或者，排水处理执行部16使强制吹扫处理的执行结束的燃料电池20的含水量DW的阈值Th下降(图9)。由此，若扫气气体的流量相同，则外部气温越低，强制吹扫处理的扫气时间tp越长，排水量增多。排水处理执行部16可以变更扫气气体的流量和燃料电池20的含水量的阈值Th这两方。

如以上所述，根据第二实施方式的燃料电池系统，对应于配置燃料电池20的环境条件来变更结束时吹扫处理的处理条件，因此能更可靠地抑制以低温环境下的冻结为起因的燃料电池20的起动性的下降。而且，强制吹扫处理的处理条件与结束时吹扫处理的处理条件同样，在外部气温越低时，将排水量越向增大的方向变更。因此，能抑制以强制吹扫处理的处理条件的变更为起因而强制吹扫处理的结束时吹扫处理执行时的受水的损害的预防效果减少的情况。

C.变形例：

C1.变形例1：

在上述各实施方式中，排水开关11构成作为设于仪表板的按钮。相对于此，排水开关11可以由设置在仪表板上的触摸面板上的按钮图标构成，也可以由杆式开关构成。而且，排水开关11可以设置在驾驶席的座席旁边，也可以构成作为脚下的脚踏踏板。排水处理执行部16可以取代排水开关11的操作而接受驾驶者的声音的排水指令。而且，排水处理执行部16在通过用于接受排水处理的操作以外的操作的操作部以规定的模式被操作时，可以判定为从驾驶者发出排水指令。例如，警示开关在短时间期间被连续按下3次时，可以判定为发出了排水指令。

C2.变形例2：

在上述各实施方式中，排水通知部12通过指示器12a或显示部12b，将与排水处理相关的信息向驾驶者通知。相对于此，排水通知部12也可以通过指示器12a或显示部12b以外的手段，将与排水处理相关的信息向驾驶者通知。排水通知部12可以经由扬声器，通过声音等将与排水处理相关的信息向驾驶者通知。

C3.变形例3：

在上述的各实施方式中，排水处理执行部16在第一含水量判定中，燃料电池20的含水量从允许范围脱离的情况下，使基于驾驶者的排水指令无效。相对于此，排水处理执行部16可以不使基于驾驶者的排水指令无效。排水处理执行部16在第一含水量判定中，可以在燃料电池20的含水量从允许范围脱离的情况下，以使强制吹扫处理中排出的排水量减少的方式变更强制吹扫处理的处理条件。在强制吹扫处理的处理条件中，包含例如在上述的各实施方式中说明那样的扫气气体的流量或含水量的阈值、扫气处理的继续时间等。排水处理执行部16可以不进行第一含水量判定，在强制吹扫处理的执行前，根据燃料电池20的含水量来变更强制吹扫处理的处理条件。

C4.变形例4：

在上述的各实施方式中，排水处理执行部16在排水控制中，执行强制吹扫处理、结束时吹扫处理、停止中吹扫处理作为排水处理。相对于此，排水处理执行部16只要至少执行强制吹扫处理作为排水控制中的排水处理即可，结束时吹扫处理或停止中吹扫处理可以省略。即使在结束时吹扫处理或停止中吹扫处理未执行的情况下，驾驶者通过在任意的时机能够执行的强制吹扫处理，能够预防与排水处理相伴的受水的损害的发生、低温环境下的燃料电池20的冻结、以残留水分为起因的燃料电池系统内的部件的劣化等。

C5.变形例5：

在上述的各实施方式中，含水量检测部18基于阻抗计测部81的计测值来取得燃料电池20的含水量的推定值。相对于此，含水量检测部18也可以通过其他的手段来取得燃料电池20的含水量的推定值。例如，含水量检测部18可以基于燃料电池20的输出电流、向燃料电池20供给的反应气体的流量、从燃料电池20排出的水分量等的燃料电池20的运转履历，取得燃料电池20的含水量的推定值。

C6.变形例6：

在上述的各实施方式的燃料电池系统的各吹扫处理中，通过阴极气体供给部30执行燃料电池20内部的扫气处理。相对于此，在上述的各实施方式的燃料电池系统的各吹扫处理中，可以除了基于阴极气体供给部30的扫气处理之外，或者取代基于阴极气体供给部30的扫气处理，执行基于阳极气体供给部50的扫气处理。在基于阳极气体供给部50的扫气处理中，排水处理执行部16在使来自氢罐52的氢的供给停止的状态下，驱动氢循环用泵64，经由阳极废气配管61和阳极气体循环配管63使燃料电池20内的残留气体循环。并且，通过使排水阀66以规定的周期开阀而执行排水。在上述的各实施方式的燃料电池系统的各吹扫处理中，无论阴极气体供给部30或阳极气体供给部50如何，都可以通过从另行设置的扫气气体供给部向燃料电池20供给扫气气体来执行扫气处理。

C7.变形例7：

在上述第二实施方式中，排水处理执行部16经由外部气温传感器80取得外部气温作为配置燃料电池20的环境的环境信息。相对于此，排水处理执行部16也可以取得外部气温以外的信息作为燃料电池20的环境信息。例如，可以是排水处理执行部16取得日期信息，并取得当前的季节作为燃料电池20的环境信息。这种情况下，排水处理执行部16可以按照各季节来变更强制吹扫处理或结束时吹扫处理的处理条件。更具体而言，排水处理执行部16可以是以环境温度越低的季节而越增多排水量的方式变更强制吹扫处理或结束时吹扫处理的处理条件。此外，排水处理执行部16可以从GPS卫星等取得表示燃料电池车辆的当前地的位置信息作为燃料电池20的环境信息。这种情况下，排水处理执行部16可以在燃料电池车辆的当前地的海拔越高时而排水量越增多的方式变更强制吹扫处理或结束时吹扫处理的处理条件。

C8.变形例8：

在上述的各实施方式的燃料电池系统中，在排水开关11被按下之后，排水开关11再次被按下的情况下，取消强制吹扫处理。相对于此，燃料电池系统也可以具有用于取消强制吹扫处理的排水开关11以外的操作部。

C9.变形例9：

上述的各实施方式的燃料电池系统搭载于燃料电池车辆。相对于此，上述的各实施方式的燃料电池系统也可以搭载于燃料电池车辆以外的移动体(例如，列车或船舶、飞机等)。而且，上述的各实施方式的燃料电池系统可以不搭载于移动体，也可以向建筑物或设施等导入。

C10.变形例10：

上述的各实施方式的燃料电池系统可以解释为具备燃料电池用的排水装置的系统，该燃料电池用的排水装置包括能够执行向燃料电池20供给扫气气体的扫气处理的阴极气体供给部30、能够接受来自使用者的排水指令的排水开关11、在接受到来自使用者的排水指令时使阴极气体供给部30执行扫气处理的控制部15。本发明的排水装置并不局限于与燃料电池一起搭载于燃料电池系统的结构，也可以具有作为与燃料电池能够连接的作为单体的装置的结构。

C11.变形例11：

上述的各实施方式的燃料电池系统可以解释为具备以下的方式的排水装置。该方式的排水装置是使燃料电池的内部的水分排出的燃料电池用的排水装置，具备能够将用于对所述燃料电池内部的水分进行扫气的气体向所述燃料电池供给的扫气气体供给部、从使用者能够接受对所述燃料电池内部的水分的扫气进行指示的排水指令的操作部、在所述操作部接受了所述排水指令时使所述扫气气体供给部执行对所述燃料电池内部进行扫气的扫气处理的控制部。根据该方式的排水装置，能够在使用者选择的任意的时机将燃料电池内部的水分排出。因此，在要抑制从燃料电池的排水量等情况下，能够事先进行扫气处理而减少燃料电池内部的水分，能够减少在这以后进行的排水处理中排出的排水量。

本发明并不局限于上述的实施方式或实施例、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、实施例、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。而且，在上述的各实施方式及变形例中，由软件实现的功能及处理的一部分或全部可以由硬件实现。而且，由硬件实现的功能及处理的一部分或全部可以由软件实现。作为硬件，可以使用例如集成电路、分立电路、将这些电路组合的电路模块等各种电路。

Claims (18)

1.一种排水装置，是将燃料电池的内部的水分排出的燃料电池用的排水装置，具备：

扫气气体供给部，将用于对所述燃料电池内部的水分进行扫气的气体向所述燃料电池供给；

操作部，从使用者接受指示所述燃料电池内部的水分的扫气的排水指令；

排水处理控制部，在所述操作部接受了所述排水指令时，使所述扫气气体供给部执行对所述燃料电池内部进行扫气的扫气处理，而从所述燃料电池排水；及

含水量取得部，取得表示存在于所述燃料电池内部的水分量的含水量，

所述排水处理控制部在所述含水量为规定值以下的情况下，执行如下处理中的任一个：

(i)使所述操作部接受到的所述排水指令无效的处理；及

(ii)以与所述含水量大于规定值时相比使通过所述扫气处理排出的排水量减少的方式变更所述扫气处理的处理条件的处理。

2.根据权利要求1所述的排水装置，其中，

在所述扫气处理的执行中，所述排水处理控制部在经由所述操作部接受了与表示所述排水指令的操作相同的操作时，停止执行所述扫气处理。

3.根据权利要求1所述的排水装置，其中，

所述排水装置还具备通知部，所述通知部向所述使用者通知所述扫气处理的执行状态。

4.根据权利要求2所述的排水装置，其中，

所述排水装置还具备通知部，所述通知部向所述使用者通知所述扫气处理的执行状态。

5.根据权利要求1～权利要求4中任一项所述的排水装置，其中，

所述排水装置还具备环境信息取得部，所述环境信息取得部取得表示配置有所述燃料电池的环境条件的环境信息，

所述排水处理控制部对应于所述环境信息来变更所述扫气处理的处理条件。

6.一种燃料电池系统，具备：

燃料电池；

权利要求1～权利要求5中任一项所述的排水装置；及

系统控制部，具备对所述燃料电池的运转进行控制的功能和作为所述排水装置的所述排水处理控制部的功能，

所述系统控制部将经由所述操作部接受了所述排水指令时被执行的所述扫气处理作为强制扫气处理而使所述扫气气体供给部执行该强制扫气处理，

所述系统控制部除了使所述扫气气体供给部执行所述强制扫气处理之外，还在所述燃料电池的运转结束时使所述扫气气体供给部执行对所述燃料电池内部进行扫气的运转结束时扫气处理。

7.根据权利要求6所述的燃料电池系统，其中，

所述燃料电池系统具备环境信息取得部，所述环境信息取得部取得表示配置有所述燃料电池的环境条件的环境信息，

所述系统控制部对应于所述环境信息来变更所述强制扫气处理的处理条件和所述运转结束时扫气处理的处理条件。

8.一种移动体，搭载燃料电池作为电力源，其中，

搭载权利要求6或权利要求7所述的燃料电池系统。

9.一种控制方法，是燃料电池系统的控制方法，包括：

排水指令接受工序，处理器从使用者接受指示燃料电池内部的水分的扫气的排水指令；及

排水处理执行工序，处理器在接受了所述排水指令时，使扫气气体供给部开始执行将用于对所述燃料电池内部的水分进行扫气的气体向所述燃料电池供给的扫气处理，而从所述燃料电池排水，

所述控制方法还包括：

含水量取得工序，所述处理器在接受了所述排水指令时，取得表示存在于所述燃料电池内部的水分量的含水量；及

排水处理控制工序，在所述含水量为规定值以下时，所述处理器执行如下处理中的任一个：

(i)使所述排水指令无效的处理；及

(ii)以与所述含水量大于所述规定值时相比减少通过所述扫气处理排出的排水量的方式变更所述扫气处理的处理条件的处理。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其中，

所述控制方法还包括如下的排水处理停止工序：所述处理器在接受所述排水指令并开始执行所述扫气处理之后，在接受了与表示所述排水指令的操作相同的操作时，停止执行所述扫气处理。

11.根据权利要求9所述的控制方法，其中，

所述控制方法还包括如下的通知工序：所述处理器经由通知部，将所述扫气处理的执行状态向所述使用者通知。

12.根据权利要求10所述的控制方法，其中，

所述控制方法还包括如下的通知工序：所述处理器经由通知部，将所述扫气处理的执行状态向所述使用者通知。

13.根据权利要求9所述的控制方法，还包括：

环境信息取得工序，所述处理器取得表示配置有所述燃料电池的环境条件的环境信息；及

处理条件变更工序，所述处理器对应于所述环境信息来变更所述扫气处理的处理条件。

14.根据权利要求10所述的控制方法，还包括：

环境信息取得工序，所述处理器取得表示配置有所述燃料电池的环境条件的环境信息；及

处理条件变更工序，所述处理器对应于所述环境信息来变更所述扫气处理的处理条件。

15.根据权利要求11所述的控制方法，还包括：

环境信息取得工序，所述处理器取得表示配置有所述燃料电池的环境条件的环境信息；及

处理条件变更工序，所述处理器对应于所述环境信息来变更所述扫气处理的处理条件。

16.根据权利要求12所述的控制方法，还包括：

环境信息取得工序，所述处理器取得表示配置有所述燃料电池的环境条件的环境信息；及

处理条件变更工序，所述处理器对应于所述环境信息来变更所述扫气处理的处理条件。

17.根据权利要求9～权利要求16中任一项所述的控制方法，其中，

所述排水处理执行工序是所述扫气处理作为强制扫气处理而被执行的强制扫气处理执行工序，

所述控制方法包括如下的运转结束时扫气处理执行工序：所述处理器在所述燃料电池的运转结束时，使所述扫气气体供给部执行向所述燃料电池供给所述气体而对所述燃料电池内部进行扫气的运转结束时扫气处理。

18.根据权利要求17所述的控制方法，其中，包括：

环境信息取得工序，所述处理器取得表示配置有所述燃料电池的环境条件的环境信息；及

处理条件变更工序，所述处理器对应于所述环境信息来变更所述强制扫气处理的处理条件和所述运转结束时扫气处理的处理条件。