CN114520354A - 燃料电池车辆及其停止方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃料电池车辆及其停止方法。在行驶中预测出燃料电池系统(12)的停止状态的发生时间点(t3)的情况下，从所预测出的所述停止状态的发生时间点(t3)前的既定时间即必要干燥时间(Tp)开始将燃料电池堆(22)控制成干燥状态。

Description

燃料电池车辆及其停止方法
技术领域
本发明涉及燃料电池车辆及其停止方法，该燃料电池车辆搭载有具备燃料电池堆的燃料电池系统，用该燃料电池系统的发电电力来行驶，该燃料电池堆是多个通过燃料气体与氧化剂气体的电化学反应来进行发电的发电单电池层叠而成的。
背景技术
例如，固体高分子型燃料电池具备电解质膜-电极结构体(MEA)，该电解质膜-电极结构体(MEA)是分别在由高分子离子交换膜形成的电解质膜的一方的面配设阳极电极并在另一方的面配设阴极电极而成的。电解质膜-电极结构体被隔板夹持，由此构成发电单电池(电池单体)。通常，层叠既定数量的发电单电池，由此例如作为车载用燃料电池堆，并搭载于燃料电池车辆(燃料电池电动汽车等)。
在上述燃料电池车辆中，上述燃料电池堆的发电电力驱动电机，被驱动的电机使车轮旋转，从而燃料电池车辆行驶。
众所周知，在上述这样的燃料电池车辆中，为了提高燃料电池堆的耐久性、发电稳定性以及低温(0℃以下)启动性能，需要在停止时调整上述燃料电池堆的含水量。即，在停止时，需要使燃料电池堆内的水分状态从发电时的湿润状态转变为干燥状态。
专利文献1中公开了一种燃料电池系统，其中，在燃料电池的运转停止时，通过将干燥的反应气体(氢气或者空气)供给到燃料电池内，由此在运转停止时在短时间内对燃料电池进行水分吹扫(专利文献1中的[0024]、[0032]、[0033]、[0037])。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本JP2004-265684A
发明内容
这样，在专利文献1中公开的技术中，为了在使燃料电池系统的运转停止时使该燃料电池堆转变为干燥状态，需要在车辆停止后进行停止后干燥处理，使发电继续进行固定时间(称为必要干燥时间)。
然而，用燃料电池堆的发电电力来行驶的燃料电池车辆，会因进行该停止后干燥处理，而导致该车辆的商业价值降低。
也就是说，需要停止后干燥处理的现有燃料电池车辆，在车辆停车(停止)后，在乘员将动力开关从接通状态切换为断开状态之后，为了使燃料电池堆内转变为干燥状态而使得用于供给发电所需反应气体的气泵仍工作固定时间(必要干燥时间)。
因此，与在运转停止时(动力开关从接通状态切换为断开状态时)发动机立即停止的传统发动机车辆、混合动力车辆相比较，存在如下问题：燃料电池车辆运转停止后，与上述必要干燥时间对应地，气泵继续产生工作音，给乘员带来不适感。
本发明即是考虑到上述这样的问题而做成的，其目的在于，提供能够不需要燃料电池车辆的停止后干燥处理(停止后发电处理)、或者能够大幅度缩短停止后干燥处理(停止后发电处理)所需时间的燃料电池车辆及其停止方法。
本发明的一方式涉及燃料电池车辆的停止方法，该燃料电池车辆搭载有具有燃料电池堆的燃料电池系统，用该燃料电池系统的发电电力来行驶，该燃料电池堆是多个通过燃料气体与氧化剂气体的电化学反应来进行发电的发电单电池层叠而成的，在所述燃料电池车辆的停止方法中，包括：停止预测步骤，在行驶中预测所述燃料电池系统的停止状态的发生时间点；以及干燥状态控制步骤，从所预测出的所述停止状态的发生时间点前的既定时间开始将所述燃料电池堆控制成干燥状态。
本发明的另一方式涉及燃料电池车辆，搭载有具备燃料电池堆的燃料电池系统，用该燃料电池系统的发电电力来行驶，该燃料电池堆是多个通过燃料气体与氧化剂气体的电化学反应来进行发电的发电单电池层叠而成的，在所述燃料电池车辆中，具备：停止预测部，其在行驶中预测所述燃料电池系统的停止状态的发生时间点；以及干燥状态控制部，其从所预测出的所述停止状态的发生时间点前的既定时间开始将所述燃料电池堆控制成干燥状态。
根据本发明，在行驶中预测出了燃料电池系统的停止状态的发生时间点的情况下，从所预测出的上述停止状态的发生时间点前的既定时间开始将燃料电池堆控制成干燥状态，因此，能够不需要燃料电池车辆的停止后干燥处理(停止后发电处理)，或者能够大幅度缩短停止后干燥处理(停止后发电处理)所需的时间。
参照附图来说明以下的实施方式，基于对该实施方式的说明，能够容易地理解上述的目的、特征以及优点。
附图说明
图1是使用实施方式涉及的燃料电池车辆的停止方法的、实施方式涉及的燃料电池车辆的概要结构说明图。
图2是控制实施方式涉及的燃料电池车辆的ECU以及连接于该ECU的导航装置的功能框图。
图3是用于对比说明实施方式涉及的燃料电池车辆的停止前干燥处理与比较例涉及的燃料电池车辆的停止后干燥处理的时序图。
图4是用于说明实施方式涉及的燃料电池车辆的动作以及实施方式涉及的燃料电池车辆的停止方法的处理内容的流程图。
具体实施方式
以下，列举实施方式并参照附图来详细地说明本发明涉及的燃料电池车辆及其停止方法。
[结构]
图1是使用实施方式涉及的燃料电池车辆的停止方法的、实施方式涉及的燃料电池车辆(也简称为车辆)10的概要结构说明图。
图2是包括用于控制燃料电池车辆10的ECU(电子控制单元)30以及连接于该ECU30的导航控制部220的导航装置210的功能框图。
如图1所示，燃料电池车辆10例如是燃料电池电动汽车。
燃料电池车辆10基本上具备燃料电池系统12、高电压的蓄电器(高压蓄电池：HVBAT)14、电流控制器16、电机(车辆驱动用电动机)18、高压的氢罐20以及上述ECU 30。高压蓄电池14包括二次电池、电容器等。
处理器(CPU、计算机)31执行存储器(存储装置)32中记录的程序(或者指令)，由此ECU 30作为各种功能部(功能手段)等发挥功能，例如，如图2所示那样，除了作为传统的发电控制部201以外，还作为如后详细记述的停止预测部202、干燥状态控制部204以及通知部206等发挥功能。
图1和图2中，ECU 30获取来自导航控制部220的数据以及来自燃料电池车辆10的各部分(各结构要素)的数据，对包括电流控制器16在内的、燃料电池系统12以及燃料电池车辆10的各部分进行控制，由此对燃料电池车辆10的整体进行控制。
而且，导航装置210能够通过无线来与由乘员带入车辆10内的智能手机等便携终端224连接。
如图1所示，燃料电池系统12具备燃料电池堆(燃料电池)22、氧化剂气体系设备24、燃料气体系设备26以及冷却介质供给系设备28。
氧化剂气体系设备24向燃料电池堆22供给氧化剂气体，燃料气体系设备26向上述燃料电池堆22供给燃料气体。冷却介质供给系设备28向上述燃料电池堆22供给冷却介质(制冷剂)。
氧化剂气体系设备24中包括气泵(AP)40以及加湿器(HUM)42。燃料气体系设备26中包括喷射器(INJ)44、引射器46以及气液分离器48。
在燃料电池堆22中，在端面板23a、23b之间层叠多个发电单电池50。各发电单电池50例如是由一对隔板(未图示)夹着电解质膜-电极结构体(MEA)而构成的，电解质膜-电极结构体(MEA)具备：作为含有水分的全氟磺酸薄膜的固体高分子电解质膜52；以及夹持该固体高分子电解质膜52的阳极电极54和阴极电极56。固体高分子电解质膜52除了能够使用氟系电解质以外，还能够使用HC(烃)类电解质。
在与阳极电极54相向的隔板形成供氢(燃料气体)流通的阳极流路58，在与阴极电极56相向的隔板形成供空气(氧化剂气体)流通的阴极流路60。
在燃料电池堆22设置通过阳极流路58向阳极电极54供给燃料气体(例如，氢气)的燃料气体入口连通口62a和燃料气体出口连通口62b。
另外，在燃料电池堆22设置通过阴极流路60向阴极电极56供给氧化剂气体(例如，空气)的氧化剂气体入口连通口64a和氧化剂气体出口连通口64b。
而且，在燃料电池堆22设置使冷却介质向各发电单电池50流通的冷却介质入口连通口66a和冷却介质出口连通口66b。
而且，在燃料电池堆22中，在端面板23a、23b的内侧还设置有在需要时将燃料电池堆22的内部加热的、呈板状的电加热器25a、25b。
向燃料电池堆22的阳极电极54供给燃料气体，由此通过催化剂产生的电极反应来使从氢分子产生氢离子，该氢离子透过固体高分子电解质膜52而移动到阴极电极56。
另一方面，从氢分子释放的电子从负极端子70经由电流控制器16，通过高压蓄电池14、电机18、气泵40以及ECU 30等负载，经由上述电流控制器16以及正极端子72而移动到阴极电极56。
在燃料电池车辆10中，负载由作为主设备负载的电机18、以及作为辅助设备负载的气泵40等构成。
从燃料电池堆22流出的发电电流If，沿与上述电子的流动相反的方向，从正极端子72通过电流控制器16被供给到上述负载，并从上述负载通过电流控制器16而流入负极端子70。用电流传感器78检测发电电流If。
在燃料电池堆22的阴极电极56，通过催化剂的作用来使氢离子和电子与所供给的氧化剂气体中包含的氧发生反应而生成水。
在正极端子72与负极端子70之间，并联地设置用于检测燃料电池堆22的发电电压Vf的电压传感器76以及用于检测燃料电池堆22的阻抗Zs的阻抗传感器74。
而且，阻抗Zs与燃料电池堆22的系统相对湿度(内部相对湿度)相关。系统相对湿度依赖于固体高分子电解质膜52的湿润程度。当湿润程度增大时，阻抗Zs降低，当湿润程度减小时(当向干燥状态转变时)，阻抗Zs上升。
在电流控制器16与电机18之间流动电机电流(为主设备电流、动力行驶电流或再生电流)Im。
在电流控制器16与辅助设备之间流动辅助设备电流Ia。辅助设备电流Ia的一部分作为高压蓄电池电流Ih被输入到产生几百[V]程度高电压Vh的高压蓄电池(HVBAT)14，或者从高压蓄电池14输出并被供给到气泵40等高压辅助设备。
辅助设备电流Ia的剩余部分经由作为降压转换器(SDC)的电压转换器81被转换为10[V]至50[V]程度的低电压Vl，作为低压蓄电池电流Il被输入到产生低电压Vl的低压蓄电池15，或者从低压蓄电池15输出并被供给到ECU 30、电加热器25a、25b等低压辅助设备。
另外，辅助设备电流Ia从高压蓄电池14通过电流控制器16，并作为电机电流Im的一部分被供给到电机18。
在如上述那样构成的燃料电池车辆10中，用燃料电池堆22的电力(发电电力)以及高压蓄电池14的电力(蓄电电力)，向作为主设备的电机18以及作为辅助设备的气泵40、ECU30等提供电力。
在氧化剂气体系设备24中，气泵40由被内部电机驱动的机械式增压器等构成，该气泵40吸入大气(空气)并加压，供给到加湿器42。
加湿器42由供从气泵40供给的干燥的空气即氧化剂气体流通的流路84、供湿润的排出气体(氧化剂排气、阴极排气)流通的流路88、以及形成有流路84、88的多孔质膜形成。
加湿器42使从燃料电池堆22的氧化剂气体出口连通口64b喷出的阴极排气中包含的水分从加湿器42中的流路88经由上述多孔质膜而移动到在流路84中流通的供给气体(氧化剂气体)。
此时的加湿程度被设定为能对固体高分子电解质膜52进行加湿从而能在燃料电池堆22(各发电单电池50)中良好地发挥发电性能的加湿量(相对湿度)。
在加湿器42的流路84的两端之间设置有旁通路径92，该旁通路径92是使来自气泵40的干燥的空气绕过加湿器42并供给到燃料电池堆22的、具备旁通阀90的管路。
气泵40的吸入口侧通过管路94、截止阀98(可省略)以及管路100连通于大气。
气泵40的喷出口侧通过管路102连通于加湿器42的一方的流路84的一端侧。流路84的另一端侧连通于作为管路的供给路径104的一端侧，供给路径104的另一端侧通过氧化剂气体入口连通口64a连通于燃料电池堆22内的阴极流路60。
在加湿器42的另一方的流路88的喷出侧，在管路110设置出口密封阀112，并且，在出口密封阀112的下游，通过背压控制阀114连接稀释器116。流路88的供给侧，通过管路86连通于氧化剂气体出口连通口64b。从燃料电池堆22的阴极流路60向流路88的上述供给侧供给阴极排气。
燃料气体系设备26的氢罐20是具备电磁动作式的截止阀118的、以高压力将高纯度的氢压缩并收容的容器。
从氢罐20喷出的燃料气体通过管路120、喷射器44、管路122、引射器46以及管路124，经由燃料气体入口连通口62a被供给到燃料电池堆22的阳极流路58的入口。
用于检测燃料气体入口压力Ph的燃料气体入口压力传感器125设置于管路124。由ECU 30以PWM(脉宽调制)的方式驱动喷射器44，使得喷射器44控制燃料气体入口压力Ph。
在冷却介质供给系设备28中，在由ECU 30控制的冷却泵(WP)150的作用下，经由作为用于调整温度的三通阀的温控阀151，从制冷剂循环路径152向燃料电池堆22的冷却介质入口连通口66a供给纯水、乙二醇、油等冷却介质。温控阀151的开度比(温控阀151的内部控制阀的、靠制冷剂循环路径152侧的开度相对于靠旁通路径157侧的开度之比)也由ECU 30控制。开度比为1时，从冷却泵150喷出的冷却介质通过制冷剂循环路径152以及冷却介质入口连通口66a全部被供给到燃料电池堆22内。开度比为0时，从冷却泵150喷出的冷却介质全部经由旁通路径157、制冷剂循环路径155以及散热器156而循环流到动冷却泵150。
基本来讲，在通常处理(通常发电)时，被供给到冷却介质入口连通口66a的冷却介质在将燃料电池堆22内的各发电单电池50冷却之后，从冷却介质出口连通口66b被排出。从冷却介质出口连通口66b排出的冷却介质通过制冷剂循环路径154、155并被散热器156冷却，然后在冷却泵150的作用下被循环供给到燃料电池堆22。
在燃料电池车辆10启动时，由ECU 30控制的温控阀151被切换为使来自冷却泵150的冷却介质如虚线箭头线所示那样全部被供给到旁通路径157侧，在通常发电时，该温控阀151被切换为使来自冷却泵150的冷却介质如实线箭头线所示那样全部被供给到制冷剂循环路径152侧。
即，在启动时，由于燃料电池堆22要预热，为了不对燃料电池堆22进行冷却，冷却介质沿冷却泵150、温控阀151以及散热器156的路径循环。
在制冷剂循环路径154的冷却介质出口连通口66b的附近配置有用于检测冷却介质的温度(制冷剂温度)Tw的温度传感器158。
另一方面，在通常处理(通常发电)时，为了能够有效率地进行发电(能够促进上述电化学反应)，将燃料电池堆22的内部温度控制成为例如水的沸点以下的温度且尽可能高的温度(适当温度)。
为了该温度控制，发电控制部201使冷却介质沿冷却泵150、温控阀151、制冷剂循环路径152、燃料电池堆22的内部、制冷剂循环路径154、155以及散热器156的路径进行循环，并控制冷却泵150的转速。
阳极流路58的出口通过燃料气体出口连通口62b以及管路126被连通于气液分离器48的入口，从阳极流路58向该气液分离器48供给作为含氢气体的燃料排气(阳极排气)。
气液分离器48将上述阳极排气分离成气体成份与液体成份(液态水)。阳极排气中的气体成份从气液分离器48的气体排出口128被排出，并通过管路131流向引射器46，另一方面，在吹扫阀132打开的作用下，该气体成份通过管路134以及管路136流向稀释器116。
从在引射器46的上游侧设置的喷射器44经由管路122向引射器46供给燃料气体。因此，阳极排气中的气体成份在被引射器46吸引并与燃料气体相混合的状态下，通过管路124并经由燃料气体入口连通口62a被供给到燃料电池堆22的阳极流路58。
阳极排气中的液体成份从气液分离器48的液体排出口138通过管路140、排水阀142以及管路144并与阳极排气合流，经由管路136并经过稀释器116等被排出到燃料电池车辆10的外部。
在燃料电池车辆10设置作为通断开关的动力开关(动力SW)160，在要启动该燃料电池车辆10来使燃料电池堆22进行的发电开始时操作该动力开关160，并且，在要停止发电来使燃料电池车辆10成为闲置(不启动)状态时也操作该动力开关160。
另外，在燃料电池车辆10设置加速器开度传感器162，该加速器开度传感器162检测加速器的操作量，作为加速器开度Ao。
还有，在燃料电池车辆10设置用于检测车速Vs的车速传感器164。
动力开关160的通断状态、由加速器开度传感器162检测出的加速器开度Ao以及由车速传感器164检测出的车速Vs被提供给ECU 30。
虽然未图示，在燃料电池车辆10设置有检测电机电流Im的电流传感器、检测辅助设备电流Ia的电流传感器、检测高压蓄电池电流Ih的电流传感器、检测低压蓄电池电流Il的电流传感器、检测低压蓄电池电压(低电压)Vl的电压传感器。
另外，虽然未图示，在燃料电池系统12设置有检测向氧化剂气体入口连通口64a供给的氧化剂气体的相对湿度RH的湿度传感器、检测氧化剂气体入口连通口64a处的氧化剂气体压力Pog的压力传感器、检测燃料气体出口连通口62b处的阳极排气温度To的温度传感器、检测氧化剂气体出口连通口64b处的阴极排气压力Po的压力传感器、检测氢罐20的出口的罐压力Pt的压力传感器等。
上述这些各种传感器的检测值被提供给ECU 30。
如图2所示，导航装置210除了包括导航控制部220以外，还包括：通信终端222，其连接于该导航控制部220；麦克风(声音输入装置)230；显示部(监视器、显示器等图像显示装置)232；扬声器(声音输出装置)234；存储器驱动器228，其能访问记录有地图和道路信息的外部记录介质；输入部(显示部232上的触摸面板等)226；以及当前地点检测装置252。
当前地点检测装置252是检测车辆10的当前地点(当前位置)的装置，包括：振动陀螺仪238，其检测车辆10的行进方位；车速传感器164，其检测车速Vs；以及GPS装置236，其检测来自GPS卫星等卫星定位装置的GPS信号等定位信号。
遵照公知的短距离无线通信标准，将上述通信终端222与便携终端224连接。便携终端224能够通过未图示的基站而无线连接于外部的便携终端、服务器等。
导航控制部220由下述这样的微型计算机构成：该微型计算机处理器(CP U)(未图示)执行存储器(未图示)中记录的程序，由此作为各种功能部(功能手段)发挥功能。该实施方式中，导航控制部220具备路线探索部244、路线学习部246以及目的地预测部250等作为功能部。
存储器中除了包括上述程序的存储部以外，还包括：地图信息存储部240，其存储包含道路信息(包含路线方案)和POI信息(设施信息)在内的地图和道路信息；目的地存储部242，其记录目的地作为信息(目的地信息)；以及路线历史纪录存储部248等。
路线探索部244能够基于由乘员从导航装置210的输入部226输入的目的地信息，读出地图信息存储部240的地图信息，并搜索从车辆10的当前地点至目的地为止的路线，设定路线方案(推荐路径)并提示到显示部232。
无论是否输入目的地信息，路线学习部246都会学习车辆10实际行驶过的从出发地(家、公司、超市等)至目的地(从公司到家、从家到公司、从超市到家、从家到超市等)为止的路线(出发地、目的地、从出发地至目的地为止的链路节点的组合、行驶日期和时间)。
路线历史纪录存储部248中能够记录路线学习结果的路线，作为路线历史纪录。在同一路线被行驶过多次的情况下，能够将路线的累计行驶次数合计记录于路线历史纪录中。路线历史纪录以先进先出的方式被更新。
在没有用输入部226设定目的地信息的情况下，目的地预测部250基于路线历史纪录存储部248中记录的路线历史纪录来预测目的地。
该情况下，目的地预测部250在行驶中按每个固定时间将从出发地(动力开关160被设为接通状态时的位置)至由当前地点检测装置252检测出的当前地点为止的路线中的链路节点与路线历史纪录存储部248中记录的路线历史纪录中的各路线的链路节点进行比较，确定路线历史纪录中相互的链路节点的出现顺序有既定次数一致的路线作为当前行驶路线，并将所确定的路线的目的地预测为当前行驶路线的目的地。
在导航装置210正在按照上述路线方案执行路线指引时，目的地存储部242将路线方案的目的地记录为目的地信息，在没有执行路线指引时，目的地存储部242将所预测出的目的地记录为目的地信息。
停止预测部202通过导航控制部220来实时获取由当前地点检测装置252检测出的车辆10的当前地点(当前位置)，并基于剩余距离、平均车速和道路法定速度等计算从正在行驶中的车辆10的当前地点至目的地即停止位置(驻车位置)为止的剩余行驶时间(剩余时间)Tr。
在没有执行路线指引时，停止预测部202预测车辆10的当前行驶路线与路线历史纪录存储部248中记录的路线历史纪录中的特定路线是否一致。在预测为与路线历史纪录中的特定路线一致时，能够预测为：在因车辆10到达与路线历史纪录中相一致的路线的目的地(被记录在目的地存储部242)而预测剩余行驶时间Tr为零(Tr＝0)时，会发生该车辆10的停止状态。
当然，在导航装置210正在执行路线指引时，停止预测部202能够基于在目的地存储部242中设定的上述路线方案中的目的地信息来预测车辆10会发生停止状态(到达目的地：剩余行驶时间Tr＝0)。
此外，在由乘员从便携终端224在特定商店进行了所谓的手机下单时，导航控制部220参照地图信息存储部240来获取该商店的位置信息。该情况下，路线探索部244自动地将车辆10的目的地设定为上述商店的位置并作为目的地信息记录于目的地存储部242，并且进行路线搜索，生成从当前地点至目的地的路线方案。该路线方案也能够显示于导航装置210的显示部232。
根据车速Vs成为Vs＝0值之后动力开关160从接通状态转变为断开状态(车辆10的停止状态的发生)来确定(判定)车辆10的停止状态。
在由停止预测部202预测出会发生车辆10的停止状态且剩余行驶时间Tr已缩短至必要干燥时间Tp时，在由干燥状态控制部204进行的干燥控制开始前，ECU 30的通知部206在显示部232上通知并且利用扬声器234向乘员通知将要实施干燥状态控制处理的意思。
例如，通知如下：“即将到达目的地○○○(地名、商店名称、家等)。为了在到达时动力开关断开后缩短燃料电池的发电时间而将要实施处理(干燥控制)”。
这里，“发电时间”的意思是：在燃料电池车辆10停止(驻车)后，换言之，在燃料电池车辆10的动力开关160从接通状态转换为断开状态之后，为了使燃料电池堆22内的水分状态从发电时期望的湿润状态转变为停止时期望的干燥状态所需的发电时间(必要干燥时间Tp)。
干燥状态控制部204根据由阻抗传感器74检测出的燃料电池堆22的阻抗Zs的值来判定期望的干燥状态。
在通知部206进行通知后，干燥状态控制部204在车辆10的行驶中从上述停止状态将要发生的时间点(车辆停止时间点)t3前的既定时间(必要干燥时间Tp)开始进行用于将燃料电池堆22控制成干燥状态的、本发明的主要部分涉及的停止前干燥处理(行驶中干燥处理)。
[动作]
基本来讲，关于如上那样构成并且进行动作的、实施方式涉及的燃料电池车辆10的动作以及实施方式涉及的燃料电池车辆的停止方法的处理内容，为了便于理解，首先参照图3所示的时序图来简洁地说明，然后参照图4所示的流程图来说明。
[参照时序图说明停止前干燥处理的动作]
图3是用于实施方式涉及的燃料电池车辆10的停止前干燥处理与比较例涉及的燃料电池车辆的停止后干燥处理的对比说明的时序图。
[比较例]
首先，在比较例涉及的燃料电池车辆的停止后干燥处理中，在动力开关160从接通状态转换为断开状态的时间点t3之前，进行行驶中的通常处理(通常控制)，在该通常处理中，将与燃料电池堆22内为期望的湿润状态(湿润程度)对应的、相对低的阻抗Zm设为目标阻抗来进行发电控制。
在车辆停止的时间点t3以后，发电从通常处理(通常控制)切换为干燥处理(干燥控制、停止后发电处理)。该情况下，将与燃料电池堆22内为期望的干燥状态(干燥程度)对应的、相对高的阻抗Zh(Zh>Zm)设为目标阻抗来继续发电控制。
在由阻抗传感器74检测出的阻抗Zs达到目标阻抗Zh的时间点t4后、经过短的余裕时间ΔT之后的时间点t5，气泵40停止，截止阀98、118关闭，反应气体的供给停止，燃料电池车辆10成为闲置状态。
由此，从行驶中的时间点t0起，经过车辆停止时间点t3，到发电停止时间点t5为止，燃料电池堆22的发电电流If持续流动。
[实施方式]
与之相对，在实施方式涉及的燃料电池车辆10的停止前干燥处理中，在通常处理(湿润状态：Zs＝Zm)时的行驶中，停止预测部202基于当前行驶路线的目的地信息(基于路线方案而被记录于目的地存储部242中的目的地信息)、或者由目的地预测部250预测出并被记录于目的地存储部242中的目的地信息，计算至目的地为止的剩余行驶时间Tr和停止时间点(预测停止时间点)t3。
停止预测部202或者干燥状态控制部204在行驶中，在时时刻刻都在减少的剩余行驶时间Tr的最初计算时间点t0时，计算从停止时间点(预测停止时间点)t3回溯与干燥处理所需的时间(必要干燥时间Tp+微小余裕时间ΔT)相当的量而得的时间点t1。
在车辆10的行驶中，干燥状态控制部204在成为Tr(剩余行驶时间)＝Tp+ΔT≒Tp(必要干燥时间)的时间点t1，为了成为与燃料电池堆22内为期望的干燥状态(干燥程度)对应的、相对高的阻抗Zh(Zh>Zm)，而进行干燥处理。
在阻抗Zs成为目标阻抗Zh的时间点t2后、经过短的余裕时间Δt之后，在时间点t3，发电控制部201使气泵40停止，使截止阀98、118关闭，由此反应气体的供给停止，燃料电池车辆10成为闲置状态。
通过这样处理，能够不需要在比较例中说明的、在时间点t3以后的停止后干燥处理(停止后发电处理)。
而且，在时间点t3无法干燥至成为目标阻抗Zh的情况下，使停止后发电处理进行与之相当的量(与必要干燥时间Tp相比较而言非常短的时间量)，能够大幅度缩短停止后干燥处理(停止后发电处理)所需的时间。
这样，在实施方式涉及的燃料电池车辆10中，能够使停止后发电处理时间为零值或者为非常短的时间，因此能够防止和抑制因气泵40在闲置时工作导致发生噪音、不适感，能够使燃料电池车辆10的商业价值提高。而且，必要干燥时间Tp为几分钟程度的时间。
[参照流程图说明停止前干燥处理]
除非另有特别说明，否则执行图4中的流程图的处理(控制程序)的均是ECU 30(的CPU)，但由于每次参照它会很复杂，因此根据需要来参照。
在步骤S1，ECU 30检测燃料电池车辆10的动力开关160是否已从断开状态转换为接通状态。或者检测接通状态是否继续。
当检测到已转换为接通状态(步骤S1：是)时，在步骤S2中，因燃料电池车辆10的发电运转(发电开始)以及由乘员进行的加速器操作而开始行驶。
该情况下，发电控制部201使氢罐20的截止阀118打开，燃料气体从氢罐20通过管路120、喷射器44、管路122、引射器46、管路124以及燃料气体入口连通口62a被供给到燃料电池堆22内的阳极流路58。
同时，发电控制部201使气泵40驱动，由此通过管路100、已打开的截止阀98、管路94、气泵40、加湿器42的流路84、供给路径104以及氧化剂气体入口连通口64a，由上述气泵40从大气中吸入进来的氧化剂气体被供给到燃料电池堆22内的阴极流路60。
由此，燃料气体和氧化剂气体(两种反应气体)通过阳极电极54的阳极催化剂以及阴极电极56的阴极催化剂处的电化学反应被消耗，来进行发电(发电控制)。
而且，电机18在ECU 30的未图示的行驶控制部的控制下被驱动，由此燃料电池车辆10行驶。详细地讲，用与因加速器操作而产生的来自加速器开度传感器162的加速器开度Ao相应的、燃料电池堆22的发电电力和/或高压蓄电池14的蓄电电力，通过电流控制器16来使电机18驱动，由此燃料电池车辆10以与加速器开度Ao相应的运动状态来行驶(行驶控制)。
该情况下，燃料电池堆22的剩余发电电力以及在下坡时等产生的电机18的再生电力通过电流控制器16被蓄电于高压蓄电池14(蓄电控制)。
在步骤S1中检测到接通状态的继续状态(步骤S1：是)时，也同样地执行上述发电控制、上述行驶控制以及上述蓄电控制。
在上述这些控制过程中，被供给到阴极电极56并且一部分氧被消耗了的氧化剂气体、即包括燃料电池堆22内产生的反应生成水(水分)并且从氧化剂气体出口连通口64b被排出的阴极排气通过管路86，经由加湿器42的流路88，将从气泵40通过加湿器42的流路84向燃料电池堆22供给的氧化剂气体加湿。
而且，通过了加湿器42的流路88的阴极排气经由管路110、打开的出口密封阀112以及背压控制阀114，通过稀释器116被排出到外部。
另一方面，在阳极电极54处没有被消耗的燃料气体的未消耗部分作为燃料电池堆22的阳极排气从燃料气体出口连通口62b被排出到管路126之后，被导入气液分离器48。
阳极排气被气液分离器48分离成作为气体成份的排出气体与作为液体成份(液态水)的排出流体。这时，在排水阀142被设为闭阀状态时，排出流体存留于排水阀142的上游侧。
该情况下，从喷射器44向引射器46的上游侧喷射燃料气体，由此在管路131产生负压。因此，被气液分离器48分离出的排出气体经由管路131被引射器46吸引，并与被供给到管路122的燃料气体混合。由此，混合气体被排出到引射器46的下游侧的管路124。
也就是说，没有因发电反应被消耗而作为阳极排气从阳极电极54排出的未消耗部分的燃料气体在被分离了液体的水而成为排出气体之后，与新供给到管路122的燃料气体混合，作为混合气体再次被供给到阳极电极54。
而且，在发电继续的过程中，在气液分离器48中贮存了既定量以上的流体时排水阀142打开，以成为既定液位。
还有，在发电开始时(在步骤S1为断开→接通后的步骤S2)或者在发电继续的过程中(在步骤S1为接通继续后的步骤S2)，冷却介质供给系设备28控制温控阀151的开度比以及冷却泵150的转速，以使由温度传感器158检测出的制冷剂温度Tw成为上述的适当温度。
而且，在发电开始时，温控阀151的开度比设为“0”，设为制冷剂不会被供给到制冷剂循环路径152的状态，并且冷却泵150的转速设为最小转速，还有，电加热器25a、25b通电，燃料电池堆22被预热。
然后，在步骤S3，在正在进行车辆10的发电控制、行驶控制或者蓄电控制的行驶中，由ECU 30的停止预测部202判定是否存在动力开关160从接通状态切换为断开状态的切换可能性。
换言之，在行驶中，由停止预测部202判定：车辆10在剩余行驶时间Tr成为零值(Tr＝0)之后是否会发生动力开关160从接通状态切换为断开状态的车辆10的停止状态(驻车状态)。由停止预测部202执行是否会发生该停止状态的判定。
该情况下，第一种情况：在导航装置210的目的地存储部242中记录有与车辆10当前行驶的路线相关联地搜索路线方案时的目的地信息的情况下，停止预测部202基于该目的地信息来预测是否会发生车辆10的停止状态。
该情况下，参照车速Vs、法定速度等，能够预测为，在从当前地点至目的地为止的剩余行驶时间Tr经过后的时间点(预测停止时间点)t3会发生车辆10的停止状态。
第二种情况：在导航装置210的目的地存储部242中没有记录车辆10当前行驶的路线相关联地搜索过路线方案时的目的地信息的情况下，停止预测部202基于由目的地预测部250预测出的目的地信息，计算从当前地点至目的地为止的剩余行驶时间Tr。
该情况下，目的地预测部250按每个固定时间将由路线学习部246学习并记录于路线历史纪录存储部248的路线历史纪录与当前行驶路线进行比较，确定相似度高的路线历史纪录，并将所确定的路线历史纪录的目的地信息视同为当前行驶路线的目的地(称为视同目的地)，停止预测部202计算从当前地点至视同目的地为止的剩余行驶时间Tr。
判定为：在计算出剩余行驶时间Tr时、即在剩余行驶时间Tr经过时存在动力开关160从接通状态切换为断开状态的切换可能性(步骤S3：有)。
在没有判定为存在切换可能性的状态下，判定为没有切换可能性(步骤S3：无)，并返回到步骤S1的接通继续处理。
在判定为存在切换可能性的情况下，停止预测部202在步骤S4中判定剩余行驶时间Tr是否成为必要干燥时间Tp以下(Tr≤Tp)的值。
在Tr(剩余行驶时间)>Tp(必要干燥时间)(步骤S4：否)的情况下，停止预测部202在步骤S5中基于由当前地点检测装置252检测出的当前位置以及由车速传感器164检测出的车速Vs，来更新剩余行驶时间Tr。
在步骤S4中Tr(剩余行驶时间)≤Tp(必要干燥时间)的判定成立(步骤S4：是)时，在步骤S6，通知部206使显示部232上显示并且利用扬声器234向乘员通知将要实施干燥状态控制处理的意思(参照上述内容)(时间点t1)，并且进行由干燥状态控制部204进行的用于成为干燥状态的控制处理(干燥处理)。
由干燥状态控制部204进行的干燥处理是将燃料电池堆22内的湿润状态(在本实施方式中为阻抗Zm)引导至期望的干燥状态(阻抗Zh，Zh>Zm)的处理。
这里，干燥处理只要进行以下的(a)至(d)的控制中的至少一者、或者将它们组合起来进行即可。
(a)将温控阀151的开度比设定为“0”，并进行控制使得冷却介质在燃料电池堆22内不会循环流动，即，使冷却介质在燃料电池堆22内的循环停止，由此燃料电池堆22的内部不会被冷却，并且内部温度上升，由此，特别是将固体高分子电解质膜52从湿润状态引导至既定的干燥状态(Zs＝Zh)。
(b)与通常处理状态相比，使循环冷却介质的冷却泵150的转速减少，由此使向燃料电池堆22内供给的冷却介质的流量减少，抑制对燃料电池堆22的内部的冷却，使燃料电池堆22的内部温度上升。由此，特别是将固体高分子电解质膜52从湿润状态(Zs＝Zm)引导至既定的干燥状态(Zs＝Zh)。
(c)加湿器42具备将向燃料电池堆22供给的氧化剂气体加湿的加湿流路84，旁通路径92绕过该加湿器42的加湿流路84，将在该旁通路径92设置的旁通阀90打开，由此将被气泵40压缩且温度升高了的干燥空气通过旁通路径92以及氧化剂气体入口连通口64a而供给到燃料电池堆22的内部。由此，使燃料电池堆22的内部温度升高，特别是将固体高分子电解质膜52直接从湿润状态(阻抗Zs为Zs＝Zm)引导至既定的干燥状态(Zs＝Zh)。
(d)对为了预热燃料电池堆22而设置的电加热器25a、25b通电，由此使燃料电池堆22的内部温度升高，由此将固体高分子电解质膜52从湿润状态(Zs＝Zm)引导至既定的干燥状态(Zs＝Zh)。
步骤S6的由干燥状态控制部204进行的干燥处理继续至步骤S7中动力开关160从接通状态切换为断开状态(步骤S7：是)(S6→S7：否→S6)。
在动力开关160从接通状态切换为断开状态(步骤S7：是)时，干燥状态控制部204在步骤S8中判定燃料电池堆22内的干燥是否充分。
在阻抗Zs成为Zs＝Zh时，判定为干燥充分(步骤S8：是)，例如，在时间点t3结束干燥处理。
另一方面，在阻抗Zs仍然为Zs<Zh，干燥不充分时(步骤S8：否)，干燥状态控制部204在步骤S9中在时间点t3后进行停止后发电处理直到阻抗Zs成为Zs＝Zh(步骤S8：是)(使从时间点t1开始的干燥处理继续)。
[根据实施方式能够掌握的发明]
这里，根据上述实施方式能够掌握的发明记载于以下。而且，为了便于理解，对结构要素标注实施方式中使用的附图标记，但该结构要素不限定于标注该附图标记的部分。
本发明涉及燃料电池车辆10的停止方法，燃料电池车辆10搭载有具有燃料电池堆22的燃料电池系统12，用该燃料电池系统12的发电电力来行驶，该燃料电池堆22是多个通过燃料气体与氧化剂气体的电化学反应来进行发电的发电单电池50层叠而成的，在所述燃料电池车辆10的停止方法中，包括：停止预测步骤S3，在行驶中预测所述燃料电池系统12的停止状态的发生时间点t3；以及干燥状态控制步骤S6，从所预测出的所述停止状态的发生时间点t3前的既定时间(必要干燥时间)Tp开始将所述燃料电池堆22控制为干燥状态。
根据本发明设为，在行驶中预测出燃料电池系统12的停止状态的发生时间点t3的情况下，从所预测出的上述停止状态的发生时间点t3前的既定时间(必要干燥时间)Tp开始将燃料电池堆22控制成干燥状态，由此能够不需要燃料电池车辆10的停止后干燥处理(停止后发电处理)，或者能够大幅度缩短停止后干燥处理(停止后发电处理)所需的时间。
另外，根据燃料电池车辆10的停止方法，也可以设为，在所述停止预测步骤S3中，基于导航装置210的路线学习结果来预测所述燃料电池系统12的停止状态的发生时间点t3。由此，即使在导航装置210中没有设定路线方案的情况下，也能够实施用于使燃料电池系统12(车辆10)在停止前成为干燥状态的控制。
还有，根据燃料电池车辆10的停止方法，也可以设为，在所述停止预测步骤S3中，基于导航装置210的目的地信息来预测所述燃料电池系统12的停止状态的发生时间点t3。由此，与导航装置210中没有设定路线方案的情况相比较，能够更可靠地实施用于使燃料电池系统12(车辆10)在停止前成为干燥状态的控制。
此外，根据燃料电池车辆10的停止方法，也可以设为，还包括通知步骤，在该步骤中，在所述停止预测步骤S3中预测出所述停止状态的发生时间点t3时，在所述干燥状态控制步骤S6开始前，向乘员通知将要实施所述干燥状态控制的意思。由此，能够对车辆10的乘员给予友善的感觉。
此外，根据燃料电池车辆10的停止方法，也可以设为，在所述干燥状态控制步骤S6实施以下处理中的至少一者：冷却介质循环停止处理，使向所述燃料电池堆22循环供给的冷却介质的循环停止；泵转速减少处理，与通常相比，使循环所述冷却介质的冷却泵150的转速减少；旁通流路打开处理，将向所述燃料电池堆22供给的所述氧化剂气体或者所述燃料气体中的一方的反应气体绕过用于加湿的加湿流路84并供给到所述燃料电池堆22；以及加热器通电处理，对用于预热所述燃料电池堆22的电加热器25a、25b通电。由此，能够使燃料电池堆22内成为干燥状态。
此外，根据燃料电池车辆10的停止方法，也可以设为，基于所述燃料电池堆22的阻抗Zs来判定所述燃料电池堆22的干燥状态。由此，能够使燃料电池堆22内成为期望的固定干燥状态。
此外，根据燃料电池车辆10的停止方法，也可以设为，在所述停止预测步骤S3中，判定是否存在动力开关160从接通状态切换为断开状态的切换可能性，由此预测所述停止状态的发生。燃料电池堆22的发电会因动力开关160转换为断开状态而停止，因此能够可靠地预测燃料电池系统12的系统停止。
此外，根据燃料电池车辆10的停止方法，也可以设为，还具备停止后发电步骤S9，在该步骤中，在所述动力开关160从接通状态切换为断开状态时，使所述燃料电池堆22进行发电直到所述干燥状态成为既定的干燥状态。由此，即使在至行驶停止为止用于成为干燥状态的控制不充分的情况下，也能够可靠地引导至期望的干燥状态。
本发明涉及的燃料电池车辆10搭载有具备燃料电池堆22的燃料电池系统12，用该燃料电池系统12的发电电力来行驶，该燃料电池堆22是多个通过燃料气体与氧化剂气体的电化学反应来进行发电的发电单电池50层叠而成的，在所述燃料电池车辆10中，具备：停止预测部202，其在行驶中预测所述燃料电池系统12的停止状态的发生时间点t3；以及干燥状态控制部204，其从所预测出的所述停止状态的发生时间点t3前的既定时间(必要干燥时间)Tp开始将所述燃料电池堆22控制成干燥状态。
根据本发明设为，当在行驶中预测出燃料电池系统12的停止状态的发生时间点t3的情况下，从所预测出的上述停止状态的发生时间点t3前的既定时间(必要干燥时间)Tp开始将燃料电池堆22控制成干燥状态，因此，能够不需要燃料电池车辆10的停止后干燥处理(停止后发电处理)，或者能够大幅度缩短停止后干燥处理(停止后发电处理)所需的时间。
而且，本发明不限于上述实施方式，当然能够基于(1)使必要干燥时间T p与通常控制时的阻抗Zm的大小对应地变化；(2)将ECU 30和导航控制部220一体化等本说明书的记载内容来采取各种结构。

Claims (9)

1.一种燃料电池车辆的停止方法，所述燃料电池车辆搭载有具有燃料电池堆的燃料电池系统，用该燃料电池系统的发电电力来行驶，该燃料电池堆是多个通过燃料气体与氧化剂气体的电化学反应来进行发电的发电单电池层叠而成的，在所述燃料电池车辆的停止方法中，包括：
停止预测步骤，在行驶中预测所述燃料电池系统的停止状态的发生时间点；以及
干燥状态控制步骤，从所预测出的所述停止状态的发生时间点前的规定时间开始将所述燃料电池堆控制成干燥状态。
2.根据权利要求1所述的燃料电池车辆的停止方法，其特征在于，
在所述停止预测步骤中，
基于导航装置的路线学习结果来预测所述燃料电池系统的停止状态的发生时间点。
3.根据权利要求1所述的燃料电池车辆的停止方法，其特征在于，
在所述停止预测步骤中，
基于导航装置的目的地信息来预测所述燃料电池系统的停止状态的发生时间点。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的燃料电池车辆的停止方法，其特征在于，
还具备通知步骤，在该步骤中，在通过所述停止预测步骤预测出所述停止状态的发生时间点时，在所述干燥状态控制步骤开始前，向乘员通知将要实施干燥状态控制的意思。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的燃料电池车辆的停止方法，其特征在于，
在所述干燥状态控制步骤实施以下处理中的至少一者：
冷却介质循环停止处理，使向所述燃料电池堆循环供给的冷却介质的循环停止；
泵转速减少处理，与通常相比，使循环所述冷却介质的冷却泵的转速减少；
旁通流路打开处理，将向所述燃料电池堆供给的所述氧化剂气体和所述燃料气体中的一方的反应气体绕过用于加湿的加湿流路并供给到所述燃料电池堆；以及
加热器通电处理，对预热所述燃料电池堆的电加热器通电。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的燃料电池车辆的停止方法，其特征在于，
根据所述燃料电池堆的阻抗，来判定所述燃料电池堆的干燥状态。
7.根据权利要求1至3中的任一项所述的燃料电池车辆的停止方法，其特征在于，
在所述停止预测步骤中，
判定是否存在动力开关从接通状态切换为断开状态的切换可能性，由此预测所述停止状态的发生。
8.根据权利要求7所述的燃料电池车辆的停止方法，其特征在于，
还具备停止后发电步骤，在该步骤中，在所述动力开关从接通状态切换到断开状态时，使所述燃料电池堆进行发电直到所述干燥状态达到既定的干燥状态。
9.一种燃料电池车辆，搭载有具备燃料电池堆的燃料电池系统，用该燃料电池系统的发电电力来行驶，该燃料电池堆是多个通过燃料气体与氧化剂气体的电化学反应来进行发电的发电单电池层叠而成的，在所述燃料电池车辆中，具备：
停止预测部，其在行驶中预测所述燃料电池系统的停止状态的发生时间点；以及
干燥状态控制部，其从所预测出的所述停止状态的发生时间点前的既定时间开始将所述燃料电池堆控制成干燥状态。
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