JP2004039551A - 燃料電池システムの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池スタックに供給するガス温度が急低下する場合であっても燃料電池スタック内の水詰まりによる発電効率の低下を防止する。
【解決手段】燃料電池スタック１１を通常運転するに際して、燃料電池スタック１１に燃料ガス及び酸化剤ガスを供給して発電させ、燃料電池スタック１１を発電させているときに、燃料電池スタック１１内の燃料ガス流路に凝縮水が溜まる水詰まりの発生を、冷却水温度検出部１２により検出した冷却水温度に基づいて水詰まり予測部１３によって予測する。そして、この燃料電池システム２では、水詰まりが発生すると予測した場合に、閉状態にしていた燃料ガス排出弁１５を開状態にすることで、燃料ガス流路中の凝縮水を燃料ガスと共に排出する。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載され燃料電池スタックにより発電した電力をモータに供給して駆動トルクを発生させる燃料電池システムを制御する制御装置に関し、特に、燃料電池スタック内の滞留水を除去する燃料電池システムの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の燃料電池システムでは、燃料電池スタックにて発電反応を発生させるためには、イオン交換膜を通してイオンが移動するための媒体として水分が必要であるために、燃料ガス及び酸化ガスを加湿した状態にて供給することが多い。
【０００３】
このような燃料電池システムでは、理想的には燃焼ガス及び酸化ガスの湿度を１００％にして余剰水が無い状態であることが望ましいが、現実的には加湿水の余剰分や燃料電池スタックでの発電に伴う生成水などにより燃料電池スタック内のガス流路の水分が余剰になることが多い。ガス流路内の水分が多くなると、イオン交換膜へのガス浸透の妨げになり、セル電圧の低下を招き、燃料電池スタックの発電効率が低下する。
【０００４】
これに対し、例えば特開２００１−３０７７５７号公報にて開示されている技術では、燃料電池スタックの平均単セル発電量に対して最低セル電圧があまりに低くなっているときには、燃料電池スタックのガス流路の水分が過剰になっていると判断して、燃料電池スタックに連通したパージ弁にて燃料ガスのパージを行っている。
【０００５】
また、従来の燃料電池システムでは、燃料電池スタックが発電に伴い熱を発生するが、固体高分子膜で効率良く発電させるための作動温度が限られているので、燃料電池スタックに冷却水を流し、燃料電池スタックを所定温度に保つ必要がある。ここで、燃料電池スタック内では最もガス温度の上昇が大きいので、ガス温度を下げるために、冷却水流路をガス流路に出来るだけ近くに配設してガスの近くに冷却水を流す必要があり、燃料ガスと冷却水とを多孔質の膜を隔てて流すものがある。
【０００６】
更に、従来の燃料電池システムでは、燃料電池スタックを自動車に搭載する場合、冷却水を車両前部に設けられたラジエータによる通過風で冷却して燃料電池スタックに供給することが多い。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、燃料電池車両が高速道路などを継続して走行すると、燃料電池スタックの発電量の大きい状態が継続するために冷却水温度が高温になることがある。しかし、このような冷却水が高温な状態から惰性走行に切り替わると、燃料電池スタックでの発電量の低下に伴い冷却水を暖める熱量が小さくなるために、冷却水温度が急激に下がる時などがある。特に、車両速度が高い場合にはラジエータの通過風速が大きく冷却水温度が急激に下がる場合がある。
【０００８】
このような状況では、燃料電池スタック内のガス流路のガスも急激に温度が低下し、燃料電池スタックに送られるガス中の水蒸気が大量に凝縮して液水となって燃料電池スタックに流れ込むことがある。この場合、ガス流路に液水が流れ込むとイオン交換膜へのガス浸透の妨げとなって急激に発電効率が低下することがあり、燃料ガスのパージを行っても燃料電池スタックの発電効率を回復できない可能性がある。
【０００９】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、燃料電池スタックに供給するガス温度が急低下する場合であっても発電効率の低下を防止することができる燃料電池システムの制御装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電解質膜を酸化剤極と燃料極とにより挟んで構成され、上記酸化剤極側に酸化剤ガスが供給されると共に、上記燃料極側に燃料ガスが供給されて発電する燃料電池スタックに、燃料ガス流路を介して燃料ガスを供給すると共に酸化剤ガス流路を介して酸化剤ガスを供給して発電させ、必要に応じて燃料電池スタックの燃料ガス排出流路に設けられた燃料ガス排出弁を開閉制御する燃料電池システムを制御する制御装置に適用される。
【００１１】
この燃料電池システムの制御装置では、燃料電池システムを通常運転するに際して、燃料電池スタックに燃料ガス及び酸化剤ガスを供給して発電させ、燃料電池スタックを発電させているときに、燃料電池スタック内の燃料ガス流路に凝縮水が溜まる水詰まりの発生を予測する。そして、この燃料電池システムの制御装置では、水詰まりが発生すると予測した場合に、閉状態にしていた燃料ガス排出弁を開状態にすることで、燃料ガス流路中の凝縮水を燃料ガスと共に排出することで、上述の課題を解決する。
【００１２】
【発明の効果】
本発明に係る燃料電池システムの制御装置によれば、燃料電池スタック内の燃料ガス流路に凝縮水が溜まる水詰まりの発生を予測し、水詰まりが発生すると予測した場合に、閉状態にしていた燃料ガス排出弁を開状態にするので、燃料電池スタックに供給するガス温度が急低下する場合であっても発電効率の低下を防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
本発明は、例えば図１に示すように構成された燃料電池車両１に搭載される燃料電池システム２に適用される。
【００１５】
［第１実施形態］
［燃料電池車両１の構成］
この燃料電池車両１は、燃料電池システム２にて発電した電力を電源とし、発電電力によってモータ３を駆動することで走行する。この燃料電池車両１は、走行時において走行風を車両前方から取り込み、車両前方に設けたラジエータ４にて燃料電池システム２内に循環させる冷却水を冷却する。そして、この燃料電池車両１では、燃料電池システム２の発電動作時には、ポンプ５を駆動してラジエータ４にて冷却した冷却水を循環させている。
【００１６】
燃料電池システム２は、その機能的な構成を図２に示すように、電解質膜を酸化剤極と燃料極とにより挟んで構成され、酸化剤極側に酸化剤ガスが供給されると共に、燃料極側に燃料ガスが供給されて発電する燃料電池スタック１１を備える。本例では、燃料電池スタック１１に燃料ガスとして水素ガスを供給し、酸化剤ガスとして空気を供給する場合について説明する。
【００１７】
この燃料電池システム２では、燃料電池車両１の走行時において、燃料電池スタック１１の燃料極１１ａ及び酸素極１１ｂに燃料ガス及び空気を供給している。このとき、燃料電池システム２では、冷却水温度検出部１２にて循環させている冷却水温度を検出し、この冷却水温度から水詰まり予測部１３にて燃料電池スタック１１内部の水詰まりを予測する。この水詰まり予測部１３にて水詰まりの発生を予測した場合には、燃料ガス排出制御部１４によって燃料電池スタック１１内の燃料ガス流路から凝縮水を外部に排出するように燃料ガス排出弁１５を開状態にする。
【００１８】
「燃料電池システム２の具体的な構成」
つぎに、燃料電池システム２の具体的な構成について図３を参照して説明する。なお、本例では、燃料ガスとなる水素を直接保有する方式のものについて説明する。
【００１９】
この燃料電池システム２は、高分子膜を酸素極１１ｂと燃料極１１ａとにより挟んで構成された燃料電池スタック１１の燃料極１１ａ側に燃料ガスの水素を供給すると共に、酸素極１１ｂ側に酸化剤ガスの空気を供給することで燃料電池スタック１１を発電させる。この燃料電池スタック１１は、内部に水素ガス流路、空気流路、冷却水配管が設けられる。
【００２０】
水素ガスは、水素貯蔵タンク２１にて圧縮されて高圧状態で保有されている。この燃料電池システム２では、燃料電池スタック１１を発電させるに際して、水素圧力制御弁２２にて減圧して燃料電池スタック１１と挿通した水素ガス管路に送る。なお、本例では、本図では水素貯蔵タンク２１と水素圧力制御弁２２を直接挿通した場合を示したが、実際は一度減圧するための別の弁を中間に設けても良い。
【００２１】
水素ガスは、燃料電池スタック１１に向かって送られると、エゼクタ循環装置２３に供給される。このエゼクタ循環装置２３では、水素貯蔵タンク２１からの水素ガスと燃料電池スタック１１にて使用されずに排出された水素ガスとを混合して燃料電池スタック１１に供給する。エゼクタ循環装置２３から燃料電池スタック１１に向かって送られた水素ガスは、水回収装置２４によって含有する水分が回収される。ここで、水素ガスは、エゼクタ循環装置２３から燃料電池スタック１１までの配管の放熱冷却等により水蒸気が凝結して水分となることが多いので、燃料電池スタック１１入り口に水素ガスと水素ガス中の水分とが水回収装置２４により分離される。
【００２２】
そして、燃料電池スタック１１では、供給された水素ガスを燃料極１１ａにて消費し、消費せずに余った水素ガスをエゼクタ循環装置２３に向かって送る。ここで、燃料電池スタック１１の水素排出側とエゼクタ循環装置２３との間には、水素ガス中の凝縮水を回収するための凝縮水回収装置２５が設けられている。
【００２３】
また、燃料電池スタック１１の水素ガス排出側には、開閉弁からなる水素ガス排出弁２６が設けられている。この水素ガス排出弁２６は、燃料電池スタック１１の電力出力要求が急に小さくなったり、燃料電池スタック１１の運転を停止するときに、循環管路中の水素ガスが燃料電池スタック１１にて消費しきれなくなる場合に、開状態とされる。これにより水素ガス排出弁２６は、循環管路中の水素ガスを外部に放出する。
【００２４】
なお、水素ガス排出弁２６としては、制御を簡単にするために開閉弁を用いることが多いが、開度を制御可能な流量圧力制御弁を用いても良い。また、この水素ガス排出弁２６は、上述の水素ガス排出弁２６として機能する。
【００２５】
一方、燃料電池システム２は、燃料電池スタック１１を発電させるに際して、圧縮機２７によって大気を取り込んで圧縮して燃料電池スタック１１側に送る。ここで、圧縮機２７で圧縮された空気は、高温になっているので、燃料電池スタック１１で効率良く反応させるために、燃料電池スタック１１の空気入り口に設けた空気冷却機２８で冷却される。
【００２６】
そして、燃料電池スタック１１の酸素極１１ｂで空気中の酸素分を消費して余った空気ガスは、燃料電池スタック１１内で反応して生成され水分も含んでおり、水回収装置２９にて水分が回収されて、燃料電池スタック１１の空気排出側に設けられた空気圧力制御弁３０を介して大気へ放出される。ここで、空気圧力は、空気圧力制御弁３０の開度を調整することで制御される。また、燃料電池スタック１１の空気排出側には、空気パージ弁３１が設けられ、酸素極１１ｂ内の凝縮水を除去するに際して開状態となされる。
【００２７】
また、燃料電池スタック１１の温度調整をする冷却水は、沸点温度を高くしたエチレングリコールなどが使用される。冷却水は、ポンプ３２で循環路へ送り出され、ラジエータやファンなどと組み合わせて温度を約一定に保つ温調器３３を介して燃料電池スタック１１に送られる。そして、冷却水は、燃料電池スタック１１内での熱交換作用により燃料電池スタック１１内の温度調整をする。このとき、燃料電池スタック１１の冷却水入口付近に設けらた冷却水温度センサ３４にて検出した冷却水温度に応じて温調器３３の動作量を制御する。なお、ポンプ３２は図１のポンプ５と同一であり、冷却水温度センサ３４は上述の冷却水温度検出部１２として機能し、温調器３３にラジエータ４が含まれる。
【００２８】
冷却水圧力は、燃料電池スタック１１の出力電圧に応じて変化する水素ガス圧力及び空気圧力と略同値となるように調整される。このとき、ポンプ３２の吐き出し流量が制御されることで冷却水圧力が調整される。
【００２９】
なお、本例では、ポンプ３２の吐き出し流量を制御することにより冷却水圧力も同時に制御する構成を説明したが、冷却水流路にオリフィス弁などを設けて、冷却水圧力を制御しても良い。
【００３０】
燃料電池スタック１１の発電により熱せられた冷却水は、ポンプ３２に戻る前にリザーバタンク３５に戻される。これにより、水撃のような急激な圧力変化を吸収したり、ポンプ３２の流量のアキュムレータの働きをする。
【００３１】
このような燃料電池システム２では、燃料電池スタック１１を発電させるに際して、コントロールユニット３６により水素圧力制御弁２２の開度を調整すると共に、圧縮機２７の動作量及び空気圧力制御弁３０の開度を調整し、更に、ポンプ３２及び温調器３３の動作量を調整する制御信号を出力する。
【００３２】
また、コントロールユニット３６は、冷却水温度センサ３４からのセンサ信号を読み込んで燃料電池スタック１１の水詰まりを予測して水素ガス排出弁２６を開閉制御する燃料ガス排出弁制御処理をすることで、上述の水詰まり予測部１３及び燃料ガス排出制御部１４として機能する。
【００３３】
［燃料電池システム２による燃料ガス排出弁制御処理］
つぎに、上述した燃料電池システム２における燃料ガス排出弁制御処理の処理手順について図４を参照して説明する。この燃料ガス排出弁制御処理は、コントロールユニット３６内部のタイマを使用して例えば等間隔（例えば１０ｍｓｅｃ間隔）で実行される。
【００３４】
コントロールユニット３６は、先ず、ステップＳ１において、冷却水温度センサ３４（冷却水温度検出部１２）からのセンサ信号を読み込んで、冷却水温度Ｔ＿ＬＬＣを検出してステップＳ２に処理を進める。
【００３５】
ステップＳ２においては、コントロールユニット３６により、今回の燃料ガス排出弁制御処理が燃料電池システム２を起動した最初の演算初期であるか否かを判定して、演算初期でないと判定した場合にはステップＳ３に処理を進め、演算初期であると判定した場合にはステップＳ４に処理を進める。
【００３６】
ここで、コントロールユニット３６は、燃料電池システム２を起動した直後には例えば演算処理判定フラグの値を「０」に設定しておき、一度演算処理であると判定した後には演算処理判定フラグの値を「１」に設定することで、ステップＳ２の判定をする。
【００３７】
ステップＳ４においては、コントロールユニット３６により、冷却水温度下降分ΔＴを「０」に設定してステップＳ５に処理を進め、ステップＳ３においては、今回のステップＳ１にて検出した冷却水温度Ｔ＿ＬＬＣと前回の処理にて検出した冷却水温度Ｔ＿ＬＬＣｏｌｄとの差分を演算してステップＳ５に処理を進める。ここで、前回の冷却水温度Ｔ＿ＬＬＣｏｌｄと比較して今回の冷却水温度Ｔ＿ＬＬＣが低下した場合には、冷却水温度下降分ΔＴは負の値となる。
【００３８】
ステップＳ５においては、コントロールユニット３６により、次回の燃料ガス排出弁制御処理のステップＳ３にて使用するために、今回の温度計測値Ｔ＿ＬＬＣを前回の冷却水温度Ｔ＿ＬＬＣｏｌｄとしてメモリに格納しておいて、ステップＳ６に処理を進める。
【００３９】
ステップＳ６においては、コントロールユニット３６により、ステップＳ３又はステップＳ４にて設定した温度降下分ΔＴが、予め定めた温度降下閾値ｄＴ＿ｔｈｌｅｖ以下であるか否かを判定することで、燃料電池スタック１１内の水詰まりの発生を予測し、水素ガス排出弁２６（水素ガス排出弁２６）を開放するか否かを判定する。水素ガス排出弁２６を開放すると判定したときにはステップＳ７に処理を進めて水素ガス排出弁２６を開放する制御をし、水素ガス排出弁２６を開放しないと判定したときには水素ガス排出弁２６を開放せずに閉状態のままにしておく。
【００４０】
この閾値ｄＴ＿ｔｈｌｅｖは、冷却水温度Ｔ＿ＬＬＣが前回の冷却水温度Ｔ＿ＬＬＣｏｌｄと比較して急速に低下したか否かを判定する値が設定されている。具体的には、この燃料ガス排出弁制御処理の処理間隔にも依存するが、例えば１秒間隔に１℃の割合の温度低下となったと判定したら、燃料電池スタック１１の急激な温度低下により内部に凝縮水が発生する可能性があり、燃料電池スタック１１の水詰まりが発生すると予測する。
【００４１】
このような燃料ガス排出弁制御処理を行う燃料電池システム２によれば、図５に示すように、時刻ｔ１以前では図５（ａ）の燃料電池スタック１１の出力電力はＶ１の高負荷状態にあり、冷却水温度はＴ１となっている。このとき、燃料電池スタック１１から出力電力Ｖ１がモータ３に印加されることで、燃料電池車両１が加速して図５（ｃ）に車速が徐々に高くなる状態となっている。
【００４２】
そして、時刻ｔ１にて燃料電池車両１の加速を中止して惰性走行を開始する車両操作がなされた場合、コントロールユニット３６は、燃料電池スタック１１の出力電圧を低くするために、水素圧力制御弁２２を制御して水素ガス供給流量及び水素ガス圧力を小さくし、圧縮機２７及び空気圧力制御弁３０を制御して空気供給流量及び空気圧力を小さくし、更に、ポンプ３２を制御して冷却水循環流量を減らす。すると、時刻ｔ１において燃料電池スタック１１の出力電力がＶ１からＶ２に低下開始し（図５（ａ））、最小セル電圧が上昇開始する（図５（ｄ））。
【００４３】
その後、時刻ｔ２にて燃料電池スタック１１の出力電力がＶ１からＶ２に急激に低下すると、依然車両速度が高い状態であるので冷却水温度がＴ１から急激に低下し始める。このとき、コントロールユニット３６では、上述のステップＳ３にて冷却水温度下降分ΔＴを演算した結果、冷却水温度下降分ΔＴが閾値ｄＴ＿ｔｈｌｅｖよりも小さいと判定することで水詰まりの発生を予測して時刻ｔ３にて水素ガス排出弁２６を開状態にする（図５（ｅ））。
【００４４】
これにより、時刻ｔ２以降に冷却水温度が低下して燃料電池スタック１１の燃料ガス流路に凝縮水が生成された場合であっても、時刻ｔ３にて凝縮水を外部に排出する。
【００４５】
これに対し、最小セル電圧を検出して、最小セル電圧が低下した場合に水詰まりが発生したと判定して時刻ｔ１１にて水素ガス排出弁２６を開状態にする比較例では、図５（ｄ）に示すように、時刻ｔ２以降の冷却水温度の急低下により凝縮水が発生した後に最小セル電圧が低下し始めるために、最小セル電圧がある程度低下してからでないとパージを開始することができない。したがって、比較例では、燃料ガス流路の凝縮水が一度に大量に流れるような場合では、セル電圧低下が急速になり、セル電圧が「０」になる恐れがある。
【００４６】
［第１実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、第１実施形態に係る燃料電池システム２によれば、冷却水の温度が低下したり、燃料電池スタック１１の出力電圧が低下した時点で、燃料電池スタック１１内の燃料ガス流路中に大量の凝縮水が生成されることを予測して水素ガス排出弁２６を開状態にするので、凝縮水が燃料電池スタック１１に滞留するのを防止してセル電圧低下等を避けることができ、発電効率の低下を最小限に防止することができる。
【００４７】
［第２実施形態］
つぎに、第２実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。なお、上述の第１実施形態と同様の部分については同一符号、同一ステップ番号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００４８】
第２実施形態に係る燃料電池システム２は、図６に示すように、燃料電池車両１の外気温を検出する外気温検出部４１、車両速度を検出する車速検出部４２、燃料電池スタック１１の出力を検出するスタック出力検出部４３を備える点で第１実施形態とは異なる。
【００４９】
この燃料電池システム２では、コントロールユニット３６（水詰まり予測部１３）にて水詰まりを予測するに際して、外気温検出部４１にて検出した外気温、車速検出部４２にて検出した車速、スタック出力検出部４３にて検出したスタック出力を用いる。
【００５０】
以下に、第２実施形態における燃料ガス排出弁制御処理について図７を参照して説明する。
【００５１】
先ず、ステップＳ１１においては、コントロールユニット３６により、スタック冷却水温度Ｔ＿ＬＬＣに加えて、燃料電池スタック出力Ｐｗ＿ＳＴＡＣＫ、車両速度ＶＳＰ、外気温Ｔ＿ａｍｂを読み込んで、ステップＳ２に進める。
【００５２】
ステップＳ２にて初期演算と判定した場合にはステップＳ１３にてスタック出力降下分ΔＰｗを「０」に設定して、初期演算でないと判定したときにはスタック出力降下分ΔＰｗを演算する。ここで、コントロールユニット３６は、前回の燃料電池スタック出力Ｐｗ＿ＳＴＡＣＫｏｌｄとステップＳ１１にて検出した燃料電池スタック出力Ｐｗ＿ＳＴＡＣＫとの差分を演算してスタック出力降下分ΔＰｗを演算し、ステップＳ１４にて次回の処理のために今回の燃料電池スタック出力Ｐｗ＿ＳＴＡＣＫを記憶しておく。
【００５３】
次のステップＳ１５においては、コントロールユニット３６により、スタック出力降下分ΔＰｗが、予め定めたスタック出力低下閾値ｄＰｗ＿ｔｈｌｅｖ以下であるか否かを判定する第１水詰まり予測処理をする。Δ燃料電池スタック出力Ｐｗ＿ＳＴＡＣＫがスタック出力低下閾値ｄＰｗ＿ｔｈｌｅｖ以下である場合にはステップＳ１６に処理を進め、スタック出力降下分ΔＰｗがスタック出力低下閾値ｄＰｗ＿ｔｈｌｅｖ以下でない場合にはステップＳ８にて水素ガス排出弁２６を閉状態のままにする。
【００５４】
ここで、スタック出力低下閾値ｄＰｗ＿ｔｈｌｅｖは、燃料電池スタック出力Ｐｗ＿ＳＴＡＣＫが前回の燃料電池スタック出力Ｐｗ＿ＳＴＡＣＫｏｌｄと比較して急速に低下したか否かを判定する値が設定されている。具体的には、この燃料ガス排出弁制御処理の処理間隔にも依存するが、例えば１秒間隔に３０ｋＷ程度の出力低下となったと判定したら、燃料電池スタック１１の発熱量が急に低下したと判定する。
【００５５】
次のステップＳ１６においては、コントロールユニット３６により、ステップＳ１１にて検出した車両速度ＶＳＰ、冷却水温度Ｔ＿ＬＬＣ及び外気温Ｔ＿ａｍｂの関係から燃料電池スタック１１の水詰まりの発生を予測する。このとき、コントロールユニット３６は、図８に示すような、外気温Ｔ＿ａｍｂごとに設定した車両速度ＶＳＰと冷却水温度Ｔ＿ＬＬＣとの関係を記述したマップデータを参照する。
【００５６】
このマップデータは、外気温Ｔ＿ａｍｂごとに車両速度ＶＳＰに対する冷却水温度Ｔ＿ＬＬＣの特性が設定されている。本例では、例えば、外気温Ｔ＿ａｍｂが高温域での車両速度ＶＳＰに対する冷却水温度Ｔ＿ＬＬＣの特性Ａ、外気温Ｔ＿ａｍｂが中温域での車両速度ＶＳＰに対する冷却水温度Ｔ＿ＬＬＣの特性Ｂ、外気温Ｔ＿ａｍｂが低温域での車両速度ＶＳＰに対する冷却水温度Ｔ＿ＬＬＣの特性Ｃを設定している。
【００５７】
コントロールユニット３６では、外気温Ｔ＿ａｍｂごとの各特性において、車両速度ＶＳＰに対する冷却水温度Ｔ＿ＬＬＣよりもステップＳ１１にて検出した冷却水温度Ｔ＿ＬＬＣが高い場合には水詰まり発生予測フラグｆＰＵＲＧＥの値を「１」に設定し、車両速度ＶＳＰに対する冷却水温度Ｔ＿ＬＬＣよりもステップＳ１１にて検出した冷却水温度Ｔ＿ＬＬＣが低い場合には水詰まり発生予測フラグｆＰＵＲＧＥの値を「０」に設定する。すなわち、コントロールユニット３６では、車両速度ＶＳＰが大きく、車両速度ＶＳＰに対する冷却水温度Ｔ＿ＬＬＣが高いほど凝縮水が発生する可能性が高く、水詰まりが発生する可能性が高いことを利用して、水詰まりの発生を予測する。
【００５８】
次のステップＳ１７においては、ステップＳ１６にて設定した水詰まり発生予測フラグｆＰＵＲＧＥの値が「１」か否かを判定する第２水詰まり予測処理をする。水詰まり発生予測フラグｆＰＵＲＧＥの値が「１」であると判定した場合には水詰まりが発生すると予測してステップＳ７にて水素ガス排出弁２６を開放してパージする。一方、水詰まり発生予測フラグｆＰＵＲＧＥの値が「１」でないと判定した場合には水詰まりが発生しないと予測してステップＳ８にて水素ガス排出弁２６を閉状態のままにしておく。
【００５９】
このような第２実施形態に係る燃料電池システム２によれば、燃料電池スタック出力Ｐｗ＿ＳＴＡＣＫが急低下した場合、車両速度ＶＳＰ、外気温Ｔ＿ａｍｂに対する冷却水温度Ｔ＿ＬＬＣの関係によって水詰まりの発生を予測するので、冷却水が低下して水素ガスの温度が下がる前に凝縮水による発電低下を予測することができる。したがって、この燃料電池システム２によれば、燃料電池スタック１１の発電効率の低下をさらに確実に防止することができる。
【００６０】
［第３実施形態］
つぎに、第３実施形態に係る燃料電池システム２について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００６１】
第３実施形態に係る燃料電池システム２は、図９に示すように、燃料電池車両１のアクセル開度を検出するアクセル開度検出部５１を備える点で上述の実施形態とは異なる。この燃料電池システム２では、コントロールユニット３６（水詰まり予測部１３）にて水詰まりを予測するに際して、アクセル開度検出部５１にて検出したアクセル開度を用いる。
【００６２】
以下に、第３実施形態に係る燃料ガス排出弁制御処理について図１０を参照して説明する。
【００６３】
この燃料ガス排出弁制御処理では、先ず、ステップＳ２１において、冷却水温度Ｔ＿ＬＬＣ、車両速度ＶＳＰ及び外気温Ｔ＿ａｍｂに加えて、アクセル開度検出部５１からのセンサ信号をコントロールユニット３６にて読み込んで、アクセル操作量ＡＰＯを検出してステップＳ２に処理を進める。
【００６４】
次にコントロールユニット３６では、ステップＳ２にて初期演算と判定した場合にはステップＳ２３にてアクセル操作量降下分ΔＡＰＯを「０」に設定して、初期演算でないと判定したときにはステップＳ２２にてアクセル操作量降下分ΔＡＰＯを演算する。ここで、コントロールユニット３６は、前回のアクセル操作量ＡＰＯｏｌｄとステップＳ２１にて検出したアクセル操作量ＡＰＯとの差分を演算してアクセル操作量降下分ΔＡＰＯを演算し、ステップＳ２４にて次回の処理のために今回のアクセル操作量ＡＰＯを記憶しておく。
【００６５】
次のステップＳ２５においては、コントロールユニット３６により、アクセル操作量降下分ΔＡＰＯが、予め定めたアクセル操作量降下閾値ｄＡＰＯ＿ｔｈｌｅｖ以下であるか否かを判定する第１水詰まり予測処理をする。アクセル操作量降下分ΔＡＰＯがアクセル操作量降下閾値ｄＡＰＯ＿ｔｈｌｅｖ以下である場合にはステップＳ１６に処理を進め、アクセル操作量降下分ΔＡＰＯがアクセル操作量降下閾値ｄＡＰＯ＿ｔｈｌｅｖ以下でない場合にはステップＳ８にて水素ガス排出弁２６を閉状態のままにする。
【００６６】
ここで、アクセル操作量降下閾値ｄＡＰＯ＿ｔｈｌｅｖは、アクセル操作量ＡＰＯが前回のアクセル操作量ＡＰＯｏｌｄと比較して急速に低下したか否かを判定する値が設定されている。具体的には、アクセル操作量降下閾値ｄＡＰＯ＿ｔｈｌｅｖは、燃料電池スタック１１の発熱量が急速に低下するアクセル操作量に設定されている。
【００６７】
このような第３実施形態に係る燃料電池システム２によれば、燃料電池スタック１１の発熱量が急に低下して燃料電池スタック１１の温度が急低下するようなアクセル操作量ＡＰＯを検出した場合に水素ガス排出弁２６を開放することができるので、燃料電池スタック１１の発電量が実際に下がってガス温度が低下する前に水素ガス排出弁２６を開放することができ、燃料電池スタック１１の発電効率の低下をより確実に回避することができる。
【００６８】
［第４実施形態］
つぎに、第４実施形態に係る燃料電池システム２について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００６９】
第４実施形態に係る燃料電池システム２は、コントロールユニット３６（燃料ガス排出制御部１４）にて予め設定した時間間隔にて定期的に水素ガス排出弁２６を開状態にするパージをする点で、上述した実施形態とは異なる。
【００７０】
このような燃料電池システム２における燃料ガス排出弁制御処理について図１１のフローチャートを参照して説明する。
【００７１】
この燃料ガス排出弁制御処理では、先ず、ステップＳ３１において、コントロールユニット３６により、燃料ガス排出弁開閉フラグＣｃ＿Ｐの値を参照し、燃料ガス排出弁開閉フラグＣｃ＿Ｐの値が「１」であるか否かを判定することで、水素ガス排出弁２６が開状態であるか否かを判定する。水素ガス排出弁２６が開状態であると判定した場合にはステップＳ３２に処理を進め、水素ガス排出弁２６が開状態でないと判定した場合にはステップＳ３３に処理を進める。
【００７２】
ステップＳ３２においては、コントロールユニット３６により、予め設定した排出時間演算タイマの値ｄｅｃＴＩＭを減算してステップＳ３４に処理を進め、減算した排出時間演算タイマの値ｄｅｃＴＩＭが「０」よりも大きいか否かを判定することで、まだ水素ガスを排出するか否かを判定する。排出時間演算タイマの値ｄｅｃＴＩＭが「０」より大きく水素ガスを排出し続けると判定した場合にはステップＳ３５にて燃料ガス排出弁開閉フラグＣｃ＿Ｐを「１」にしたままにして水素ガス排出弁２６を開状態にする。一方、排出時間演算タイマの値ｄｅｃＴＩＭが「０」より大きくなく水素ガスを排出しないと判定した場合にはステップＳ３６にて燃料ガス排出弁開閉フラグＣｃ＿Ｐを「０」にして水素ガス排出弁２６を閉状態にする。
【００７３】
また、ステップＳ３１にて水素ガス排出弁２６が閉じていると判定した場合のステップＳ３３においては、コントロールユニット３６により、燃料電池スタック１１の水詰まりの予測をする。このとき、コントロールユニット３６は、第１実施形態〜第３実施形態の何れかの処理を行うことで水詰まりを予測する。
【００７４】
コントロールユニット３６にて水詰まりを予測した場合には、ステップＳ３７において、水素ガス排出弁２６を開状態にする時間を設定するために排出時間演算タイマの値ｄｅｃＴＩＭを所定値ＴＩＭ＿ＷＳに設定してステップＳ３５に処理を進める。この所定値ＴＩＭ＿ＷＳは、燃料電池スタック１１内に水詰まりが発生する場合に凝縮水の滞留を未然に防止するために十分な時間、又は水詰まりが発生した場合に水詰まりを解消するために十分な時間が設定されている。
【００７５】
一方、コントロールユニット３６にて水詰まりを予測しない場合には、ステップＳ３８に処理を進め、定期的に水素ガス排出弁２６を開状態にするパージタイミングか否かの判定をする。定期的なパージタイミングであると判定した場合には、ステップＳ３９に処理を進め、排出時間演算タイマの値ｄｅｃＴＩＭを所定値ＴＩＭ＿Ｎｏｒｍａｌに設定してステップＳ３５に処理を進める。ここで、所定値ＴＩＭ＿Ｎｏｒｍａｌは、水詰まりを予測した場合の所定値ＴＩＭ＿ＷＳよりも短い時間に設定される。
【００７６】
このような第４実施形態に係る燃料電池システム２によれば、燃料電池スタック１１の水詰まりを予測した場合には、定期的なパージタイミングでの水素ガス排出時間ＴＩＭ＿Ｎｏｒｍａｌと比較して長い時間の排出時間ＴＩＭ＿ＷＳとし、水詰まりを予測したときの水素ガスの排出量を多くしたので、水素ガス流路中に大量の凝縮水が生成されて、凝縮水が燃料電池スタック１１内に流入することを避けることができる。
【００７７】
［第５実施形態］
つぎに、第５実施形態に係る燃料電池システム２について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００７８】
第５実施形態に係る燃料電池システム２は、コントロールユニット３６にて水詰まりを予測した場合、その時点での冷却水温度を記憶し、水素ガス排出弁２６を開状態にした後に、水詰まりを予測した時点での温度に回復した場合に水素ガス排出弁２６を閉状態にする点で上述の実施形態とは異なる。
【００７９】
このような燃料電池システム２における燃料ガス排出弁制御処理について図１２のフローチャートを参照して説明する。
【００８０】
この燃料ガス排出弁制御処理では、先ず、ステップＳ４１においては、コントロールユニット３６により、冷却水温度検出部１２からセンサ信号を読み込んで現在の冷却水温度Ｔ＿ＬＬＣを検出して、ステップＳ３１において燃料ガス排出弁開閉フラグＣｃ＿Ｐの値が「１」か否かを判定して、水素ガス排出弁２６が開状態であると判定した場合にはステップＳ４２に処理を進め、開状態でないと判定した場合にはステップＳ３３に処理を進める。
【００８１】
ステップＳ４２においては、コントロールユニット３６により、ステップＳ４１にて検出した冷却水温度Ｔ＿ＬＬＣが水詰まり時の冷却水温度ＴＳ＿ＬＬＣと略同じとなったか否かを判定し、同じとなったと判定した場合にはステップＳ３６に処理を進めて水素ガス排出弁２６を閉じ、同じになっていないと判定した場合にはステップＳ３５に処理を進めて水素ガス排出弁２６を開状態のままにしておく。
【００８２】
一方、ステップＳ３１にて水素ガス排出弁２６が閉状態であると判定した場合のステップＳ３３においては、コントロールユニット３６により、燃料電池スタック１１の水詰まりを予測し、水詰まりを予測しないと判定した場合にはステップＳ３６にて水素ガス排出弁２６を閉状態のままにし、水詰まりを予測した場合にはステップＳ４３に処理を進める。このとき、コントロールユニット３６は、第１実施形態〜第３実施形態にて説明した何れかの処理を行うことで水詰まりを予測する。
【００８３】
ステップＳ４３においては、コントロールユニット３６により、水詰まり発生時の冷却水温度ＴＳ＿ＬＬＣとして、温度値Ｔ＿ＬＬＣｏｌｄを記憶してステップＳ３５に処理を進める。
【００８４】
そして、冷却水温度ＴＳ＿ＬＬＣと、ステップＳ４１にて検出した冷却水温度Ｔ＿ＬＬＣとが同じとなったとステップＳ４２にて判定した場合には、ステップＳ３６にて水素ガス排出弁２６を閉じる。
【００８５】
このような第５実施形態に係る燃料電池システム２によれば、水詰まりを予測した時点での温度値ＴＳ＿ＬＬＣを記憶しておき、この温度値ＴＳ＿ＬＬＣが冷却水温度Ｔ＿ＬＬＣと略同じとなった場合に水素ガス排出弁２６を閉状態にするので、燃料電池スタック１１の温度が温度値ＴＳ＿ＬＬＣまで回復したと判定するまで水素ガス排出弁２６を開状態に保持することができる。
【００８６】
したがって、この燃料電池システム２によれば、大量の凝縮水が燃料電池スタック１１内に生じる可能性が低くなると同時に燃料ガスの排出を停止することができるので、無駄な燃料ガスの放出を防ぐことができ、燃料消費性能の悪化も最小限にすることができる。
【００８７】
［第６実施形態］
つぎに、第６実施形態に係る燃料電池システム２について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００８８】
第６実施形態に係る燃料電池システム２における燃料電池スタック１１は、図１３に示すように、高電圧ライン６１を介してスタック用Ｊ／Ｂ（ｊｕｎｃｔｉｏｎ　ｂｏｘ）６２及び電力制御部６３と接続されている。燃料電池スタック１にて発電した発電電圧は、スタック用Ｊ／Ｂ６２に供給され、電力制御部６３にて電圧調整がなされて駆動モータ６４又はバッテリ用Ｊ／Ｂ６６に供給される。これにより、駆動モータ６４では、モータコントローラ６５の制御に従って駆動することで、燃料電池車両１を駆動するためのトルクを発生させる。一方、バッテリ用Ｊ／Ｂ６６に供給された出力電圧は、二次電池６７に供給されて蓄電される。
【００８９】
また、この燃料電池システム２では、バッテリコントローラ６８の制御に従って二次電池８に蓄積した電力を放電させ、バッテリ用Ｊ／Ｂ６６を介して駆動モータ６４に供給する。
【００９０】
更に、コントロールユニット３６では、電力制御部６３を制御してスタック用Ｊ／Ｂ６２にて取り出す電力を調整してバッテリ用Ｊ／Ｂ６６及び駆動モータ６４に供給し、バッテリコントローラ６８を制御して二次電池８の放充電を制御し、更にモータコントローラ６５を制御して駆動モータ６４の駆動トルクを制御したりする。
【００９１】
このような燃料電池システム２におけるコントロールユニット３６では、水詰まりを予測した場合に、燃料電池スタック１１の出力電力を下げる要求がある場合でも一時的に燃料電池スタック１１の出力を保持する。この場合、燃料電池スタック１１の出力が要求に対して過剰になるが、コントロールユニット３６では、その過剰電力分を、二次電池６７に充電させるように電力制御部６３を制御する。そして、燃料電池スタック１１の出力を保持した状態にて、一定時間（ＴＩＭ＿ｉｎｉｔ）を経てなお、水詰まりが予測される状況であれば、水素ガス排出弁２６を開状態にする制御をする。
【００９２】
このように燃料電池スタック１１の出力を制御する出力制御処理について図１４のフローチャートを参照して説明する。なお、この処理は、コントロールユニット３６内部のタイマを使用して例えば等間隔（例えば１０ｍｓｅｃごと）で実行される。
【００９３】
この出力制御処理では、先ず、ステップＳ５１において、コントロールユニット３６により、外部からの駆動力要求に対して、駆動モータ６４の目標駆動力演算処理をして、ステップＳ５２に処理を進める。このとき、コントロールユニット３６では、アクセル操作量ＡＰＯ及び車両速度ＶＳＰを取得して、このアクセル操作量ＡＰＯ及び車両速度ＶＳＰに対する目標駆動力ｔＴ＿ｄｒｉｖｅの変化を記述した図１５に示すマップデータを参照する。このマップデータは、アクセル操作量ＡＰＯごとに車両速度ＶＳＰに対する目標駆動力ｔＴ＿ｄｒｉｖｅの特性が設定されている。
【００９４】
ステップＳ５２においては、コントロールユニット３６により、ステップＳ５１にて演算した目標駆動力ｔＴ＿ｄｒｉｖｅを用いて、燃料電池スタック１１にて発電させる必要がある目標総電力ｔＰ＿ｔｏｔａｌを演算してステップＳ５３に処理を進める。このとき、コントロールユニット３６では、ステップＳ５１にて演算した目標駆動力ｔＴ＿ｄｒｉｖｅ及び車両速度ＶＳＰに対する目標総電力ｔＰ＿ｔｏｔａｌの変化を記述した図１６に示すマップデータを参照する。このマップデータは、目標駆動力ｔＴ＿ｄｒｉｖｅごとに車両速度ＶＳＰに対する目標総電力ｔＰ＿ｔｏｔａｌの特性が設定されている。
【００９５】
ステップＳ５３においては、コントロールユニット３６により、内部にて保持しているスタック発電量補正タイマＴＩＭ＿ｓｔの値が「０」となっているか否かの判定をすることで、燃料電池スタック１１から駆動モータ６４に供給している出力を補正している最中か否かの判定をする。燃料電池スタック１１からの出力を補正していないと判定した場合にはステップＳ５４に処理を進め、燃料電池スタック１１からの出力を補正している最中であると判定した場合にはステップＳ５５に処理を進める。
【００９６】
ステップＳ５４においては、コントロールユニット３６により、第１実施形態〜第３実施形態にて説明した処理をして水詰まりを予測したか否かの判定をし、水詰まりを予測していないと判定した場合にはステップＳ５６に処理を進め、水詰まりを予測した場合にはステップＳ５７に処理を進める。
【００９７】
ステップＳ５６においては、コントロールユニット３６により、スタック発電量補正タイマＴＩＭ＿ｓｔの値を「０」にクリアして、ステップＳ５８に処理を進める。
【００９８】
ステップＳ５８においては、コントロールユニット３６により、ステップＳ５２にて演算した目標総電力ｔＰ＿ｔｏｔａｌ及び二次電池６７のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ　Ｏｆ　Ｃｈａｒｇｅ）を用いて、スタック発電量ｔＰ＿ｓｔａｃｋ及びバッテリ発電量ｔＰ＿ｂａｔｔｅｒｙを演算してステップＳ５９に処理を進める。このとき、コントロールユニット３６は、ＳＯＣに対する目標総電力ｔＰ＿ｔｏｔａｌ／目標総電力ｔＰ＿ｔｏｔａｌの変化、及び、ＳＯＣに対するスタック発電量ｔＰ＿ｓｔａｃｋ／目標総電力ｔＰ＿ｔｏｔａｌの変化を記述した図１７に示すマップデータを参照する。
【００９９】
ステップＳ５９においては、コントロールユニット３６により、次の出力制御処理にて使用するスタック発電量及びバッテリ発電量の前値ｔＰ＿ｓｔａｃｋ＿ｏｌｄ、ｔＰ＿ｂａｔｔｅｒｙ＿ｏｌｄを、ステップＳ５８にて演算したスタック発電量ｔＰ＿ｓｔａｃｋ、バッテリ発電量ｔＰ＿ｂａｔｔｅｒｙにして処理を終了する。
【０１００】
一方、ステップＳ５４にて水詰まりを予測した後のステップＳ５７においては、コントロールユニット３６により、スタック発電量補正タイマＴＩＭ＿ｓｔを初期値ＴＩＭ＿ｉｎｉｔに設定してステップＳ６０に処理を進める。この初期値ＴＩＭ＿ｉｎｉｔは、燃料電池スタック１１の水詰まりを確実に判定するために、燃料電池スタック１１からの出力を補正する期間が数値にて設定されている。
【０１０１】
ステップＳ６０においては、前回の出力制御処理のステップＳ５９にて保持しておいた前値ｔＰ＿ｓｔａｃｋ＿ｏｌｄ、ｔＰ＿ｂａｔｔｅｒｙ＿ｏｌｄを、今回のスタック発電量ｔＰ＿ｓｔａｃｋ及びバッテリ発電量ｔＰ＿ｂａｔｔｅｒｙにするようにスタック用Ｊ／Ｂ６２及びバッテリ用Ｊ／Ｂ６６を制御して、処理を終了する。
【０１０２】
このような出力制御処理では、水詰まりを予測してスタック発電量補正タイマＴＩＭ＿ｓｔを設定した場合、ステップＳ５１及びステップＳ５２にて燃料電池スタック１１からの出力を低下させる要求が発生した場合であっても、スタック発電量補正タイマＴＩＭ＿ｓｔの値が初期値ＴＩＭ＿ｉｎｉｔから「０」になるまで水詰まりを予測する直前の前値ｔＰ＿ｓｔａｃｋ＿ｏｌｄ、ｔｐ＿ｂａｔｔｅｒｙ＿ｏｌｄとなるように燃料電池スタック１１の出力値を補正する。このとき、コントロールユニット３６では、燃料電池スタック１１の出力過剰分を二次電池６７に蓄電するように電力制御部６３を制御する。
【０１０３】
ここで、コントロールユニット３６は、出力制御処理と平行して上述の燃料ガス排出弁制御処理を実行する。このとき、コントロールユニット３６は、水詰まりを予測した場合、スタック発電量補正タイマＴＩＭ＿ｓｔが「０」になるまでは水素ガス排出弁２６を閉状態に保持し、スタック発電量補正タイマＴＩＭ＿ｓｔが「０」となったら水素ガス排出弁２６を開状態にする。
【０１０４】
このような処理を行う燃料電池システム２によれば、燃料電池スタック１１の水詰まりによって凝縮水が発生し、燃料電池スタック１１の電圧低下予測をした場合に、燃料電池スタック１１の出力低下を抑えて、冷却水の温度低下を最小限に止めることができるので、凝縮水の発生も最小限に抑制することができる。
【０１０５】
また、この燃料電池システム２によれば、スタック発電量補正タイマＴＩＭ＿ｓｔが「０」になるまで水素ガス排出弁２６を閉状態に保持しておくので、水素ガスと共に凝縮水を放出するとしても、上述の実施形態と比較して放出量が少なくて済むので、燃料消費率の悪化をさらに防ぐことができる。
【０１０６】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した燃料電池システムを含む燃料電池車両の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明を適用した燃料電池システムの機能的な構成を説明するためのブロック図である。
【図３】本発明を適用した燃料電池システムの具体的な構成を示すブロック図である。
【図４】本発明を適用した第１実施形態に係る燃料電池システムによる燃料ガス排出弁制御処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明を適用した第１実施形態に係る燃料電池システムにて燃料ガス排出弁制御処理を行った場合の動作について説明するためのタイミングチャートであり、（ａ）は燃料電池スタックの出力、（ｂ）は冷却水温度、（ｃ）は車両速度、（ｄ）は最小セル電圧、（ｅ）は燃料ガス排出弁の動作を示す。
【図６】本発明を適用した第２実施形態に係る燃料電池システムの機能的な構成を示すブロック図である。
【図７】本発明を適用した第２実施形態に係る燃料電池システムによる燃料ガス排出弁制御処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】外気温及び車両速度に対する冷却水温度に応じて水詰まり発生予測フラグを変化させるマップデータについて説明するための図である。
【図９】本発明を適用した第３実施形態に係る燃料電池システムの機能的な構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明を適用した第３実施形態に係る燃料電池システムによる燃料ガス排出弁制御処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】本発明を適用した第４実施形態に係る燃料電池システムによる燃料ガス排出弁制御処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】本発明を適用した第５実施形態に係る燃料電池システムによる燃料ガス排出弁制御処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】本発明を適用した第６実施形態に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明を適用した第６実施形態における出力制御処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】車両速度及びアクセル操作量に応じた目標駆動力の変化を記述したマップデータについて説明するための図である。
【図１６】車両速度及び目標駆動力に応じた目標総電力の変化を記述したマップデータについて説明するための図である。
【図１７】ＳＯＣに対する目標総電力／目標総電力の変化、及び、ＳＯＣに対するスタック発電量／目標総電力の変化を記述したマップデータについて説明するための図である。
【符号の説明】
１　燃料電池車両
２　燃料電池システム
３　モータ
４　ラジエータ
５　ポンプ
１１　燃料電池スタック
１２　冷却水温度検出部
１３　水詰まり予測部
１４　燃料ガス排出制御部
１５　燃料ガス排出弁
２１　水素貯蔵タンク
２２　水素圧力制御弁
２３　エゼクタ循環装置
２４　水回収装置
２５　凝縮水回収装置
２６　水素ガス排出弁
２７　圧縮機
２８　空気冷却機
２９　水回収装置
３０　空気圧力制御弁
３１　空気パージ弁
３２　ポンプ
３３　温調器
３４　冷却水温度センサ
３５　リザーバタンク
３６　コントロールユニット
４１　外気温検出部
４２　車速検出部
４３　スタック出力検出部
５１　アクセル開度検出部
６１　高電圧ライン
６２　スタック用Ｊ／Ｂ
６３　電力制御部
６４　駆動モータ
６５　モータコントローラ
６６　バッテリ用Ｊ／Ｂ
６７　二次電池
６８　バッテリコントローラ

Claims (11)

1. 電解質膜を酸化剤極と燃料極とにより挟んで構成され、上記酸化剤極側に酸化剤ガスが供給されると共に、上記燃料極側に燃料ガスが供給されて発電する燃料電池スタックに、燃料ガス流路を介して燃料ガスを供給すると共に酸化剤ガス流路を介して酸化剤ガスを供給して発電させ、必要に応じて上記燃料電池スタックの燃料ガス排出流路に設けられた燃料ガス排出弁を開閉制御する燃料電池システムの制御装置であって、
   上記燃料ガス流路に凝縮水が溜まる水詰まりの発生を予測する水詰まり予測手段と、
   上記水詰まり予測手段により水詰まりが発生すると予測した場合に、上記燃料ガス排出弁を開状態にする凝縮水排出制御手段と
   を備えたことを特徴とする燃料電池システムの制御装置。
2. 上記燃料電池システムは、上記燃料電池スタックを冷却する冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段を備え、
   上記水詰まり予測手段は、上記燃料電池スタックが発電しているときに、上記冷却水温度が急低下した場合、水詰まりが発生すると予測することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システムの制御装置。
3. 上記燃料電池システムは、上記燃料電池スタックの発電電力を計測する発電電力計測手段を備え、
   上記水詰まり予測手段は、上記燃料電池スタックの発電電力が急低下した場合に、水詰まりが発生すると予測することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システムの制御装置。
4. 上記燃料電池スタックを、モータを駆動源とし燃料電池冷却水を車両走行風により冷却する燃料電池車両に搭載し、
   上記水詰まり予測手段は、上記燃料電池スタックの発電電力が急低下した場合に、上記燃料電池車両の速度を検出する車両速度検出手段にて検出した車両速度に基づき水詰まりの発生を予測することを特徴とする請求項３に記載の燃料電池システムの制御装置。
5. 上記燃料電池システムは、上記燃料電池冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段を更に備え、
   上記水詰まり予測手段は、上記燃料電池スタックの発電電力が急低下した場合に、上記車両速度検出手段にて検出した車両速度及び上記冷却水温度検出手段にて検出した冷却水温度に基づいて、水詰まりの発生を予測することを特徴とする請求項４に記載の燃料電池システムの制御装置。
6. モータを駆動源としアクセルペダルの踏み込み量に応じて走行する燃料電池車両に上記燃料電池スタックを搭載し、
   上記水詰まり予測手段は、上記アクセルペダル踏込み量が急低下した場合に、水詰まりが発生すると予測することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システムの制御装置。
7. モータを駆動源としてアクセルペダルの踏み込み量に応じて走行し、上記燃料電池スタックの冷却水を車両走行風により冷却する燃料電池車両に上記燃料電池スタックを搭載し、
   上記水詰まり予測手段は、上記アクセルペダル踏込み量が急低下した場合に、上記燃料電池車両の車両速度に基づいて水詰まりの発生を予測することを特徴とする請求項６に記載の燃料電池システムの制御装置。
8. 上記燃料電池システムは、上記燃料電池冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段を更に備え、
   上記水詰まり予測手段は、上記アクセルペダル踏込み量が急低下した場合に、車両速度及び冷却水温度に基づいて水詰まりの発生を予測することを特徴とする請求項７に記載の燃料電池システムの制御装置。
9. 上記凝縮水排出制御手段は、上記燃料ガス排出弁を定期的に予め設定した定期的開放期間だけ開放し、上記水詰まり予測手段により水詰まりが発生すると予測した場合に、上記燃料ガス排出弁を開放する時間を上記定期的開放期間よりも長くすることを特徴とする請求項１〜請求項８の何れかに記載の燃料電池システムの制御装置。
10. 上記凝縮水排出制御手段は、上記水詰まり予測手段により水詰まりが発生すると予測した場合に上記燃料ガス排出弁を開状態にし、上記燃料電池スタックの冷却水温度が、水詰まりが発生すると予測した時の燃料電池冷却水の温度に略等しくなった場合に上記燃料ガス排出弁を閉状態にすることを特徴とする請求項１〜請求項８の何れかに記載の燃料電池システムの制御装置。
11. 上記燃料電池システムは、上記燃料電池スタックの出力により駆動する負荷と、該負荷と並列に接続された二次電池とを備え、
    上記水詰まり予測手段により水詰まりが発生すると予測した場合に、上記燃料電池スタックの出力値を保持して、上記二次電池に出力充電することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システムの制御装置。

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