JP2006269196A - 燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】停止処理を実行している間に再起動要求がなされた際に短時間で再起動する。
【解決手段】アノードに空気を供給している状態の停止処理中に再起動要求がなされた場合、空気の供給を停止することなく空気供給開始時の起動処理ルーチンから起動処理を実行する。これにより、音振の違和感を生じさせることなく、再起動要求がなされてから短時間でシステムを再起動することができる。
【選択図】図１１

Description

本発明は、燃料ガス及び酸化剤ガスの供給を受けて発電する燃料電池を有する燃料電池システムに関する。

従来より、燃料ガス及び酸化剤ガスの供給を受けて発電する燃料電池を有し、燃料電池が発電した電力を車両の電気系（車両電気システム）に供給する燃料電池システムが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００４−１３９９５０号公報

ところで、従来の燃料電池システムは、システム停止中に燃料電池を劣化させないための停止処理や車両電気システムの停止処理等の停止処理を実行している際に再起動要求がなされた場合であっても、全ての停止処理ルーチンが完全に終了した後に起動動作を最初の起動処理ルーチンから実行する。このため、従来までの燃料電池システムによれば、停止処理を実行している間に再起動要求がなされた際、システムを短時間で再起動することが困難であった。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、停止処理を実行している間に再起動要求がなされた際に、短時間で再起動することが可能な燃料電池システムを提供することにある。

上述の課題を解決するために、本発明に係る燃料電池システムは、システムの停止処理実行中に起動要求が発生した場合、システム状態に応じて停止処理の中止点と起動処理の開始点を決定し、決定した中止点で停止処理を中止するのに応じて、決定した開始点から起動処理を実行する。

本発明に係る燃料電池システムによれば、システムの停止処理実行中に起動要求が発生した場合、停止処理を中止して速やかに起動処理に移行するので、停止処理を実行している間に再起動要求がなされた際に短時間で再起動することができる。

以下、図面を参照して、本発明の第１乃至第３の実施形態となる燃料電池システムの構成及びその動作について説明する。

始めに、本発明の第１の実施形態となる燃料電池システムの構成及びその動作について説明する。

〔燃料電池システムの構成〕
本発明の第１の実施形態となる燃料電池システムは、図１に示すように、水素極及び酸化極にそれぞれ燃料ガス及び酸化剤ガスとしての水素及び空気の供給を受けて発電する燃料電池１が複数積層された燃料電池スタック２を備える。なお、アノード及びカソードにおける電気化学反応及び燃料電池スタック２全体としての電気化学反応は以下に示す式（１）〜（３）による。

〔アノード〕 Ｈ₂ → ２Ｈ⁺ ＋２ｅ^- …（１）
〔カソード〕 1/2 Ｏ₂ ＋２Ｈ⁺ ＋２ｅ^- → Ｈ₂Ｏ …（２）
〔全体〕 Ｈ₂ ＋1/2 Ｏ₂ → Ｈ₂Ｏ …（３）
〔水素系の構成〕
上記燃料電池システムは、水素タンク３及び減圧弁４を備え、元弁５を介して水素タンク３から供給される水素の圧力を減圧弁４によって所定圧力まで機械的に減圧した後、水素供給弁６によって燃料電池１の運転状態に応じた圧力まで減圧して燃料電池１のアノードに水素を供給する。なお、アノードに供給される水素の圧力は、圧力センサ２１により検出された水素圧力をフィードバックして水素供給弁６を駆動することによって制御される。水素の圧力を所望の目標圧力に制御することにより、燃料電池１が消費した分だけの水素が自動的に補われることになる。

アノードで未使用の水素は、水素循環流路７及び水素循環装置８を介してアノードの上流側へ循環される。水素循環流路７及び水素循環装置８を設けることにより、アノードで未使用の水素を再利用することが可能となり、燃料電池システムの燃費性能を向上させることができる。なお、水素循環流路７及び水素循環装置８を介してアノードに戻る水素の循環流路には、カソード側からリークした空気中の窒素やアルゴン等の不純物ガス、或いは過剰な水分が液化した液水が蓄積することがある。そして、これらの不純物ガスは、水素の分圧を低下させて発電効率を低下させたり、循環ガスの平均分子量を上昇させ水素の循環を困難にする。また液水は水素の循環を妨げる。

このため、アノードの出口側には、水素排出流路９と、これを開閉するパージ弁１０が設けられている。そして、不純物ガスや液水が蓄積した際には、パージ弁１０を短時間開き、カソードから排出される空気を利用して排水素処理装置１１で不純物ガスや液水を希釈又は燃焼した後に系外へ排出するパージを行う。これにより、アノードを含む水素循環流路７内の水素分圧や循環性能を回復させることができる。

〔空気系の構成〕
上記燃料電池システムは、空気を圧縮して吐出するコンプレッサ１２を備え、コンプレッサ１２から吐出された空気は、加湿装置１３で加湿された後に燃料電池１のカソードに供給される。カソードで未使用の空気は、空気調圧弁１４により圧力調整された後、排水素処理装置１１に送られる。なお、カソードに供給される空気の圧力は、圧力センサ２２により検出された空気圧力をフィードバックして空気調圧弁１４を駆動することによって制御される。

〔冷却系の構成〕
上記燃料電池システムは、冷却水を燃料電池１に圧送するポンプ１５と、冷却水を冷却するラジエタ１６を経由するラジエタ側流路１７とラジエタ１６を経由しないバイパス流路１８との間で燃料電池１から排出された冷却水の流路を切り替える三方弁１９とを備え、燃料電池１に冷却水を供給することにより燃料電池１を適切な運転温度に保持する。なお、ラジエタ１６は、ラジエタファン２０から供給される冷風との熱交換によって内部を流れる冷却水を冷却する。

〔制御系の構成〕
上記燃料電池システムは、アノードに供給される水素の圧力を検出する圧力センサ２１と、カソードに供給される空気の圧力を検出する圧力センサ２２と、燃料電池１の入口側の冷却水温度を検出する温度センサ２３と、燃料電池１の出口側の冷却水温度を検出する温度センサ２４と、燃料電池１の出力電圧を検出する電圧センサ２５と、燃料電池１から電力を取り出してモータ等の車両電気システムに電力を供給する出力取出装置２６と、燃料電池システム全体の動作を制御するコントローラ２７とを備える。なお、この実施形態では、コントローラ２７は、ＣＰＵと、プログラムＲＯＭと、作業用ＲＡＭと、入出力インタフェースとを備えたマイクロプロセッサにより構成される。そして、コントローラ２７は、ＣＰＵがプログラムＲＯＭ内に記憶された制御プログラムを実行することにより、図２に示す、本発明に係る停止要求演算手段３１，起動要求演算手段３２，停止処理状態検出手段３３，停止処理制御手段３４，及び再起動制御手段３５の機能を実現する。

そして、このような構成を有する燃料電池システムでは、コントローラ２７が以下に示す停止制御処理及び起動制御処理を実行することにより、停止処理を実行している間に再起動要求がなされた際に短時間で再起動することを可能にする。以下、図３及び図７に示すフローチャートを参照して停止制御処理及び起動制御処理を実行する際のコントローラ２７の動作について説明する。

［停止制御処理］
始めに、図３に示すフローチャートを参照して、停止制御処理を実行する際のコントローラ２７の動作について説明する。

図３に示すフローチャートは、コントローラ２７が停止要求演算手段３１として機能することにより停止要求が演算されるのに応じて開始となり、停止制御処理はステップＳ１の処理に進む。

ステップＳ１の処理では、コントローラ２７が、以下の処理において使用する変数Ｆの値を０に設定する。これにより、このステップＳ１の処理は完了し、停止制御処理はステップＳ２の処理に進む。

ステップＳ２の処理では、コントローラ２７が、コンプレッサ１２を回転駆動した状態（Ｃｏｍｐ ＯＮ状態）で燃料電池システムの停止処理を実行する。なお、この停止処理の詳細については図４に示すフローチャートを参照して後述する。これにより、このステップＳ２の処理は完了し、停止制御処理はステップＳ３の処理に進む。

ステップＳ３の処理では、コントローラ２７が、変数Ｆの値が１であるか否かを判別する。そして、判別の結果、変数Ｆの値が１である場合、コントローラ２７は停止制御処理を終了する。一方、変数Ｆの値が１でない場合には、コントローラ２７は停止制御処理をステップＳ４の処理に進める。

ステップＳ４の処理では、コントローラ２７が、システム停止中に燃料電池１を劣化させないための劣化防止制御処理を実行する。なお、この劣化防止制御処理の詳細については図５に示すフローチャートを参照して後述する。これにより、このステップＳ４の処理は完了し、停止制御処理はステップＳ５の処理に進む。

ステップＳ５の処理では、コントローラ２７が変数Ｆの値が２であるか否かを判別する。そして、判別の結果、変数Ｆの値が２である場合、コントローラ２７は停止制御処理を終了する。一方、変数Ｆの値が２でない場合には、コントローラ２７は停止制御処理をステップＳ６の処理に進める。

ステップＳ６の処理では、コントローラ２７が、燃料電池システムが電力を供給する車両電気システムの停止処理を実行する。なお、この車両電気システム停止処理の詳細については図６に示すフローチャートを参照して後述する。これにより、このステップＳ６の処理は完了し、一連の停止制御処理は終了する。

〔停止処理〕
図４に示すフローチャートは、図３に示すステップＳ１の処理が完了するのに応じて開始となり、停止処理はステップＳ１１の処理に進む。

ステップＳ１１の処理では、コントローラ２７が、コンプレッサ１２がカソードに空気を供給している状態で燃料電池システムの停止処理を実行する。これにより、このステップＳ１１の処理は完了し、停止処理はステップＳ１２の処理に進む。

ステップＳ１２の処理では、コントローラ２７が、変数Ｆの値が１であるか否かを判別する。そして、判別の結果、変数Ｆの値が１である場合、コントローラ２７は停止処理をステップＳ１５の処理に進める。一方、変数Ｆの値が１でない場合には、コントローラ２７は停止処理をステップＳ１３の処理に進める。

ステップＳ１３の処理では、コントローラ２７が、再起動要求を出力するスタートスイッチ（ＳＴＳＷ）がオン状態であるか否かを示す。そして、判別の結果、スタートスイッチがオン状態でない場合、コントローラ２７は停止処理をステップＳ１５の処理に進める。一方、スタートスイッチがオン状態である場合には、コントローラ２７は、再起動要求がなされたと判断し、停止処理中に再起動要求がなされた旨を設定するべく、ステップＳ１４の処理として変数Ｆの値を１に設定した後、停止処理をステップＳ１５の処理に進める。

ステップＳ１５の処理では、コントローラ２７が、全ての停止処理ルーチンが終了したか否かを判別する。そして、判別の結果、全ての停止処理ルーチンが終了していない場合、コントローラ２７は停止処理をステップＳ１１の処理に戻す。一方、全ての停止処理ルーチンが終了している場合には、コントローラ２７は一連の停止処理を終了する。

〔劣化防止制御処理〕
図５に示すフローチャートは、図３に示すステップＳ３の処理において変数Ｆの値が１でないと判別されるのに応じて開始となり、劣化防止制御処理はステップＳ２１の処理に進む。

ステップＳ２１の処理では、コントローラ２７が、システム停止中に燃料電池１を劣化させないための劣化防止処理を実行する。これにより、このステップＳ２１の処理は完了し、劣化防止制御処理はステップＳ２２の処理に進む。

ステップＳ２２の処理では、コントローラ２７が、変数Ｆの値が２であるか否かを判別する。そして、判別の結果、変数Ｆの値が２である場合、コントローラ２７は劣化防止制御処理をステップＳ２５の処理に進める。一方、変数Ｆの値が２でない場合には、コントローラ２７は劣化防止制御処理をステップＳ２３の処理に進める。

ステップＳ２３の処理では、コントローラ２７が、再起動要求を出力するスタートスイッチがオン状態であるか否かを示す。そして、判別の結果、スタートスイッチがオン状態でない場合、コントローラ２７は劣化防止制御処理をステップＳ２５の処理に進める。一方、スタートスイッチがオン状態である場合には、コントローラ２７は、再起動要求がなされたと判断し、劣化防止制御処理中に再起動要求がなされた旨を設定するべく、ステップＳ２４の処理として変数Ｆの値を２に設定した後、劣化防止制御処理をステップＳ２５の処理に進める。

ステップＳ２５の処理では、コントローラ２７が、全ての劣化防止制御処理ルーチンが終了したか否かを判別する。そして、判別の結果、全ての劣化防止処理ルーチンが終了していない場合、コントローラ２７は停止処理をステップＳ２１の処理に戻す。一方、全ての劣化防止処理ルーチンが終了している場合には、コントローラ２７は一連の劣化防止制御処理を終了する。

〔車両電気システム停止処理〕
図６に示すフローチャートは、図３に示すステップＳ５の処理において変数Ｆの値が２でないと判別されるのに応じて開始となり、車両電気システム停止処理はステップＳ３１の処理に進む。

ステップＳ３１の処理では、コントローラ２７が、燃料電池システムが電力を供給する車両電気システムの停止処理を実行する。これにより、このステップＳ３１の処理は完了し、システム停止処理はステップＳ３２の処理に進む。

ステップＳ３２の処理では、コントローラ２７が、変数Ｆの値が３であるか否かを判別する。そして、判別の結果、変数Ｆの値が３である場合、コントローラ２７はシステム停止処理をステップＳ３５の処理に進める。一方、変数Ｆの値が３でない場合には、コントローラ２７はシステム停止処理をステップＳ３３の処理に進める。

ステップＳ３３の処理では、コントローラ２７が、再起動要求を出力するスタートスイッチがオン状態であるか否かを示す。そして、判別の結果、スタートスイッチがオン状態でない場合、コントローラ２７はシステム停止処理をステップＳ３５の処理に進める。一方、スタートスイッチがオン状態である場合には、コントローラ２７は、再起動要求がなされたと判断し、システム停止処理中に再起動要求がなされた旨を設定するべく、ステップＳ３４の処理として変数Ｆの値を３に設定した後、システム停止処理をステップＳ３５の処理に進める。

ステップＳ３５の処理では、コントローラ２７が、全てのシステム停止処理ルーチンが終了したか否かを判別する。そして、判別の結果、全てのシステム停止処理ルーチンが終了していない場合、コントローラ２７はシステム停止処理をステップＳ３１の処理に戻す。一方、全てのシステム停止処理ルーチンが終了している場合には、コントローラ２７は一連のシステム停止処理を終了する。

［起動制御処理］
次に、図７に示すフローチャートを参照して、起動制御処理を実行する際のコントローラ２７の動作について説明する。

図７に示すフローチャートは、コントローラ２７が起動要求演算手段３１として機能することにより起動要求が演算されるのに応じて開始となり、起動制御処理はステップＳ４１の処理に進む。

ステップＳ４１の処理では、コントローラ２７が、変数Ｆの値が０であるか否かを判別する。そして、判別の結果、変数Ｆの値が０である場合、コントローラ２７は起動制御処理をステップＳ４３の処理に進める。一方、変数Ｆの値が０でない場合には、コントローラ２７は起動制御処理をステップＳ４２の処理に進める。

ステップＳ４２の処理では、コントローラ２７が、変数Ｆの値が３であるか否かを判別する。そして、判別の結果、変数Ｆの値が３でない場合、コントローラ２７は起動制御処理をステップＳ４６の処理に進める。一方、変数Ｆの値が３である場合には、コントローラ２７は起動制御処理をステップＳ４３の処理に進める。

ステップＳ４３の処理では、コントローラ２７が、車両電気システムを起動する。なお、この電気システム起動処理の詳細については図８に示すフローチャートを参照して後述する。これにより、このステップＳ４３の処理は完了し、起動制御処理はステップＳ４４の処理に進む。

ステップＳ４４の処理では、コントローラ２７が、変数Ｆの値が３であるか否かを判別する。そして、判別の結果、変数Ｆの値が３である場合、コントローラ２７は、車両電気システムの停止処理中の起動要求であると判断し、起動制御処理をステップＳ４６の処理に進める。一方、変数Ｆの値が３でない場合には、コントローラ２７は起動制御処理をステップＳ４５の処理に進める。

ステップＳ４５の処理では、コントローラ２７が、アノードへに水素を供給しながら燃料電池１を劣化させないための劣化防止制御処理を実行する。これにより、このステップＳ４５の処理は完了し、起動制御処理はステップＳ４６の処理に進む。

ステップＳ４６の処理では、コントローラ２７が、カソードに空気を供給し、燃料電池１の発電を開始する。なお、このステップＳ４６の処理の詳細については図９に示すフローチャートを参照して後述する。これにより、このステップＳ４６の処理は完了し、一連の起動制御処理は終了する。

〔電気システム起動処理〕
図８に示すフローチャートは、図７に示すステップＳ４１の処理において変数Ｆの値が０である、又は、ステップＳ４２の処理において変数Ｆの値が３であると判別されるのに応じて開始となり、電気システム起動処理はステップＳ５１の処理に進む。

ステップＳ５１の処理では、コントローラ２７が、車両電気システムの起動制御処理を実行する。これにより、このステップＳ５１の処理は完了し、起動処理はステップＳ５２の処理に進む。

ステップＳ５２の処理では、コントローラ２７が、車両電気システムの全ての起動処理ルーチンが完了したか否かを判別する。そして、全ての起動処理ルーチンが完了したと判別するのに応じて、コントローラ２７は一連の電気システム起動処理を終了する。

〔空気供給・発電開始処理〕
図９に示すフローチャートは、図７に示すステップＳ４２の処理において変数Ｆの値が３でない、若しくは、ステップＳ４４の処理において変数Ｆの値が３であると判別される、又は、ステップＳ４５の処理が完了するのに応じて開始となり、空気供給・発電開始処理はステップＳ６１の処理に進む。

ステップＳ６１の処理では、コントローラ２７が、燃料電池１のカソードへの空気の供給を開始する。これにより、このステップＳ６１の処理は完了し、空気供給・発電開始処理はステップＳ６２の処理に進む。

ステップＳ６２の処理では、コントローラ２７が、燃料電池１のカソードへの空気の供給が完了したか否かを判別する。そして、燃料電池１のカソードへの空気の供給が完了したと判別するのに応じて、コントローラ２７は空気供給・発電開始処理をステップＳ６３の処理に進める。

ステップＳ６３の処理では、コントローラ２７が、燃料電池１の発電処理を開始する。これにより、このステップＳ６３の処理は完了し、一連の空気供給・発電開始処理は終了する。

従来の燃料電池システムは、停止処理中に再起動要求（ＳＴＳＷ ＯＮ）がなされても、図１０に示すように、燃料電池システム（発電システム）及び車両電気システム（車両電気）の停止処理ルーチンを全て実行した後、起動処理を最初の起動処理ルーチン（車両電気システムの起動処理）から実行する構成になっているために、再起動要求がなされてから再起動が完了するまでに多くの時間を要する。

これに対して、上記の通り、本発明の第１の実施形態となる燃料電池システムは、アノードに空気を供給している状態の停止処理中に再起動要求がなされた場合、図１１に示すように、空気の供給を停止することなく空気供給開始時の起動処理ルーチンから起動処理を実行するので、音振の違和感を生じさせることなく、再起動要求がなされてから短時間でシステムを再起動することができる。

また、本発明の第１の実施形態となる燃料電池システムは、燃料電池１の劣化防止制御処理中に再起動要求がなされた場合、図１２に示すように、劣化防止制御処理まで実行した後、劣化防止制御処理後の起動処理ルーチンから起動処理を実行するので、燃料電池１の劣化を生じさせることなく、再起動要求がなされてから短時間でシステムを再起動することができる。

また、本発明の第１の実施形態となる燃料電池システムは、車両電気システムの停止処理中に再起動要求がなされた場合、図１３に示すように、車両電気システムの停止処理完了後、最初の処理ルーチンから起動処理を実行し、且つ、停止処理後すぐの起動であるために起動時の劣化防止制御処理を省略するので、車両の電気的な停止処理を確実に実行しつつ、再起動要求がなされてから短時間でシステムを再起動することができる。

次に、本発明の第２の実施形態となる燃料電池システムの構成及びその動作について説明する。なお、本発明の第２の実施形態となる燃料電池システムでは、停止処理，劣化防止制御処理，及び車両電気システム停止処理の際の動作が上記第１の実施形態におけるそれとは異なる。そこで、以下では、図１４，１５，１６を参照して、停止処理，劣化防止制御処理，及び車両電気システム停止処理の際の燃料電池システムの動作についてのみ説明する。

〔停止処理〕
図１４に示すフローチャートは、図３に示すステップＳ１の処理が完了するのに応じて開始となり、停止処理はステップＳ７１の処理に進む。

ステップＳ７１の処理では、コントローラ２７が、コンプレッサ１２がカソードに空気を供給している状態で燃料電池システムの停止処理を実行する。これにより、このステップＳ７１の処理は完了し、停止処理はステップＳ７２の処理に進む。

ステップＳ７２の処理では、コントローラ２７が、再起動要求を出力するスタートスイッチ（ＳＴＳＷ）がオン状態であるか否かを示す。そして、判別の結果、スタートスイッチがオン状態でない場合、コントローラ２７は停止処理をステップＳ７４の処理に進める。一方、スタートスイッチがオン状態である場合には、コントローラ２７は、再起動要求がなされたと判断し、停止処理中に再起動要求がなされた旨を設定するべく、ステップＳ７３の処理として変数Ｆの値を１に設定した後、一連の停止処理を終了する。

ステップＳ７３の処理では、コントローラ２７が、全ての停止処理ルーチンが終了したか否かを判別する。そして、判別の結果、全ての停止処理ルーチンが終了していない場合、コントローラ２７は停止処理をステップＳ７１の処理に戻す。一方、全ての停止処理ルーチンが終了している場合には、コントローラ２７は一連の停止処理を終了する。

〔劣化防止制御処理〕
図１５に示すフローチャートは、図３に示すステップＳ３の処理において変数Ｆの値が１でないと判別されるのに応じて開始となり、劣化防止制御処理はステップＳ８１の処理に進む。

ステップＳ８１の処理では、コントローラ２７が、システム停止中に燃料電池１を劣化させないための劣化防止処理を実行する。これにより、このステップＳ８１の処理は完了し、劣化防止制御処理はステップＳ８２の処理に進む。

ステップＳ８２の処理では、コントローラ２７が、再起動要求を出力するスタートスイッチがオン状態であるか否かを示す。そして、判別の結果、スタートスイッチがオン状態でない場合、コントローラ２７は劣化防止制御処理をステップＳ８４の処理に進める。一方、スタートスイッチがオン状態である場合には、コントローラ２７は、再起動要求がなされたと判断し、劣化防止制御処理中に再起動要求がなされた旨を設定するべく、ステップＳ８３の処理として変数Ｆの値を２に設定した後、一連の劣化防止制御処理を終了する。

ステップＳ８４の処理では、コントローラ２７が、全ての劣化防止制御処理ルーチンが終了したか否かを判別する。そして、判別の結果、全ての劣化防止処理ルーチンが終了していない場合、コントローラ２７は停止処理をステップＳ８１の処理に戻す。一方、全ての劣化防止処理ルーチンが終了している場合には、コントローラ２７は一連の劣化防止制御処理を終了する。

〔車両電気システム停止処理〕
図１６に示すフローチャートは、図３に示すステップＳ５の処理において変数Ｆの値が２でないと判別されるのに応じて開始となり、車両電気システム停止処理はステップＳ９１の処理に進む。

ステップＳ９１の処理では、コントローラ２７が、車両電気システムの停止処理を実行する。これにより、このステップＳ９１の処理は完了し、システム停止処理はステップＳ９２の処理に進む。

ステップＳ９２の処理では、コントローラ２７が、再起動要求を出力するスタートスイッチがオン状態であるか否かを示す。そして、判別の結果、スタートスイッチがオン状態でない場合、コントローラ２７はシステム停止処理をステップＳ９４の処理に進める。一方、スタートスイッチがオン状態である場合には、コントローラ２７は、再起動要求がなされたと判断し、システム停止処理中に再起動要求がなされた旨を設定するべく、ステップＳ９３の処理として変数Ｆの値を３に設定した後、一連のシステム停止処理を終了する。

ステップＳ３５の処理では、コントローラ２７が、全てのシステム停止処理ルーチンが終了したか否かを判別する。そして、判別の結果、全てのシステム停止処理ルーチンが終了していない場合、コントローラ２７はシステム停止処理をステップＳ９１の処理に戻す。一方、全てのシステム停止処理ルーチンが終了している場合には、コントローラ２７は一連のシステム停止処理を終了する。

次に、本発明の第３の実施形態となる燃料電池システムの構成及びその動作について説明する。なお、本発明の第３の実施形態となる燃料電池システムでは、電気システム起動処理及び空気供給・発電開始処理の際の動作が上記第２の実施形態におけるそれとは異なる。そこで、以下では、図１７，１８を参照して、電気システム起動処理及び空気供給・発電開始処理の際の燃料電池システムの動作についてのみ説明する。

〔電気システム起動処理〕
図１７に示すフローチャートは、図７に示すステップＳ４１の処理において変数Ｆの値が０である、又は、ステップＳ４２の処理において変数Ｆの値が３であると判別されるのに応じて開始となり、電気システム起動処理はステップＳ１０１の処理に進む。

ステップＳ１０１の処理では、コントローラ２７が、変数Ｆの値が０であるか否かを判別する。そして、判別の結果、変数Ｆの値が０である場合、コントローラ２７は、ステップＳ１０２の処理としてシステム停止時点におけるシステム状態（各アクチュエータやガス及び電気の状態）と同じ処理ステップから起動処理を開始した後、起動制御処理をステップＳ１０４に進める。一方、変数Ｆの値が０でない場合には、コントローラ２７は、ステップＳ１０３の処理として車両電気システムの起動処理を開始した後、起動制御処理をステップＳ１０４に進める。

ステップＳ１０４の処理では、コントローラ２７が、車両電気システムの全ての起動処理ルーチンが完了したか否かを判別する。そして、全ての起動処理ルーチンが完了したと判別するのに応じて、コントローラ２７は一連の電気システム起動処理を終了する。

〔空気供給・発電開始処理〕
図１８に示すフローチャートは、図７に示すステップＳ４２の処理において変数Ｆの値が３でない、若しくは、ステップＳ４４の処理において変数Ｆの値が３であると判別される、又は、ステップＳ４５の処理が完了するのに応じて開始となり、空気供給・発電開始処理はステップＳ１１１の処理に進む。

ステップＳ１１１の処理では、コントローラ２７が、変数Ｆの値が１であるか否かを判別する。そして、判別の結果、変数Ｆの値が１である場合、コントローラ２７は、ステップＳ１１２の処理としてシステム停止時点におけるシステム状態（各アクチュエータやガス及び電気の状態）と同じ処理ステップから起動処理を開始した後、空気供給・発電開始処理をステップＳ１１４に進める。一方、変数Ｆの値が０でない場合には、コントローラ２７は、ステップＳ１１３の処理としてカソードへの空気の供給を開始した後、空気供給・発電開始処理をステップＳ１１４に進める。

ステップＳ１１４の処理では、コントローラ２７が、空気供給・発電開始処理の全ての処理ルーチンが完了したか否かを判別する。そして、全ての処理ルーチンが完了したと判別するのに応じて、コントローラ２７は空気供給・発電開始処理をステップＳ１１５の処理に進める。

ステップＳ１１５の処理では、コントローラ２７が、燃料電池１の発電処理を開始する。これにより、このステップＳ１１５の処理は完了し、一連の空気供給・発電開始処理は終了する。

以上の説明から明らかなように、本発明の第３の実施形態となる燃料電池システムは、アノードに空気を供給している際（Ｃｏｍｐ ＯＮ）に再起動要求がなされた場合、図１９に示すように、空気の供給を停止することなく、起動処理中における空気供給制御処理と同条件の時点に移行して起動処理を実行するので、音振の違和感を生じさせることなく、再起動要求がなされてから短時間でシステムを再起動することができる。

また、本発明の第３の実施形態となる燃料電池システムは、燃料電池１の劣化防止制御処理中に再起動要求がなされた場合、図２０に示すように、その時点で停止処理を終了し、起動処理中における劣化防止制御処理と同条件の時点に移行して起動処理を実行するので、燃料電池１の劣化を生じさせることなく、再起動要求がなされてから短時間でシステムを再起動することができる。

また、本発明の第１の実施形態となる燃料電池システムは、車両電気システムの停止処理中に再起動要求がなされた場合、図２１に示すように、その時点で停止処理を終了し、起動処理中における車両電気システム起動処理と同条件の時点に移行して起動処理を実行するので、車両の電気的な処理の不整合を生じさせることなく、再起動要求がなされてから短時間でシステムを再起動することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。

本発明の実施形態となる燃料電池システムの構成を示す模式図である。 本発明に係る燃料電池システムの構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態となる停止制御処理の流れを示すフローチャート図である。 本発明の第１の実施形態となる停止処理の流れを示すフローチャート図である。 本発明の第１の実施形態となる劣化防止制御処理の流れを示すフローチャート図である。 本発明の第１の実施形態となる車両電気システム停止処理の流れを示すフローチャート図である。 本発明の実施形態となる起動制御処理の流れを示すフローチャート図である。 本発明の第１の実施形態となる電気システム起動処理の流れを示すフローチャート図である。 本発明の第１の実施形態となる空気供給・発電開始処理の流れを示すフローチャート図である。 停止処理中に再起動要求があった際の従来までの燃料電池システムの動作を示すフロー図である。 アノードに空気を供給した状態の停止処理ルーチン中に再起動要求がなされた際の本発明の第１の実施形態となる燃料電池システムの動作を示すフロー図である。 燃料電池の劣化防止制御処理中に再起動要求がなされた際の本発明の第１の実施形態となる燃料電池システムの動作を示すフロー図である。 車両電気システムの停止処理中に再起動要求がなされた際の本発明の第１の実施形態となる燃料電池システムの動作を示すフロー図である。 本発明の第２の実施形態となる停止処理の流れを示すフローチャート図である。 本発明の第２の実施形態となる劣化防止制御処理の流れを示すフローチャート図である。 本発明の第２の実施形態となる車両電気システム停止処理の流れを示すフローチャート図である。 本発明の第３の実施形態となる電気システム起動処理の流れを示すフローチャート図である。 本発明の第３の実施形態となる空気供給・発電開始処理の流れを示すフローチャート図である。 アノードに空気を供給した状態の停止処理ルーチン中に再起動要求がなされた際の本発明の第３の実施形態となる燃料電池システムの動作を示すフロー図である。 燃料電池の劣化防止制御処理中に再起動要求がなされた際の本発明の第３の実施形態となる燃料電池システムの動作を示すフロー図である。 車両電気システムの停止処理中に再起動要求がなされた際の本発明の第３の実施形態となる燃料電池システムの動作を示すフロー図である。

符号の説明

１：燃料電池
２：燃料電池スタック
２７：コントローラ

Claims (10)

1. 燃料ガス及び酸化剤ガスの供給を受けて発電する燃料電池を有する燃料電池システムであって、
   システムの停止処理を実行する停止処理制御手段と、
   システムの起動処理を実行する再起動制御手段と、
   システムの停止処理中のシステム状態を検出する停止処理状態検出手段とを備え、
   システムの停止処理実行中に起動要求が発生した場合、前記停止処理制御手段は、前記停止処理状態検出手段により検出されたシステム状態に応じて停止処理の中止点を決定し、前記再起動制御手段は、前記停止処理状態検出手段により検出されたシステム状態に応じて起動処理の開始点を決定し、前記停止処理制御手段が決定した中止点で停止処理を中止するのに応じて、決定した開始点から起動処理を実行すること
   を特徴とする燃料電池システム。
2. 請求項１に記載の燃料電池システムであって、
   前記停止処理及び前記起動処理には、前記燃料電池に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給処理ルーチンが含まれ、前記起動要求が酸化剤ガス供給処理ルーチン実行時に発生した場合、前記停止処理制御手段は、酸化剤ガス供給処理ルーチン完了時を停止処理の中止点とし、前記再起動制御手段は、酸化剤ガス供給処理ルーチン実行時を起動処理の開始点とすることを特徴とする燃料電池システム。
3. 請求項１に記載の燃料電池システムであって、
   前記停止処理及び前記起動処理には、前記燃料電池に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給処理ルーチンが含まれ、前記起動要求が酸化剤ガス供給処理ルーチン実行時に発生した場合、前記停止処理制御手段は、停止処理を中止し、前記再起動制御手段は、酸化剤ガス供給処理ルーチン実行時を起動処理の開始点とすることを特徴とする燃料電池システム。
4. 請求項２又は請求項３に記載の燃料電池システムであって、
   前記停止処理には、燃料電池の劣化を防止するための劣化防止制御処理ルーチンが前記酸化剤ガス供給処理ルーチン完了後に含まれ、前記起動要求が劣化防止制御処理ルーチン実行時に発生した場合、前記停止処理制御手段は、劣化防止制御処理ルーチン完了時を停止処理の中止点とすることを特徴とする燃料電池システム。
5. 請求項２又は請求項３に記載の燃料電池システムであって、
   前記停止処理には、燃料電池の劣化を防止するための劣化防止制御処理ルーチンが前記酸化剤ガス供給処理ルーチン完了後に含まれ、前記起動要求が劣化防止制御処理ルーチン実行時に発生した場合、前記停止処理制御手段は、停止処理を中止することを特徴とする燃料電池システム。
6. 請求項４又は請求項５に記載の燃料電池システムであって、
   前記停止処理には、燃料電池が電力を供給する電気システムを停止する電気システム停止処理ルーチンが前記劣化防止制御処理ルーチン完了後に含まれ、前記起動要求が電気システム停止処理ルーチン実行時に発生した場合、前記停止処理制御手段は、電気システム停止処理ルーチン完了時を停止処理の中止点とすることを特徴とする燃料電池システム。
7. 請求項４又は請求項５に記載の燃料電池システムであって、
   前記停止処理には、燃料電池が電力を供給する電気システムを停止する電気システム停止処理ルーチンが前記劣化防止制御処理ルーチン完了後に含まれ、前記起動要求が電気システム停止処理ルーチン実行時に発生した場合、前記停止処理制御手段は、停止処理を中止することを特徴とする燃料電池システム。
8. 請求項６又は請求項７に記載の燃料電池システムであって、
   前記起動処理には、燃料電池が電力を供給する電気システムを起動する電気システム起動処理ルーチン、燃料電池の劣化を防止するための劣化防止制御処理ルーチン、及び燃料電池に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給処理ルーチンが順に含まれ、前記起動要求が電気システム停止処理ルーチン実行時に発生した場合、前記再起動制御手段は、劣化防止制御処理ルーチンの実行を省略することを特徴とする燃料電池システム。
9. 請求項８に記載の燃料電池システムであって、
   前記再起動制御手段は、システム起動処理ルーチンの開始点を起動処理の開始点とすることを特徴とする燃料電池システム。
10. 請求項１乃至請求項９のうち、いずれか１項に記載の燃料電池システムであって、
    前記再起動制御手段は、停止処理を中止した時点のシステム状態と同じシステム状態になる起動処理の時点を起動処理の開始点とすることを特徴とする燃料電池システム。

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