JP2010160935A - 燃料電池システムおよび燃料電池システムのカソード圧制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アノード側とカソード側の極間差圧を所定範囲内に保持し、発電安定性を向上することができる燃料電池システムおよび燃料電池システムのカソード圧制御方法を提供する。
【解決手段】燃料電池１１と、カソードガス流路２２を密封するカソードガス流路密封手段５３，５４と、アノードガス流路２１を密封するアノードガス流路密封手段５１，５２と、カソードガス流路密封手段およびアノードガス流路密封手段の開閉を制御する制御部４５と、を有し、燃料電池の発電停止時にカソードガスおよびアノードガスを燃料電池内部に密封する燃料電池システム１０であって、燃料電池の発電停止中のアノードガス流路内のアノード圧を取得するアノード圧取得手段４１をさらに有し、制御部は、アノード圧が所定値以下である場合、カソードガス流路密封手段を解除させることによりカソードガス流路内のカソード圧を減少させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池システムおよび燃料電池システムのカソード圧制御方法に関するものである。

従来から、例えば車両に搭載される燃料電池には、固体高分子電解質膜（以下、電解質膜という。）をアノード電極およびカソード電極で両側から挟んで膜電極構造体を形成し、この膜電極構造体の両側に一対のセパレータを配置して平板状の単位燃料電池（以下、単位セルという。）を構成し、この単位セルを複数積層して燃料電池スタック（以下、燃料電池という。）とするものが知られている。このような燃料電池では、アノード電極とセパレータとの間にアノードガス（燃料ガス）として水素ガスを供給するとともに、カソード電極とセパレータとの間にカソードガス（酸化剤ガス）として空気を供給する。これにより、アノード電極で触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を透過してカソード電極まで移動し、カソード電極で空気中の酸素と電気化学反応を起こし、発電が行われる。なお、この発電に伴って、燃料電池内部で水が生成される。

近年の燃料電池では、電解質膜の薄肉化が進んでおり、燃料電池が発電していない状態（イグニッションＯＦＦ時）において、カソード側の空気とアノード側の水素ガスとが浸透圧や濃度差により電解質膜を透過する現象（クロスリーク）が見られる。また、カソード側で生成された生成水が浸透圧や濃度差により電解質膜を透過してアノード側へ浸入する現象が見られることもある。
これは、従来の燃料電池システムでは、アノード側には燃料電池の発電停止時に配管内に残留したアノードガス（水素ガス）を密封するための封じ込め弁を設けていたが、カソード側にはカソードガス（空気）を密封するための封じ込め弁を設けていなかった。そのため、発電停止中にアノードガスを密封してもカソードガスとの反応が継続的に行われ、アノードガスが密封された領域内から無くなるまで自然消費されるからである。すると、アノードガスの圧力がカソードガスの圧力よりも減少し、カソード側で生成された生成水が電解質膜を透過してアノード側へ浸入するのである。このように燃料電池の発電停止中にアノードガスが消費されることで、電解質膜が劣化が進んでしまうという問題がある。
そこで、このような問題を解決するために、アノード側だけでなくカソード側にも発電停止時にカソードガスを密封するための封じ込め弁を設けたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−６６８３１号公報

ところで、特許文献１の燃料電池システムによれば、燃料電池の発電停止中に両極を密封した状態で保持する構成を採用している。しかしながら、両極を密封した状態で保持していると、アノードガスの水素ガスは分子が小さいため外部へ漏洩（外部リーク）したり、電解質膜を透過してカソード側へ移動したりしてしまう。そのため、アノード側の圧力が低下することでアノード側とカソード側との間に極間差圧が生じ、カソードガスおよびカソード側で生成された生成水が圧力の低いアノード側に移動する。すると、電解質膜のアノード側の近傍においてアノードガスとカソードガスとが反応してアノード側で水が生成される。このように生成水がアノード側に残留した状態では、例えば氷点下の場所に停車していると生成水が凍結したり、常温下においてもイグニションをＯＮしたときにアノードガスへの置換がなかなか進まないという問題が生じ、発電が不安定になる虞がある。

そこで、本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、アノード側とカソード側の極間差圧を所定範囲内に保持し、発電安定性を向上することができる燃料電池システムおよび燃料電池システムのカソード圧制御方法を提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、アノード電極（例えば、実施形態におけるアノード極１２）にアノードガスを、カソード電極（例えば、実施形態におけるカソード極１３）にカソードガスを供給し発電を行う燃料電池（例えば、実施形態における燃料電池１１）と、該燃料電池内部のカソードガス流路（例えば、実施形態におけるカソードガス流路２２）を密封するカソードガス流路密封手段（例えば、実施形態におけるカソード封込入口弁５３およびカソード封込出口弁５４）と、前記燃料電池内部のアノードガス流路（例えば、実施形態におけるアノードガス流路２１）を密封するアノードガス流路密封手段（例えば、実施形態におけるアノード封込入口弁５１およびアノード封込出口弁５２）と、前記カソードガス流路密封手段および前記アノードガス流路密封手段の開閉を制御する制御部（例えば、実施形態における制御装置４５）と、を有し、前記燃料電池の発電停止時に前記カソードガス流路密封手段および前記アノードガス流路密封手段により前記カソードガスおよび前記アノードガスを前記燃料電池内部に密封する燃料電池システム（例えば、実施形態における燃料電池システム１０）であって、前記燃料電池の発電停止中の前記アノードガス流路内のアノード圧を取得するアノード圧取得手段（例えば、実施形態におけるアノード圧センサー４１）をさらに有し、前記制御部は、前記アノード圧が所定値以下である場合、前記カソードガス流路密封手段を解除させることにより前記カソードガス流路内のカソード圧を減少させることを特徴としている。

請求項２に記載した発明は、前記燃料電池の発電停止中の前記カソードガス流路の圧力を取得するカソード圧取得手段（例えば、実施形態におけるカソード圧センサー４２）をさらに有し、前記制御部は、前記カソード圧取得手段により得られたカソード圧が、前記アノード圧取得手段により得られたアノード圧以下となるまで前記カソード圧を減少させることを特徴としている。

請求項３に記載した発明は、前記制御部は、前記アノード圧取得手段により前記アノード圧を取得する間隔を前回取得した前記アノード圧の値により設定可能に構成され、前記アノード圧取得手段により取得した前記アノード圧の値が高いほど次に前記アノード圧取得手段で前記アノード圧を取得する間隔を短くするように構成されていることを特徴としている。

請求項４に記載した発明は、前記制御部は、前記カソード圧が大気圧以下になるまで前記カソードガス流路の圧力を減少させる制御を実行可能に構成されていることを特徴としている。

請求項５に記載した発明は、前記制御部は、前記燃料電池の発電停止中にアノード掃気を実行した後は、前記カソードガス流路の圧力を減少させる制御を実行しないように構成されていることを特徴としている。

請求項６に記載した発明は、アノード電極にアノードガスを、カソード電極にカソードガスを供給し発電を行う燃料電池と、該燃料電池内部のカソードガス流路を密封するカソードガス流路密封手段と、前記燃料電池内部のアノードガス流路を密封するアノードガス流路密封手段と、前記カソードガス流路密封手段および前記アノードガス流路密封手段の開閉を制御する制御部と、を有し、前記燃料電池の発電停止時に前記カソードガス流路密封手段および前記アノードガス流路密封手段により前記カソードガスおよび前記アノードガスを前記燃料電池内部に密封可能に構成された燃料電池システムのカソード圧制御方法であって、前記燃料電池の発電停止中の前記アノードガス流路の圧力を取得するアノード圧取得手段をさらに有し、該アノード圧取得手段により得られたアノード圧と、前記カソードガス流路内のカソード圧と、からカソード圧指令値を算出するステップと、前記カソード圧と前記カソード圧指令値とを比較するステップと、前記カソード圧が前記カソード圧指令値よりも大きい場合に、前記カソードガス流路密封手段を解除するステップと、を有していることを特徴としている。

請求項１に記載した発明によれば、アノード圧の低下に合わせてカソード圧を積極的に減圧することができるため、アノード電極側とカソード電極側との間の極間差圧を小さくすることができる。したがって、アノード電極とカソード電極との間でアノードガスおよびカソードガスのクロスリーク量を減少させることができるため、燃料電池の発電停止中に生成水の発生量を少なくすることができる。また、カソード電極側に残留している生成水がアノード電極側に移動するのを抑制することができる。結果として、燃料電池の劣化を抑制することができ、燃料電池の発電安定性の向上を図ることができる。

請求項２に記載した発明によれば、カソード圧がアノード圧より高い場合はアノード圧以下となるまで減圧させるため、次回カソード圧を減圧させるまでの時間間隔を長くすることができるとともに、カソード圧を減圧させる制御の実行回数を低減することができる。したがって、燃料電池の発電停止中の商品性を向上することができる。また、アノード圧がカソード圧よりも低くなることによりカソード電極側の残留生成水がアノード電極側に移動してしまうことがあるが、カソード圧をアノード圧より低くなるように減圧させるため、移動した生成水を再度カソード電極側に戻すことができ、燃料電池内で水分が片側に偏って滞留するのを抑制することができる。

請求項３に記載した発明によれば、アノード圧が高いほど単位時間当たりにクロスリークするガス量や両極間で移動する水分量は多くなるため、アノード圧を取得する時間間隔を短く設定することによりクロスリークするガス量や水分量を抑制することができる。また、アノード圧およびカソード圧が低ければクロスリーク量は少なくなるため、アノード圧を取得する時間間隔を長くして、カソードガス流路密封手段の起動回数（カソード圧の減圧）を少なくすることができる。したがって、燃料電池システムの燃費や商品性を向上することができる。

請求項４に記載した発明によれば、カソード圧が大気圧となった時点で、カソードガス流路密封手段を解除してもカソード圧はそれ以上下げられないため、カソード圧が大気圧となる時点でカソード圧を減圧する制御を停止する。したがって、燃料電池システムの燃費や商品性を向上することができる。

請求項５に記載した発明によれば、アノード掃気によりアノード電極内のアノードガスおよび水分は排出されているため、カソード電極側とのクロスリークは発生しない。したがって、カソード圧を減圧する必要がなくなり、このカソード圧を減圧する制御を実行しないことにより、燃料電池システムの燃費や商品性を向上することができる。

請求項６に記載した発明によれば、アノード圧およびカソード圧からカソード圧指令値を算出して、カソード圧がカソード指令値よりも大きい場合には、カソード圧を積極的に減圧することができるため、アノード電極側とカソード電極側との間の極間差圧を小さくすることができる。したがって、アノード電極とカソード電極との間でアノードガスおよびカソードガスのクロスリーク量を減少させることができるため、燃料電池の発電停止中に生成水の発生量を少なくすることができる。また、カソード電極側に残留している生成水がアノード電極側に移動するのを抑制することができる。結果として、燃料電池の劣化を抑制することができ、燃料電池の発電安定性の向上を図ることができる。

本発明の実施形態における燃料電池システムの概略構成図である。 本発明の実施形態における制御部の概略ブロック図である。 本発明の実施形態における燃料電池システムのカソード圧制御方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態におけるカソード圧の減圧工程を示すタイムチャートである。 本発明の実施形態におけるカソード圧の起動タイミングを説明するタイムチャートである。

次に、本発明の実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。なお、本実施形態では燃料電池システムを車両に搭載した場合の説明をする。
（燃料電池システム）
図１は燃料電池システムの概略構成図である。
図１に示すように、燃料電池システム１０の燃料電池１１は、水素ガスなどのアノードガスと空気などのカソードガスとの電気化学反応により発電を行う固体高分子膜型燃料電池である。燃料電池１１のアノード極１２内に形成されたアノードガス流路２１の入口側にはアノードガス供給配管２３が連結され、その上流端部には水素タンク３０が接続されている。また、燃料電池１１に形成されたカソード極１３内に形成されたカソードガス流路２２の入口側にはカソードガス供給配管２４が連結され、その上流端部にはエアコンプレッサ３３が接続されている。なお、燃料電池１１のアノードガス流路２１の出口側にはアノードオフガス排出配管３５が連結され、カソードガス流路２２の出口側にはカソードオフガス排出配管３８が連結されている。

また、水素タンク３０からアノードガス供給配管２３に供給された水素ガスは、レギュレータ（不図示）により減圧された後、イジェクタ２６を通り、燃料電池１１のアノードガス流路２１に供給される。また、水素タンク３０の下流側近傍には、電磁駆動式の電磁弁２５が設けられており、水素タンク３０からの水素ガスの供給を遮断することができるように構成されている。

また、アノードオフガス排出配管３５は、途中で分岐してイジェクタ２６に接続され、燃料電池１１を通過してきたアノードオフガスの一部を再度燃料電池１１のアノードガスとして再利用できるように構成されている。また、アノードオフガスの残りは希釈ボックス３１に導かれるように構成されている。

次に、空気（カソードガス）はエアコンプレッサ３３によって加圧され、カソードガス供給配管２４を通過した後、燃料電池１１のカソードガス流路２２に供給される。この空気中の酸素が酸化剤として発電に供された後、燃料電池１１からカソードオフガスとしてカソードオフガス排出配管３８に排出される。カソードオフガス排出配管３８は希釈ボックス３１に接続され、その後、車外へと排気される。なお、カソードオフガス排出配管３８には背圧弁３４が設けられている。

また、アノードガス供給配管２３における燃料電池１１との接続部の上流側に、アノード圧センサー４１が設けられている。アノード圧センサー４１により、アノードガス供給配管２３内のアノードガス（水素ガス）圧力（内圧）を検知することができるようになっている。アノード圧センサー４１からの検出結果（センサー出力）は、制御装置（ＥＣＵ）４５へ伝達され、その検出結果に基づいて、カソード圧指令値を求めるように構成されている（後に詳述する）。

同じく、カソードガス供給配管２４における燃料電池１１との接続部の上流側に、カソード圧センサー４２が設けられている。カソード圧センサー４２により、カソードガス供給配管２４内のカソードガス（空気）圧力（内圧）を検知することができるようになっている。カソード圧センサー４２からの検出結果（センサー出力）は、制御装置（ＥＣＵ）４５へ伝達され、その検出結果に基づいて、カソード圧指令値を求めるように構成されている（後に詳述する）。

さらに、本実施形態では、アノードガス供給配管２３における燃料電池１１との接続部の上流側に、電磁駆動式のアノード封込入口弁５１が設けられている。また、アノードオフガス排出配管３５における燃料電池１１との接続部の下流側に、電磁駆動式のアノード封込出口弁５２が設けられている。アノード封込入口弁５１およびアノード封込出口弁５２をともに閉弁することにより、アノードガス流路２１内にアノードガスを密封できるように構成されている。

同様に、カソードガス供給配管２４における燃料電池１１との接続部の上流側に、電磁駆動式のカソード封込入口弁５３が設けられている。また、カソードオフガス排出配管３８における燃料電池１１との接続部の下流側に、電磁駆動式のカソード封込出口弁５４が設けられている。カソード封込入口弁５３およびカソード封込出口弁５４をともに閉弁することにより、カソードガス流路２２内にカソードガスを密封できるように構成されている。

そして、アノードガス供給配管２３とカソードガス供給配管２４との間を接続して、アノードガス供給配管２３および燃料電池１１のアノードガス流路２１を掃気するための掃気配管３６が設けられている。掃気配管３６には電磁駆動式の掃気弁３７が設けられている。掃気手段により燃料電池１１内に滞留している水素ガスおよび発生した滞留ガス（窒素ガスおよび生成水）を排出することができるようになっている。この掃気手段が実行されるか否かは、例えばソーク時間やソーク中の温度により決定するように構成されている。

また、制御装置４５は、燃料電池１１に要求される出力に応じて、電磁弁２５を制御して水素タンク３０から所定量の水素ガスを燃料電池１１に供給することができるようになっている。また、制御装置４５は、燃料電池１１に要求される出力に応じて、エアコンプレッサ３３を駆動して所定量の空気を燃料電池１１に供給するとともに、背圧弁３４を制御してカソードガス流路２２への空気の供給圧力を調整できるように構成されている。

図２は制御装置４５の概略ブロック図である。図２に示すように、制御装置４５は、燃料電池システム１０が発電停止状態になってからの時間をカウントする停止時間検出部４６と、燃料電池１１に設けられた温度センサー３９に対して所定時間毎に温度信号を発するように指示するとともに、該温度センサー３９から入力された温度信号を検出する燃料電池温度検出部４７と、停止時間検出部４６でカウントしている時間が所定時間を経過したとき、または燃料電池温度検出部４７で検出された燃料電池１１の温度が所定温度以下になったときに燃料電池１１内部の掃気を実行するか否かを判定する掃気判定部４８と、を有している。

さらに、燃料電池システム１０が発電停止状態になってからアノード圧を検出するための自動起動タイマーの経過時間をカウントするタイマー経過時間検出部５５と、アノード圧を検出するタイミングか否かを判定する自動起動タイミング判定部５６と、アノード圧センサー４１およびカソード圧センサー４２の検出値からカソード圧指令値を算出するカソード圧指令値算出部５７と、カソード圧が所望の値まで減圧されたか否かを判定するカソード圧減圧完了判定部５８と、を有している。

（燃料電池システムのカソード圧制御方法）
次に、本実施形態における燃料電池システム１０のカソード圧制御方法について説明する。
図３は燃料電池システム１０のカソード圧制御方法を示すフローチャートである。なお、このフローチャートは燃料電池１１の発電を停止した（イグニッションをＯＦＦにした）後に開始されるものであり、このフローチャートのスタート時点では、アノード封込入口弁５１、アノード封込出口弁５２、カソード封込入口弁５３およびカソード封込出口弁５４は閉弁されている。

図３に示すように、ステップＳ１では、アノード極１２内の掃気が既になされているか否かを掃気判定部４８において判定し、既に掃気がされている場合にはそのまま処理を終了し、まだ掃気がなされていない場合にはステップＳ２へ進む。なお、アノード極１２内の掃気は、停止時間検出部４６において燃料電池１１の発電停止後、所定時間が経過した場合に実行するように設定されたり、燃料電池温度検出部４７において燃料電池１１の温度が所定温度以下になった場合に実行するように設定されたりしている。

ステップＳ２では、アノード圧センサー４１の値を検出するタイミングか否かを自動起動タイミング判定部５６にて判定し、アノード圧を検出するタイミングであればステップＳ３へ進み、アノード圧を検出するタイミングでなければステップＳ８へ進む。なお、自動起動タイミング判定部５６でアノード圧センサー４１の値を検出するタイミングか否かを判定するのは、タイマー経過時間検出部５５から燃料電池１１の発電停止後からの経過時間（ソーク時間）の情報を入手し、その時間情報と前回のカソード圧制御時に検出したアノード圧（初回の場合は発電停止時のアノード圧）の値とから判定する。

ステップＳ３では、アノード圧センサー４１のセンサー値（アノード圧センサー値）を検出すると同時に、カソード圧センサー４２のセンサー値（カソード圧センサー値）を検出し、それらの値をカソード圧指令値算出部５７へ伝達する。そして、カソード圧指令値算出部５７において、カソード圧指令値を算出する。具体的には、カソード圧指令値＝カソード圧センサー値−（カソード圧センサー値−アノード圧センサー値）×２の数式から算出する。つまり、カソード圧指令値は、カソード圧がアノード圧よりも低くなるように設定され、自動起動開始時にカソード圧はアノード圧よりも高くなっているが、その圧力の差分と同じ分だけカソード圧がアノード圧よりも低くなるようにカソード圧指令値が設定される。カソード圧指令値が算出されたらステップＳ４へ進む。

ステップＳ４では、カソード圧減圧完了判定部５８において、カソード圧センサー値とカソード圧指令値とを比較して、カソード圧センサー値がカソード圧指令値以下の場合にはステップＳ６へ進み、カソード圧センサー値がカソード圧指令値より大きい場合にはステップＳ５へ進む。あるいは、カソード圧センサー値と大気圧センサー（不図示）の値とを比較して、カソード圧センサー値が大気圧センサー値以下の場合にはステップＳ６へ進み、カソード圧センサー値が大気圧センサー値より大きい場合にはステップＳ５へ進む。つまり、カソード圧減圧完了判定部５８において、カソード圧の減圧制御が完了したと判定した場合にはステップＳ６へ進み、まだカソード圧の減圧制御が完了していないと判定した場合にはステップＳ５へ進む。

ステップＳ５では、カソード圧を減圧させる必要があるため、カソード封込入口弁５３およびカソード封込出口弁５４の少なくともいずれか一方を開弁させる。なお、カソード封込入口弁５３およびカソード封込出口弁５４の開弁動作完了後にステップＳ４へ戻り、図４に示すように、カソード圧（カソード圧センサー値）がカソード圧指令値以下になるまで開弁状態を保持する。

ステップＳ６では、カソード圧センサー値がカソード圧指令値以下になったため、開弁しているカソード封込入口弁５３および／またはカソード封込出口弁５４を閉弁させて、ステップＳ７へ進む。

ステップＳ７では、今回のカソード圧減圧制御時に検出したアノード圧センサー値に基づいて、次回のアノード圧センサー４１の値を検出するタイミング（インターバル）を算出し、その結果をタイマー経過時間検出部５５に伝達して、自動起動タイマーをセットして処理を終了する。図５に示すように、上述のステップを踏むことで、ソーク時間の経過とともにアノード圧が徐々に減圧されていくのに追従して、カソード圧を減圧させることができる。なお、アノード圧が高いほど減圧の速度が速いため、アノード圧が高いほどカソード圧の減圧制御のインターバル（時間間隔）を短くすることにより、アノード圧に対するカソード圧の追従性を向上することができる。そして、アノード圧およびカソード圧が大気圧と略同一になるまで上述の処理を継続することにより、クロスリーク量を減少させることができ、燃料電池１１の発電安定性を向上することができる

なお、ステップＳ８では、燃料電池１１の発電停止後の直後か否かを判定し、直後であればステップＳ７に進み、自動起動タイマーをセットして処理を終了する。一方、発電停止後の直後でなければそのまま処理を終了する。

本実施形態によれば、燃料電池１１内部のカソードガス流路２２を密封するカソード封込入口弁５３およびカソード封込出口弁５４と、アノードガス流路２１を密封するアノード封込入口弁５１およびアノード封込出口弁５２と、を設け、燃料電池１１の発電停止時に各弁５１〜５４を閉弁してカソードガスおよびアノードガスを燃料電池１１内部に密封する燃料電池システム１０において、アノード圧が減圧されるのに合わせて、カソード封込入口弁５３およびカソード封込出口弁５４の少なくともいずれか一方を開弁させることによりカソードガス流路２２内のカソード圧を減少させるようにしたため、アノード極１２側とカソード極１３側との間の極間差圧を小さくすることができる。したがって、アノード極１２とカソード極１３との間でアノードガスおよびカソードガスのクロスリーク量を減少させることができるため、燃料電池１１の発電停止中に生成水の発生量を少なくすることができる。また、カソード極１３側に残留している生成水がアノード極１２側に移動するのを抑制することができる。結果として、燃料電池１１の劣化を抑制することができ、燃料電池１１の発電安定性の向上を図ることができる。

また、カソード圧センサー４２により得られたカソード圧が、アノード圧センサー４１により得られたアノード圧以下となるまでカソード圧を減圧させるようにしたため、次回カソード圧を減圧させるまでの時間間隔を長くすることができるとともに、カソード圧を減圧させる制御の実行回数を低減することができる。したがって、燃料電池１１の発電停止中の商品性を向上することができる。また、アノード圧がカソード圧よりも低くなることによりカソード極１３側の残留生成水がアノード極１２側に移動してしまうことがあるが、カソード圧をアノード圧より低くなるように減圧させるため、移動した生成水を再度カソード極１３側に戻すことができ、燃料電池１１内で水分が片側に偏って滞留するのを抑制することができる。

また、アノード圧センサー４１によりアノード圧を取得する間隔を、前回取得したアノード圧の値により設定可能に構成し、取得したアノード圧の値が高いほど次にアノード圧を取得する間隔を短くするように構成した。このように構成することで、アノード圧が高いほど単位時間当たりにクロスリークするガス量や両極間で移動する水分量は多くなるが、アノード圧を取得する時間間隔を短く設定することによりクロスリークするガス量や水分量を抑制することができる。また、アノード圧およびカソード圧が低ければクロスリーク量は少なくなるため、アノード圧を取得する時間間隔を長くして、カソード封込入口弁５３およびカソード封込出口弁５４の起動回数（カソード圧の減圧）を少なくすることができる。したがって、燃料電池システム１０の燃費や商品性を向上することができる。

さらに、カソード圧が大気圧以下になるまでカソードガス流路２２の圧力を減少させる制御を実行可能に構成した。つまり、カソード圧が大気圧となった時点で、カソード封込入口弁５３およびカソード封込出口弁５４を開弁してもカソード圧はそれ以上下げられないため、カソード圧が大気圧となる時点でカソード圧を減圧する制御を停止する。したがって、燃料電池システム１０の燃費や商品性を向上することができる。

そして、燃料電池１１の発電停止中にアノード掃気を実行した後は、カソードガス流路２２の圧力を減少させる制御を実行しないように構成した。つまり、アノード掃気によりアノード極１２内のアノードガスおよび水分は排出されているため、カソード極１３側とのクロスリークは発生しない。したがって、カソード圧を減圧する必要がなくなり、このカソード圧を減圧する制御を実行しないことにより、燃料電池システム１０の燃費や商品性を向上することができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な構造や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態において、アノード圧センサーおよびカソード圧センサーをそれぞれ１箇所ずつ取り付けた構成を採用したが、圧力センサーは１箇所だけでなく、複数箇所に取り付けてもよく、その場合には、いずれかの圧力を検出するようにしたり、各圧力センサーの平均値を求めるようにしてもよい。
また、本実施形態では、燃料電池システムにアノード掃気が可能な構成のものについて説明したが、アノード掃気機能を有していないシステムであっても採用できる。
また、本実施形態では、カソード圧センサー値が大気圧センサー値以下であるか否かでカソード圧の減圧処理が完了したか否かを判定する方法を説明したが、このとき大気圧センサーの誤差を考慮して判定するようにしてもよい。
さらに、本実施形態では、カソード圧をカソード圧センサーを用いて検出する場合の説明をしたが、カソード圧センサーを用いずに燃料電池の発電停止後のカソード封込入口弁５３およびカソード封込出口弁５４の開弁時間に基づいてカソード圧を予測して検出する方法を採用してもよい。

１０…燃料電池システム １１…燃料電池 １２…アノード極（アノード電極） １３…カソード極（カソード電極） ２１…アノードガス流路 ２２…カソードガス流路 ４１…アノード圧センサー（アノード圧取得手段） ４２…カソード圧センサー（カソード圧取得手段） ４５…制御装置（制御部） ５１…アノード封込入口弁（アノードガス流路密封手段） ５２…アノード封込出口弁（アノードガス流路密封手段） ５３…カソード封込入口弁（カソードガス流路密封手段） ５４…カソード封込出口弁（カソードガス流路密封手段）

Claims (6)

1. アノード電極にアノードガスを、カソード電極にカソードガスを供給し発電を行う燃料電池と、
   該燃料電池内部のカソードガス流路を密封するカソードガス流路密封手段と、
   前記燃料電池内部のアノードガス流路を密封するアノードガス流路密封手段と、
   前記カソードガス流路密封手段および前記アノードガス流路密封手段の開閉を制御する制御部と、を有し、
   前記燃料電池の発電停止時に前記カソードガス流路密封手段および前記アノードガス流路密封手段により前記カソードガスおよび前記アノードガスを前記燃料電池内部に密封する燃料電池システムであって、
   前記燃料電池の発電停止中の前記アノードガス流路内のアノード圧を取得するアノード圧取得手段をさらに有し、
   前記制御部は、前記アノード圧が所定値以下である場合、前記カソードガス流路密封手段を解除させることにより前記カソードガス流路内のカソード圧を減少させることを特徴とする燃料電池システム。
2. 前記燃料電池の発電停止中の前記カソードガス流路の圧力を取得するカソード圧取得手段をさらに有し、
   前記制御部は、前記カソード圧取得手段により得られたカソード圧が、前記アノード圧取得手段により得られたアノード圧以下となるまで前記カソード圧を減少させ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。
3. 前記制御部は、前記アノード圧取得手段により前記アノード圧を取得する間隔を前回取得した前記アノード圧の値により設定可能に構成され、
   前記アノード圧取得手段により取得した前記アノード圧の値が高いほど次に前記アノード圧取得手段で前記アノード圧を取得する間隔を短くするように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池システム。
4. 前記制御部は、前記カソード圧が大気圧以下になるまで前記カソードガス流路の圧力を減少させる制御を実行可能に構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池システム。
5. 前記制御部は、前記燃料電池の発電停止中にアノード掃気を実行した後は、前記カソードガス流路の圧力を減少させる制御を実行しないように構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の燃料電池システム。
6. アノード電極にアノードガスを、カソード電極にカソードガスを供給し発電を行う燃料電池と、
   該燃料電池内部のカソードガス流路を密封するカソードガス流路密封手段と、
   前記燃料電池内部のアノードガス流路を密封するアノードガス流路密封手段と、
   前記カソードガス流路密封手段および前記アノードガス流路密封手段の開閉を制御する制御部と、を有し、
   前記燃料電池の発電停止時に前記カソードガス流路密封手段および前記アノードガス流路密封手段により前記カソードガスおよび前記アノードガスを前記燃料電池内部に密封可能に構成された燃料電池システムのカソード圧制御方法であって、
   前記燃料電池の発電停止中の前記アノードガス流路の圧力を取得するアノード圧取得手段をさらに有し、
   該アノード圧取得手段により得られたアノード圧と、前記カソードガス流路内のカソード圧と、からカソード圧指令値を算出するステップと、
   前記カソード圧と前記カソード圧指令値とを比較するステップと、
   前記カソード圧が前記カソード圧指令値よりも大きい場合に、前記カソードガス流路密封手段を解除するステップと、を有していることを特徴とする燃料電池システムのカソード圧制御方法。

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