JP2010239743A - 発電システムおよび発電システムの運転停止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電装置の充電量を正確に算出することができる発電システムおよび発電システムの運転停止方法を提供する。
【解決手段】システムの運転停止指令を受けると、燃料電池１０からの電力を高圧バッテリ４１に充電した後、高圧バッテリ４１の充電量が第１閾値以下の場合、バッテリコンタクタ４２を開いて充放電を禁止し、充放電を禁止した状態において高圧バッテリ４１の充電量を算出する。算出した充電量が第１閾値よりも高い第２閾値未満である場合、バッテリコンタクタ４２を閉じて充電を再開して充電を継続し、充電量が第２閾値以上となるまで、高圧バッテリ４１の充電を繰り返す。
【選択図】図１

Description

本発明は、発電電力を蓄えるエネルギストレイジを備えた発電システムおよび発電システムの運転停止方法に関する。

燃料電池自動車等では、低温環境下において始動される際に発電効率が低下するため、燃料電池を所望の温度まで暖機することが行われている。また、燃料電池とともに搭載されている蓄電装置についても、低温始動時には、蓄電可能な容量が低下するため暖機することが行われている。例えば、特許文献１では、燃料電池の発電電力を蓄電装置（バッテリ）に充電し、また蓄電装置を放電させることにより、燃料電池および蓄電装置を暖機する技術が提案されている。また、特許文献２では、燃料電池の発電電力を蓄電装置（キャパシタ）に充電し、また蓄電装置から放電させた電力をヒータに供給して、ヒータにより燃料電池を加熱することにより、燃料電池および蓄電装置を暖機する技術が提案されている。

特開２００４−２８１２１９号公報（請求項１） 特開２００４−１５２６８１号公報（請求項１）

しかしながら、蓄電装置の充放電時にＳＯＣ（State Of Charge：充電量）を算出した場合、ＳＯＣの算出精度が低くなるという問題があった。このため、燃料電池システムの運転停止時に、バッテリ等の充電量が不足し（思ったよりも充電されておらず）、運転停止後に実施される掃気処理、また次回の起動エネルギが不足するおそれがあった。

本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、蓄電装置の充電量を正確に算出することができる発電システムおよび発電システムの運転停止方法を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、発電部と、前記発電部で発生した電力を蓄えるエネルギストレイジと、前記発電部が発電した電力及び／又は前記エネルギストレイジが蓄えた電力を消費する電力消費機器と、前記エネルギストレイジと前記電力消費機器との間における充放電を禁止する充放電禁止手段と、前記発電部および前記電力消費機器を制御する制御部と、を備えた発電システムであって、前記制御部は、システムの運転停止指令を受けた際、前記発電部による発電を停止する前に、前記発電部が発電した電力で前記エネルギストレイジを充電した後、前記充放電禁止手段によって前記エネルギストレイジへの前記充放電を禁止し、前記充放電を禁止した状態において、前記エネルギストレイジの充電量を確認することを特徴とする。

これによれば、システムの運転停止指令を受けた際に、発電部の電力をエネルギストレイジに充電した後に充放電禁止手段によってエネルギストレイジに対して充放電を禁止した状態（エネルギストレイジが開放端子の状態）もしくは充放電で０Ａの状態（このとき、エネルギストレイジが開放端子になっていない）において、エネルギストレイジの充電量（ＳＯＣなど）を確認することにより、エネルギストレイジの充電量を正確に把握することが可能になる。

エネルギストレイジの充電量を正確に把握できることにより、エネルギストレイジへの充電を適切に（過不足なく）行うことができ、発電部の発電を停止したシステムの運転停止後に実施される掃気処理（発電部が燃料電池の場合）や次回起動のエネルギ不足を回避することが可能になる。

請求項２に係る発明は、前記充放電禁止手段は、コンタクタを含んで構成され、前記制御部は、システムの運転停止指令を受けた際、前記発電部からの電力を前記エネルギストレイジに充電した後に前記コンタクタを開成し、前記コンタクタを開成した状態において前記エネルギストレイジの充電量を確認することを特徴とする。

これによれば、コンタクタを開成（電気的に遮断）した状態において、エネルギストレイジの充電量を確認することにより、エネルギストレイジの充電量（残量）を正確に把握することが可能になる。

請求項３に係る発明は、前記制御部は、前記エネルギストレイジの充電量が第１閾値以下の場合は、前記充放電を禁止した状態において前記エネルギストレイジの充電量を確認し、前記充電量が第２閾値以上に至るまで前記エネルギストレイジへの充電を繰り返すことを特徴とする。

これによれば、まず充電量が第１閾値以下であるか否かをおおまかに確認しておき、その後、所望の充電量（第２閾値以上）となるまで充電量を確認しながら充電を繰り返すことにより、所望の充電量まで正確に充電することが可能になる。なお、第２閾値は、例えば、システムの運転停止時に行う掃気処理に必要なエネルギや次回起動する際に必要なエネルギを確保できる値以上に設定される。

請求項４に係る発明は、前記制御部は、前記システムを停止した後のシステム状態監視の際、前記エネルギストレイジへの充放電を禁止している状態で前記エネルギストレイジの充電量を確認することを特徴とする。

これによれば、発電部の発電が停止した後のシステム状態監視の際、つまり、システムの運転停止指令から所定時間が経過してエネルギストレイジの温度が安定している状態において、エネルギストレイジの充電量を確認することにより、エネルギストレイジの充電量の測定を効果的に行うことができる。

つまり、エネルギストレイジは温度依存性が高い（充電量に対する温度の影響が大きい）ので、システム状態監視（エネルギストレイジの温度が安定した）の状態において充電量を確認することにより、エネルギストレイジの充電量の確認を高精度に行うことが可能になる。

請求項５に係る発明は、前記制御部は、前記充電量を確認した結果に応じて、システム状態を変更するように制御することを特徴とする。

これによれば、充電量を正確に把握できることにより、発電部を起動させる必要があるかどうかを正確に判断することができる。例えば、次回起動時に必要なエネルギを確実に残した状態で掃気を終了（または中断）することができるし、発電部を起動させることなく掃気処理を実行することが可能になり、また掃気に必要な電力が不足していると判断した場合には発電部を起動させてエネルギストレイジに充電することが可能になる。

請求項６に係る発明は、発電部と、前記発電部が発電した電力を蓄えるエネルギストレイジと、制御部とを備え、前記発電部が発電した電力及び／又は前記エネルギストレイジが蓄えた電力を電力消費機器に供給する発電システムにおける運転停止方法であって、前記制御部は、システムの運転停止指令を受けると、前記発電部による発電を停止する前に、当該発電部が発電する電力で、前記エネルギストレイジを充電する充電処理と、前記エネルギストレイジへの充電及び前記エネルギストレイジからの放電を停止させて、当該エネルギストレイジの充電量が所定値以上かを確認する確認処理と、を行い、前記充電量が所定値以上である場合は、システムの運転を停止し、前記充電量が所定値以上でない場合は、前記充電処理と前記確認処理を繰り返すことを特徴とする。

これによれば、システムの運転停止指令を受けたとき、発電部が発電した電力をエネルギストレイジに充電した後にエネルギストレイジに対する充放電を禁止した状態において、エネルギストレイジの充電量を確認することにより、エネルギストレイジの充電量を正確に把握することが可能になる。

本発明によれば、エネルギストレイジの充電量を正確に算出することができる発電システムを提供できる。

本実施形態の燃料電池システムを示す全体構成図である。 本実施形態の燃料電池システムの運転停止時の動作を示すフローチャートである。 システム状態監視時における動作を示すフローチャートである。 本実施形態の燃料電池システムの運転停止時の動作の変形例を示すフローチャートである。 本実施形態の燃料電池システムの運転停止時の動作の他の変形例を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、本実施形態では、燃料電池システム１（発電システム）を自動車（図示せず）に適用した場合を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではなく、船舶や航空機など、または業務用や家庭用で定置式のものなど電気を必要とするあらゆるものに適用できる。

図１に示すように、本実施形態の燃料電池システム１は、燃料電池１０、アノード系２０、カソード系３０、高電圧系４０、制御系５０などで構成されている。

燃料電池１０は、例えば固体高分子型燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell：ＰＥＦＣ）であり、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly、膜電極接合体）を図示しない導電性のセパレータ（図示せず）で挟持してなる単セルを厚み方向に複数積層し、各単セルを電気的に直列に接続した構造を有している。

ＭＥＡは、電解質膜（固体高分子膜）を、触媒を含むアノードおよびカソード等で挟持してなる。セパレータには、水素（燃料ガス）が通流するアノード流路１１、空気（酸化剤ガス）が通流するカソード流路１２がそれぞれ形成されている。なお、図示していないが、燃料電池１０を冷却する冷媒が通流する冷媒流路も形成されている。

このような燃料電池１０では、アノードに水素が供給され、カソードに空気（酸素）が供給されることにより、アノードおよびカソードに含まれる触媒上で電極反応が起こり、燃料電池１０が発電可能な状態となる。

また、燃料電池１０は、外部負荷と電気的に接続され、外部負荷によって電流が取り出されると、燃料電池１０が発電するようになっている。なお、外部負荷とは、エアコンプレッサ３１、高圧バッテリ４１、走行モータ４４などである。

アノード系２０は、燃料電池１０のアノードに対して水素を給排するものであり、水素タンク２１、遮断弁２２、エゼクタ２３、パージ弁２４、配管ａ１〜ａ５などで構成されている。また、アノード系２０は、水素タンク２１が、配管ａ１、遮断弁２２、配管ａ２、エゼクタ２３、配管ａ３を介してアノード流路１１の入口と接続されている。アノード流路１１の出口は、配管ａ４を介してパージ弁２４と接続されている。また、配管ａ４には配管ａ５が分岐して接続され、配管ａ５の下流側がエゼクタ２３に接続されている。

水素タンク２１は、高純度の水素を高圧で圧縮充填した容器である。遮断弁２２は、例えば電磁作動式のものであり、後記する制御部（ＥＣＵ；Electronic Control Unit）５１によって開閉制御される。エゼクタ２３は、燃料電池１０から排出された未反応の水素を吸引してアノードに再び戻して再循環させる真空ポンプの一種である。パージ弁２４は、例えば、電磁作動式のものであり、燃料電池１０の発電中に定期的に開弁して、循環流路（配管ａ３〜ａ５、アノード流路１１）に蓄積した不純物（生成水、窒素など）を排出するようになっている。

カソード系３０は、燃料電池１０のカソードに対して空気（酸素）を給排するものであり、エアコンプレッサ３１、背圧制御弁３２、掃気ガス導入弁３３、配管ｂ１〜ｂ４などで構成されている。また、カソード系３０は、エアコンプレッサ３１が配管ｂ１を介してカソード流路１２の入口と接続されている。カソード流路１２の出口は、配管ｂ２を介して背圧制御弁３２と接続されている。

エアコンプレッサ３１は、例えば、モータ（図示せず）で駆動される機械式の過給器であり、車外から取り込んだ外気（空気）を圧縮して燃料電池１０のカソードに供給する。背圧制御弁３２は、例えばバタフライ弁などの開度調節可能な弁で構成され、燃料電池１０のカソードに供給される空気の圧力を調節する機能を有する。

配管ｂ１には、配管ｂ３が分岐して接続され、配管ｂ３の下流側が、掃気ガス導入弁３３および配管ｂ４を介してアノード側の配管ａ３と接続されている。掃気ガス導入弁３３は、配管ｂ３，ｂ４の流路を開閉する開閉弁であり、燃料電池システム１の運転停止時においてアノードを掃気する際に後記する制御部５１によって開弁制御されるようになっている。

なお、図示していないが、パージ弁２４の下流および背圧制御弁３２の下流は、希釈器に接続されている。希釈器は、アノード流路１１から排出されたアノードオフガスとカソード流路１２から排出されたカソードオフガスとを混合し、アノードオフガスに含まれる水素を、カソードオフガス（空気等）で希釈するようになっている。希釈後のガスは車外に排出される。

また、図示していないが、カソード系３０の配管ｂ１には、加湿器が設けられている。加湿器は、エアコンプレッサ３１からの空気を加湿して、燃料電池１０のカソードに供給し、電解質膜を適度に加湿するようになっている。なお、配管ｂ３の上流側の端部は、加湿器よりも上流側の配管ｂ１に接続されている。

高電圧系４０は、高圧バッテリ（エネルギストレイジ）４１、バッテリコンタクタ（コンタクタ、充放電禁止手段）４２、ＤＣ／ＤＣコンバータ４３、走行モータ４４、ＰＤＵ（Power Drive Unit）４５などで構成されている。

高圧バッテリ４１は、放電することにより、燃料電池１０で不足している電力を補助するとともに、燃料電池１０で発生した電力を貯留（蓄電）する機能を有している。なお、バッテリとしては、例えば、リチウムイオン、リチウムポリマー、ニッケル水素などの二次電池などを挙げることができる。また、エネルギストレイジは、高圧バッテリに替えて、電気二重層キャパシタや電解コンデンサなどからなるキャパシタであってもよい。

バッテリコンタクタ４２は、電磁開閉器などを備えて構成され、燃料電池１０と高圧バッテリ４１との間に設けられ、後記する制御部５１によって適宜開閉制御されるようになっている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４３は、直流の電圧を別の直流の電圧に変換する機能を有し、高圧バッテリ４１に対してバッテリコンタクタ４２の下流側に設けられている。

走行モータ４４は、例えば永久磁石式の３相交流同期モータであり、燃料電池１０や高圧バッテリ４１から供給される電力によって燃料電池自動車に設けられた駆動輪を回転駆動させる。

ＰＤＵ４５は、インバータ回路などで構成され、燃料電池１０や高圧バッテリ４１からの直流電力を交流電力に変換して、交流電力を走行モータ４４に供給するようになっている。また、ＰＤＵ４５は、走行モータ４４の回生電力を直流電力に変換して高圧バッテリ４１に充電するようになっている。

なお、図示していないが、高電圧系４０は、後記する制御部５１から出力される電圧（電流）指令値つまり燃料電池１０に対する発電指令に基づいて、燃料電池１０から出力される発電電力を制御するＶＣＵ（Voltage Control Unit、電圧制御装置）、燃料電池１０と外部負荷との接続を遮断する燃料電池コンタクタなどを備えている。図示しないＶＣＵは、走行モータ４４側に分岐する電力線の分岐点（図１参照）よりも燃料電池１０側に設けられている。また、図示しない燃料電池コンタクタは、図示しないＶＣＵと燃料電池１０との間に設けられている。

また、前記したエアコンプレッサ３１は、図示しないインバータを介して燃料電池１０などと接続されている。

制御系５０は、制御部５１、電圧センサ５２、電流センサ５３、温度センサ５４，５５、タイマ５６、ＩＧ（イグニッションスイッチ）５７などで構成されている。

制御部５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、プログラムを記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成され、遮断弁２２、パージ弁２４、エアコンプレッサ３１、背圧制御弁３２、掃気ガス導入弁３３、バッテリコンタクタ４２、ＤＣ／ＤＣコンバータ４３、電圧センサ５２、電流センサ５３、温度センサ５４，５５、タイマ５６、ＩＧ５７と接続されている。

また、制御部５１は、遮断弁２２、パージ弁２４、掃気ガス導入弁３３を開閉制御し、背圧制御弁３２の開度を制御し、エアコンプレッサ３１のモータの回転速度を制御し、バッテリコンタクタ４２を閉成・開成（オン・オフ）制御し、ＤＣ／ＤＣコンバータ４３を昇圧・降圧制御し、センサ５２〜５５から各検出値(電圧値、電流値、温度)、タイマ５６から計測した時間、ＩＧ５７からＩＧオン信号、ＩＧオフ信号をそれぞれ取得する。

電圧センサ５２は、高圧バッテリ４１の電圧値を検出し、電流センサ５３は高圧バッテリ４１の電流値を検出し、温度センサ５４は、高圧バッテリ４１の温度を検出するようになっている。制御部５１が、電圧センサ５２から電圧値、電流センサ５３から電流値、温度センサ５４から温度を取得することにより、高圧バッテリ４１のＳＯＣ（充電量）を算出するようになっている。なお、ＳＯＣは、電圧と電流のみから算出してもよく、電圧のみから算出してもよい。

温度センサ５５は、燃料電池１０の温度を検出するものであり、例えばアノード流路１１の出口近傍に設けられている。なお、燃料電池１０の温度を検出できれば、この位置に限定されず、アノード流路１１の入口側、カソード流路１２の出入口側、冷媒流路の出入口側であってもよく、あるいは燃料電池１０の温度を直接に検出するものであってもよい。

次に、本実施形態の燃料電池システム１の動作について説明する。まず、ＩＧ５７がオン（ＩＧ−ＯＮ）され、ＩＧオン信号を受けた制御部５１は、掃気ガス導入弁３３が閉じた状態において、バッテリコンタクタ４２と燃料電池コンタクタ（図示せず）とをそれぞれ閉成（電気的に接続）し、高圧バッテリ４１の電力を利用して、遮断弁２２を開弁し、エアコンプレッサ３１を駆動する。これにより、アノードに水素が供給され、カソードに空気が供給されることにより、発電が行われる。燃料電池１０が発電した電力は、制御部５１が図示しないＶＣＵを制御して燃料電池１０から取り出され、エアコンプレッサ３１、走行モータ４４に供給され、また必要に応じて高圧バッテリ４１に充電される。

図２に示すように、ＩＧオフ（ＩＧ−ＯＦＦ）され、ＩＧオフ信号（システムの運転停止指令）を受けた制御部５１は、ステップＳ１０１に進み、高圧バッテリ４１を充電する（充電処理）。なお、ここではＩＧオフ信号を受けただけで、燃料電池１０は発電を停止してはいない。つまり、制御部５１は、遮断弁２２を開弁し、エアコンプレッサ３１を駆動したままで、発電を継続している。なお、発電中であるので、バッテリコンタクタ４２はオンのままである。

そして、ステップＳ１０２に進み、制御部５１は、ＳＯＣが５０％（第１閾値）を超えているか否かを判断する。なお、ここでのＳＯＣの算出は、バッテリコンタクタ４２をオンしたままで行われる。したがって、ここで算出されるＳＯＣは、おおまかな値である。なお、ここでの第１閾値は一例であり、５０％に限定されるものではなく、５０％よりも大きくても、５０％よりも小さくてもよい。

ステップＳ１０２において、制御部５１は、ＳＯＣが５０％以下（第１閾値以下）であると判断した場合には（Ｎｏ）、高圧バッテリ４１への充電が必要であるとして、ステップＳ１０３に進み、まずバッテリコンタクタ４２を開成（オフに）する。バッテリコンタクタ４２をオフにすることにより、燃料電池１０から高圧バッテリ４１に対する充放電が禁止される。なお、バッテリコンタクタ４２がオフにされると、燃料電池１０の発電電力は、エアコンプレッサ３１などの電力消費機器に供給される。

なお、高圧バッテリ４１に対する充放電を禁止する手段としては、バッテリコンタクタ４２をオフにする方法に限定されず、制御部５１が、ＤＣ／ＤＣコンバータ４３を制御して、０アンペア（０Ａ）となるように、つまり燃料電池１０と高圧バッテリ４１との間で発電電流が流れないように制御してもよい。０アンペアかどうかは、電流センサ５３から得られる電流値により判断することができる。このような構成では、ＤＣ／ＤＣコンバータ４３および制御部５１が充放電禁止手段に相当する。

そして、ステップＳ１０４に進み、制御部５１は、高圧バッテリ４１のＯＣＶ（Open Circuit Voltage：開放端電圧）からＳＯＣを算出する。すなわち、バッテリコンタクタ４２がオフされることにより、高圧バッテリ４１に対する充放電が禁止され、電圧センサ５２により検出される高圧バッテリ４１の電圧が開放端子の状態の電圧（ＯＣＶ）になる。なお、温度センサ５４を用いて、ＳＯＣを補正してもよい。

そして、ステップＳ１０５に進み、制御部５１は、ＳＯＣがＡ％（第２閾値、所定値）未満であるか否かを判断する。この第２閾値は、第１閾値よりも高い値に設定され、例えば６５％に設定される。なお、６５％という数値（第２閾値）は一例であり、例えば、次回ＩＧオン（ＩＧ−ＯＮ）までに行われる処理（掃気処理、次回起動時）に必要な電力を確保できる値に設定される。なお、掃気処理については、図３に示すフローチャートにおいて説明する。

ステップＳ１０５において、制御部５１は、ＳＯＣがＡ％未満であると判断した場合には（Ｙｅｓ）、つまり高圧バッテリ４１のＳＯＣが十分ではないとして、ステップＳ１０６に進む。なお、ステップＳ１０３〜Ｓ１０５が、確認処理に相当する。

ステップＳ１０６において、制御部５１は、バッテリコンタクタ４２をオンに（閉成、電気的に接続）する。バッテリコンタクタ４２がオンされることにより、燃料電池１０から高圧バッテリ４１への充電が再開される。そして、所定時間経過後、ステップＳ１０１に戻り、処理を続ける。

なお、ステップＳ１０３において、バッテリコンタクタ４２をオフするのではなく、ＤＣ／ＤＣコンバータ４３を制御して高圧バッテリ４１に流れる電流値を０アンペアにする制御を実行した場合には、ステップＳ１０６において、制御部５１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４３を制御して、高圧バッテリ４１に対して充電が再開できるように制御する。

また、ステップＳ１０２において、制御部５１は、ＳＯＣが５０％を超えていると判断した場合には（Ｙｅｓ）、高圧バッテリ４１を充電する必要はないとして、ステップＳ１０７に進む。また、ステップＳ１０２において、制御部５１は、ＳＯＣがまだ５０％を超えていないと判断した場合には（Ｓ１０２、Ｎｏ）、再度バッテリコンタクタ４２をオフにして（Ｓ１０３）、ＯＣＶ状態からＳＯＣを算出する（Ｓ１０４）。

ステップＳ１０７において、制御部５１は、遮断弁２２を閉じるとともに、エアコンプレッサ３１を停止して、燃料電池１０の発電を停止して燃料電池システム１を停止（システム停止）する。なお、システム停止時には、バッテリコンタクタ４２および燃料電池コンタクタ（図示せず）を開成（オフ、電気的に遮断）して、燃料電池１０および高圧バッテリ４１を開放端子の状態とする。

また、ステップＳ１０５において、制御部５１は、ＳＯＣがＡ％以上（第２閾値以上）であると判断した場合には（Ｎｏ）、高圧バッテリ４１への充電が完了したとして、ステップＳ１０７に進み、システムを停止する。なお、このときバッテリコンタクタ４２はオフされているので、バッテリコンタクタ４２のオフ状態を維持したまま、発電を停止してシステムを停止する。

なお、システムが停止されると（Ｓ１０７）、制御部５１は、システム状態監視に入る。システム状態監視とは、燃料電池システム１の運転を停止しておき、所定時間経過後に燃料電池システム１を起動して、燃料電池システム１の現在の状態を監視することである。システム状態監視については、図３のフローチャートの説明において詳述する。

また、ステップＳ１０６の処理の後、ステップＳ１０１に戻る場合を例に挙げて説明したが、ステップＳ１０３に戻るようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態の燃料電池システム１によれば、ＩＧオフした際に、燃料電池１０の電力を高圧バッテリ４１に充電した後、バッテリコンタクタ４２をオフして充放電を禁止した状態において、高圧バッテリ４１のＳＯＣを算出する。よって、高圧バッテリ４１の電圧を開放端子の状態で計測できるので、高圧バッテリ４１のＳＯＣを正確に把握することが可能になる。このように、高圧バッテリ４１のＳＯＣを正確に把握できることにより、高圧バッテリ４１への充電を過不足なく適切に行うことが可能になり、システム停止後に実施される掃気処理や次回起動のエネルギ不足を回避することが可能になる。

また、本実施形態によれば、最初に第１閾値以下であるかを判断して高圧バッテリ４１のＳＯＣをおおまかに（ラフに）確認しておき、その後、バッテリコンタクタ４２をオフした状態でＳＯＣを算出し、算出したＳＯＣが第２閾値以上となるまでバッテリコンタクタ４２をオンオフして高圧バッテリ４１の充電を繰り返すことにより、高圧バッテリ４１を所望のＳＯＣまで正確に充電することが可能になる。したがって、次回起動するまでに必要なエネルギを正確に確保することが可能になる。

図３は、システム状態監視時における動作を示すフローチャートである。なお、システム状態監視とは、燃料電池システム１の現在の状態を定期的に確認する処理であり、例えば、タイマ５６と、時間監視に必要な制御部５１の一部の回路のみを起動させておき、タイマ５６によって所定時間が経過したと判断されたときに制御部５１の全体を起動して、図３に示す処理を実行する。また、システム状態監視時には、バッテリコンタクタ４２および燃料電池コンタクタ（図示せず）はオフである。

ステップＳ２０１において、制御部５１は、高圧バッテリ４１のＳＯＣを算出し、前回算出したＳＯＣの数値を更新する。前回算出したＳＯＣとは、ＩＧオフされて、システム状態監視に入る前に算出されたＳＯＣである。

そして、ステップＳ２０２に進み、制御部５１は、バッテリコンタクタ４２をオンにする。これにより、後記するステップＳ２０３における掃気処理に必要な電力の供給が可能になる。

そして、ステップＳ２０３に進み、制御部５１は、掃気を開始する。ここでの掃気とは、例えば、掃気ガス導入弁３３を閉じた状態において、制御部５１は、背圧制御弁３２を全開にするとともに高圧バッテリ４１の電力によってエアコンプレッサ３１を所定の回転速度で駆動する。エアコンプレッサ３１からの空気（掃気ガス）によって、配管ｂ１、カソード流路１２、配管ｂ２などに残留する生成水（凝縮水）が車外に排出される。所定時間経過後、制御部５１は、背圧制御弁３２を閉じ、掃気ガス導入弁３３およびパージ弁２４を開いた状態において、エアコンプレッサ３１を所定の回転速度で駆動する。エアコンプレッサ３１からの空気によって、配管ａ３、アノード流路１１、配管ａ４などに残留する生成水（凝縮水）が車外に排出される。

そして、ステップＳ２０４に進み、制御部５１は、掃気が完了したか否かを判断する。掃気が完了したかどうかの判断は、例えば、掃気に必要な時間が経過したかどうかによって判断することができる。ステップＳ２０４において、制御部５１は、掃気が完了していないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ２０４の処理を繰り返し、掃気が完了したと判断した場合には（Ｙｅｓ）、掃気で消費された電力を差し引いたＳＯＣを新たなＳＯＣとして保持する（ＳＯＣを更新する）。なお、掃気で消費される電力は、予め実験等で求められたマップによって判断でき、このマップを参照することにより、ＳＯＣを更新できる。なお、バッテリコンタクタ４２をオフしたときにＳＯＣを算出してＳＯＣを更新するようにしてもよい。

そして、制御部５１は、バッテリコンタクタ４２をオフして、再びシステム監視状態に移行する。そして、ＩＧオン（ＩＧ−ＯＮ）されるまで、燃料電池システム１の状態を定期的に監視する。

また、本実施形態では、カソード側の掃気後にアノード側を掃気する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、先にアノード側を掃気して、その後にカソード側を掃気するようにしてもよく、またはカソード側とアノード側を同時に掃気するようにしてもよい。

図３に示す実施形態によれば、燃料電池システム１の運転停止指令（ＩＧ−ＯＦＦ）を受けた後のシステム状態監視の際、つまり、ＩＧ−ＯＦＦしてから所定時間が経過し、高圧バッテリ４１の温度が低下して安定した状態で高圧バッテリ４１のＳＯＣを算出するので、高圧バッテリ４１のＳＯＣを安定して測定することが可能になる。

すなわち、高圧バッテリ４１などのエネルギストレイジは、温度依存性が高く、温度が高いと高圧バッテリ４１のＳＯＣを高精度に測定できなくなるので、システム状態監視の際の高圧バッテリ４１の温度が安定した状態でＳＯＣを算出することにより、ＳＯＣを高精度に算出することが可能になる。その結果、燃料電池システム１を次回起動する際に必要なエネルギを正確に確保することが可能になる。

なお、図３では、システム停止後に常に掃気を実行する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、掃気の必要があると判断した場合のみ掃気を実行するようにしてもよい。掃気の必要があるかどうかは、例えば、温度センサ５５によって燃料電池１０の温度を検出することにより判断することができ、検出した温度が、生成水が凍結する温度を下回ると予想されるときに掃気を実行するようにしてもよい。

また、図示省略しているが、制御部５１は、バッテリコンタクタ４２をオフにした状態で算出したＳＯＣ（判定結果）に応じて、燃料電池システム１のシステム状態を変更するように制御してもよい。システム状態を変更するとは、例えば、ＳＯＣが、掃気をするのに必要なエネルギおよび次回起動するためのエネルギを保持している場合には、燃料電池１０を起動させることなく掃気を実行してもよく、またＳＯＣが、掃気を実行するのに必要なエネルギが不足していると判断した場合（例えば、生成水が多量に残留している場合で掃気するエネルギが不足するおそれがあるとき）には、燃料電池１０を起動して高圧バッテリ４１に充電し、その後掃気を実行するようにしてもよい。

このように、高圧バッテリ４１のＳＯＣを正確に算出することにより、燃料電池１０を起動させる必要があるかどうかを正確に判断することが可能になる。ＳＯＣが不足している場合には、燃料電池１０を起動して高圧バッテリ４１を充電するので、掃気を実行することができ、しかも掃気を実行したとしても次回起動のエネルギを確実に確保することができる。

また、図４の変形例に示すように、ＩＧオフされたときに、まず制御部５１によって、ＳＯＣが５０％を超えているか否かを判断し（Ｓ３０１）、ＳＯＣが５０％以下である場合には（Ｓ３０１、Ｎｏ）、高圧バッテリ４１を充電するようにしてもよい（Ｓ３０２）。そして、制御部５１は、所定時間経過後、バッテリコンタクタ４２をオフした状態において高圧バッテリ４１のＳＯＣを算出し、算出したＳＯＣがＡ％未満であるか否かを判断する（Ｓ３０３，Ｓ３０４，Ｓ３０５）。そして、制御部５１は、ＳＯＣがＡ％未満であると判断した場合には（Ｓ３０５、Ｙｅｓ）、バッテリコンタクタ４２をオンにして、高圧バッテリ４１への充電を再開する（Ｓ３０６）。そして、所定時間経過後、ステップＳ３０１に戻る。

また、図５の変形例に示すように、ステップＳ３０６において、バッテリコンタクタ４２をオンにして充電を再開した後、ステップＳ３０１ではなく、ステップＳ３０３に戻るようにしてもよい。

なお、バッテリコンタクタ４２をオフしたときに（Ｓ１０３，Ｓ３０３）、エアコンプレッサ３１を停止して燃料電池１０の発電を停止し、ＳＯＣを確認して必要なら、バッテリコンタクタ４２をオンにして、エアコンプレッサ３１を再始動してもよい。

また、前記した実施形態では、第２閾値が第１閾値よりも高い値に設定されているが、ＳＯＣの測定精度が別の要因等で高められずに、例えば±１０％程度となるときには、無駄な充電を防ぐために、第２閾値を第１閾値よりも低い値に設定することも可能である。

また、本実施形態では、発電システムとして燃料電池システムを搭載した燃料電池自動車を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、内燃機関（エンジン）と走行モータの動力で駆動するいわゆるハイブリッド自動車（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）に適用してもよい。この場合、エンジンおよび発電機（またはエンジンおよび走行モータ）が発電部に相当する。

１ 燃料電池システム（発電システム）
１０ 燃料電池
３１ エアコンプレッサ（電力消費機器）
４１ 高圧バッテリ（エネルギストレイジ）
４２ バッテリコンタクタ（コンタクタ）
４３ ＤＣ／ＤＣコンバータ
４４ 走行モータ（電力消費機器）
５１ 制御部
５２ 電圧センサ
５３ 電流センサ
５４ 温度センサ

Claims (6)

1. 発電部と、
   前記発電部で発生した電力を蓄えるエネルギストレイジと、
   前記発電部が発電した電力及び／又は前記エネルギストレイジが蓄えた電力を消費する電力消費機器と、
   前記エネルギストレイジと前記電力消費機器との間における充放電を禁止する充放電禁止手段と、
   前記発電部および前記電力消費機器を制御する制御部と、を備えた発電システムであって、
   前記制御部は、システムの運転停止指令を受けた際、前記発電部による発電を停止する前に、前記発電部が発電した電力で前記エネルギストレイジを充電した後、前記充放電禁止手段によって前記エネルギストレイジへの前記充放電を禁止し、前記充放電を禁止した状態において、前記エネルギストレイジの充電量を確認することを特徴とする発電システム。
2. 前記充放電禁止手段は、コンタクタを含んで構成され、
   前記制御部は、システムの運転停止指令を受けた際、前記発電部からの電力を前記エネルギストレイジに充電した後に前記コンタクタを開成し、前記コンタクタを開成した状態において前記エネルギストレイジの充電量を確認することを特徴とする請求項１に記載の発電システム。
3. 前記制御部は、前記エネルギストレイジの充電量が第１閾値以下の場合は、前記充放電を禁止した状態において前記エネルギストレイジの充電量を確認し、前記充電量が第２閾値以上に至るまで前記エネルギストレイジへの充電を繰り返すことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発電システム。
4. 前記制御部は、システム停止後のシステム状態監視の際、前記エネルギストレイジへの充放電を禁止している状態で前記エネルギストレイジの充電量を確認することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発電システム。
5. 前記制御部は、前記充電量を確認した結果に応じて、システム状態を変更するように制御することを特徴とする請求項４に記載の発電システム。
6. 発電部と、前記発電部が発電した電力を蓄えるエネルギストレイジと、制御部とを備え、前記発電部が発電した電力及び／又は前記エネルギストレイジが蓄えた電力を電力消費機器に供給する発電システムの運転停止方法であって、
   前記制御部は、
   システムの運転停止指令を受けると、前記発電部による発電を停止する前に、当該発電部が発電する電力で、前記エネルギストレイジを充電する充電処理と、
   前記エネルギストレイジへの充電及び前記エネルギストレイジからの放電を停止させて、当該エネルギストレイジの充電量が所定値以上かを確認する確認処理と、
   を行い、
   前記充電量が所定値以上である場合は、システムの運転を停止し、
   前記充電量が所定値以上でない場合は、前記充電処理と前記確認処理を繰り返すこと
   を特徴とする発電システムの運転停止方法。

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