JP2018014229A - 燃料電池システム - Google Patents

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茂樹 長谷川
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Abstract

【課題】カソードのパージを適切に中止すること。
【解決手段】ＦＣ水温は、積層方向の中央付近のセル温度の近似値である。水素ポンプ温度は、積層方向の端付近のセル温度の近似値である。ＦＣ水温≧４０℃且つ水素ポンプ温度＜４０℃であれば、許可フラグはＯＦＦに設定される。許可フラグがＯＦＦの場合、燃料電池の運転停止時におけるカソードのパージは中止される。
【選択図】図８

Description

本開示は、燃料電池のパージに関する。
燃料電池の運転停止後に、燃料電池のカソードをパージする技術が知られている（特許文献１）。
特開２０１３−１３４８３２号公報
通常、カソードをパージする目的は、燃料電池の各セル内のカソード流路に存在する水（以下、カソード水ともいう）の量の低減である。このため、カソード水が多いセルほど、パージ用のガスが多量に流れるのが好ましい。しかし、実際には、カソード水が多いセルほど、パージ用のガスの流路抵抗が大きくなるので、パージ用のガスが少量しか流れない。このため、燃料電池スタックを構成する複数のセル同士を比較した場合、カソード水の量が大きく異なると、カソード水が多いセルからカソード水が低減されないばかりか、カソード水が少ないセルの乾燥が進んでしまう。このため、カソードのパージを実行する度に、カソード水が多いセルにパージ用のガスが流れにくい現象が発生し、カソード水が多いセルと乾燥したセルとの間の流路抵抗がますます拡大していく。そうすると、乾燥しやすいセルは更に乾燥が進行し、過乾燥状態になることによって、セルの劣化が発生しやすくなる。このような事態は回避するのが好ましい。本開示は、上記を踏まえ、カソードのパージを適切に中止することを解決課題とする。
本開示は、上記課題を解決するためのものであり、以下の形態として実現できる。
本発明の一形態は、複数のセルが積層方向に積層された積層体を含む燃料電池スタックと；パージ用のガスを前記燃料電池スタックのカソードに供給するコンプレッサと；燃料電池の運転を停止する際に前記燃料電池のカソードをパージする停止時パージを、前記コンプレッサの制御によって実現する制御部と；前記積層体を構成する前記複数のセルのうち、前記積層方向の中央付近に位置するセルの温度を反映した第１温度値を計測し、前記制御部に入力する第１温度計と；前記積層体を構成する前記複数のセルのうち、前記積層方向の端付近に位置するセルの温度を反映した第２温度値を計測し、前記制御部に入力する第２温度計とを備え；前記制御部は、前記第１温度値が第１基準温度以上、且つ前記第２温度値が第２基準温度未満の場合、前記停止時パージを中止する燃料電池システムである。
第１温度値が第１基準温度以上の場合、中央付近に位置するセルは、カソード水が少ない可能性が高い。これに対し、第２温度値が第２基準温度未満の場合、端付近に位置するセルは、カソード水が多い可能性が高い。このように水が偏在している場合に停止時パージを実行すると、先述した事態を引き起こす可能性が高い。この形態では、第１温度値および第２温度値の計測結果を利用することで、上記の事態を引き起こす停止時パージを中止できる。なお、停止時パージの中止とは、停止時パージを開始しないことと、停止時パージを途中で止めることとの少なくとも何れかを含む。途中で止めるとは、停止時パージを開始した後、停止時パージが完了する本来の条件が満たされる前に、パージを止めることである。
上記形態において、前記第１温度計は、前記燃料電池スタックから排出される冷却水の温度を計測してもよい。この形態によれば、第１温度値を計測するためだけに、第１温度計を設けなくてもよくなる。
上記形態において、前記燃料電池スタックは、前記積層方向の端に配置され、アノードガスの供給孔と排出孔とが形成されたエンドプレートを備え；前記エンドプレートに取り付けられ、前記排出孔から排出されたガスを前記供給孔に供給する水素ポンプを更に備え；前記第２温度計は、前記水素ポンプの温度を計測してもよい。この形態によれば、第２温度値を計測するためだけに、第２温度計を設けなくてもよくなる。
上記形態において、前記積層体のインピーダンスを計測し、前記制御部に計測結果を入力するインピーダンス計を備え；前記制御部は、前記第１温度値が第１基準温度未満であることと、前記第２温度値が第２基準温度以上であることとの少なくとも何れかが満たされる場合に、予め定められた値よりも前記インピーダンスが大きいとき、前記停止時パージを中止してもよい。この形態によれば、パージによってセルが乾燥しすぎることを防止できる。
上記形態において、前記複数のセルの少なくとも一部を対象にセル電圧を計測し、前記制御部に計測結果を入力するセル電圧計を備え；前記制御部は、前記停止時パージを開始してから完了するまでに、前記計測対象のセルの少なくとも何れか１つに負電圧が発生した場合、前記停止時パージを中止してもよい。この形態によれば、パージによって、負電圧を下回ってなおセル電圧が降下することを防止できる。
上記形態において、前記複数のセルの少なくとも一部を対象にセル電圧を計測し、前記制御部に計測結果を入力するセル電圧計と；前記燃料電池スタックの発電によって発生する入力電圧を計測する入力電圧計とを備え；前記制御部は、前記入力電圧計によって計測された入力電圧から求まる平均電圧から、前記計測対象のセル電圧の中で最も低い値を引いた差が、予め定められた電圧差よりも大きくなる状態が予め定められた時間以上継続することである低電圧状態が発生しなかった場合、前記停止時パージを中止してもよい。上記低電圧状態が発生しなかったことは、カソード水が少ない可能性が高いことを示す。カソード水が少なければ、パージを実行しなくてもよい。この形態によれば、実行しなくてもよいパージを回避できる。
上記形態において、前記制御部は、前記低電圧状態が発生した場合に前記停止時パージを中止したとき、前記燃料電池の次回の運転において前記低電圧状態が発生しなくても、その運転の停止の際に前記停止時パージを実行してもよい。低電圧状態が発生したことは、パージを実行した方が良いことを示す。この形態によれば、パージを実行した方が良い場合に、停止時パージが中止されたとき、次回の運転停止時にパージを実行する可能性が高くなる。
上記形態において、前記差の算出に用いられる前記最も低い値は、前記端付近に位置するセルによる電圧であってもよい。この形態によれば、端付近に位置するセル内にカソード水が多い場合に、次回の運転停止時に停止時パージが実行できる。
上記形態において、前記第２基準温度は、前記第１基準温度以上の値であってもよい。この形態によれば、より確実に、先述した事態を回避できる。
本開示は、上記以外の種々の形態で実現できる。例えば、パージ方法や、この方法を実現するためのプログラム、このプログラムを記憶した一時的でない記憶媒体等の形態で実現できる。
燃料電池システムの概略構成を示すブロック構成図である。 燃料電池スタック及び燃料電池スタックに固定される部品を示す分解斜視図。 燃料電池システムの電気的構成を示す概略図。 停止時パージ処理を示すフローチャート。 予約フラグ設定処理を示すフローチャート。 予約フラグ設定処理を示すフローチャート。 許可フラグ設定処理を示すフローチャート。 水素ポンプ温度およびＦＣ水温ならびに許可フラグの関係を示すグラフ。 要求フラグ設定処理を示すフローチャート。 駐車処理を示すフローチャート。 停止時パージ処理を示すフローチャート（変形例）。
図１は、燃料電池システム２０の概略構成を示すブロック構成図である。燃料電池システム２０は、自動車１に搭載される。燃料電池システム２０は、固体高分子形燃料電池を採用し、アノードガスとカソードガスとの反応によって発電をする。アノードガスは、水素である。カソードガスは、空気中の酸素である。燃料電池システム２０は、図１に示すように、燃料電池スタック４０、水素供給排出機構５０、空気供給排出機構６０、冷却水循環機構７０及び制御部３０を備える。
燃料電池スタック４０のアノードに水素の供給および排出をする水素供給排出機構５０は、水素タンク５１、レギュレータ５２、水素ポンプ５３、排水シャットバルブ５４、排出経路５５、気液分離部５７、３本のインジェクタ５８ａ、５８ｂ，５８ｃ、低圧リリーフ弁５９、高圧側圧力計Ｐｈｈ、低圧側圧力計Ｐｈｌ、温度計Ｔｐ及びレゾルバＲとを備える。以下、３本のインジェクタ５８ａ、５８ｂ，５８ｃをまとめて、インジェクタ５８ともいう。
水素タンク５１は、水素を貯蔵する。レギュレータ５２は、水素タンク５１に貯蔵された水素を、圧力を調整した上で、インジェクタ５８に供給する。インジェクタ５８は、供給された水素を、制御部３０の制御に従いアノードに向けて噴射する。インジェクタ５８の噴射制御と、排水シャットバルブ５４の開閉制御とによって、燃料電池スタック４０への水素の供給量が調整される。
気液分離部５７は、アノードから排出された気体と液体とを分離する。水素ポンプ５３は、気液分離部５７によって分離された気体を、燃料電池スタック４０に再度供給する。気液分離部５７によって分離された気体は、主に、消費されずに排出された水素と、ＭＥＡを介してカソードから透過した窒素と、気液分離部５７で分離されなかった水分（水蒸気）とである。
排出経路５５は、気液分離部５７と、空気供給排出機構６０に備えられる空気排出流路６６（後述）とを繋ぐ経路である。排水シャットバルブ５４は、排出経路５５上に設けられている。排水シャットバルブ５４は、気液分離部５７によって分離された液体と窒素とを排出するために開かれる。
高圧側圧力計Ｐｈｈは、レギュレータ５２とインジェクタ５８との間の水素の圧力を計測する。低圧側圧力計Ｐｈｌは、燃料電池スタック４０への流入前の水素の圧力（以下、供給圧という）を計測する。温度計Ｔｐは、水素ポンプ５３の温度を計測する。より詳細には、温度計Ｔｐは、水素ポンプ５３に内蔵されたモータコア（後述）の温度を計測する。以下、温度計Ｔｐの計測値を、水素ポンプ温度という。レゾルバＲは、水素ポンプの回転数を計測する。より詳細には、レゾルバＲは、水素ポンプ５３のモータの回転数を計測する。低圧リリーフ弁５９は、供給圧と大気圧との差が閾値に達した場合に開弁して、水素を大気に放出する。
燃料電池スタック４０のカソードに空気の供給および排出をする空気供給排出機構６０は、空気供給流路６１と、コンプレッサ６２と、分流弁６３と、分流弁用モータ６４と、空気排出流路６６と、調圧弁６７と、調圧弁用モータ６８と、バイパス経路６９と、大気圧計Ｐａｔｍと、外気温計Ｔａｔｍと、流量計Ｑとを備える。
空気供給流路６１及び空気排出流路６６は、燃料電池スタック４０と自身の大気開放口とを接続する流路である。コンプレッサ６２は、空気供給流路６１の途中に設けられ、空気供給流路６１の大気開放口側から空気を吸入して圧縮する。コンプレッサ６２が設けられる位置は、空気供給流路６１とバイパス経路６９との接続部位よりも大気開放口に近い位置である。
分流弁６３は、空気供給流路６１において、コンプレッサ６２の下流側、つまりコンプレッサ６２と燃料電池スタック４０との間に設けられる。分流弁６３は、コンプレッサ６２から流れてくる空気を、空気供給流路６１の下流側と、バイパス経路６９とに分流する。このようなバルブは、三方弁ともいう。コンプレッサ６２から流れてくる空気が、全て空気供給流路６１の下流側に流れる状態を「分流弁６３が全開である」という。
分流弁用モータ６４は、分流弁６３に接続され、分流弁６３の開度を調整するためのトルクを発生する。バイパス経路６９は、分流弁６３と空気排出流路６６とを接続する流路である。調圧弁６７は、空気排出流路６６に設けられる。調圧弁６７は、開度に応じて空気排出流路６６の流路断面積を調整する。バイパス経路６９の空気排出流路６６との接続部位は、調圧弁６７の位置よりも、空気排出流路６６における下流側に位置する。調圧弁用モータ６８は、調圧弁６７に接続され、調圧弁６７の開度を調整するためのトルクを発生する。
調圧弁６７を通過した空気は、バイパス経路６９との接続部位を通過した後、大気開放口から大気に排出される。
流量計Ｑは、コンプレッサ６２によって吸入された空気（以下、吸入空気）の流量を計測する。外気温計Ｔａｔｍは、吸入空気の温度を計測する。大気圧計Ｐａｔｍは、吸入空気の圧力を計測する。
燃料電池スタック４０を冷却する冷却水循環機構７０は、ラジエータ７１と、冷却水ポンプ７２と、水温計Ｔｃを備える。冷却水ポンプ７２は、燃料電池スタック４０の運転温度を制御するために、燃料電池スタック４０とラジエータ７１との間で冷却水を循環させる。冷却水の循環は、燃料電池スタック４０における吸熱とラジエータ７１における放熱とを実現する。水温計Ｔｃは、冷却水の排出温度を計測する。排出温度とは、燃料電池スタック４０から排出され、ラジエータ７１に流入する前の温度である。以下、水温計Ｔｃによる計測結果を、ＦＣ水温という。
制御部３０は、具体的にはＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。制御部３０は、燃料電池システム２０の動作を制御するための信号を出力する。例えば、制御部３０は、カソードの停止時パージ（後述）を実行するために、コンプレッサ６２、分流弁用モータ６４及び調圧弁用モータ６８に対して信号を出力する。制御部３０は、停止時パージに際し、水温計Ｔｃ及び温度計Ｔｐの計測値を利用する。
図２は、燃料電池スタック４０と、燃料電池スタック４０に固定される部品（以下、固定部品）とを示す分解斜視図である。固定部品は、何れも、燃料電池システム２０を構成する部品である。図示されている固定部品は、水素ポンプ５３と、ケース１２０と、３本のテンションシャフト１３０と、蓋１８０と、である。以下の説明において、図２におけるｚ軸プラス側を前，ｚ軸マイナス側を後ろ，ｙ軸マイナス側を下と表現する。ｚ軸方向は、積層方向ともいう。
燃料電池スタック４０は、積層体１１０の前側に集電板１６０Ｆ，前端側エンドプレート１７０Ｆが、その順に積層され、積層体１１０の後ろ側に、集電板１６０Ｅ，絶縁板１６５Ｅ，後端側エンドプレート１７０Ｅが、その順に積層された積層構造をなす。積層体１１０は、セル１００が複数枚（例えば３７０枚）、積層方向に積層されて構成されている。
以下の説明において、集電板１６０Ｆ，積層体１１０，集電板１６０Ｅ，絶縁板１６５Ｅ，後端側エンドプレート１７０Ｅが積層された部分を、燃料電池本体１１５とも称する。
セル１００は、アノード側セパレータ（不図示）とカソード側セパレータ（不図示）とシール部材一体型ＭＥＡ（不図示）とを備える。ＭＥＡは、膜電極接合体のことであり、Membrane Electrode Assemblyの頭字語である。
セル１００は、その周縁に、アノードガス供給孔，アノード排ガス排出孔，６つのカソードガス供給孔，７つのカソード排ガス排出孔，３つの冷却水供給孔，および３つの冷却水排出孔を備える。以下、これらの供給孔および排出孔をまとめて「給排孔」とも称する。
給排孔は、集電板１６０Ｆおよび前端側エンドプレート１７０Ｆにおける各給排孔と繋がる。複数のセル１００を積層すると、これらの給排孔により、アノードガスとしての水素、カソードガスとしての空気、および冷却水を供給するためのマニホールド、並びに各セル１００からアノード排ガス、カソード排ガス、および冷却水を排出するためのマニホールドが形成される。
先述の給排孔の周囲には、図示しないシール部が形成されている。このシール部によって、セル１００が積層された際のセパレータ間およびセパレータと集電板１６０間におけるマニホールドのシール性が確保されている。
集電板１６０Ｆおよび集電板１６０Ｅは、各セル１００の発電電力を集めて、集電端子１６１を介して外部へ出力する。集電板１６０Ｆは、その周縁に、セル１００と同様の給排孔を備える。絶縁板１６５Ｅは、絶縁性の樹脂板である。前端側エンドプレート１７０Ｆおよび後端側エンドプレート１７０Ｅは、アルミニウム製である。
ケース１２０の前側は、図示するように開口している。ケース１２０後ろ側は、閉塞されている。燃料電池本体１１５は、ケース１２０内に収容される。前端側エンドプレート１７０Ｆは、ケース１２０の前側の開口を閉塞する状態で、ボルトによって固定される。この固定によって、前端側エンドプレート１７０Ｆと、集電板１６０Ｆとが積層する。
燃料電池本体１１５の下側には、テンションシャフト１３０が配置される。テンションシャフト１３０は、前側が前端側エンドプレート１７０Ｆに接続され、後ろ側がケース端面に接続されている。ケース１２０の下側は、開口しており、ケース１２０内に燃料電池本体１１５が収容された状態で、蓋１８０によって閉じられる。
水素ポンプ５３は、詳しくは図示しないが、モータ部と、ポンプ部とを備える。モータ部は、モータとモータハウジングとを備える。ポンプ部は、水素を圧縮するロータを備える。ロータは、モータのトルクによって回転する。モータは、制御部３０の指令に従ってトルクを発生する。
水素ポンプ５３は、前端側エンドプレート１７０Ｆに固定される。このように固定された状態において、水素ポンプ５３のモータハウジングは、前端側エンドプレート１７０Ｆに面接触する。モータハウジングと前端側エンドプレート１７０Ｆとの間には、伝熱シート(不図示)が配置される。このため、モータ部において発生した熱は、前端側エンドプレート１７０Ｆに伝導する。この結果、モータ部の温度は、前端側エンドプレート１７０Ｆの温度とほぼ同じになる。前端側エンドプレート１７０Ｆは、図２に示すように水素ポンプ５３に比べて外部に露出した表面積が大きく、放熱が起こりやすい。このため、前端側エンドプレート１７０Ｆは、あまり高温にならない。この結果、モータ部が高温になることが抑制されている。なお、放熱が起こりやすいことは、後端側エンドプレート１７０Ｅについても同様である。
さらに、前端側エンドプレート１７０Ｆは、集電板１６０Ｆとの接触面積が大きいので、集電板１６０Ｆとほぼ同じ温度になる。さらに、集電板１６０Ｆは、前端セル１００Ｆに対する接触面積が大きいので、前端セル１００Ｆとほぼ同じ温度になる。前端セル１００Ｆとは、集電板１６０Ｆに接する１枚のセル１００のことである。
このため、前端側エンドプレート１７０Ｆの温度は、前端セル１００Ｆの温度とほぼ同じである。よって、モータ部の温度は、前端セル１００Ｆの温度とほぼ同じになる。このため、水素ポンプ温度は、前端セル１００Ｆの温度を反映した値であると共に、前端セル１００Ｆの温度とほぼ等しい。なお、温度計Ｔｐは、モータ部に内蔵されており、モータコアの温度を計測する。制御部３０は、水素ポンプ温度が閾値以上になった場合、モータの保護のために、モータの回転を中止する。
全てのセル１００は、端セル群１００ｈと主セル群１００ｓとの何れかに分類される。図２に示すように、前端付近に位置する複数のセル１００及び後端付近に位置する複数のセル１００は、端セル群１００ｈに属する。前端セル１００Ｆは、端セル群１００ｈに属する。ここでいう前端付近とは、前端セル１００Ｆから後端側に数えて所定枚数（例えば１０枚）分、離れたセル１００よりも前端側の範囲のことである。同様に、後端付近とは、最も後端に位置するセル１００から前端側に数えて所定枚数分、離れたセル１００よりも後端側の範囲のことである。前端付近と後端付近との間のセル１００は、積層方向の中央付近に位置するセル１００であり、主セル群１００ｓに分類される。
図３は、燃料電池システム２０の電気的構成を示す概略図である。燃料電池システム２０は、二次電池８１と、ＦＤＣ８２と、ＤＣ／ＡＣインバータ８３と、ＢＤＣ８５と、セル電圧計９１と、電流計測部９２とを備える。
セル電圧計９１は、燃料電池スタック４０の全てのセル１００それぞれと接続されており、全てのセル１００それぞれを対象にセル電圧を計測する。なお、他の形態においては、セル電圧計９１は、各セルグループの平均電圧を計測する。各セルグループは、例えば２〜１０枚のセル１００によって構成される。セル電圧計９１は、その計測結果を制御部３０に送信する。電流計測部９２は、燃料電池スタック４０による出力電流の値を計測し、制御部３０に送信する。
ＦＤＣ８２及びＢＤＣ８５は、ＤＣ／ＤＣコンバータとして構成された回路である。ＦＤＣ８２は、制御部３０から送信される電流指令値に基づき、燃料電池スタック４０による出力電流を制御する。電流指令値とは、燃料電池スタック４０による出力電流の目標値となる値であり、制御部３０によって決定される。
ＦＤＣ８２は、以下に説明するように、入力電圧計、出力電圧計およびインピーダンス計としての機能を有する。ＦＤＣ８２は、入力電圧を昇圧してＤＣ／ＡＣインバータ８３に供給する。ここでいう入力電圧とは、燃料電池スタック４０の発電によって得られる総電圧である。昇圧後の電圧を、出力電圧と呼ぶ。出力電圧は、昇圧後電圧またはシステム電圧とも呼ぶ。ＦＤＣ８２は、入力電圧および出力電圧の値を計測して制御部３０に送信する。ＦＤＣ８２は、交流インピーダンス法を用いて燃料電池スタック４０のインピーダンスを計測する。本実施形態において用いられるインピーダンスの周波数は、高周波を含み、具体的には１００Ｈｚ〜１ｋＨｚを含む。
ＢＤＣ８５は、制御部３０の制御に基づき二次電池８１の充放電を制御する。ＢＤＣ８５は、二次電池８１のＳＯＣ（State Of Charge：残容量）を計測し、制御部３０に送信する。二次電池８１は、リチウムイオン電池で構成され、補助電源として機能する。
ＤＣ／ＡＣインバータ８３は、燃料電池スタック４０と負荷２００とに接続されている。ＤＣ／ＡＣインバータ８３は、燃料電池スタック４０と二次電池８１とから出力される直流電力を交流電力へと変換し、負荷２００に供給する。
負荷２００において発生した回生電力は、ＤＣ／ＡＣインバータ８３によって直流電流に変換され、ＢＤＣ８５によって二次電池８１に充電される。制御部３０は、負荷２００に加え、二次電池８１のＳＯＣも加味して、出力指令値を算出する。
図４は、停止時パージ処理を示すフローチャートである。停止時パージ処理は、停止時パージを実行したり中止したりするための処理である。停止時パージとは、自動車１のパワースイッチがＯＦＦ操作された直後にカソードをパージすることである。パワースイッチは、エンジン自動車におけるイグニッションスイッチに相当し、駐車状態と走行可能状態とを切り替えるための入力インタフェースである。
制御部３０は、パワースイッチがＯＮ操作されたことを契機に、停止時パージ処理を開始する。制御部３０は、内蔵する記憶媒体に、停止時パージ処理を実現するためのプログラムを記憶している。
図４に示すように、制御部３０は、予約フラグ設定処理（Ｓ５００）、許可フラグ設定処理（Ｓ７００）、要求フラグ設定処理（Ｓ８００）をこの順に実行することを、パワースイッチがＯＦＦ操作されない間（Ｓ８９０，ＮＯ）、繰り返す。パワースイッチがＯＦＦ操作されると（Ｓ８９０，ＹＥＳ）、駐車処理（Ｓ９００）を実行し、停止時パージ処理を終える。制御部３０が停止時パージ処理を終えると、燃料電池システム２０は停止する。
図５及び図６は、予約フラグ設定処理を示すフローチャートである。予約フラグ設定処理は、停止時パージを実行した方が好ましい場合に、予約フラグをＯＮに設定することを主な目的とした処理である。停止時パージを実行した方が好ましい場合とは、例えば、端セル群１００ｈのカソードにフラッディングが発生している場合である。
まず、制御部３０は、現在が冬かを判定する（Ｓ５１０）。具体的には、外気温計Ｔａｔｍの計測結果が所定温度（例えば５℃）未満である場合は現在が冬、所定温度以上であれば冬ではないと判定する。現在が冬である場合（Ｓ５１０，ＹＥＳ）、制御部３０は、予約フラグ設定処理を終える。
このように、予約フラグをＯＮにしたりＯＦＦにしたりするステップを実行せずに予約フラグ設定処理を終える場合、制御部３０は、予約フラグの値として、現在の値を保持する。値の保持は、停止時パージ処理の実行中、さらには停止時パージ処理終了後の駐車状態においても継続される。このため、保持された値は、次回のパワースイッチのＯＮ操作を契機に実行される停止時パージ処理の初期値となる。このような値の保持は、許可フラグ及び要求フラグについても同じである。
上記のように、冬である場合に予約フラグの変更をしないのは、冬である場合は、カソード水（各セル１００内のカソード流路に存在する水）が駐車中に氷結しやすいので、本実施形態として説明する停止時パージよりも強力にカソード水を除去する処理を実行するからである。その処理については、本明細書では詳しく説明しない。
現在が冬でない場合（Ｓ５１０，ＮＯ）、制御部３０は、燃料電池システム２０の運転状態が安定しているかを判定する（Ｓ５２０）。Ｓ５２０〜Ｓ５４０は、後述するように、端セル群１００ｈにフラッディングが発生していると推定される場合に、予約フラグをＯＮに設定する（Ｓ５５０）ための判定ステップである。
Ｓ５２０は、フラッディング以外の理由でセル電圧が低下している場合に、予約フラグをＯＮに変更しないためのステップである。このため、燃料電池システム２０の運転状態が安定していない場合（Ｓ５２０，ＮＯ）、制御部３０は、予約フラグ設定処理を終える。
Ｓ５２０の具体的な判定手法は、所定条件が満たされた状態が４秒以上、継続している場合、運転状態が安定していると判定し、そうでなければ安定していないと判定する。所定条件とは、回生電力の充電、間欠運転、急速暖機運転、始動運転および停止運転の何れをも実行していないことである。
間欠運転とは、燃料電池システム２０による発電を一時的に停止することである。急速暖機運転とは、セル温度を急速に上昇させるために、発電効率が低い動作点で運転することである。始動運転は、パワースイッチがＯＮ操作された際に、燃料電池システム２０を起動するために実行する運転である。停止運転は、パワースイッチがＯＦＦ操作された際に、燃料電池システム２０の運転を停止するために実行する運転である。なお、駐車処理（Ｓ９００）は、停止運転の一部として実行される。
燃料電池システム２０の運転状態が安定している場合（Ｓ５２０，ＹＥＳ）、制御部３０は、最低電圧Ｖｍｉｎを示すセル１００が、端セル群１００ｈに属するかを判定する（Ｓ５３０）。最低電圧Ｖｍｉｎとは、セル１００の枚数分、計測されるセル電圧の値の中での最低の値のことである。
最低電圧Ｖｍｉｎを示すセル１００が、主セル群１００ｓに属する場合（Ｓ５３０，ＮＯ）、制御部３０は、予約フラグ設定処理を終える。最低電圧Ｖｍｉｎを示すセル１００が、端セル群１００ｈに属する場合（Ｓ５３０，ＹＥＳ）、制御部３０は、（平均電圧Ｖａｖｅ−最低電圧Ｖｍｉｎ）≧０．３５Ｖが５秒以上、継続しているかを判定する（Ｓ５４０）。制御部３０は、ＦＤＣ８２によって計測される入力電圧を、セル１００の枚数で除算することで、平均電圧Ｖａｖｅを得る。
（平均電圧Ｖａｖｅ−最低電圧Ｖｍｉｎ）≧０．３５Ｖの継続時間が５秒未満（０秒を含む）である場合（Ｓ５４０，ＮＯ）、制御部３０は、予約フラグ設定処理を終える。（平均電圧Ｖａｖｅ−最低電圧Ｖｍｉｎ）≧０．３５Ｖが５秒以上、継続している場合（Ｓ５４０，ＹＥＳ）、制御部３０は、予約フラグをＯＮに設定して（Ｓ５５０）、図６のＢに進む。予約フラグをＯＮに設定することは、予約フラグがＯＦＦである場合であればＯＮに変更し、もともとＯＮである場合であればＯＮを保持することである。予約フラグをＯＦＦに設定する場合（後述するＳ６６０）も同様であり、許可フラグ及び要求フラグについても同様である。（平均電圧Ｖａｖｅ−最低電圧Ｖｍｉｎ）≧０．３５Ｖが５秒以上、継続したことは、低電圧状態が発生したともいう。
Ｓ５３０及びＳ５４０は、端セル群１００ｈの電圧低下が、端セル群１００ｈにおけるフラッディングによって引き起こされたと見なすことができるかを判定するためのステップである。
制御部３０は、Ｓ５５０を終えると、図６に示すように、排水スイッチが押されたかを判定する（Ｓ６１０）。排水スイッチは、自動車１の運転者が所望するタイミングで、カソードをパージするための入力インタフェースであり、ダッシュボードに設けられている。
制御部３０は、排水スイッチが押されると、図４に示す停止時パージ処理とは別の処理として、カソードをパージする。具体的には、制御部３０は、パージ用のガスとしての圧縮空気をカソードに送り込むことによって、空気排出流路６６を通じて、カソード水を大気に排出する。制御部３０は、カソードのパージの実行中、アノードへの水素の供給を継続する。これは、高電位を回避するために、カソードのパージの実行中においても発電を実行するためである。このことは、停止時パージにおいても同じである。
制御部３０は、圧縮空気をカソードに送り込むことを、分流弁６３及び調圧弁６７を全開にした状態で、コンプレッサ６２を駆動することによって実現される。
ここで、カソードのパージの技術的意義について説明する。主セル群１００ｓは暖機完了、端セル群１００ｈは未暖機の状態でパワースイッチがＯＦＦ操作される運転の繰り返し、かつ低負荷のみの走行履歴の運転が繰り返されると、端セル群１００ｈ内においてカソード水が増加する。カソード水は、少なくとも一部がＭＥＡを透過して、アノード循環系内に移動する。アノード循環系とは、水素ポンプ５３によって循環する流路のことである。アノード循環系に移動した水は、アノードの流量が少ない又は無い場合は特に、アノード循環系内の局所に集中して存在しやすい。例えば、水素ポンプ５３の下流は、温度が低くなりがちなので、水蒸気が水に変化し、水の蓄積が発生しやすい。
上記のように局所に集中して存在していた水が、アノードの流量の増大などによって急激に流れ始めると、いくつかのセル１００のアノードの入口に進入し、それらのセル１００への水素の供給が阻害される場合がある。この場合、アノード循環系内の貯水量増大によって元々少なかった水素が消費され、それらのセル１００が水素欠乏に至る。
カソードをパージする主たる目的は、上記のようにして発生する水素欠乏を予防するために、予めカソード水を排水することである。そこで本実施形態では、排水スイッチの操作によるパージと、停止時パージとを実行する。
但し、ＦＣ水温が４０℃以上、且つ水素ポンプ温度が４５℃未満である場合、排水スイッチの押下によってパージが実行されても、或いは停止時パージが実行されても、カソード水の排水効果はあまり得られない。その理由は次の通りである。
ＦＣ水温は、全セル１００のセル温度の平均値（以下、平均セル温度）とほぼ等しい。主セル群１００ｓは全セル１００の大多数を占めるので、全セル１００の平均セル温度は、主セル群１００ｓの平均セル温度とほぼ等しい。このため、ＦＣ水温は、主セル群１００ｓの平均セル温度を反映した値であると共に、主セル群１００ｓの平均セル温度とほぼ等しい。
一方、水素ポンプ温度は、先述したように、前端セル１００Ｆのセル温度とほぼ等しい。よって、ＦＣ水温が４０℃以上、且つ水素ポンプ温度が４５℃未満であること（以下、特定温度状態という）は、主セル群１００ｓの平均セル温度が４０℃以上、且つ、前端セル１００Ｆのセル温度が４５℃未満である可能性が高いことを示している。
特定温度状態である場合、主セル群１００ｓは乾燥している可能性が高いのに対し、端セル群１００ｈは結露によってカソード水が多い状態である可能性が高い。このような状態では、端セル群１００ｈのカソードの流路抵抗は、主セル群１００ｓのカソードの流路抵抗よりも大きくなる。この結果、圧縮空気の大部分は、主セル群１００ｓを通過する。このため、端セル群１００ｈ内のカソード水が排出されない一方で、主セル群１００ｓの乾燥が促進される。つまり、パージの目的が達成できないどころか、主セル群１００ｓの劣化を引き起こしかねない。そこで、予約フラグ設定処理においては、このようなパージを、後述するステップによって、本来の効果が得られるパージと区別する。
排水スイッチが押された場合（Ｓ６１０，ＹＥＳ）、制御部３０は、排水スイッチが押された時におけるＦＣ水温が４０℃以上かを判定する（Ｓ６２０）。Ｓ６２０及びＳ７１０（図７）の判定には、ハンチングを避けるため、ヒステリシスが設定されている。具体的には、４０℃から降下した結果として現在値が３５℃〜４０℃である場合、一旦３５℃を下回るまでは、４０℃以上であると判定する。
ＦＣ水温が４０℃未満である場合（Ｓ６２０，ＮＯ）、制御部３０は、予約フラグをＯＦＦに設定し（Ｓ６５０）、予約フラグ設定処理を終える。なお、Ｓ６１０で一度、ＹＥＳと判定したら、次に排水スイッチが押されるまでは、Ｓ６１０の判定結果はＮＯである。
ＦＣ水温が４０℃以上である場合（Ｓ６２０，ＹＥＳ）、制御部３０は、排水スイッチが押された時における水素ポンプ温度が４５℃未満かを判定する（Ｓ６３０）。Ｓ６３０及びＳ７２０（図７）の判定にもヒステリシスが設定されている。具体的には、４５℃から降下した結果として現在値が４０℃〜４５℃である場合、一旦４０℃を下回るまでは、４５℃以上であると判定する。
Ｓ６３０では、実質的に、「ＦＣ水温が４０℃以上、且つ水素ポンプ温度が４５℃未満」であるか否かを判定することになる。つまり、Ｓ６３０は、特定温度状態であるか否かを判定するステップである。
水素ポンプ温度が４５℃以上である場合（Ｓ６３０，ＮＯ）、制御部３０は、予約フラグをＯＦＦに設定する（Ｓ６５０）。Ｓ６２０又はＳ６３０でＮＯと判定した場合に、予約フラグをＯＦＦに設定するのは、排水スイッチの操作によってパージが実行されており、改めて停止時パージを実行しなくてもよいからである。また、排水スイッチが押されたことは、駐車時の排水を回避したいというユーザの要望を示していると見なし、停止時パージをできるだけ回避するという目的もある。
一方、ＦＣ水温が４０℃以上（Ｓ６２０，ＹＥＳ）且つ水素ポンプ温度が４５℃未満である場合（Ｓ６３０，ＹＥＳ）、パージによる効果が得られないので、温度条件に基づいて予約フラグをＯＦＦに設定することを回避する。パージによる効果とは、先述したように、カソード水が多いセルからカソード水を減らすことである。
但し、水素ポンプ温度が４５℃未満でも（Ｓ６３０，ＹＥＳ）、燃料電池スタック４０のインピーダンスが１２０ｍΩよりも大きい場合（Ｓ６４０，ＹＥＳ）、制御部３０は、予約フラグをＯＦＦに設定する（Ｓ６５０）。燃料電池スタック４０のインピーダンスが１２０ｍΩよりも大きければ、各セル１００に含まれるＭＥＡが乾燥している可能性が高いからである。ＭＥＡが乾燥している場合、停止時パージを中止した方が良い。燃料電池スタック４０のインピーダンスが１２０ｍΩ以下である場合は（Ｓ６４０，ＮＯ）、予約フラグをＯＮに保持し、予約フラグ設定処理を終える。
排水スイッチが押されていない場合についても（Ｓ６１０，ＮＯ）、制御部３０は、Ｓ６４０を経て、予約フラグ設定処理を終える。
図７は、許可フラグ設定処理を示すフローチャートである。許可フラグ設定処理は、停止時パージを中止した方が良い場合に、許可フラグをＯＦＦに設定することを主な目的とした処理である。
まず、制御部３０は、ＦＣ水温が４０℃以上かを判定する（Ｓ７１０）。ＦＣ水温が４０℃以上である場合（Ｓ７１０，ＹＥＳ）、制御部３０は、水素ポンプ温度が４５℃未満かを判定する（Ｓ７２０）。水素ポンプ温度が４５℃未満である場合（Ｓ７２０，ＹＥＳ）、制御部３０は、許可フラグをＯＦＦに設定する（Ｓ７６０）。つまり、制御部３０は、特定温度状態である場合に、許可フラグをＯＦＦに設定する。このように設定するのは、予約フラグ設定処理と共に先述したように、停止時パージを中止した方が良いからである。
ＦＣ水温が４０℃未満である場合（Ｓ７１０，ＮＯ）又は水素ポンプ温度が４５℃以上である場合（Ｓ７２０，ＮＯ）、制御部３０は、直ちにはＳ７６０に進まずに、Ｓ７３０に進む。ここで、Ｓ７１０及びＳ７２０について説明を補足する。
図８は、水素ポンプ温度およびＦＣ水温の値によって、許可フラグがＯＮとＯＦＦとの何れに設定されるかを示したグラフである。つまり、図８は、許可フラグ設定処理におけるＳ７１０及びＳ７２０のみによって許可フラグを設定すると仮定した場合における設定結果を示す。
但し、図８において許可フラグがＯＦＦに設定されると示された領域は、許可フラグ設定処理の後述するステップを実行したとしても、許可フラグがＯＦＦに設定されることに変わりは無い。逆に、図８において許可フラグがＯＮに設定されると示された領域は、許可フラグ設定処理の後述するステップを実行すれば、許可フラグがＯＦＦに設定される場合がある。図８においてＯＮともＯＦＦとも示されていない領域は、ヒステリシスに応じて決定される領域である。
図８に示すように、ＦＣ水温≧４０℃且つ水素ポンプ温度＜４０℃であれば、許可フラグはＯＦＦに設定される。ＦＣ水温についての４０℃は、第１基準温度である。水素ポンプ温度についての４０℃は、第２基準温度である。これらの温度条件は、先述した特定温度状態に包含される条件である。
このように、本実施形態においては、ＦＣ水温≧第１基準温度、且つ水素ポンプ温度＜第２基準温度であることは、許可フラグをＯＦＦに設定すること、ひいては停止時パージを中止することの必要条件ではなく、十分条件である。
一方、ＦＣ水温＜３５℃と、水素ポンプ温度≧４５℃との少なくとも何れかが満たされれば、許可フラグはＯＮに設定される。但し、実際の運転において、水素ポンプ温度がＦＣ水温を上回る場合は少ない。なぜなら、先述した前端側エンドプレート１７０Ｆ及び後端側エンドプレート１７０Ｅからの放熱によって、端セル群１００ｈの温度は、主セル群１００ｓの温度よりも低くなることはあっても、高くなることは希だからである。このため、実際の温度条件は、グラフにおける水素ポンプ温度＝ＦＣ温度を示す直線よりも右下の領域に含まれる場合が殆どである。
よって、実際に許可フラグがＯＮになる温度条件としては、グラフにおいて実行１として示された領域と、実行２として示された領域との何れかになる。実行１の領域は、３５℃＞ＦＣ水温≧水素ポンプ温度が満たされる領域である。実行２の領域は、ＦＣ水温≧水素ポンプ温度≧４５℃が満たされる領域である。
実行１の領域と、実行２の領域とのそれぞれの場合について、主セル群１００ｓ及び端セル群１００ｈのカソード水の多寡についての差が小さい点は、共通である。この結果、実行１の領域と、実行２の領域とのそれぞれの場合について、主セル群１００ｓ及び端セル群１００ｈの流路抵抗の差が小さい点は、共通である。
但し、実行１の領域の場合と、実行２の領域の場合とを比較すると、積層体１１０全体におけるカソード水の多寡は異なる。実行１の場合、ＦＣ水温および水素ポンプ温度ともに低いので、主セル群１００ｓ及び端セル群１００ｈ共に、カソード水が多い状態である。特にこの状態においては、停止時パージを実行するのが好ましい。実行１の領域になりやすい外気温は、２０℃以下、特に１５℃以下の場合である。但し、先述したように外気温が５℃未満の場合は冬と判定され（Ｓ５１０，ＹＥＳ）、本実施形態における停止時パージとは異なる処理が実行される。
実行２の場合、ＦＣ水温および水素ポンプ温度ともに高いので、主セル群１００ｓ及び端セル群１００ｈ共に、カソード水が少ない状態である。この状態においては、停止時パージを実行することに弊害は殆ど無いので、あえて停止時パージを中止しなくてもよい。また、実行２の領域の場合、全体的にはカソード水が少ない状態であるものの、セル１００における流路の局所にカソード水が詰まっていることもある。停止時パージは、このようなカソード水の詰まりを解消するのに効果を発揮する。このようなカソード水の詰まりは、低温になりやすい端セル群１００ｈにおいて発生しやすい。
許可フラグ設定処理の説明に戻る。制御部３０は、Ｓ７３０で、燃料電池スタック４０のインピーダンスが１２０ｍΩよりも大きいかを判定する。インピーダンスが１２０ｍΩよりも大きい場合（Ｓ７３０，ＹＥＳ）、ＭＥＡが乾燥している可能性が高いので、制御部３０は、許可フラグをＯＦＦに設定する（Ｓ７６０）。
インピーダンスが１２０ｍΩ以下である場合（Ｓ７３０，ＮＯ）、制御部３０は、停止時パージを既に開始したかを判定する（Ｓ７４０）。停止時パージをまだ開始していない場合（Ｓ７４０，ＮＯ）、制御部３０は、許可フラグをＯＮに設定し（Ｓ７７０）、許可フラグ設定処理を終える。
停止時パージを既に開始した場合（Ｓ７４０，ＹＥＳ）、制御部３０は、最低電圧Ｖｍｉｎが−０．０５Ｖ未満であるかを判定する（Ｓ７５０）。最低電圧Ｖｍｉｎが−０．０５Ｖ未満である場合（Ｓ７５０，ＹＥＳ）、制御部３０は、許可フラグをＯＦＦに設定し（Ｓ７６０）、許可フラグ設定処理を終える。
このようにして許可フラグをＯＦＦに設定するのは、停止時パージ中は、最低電圧Ｖｍｉｎが低下する可能性があるからである。この最低電圧Ｖｍｉｎの低下は、高電位回避のための発電が実施されることによってセル１００内に生成する水が、新たに詰まることによって引き起こされ得る。このため、負電圧が発生している場合は、停止時パージを中止した方が良い。負電圧は、セル１００を損傷させる可能性がある。
最低電圧Ｖｍｉｎが−０．０５Ｖ以上である場合（Ｓ７５０，ＮＯ）、制御部３０は、許可フラグをＯＮに設定し（Ｓ７７０）、許可フラグ設定処理を終える。
図９は、要求フラグ設定処理を示すフローチャートである。まず、制御部３０は、予約フラグについて判定する（Ｓ８１０）。予約フラグがＯＦＦである場合（Ｓ８１０，ＯＦＦ）、制御部３０は、要求フラグをＯＦＦに設定し（Ｓ８３０）、要求フラグ設定処理を終える。予約フラグがＯＮである場合（Ｓ８１０，ＯＮ）、制御部３０は、許可フラグについて判定する（Ｓ８２０）。許可フラグがＯＦＦである場合（Ｓ８２０，ＯＦＦ）、制御部３０は、要求フラグをＯＦＦに設定し（Ｓ８３０）、要求フラグ設定処理を終える。制御部３０は、許可フラグがＯＮである場合（Ｓ８２０，ＯＮ）、要求フラグをＯＮに設定し（Ｓ８４０）、要求フラグ設定処理を終える。
図１０は、駐車処理を示すフローチャートである。駐車処理は、先述したように、パワースイッチがＯＦＦ操作されたこと（Ｓ８９０，ＹＥＳ）を契機に開始される。Ｓ８９０の判定ステップは、パワースイッチがＯＦＦ操作されてから、次にパワースイッチがＯＮ操作されるまではＹＥＳと判定し続ける。なお、停止時パージ処理は、短時間（例えば１０〜２０ミリ秒）で繰り返される。このため、１回目に駐車処理を実行する際における要求フラグの設定値は、パワースイッチのＯＦＦ操作時点の状態を反映していると見なすことができる。
まず、制御部３０は、要求フラグについて判定する（Ｓ９１０）。要求フラグがＯＮである場合（Ｓ９１０，ＯＮ）、制御部３０は、停止時パージを既に開始したかを判定する（Ｓ９２０）。停止時パージをまだ開始していない場合（Ｓ９２０，ＮＯ）、制御部３０は、停止時パージを開始する（Ｓ９３０）。停止時パージは、排水スイッチが押された場合のパージと、同様な動作によって実現される。停止時パージを既に開始した場合（Ｓ９２０，ＹＥＳ）、制御部３０は、Ｓ９３０をスキップする。
次に、停止時パージを開始してからの経過時間が１０秒以上であるかを判定する（Ｓ９４０）。この経過時間が１０秒未満である場合（Ｓ９４０，ＮＯ）、図１０及び図４にＡとして示すように、制御部３０は、予約フラグ設定処理に戻る。停止時パージを開始してからの経過時間が１０秒以上であることは、停止時パージが完了する本来の条件である。つまり、停止時パージを開始してからの経過時間が１０秒以上であれば、停止時パージによる排水が充分に達成されたことが期待できる。
経過時間が１０秒以上である場合（Ｓ９４０，ＹＥＳ）、制御部３０は、予約フラグをＯＦＦに設定し（Ｓ９５０）、停止時パージを完了して（Ｓ９６０）、駐車処理を終える。駐車処理を終えると、停止時パージ処理を終えることになる。Ｓ９６０において予約フラグをＯＦＦに設定する理由は、停止時パージが完了したことによって、次にパワースイッチがＯＮ操作されてから再びＳ５４０でＹＥＳと判定されない限りは、停止時パージを実行しても、さほど排水がなされないからである。
一方、要求フラグがＯＦＦである場合（Ｓ９１０，ＯＦＦ）、制御部３０は、停止時パージを既に開始したかを判定する（Ｓ９７０）。停止時パージをまだ開始していない場合（Ｓ９７０，ＮＯ）、制御部３０は、駐車処理を終える。つまり、停止時パージを中止する。ここでいう中止とは、開始しないという意味である。このように停止時パージを中止する場合というのは、要求フラグがＯＦＦの状態でパワースイッチがＯＦＦ操作された場合である。要求フラグがＯＦＦの状態であるということは、許可フラグと要求フラグとの少なくとも何れかがＯＦＦである状態である。
一方、停止時パージを既に開始した場合（Ｓ９７０，ＹＥＳ）、制御部３０は、停止時パージを中止して（Ｓ９８０）、駐車処理を終える。ここでいう中止とは、一旦、開始した後、完了前に止めることである。このように停止時パージを中止する場合というのは、一旦、停止時パージを開始した後、許可フラグがＯＦＦに変更された場合である。つまり、停止時パージを開始した後に、停止時パージを実行しない方が良い状態になった場合である。
なお、予約フラグについては、駐車処理の開始後、Ｓ６４０でＹＥＳと判定されれば、ＯＦＦに設定される。但し、この場合は、許可フラグもＯＦＦに設定される（Ｓ７３０，ＮＯ及びＳ７６０）。よって、許可フラグがＯＮに保持されたまま、予約フラグがＯＦＦに変更されることによって、Ｓ９８０を実行する場合は無い。
Ｓ９７０を経て駐車処理を終えた場合に、予約フラグがＯＮであるとき、先述したように、制御部３０は、予約フラグがＯＮであることを保持する。このため、次回の停止時パージ処理における予約フラグの初期値はＯＮである。
多くの場合において、パワースイッチのＯＮ操作時においてはＦＣ水温が４０℃未満であるため、停止時パージ処理の開始直後に許可フラグがＯＮに設定される。このため、ＦＣ水温が４０℃に達する前にパワースイッチがＯＦＦ操作されれば、停止時パージが実行される。但し、インピーダンスが１２０ｍΩ以下の場合は（Ｓ７３０，ＹＥＳ）、この限りでない。
以上に説明したように、本実施形態によれば、停止時パージを適切に中止できる。
本開示は、本明細書の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現できる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、先述の課題の一部又は全部を解決するために、或いは、先述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせができる。その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除できる。例えば、以下のものが例示される。
図１１は、変形例としての停止時パージ処理（以下、変形処理という）を示すフローチャートである。変形処理は、パワースイッチがＯＦＦ操作されたことを契機に開始される。変形処理において、実施形態としての停止時パージ処理と同じ番号のステップは、ステップの内容も同じである。変形処理においては、ＦＣ水温および水素ポンプ温度の値に関わらず、一旦、停止時パージが開始される（Ｓ９３０）。但し、停止時パージの開始後、カソード水が偏在している場合に（Ｓ７２０，ＹＥＳ）、停止時パージの開始を中止できる（Ｓ９８０）。以下、更に他の変形例を説明する。
実施形態および上記の変形処理とは異なり、一旦、停止時パージ処理を開始したら、停止時パージ処理を中止しなくてもよい。
主セル群の温度を計測するために、専用の温度計を設けてもよい。例えば、主セル群に属する或る１つのセルに温度計を設置してもよい。
端セル群の温度を計測するために、専用の温度計を設けてもよい。例えば、端セル群に属する或る１つのセルに温度計を設置してもよい。或いは、前端側もしくは後端側の集電板、又は前端側もしくは後端側エンドプレートの温度を計測する温度計を設置してもよい。
インピーダンスに基づき、予約フラグや許可フラグをＯＦＦに設定しなくてもよい。
負電圧が発生しても、停止時パージを中止しなくてもよい。
許可フラグがＯＦＦであることによって停止時パージが中止された場合に、予約フラグがＯＮのとき、停止時パージの中止と共に予約フラグをＯＦＦに設定してもよい。
予約フラグ設定処理において、最低電圧Ｖｍｉｎが端セル群に属するセルによる電圧か否かの判定（Ｓ５３０）を実行しなくてもよい。つまり、最低電圧Ｖｍｉｎが主セル群に属するセルによる電圧である場合に、Ｓ５４０の判定ステップを実行してもよい。Ｓ５４０の判定ステップを実行すれば、予約フラグがＯＮに設定される場合がある。
停止時パージを実行するか否かの判定に、予約フラグを用いなくてもよい。
主セル群と端セル群との境界は、適宜、変更してもよい。
第２基準温度は、第１基準温度に比べて、小さくてもよいし大きくてもよい。
第１基準温度に基づく許可フラグの設定において、ヒステリシスを用いなくてもよい。
第２基準温度に基づく許可フラグの設定において、ヒステリシスを用いなくてもよい。
セル電圧計は、全てのセルのセル電圧を計測しなくてもよい。
自動車１は、コネクテッドカーでもよい。コネクテッドカーとは、通信機を搭載し、クラウドとの通信によってサービスを受けることができる自動車である。この場合、例えば、冬であるかの判定（Ｓ５１０）を、通信によって取得した情報に基づき実行してもよい。
１…自動車
２０…燃料電池システム
３０…制御部
４０…燃料電池スタック
５０…水素供給排出機構
５１…水素タンク
５２…レギュレータ
５３…水素ポンプ
５４…排水シャットバルブ
５５…排出経路
５７…気液分離部
５８…インジェクタ
５８ａ…インジェクタ
５８ｂ…インジェクタ
５８ｃ…インジェクタ
５９…低圧リリーフ弁
６０…空気供給排出機構
６１…空気供給流路
６２…コンプレッサ
６３…分流弁
６４…分流弁用モータ
６６…空気排出流路
６７…調圧弁
６８…調圧弁用モータ
６９…バイパス経路
７０…冷却水循環機構
７１…ラジエータ
７２…冷却水ポンプ
８１…二次電池
８３…ＤＣ／ＡＣインバータ
９１…セル電圧計
９２…電流計測部
１００…セル
１００Ｆ…前端セル
１００ｈ…端セル群
１００ｓ…主セル群
１１０…積層体
１１５…燃料電池本体
１２０…ケース
１３０…テンションシャフト
１６０Ｅ…集電板
１６０Ｆ…集電板
１６１…集電端子
１６５Ｅ…絶縁板
１７０Ｅ…後端側エンドプレート
１７０Ｆ…前端側エンドプレート
１８０…蓋
２００…負荷
Ｐａｔｍ…大気圧計
Ｐｈｈ…高圧側圧力計
Ｐｈｌ…低圧側圧力計
Ｑ…流量計
Ｒ…レゾルバ
Ｔａｔｍ…外気温計
Ｔｃ…水温計
Ｔｐ…温度計

Claims (9)

  1. 複数のセルが積層方向に積層された積層体を含む燃料電池スタックと、
    パージ用のガスを前記燃料電池スタックのカソードに供給するコンプレッサと、
    燃料電池の運転を停止する際に前記燃料電池のカソードをパージする停止時パージを、前記コンプレッサの制御によって実現する制御部と、
    前記積層体を構成する前記複数のセルのうち、前記積層方向の中央付近に位置するセルの温度を反映した第１温度値を計測し、前記制御部に入力する第１温度計と、
    前記積層体を構成する前記複数のセルのうち、前記積層方向の端付近に位置するセルの温度を反映した第２温度値を計測し、前記制御部に入力する第２温度計とを備え、
    前記制御部は、前記第１温度値が第１基準温度以上、且つ前記第２温度値が第２基準温度未満の場合、前記停止時パージを中止する
    燃料電池システム。
  2. 前記第１温度計は、前記燃料電池スタックから排出される冷却水の温度を計測する
    請求項１に記載の燃料電池システム。
  3. 前記燃料電池スタックは、前記積層方向の端に配置され、アノードガスの供給孔と排出孔とが形成されたエンドプレートを備え、
    前記エンドプレートに取り付けられ、前記排出孔から排出されたガスを前記供給孔に供給する水素ポンプを更に備え、
    前記第２温度計は、前記水素ポンプの温度を計測する
    請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システム。
  4. 前記積層体のインピーダンスを計測し、前記制御部に計測結果を入力するインピーダンス計を備え、
    前記制御部は、前記第１温度値が第１基準温度未満であることと、前記第２温度値が第２基準温度以上であることとの少なくとも何れかが満たされる場合に、予め定められた値よりも前記インピーダンスが大きいとき、前記停止時パージを中止する
    請求項１から請求項３までの何れか一項に記載の燃料電池システム。
  5. 前記複数のセルの少なくとも一部を対象にセル電圧を計測し、前記制御部に計測結果を入力するセル電圧計を備え、
    前記制御部は、前記停止時パージを開始してから完了するまでに、前記計測対象のセルの少なくとも何れか１つに負電圧が発生した場合、前記停止時パージを中止する
    請求項１から請求項４までの何れか一項に記載の燃料電池システム。
  6. 前記複数のセルの少なくとも一部を対象にセル電圧を計測し、前記制御部に計測結果を入力するセル電圧計と、
    前記燃料電池スタックの発電によって発生する入力電圧を計測する入力電圧計とを備え、
    前記制御部は、前記入力電圧計によって計測された入力電圧から求まる平均電圧から、前記計測対象のセル電圧の中で最も低い値を引いた差が、予め定められた電圧差よりも大きくなる状態が予め定められた時間以上継続することである低電圧状態が発生しなかった場合、前記停止時パージを中止する
    請求項１から請求項４までの何れか一項に記載の燃料電池システム。
  7. 前記制御部は、前記低電圧状態が発生した場合に前記停止時パージを中止したとき、前記燃料電池の次回の運転において前記低電圧状態が発生しなくても、その運転の停止の際に前記停止時パージを実行する
    請求項６に記載の燃料電池システム。
  8. 前記差の算出に用いられる前記最も低い値は、前記端付近に位置するセルによる電圧である
    請求項６又は請求項７に記載の燃料電池システム。
  9. 前記第２基準温度は、前記第１基準温度以上の値である
    請求項１から請求項８までの何れか一項に記載の燃料電池システム。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020021533A (ja) * 2018-07-30 2020-02-06 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190393526A1 (en) * 2018-06-22 2019-12-26 Hyster-Yale Group, Inc. Closed loop control for fuel cell water management
JP7103151B2 (ja) * 2018-10-17 2022-07-20 トヨタ自動車株式会社 燃料電池車両および燃料電池車両の制御方法
DE102019207530A1 (de) * 2019-05-23 2020-11-26 Audi Ag Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenvorrichtung
JP2021190254A (ja) * 2020-05-28 2021-12-13 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよびその制御方法
CN112713289B (zh) * 2020-12-25 2022-04-15 中国第一汽车股份有限公司 一种燃料电池控制方法、装置、设备及存储介质
US11548408B2 (en) * 2021-03-03 2023-01-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control systems and methods to meet fuel cell fuel demand
CN114744252B (zh) * 2022-03-16 2024-04-12 武汉格罗夫氢能汽车有限公司 一种燃料电池汽车整车下电时间优化控制方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004111200A (ja) * 2002-09-18 2004-04-08 Honda Motor Co Ltd 燃料電池スタック
JP2008021448A (ja) * 2006-07-11 2008-01-31 Toyota Motor Corp 燃料電池システムおよび燃料電池の制御方法
JP2008103257A (ja) * 2006-10-20 2008-05-01 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP2008166126A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP2008282675A (ja) * 2007-05-10 2008-11-20 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP2009218113A (ja) * 2008-03-11 2009-09-24 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
WO2010073386A1 (ja) * 2008-12-26 2010-07-01 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP2013037790A (ja) * 2011-08-03 2013-02-21 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2013152823A (ja) * 2012-01-24 2013-08-08 Denso Corp 燃料電池システム
JP2016095997A (ja) * 2014-11-14 2016-05-26 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用排水装置、燃料電池システム、移動体

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4525008B2 (ja) * 2003-07-02 2010-08-18 トヨタ自動車株式会社 エネルギ出力装置およびエネルギ出力装置の制御方法
DE102004049623B4 (de) * 2004-10-06 2015-03-26 Reinz-Dichtungs-Gmbh Endplatte für einen Brennstoffzellenstapel, Brennstoffzellenstapel und Verfahren zur Herstellung der Endplatte
JP5226936B2 (ja) * 2006-03-22 2013-07-03 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム、および、燃料電池システムの運転方法
JP4753164B2 (ja) * 2006-10-23 2011-08-24 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
US8168343B2 (en) 2008-08-01 2012-05-01 GM Global Technology Operations LLC Humidification control during shutdown of a fuel cell system
JP5757230B2 (ja) 2011-12-26 2015-07-29 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよびその制御方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004111200A (ja) * 2002-09-18 2004-04-08 Honda Motor Co Ltd 燃料電池スタック
JP2008021448A (ja) * 2006-07-11 2008-01-31 Toyota Motor Corp 燃料電池システムおよび燃料電池の制御方法
JP2008103257A (ja) * 2006-10-20 2008-05-01 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP2008166126A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP2008282675A (ja) * 2007-05-10 2008-11-20 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP2009218113A (ja) * 2008-03-11 2009-09-24 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
WO2010073386A1 (ja) * 2008-12-26 2010-07-01 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP2013037790A (ja) * 2011-08-03 2013-02-21 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2013152823A (ja) * 2012-01-24 2013-08-08 Denso Corp 燃料電池システム
JP2016095997A (ja) * 2014-11-14 2016-05-26 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用排水装置、燃料電池システム、移動体

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020021533A (ja) * 2018-07-30 2020-02-06 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP7119716B2 (ja) 2018-07-30 2022-08-17 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム

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