JP2021077454A - 燃料電池システム - Google Patents

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Abstract

【課題】 燃料電池の過熱及びフラッディングを抑制することができる燃料電池システムを提供する。
【解決手段】 燃料電池システムは、第１及び第２燃料電池と、冷却媒体を冷却する第１及び第２冷却装置と、第１及び第２冷却装置から第１及び第２燃料電池に向かう冷却媒体の第１及び第２供給路と、第１及び第２燃料電池から第１及び第２冷却装置に向かう冷却媒体の第１及び第２排出路と、第１冷却装置を迂回するように第１供給路及び第１排出路の間に接続された迂回路と、迂回路の流量を調整する調整装置と、第１供給路及び第１排出路と第２供給路及び第２冷排出路とを接続する第１及び第２接続路と、第１及び第２接続路に設けた第１及び第２開閉弁と、制御装置とを有し、制御装置は、フラッディングの可能性が有る場合、第１燃料電池を発電停止し、その冷却媒体が昇温するように調整装置または第１冷却装置を制御し、第１及び第２開閉弁を開く。
【選択図】図４

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。
例えば、燃料電池スタックが過度に冷却されると温度の低下にともなって飽和水蒸気量が減少するため、燃料電池の発電で生成された水蒸気が凝縮して液水となり燃料電池にフラッディングが発生するおそれがある。これに対し、例えば冷却媒体の流通量を減少させることにより、燃料電池スタックの過度な冷却を防止する手段がある（例えば特許文献１）。
特開２０１１−２４３４２４号公報
しかし、上記の手段によると、燃料電池スタックの冷却媒体の入口付近の単セルの温度は適切に制御されるが、冷却媒体の流通量が減少するため、冷却媒体の熱容量が減少することによって燃料電池スタックの冷却媒体の出口付近の単セルの温度が過度に上昇し、単セルの電解質膜が劣化するおそれがある。
そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、燃料電池の過熱及びフラッディングを抑制することができる燃料電池システムを提供することを目的とする。
本明細書に記載の燃料電池システムは、燃料ガス及び酸化剤ガスにより発電する第１燃料電池及び第２燃料電池と、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池を冷却した冷却媒体をそれぞれ冷却する第１冷却装置及び第２冷却装置と、前記第１冷却装置から前記第１燃料電池に向かって冷却媒体が流れる第１冷却媒体供給路と、前記第１燃料電池から前記第１冷却装置に向かって冷却媒体が流れる第１冷却媒体排出路と、前記第２冷却装置から前記第２燃料電池に向かって冷却媒体が流れる第２冷却媒体供給路と、前記第２燃料電池から前記第２冷却装置に向かって冷却媒体が流れる第２冷却媒体排出路と、前記第１冷却装置を迂回するように前記第１冷却媒体供給路及び前記第１冷却媒体排出路の間に接続された第１迂回路と、前記第１迂回路を流れる冷却媒体の流量を調整する第１調整装置と、前記第１冷却媒体供給路及び前記第１冷却媒体排出路の一方と前記第２冷却媒体供給路及び前記第２冷却媒体排出路の一方とを接続する第１接続路と、前記第１冷却媒体供給路及び前記第１冷却媒体排出路の他方と前記第２冷却媒体供給路及び前記第２冷却媒体排出路の他方とを接続する第２接続路と、前記第１接続路及び前記第２接続路にそれぞれ設けられた第１開閉弁及び第２開閉弁と、前記第１燃料電池、前記第２燃料電池、前記第１冷却装置、前記第２冷却装置、前記第１調整装置、前記第１開閉弁、及び前記第２開閉弁を制御する制御装置とを有し、前記制御装置は、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の発電により前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性の有無を判定し、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定した場合、前記第１燃料電池の発電を停止して、前記第１燃料電池を冷却する冷却媒体の温度が上昇するように前記第１調整装置または前記第１冷却装置を制御し、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を開く。
上記の構成によると、制御装置は、第１燃料電池及び第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定した場合、第１燃料電池の発電を停止する。このため、制御装置は、第１燃料電池の液水の発生を抑えることにより、第１燃料電池のフラッディングの発生を抑制することができる。
また、この場合、制御装置は、第１燃料電池を冷却する冷却媒体の温度が上昇するように第１調整装置または第１冷却装置を制御し、第１開閉弁及び第２開閉弁を開く。このため、第１冷却媒体供給路及び第１冷却媒体排出路を含む冷却系から、第２冷却媒体供給路及び第２冷却媒体排出路を含む冷却系に高温の冷却媒体が流れ込む。したがって、第２燃料電池の過度な冷却が抑えられるため、第２燃料電池のフラッディングの発生が抑制される。
また、第１開閉弁及び第２開閉弁が開くことにより第２燃料電池に流れ込む冷却媒体の流量が増加するため、冷却媒体の熱容量は増加する。このため、第２燃料電池の冷却媒体の出口付近の単セルの温度上昇が抑制される。よって、上記の構成によると、第１及び第２燃料電池の過熱及びフラッディングを抑制することができる。
上記の構成において、前記制御装置は、前記第１燃料電池の発電を停止したとき、前記第１冷却装置の冷却動作を停止してもよい。
上記の構成において、前記制御装置は、前記第１燃料電池の発電を停止したとき、前記第１冷却装置に冷却媒体が流れないように、前記第１調整装置に冷却媒体の流量を増加させてもよい。
上記の構成において、前記制御装置は、前記第１燃料電池の発電の停止による発電電力の減少分に応じて前記第２燃料電池の発電電力を増加させてもよい。
上記の構成において、前記第１冷却媒体供給路に設けられ、前記第１燃料電池に入る冷却媒体の流れを制御する制御弁を有し、前記制御装置は、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を開くとき、前記制御弁を閉じてもよい。
上記の構成において、前記制御装置は、前記第１燃料電池の冷却媒体の温度が低下するように前記第１調整装置または前記第１冷却装置を制御した後、前記制御弁を開き、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を閉じて、前記第１燃料電池の発電を再開してもよい。
上記の構成において、冷却媒体の温度を測定する冷却温度測定装置を有し、前記制御装置は、前記第１燃料電池の冷却媒体の温度が低下するように前記第１調整装置または前記第１冷却装置を制御した後、前記冷却温度測定装置が測定した温度が所定値より低くなったとき、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を閉じて、前記制御弁を開いてもよい。
上記の構成において、前記制御装置は、前記第１燃料電池の発電を停止した後、前記第２燃料電池の発電により前記第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性の有無を判定し、前記第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性がある場合、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を開いてもよい。
上記の構成において、前記制御装置は、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池に要求される出力電流値が閾値より低い場合、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定してもよい。
上記の構成において、前記第１燃料電池の温度を測定する第１電池温度測定装置と、前記第２燃料電池の温度を測定する第２電池温度測定装置とを有し、前記制御装置は、前記第１電池温度測定装置または前記第２電池温度測定装置が測定した温度が温度基準値以下である場合、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定してもよい。
上記の構成において、前記制御装置は、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池に要求される出力電流値に応じて前記温度基準値を決定してもよい。
上記の構成において、前記第１燃料電池を流れる燃料ガスの圧力損失を検出する第１検出装置と、前記第２燃料電池を流れる燃料ガスの圧力損失を検出する第２検出装置とを有し、前記制御装置は、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池に要求される出力電流値に応じて圧力基準値を決定し、前記第１検出装置または前記第２検出装置が検出した圧力損失が前記圧力基準値より大きい場合、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定してもよい。
上記の構成において、前記第１燃料電池の温度を測定する第１電池温度測定装置と、前記第２燃料電池の温度を測定する第２電池温度測定装置とを有し、前記制御装置は、前記第１電池温度測定装置または前記第２電池温度測定装置が測定した温度、及び前記出力電流値に応じて前記圧力基準値を決定してもよい。
上記の構成において、燃料ガス及び酸化剤ガスにより発電する第３燃料電池と、前記第３燃料電池を冷却した冷却媒体を冷却する第３冷却装置と、前記第３冷却装置から前記第３燃料電池に向かって冷却媒体が流れる第３冷却媒体供給路と、前記第３燃料電池から前記第３冷却装置に向かって冷却媒体が流れる第３冷却媒体排出路と、前記第１冷却媒体供給路及び前記第１冷却媒体排出路の一方と前記第３冷却媒体供給路及び前記第３冷却媒体排出路の一方とを接続する第３接続路と、前記第１冷却媒体供給路及び前記第１冷却媒体排出路の他方と前記第３冷却媒体供給路及び前記第３冷却媒体排出路の他方とを接続する第４接続路と、前記第３接続路及び前記第４接続路にそれぞれ設けられた第３開閉弁及び第４開閉弁とを有し、前記制御装置は、前記第１燃料電池、前記第２燃料電池、及び前記第３燃料電池の発電により前記第１燃料電池、前記第２燃料電池、及び前記第３燃料電池にフラッディングが発生する可能性の有無を判定し、前記第１燃料電池、前記第２燃料電池、及び前記第３燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定した場合、前記第１燃料電池の発電を停止して、前記第１燃料電池を冷却する冷却媒体の温度が上昇するように前記第１調整装置または前記第１冷却装置を制御し、前記第１開閉弁、前記第２開閉弁、前記第３開閉弁、及び前記第４開閉弁を開いてもよい。
上記の構成において、前記制御装置は、前記第１燃料電池の発電の停止による発電電力の減少分に応じて前記第２燃料電池及び前記第３燃料電池の発電電力を増加させてもよい。
上記の構成において、前記第３冷却装置を迂回するように前記第３冷却媒体供給路及び前記第３冷却媒体排出路の間に接続された第２迂回路と、前記第２迂回路を流れる冷却媒体の流量を調整する第２調整装置と、前記第２冷却媒体供給路及び前記第２冷却媒体排出路の一方と前記第３冷却媒体供給路及び前記第３冷却媒体排出路の一方とを接続する第５接続路と、前記第２冷却媒体供給路及び前記第２冷却媒体排出路の他方と前記第３冷却媒体供給路及び前記第３冷却媒体排出路の他方とを接続する第６接続路と、前記第５接続路及び前記第６接続路にそれぞれ設けられた第５開閉弁及び第６開閉弁とを有し、前記制御装置は、前記第１燃料電池、前記第２燃料電池、及び前記第３燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定した場合、前記第１燃料電池及び第３燃料電池の発電を停止して、前記第１燃料電池を冷却する冷却媒体の温度が上昇するように前記第１調整装置または前記第１冷却装置を制御し、前記第３燃料電池を冷却する冷却媒体の温度が上昇するように前記第２調整装置または前記第２冷却装置を制御し、前記第３開閉弁、前記第４開閉弁、前記第５開閉弁、及び前記第６開閉弁を開いてもよい。
上記の構成において、前記制御装置は、前記第１燃料電池及び前記第３燃料電池の発電の停止による発電電力の減少分に応じて前記第２燃料電池の発電電力を増加させてもよい。
本発明によれば、燃料電池の過熱及びフラッディングを抑制することができる。
車両に搭載された燃料電池システムの構成図である。 両方の燃料電池が発電している場合の冷却水の流れを示す図である。 第１単体発電状態における冷却水の流れを示す図である。 第２単体発電状態における冷却水の流れを示す図である。 第２単体発電状態から通常発電状態に戻る手順の一例を示す図である。 ＥＣＵ（Electronic Control Unit）の処理の一例を示すフローチャートである。 第１単体発電状態への移行制御処理の一例を示すフローチャートである。 第１単体発電状態への移行制御処理の他の例を示すフローチャートである。 第２単体発電状態への移行制御処理の一例を示すフローチャートである。 戻し処理の一例を示すフローチャートである。 戻し処理の他の例を示すフローチャートである。 定常発電状態におけるフラッディング可能性の判定例を示す図である。 第１単体発電状態におけるフラッディング可能性の判定例を示す図である。 フラッディングが発生する可能性の第１判定例の処理の一例を示すフローチャートである。 フラッディングが発生する可能性の第２判定例の処理の一例を示すフローチャートである。 フラッディングが発生する可能性の第３判定例の処理の一例を示すフローチャートである。 フラッディングが発生する可能性の第４判定例の処理の一例を示すフローチャートである。 フラッディングが発生する可能性の第５判定例の処理の一例を示すフローチャートである。 ３台の燃料電池を備える燃料電池システムの構成の一例を示す図である。 ３台の燃料電池のうち、１台の燃料電池の発電を停止した場合の冷却水の流れを示す図である。 ３台の燃料電池のうち、２台の燃料電池の発電を停止した場合の冷却水の流れを示す図である。
［燃料電池システムの構成］
図１は、車両に搭載された燃料電池システム（以下、単にシステムと称する）１の構成図である。システム１は、ＥＣＵ２、燃料電池（以下、ＦＣと称する）４ａ及び４ｂ、二次電池（以下、ＢＡＴと称する）８ａ及び８ｂ、カソードガス供給系１０ａ及び１０ｂ、アノードガス供給系２０ａ及び２０ｂ、冷却系４０ａ及び４０ｂ、電力制御系３０ａ及び３０ｂ、モータ５０等を含む。
ＦＣ４ａ及び４ｂは、カソードガスとアノードガスの供給を受けて発電する燃料電池である。本実施例では、カソードガスとして酸素を含む空気が用いられ、アノードガスとして水素ガスが用いられている。ＦＣ４ａ及び４ｂは、それぞれ、固体高分子電解質型の単セルを複数積層している。本実施例では、ＦＣ４ａ及び４ｂは同じものであり、定格出力も同じであるが、これに限定されない。ＦＣ４ａ及び４ｂは第１及び第２燃料電池の一例である。
カソードガス供給系１０ａ及び１０ｂは、それぞれ、カソードガスとして酸素を含む空気をＦＣ４ａ及び４ｂに供給する。具体的には、カソードガス供給系１０ａ及び１０ｂは、それぞれ、供給管１１ａ及び１１ｂ、排出管１２ａ及び１２ｂ、バイパス管１３ａ及び１３ｂ、エアコンプレッサ１４ａ及び１４ｂ、バイパス弁１５ａ及び１５ｂ、インタークーラ１６ａ及び１６ｂ、及び背圧弁１７ａ及び１７ｂを含む。
供給管１１ａ及び１１ｂは、それぞれＦＣ４ａ及び４ｂのカソード入口マニホールドに接続されている。排出管１２ａ及び１２ｂは、それぞれＦＣ４ａ及び４ｂのカソード出口マニホールドに接続されている。バイパス管１３ａは供給管１１ａ及び排出管１２ａを連通しており、同様にバイパス管１３ｂも供給管１１ｂ及び排出管１２ｂを連通している。バイパス弁１５ａは、供給管１１ａとバイパス管１３ａとの接続部分に設けられており、同様にバイパス弁１５ｂは、供給管１１ｂとバイパス管１３ｂとの接続部分に設けられている。バイパス弁１５ａは供給管１１ａとバイパス管１３ａとの連通状態を切り替え、同様にバイパス弁１５ｂは供給管１１ｂとバイパス管１３ｂとの連通状態を切り替える。エアコンプレッサ１４ａ、バイパス弁１５ａ、及びインタークーラ１６ａは、供給管１１ａ上に上流側から順に配置されている。背圧弁１７ａは、排出管１２ａ上であって、排出管１２ａとバイパス管１３ａとの接続部分よりも上流側に配置されている。同様に、エアコンプレッサ１４ｂ、バイパス弁１５ｂ、及びインタークーラ１６ｂは、供給管１１ｂ上に上流側から順に配置されている。背圧弁１７ｂは、排出管１２ｂ上であって、排出管１２ｂとバイパス管１３ｂとの接続部分よりも上流側に配置されている。
エアコンプレッサ１４ａ及び１４ｂは、カソードガスとして酸素を含む空気を、供給管１１ａ及び１１ｂを介してＦＣ４ａ及び４ｂにそれぞれ供給する。ＦＣ４ａ及び４ｂに供給されたカソードガスは、排出管１２ａ及び１２ｂを介してそれぞれ排出される。インタークーラ１６ａ及び１６ｂは、ＦＣ４ａ及び４ｂに供給されるカソードガスをそれぞれ冷却する。背圧弁１７ａ及び１７ｂは、ＦＣ４ａ及び４ｂのカソード側の背圧をそれぞれ調整する。なお、空気は酸化剤ガスの一例である。
アノードガス供給系２０ａ及び２０ｂは、アノードガスとして水素ガスをＦＣ４ａ及び４ｂにそれぞれ供給する。具体的には、アノードガス供給系２０ａ及び２０ｂは、それぞれ、タンク２０Ｔａ及び２０Ｔｂ、供給管２１ａ及び２１ｂ、排出管２２ａ及び２２ｂ、戻し管２３ａ及び２３ｂ、タンク弁２４ａ及び２４ｂ、調圧弁２５ａ及び２５ｂ、インジェクタ（以下、ＩＮＪと称する）２６ａ及び２６ｂ、気液分離器２７ａ及び２７ｂ、排出弁２８ａ及び２８ｂ、エジェクタ２９ａ及び２９ｂを含む。なお、水素ガスは燃料ガスの一例である。
タンク２０Ｔａ及び２０Ｔｂ内には、それぞれ水素ガスが高圧状態で蓄えられている。タンク２０ＴａとＦＣ４ａのアノード入口マニホールドは、供給管２１ａにより接続されている。同様に、タンク２０ＴｂとＦＣ４ｂのアノード入口マニホールドは、供給管２１ｂにより接続されている。タンク２０Ｔａ及び２０Ｔｂには水素ガスが貯留されている。排出管２２ａ及び２２ｂは、それぞれＦＣ４ａ及び４ｂのアノード出口マニホールドに接続されている。戻し管２３ａ及び２３ｂは、それぞれ、気液分離器２７ａ及び２７ｂと供給管２１ａ及び２１ｂとを連通している。
タンク弁２４ａ、調圧弁２５ａ、ＩＮＪ２６ａ、及びエジェクタ２９ａは、供給管２１ａの上流側から順に配置されている。タンク弁２４ａが開いた状態で、調圧弁２５ａの開度が調整され、ＩＮＪ２６ａがアノードガスを噴射する。これにより、アノードガスはエジェクタ２９ａを通過してＦＣ４ａに供給される。タンク弁２４ａ、調圧弁２５ａ、及びＩＮＪ２６ａの駆動は、ＥＣＵ２により制御される。タンク弁２４ｂ、調圧弁２５ｂ、ＩＮＪ２６ｂ、及びエジェクタ２９ｂについても同様である。
ＩＮＪ２６ａ及び２６ｂは、それぞれ、ＦＣ４ａ及び４ｂにアノードガスを供給する。また、エジェクタ２９ａは、戻し管２３ａに接続され、ＦＣ４ａから排出されたアノードガスを、ＩＮＪ２６ａから供給されたアノードガスとともにＦＣ４ａに導く。エジェクタ２９ｂは、戻し管２３ｂに接続され、ＦＣ４ｂから排出されたアノードガスを、ＩＮＪ２６ｂから供給されたアノードガスとともにＦＣ４ｂに導く。
戻し管２３ａ及び２３ｂには、ＦＣ４ａ及び４ｂから排出されたアノードガスをＦＣ４ａ及び４ｂに送出するポンプが設けられておらず、ポンプに代えてエジェクタ２９ａ及び２９ｂによりアノードガスを送出する。このため、システム１の装置コストが、ポンプを設けた場合より低減される。
また、供給管２１ａのＦＣ４ａとエジェクタ２９ａとの間には、ＦＣ４ａ内のアノードガス流路の入口の圧力（以下、入口圧力と称する）を検出する入口圧力センサ２１ａｐが設けられている。一方、供給管２１ｂにも、同様の入口圧力センサ２１ｂｐが設けられている。
排出管２２ａには、気液分離器２７ａ及び排出弁２８ａが、上流側から順に配置されている。気液分離器２７ａは、ＦＣ４ａから排出されたアノードガスから水分を分離して貯留する。気液分離器２７ａに貯留された水は、排出弁２８ａが開くことにより、排出管２２ａを介してシステム１の外部へと排出される。排出弁２８ａの駆動は、ＥＣＵ２により制御される。気液分離器２７ｂ及び排出弁２８ｂについても同様であるが、排出管２２ｂは排出管２２ａの途中に接続されている。即ち、排出弁２８ｂが開くことにより、気液分離器２７ｂに貯留された水は、排出管２２ｂ及び２２ａを介してシステム１の外部へと排出される。
戻し管２３ａは、ＦＣ４ａから排出されたアノードガスを再びＦＣ４ａへ還流させるための配管であり、上流側の端部は気液分離器２７ａに接続され、下流側の端部はエジェクタ２９ａに接続されている。エジェクタ２９ａは、ＩＮＪ２６ａから噴射されたアノードガスの流れを駆動流として、ＦＣ４ａから排出されたアノードガスを戻し管２３ａから吸い込み、ＦＣ４ａから排出されたアノードガスを再度ＦＣ４ａに循環させる。つまりアノードガス供給系２０ａのアノードガスは、供給管２１ａのエジェクタ２９ａよりも下流側の部位、排出管２２ａの気液分離器２７ａよりも上流側の部位、及び戻し管２３ａを通りＦＣ４ａに循環する。また、アノードガス供給系２０ｂのアノードガスは、供給管２１ｂのエジェクタ２９ｂよりも下流側の部位、排出管２２ｂの気液分離器２７ｂよりも上流側の部位、及び戻し管２３ｂを通りＦＣ４ｂに循環する。
また、戻し管２３ａのＦＣ４ａと気液分離器２７ａとの間には、ＦＣ４ａ内のアノードガス流路の出口の圧力（以下、出口圧力と称する）を検出する出口圧力センサ２３ａｐが設けられている。一方、戻し管２３ｂにも、同様の出口圧力センサ２３ｂｐが設けられている。
冷却系４０ａ及び４０ｂは、発電により加熱したＦＣ４ａ及び４ｂをそれぞれ冷却する。冷却系４０ａ及び４０ｂは、それぞれ、冷却水供給管４１ａ及び４１ｂ、冷却水排出管４２ａ及び４２ｂ、ラジエータ４３ａ及び４３ｂ、ポンプ４４ａ及び４４ｂ、及び迂回管４６ａ及び４６ｂを含む。また、冷却系４０ａ及び４０ｂは、連通管４７ａ及び４７ｂを共用している。なお、本例では、ＦＣ４ａ及び４ｂを冷却する冷却媒体として冷却水を挙げるが、これに限定されず、他の冷却媒体が用いられてもよい。
ラジエータ４３ａ及び４３ｂは、それぞれ、ＦＣ４ａ及び４ｂの熱を吸収することで温度が上昇した冷却水を例えば空冷により冷却する。冷却された冷却水は、冷却水供給管４１ａ及び４１ｂを通りＦＣ４ａ及び４ｂにそれぞれ供給される。冷却水供給管４１ａ及び４１ｂは、ＦＣ４ａ及び４ｂの冷却水マニホールドの入口にそれぞれ接続されている。
ラジエータ４３ａ及び４３ｂには、ラジエータ４３ａ及び４３ｂにより冷却された冷却水の温度を測定する冷却温度センサ４３ｔａ及び４３ｔｂがそれぞれ設けられている。冷却温度センサ４３ｔａ及び４３ｔｂは、冷却媒体の温度をそれぞれ測定する冷却温度測定装置の一例である。
冷却水供給管４１ａには、ラジエータ４３ａとＦＣ４ａの間で冷却水を循環させるためのポンプ４４ａが設けられている。同様に、冷却水供給管４１ｂにも、ラジエータ４３ｂとＦＣ４ｂの間で冷却水を循環させるためのポンプ４４ｂが設けられている。
冷却水は、冷却水供給管４１ａ及び４１ｂと冷却水排出管４２ａ及び４２ｂを流れてラジエータ４３ａ及び４３ｂとＦＣ４ａ及び４ｂの間をそれぞれ循環する。冷却水供給管４１ａ及び４１ｂは、それぞれ、ラジエータ４３ａ，４３ｂからＦＣ４ａ，４ｂに向かって冷却水が流れる第１及び第２冷却媒体供給路の一例である。冷却水排出管４２ａ及び４２ｂは、それぞれ、ラジエータ４３ａ，４３ｂからＦＣ４ａ，４ｂに向かって冷却水が流れる第１及び第２冷却媒体排出路の一例である。ラジエータ４３ａ及び４３ｂは、それぞれ、ＦＣ４ａ，４ｂを冷却した冷却媒体を冷却する第１及び第２冷却装置の一例である。
冷却水供給管４１ａ及び４１ｂのＦＣ４ａ及び４ｂとポンプ４４ａ及び４４ｂの間には、シャット弁６１ａ及び６１ｂがそれぞれ設けられている。シャット弁６１ａ及び６１ｂが閉じているとき、ＦＣ４ａ及び４ｂへの冷却水の流れが抑制される。シャット弁６１ａ及び６１ｂは、それぞれ、ＦＣ４ａ及び４ｂに入る冷却水の流れを制御する制御弁の一例である。
冷却水排出管４２ａ及び４２ｂには、ＦＣ４ａ及び４ｂから排出された冷却水の温度を測定する電池温度センサ４５ａ及び４５ｂがそれぞれ設けられている。電池温度センサ４５ａ及び４５ｂは、ＦＣ４ａ及び４ｂの温度Ｔａ及びＴｂをそれぞれ測定する第１及び第２電池温度測定装置の一例である。
また、冷却水排出管４２ａ及び４２ｂには、循環弁６２ａ及び６２ｂがそれぞれ設けられている。循環弁６２ａ及び６２ｂは、ラジエータ４３ａ及び４３ｂに流れる冷却水の流量を開度に応じて調整する。
迂回管４６ａは冷却水排出管４２ａと冷却水供給管４１ａの間に接続され、迂回管４６ｂは冷却水排出管４２ｂと冷却水供給管４１ｂの間に接続されている。迂回管４６ａ及び４６ｂの一端は、冷却水供給管４１ａ及び４１ｂのポンプ４４ａ及び４４ｂの上流側に接続され、迂回管４６ａ及び４６ｂの他端は、冷却水排出管４２ａ及び４２ｂの循環弁６２ａ及び６２ｂの下流側に接続される。迂回管４６ａ及び４６ｂは、それぞれ、ラジエータ４３ａ及び４３ｂを迂回するように冷却水排出管４２ａ、及び冷却水供給管４１ａの間に接続された第１迂回路の一例である。
迂回管４６ａ及び４６ｂには、迂回弁６３ａ及び６３ｂがそれぞれ設けられている。迂回弁６３ａ及び６３ｂは、冷却水排出管４２ａ及び４２ｂから冷却水供給管４１ａ及び４１ｂに流れる冷却水の流量を開度に応じて調整する。迂回弁６３ａ及び６３ｂと循環弁６２ａ及び６２ｂは連動して、それぞれ、ラジエータ４３ａ及び４３ｂと迂回管４６ａ及び４６ｂとに流れる冷却水の流量の比率を調整する。迂回弁６３ａ及び６３ｂと循環弁６２ａ及び６２ｂは、それぞれ、迂回管４６ａ及び４６ｂに流れる冷却水の流量を調整する第１調整装置の一例である。なお、迂回弁６３ａ及び６３ｂと循環弁６２ａ及び６２ｂに代えて、冷却水排出管４２ａ及び４２ｂと迂回管４６ａ及び４６ｂの各接続部に三方弁が設けられてもよい。
連通管４７ａは冷却水排出管４２ａ及び４２ｂの間に接続されている。連通管４７ａの一端は冷却水排出管４２ａの循環弁６２ａの上流側に接続され、連通管４７ａの他端は冷却水排出管４２ｂの循環弁６２ｂの上流側に接続されている。
連通管４７ｂは冷却水供給管４１ａ及び４１ｂの間に接続されている。連通管４７ｂの一端は冷却水供給管４１ａのシャット弁６１ａの上流側かつポンプ４４ａの下流側に接続され、連通管４７ｂの他端は冷却水供給管４１ｂのシャット弁６１ｂの上流側かつポンプ４４ｂの下流側に接続されている。連通管４７ｂは冷却水供給管４１ａ及び４１ｂを互いに接続し、連通管４７ａは冷却水排出管４２ａ及び４２ｂを互いに接続する。連通管４７ａ及び４７ｂは第１及び第２接続路の一例である。
連通管４７ａ及び４７ｂには、切換弁６０ａ及び６０ｂがそれぞれ設けられている。切換弁６０ａ及び６０ｂは連通管４７ａ及び４７ｂをそれぞれ開閉する。切換弁６０ａ及び６０ｂは、連通管４７ａ及び４７ｂにそれぞれ設けられた第１及び第２開閉弁の一例である。
切換弁６０ａが閉じることにより、冷却水排出管４２ａ及び４２ｂは遮断状態となり、切換弁６０ｂが閉じることにより、冷却水供給管４１ａ及び４１ｂは遮断状態となる。切換弁６０ａが開くことにより、連通管４７ａを介して冷却水排出管４２ａ及び４２ｂは連通状態となり、切換弁６０ｂが開くことにより、連通管４７ｂを介して冷却水供給管４１ａ及び４１ｂは連通状態となる。即ち、切換弁６０ａ及び６０ｂを開くことにより、冷却水供給管４１ａ及び４１ｂが互いに連通し、冷却水排出管４２ａ及び４２ｂが互いに連通する。
これにより、冷却水供給管４１ａ及び４１ｂの一方から他方に向かう冷却水の流れと、冷却水排出管４２ａ及び４２ｂの一方から他方に向かう冷却水の流れが形成される。したがって、ＦＣ４ａの冷却水が循環する冷却水供給管４１ａ及び冷却水排出管４２ａと、ＦＣ４ｂの冷却水が循環する冷却水供給管４１ｂ及び冷却水排出管４２ｂとの間で冷却水が循環する。なお、本例とは異なり、連通管４７ｂは冷却水供給管４１ａ及冷却水排出管４２ｂを互いに接続し、連通管４７ａは冷却水供給管４１ｂ及び冷却水排出管４２ａを互いに接続してもよい。この場合も、上記と同様に冷却水供給管４１ａ及び冷却水排出管４２ａと冷却水供給管４１ｂ及び冷却水排出管４２ｂとの間で冷却水が循環する。
電力制御系３０ａ及び３０ｂは、それぞれ、燃料電池ＤＣ／ＤＣコンバータ（以下、ＦＤＣと称する）３２ａ及び３２ｂ、バッテリＤＣ／ＤＣコンバータ（以下、ＢＤＣと称する）３４ａ及び３４ｂ、補機インバータ（以下、ＡＩＮＶと称する）３９ａ及び３９ｂを含む。また、電力制御系３０ａ及び３０ｂは、モータ５０に接続されたモータインバータ（以下、ＭＩＮＶと称する）３８を共用している。ＦＤＣ３２ａ及び３２ｂは、それぞれ、ＦＣ４ａ及び４ｂからの直流電力を調整してＭＩＮＶ３８に出力する。ＢＤＣ３４ａ及び３４ｂは、それぞれ、ＢＡＴ８ａ及び８ｂからの直流電力を調整してＭＩＮＶ３８に出力する。ＦＣ４ａ及び４ｂの発電電力は、それぞれＢＡＴ８ａ及び８ｂに蓄電可能である。ＭＩＮＶ３８は、入力された直流電力を三相交流電力に変換してモータ５０へ供給する。モータ５０は、車輪５を駆動して車両を走行させる。
ＦＣ４ａ及びＢＡＴ８ａの電力は、ＡＩＮＶ３９ａを介してモータ５０以外の負荷装置に供給可能である。同様に、ＦＣ４ｂ及びＢＡＴ８ｂの電力は、ＡＩＮＶ３９ｂを介して負荷装置に供給可能である。ここで負荷装置は、ＦＣ４ａ及び４ｂ用の補機と、車両用の補機とを含む。ＦＣ４ａ及び４ｂ用の補機とは、上述したエアコンプレッサ１４ａ及び１４ｂ、バイパス弁１５ａ及び１５ｂ、背圧弁１７ａ及び１７ｂ、タンク弁２４ａ及び２４ｂ、調圧弁２５ａ及び２５ｂ、ＩＮＪ２６ａ及び２６ｂ、排出弁２８ａ及び２８ｂ、切換弁６０ａ及び６０ｂ、シャット弁６１ａ及び６１ｂ、循環弁６２ａ及び６２ｂ、及び迂回弁６３ａ及び６３ｂを含む。車両用の補機は、例えば空調設備や、照明装置、ハザードランプ等を含む。
ＥＣＵ２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ６、エアコンプレッサ１４ａ及び１４ｂ、バイパス弁１５ａ及び１５ｂ、背圧弁１７ａ及び１７ｂ、タンク弁２４ａ及び２４ｂ、調圧弁２５ａ及び２５ｂ、ＩＮＪ２６ａ及び２６ｂ、排出弁２８ａ及び２８ｂ、切換弁６０ａ及び６０ｂ、シャット弁６１ａ及び６１ｂ、循環弁６２ａ及び６２ｂ、迂回弁６３ａ及び６３ｂ、ＦＤＣ３２ａ及び３２ｂ、ＢＤＣ３４ａ及び３４ｂ、電池温度センサ４５ａ及び４５ｂ、入口圧力センサ２１ａｐ及び２１ｂｐ、及び出口圧力センサ２３ａｐ及び２３ｂｐが電気的に接続されている。ＥＣＵ２は、アクセル開度センサ６の検出値に基づいて、ＦＣ４ａ及び４ｂに要求される出力電流値（以下、要求電流値）を算出する。また、ＥＣＵ２は、要求電流値に応じて、ＦＣ４ａ及び４ｂ用の補機等を制御して、ＦＣ４ａ及び４ｂの合計の発電電力を制御する。
また、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ及び４ｂの発電によりＦＣ４ａ及び４ｂにフラッディングが発生する可能性の有無を判定する。ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ及び４ｂにフラッディングが発生する可能性が有ると判定した場合、ＦＣ４ａの発電を停止して、ＦＣ４ａを冷却する冷却媒体の温度が上昇するように、循環弁６２ａと迂回弁６３ａ、またはラジエータ４３ａを制御し、切換弁６０ａ及び６０ｂを開く。制御装置は、ＦＣ４ａの発電を停止するため、ＦＣ４ａの液水の発生を抑えることにより、フラッディングの発生を抑制することができる。
また、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａを冷却する冷却水の温度が上昇するように循環弁６２ａと迂回弁６３ａ、またはラジエータ４３ａを制御し、切換弁６０ａ及び６０ｂを開く。このため、冷却水供給管４１ａ及び冷却水排出管４２ａを含む冷却系４０ａから、冷却水供給管４１ｂ及び冷却水排出管４２ｂを含む冷却系４０ｂに高温の冷却水が流れ込む。したがって、ＦＣ４ｂの過度な冷却が抑えられるため、ＦＣ４ｂのフラッディングの発生が抑制される。
また、切換弁６０ａ及び６０ｂが開くことによりＦＣ４ｂに流れ込む冷却水の流量が増加するため、冷却水の熱容量は増加する。このため、ＦＣ４ｂの冷却水の出口付近の単セルの温度上昇が抑制される。よって、ＦＣ４ａ及び４ｂの過熱及びフラッディングを抑制することができる。なお、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ及び４ｂにフラッディングが発生する可能性が有ると判定した場合、ＦＣ４ａに代えてＦＣ４ｂの発電を停止してもよい。この場合、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ｂを冷却する冷却水の温度が上昇するように循環弁６２ｂと迂回弁６３ｂ、またはラジエータ４３ｂを制御し、切換弁６０ａ及び６０ｂを開く。
ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ及び４ｂと、ラジエータ４３ａ及び４３ｂと、循環弁６２ａ及び６２ｂと、迂回弁６３ａ及び６３ｂと、切換弁６０ａ及び６０ｂとを制御する制御装置の一例である。また、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ及び４ｂごとに個別に設けられてもよく、さらに３個以上のＥＣＵ２が互いに通信できるように互いに接続された構成が用いられてもよい。
［発電制御の例］
図２は、両方のＦＣ４ａ及び４ｂが発電している場合の冷却水の流れを示す図である。図２において、図１と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。なお、図２中の冷却水供給管４１ａ及び４１ｂ、冷却水排出管４２ａ及び４２ｂ、及び冷却水流路４ａ２及び４ｂ２上の矢印は、冷却水が流れる方向を示す。冷却水流路４ａ２は、ＦＣ４ａにおける冷却水の入口４ａ１及び出口４ａ３を結ぶ冷却水の流路であり、冷却水流路４ｂ２は、ＦＣ４ｂにおける冷却水の入口４ｂ１及び出口４ｂ３を結ぶ冷却水の流路である。
両方のＦＣ４ａ及び４ｂが発電している場合、冷却水は、切換弁６０ａ及び６０ｂが閉じているため、冷却系４０ａの冷却水供給管４１ａ及び冷却水排出管４２ａと冷却系４０ｂの冷却水供給管４１ｂ及び冷却水排出管４２ｂの間を流れない。また、冷却水は、迂回弁６３ａ及び６３が閉じているため、迂回管４６ａ及び４６ｂを通ってラジエータ４３ａ及び４３ｂを迂回することがない。
冷却水は、ポンプ４４ａ及び４４ｂにより圧送されることにより、冷却水供給管４１ａ及び４１ｂと冷却水排出管４２ａ及び４２ｂを循環する。ラジエータ４３ａ及び４３ｂで冷却された冷却水は、シャット弁６１ａ及び６１ｂが開いているため、冷却水供給管４１ａ及び４１ｂを流れてＦＣ４ａ及び４ｂの入口４ａ１及び４ｂ１にそれぞれ入る。
冷却水は、ＦＣ４ａ及び４ｂ内の冷却水流路４ａ２及び４ｂ２を流れてＦＣ４ａ及び４ｂを冷却し、出口４ａ３及び４ｂ３から冷却水排出管４２ａ及び４２ｂに排出される。冷却水流路４ａ２及び４ｂ２は、ＦＣ４ａ及び４ｂに含まれる各単セルのセパレータに設けられたマニホールド及び溝流路を含む。冷却水は、循環弁６２ａ及び６２ｂが開いているため、冷却水排出管４２ａ及び４２ｂを流れてラジエータ４３ａ及び４３ｂに入る。冷却水は、ラジエータ４３ａ及び４３ｂで冷却される。
また、切換弁６０ａ及び６０ｂは閉じているため、冷却系４０ａ及び４０ｂの間で冷却水は流れない。
このように、冷却水は、ＦＣ４ａ及び４ｂとラジエータ４３ａ及び４３ｂの間の冷却水供給管４１ａ及び４１ｂ、及び冷却水排出管４２ａ及び４２ｂを流れる。これにより、発電により温度が上昇したＦＣ４ａ及び４ｂが冷却される。なお、ＦＣ４ａの発電電力をＰａとし、ＦＣ４ｂの発電電力をＰｂとする。上記のようにＦＣ４ａ及び４ｂの両方が発電している状態を、以下の説明では「定常発電状態」と表記する。
ＥＣＵ２は、定常発電状態においてＦＣ４ａ及び４ｂの発電によりＦＣ４ａ及び４ｂにフラッディングが発生する可能性が有ると判定した場合、ＦＣ４ａ及び４ｂの一方の発電を停止し、ＦＣ４ａ及び４ｂの他方の発電電力を増加させる。このとき、ＥＣＵ２は、冷却系４０ａ及び４０ｂの間で冷却水が流れないように、切換弁６０ａ及び６０ｂを閉じたままとする。なお、この状態を、以下の説明では「第１単体発電状態」と表記する。
図３は、第１単体発電状態における冷却水の流れを示す図である。図３において、図１と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。
ＦＣ４ａ及び４ｂの一方は、発電の停止により液水が生成されなくなるため、フラッディングの発生が抑制される。また、ＦＣ４ａ及び４ｂの他方は、発電電力が増加するため、アノードガスの供給量が増加することによって、アノードガスの流路内の液水をアノードガスの流れにより外部に排出し、フラッディングの発生が抑制される。
符号Ｇａは、ＦＣ４ａの発電が停止した場合の冷却水の流れを示す。この場合、ＥＣＵ２は、発電停止中のＦＣ４ｂの循環弁６２ｂを閉じ、迂回弁６３ｂを開く。このため、冷却水は、ＦＣ４ｂから排出された後、ラジエータ４３ｂを迂回して迂回管４６ｂを通って冷却水供給管４１ｂに流れる。つまり、冷却水はラジエータ４３ａに入らない。
このため、冷却系４０ｂの冷却水は、ラジエータ４３ｂにより冷却されることなく、ＦＣ４ｂの残った熱を吸収する。したがって、冷却水の温度は上昇する。
また、冷却系４０ａの冷却水の流れは定常発電状態と同様である。具体的には、循環弁６２ａ及びシャット弁６１ａが開き、迂回弁６３ａが開いているため、冷却水は、冷却水供給管４１ａ及び冷却水排出管４２ａを介してＦＣ４ａとラジエータ４３ａの間を循環する。また、切換弁６０ａ及び６０ｂは閉じているため、冷却系４０ａ及び４０ｂの間で冷却水は流れない。
また、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ｂの発電の停止による発電電力の減少分に応じてＦＣ４ａの発電電力を増加させる。例えばＥＣＵ２は、ＦＣ４ｂへの燃料ガスの供給量を増加させることにより、ＦＣ４ａに、定常発電状態におけるＦＣ４ａの発電電力分を追加で発電させる。これにより、ＦＣ４ａの発電電力は（Ｐａ＋Ｐｂ）となる。なお、発電停止中のＦＣ４ｂの発電電力は０となる。これにより、定常発電状態における発電電力が維持される。
符号Ｇｂは、ＦＣ４ｂの発電が停止した場合の冷却水の流れを示す。ＥＣＵ２は、発電停止中のＦＣ４ａの循環弁６２ａを閉じ、迂回弁６３ａを開く。また、切換弁６０ａ及び６０ｂは閉じている。ＥＣＵ２は、ＦＣ４ｂの発電の停止による発電電力の減少分に応じてＦＣ４ａの発電電力を増加させる。このため、符号Ｇａに関する上記の説明において、ＦＣ４ａ側の構成とＦＣ４ｂ側の構成を逆にした動作が行われる。
ＥＣＵ２は、第１単体発電状態においてＦＣ４ａまたは４ｂの発電によりＦＣ４ａまたは４ｂにフラッディングが発生する可能性が有ると判定した場合、冷却系４０ａ及び４０ｂの間で冷却水が流れるように、切換弁６０ａ及び６０ｂを開く。なお、この状態を、以下の説明では「第２単体発電状態」と表記する。
図４は、第２単体発電状態における冷却水の流れを示す図である。図４において、図１と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。
ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ及び４ｂの一方の発電を停止したとき、ＦＣ４ａ及び４ｂの他方の発電によりＦＣ４ａ及び４ｂの他方にフラッディングが発生する可能性の有無を判定する。ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ及び４ｂの他方にフラッディングが発生する可能性がある場合、切換弁６０ａ及び６０ｂを開く。
これにより、冷却系４０ａ及び４０ｂの一方から他方に高温の冷却水が流れ込むため、ＦＣ４ａ及び４ｂの他方が過度に冷却されることが抑制される。このため、ＦＣ４ａ及び４ｂの他方の飽和水蒸気量の低下が抑えられることにより、液水の発生も抑えられてフラッディングの発生が抑制される。
符号Ｇｃは、符号Ｇａで示される場合に対応する第２単体発電状態の冷却水の流れを示す。ＥＣＵ２は、切換弁６０ａ及び６０ｂを開き、シャット弁６１ｂを閉じる。これにより、冷却系４０ａ及び４０ｂの間で冷却水が循環する。
冷却水供給管４１ｂの冷却水は、ポンプ４４ａに駆動により連通管４７ｂを流れて冷却水供給管４１ａに流れ込む。ここで、シャット弁６１ｂは閉じているため、冷却水はＦＣ４ｂには流れない。このため、連通管４７ａの冷却水の流量が、シャット弁６１ｂが開いている場合よりも増加する。なお、冷却水の流量を抑える場合、シャット弁６１ｂは開いたままでもよい。
発電中のＦＣ４ａの冷却系４０ａの冷却水は、発電停止中のＦＣ４ｂの冷却系４０ｂから高温の冷却水が流れ込むことにより昇温する。冷却水は、ＦＣ４ａの入口４ａ２から冷却水流路４ａ２を流れて出口４ａ３から冷却水排出管４２ａに排出される。冷却水排出管４２ａを流れる冷却水の一部はラジエータ４３ａに入り、その残りは、連通管４７ａを流れて冷却系４０ｂの冷却水排出管４２ｂに流れ込む。冷却水は、循環弁６２ｂが閉じ、迂回弁６３ｂが開いているため、冷却水排出管４２ｂから迂回管４６ｂを流れて冷却水供給管４１ｂに流れ込む。
このように、切換弁６０ａ及び６０ｂが開くことにより冷却系４０ａ及び４０ｂの間で冷却水が循環する。発電停止中のＦＣ４ｂの冷却系４０ｂの冷却水は、第１単体発電状態においてラジエータ４３ｂへの循環が停止しているため、昇温している。このため、発電中のＦＣ４ａの過度な冷却が抑制される。
また、発電中のＦＣ４ａの冷却系４０ａにおける冷却水の流量は、他方の冷却系４０ｂの冷却水が加わるため、通常発電状態及び第１単体発電状態より増加する。これにより、ＦＣ４ａに流れ込む冷却水の流量が増加するため、冷却水の熱容量は増加する。したがって、ＦＣ４ａの冷却水の出口４ａ３付近の単セルの温度上昇が抑制される。
また、符号Ｇｄは、符号Ｇｂで示される場合に対応する第２単体発電状態の冷却水の流れを示す。ＥＣＵ２は、切換弁６０ａ及び６０ｂを開き、シャット弁６１ａを閉じる。これにより、冷却系４０ａ及び４０ｂの間で冷却水が循環する。このため、符号Ｇｃに関する上記の説明において、ＦＣ４ａ側の構成とＦＣ４ｂ側の構成を逆にした動作が行われる。
このように、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ及び４ｂの一方の発電を停止した後、ＦＣ４ａ及び４ｂの他方の発電によりＦＣ４ａ及び４ｂの他方にフラッディングが発生する可能性の有無を判定する。ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ及び４ｂの他方にフラッディングが発生する可能性がある場合、切換弁６０ａ及び６０ｂを開く。
このため、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ及び４ｂの他方だけの発電によりフラッディングが発生する可能性がない場合には、切換弁６０ａ及び６０ｂを閉じたままにする。したがって、第１単体発電状態において、ＦＣ４ａ及び４ｂのうち、発電中のＦＣにフラッディングが発生する可能性がない場合に冷却水が昇温することが抑制される。
［通常発電状態に戻る手順］
次に、符号Ｇｄで示される第２単体発電状態から、図２に示される通常発電状態に戻る手順について述べる。ＥＣＵ２は、発電停止中のＦＣ４ａに急に高温の冷却水が流れ込むことによりＦＣ４ａの発電性能が影響を受けないように、事前に冷却水をラジエータ４３ａに流し、冷却水の温度を十分に低下させる。
図５は、第２単体発電状態から通常発電状態に戻る手順の一例を示す図である。図５において、図１と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。
ＥＣＵ２は、第２単体発電状態においてＦＣ４ａ及び４ｂの発電によりＦＣ４ａ及び４ｂにフラッディングが発生する可能性がないと判定した場合、符号Ｇｅで示されるように、循環弁６２ａを開き、迂回弁６３ａを閉める。これにより、冷却水が冷却水排出管４２ｂを流れてラジエータ４３ａに流れ始める。冷却水はラジエータ４３ａにより冷却されて冷却水供給管４１ａを流れる。
このため、冷却水がラジエータ４３ａにより冷却される。ＥＣＵ２は、冷却温度センサ４３ｔａの温度（以下、冷却温度と表記）を監視する。
ＥＣＵ２は、冷却温度が閾値Ｋより低くなったとき、符号Ｇｆで示されるように、切換弁６０ａ及び６０ｂを閉じてシャット弁６１ａを開く。ここで、閾値Ｋは、ＦＣ４ａが十分に発電性能を発揮できることができる温度の最大値である。このため、ＥＣＵ２は、冷却水を十分に低い温度とした後、発電停止中のＦＣ４ａに流すことができる。
その後、ＥＣＵ２はＦＣ４ａの発電を再開する。このとき、例えばＥＣＵ２は、ＦＣ４ａへのアノードガスの供給量を増加させる。これにより、ＦＣ４ａ及び４ｂは通常発電状態に戻る。
このように、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａの冷却水の温度が低下するように循環弁６２ａを開き、迂回弁６３ａを閉じた後、切換弁６０ａ及び６０ｂを閉じて、シャット弁６１ａを開き、ＦＣ４ａの発電を再開する。このため、高温の冷却水がラジエータ４３ａにより十分に冷却された後、ＦＣ４ａに供給される。したがって、ＦＣ４ａの発電を再開する場合に高温の冷却水によりＦＣ４ａの発電性能が影響を受けることが抑制される。
また、ＥＣＵ２は、循環弁６２ａを開き、迂回弁６３ａを閉じた後、冷却温度が閾値Ｋより低くなったとき、切換弁６０ａ及び６０ｂを閉じて、シャット弁６１ａを開くため、冷却温度を用いない場合より確実にＦＣ４ａの発電性能への影響を抑制することができる。
［ＥＣＵ２の処理］
次に上記のＦＣ４ａ及び４ｂの状態を制御するＥＣＵ２の処理を述べる。
図６は、ＥＣＵ２の処理の一例を示すフローチャートである。本処理は、例えば車両を起動するイグニッションスイッチ（不図示）がオフからオンになった場合に実行される。なお、フローチャートに示される各処理は、ＥＣＵ２のＣＰＵが実行するソフトウェアの機能により実行されるが、これに限定されず、ＩＣ（Integrated Circuit）などのハードウェアの機能により実現されてもよい。なお、本処理に先立ち、エアコンプレッサ１４ａ及び１４ｂやラジエータ４３ａ及び４３ｂなどの補器類は稼働済みであると仮定する。
ＥＣＵ２は、切換弁６０ａ及び６０ｂをそれぞれ閉じる（ステップＳｔ１）。このため、冷却系４０ａ及び４０ｂの間で冷却水が流れなくなる。
次にＥＣＵ２は、迂回弁６３ａ及び６３ｂをそれぞれ閉じる（ステップＳｔ２）。このため、冷却水は迂回管４６ａ及び４６ｂを流れない。
次にＥＣＵ２は、シャット弁６１ａ及び６１ｂをそれぞれ開く（ステップＳｔ３）。このため、冷却水はＦＣ４ａ及び４ｂに流れる。
次にＥＣＵ２は、循環弁６２ａ及び６２ｂをそれぞれ開く（ステップＳｔ４）。このため、冷却水はラジエータ４３ａ及び４３ｂに流れる。
次にＥＣＵ２は、例えばアクセル開度センサ６の検出値に基づいて、ＦＣ４ａ及び４ｂが発電する場合の要求電流値Ｉｒｑを算出する（ステップＳｔ５）。ＥＣＵ２は、一例としてＦＣ４ａ及び４ｂの要求電流値Ｉｒｑを同一とするが、相違してもよい。
次にＥＣＵ２は、要求電流値Ｉｒｑに従ってＦＣ４ａ及び４ｂをそれぞれ発電させる（ステップＳｔ６）。このとき、ＥＣＵ２は、アノードガス及びカソードガスの供給量が要求電流値Ｉｒｑに応じた量となるように、ＩＮＪ２６ａ及び２６ｂの噴射量とエアコンプレッサ１４ａ及び１４ｂの出力を制御する。これにより、システム１は定常発電状態となる。
次にＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ及び４ｂの発電によりフラッディングが発生する可能性（以下、フラッディング可能性）の有無を判定する（ステップＳｔ７）。フラッディング可能性の有無の判定手段としては、後述するように、例えば要求電流値Ｉｒｑを閾値と比較することが挙げられる。フラッディング可能性がない場合（ステップＳｔ７のＮｏ）、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ及び４ｂの運転停止が指示されたか否かを判定する（ステップＳｔ８）。このとき、ＥＣＵ２は、例えばイグニッションスイッチがオフになった場合、運転停止が指示されたと判定する。
ＥＣＵ２は、運転停止が指示された場合（ステップＳｔ８のＹｅｓ）、ＦＣ４ａ及び４ｂの発電を停止する（ステップＳｔ９）。このとき、ＥＣＵ２は、アノードガス及びカソードガスの供給が停止するようにＩＮＪ２６ａ及び２６ｂの噴射とエアコンプレッサ１４ａ及び１４ｂの出力をそれぞれ停止する。
また、フラッディング可能性が有る場合（ステップＳｔ７のＹｅｓ）、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ及び４ｂのうち、第１単体発電状態において発電を継続させるＦＣを選択して（ステップＳｔ１１）、フラッディングを抑制する処理を行うため、システム１を第１単体発電状態に移行させる制御処理を実行する（ステップＳｔ１２）。なお、この移行制御処理については後述する。
ステップＳｔ１１において、ＥＣＵ２は、例えばＦＣ４ａの累積発電時間とＦＣ４ｂの累積発電時間を比較し、累積発電時間の短いＦＣ４ａまたは４ｂを発電停止対象のＦＣとして選択してもよい。この場合、ＥＣＵ２は、累積発電時間の情報をメモリなどに記録し、その情報に基づき累積発電時間を比較する。これにより、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ及び４ｂのうち、累積発電時間の長い方のＦＣの経年劣化を抑制することができる。
次に、ＥＣＵ２は、ステップＳｔ１１で選択したＦＣ４ａまたはＦＣ４ｂが発電することにより、そのＦＣ４ａ，４ｂにフラッディングが発生する可能性の有無を判定する（ステップＳｔ１３）。ＥＣＵ２は、フラッディング可能性が有る場合（ステップＳｔ１３のＹｅｓ）、さらにフラッディングを抑制する処理を行うため、システム１を第２単体発電状態に移行させる制御処理を実行する（ステップＳｔ１４）。なお、この移行制御処理については後述する。フラッディング可能性がない場合（ステップＳｔ１３のＮｏ）、移行制御処理は行われない。
次にＥＣＵ２は、システム１を定常発電状態に戻すことの可否を判定するため、ＦＣ４ａ及び４ｂの発電によるフラッディング可能性の有無を判定する（ステップＳｔ１５）。フラッディング可能性が有る場合（ステップＳｔ１５のＹｅｓ）、再び判定が行われる（ステップＳｔ１５）。
また、ＥＣＵ２は、フラッディング可能性がない場合（ステップＳｔ１５のＮｏ）、システム１を定常発電状態に戻す処理（以下、戻し処理と表記）を実行する（ステップＳｔ１６）。その後、ステップＳｔ８以降の各処理が行われる。このようにしてＥＣＵ２は処理を実行する。
図７は、第１単体発電状態への移行制御処理の一例を示すフローチャートである。本処理は、上記のステップＳｔ１２において実行される。
ＥＣＵ２は、上記のステップＳｔ１１においてＦＣ４ａ及び４ｂの何れを選択したかを判定する（ステップＳｔ２１）。ＥＣＵ２は、ＦＣ４ｂを選択している場合（ステップＳｔ２１のＹｅｓ）、以下のステップＳｔ２２ａ〜Ｓｔ２６ａを実行する。
ＥＣＵ２はＦＣ４ａの発電を停止する（ステップＳｔ２２ａ）。このため、ＦＣ４ａの発電による液水の生成が抑制されるため、ＦＣ４ａのフラッディングが抑制される。
このとき、ＥＣＵ２は、例えばエアコンプレッサ１４ａ及びＩＮＪ２６ａの少なくとも一方の出力を低下または停止させることによりＦＣ４ａの発電を停止する。すなわち、ＥＣＵ２は、エアコンプレッサ１４ａからのカソードガスの供給量、及びＩＮＪ２６ａからのアノードガスの供給量の少なくとも一方を低下させる。なお、ＥＣＵ２は、エアコンプレッサ１４ａ及びＩＮＪ２６ａの制御に代えて、ＦＣ４ａと電気的負荷の間の接続が切断されるようにＦＤＣ３２ａのスイッチ素子を制御してＦＣ４ａの発電を停止してもよい。
次にＥＣＵ２は、例えばアクセル開度センサ６の検出値に基づいて、ＦＣ４ｂのみが発電する場合のＦＣ４ｂの要求電流値Ｉｒｑ＿ｂを算出する（ステップＳｔ２３ａ）。次にＥＣＵ２は、要求電流値Ｉｒｑ＿ｂに応じてＦＣ４ｂの発電電力を増加させる（ステップＳｔ２４ａ）。このとき、ＥＣＵ２は、例えばエアコンプレッサ１４ｂ及びＩＮＪ２６ｂの少なくとも一方の出力を増加させることによりＦＣ４ｂの発電電力を増加させる。すなわち、ＥＣＵ２は、エアコンプレッサ１４ａからのカソードガスの供給量、及びＩＮＪ２６ａからのアノードガスの供給量の少なくとも一方を増加させる。
これにより、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａの発電の停止による発電電力の減少分に応じてＦＣ４ｂの発電電力を増加させる。これにより、発電電力の減少分がＦＣ４ｂの発電電力により補われるため、定常発電状態の発電電力が維持される。また、アノードガス及びカソードガスの流量の増加によりＦＣ４ａから液水が排出されやすくなるため、ＦＣ４ａのフラッディングが抑制される。
次にＥＣＵ２は、迂回弁６３ａを開き（ステップＳｔ２５ａ）、循環弁６２ａを閉める（ステップＳｔ２６ａ）。これにより、システム１が、図３の符号Ｇｂで示される第１単体発電状態に移行する。このとき、冷却系４０ａの冷却水は、ラジエータ４３ａを迂回するように迂回管４６ａを流れるために昇温する。つまり、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａを冷却する冷却媒体の温度が上昇するように迂回弁６３ａ及び循環弁６２ａを制御する。このとき、ＦＣ４ａの発電は停止しているため、冷却水が昇温してもＦＣ４ａに影響はない。このようにして、ＦＣ４ａの発電を停止する場合の第１単体発電状態への移行制御処理は実行される。
また、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａを選択している場合（ステップＳｔ２１のＮｏ）、以下のステップＳｔ２２ｂ〜Ｓｔ２６ｂを実行する。この場合の動作は、ＦＣ４ａを発電停止対象の燃料電池として選択した場合の動作を述べた上記の説明において、ＦＣ４ａ及び４ｂを逆転させたものであるため、その説明は簡略化する。
ＥＣＵ２はＦＣ４ｂの発電を停止する（ステップＳｔ２２ｂ）。次にＥＣＵ２は、例えばアクセル開度センサ６の検出値に基づいて、ＦＣ４ａのみが発電する場合のＦＣ４ｂの要求電流値Ｉｒｑ＿ａを算出する（ステップＳｔ２３ｂ）。次にＥＣＵ２は、要求電流値Ｉｒｑ＿ａに応じてＦＣ４ａの発電電力を増加させる（ステップＳｔ２４ｂ）。
次にＥＣＵ２は、迂回弁６３ｂを開き（ステップＳｔ２５ｂ）、循環弁６２ｂを閉める（ステップＳｔ２６ｂ）。これにより、システム１が、図３の符号Ｇａで示される第１単体発電状態に移行する。このとき、冷却系４０ｂの冷却水は、ラジエータ４３ｂを迂回するように迂回管４６ｂを流れるために昇温する。つまり、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ｂを冷却する冷却媒体の温度が上昇するように迂回弁６３ｂ及び循環弁６２ｂを制御する。このとき、ＦＣ４ｂの発電は停止しているため、冷却水が昇温してもＦＣ４ｂに影響はない。このようにして、ＦＣ４ｂの発電を停止する場合の第１単体発電状態への移行制御処理は実行される。
本例においてＥＣＵ２は、迂回弁６３ａ及び６３ｂを開き、循環弁６２ａ及び６２ｂを閉じることにより、冷却水を昇温させるが、迂回弁６３ａ及び６３ｂの開度を上げ、循環弁６２ａ及び６２ｂの開度を下げてもよい。これにより、ラジエータ４３ａ及び４３ｂに入る冷却水の流量が低下するため、冷却水が昇温する。
しかし、迂回弁６３ａ及び６３ｂが開き（つまり開度が１００％）、循環弁６２ａ及び６２ｂが閉じた（つまり開度が０％）場合、冷却水がラジエータ４３ａ及び４３ｂに入らなくなるため、冷却水がより高温となる。つまり、ＥＣＵ２は、ラジエータ４３ａ及び４３ｂに冷却水が流れないように、迂回弁６３ａ及び６３ｂと循環弁６２ａ及び６２ｂに、迂回管４６ａ及び４６ｂに流れる冷却媒体の流量を増加させることにより、冷却水がより効果的に昇温することができる。
また、本例において、ＥＣＵ２は、迂回弁６３ａ及び循環弁６２ａを制御することにより冷却水を昇温するが、これに限定されず、ラジエータ４３ａを停止することにより冷却水を昇温してもよい。
図８は、第１単体発電状態への移行制御処理の他の例を示すフローチャートである。図８において、図７と共通する処理には同一の符号を付し、その説明は省略する。
ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａの発電を停止した場合、ステップＳｔ２４ａの後、ラジエータ４３ａの冷却動作を停止する（ステップＳｔ２７ａ）。これにより、冷却系４０ａの冷却水は、ラジエータ４３ａにより冷却されないために昇温する。つまり、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａを冷却する冷却媒体の温度が上昇するようにラジエータ４３ａを制御する。
また、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ｂの発電を停止した場合、ステップＳｔ２４ｂの後、ラジエータ４３ｂの冷却動作を停止する（ステップＳｔ２７ｂ）。これにより、冷却系４０ｂの冷却水は、ラジエータ４３ｂにより冷却されないために昇温する。つまり、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ｂを冷却する冷却媒体の温度が上昇するようにラジエータ４３ｂを制御する。
本例においてＥＣＵ２は、ラジエータ４３ａ及び４３ｂの冷却動作を停止せずに、その冷却温度を上昇させてもよいが、冷却動作を停止した場合、冷却水がより効果的に昇温することができる。
図９は、第２単体発電状態への移行制御処理の一例を示すフローチャートである。本処理は、上記のステップＳｔ１４において実行される。
ＥＣＵ２は、上記のステップＳｔ１１においてＦＣ４ａ及び４ｂの何れを選択したかを判定する（ステップＳｔ３１）。ＥＣＵ２は、ＦＣ４ｂを選択している場合（ステップＳｔ３１のＹｅｓ）、シャット弁６１ａを閉じる（ステップＳｔ３２ａ）。これにより、冷却系４０ａの冷却水がＦＣ４ａに流れなくなる。
また、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａを選択している場合（ステップＳｔ３１のＮｏ）、シャット弁６１ｂを閉じる（ステップＳｔ３２ｂ）。これにより、冷却系４０ｂの冷却水がＦＣ４ｂに流れなくなる。
次にＥＣＵ２は切換弁６０ａ及び６０ｂを開く（ステップＳｔ３３）。これにより、システム１が、図３の符号ＧｃまたはＧｄで示される第２単体発電状態に移行する。このとき、冷却系４０ａ及び４０ｂの間で冷却水が連通管４７ａ及び４７ｂを介して循環する。このとき、シャット弁６１ａ及び６１ｂは閉じているため、シャット弁６１ａ及び６１ｂが開いている場合より冷却水の循環量が増える。
このため、発電中のＦＣ４ａまたは４ｂに入る冷却水の流量も増え、その熱容量が増加することによって、発電中のＦＣ４ａまたは４ｂの冷却水の出口４ａ３また４ｂ３に近いセルの加熱が効果的に抑制される。なお、シャット弁６１ａ及び６１ｂは開いたままであってもよい。このようにして第２単体発電状態への移行制御処理は実行される。
図１０は、戻し処理の一例を示すフローチャートである。本処理は、上記のステップＳｔ１６において実行される。
ＥＣＵ２は、上記のステップＳｔ１１においてＦＣ４ａ及び４ｂの何れを選択したかを判定する（ステップＳｔ４１）。ＥＣＵ２は、ＦＣ４ｂを選択している場合（ステップＳｔ４１のＹｅｓ）、以下のステップＳｔ４２ａ〜Ｓｔ４６ａを実行する。
ＥＣＵ２は、循環弁６２ａを開き（ステップＳｔ４２ａ）、迂回弁６３ａを閉じる（ステップＳｔ４３ａ）。これにより、冷却系４０ａの冷却水が、迂回管４６ａを流れず、ラジエータ４３ａに流れて、冷却水の冷却が再開する。
次にＥＣＵ２は、システム１が第１単体発電状態及び第２単体発電状態の何れであるかを判定する（ステップＳｔ４４ａ）。システム１が第１単体発電状態である場合（ステップＳｔ４４ａのＮｏ）、処理は終了する。
また、ＥＣＵ２は、システム１が第２単体発電状態である場合（ステップＳｔ４４ａのＹｅｓ）、冷却温度センサ４３ｔａが測定した冷却温度と閾値Ｋを比較する（ステップＳｔ４５ａ）。冷却温度が閾値Ｋ以上である場合（ステップＳｔ４５ａのＮｏ）、再び冷却温度と閾値Ｋの比較処理が行われる（ステップＳｔ４５ａ）。
また、ＥＣＵ２は、冷却温度が閾値Ｋより低い場合（ステップＳｔ４５ａのＹｅｓ）、シャット弁６１ａを開く（ステップＳｔ４６ａ）。これにより、冷却系４０ａの冷却水がＦＣ４ａに流れ始める。
また、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａを選択している場合（ステップＳｔ４１のＮｏ）、以下のステップＳｔ４２ｂ〜Ｓｔ４６ｂを実行する。
ＥＣＵ２は、循環弁６２ｂを開き（ステップＳｔ４２ｂ）、迂回弁６３ｂを閉じる（ステップＳｔ４３ｂ）。これにより、冷却系４０ｂの冷却水が、迂回管４６ｂを流れず、ラジエータ４３ｂに流れて、冷却水の冷却が再開する。
次にＥＣＵ２は、システム１が第１単体発電状態及び第２単体発電状態の何れであるかを判定する（ステップＳｔ４４ｂ）。システム１が第１単体発電状態である場合（ステップＳｔ４４ｂのＮｏ）、処理は終了する。
また、ＥＣＵ２は、システム１が第２単体発電状態である場合（ステップＳｔ４４ｂのＹｅｓ）、冷却温度センサ４３ｔｂが測定した冷却温度と閾値Ｋを比較する（ステップＳｔ４５ｂ）。冷却温度が閾値Ｋ以上である場合（ステップＳｔ４５ｂのＮｏ）、再び冷却温度と閾値Ｋの比較処理が行われる（ステップＳｔ４５ｂ）。
また、ＥＣＵ２は、冷却温度が閾値Ｋより低い場合（ステップＳｔ４５ｂのＹｅｓ）、シャット弁６１ｂを開く（ステップＳｔ４６ｂ）。これにより、冷却系４０ｂの冷却水がＦＣ４ｂに流れ始める。
ＥＣＵ２は、ステップＳｔ４６ａまたは４６ｂの後、切換弁６０ａ及び６０ｂを閉じる（ステップＳｔ４７）。これにより、冷却系４０ａ及び４０ｂの間の連通管４７ａ及び４７ｂの冷却水の流れが遮断される。その後、ＥＣＵ２は、上記のステップＳｔ６においてＦＣ４ａ及び４ｂを発電させるため、システム１は定常発電状態に戻る。このようにして、戻し処理は実行される。
上記のように、ＥＣＵ２は、発電停止中のＦＣ４ａまたは４ｂの冷却媒体の温度が低下するように循環弁６２ａまたは６２ｂと迂回弁６３ａまたは６３ｂを制御した後、シャット弁６１ａまたは６１ｂを開き、切換弁６０ａ及び６０ｂを閉じて、ＦＣ４ａまたは４ｂの発電を再開する。このため、発電停止中のＦＣ４ａに急に高温の冷却水が流れ込むことによりＦＣ４ａの発電性能が影響を受けることが抑制される。また、ＥＣＵ２は、循環弁６２ａ及び迂回弁６３ａを開いた後、冷却温度が閾値Ｋより低くなったとき、切換弁６０ａ及び６０ｂを閉じて、シャット弁６１ａまたは６１ｂを開くため、冷却温度を用いない場合より確実にＦＣ４ａまたは４ｂの発電性能への影響を抑制することができる。
なお、ＥＣＵ２は、図８の例のように、ラジエータ４３ａまたは４３ｂを停止することにより冷却水を昇温させた場合、以下の戻し処理を行う。
図１１は、戻し処理の他の例を示すフローチャートである。図１１において、図１０と共通する処理には同一の符号を付し、その説明は省略する。
ＥＣＵ２は、ＦＣ４ｂを選択している場合（ステップＳｔ４１のＹｅｓ）、ラジエータ４３ａを稼働する（ステップＳｔ４０ａ）。これにより、ラジエータ４３ａによる冷却水の冷却が再開する。
また、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａを選択している場合（ステップＳｔ４１のＮｏ）、ラジエータ４３ｂを稼働する（ステップＳｔ４０ｂ）。これにより、ラジエータ４３ｂによる冷却水の冷却が再開する。本例でも上記と同様の作用効果が得られる。
［フラッディング可能性の判定手段］
次にＥＣＵ２が用いるフラッディング可能性の判定手段について述べる。以下にフラッディング可能性の判定手段の例を挙げるが、これに限定されず、他のフラッディング可能性の判定手段を用いることもできる。
（第１判定例）
図１２は、定常発電状態におけるフラッディング可能性の判定例を示す図である。図１２には、要求電流値（Ａ）とアノードガス流量（NL/min.）の関係の例が示されている。アノードガス流量は、要求電流値に応じたＩＮＪ２６ａ及び２６ｂのアノードガスの供給量と戻し管２３ａ及び２３ｂを循環するアノードガス、つまりアノードオフガスの循環量の合計である。要求電流値とアノードガス流量は、実質的に比例関係にある。
符号Ｑａ及びＱｂは、ＦＣ４ａ及び４ｂの要求電流値とアノードガス流量の関係をそれぞれ示す。ＦＣ４ａ及び４ｂの要求電流値とアノードガス流量の関係は互いに同一である。
ＥＣＵ２は、フラッディング可能性の有無を判定するための閾値ＴＨを予めメモリなどに保持している。閾値ＴＨは、ＦＣ４ａ及び４ｂの各種の性能に基づいてシミュレーションや実験により決定される。
ＥＣＵ２は、要求電流値が閾値ＴＨ以上である場合、フラッディング可能性がないと判定し、要求電流値が閾値ＴＨ未満である場合、フラッディング可能性が有ると判定する。これは、要求電流値が小さいほど、アノードガス流量が少なくなるため、戻し管２３ａ及び２３ｂ内の液水を排出することが難しくなるためである。つまり、閾値ＴＨに応じたアノードガス流量Ｗ以上のアノードガスが流れれば液水が十分に排出されるが、アノードガス流量Ｗより少ないアノードガスが流れても液水の十分な排出が不可能である。
例えば上記のステップＳｔ７及びＳｔ１５において、ＦＣ４ａ及び４ｂの両方が発電している場合の要求電流値Ｉｒｑが閾値ＴＨより小さい場合、ＥＣＵ２は、フラッディング可能性があると判定する。
図１３は、第１単体発電状態におけるフラッディング可能性の判定例を示す図である。図１３において、図１２と共通する内容についての説明は省略する。
例えばＦＣ４ａの発電が停止し、ＦＣ４ｂの発電がする場合を挙げる。この場合、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａの要求電流値Ｉｒｑ＿ａを０とするため、要求電流値Ｉｒｑ＿ａは閾値ＴＨを下回る。しかし、ＦＣ４ａは発電を停止するため、液水の生成も停止されることによりフラッディングが抑制される。
また、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａの発電停止による発電電力の減少分を補うため、ＦＣ４ｂの要求電流値Ｉｒｑ＿ｂを増加させる。これにより、要求電流値Ｉｒｑ＿ｂが閾値ＴＨ以上となれば、フラッディング可能性がないと判定される。例えば上記のステップＳｔ１３において、要求電流値Ｉｒｑ＿ｂ＞閾値ＴＨが成立すれば、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ｂのフラッディング可能性がないと判定する。
図１４は、フラッディング可能性の第１判定例の処理の一例を示すフローチャートである。本処理は、上記のステップＳｔ７，Ｓｔ１３，Ｓｔ１５において実行される。
ＥＣＵ２は、要求電流値Ｉｒｑ，Ｉｒｑ＿ａ，Ｉｒｑ＿ｂと閾値ＴＨを比較する（ステップＳｔ５１）。ＥＣＵ２は、要求電流値Ｉｒｑ，Ｉｒｑ＿ａ，Ｉｒｑ＿ｂが閾値ＴＨより小さい場合（ステップＳｔ５１のＹｅｓ）、フラッディング可能性が有ると判定する（ステップＳｔ５２）。また、ＥＣＵ２は、要求電流値Ｉｒｑ，Ｉｒｑ＿ａ，Ｉｒｑ＿ｂが閾値ＴＨ以上である場合（ステップＳｔ５１のＮｏ）、フラッディング可能性がないと判定する（ステップＳｔ５３）。このようにして、第１判定例の処理は実行される。
このように、ＥＣＵ２は、要求電流値Ｉｒｑ，Ｉｒｑ＿ａ，Ｉｒｑ＿ｂが閾値ＴＨより低い場合、フラッディング可能性が有ると判定するため、要求電流値Ｉｒｑ，Ｉｒｑ＿ａ，Ｉｒｑ＿ｂに基づき高精度にフラッディングの発生を予測することができる。
（第２判定例）
図１５は、フラッディング可能性の第２判定例の処理の一例を示すフローチャートである。本処理は、上記のステップＳｔ７，Ｓｔ１３，Ｓｔ１５において実行される。本例では、フラッディング可能性の判定にＦＣ４ａ及び４ｂの温度Ｔａ及びＴｂが用いられる。温度Ｔａ及びＴｂが低いほど、飽和水蒸気量は低くなるため、ＦＣ４ａ及び４ｂ内の液水が増加してフラッディングが発生しやすくなる。
ＥＣＵ２は、電池温度センサ４５ａ及び４５ｂにＦＣ４ａ及び４ｂの温度Ｔａ及びＴｂをそれぞれ測定させる（ステップＳｔ６１）。次にＥＣＵ２は、ＦＣ４ａの温度Ｔａを温度基準値Ｔｒｅｆと比較する（ステップＳｔ６２）。ＥＣＵ２は、温度Ｔａが温度基準値Ｔｒｅｆ以下である場合（ステップＳｔ６２のＮｏ）、フラッディング可能性が有ると判定する（ステップＳｔ６５）。温度基準値Ｔｒｅｆは、ＦＣ４ａ及び４ｂの各種の性能に基づいてシミュレーションや実験により決定される。
また、ＥＣＵ２は、温度Ｔａが温度基準値Ｔｒｅｆより高い場合（ステップＳｔ６２のＹｅｓ）、ＦＣ４ｂの温度Ｔｂを温度基準値Ｔｒｅｆと比較する（ステップＳｔ６３）。ＥＣＵ２は、温度Ｔｂが温度基準値Ｔｒｅｆ以下である場合（ステップＳｔ６３のＮｏ）、フラッディング可能性が有ると判定する（ステップＳｔ６５）。
また、ＥＣＵ２は、温度Ｔｂが温度基準値Ｔｒｅｆより高い場合（ステップＳｔ６３のＹｅｓ）、フラッディング可能性がないと判定する（ステップＳｔ６４）。このようにして、第２判定例の処理は実行される。
このように、ＥＣＵ２は、電池温度センサ４５ａ及び４５ｂが測定した温度Ｔａ及びＴｂが温度基準値Ｔｒｅｆ以下である場合、ＦＣ４ａ及び４ｂの発電によるフラッディング可能性が有ると判定するため、温度Ｔａ及びＴｂに基づき高精度にフラッディングの発生を予測することができる。
（第３判定例）
図１６は、フラッディング可能性の第３判定例の処理の一例を示すフローチャートである。本処理は、上記のステップＳｔ７において実行される。本例では、フラッディング可能性の判定にＦＣ４ａ及び４ｂのアノードガスの圧力損失が用いられる。
ＦＣ４ａでの圧力損失は、入口圧力センサ２１ａｐと出口圧力センサ２３ａｐの差として算出され、ＦＣ４ｂでの圧力損失は、入口圧力センサ２１ｂｐと出口圧力センサ２３ｂｐの差として算出される。入口圧力センサ２１ａｐ及び２１ｂｐと出口圧力センサ２３ａｐ及び２３ｂｐは、アノードガスの圧力損失を検出する第１及び第２検出装置の一例である。
ＥＣＵ２は、入口圧力センサ２１ａｐ及び２１ｂｐと出口圧力センサ２３ａｐ及び２３ｂｐとに圧力を検出させる（ステップＳｔ７１）。ここで、入口圧力センサ２１ａｐ及び２１ｂが検出した圧力をそれぞれＰ１ｉｎ及びＰ２ｉｎとし、出口圧力センサ２３ａｐ及び２３ｂｐが検出した圧力をそれぞれＰ１ｏｕｔ及びＰ２ｏｕｔとする。
次にＥＣＵ２は、例えばメモリに格納されたマップデータから要求電流値Ｉｒｑに応じた圧力損失基準値Ｐｒｅｆを取得する（ステップＳｔ７２）。符号Ｈａは、要求電流値Ｉｒｑと圧力損失基準値Ｐｒｅｆの関係の一例を示す。圧力損失基準値Ｐｒｅｆは、フラッディング可能性の有無を決定するための圧力損失の閾値であり、要求電流値Ｉｒｑが高いほど高くなる。ＥＣＵ２は、圧力損失が圧力損失基準値Ｐｒｅｆより高い場合、フラッディング可能性が有ると判定し、圧力損失が圧力損失基準値Ｐｒｅｆより低い場合、フラッディング可能性がないと判定する。
次にＥＣＵ２は、ＦＣ４ａでの圧力損失（Ｐ１ｉｎ−Ｐ１ｏｕｔ）と圧力損失基準値Ｐｒｅｆと比較する（ステップＳｔ７３）。ＥＣＵ２は、圧力損失が圧力損失基準値Ｐｒｅｆより高い場合（ステップＳｔ７３のＮｏ）、フラッディング可能性が有ると判定する（ステップＳｔ７６）。
また、ＥＣＵ２は、圧力損失が圧力損失基準値Ｐｒｅｆ以下である場合（ステップＳｔ７３のＹｅｓ）、ＦＣ４ｂでの圧力損失（Ｐ２ｉｎ−Ｐ２ｏｕｔ）と圧力損失基準値Ｐｒｅｆと比較する（ステップＳｔ７４）。ＥＣＵ２は、圧力損失が圧力損失基準値Ｐｒｅｆより高い場合（ステップＳｔ７４のＮｏ）、フラッディング可能性が有ると判定する（ステップＳｔ７６）。
また、ＥＣＵ２は、圧力損失が圧力損失基準値Ｐｒｅｆ以下である場合（ステップＳｔ７４のＹｅｓ）、フラッディング可能性がないと判定する（ステップＳｔ７５）。このようにして、第３判定例の処理は実行される。
このように、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ及び４ｂの要求電流値Ｉｒｑに応じて圧力損失基準値Ｐｒｅｆを決定し、ＦＣ４ａ及び４ｂの何れかで検出された圧力損失が圧力損失基準値Ｐｒｅｆより大きい場合、ＦＣ４ａ及び４ｂの発電によるフラッディング可能性が有ると判定する。このため、ＥＣＵ２は、要求電流値Ｉｒｑ及び圧力損失に基づき高精度にフラッディングの発生を予測することができる。
なお、上記の処理は、上記のステップＳｔ１３にも適用することができる。この場合、ステップＳｔ７３，７４のうち、発電を継続するＦＣ４ａまたは４ｂに応じた処理のみが実行される。また、ステップＳｔ７２では、発電を継続するＦＣ４ａまたは４ｂの要求電流値Ｉｒｑ＿ａまたはＩｒｑ＿ｂに応じた圧力損失基準値Ｐｒｅｆが取得される。
（第４判定例）
図１７は、フラッディング可能性の第４判定例の処理の一例を示すフローチャートである。図１７において、図１５と共通する処理には同一の符号を付し、その説明は省略する。本処理は、上記のステップＳｔ７及びＳｔ１５において実行される。
本例では、第２判定例と同様に、フラッディング可能性の判定にＦＣ４ａ及び４ｂの温度Ｔａ及びＴｂが用いられるが、温度基準値Ｔｒｅｆが所定値ではなく、要求電流値Ｉｒｑに基づき決定される。
ＥＣＵ２は、例えばメモリに格納されたマップデータから要求電流値Ｉｒｑに応じた温度基準値Ｔｒｅｆを取得する（ステップＳｔ６１ａ）。符号Ｈｂは、要求電流値Ｉｒｑと温度基準値Ｔｒｅｆの関係の一例を示す。温度基準値Ｔｒｅｆは、フラッディング可能性の有無を決定するための温度Ｔａ及びＴｂの閾値であり、要求電流値Ｉｒｑが高いほど高くなる。ＥＣＵ２は、温度Ｔａ及びＴｂが温度基準値Ｔｒｅｆより高い場合、フラッディング可能性が有ると判定し、温度Ｔａ及びＴｂが温度基準値Ｔｒｅｆより低い場合、フラッディング可能性がないと判定する。
このように、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ及び４ｂの要求電流値Ｉｒｑに応じて温度基準値Ｔｒｅｆを決定するため、ＥＣＵ２は、要求電流値Ｉｒｑ及び温度に基づき高精度にフラッディングの発生を予測することができる。
なお、上記の処理は、上記のステップＳｔ１３にも適用することができる。この場合、ステップＳｔ６２，Ｓｔ６３のうち、発電を継続するＦＣ４ａまたは４ｂに応じた処理のみが実行される。また、ステップＳｔ６１ａでは、発電を継続するＦＣ４ａまたは４ｂの要求電流値Ｉｒｑ＿ａまたはＩｒｑ＿ｂに応じた温度基準値Ｔｒｅｆが取得される。
（第５判定例）
図１８は、フラッディング可能性の第５判定例の処理の一例を示すフローチャートである。図１８において、図１６と共通する処理には同一の符号を付し、その説明は省略する。本処理は、上記のステップＳｔ７において実行される。
本例では、第３判定例と同様に、フラッディング可能性の判定にＦＣ４ａ及び４ｂのアノードガスの圧力損失が用いられるが、圧力損失基準値Ｐｒｅｆが要求電流値Ｉｒｑだけでなく、温度Ｔａ及びＴｂにも基づいて決定される。
ＥＣＵ２は、圧力の検出後（ステップＳｔ７１）、電池温度センサ４５ａ及び４５ｂにＦＣ４ａ及び４ｂの温度Ｔａ及びＴｂをそれぞれ測定させる（ステップＳｔ７１ａ）。次にＥＣＵ２は、温度Ｔａ及びＴｂの平均温度Ｔｍを算出する（ステップＳｔ７１ｂ）。
次にＥＣＵ２は、例えばメモリに格納されたマップデータから要求電流値Ｉｒｑ及び平均温度Ｔｍに応じた圧力損失基準値Ｐｒｅｆを取得する（ステップＳｔ７２ａ）。符号Ｈｃは、要求電流値Ｉｒｑと圧力損失基準値Ｐｒｅｆの関係の一例を示す。マップデータは、例えば平均温度Ｔｍ＝Ｔ１，Ｔ２，・・・Ｔｎ（ｎ：正の整数）ごとに要求電流値Ｉｒｑ及び圧力損失基準値Ｐｒｅｆの関係を示す。
圧力損失基準値Ｐｒｅｆは、要求電流値Ｉｒｑが高いほど高くなる。ＥＣＵ２は、圧力損失が圧力損失基準値Ｐｒｅｆより高い場合、フラッディング可能性が有ると判定し、圧力損失が圧力損失基準値Ｐｒｅｆより低い場合、フラッディング可能性がないと判定する。
このように、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ及び４ｂの要求電流値Ｉｒｑ、圧力損失、及び温度Ｔａ及びＴｂに応じて圧力損失基準値Ｐｒｅｆを決定し、ＦＣ４ａ及び４ｂの何れかで検出された圧力損失が圧力損失基準値Ｐｒｅｆより大きい場合、ＦＣ４ａ及び４ｂの発電によるフラッディング可能性が有ると判定する。このため、ＥＣＵ２は、要求電流値Ｉｒｑ、圧力損失、及び温度Ｔａ及びＴｂに基づき高精度にフラッディングの発生を予測することができる。なお、ＥＣＵ２は、平均温度Ｔｍに基づき圧力損失基準値Ｐｒｅｆを決定するが、これに限定されず、温度Ｔａ及びＴｂの一方に基づきマップデータを参照して圧力損失基準値Ｐｒｅｆを決定してもよい。
なお、上記の処理は、上記のステップＳｔ１３ａ，Ｓｔ１３ｂにも適用することができる。この場合、ステップＳｔ７３，７４のうち、発電を継続するＦＣ４ａまたは４ｂに応じた処理のみが実行される。また、ステップＳｔ７２では、発電を継続するＦＣ４ａまたは４ｂの要求電流値Ｉｒｑ＿ａまたはＩｒｑ＿ｂと温度ＴａまたはＴｂに応じた圧力損失基準値Ｐｒｅｆが取得される。なお、ステップＳｔ７１ｂは実行されない。
［燃料電池システム１の他の例］
これまで、２つのＦＣ４ａ及び４ｂを備えるシステムについて述べたが、システム内の燃料電池の個数に限定はない。一例として、以下に３つの燃料電池を備えるシステムを挙げる。
図１９は、３台のＦＣ４ａ，４ｂ，４ｃを備える燃料電池システムの構成の一例を示す図である。図１９において、図１及び図２と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。
本例のシステム１には、第３燃料電池の一例としてＦＣ４ｃが追加されている。ＦＣ４ｃには、他のＦＣ４ａ及び４ｂと同様に、ＦＣ４ｃを冷却する冷却系４０ｃが設けられている。また、ＦＣ４ａは、他のＦＣ４ａ及び４ｂと同様に、冷却水の入口４ｃ１、冷却水流路４ｃ２、及び出口４ｃ３を有する。なお、ＦＣ４ｃの性能やサイズなども他のＦＣ４ａ及び４ｂと同様である。
冷却系４０ｃは、冷却水供給管４１ｃ、冷却水排出管４２ｃ、ラジエータ４３ｃ、ポンプ４４ｃ、及び迂回管４６ｃを含む。また、冷却系４０ａ及び４０ｃは、連通管４７ｃ及び４８ａを共用し、冷却系４０ｂ及び４０ｃは、連通管４８ｂ及び４８ｃを共用している。
ラジエータ４３ｃは、それぞれ、ＦＣ４ｃの熱を吸収することで温度が上昇した冷却水を例えば空冷により冷却する。冷却された冷却水は、冷却水供給管４１ｃを通りＦＣ４ｃに供給される。冷却水供給管４１ｃは、ＦＣ４ｃの冷却水マニホールドの入口にそれぞれ接続されている。ラジエータ４３ｃには、ラジエータ４３ｃにより冷却された冷却水の温度を測定する冷却温度センサ４３ｔｃが設けられている。冷却温度センサ４３ｔｃは、例えば他の冷却温度センサ４３ｔａ，４３ｔｂと同様に戻し処理において用いられる。
冷却水供給管４１ｃには、ラジエータ４３ｃとＦＣ４ｃの間で冷却水を循環させるためのポンプ４４ｃが設けられている。冷却水は、冷却水供給管４１ｃと冷却水排出管４２ｃを流れてラジエータ４３ｃとＦＣ４ｃの間を循環する。冷却水供給管４１ｃは、ラジエータ４３ｃからＦＣ４ｃに向かって冷却水が流れる第３冷却媒体供給路の一例である。冷却水排出管４２ｃは、ＦＣ４ｃからラジエータ４３ｃに向かって冷却水が流れる第３冷却媒体排出路である。ラジエータ４３ｃは、ＦＣ４ｃを冷却した冷却媒体を冷却する第３冷却装置の一例である。
冷却水供給管４１ｃのＦＣ４ｃとポンプ４４ｃの間には、シャット弁６１ｃが設けられている。シャット弁６１ｃが閉じているとき、ＦＣ４ｃへの冷却水の流れが抑制される。冷却水排出管４２ｃには、ＦＣ４ｃから排出された冷却水の温度を測定する電池温度センサ４５ｃがそれぞれ設けられている。電池温度センサ４５ｃは、ＦＣ４ｃの温度を測定する。電池温度センサ４５ｃは、例えば他の電池温度センサ４５ａ，４５ｂと同様にフラッディング可能性の判定に用いられる。
また、冷却水排出管４２ｃには、循環弁６２ｃがそれぞれ設けられている。循環弁６２ｃは、ラジエータ４３ｃに流れる冷却水の流量を開度に応じて調整する。
迂回管４６ｃは冷却水排出管４２ｃと冷却水供給管４１ｃの間に接続されている。迂回管４６ｃの一端は、冷却水供給管４１ｃのポンプ４４ｃの上流側に接続され、迂回管４６ｃの他端は、冷却水排出管４２ｃの循環弁６２ｃの下流側に接続される。迂回管４６ｃは、ラジエータ４３ｃを迂回するように冷却水排出管４２ｃ及び冷却水供給管４１ｃの間に接続された第２迂回路の一例である。
迂回管４６ｃには、迂回弁６３ｃが設けられている。迂回弁６３ｃは、冷却水排出管４２ｃから冷却水供給管４１ｃに流れる冷却水の流量を開度に応じて調整する。迂回弁６３ｃと循環弁６２ｃは連動して、ラジエータ４３ｃと迂回管４６ｃとに流れる冷却水の流量の比率を調整する。迂回弁６３ｃと循環弁６２ｃは、迂回管４６ｃに流れる冷却水の流量を調整する第２調整装置の一例である。なお、迂回弁６３ｃと循環弁６２ｃに代えて、冷却水排出管４２ｃと迂回管４６ｃの接続部に三方弁が設けられてもよい。
連通管４７ｃは冷却水排出管４２ａ及び４２ｃの間に接続されている。連通管４７ｃの一端は冷却水排出管４２ａの循環弁６２ａの上流側に接続され、連通管４７ｃの他端は冷却水排出管４２ｃの循環弁６２ｃの上流側に接続されている。
連通管４８ｂは冷却水排出管４２ｂ及び４２ｃの間に接続されている。連通管４８ｂの一端は冷却水排出管４２ｂの循環弁６２ｂの上流側に接続され、連通管４８ｂの他端は冷却水排出管４２ｃの循環弁６２ｃの上流側に接続されている。
連通管４８ａは冷却水供給管４１ａ及び４１ｃの間に接続されている。連通管４８ａの一端は冷却水供給管４１ａのシャット弁６１ａの上流側かつポンプ４４ａの下流側に接続され、連通管４８ａの他端は冷却水供給管４１ｃのシャット弁６１ｃの上流側かつポンプ４４ｃの下流側に接続されている。連通管４７ｃは冷却水排出管４２ａ及び４２ｃを互いに接続し、連通管４８ａは冷却水供給管４１ａ及び４１ｃを互いに接続する。連通管４７ｃ及び４８ａは第３及び第４接続路の一例である。
連通管４８ａ及び４７ｃには、切換弁６４ａ及び６０ｃがそれぞれ設けられている。切換弁６４ａ及び６０ｃは連通管４８ａ及び４７ｃをそれぞれ開閉する。切換弁６４ａ及び６０ｃは、連通管４８ａ及び４７ｃにそれぞれ設けられた第３及び第４開閉弁の一例である。切換弁６４ａ及び６０ｃを開くことにより、冷却水供給管４１ａ及び４１ｃが互いに連通し、冷却水排出管４２ａ及び４２ｃが互いに連通する。
これにより、ＦＣ４ａの冷却水が循環する冷却水供給管４１ａ及び冷却水排出管４２ａと、ＦＣ４ｃの冷却水が循環する冷却水供給管４１ｃ及び冷却水排出管４２ｃとの間で冷却水が循環する。なお、本例とは異なり、連通管４８ａは冷却水供給管４１ａ及冷却水排出管４２ｃを互いに接続し、連通管４７ｃは冷却水供給管４１ｃ及び冷却水排出管４２ａを互いに接続してもよい。この場合も、上記と同様に冷却水供給管４１ａ及び冷却水排出管４２ａと冷却水供給管４１ｃ及び冷却水排出管４２ｃとの間で冷却水が循環する。
また、連通管４８ｃは冷却水供給管４１ｂ及び４１ｃの間に接続されている。連通管４８ｃの一端は冷却水供給管４１ｂのシャット弁６１ｂの上流側かつポンプ４４ｂの下流側に接続され、連通管４８ｃの他端は冷却水供給管４１ｃのシャット弁６１ｃの上流側かつポンプ４４ｃの下流側に接続されている。連通管４８ｂは冷却水排出管４２ｂ及び４２ｃを互いに接続し、連通管４８ｃは冷却水供給管４１ｂ及び４１ｃを互いに接続する。連通管４８ｂ及び４８ｃは第５及び第６接続路の一例である。
連通管４８ｂ及び４８ｃには、切換弁６４ｂ及び６４ｃがそれぞれ設けられている。切換弁６４ｂ及び６４ｃは連通管４８ｂ及び４８ｃをそれぞれ開閉する。切換弁６４ｂ及び６４ｃは、連通管４８ｂ及び４８ｃにそれぞれ設けられた第５及び第６開閉弁の一例である。切換弁６４ｂ及び６４ｃを開くことにより、冷却水供給管４１ｂ及び４１ｃが互いに連通し、冷却水排出管４２ｂ及び４２ｃが互いに連通する。
これにより、ＦＣ４ｂの冷却水が循環する冷却水供給管４１ｂ及び冷却水排出管４２ｂと、ＦＣ４ｃの冷却水が循環する冷却水供給管４１ｃ及び冷却水排出管４２ｃとの間で冷却水が循環する。なお、本例とは異なり、連通管４８ｂは冷却水供給管４１ｂ及冷却水排出管４２ｃを互いに接続し、連通管４８ｃは冷却水供給管４１ｃ及び冷却水排出管４２ｂを互いに接続してもよい。この場合も、上記と同様に冷却水供給管４１ｂ及び冷却水排出管４２ｂと冷却水供給管４１ｃ及び冷却水排出管４２ｃとの間で冷却水が循環する。
また、ＦＣ４ｃには、アノードガスを供給するＩＮＪ２６ｃと、カソードガスを供給するエアコンプレッサ１４ｃとが接続されている。ＦＣ４ｃは、ＩＮＪ２６ｃからのアノードガスとエアコンプレッサ１４ｃからのカソードガスにより発電する。なお、ＦＣ４ｃには、他のＦＣ４ａ及び４ｂと同様のアノードガス供給系、カソードガス供給系、及び電力制御系が設けられているが、その図示は省略する。
本例において、各ＦＣ４ａ〜４ｃが発電中である。このときのＦＣ４ａ〜４ｃの発電電力をそれぞれＰａ〜Ｐｃと仮定する。
また、矢印は、冷却水が流れる方向を示す。循環弁６２ａ〜６２ｃ及びシャット弁６１ａ〜６１ｃは開いており、迂回弁６３ａ〜６３ｃは閉じている。このため、冷却水は、冷却水排出管４２ａ〜４２ｃから、迂回管４６ａ〜４６ｃではなく、ラジエータ４３ａ〜４３ｃに流れ込む。
また、切換弁６０ａ〜６０ｃ，６４ａ〜６４ｃは閉じている。このため、連通管４７ａ〜４７ｃ，４８ａ〜４８ｃは遮断されており、冷却水は各冷却系４０ａ〜４０ｃの間を流れない。したがって、冷却系４０ａ〜４０ｃの冷却水は、ラジエータ４３ａ〜４３ｃとＦＣ４ａ〜４ｃの間をそれぞれ循環する。
図２０は、３台のＦＣ４ａ〜４ｃのうち、１台のＦＣ４ａの発電を停止した場合の冷却水の流れを示す図である。ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ〜４ｃの発電によるＦＣ４ａ〜４ｃのフラッディング可能性の有無を判定する。フラッディング可能性の有無の判定手段としては、例えば上述したように、ＦＣ４ａ〜４ｃの要求電流値Ｉｒｑと閾値ＴＨを比較することがあげられる。
ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ〜４ｃのフラッディング可能性が有ると判定した場合、一例としてＦＣ４ａの発電を停止する。このとき、ＥＣＵ２は、例えばＩＮＪ２６ａ及びエアコンプレッサ１４ａの少なくとも一方を制御することでＦＣ４ａへのアノードガス及びカソードガスの少なくとも一方の供給を停止することにより発電を停止する。なお、ＥＣＵ２は、他のＦＣ４ｂ及び４ｃへのカソードガス及びアノードガスの供給を維持する。
また、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａの発電の停止による発電電力の減少分に応じて他のＦＣ４ｂ及び４ｃの発電電力を増加させる。このとき、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ｂ及び４ｃのそれぞれの発電電力が増加するように、例えばＩＮＪ２６ｂ，２６ｃとエアコンプレッサ１４ｂ，１４ｃの少なくとも一方を制御する。これにより、ＦＣ４ｂ及び４ｃに供給されるアノードガス及びカソードガスの少なくとも一方の流量が増加する。このとき、アノードガス及びカソードガスの少なくとも一方の流量が増加することで、発電で生じた液水がＦＣ４ｂ及び４ｃのガス流路から容易に排出されるため、フラッディングの発生が抑制される。
ここで、ＥＣＵ２は、例えばＦＣ４ａの発電の停止による発電電力の減少分を補うようにＦＣ４ｂ及び４ｃの発電電力を増加させる。ＥＣＵ２がＦＣ４ａの発電電力を均等にＦＣ４ｂ及び４ｃに配分するように要求電流値を算出すると仮定すると、ＦＣ４ｂの発電電力はＰｂ＋Ｐａ／２となり、ＦＣ４ｃの発電電力はＰｃ＋Ｐａ／２となる。これにより、ＦＣ４ａ〜４ｃ全体の発電電力は、図１９に示される状態から維持される。
また、ＥＣＵ２は、循環弁６２ａを閉じ、迂回弁６３ａを開く。このため、冷却系４０ａの冷却水は、ラジエータ４３ａを迂回して迂回管４６ａを流れることで昇温する。なお、ＥＣＵ２は、上述したように、循環弁６２ａ及び迂回弁６３ａの開閉に代えて、ラジエータ４３ａを停止することにより冷却水を昇温させてもよい。
また、ＥＣＵ２は、切換弁６０ａ〜６０ｃ及び６４ａを開く。このため、冷却系４０ａ及び４０ｂの間、及び冷却系４０ａ及び４０ｃの間において、それぞれ、冷却水が循環する。このため、ＦＣ４ｂ及び４ｃの冷却水が昇温して、ＦＣ４ｂ及び４ｃの過度な冷却が抑制される。したがって、ＦＣ４ｂ及び４ｃのフラッディングが抑制される。また、ＦＣ４ｂ及び４ｃを流れる冷却水の流量が、発電停止中のＦＣ４ａの冷却水が加わることによって増加するため、その熱容量も増加することにより、ＦＣ４ｂ及び４ｃの冷却水の出口４ｂ３，４ｃ３近傍のセルの過熱が抑制される。
このように３台のＦＣ４ａ〜４ｃを備えるシステム１においても、上記と同様の効果が得られる。なお、本例ではＦＣ４ａを停止する場合を挙げたが、他のＦＣ４ｂまたはＦＣ４ｃの発電を停止した場合も、上記と同様の動作が行われることによりフラッディングの発生が抑制される。
また、本例において、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ〜４ｃのうち、１台のＦＣ４ａの発電を停止したが、例えばシステム１の運転状態に応じて２台のＦＣ４ａ及び４ｃの発電を停止してもよい。
図２１は、３台のＦＣ４ａ〜４ｃのうち、２台のＦＣ４ａ及び４ｃの発電を停止した場合の冷却水の流れを示す図である。ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ〜４ｃのフラッディング可能性が有ると判定した場合、一例としてＦＣ４ａ及び４ｃの発電を停止する。このとき、ＥＣＵ２は、例えば、ＩＮＪ２６ａ及びエアコンプレッサ１４ａの少なくとも一方を制御することでＦＣ４ａへのアノードガス及びカソードガスの少なくとも一方の供給を停止することによりＦＣ４ａの発電を停止し、ＩＮＪ２６ｃ及びエアコンプレッサ１４ｃの少なくとも一方を制御することでＦＣ４ｃへのアノードガス及びカソードガスの少なくとも一方の供給を停止することによりＦＣ４ｃの発電を停止する。なお、ＥＣＵ２は、他のＦＣ４ｂへのカソードガス及びアノードガスの供給を維持する。
また、ＥＣＵ２は、例えばＦＣ４ａ及び４ｃの発電の停止による発電電力の減少分に応じて他のＦＣ４ｂの発電電力を増加させる。このとき、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ｂの発電電力が増加するように、例えばＩＮＪ２６ｂとエアコンプレッサ１４ｂの少なくとも一方を制御する。これにより、ＦＣ４ｂに供給されるアノードガス及びカソードガスの少なくとも一方の流量が増加する。このとき、アノードガス及びカソードガスの少なくとも一方の流量が増加することで、発電で生じた液水がＦＣ４ｂのガス流路から容易に排出されるため、フラッディングの発生が抑制される。
ここで、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ及び４ｃの発電の停止による発電電力の減少分を補うようにＦＣ４ｂの発電電力を増加させる。このため、ＦＣ４ｂの発電電力はＰｂ＋Ｐａ＋Ｐｃなる。したがって、ＦＣ４ａ〜４ｃ全体の発電電力は、図１９に示される状態から維持される。
また、ＥＣＵ２は、循環弁６２ｃを閉じ、迂回弁６３ｃを開く。このため、冷却系４０ｃの冷却水は、ラジエータ４３ｃを迂回して迂回管４６ｃを流れることで昇温する。なお、ＥＣＵ２は、上述したように、循環弁６２ｃ及び迂回弁６３ｃの開閉に代えて、ラジエータ４３ｃを停止することにより冷却水を昇温させてもよい。さらにＥＣＵ２は、循環弁６２ａを閉じ、迂回弁６３ａを開くため、図２０の場合と同様に冷却系４０ｃの冷却水も昇温する。
また、ＥＣＵ２は、切換弁６０ａ，６０ｂ，４８ｂ，４８ｃを開く。このため、冷却系４０ａ及び４０ｂの間、及び冷却系４０ｂ及び４０ｃの間において、それぞれ、冷却水が循環する。このため、ＦＣ４ｂの冷却水が昇温して、ＦＣ４ｂの過度な冷却が抑制される。したがって、ＦＣ４ｂのフラッディングが抑制される。また、ＦＣ４ｂを流れる冷却水の流量が、発電停止中のＦＣ４ａ及び４ｃの冷却水が加わることによって増加するため、その熱容量も増加することにより、ＦＣ４ｂの冷却水の出口４ｂ３近傍のセルの過熱が抑制される。
このように３台のＦＣ４ａ〜４ｃを備えるシステム１において２台のＦＣ４ａ及び４ｃの発電を停止する場合も、上記と同様の効果が得られる。なお、本例ではＦＣ４ｂ及び４ｃを停止する場合を挙げたが、他の２台のＦＣ４ａ〜４ｃの発電を停止した場合も、上記と同様の動作が行われることによりフラッディングの発生が抑制される。
上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
１ 燃料電池システム
２ ＥＣＵ（制御装置）
４ａ〜４ｃ 燃料電池（第１〜第３燃料電池）
１４ａ〜１４ｃ エアコンプレッサ
２１ａｐ，２１ｂｐ 入口圧力センサ（検出装置）
２３ａｐ，２３ｂｐ 出口圧力センサ（検出装置）
２６ａ〜２６ｃ インジェクタ
４１ａ〜４１ｃ 冷却水供給管（第１〜第３冷却媒体供給路）
４２ａ〜４２ｃ 冷却水排出管（第１〜第３冷却媒体排出路）
４３ａ〜４３ｃ ラジエータ（第１〜第３冷却装置）
４３ｔａ，４３ｔｂ 冷却温度センサ（第１及び第２冷却温度測定装置）
４５ａ，４５ｂ 電池温度センサ（第１及び第２電池温度測定装置）
４６ａ，４６ｂ 迂回管（第１迂回路）
４６ｃ 迂回管（第２迂回路）
４７ａ，４７ｂ 連通管（第１及び第２接続路）
４７ｃ，４８ａ 連通管（第３及び第４接続路）
４８ｂ，４８ｃ 連通管（第５及び第６接続路）
６０ａ〜６０ｃ，６４ａ〜６４ｃ 切換弁（開閉装置）
６１ａ〜６１ｃ シャット弁（制御弁）
６２ａ，６２ｂ 循環弁（第１調整装置）
６２ｃ 循環弁（第２調整装置）
６３ａ，６３ｂ 迂回弁（第１調整装置）
６３ｃ 迂回弁（第２調整装置）

Claims (17)

  1. 燃料ガス及び酸化剤ガスにより発電する第１燃料電池及び第２燃料電池と、
    前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池を冷却した冷却媒体をそれぞれ冷却する第１冷却装置及び第２冷却装置と、
    前記第１冷却装置から前記第１燃料電池に向かって冷却媒体が流れる第１冷却媒体供給路と、
    前記第１燃料電池から前記第１冷却装置に向かって冷却媒体が流れる第１冷却媒体排出路と、
    前記第２冷却装置から前記第２燃料電池に向かって冷却媒体が流れる第２冷却媒体供給路と、
    前記第２燃料電池から前記第２冷却装置に向かって冷却媒体が流れる第２冷却媒体排出路と、
    前記第１冷却装置を迂回するように前記第１冷却媒体供給路及び前記第１冷却媒体排出路の間に接続された第１迂回路と、
    前記第１迂回路を流れる冷却媒体の流量を調整する第１調整装置と、
    前記第１冷却媒体供給路及び前記第１冷却媒体排出路の一方と前記第２冷却媒体供給路及び前記第２冷却媒体排出路の一方とを接続する第１接続路と、
    前記第１冷却媒体供給路及び前記第１冷却媒体排出路の他方と前記第２冷却媒体供給路及び前記第２冷却媒体排出路の他方とを接続する第２接続路と、
    前記第１接続路及び前記第２接続路にそれぞれ設けられた第１開閉弁及び第２開閉弁と、
    前記第１燃料電池、前記第２燃料電池、前記第１冷却装置、前記第２冷却装置、前記第１調整装置、前記第１開閉弁、及び前記第２開閉弁を制御する制御装置とを有し、
    前記制御装置は、
    前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の発電により前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性の有無を判定し、
    前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定した場合、前記第１燃料電池の発電を停止して、前記第１燃料電池を冷却する冷却媒体の温度が上昇するように前記第１調整装置または前記第１冷却装置を制御し、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を開くことを特徴とする燃料電池システム。
  2. 前記制御装置は、前記第１燃料電池の発電を停止したとき、前記第１冷却装置の冷却動作を停止すること特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
  3. 前記制御装置は、前記第１燃料電池の発電を停止したとき、前記第１冷却装置に冷却媒体が流れないように、前記第１調整装置に冷却媒体の流量を増加させ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. 前記制御装置は、前記第１燃料電池の発電の停止による発電電力の減少分に応じて前記第２燃料電池の発電電力を増加させることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の燃料電池システム。
  5. 前記第１冷却媒体供給路に設けられ、前記第１燃料電池に入る冷却媒体の流れを制御する制御弁を有し、
    前記制御装置は、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を開くとき、前記制御弁を閉じることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の燃料電池システム。
  6. 前記制御装置は、前記第１燃料電池の冷却媒体の温度が低下するように前記第１調整装置または前記第１冷却装置を制御した後、前記制御弁を開き、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を閉じて、前記第１燃料電池の発電を再開することを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システム。
  7. 冷却媒体の温度を測定する冷却温度測定装置を有し、
    前記制御装置は、前記第１燃料電池の冷却媒体の温度が低下するように前記第１調整装置または前記第１冷却装置を制御した後、前記冷却温度測定装置が測定した温度が所定値より低くなったとき、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を閉じて、前記制御弁を開くことを特徴とする請求項６に記載の燃料電池システム。
  8. 前記制御装置は、
    前記第１燃料電池の発電を停止した後、前記第２燃料電池の発電により前記第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性の有無を判定し、
    前記第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性がある場合、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を開くことを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の燃料電池システム。
  9. 前記制御装置は、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池に要求される出力電流値が閾値より低い場合、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定することを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の燃料電池システム。
  10. 前記第１燃料電池の温度を測定する第１電池温度測定装置と、
    前記第２燃料電池の温度を測定する第２電池温度測定装置とを有し、
    前記制御装置は、前記第１電池温度測定装置または前記第２電池温度測定装置が測定した温度が温度基準値以下である場合、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定することを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の燃料電池システム。
  11. 前記制御装置は、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池に要求される出力電流値に応じて前記温度基準値を決定することを特徴とする請求項１０に記載の燃料電池システム。
  12. 前記第１燃料電池を流れる燃料ガスの圧力損失を検出する第１検出装置と、
    前記第２燃料電池を流れる燃料ガスの圧力損失を検出する第２検出装置とを有し、
    前記制御装置は、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池に要求される出力電流値に応じて圧力基準値を決定し、前記第１検出装置または前記第２検出装置が検出した圧力損失が前記圧力基準値より大きい場合、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定することを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の燃料電池システム。
  13. 前記第１燃料電池の温度を測定する第１電池温度測定装置と、
    前記第２燃料電池の温度を測定する第２電池温度測定装置とを有し、
    前記制御装置は、前記第１電池温度測定装置または前記第２電池温度測定装置が測定した温度、及び前記出力電流値に応じて前記圧力基準値を決定することを特徴とする請求項１２に記載の燃料電池システム。
  14. 燃料ガス及び酸化剤ガスにより発電する第３燃料電池と、
    前記第３燃料電池を冷却した冷却媒体を冷却する第３冷却装置と、
    前記第３冷却装置から前記第３燃料電池に向かって冷却媒体が流れる第３冷却媒体供給路と、
    前記第３燃料電池から前記第３冷却装置に向かって冷却媒体が流れる第３冷却媒体排出路と、
    前記第１冷却媒体供給路及び前記第１冷却媒体排出路の一方と前記第３冷却媒体供給路及び前記第３冷却媒体排出路の一方とを接続する第３接続路と、
    前記第１冷却媒体供給路及び前記第１冷却媒体排出路の他方と前記第３冷却媒体供給路及び前記第３冷却媒体排出路の他方とを接続する第４接続路と、
    前記第３接続路及び前記第４接続路にそれぞれ設けられた第３開閉弁及び第４開閉弁とを有し、
    前記制御装置は、
    前記第１燃料電池、前記第２燃料電池、及び前記第３燃料電池の発電により前記第１燃料電池、前記第２燃料電池、及び前記第３燃料電池にフラッディングが発生する可能性の有無を判定し、
    前記第１燃料電池、前記第２燃料電池、及び前記第３燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定した場合、前記第１燃料電池の発電を停止して、前記第１燃料電池を冷却する冷却媒体の温度が上昇するように前記第１調整装置または前記第１冷却装置を制御し、前記第１開閉弁、前記第２開閉弁、前記第３開閉弁、及び前記第４開閉弁を開くことを特徴とする請求項１乃至１３の何れかに記載の燃料電池システム。
  15. 前記制御装置は、前記第１燃料電池の発電の停止による発電電力の減少分に応じて前記第２燃料電池及び前記第３燃料電池の発電電力を増加させることを特徴とする請求項１４に記載の燃料電池システム。
  16. 前記第３冷却装置を迂回するように前記第３冷却媒体供給路及び前記第３冷却媒体排出路の間に接続された第２迂回路と、
    前記第２迂回路を流れる冷却媒体の流量を調整する第２調整装置と、
    前記第２冷却媒体供給路及び前記第２冷却媒体排出路の一方と前記第３冷却媒体供給路及び前記第３冷却媒体排出路の一方とを接続する第５接続路と、
    前記第２冷却媒体供給路及び前記第２冷却媒体排出路の他方と前記第３冷却媒体供給路及び前記第３冷却媒体排出路の他方とを接続する第６接続路と、
    前記第５接続路及び前記第６接続路にそれぞれ設けられた第５開閉弁及び第６開閉弁とを有し、
    前記制御装置は、前記第１燃料電池、前記第２燃料電池、及び前記第３燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定した場合、前記第１燃料電池及び第３燃料電池の発電を停止して、前記第１燃料電池を冷却する冷却媒体の温度が上昇するように前記第１調整装置または前記第１冷却装置を制御し、前記第３燃料電池を冷却する冷却媒体の温度が上昇するように前記第２調整装置または前記第２冷却装置を制御し、前記第３開閉弁、前記第４開閉弁、前記第５開閉弁、及び前記第６開閉弁を開くことを特徴とする請求項１４に記載の燃料電池システム。
  17. 前記制御装置は、前記第１燃料電池及び前記第３燃料電池の発電の停止による発電電力の減少分に応じて前記第２燃料電池の発電電力を増加させることを特徴とする請求項１６に記載の燃料電池システム。
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