JP2023062300A - 燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池システムにおいて、燃料電池を冷却するための冷却媒体の導電率の上昇を抑制する。【解決手段】燃料電池ＦＣに供給される冷却媒体の導電率を調整する調整部と、燃料電池システムＦＣＳとグランドとの間の絶縁抵抗を測定する測定部ＲＭと、燃料電池システムＦＣＳの動作中、絶縁抵抗が閾値以下である場合、冷却媒体の導電率が所定導電率以下になるように、調整部の動作を制御する制御部ＣＮＴとを備えて燃料電池システムＦＣＳを構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。

燃料電池システムとして、当該燃料電池システムの停止時、燃料電池を冷却するための冷却媒体に含まれる不純物イオンをイオン交換器により除去することで、冷却媒体の導電率を低下させ当該燃料電池システムとグランドとの間の絶縁抵抗の低下を抑制し漏電の発生を抑制するものがある。関連する技術として、特許文献１がある。なお、絶縁抵抗が低下する原因として、冷却媒体の導電率が高くなることの他に、燃料電池システムを覆う筐体や燃料電池システム内部の機器類が水に濡れることなどが考えられる。

ところで、燃料電池システムの生産後初回起動時や燃料電池システムの長期停止（長期放置）時では、冷却媒体を冷やすためのラジエータなどから冷却媒体に溶出される不純物イオンが比較的多くなり冷却媒体の導電率が上昇するおそれがある。

そのため、上記燃料電池システムでは、当該燃料電池システムの停止時のみ、冷却媒体から不純物イオンを除去する処理が行われる構成であるため、当該燃料電池システムの初回起動時や当該燃料電池システムの長期停止時、冷却媒体から不純物イオンを十分に除去することができず、冷却媒体の導電率が上昇し易くなり漏電の発生を抑制することが難しくなるおそれがある。

特開２０１８－１８５９５２号公報

本発明の一側面に係る目的は、燃料電池システムにおいて、燃料電池を冷却するための冷却媒体の導電率の上昇を抑制することである。

本発明に係る一つの形態である燃料電池システムは、燃料電池を冷却するための冷却媒体の導電率を調整する調整部と、当該燃料電池システムとグランドとの間の絶縁抵抗を測定する測定部と、当該燃料電池システムの動作中、前記絶縁抵抗が閾値以下である場合、前記冷却媒体の導電率が所定導電率以下になるように、前記調整部の動作を制御する制御部とを備える。

これにより、燃料電池システムの停止時のみにおいて、冷却媒体の導電率を低下させるための処理が行われる場合に比べて、冷却媒体の導電率を低下させる機会を増加させ、燃料電池システムの作動中にも導電率を低下させることができるため、冷却媒体の導電率の上昇を抑制することができる。

また、前記調整部は、前記冷却媒体から不純物イオンを除去するイオン交換器と、前記燃料電池及び前記イオン交換器にそれぞれ供給される前記冷却媒体の単位時間あたりの流量を調整するポンプとを備え、前記制御部は、当該燃料電池システムの動作中、前記絶縁抵抗が前記閾値以下である場合、前記冷却媒体の導電率が前記所定導電率以下になるように、前記ポンプの動作を制御するように構成してもよい。

また、前記調整部は、前記冷却媒体から不純物イオンを除去するイオン交換器と、前記燃料電池及び前記イオン交換器にそれぞれ前記冷却媒体を供給するポンプと、前記ポンプと前記燃料電池とをつなぐ第１経路と、前記第１経路と前記イオン交換器とをつなぐ第２経路との分岐点に設けられ、前記燃料電池及び前記イオン交換器にそれぞれ供給される前記冷却媒体の単位時間あたりの流量を調整する分岐弁とを備え、前記制御部は、当該燃料電池システムの動作中、前記絶縁抵抗が前記閾値以下である場合、前記冷却媒体の導電率が前記所定導電率以下になるように、前記分岐弁の動作を制御するように構成してもよい。

また、前記制御部は、当該燃料電池システムの起動時及び当該燃料電池システムの動作中、前記絶縁抵抗が前記閾値以下である場合、前記冷却媒体の導電率が前記所定導電率以下になるように、前記調整部の動作を制御するように構成してもよい。

これにより、冷却媒体の導電率を低下させる機会をさらに増やすことができるため、冷却媒体の導電率の上昇をさらに抑制することができる。

また、前記制御部は、当該燃料電池システムの生産後初回起動時、または、当該燃料電池システムの前回の停止時刻から今回の起動時刻までの停止時間が所定時間以上である場合、前記冷却媒体の導電率が前記所定導電率以下になるように、前記調整部の動作を制御するように構成してもよい。

これにより、燃料電池システムの起動時、冷却媒体に含まれる不純物イオンが比較的多くなるタイミングに絞って、冷却媒体の導電率を低下させることができるため、冷却媒体の導電率を低下させることによって燃料電池の発電準備が妨げられることを抑制することができ、発電準備にかかる時間が増加することを抑制することができる。

また、前記制御部は、当該燃料電池システムの動作中、前記絶縁抵抗が前記閾値以下である場合で、かつ、当該燃料電池システムから負荷に出力される出力電力が所定電力以下である場合、前記冷却媒体の導電率が前記所定導電率以下になるように、前記調整部の動作を制御するように構成してもよい。

これにより、燃料電池システムの動作中、燃料電池の温度を多少低下させても問題ないタイミングに絞って、冷却媒体の導電率を低下させることができるため、冷却媒体の導電率を低下させることによって燃料電池の発電が妨げられることを抑制することができ、所望な電力を負荷に出力させることができる。

本発明によれば、燃料電池システムにおいて、燃料電池を冷却するための冷却媒体の導電率の上昇を抑制することができる。

実施形態の燃料電池システムの一例を示す図である。 実施例１における制御部の動作を示すフローチャートである。 実施例２における制御部の動作を示すフローチャートである。 実施例３における制御部の動作を示すフローチャートである。 実施例４における制御部の動作を示すフローチャートである。 実施形態の燃料電池システムの変形例を示す図である。

以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。

図１は、実施形態の燃料電池システムの一例を示す図である。

図１に示す燃料電池システムＦＣＳは、燃料電池ＦＣと、ＤＣＤＣコンバータＣＮＶと、蓄電装置Ｂと、水素タンクＨＴと、インジェクタＩＮＪと、エアコンプレッサＡＣＰと、インタークーラＩＣと、イオン交換器ＩＥと、ラジエータＲと、ファンＦと、ポンプＰと、測定部ＲＭと、制御部ＣＮＴとを備え、外部の負荷Ｌｏに電力を供給する。

なお、燃料電池システムＦＣＳがフォークリフトなどの車両や電気自動車などの車両に搭載される場合、負荷Ｌｏは、走行モータを駆動するインバータ回路や電装機器などとする。

また、燃料電池システムＦＣＳを定置型発電機として構成してもよい。

燃料電池ＦＣは、互いに直列接続される複数の燃料電池セルにより構成される燃料電池スタックであり、燃料ガス（水素ガスなど）に含まれる水素と酸化剤ガス（空気など）に含まれる酸素との電気化学反応により電気を発生させる。

ＤＣＤＣコンバータＣＮＶは、制御部ＣＮＴにより動作が制御されることで燃料電池ＦＣから出力される電圧を所定の電圧に変換する。また、ＤＣＤＣコンバータＣＮＶから出力される電力は、負荷Ｌｏ、エアコンプレッサＡＣＰやインジェクタＩＮＪなどの補機、及び蓄電装置Ｂに供給される。

蓄電装置Ｂは、キャパシタなどにより構成され、負荷Ｌｏに電力を供給する。すなわち、ＤＣＤＣコンバータＣＮＶから出力される電力と、補機に供給される電力との差に相当する供給電力が、燃料電池システムＦＣＳの外部（例えば、車両に搭載される走行制御部）から要求される要求電力より大きい場合、その供給電力のうち、要求電力分の電力が負荷Ｌｏに供給されるとともに、残りの電力が蓄電装置Ｂに供給される。ＤＣＤＣコンバータＣＮＶから蓄電装置Ｂに電力が供給されると、蓄電装置Ｂが充電され蓄電装置Ｂの充電量が増加する。また、ＤＣＤＣコンバータＣＮＶから出力される電力と、補機に供給される電力との差に相当する供給電力が、燃料電池システムＦＣＳの外部から要求される要求電力より小さい場合、その供給電力が負荷Ｌｏに供給されるとともに、足りない分の電力が蓄電装置Ｂから負荷Ｌｏに供給される。蓄電装置Ｂから負荷Ｌｏに電力が供給されると、蓄電装置Ｂが放電され蓄電装置Ｂの充電量が減少する。なお、充電量とは、蓄電装置Ｂの充電率［％］（蓄電装置Ｂの満充電容量に対する残容量の割合）、または、蓄電装置Ｂに電流が流れていないときの蓄電装置Ｂの開回路電圧［Ｖ］、または、蓄電装置Ｂに電流が流れているときの蓄電装置Ｂの閉回路電圧［Ｖ］、または、蓄電装置Ｂに流れる電流の積算値［Ａｈ］などとする。

水素タンクＨＴは、燃料ガスの貯蔵容器である。水素タンクＨＴに貯蔵された燃料ガスはインジェクタＩＮＪを介して燃料電池ＦＣに供給される。

インジェクタＩＮＪは、燃料電池ＦＣに供給される燃料ガスの流量を調整する。

エアコンプレッサＡＣＰは、燃料電池システムＦＣＳの周囲に存在する酸化剤ガスを圧縮し燃料電池ＦＣに供給する。

インタークーラＩＣは、圧縮により高温になった酸化剤ガスをインタークーラＩＣに流れる冷却水などの冷却媒体と熱交換させる。

イオン交換器ＩＥは、フィルタなどにより構成され、冷却媒体から不純物イオンを除去（ろ過）する。なお、不純物イオンは、ラジエータＲ、ポンプＰ、及び配管などから冷却媒体に溶出され、冷却媒体に溶出される不純物イオンが多くなるほど、冷却媒体の導電率が上昇するものとする。また、イオン交換器ＩＥに供給される冷却媒体の単位時間あたりの流量が大きくなるほど、冷却媒体から除去される不純物イオンが多くなり冷却媒体の導電率が低下するものとする。また、燃料電池システムＦＣＳの生産後初回起動時や燃料電池システムＦＣＳの前回の停止時刻から今回の起動時刻までの停止時間が比較的長い場合、冷却媒体に溶出される不純物イオンが比較的多くなり冷却媒体の導電率が高くなるおそれがある。

ラジエータＲは、燃料電池ＦＣの発熱により温められた冷却媒体を外気と熱交換させる。

ファンＦは、ラジエータＲの放熱量を上昇させる。

ポンプＰは、ラジエータＲにより冷却された冷却媒体をインタークーラＩＣ及び配管Ｌ１（第１経路）を介して燃料電池ＦＣに供給するとともに、ラジエータＲにより冷却された冷却媒体をインタークーラＩＣ、配管Ｌ１、配管Ｌ１と配管Ｌ２（第２経路）との分岐点ＢＰ、及び配管Ｌ２を介してイオン交換器ＩＥに供給する。なお、燃料電池ＦＣに供給される冷却媒体は、燃料電池ＦＣの発熱により温められた後、燃料電池ＦＣから配管Ｌ３を介してラジエータＲに排出される。また、イオン交換器ＩＥに供給された冷却媒体はイオン交換器ＩＥにおいて不純物イオンが除去された後、イオン交換器ＩＥから配管Ｌ３を介してラジエータＲに排出される。すなわち、冷却媒体は、ポンプＰからインタークーラＩＣ、燃料電池ＦＣ、及びラジエータＲを経由してポンプＰまでの閉路において循環されるとともに、ポンプＰからインタークーラＩＣ、イオン交換器ＩＥ、及びラジエータＲを経由してポンプＰまでの閉路において循環される。そのため、燃料電池ＦＣにおいて温められた冷却媒体がラジエータＲにおいて冷却されるとともに、ラジエータＲなどから冷却媒体に溶出された不純物イオンがイオン交換器ＩＥにおいて除去されることが繰り返される。また、燃料電池ＦＣから出力される出力電力が大きくなるほど、燃料電池ＦＣの発熱量が多くなり、燃料電池ＦＣから排出される冷却媒体の温度が上昇するものとする。また、ポンプＰに備えられるモータの回転数が高くなるほど、燃料電池ＦＣ及びイオン交換器ＩＥにそれぞれ供給される冷却媒体の単位時間あたりの流量が多くなるものとする。これにより、燃料電池ＦＣに供給される冷却媒体の単位時間あたりの流量が多くなるほど、燃料電池ＦＣとの間で熱交換が行われる冷却媒体が多くなるため、燃料電池ＦＣの温度を低下させることができる。また、イオン交換器ＩＥに供給される冷却媒体の単位時間あたりの流量が多くなるほど、イオン交換器ＩＥにおいて冷却媒体から除去される不純物イオンが多くなるため、上記各閉路において循環される冷却媒体の導電率が低下する。これにより、ポンプＰを、冷却媒体の導電率を調整する調整部として機能させることができる。そのため、ポンプＰにより冷却媒体の導電率を小さくさせるほど、燃料電池システムＦＣＳとグランドとの間の絶縁抵抗を大きくさせることができ、漏電の発生を抑制することができる。

測定部ＲＭは、燃料電池システムＦＣＳとグランドとの間の絶縁抵抗を測定する。例えば、測定部ＲＭは、絶縁抵抗＝（燃料電池システムＦＣＳを覆う筐体とグランドとの間に印加される電圧）／（筐体とグランドとの間に流れる電流）を計算することにより、絶縁抵抗を測定する。なお、測定部ＲＭにより測定された絶縁抵抗が比較的小さくなる原因として、冷却媒体の導電率が比較的高くなることの他に、燃料電池システムＦＣＳを覆う筐体や燃料電池システムＦＣＳ内部の機器類が水に濡れることなどが挙げられる。そのため、測定部ＲＭにより測定された絶縁抵抗が比較的低い場合、冷却媒体の導電率が比較的高くなっている可能性がある、または、燃料電池システムＦＣＳを覆う筐体や燃料電池システムＦＣＳ内部の機器類が水に濡れている可能性があると予測することができる。

制御部ＣＮＴは、マイクロコンピュータなどにより構成される。

また、制御部ＣＮＴは、燃料電池システムＦＣＳの停止中、外部の制御部など（例えば、車両側の走行制御部）から送信される、燃料電池システムＦＣＳの起動指示を受信すると、発電準備処理（各種設定値を記憶部から読み出す処理、掃気処理、及び各種センサのチェックを行う処理など）を行うためにエアコンプレッサＡＣＰやインジェクタＩＮＪなどの動作を制御し、発電準備処理が終了すると、燃料電池ＦＣの発電を開始させて燃料電池システムＦＣＳを起動する。

また、制御部ＣＮＴは、燃料電池システムＦＣＳの動作中（燃料電池システムＦＣＳが起動してから停止するまでの間）、蓄電装置Ｂの充電量に応じて目標電力を変化させるとともに、燃料電池ＦＣから出力される電力が目標電力に追従するようにエアコンプレッサＡＣＰやインジェクタＩＮＪの動作を制御することで燃料電池ＦＣを発電させる。

また、制御部ＣＮＴは、燃料電池システムＦＣＳの動作中、外部の制御部などから送信される、燃料電池システムＦＣＳの停止指示を受信すると、燃料電池ＦＣの停止準備処理（各種設定値を記憶部に記憶する処理など）を行った後、燃料電池ＦＣの発電を終了させて燃料電池システムＦＣＳを停止させる。

また、制御部ＣＮＴは、燃料電池システムＦＣＳの動作中、燃料電池ＦＣから排出される冷却媒体の温度や測定部ＲＭにより測定される絶縁抵抗に応じて、ポンプＰの動作を制御する。例えば、制御部ＣＮＴは、ポンプＰに備えられるモータの目標回転数を、燃料電池ＦＣから排出される冷却媒体の温度に対応する回転数に設定する。この場合、燃料電池ＦＣから排出される冷却媒体の温度が高くなるほど、目標回転数を高くすることで、燃料電池ＦＣに供給される冷却媒体の単位時間あたりの流量を増加させることができるため、燃料電池ＦＣの温度上昇を抑えることができる。また、例えば、制御部ＣＮＴは、ポンプＰに備えられるモータの目標回転数を、測定部ＲＭにより測定される絶縁抵抗に対応する回転数に設定する。この場合、測定部ＲＭにより測定される絶縁抵抗が小さくなるほど、目標回転数を高くすることで、イオン交換器ＩＥに供給される冷却媒体の単位時間あたりの流量を増加させることができるため、冷却媒体の導電率の上昇を抑制することができる。

＜実施例１＞
図２は、実施例１における制御部ＣＮＴの動作を示すフローチャートである。

まず、制御部ＣＮＴは、燃料電池システムＦＣＳの起動指示を受信すると（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、発電準備処理を行い（ステップＳ１２）、燃料電池ＦＣの発電を開始させた後（ステップＳ１３）、測定部ＲＭにより測定された絶縁抵抗が閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ１４）。例えば、閾値は、燃料電池システムＦＣＳを覆う筐体とグランドとの間に比較的大きな電流が流れ始めるときに測定部ＲＭにより測定される絶縁抵抗より任意の値大きい絶縁抵抗とする。

次に、制御部ＣＮＴは、絶縁抵抗が閾値より大きい場合、すなわち、漏電が発生する可能性が低い場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）、ステップＳ１５に進み、絶縁抵抗が閾値以下である場合、すなわち、漏電が発生する可能性が高い場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１６に進む。

次に、ステップＳ１５において、制御部ＣＮＴは、ポンプＰに備えられるモータの目標回転数を回転数ω１にした後、ステップＳ１７に進む。なお、回転数ω１は、燃料電池ＦＣから排出される冷却媒体の温度が目標温度範囲内になるときのモータの回転数とする。また、目標温度範囲とは、燃料電池ＦＣが効率よく発電しているときに燃料電池ＦＣから排出される冷却媒体の温度の最小値から最大値までの範囲とする。

また、ステップＳ１６において、制御部ＣＮＴは、ポンプＰに備えられるモータの目標回転数を回転数ω２にした後、ステップＳ１７に進む。なお、回転数ω２は、燃料電池ＦＣから排出される冷却媒体の温度が目標温度範囲内になるときで、かつ、冷却媒体の導電率が所定導電率以下になるときのモータの回転数とする。また、所定導電率とは、燃料電池システムＦＣＳを覆う筐体とグランドとの間に比較的大きな電流が流れ始めるときの冷却媒体の導電率より任意の値大きい導電率とする。これにより、モータの目標回転数を回転数ω２にすることで、燃料電池ＦＣを効率よく発電させつつ、冷却媒体の導電率を所定導電率以下にさせることができる。回転数ω２は回転数ω１より大きい。

次に、ステップＳ１７において、制御部ＣＮＴは、燃料電池システムＦＣＳの停止指示を受信したか否かを判断する。

制御部ＣＮＴは、停止指示を受信していない場合（ステップＳ１７：Ｎｏ）、ステップＳ１４に戻り、停止指示を受信すると（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）、停止準備処理を行った後（ステップＳ１８）、燃料電池ＦＣの発電を停止させる（ステップＳ１９）。

すなわち、実施例１の制御部ＣＮＴは、燃料電池システムＦＣＳの動作中、測定部ＲＭにより測定される絶縁抵抗が閾値以下である場合、冷却媒体の導電率が所定導電率以下になるように、ポンプＰに備えられるモータの目標回転数を回転数ω２にする。

このように、実施例１の燃料電池システムＦＣＳでは、燃料電池システムＦＣＳの動作中、測定部ＲＭにより測定される絶縁抵抗が閾値以下である場合、冷却媒体の導電率を低下させるための処理が繰り返し行われる。そのため、燃料電池システムＦＣＳの停止時（停止準備処理など）のみにおいて、冷却媒体の導電率を低下させるための処理が行われる場合に比べて、冷却媒体の導電率を低下させる機会を増加させることができるため、冷却媒体の導電率の上昇を抑制することができる。これにより、燃料電池システムＦＣＳとグランドとの間の絶縁抵抗の低下を抑えることができ、漏電の発生を抑制することができる。

また、燃料電池システムＦＣＳの停止時のみにおいて、冷却媒体の導電率を低下させるための処理が行われる場合に比べて、冷却媒体の導電率を低下させる機会を増加させることができ、燃料電池システムの作動中にも、冷却媒体の導電率を低下させることができるため、冷却媒体から不純物イオンをより早く除去することができる。

＜実施例２＞
図３は、実施例２における制御部ＣＮＴの動作を示すフローチャートである。なお、図３に示すステップＳ１１～Ｓ１９は、図２に示すステップＳ１１～Ｓ１９と同じであるため、それら各ステップの説明を省略する。

図３に示すフローチャートにおいて、制御部ＣＮＴは、起動指示を受信し（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、発電準備処理を開始した後（ステップＳ２１）、絶縁抵抗が閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ２２）。

次に、制御部ＣＮＴは、絶縁抵抗が閾値以下である場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、ステップＳ２３に進み、絶縁抵抗が閾値より大きい場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）、ステップＳ２４に進む。

次に、ステップＳ２３において、制御部ＣＮＴは、ポンプＰに備えられるモータの目標回転数を回転数ω２にした後、ステップＳ２４に進む。

次に、ステップＳ２４において、制御部ＣＮＴは、発電準備処理が終了したか否かを判断し、発電準備処理が終了していない場合（ステップＳ２４：Ｎｏ）、ステップＳ２２に戻り、発電準備処理が終了した場合（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１３に進む。

すなわち、実施例２の制御部ＣＮＴは、燃料電池システムＦＣＳの起動時及び燃料電池システムＦＣＳの動作中、測定部ＲＭにより測定される絶縁抵抗が閾値以下である場合、冷却媒体の導電率が所定導電率以下になるように、ポンプＰに備えられるモータの目標回転数を回転数ω２にする。

このように、実施例２の燃料電池システムＦＣＳでは、燃料電池システムＦＣＳの動作中だけでなく、燃料電池システムＦＣＳの起動時（発電準備処理時）においても、測定部ＲＭにより測定される絶縁抵抗が閾値以下である場合、冷却媒体の導電率を低下させるための処理が繰り返し行われる。そのため、燃料電池システムＦＣＳの停止時のみにおいて、冷却媒体の導電率を低下させるための処理が行われる場合に比べて、冷却媒体の導電率を低下させる機会をさらに増加させることができるため、冷却媒体の導電率の上昇をさらに抑制することができる。これにより、燃料電池システムＦＣＳの絶縁抵抗の低下をより抑えることができ、漏電の発生をさらに抑制することができる。

＜実施例３＞
図４は、実施例３における制御部ＣＮＴの動作を示すフローチャートである。なお、図４に示すステップＳ１１～Ｓ１９は、図２に示すステップＳ１１～Ｓ１９と同じであり、図４に示すステップＳ２１～Ｓ２４は、図３に示すステップＳ２１～Ｓ２４と同じであるため、それら各ステップの説明を省略する。

図４に示すフローチャートにおいて、制御部ＣＮＴは、起動指示を受信し（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、発電準備処理を開始した後（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、燃料電池システムＦＣＳの今回の起動が生産後初回起動であるか否か、または、燃料電池システムＦＣＳの前回の停止時刻から今回の起動時刻までの停止時間が所定時間以上であるか否かを判断する（ステップＳ３１）。例えば、燃料電池システムＦＣＳの生産後、初めて起動するときに判定フラグがオンからオフに切り替えられる場合を想定する。この場合、制御部ＣＮＴは、判定フラグがオフである場合、燃料電池システムＦＣＳの今回の起動が生産後初回起動であると判断し、フラグがオンである場合、燃料電池システムＦＣＳの今回の起動が生産後初回起動でないと判断する。また、例えば、制御部ＣＮＴは、燃料電池システムＦＣＳの前回停止時の時刻を停止時刻として記憶部に記憶し、燃料電池システムＦＣＳの今回起動時の時刻を起動時刻として記憶部に記憶し、記憶部に記憶した停止時刻から起動時刻までの時間を停止時間として算出する。なお、所定時間は、冷却媒体の導電率が十分に低い状態から上記所定導電率まで上昇するときの燃料電池システムＦＣＳの停止時間とする。また、停止時間は、燃料電池システムＦＣＳが搭載される車両のイグニッションキーがオンである状態のまま車両が停車している時間としてもよい。

次に、制御部ＣＮＴは、燃料電池システムＦＣＳの今回の起動が生産後初回起動でない場合、または、停止時間が所定時間より短い場合（ステップＳ３１：Ｎｏ）、ステップＳ２２に進む。なお、制御部ＣＮＴは、上記判定フラグを認識することができないなど、燃料電池システムＦＣＳの今回の起動が生産後初回起動であるか否かを判断することができない場合や記憶部に前回の停止時刻が記憶されていないなど、停止時間を求めることができない場合も、ステップＳ２２に進むように構成してもよい。

一方、制御部ＣＮＴは、燃料電池システムＦＣＳの今回の起動が生産後初回起動である場合、または、停止時間が所定時間以上である場合（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、ステップＳ２３に進む。

すなわち、実施例３の制御部ＣＮＴは、燃料電池システムＦＣＳの起動時、燃料電池システムＦＣＳの今回の起動が生産後初回起動である場合、または、燃料電池システムＦＣＳの停止時間が所定時間以上である場合、冷却媒体の導電率が所定導電率以下になるように、ポンプＰに備えられるモータの回転数を回転数ω２にする。

このように、実施例３の燃料電池システムＦＣＳでは、燃料電池システムＦＣＳの起動時、冷却媒体に含まれる不純物イオンが比較的多くなるタイミングに絞って、冷却媒体の導電率を低下させることができるため、冷却媒体の導電率を低下させることによって燃料電池ＦＣの発電準備が妨げられることを抑制することができ、発電準備にかかる時間が増加することを抑制することができる。

＜実施例４＞
図５は、実施例４における制御部ＣＮＴの動作を示すフローチャートである。なお、図５に示すステップＳ１１～Ｓ１９は、図２に示すステップＳ１１～Ｓ１９と同じであり、図５に示すステップＳ２１～Ｓ２４は、図３に示すステップＳ２１～Ｓ２４と同じであるため、それら各ステップの説明を省略する。

図５に示すフローチャートにおいて、制御部ＣＮＴは、絶縁抵抗が閾値以下である場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、燃料電池システムＦＣＳから負荷Ｌｏに出力される出力電力が所定電力以下であるか否かを判断する（ステップＳ４１）。なお、所定電力は、ポンプＰに備えられるモータの目標回転数を回転数ω２にしても、燃料電池ＦＣの発電効率があまり低下しないときの燃料電池システムＦＣＳの出力電力とする。

次に、制御部ＣＮＴは、燃料電池システムＦＣＳの出力電力が所定電力より大きい場合（ステップＳ４１：Ｎｏ）、ステップＳ１５に進む。

一方、制御部ＣＮＴは、燃料電池システムＦＣＳの出力電力が所定電力以下である場合（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）、ステップＳ１６に進む。

すなわち、実施例４の制御部ＣＮＴは、燃料電池システムＦＣＳの動作中、絶縁抵抗が閾値以下である場合で、かつ、燃料電池システムＦＣＳから負荷Ｌｏに出力される出力電力が所定電力以下である場合、冷却媒体の導電率が所定導電率以下になるように、ポンプＰに備えられるモータの回転数を回転数ω２にする。

通常、燃料電池システムＦＣＳから負荷Ｌｏに出力される電力が比較的小さい場合（低負荷状態である場合）、燃料電池ＦＣの発熱量が小さくなり燃料電池ＦＣの温度が上昇し難い状態になる。

そこで、実施例４の燃料電池システムＦＣＳでは、燃料電池システムＦＣＳの動作中、測定部ＲＭにより測定される絶縁抵抗が閾値以下である場合で、かつ、燃料電池システムＦＣＳから負荷Ｌｏに出力される出力電力が比較的小さく燃料電池ＦＣの温度が上昇し難い場合、モータの目標回転数を回転数ω２にして冷却媒体の導電率を低下させる。これにより、燃料電池システムＦＣＳの動作中、モータの目標回転数を回転数ω２にすることで燃料電池ＦＣの温度を多少低下させても、燃料電池ＦＣの発電効率に悪影響を及ぼさないようにすることができるため、所望な電力を負荷Ｌｏに出力させることができる。

なお、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。

＜変形例＞
図６は、燃料電池システムＦＣＳの変形例を示す図である。なお、図１に示す構成と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。

図６に示す燃料電池システムＦＣＳにおいて、図１に示す燃料電池システムＦＣＳと異なる点は、配管Ｌ１と配管Ｌ２との分岐点ＢＰに分岐弁Ｖを設けている点である。

分岐弁Ｖは、ポンプＰからインタークーラＩＣを介して燃料電池ＦＣ及びイオン交換器ＩＥにそれぞれ供給される冷却媒体の単位時間あたりの流量を調整する。すなわち、分岐弁Ｖは、イオン交換器ＩＥに供給される冷却媒体の単位時間あたりの流量が所定流量になるように、イオン交換器ＩＥに供給される冷却媒体の単位時間あたりの流量を増加させる場合、その増加分、燃料電池ＦＣに供給される冷却媒体の単位時間あたりの流量を減少させる。または、分岐弁Ｖは、イオン交換器ＩＥに供給される冷却媒体の単位時間あたりの流量が所定流量になるように、イオン交換器ＩＥに供給される冷却媒体の単位時間あたりの流量を減少させる場合、その減少分、燃料電池ＦＣに供給される冷却媒体の単位時間あたりの流量を増加させる。すなわち、分岐弁Ｖを、冷却媒体の導電率を調整する調整部として機能させることができる。そのため、分岐弁Ｖにより冷却媒体の導電率を低下させるほど、燃料電池システムＦＣＳとグランドとの間の絶縁抵抗の低下を抑制することができ、漏電の発生を抑制することができる。

また、図６に示す制御部ＣＮＴは、燃料電池システムＦＣＳの動作中、測定部ＲＭにより測定される絶縁抵抗が閾値以下である場合、冷却媒体の導電率が所定導電率以下になるように、分岐弁Ｖの動作を制御する。

このように構成しても、燃料電池システムＦＣＳの動作中、測定部ＲＭにより測定される絶縁抵抗が閾値以下である場合、冷却媒体の導電率を低下させるための処理が繰り返し行われる。そのため、燃料電池システムＦＣＳの停止時（停止準備処理など）のみにおいて、冷却媒体の導電率を低下させるための処理が行われる場合に比べて、冷却媒体の導電率を低下させる機会を増加させることができるため、冷却媒体の導電率の上昇を抑制することができる。これにより、燃料電池システムＦＣＳとグランドとの間の絶縁抵抗の低下を抑えることができ、漏電の発生を抑制することができる。

なお、図６に示す制御部ＣＮＴは、燃料電池システムＦＣＳの起動時及び燃料電池システムＦＣＳの動作中、測定部ＲＭにより測定される絶縁抵抗が閾値以下である場合、冷却媒体の導電率が所定導電率以下になるように、分岐弁Ｖの動作を制御するように構成してもよい。

これにより、燃料電池システムＦＣＳの停止時のみにおいて、冷却媒体の導電率を低下させるための処理が行われる場合に比べて、冷却媒体の導電率を低下させる機会をさらに増加させることができるため、冷却媒体の導電率の上昇をさらに抑制することができる。

また、図６に示す制御部ＣＮＴは、燃料電池システムＦＣＳの起動時、燃料電池システムＦＣＳの今回の起動が生産後初回起動である場合、または、燃料電池システムＦＣＳの前回の停止時刻から今回の起動時刻までの停止時間が所定時間以上である場合、冷却媒体の導電率が所定導電率以下になるように、分岐弁Ｖの動作を制御するように構成してもよい。

これにより、燃料電池システムＦＣＳの起動時、冷却媒体に含まれる不純物イオンが比較的多くなるタイミングに絞って、冷却媒体の導電率を低下させることができるため、冷却媒体の導電率を低下させることによって燃料電池ＦＣの発電準備が妨げられることを抑制することができ、発電準備にかかる時間が増加することを抑制することができる。

また、図６に示す制御部ＣＮＴは、燃料電池システムＦＣＳの動作中、測定部ＲＭにより測定される絶縁抵抗が閾値以下である場合で、かつ、燃料電池システムＦＣＳから負荷Ｌｏに出力される出力電力が所定電力以下である場合、冷却媒体の導電率が所定導電率以下になるように、分岐弁Ｖの動作を制御するように構成してもよい。

これにより、燃料電池システムＦＣＳの動作中、冷却媒体の導電率が所定導電率以下になるように、分岐弁Ｖの動作を制御することで燃料電池ＦＣの温度を多少低下させても、燃料電池ＦＣの発電効率に悪影響を及ぼさないようにすることができるため、所望な電力を負荷Ｌｏに出力させることができる。

ＦＣＳ 燃料電池システム
ＦＣ 燃料電池
ＣＮＶ ＤＣＤＣコンバータ
Ｂ 蓄電装置
ＨＴ 水素タンク
ＩＮＪ インジェクタ
ＡＣＰ エアコンプレッサ
ＩＣ インタークーラ
ＩＥ イオン交換器
Ｒ ラジエータ
Ｆ ファン
Ｐ ポンプ
ＲＭ 測定部
ＣＮＴ 制御部
Ｌｏ 負荷
Ｖ 分岐弁

Claims (6)

1. 燃料電池を冷却するための冷却媒体の導電率を調整する調整部と、
   当該燃料電池システムとグランドとの間の絶縁抵抗を測定する測定部と、
   当該燃料電池システムの動作中、前記絶縁抵抗が閾値以下である場合、前記冷却媒体の導電率が所定導電率以下になるように、前記調整部の動作を制御する制御部と、
   を備える燃料電池システム。
2. 請求項１に記載の燃料電池システムであって、
   前記調整部は、
   前記冷却媒体から不純物イオンを除去するイオン交換器と、
   前記燃料電池及び前記イオン交換器にそれぞれ供給される前記冷却媒体の単位時間あたりの流量を調整するポンプと、
   を備え、
   前記制御部は、当該燃料電池システムの動作中、前記絶縁抵抗が前記閾値以下である場合、前記冷却媒体の導電率が前記所定導電率以下になるように、前記ポンプの動作を制御する
   ことを特徴とする燃料電池システム。
3. 請求項１に記載の燃料電池システムであって、
   前記調整部は、
   前記冷却媒体から不純物イオンを除去するイオン交換器と、
   前記燃料電池及び前記イオン交換器にそれぞれ前記冷却媒体を供給するポンプと、
   前記ポンプと前記燃料電池とをつなぐ第１経路と、前記第１経路と前記イオン交換器とをつなぐ第２経路との分岐点に設けられ、前記燃料電池及び前記イオン交換器にそれぞれ供給される前記冷却媒体の単位時間あたりの流量を調整する分岐弁と、
   を備え、
   前記制御部は、当該燃料電池システムの動作中、前記絶縁抵抗が前記閾値以下である場合、前記冷却媒体の導電率が前記所定導電率以下になるように、前記分岐弁の動作を制御する
   ことを特徴とする燃料電池システム。
4. 請求項１～３の何れか１項に記載の燃料電池システムであって、
   前記制御部は、当該燃料電池システムの起動時及び当該燃料電池システムの動作中、前記絶縁抵抗が前記閾値以下である場合、前記冷却媒体の導電率が前記所定導電率以下になるように、前記調整部の動作を制御する
   ことを特徴とする燃料電池システム。
5. 請求項１～３の何れか１項に記載の燃料電池システムであって、
   前記制御部は、当該燃料電池システムの生産後初回起動時、または、当該燃料電池システムの前回の停止時刻から今回の起動時刻までの停止時間が所定時間以上である場合、前記冷却媒体の導電率が前記所定導電率以下になるように、前記調整部の動作を制御する
   ことを特徴とする燃料電池システム。
6. 請求項１～３の何れか１項に記載の燃料電池システムであって、
   前記制御部は、当該燃料電池システムの動作中、前記絶縁抵抗が前記閾値以下である場合で、かつ、当該燃料電池システムから負荷に出力される出力電力が所定電力以下である場合、前記冷却媒体の導電率が前記所定導電率以下になるように、前記調整部の動作を制御する
   ことを特徴とする燃料電池システム。

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