JP6227499B2 - 燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法 - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法に関する。
燃料電池を備える燃料電池システムは、電動機で駆動する燃料電池車両などの電源に利用され、従来から様々な燃料電池システムが開発されている。
例えば、下記特許文献１では、燃料電池の発電中に滞留水が所定量以上であると判断された場合、滞留水を排出してフラッディングを回避するように構成されている。
また、下記特許文献２では、システム停止指令の検知後（燃料電池の発電停止後）に、酸化剤ガスを内部アノード流路に供給し、滞留水を排出するように構成されている。
例えば、下記特許文献１では、燃料電池の発電中に滞留水が所定量以上であると判断された場合、滞留水を排出してフラッディングを回避するように構成されている。
また、下記特許文献２では、システム停止指令の検知後（燃料電池の発電停止後）に、酸化剤ガスを内部アノード流路に供給し、滞留水を排出するように構成されている。
なお、上記したフラッディングとは、燃料電池内に滞留する滞留水が過剰であり、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜電極接合体）に燃料ガス、酸化剤ガスが供給され難く、ＭＥＡの発電性能が低下するおそれがある状態を指す。
また、上記する燃料電池内に滞留する滞留水には、ＭＥＡの表面に付着している水や、アノードセパレータの内部アノード流路及びカソードセパレータの内部カソード流路に滞留している水が含まれる。
また、上記する燃料電池内に滞留する滞留水には、ＭＥＡの表面に付着している水や、アノードセパレータの内部アノード流路及びカソードセパレータの内部カソード流路に滞留している水が含まれる。
しかしながら、上記特許文献１によれば、システム停止指令の検知時（燃料電池の発電停止時）の滞留水が考慮されていない。このため、例えば高負荷発電直後や暖機中又は暖機直後にシステム停止指令を検知すると、大量の滞留水が残留した状態で燃料電池システムが停止してしまう。
一方で、上記特許文献２によれば、燃料電池システムの停止時に残留する滞留水を低減させることができるが、酸化剤ガスをアノードに供給する装置等が必要となり、燃料電池システムの大型化を招いてしまう。
一方で、上記特許文献２によれば、燃料電池システムの停止時に残留する滞留水を低減させることができるが、酸化剤ガスをアノードに供給する装置等が必要となり、燃料電池システムの大型化を招いてしまう。
そこで、本発明は、前記する背景に鑑みて創案された発明であって、大型化を回避しつつ、燃料電池システムの停止時に残留する滞留水を低減させることができる燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法を提供することを課題とする。
前記課題を解決するための手段として、本発明に係る燃料電池システムは、燃料ガス及び酸化剤ガスが供給されて発電する燃料電池と、前記燃料電池の発電を制御する発電制御手段と、前記燃料電池の発電電力により駆動する空調用加熱装置と、前記空調用加熱装置に加熱される空調用冷媒が通流する空調用冷媒回路と、前記燃料電池を冷却する燃料電池用冷媒が通流する燃料電池用冷媒回路と、前記空調用冷媒回路と前記燃料電池用冷媒回路とを接続する接続手段と、を備え、前記発電制御手段は、通常時モードと停止時乾燥モードとを有し、前記通常時モードは、要求負荷に対応して前記燃料電池を発電させるモードであり、前記停止時乾燥モードは、システム停止指令を検知した場合、所定の目標乾燥発電時間が経過するまで、前記通常時モードよりも乾燥条件で前記燃料電池の発電を継続し、かつ、前記燃料電池の発電電力を前記空調用加熱装置で消費するモードであり、前記発電制御手段は、前記停止時乾燥モードの実行時において前記空調用冷媒の温度が所定値以上の場合、前記接続手段が前記空調用冷媒回路と前記燃料電池用冷媒回路とを接続させることを特徴とする。
前記する発明によれば、システム停止指令を検知した場合、乾燥条件での燃料電池の発電が行われるため、燃料電池システムの停止時に残留する滞留水が低減する。このため、次回の燃料電池システムの起動時に発電性能が低下するという不利益を回避できる。
また、燃料電池の発電により滞留水を排出させるため、燃料電池システムが通常備える構成で滞留水の排出を実現でき、燃料電池システムの大型化を回避することができる。
また、乾燥条件で発電された燃料電池の電力は、騒音や振動が発生し難い空調用加熱装置により消費されるため、燃料電池システムの静粛性が高く、商品性が向上する。
また、燃料電池の発電により滞留水を排出させるため、燃料電池システムが通常備える構成で滞留水の排出を実現でき、燃料電池システムの大型化を回避することができる。
また、乾燥条件で発電された燃料電池の電力は、騒音や振動が発生し難い空調用加熱装置により消費されるため、燃料電池システムの静粛性が高く、商品性が向上する。
ここで、空調用加熱装置に電力を供給し続けて空調用加熱装置が所定温度になると、フェイルセーフ機能により空調用加熱装置への電力供給が中断され、空調用加熱装置が停止するおそれがある。
しかし、前記構成によれば、空調用冷媒が所定値以上になった場合、言い換えれば、空調用加熱装置が所定温度になった場合、空調用冷媒回路と燃料電池用冷媒回路とが接続され、空調用冷媒のほかに燃料電池用冷媒も空調用加熱装置に通流する。
この結果、空調用加熱装置から熱を回収する冷媒の全体量が増加し、空調用加熱装置が停止し難くなる。このため、乾燥条件での発電を継続することができ、確実に滞留水が排出される。
しかし、前記構成によれば、空調用冷媒が所定値以上になった場合、言い換えれば、空調用加熱装置が所定温度になった場合、空調用冷媒回路と燃料電池用冷媒回路とが接続され、空調用冷媒のほかに燃料電池用冷媒も空調用加熱装置に通流する。
この結果、空調用加熱装置から熱を回収する冷媒の全体量が増加し、空調用加熱装置が停止し難くなる。このため、乾燥条件での発電を継続することができ、確実に滞留水が排出される。
また、前記課題を解決するための手段として、本発明に係る燃料電池システムは、燃料ガス及び酸化剤ガスが供給されて発電する燃料電池と、前記燃料電池の発電を制御する発電制御手段と、前記燃料電池の発電電力により駆動する空調用加熱装置と、前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給し、前記燃料電池の発電電力により駆動する酸化剤ガス供給手段と、を備え、前記発電制御手段は、通常時モードと停止時乾燥モードとを有し、前記通常時モードは、要求負荷に対応して前記燃料電池を発電させるモードであり、前記停止時乾燥モードは、システム停止指令を検知した場合、所定の目標乾燥発電時間が経過するまで、前記通常時モードよりも乾燥条件で前記燃料電池の発電を継続し、かつ、前記燃料電池の発電電力を前記空調用加熱装置で消費するモードであり、前記発電制御手段は、前記停止時乾燥モードの実行時において前記空調用加熱装置の消費電力量が所定値以上になったとき、前記酸化剤ガス供給手段の駆動量を増大させることを特徴とする。
前記構成によれば、空調用加熱装置での消費電力量が所定値（たとえば、フェイルセーフ機能により空調用加熱装置に供給される電力が減少し始めるときまでの電力量）以上になった場合、酸化剤ガス供給手段の駆動量が増大し、酸化剤ガス供給手段での消費電力量が増加する。
このため、空調用加熱装置の低減した消費電力が酸化剤ガス供給手段の増大した消費電力で補われ、乾燥状態での発電を継続することができ、確実に滞留水が排出される。
また、酸化剤ガス供給手段の駆動量が増大するため、燃料電池から排出される滞留水も増加し、燃料電池がより乾燥するようになる。
このため、空調用加熱装置の低減した消費電力が酸化剤ガス供給手段の増大した消費電力で補われ、乾燥状態での発電を継続することができ、確実に滞留水が排出される。
また、酸化剤ガス供給手段の駆動量が増大するため、燃料電池から排出される滞留水も増加し、燃料電池がより乾燥するようになる。
また、前記燃料電池システムは、前記燃料電池に向かう酸化剤ガスが通流する酸化剤ガス供給流路と、前記燃料電池からの酸化剤オフガスが通流する酸化剤オフガス排出流路と、前記酸化剤ガス供給流路と前記酸化剤オフガス排出流路とを接続し、前記燃料電池をバイパスするバイパス流路と、前記バイパス流路に配設されたバイパス弁と、前記燃料電池のインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置と、を備え、前記発電制御手段は、前記酸化剤ガス供給手段の駆動量を増大させている場合であって、前記インピーダンス測定装置により測定されたインピーダンス値が所定値以上になったとき、前記バイパス弁を開弁させることが好ましい。
前記する構成によれば、インピーダンス値が所定値以上と判定された場合、言い換えれば、電解質膜が乾燥状態と推定される場合に、開閉弁が開弁されて酸化剤ガスの一部がバイパス流路を通流するようになる。
この結果、燃料電池に供給される酸化剤ガスの流量、圧力が低減するため、排出される滞留水も低減し、燃料電池の電解質膜が適度な湿潤状態となる。
以上、前記構成によれば、電解質膜の破壊が防止されるとともに、次回の燃料電池スタックの起動性低下も生じ難い。
この結果、燃料電池に供給される酸化剤ガスの流量、圧力が低減するため、排出される滞留水も低減し、燃料電池の電解質膜が適度な湿潤状態となる。
以上、前記構成によれば、電解質膜の破壊が防止されるとともに、次回の燃料電池スタックの起動性低下も生じ難い。
また、前記燃料電池システムは、前記燃料電池の内部流路における滞留水量を把握する滞留水量把握手段を備え、前記発電制御手段は、前記滞留水量把握手段により把握された前記滞留水量が多いほど、前記停止時乾燥モードにおける前記燃料電池の発電量を増大させることが好ましい。
前記する構成によれば、滞留水量把握手段により把握された滞留水量に基づいて発電量を設定することができる。このため、滞留水の残留を抑制できるとともに燃料ガス（水素）の浪費を回避できる。
また、前記燃料電池システムは、前記システム停止指令前の検出時前の所定時間内に所定電流値以上の高負荷発電が行われたか否かを判定する高負荷発電判定手段を備え、前記発電制御手段は、前記高負荷発電判定手段により前記高負荷発電が行われたと判定された場合、前記発電制御手段が前記停止時乾燥モードにおける前記燃料電池の発電量を増大させることが好ましい。
前記する構成によれば、システム停止指令の検知前の所定時間内に高負荷発電が行われた場合、乾燥発電での発電量が増大し、確実に滞留水を排出することができる。
また、前記課題を解決するための手段として、本発明に係る燃料電池システムの制御方法は、燃料ガス及び酸化剤ガスが供給されて発電する燃料電池と、前記燃料電池の発電を制御する発電制御手段と、前記燃料電池の発電電力により駆動する空調用加熱装置と、前記空調用加熱装置に加熱される空調用冷媒が通流する空調用冷媒回路と、前記燃料電池を冷却する燃料電池用冷媒が通流する燃料電池用冷媒回路と、前記空調用冷媒回路と前記燃料電池用冷媒回路とを接続する接続手段と、を備える燃料電池システムの制御方法であって、通常時モードにより、要求負荷に対応して前記燃料電池を発電する工程と、システム停止指令を検知した場合、停止時乾燥モードにより、所定の目標乾燥発電時間が経過するまで、前記通常時モードよりも乾燥条件で前記燃料電池の発電を継続し、かつ、前記燃料電池の発電電力を前記空調用加熱装置で消費する工程と、を含み、前記停止時乾燥モードの実行時において前記空調用冷媒の温度が所定値以上の場合、前記接続手段が前記空調用冷媒回路と前記燃料電池用冷媒回路とを接続させることを特徴とする。
前記する発明によれば、システム停止指令を検知した場合、乾燥条件で燃料電池の発電が行われ、燃料電池システムの停止時に残留する滞留水が低減する。このため、次回の燃料電池システムの起動時に発電性能が低下するという不利益を回避できる。
また、滞留水の排出は、燃料電池システムが通常備える構成により実現でき、燃料電池システムの大型化が回避される。
また、乾燥条件で発電された燃料電池の電力が、空調用加熱装置により消費されるため、燃料電池システムの静粛性が高く、商品性が向上する。
また、前記構成によれば、空調用冷媒が所定値以上になった場合、言い換えれば、空調用加熱装置が所定温度になった場合、空調用冷媒回路と燃料電池用冷媒回路とが接続され、空調用冷媒のほかに燃料電池用冷媒も空調用加熱装置に通流する。
この結果、空調用加熱装置から熱を回収する冷媒の全体量が増加し、空調用加熱装置が停止し難くなる。このため、乾燥条件での発電を継続することができ、確実に滞留水が排出される。
また、前記課題を解決するための手段として、本発明に係る燃料電池システムの制御方法は、前記燃料電池の発電を制御する発電制御手段と、前記燃料電池の発電電力により駆動する空調用加熱装置と、前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給し、前記燃料電池の発電電力により駆動する酸化剤ガス供給手段と、を備える燃料電池システムの制御方法であって、通常時モードにより、要求負荷に対応して前記燃料電池を発電する工程と、システム停止指令を検知した場合、停止時乾燥モードにより、所定の目標乾燥発電時間が経過するまで、前記通常時モードよりも乾燥条件で前記燃料電池の発電を継続し、かつ、前記燃料電池の発電電力を前記空調用加熱装置で消費する工程と、を含み、前記停止時乾燥モードの実行時において前記空調用加熱装置の消費電力量が所定値以上になったとき、前記酸化剤ガス供給手段の駆動量を増大させることを特徴とする。
前記発明によれば、空調用加熱装置での消費電力量が所定値（たとえば、フェイルセーフ機能により空調用加熱装置に供給される電力が減少し始めるときまでの電力量）以上になった場合、酸化剤ガス供給手段の駆動量が増大し、酸化剤ガス供給手段での消費電力量が増加する。
このため、空調用加熱装置の低減した消費電力が酸化剤ガス供給手段の増大した消費電力で補われ、乾燥状態での発電を継続することができ、確実に滞留水が排出される。
また、酸化剤ガス供給手段の駆動量が増大するため、燃料電池から排出される滞留水も増加し、燃料電池がより乾燥するようになる。
また、滞留水の排出は、燃料電池システムが通常備える構成により実現でき、燃料電池システムの大型化が回避される。
また、乾燥条件で発電された燃料電池の電力が、空調用加熱装置により消費されるため、燃料電池システムの静粛性が高く、商品性が向上する。
また、前記構成によれば、空調用冷媒が所定値以上になった場合、言い換えれば、空調用加熱装置が所定温度になった場合、空調用冷媒回路と燃料電池用冷媒回路とが接続され、空調用冷媒のほかに燃料電池用冷媒も空調用加熱装置に通流する。
この結果、空調用加熱装置から熱を回収する冷媒の全体量が増加し、空調用加熱装置が停止し難くなる。このため、乾燥条件での発電を継続することができ、確実に滞留水が排出される。
また、前記課題を解決するための手段として、本発明に係る燃料電池システムの制御方法は、前記燃料電池の発電を制御する発電制御手段と、前記燃料電池の発電電力により駆動する空調用加熱装置と、前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給し、前記燃料電池の発電電力により駆動する酸化剤ガス供給手段と、を備える燃料電池システムの制御方法であって、通常時モードにより、要求負荷に対応して前記燃料電池を発電する工程と、システム停止指令を検知した場合、停止時乾燥モードにより、所定の目標乾燥発電時間が経過するまで、前記通常時モードよりも乾燥条件で前記燃料電池の発電を継続し、かつ、前記燃料電池の発電電力を前記空調用加熱装置で消費する工程と、を含み、前記停止時乾燥モードの実行時において前記空調用加熱装置の消費電力量が所定値以上になったとき、前記酸化剤ガス供給手段の駆動量を増大させることを特徴とする。
前記発明によれば、空調用加熱装置での消費電力量が所定値（たとえば、フェイルセーフ機能により空調用加熱装置に供給される電力が減少し始めるときまでの電力量）以上になった場合、酸化剤ガス供給手段の駆動量が増大し、酸化剤ガス供給手段での消費電力量が増加する。
このため、空調用加熱装置の低減した消費電力が酸化剤ガス供給手段の増大した消費電力で補われ、乾燥状態での発電を継続することができ、確実に滞留水が排出される。
また、酸化剤ガス供給手段の駆動量が増大するため、燃料電池から排出される滞留水も増加し、燃料電池がより乾燥するようになる。
本発明によれば、大型化を回避しつつ、燃料電池システムの停止時に残留する滞留水を低減させることができる燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法を提供することができる。
つぎに、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態では、モータにより駆動する燃料電池車（移動体）に燃料電池システムが搭載された例を挙げて説明するが、本発明は移動体に限らず、据え置き型の固定設備に備え付けてもよい。
≪燃料電池システムの構成≫
図１に示すように、燃料電池システム１は、燃料電池スタック１０と、燃料電池スタック１０のアノードに対して水素（燃料ガス）を給排するアノード系と、燃料電池スタック１０のカソードに対して酸素を含む空気（酸化剤ガス）を給排するカソード系と、燃料電池スタック１０を経由するように冷媒を循環させる冷媒系と、燃料電池スタック１０の発電電力を消費する電力消費系と、これらを電子制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit、電子制御装置）７０と、を備えている。
図１に示すように、燃料電池システム１は、燃料電池スタック１０と、燃料電池スタック１０のアノードに対して水素（燃料ガス）を給排するアノード系と、燃料電池スタック１０のカソードに対して酸素を含む空気（酸化剤ガス）を給排するカソード系と、燃料電池スタック１０を経由するように冷媒を循環させる冷媒系と、燃料電池スタック１０の発電電力を消費する電力消費系と、これらを電子制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit、電子制御装置）７０と、を備えている。
＜燃料電池スタック＞
燃料電池スタック１０は、複数（例えば２００〜４００枚）の固体高分子型の単セル１１が積層されて構成されている。各単セル１１は、積層方向に隣り合った単セル１１に電気的に接続され、単セル１１全体が直列接続になっている。
また、単セル１１の積層方向の両端には、ターミナルプレートがそれぞれ積層されている。このターミナルプレートは、後述する電力制御器５１を介して外部負荷に電気的に接続し、燃料電池スタック１０の発電電力を供給するための部材である。
燃料電池スタック１０は、複数（例えば２００〜４００枚）の固体高分子型の単セル１１が積層されて構成されている。各単セル１１は、積層方向に隣り合った単セル１１に電気的に接続され、単セル１１全体が直列接続になっている。
また、単セル１１の積層方向の両端には、ターミナルプレートがそれぞれ積層されている。このターミナルプレートは、後述する電力制御器５１を介して外部負荷に電気的に接続し、燃料電池スタック１０の発電電力を供給するための部材である。
単セル１１は、ＭＥＡと、ＭＥＡを挟み２枚の導電性を有するアノードセパレータ及びカソードセパレータと、を備えている。ＭＥＡは、１価の陽イオン交換膜（例えばパーフルオロスルホン酸型）からなる電解質膜（固体高分子膜）と、これを挟むアノード及びカソードと、を備えている。
電解質膜は水分透過性を有し、例えば、内部アノード流路１２の滞留水が減少すると、内部カソード流路１３の滞留水が電解質膜を透過して内部アノード流路１２に流出するようになっている。このため、内部アノード流路１２と内部カソード流路１３との一方の滞留水が排出されると、内部アノード流路１２と内部カソード流路１３との他方の滞留水も排出されるようになっている。
アノードセパレータには、各ＭＥＡのアノードに対して水素を給排するため単セル１１の積層方向に延びる貫通孔（内部マニホールドと称される）や、単セル１１の面方向に延びる溝が形成されており、これら貫通孔及び溝が内部アノード流路１２として機能している。
カソードセパレータには、各ＭＥＡのカソードに対して空気を給排するため単セル１１の積層方向に延びる貫通孔（内部マニホールドと称される）や、単セル１１の面方向に延びる溝が形成されており、これら貫通孔及び溝が内部カソード流路１３として機能している。
カソードセパレータには、各ＭＥＡのカソードに対して空気を給排するため単セル１１の積層方向に延びる貫通孔（内部マニホールドと称される）や、単セル１１の面方向に延びる溝が形成されており、これら貫通孔及び溝が内部カソード流路１３として機能している。
そして、内部アノード流路１２を介して各アノードに水素が供給されると、式（１）の電極反応が起こり、内部カソード流路１３を介して各カソードに空気が供給されると、式（２）の電極反応が起こり、各単セル１１で電位差（ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）、開回路電圧）が発生するようになっている。
次いで、燃料電池スタック１０とモータ５２等の外部負荷とが電気的に接続されて電流が取り出されると、燃料電池スタック１０が発電する。
次いで、燃料電池スタック１０とモータ５２等の外部負荷とが電気的に接続されて電流が取り出されると、燃料電池スタック１０が発電する。
２Ｈ２→４Ｈ＋＋４ｅ−…（１）
Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−→２Ｈ２Ｏ …（２）
Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−→２Ｈ２Ｏ …（２）
このように燃料電池スタック１０が発電すると、カソードで生成した水分（水蒸気）の一部が電解質膜を透過し、アノードに移動する。よって、アノードから排出されるアノードオフガスとカソードから排出されるカソードオフガスとが多湿になっている。また、カソードに供給される空気は、後記する加湿器３２により加湿されて多湿になっている。
また、アノードセパレータ及びカソードセパレータには、各単セル１１を冷却する冷媒が通流する溝や孔が形成されている。そして、これらの溝や孔が冷媒流路１４を構成している。
また、燃料電池スタック１０の一対のターミナルプレートには、インピーダンス測定装置１５が接続されている。インピーダンス測定装置１５は、燃料電池スタック１０の出力に交流電流を重畳させてインピーダンス値を測定する構成となっている。そして、インピーダンス測定装置１５による測定結果は、ＥＣＵ７０に出力されるようになっている。
なお、インピーダンス値は、電解質膜の湿潤状態に対応して変化し、インピーダンス値が高い場合に電解質膜が乾燥状態と推定され、インピーダンス値が低い場合に電解質膜は水が過剰な状態と推定される。
なお、インピーダンス値は、電解質膜の湿潤状態に対応して変化し、インピーダンス値が高い場合に電解質膜が乾燥状態と推定され、インピーダンス値が低い場合に電解質膜は水が過剰な状態と推定される。
＜アノード系＞
アノード系は、水素タンク２１と、常閉型の遮断弁２２と、インジェクタ２３と、エゼクタ２４と、気液分離器２５と、循環ポンプ２６と、常閉型のパージ弁２７と、常閉型のドレン弁２８と、圧力センサ（不図示）と、を備えている。
アノード系は、水素タンク２１と、常閉型の遮断弁２２と、インジェクタ２３と、エゼクタ２４と、気液分離器２５と、循環ポンプ２６と、常閉型のパージ弁２７と、常閉型のドレン弁２８と、圧力センサ（不図示）と、を備えている。
水素タンク２１は、水素が高圧で貯蔵された容器である。水素タンク２１は、配管２１ａ、遮断弁２２、配管２２ａ、インジェクタ２３、配管２３ａ、エゼクタ２４、配管２４ａを介して、内部アノード流路１２の入口に接続されている。そして、ＥＣＵ７０によって遮断弁２２が開かれてインジェクタ２３が水素を噴射（吐出）すると、水素タンク２１の水素が配管２１ａ等を通って内部アノード流路１２に供給されるようになっている。
遮断弁２２は、ＥＣＵ７０の指令に従って開閉する電磁式の開閉弁である。
なお、パージ弁２７、ドレン弁２８、後記する加湿器バイパス弁３３、スタックバイパス弁３４も同様の構成である。
なお、パージ弁２７、ドレン弁２８、後記する加湿器バイパス弁３３、スタックバイパス弁３４も同様の構成である。
インジェクタ２３は、ＥＣＵ７０がＰＷＭ制御することでニードルが進退し、水素タンク２１からの新規水素を、そのノズルから断続的に噴射する電子制御式の水素噴射装置である。このようにインジェクタ２３が水素を噴射することで、内部アノード流路１２を通流する水素の圧力、流量が制御されるようになっている。
また、インジェクタ２３が、水素の噴射量を可変することで、エゼクタ２４における負圧が可変するようになっている。このように負圧が可変すると、負圧によって吸引されるアノードオフガスの量、つまり、燃料ガス循環流路（配管２５ａ等）を循環する水素の循環量が制御されるようになっている。具体的には、インジェクタ２３からの水素の噴射量が多くなると、負圧が大きくなり、水素の循環量が増加する。
エゼクタ２４は、インジェクタ２３からの新規水素をノズルで噴射することで負圧を発生させ、この負圧によって配管２６ａのアノードオフガスを吸引し、新規水素とアノードオフガスとを混合し、内部アノード流路１２に向けて噴射するものである。
内部アノード流路１２の出口は、配管２５ａ、気液分離器２５、配管２５ｂ、循環ポンプ２６、配管２６ａを介して、エゼクタ２４の吸気口に接続され、内部アノード流路１２から排出された水素を含むアノードオフガスがエゼクタ２４に吸気されるようになっている。これにより、水素が内部アノード流路１２を経由して循環するようになっている。
なお、内部アノード流路１２からのアノードオフガスが通流するアノードオフガス排出流路は、配管２５ａと、配管２５ｂの一部と、配管２７ａと、配管２７ｂとを備えて構成されている。
なお、内部アノード流路１２からのアノードオフガスが通流するアノードオフガス排出流路は、配管２５ａと、配管２５ｂの一部と、配管２７ａと、配管２７ｂとを備えて構成されている。
気液分離器２５は、アノードオフガスに含まれる液体状の水を回収し分離するものである。回収・分離された水は、気液分離器２５の底部からなるタンク部に一時的に貯溜されるようになっている。
タンク部は、配管２８ａ、ドレン弁２８、配管２８ｂを介して、希釈器３６に接続されている。そして、ＥＣＵ７０によってドレン弁２８が開かれると、気液分離器２５の水が配管２８ａ等を通って希釈器３６に排出されるようになっている。
循環ポンプ２６は、前記燃料ガス循環流路（配管２５ａ等）に設けられ、ＥＣＵ７０の指令に従って作動することで、アノードオフガスを圧送し、水素の循環量を制御するポンプである。そして、循環ポンプ２６の回転速度が高くなると、循環ポンプ２６からのアノードオフガスの吐出圧が高く、そして、吐出量が多くなり、燃料ガス循環流路（配管２５ａ等）を循環する水素の循環量が増加するようになっている。
パージ弁２７は、システムの起動時や燃料電池スタック１０の発電時おいて、配管２５ｂを循環する水素に同伴する不純物（水蒸気、窒素等）を排出（パージ）する場合、ＥＣＵ７０により開くようになっている。
図示しない圧力センサは、配管２４ａ上に設置されて内部アノード流路１２の水素の圧力を検出するセンサであり、検出結果をＥＣＵ７０に出力している。
＜カソード系＞
カソード系は、エアポンプ３１と、加湿器３２と、加湿器バイパス弁３３と、スタックバイパス弁３４と、常開型の背圧弁３５と、希釈器３６と、流量センサ（不図示）と、圧力センサ（不図示）と、を備えている。
カソード系は、エアポンプ３１と、加湿器３２と、加湿器バイパス弁３３と、スタックバイパス弁３４と、常開型の背圧弁３５と、希釈器３６と、流量センサ（不図示）と、圧力センサ（不図示）と、を備えている。
エアポンプ３１は、配管３１ａ、加湿器３２、配管３２ａを介して、内部カソード流路１３の入口に接続されている。そして、ＥＣＵ７０の指令に従ってエアポンプ３１が作動すると、車外の酸素を含む空気がエアポンプ３１に吸気圧縮され、配管３１ａ等を通って内部カソード流路１３に供給される。
加湿器３２は、内部カソード流路１３に向かう空気を加湿するものである。具体的には、加湿器３２は、水分交換可能な中空糸膜３２ｄを備えており、この中空糸膜３２ｄを介して空気とカソードオフガスとを水分交換させている。
配管３１ａは、配管３３ａ、加湿器バイパス弁３３、配管３３ｂを介して、配管３２ａに接続されている。そして、ＥＣＵ７０によって加湿器バイパス弁３３が開かれると、新規空気が配管３３ａ等を通って加湿器３２をバイパスするようになっている。
内部カソード流路１３の出口は、配管３２ｂ、加湿器３２、配管３２ｃ、背圧弁３５、配管３５ａを介して、希釈器３６に接続されている。このため、内部カソード流路１３からのカソードオフガスは、配管３２ｂ等を通って、希釈器３６に供給される。
配管３２ａの途中と配管３２ｂの途中には、燃料電池スタック１０の内部カソード流路１３をバイパスするスタックバイパス管３４ａが設けられている。そして、スタックバイパス管３４ａの途中に、スタックバイパス弁３４が設けられている。
スタックバイパス弁３４は、ＥＣＵ７０の指令に従って開閉する常閉型の電磁弁である。そして、スタックバイパス弁３４が開くと、配管３２aを通流する空気の一部がスタックバイパス管３４ａに流れ込み、内部カソード流路１３を通流する空気の流量、圧力が小さくなる。
スタックバイパス弁３４は、ＥＣＵ７０の指令に従って開閉する常閉型の電磁弁である。そして、スタックバイパス弁３４が開くと、配管３２aを通流する空気の一部がスタックバイパス管３４ａに流れ込み、内部カソード流路１３を通流する空気の流量、圧力が小さくなる。
背圧弁３５は、バタフライ弁等から構成された常開型の弁であり、その開度はＥＣＵ７０によって制御される。具体的には、背圧弁３５の開度が小さくなると、内部カソード流路１３における空気の圧力（実カソード圧力）が高くなるようになっている。
希釈器３６は、パージ弁２７から導入されるアノードオフガスと、配管３５ａから導入されるカソードオフガス（希釈用ガス）とを混合し、アノードオフガス中の水素を、カソードオフガスで希釈する容器であり、その内部に希釈空間を備えている。そして、アノードオフガスとカソードオフガスとが混合することで生成した希釈後ガスは、配管３６ａを介して車外に排出されるようになっている。
図示しない流量センサは、エアポンプ３１の吸気口の近傍に取り付けられて質量流量（ｇ／ｓ）を検出するセンサであり、検出結果をＥＣＵ７０に出力している。
図示しない圧力センサは、配管３２ａに取り付けられて内部カソード流路１３の空気の圧力を検出するセンサであり、検出結果をＥＣＵ７０に出力している。
＜冷媒系＞
冷媒系は、冷媒ポンプ４１と、ラジエータ（放熱器）４２と、サーモスタット４３と、を備えている。
冷媒系は、冷媒ポンプ４１と、ラジエータ（放熱器）４２と、サーモスタット４３と、を備えている。
冷媒流路１４の出口は、配管４１ａを介して、冷媒ポンプ４１の吸込口に接続されている。冷媒ポンプ４１の吐出口は、配管４１ｂ、ラジエータ４２、配管４２ａ、サーモスタット４３、配管４３ａを介して、冷媒流路１４の入口に接続されている。そして、ＥＣＵ７０の指令に従って冷媒ポンプ４１が作動すると、スタック用冷媒が、冷媒流路１４及びラジエータ４２を経由するように循環し、燃料電池スタック１０が適宜に冷却されるようになっている。
配管４１ｂの途中には、サーモスタット４３に接続する配管４３ｂが設けられている。そして、低温起動時等においてスタック用冷媒の温度が低い場合、スタック用冷媒が配管４３ｂを通ってサーモスタット４３に向かいラジエータ４２をバイパスし、燃料電池スタック１０が早期に暖機されるようになっている。すなわち、サーモスタット４３（方向切換弁）は、スタック用冷媒の温度に対応して、スタック用冷媒の通流方向を切り換えるようになっている。
以下、スタック用冷媒が通流する回路（配管４１ａ、配管４１ｂ、配管４２ａ、配管４３ａ、配管４３ｂ）をスタック用冷媒回路（燃料電池用冷媒回路）という。
以下、スタック用冷媒が通流する回路（配管４１ａ、配管４１ｂ、配管４２ａ、配管４３ａ、配管４３ｂ）をスタック用冷媒回路（燃料電池用冷媒回路）という。
＜電力消費系＞
電力消費系は、電力制御器５１と、モータ５２と、空調システム８０とを備えている。
電力制御器５１は、ＥＣＵ７０からの指令に従って燃料電池スタック１０の発電電力（出力電流、出力電圧）を制御する機器であり、ＤＣ／ＤＣチョッパ等の電子回路を備えている。
モータ５２は、燃料電池車の駆動力を発生する電動機であり、電力制御器５１の出力端子（不図示）に接続されている。
電力消費系は、電力制御器５１と、モータ５２と、空調システム８０とを備えている。
電力制御器５１は、ＥＣＵ７０からの指令に従って燃料電池スタック１０の発電電力（出力電流、出力電圧）を制御する機器であり、ＤＣ／ＤＣチョッパ等の電子回路を備えている。
モータ５２は、燃料電池車の駆動力を発生する電動機であり、電力制御器５１の出力端子（不図示）に接続されている。
空調システム８０は、燃料電池車の車内温度を調整するためのシステムである。
図２に示すように、空調システム８０は、空調用冷媒が通流する空調用冷媒回路８１と、ヒータ（空調用加熱装置）８２と、温度センサ８３と、冷媒ポンプ８４と、ダクト８５と、送風機８６と、エバポレータ８７と、エアミックスドア８８と、ヒータコア８９と、を備えている。
図２に示すように、空調システム８０は、空調用冷媒が通流する空調用冷媒回路８１と、ヒータ（空調用加熱装置）８２と、温度センサ８３と、冷媒ポンプ８４と、ダクト８５と、送風機８６と、エバポレータ８７と、エアミックスドア８８と、ヒータコア８９と、を備えている。
温度センサ８３は、空調用冷媒の温度を検出するための装置であって、空調用冷媒回路８１上であってヒータ８２の下流側近傍に設けられている。温度センサ８３は、その検出結果をＥＣＵ７０とヒータ８２とに出力している。
ヒータ８２は、燃料電池スタック１０を電源とし、ＥＣＵ７０からの指令に基づいて空調用冷媒を加熱する電気ヒータであり、エアポンプ３１や燃料電池車両のアクセサリよりも消費電力が格段に大きい装置である。なお、ヒータ８２は、使用時に振動音や作動音が極めて小さい。
また、ヒータ８２には、加熱温度をＥＣＵ７０からの指令温度に適合させるため、電力制御器５１から供給される電力を調整するコントロール部（不図示）が設けられている。
コントロール部は、フェイルセーフ機能を有し、温度センサ８３により検出された温度がヒータ８２の使用上限となる温度に近づいた場合、ヒータ８２に供給される電力を減少するようになっている。さらに、コントロール部は、温度センサ８３により検出された温度がヒータ８２の上限値になった場合、ヒータ８２への電力供給を中断させるようになっている。
また、ヒータ８２には、加熱温度をＥＣＵ７０からの指令温度に適合させるため、電力制御器５１から供給される電力を調整するコントロール部（不図示）が設けられている。
コントロール部は、フェイルセーフ機能を有し、温度センサ８３により検出された温度がヒータ８２の使用上限となる温度に近づいた場合、ヒータ８２に供給される電力を減少するようになっている。さらに、コントロール部は、温度センサ８３により検出された温度がヒータ８２の上限値になった場合、ヒータ８２への電力供給を中断させるようになっている。
冷媒ポンプ８４は、ＥＣＵ７０からの指令に基づいて空調用冷媒を圧送するための装置である。
ダクト８５は、車室外と車室に連通する筒状部材である。ダクト８５内には、車室外側から順に、送風機８６、エバポレータ８７、エアミックスドア８８、ヒータコア８９が設置されている。
送風機８６は、車室外からの空気を吸入してダクト８５内に送り込むブロワである。
エバポレータ８７は、送風機８６から送り込まれる空気を冷却するものであり、冷房運転時に蒸発器として機能する。なお、図２において図示していないが、圧縮機（図示せず）、コンデンサ（凝縮器：図示せず）、膨張弁（図示せず）、及びエバポレータ８７が配管（図示せず）を介して環状に順次接続されている。前記した圧縮機が駆動し、膨張弁の開度が絞られることでエバポレータ８７に低温低圧の冷媒が流入する。
エバポレータ８７は、送風機８６から送り込まれる空気を冷却するものであり、冷房運転時に蒸発器として機能する。なお、図２において図示していないが、圧縮機（図示せず）、コンデンサ（凝縮器：図示せず）、膨張弁（図示せず）、及びエバポレータ８７が配管（図示せず）を介して環状に順次接続されている。前記した圧縮機が駆動し、膨張弁の開度が絞られることでエバポレータ８７に低温低圧の冷媒が流入する。
エアミックスドア８８は、例えば回動式のドアであり、ＥＣＵ７０からの指令に従い回動軸を中心として回動する。これによって、ヒータコア８９に流入する空気とヒータコア８９を迂回する空気との流量比を調整し、車室に送り込まれる空気の温度を設定することができる。
＜その他機器＞
図１に示すように、ＩＧ６１は、燃料電池車（燃料電池システム１）の起動スイッチであり、運転席周りに配置されている。ＩＧ６１は、ＥＣＵ７０と接続されており、ＥＣＵ７０は、ＩＧ６１のＯＮ信号／ＯＦＦ信号を検知するようになっている。
図１に示すように、ＩＧ６１は、燃料電池車（燃料電池システム１）の起動スイッチであり、運転席周りに配置されている。ＩＧ６１は、ＥＣＵ７０と接続されており、ＥＣＵ７０は、ＩＧ６１のＯＮ信号／ＯＦＦ信号を検知するようになっている。
アクセル開度センサ６２は、アクセル開度（アクセルの踏み込み量）を検出し、ＥＣＵ７０に出力するようになっている。
＜ＥＣＵ＞
ＥＣＵ７０は、燃料電池システム１を電子制御する制御装置であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェイス、電子回路などを含んで構成されている。そして、ＥＣＵ７０は、その内部に記憶されたプログラムに従って下記の機能を実行することで、各種機器を制御している。
ＥＣＵ７０は、燃料電池システム１を電子制御する制御装置であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェイス、電子回路などを含んで構成されている。そして、ＥＣＵ７０は、その内部に記憶されたプログラムに従って下記の機能を実行することで、各種機器を制御している。
≪発電制御機能≫
ＥＣＵ７０（発電制御手段）は、通常時モード又は停止時乾燥モードで、燃料電池システム１を運転する機能を備えている。
ＥＣＵ７０（発電制御手段）は、通常時モード又は停止時乾燥モードで、燃料電池システム１を運転する機能を備えている。
＜通常時モード＞
通常時モードは、ＩＧ６１のＯＮ時において、アクセル開度（要求負荷）に対応して水素、空気を通常に供給し、燃料電池スタック１０を通常に発電させるモードである。
なお、アクセル開度が大きくなると、目標アノード圧力、目標カソード圧力が高くなり、目標アノードガス流量（目標水素流量）、目標カソードガス流量（目標空気流量）が多くなり、燃料電池スタック１０の目標出力が大きくなる関係となっている。
通常時モードは、ＩＧ６１のＯＮ時において、アクセル開度（要求負荷）に対応して水素、空気を通常に供給し、燃料電池スタック１０を通常に発電させるモードである。
なお、アクセル開度が大きくなると、目標アノード圧力、目標カソード圧力が高くなり、目標アノードガス流量（目標水素流量）、目標カソードガス流量（目標空気流量）が多くなり、燃料電池スタック１０の目標出力が大きくなる関係となっている。
＜停止時乾燥モード＞
停止時乾燥モードは、ＩＧ６１のＯＦＦ信号（システム停止指令）を検知した場合、通常時モードよりも乾燥条件で燃料電池スタック１０を発電させるモードである。
また、ＥＣＵ７０は、停止時乾燥モードの実行時において、空調システム８０のヒータ８２と冷媒ポンプ８４とに運転指令を出し、燃料電池スタック１０により発電された電力をヒータ８２及び冷媒ポンプ８４に供給させる。
なお、消費電力量に関し、冷媒ポンプ８４よりもヒータ８２の方が格段に大きいことから、燃料電池スタック１０により発電された電力のほとんどがヒータ８２により消費される。
また、通常時モードよりも乾燥条件で燃料電池を発電させる方法として、つぎの４つが挙げられる。なお、本発明では、４つの乾燥方法のうち一つを単独で使用してもよいし、複数組み合わせて使用してもよい。
停止時乾燥モードは、ＩＧ６１のＯＦＦ信号（システム停止指令）を検知した場合、通常時モードよりも乾燥条件で燃料電池スタック１０を発電させるモードである。
また、ＥＣＵ７０は、停止時乾燥モードの実行時において、空調システム８０のヒータ８２と冷媒ポンプ８４とに運転指令を出し、燃料電池スタック１０により発電された電力をヒータ８２及び冷媒ポンプ８４に供給させる。
なお、消費電力量に関し、冷媒ポンプ８４よりもヒータ８２の方が格段に大きいことから、燃料電池スタック１０により発電された電力のほとんどがヒータ８２により消費される。
また、通常時モードよりも乾燥条件で燃料電池を発電させる方法として、つぎの４つが挙げられる。なお、本発明では、４つの乾燥方法のうち一つを単独で使用してもよいし、複数組み合わせて使用してもよい。
＜１．燃料電池スタックの温度上昇＞
第１に、燃料電池スタック１０の温度を通常時モードの設定温度よりも高めに設定し、燃料電池スタック１０の温度を上昇させることで滞留水を気化させ、燃料電池スタック１０から排出し易くする方法が挙げられる。
なお、燃料電池スタック１０の温度を上昇させる方法としては、冷媒ポンプ４１を間欠的に駆動したり、冷媒ポンプ４１のＯＮ時間を短くしたり、冷媒ポンプ４１を停止したりすることが挙げられるが、本発明においては特に限定されない。
また、燃料電池スタック１０の温度を上昇させる場合、燃料電池スタック１０の温度（図示しない温度センサの検出温度）がＭＥＡの限界温度（耐熱上限温度）を超えないように、冷媒ポンプ４１の制御する必要がある。なお、ＭＥＡの限界温度は、ＭＥＡの仕様（電解質膜の材質等）によって変化し、事前試験によって求められる。
その他、配管４１ａに絞り弁を設け、絞り弁の開度を小さく（絞り量を大きく）することで燃料電池スタック１０の温度を高めてもよい。
第１に、燃料電池スタック１０の温度を通常時モードの設定温度よりも高めに設定し、燃料電池スタック１０の温度を上昇させることで滞留水を気化させ、燃料電池スタック１０から排出し易くする方法が挙げられる。
なお、燃料電池スタック１０の温度を上昇させる方法としては、冷媒ポンプ４１を間欠的に駆動したり、冷媒ポンプ４１のＯＮ時間を短くしたり、冷媒ポンプ４１を停止したりすることが挙げられるが、本発明においては特に限定されない。
また、燃料電池スタック１０の温度を上昇させる場合、燃料電池スタック１０の温度（図示しない温度センサの検出温度）がＭＥＡの限界温度（耐熱上限温度）を超えないように、冷媒ポンプ４１の制御する必要がある。なお、ＭＥＡの限界温度は、ＭＥＡの仕様（電解質膜の材質等）によって変化し、事前試験によって求められる。
その他、配管４１ａに絞り弁を設け、絞り弁の開度を小さく（絞り量を大きく）することで燃料電池スタック１０の温度を高めてもよい。
＜２．アノード側滞留水の排出＞
第２に、パージ弁２７を連続して開いたり、パージ弁２７の開弁頻度を高めたりすることで、内部アノード流路１２を通流するアノードガス（燃料ガス）の流量を増加させ、滞留水を速やかに排出する方法が挙げられる。
また、これに代えて又は加えて、循環ポンプ２６を駆動させ、またはその回転速度を高めて、アノードガスの流量及び圧力を高めてもよい。
さらに、これらに代えて又は加えて、インジェクタ２３による水素の噴射量を増加してもよい。
第２に、パージ弁２７を連続して開いたり、パージ弁２７の開弁頻度を高めたりすることで、内部アノード流路１２を通流するアノードガス（燃料ガス）の流量を増加させ、滞留水を速やかに排出する方法が挙げられる。
また、これに代えて又は加えて、循環ポンプ２６を駆動させ、またはその回転速度を高めて、アノードガスの流量及び圧力を高めてもよい。
さらに、これらに代えて又は加えて、インジェクタ２３による水素の噴射量を増加してもよい。
＜３．カソード側滞留水の排出＞
第３に、背圧弁３５の開度を小さくしつつ、エアポンプ３１の回転速度を高めることで、内部カソード流路１３を通流する空気の流量、圧力を高め、内部カソード流路１３の滞留水を排出する方法が挙げられる。
第３に、背圧弁３５の開度を小さくしつつ、エアポンプ３１の回転速度を高めることで、内部カソード流路１３を通流する空気の流量、圧力を高め、内部カソード流路１３の滞留水を排出する方法が挙げられる。
＜４．供給される水分の低減＞
第４に、加湿器バイパス弁３３を開き、新規空気が加湿器バイパス弁３３を通り加湿器３２をバイパスすることで、内部カソード流路１３に供給される水分を低減させ、燃料電池スタック１０に供給（導入）される水分を低減する方法が挙げられる。
第４に、加湿器バイパス弁３３を開き、新規空気が加湿器バイパス弁３３を通り加湿器３２をバイパスすることで、内部カソード流路１３に供給される水分を低減させ、燃料電池スタック１０に供給（導入）される水分を低減する方法が挙げられる。
ＥＣＵ７０（発電制御手段）は、停止時乾燥モードの実行時において、フェイルセーフ機能によりヒータ８２の電力消費量が低減した場合、エアポンプ３１の駆動量を増大させる機能を備えている。
具体的には、燃料電池スタック１０から出力される電流値ＩＦＣが所定値Ａ以下になった場合、ヒータ８２の消費電力が低減したと推定し、ＥＣＵ７０は、駆動量を増大するようにエアポンプ３１に指令を出す。
また、ＥＣＵ７０は、電流値ＩＦＣが所定値Ａ以下になったと判定した場合、電流値ＩＦＣが低下したという履歴を残し、エアポンプ３１を駆動させたことを記憶する。
具体的には、燃料電池スタック１０から出力される電流値ＩＦＣが所定値Ａ以下になった場合、ヒータ８２の消費電力が低減したと推定し、ＥＣＵ７０は、駆動量を増大するようにエアポンプ３１に指令を出す。
また、ＥＣＵ７０は、電流値ＩＦＣが所定値Ａ以下になったと判定した場合、電流値ＩＦＣが低下したという履歴を残し、エアポンプ３１を駆動させたことを記憶する。
ＥＣＵ７０（発電制御手段）は、エアポンプ３１の駆動量を増大させた場合にインピーダンス測定装置１５から出力されるインピーダンス値に基づき、電解質膜を適度な湿潤状態に保つ機能を備えている。
具体的に、ＥＣＵ７０は、インピーダンス値が所定値ＢＨＩ以上であると判定した場合、スタックバイパス弁３４を開弁させて、エアポンプ３１から供給される空気の一部をスタックバイパス管３４ａに流すように制御する。
また、ＥＣＵ７０は、インピーダンス値が所定値ＢＬＯ以下であると判定した場合、スタックバイパス弁３４を閉弁させて、エアポンプ３１から供給される空気の全部を燃料電池スタック１０のカソードに流すように制御する。
また、ＥＣＵ７０は、インピーダンス値が所定値ＢＬＯ以下であると判定した場合、スタックバイパス弁３４を閉弁させて、エアポンプ３１から供給される空気の全部を燃料電池スタック１０のカソードに流すように制御する。
≪滞留水量把握機能≫
ＥＣＵ７０（滞留水量把握手段）は、燃料電池スタック１０を通常時モードで運転した場合における燃料電池スタック１０内の滞留水量を把握する滞留水量把握機能を備えている。なお、燃料電池スタック１０内の滞留水は、内部アノード流路１２に滞留する滞留水と、内部カソード流路１３に滞留する滞留水と、を含む。
ＥＣＵ７０（滞留水量把握手段）は、燃料電池スタック１０を通常時モードで運転した場合における燃料電池スタック１０内の滞留水量を把握する滞留水量把握機能を備えている。なお、燃料電池スタック１０内の滞留水は、内部アノード流路１２に滞留する滞留水と、内部カソード流路１３に滞留する滞留水と、を含む。
具体的には、ＥＣＵ７０は、目標電流値と図３のマップとに基づいて、単位時間あたりの滞留水の増加量（Δｇ／ｓｅｃ）を算出できるようになっている。そして、ＥＣＵ７０は、図３のマップにより算出された滞留水の増加量を時間で積分し、燃料電池スタック１０内の滞留水量を算出（推定）する。
なお、図３において、単位時間あたりの滞留水の増加量が０よりも大きいとは、滞留水が増加することを意味し、滞留水の増加量が０よりも小さいとは、滞留水が減少することを意味する。
なお、図３において、単位時間あたりの滞留水の増加量が０よりも大きいとは、滞留水が増加することを意味し、滞留水の増加量が０よりも小さいとは、滞留水が減少することを意味する。
図３に示すように、目標電流値が所定目標電流値以下の範囲では、目標電流値が大きくなるにつれて滞留水の増加量が小さくなる関係となっている。
これは、目標電流値が大きくなるにつれて、燃料電池スタック１０を通流する水素、空気の流量が増加し、水素、空気によって燃料電池スタック１０から押し出される滞留水量が、発電に伴い生成する生成水量よりも多くなるからである。
これは、目標電流値が大きくなるにつれて、燃料電池スタック１０を通流する水素、空気の流量が増加し、水素、空気によって燃料電池スタック１０から押し出される滞留水量が、発電に伴い生成する生成水量よりも多くなるからである。
また、目標電流値が所定目標電流値以上の範囲では、目標電流値が大きくなるにつれて滞留水の増加量が大きくなる関係となっている。これは、目標電流値が大きくなるにつれて、発電に伴い生成する生成水量が、燃料電池スタック１０から押し出される滞留水量よりも多くなるからである。なお、所定目標電流値は、事前試験により求められるものである。
ＥＣＵ７０（発電制御手段）は、滞留水量把握機能により把握された滞留水量を排出するために、停止時乾燥モードで燃料電池スタック１０を運転する目標時間（以下、「目標乾燥発電時間Ｔｃ」という。）を算出する機能を備えている。
具体的には、ＥＣＵ７０は、所定目標電流値で停止時乾燥モードを実行した場合における単位時間あたりの滞留水の増加量（低減量）を図３のマップから算出する。
そして、ＥＣＵ７０は、滞留水量把握機能により推定された滞留水量を、単位時間あたりの滞留水の増加量（低減量）で除算し、目標乾燥発電時間Ｔｃを算出する。
このため、滞留水量把握機能により把握された滞留水量が多いほど目標乾燥発電時間Ｔｃが長くなり、燃料電池スタック１０の発電量が多くなるに構成されている。
なお、本実施形態における所定目標電流値は、図３に示すように、単位時間当たりの滞留水低減量が最も値が大きい電流値となっている。
具体的には、ＥＣＵ７０は、所定目標電流値で停止時乾燥モードを実行した場合における単位時間あたりの滞留水の増加量（低減量）を図３のマップから算出する。
そして、ＥＣＵ７０は、滞留水量把握機能により推定された滞留水量を、単位時間あたりの滞留水の増加量（低減量）で除算し、目標乾燥発電時間Ｔｃを算出する。
このため、滞留水量把握機能により把握された滞留水量が多いほど目標乾燥発電時間Ｔｃが長くなり、燃料電池スタック１０の発電量が多くなるに構成されている。
なお、本実施形態における所定目標電流値は、図３に示すように、単位時間当たりの滞留水低減量が最も値が大きい電流値となっている。
≪燃料電池システムの動作≫
次に、燃料電池システム１の動作を説明する。
なお、動作の説明では、ＩＧ６１が継続してＯＮされ、ＥＣＵ７０が通常時モードを実行し、燃料電池スタック１０が通常に運転されている状態から説明する（Ｓｔａｒｔ）。
次に、燃料電池システム１の動作を説明する。
なお、動作の説明では、ＩＧ６１が継続してＯＮされ、ＥＣＵ７０が通常時モードを実行し、燃料電池スタック１０が通常に運転されている状態から説明する（Ｓｔａｒｔ）。
ステップＳ１０１において、ＥＣＵ７０は、ＩＧ６１のＯＦＦ信号（システム停止信号）を検出したか否かを判定する。
ＩＧ６１のＯＦＦ信号を検出していないと判定した場合（Ｓ１０１・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０は、ステップＳ１０１の処理を繰り返す。
一方、ＩＧ６１のＯＦＦ信号を検出したと判定した場合（Ｓ１０１・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０は、ステップＳ１０２の処理に進む。
ＩＧ６１のＯＦＦ信号を検出していないと判定した場合（Ｓ１０１・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０は、ステップＳ１０１の処理を繰り返す。
一方、ＩＧ６１のＯＦＦ信号を検出したと判定した場合（Ｓ１０１・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０は、ステップＳ１０２の処理に進む。
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ７０は、図３に示すマップに基づいて燃料電池スタック１０の滞留水量を把握し、その滞留水量を排出するために必要な目標乾燥発電時間Ｔｃを算出する。
ステップＳ１０３において、ＥＣＵ７０は、停止時乾燥モードを実行し、乾燥状態での燃料電池スタック１０の発電が開始する。また、ＥＣＵ７０は、燃料電池スタック１０の乾燥発電時間Ｔの計時を開始する。
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ７０は、空調システム８０（ヒータ８２と冷媒ポンプ８４）に運転指令を出し、ヒータ８２と冷媒ポンプ８４に電力供給を開始する。これにより、燃料電池スタック１０が発電した電力が消費される。
ステップＳ１０５において、ＥＣＵ７０は、燃料電池スタック１０から出力される電流値ＩＦＣが所定値Ａ以下であるか否かを判定する。
電流値ＩＦＣが所定値Ａ以下であると判定した場合（Ｓ１０５・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０は、フェイルセーフ機能によりヒータ８２の消費電力が低減したと判断し、ステップＳ１０８の処理に進む。
一方で、電流値ＩＦＣが所定値Ａ以下でないと判定した場合（Ｓ１０５・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０は、ステップＳ１０６の処理に進む。
電流値ＩＦＣが所定値Ａ以下であると判定した場合（Ｓ１０５・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０は、フェイルセーフ機能によりヒータ８２の消費電力が低減したと判断し、ステップＳ１０８の処理に進む。
一方で、電流値ＩＦＣが所定値Ａ以下でないと判定した場合（Ｓ１０５・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０は、ステップＳ１０６の処理に進む。
ステップＳ１０６では、電流値ＩＦＣの低下履歴があるか否かを判定する。
電流値ＩＦＣが低下した履歴がないと判定した場合（Ｓ１０６・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０は、エアポンプ３１が駆動していないと判断し、ステップＳ１０７の処理に進む。
一方で、電流値ＩＦＣが低下した履歴があると判定した場合（Ｓ１０６・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０は、エアポンプ３１が駆動したと判断し、ステップＳ１０９の処理に進む。
電流値ＩＦＣが低下した履歴がないと判定した場合（Ｓ１０６・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０は、エアポンプ３１が駆動していないと判断し、ステップＳ１０７の処理に進む。
一方で、電流値ＩＦＣが低下した履歴があると判定した場合（Ｓ１０６・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０は、エアポンプ３１が駆動したと判断し、ステップＳ１０９の処理に進む。
ステップＳ１０８において、ＥＣＵ７０は、エアポンプ３１の駆動量を増大させ、電流値ＩＦＣが低下した履歴を残す。
ステップＳ１０９において、ＥＣＵ７０は、インピーダンス値が所定値ＢＨＩ以上であるか否かを判定する。
インピーダンス値が所定値ＢＨＩ以上でないと判定した場合（Ｓ１０５・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０は、電解質膜が乾燥状態ではないと判断し、ステップＳ１１１の処理に進む。
一方で、インピーダンス値が所定値ＢＨＩ以上であると判定した場合（Ｓ１０９・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０は、電解質膜が乾燥状態にあると判断し、ステップＳ１１０の処理に進む。
インピーダンス値が所定値ＢＨＩ以上でないと判定した場合（Ｓ１０５・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０は、電解質膜が乾燥状態ではないと判断し、ステップＳ１１１の処理に進む。
一方で、インピーダンス値が所定値ＢＨＩ以上であると判定した場合（Ｓ１０９・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０は、電解質膜が乾燥状態にあると判断し、ステップＳ１１０の処理に進む。
ステップＳ１１０において、ＥＣＵ７０は、スタックバイパス弁３４に開弁指令を出す。これにより、エアポンプ３１により送り込まれる空気の一部がスタックバイパス管３４ａを通流するようになり、内部カソード流路１３を通流する空気の流量、圧力が小さくなる。この結果、電解質膜から排出される水が低減し、電解質膜が適度な湿潤状態となる。なお、当該処理後にステップＳ１０７に進む。
ステップＳ１１１において、ＥＣＵ７０は、インピーダンス値が所定値ＢＬＯ以下になっている否かを判定する。
インピーダンス値が所定値ＢＬＯ以下になっていないと判定した場合（Ｓ１１１・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０は、電解質膜が適度な湿潤状態であると判断し、ステップＳ１０７の処理に進む。
一方で、インピーダンス値が所定値ＢＬＯ以下になっていると判定した場合（Ｓ１１１・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０は、電解質膜が水過剰状態にあると判断し、ステップＳ１１２の処理に進む。
インピーダンス値が所定値ＢＬＯ以下になっていないと判定した場合（Ｓ１１１・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０は、電解質膜が適度な湿潤状態であると判断し、ステップＳ１０７の処理に進む。
一方で、インピーダンス値が所定値ＢＬＯ以下になっていると判定した場合（Ｓ１１１・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０は、電解質膜が水過剰状態にあると判断し、ステップＳ１１２の処理に進む。
ステップＳ１１２において、ＥＣＵ７０は、スタックバイパス弁３４に閉弁指令を出す。これにより、スタックバイパス管３４ａが通流不可となり、内部カソード流路１３を通流する空気の流量、圧力が大きくなる。この結果、電解質膜から排出される水が増加し、電解質膜が適度な湿潤状態となる。なお、当該処理後にステップ１０７に進む
ステップＳ１０７において、ＥＣＵ７０は、乾燥発電時間Ｔが目標乾燥発電時間ＴＣよりも大きいか否かを判定する。
乾燥発電時間Ｔが目標乾燥発電時間ＴＣよりも小さいと判定した場合（Ｓ１０７・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０は、滞留水量把握機能により把握した滞留水量（システム停止指令時の滞留水量）の全部を排出していないと判断し、ステップＳ１０５に戻り、ステップＳ１０５以下の処理を繰り返す。
一方で、乾燥発電時間Ｔが目標乾燥発電時間ＴＣよりも大きいと判定した場合（Ｓ１０７・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０は、滞留水量把握機能により把握した滞留水量（システム停止指令時の滞留水量）の全部を排出したと判断し、Ｅｎｄに進む。
乾燥発電時間Ｔが目標乾燥発電時間ＴＣよりも小さいと判定した場合（Ｓ１０７・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０は、滞留水量把握機能により把握した滞留水量（システム停止指令時の滞留水量）の全部を排出していないと判断し、ステップＳ１０５に戻り、ステップＳ１０５以下の処理を繰り返す。
一方で、乾燥発電時間Ｔが目標乾燥発電時間ＴＣよりも大きいと判定した場合（Ｓ１０７・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０は、滞留水量把握機能により把握した滞留水量（システム停止指令時の滞留水量）の全部を排出したと判断し、Ｅｎｄに進む。
Ｅｎｄにおいて、ＥＣＵ７０は、停止時乾燥モードの実行を停止する。つまり、燃料電池スタック１０の発電が停止するとともに、空調システム８０（ヒータ８２と冷媒ポンプ８４）の運転も停止して、燃料電池システム１が停止する。
〈燃料電池システムの効果〉
以上、本実施形態に係る燃料電池システム１及び燃料電池システム１の制御方法によれば、図５の時刻「ｔ１」に示すように、ＩＧ−ＯＦＦ信号（システム停止信号）を検出した場合に、乾燥条件で燃料電池の発電が行われる（Ｓ１０３参照）。
このため、燃料電池システム１の停止時に残留する滞留水が低減し、次回の燃料電池システム１の起動時に発電性能が低下するという不利益を回避できる。
また、乾燥条件で燃料電池スタック１０を発電させることで滞留水の排出を実現するため、燃料電池システム１が通常備える構成により滞留水の排出を実現でき、燃料電池システム１の大型化を回避することができる。
また、乾燥条件で発電された燃料電池スタック１０の電力は、騒音や振動が発生し難いヒータ８２により消費されるため、燃料電池システム１の静粛性が高く、商品性が向上する。
以上、本実施形態に係る燃料電池システム１及び燃料電池システム１の制御方法によれば、図５の時刻「ｔ１」に示すように、ＩＧ−ＯＦＦ信号（システム停止信号）を検出した場合に、乾燥条件で燃料電池の発電が行われる（Ｓ１０３参照）。
このため、燃料電池システム１の停止時に残留する滞留水が低減し、次回の燃料電池システム１の起動時に発電性能が低下するという不利益を回避できる。
また、乾燥条件で燃料電池スタック１０を発電させることで滞留水の排出を実現するため、燃料電池システム１が通常備える構成により滞留水の排出を実現でき、燃料電池システム１の大型化を回避することができる。
また、乾燥条件で発電された燃料電池スタック１０の電力は、騒音や振動が発生し難いヒータ８２により消費されるため、燃料電池システム１の静粛性が高く、商品性が向上する。
また、図５の時刻「ｔ２」に示すように、電流値ＩＦＣが所定値Ａ以下となった場合、言い換えれば、フェイルセーフ機能によりヒータ８２で消費される電力が低減した場合、エアポンプ３１の駆動量が増大し、エアポンプ３１での消費電力量が増加する。このため、ヒータ８２の低減した消費電力がエアポンプ３１の増大した消費電力で補われて、乾燥状態での発電を継続することができ、確実に滞留水が排出される。
また、エアポンプ３１の駆動量が増大するため、燃料電池スタック１０から排出される滞留水も増加してより乾燥するようになる。
また、エアポンプ３１の駆動量が増大するため、燃料電池スタック１０から排出される滞留水も増加してより乾燥するようになる。
また、図５の時刻「ｔ３」に示すように、インピーダンス値が所定値ＢＨＩ以上になっていると判定された場合、言い換えれば、電解質膜が乾燥状態と推定される場合に、スタックバイパス弁３４が開弁する。
このため、電解質膜の含水量が次第に増加し、電解質膜の破壊が防止される。また、次回の燃料電池スタック１０の起動性低下も回避することができる。
このため、電解質膜の含水量が次第に増加し、電解質膜の破壊が防止される。また、次回の燃料電池スタック１０の起動性低下も回避することができる。
また、図５の時刻「ｔ４」に示すように、インピーダンス値が所定値ＢＬＯ以下になっていると判定された場合、言い換えれば、電解質膜の水が過剰な状態と推定される場合、スタックバイパス弁３４が閉弁する。
このため、電解質膜の含水量が次第に低減して適度な湿潤状態となり、次回の燃料電池スタック１０の起動性低下を回避することができる。
このため、電解質膜の含水量が次第に低減して適度な湿潤状態となり、次回の燃料電池スタック１０の起動性低下を回避することができる。
また、滞留水量把握機能によりシステム停止時の滞留水量を把握されるとともに、発電制御機能により把握された滞留水量を排出できる目標乾燥発電時間Ｔｃが算出されるため、乾燥条件での発電時間が適当である。このため、停止時乾燥モードの終了時に滞留水が残留することがなく、かつ、水素の浪費を回避できる。
以上、実施形態に係る燃料電池システム１と燃料電池システム１の制御方法について説明したが、本発明は実施形態で説明した例に限定されない。
たとえば、本実施形態において、停止時乾燥モードの実行中（乾燥条件での燃料電池スタック１０の発電中）に、電流値ＩＦＣが所定値Ａ以下となった場合、エアポンプの駆動量を増加させているが、エアポンプ３１以外にバッテリの充電や、燃料電池車両のアクセサリで電力を消費するように構成してもよい。
たとえば、本実施形態において、停止時乾燥モードの実行中（乾燥条件での燃料電池スタック１０の発電中）に、電流値ＩＦＣが所定値Ａ以下となった場合、エアポンプの駆動量を増加させているが、エアポンプ３１以外にバッテリの充電や、燃料電池車両のアクセサリで電力を消費するように構成してもよい。
また、本実施形態では、ＥＣＵ７０が滞留水量を把握するとともに、その滞留水量に応じた目標乾燥発電時間ＴＣを算出するように構成されているが、目標乾燥発電時間ＴＣを予め設定された時間としてもよい。当該構成によっても、燃料電池システム１の停止時に残留する滞留水を減少させることができる。
また、ＩＧ−ＯＦＦ信号を検出する直前に燃料電池スタック１０が高負荷発電を行っており、上記した滞留水量把握機能で把握した滞留水量よりも実際の滞留水量が多いと認められるとき、ＥＣＵ７０が高負荷発電判定機能を備えるようにしてもよい。
ここで、高負荷発電判定機能とは、ＩＧ−ＯＦＦ信号（システム停止指令）の検出時前の所定時間内に、燃料電池スタック１０の電流値ＩＦＣが所定電流値以上であるか否かを判定する機能である。
そして、ＥＣＵ７０が高負荷発電判定機能を備える場合、乾燥発電時間を所定時間増加させるように構成してもよい。
具体的に、ＥＣＵ７０は、高負荷発電判定機能により大量の滞留水が発生したか否かを判定して大量の滞留水が発生したと判定した場合、滞留水量把握機能により算出した時間と所定時間（増加時間）を加算した時間を目標乾燥発電時間ＴＣに設定する。これによれば、乾燥状態で発電する時間が長くなり、確実に滞留水を排出することができる。
ここで、高負荷発電判定機能とは、ＩＧ−ＯＦＦ信号（システム停止指令）の検出時前の所定時間内に、燃料電池スタック１０の電流値ＩＦＣが所定電流値以上であるか否かを判定する機能である。
そして、ＥＣＵ７０が高負荷発電判定機能を備える場合、乾燥発電時間を所定時間増加させるように構成してもよい。
具体的に、ＥＣＵ７０は、高負荷発電判定機能により大量の滞留水が発生したか否かを判定して大量の滞留水が発生したと判定した場合、滞留水量把握機能により算出した時間と所定時間（増加時間）を加算した時間を目標乾燥発電時間ＴＣに設定する。これによれば、乾燥状態で発電する時間が長くなり、確実に滞留水を排出することができる。
また、本発明は、燃料電池用冷媒回路を通流するスタック用冷媒（燃料電池用冷媒）がヒータ８２に通流するように構成してもよい。以下、燃料電池用冷媒回路上のスタック用冷媒がヒータ８２に通流する変形例の詳細について説明する。
図６に示すように、変形例に係る燃料電池システム１Ａは、実施形態の燃料電池システム１に、空調用冷媒回路８１と燃料電池用冷媒回路とを接続する配管９１及び配管９２と、冷媒の流路を切り替える三方弁９０とを加えた構成となっている。
なお、三方弁９０と配管９１と配管９２とが特許請求の範囲に記載される「接続手段」に相当する構成である。
なお、三方弁９０と配管９１と配管９２とが特許請求の範囲に記載される「接続手段」に相当する構成である。
配管９１は、空調用冷媒回路８１を構成する配管８１ａと、燃料電池スタック１０の冷媒流路１４の入り口に接続する配管４３ａと、を接続し、空調用冷媒回路８１上の冷媒を燃料電池スタック用の冷却回路上に流すための配管である。
配管９２は、三方弁９０を介して、空調用冷媒回路８１を構成する配管８１ｃと、燃料電池スタック１０の冷媒流路１４の入り口に接続する配管４３ａと、を接続し、燃料電池用冷媒回路上の冷媒を空調用冷媒回路８１に流すための配管である。
三方弁９０は、配管８１ｂと配管８１ｃと配管９２との合流点に設けられ、ＥＣＵ７０の指令に従って、配管８１ｃに連続する流路を配管８１ｂ又は配管９２に切り替える弁である。
また、ＥＣＵ７０は、燃料電池スタック１０を通常時モードで運転している場合、三方弁９０に対し、配管８１ｃと配管８１ｂとを連続する流路となるように指令を出す。これにより、配管８１ａ上の冷媒が配管８１ｂ、配管８１ｃの順で流れて空調用冷媒回路８１を循環する（図６の矢印参照）。
一方で、ＥＣＵ７０は、燃料電池スタック１０を停止時乾燥モードで運転している場合（Ｓｔａｒｔ）、下記のような処理を行い、冷媒の通流を管理している。
ステップＳ２０１において、ＥＣＵ７０は、温度センサ８３に測定された冷媒温度ＴＥが所定温度ＴＤ以上になっているか否かを判定する。
冷媒温度ＴＥが所定温度ＴＤ以上でないと判定した場合（Ｓ２０１・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０は、ステップＳ２０２の処理に進む。
一方で、冷媒温度ＴＥが所定温度ＴＤ以上であると判定した場合、インピーダンス値が所定値ＢＨＩを超えていないと判定した場合（Ｓ２０１・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０は、ステップＳ２０３の処理に進む。
冷媒温度ＴＥが所定温度ＴＤ以上でないと判定した場合（Ｓ２０１・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０は、ステップＳ２０２の処理に進む。
一方で、冷媒温度ＴＥが所定温度ＴＤ以上であると判定した場合、インピーダンス値が所定値ＢＨＩを超えていないと判定した場合（Ｓ２０１・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０は、ステップＳ２０３の処理に進む。
ステップＳ２０２において、ＥＣＵ７０は、乾燥状態での燃料電池スタック１０の発電が終了したか否かを判定する。
乾燥状態での燃料電池スタック１０の発電が終了したと判定した場合には、Ｅｎｄに進み、三方弁９０に指令を出すことなく終了する。
一方で、乾燥状態での燃料電池スタック１０の発電が終了していないと判定した場合には、ステップＳ２０１に戻り、冷媒温度ＴＥが所定温度ＴＤ以上になっているか否かの判定を繰り返す。
乾燥状態での燃料電池スタック１０の発電が終了したと判定した場合には、Ｅｎｄに進み、三方弁９０に指令を出すことなく終了する。
一方で、乾燥状態での燃料電池スタック１０の発電が終了していないと判定した場合には、ステップＳ２０１に戻り、冷媒温度ＴＥが所定温度ＴＤ以上になっているか否かの判定を繰り返す。
ステップＳ２０３において、ＥＣＵ７０は、三方弁９０に配管８１ｃと配管９２とを連続する流路となるように指令を出す。
これにより、図８に示すように、配管８１ａ上の冷媒が配管９２に通流して配管４３ａに流れ込み、燃料電池用冷媒回路を流れるスタック用冷媒と合流する。
そして、スタック用冷媒と空調用冷媒との合流により、空調用冷媒の温度が低下するとともに、配管９２を通流して空調用冷媒回路８１に戻る。
なお、燃料電池用冷媒回路上に空調用冷媒が合流することに伴い、ＥＣＵ７０は、冷媒ポンプ４１の駆動量を増大させて、燃料電池用冷媒回路を流れる冷媒量を増加させる。
これにより、図８に示すように、配管８１ａ上の冷媒が配管９２に通流して配管４３ａに流れ込み、燃料電池用冷媒回路を流れるスタック用冷媒と合流する。
そして、スタック用冷媒と空調用冷媒との合流により、空調用冷媒の温度が低下するとともに、配管９２を通流して空調用冷媒回路８１に戻る。
なお、燃料電池用冷媒回路上に空調用冷媒が合流することに伴い、ＥＣＵ７０は、冷媒ポンプ４１の駆動量を増大させて、燃料電池用冷媒回路を流れる冷媒量を増加させる。
ステップＳ２０４において、ＥＣＵ７０は、乾燥状態での燃料電池スタック１０の発電が終了したか否かを判定する。
乾燥状態での燃料電池スタック１０の発電が終了したと判定した場合（Ｓ２０４・Ｙｅｓ）には、ステップＳ２０５に進む。一方で、乾燥状態での燃料電池スタック１０の発電が終了していないと判定した場合（Ｓ２０４・Ｎｏ）には、ステップＳ２０４に戻る。
乾燥状態での燃料電池スタック１０の発電が終了したと判定した場合（Ｓ２０４・Ｙｅｓ）には、ステップＳ２０５に進む。一方で、乾燥状態での燃料電池スタック１０の発電が終了していないと判定した場合（Ｓ２０４・Ｎｏ）には、ステップＳ２０４に戻る。
ステップＳ２０５において、ＥＣＵ７０は、三方弁９０に配管８１ｃと配管８１ｂとを連続する流路となるように指令を出す。これにより、冷媒は、空調用冷媒とスタック用冷媒とに分流する。そして、当該処理後にＥｎｄに進み、終了する。
以上、変形例に係る燃料電池システム１によれば、ヒータ８２から熱を回収する冷媒の全体量が増加し、ヒータ８２で消費される電力量が増加する。この結果、ヒータ８２を停止させることなく乾燥条件での発電を継続することができ、燃料電池スタック１０から確実に滞留水が排出される。
また、上記した所定温度ＴＤは、下記の範囲で適宜設定することができるものである。
所定温度ＴＤの上限は、ヒータ８２が図示しないコントローラ部により電力供給を停止されるおそれがある温度である。この温度よりも所定温度ＴＤが上回ってしまうと、ヒータ８２への電力供給が停止された後に、スタック用冷媒がヒータ８２に供給されるようになり、ヒータ８２の運転を継続できなくなるからである。
一方で、所定温度ＴＤの下限は、停止時乾燥モードを実行しているスタック用冷媒の温度である。この所定温度ＴＤがスタック用冷媒の温度よりも下回ってしまうと、スタック用冷媒と空調用冷媒とが合流することで空調用冷媒が温まってしまうからである。
所定温度ＴＤの上限は、ヒータ８２が図示しないコントローラ部により電力供給を停止されるおそれがある温度である。この温度よりも所定温度ＴＤが上回ってしまうと、ヒータ８２への電力供給が停止された後に、スタック用冷媒がヒータ８２に供給されるようになり、ヒータ８２の運転を継続できなくなるからである。
一方で、所定温度ＴＤの下限は、停止時乾燥モードを実行しているスタック用冷媒の温度である。この所定温度ＴＤがスタック用冷媒の温度よりも下回ってしまうと、スタック用冷媒と空調用冷媒とが合流することで空調用冷媒が温まってしまうからである。
そのほか、上記した変形例において、空調用冷媒がスタック用冷媒と合流することで、スタック用冷媒の温度が上昇した場合、サーモスタット４３が配管４２ａと配管４３ａとを連続して冷媒がラジエータ４２を通流する。このため、ラジエータ４２で放熱されて、空調用冷媒と合流した場合に空調用冷媒の温度を下げることができ、ヒータ８２の継続的な運転が可能となる。
１、１Ａ 燃料電池システム
１０ 燃料電池スタック（燃料電池）
１５ インピーダンス測定装置
２１ 水素タンク
２３ インジェクタ
３１ エアポンプ（酸化剤ガス供給手段）
３４ スタックバイパス弁（開閉弁）
３２ａ 配管（酸化剤ガス供給流路）
３２ｂ 配管（酸化剤オフガス排出流路）
３４ａ スタックバイパス管（バイパス流路）
５１ 電力制御器（発電制御手段）
５２ モータ
６２ アクセル開度センサ
７０ ＥＣＵ（発電制御手段、滞留水量把握手段）
８１ 空調用冷媒回路
８２ ヒータ（空調用加熱装置）
８３ 温度センサ（空調用冷媒温度検出手段）
９０ 三方弁
９１ 配管
９２ 配管
１０ 燃料電池スタック（燃料電池）
１５ インピーダンス測定装置
２１ 水素タンク
２３ インジェクタ
３１ エアポンプ（酸化剤ガス供給手段）
３４ スタックバイパス弁（開閉弁）
３２ａ 配管（酸化剤ガス供給流路）
３２ｂ 配管（酸化剤オフガス排出流路）
３４ａ スタックバイパス管（バイパス流路）
５１ 電力制御器（発電制御手段）
５２ モータ
６２ アクセル開度センサ
７０ ＥＣＵ（発電制御手段、滞留水量把握手段）
８１ 空調用冷媒回路
８２ ヒータ（空調用加熱装置）
８３ 温度センサ（空調用冷媒温度検出手段）
９０ 三方弁
９１ 配管
９２ 配管
Claims (7)
- 燃料ガス及び酸化剤ガスが供給されて発電する燃料電池と、
前記燃料電池の発電を制御する発電制御手段と、
前記燃料電池の発電電力により駆動する空調用加熱装置と、
前記空調用加熱装置に加熱される空調用冷媒が通流する空調用冷媒回路と、
前記燃料電池を冷却する燃料電池用冷媒が通流する燃料電池用冷媒回路と、
前記空調用冷媒回路と前記燃料電池用冷媒回路とを接続する接続手段と、
を備え、
前記発電制御手段は、通常時モードと停止時乾燥モードとを有し、
前記通常時モードは、要求負荷に対応して前記燃料電池を発電させるモードであり、
前記停止時乾燥モードは、システム停止指令を検知した場合、所定の目標乾燥発電時間が経過するまで、前記通常時モードよりも乾燥条件で前記燃料電池の発電を継続し、かつ、前記燃料電池の発電電力を前記空調用加熱装置で消費するモードであり、
前記発電制御手段は、前記停止時乾燥モードの実行時において前記空調用冷媒の温度が所定値以上の場合、前記接続手段が前記空調用冷媒回路と前記燃料電池用冷媒回路とを接続させる
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 燃料ガス及び酸化剤ガスが供給されて発電する燃料電池と、
前記燃料電池の発電を制御する発電制御手段と、
前記燃料電池の発電電力により駆動する空調用加熱装置と、
前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給し、前記燃料電池の発電電力により駆動する酸化剤ガス供給手段と、
を備え、
前記発電制御手段は、通常時モードと停止時乾燥モードとを有し、
前記通常時モードは、要求負荷に対応して前記燃料電池を発電させるモードであり、
前記停止時乾燥モードは、システム停止指令を検知した場合、所定の目標乾燥発電時間が経過するまで、前記通常時モードよりも乾燥条件で前記燃料電池の発電を継続し、かつ、前記燃料電池の発電電力を前記空調用加熱装置で消費するモードであり、
前記発電制御手段は、前記停止時乾燥モードの実行時において前記空調用加熱装置の消費電力量が所定値以上になったとき、前記酸化剤ガス供給手段の駆動量を増大させる
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 前記燃料電池に向かう酸化剤ガスが通流する酸化剤ガス供給流路と、
前記燃料電池からの酸化剤オフガスが通流する酸化剤オフガス排出流路と、
前記酸化剤ガス供給流路と前記酸化剤オフガス排出流路とを接続し、前記燃料電池をバイパスするバイパス流路と、
前記バイパス流路に配設されたバイパス弁と、
前記燃料電池のインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置と、
を備え、
前記発電制御手段は、前記酸化剤ガス供給手段の駆動量を増大させている場合であって、前記インピーダンス測定装置により測定されたインピーダンス値が所定値以上になったとき、前記バイパス弁を開弁させる
ことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システム。 - 前記燃料電池の内部流路における滞留水量を把握する滞留水量把握手段を備え、
前記発電制御手段は、前記滞留水量把握手段により把握された前記滞留水量が多いほど、前記停止時乾燥モードにおける前記燃料電池の発電量を増大させる
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。 - 前記システム停止指令の検出時前の所定時間内に所定電流値以上の高負荷発電が行われたか否かを判定する高負荷発電判定手段を備え、
前記発電制御手段は、前記高負荷発電判定手段により前記高負荷発電が行われたと判定された場合、前記発電制御手段が前記停止時乾燥モードにおける前記燃料電池の発電量を増大させる
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の燃料電池システム。 - 燃料ガス及び酸化剤ガスが供給されて発電する燃料電池と、
前記燃料電池の発電を制御する発電制御手段と、
前記燃料電池の発電電力により駆動する空調用加熱装置と、
前記空調用加熱装置に加熱される空調用冷媒が通流する空調用冷媒回路と、
前記燃料電池を冷却する燃料電池用冷媒が通流する燃料電池用冷媒回路と、
前記空調用冷媒回路と前記燃料電池用冷媒回路とを接続する接続手段と、
を備える燃料電池システムの制御方法であって、
通常時モードにより、要求負荷に対応して前記燃料電池を発電する工程と、
システム停止指令を検知した場合、停止時乾燥モードにより、所定の目標乾燥発電時間が経過するまで、前記通常時モードよりも乾燥条件で前記燃料電池の発電を継続し、かつ、前記燃料電池の発電電力を前記空調用加熱装置で消費する工程と、
を含み、
前記停止時乾燥モードの実行時において前記空調用冷媒の温度が所定値以上の場合、前記接続手段が前記空調用冷媒回路と前記燃料電池用冷媒回路とを接続させる
ことを特徴とする燃料電池システムの制御方法。 - 燃料ガス及び酸化剤ガスが供給されて発電する燃料電池と、
前記燃料電池の発電を制御する発電制御手段と、
前記燃料電池の発電電力により駆動する空調用加熱装置と、
前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給し、前記燃料電池の発電電力により駆動する酸化
剤ガス供給手段と、
を備える燃料電池システムの制御方法であって、
通常時モードにより、要求負荷に対応して前記燃料電池を発電する工程と、
システム停止指令を検知した場合、停止時乾燥モードにより、所定の目標乾燥発電時間が経過するまで、前記通常時モードよりも乾燥条件で前記燃料電池の発電を継続し、かつ、前記燃料電池の発電電力を前記空調用加熱装置で消費する工程と、
を含み、
前記停止時乾燥モードの実行時において前記空調用加熱装置の消費電力量が所定値以上になったとき、前記酸化剤ガス供給手段の駆動量を増大させる
ことを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
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