JP6350556B2 - 燃料電池システムおよび燃料電池の掃気方法 - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池システムおよび燃料電池の掃気方法に関する。

燃料電池では、運転に伴う生成水などによる水分が、燃料電池の運転停止後に燃料電池内に残る場合がある。燃料電池内の水分は、外気温の低下により凍結する虞があることから、燃料電池では、その停止に際して、掃気と呼ばれる処理を行なうことがある（例えば下記特許文献１参照）。掃気の対象には、燃料電池スタックのみならず、その周辺の管路、あるいは管路に配置されたポンプなどの補機が含まれる場合がある。また、長期間に亘って外気に曝される燃料電池車両では、停車の際にはさほど外気温が低くなくても、停車中に外気温が低下して、燃料電池内の水分が凍結することがありえる。このため、車両の停車中に、外気温が所定温度以下まで低下すると見込まれる際には、停車中の車両において、燃料電池を掃気することが行なわれてもいる。こうした停車中の掃気を、パーキング掃気と呼ぶ。パーキング掃気の際には、燃料電池は発電していないので、パーキング掃気動作はバッテリに充電された電気エネルギを用いて行なわれる。

特開２０１３−３７７９０号公報

しかしながら、掃気のためにバッテリを使用する際にバッテリの温度が低下していると、放電によってバッテリが劣化するという問題があった。かといって、バッテリの温度が低下した場合にパーキング掃気を行なわなければ、燃料電スタック等の凍結を引き起こす可能性がある。こうした問題は、燃料電池車両に限らず、燃料電池の停止中にバッテリを用いて掃気を行なう燃料電池システムに共通している。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の実施態様または実施形態として実現することが可能である。

（１）本発明の第１の実施態様として、燃料電池の掃気を行なう燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは、少なくとも前記燃料電池の運転の停止中に、電力の供給を行なうバッテリと；該バッテリからの電力の供給を受けて、ガスを前記燃料電池に供給するガス供給部と；前記燃料電池の運転停止中に前記バッテリの温度が到達すると想定される想定温度を取得する温度取得部と；前記燃料電池の運転の停止の際に、前記ガス供給部から前記燃料電池への前記ガスの供給を制御して、前記燃料電池を掃気する停止時掃気動作を実行可能な掃気制御部とを備える。ここで、掃気制御部は、前記燃料電池の運転の停止の際に前記想定温度が所定温度以上であると判断した場合には第１の掃気能力で、前記想定温度が前記所定温度未満であると判断した場合には前記第１の掃気能力より高い第２の掃気能力で、前記停止時掃気動作を実行する。

かかる燃料電池システムによれば、燃料電池の運転を停止する際に行なう停止時掃気動作において、燃料電池の停止の際に、バッテリの想定温度が所定の温度未満であれば、第１の掃気能力より高い第２の掃気能力で掃気して、燃料電池やその周辺などの掃気対象に存在することのある水分を、より一層排出することができる。従って、燃料電池の停止中に、バッテリの想定温度が所定温度未満となって、バッテリに放電を行なわせるとバッテリの劣化を招くような状況においては、バッテリを用いた掃気を行なわないという対応が可能となる。この結果、そうした状況において掃気を行なわないとものとすれば、バッテリの劣化を招くことがなく、バッテリ、延いては燃料電池システムの信頼性、耐久性を損なう可能性を低減できる。

本明細書において、燃料電池とは、電気化学反応を利用して、燃料ガスを用いた発電を行なう構成を意味する。燃料電池は、単一の発電体により実現することも可能であるが、発電単位（単セルともいう）を複数積層した燃料電池スタックの形態を取ることも差し支えない。燃料電池の運転の停止とは、燃料電池への燃料ガスの供給を止めて発電を停止することを言い、停止の際とは、燃料ガスの供給の停止あるいは発電の停止がなされるタイミングそれ自体に限定されず、その前後を含むタイミングを意味する。停止時掃気動作は、燃料電池への燃料ガスの供給が停止され、発電が完全に止ったタイミングに併せて行なっても良いし、燃料ガスの供給の停止後であって、まだ発電が完全に止る前から行なっても良い。あるいは、燃料ガスの供給を停止する処理を開始することを前提として、燃料ガスの供給の停止直前から行なっても良い。

（２）こうした燃料電池システムにおいて、前記掃気制御部は、更に、前記燃料電池の運転が停止されており、かつ前記燃料電池の運転の停止中である所定のタイミングで、前記ガス供給部から前記燃料電池への前記ガスの供給を制御して、前記燃料電池の掃気を行なうパーキング掃気動作を実行可能であり、前記想定温度が前記所定温度以上であると判断した場合には、前記パーキング掃気動作を実行し、前記想定温度が前記所定温度未満であると判断した場合には、前記パーキング掃気動作を実行しないものとして良い。こうした燃料電池システムによれば、バッテリの想定温度が所定温度未満の場合には、パーキング掃気動作を行なわないので、バッテリの想定温度が所定温度未満の場合のバッテリから放電を抑制できる。従って、バッテリの劣化を招く虞を抑制でき、バッテリ、延いては燃料電池システムの信頼性、耐久性を損なう可能性を低減できる。

（３）上記の燃料電池システムにおいて、前記掃気制御部は、前記想定温度が、前記所定温度より高い閾値温度以上であると判断した場合には、前記停止時掃気動作を実行しないものとしても良い。バッテリの想定温度が所定温度以上であれば、パーキング掃気動作実行をするものとしておけば、バッテリの想定温度が十分に高ければ、停止時掃気処理を行なわなくても、燃料電池の凍結といった不具合の発生を抑制できるので、停止時掃気動作に要するバッテリの放電を抑制できる。

（４）上記の燃料電池システムにおいて、前記燃料電池の凍結が生じ得るとして予め定めた条件が満たされているかを判定する冬判定部を備え、前記掃気制御部は、前記燃料電池の運転の停止の際に、前記条件が満たされていないと判定し、かつ前記想定温度が前記所定温度より高い閾値温度以上であると判断した場合には、前記停止時掃気動作を実行しないものとしてもよい。冬判定によって、燃料電池の凍結が生じ得るという条件が満たされていなければ、停止時掃気動作を実行しなくても、燃料電池の凍結といった不具合の発生を抑制できるので、結果的にバッテリの放電を抑制できる。

（５）上記の燃料電池システムにおいて、前記掃気制御部は、前記パーキング掃気動作では、前記燃料電池のアノード側の掃気と、前記燃料電池のカソード側の掃気とを個別に実行可能とし、前記冬判定部によって、前記条件が満たされていないと判定し、かつ前記想定温度が前記閾値温度以上であると判断した場合には、前記パーキング掃気動作において、前記燃料電池の前記アノード側の掃気と前記カソード側の掃気とを実行し、前記条件が満たされているか、あるいは前記想定温度が前記閾値温度未満であると判断した場合には、前記パーキング掃気動作において、前記アノード側の掃気を実行するものとしても良い。こうすれば、想定温度が前記所定温度より高い閾値温度以上であると判断した場合には、前記停止時掃気動作を実行しないものの、パーキング掃気動作において、カソード側の掃気とアノード側の掃気とを行なうので、燃料電池の水分を十分に排出することができる。

（６）こうした燃料電池システムにおいて、前記バッテリの温度を検出する温度センサを備え、前記温度取得部は、前記燃料電池の停止の際に前記温度センサにより検出した前記バッテリの温度を前記想定温度として取得するものとしても良い。燃料電池の停止から短時間であれば、燃料電池の停止の際のバッテリ温度と前記想定温度とは、それほど相違しないからである。本明細書における料電池の運転停止中にバッテリの温度が到達すると想定される想定温度とは、燃料電池の運転が停止されている間にバッテリの温度が変化して到達すると想定される温度であり、燃料電池の運転の停止中にバッテリからの放電を行なって良いか否かを判断するために用いられる温度である。こうしたバッテリの想定温度は、バッテリの温度を用いて想定するだけでなく、過去の温度変化のデータを用いた想定や、燃料電池の運転を停止した時間や季節に基づく想定、外部の気象サーバからの情報に基づく想定など、他の取得方法によって取得するものとしても良い。

（７）本発明の第２の実施態様として、燃料電池の運転の停止の際に、バッテリからの電力を利用してガスを燃料電池に供給し、前記燃料電池の掃気を行なう燃料電池の掃気方法が提供される。この燃料電池の掃気方法は、前記燃料電池の運転停止中に前記バッテリの温度が到達すると想定される想定温度を取得し；前記燃料電池の運転の停止の際に；前記想定温度が所定温度以上であると判断した場合には、前記燃料電池の掃気を、第１の掃気能力で行ない；前記想定温度が前記所定温度未満であると判断した場合には、前記燃料電池の掃気を、前記第１の掃気能力より高い第２の掃気能力で行なう。

この燃料電池の掃気方法によれば、燃料電池の停止の際に、バッテリの想定温度が所定の温度未満であれば、第１の掃気能力より高い第２の掃気能力で掃気して、燃料電池やその周辺などの掃気対象に存在することのある水分を、より一層排出することができる。従って、燃料電池の停止中に、バッテリの想定温度が所定温度未満となって、バッテリに放電を行なわせるとバッテリの劣化を招くような状況においては、バッテリを用いた掃気を行なわないという対応が可能となる。従って、そうした状況において掃気を行なわないとものとすれば、バッテリの劣化を招くことがなく、バッテリの信頼性、耐久性を損なう可能性を低減できる。

実施形態における燃料電池システムを示す概略構成図。 掃気動作に必要な電気的構成を模式的に示す説明図。 第１実施形態における停止時掃気動作の処理ルーチンを示すフローチャート。 第２実施形態における停止時掃気動作の処理ルーチンを示すフローチャート。 第２実施形態におけるパーキング掃気動作の処理ルーチンを示すフローチャート。 第２実施形態における車両停止時の温度と掃気動作との関係を示す説明図。 第３実施形態における冬判定処理ルーチンを示すフローチャート。 第３実施形態における停止時掃気動作の処理ルーチンを示すフローチャート。 第３実施形態におけるパーキング掃気動作の処理ルーチンを示すフローチャート。 第３実施形態における車両停止時の温度と掃気動作との関係を示す説明図。 車両停止中のバッテリの想定温度を取得する他の実施形態を示す説明図。

次に、本発明のいくつかの実施形態について説明する。
Ａ．全体構成：
図１は、本発明の一実施形態としての燃料電池システム１００の構成を示す概略図、図２は、掃気動作に必要な電気的構成を模式的に示す説明図である。この燃料電池システム１００は、燃料電池車両に搭載され、運転者からの要求に基づいて、車両の駆動等に必要な電力を発電し出力する。燃料電池車両は、例えば、四輪自動車である。燃料電池システム１００は、ＥＣＵ１０と、燃料電池スタック２０と、空気供給排出部３０と、水素ガス供給排出部５０と、冷媒循環部７０と、を備える。

ＥＣＵ１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）と記憶装置とを備えるマイクロコンピュータによって構成され、記憶装置上のプログラムを、ＣＰＵが実行することにより、種々の機能を発揮する。ＥＣＵ１０は、後述する複数のセンサ等からの信号を読み取り、またポンプ等のアクチュエータを制御することで、燃料電池システム１００の各構成部を制御して、出力要求に応じた電力を燃料電池スタック２０に発電させる機能を有する。また、後述する様に、ＥＣＵ１０は、バッテリの想定温度を取得する温度取得部や燃料電池スタック２０の掃気を行なう掃気制御部１５として機能する。

燃料電池スタック２０は、水素と酸素との電気化学反応によって発電するユニットであり、単セル２１を複数積層して形成される。各単セル２１は、それぞれが単体でも発電可能な発電要素であり、電解質膜の両面に電極（カソード、アノード）を配置した発電体である膜電極接合体と、膜電極接合体の両外側に配置されるセパレータと、を有する。電解質膜は、内部に水分を包含した湿潤状態のときに良好なプロトン伝導性を示す固体高分子薄膜によって構成される。燃料電池スタック２０は、数々の型を適用可能であるが、本実施形態では、固体高分子型を用いるものとした。

空気供給排出部３０は、燃料電池スタック２０に空気（酸化剤ガス）を供給する機能と、燃料電池スタック２０のカソード側の水分およびカソード排ガスを燃料電池システム１００の外部に排出する機能と、を有する。空気供給排出部３０は、燃料電池スタック２０の上流側に、空気供給用配管３１と、エアコンプレッサ３２と、エアフロメータ３３と、開閉弁３４と、を備える。空気供給用配管３１は、燃料電池スタック２０のカソード側の入口に接続されている配管である。エアコンプレッサ３２は、空気供給用配管３１を介して燃料電池スタック２０に接続されており、外気を取り込んで圧縮した空気を、単セル２１での発電における酸化剤ガスとして燃料電池スタック２０のカソード側に供給する。

エアフロメータ３３は、エアコンプレッサ３２の上流側において、エアコンプレッサ３２が取り込む外気の量を計測し、ＥＣＵ１０に出力する。ＥＣＵ１０は、この計測値に基づいてエアコンプレッサ３２を駆動することにより、燃料電池スタック２０に対する空気の供給量を制御する。開閉弁３４は、エアコンプレッサ３２と燃料電池スタック２０との間に設けられている。開閉弁３４は、通常、閉じた状態であり、エアコンプレッサ３２から所定の圧力を有する空気が空気供給用配管３１に供給されたときに開く。

空気供給排出部３０は、燃料電池スタック２０の下流側に、カソード排ガス用配管４１と、調圧弁４３と、圧力計測部４４と、を備える。カソード排ガス用配管４１は、燃料電池スタック２０のカソード側の出口に接続されている配管であり、排水及びカソード排ガスを燃料電池システム１００の外部へと排出可能である。調圧弁４３は、カソード排ガス用配管４１におけるカソード排ガスの圧力（燃料電池スタック２０のカソード側の背圧）を調整する。圧力計測部４４は、調圧弁４３の上流側に設けられており、カソード排ガスの圧力を計測し、その計測値をＥＣＵ１０に出力する。ＥＣＵ１０は、燃料電池スタック２０の運転時には、圧力計測部４４の計測値に基づいて調圧弁４３の開度を調整する。

水素ガス供給排出部５０は、燃料電池スタック２０に水素ガスを供給する機能と、燃料電池スタック２０から排出されるアノード排ガスを燃料電池システム１００の外部に排出する機能と、燃料電池システム１００内において循環させる機能と、を有する。水素ガス供給排出部５０は、燃料電池スタック２０の上流側に、水素ガス供給配管５１と、水素タンク５２と、を備える。水素タンク５２には、燃料電池スタック２０に供給するための高圧水素が充填されている。水素タンク５２は、水素ガス供給配管５１を介して燃料電池スタック２０のアノード側の入口に接続されている。

水素ガス供給配管５１には、さらに、開閉弁５３と、レギュレータ５４と、水素供給装置５５と、圧力計測部５６とが、この順序で、上流側（水素タンク５２側）から設けられている。ＥＣＵ１０は、開閉弁５３の開閉を制御することによって、水素タンク５２から水素供給装置５５の上流側への水素の流入を制御する。レギュレータ５４は、水素供給装置５５の上流側における水素の圧力を調整するための減圧弁であり、その開度がＥＣＵ１０によって制御されている。水素供給装置５５は、例えば、電磁駆動式の開閉弁であるインジェクタによって構成される。圧力計測部５６は、水素供給装置５５の下流側の水素の圧力を計測し、ＥＣＵ１０に出力する。ＥＣＵ１０は、圧力計測部５６の計測値に基づき、水素供給装置５５の開閉タイミングを表す駆動周期を制御することによって、燃料電池スタック２０に供給される水素量を制御する。

水素ガス供給排出部５０は、燃料電池スタック２０の下流側に、アノード排ガス用配管６１と、気液分離部６２と、水素ガス循環配管６３と、循環ポンプ６４と、アノード排水用配管６５と、排水弁６６と、圧力計測部６７と、を備える。アノード排ガス用配管６１は、燃料電池スタック２０のアノード側の出口と気液分離部６２とを接続する配管である。アノード排ガス用配管６１には、圧力計測部６７が設けられている。圧力計測部６７は、燃料電池スタック２０の水素マニホールドの出口近傍において、アノード排ガスの圧力（燃料電池スタック２０のアノード側の背圧）を計測し、ＥＣＵ１０に出力する。

気液分離部６２は、水素ガス循環配管６３と、アノード排水用配管６５とに接続されている。アノード排ガス用配管６１を介して気液分離部６２に流入したアノード排ガスは、気液分離部６２によって気体成分と水分とに分離される。気液分離部６２内において、アノード排ガスの気体成分は水素ガス循環配管６３へと誘導され、水分はアノード排水用配管６５へと誘導される。

水素ガス循環配管６３は、水素ガス供給配管５１の水素供給装置５５より下流に接続されている。水素ガス循環配管６３には、循環ポンプ６４が設けられている。循環ポンプ６４は、気液分離部６２において分離された気体成分を水素ガス供給配管５１へと送り出す循環ポンプとして機能する。燃料電池スタック２０の運転中であれば、この気体成分には水素が含まれているので、循環ポンプ６４を運転することにより、燃料電池スタック２０により消費されなかった水素ガスを再び燃料電池スタック２０に循環させることができる。

アノード排水用配管６５には排水弁６６が設けられている。排水弁６６は、ＥＣＵ１０からの指令に応じて開閉する。ＥＣＵ１０は、通常、排水弁６６を閉じておき、予め設定された所定の排水タイミングや、アノード排ガス中のガスの排出タイミングで排水弁６６を開く。アノード排水用配管６５の下流端は、アノード側の排水とアノード排ガスとを、カソード側の排水とカソード排ガスとに混合して排出可能なように、カソード排ガス用配管４１に合流されている（図示は省略）。

冷媒循環部７０は、冷媒用配管７１と、ラジエータ７２と、冷媒用ポンプ７５と、２つの温度計測部７６ａ，７６ｂとを備える。冷媒用配管７１は、燃料電池スタック２０を冷却するための冷媒を循環させるための配管であり、上流側配管７１ａと、下流側配管７１ｂと、で構成される。上流側配管７１ａは、燃料電池スタック２０内の冷媒流路の出口とラジエータ７２の入口とを接続する。下流側配管７１ｂは、燃料電池スタック２０内の冷媒流路の入口とラジエータ７２の出口とを接続する。

ラジエータ７２は、外気を取り込むファンを有し、冷媒用配管７１の冷媒と外気との間で熱交換させることにより、冷媒を冷却する。冷媒用ポンプ７５は、下流側配管７１ｂに設けられており、ＥＣＵ１０の指令に基づき駆動する。冷媒は、冷媒用ポンプ７５の駆動力によって冷媒用配管７１内を流れる。

第１温度計測部７６ａは上流側配管７１ａに設けられ、第２温度計測部７６ｂは下流側配管７１ｂに設けられている。ＥＣＵ１０は、２つの温度計測部７６ａ，７６ｂによって各配管７１ａ，７１ｂにおける冷媒温度を検出し、各配管７１ａ，７１ｂの冷媒温度の差から燃料電池スタック２０の運転温度を検出する。ＥＣＵ１０は、燃料電池スタック２０の運転温度に基づいて冷媒用ポンプ７５の回転数を制御することによって、燃料電池スタック２０の運転温度を適切に制御する。

燃料電池スタック２０は、上記の構成によって供給される水素と空気（酸素剤ガス）とを用いて発電する。発電した電気エネルギは、図示しないインバータを介して、車両走行用の駆動用モータ（図示省略）に供給される。また、燃料電池スタック２０から駆動用モータに電力を供給する電源ラインＰＬ（図２参照）には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の高圧側が接続されている。このＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、燃料電池スタック２０が発電した電力の電圧を、ＥＣＵ１０などが使用する低圧の電圧に変換するものである。ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の低圧側には、低圧の電源ラインＣＬを介して、バッテリ２５が接続されている。従って、本実施形態の燃料電池システム１００では、例えば、燃料電池スタック２０で発電した電力の内、駆動用モータ等の駆動に用いられた以外の余剰の電力や、駆動用モータが回生した電力などにより、バッテリ２５を充電することができる。燃料電池スタック２０がその運転を停止している場合でも、バッテリ２５が充電されていれば、その電力により、車両の各部、例えばＥＣＵ１０や補機類は動作可能である。

燃料電池システム１００が行なう掃気動作に必要な回路を中心に、その電気系統の一部について説明する。図２に示すように、燃料電池システム１００は、上述したＥＣＵ１０やバッテリ２５の他、外気温センサ８０、バッテリ温度センサ８１（図２では、ＢＴ温度センサと略記）、車速センサ８３などのセンサ類を備える。外気温センサ８０は、車両の外気温ＴＨＡを検出するセンサであり、測定結果である外気温ＴＨＡをＥＣＵ１０に出力する。外気温センサ８０は、本実施形態では、フロントバンパーの裏側に取り付けられているが、燃料電池車両の外側の温度を検出することができれば、いずれの位置に設けても良い。バッテリ温度センサ８１は、バッテリ２５の表面または近傍に設けられ、バッテリ２５の温度を検出し、これをＥＣＵ１０に出力する。車速センサ８３は、車両の速度を検出し、ＥＣＵ１０に出力するセンサである。本実施形態では、車速センサ８３は、車軸の回転数を検出し、その回転数から車速ＶＶを検出し出力するものとした。もとより、対地速度を検出するセンサなどで実現しても良い。また、本実施形態では、車速センサ８３は、車両の速度を検出するものとしたが、本実施形態では、後述する様に、車速が時速３０ｋｍ以上か未満かを判断を行なっているので、例えば車速が時速３０ｋｍ以上か未満かを識別できる信号を、ＥＣＵ１０に出力するものであっても差し支えない。

燃料電池システム１００は、この他、スタートスイッチ９０やパーキングタイマ９１、複数のリレー１１ないし１３などを備える。スタートスイッチ９０は、燃料電池システムの運転の起動・停止の要求をＥＣＵ１０に知らせるものであり、パーキングタイマ９１は、車両が停止している状態（以下、これを「パーキング」という）で所定時間が経過したとき、ＥＣＵ１０を起動するためのものである。パーキングタイマ９１は、ＥＣＵ１０からの指示により動作を開始する。スタートスイッチ９０やパーキングタイマ９１は、バッテリ２５の出力電圧を信号として利用し、そのオン・オフを、ＥＣＵ１０の割込端子ＩＲ１およびＩＲ２にそれぞれに出力するよう接続されている。

バッテリ２５からの電源ラインＣＬは、ＥＣＵ１０の電源端子Ｖｃに接続されている他、エアコンプレッサ３２、循環ポンプ６４、調圧弁４３などに、リレー１１ないし１３の接点を介して、それぞれ接続されている。このリレー１１ないし１３自体は、ＥＣＵ１０に接続されており、ＥＣＵ１０により動作させることができる。従って、ＥＣＵ１０は、リレー１１ないし１３の接点を、個別にオン・オフ可能である。ＥＣＵ１０やエアコンプレッサ３２などの補機類は、バッテリ２５に接続された電源ラインＣＬから電力の供給を受けて動作するので、燃料電池スタック２０が発電しているときのみならず、燃料電池スタック２０による発電が停止している場合でも、バッテリ２５の残存容量が十分にあれば、動作可能である。

図２に示した構成では、バッテリ２５からの電源ラインＣＬは、ＥＣＵ１０や各リレー１１ないし１３の接点に常時接続されている。従って、ＥＣＵ１０は、常時動作しており、スタートスイッチ９０やパーキングタイマ９１からの信号を入力すると、これを割込として受け付けて、所定のプログラムを実行することで、燃料電池システム１００の動作を開始または停止するようにしている。ＥＣＵ１０は、燃料電池スタック２０の運転を停止している場合には、割込端子ＩＲ１，ＩＲ２の監視以外の機能はオフとするので、ＥＣＵ１０による電力消費は最小限に抑えられている。もとより、バッテリ２５からの電源ラインＣＬを、スタートスイッチ９０やパーキングタイマ９１などを介してＥＣＵ１０の電源端子Ｖｃに接続するものとし、燃料電池スタック２０の停止時には、パーキングタイマ９１以外への電源供給を遮断し、バッテリ２５の消費電力を更に低減するものとしても良い。

次に、ＥＣＵ１０の掃気制御部１５が実施する掃気動作について説明する。上記構成を有する燃料電池システム１００は、燃料電池スタック２０の運転を停止する際に停止時掃気動作を、また必要があれば、燃料電池スタック２０を搭載した車両パーキング時にパーキング掃気動作を、それぞれ実行する。こうした掃気動作を行なうのは、以下の理由による。

既述したように、燃料電池スタック２０の各単セル２１は湿潤状態で良好なプロトン伝導性を示す電解質膜を備えている。そのため、燃料電池スタック２０の運転中には、燃料電池スタック２０の内部は適度な湿潤状態に保持される。従って、燃料電池スタック２０の運転を停止する場合には、燃料電池スタック２０の内部や、その接続配管の内部には、水分が残留し、氷点下などの低温環境にさらされて凍結するといった事態が生じる可能性が想定される。燃料電池スタック２０や管路で凍結が生じると、次に燃料電池スタック２０での発電を行なおうとする際、燃料ガスや空気の流れが阻害されて、発電が行なえない場合や、燃料電池スタック２０の各単セル２１の劣化を生じる場合が想定される。従って、燃料電池スタック２０の運転により生じた水分は、凍結の虞がある場合には、取除いておくことが望ましい。これが、燃料電池スタック等に残存する水分を除去するために、気体を供給して、水分を取除く動作、即ち掃気動作を実施する理由である。

Ｂ．第１実施形態における掃気動作：
第１実施形態としての燃料電池システム１００が実施する掃気動作について、図３を参照しながら説明する。図３は、第１実施形態における停止時掃気動作の処理ルーチンを示すフローチャートである。この処理ルーチンは、スタートスイッチ９０がオフにされたことを、ＥＣＵ１０が、割込端子ＩＲ２に入力された信号により検知し、燃料電池スタック２０の運転を停止する際に、併せて実行される。この処理ルーチンを実行することで、掃気制御部１５としての処理が実現される。なお、燃料電池スタック２０の運転を停止する際の停止時掃気動作の処理ルーチンは、燃料電池スタック２０からの電力が、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２を介して低圧の電源ラインＣＬに供給されている間に行なわれる。

スタートスイッチ９０をオフにしたことにより、図３に示した処理が開始されると、まずバッテリ温度センサ８１からの信号を読み込んで、バッテリ２５の温度を読み込む処理を行なう（ステップＳ１１０）。本実施形態では、燃料電池スタック２０の運転を停止する際のバッテリ２５の温度を、バッテリ２５が、燃料電池スタック２０の停止中に到達すると想定される想定温度Ｔとして扱う。従って、この処理が、燃料電池スタック２０の運転停止中にバッテリ２５の温度が到達すると想定される想定温度を取得する温度取得部の処理に相当する。

次に、このバッテリ２５の想定温度Ｔが所定温度Ｔ１未満であるか否かの判断を行なう（ステップＳ１２０）。所定温度Ｔ１は、バッテリ２５が十分な電力を供給できない虞があるとして予め定めた温度である。本実施形態では、−１０℃とした。バッテリ２５の想定温度Ｔが、所定温度Ｔ１未満でないと判断された場合には（ステップＳ１２０：「ＮＯ」）、第１の掃気動作を行なう（ステップＳ１３０）。他方、バッテリ２５の想定温度Ｔが、所定温度Ｔ１未満であると判断された場合には（ステップＳ１２０：「ＹＥＳ」）、第２の掃気動作を行なう（ステップＳ１４０）。これらの掃気動作の後、「ＥＮＤ」に抜けて、本処理ルーチンを終了する。

上記第１の掃気動作とは、掃気量Ｑａでカソードを掃気し、掃気量Ｑｂでアノードを掃気することを言う。第２の掃気動作とは、掃気量Ｑｃでカソードを掃気し、掃気量Ｑｄでアノードを掃気することを言う。ここで、掃気量は、燃料電池スタック２０のカソードやアノードを通過する気体の量を意味し、
Ｑｃ＞Ｑａ， Ｑｄ＞Ｑｂ
の関係である。即ち、第２の掃気動作の方が、第１の掃気動作より、掃気能力が高い。なお、第２の掃気動作は、第１の掃気動作より、掃気能力が長ければよく、例えば単位時間当たりの掃気量を大きくして、同一時間の掃気を行なうものとしても良いし、単位時間当たりの掃気量を等しくして、長時間掃気を行なうものとしても良い。あるいは両方を組み合わせても良い。

カソード側の掃気は、リレー１１，１３を駆動して各接点を閉じ、エアコンプレッサ３２を駆動して、これに合せて調圧弁４３を全開状態とすることにより行なう。カソード側掃気により、燃料電池スタック２０のカソード側の流路の水分の掃気と調圧弁４３内の水分の掃気が行なわれる。これにより、燃料電池スタック２０の運転が停止している間に、燃料電池スタック２０内の流路の水分が凍結して、燃料電池スタック２０を次に起動した際に、カソード側の流路の一部または全部が閉塞して、発電が行なえない、といった事態は回避される。また、調圧弁４３が凍結により固着して、空気（酸素剤ガス）量の調整が正しく行なえないといった事態も回避できる。

他方、アノード側の掃気は、リレー１２を駆動してその接点を閉じ、循環ポンプ６４を駆動することにより行なう。アノード側の掃気により、燃料電池スタック２０のアノード側の流路の水分の掃気が行なわれる。これにより、水素を循環させるための循環ポンプ６４内の水が、燃料電池スタック２０の運転が停止している間に、アノード側流路に循環して凍結して、燃料電池スタック２０を次に起動した際に、アノード側の流路の一部または全部が閉塞して、発電が行なえない、といった事態は回避される。カソード側の掃気とアノード側の掃気とは、通常はこの順に行なうが、燃料電池スタック２０の状況によっては、逆の順序で行なっても良い。また一部または全部を同時に行なうことも可能である。

以上説明した第１実施形態によれば、燃料電池システム１００は、燃料電池スタック２０の運転を停止する際に停止時掃気動作を行ない、燃料電池スタック２０が停止している際にバッテリ２５の温度が到達すると想定される想定温度Ｔが、所定温度Ｔ１未満の場合には、所定温度Ｔ１以上の場合と比べて高い掃気能力である第２の掃気動作を行なう。このため、燃料電池スタック２０の停止の際に、強い掃気を行なって、燃料電池スタック２０やその周辺管路やポンプ等の水分を出し切っている。従って、燃料電池スタック２０の停止中に、バッテリ２５の想定温度Ｔが所定温度Ｔ１未満となって、バッテリ２５に放電を行なわせることが、バッテリ２５の劣化を招くような状況で、バッテリ２５を用いた掃気を行なう必要がない。この結果、バッテリ２５の劣化を回避でき、燃料電池システム１００としての耐久性や信頼性も高く維持することができる。また、上記実施形態では、バッテリ２５の想定温度Ｔが所定温度Ｔ１以上であれば、第２の掃気動作より掃気能力の低い第１の掃気動作を行なうので、凍結の虞が低い場合まで、停止時掃気動作の時間を長くしないで済み、しかもバッテリ２５に対する負荷を増やすことがないので、使用者の利便性を損なうことがない。

上記実施形態では、バッテリ温度センサ８１が検出した温度を、燃料電池スタック２０の停止中にバッテリ２５の温度が到達すると想定される想定温度Ｔとして扱った。これは、−１０℃以下といった極寒時では、仮に燃料電池スタック２０等に水分が残っていると、短時間のうちに、凍結してしまうため、バッテリ温度センサ８１により測定したバッテリ温度を想定温度Ｔとして扱って、停止時掃気動作として第１，第２の掃気動作のいずれを用いるかを判断しても、差し支えないからである。

Ｃ．第２実施形態について：
次に本発明の第２実施形態について、図４を参照して説明する。第２実施形態の燃料電池システム１００は、第１実施形態と同一のハードウェア構成を備え、燃料電池スタック２０などの運転制御も、第１実施形態と同様である。第２実施形態の燃料電池システム１００は、第１実施形態と同様に、スタートスイッチ９０がオフとされると、停止時掃気動作の処理ルーチンを実行する。この処理ルーチン（図４）は、ステップＳ１３０に続いて実施されるステップＳ１５０，ステップＳ１４０に続いて実施されるステップＳ１６０以外は、第１実施形態と同一なので、ステップＳ１１０ないしＳ１４０の処理については、説明を省略する。

第２実施形態の燃料電池システム１００では、第１の掃気動作（ステップＳ１３０）の処理に続いて、パーキングタイマ９１を設定する処理を行なう（ステップＳ１５０）。この処理は、燃料電池スタック２０を停止した後、所定時間後にパーキングタイマ９１がオンとなり、ＥＣＵ１０を起動するように、パーキングタイマ９１を設定する処理である。所定時間は、例えば５時間である。

他方、第２の掃気動作（ステップＳ１４０）を行なった場合には、その後、パーキングタイマ９１を停止または停止を維持する処理を行なう（ステップＳ１６０）。この結果、パーキングタイマ９１は停止状態となり、所定時間後にＥＣＵ１０を起動する機能は働かない。

このように停止時掃気動作の処理ルーチンにより、バッテリ２５の想定温度Ｔが所定温度Ｔ１以上であると判断した場合には、第１の掃気動作の後、パーキングタイマ９１が設定される。従って、燃料電池スタック２０の運転の終了後、所定時間が経過すると、パーキングタイマ９１がオンとなり、ＥＣＵ１０は、図５に示したパーキング掃気動作の処理ルーチンを実行する。ＥＣＵ１０がこの処理を実行することにより、第２実施形態における掃気制御部１５としての機能が実現される。

図５に示した処理ルーチンを開始すると、ＥＣＵ１０は、アノード掃気を実行する（ステップＳ２２０）。このアノード掃気は、第１の掃気動作におけるアノード掃気と同様であり、リレー１２を駆動して接点を閉じ、循環ポンプ６４を駆動して、燃料電池スタック２０のアノード側に気体を循環することにより行なわれる。このときの掃気量は、停止時掃気動作における第１の掃気能力の掃気量Ｑｂと同一であっても良いし、異なっていても良い。掃気量Ｑｂ以上とするか、小さくするかは、燃料電池システム１００の構成に基づいて設定すればよい。以上の処理を行なった後、「ＥＮＤ」に抜けて、パーキング掃気動作の処理ルーチンを終了する。アノード掃気後で、パーキングタイマ９１を設定し、所定時間の経過後に再度図５に示したパーキング掃気動作の処理ルーチンを起動するようにしても良い。

以上説明した第２実施形態の燃料電池システム１００では、図４に示した停止時掃気動作および図５に示したパーキング掃気動作を行なう。両掃気動作により実現される掃気を図６にまとめた。図示するように、第２実施形態では、バッテリ２５の想定温度Ｔが所定温度Ｔ１未満の場合には、燃料電池スタック２０の停止時に第２の掃気能力でカソード側とアノード側の掃気を行ない、かつパーキング掃気動作は行なわない。他方、想定温度Ｔが所定温度Ｔ１以上であれば、燃料電池スタック２０の停止時に第１の掃気能力でカソード側とアノード側の掃気を行ない、かつ燃料電池スタック２０が運転を停止してから所定時間後に、パーキング掃気動作として、アノード側の掃気を行なう。停止時掃気動作における第２の掃気能力は、第１実施形態と同様、第１の掃気能力より高い。

従って、第２実施形態の燃料電池システム１００では、燃料電池スタック２０の運転の停止中にバッテリ２５の温度が到達すると想定される想定温度Ｔが、所定温度Ｔ１未満であれば、燃料電池スタック２０停止中にバッテリ２５の電力だけで掃気動作を行なうことがない。このため、極低温の状態のバッテリ２５から放電させることがなく、バッテリ２５の劣化を招く可能性を低減できる。この結果、燃料電池システム１００全体の信頼性を高くすることができる。しかも、この場合には、燃料電池スタック２０の停止の際に、第１の掃気能力より高い第２の掃気能力で燃料電池スタック２０の掃気を行なうので、燃料電池スタック２０の停止中に、燃料電池スタック２０内に残った水分が凍結する虞も低減できる。また、上記実施形態では、バッテリ２５の想定温度Ｔが所定温度Ｔ１以上であれば、第２の掃気動作より掃気能力の低い第１の掃気動作を行なうので、凍結の虞が低い場合まで、停止時掃気動作の時間を長くしないで済み、しかもバッテリ２５に対する負荷を増やすことがないので、使用者の利便性を損なうことがない。

他方、燃料電池スタック２０停止中のバッテリ２５の温度が到達すると想定される想定温度Ｔが、所定温度Ｔ１以上の場合には、燃料電池スタック２０の停止の際に、第１の掃気能力で停止時掃気動作を行なった上で、所定時間後にパーキング掃気動作を行なう。パーキング掃気動作としては、燃料電池スタック２０のアノード側を掃気する。従って、パーキング掃気動作の実施によって、燃料電池スタック２０停止中の燃料電池スタック２０内の水分の凍結をより確実に回避できる。パーキング掃気動作は、バッテリ２５の電力を用いて行なわれるが、その際のバッテリ２５の想定温度Ｔは所定温度Ｔ１以上と判断されているので、放電によってバッテリ２５が劣化する虞は低い。この結果、バッテリ２５を劣化させる可能性を抑制でき、延いては燃料電池システム１００の耐久性や信頼性を高めることができる。

Ｄ．第３実施形態：
次に本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態の燃料電池システム１００は、第１，第２実施形態と同じハードウェア構成を用いるが、掃気動作が異なっている。また、第３実施形態では、掃気動作に先立って、「冬判定」と呼ばれる処理が実施される。「冬判定」とは、燃料電池システム１００が使用される環境が、いわゆる冬期であり、車両を停車した後、例えば夜間などに燃料電池スタック２０内の水分が凍結する環境となる可能性が高いか否かを判定する処理である。冬判定がＯＮとは、車両停車中に凍結の可能性が高い季節であると判定したことを意味し、冬判定がＯＦＦとは、それ以外の季節であると判定したことを意味する。

第３実施形態の燃料電池システム１００では、スタートスイッチ９０がオンにされると、所定のインターバルで、繰り返し、図７に示した冬判定処理ルーチンが実行される。この処理が開始されると、まず冬判定ＯＮ条件が成立したかを判定する（ステップＳ３１０）。この実施形態での冬判定ＯＮ条件とは、
（ａ）外気温センサ８０が検出した外気温ＴＨＡが−１０℃以下となった状態が３秒以上継続した、または
（ｂ）パーキング掃気動作を行なった履歴がＥＣＵ１０の記憶装置に残されている、
のいずれかが満たされることである。このいずれかの条件が満たされていれば、冬判定ＯＮ条件が満たされたと判断し、ステップＳ３２０に移行して、冬判定フラグＦＷを値１に設定する。この冬判定フラグＦＷは、ＥＣＵ１０の記憶装置に記憶される。

他方、冬判定ＯＮ条件が成立していないと判断した場合には、次に冬判定ＯＦＦ条件が成立しているかを判定する（ステップＳ３３０）。この実施形態での冬判定ＯＦＦ条件とは、
（ｃ）車速センサ８３により検出している車速ＶＶが時速３０ｋｍ以上であるときに、外気温センサ８０により検出された外気温ＴＨＡが、１２０秒以上に亘って５℃以上であった
という条件が満たされることである。このとき、冬判定ＯＦＦ条件が成立しているとして、ステップＳ３４０に移行して、冬判定フラグＦＷを値０にリセットする。なお、図示は省略したが、このときＥＣＵ１０の記憶装置に残されているパーキング掃気動作を行なった履歴を消去している。

ステップＳ３２０，Ｓ３４０で、冬判定フラグＦＷを値１または０とした後、あるいはステップＳ３３０での判定が「ＮＯ」であった場合には、「ＥＮＤ」に抜けて、本処理ルーチンを終了する。

図７に示した処理ルーチンは、スタートスイッチ９０がオンである間、繰り返し実行されるが、一旦冬判定ＯＮ条件が成立すれば、冬判定ＯＦＦ条件が成立するまで、冬判定フラグＦＷは値１に維持される。その逆も同じであり、一旦冬判定ＯＦＦ条件が成立すれば、冬判定ＯＮ条件が成立するまで、冬判定フラグＦＷは値０に維持される。かかる処理を、ＥＣＵ１０において実施することで、冬判定部としての機能が実現される。

次に、第３実施形態における停止時掃気動作とパーキング掃気動作について説明する。図８は、第３実施形態における停止時掃気動作の処理ルーチンを示すフローチャート、図９は、同じくパーキング掃気動作の処理ルーチンを示すフローチャートである。図８に示した停止時掃気動作の処理ルーチンのうち、第２実施形態と同様の処理は、同じステップ番号Ｓ１１０いなしＳ１６０を用いて示した。以下、同一の処理についての説明は、省略または簡略なものに留める。

図８に示した停止時掃気動作の処理ルーチンは、スタートスイッチ９０がオフとされ、燃料電池スタック２０の運転を停止する際に実行される。第３実施形態でも、バッテリ温度センサ８１によりバッテリ２５の温度Ｔの読み込み（ステップＳ１１０）を行ない、その後、冬判定フラグＦＷが値１であるか否かの判定を行なう（ステップＳ３５０）。冬判定フラグＦＷが値１であると判断した場合には、第２実施形態と同様に、想定温度Ｔが所定温度Ｔ１未満かの判断（ステップＳ１２０）、第１の掃気動作（ステップＳ１３０）とパーキングタイマ９１の設定（ステップＳ１５０）、第２の掃気動作（ステップＳ１４０）とパーキングタイマ９１の停止（ステップＳ１６０）、の各処理を行なう。

他方、ステップＳ３５０において、冬判定フラグＦＷが値１でなければ、続いて、バッテリ２５の想定温度Ｔが、所定温度Ｔ１より高い閾値温度Ｔ２（例えば、＋５℃）以上か否かを判断する（ステップＳ３７０）。想定温度Ｔが閾値温度Ｔ２以上でなければ（ステップＳ３７０：「ＮＯ」）、再度、ステップＳ１２０に移行して、上記処理（ステップＳ１２０ないしＳ１６０）を実行する。他方、想定温度Ｔが、閾値温度Ｔ２以上であれば（ステップＳ３７０：「ＹＥＳ」）、カソード掃気フラグＦＣを値１に設定した後、ステップＳ１５０に移行して、パーキングタイマ９１の設定を行なう。パーキングタイマ９１の設定（ステップＳ１５０）またはパーキングタイマ９１の停止（ステップＳ１６０）の後、本処理ルーチンを「ＥＮＤ」に抜けて終了する。なお、図示は省略したが、カソード掃気フラグＦＣは、第１または第２の掃気動作（ステップＳ１３０またはＳ１４０）が実行されると、値０にリセットされる。

次に、図９に従って、パーキング掃気動作の処理ルーチンについて説明する。停止時掃気動作の処理ルーチンのステップＳ１５０で設定された所定時間が経過すると、パーキングタイマ９１がオンになり、ＥＣＵ１０は、図９に示すパーキング掃気動作の処理ルーチンを開始する。この処理ルーチンでは、まずカソード掃気フラグＦＣが値１であるか否かの判断を行なう（ステップＳ４００）。カソード掃気フラグＦＣは、図８に示したように、冬判定ＯＦＦ条件が成立しており（ＦＷ≠１）、かつバッテリ２５の想定温度Ｔが、閾値温度Ｔ２以上の場合に値１に設定される。しかも、この場合には、図８のステップＳ１３０やＳ１４０の処理は行なわれないから、カソード掃気フラグＦＣが値１に設定されている場合には、停止時掃気動作が行なわれないことを示している。従って、カソード掃気フラグＦＣが値１に設定されている場合には、燃料電池スタック２０のカソード側の掃気を行ない（ステップＳ４１０）、その後、アノード側の掃気を行なう（ステップＳ４２０）。他方、カソード掃気フラグＦＣが値１に設定されていなければ（ステップＳ４００：「ＮＯ」）、カソード側の掃気（ステップＳ４１０）は行なわず、アノード側の掃気（ステップＳ４２０）を行ない、その後「ＥＮＤ」に抜けて、パーキング掃気動作の処理ルーチンを終了する。なお、図示は省略したが、このステップＳ４２０の終了後、パーキング掃気動作が実行されたことを示す履歴をＥＣＵ１０の記憶装置に記憶し、上述した（ｂ）の判断に用いれば良い。

以上説明した第３実施形態における掃気動作を図１０にまとめた。図１０は、冬判定ＯＮ条件が成立している場合と、冬判定ＯＦＦ条件が成立している場合に分けて、更にそれぞれの場合をバッテリ２５の想定温度の条件で分けて、停止時掃気動作とパーキング掃気動作とが、どのように行なわれるかを示している。図示するように、想定温度Ｔが閾値温度Ｔ２未満であれば、停止時掃気動作とパーキング掃気動作は、冬判定の結果に拠らず同一であり、
・想定温度Ｔが所定温度Ｔ１以上、閾値温度Ｔ２未満であれば、第１の掃気能力で停止時掃気動作を行ない、かつパーキング掃気動作としてアノード側の掃気を行ない、
・想定温度Ｔが所定温度Ｔ１未満であれば、第１の掃気能力より高い第２の掃気能力で停止時掃気動作を行ない、かつパーキング掃気動作は行なわない。

他方、想定温度Ｔが閾値温度Ｔ２以上であれば、
・冬判定ＯＮ条件が成立している場合には、第１の掃気能力で停止時掃気動作を行ない、かつパーキング掃気動作としてアノード側の掃気を行ない、
・冬判定ＯＦＦ条件が成立している場合には、停止時掃気動作を行なわず、パーキング掃気動作として、カソード側の掃気とアノード側の掃気とを行なう。
なお、上述したパーキング掃気動作でのカソード側およびアノード側掃気の掃気量は、停止時掃気動作の場合のカソード側およびアノード側掃気の掃気量と同一でも、異なっても良いことは、第２実施形態と同様である。

以上説明した第３実施形態によれば、第２実施形態と同様の作用効果を奏する上、更に、冬判定という季節的な条件を加味し、想定温度Ｔが閾値温度Ｔ２以上であるという条件下では、凍結が生じる虞は低いとして、停止時掃気動作を行なわない。従って、停止時掃気動作に要する電力を抑制できる。その上で、パーキング掃気動作においてカソード側とアノード側の掃気を行なうので、排水性能が高いカソード側掃気によって燃料電池スタック２０内の水分の大部分を取り除き、更にアノード側の掃気によって、残余の水分を取除くことができる。このため、次に燃料電池スタック２０の運転を開始する際、各単セル２１の湿度が高すぎて発電効率を高めるのに時間を要するということがない。この結果、燃料電池システム１００、延いては車両の運転効率を高めることができる。

Ｅ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限られるものではなく、種々の形態で実施可能である。こうした他の実施形態のいくつかを、変形例として説明する。

Ｅ１．第１の変形例：
上記実施形態では、バッテリ２５の想定温度Ｔとして、燃料電池スタック２０の運転を停止する際のバッテリ２５の温度を用いた。想定温度Ｔは、燃料電池スタック２０の運転が所定期間に亘って停止されている場合に、バッテリ２５の温度が到達すると想定される温度であるため、所定時間が短い場合には、燃料電池スタック２０の停止時のバッテリ２５の温度を用いても差し支えないからである。

想定温度Ｔは、以下のような手法で設定しても良い。
（１）外部に存在する気象サーバなどから、パーキングタイマ９１の設定時間後の外気温を取得し、これを想定温度Ｔとして扱う。例えば、図１１に示すように、燃料電池システム１００のＥＣＵ１０Ａに通信機能を持たせ、アンテナ１０１を介した無線通信によって、既存のＶＩＣＳ（登録商標）やＬＴＥなどのネットワークＮＷを介して、気象サーバ１０５から、所定時間（例えば２４時間）以内の予想温度を取得し、想定温度Ｔを決定することができる。こうすれば、燃料電池スタック２０を停止している間のバッテリ２５の想定温度Ｔを取得する際の精度を高めることができ、停止時掃気動作や必要がある場合にはパーキング掃気動作をどのように行なうかを、精度良く決定することができる。

（２）燃料電池スタック２０を停止するまでの外気温ＴＨＡを時系列的（例えば１時間ごと）に取得し、ＥＣＵ１０の記憶装置に記憶しておき、この外気温ＴＨＡの履歴（温度およびその取得時刻）から、燃料電池スタック２０の運転を停止している間のバッテリ２５の想定温度Ｔを予測して決定する。１日の温度変化はある程度パターン化し得るので、こうすればバッテリ２５の温度が到達すると想定される温度を精度良く予測し、決定することができる。こうした想定温度の取得は、更に、燃料電池スタック２０の運転を停止した時刻や季節などの情報を加味して行なっても良い。１日の時間毎の平均温度や、季節毎の平均温度などのデータを利用すれば、想定温度を取得する際に精度を高めることができる。こうしたデータは、予めＥＣＵ１０の記憶装置に記憶しておいても良いし、図１１に示した構成を用いて、気象サーバ１０５などの外部のサイト等から取得しても良い。

（３）燃料電池スタック２０を運転している状態でのバッテリ２５の温度と、燃料電池スタック２０の運転を停止している状態でのバッテリ２５の温度とを測定し、両者の相関を予め求め、この相関に従って、燃料電池スタック２０の運転を停止した後のバッテリ２５の想定温度Ｔを決定する。例えば、燃料電池スタック２０運転中のバッテリ２５の温度が、停止後の温度より所定温度だけ高くなることが分かっている場合には、燃料電池スタック２０の停止の際のバッテリ２５の温度Ｔｂより、予め定めた差分温度ΔＴだけ低い温度（Ｔｂ−ΔＴ）を、想定温度Ｔとして設定しても良い。

Ｅ２．変形例２：
第２，第３実施形態において、第２の掃気能力で停止時掃気動作を行なった場合に、パーキングタイマ９１を停止するものとしたが、停止時掃気動作の処理ルーチンでは、パーキングタイマ９１を停止せず、単に第２の掃気能力で停止時掃気動作を行なったことを、履歴としてＥＣＵ１０の記憶装置に残すものとしても良い。この場合、パーキングタイマ９１がオンとなることによって、ＥＣＵ１０がパーキング掃気動作の処理ルーチンを開始した後に、この履歴を参照し、第２の掃気能力で停止時掃気動作が行なわれていれば、パーキング掃気動作として何も行なわないようにすれば良い。

第２，第３実施形態において、第２の掃気能力で停止時掃気動作を行なった場合には、パーキング掃気動作を行なわないものとしているが、バッテリ２５の劣化を招かない、あるいは無視し得る程度の劣化に納まる短時間だけ、バッテリ２５の電力を用いた掃気動作を実施しても良い。

Ｅ３．その他の変形例：
第３実施形態において、停止時掃気動作を行なわない場合には、カソード掃気フラグＦＣを値１に設定して、パーキング掃気動作において、アノード側のみならずカソード側の掃気も行なったが、カソード側の掃気を行なわないものとしても良い。また、冬判定ＯＦＦ条件が成立しており、かつバッテリ２５の想定温度Ｔが閾値温度Ｔ２以上である場合に、短時間だけ、停止時掃気動作を行なうものとしても良い。

第１の掃気能力と第２の掃気能力は、第２の掃気能力が第１の掃気能力より高ければ良いが、予め単位時間当たりの掃気量や掃気時間を決めておくのではなく、燃料電池スタック２０の各単セル２１の周波数インピーダンスを測定し、周波数インピーダンスから推定される含水量が目標値以下になるまで掃気を行なうものとし、この目標値を変更することで、結果的に第２の掃気動作での掃気能力が第１の掃気動作での掃気能力より高くなるようにしても良い。また、第２の掃気能力が第１の掃気能力より高くするには、エアコンプレッサ３２側の制御ではなく、掃気のための気体が通過する流路の圧損を切り替えることで実現しても良い。

冬判定ＯＮ条件や冬判定ＯＦＦ条件は、様々な条件によりその成立を判定するものとして良い。例えば、ＥＣＵ１０にリアルタイムカレンダの機能を搭載し、車両が走行している地域の季節（外気温が零下となる季節）を判定条件に加えても良い。また図１１に示したように、外部の気象サーバ１０５などが、問い合わせてきた車両が使用されている地域の気象状況から冬判定を行なうものとしても良い。この場合には、パーキング掃気動作の履歴を考慮せずに判定しても良い。

第２実施形態において、燃料電池スタック２０の運転を停止する際、バッテリ２５の想定温度Ｔを、第３実施形態として示したように、所定温度Ｔ１より高い閾値温度Ｔ２と比較し、想定温度Ｔが閾値温度Ｔ２より高い場合には、停止時掃気動作を行なわないものとしても良い。この場合、冬判定ＯＮ条件や冬判定ＯＦＦ条件の成立を判断する必要がなく、簡易に、停止時掃気動作を省略できる。

上記実施形態や変形例では、燃料電池システムは、車両に搭載されているものとして説明したが、燃料電池システムは、車両に搭載されるものに限る必要はない。例えば、二輪車や船舶、列車など、他の移動体に搭載されるものであっても良い。また、燃料電池の運転を停止している間の動作をバッテリの電力よって行なうものであれば、家屋等に設置された燃料電池システムでも、同様に適用することができる。

上記の実施形態や変形例では、掃気の対象に、燃料電池スタックのみならず、周辺の管路やポンプ、調圧弁なども含めたが、本発明における掃気の対象は、これらの一部に限っても良い。

１０，１０Ａ…ＥＣＵ
１１〜１３…リレー
１５…掃気制御部
２０…燃料電池スタック
２１…単セル
２２…ＤＣ／ＤＣコンバータ
２５…バッテリ
３０…空気供給排出部
３１…空気供給用配管
３２…エアコンプレッサ
３３…エアフロメータ
３４…開閉弁
４１…カソード排ガス用配管
４３…調圧弁
４４…圧力計測部
５０…水素ガス供給排出部
５１…水素ガス供給配管
５２…水素タンク
５３…開閉弁
５４…レギュレータ
５５…水素供給装置
５６…圧力計測部
６１…アノード排ガス用配管
６２…気液分離部
６３…水素ガス循環配管
６４…循環ポンプ
６５…アノード排水用配管
６６…排水弁
６７…圧力計測部
７０…冷媒循環部
７１…冷媒用配管
７１ａ…上流側配管
７１ｂ…下流側配管
７２…ラジエータ
７５…冷媒用ポンプ
７６ａ…第１温度計測部
７６ｂ…第２温度計測部
８０…外気温センサ
８１…バッテリ温度センサ
８３…車速センサ
９０…スタートスイッチ
９１…パーキングタイマ
１００…燃料電池システム
１０１…アンテナ
１０５…気象サーバ
ＦＣ…カソード掃気フラグ
ＦＶ…車両
ＦＷ…冬判定フラグ
ＩＲ１，ＩＲ２…割込端子
ＮＷ…ネットワーク
ＣＬ，ＰＬ…電源ライン
Ｔ…想定温度
Ｔ１…所定温度
Ｔ２…閾値温度
ＴＨＡ…外気温
ＶＶ…車速
Ｖｃ…電源端子

Claims (6)

1. 燃料電池の掃気を行なう燃料電池システムであって、
   少なくとも前記燃料電池の運転の停止中に、電力の供給を行なうバッテリと、
   該バッテリからの電力の供給を受けて、ガスを前記燃料電池に供給するガス供給部と、
   前記燃料電池の運転停止中に前記バッテリの温度が到達すると想定される想定温度を取得する温度取得部と、
   前記燃料電池の運転の停止の際に、前記ガス供給部から前記燃料電池への前記ガスの供給を制御して、前記燃料電池を掃気する停止時掃気動作を実行可能な掃気制御部と
   を備え、
   前記掃気制御部は、
   前記燃料電池の運転の停止の際に前記想定温度が所定温度以上であると判断した場合には第１の掃気能力で、前記想定温度が前記所定温度未満であると判断した場合には前記第１の掃気能力より高い第２の掃気能力で、前記停止時掃気動作を実行し、
   更に、前記燃料電池の運転が停止されており、かつ前記燃料電池の運転の停止中である所定のタイミングで、前記ガス供給部から前記燃料電池への前記ガスの供給を制御して、前記燃料電池の掃気を行なうパーキング掃気動作を実行可能であって、前記想定温度が前記所定温度以上であると判断した場合には、前記パーキング掃気動作を実行し、前記想定温度が前記所定温度未満であると判断した場合には、前記パーキング掃気動作を実行しない
   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、
   前記掃気制御部は、前記想定温度が、前記所定温度より高い閾値温度以上であると判断した場合には、前記停止時掃気動作を実行しない
   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、
   前記燃料電池の凍結が生じ得るとして予め定めた条件が満たされているかを判定する冬判定部を備え、
   前記掃気制御部は、前記燃料電池の運転の停止の際に、前記条件が満たされていないと判定し、かつ前記想定温度が前記所定温度より高い閾値温度以上であると判断した場合には、前記停止時掃気動作を実行しない
   燃料電池システム。
4. 請求項３記載の燃料電池システムであって、
   前記掃気制御部は、
   前記パーキング掃気動作では、前記燃料電池のアノード側の掃気と、前記燃料電池のカソード側の掃気とを個別に実行可能であり、
   前記条件が満たされていないと判定し、かつ前記想定温度が前記閾値温度以上であると判断した場合には、前記パーキング掃気動作において、前記燃料電池の前記アノード側の掃気と前記カソード側の掃気とを実行し、前記条件が満たされているか、あるいは前記想定温度が前記閾値温度未満であると判断した場合には、前記パーキング掃気動作において、前記アノード側の掃気を実行する
   燃料電池システム。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、
   前記バッテリの温度を検出する温度センサを備え、
   前記温度取得部は、前記燃料電池の停止の際に前記温度センサにより検出した前記バッテリの温度を前記想定温度として取得する
   燃料電池システム。
6. 燃料電池の運転の停止の際に、および停止された状態で、バッテリからの電力を利用してガスを燃料電池に供給し、前記燃料電池の掃気を行なう燃料電池の掃気方法であって、
   前記燃料電池の運転停止中に前記バッテリの温度が到達すると想定される想定温度を取得し、
   前記燃料電池の運転の停止の際に、
   前記想定温度が所定温度以上であると判断した場合には、前記燃料電池の掃気を、第１の掃気能力で行ない、
   前記想定温度が前記所定温度未満であると判断した場合には、前記燃料電池の掃気を、前記第１の掃気能力より高い第２の掃気能力で行ない、
   更に、前記燃料電池の運転の停止中である所定のタイミングで、前記燃料電池への前記ガスの供給を制御して、前記燃料電池の掃気を行なうパーキング掃気動作を実行可能であって、前記想定温度が前記所定温度以上であると判断した場合には、前記パーキング掃気動作を実行し、前記想定温度が前記所定温度未満であると判断した場合には、前記パーキング掃気動作を実行しない
   燃料電池の掃気方法。

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