JP7382357B2 - 燃料電池システム - Google Patents

Description

本発明は、移動体に設けられ、移動体の起動中に発電を行う燃料電池システムに関する。

燃料電池自動車等の移動体に搭載される燃料電池システムは、起動停止（発電停止）中に、周辺環境が低温になってシステム内が凍結してしまうと、起動開始直後の発電が遅れることになる。このため、本出願人は、特許文献１に示すように、起動停止中にシステム内の温度を監視して凍結を予測した場合に、凍結抑制制御を行う技術を提案した。凍結抑制制御において、燃料電池システムは、カソードガスを供給するエアポンプを稼働し、カソード経路の封止弁を開弁することで、燃料電池スタックにカソードガスを流通させてカソード経路の水分を外部に排出する。

特開２０１７－１４７０２２号公報

ところで、燃料電池システムは、移動体の起動中にも、燃料電池スタックの発電の停止要求を受けることがある。移動体の起動中に発電の停止要求を受ける度に、燃料電池スタックにカソードガスを流通させていると、内部の発電セル（電解質膜）の劣化が進行し、長期的には燃料電池スタックの耐久性が早期に低下してしまう。

その一方で、発電の停止要求を受ける度に、カソード経路の封止弁を閉じて燃料電池スタックの発電を停止すると、周辺環境が低温になった場合に封止弁が閉じたまま凍結してしまう可能性がある。

本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、移動体の起動中に発電を停止する場合でも、システム内の凍結を適切に防ぐと共に電解質膜の劣化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。

前記の目的を達成するために、本発明の一態様は、移動体に設けられる燃料電池システムであって、燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックにカソードガスを供給するカソード供給路と、前記燃料電池スタックからカソードオフガスを排出するカソード排出路と、前記燃料電池スタックを迂回するように前記カソード供給路と前記カソード排出路を接続したバイパス路と、前記カソード供給路に前記カソードガスを供給するエアポンプと、前記カソード供給路又は前記カソード排出路における前記バイパス路の接続箇所と前記燃料電池スタックの間に設けられる１以上の封止弁と、前記バイパス路に設けられるバイパス弁と、前記エアポンプ、前記１以上の封止弁及び前記バイパス弁の動作を制御する制御装置と、を含み、前記制御装置は、前記燃料電池システムに設けられた温度検出部から前記燃料電池スタックの温度に関わる温度情報を取得し、前記移動体の起動中において、前記燃料電池スタックの発電停止に関わる信号を受信した場合に、取得した前記温度情報が所定の温度値を上回るか否かを判定し、前記温度情報が前記所定の温度値を上回ることを判定した場合に、前記１以上の封止弁を閉塞すると共に前記バイパス弁を開放することで、前記燃料電池スタックの発電を停止する第１制御を行い、前記温度情報が前記所定の温度値以下であることを判定した場合に、前記エアポンプを稼動することで、当該エアポンプの電力消費量より小さい電力で発電を行う第２制御を行う。

上記の燃料電池システムは、移動体の起動中に発電を停止する場合でも、システム内の凍結を適切に防ぐと共に電解質膜の劣化を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る燃料電池システムの全体構成を概略的に示す説明図である。 燃料電池システムのＥＣＵのブロック図である。 図３Ａは、停止制御におけるカソードガスの流通状態を概略的に示す説明図である。図３Ｂは、停止制御における各構成の動作を例示するタイミングチャートである。 図４Ａは、アイドル制御におけるカソードガスの流通状態を概略的に示す説明図である。図４Ｂは、アイドル制御における各構成の動作を例示するタイミングチャートである。 移動体の起動中に発電停止信号を受けた際のＥＣＵの処理を例示するフローチャートである。 停止制御中におけるＥＣＵの処理を例示するフローチャートである。 アイドル制御におけるＥＣＵの処理を例示するフローチャートである。 図８Ａは、変形例に係る停止制御中におけるＥＣＵの処理を例示するフローチャートである。図８Ｂは、他の変形例に係るアイドル制御におけるＥＣＵの処理を例示するフローチャートである。

以下、本発明について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

本発明の一実施形態に係る燃料電池システム１０は、図１に示すように、燃料電池スタック１２、アノード系装置１４、カソード系装置１６及び冷却装置１８を備える。この燃料電池システム１０は、燃料電池自動車等の移動体１１に搭載され、燃料電池スタック１２の発電電力をバッテリＢｔや走行用モータＭｔ等に供給する。なお、燃料電池システム１０が搭載される移動体１１は、燃焼電池自動車に限定されず、他の車両、船舶、航空機、ロボット等であってもよい。

燃料電池スタック１２は、複数の発電セル２０を積層した積層体２１を図示しないスタックケース内に収容している。各発電セル２０は、アノードガス（水素等の燃料ガス）とカソードガス（エア等の酸化剤ガス）の電気化学反応により発電を行う。

各発電セル２０は、電解質膜・電極構造体２２（以下、「ＭＥＡ２２」という）と、ＭＥＡ２２を挟持する一対のセパレータ２４（セパレータ２４ａ、セパレータ２４ｂ）とで構成される。ＭＥＡ２２は、電解質膜２６（例えば、固体高分子電解質膜（陽イオン交換膜））と、電解質膜２６の一方の面に設けられたアノード電極２８と、電解質膜２６の他方の面に設けられたカソード電極３０と、を有する。セパレータ２４ａは、ＭＥＡ２２の一方の面に、アノードガスを流通させるアノードガス流路３２を形成する。セパレータ２４ｂは、ＭＥＡ２２の他方の面に、カソードガスを流通させるカソードガス流路３４を形成する。また、複数の発電セル２０の積層によりセパレータ２４ａとセパレータ２４ｂが対向し合う面には、冷媒を流通させる冷媒流路３６が形成される。

さらに、各発電セル２０は、アノードガス、カソードガス及び冷媒の各々を、積層体２１の積層方向に沿って流通させる図示しない複数の連通孔（アノードガス連通孔、カソードガス連通孔、冷媒連通孔）を備える。アノードガス連通孔はアノードガス流路３２に連通しており、カソードガス連通孔はカソードガス流路３４に連通しており、冷媒連通孔は冷媒流路３６に連通している。

燃料電池スタック１２は、アノード系装置１４によりアノードガスが供給される。燃料電池スタック１２内においてアノードガスは、アノードガス連通孔（アノードガス入口連通孔）を流通してアノードガス流路３２に流入し、アノード電極２８において発電に使用される。発電に使用されたアノードオフガス（未反応の水素を含む）は、アノードガス流路３２からアノードガス連通孔（アノードガス出口連通孔）に流出して燃料電池スタック１２からアノード系装置１４に排出される。

また、燃料電池スタック１２は、カソード系装置１６によりカソードガスが供給される。燃料電池スタック１２内においてカソードガスは、カソードガス連通孔（カソードガス入口連通孔）を流通してカソードガス流路３４に流入し、カソード電極３０において発電に使用される。発電に使用されたカソードオフガスは、カソードガス流路３４からカソードガス連通孔（カソードガス出口連通孔）に流出して燃料電池スタック１２からカソード系装置１６に排出される。

さらに、燃料電池スタック１２は、冷却装置１８により冷媒が供給される。燃料電池スタック１２内において冷媒は、冷媒連通孔（冷媒入口連通孔）を流通して冷媒流路３６に流入し、発電セル２０を冷却する。発電セル２０を冷却した冷媒は、冷媒流路３６から冷媒連通孔（冷媒出口連通孔）に流出して燃料電池スタック１２から冷却装置１８に排出される。

燃料電池システム１０のアノード系装置１４はアノード経路３８を有する。アノード経路３８は、燃料電池スタック１２にアノードガスを供給するアノード供給路４０と、燃料電池スタック１２からアノードオフガスを排出するアノード排出路４２と、を含む。また、アノード経路３８は、アノード排出路４２のアノードオフガスに含まれる未反応の水素をアノード供給路４０に戻すためのアノード循環路４４を有する。アノード循環路４４には、アノード系装置１４の循環回路からアノードオフガスの一部を、カソード系装置１６に回すブリード路４６が接続されている。

アノード供給路４０の上流部には、アノードガスを貯留するタンク４７が設けられている。また、アノード供給路４０には、アノードガスの流通方向下流側に向かって順に、インジェクタ４８、エジェクタ５０が設けられている。インジェクタ４８は、燃料電池システム１０の運転時に開閉して、タンク４７側よりも低圧にしたアノードガスを下流に吐出する。エジェクタ５０は、インジェクタ４８から吐出されたアノードガスの移動によって発生する負圧により、アノード循環路４４からアノードオフガスを吸引しつつ下流側の燃料電池スタック１２にアノードガスを供給する。

アノード排出路４２には、アノードオフガスに含まれる水（発電時の生成水）を、アノードオフガスから分離する気液分離器５２が設けられる。気液分離器５２の上部にはアノード循環路４４が接続され、アノードオフガス（気体）がアノード循環路４４に流動する。気液分離器５２の底部には、分離した水を排出するドレイン路５４の一端が接続される。ドレイン路５４には、流路を開閉するドレイン弁５６が設けられる。また、ブリード路４６には、ブリード路４６内の流路を開閉するブリード弁５８が設けられている。

燃料電池システム１０のカソード系装置１６はカソード経路６０を有する。カソード経路６０は、燃料電池スタック１２にカソードガスを供給するカソード供給路６２と、燃料電池スタック１２からカソードオフガスを排出するカソード排出路６４と、を含む。また、カソード供給路６２とカソード排出路６４の間には、カソード供給路６２のカソードガスをカソード排出路６４に直接（燃料電池スタック１２を通さずに）流通させるカソードバイパス路６６が接続されている。

カソード供給路６２には、カソードガスを燃料電池スタック１２に供給するエアポンプ６８が設けられている。エアポンプ６８は、図示しないファンの回転下に、エアポンプ６８よりも上流側のエア（外気）を圧縮して下流側のカソード供給路６２に流通させるコンプレッサである。また、本実施形態に係るエアポンプ６８は、ファンの回転中に、ファンの周囲を囲う周壁からファンを離間させる軸浮上型に構成されている。

カソード供給路６２は、エアポンプ６８及びカソードバイパス路６６の下流側に供給側封止弁７０を備えると共に、供給側封止弁７０と燃料電池スタック１２の間に加湿器７２を備える。なお図示は省略するが、カソード供給路６２には、カソードガスを冷却するインタクーラ等の補機が設けられてもよい。加湿器７２よりも下流側のカソード供給路６２には、上記したブリード路４６が接続されている。ブリード路４６の接続箇所には、気液分離器（不図示）が設けられていることが好ましい。

加湿器７２は、カソード供給路６２とカソード排出路６４の両方にわたって設けられ、燃料電池スタック１２からカソード排出路６４に排出されたカソードオフガスに含まれる水分（発電時の生成水等）により、カソード供給路６２のカソードガスを加湿する。

カソード排出路６４は、加湿器７２とカソードバイパス路６６の間に排出側封止弁７４を備える。さらに、カソード排出路６４においてカソードバイパス路６６よりも下流側には、アノード系装置１４のドレイン路５４が接続されている。カソードバイパス路６６には、燃料電池スタック１２をバイパスするカソードガスの流量を調整するためのバイパス弁７６が設けられている。

供給側封止弁７０及び排出側封止弁７４は、カソード経路６０を開閉する複数（１以上）の封止弁６９であり、本実施形態では開度を線形的に調整可能なバタフライ弁が適用される。同様に、バイパス弁７６も、開度を線形的に調整可能なバタフライ弁が適用される。なお、供給側封止弁７０及び排出側封止弁７４は、ソレノイド弁のようなオン（開度１００％）／オフ（開度０％）を切り替える弁でもよい。また燃料電池システム１０は、供給側封止弁７０及び排出側封止弁７４を両方備えることに限らず、これらの弁のうち少なくとも一方を備えていればよい。

燃料電池システム１０の冷却装置１８は、冷媒を流通させる冷媒経路７８を有する。冷媒経路７８は、燃料電池スタック１２に冷媒を供給する冷媒供給路８０と、燃料電池スタック１２から冷媒を排出する冷媒排出路８２と、を有する。冷媒供給路８０及び冷媒排出路８２は、冷媒を冷却するラジエータ８４に接続されている。冷媒供給路８０には、冷媒の循環回路内（燃料電池スタック１２、冷媒供給路８０、冷媒排出路８２及びラジエータ８４の間）で冷媒を循環させる冷媒ポンプ８６が設けられている。

また、燃料電池システム１０は、当該燃料電池システム１０の温度を検出するための温度検出部９０を複数備える。この温度検出部９０としては、冷媒排出路８２の上流側（燃料電池スタック１２側）に設けられる冷媒出口温度センサ９０ａ、カソード供給路６２に設けられるカソード温度センサ９０ｂ等があげられる。冷媒出口温度センサ９０ａは、燃料電池スタック１２の冷媒排出口付近に設けられることで、燃料電池スタック１２の温度を近似的に検出する。カソード温度センサ９０ｂは、カソードバイパス路６６よりも上流側（且つインタクーラよりも下流側）に設けられることで、カソード系装置１６の周辺温度を近似的に検出する。カソード系装置１６の周辺温度は、燃料電池スタック１２の温度とも相関する。その意味では、カソード系装置１６の周辺温度も、燃料電池スタック１２の温度に関わる温度情報を検出していると言える。

さらに、燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１２の極間差圧を得るために、圧力検出部９２を複数備える。この圧力検出部９２としては、エジェクタ５０よりも下流側のアノード供給路４０の圧力を検出するアノード圧力センサ９２ａと、エアポンプ６８よりも下流側のカソード供給路６２の圧力を検出するカソード圧力センサ９２ｂと、があげられる。アノード圧力センサ９２ａは、アノード経路３８の循環回路内の圧力を検出することで、燃料電池スタック１２内のアノード電極２８側の圧力を近似的に検出する。カソード圧力センサ９２ｂは、カソード供給路６２内の圧力を検出することで、燃料電池スタック１２内のカソード電極３０側の圧力を近似的に検出する。

以上の燃料電池システム１０は、当該燃料電池システム１０の各構成の動作を制御するＥＣＵ１００（Electronic Control Unit：制御装置）を有する。ＥＣＵ１００は、１以上のプロセッサ、メモリ、入出力インタフェース及び電子回路を有するコンピュータに構成されている。ＥＣＵ１００は、メモリに記憶された図示しないプログラムを１以上のプロセッサが実行処理することで、エアポンプ６８、封止弁６９及びバイパス弁７６等の動作を制御する。また本実施形態に係るＥＣＵ１００は、移動体１１の起動中に、燃料電池スタック１２の発電を停止する処理（以下、発電停止処理という）を行う。なお、移動体１１の起動中には、移動体１１の走行中、移動停止中等の状況が含まれる。

発電停止処理を行うために、ＥＣＵ１００の内部には、図２に示すように、発電要求取得部１０２、温度取得部１０４、圧力取得部１０６、弁状態取得部１０８、停止動作判定部１１０及び動作制御部１１２が形成される。

発電要求取得部１０２は、移動体１１の起動中に、他のＥＣＵ（走行用モータＭｔを制御する走行制御ＥＣＵ、バッテリＢｔの電池量を監視するバッテリＥＣＵ等）から送信される発電要求の信号を受信する。なお、ＥＣＵ１００自体が走行制御ＥＣＵやバッテリＥＣＵの機能を備えていてもよく、センサ（アクセル開度センサ、車輪速センサ等）の信号に基づき発電要求を算出してもよい。発電要求取得部１０２は、起動中に発電要求としてゼロの信号（発電停止信号）を受信すると、発電停止処理の実施を、停止動作判定部１１０や動作制御部１１２に指示する。

温度取得部１０４は、移動体１１の起動中に、温度検出部９０の検出温度を適宜のタイミングで（例えば、所定期間毎に）取得してメモリに記憶する。圧力取得部１０６は、移動体１１の起動中に、圧力検出部９２の検出圧力を適宜のタイミングで（例えば、所定期間毎に）取得してメモリに記憶する。

弁状態取得部１０８は、供給側封止弁７０、排出側封止弁７４の状態情報（正常又は異常）を、異常検出部１１４から取得する。異常検出部１１４は、燃料電池システム１０の各構成の正常又は異常の状態を適宜の検出判定方法により監視して、異常があった場合にはその異常コードをメモリ（ステータスレジスタ）に記憶するＥＣＵである。例えば、異常検出部１１４は、供給側封止弁７０、排出側封止弁７４、バイパス弁７６について、開放から閉塞に切り替わらない閉異常、閉塞から開放に切り替わらない開異常等の異常を検出し、異常内容に応じた適宜の異常コードを記憶する。

停止動作判定部１１０は、発電要求取得部１０２により発電停止（発電要求がゼロ）の指示を受け取ると、温度取得部１０４の温度情報に基づき発電停止処理の処理内容を判定する。ここで、本実施形態に係る燃料電池システム１０は、発電停止処理において、第１制御として燃料電池スタック１２の発電を停止する停止制御と、第２制御として燃料電池スタック１２の発電を若干行うアイドル制御と、を行う。そのため、動作制御部１１２は、停止制御を実施する停止制御処理部１１６と、アイドル制御を実施するアイドル制御処理部１１８と、を内部に備える。

停止制御処理部１１６は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、停止制御において燃料電池スタック１２へのカソードガスの供給を停止することで、燃料電池スタック１２の発電量をゼロにする。具体的には、停止制御処理部１１６は、カソード系装置１６について、供給側封止弁７０と排出側封止弁７４の両方（又は少なくとも一方）を閉塞する一方で、バイパス弁７６を開放する。この際、ＥＣＵ１００は、供給側封止弁７０においてカソード供給路６２の流路を全閉（開度０％）とし、排出側封止弁７４においてカソード排出路６４の流路を全閉（開度０％）とする。その一方で、ＥＣＵ１００は、バイパス弁７６においてカソードバイパス路６６の流路を全開（開度１００％）とする。これにより、エアポンプ６８の下流側に供給されたカソードガスは、燃料電池スタック１２に向かわずに、カソード供給路６２からカソードバイパス路６６を通ってカソード排出路６４に流通するようになる。

またＥＣＵ１００は、供給側封止弁７０及び排出側封止弁７４の両方を閉塞する一方で、アノード系装置１４からのアノードガスの流通を継続することで、燃料電池スタック１２の内部及び配管の残酸素（残カソードガス）を消費する。つまり、燃料電池スタック１２内では、アノードガスとカソードガスが反応することで、カソードガスが消費される。アノードガスの供給を継続することで、停止制御の実施後に通常発電に戻った際に、燃料電池スタック１２に対するアノードガスの供給不足を回避することができる。

また、ＥＣＵ１００は、バッテリＢｔからエアポンプ６８に通常走行（通常発電）中の電力よりも低い電力を供給して、エアポンプ６８を動作させる。これにより、エアポンプ６８のファンが一定の回転数で回転し、回転数に応じたエアがカソード供給路６２に供給される。なお、停止制御において、ＥＣＵ１００は、バッテリＥＣＵ等から廃電要求値を取得し、この廃電要求値に基づき、バッテリＢｔからエアポンプ６８に供給する電力を調整してもよい。

なお、非軸浮上型のエアポンプ６８を適用した燃料電池システム１０では、ＥＣＵ１００は、停止制御の実施中に、エアポンプ６８の回転を停止してもよい（図３Ｂ中のエアポンプ６８の２点鎖線参照）。これにより、エアポンプ６８によるバッテリＢｔの電力消費を抑制することができる。

以上の停止制御により、燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１２から走行用モータＭｔ、バッテリＢｔに出力される電流、或いは電力はゼロとする。そして、燃料電池システム１０は、バッテリＢｔの電力を各種の電装品に供給する。このような停止制御を実施することで、例えば、バッテリＢｔのＳＯＣが高い状態で、回生電力が生じた場合等でも回生電力を適切に廃電することができる。また、燃料電池スタック１２は、カソードガス流路３４のカソードガスが電解質膜・電極構造体２２を透過することによる、電解質膜２６の膜劣化が低減される。

アイドル制御処理部１１８は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、アイドル制御において、燃料電池スタック１２に対する、発電停止処理のカソードガスの供給量を、通常走行中のカソードガスの供給量よりも減らすことで、燃料電池スタック１２の発電量を低下させる。具体的には、アイドル制御処理部１１８は、カソード系装置１６について、供給側封止弁７０と排出側封止弁７４の両方を開放し、且つバイパス弁７６も開放する。これにより、エアポンプ６８の下流側に流出するカソードガスは、カソード供給路６２から燃料電池スタック１２に向かう第１の流れと、カソードバイパス路６６を通ってカソード排出路６４に向かう第２の流れとに分岐する。

従って、燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１２において発電電力を抑制した発電を行うことになり、エアポンプ６８を含む各電装品にこの発電電力を供給する。また、燃料電池システム１０は、バッテリＢｔの電力を、エアポンプ６８を含む各電装品に必要に応じて供給する。

例えば、アイドル制御において、ＥＣＵ１００は、燃料電池スタック１２の発電電力以上の電力をエアポンプ６８に供給する。つまり、燃料電池スタック１２の発電電力をＡ（Ｗ）とした場合に、エアポンプ６８の消費電力をＡ＋Ｂ（Ｗ）とする（Ｂは正数、且つＡより低い値）。これにより、燃料電池スタック１２の発電電力がエアポンプ６８において消費（廃電）される。

エアポンプ６８は、この電力に応じた回転数でファンを回転させることで、エアポンプ６８からカソード供給路６２にカソードガスを供給する。さらに、ＥＣＵ１００は、燃料電池スタック１２が出力する発電電力（電流）の変化に応じて、バイパス弁７６の開閉（開度）を調整する。例えば、ＥＣＵ１００は、燃料電池スタック１２の電流値が増えればバイパス弁７６の開度を小さくする一方で、燃料電池スタック１２の電流値が減ればバイパス弁７６を大きくする制御を行う。

またアイドル制御において、ＥＣＵ１００は、供給側封止弁７０と排出側封止弁７４の両方を全開（開度１００％）にする。これにより、カソードガスが燃料電池スタック１２に対してスムーズに流通する。なお、ＥＣＵ１００は、バイパス弁７６の開度の調整に応じて、封止弁６９（供給側封止弁７０、排出側封止弁７４）の開度を調整してもよい。封止弁６９の開度調整より、燃料電池スタック１２の発電電力を一層精度よく調整することができる。

燃料電池システム１０は、以上のアイドル制御を実施することで、燃料電池スタック１２の発電電力の大きな電位変動を抑えることができる。そのため、電位変動による生じる一対のセパレータ２４、アノード電極２８及びカソード電極３０の劣化は抑制される。

図２に戻り、停止動作判定部１１０は、以下の（ａ）～（ｃ）の条件が全て成立した場合に上記の停止制御の実施を判定し、（ａ）～（ｃ）の条件のうちいずれか１つでも不成立の場合にアイドル制御の実施を判定する。
（ａ）燃料電池スタック１２の温度及び／又はカソード系装置１６の周辺温度が所定の温度値（判定用温度閾値Ｔｔ）を上回る。
（ｂ）供給側封止弁７０及び排出側封止弁７４の両方が閉異常でない。
（ｃ）アノード電極２８側の圧力とカソード電極３０側の圧力との極間差圧が所定の圧力値（判定用差圧閾値Ｔｐ）以下である。

（ａ）の条件は、燃料電池システム１０において燃料電池スタック１２の発電時の生成水による１以上の封止弁６９、又はカソード経路６０等の凍結可能性を判定するためである。仮に、停止制御の実施中に１以上の封止弁６９のうちいずれかが閉塞した状態で凍結してしまうと、燃料電池スタック１２の発電開始が遅れる（又は発電できなくなる）。

停止動作判定部１１０は、凍結を推定するための判定用温度閾値Ｔｔを予め保有している。移動体１１の走行中は、燃料電池スタック１２の温度と外気温との間に大きな開きがあることが多いことから、判定用温度閾値Ｔｔは、始動開始後の経過時間や計測誤差等を加味して設定されることが好ましい。

判定用温度閾値Ｔｔと比較するための燃料電池スタック１２の温度に関わる温度情報は、冷媒排出路８２に設けられた冷媒出口温度センサ９０ａの検出温度を用いる。また、燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１２の温度に関わる温度情報として、カソード供給路６２に設けられたカソード温度センサ９０ｂの検出温度を用いてもよい。本実施形態において、停止動作判定部１１０は、冷媒出口温度センサ９０ａの検出温度と、カソード温度センサ９０ｂの検出温度の両方を判定する構成としている。なお、カソード系装置１６の周辺温度（カソード温度センサ９０ｂの温度）は、燃料電池スタック１２の温度と相関性があるため、カソード系装置１６の周辺温度を用いた判定を実施しなくてもよい。

或いは、停止動作判定部１１０は、外気温を検出する外気温センサ９０ｃ（図１参照）の検出温度を温度情報として用いてもよい。例えば、冷媒出口温度センサ９０ａやカソード温度センサ９０ｂの検出温度と、外気温センサ９０ｃの検出温度とを用いて、封止弁６９（供給側封止弁７０、排出側封止弁７４）の凍結可能性を推定してもよい。

なお、移動体１１の起動開始直後等は、燃料電池スタック１２の温度と、カソード系装置１６の周辺温度との間に大きな開きがある。このため、判定用温度閾値Ｔｔは、燃料電池スタック１２の温度を判定するものと、カソード系装置１６の周辺温度を監視するものとが別の値であってよい。例えば、極低温環境で始動した場合には、燃料電池スタック１２の温度と、カソード系装置１６の周辺温度との間に大きな開きが生じる可能性がある。よって、極低温環境の始動に、燃料電池スタック１２の温度とカソード系装置１６の周辺温度を判定する判定用温度閾値Ｔｔは、各構成の凍結が解凍されていると保証できる値に設定されるとよい。

停止動作判定部１１０は、燃料電池スタック１２の温度が判定用温度閾値Ｔｔを上回る場合に、（ａ）の条件成立を判定する。逆に、停止動作判定部１１０は、燃料電池スタック１２の温度が判定用温度閾値Ｔｔ以下の場合に、上記の（ａ）の条件不成立を判定する。

（ｂ）の条件は、１以上の封止弁６９のうちいずれかが閉異常であった場合にそもそも停止制御の実施に不都合が生じるため、各弁の閉異常を除外するものである。停止動作判定部１１０は、弁状態取得部１０８により取得している各弁（供給側封止弁７０、排出側封止弁７４）の状態を監視する。そして、停止動作判定部１１０は、各弁の全てが正常であった場合に、（ｂ）の条件成立を判定し、各弁のいずれか１つに閉異常があった場合に、（ｂ）の条件不成立を判定する。

（ｃ）の条件は、燃料電池スタック１２内においてアノード電極２８側とカソード電極３０側の極間差圧が大きい場合に、封止弁６９を閉じると、燃料電池スタック１２に破損が生じる可能性があるため、極間差圧が大きい状態を除外するものである。停止動作判定部１１０は、圧力取得部１０６により取得しているアノード圧力センサ９２ａの圧力及びカソード圧力センサ９２ｂの圧力に基づき極間差圧の絶対値を算出する。そして、停止動作判定部１１０は、算出した極間差圧が判定用差圧閾値Ｔｐ以下であった場合に、（ｃ）の条件成立を判定し、算出した極間差圧が判定用差圧閾値Ｔｐを上回った場合に、（ｃ）の条件不成立を判定する。

また、停止動作判定部１１０は、停止制御を実施している最中も、上記の（ａ）～（ｃ）の条件を継続的に監視し続ける。例えば、停止動作判定部１１０は、停止制御を実施した場合でも、燃料電池スタック１２の温度が判定用温度閾値Ｔｔ以下となった場合には、停止制御からアイドル制御に移行する。或いは、停止動作判定部１１０は、（ａ）の条件不成立に基づき、アイドル制御を実施した場合でも、燃料電池スタック１２の温度が判定用温度閾値Ｔｔを上回った場合には、アイドル制御から停止制御に移行する。さらに例えば、停止動作判定部１１０は、（ａ）、（ｂ）の条件が成立している一方で（ｃ）の条件不成立に基づき、アイドル制御を実施した場合に、その後の極間差圧が判定用差圧閾値Ｔｐ以下となった際に、アイドル制御から停止制御に移行してもよい。

なお、停止動作判定部１１０は、（ａ）～（ｃ）の条件を全て判定する構成に限らず、少なくとも燃料電池スタック１２の温度が判定用温度閾値Ｔｔを上回るか否か（（ａ）の条件の成立又は不成立）を判定する構成であればよい。燃料電池システム１０の凍結の可能性がない場合に、電解質膜２６の劣化抑制（停止制御の実施）を優先することで、燃料電池スタック１２の耐久性を大幅に高めることができる。

本実施形態に係る燃料電池システム１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、以下その動作について説明する。

移動体１１は、起動中（イグニッションやスタータスイッチのオンによる動作中）に、ユーザの運転操作や移動体１１の制御装置の自動運転に基づき、走行を行う。仮に、起動時に周辺環境が低温の場合でも、起動時に暖機することで、燃料電池スタック１２、アノード系装置１４及びカソード系装置１６の各構成は凍結していない状態となる。よって、移動体１１の走行中において燃料電池スタック１２が発電停止していなければ、１以上の封止弁６９やバイパス弁７６は、開閉動作を行ってカソードガスを流通可能とする。

燃料電池システム１０は、移動体１１の通常走行において、アノード系装置１４の動作下に燃料電池スタック１２にアノードガスを供給すると共に、カソード系装置１６の動作下に燃料電池スタック１２にカソードガスを供給する。これにより、燃料電池スタック１２が発電を行い、その発電電力が走行用モータＭｔ、バッテリＢｔ等に供給される。

また起動中（走行中、走行停止中）において、ＥＣＵ１００は、図示しない走行制御ＥＣＵやバッテリＥＣＵからの発電要求を受信することで、図５に示す処理フローに沿った発電停止処理を開始する。

詳細には、ＥＣＵ１００は、起動中に、発電要求取得部１０２を介して燃料電池スタック１２の発電電力をゼロとする発電停止信号を受信する（ステップＳ１）。停止動作判定部１１０は、発電要求取得部１０２から発電停止の指示を受けると、その時点で温度取得部１０４が取得した燃料電池スタック１２（冷媒出口温度センサ９０ａ）の温度が、判定用温度閾値Ｔｔを上回るか否かを判定する（ステップＳ２）。

燃料電池スタック１２の温度が判定用温度閾値Ｔｔ以下の場合（ステップＳ２：ＮＯ）には、ステップＳ３に進み、アイドル制御の実施を判定する。アイドル制御において、動作制御部１１２は、カソード系装置１６の供給側封止弁７０、排出側封止弁７４及びバイパス弁７６を開放する。また、動作制御部１１２は、燃料電池スタック１２及びバッテリＢｔから燃料電池スタック１２の発電電力よりも僅かに大きな電力をエアポンプ６８に供給することで、燃料電池スタック１２の発電電力を消費する。エアポンプ６８からカソード供給路６２に供給されたカソードガスは、バイパス弁７６の開度に基づき、その一部がカソードバイパス路６６を介してカソード排出路６４に排出される。これにより、燃料電池スタック１２に向かうカソードガスの流通量が、燃料電池スタック１２の発電電力に応じた量に調整される。

一方、燃料電池スタック１２の温度が判定用温度閾値Ｔｔを上回る場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）には、ステップＳ４に進む。ステップＳ４において、停止動作判定部１１０は、発電停止の指示時点で温度取得部１０４が取得したカソード系装置１６の周辺温度（カソード温度センサ９０ｂの温度）が、判定用温度閾値Ｔｔを上回るか否かを判定する。カソード系装置１６の周辺温度が判定用温度閾値Ｔｔ以下の場合（ステップＳ４：ＮＯ）には、ステップＳ３に進み、カソード系装置１６の周辺温度が判定用温度閾値Ｔｔを上回る場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）には、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５において、停止動作判定部１１０は、弁状態取得部１０８を介して取得した供給側封止弁７０及び排出側封止弁７４の各状態について正常又は異常を判定する。供給側封止弁７０及び排出側封止弁７４のうちいずれか１つが閉異常の場合（ステップＳ５：ＮＯ）には、ステップＳ３に進み、供給側封止弁７０及び排出側封止弁７４の全てが正常の場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）には、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６において、停止動作判定部１１０は、圧力取得部１０６を介して取得したアノード圧力センサ９２ａの圧力、カソード圧力センサ９２ｂの圧力に基づき極間差圧を算出し、極間差圧が判定用差圧閾値Ｔｐ以下か否かを判定する。極間差圧が判定用差圧閾値Ｔｐを上回る場合（ステップＳ６：ＮＯ）には、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７において、停止動作判定部１１０は、燃料電池スタック１２の発電電力が所定電力以下となるまで待機する。このステップＳ７の待機が終了すると、停止動作判定部１１０は、ステップＳ８に移行する。なお、ステップＳ７の処理は、上記に限定されず、極間差圧が判定用差圧閾値Ｔｐ以下となるまで待機してもよい。或いは、停止動作判定部１１０は、ステップＳ７を実施せずに、差圧が判定用差圧閾値Ｔｐを上回った場合にステップＳ３を実施する構成でもよい。

一方、ステップＳ６において極間差圧が判定用差圧閾値Ｔｐ以下の場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）及びステップＳ７の実施後、停止動作判定部１１０は、停止制御の実施を判定する（ステップＳ８）。停止制御において、動作制御部１１２は、カソード系装置１６の供給側封止弁７０及び排出側封止弁７４を全閉とする一方で、バイパス弁７６を全開とする。また、動作制御部１１２は、エアポンプ６８を駆動して、エアポンプ６８からカソード供給路６２にカソードガスを供給する。カソードガスは、供給側封止弁７０及び排出側封止弁７４が全閉となっていることで、カソードバイパス路６６を介してカソード排出路６４に排出される。これにより、燃料電池スタック１２にはカソードガスが流入せず、燃料電池スタック１２は、残存するカソードガスを消費した後に発電が停止する。

また、ＥＣＵ１００は、停止制御の実施中において、図６に示す処理フローを行う。すなわち、停止動作判定部１１０は、停止制御以降の燃料電池スタック１２（冷媒出口温度センサ９０ａ）の温度が、判定用温度閾値Ｔｔを上回るか否かを判定する（ステップＳ１１）。そして、燃料電池スタック１２の温度が判定用温度閾値Ｔｔ以下になった場合（ステップＳ１１：ＮＯ）には、ステップＳ１２に進み、停止制御からアイドル制御に切り替える。一方、燃料電池スタック１２の温度が判定用温度閾値Ｔｔを上回る場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）には、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３において、停止動作判定部１１０は、停止制御以降のカソード系装置１６の周辺温度（カソード温度センサ９０ｂの温度）が、判定用温度閾値Ｔｔを上回るか否かを判定する。カソード系装置１６の周辺温度が判定用温度閾値Ｔｔ以下の場合（ステップＳ１３：ＮＯ）には、ステップＳ１２に進み、カソード系装置１６の周辺温度が判定用温度閾値Ｔｔを上回る場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）には、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４において、停止動作判定部１１０は、停止制御以降の供給側封止弁７０及び排出側封止弁７４の各状態が正常又は異常を判定する。供給側封止弁７０及び排出側封止弁７４のうちいずれか１つが閉異常の場合（ステップＳ１４：ＮＯ）には、ステップＳ１２に進み、供給側封止弁７０及び排出側封止弁７４の全てが正常の場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）には、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５において、停止動作判定部１１０は、停止制御の継続を判定する。このように停止制御において、ＥＣＵ１００は、動作制御部１１２により停止制御を実施しつつ、ステップＳ１１～Ｓ１５の処理フローを繰り返すことで、停止制御からアイドル制御へ移行可能とする。燃料電池システム１０は、停止制御を継続していると、外気温の影響等により１以上の封止弁６９が凍結するおそれがあるが、停止制御からアイドル制御に移行することで、凍結を避けることができる。

一方、ＥＣＵ１００は、アイドル制御の実施中において、図７に示す処理フローを行う。すなわち、停止動作判定部１１０は、アイドル制御以降の燃料電池スタック１２（冷媒出口温度センサ９０ａ）の温度が、判定用温度閾値Ｔｔ以下か否かを判定する（ステップＳ２１）。そして、燃料電池スタック１２の温度が判定用温度閾値Ｔｔ以下を維持している場合（ステップＳ２１：ＹＥＳ）には、ステップＳ２２に進み、アイドル制御を継続する。一方、燃料電池スタック１２の温度が判定用温度閾値Ｔｔを上回る場合（ステップＳ２１：ＮＯ）には、ステップＳ２３に進む。

ステップＳ２３において、停止動作判定部１１０は、アイドル制御以降のカソード系装置１６の周辺温度（カソード温度センサ９０ｂの温度）が、判定用温度閾値Ｔｔを上回る否かを判定する。カソード系装置１６の周辺温度が判定用温度閾値Ｔｔ以下の場合（ステップＳ２３：ＮＯ）には、ステップＳ２２に進み、カソード系装置１６の周辺温度が判定用温度閾値Ｔｔを上回る場合（ステップＳ２３：ＹＥＳ）には、ステップＳ２４に進む。

ステップＳ２４において、停止動作判定部１１０は、アイドル制御から停止制御へ切り替える。このように、ＥＣＵ１００は、動作制御部１１２によりアイドル制御を実施しつつ、ステップＳ２１～Ｓ２４の処理フローを繰り返すことで、アイドル制御から停止制御へ移行可能とする。

なお、ＥＣＵ１００は、異常検出部１１４から取得した封止弁６９の閉異常に基づき、アイドル制御を実施した場合には、停止制御の実施を禁止してアイドル制御を継続する（上記ステップＳ２１～Ｓ２４の処理フローを行わない）。これにより、ＥＣＵ１００は、封止弁６９の閉異常の際のアイドル制御時に、不用意に停止制御に切り替えることを防ぐことができる。

本発明は、上記の実施形態に限定されず、発明の要旨に沿って種々の改変が可能である。例えば、カソード排出路６４には、排出側封止弁７４の他に、図示しない背圧弁を備えた構成でもよく、この場合、停止制御やアイドル制御時において背圧弁は排出側封止弁７４と同じ開閉動作を行えばよい。

また、判定用温度閾値Ｔｔは、停止制御の実施中やアイドル制御の実施中において、発電停止処理の開始時に使用した判定用温度閾値Ｔｔと異なる値を設定してもよい。以下、図８Ａ、図８Ｂを参照して変形例に係る燃料電池システム１０の停止制御やアイドル制御における処理フローを例示する。

停止動作判定部１１０は、図８Ａに示すように停止制御において、停止制御以降の燃料電池スタック１２（冷媒出口温度センサ９０ａ）の温度が、判定用温度閾値Ｔｔに第１マージンｔｘを加えた値を上回る否かを判定する（ステップＳ３１）。第１マージンｔｘは、停止制御を実施した際の周辺環境の温度に対する燃料電池スタック１２の温度の変化を、予め実験等により求め、適宜の値に設定するとよい。そして、燃料電池スタック１２の温度がＴｔ＋ｔｘ以下になった場合（ステップＳ３１：ＮＯ）には、ステップＳ３２に進み、停止制御からアイドル制御に切り替える。一方、燃料電池スタック１２の温度がＴｔ＋ｔｘを上回る場合（ステップＳ３１：ＹＥＳ）には、ステップＳ３３に進む。

ステップＳ３３において、停止動作判定部１１０は、停止制御以降のカソード系装置１６の周辺温度（カソード温度センサ９０ｂの温度）が、判定用温度閾値Ｔｔに第２マージンｔｙを加えた値を上回るか否かを判定する。第２マージンｔｙは、停止制御を実施した際の周辺環境の温度に対するカソード系装置１６の周辺温度の変化を、予め実験等により求め、適宜の値に設定するとよい。カソード系装置１６の周辺温度がＴｔ＋ｔｙ以下の場合（ステップＳ３３：ＮＯ）には、ステップＳ３２に進み、カソード系装置１６の周辺温度がＴｔ＋ｔｙを上回る場合（ステップＳ３３：ＹＥＳ）には、ステップＳ３４に進む。

ステップＳ３４において、停止動作判定部１１０は、停止制御以降の供給側封止弁７０及び排出側封止弁７４の各状態の正常又は異常を判定する。供給側封止弁７０及び排出側封止弁７４のうちいずれか１つが閉異常の場合（ステップＳ３４：ＮＯ）には、ステップＳ３２に進み、供給側封止弁７０及び排出側封止弁７４の全てが正常の場合（ステップＳ３４：ＹＥＳ）には、ステップＳ３５に進む。ステップＳ３５において、停止動作判定部１１０は、停止制御の継続を判定する。

また、ＥＣＵ１００は、図８Ｂに示すように、アイドル制御において、停止動作判定部１１０は、アイドル制御以降の燃料電池スタック１２（冷媒出口温度センサ９０ａ）の温度が、固定値である判定用温度閾値Ｔｔｆ以下か否かを判定する（ステップＳ４１）。この判定用温度閾値Ｔｔｆは、燃料電池スタック１２の化学劣化性の温度依存性を考慮して適宜の値に設定されることが好ましい。

燃料電池スタック１２の温度が判定用温度閾値Ｔｔｆ以下を維持している場合（ステップＳ４１：ＹＥＳ）には、ステップＳ４２に進み、アイドル制御を継続する。一方、燃料電池スタック１２の温度が判定用温度閾値Ｔｔｆを上回る場合（ステップＳ４１：ＮＯ）には、ステップＳ４３に進み、動作制御部１１２は停止制御に移行する。このように、判定用温度閾値Ｔｔよりも高温の判定用温度閾値Ｔｔｆを用いることで、燃料電池システム１０は、アイドル制御から停止制御に安定的に移行することができる。

上記実施形態から把握し得る技術的思想及び効果について、以下に記載する。

本発明の一態様は、移動体１１に設けられる燃料電池システム１０であって、燃料電池スタック１２と、燃料電池スタック１２にカソードガスを供給するカソード供給路６２と、燃料電池スタック１２からカソードオフガスを排出するカソード排出路６４と、燃料電池スタック１２を迂回するようにカソード供給路６２とカソード排出路６４を接続したバイパス路（カソードバイパス路６６）と、カソード供給路６２にカソードガスを供給するエアポンプ６８と、カソード供給路６２又はカソード排出路６４におけるバイパス路の接続箇所と燃料電池スタック１２の間に設けられる１以上の封止弁６９と、バイパス路に設けられるバイパス弁７６と、エアポンプ６８、１以上の封止弁６９及びバイパス弁７６の動作を制御する制御装置（ＥＣＵ１００）と、を含み、制御装置は、燃料電池システム１０に設けられた温度検出部９０から燃料電池スタック１２の温度に関わる温度情報を取得し、移動体１１の起動中において、燃料電池スタック１２の発電停止に関わる信号を受信した場合に、取得した温度情報が所定の温度値（判定用温度閾値Ｔｔ）を上回るか否かを判定し、温度情報が所定の温度値を上回ることを判定した場合に、１以上の封止弁６９を閉塞すると共にバイパス弁７６を開放することで、燃料電池スタック１２の発電を停止する第１制御（停止制御）を行い、温度情報が所定の温度値以下であることを判定した場合に、エアポンプ６８を稼動することで、当該エアポンプ６８の電力消費量より小さい電力で発電を行う第２制御（アイドル制御）を行う。

上記によれば、燃料電池システム１０は、移動体１１の起動中に、温度情報が所定の温度値（判定用温度閾値Ｔｔ）を上回る場合に、第１制御（停止制御）として燃料電池スタック１２へのカソードガスの供給を停止する。これにより、燃料電池システム１０は、電力消費を抑制しつつ燃料電池スタック１２の発電を停止して、カソードガスによる電解質膜２６の劣化を抑制することができる。一方、燃料電池スタック１２の温度が所定の温度値以下の場合には、１以上の封止弁６９が凍結して閉じられなくなる可能性がある。このため、燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１２の発電電力をエアポンプ６８で消費する第２制御を行うことで、システム全体として実質的に電力の出力をなくすことができる。

また、制御装置（ＥＣＵ１００）は、移動体１１の走行中において、温度情報が所定の温度値（判定用温度閾値Ｔｔ）以下であることを判定した場合に、第２制御を実施する。これにより、燃料電池システム１０は、移動体１１の走行中において、１以上の封止弁６９が凍結して動かない可能性を考慮した発電停止処理を行うことができ、実質的に電力の出力をなくすことができる。

また、制御装置（ＥＣＵ１００）は、第２制御において１以上の封止弁６９を全て開放する。これにより、燃料電池システム１０は、第２制御において、燃料電池スタック１２にカソードガスを確実且つ安定的に流通させることができる。

また、制御装置（ＥＣＵ１００）は、第１制御においてエアポンプ６８の回転を停止する。これにより、燃料電池システム１０は、第１制御の実施中にバッテリＢｔの電池残量の低下を抑制することが可能となる。

また、制御装置（ＥＣＵ１００）は、第１制御の実施中に、温度情報が所定の温度値（判定用温度閾値Ｔｔ）以下になった場合に、第１制御を停止して第２制御に切り替える。ここで、燃料電池システム１０は、第１制御により燃料電池スタック１２の発電を停止し続けると、周辺温度の影響によって１以上の封止弁６９が凍結する可能性がある。そのため、ＥＣＵ１００は、第１制御中でも温度情報を監視し続けて、温度情報が所定の温度値以下になった場合に第１制御から第２制御に切り替えることで、燃料電池スタック１２の発電の熱により１以上の封止弁６９を加温することができる。従って、１以上の封止弁６９の凍結が回避される。

また、制御装置（ＥＣＵ１００）は、第２制御の実施中に、温度情報が所定の温度値（判定用温度閾値Ｔｔ）を上回った場合に、第２制御を停止して第１制御に切り替える。燃料電池システム１０は、第２制御により燃料電池スタック１２を発電し続けると、発電の熱により封止弁６９の温度が高まり凍結し難くなる。このため、ＥＣＵ１００は、温度情報が所定の温度値を上回った場合に第２制御から第１制御に切り替えることで、電解質膜２６の劣化を抑制することができる。

また、１以上の封止弁６９の正常又は異常を検出する異常検出部１１４を備え、制御装置（ＥＣＵ１００）は、異常検出部１１４から１以上の封止弁６９のいずれかが閉塞できない閉異常を取得した場合に、第１制御を禁止して前記第２制御を実施する。燃料電池システム１０は、１以上の封止弁６９の閉異常の場合には、第１制御が実行不能となるため、第２制御を行うことで実質的に電力の出力をなくすことができる。

また、制御装置（ＥＣＵ１００）は、燃料電池システム１０に設けられた圧力検出部９２から燃料電池スタック１２のアノード電極２８側の圧力及びカソード電極３０側の圧力に関わる圧力情報を取得し、アノード電極２８側の圧力とカソード電極３０側の圧力の極間差圧が所定の圧力値（判定用差圧閾値Ｔｐ）を上回るか否かを判定し、極間差圧が所定の圧力値を上回る場合に、第１制御を少なくとも一時的に禁止する。燃料電池スタック１２は、極間差圧が大きい際に１以上の封止弁６９を閉じると、一対のセパレータ２４や燃料電池スタック１２の破損する可能性がある。そのため、燃料電池システム１０は、第１制御を一時的に禁止することで、一対のセパレータ２４や燃料電池スタック１２の破損を防ぐことができる。

また、制御装置（ＥＣＵ１００）は、温度情報が所定の温度値を上回ることを判定する一方で、極間差圧が所定の圧力値（判定用差圧閾値Ｔｐ）を上回ることに基づき第１制御を禁止した場合に、燃料電池スタック１２の電力が所定値に下がるまで、又は極間差圧が所定の圧力値以下となるまで待機し、待機後に第１制御を実施する。これにより、燃料電池システム１０は、極間差圧が低下した後に第１制御を実施することができ、一対のセパレータ２４や燃料電池スタック１２の破損を防ぎつつ、電解質膜２６の劣化を抑制することができる。

また、制御装置（ＥＣＵ１００）は、第１制御ではバイパス弁７６を全開状態とし、第２制御では燃料電池スタック１２の発電量に応じて開度を調整する。これにより、燃料電池システム１０は、第１制御において、カソードガスをカソード供給路６２からスムーズに排出することができ、また第２制御において、適切な量のカソードガスを燃料電池スタック１２に供給することができる。

また、制御装置（ＥＣＵ１００）は、第１制御の実施中に、燃料電池スタック１２に対するアノードガスの流通を継続する。これにより、燃料電池システム１０は、第１制御の実施後に通常発電に戻った際に、燃料電池スタック１２に対するアノードガスの供給不足を避ける（ストイキを確保する）ことができる。

１０…燃料電池システム １１…移動体
１２…燃料電池スタック ２６…電解質膜
２８…アノード電極 ３０…カソード電極
６２…カソード供給路 ６４…カソード排出路
６６…カソードバイパス路 ６８…エアポンプ
６９…封止弁 ７６…バイパス弁
９０…温度検出部 ９２…圧力検出部
１００…ＥＣＵ １１４…異常検出部
Ｔｐ…判定用差圧閾値 Ｔｔ…判定用温度閾値

Claims (8)

1. 移動体に設けられる燃料電池システムであって、
   燃料電池スタックと、
   前記燃料電池スタックにカソードガスを供給するカソード供給路と、
   前記燃料電池スタックからカソードオフガスを排出するカソード排出路と、
   前記燃料電池スタックを迂回するように前記カソード供給路と前記カソード排出路を接続したバイパス路と、
   前記カソード供給路に前記カソードガスを供給するエアポンプと、
   前記カソード供給路又は前記カソード排出路における前記バイパス路の接続箇所と前記燃料電池スタックとの間に設けられる１以上の封止弁と、
   前記バイパス路に設けられるバイパス弁と、
   前記エアポンプ、前記１以上の封止弁及び前記バイパス弁の動作を制御する制御装置と、を含み、
   前記制御装置は、
   前記燃料電池システムに設けられた温度検出部から前記燃料電池スタックの温度に関わる温度情報を取得し、
   前記移動体の起動中において、前記燃料電池スタックの発電停止に関わる信号を受信した場合に、取得した前記温度情報が所定の温度値を上回るか否かを判定し、
   前記温度情報が前記所定の温度値を上回ることを判定した場合に、バッテリから前記エアポンプに電力を供給して前記エアポンプを動作させた状態で、前記１以上の封止弁を閉塞すると共に前記バイパス弁を開放することで、前記エアポンプの下流側に供給された前記カソードガスは、前記燃料電池スタックに向かわずに、前記カソード供給路から前記バイパス路を通って前記カソード排出路に流通することにより、前記燃料電池スタックの発電を停止する第１制御を行い、
   前記移動体の走行中において、前記温度情報が前記所定の温度値以下であることを判定した場合に、前記エアポンプを稼動することで、当該エアポンプの電力消費量より小さい電力で前記燃料電池スタックの発電を行う第２制御を行い、
   前記第１制御で閉塞される封止弁は、前記カソード供給路における前記バイパス路の接続箇所と前記燃料電池スタックとの間に設けられた供給側封止弁を含み、
   前記第２制御を行う場合、前記制御装置は、前記１以上の封止弁を全て開放する、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において、
   前記制御装置は、
   前記第１制御の実施中に、前記温度情報が前記所定の温度値以下になった場合に、前記第１制御を停止して前記第２制御に切り替える
   燃料電池システム。
3. 請求項１又は２に記載の燃料電池システムにおいて、
   前記制御装置は、
   前記第２制御の実施中に、前記温度情報が前記所定の温度値を上回った場合に、前記第２制御を停止して前記第１制御に切り替える
   燃料電池システム。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の燃料電池システムにおいて、
   前記１以上の封止弁の正常又は異常を検出する異常検出部を備え、
   前記制御装置は、
   前記異常検出部から前記１以上の封止弁のいずれかが閉塞できない閉異常を取得した場合に、前記第１制御を禁止して前記第２制御を実施する
   燃料電池システム。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載の燃料電池システムにおいて、
   前記制御装置は、
   前記燃料電池システムに設けられた圧力検出部から前記燃料電池スタックのアノード電極側の圧力及びカソード電極側の圧力に関わる圧力情報を取得し、
   前記アノード電極側の圧力と前記カソード電極側の圧力の極間差圧が所定の圧力値を上回るか否かを判定し、
   前記極間差圧が前記所定の圧力値を上回る場合に、前記第１制御を少なくとも一時的に禁止する
   燃料電池システム。
6. 請求項５記載の燃料電池システムにおいて、
   前記制御装置は、
   前記温度情報が前記所定の温度値を上回ることを判定する一方で、前記極間差圧が前記所定の圧力値を上回ることに基づき前記第１制御を禁止した場合に、前記燃料電池スタックの電力が所定値に下がるまで、又は前記極間差圧が前記所定の圧力値以下となるまで待機し、待機後に前記第１制御を実施する
   燃料電池システム。
7. 請求項１～６のいずれか１項に記載の燃料電池システムにおいて、
   前記制御装置は、
   前記第１制御では前記バイパス弁を全開状態とし、
   前記第２制御では前記燃料電池スタックの発電量に応じて開度を調整する
   燃料電池システム。
8. 請求項１～７のいずれか１項に記載の燃料電池システムにおいて、
   前記制御装置は、
   前記第１制御の実施中に、前記燃料電池スタックに対するアノードガスの流通を継続する
   燃料電池システム。

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