KR101851830B1 - 연료 전지 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

연료 전지의 운전 정지 기간 중에 있어서의 소기 처리가 사용자의 조작에 의해 중단된 경우에 있어서도, 사용자에게 위화감을 주는 일 없이 소기 처리를 재개시킬 수 있는 연료 전지 시스템을 제공한다.
연료 전지(20)와, 연료 전지에 가스를 공급하는 가스 공급계(30, 40)와, 가스 공급계(30, 40)를 제어하는 제어 장치(60)를 구비하는 연료 전지 시스템(10)이며, 제어 장치(60)는, 연료 전지(20)의 운전 정지 기간 중에 가스 공급계(30, 40)를 제어해서 소기 처리를 실행시키는 한편, 소기 처리가 사용자의 조작에 의해 중단된 경우에 중단시부터 소정 시간 경과 후에 가스 공급계(30, 40)를 제어해서 소기 처리를 재개시킨다.

Description

연료 전지 시스템 및 그 제어 방법 {FUEL CELL SYSTEM AND CONTROL METHOD OF THE SAME}
본 발명은 연료 전지 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
종래부터, 반응 가스(연료 가스 및 산화 가스)의 공급을 받아 발전을 행하는 연료 전지를 구비하는 연료 전지 시스템이 제안되어, 실용화되고 있다. 연료 전지는, 연료를 전기 화학 프로세스에 의해 산화시킴으로써, 산화 반응에 수반하여 방출되는 에너지를 전기 에너지로 직접 변환하는 발전 시스템이다. 이와 같은 연료 전지 시스템에서 발전을 행하면, 전기 화학 반응에 의해 연료 전지 내부에서 수분이 생성되지만, 이 수분이 연료 전지 내부의 반응 가스 유로에 체류하여, 반응 가스의 흐름을 방해할 수 있다. 또한, 영하 등의 저온 환경 하에서 연료 전지 시스템을 운전시킬 때에는, 연료 전지의 전극(촉매층이나 확산층)의 내부에 잔존하는 수분이 동결하여, 시동 성능이 현저하게 저하되는 경우가 있다.
이와 같이 연료 전지 내부에서 생성되는 수분에 기인하는 다양한 문제를 해결하기 위해, 현재에 있어서는, 연료 전지의 운전 정지 시에 반응 가스 유로에 건조 산소나 건조 수소를 공급함으로써, 연료 전지 내부의 가스 유로나 연료 전지 시스템의 밸브 등에 부착되어 있는 수분을 저감시키는 소기 처리를 행하는 기술이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 특허문헌 1에 기재된 기술에 따르면, 외기온이나 연료 전지 온도에 따라 소기 처리의 타이밍을 조정할 수 있다고 되어 있다.
일본 특허 출원 공개 제2013-211163호 공보
그런데, 특허문헌 1에 기재된 바와 같은 연료 전지 정지 기간 중에 있어서의 자동 소기 처리를 실시할 경우에는, 사용자의 조작에 의해 자동 소기 처리를 중단시키기 위한 구조를 시스템에 내장하는 것이 법규제에 의해 요구되고 있다. 이와 같이 사용자의 조작(예를 들어 이그니션의 ON 조작이나 탱크 리드의 개방 조작)에 의해 자동 소기 처리가 중단된 경우에, 중단 직후에 소기 처리가 재개되면, 사용자는 자신의 조작에 반하는 처리를 연료 전지 시스템이 행하였다는 인상을 받아, 위화감을 느낄 우려가 있다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이고, 연료 전지의 운전 정지 기간 중에 있어서의 소기 처리가 사용자의 조작에 의해 중단된 경우에 있어서도, 사용자에 위화감을 주는 일 없이 소기 처리를 재개시킬 수 있는 연료 전지 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 연료 전지 시스템은, 연료 전지와, 연료 전지에 가스를 공급하는 가스 공급계와, 가스 공급계를 제어하는 제어 장치를 구비한 것이며, 제어 장치는, 연료 전지의 운전 정지 기간 중에 가스 공급계를 제어해서 소기 처리를 실행시키는 한편, 소기 처리가 사용자의 조작에 의해 중단된 경우에 중단시부터 소정 시간 경과 후에 가스 공급계를 제어해서 소기 처리를 재개시키는 것이다.
또한, 본 발명에 관한 제어 방법은, 연료 전지의 운전 정지 기간 중에 소기 처리를 실행시키는 연료 전지 시스템의 제어 방법이며, 소기 처리가 사용자의 조작에 의해 중단된 경우에 중단시부터 소정 시간 경과 후에 소기 처리를 재개시키는 것이다.
이러한 구성 및 방법을 채용하면, 연료 전지의 운전 정지 기간 중에 실행된 소기 처리가 사용자의 조작에 의해 중단된 경우에, 중단시부터 소정 시간 경과 후에 소기 처리를 재개시킬 수 있다. 따라서, 소기 처리가 중단 직후에 재개되는 것을 방지할 수 있고, 사용자에 위화감을 주는(연료 전지 시스템이 자신의 조작에 반하는 처리를 행하였다는 인상을 사용자에 줌) 일 없이 소기 처리를 실행할 수 있다.
본 발명에 관한 연료 전지 시스템에 있어서, 연료 전지의 운전 정지 기간 중에 외기온을 검출하는 외기온 검출부를 구비할 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 외기온 검출부에서 검출된 외기온이 소정 온도 미만이 된 경우에 소기 처리를 실행시키는 제어 장치를 채용할 수 있다.
이러한 구성을 채용하면, 연료 전지의 운전 정지 기간 중에 외기온이 저하된(예를 들어 섭씨 0도 미만으로 됨) 경우에 자동적으로 소기 처리를 실행시킬 수 있다. 따라서, 저온 환경 하에서 운전 정지 중의 연료 전지 내부의 수분량을 저감시킬 수 있고, 외기온의 저하에 수반하여 연료 전지 내부의 수분이 동결되어 기동성이 저하되는 사태가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 관한 연료 전지 시스템에 있어서, 사용자의 조작에 의한 소기 처리의 중단으로부터 소기 처리의 재개까지 필요로 하는 시간을, 외기온 검출부에서 검출된 외기온에 따라 설정하는 제어 장치를 채용할 수 있다.
이러한 구성을 채용하면, 사용자의 조작에 의한 소기 처리의 중단으로부터 소기 처리의 재개까지 필요로 하는 시간(소기 중단 시간)을 외기온에 따라 설정할 수 있다. 따라서, 예를 들어 외기온이 비교적 낮은 경우에는, 소기 중단 시간을 비교적 짧게 설정해서 비교적 빠른 시기에 소기를 재개시킬 수 있으므로, 외기온의 저하에 수반되는 연료 전지 내부의 수분 동결을 억제할 수 있다.
본 발명에 관한 연료 전지 시스템에 있어서, 사용자의 조작에 의한 소기 처리의 중단으로부터 소기 처리의 재개까지 필요로 하는 시간을, 특정한 사용자의 조작 형태에 따라 설정하는 제어 장치를 채용할 수 있다.
이러한 구성을 채용하면, 사용자의 조작에 의한 소기 처리의 중단으로부터 소기 처리의 재개까지 필요로 하는 시간(소기 중단 시간)을 사용자의 조작 형태에 따라 설정할 수 있다. 따라서, 사용자가 조작 장소로부터 비교적 조기에 떠나는 것이 상정되는 것 같은 조작 형태가 특정된 경우(예를 들어, 사용자가 이그니션의 ON 조작을 행하여 소기 처리를 중단시킨 직후에 이그니션의 OFF 조작을 행한 경우나, 사용자가 탱크 리드의 개방 조작을 행하여 소기 처리를 중단시킨 직후에 탱크 리드의 폐쇄 조작을 행한 경우)에는, 소기 중단 시간을 비교적 짧게 설정해서 비교적 빠른 시기에 소기를 재개시킬 수 있다. 한편, 사용자가 조작 장소에 비교적 오랜시간 머무르는 것이 상정되는 것 같은 조작 형태가 특정된 경우(예를 들어, 사용자가 이그니션의 ON 조작을 행하여 소기 처리를 중단시킨 채 소정 시간 이상 이그니션의 OFF 조작을 행하지 않는 경우나, 사용자가 탱크 리드의 개방 조작을 행하여 소기 처리를 중단시킨 채 소정 시간 이상 탱크 리드의 폐쇄 조작을 행하지 않는 경우)에는, 소기 중단 시간을 비교적 길게 설정하여 소기의 재개를 지연시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 연료 전지의 운전 정지 기간 중에 있어서의 소기 처리가 사용자의 조작에 의해 중단된 경우에 있어서도, 사용자에 위화감을 주는 일 없이 소기 처리를 재개시킬 수 있는 연료 전지 시스템을 제공하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 연료 전지 시스템의 구성 개략을 도시하는 설명도.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 관한 연료 전지 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.
이하, 각 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다. 또한, 도면의 상하 좌우 등의 위치 관계는, 특별히 언급하지 않는 한, 도면에 도시하는 위치 관계에 기초하는 것으로 한다. 또한, 도면의 치수 비율은, 도시한 비율에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 실시 형태는, 본 발명을 설명하기 위한 예시이고, 본 발명을 본 실시 형태에만 한정하는 취지가 아니다. 또한, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 한, 다양한 변형이 가능하다.
먼저, 도 1을 사용하여, 본 실시 형태에 관한 연료 전지 시스템(10)의 구성에 대해 설명한다. 연료 전지 시스템(10)은, 예를 들어 이동체로서의 연료 전지 차량에 탑재되는 차량 탑재 전원 시스템으로서 기능하는 것이고, 반응 가스(연료 가스 및 산화 가스)의 공급을 받아 발전하는 연료 전지(20)와, 산화 가스로서의 공기를 연료 전지(20)에 공급하기 위한 산화 가스 공급계(30)와, 연료 가스로서의 수소 가스를 연료 전지(20)에 공급하기 위한 연료 가스 공급계(40)와, 전력의 충방전을 제어하기 위한 전력계(50)와, 시스템 전체를 통괄 제어하는 제어 장치(60)를 구비하고 있다.
연료 전지(20)는 다수의 셀을 직렬로 적층하여 이루어지는 고체 고분자 전해질형 셀 스택이다. 연료 전지(20)에서는, 애노드 전극에 있어서 식 (1)의 산화 반응이 발생하고, 캐소드 전극에 있어서 식 (2)의 환원 반응이 발생한다. 연료 전지(20) 전체로서는 식 (3)의 기전 반응이 발생한다.
H2 → 2H+＋2e- …(1)
(1／2)O2＋2H+＋2e- → H2O …(2)
H2+(1／2)O2 → H2O …(3)
연료 전지(20)를 구성하는 셀은 고분자 전해질막과, 애노드 전극과, 캐소드 전극과, 세퍼레이터로 구성되어 있다. 애노드 전극 및 캐소드 전극은 고분자 전해질막을 양측으로부터 사이에 두고 샌드위치 구조를 형성하고 있다. 세퍼레이터는 가스 불투과의 도전성 부재로 구성되고, 애노드 전극 및 캐소드 전극을 양측으로부터 사이에 두면서, 애노드 전극 및 캐소드 전극 사이에 각각 연료 가스 및 산화 가스의 유로를 형성하고 있다.
애노드 전극 및 캐소드 전극은, 각각, 촉매층과, 가스 확산층을 갖고 있다. 촉매층은, 촉매로서 기능하는 예를 들어 백금계의 귀금속 입자를 담지한 촉매 담지 카본과, 고분자 전해질을 갖고 있다. 귀금속 입자의 백금계의 재료로서, 예를 들어 금속 촉매(Pt, Pt-Fe, Pt-Cr, Pt-Ni, Pt-Ru 등)를 사용할 수 있다. 촉매 담지 카본으로서는, 예를 들어 카본 블랙을 사용할 수 있다. 고분자 전해질로서는, 프로톤 전도성의 이온 교환 수지 등을 사용할 수 있다. 가스 확산층은 촉매층의 표면에 형성되어 통기성과 전자 도전성을 겸비하고, 탄소 섬유로부터 이루어지는 실로 짜서 만든 카본 클로스, 카본페이퍼 또는 카본 펠트에 의해 형성되어 있다.
고분자 전해질막은, 고체 고분자 재료, 예를 들어 불소계 수지에 의해 형성된 프로톤 전도성의 이온교환막이고, 습윤 상태에서 양호한 전기 전도성을 발휘한다. 고분자 전해질막, 애노드 전극 및 캐소드 전극에 의해 막-전극 어셈블리가 형성되어 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 연료 전지(20)에는, 연료 전지(20)의 출력 전압(FC 전압)을 검출하기 위한 전압 센서(71)와, 출력 전류(FC 전류)를 검출하기 위한 전류 센서(72)가 설치되어 있다.
산화 가스 공급계(30)는 연료 전지(20)의 캐소드 전극에 공급되는 산화 가스가 흐르는 산화 가스 통로(33)와, 연료 전지(20)로부터 배출되는 산화 오프 가스가 흐르는 산화 오프 가스 통로(34)를 갖고 있다. 산화 가스 통로(33)에는, 필터(31)를 통해 대기 중으로부터 산화 가스를 도입하는 공기 압축기(32)와, 연료 전지(20)로의 산화 가스 공급을 차단하기 위한 차단 밸브 A1이 설치되어 있다. 산화 오프 가스 통로(34)에는, 연료 전지(20)로부터의 산화 오프 가스의 배출을 차단하기 위한 차단 밸브 A2와, 산화 가스 공급압을 조정하기 위한 배압 조정 밸브 A3이 설치되어 있다.
연료 가스 공급계(40)는 연료 가스 공급원(41)과, 연료 가스 공급원(41)으로부터 연료 전지(20)의 애노드 전극에 공급되는 연료 가스가 흐르는 연료 가스 통로(43)와, 연료 전지(20)로부터 배출되는 연료 오프 가스를 연료 가스 통로(43)로 환류시키기 위한 순환 통로(44)와, 순환 통로(44) 내의 연료 오프 가스를 연료 가스 통로(43)로 압송하는 순환 펌프(45)와, 순환 통로(44)로 분기 접속되는 배기 배수 통로(46)를 갖고 있다.
연료 가스 공급원(41)은, 예를 들어 고압 수소 탱크나 수소 흡장 합금 등으로 구성되고, 고압(예를 들어, 35㎫ 내지 70㎫)의 수소 가스를 저류한다. 차단 밸브 H1을 개방하면, 연료 가스 공급원(41)으로부터 연료 가스 통로(43)로 연료 가스가 유출된다. 연료 가스는, 레귤레이터 H2나 인젝터(42)에 의해, 예를 들어 200㎪ 정도까지 감압되어, 연료 전지(20)에 공급된다.
순환 통로(44)에는, 순환 통로(44)로부터 분기하는 배기 배수 통로(46)가 접속되어 있다. 배기 배수 통로(46)에는, 배기 배수 밸브 H3이 배치되어 있다. 배기 배수 밸브 H3은, 제어 장치(60)로부터의 지령에 의해 작동함으로써, 순환 통로(44) 내의 불순물을 포함하는 연료 오프 가스와 수분을 외부로 배출한다.
배기 배수 밸브 H3을 통해 배출되는 연료 오프 가스는 산화 오프 가스 통로(34)를 흐르는 산화 오프 가스와 혼합되고, 도시하고 있지 않은 희석기에 의해 희석된다. 순환 펌프(45)는 순환계 내의 연료 오프 가스를 모터 구동에 의해 연료 전지(20)에 순환 공급한다.
전력계(50)는 DC／DC 컨버터(51)와, 배터리(52)와, 트랙션 인버터(53)와, 트랙션 모터(54)와, 보조 기기류(55)를 갖고 있다. DC／DC 컨버터(51)는, 배터리(52)로부터 공급되는 직류 전압을 승압해서 트랙션 인버터(53)에 출력하는 기능과, 연료 전지(20)가 발전한 직류 전력 또는 회생 제동에 의해 트랙션 모터(54)가 회수한 회생 전력을 강압해서 배터리(52)에 충전하는 기능을 갖는다.
배터리(52)는 잉여 전력의 저장원, 회생 제동시의 회생 에너지 저장원, 연료 전지 차량의 가속 또는 감속에 수반하는 부하 변동시의 에너지 버퍼 등으로서 기능한다. 배터리(52)로서는, 예를 들어 니켈·카드뮴 축전지, 니켈·수소 축전지, 리튬 이차 전지 등의 이차 전지가 적합하다. 배터리(52)에는, 그 잔류 용량인 SOC(State of charge)를 검출하기 위한 SOC 센서(73)가 설치되어 있다.
트랙션 인버터(53)는, 예를 들어 펄스폭 변조 방식으로 구동되는 PWM 인버터이고, 제어 장치(60)로부터의 제어 지령에 따라, 연료 전지(20) 또는 배터리(52)로부터 출력되는 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환하여, 트랙션 모터(54)의 회전 토크를 제어한다. 트랙션 모터(54)는, 예를 들어 3상 교류 모터이고, 연료 전지 차량의 동력원을 구성한다.
보조 기기류(55)는, 연료 전지 시스템(10) 내의 각 부에 배치되어 있는 각 모터나, 이들 모터를 구동하기 위한 인버터류, 또한 각종 차량 탑재 보조 기기류[예를 들어, 공기 압축기(32), 인젝터(42), 순환 펌프(45), 라디에이터, 냉각수 순환 펌프 등]를 총칭하는 것이다.
제어 장치(60)는 CPU, ROM, RAM 및 입출력 인터페이스를 구비하는 컴퓨터 시스템이고, 연료 전지 시스템(10)의 각 부를 제어한다. 예를 들어, 제어 장치(60)는, 이그니션 스위치로부터 출력되는 기동 신호 IG를 수신하면, 연료 전지 시스템(10)의 운전을 개시하고, 액셀러레이터 센서로부터 출력되는 액셀러레이터 개방도 신호 ACC나 차속 센서로부터 출력되는 차속 신호 VC 등에 기초하여, 시스템 전체의 요구 전력을 구한다. 시스템 전체의 요구 전력은 차량 주행 전력과 보조 기기 전력의 합계 값이다.
보조 기기 전력에는, 차량 탑재 보조 기기류[공기 압축기(32), 순환 펌프(45), 냉각수 순환 펌프 등]에서 소비되는 전력, 차량 주행에 필요한 장치(변속기, 차륜 제어 장치, 조타 장치, 현가 장치 등)에서 소비되는 전력, 탑승원 공간 내에 배치되는 장치(공조 장치, 조명 기구, 오디오 등)에서 소비되는 전력 등이 포함된다.
제어 장치(60)는, 연료 전지(20)와 배터리(52)의 각각의 출력 전력의 배분을 결정하여, 연료 전지(20)의 발전량이 목표 전력에 일치하도록, 산화 가스 공급계(30) 및 연료 가스 공급계(40)를 제어함과 함께, DC／DC 컨버터(51)를 제어하고, 연료 전지(20)의 출력 전압을 조정함으로써, 연료 전지(20)의 운전 포인트(출력 전압, 출력 전류)를 제어한다.
연료 전지 시스템(10)의 운전 시에는, 연료 전지(20)에 있어서, 상술한 식 (1)에 나타낸 바와 같이, 애노드 전극으로 생성된 수소 이온이 전해질막을 투과해서 캐소드 전극으로 이동하고, 캐소드 전극으로 이동한 수소 이온은, 상술한 식 (2)에 나타낸 바와 같이, 캐소드 전극에 공급되고 있는 산화 가스 중의 산소와 전기 화학 반응을 일으켜, 산소의 환원 반응을 발생시키고, 물을 생성한다.
또한, 제어 장치(60)는 연료 전지(20)의 운전 정지 기간 중에 외기온을 검출하는 온도 센서(외기온 검출부)(75)에 접속되어 있다. 제어 장치(60)는, 온도 센서(75)에서 검출된 외기온에 관한 정보의 입력을 받아, 연료 전지(20)의 운전 정지 기간 중에 소기 처리를 실행시킨다. 구체적으로는, 제어 장치(60)는, 온도 센서(75)에서 검출된 외기온이 소정 온도(예를 들어 섭씨 0도) 미만이 된 경우에, 공기 압축기(32), 차단 밸브 A1, 차단 밸브 H1, 레귤레이터 H2, 인젝터(42) 등을 구동 제어해서 연료 전지(20) 내에 가스(산화 가스 및 연료 가스)를 공급함으로써, 연료 전지(20) 내의 수분을 외부로 배출하는 「소기 처리」를 실행한다. 제어 장치(60)에 의한 소기 처리의 계속 시간(소기 계속 시간)은 미리 설정해 둘 수 있다.
또한, 제어 장치(60)는, 소기 처리 중에 사용자가 특정한 조작(예를 들어 이그니션의 ON 조작이나 탱크 리드의 개방 조작)을 검출한 경우에, 소기 처리를 중단하도록 차단 밸브 A1이나 차단 밸브 H1 등을 제어한다. 그리고, 제어 장치(60)는, 소기 처리를 사용자의 조작에 의해 중단된 경우에, 중단시부터 소정 시간 경과 후에 소기 처리를 재개시킨다.
본 실시 형태에 있어서의 제어 장치(60)는, 사용자의 조작에 의한 소기 처리의 중단으로부터 소기 처리의 재개까지 필요로 하는 시간(소기 중단 시간)을 온도 센서(75)에서 검출된 외기온에 따라 설정하도록 하고 있다. 예를 들어, 제어 장치(60)는, 온도 센서(75)에서 검출된 외기온이 소정의 판정 온도(예를 들어 섭씨 마이너스 30도) 이상인 경우에, 소기 중단 시간을 일정 시간(예를 들어 10분간)으로 설정한다. 한편, 제어 장치(60)는, 온도 센서(75)에서 검출된 외기온이 상기 판정 온도를 하회할 경우에, 소기 중단 시간을 상기 일정 시간보다도 짧은 시간(예를 들어 5분간)으로 설정한다.
이어서, 도 2의 흐름도를 사용하여, 본 실시 형태에 관한 연료 전지 시스템(10)의 소기 처리에 관한 제어 방법에 대해 설명한다.
연료 전지 시스템(10)의 통상 운전 시에 있어서는, 연료 가스 공급원(41)으로부터 연료 가스가 연료 가스 통로(43)를 통해 연료 전지(20)의 애노드 전극에 공급됨과 함께, 산화 가스가 산화 가스 통로(33)를 통해 연료 전지(20)의 캐소드 전극에 공급됨으로써, 발전이 행하여진다. 이 때, 연료 전지(20)로부터 인출해야 할 전력(요구 전력)이 제어 장치(60)에서 연산되어, 그 발전량에 따른 양의 연료 가스 및 산화 가스가 연료 전지(20) 내에 공급되도록 되어 있다. 통상 운전시에 있어서는 연료 전지(20) 내가 습윤 상태로 되어 있으므로, 운전을 정지시키면 연료 전지(20) 내에 수분이 잔류한다. 이로 인해, 본 실시 형태에 있어서는, 저온 환경 하에 있어서의 연료 전지(20) 내의 수분 동결을 억제하기 위해, 통상 운전의 정지 기간 중에 소기 처리를 실행한다.
우선, 연료 전지 시스템(10)의 제어 장치(60)는, 온도 센서(75)를 통해 검출한 외기온이 소정 온도 미만 인지의 여부를 판정한다(외기온 판정 공정：S1). 제어 장치(60)는, 검출한 외기온이 소정 온도 미만이라고 판정한 경우에는, 공기 압축기(32)나 인젝터(42) 등을 구동해서 연료 전지(20) 내에 가스(산화 가스 및 연료 가스)를 공급함으로써, 연료 전지(20) 내의 수분을 외부로 배출하는 소기 처리를 개시한다(소기 개시 공정：S2). 한편, 제어 장치(60)는, 검출한 외기온이 소정 온도 이상이라고 판정한 경우에는, 소기 처리를 행하지 않고 제어를 종료한다.
이어서, 제어 장치(60)는, 소기 처리 중에 사용자가 특정한 조작(예를 들어 이그니션의 ON 조작이나 탱크 리드의 개방 조작)을 행하였는지의 여부를 판정한다(조작 판정 공정：S3). 제어 장치(60)는, 소기 처리 중에 사용자가 특정한 조작을 행한 것으로 판정한 경우에, 차단 밸브 A1이나 차단 밸브 H1 등을 제어해서 소기 처리를 중단한다(소기 중단 공정：S4). 한편, 제어 장치(60)는, 소기 처리 중에 있어서 사용자가 특정한 조작을 검출하지 않은 경우에는, 소정의 종료 조건이 만족될 때까지 소기 처리를 속행한다(소기 속행 공정：S5).
소기 처리 중에 사용자가 특정한 조작을 행한 것을 검출해서 소기 처리를 중단시킨 제어 장치(60)는, 소기 중단 시간이 미리 설정한 시간(예를 들어 온도 센서(75)에서 검출한 외기온에 따라 설정한 시간)을 초과하였는지의 여부를 판정한다(중단 시간 판정 공정：S6). 그리고, 제어 장치(60)는, 소기 중단 시간이 소정 시간을 초과한 것으로 판정한 경우에는, 공기 압축기(32)나 인젝터(42) 등을 재구동해서 소기 처리를 재개시킨다(소기 재개 공정：S7).
그 후, 제어 장치(60)는, 소정의 종료 조건이 만족되었는가 여부를 판정하고(종료 판정 공정：S8), 종료 조건이 만족되어 있지 않다고 판정한 경우에는 소기 처리를 속행한다. 한편, 제어 장치(60)는, 소정의 종료 조건이 만족된 것으로 판정한 경우에 소기 처리를 종료한다. 종료 조건으로서는, (1) 미리 설정한 소기 계속 시간(예를 들어 5분간)이 경과하는 것, (2) 온도 센서(75)에서 검출한 외기온이 소정 온도 이상이 된 것 등을 채용할 수 있다.
이상 설명한 실시 형태에 관한 연료 전지 시스템(10)에 있어서는, 연료 전지(20)의 운전 정지 기간 중에 실행된 소기 처리가 사용자의 조작에 의해 중단된 경우에, 중단시부터 소정 시간 경과 후에 소기 처리를 재개시킬 수 있다. 따라서, 소기 처리가 중단 직후에 재개되는 것을 방지할 수 있어, 사용자에게 위화감을 주는[연료 전지 시스템(10)이 자신의 조작에 어긋나는 처리를 행하였다는 인상을 사용자에 줌] 일 없이 소기 처리를 실행할 수 있다.
또한, 이상 설명한 실시 형태에 관한 연료 전지 시스템(10)에 있어서는, 연료 전지(20)의 운전 정지 기간 중에 외기온이 저하된(예를 들어 섭씨 0도 미만이 됨) 경우에 자동적으로 소기 처리를 실행시킬 수 있다. 따라서, 저온 환경 하에서 운전 정지 중의 연료 전지(20) 내부의 수분량을 저감시킬 수 있어, 외기온의 저하에 수반하여 연료 전지(20) 내부의 수분이 동결되어 기동성이 저하된다는 사태가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 이상 설명한 실시 형태에 관한 연료 전지 시스템(10)에 있어서는, 사용자의 조작에 의한 소기 처리의 중단으로부터 소기 처리의 재개까지 필요로 하는 시간(소기 중단 시간)을 외기온에 따라 설정할 수 있다. 따라서, 외기온이 비교적 낮은 경우에는, 소기 중단 시간을 비교적 짧게 설정해서 비교적 빠른 시기에 소기를 재개시킬 수 있으므로, 외기온의 저하에 수반하는 연료 전지(20) 내부의 수분 동결을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 소기 중단 시간을 외기온에 따라 설정한 예를 나타냈지만, 소기 중단 시간의 설정 방법은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제어 장치(60)가 사용자의 조작 형태를 특정하고, 특정한 사용자의 조작 형태에 따라 소기 중단 시간을 설정할 수도 있다.
이와 같은 구성을 채용하면, 소기 중단 시간을, 사용자의 조작 형태에 따라 설정할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 조작 장소로부터 비교적 조기에 떠나는 것이 상정되는 것 같은 조작 형태가 특정된 경우(사용자가 이그니션의 ON 조작을 행하여 소기 처리를 중단시킨 직후에 이그니션의 OFF 조작을 행한 경우나, 사용자가 탱크 리드의 개방 조작을 행하여 소기 처리를 중단시킨 직후에 탱크 리드의 폐쇄 조작을 행한 경우)에는, 소기 중단 시간을 비교적 짧게 설정해서 비교적 빠른 시기에 소기를 재개시킬 수 있다. 한편, 사용자가 조작 장소에 비교적 오랜 시간 머무르는 것이 상정되는 것 같은 조작 형태가 특정된 경우(예를 들어, 사용자가 이그니션의 ON 조작을 행하여 소기 처리를 중단시킨 채 소정 시간 이상 이그니션의 OFF 조작을 행하지 않는 경우나, 사용자가 탱크 리드의 개방 조작을 행하여 소기 처리를 중단시킨 채 소정 시간 이상 탱크 리드의 폐쇄 조작을 행하지 않는 경우)에는, 소기 중단 시간을 비교적 길게 설정해서 소기의 재개를 지연시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 이동체로서 「연료 전지 차량」을 예시했지만, 연료 전지 차량 이외의 각종 이동체(로봇, 선박, 항공기 등)에 본 발명에 관한 연료 전지 시스템을 탑재할 수도 있다.
본 발명은 이상의 실시 형태에 한정되는 것은 아니라, 이 실시 형태에 당업자가 적절히 설계 변경을 가한 것도, 본 발명의 특징을 갖추고 있는 한, 본 발명의 범위에 포함된다. 즉, 상기 실시 형태가 구비하는 각 요소 및 그 배치, 재료, 조건, 형상, 사이즈 등은, 예시한 것에 한정되는 것은 아니고 적절히 변경할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태가 구비하는 각 요소는 기술적으로 가능한 한 조합할 수 있고, 이들을 조합한 것도 본 발명의 특징을 포함하는 한 본 발명의 범위에 포함된다.
10 ： 연료 전지 시스템
60 ： 제어 장치
75 ： 온도 센서(외기온 검출부)

Claims (5)

  1. 연료 전지와, 상기 연료 전지에 가스를 공급하는 가스 공급계와, 상기 가스 공급계를 제어하는 제어 장치를 구비하는 연료 전지 시스템이며,
    상기 제어 장치는, 상기 연료 전지의 운전 정지 기간 중에 상기 가스 공급계를 제어해서 소기 처리를 실행시키는 한편, 소기 처리가 사용자의 조작에 의해 중단된 경우에 소기 중단 시간이 소정 시간을 초과하였을 때 상기 가스 공급계를 제어해서 소기 처리를 재개시키는, 연료 전지 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연료 전지의 운전 정지 기간 중에 외기온을 검출하는 외기온 검출부를 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 외기온 검출부에서 검출된 외기온이 소정 온도 미만이 된 경우에 소기 처리를 실행시키는, 연료 전지 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어 장치는, 사용자의 조작에 의한 소기 처리의 중단으로부터 소기 처리의 재개까지 필요로 하는 시간을, 상기 외기온 검출부에서 검출된 외기온에 따라 설정하는, 연료 전지 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어 장치는, 사용자의 조작에 의한 소기 처리의 중단으로부터 소기 처리의 재개까지 필요로 하는 시간을, 특정한 사용자의 조작 형태에 따라 설정하는, 연료 전지 시스템.
  5. 연료 전지의 운전 정지 기간 중에 소기 처리를 실행시키는 연료 전지 시스템의 제어 방법이며,
    소기 처리가 사용자의 조작에 의해 중단된 경우에 소기 중단 시간이 소정 시간을 초과하였을 때 소기 처리를 재개시키는, 연료 전지 시스템의 제어 방법.
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