KR20160055063A - 연료 전지 시스템에 있어서의 잔류수 소기 처리 방법 및 연료 전지 시스템 - Google Patents

연료 전지 시스템에 있어서의 잔류수 소기 처리 방법 및 연료 전지 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 잔류수 소기 시의 소비 전력을 줄이면서 유저에게 위화감을 주는 것을 억제하여, 연료 전지 시스템 내의 물의 동결을 억제하는 것을 과제로 한다. 잔류수 소기 처리 방법은, 연료 전지 시스템의 외부 온도가 제1 소정 온도 이하로 되는지 여부를 연료 전지 시스템이 운전 중에 예측하는 제1 예측 공정과, 외부 온도가 제1 소정 온도 이하로 된다고 예측되는 경우에, 연료 가스 공급 배출 기구 및 산화제 가스 공급 배출 기구 중, 산화제 가스 공급 배출 기구만을 잔류수 소기 처리하고, 그 후, 연료 전지 시스템의 운전을 정지하는 공정과, 연료 전지 시스템에 포함되는 소정 부품의 온도가 제2 소정 온도 이하로 되는지 여부를, 연료 전지 시스템의 운전 정지 후에 예측하는 제2 예측 공정과, 제2 예측 공정에 있어서 소정 부품의 온도가 제2 소정 온도 이하로 된다고 예측되는 경우에, 연료 가스 공급 배출 기구를 잔류수 소기 처리하는 공정을 구비한다.

Description

연료 전지 시스템에 있어서의 잔류수 소기 처리 방법 및 연료 전지 시스템{RESIDUAL WATER SCAVENGING PROCESSING METHOD IN FUEL CELL SYSTEM AND FUEL CELL SYSTEM}
본원은, 2014년 11월 7일에 출원된 출원번호 제2014-227017호의 일본 특허 출원에 기초하는 우선권을 주장하고, 그 개시의 전부가 참조에 의해 본원에 도입된다.
본 발명은, 연료 전지 시스템에 있어서의 잔류수 소기(掃氣) 처리에 관한 것이다.
연료 전지 시스템의 운전 정지 후에 외기온이 저하되어 빙점하가 되면, 연료 전지(셀 스택)를 구성하는 단위 셀의 내부, 연료 전지 내부에 형성되어 있는 반응 가스 유로, 및 외부 배관 등에 있어서, 물이 동결될 우려가 있다. 단위 셀 내의 촉매층이나 가스 확산층의 세공에 있어서 물이 동결된 경우, 연료 전지 시스템의 다음번 시동 시에 가스 확산성이 저하되기 때문에 발전 성능이 저하된다. 또한, 반응 가스 유로에 설치된 밸브에 있어서 물이 동결된 경우, 밸브의 개폐가 저해되어 반응 가스나 오프 가스의 유통이 저해된다. 따라서, 연료 전지 시스템의 정지 후에 연료 전지의 온도나 외기온을 측정하고, 이들 온도가 소정의 온도 이하로 된 경우에 잔류수 소기 처리를 실행하여, 연료 전지 시스템 내의 물을 배출하는 방법이 제안되어 있다. JP2010-198786A에는, 연료 전지 시스템을 탑재한 차량의 이그니션 오프 시에 있어서 연료 전지 온도가 소정 온도 이하인 경우에, 연료 가스 공급 배출 기구 및 산화제 가스 공급 배출 기구를 각각 잔류수 소기하는 방법이 개시되어 있다. 또한, JP2008-218242A에는, 연료 전지의 운전 정지 기간 중에 외기온을 측정하고, 외기온이 소정 온도 이하인 경우에, 연료 가스 공급 배출 기구 및 산화제 가스 공급 배출 기구를 각각 잔류수 소기하는 방법이 개시되어 있다.
연료 전지 시스템 내에 있어서의 물의 동결을 보다 확실하게 방지하기 위해서, 전술한 2개의 방법을 조합하여, 이그니션 오프 시에 연료 전지의 온도에 따라서 잔류수 소기 처리를 행하고, 또한 연료 전지 시스템 정지 중에 있어서 외기온에 따라서 잔류수 소기 처리를 행하는 구성이 상정된다. 그러나, 이러한 구성에서는, 잔류수 소기 처리의 횟수가 많기 때문에, 공기 압축기 및 수소 가스의 인젝터 등의 잔류수 소기 처리를 실행하는 장치에 있어서의 소비 전력이 증대한다는 문제가 있다. 또한, 이그니션 오프 시에 잔류수 소기 처리를 실행하는 경우, 이그니션이 오프임에도 불구하고 잔류수 소기 처리의 완료까지 공기 압축기 등의 동작에 수반하는 진동이나 소리가 발생하기 때문에, 유저에게 위화감을 준다는 문제가 있다. 따라서, 잔류수 소기 처리에 필요한 소비 전력을 줄이면서 유저에게 위화감을 주는 것을 억제하여, 연료 전지 시스템 내의 물의 동결을 억제할 수 있는 기술이 요망되고 있다.
본 발명은, 전술한 과제의 적어도 일부를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 이하의 형태로서 실현하는 것이 가능하다.
(1) 본 발명의 일 형태에 의하면, 연료 가스 공급 배출 기구 및 산화제 가스 공급 배출 기구를 갖는 연료 전지 시스템에 있어서의 잔류수 소기 처리 방법이 제공된다. 이 잔류수 소기 처리 방법은, 상기 연료 전지 시스템의 외부 온도가 제1 소정 온도 이하로 되는지 여부를, 상기 연료 전지 시스템이 운전 중에 예측하는 제1 예측 공정과, 상기 제1 예측 공정에 있어서 상기 외부 온도가 상기 제1 소정 온도 이하로 된다고 예측되는 경우에, 상기 연료 가스 공급 배출 기구 및 상기 산화제 가스 공급 배출 기구 중, 상기 산화제 가스 공급 배출 기구만을 잔류수 소기 처리하고, 그 후, 상기 연료 전지 시스템의 운전을 정지하는 공정과, 상기 연료 전지 시스템에 포함되는 소정 부품의 온도가 제2 소정 온도 이하로 되는지 여부를, 상기 연료 전지 시스템의 운전 정지 후에 예측하는 제2 예측 공정과, 상기 제2 예측 공정에 있어서 상기 소정 부품의 온도가 상기 제2 소정 온도 이하로 된다고 예측되는 경우에, 상기 연료 가스 공급 배출 기구를 잔류수 소기 처리하는 공정을 구비한다.
이 형태의 잔류수 소기 처리 방법에 의하면, 연료 전지 시스템의 운전 정지 전에는, 연료 가스 공급 배출 기구 및 산화제 가스 공급 배출 기구 중, 산화제 가스 공급 배출 기구만을 잔류수 소기 처리하여, 연료 가스 공급 배출 기구를 잔류수 소기 처리하지 않으므로, 연료 가스 공급 배출 기구도 함께 잔류수 소기 처리하는 구성에 비하여, 잔류수 소기 처리를 위한 소비 전력을 줄일 수 있다. 또한, 처리 시간을 단축할 수 있으므로 유저에게 주는 위화감을 경감할 수 있다. 또한, 연료 전지 시스템의 운전 정지 전에 산화제 가스 공급 배출 기구의 잔류수 소기 처리를 행하므로, 운전 정지 후에 잔류수 소기 처리를 행하는 구성에 비하여, 보다 고온의 환경하에서 산화제 가스 공급 배출 기구를 소기할 수 있다. 이로 인해, 연료 전지의 캐소드 내의 물을 수증기로서 배출할 수 있어, 캐소드 내의 물을 보다 확실하게 배출할 수 있다. 또한, 연료 전지 시스템의 운전 정지 후에, 소정 부품의 온도가 제2 소정값 이하로 된다고 예측되는 경우에, 연료 가스 공급 배출 기구를 잔류수 소기 처리하므로, 운전 정지 전에 비하여, 보다 저온의 환경하에서 연료 가스 공급 배출 기구를 소기할 수 있다. 이로 인해, 연료 가스 공급 배출 기구의 분위기 내에 존재하는 보다 많은 수증기가 응축된 상태에 있어서 소기할 수 있어, 보다 많은 물을 배출할 수 있다.
(2) 상기 형태의 잔류수 소기 처리 방법에 있어서, 상기 산화제 가스 공급 배출 기구의 잔류수 소기 처리의 실행 유무를, 상기 연료 전지 시스템이 갖는 기억 장치에 기억하는 공정을 더 구비하고, 상기 연료 가스 공급 배출 기구를 잔류수 소기 처리하는 공정은, 상기 제2 예측 공정에 있어서 상기 소정 부품의 온도가 상기 제2 소정 온도 이하로 된다고 예측되는 경우, 또한 상기 연료 전지 시스템의 운전이 정지되기 전에 상기 산화제 가스 공급 배출 기구가 잔류수 소기 처리되어 있는 경우에, 상기 연료 가스 공급 배출 기구를 잔류수 소기 처리하여 상기 산화제 가스 공급 배출 기구를 잔류수 소기 처리하지 않는 공정과, 상기 제2 예측 공정에 있어서 상기 소정 부품의 온도가 상기 제2 소정 온도 이하로 된다고 예측되는 경우, 또한 상기 연료 전지 시스템의 운전이 정지되기 전에 상기 산화제 가스 공급 배출 기구가 잔류수 소기 처리되어 있지 않은 경우에, 상기 연료 가스 공급 배출 기구 및 상기 산화제 가스 공급 배출 기구를 잔류수 소기 처리하는 공정을 가져도 된다. 이 형태의 소기 방법에 의하면, 연료 전지 시스템의 운전 정지 전에 산화제 가스 공급 배출 기구가 잔류수 소기 처리되어 있는 경우에는, 소정 부품의 온도가 제2 소정 온도 이하로 된다고 예측되어도 산화제 가스 공급 기구는 잔류수 소기 처리되지 않는다. 이로 인해, 연료 전지 시스템의 운전 정지 전에 산화제 가스 공급 배출 기구가 잔류수 소기 처리되어 있으며, 또한 소정 부품의 온도가 제2 소정 온도 이하로 된다고 예측되는 경우에도 산화제 가스 공급 배출 기구를 잔류수 소기 처리하는 구성에 비하여, 잔류수 소기 처리에 필요로 하는 소비 전력을 저감할 수 있다. 또한, 운전 정지 후에 있어서의 산화제 가스 공급 배출 기구의 잔류수 소기 처리에 기인하는 연료 전지의 열화를 억제할 수 있다.
(3) 상기 형태의 잔류수 소기 처리 방법에 있어서, 상기 제1 소정 온도는, 0℃ 이하의 온도이어도 된다. 이 형태의 잔류수 소기 처리 방법에 의하면, 제1 소정 온도는 0℃ 이하의 온도이므로, 연료 전지 시스템의 온도가 0℃ 이하로 될 개연성이 높아, 연료 전지 시스템에 있어서 물의 동결이 일어날 개연성이 높은 경우에, 산화제 가스 공급 배출 기구를 잔류수 소기 처리할 수 있다. 이로 인해, 연료 전지 시스템에 있어서 물이 동결하지 않는 온도 조건(예를 들어, 0℃보다도 높다는 조건)하에서의 잔류수 소기 처리를 억제할 수 있어, 소비 전력을 저감할 수 있다.
(4) 상기 형태의 잔류수 소기 처리 방법에 있어서, 상기 제2 소정 온도는, 0℃이어도 된다. 이 형태의 잔류수 소기 처리 방법에 의하면, 연료 전지 시스템에 포함되는 소정 부품이 0℃ 이하인 경우, 즉, 연료 전지 시스템의 온도가 0℃ 이하로 될 개연성이 극히 높은 경우에, 연료 가스 공급 배출 기구의 잔류수 소기 처리를 실행할 수 있다. 이로 인해, 연료 전지 시스템에 있어서 물이 동결하지 않는 온도 조건하에서의 잔류수 소기 처리를 보다 확실하게 억제할 수 있다.
(5) 상기 형태의 잔류수 소기 처리 방법에 있어서, 상기 소정 부품은, 상기 연료 가스 공급 배출 기구에 있어서 배수를 위한 유로에 설치된 밸브와, 상기 산화제 가스 공급 배출 기구에 있어서 배수를 위한 유로에 설치된 밸브 중 적어도 한쪽이어도 된다. 연료 가스 공급 배출 기구에 있어서 배수를 위한 유로에 설치된 밸브와, 산화제 가스 공급 배출 기구에 있어서 배수를 위한 유로에 설치된 밸브는, 모두 중력을 이용해서 배수를 행한다는 관점에서, 일반적으로 연료 전지 시스템의 연직 하방이며 보다 외부에 가까운 위치에 배치된다. 이로 인해, 이 밸브는 외기온의 영향을 받기 쉬워, 저온 환경하에서 가장 온도가 저하되기 쉽다. 따라서, 이들의 밸브 중 적어도 한쪽이 제2 소정 온도 이하인 경우에 잔류수 소기 처리를 실행함으로써, 연료 전지 시스템의 각 구성 요소의 온도가 제2 소정 온도 이하로 되기 전에, 잔류수 소기 처리를 행할 수 있다.
본 발명은, 다양한 형태로 실현하는 것도 가능하다. 예를 들어, 연료 전지 시스템이나, 연료 전지 시스템을 탑재한 연료 전지 자동차나, 연료 전지 시스템에 있어서의 잔류수 소기 처리를 실현하기 위한 프로그램이나, 이러한 프로그램을 기록한 기록 매체 등의 형태로 실현할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태로서의 잔류수 소기 처리 방법이 적용되는 연료 전지 시스템의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는, 연료 전지 시스템에 있어서 실행되는 잔류수 소기 처리의 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 3a는, 본 실시 형태에 있어서의 종료 시 잔류수 소기 판정 처리의 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 3b는, 도 3a에 도시한 스텝 S200의 처리의 상세 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 4는, 본 실시 형태에 있어서의 주차 시 잔류수 소기 판정 처리의 수순을 나타내는 흐름도이다.
A. 실시 형태:
A1. 시스템 구성:
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태로서의 잔류수 소기 처리 방법이 적용되는 연료 전지 시스템의 개략 구성을 나타내는 블록도이다. 본 실시 형태의 연료 전지 시스템(10)은, 구동용 전력을 공급하기 위한 시스템으로서, 연료 전지 자동차에 탑재되어 사용된다. 연료 전지 시스템(10)은, 연료 전지(100)와, 연료 가스 공급 배출계라고도 불리는 연료 가스 공급 배출 기구(200)와, 산화제 가스 공급 배출계라고도 불리는 산화제 가스 공급 배출 기구(300)와, 연료 전지 순환 냉각계라고도 불리는 연료 전지 순환 냉각 기구(400)와, 전력 충방전계라고도 불리는 전력 충방전 기구(500)와, 제어 장치(600)와, 시동 제어 장치(700)를 구비한다.
연료 전지(100)는, 소위 고체 고분자형 연료 전지이며, 적층 방향 SD를 따라 적층된 복수의 단위 셀(110)로 이루어지는 셀 스택과, 셀 스택의 양단에 배치되어 종합 전극으로서 기능하는 한 쌍의 집전판(111)을 구비한다. 각 단위 셀(110)은, 고체 고분자 전해질막을 끼워 형성되는 애노드측 촉매 전극층에 공급되는 연료 가스인 수소와, 캐소드측 촉매 전극층에 공급되는 산화제 가스인 공기에 포함되는 산소와의 전기 화학 반응에 의해 전력을 발생한다. 촉매 전극층은, 촉매, 예를 들어 백금(Pt)을 담지한 카본 입자나 전해질을 포함하여 구성된다. 단위 셀(110)에 있어서 양 전극측의 촉매 전극층의 외측에는, 다공질체에 의해 형성된 가스 확산층이 배치되어 있다. 다공질체로서는, 예를 들어 카본 페이퍼 및 카본 클로스 등의 카본 다공질체나, 금속 메쉬 및 발포 금속 등의 금속 다공질체가 사용된다. 연료 전지(100)의 내부에는, 연료 가스, 산화제 가스 및 냉각 매체를 유통시키기 위한 매니폴드(도시생략)가 적층 방향 SD를 따라 형성되어 있다.
연료 가스 공급 배출 기구(200)는, 연료 전지(100)로의 연료 가스의 공급 및 연료 전지(100)로부터의 애노드측 오프 가스의 배출을 행한다. 연료 가스 공급 배출 기구(200)는, 수소 탱크(210)와, 차단 밸브(220)와, 인젝터(221)와, 기액 분리기(250)와, 순환용 펌프(240)와, 퍼지 밸브(260)와, 연료 가스 공급로(231)와, 제1 연료 가스 배출로(232)와, 연료 가스 순환로(233)와, 제2 연료 가스 배출로(262)를 구비한다.
수소 탱크(210)는, 고압 수소를 저장하고 있으며, 연료 가스로서의 수소 가스를, 연료 가스 공급로(231)를 통해 연료 전지(100)에 공급한다. 차단 밸브(220)는, 수소 탱크(210)에 있어서의 연료 가스의 공급구 근방에 배치되고, 수소 탱크(210)로부터의 수소 가스의 공급 실행과 정지를 전환한다. 인젝터(221)는, 연료 가스 공급로(231)에 배치되고, 연료 전지(100)로의 수소 가스의 공급량 및 압력을 조정한다. 기액 분리기(250)는, 제1 연료 가스 배출로(232)에 배치되고, 연료 전지(100)로부터 배출된 애노드측 오프 가스에 포함되는 물을 분리하여 제2 연료 가스 배출로(262)로 배출됨과 함께, 물이 분리된 후의 가스인 연료 가스를 연료 가스 순환로(233)로 배출한다. 순환용 펌프(240)는, 연료 가스 순환로(233)에 배치되고, 기액 분리기(250)로부터 배출된 연료 가스를 연료 가스 공급로(231)에 공급한다. 퍼지 밸브(260)는, 제2 연료 가스 배출로(262)에 배치되고, 밸브 개방됨으로써, 기액 분리기(250)에 의해 분리된 물의 대기 중으로의 배출을 허용한다. 본 실시 형태에 있어서, 퍼지 밸브(260)의 개폐는, 연료 전지 시스템(10)이 통상 운전 중에는, 소정 간격마다 실행된다. 또한, 퍼지 밸브(260)는, 후술하는 잔류수 소기 처리가 실행되는 동안에 있어서, 개방된 상태가 유지된다. 기액 분리기(250)는, 제1 연료 가스 배출로(232)를 통해 연료 전지(100)와 연통함과 함께, 퍼지 밸브(260)가 개방됨으로써, 제2 연료 가스 배출로(262)를 통해 대기와 연통한다. 연료 전지(100) 내의 압력은 대기압보다도 높기 때문에, 퍼지 밸브(260)가 개방되면, 기액 분리기(250) 내에 저류된 물은, 연료 전지(100)와 대기의 압력차에 의해 제2 연료 가스 배출로(262)로 배출된다. 이와 같이, 퍼지 밸브(260)를 개방하여 기액 분리기(250) 내의 압력을 빼고, 이에 의해 기액 분리기(250) 내에 저류되어 있는 물을 배출하는 처리를, 이후에서는 「통상의 배수 처리」라 한다. 이 통상의 배수 처리에서는, 공기 압축기(320) 및 순환용 펌프(240) 등은 구동되지 않기 때문에, 후술하는 잔류수 소기 처리와 비교해서 소비 전력, 즉 소비 에너지는 극히 근소하다.
본 실시 형태에 있어서, 전술한 퍼지 밸브(260)는, 연료 전지 시스템(10)이 갖는 각 구성 요소 중, 제2 연료 가스 배출로(262) 및 산화제 가스 배출로(332)를 제외하고, 가장 연직 하방에 배치되어 있다. 이것은, 이하의 이유에 의한다. 즉, 연료 전지(100)의 애노드측에 존재하는 물을 기액 분리기(250)에 보다 많이 모으기 위해서, 기액 분리기(250)를 연료 전지 시스템(10)에 있어서 연직 하방측에 배치하고, 또한 기액 분리기(250)에 저류된 물을 중력을 이용해서 빠르게 배출하기 위해서, 퍼지 밸브(260)를 기액 분리기(250)의 연직 하방에 배치한다는 요청을 만족시키기 위해, 퍼지 밸브(260)는, 연료 전지 시스템(10)에 있어서, 제2 연료 가스 배출로(262) 및 산화제 가스 배출로(332)를 제외하고, 가장 연직 하방에 배치되어 있다. 이와 같이, 퍼지 밸브(260)는, 연료 전지 시스템(10)에 있어서 비교적 연직 하방에 상당하는 위치에 배치되어 있으며, 제2 연료 가스 배출로(262) 및 산화제 가스 배출로(332)를 제외한 다른 구성 요소에 비하여, 외기온의 영향을 받기 쉽다.
산화제 가스 공급 배출 기구(300)는, 연료 전지(100)로의 산화제 가스의 공급 및 연료 전지(100)로부터의 캐소드측 오프 가스의 배출을 행한다. 산화제 가스 공급 배출 기구(300)는, 에어 클리너(310)와, 공기 압축기(320)와, 배압 밸브(340)와, 산화제 가스 공급로(331)와, 산화제 가스 배출로(332)를 구비한다. 에어 클리너(310)는, 내부에 구비하는 필터에 의해 공기 중의 먼지 등의 이물을 제거하고, 이물 제거 후의 공기를 공기 압축기(320)에 공급한다. 공기 압축기(320)는, 에어 클리너(310)로부터 공급되는 공기를 압축해서 산화제 가스 공급로(331)로 송출한다. 배압 밸브(340)는, 산화제 가스 배출로(332)에 배치되고, 연료 전지(100)에 있어서의 캐소드 배출측의 압력인 소위 배압을 조정한다. 산화제 가스 배출로(332)는, 전술한 제2 연료 가스 배출로(262)와 접속되어 있으며, 산화제 가스 배출로(332)를 통하여 배출되는 물 및 캐소드측 오프 가스는, 제2 연료 가스 배출로(262)를 통하여 배출되는 물 및 애노드측 오프 가스와 함께 대기 중으로 배출된다.
연료 전지 순환 냉각 기구(400)는, 연료 전지(100)를 통해 냉각 매체를 순환시킴으로써 연료 전지(100)의 온도를 조정한다. 연료 전지 순환 냉각 기구(400)는, 라디에이터(410)와, 냉각 매체 배출로(442)와, 냉각 매체 공급로(441)와, 순환용 펌프(430)와, 온도 센서(420)를 구비한다. 라디에이터(410)는, 냉각 매체 배출로(442)와 냉각 매체 공급로(441)에 접속되어 있으며, 냉각 매체 배출로(442)로부터 유입되는 냉각 매체를, 도시하지 않은 전동 팬으로부터의 송풍 등에 의해 냉각하고 나서 냉각 매체 공급로(441)로 배출한다. 냉각 매체 배출로(442)는, 연료 전지(100) 내의 냉각 매체 배출 매니폴드와 접속되고, 냉각 매체 공급로(441)는, 연료 전지(100) 내의 냉각 매체 공급 매니폴드에 접속되어 있다. 따라서, 냉각 매체 배출로(442), 라디에이터(410), 냉각 매체 공급로(441) 및 연료 전지(100) 내의 매니폴드에 의해, 냉각 매체의 순환로가 형성되어 있다. 온도 센서(420)는, 냉각 매체 배출로(442)에 있어서의 연료 전지(100)의 근방에 배치되어 있으며, 연료 전지(100)로부터 배출된 냉각 매체의 온도를 측정하고, 온도값을 나타내는 신호를 출력한다. 본 실시 형태에서는, 온도 센서(420)에 의해 측정되는 온도는, 연료 전지(100)가 온도로서 취급된다. 본 실시 형태에서는, 냉각 매체로서 물이 사용된다. 단, 물로 한정되지 않으며, 에틸렌글리콜 등의 부동수, 및 공기 등의 열 교환 가능한 임의의 매체를, 냉각 매체로서 사용하여도 된다.
전력 충방전 기구(500)는, 연료 전지(100) 또는 배터리(550)로부터 출력되는 전력을, 부하 장치(510)에 공급한다. 본 실시 형태에 있어서, 부하 장치(510)란, 차량 구동용 모터나 각종 보조 기계류 등이며, 연료 전지(100)의 정극측 및 부극측의 집전판(111)에 각각 접속되어 있다. 전력 충방전 기구(500)는, 인버터(520)와, DC-DC 컨버터(560)와, 배터리(550)를 구비한다. 인버터(520)는, 연료 전지(100) 및 배터리(550)와 병렬로 접속되고, 연료 전지(100) 또는 배터리(550)로부터 공급되는 직류 전류를, 교류 전류로 변환해서 부하 장치(510)에 공급한다. DC-DC 컨버터(560)는, 배터리(550)의 출력 전압을 승압해서 인버터(520)에 공급하고, 또한 연료 전지(100)의 잉여 발전력을 축전하기 위해서, 출력 전압을 강압하여 배터리(550)에 공급한다.
제어 장치(600)는, 전술한 차단 밸브(220), 인젝터(221), 순환용 펌프(240), 퍼지 밸브(260), 공기 압축기(320), 배압 밸브(340), 순환용 펌프(430), 인버터(520), 및 DC-DC 컨버터(560)와 전기적으로 접속되어 있으며, 이들을 제어한다. 또한, 제어 장치(600)는, 온도 센서(420)와 전기적으로 접속되어 있으며, 온도 센서(420)로부터 출력되는 온도값을 나타내는 신호를 수신한다. 제어 장치(600)는, CPU(Central Processing Unit)와, ROM(Read Only Memory)과, RAM(Random Access Memory)을 갖는 도시하지 않은 마이크로컴퓨터에 의해 구성되어 있으며, CPU가 ROM에 저장되어 있는 제어용 프로그램을 실행함으로써, 종료 시 잔류수 소기 판정부(610), 주차 시 잔류수 소기 판정부(620), 애노드측 소기 제어부(630), 캐소드측 소기 제어부(640), 온도 추정부(650), 및 운전 제어부(660)로서 기능한다.
종료 시 잔류수 소기 판정부(610)는, 후술하는 잔류수 소기 처리에 있어서, 종료 시 잔류수 소기를 실행하는지 여부의 판정(이하, 「종료 시 잔류수 소기 판정」이라고 함)을 실행한다. 종료 시 잔류수 소기란, 연료 전지 시스템(10)의 운전 정지 시에 캐소드측의 소기만을 실행하고, 캐소드측에 존재하는 물을 배출하는 처리를 의미한다. 여기서, 「캐소드측」이란, 각 단위 셀(110)에 있어서의 캐소드측의 구성 요소(전해질막의 캐소드측, 캐소드측 촉매층 및 캐소드측 가스 확산층)와, 연료 전지(100) 내의 산화제 가스 공급 매니폴드와, 연료 전지(100) 내의 산화제 가스 배출 매니폴드와, 산화제 가스 공급로(331)와, 산화제 가스 배출로(332)를 포함한다. 또한, 「캐소드측에 존재하는 물」이란, 각 단위 셀(110)의 캐소드측 촉매층 및 캐소드측 가스 확산층에 형성되어 있는 세공 내에 저류되어 있는 물과, 연료 전지(100) 내의 산화제 가스 공급 매니폴드 및 산화제 가스 배출 매니폴드에 저류되어 있는 물과, 산화제 가스 공급로(331) 내에 저류되어 있는 물과, 산화제 가스 배출로(332) 내에 저류되어 있는 물과, 배압 밸브(340)에 저류되어 있는 물을 포함한다. 이 물은, 각 단위 셀(110)의 캐소드측에 있어서의 전기 화학 반응에 의해 발생한 생성수와, 캐소드측의 분위기 내에 포함되는 수증기가 응축하여 발생한 액체의 물을 포함한다. 또한, 「잔류수 소기 처리」란, 동결 방지를 위해서 가스 공급 배출 기구의 잔류수를 배출하는 처리를 의미한다. 구체적으로는, 캐소드측에 대해서는, 배압 밸브(340)를 개방하고, 공기 압축기(320)에 의해 소정량의 공기를 연료 전지(100)에 공급함으로써 실행된다. 이와 같이, 잔류수 소기 처리에서는, 공기 압축기(320)가 구동하기 때문에, 통상의 배수 처리에 비하여 소비 전력(소비 에너지)이 많다. 잔류수 소기 처리에서는, 애노드측의 소기도 실행된다. 애노드측의 소기에 대해서는, 후술한다.
주차 시 잔류수 소기 판정부(620)는, 후술하는 잔류수 소기 처리에 있어서, 주차 시 잔류수 소기 처리를 실행하는지 여부의 판정(이하, 「주차 시 잔류수 소기 판정」이라고 함)을 실행한다. 주차 시 잔류수 소기란, 연료 전지 시스템(10)의 운전 정지 후에 있어서, 애노드측만, 또는 애노드측 및 캐소드측의 양쪽에 있어서 소기를 실행하고, 애노드측에만 존재하는 물, 또는 애노드측 및 캐소드측의 양쪽에 존재하는 물을 배출하는 처리를 의미한다. 「캐소드측」 및 「캐소드측에 존재하는 물」이란, 전술한 종료 시 잔류수 소기의 「캐소드측」 및 「캐소드측에 존재하는 물」과 동일하므로, 상세한 설명을 생략한다. 전술한 「애노드측」이란, 각 단위 셀(110)에 있어서의 애노드측의 구성 요소(전해질막의 애노드측, 애노드측 촉매층 및 애노드측 가스 확산층)와, 연료 전지(100) 내의 연료 가스 공급 매니폴드와, 연료 전지(100) 내의 연료 가스 배출 매니폴드와, 연료 가스 공급로(231)와, 제1 연료 가스 배출로(232)와, 기액 분리기(250)와, 퍼지 밸브(260)와, 제2 연료 가스 배출로(262)를 포함한다. 또한, 「애노드측에 존재하는 물」이란, 각 단위 셀(110)에 있어서의 애노드측 촉매층 및 캐소드측 가스 확산층에 형성되어 있는 세공 내에 저류되어 있는 물과, 연료 전지(100) 내의 연료 가스 공급 매니폴드 및 연료 가스 배출 매니폴드에 저류되어 있는 물과, 연료 가스 공급로(231) 내에 저류되어 있는 물과, 제1 연료 가스 배출로(232) 내에 저류되어 있는 물과, 기액 분리기(250)에 저류되어 있는 물과, 퍼지 밸브(260)에 저류되어 있는 물과, 제2 연료 가스 배출로(262)에 저류되어 있는 물을 포함한다. 이 물은, 각 단위 셀(110)에 있어서 캐소드측에서 전해질막을 투과한 물(역확산수)과, 분위기 내에 포함되는 수증기가 응축하여 발생한 액체의 물을 포함한다. 애노드측의 소기는, 퍼지 밸브(260)를 개방하고, 인젝터(221) 및 순환용 펌프(240)에 의해 소정량의 수소 가스를 연료 전지(100)에 공급함으로써 실행된다. 이와 같이, 잔류수 소기 처리에서는, 인젝터(221) 및 순환용 펌프(240)가 구동하기 때문에, 통상의 배수 처리에 비하여 소비 전력, 즉 소비 에너지가 많다.
애노드측 소기 제어부(630)는, 공기 압축기(320)의 회전 수 및 배압 밸브(340)의 개방도 등을 조정함으로써, 애노드측의 소기를 제어한다. 캐소드측 소기 제어부(640)는, 인젝터(221)에 있어서의 유량, 순환용 펌프(240)에 있어서의 유량, 및 퍼지 밸브(260)의 개방도를 조정함으로써, 애노드측의 소기를 제어한다.
온도 추정부(650)는, 정기적으로 외기온을 추정한다. 본 실시 형태에 있어서, 외기온이란, 연료 전지 시스템(10)이 탑재된 연료 전지 자동차의 외부 온도를 의미한다. 본 실시 형태에서는, 연료 전지 온도와, 연료 전지 온도의 변화 정도와, 외기온을 대응지은 맵(이하, 「외기온 맵」이라고 함)이 미리 제어 장치(600)의 ROM에 저장되어 있으며, 이 외기온 맵을 참조함으로써, 연료 전지 온도, 즉 온도 센서(420)로부터의 신호가 나타내는 온도에 기초하여 외기온이 추정된다. 연료 전지(100)의 온도 변화는 외기온에 상관한다. 예를 들어, 외기온이 매우 낮은 경우에는, 연료 전지(100)의 온도 변화(온도의 저하 정도)는 매우 커지게 된다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 현재의 연료 전지 온도와, 연료 전지 온도의 변화, 즉 경시 변화의 정도와, 외기온과의 관계를 미리 실험 등에 의해 구하여 외기온 맵이 작성되고, 제어 장치(600)의 ROM에 저장되어 있다.
또한, 온도 추정부(650)는, 후술하는 소기 판정 처리에 있어서, 외기온 및 퍼지 밸브(260)의 온도를 추정한다. 소기 판정 처리에 있어서 실행되는 외기온의 추정 방법은, 전술한 정기적으로 실행되는 외기온의 추정 방법과 동일하므로, 상세한 설명을 생략한다. 본 실시 형태에서는, 연료 전지 온도와, 외기온과, 퍼지 밸브(260)의 온도를 대응지은 맵(이하, 「퍼지 밸브 온도 맵」이라고 함)이 미리 제어 장치(600)의 ROM에 저장되어 있으며, 이 퍼지 밸브 온도 맵을 참조함으로써, 연료 전지 온도 및 추정된 외기온에 기초하여 퍼지 밸브(260)의 온도가 추정된다. 퍼지 밸브(260)는, 기액 분리기(250) 및 제1 연료 가스 배출로(232)를 통해 연료 전지(100)와 연통함과 함께, 제2 연료 가스 배출로(262)를 통해 대기와 연통한다. 따라서, 퍼지 밸브(260)의 온도는, 연료 전지(100)의 온도와 외기온에 상관한다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 현재의 연료 전지 온도와, 외기온과, 퍼지 밸브(260)의 온도와의 관계를 미리 실험 등에 의해 구하여 퍼지 밸브 온도 맵이 작성되고, 제어 장치(600)의 ROM에 저장되어 있다.
운전 제어부(660)는, 전술한 각 기능부(610 내지 650)를 제어함과 함께, 제어 장치(600)와 전기적으로 접속되어 있는 각 구성 요소, 예를 들어 공기 압축기(320) 및 인젝터(221) 등의 구동 및 정지를 제어함으로써, 연료 전지(100)의 발전을 포함하는 연료 전지 시스템(10)의 운전을 제어한다.
제어 장치(600)의 도시하지 않은 ROM에는, 전술한 제어 프로그램, 외기온 맵, 및 퍼지 밸브 온도 맵이 저장되어 있음과 함께, 외기온값 저장부(670) 및 소기 이력 저장부(680)가 설치되어 있다. 외기온값 저장부(670)는, 온도 추정부(650)에 의해 정기적으로 추정된 외기온의 값을 저장한다. 소기 이력 저장부(680)는, 종료 시 잔류수 소기의 실행 유무를 이력으로서 저장한다.
시동 제어 장치(700)는, 제어 장치(600)로의 급전을 제어함으로써, 제어 장치(600)의 전원 오프와 온을 전환한다. 시동 제어 장치(700)는 타이머(710)를 구비하고, 타이머 만료 시에 제어 장치(600)에 급전을 행함으로써, 전원 오프 상태의 제어 장치(600)를 소정의 타이밍에 전원 온 상태로 천이시킨다. 타이머(710)의 기동은, 후술하는 소기 처리에 있어서, 운전 제어부(660)에 의해 실행된다. 본 실시 형태에 있어서, 시동 제어 장치(700)는, ASIC(Application Specific Integrated Circuit)에 의해 구성되어 있다. ASIC 대신에, 제어 장치(600)와 마찬가지로, CPU, RAM 및 ROM에 의해 구성하여도 된다.
제어 장치(600)는, 연료 전지 자동차의 도시하지 않은 ECU(Electronic Control Unit)와 전기적으로 접속되어 있으며, 이러한 ECU 사이에서 신호의 교환을 행한다. 예를 들어, 제어 장치(600)는, 연료 전지 자동차의 이그니션이 온임을 나타내는 신호 및 이그니션이 오프임을 나타내는 신호를 수신한다.
전술한 구성을 갖는 연료 전지 시스템(10)에서는, 후술하는 잔류수 소기 처리를 실행함으로써, 잔류수 소기에 필요한 소비 전력을 줄이면서 유저에게 위화감을 주는 것을 억제하여, 연료 전지 시스템 내의 물의 동결을 억제한다.
전술한 종료 시 잔류수 소기 판정부(610)는, 청구항에 있어서의 제1 예측부에 상당한다. 또한, 캐소드측 소기 제어부(640)와, 공기 압축기(320)와, 배압 밸브(340)는, 청구항에 있어서의 캐소드측 소기 처리부에 상당한다. 또한, 주차 시 잔류수 소기 판정부(620)는, 청구항에 있어서의 제2 예측부에 상당한다. 또한, 수소 탱크(210)와, 차단 밸브(220)와, 인젝터(221)와, 순환용 펌프(240)와, 퍼지 밸브(260)는, 청구항에 있어서의 애노드측 소기 처리부에 상당한다. 또한, 제어 장치(600)의 ROM은, 청구항에 있어서의 기억 장치에 상당한다.
A2. 잔류수 소기 처리:
도 2는, 연료 전지 시스템(10)에 있어서 실행되는 잔류수 소기 처리의 수순을 나타내는 흐름도이다. 연료 전지 시스템(10)에서는, 도시하지 않은 ECU로부터 이그니션이 오프인 신호를 수신하면, 잔류수 소기 처리가 실행된다.
종료 시 잔류수 소기 판정부(610)는, 종료 시 잔류수 소기 판정 처리를 실행한다(스텝 S105). 도 3a는, 본 실시 형태에 있어서의 종료 시 잔류수 소기 판정 처리의 수순을 나타내는 흐름도이다. 우선, 외부 온도가 제1 소정 온도 이하로 되는지 여부의 판정 처리가 실행된다(스텝 S200). 본 실시 형태에 있어서, 제1 소정 온도는 0℃로 설정되어 있다. 제1 소정 온도는, 0℃ 대신에 0℃보다도 낮은 임의의 온도로서 설정되어도 된다. 도 3b는, 도 3a에 도시한 스텝 S200의 처리의 상세 수순을 나타내는 흐름도이다. 도 3b에 도시한 바와 같이, 온도 추정부(650)는, 현재의 외기온을 추정한다(스텝 S202). 종료 시 잔류수 소기 판정부(610)는, 외기온값 저장부(670)에 저장되어 있는 외기온값에 기초하여, 직전 3일간의 평균 최저 기온을 특정한다(스텝 S204). 즉, 직전 3일간의 각 날의 외기온의 최저값을 특정하고, 이들 평균값을 구한다.
종료 시 잔류수 소기 판정부(610)는, 스텝 S202에서 추정된 현재의 외기온이 -5℃ 이하이고, 또한 스텝 S204에서 특정된 평균 최저 기온이 0℃ 이하인지 여부를 판정한다(스텝 S206). 현재의 외기온이 -5℃ 이하이고, 또한 직전 3일간의 평균 최저 기온이 0℃ 이하인 경우, 잔류수 소기 처리를 실행하는 날의 최저 기온(외부 온도)도 0℃를 하회할 개연성이 높다.
종료 시 잔류수 소기 판정부(610)는, 현재의 외기온이 -5℃ 이하이고, 또한 직전 3일간의 평균 최저 기온이 0℃ 이하라고 판정된 경우(스텝 S206: 예), 외부 온도가 제1 소정 온도 이하로 된다고 특정한다(스텝 S208). 이에 반하여, 현재의 외기온이 -5℃ 이하가 아니거나, 또는, 직전 3일간의 평균 최저 기온이 0℃ 이하가 아니라고 판정된 경우(스텝 S206: 아니오), 외부 온도가 제1 소정 온도 이하로 되지 않는다고 특정한다(스텝 S209). 도 3a에 도시한 바와 같이, 스텝 S200의 완료 후, 종료 시 잔류수 소기 판정부(610)는, 스텝 S200의 결과, 외부 온도가 제1 소정 온도 이하로 된다고 특정되었는지 여부를 판정한다(스텝 S210). 종료 시 잔류수 소기 판정부(610)는, 외부 온도가 제1 소정 온도 이하로 된다고 특정되었다고 판정된 경우(스텝 S210: 예), 종료 시 잔류수 소기를 실행한다고 결정한다(스텝 S220). 이에 반하여, 종료 시 잔류수 소기 판정부(610)는, 외부 온도가 제1 소정 온도 이하로 된다고 특정되었다고 판정되지 않은 경우, 즉, 외부 온도가 제1 소정 온도 이하로 되지 않는다고 특정되었다고 판정된 경우, 종료 시 잔류수 소기를 실행하지 않는다고 결정한다(스텝 S225).
도 2에 도시한 바와 같이, 캐소드측 소기 제어부(640)는, 종료 시 잔류수 소기 판정 처리의 결과, 종료 시 잔류수 소기를 실행한다고 결정되었는지 여부를 판정하고(스텝 S110), 종료 시 잔류수 소기를 실행한다고 판정된 경우(스텝 S110: 예), 종료 시 잔류수 소기, 즉 캐소드측의 소기를 실행한다(스텝 S115). 종료 시 잔류수 소기의 실행 완료 후, 캐소드측 소기 제어부(640)는, 종료 시 잔류수 소기의 실행 유무를 소기 이력 저장부(680)에 저장한다(스텝 S120). 전술한 바와 같이, 스텝 S115가 실행된 경우, 스텝 S120에 있어서, 종료 시 잔류수 소기의 실행 있음이 소기 이력 저장부(680)에 저장된다. 이에 반하여, 전술한 스텝 S110에 있어서 종료 시 잔류수 소기를 실행한다고 결정되지 않았다고 판정된 경우(스텝 S110: 아니오), 캐소드측 소기 제어부(640)는, 종료 시 잔류수 소기를 실행하지 않고, 종료 시 잔류수 소기의 실행 유무, 즉 이 경우 실행 없음을 소기 이력 저장부(680)에 저장한다(스텝 S120).
전술한 바와 같이, 현재의 외기온이 -5℃ 이하이고, 또한 직전 3일간의 평균 최저 기온이 0℃ 이하인 경우, 즉, 잔류수 소기 처리를 실행하는 날의 최저 기온이 0℃ 이하로 될 개연성이 높은 경우에, 종료 시 잔류수 소기를 실행하여 캐소드측의 물을 배출하는 것은, 이하의 이유에 의한다. 각 단위 셀(110)의 캐소드측에서는, 전기 화학 반응에 의해 생성수가 발생하기 때문에, 촉매층 및 가스 확산층의 세공에 물이 저류되기 쉽다. 여기서, 최저 기온이 0℃를 하회하는 경우, 주차 중에 연료 전지(100) 내의 온도도 0℃ 이하로 될 개연성이 높아, 그로 인해, 캐소드측에 있어서, 촉매층 및 가스 확산층의 세공 내의 물이 동결하여 성능 저하를 야기할 개연성이 높다. 그런데, 촉매층 및 가스 확산층의 세공 내의 물(액체의 물)을 공기 압축기(320)로부터 공급되는 산화제 가스(공기)의 힘만으로 배출하는 것은, 용이하지 않다. 여기서, 소기 처리가 개시된 직후, 즉, 이그니션이 오프로 된 직후에는, 각 단위 셀(110)의 온도는 운전 중과 마찬가지로 비교적 높으므로, 각 단위 셀(110) 내의 분위기 중에 수증기로서 많은 물을 포함시킬 수 있다. 이로 인해, 종료 시 잔류수 소기를 실행함으로써, 캐소드측의 촉매층 및 가스 확산층의 세공 내의 물 중, 보다 많은 물을 수증기로서 배출시킬 수 있기 때문이다. 종료 시 잔류수 소기에 있어서, 애노드측을 소기하지 않는 이유에 대해서는, 후술한다.
전술한 스텝 S120의 실행 완료 후, 운전 제어부(660)는, 시동 제어 장치(700)를 제어하여, 웨이크업 타이머를 세트한다(스텝 S125). 후술하는 바와 같이, 연료 전지 시스템(10)에서는, 제어 장치(600)의 전원이 오프한 후, 정기적으로 제어 장치(600)의 전원 온 및 오프를 실행한다. 웨이크업 타이머란, 제어 장치(600)의 전원이 오프한 후, 온할 때까지의 기간을 타이머(710)에 의해 계시하는 것을 의미하며, 스텝 S125에서는, 이 기간의 계시를 개시한다. 본 실시 형태에서는, 제어 장치(600)의 전원이 오프하고 나서 온할 때까지의 기간으로서, 1시간이 세트되어 있다. 1시간으로 한하지 않고, 임의의 시간이 세트되어도 된다.
운전 제어부(660)는, 제어 장치(600)의 전원을 오프한다(스텝 S130). 도시는 생략되었지만, 운전 제어부(660)는, 제어 장치(600)의 전원을 오프하기 전에, 공기 압축기(320) 및 인젝터(221) 등의 제어 대상의 장치 전원을 오프한다. 시동 제어 장치(700)는, 웨이크업 타이머가 만료될 때까지 대기하고(스텝 S135), 웨이크업 타이머가 만료되면(스텝 S135: 예), 제어 장치(600)로의 급전을 행하여, 제어 장치(600)의 전원을 온한다(스텝 S140). 이때, 온도 센서(420)와, 인젝터(221) 및 순환용 펌프(240) 등의 애노드측을 소기하기 위한 기능부와, 공기 압축기(320) 및 배압 밸브(340) 등의 캐소드측을 소기하기 위한 기능부와, DC-DC 컨버터(560)에 급전이 행해진다.
온도 추정부(650)는, 온도 센서(420)로부터 수신하는 신호에 기초하여, 연료 전지(100)의 온도를 취득한다(스텝 S145). 온도 추정부(650)는, 퍼지 밸브(260)의 온도를 추정한다(스텝 S150).
주차 시 잔류수 소기 판정부(620)는, 주차 시 잔류수 소기 판정 처리를 실행한다(스텝 S155). 도 4는, 본 실시 형태에 있어서의 주차 시 잔류수 소기 판정 처리의 수순을 나타내는 흐름도이다. 온도 추정부(650)는, 현재의 외기온을 추정한다(스텝 S305). 온도 추정부(650)는, 스텝 S145에서 취득된 연료 전지(100)의 온도와, 스텝 S305에서 추정된 현재의 외기온에 기초하여, 전술한 퍼지 밸브 온도 맵을 참조하여, 퍼지 밸브(260)의 온도를 추정한다(스텝 S310). 주차 시 잔류수 소기 판정부(620)는, 스텝 S310에서 추정된 퍼지 밸브(260)의 온도가 0℃ 이하인지 여부를 판정한다(스텝 S315). 주차 시 잔류수 소기 판정부(620)는, 퍼지 밸브(260)의 온도가 0℃ 이하라고 판정되면(스텝 S315: 예), 주차 시 잔류수 소기를 실행한다고 결정하고(스텝 S320), 퍼지 밸브(260)의 온도가 0℃ 이하가 아니라고 판정되면(스텝 S315: 아니오), 주차 시 잔류수 소기를 실행하지 않는다고 결정한다(스텝 S325). 전술한 스텝 S315에 있어서 기준으로 되는 「0℃」는, 청구항에 있어서의 제2 소정 온도에 상당한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 애노드측 소기 제어부(630) 및 캐소드측 소기 제어부(640)는, 각각, 주차 시 잔류수 소기 판정 처리의 결과, 주차 시 잔류수 소기를 실행한다고 결정되었는지 여부를 판정하고(스텝 S160), 주차 시 잔류수 소기를 실행한다고 판정된 경우(스텝 S160: 예), 소기 이력 저장부(680)에 저장되어 있는 소기 이력을 참조하여, 종료 시 잔류수 소기(스텝 S115)가 실행이 완료되었는지 여부를 판정한다(스텝 S165). 이에 반하여, 전술한 스텝 S160에 있어서, 주차 시 잔류수 소기를 실행하지 않았다고 판정된 경우(스텝 S160: 아니오), 전술한 스텝 S125로 되돌아간다. 따라서, 웨이크업 타이머가 세트되고(스텝 S125), 제어 장치(600)의 전원이 다시 오프된다(스텝 S130).
전술한 스텝 S165에 있어서, 종료 시 잔류수 소기가 실행이 완료되었다고 판정되면(스텝 S165: 예), 애노드측 소기 제어부(630)는, 애노드측의 소기를 실행한다(스텝 S170). 또한, 이 경우, 캐소드측 소기 제어부(640)는, 캐소드측의 소기를 실행하지 않는다. 이에 반하여, 종료 시 잔류수 소기가 실행이 완료되지 않았다고 판정되면(스텝 S165: 아니오), 캐소드측 소기 제어부(640)는 캐소드측의 소기를 행하고, 또한 애노드측 소기 제어부(630)는 애노드측의 소기를 행한다(스텝 S175). 전술한 스텝 S170 또는 S175의 실행 완료 후, 잔류수 소기 처리는 종료한다.
전술한 바와 같이, 퍼지 밸브(260)의 온도가 0℃ 이하인 경우에, 애노드측의 소기, 또는 캐소드측 및 애노드측의 소기를 실행하는 이유에 대하여, 이하에 설명한다. 퍼지 밸브(260)는, 연료 전지 시스템(10)의 각 구성 요소 중, 제2 연료 가스 배출로(262) 및 산화제 가스 배출로(332)를 제외한 다른 구성 요소에 비하여, 외기온의 영향을 받기 쉽다. 또한, 퍼지 밸브(260)에는 물이 저류되기 쉬우므로, 외기온이 저하된 경우에 퍼지 밸브(260)에 있어서 가장 먼저 물의 동결이 일어날 가능성이 높다. 따라서, 퍼지 밸브(260)의 온도가 0℃ 이하라고 추정되는 경우에는, 소기를 실행하여, 연료 전지 시스템(10)의 각 부위에 있어서의 물의 동결을 억제한다.
또한, 전술한 바와 같이, 종료 시 잔류수 소기가 실행 완료인 경우에, 주차 시 잔류수 소기 처리로서, 캐소드측의 소기가 실행되지 않는 것은, 이하의 이유에 의한다. 캐소드측에서는, 각 단위 셀(110)의 촉매층 및 가스 확산층의 세공 내에 많은 물(생성수)이 존재하고, 이 물의 대부분은, 종료 시 잔류수 소기 시에 제거할 수 있다. 또한, 캐소드측의 산화제 가스 배출로(332) 및 배압 밸브(340) 등의 단위 셀(110)의 내부 이외의 장소에 저류된 물도, 종료 시 잔류수 소기 시에 공급되는 산화제 가스의 힘에 의해 배출할 수 있다. 이로 인해, 제어 장치(600)의 전원 오프 후에 있어서 외기온의 저하에 수반하여 연료 전지(100)의 온도가 저하된 경우에, 재차 주차 시 잔류수 소기를 실행하지 않아도, 캐소드측에 있어서 물이 동결하는 것은 억제할 수 있기 때문이다. 또한, 주차 시 잔류수 소기 처리로서의 캐소드측의 소기를 생략함으로써, 소기에 필요한 전력을 저감시키기 위해서이다.
또한, 전술한 바와 같이, 애노드측의 소기는, 주차 시 잔류수 소기 처리로서 실행되고, 종료 시 잔류수 소기 처리로서 실행되지 않는 것은, 이하의 이유에 의한다. 각 단위 셀(110)의 애노드측의 촉매층 및 가스 확산층의 세공에 저류되는 물의 양은, 캐소드측에 비하여 극히 적다. 따라서, 애노드측에 있어서 저류되는 물은, 오로지 연료 전지(100) 내의 매니폴드, 제1 연료 가스 배출로(232), 기액 분리기 (250), 퍼지 밸브(260) 및 제2 연료 가스 배출로(262) 등에 저류된 물이며, 이 물은, 소기 시에 공급되는 연료 가스의 힘에 의해 충분히 배출할 수 있다. 환언하면, 애노드측의 물은, 연료 전지 시스템(10)의 온도가 비교적 저온이더라도, 충분히 배출할 수 있다. 여기서, 종료 시 잔류수 소기 판정은, 연료 전지(100) 내의 온도가 0℃ 이하로 될 개연성이 높다고 추정되는 경우에 실행되기 때문에, 반드시, 연료 전지(100)의 온도 및 연료 전지(100)를 포함하는 연료 전지 시스템(10) 전체의 온도가 0℃ 이하로 된다고는 한정되지 않는다. 연료 전지 시스템(10)의 온도가 0℃ 이하로 되지 않는 경우, 애노드측을 소기하지 않아도 물의 동결은 억제할 수 있다. 이에 반하여, 퍼지 밸브(260)의 온도가 0℃ 이하라고 추정되는 경우, 연료 전지 시스템(10)의 온도가 0℃ 이하로 될 개연성이 극히 높다. 이로 인해, 애노드측의 소기에 대해서는, 연료 전지 시스템(10)의 온도가 0℃ 이하로 될 개연성이 극히 높은 경우에 행해지는 주차 시 잔류수 소기 처리로서 실행함으로써, 소기에 필요한 전력을 저감시키도록 하고 있다. 또한, 연료 전지 시스템(10)의 온도는, 소기 처리 개시 시, 즉 연료 전지(100)의 운전이 정지되기 직전에 비하여 주차 중에 있어서 보다 낮아지기 때문에, 분위기 중의 수증기 응결이 보다 많이 발생하여, 보다 많은 액체의 물이 애노드측에 존재한다. 이로 인해, 주차 중에 소기를 행한 쪽이, 보다 많은 물을 배출할 수 있다. 따라서, 애노드측에 대해서는, 종료 시 잔류수 소기에서는 실행되지 않음으로써 소기에 필요한 전력을 저감시킴과 함께, 소기의 실효성이 높은 주차 시중에 소기를 행하도록 하고 있다.
이에 반하여, 캐소드측에 대해서는, 전술한 바와 같이 연료 전지(100)의 온도가 비교적 높은 상태가 아니면 촉매층 및 가스 확산층의 세공 내의 물을 배출할 수 없기 때문에, 종료 시 잔류수 소기 판정의 결과, 연료 전지(100)의 온도가 0℃ 이하로 될 개연성이 높다고 판정되는 경우에는, 소기가 낭비될 가능성이 있었다고 해도, 소기를 실행하여 물의 동결을 확실하게 억제하도록 하고 있다.
이상 설명한 실시 형태의 연료 전지 시스템(10)에 의하면, 종료 시 잔류수 소기 처리로는, 캐소드측 및 애노드측 중, 캐소드측만을 소기해서 애노드측을 소기하지 않으므로, 캐소드측 외에 애노드측도 소기를 행하는 구성에 비하여 소기를 위한 소비 전력을 줄일 수 있다. 또한, 종료 시 잔류수 소기의 처리 시간을 단축할 수 있기 때문에, 유저에게 주는 위화감, 예를 들어 이그니션을 오프로 하였음에도 불구하고 소기에 수반하는 진동이나 소리가 발생함에 따른 위화감을 경감할 수 있다. 또한, 종료 시 잔류수 소기 처리로서 캐소드측의 소기를 행하므로, 주차 중에 캐소드측의 소기를 행하는 구성에 비하여, 각 단위 셀(110)의 캐소드측의 촉매층 및 가스 확산층 내의 물을 보다 확실하게 배출할 수 있다.
또한, 주차 중에 소기 판정, 즉 주차 시 잔류수 소기 판정을 실행하고, 퍼지 밸브(260)의 추정 온도가 0℃ 이하로 되는 경우에 애노드측의 소기를 행하므로, 애노드측에 있어서 물의 동결을 억제할 수 있음과 함께, 종료 시 잔류수 소기로서 애노드측의 소기를 행하는 구성에 비하여 애노드측의 온도가 보다 낮은 상태에서 소기를 실시할 수 있다. 이로 인해, 애노드측의 분위기 내의 보다 많은 수증기가 응축한 상태에 있어서 소기할 수 있어, 보다 많은 물을 배출할 수 있다.
또한, 종료 시 잔류수 소기 판정에 있어서, 외기온의 임계값로서 0℃보다도 낮은 온도를 설정하고 있으므로, 연료 전지(100) 내의 온도가 0℃ 이하로 될 개연성이 높은 경우에, 종료 시 잔류수 소기를 실행시킬 수 있다. 이로 인해, 연료 전지(100) 내의 온도가 0℃보다도 높고, 연료 전지(100) 내의 물이 동결하지 않음에도 불구하고 소기를 실행하는 것을 억제할 수 있어, 소비 전력을 저감할 수 있다.
또한, 주차 시 잔류수 소기 판정에 있어서 임계값과 비교하는 온도로서, 외기온의 영향을 받기 쉽고, 또한 배수가 저류되기 쉬운 퍼지 밸브(260)의 온도를 사용하고 있으므로, 또한 임계값을 0℃로 하고 있으므로, 적어도 애노드측에 대해서는 거의 모든 구성 요소에 있어서 물이 동결하기 전에 소기를 실행할 수 있다.
또한, 종료 시 잔류수 소기가 실행되어 있는 경우에는, 주차 시 잔류수 소기로서 캐소드측의 소기를 실행하지 않으므로, 종료 시 잔류수 소기로서 캐소드측의 소기를 실행함과 함께 주차 시 잔류수 소기로서 캐소드측의 소기를 실행하는 구성에 비하여, 소비 전력을 저감할 수 있다. 또한, 부하 장치(510)에 대하여 전력을 출력하지 않은 상태에 있어서 연료 전지(100)에 산화제 가스를 공급함으로써, 캐소드측의 전위가 변경하여 각 단위 셀(110)이 열화되어 버리는 것을 억제할 수 있다.
또한, 정기적으로 주차 시 잔류수 소기 판정을 행하므로, 주차 시 잔류수 소기 판정의 실행 횟수로 상한값을 설정하는 구성에 비하여, 연료 전지 시스템(10)에 있어서의 물의 동결을 보다 확실하게 억제할 수 있음과 함께, 퍼지 밸브(260)의 온도가 0℃에 보다 가까운 타이밍에 종료 시 잔류수 소기가 실행될 가능성을 높일 수 있다. 이로 인해, 분위기 내의 보다 많은 수증기를 응축시킨 상태에서 소기할 가능성을 높일 수 있다.
B. 변형예:
B1. 변형예 1:
상기 실시 형태에 있어서, 종료 시 잔류수 소기 판정 처리에 있어서 소기를 실행한다고 결정되기 위한 조건은, 「현재의 외기온이 -5℃ 이하이고, 또한 직전 3일간의 평균 최저 기온이 0℃ 이하임」이었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 현재의 온도로서 -5℃ 대신에, 다른 임의의 온도를 채용하여도 된다. 또한, 직전 3일간의 평균 최저 기온 대신에, 직전 일주일의 평균 최저 기온이나, 직전 3일간의 최저 기온 등, 주차 중의 최저 기온과 상관하는 임의의 온도를 채용하여도 된다. 또한, 직전 3일간의 평균 최저 기온으로서 0℃로 한정되지 않으며, 0℃에 가까운 임의의 온도를 채용하여도 된다. 또한, 예를 들어 「현재의 외기온이 0℃이고, 또한 직전 3일간의 최저 기온의 변화가 단조 감소임」등, 연료 전지(100)의 온도가 0℃ 이하로 될 것이 추측되는 임의의 조건을 채용하여도 된다.
B2. 변형예 2:
상기 실시 형태에 있어서, 주차 시 잔류수 소기 판정 처리에 있어서 주차 시 잔류수 소기 처리를 실행한다고 결정되기 위한 조건은, 「퍼지 밸브(260)의 온도가 0℃ 이하임」이었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 퍼지 밸브(260)의 온도가, 0℃와는 상이한 다른 임의의 임계값 이하인 것을 조건으로 하여도 된다. 또한, 퍼지 밸브(260)의 온도 대신에, 또는 퍼지 밸브(260)의 온도에 추가하여, 배압 밸브(340)의 온도가 0℃ 이하인 것을 조건으로 하여도 된다. 배압 밸브(340)는, 퍼지 밸브(260)와 마찬가지로, 연료 전지 시스템(10)에 있어서, 제2 연료 가스 배출로(262), 산화제 가스 배출로(332) 및 퍼지 밸브(260)를 제외하고, 가장 연직 하방에 배치될 수 있다. 이로 인해, 외기온의 영향을 받기 쉽고, 또한 물이 저류되기 쉬우므로, 외기온이 저하된 경우에 비교적 빠른 타이밍에 물의 동결을 일으킬 수 있다. 따라서, 배압 밸브(340)의 온도가 0℃ 이하인 것을 조건으로 함으로써, 적어도 캐소드측의 거의 모든 부위에 있어서 물의 동결이 일어나지 않도록 할 수 있다. 제2 연료 가스 배출로(262)에 퍼지 밸브(260)와는 상이한 밸브를 설치하는 구성에 있어서는, 이러한 밸브의 온도가 0℃ 이하라는 조건을 채용하여도 된다. 산화제 가스 배출로(332)에 배압 밸브(340)와는 상이한 밸브를 설치하는 구성에 있어서는, 이러한 밸브의 온도가 0℃ 이하라는 조건을 채용하여도 된다. 즉, 일반적으로는, 연료 가스 공급 배출 기구(200)에 있어서 배수를 위한 유로에 설치된 밸브와, 산화제 가스 공급 배출 기구(300)에 있어서 배수를 위한 유로에 설치된 밸브 중 적어도 한쪽의 밸브 온도가 0℃ 이하라는 조건을 채용하여도 된다.
B3. 변형예 3:
상기 실시 형태에 있어서, 연료 전지 시스템(10)은, 구동용 전력을 공급하기 위한 시스템으로서, 연료 전지 자동차에 탑재되어 사용되고 있었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 연료 전지 자동차 대신에, 전기 자동차 등의 구동용 전력을 필요로 하는 다른 임의의 이동체에 탑재되어 사용되어도 된다. 또한, 정치형 전원으로서, 예를 들어 오피스나 가정에 있어서 옥내 또는 옥외에 설치되어 사용되어도 된다. 또한, 연료 전지(100)에 포함되는 각 단위 셀(110)은, 고체 고분자형 연료 전지용 단위 셀이었지만, 인산형 연료 전지, 용해 탄산염형 연료 전지, 고체 산화물형 연료 전지 등, 다양한 연료 전지용 단위 셀로서 구성하여도 된다.
B4. 변형예 4:
상기 실시 형태에서는, 외기온 맵을 사용해서 외기온을 추정하고, 또한 퍼지 밸브 온도 맵을 사용해서 퍼지 밸브의 온도를 추정하고 있었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 연료 전지 온도와, 연료 전지 온도의 변화 정도와, 외기온과의 관계를 나타내는 관계식을 사용해서 연산함으로써 외기온을 추정하여도 된다. 마찬가지로, 연료 전지 온도와, 외기온과, 퍼지 밸브(260)의 온도와의 관계를 나타내는 관계식을 사용해서 연산함으로써 퍼지 밸브(260)의 온도를 추정하여도 된다.
B5. 변형예 5:
상기 실시 형태에 있어서의 연료 전지 시스템(10)의 구성은, 어디까지나 일례이며, 다양하게 변경 가능하다. 예를 들어, 제2 연료 가스 배출로(262)와 산화제 가스 배출로(332)를 접속시키지 않고, 각각 독립적으로 오프 가스를 배출하는 구성으로 하여도 된다. 또한, 제어 장치(600) 대신에, 시동 제어 장치(700)가 주차 시 잔류수 소기 판정부(620) 및 운전 제어부(660)를 갖는 구성으로 하여도 된다. 이 구성에 있어서는, 주차 중에 있어서, 주차 시 잔류수 소기 처리를 실행하지 않는 한, 제어 장치(600)의 전원은 오프인 채로 할 수 있다. 또한, 주차 시 잔류수 소기 처리에 있어서, 종료 시 잔류수 소기의 실행 유무에 관계없이, 애노드측과 캐소드측을 모두 소기하여도 된다. 이 구성에 있어서도, 종료 시 잔류수 소기로서 애노드측의 소기를 생략할 수 있으므로, 소비 전력을 저감할 수 있다. 또한, 종료 시 잔류수 소기의 실행 유무의 이력을 소기 이력 저장부(680)에 저장하는 처리를 생략할 수 있어, 소기 처리의 실행 시간을 단축할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태에서는, 주차 중에, 제어 장치(600)를 정기적으로 기동시켜서 주차 시 잔류수 소기 판정을 실행하고 있었지만, 이 대신에, 예를 들어 종료 소기 판정 실행 후에 소정 기간만큼 경과했을 때 1회만, 주차 시 잔류수 소기 판정을 실행하여도 된다. 또한, 통상의 배수 처리가, 잔류수 소기 처리의 실행 중에 실행되어도 된다. 예를 들어, 종료 시 잔류수 소기가 실행된 후이며 웨이크업 타이머를 세트하기 전의 타이밍에, 통상의 배수 처리가 실행되어도 된다.
B6. 변형예 6:
상기 실시 형태에 있어서, 하드웨어에 의해 실현되고 있던 구성의 일부를 소프트웨어로 치환하도록 해도 되며, 반대로, 소프트웨어에 의해 실현되고 있던 구성의 일부를 하드웨어로 치환하도록 하여도 된다. 또한, 본 발명의 기능 일부 또는 전부가 소프트웨어에 의해 실현되는 경우에는, 그 소프트웨어(컴퓨터 프로그램)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 저장된 형태로 제공할 수 있다. 「컴퓨터 판독 가능한 기록 매체」란, 플렉시블 디스크나 CD-ROM과 같은 휴대형 기록 매체에 한하지 않고, 각종 RAM이나 ROM 등의 컴퓨터 내의 내부 기억 장치나, 하드디스크 등의 컴퓨터에 고정되어 있는 외부 기억 장치도 포함하고 있다. 즉, 「컴퓨터 판독 가능한 기록 매체」란, 데이터를 일시적이 아니라 고정 가능한 임의의 기록 매체를 포함하는 넓은 의미를 갖고 있다.
본 발명은, 전술한 실시 형태 및 변형예에 한정되는 것이 아니라, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 구성으로 실현할 수 있다. 예를 들어, 발명의 내용의 란에 기재한 각 형태 중의 기술적 특징에 대응하는 실시 형태, 변형예 중의 기술적 특징은, 전술한 과제의 일부 또는 전부를 해결하기 위해서, 혹은, 전술한 효과의 일부 또는 전부를 달성하기 위해서, 적절히 바꾸기나, 조합을 행하는 것이 가능하다. 또한, 그 기술적 특징이 본 명세서 중에 필수적인 것으로서 설명되어 있지 않으면, 적절히 삭제하는 것이 가능하다.
10: 연료 전지 시스템
100: 연료 전지
110: 단위 셀
111: 집전판
200: 연료 가스 공급 배출 기구
210: 수소 탱크
220: 차단 밸브
221: 인젝터
231: 연료 가스 공급로
232: 제1 연료 가스 배출로
233: 연료 가스 순환로
240: 순환용 펌프
250: 기액 분리기
260: 퍼지 밸브
262: 제2 연료 가스 배출로
300: 산화제 가스 공급 배출 기구
310: 에어 클리너
320: 공기 압축기
331: 산화제 가스 공급로
332: 산화제 가스 배출로
340: 배압 밸브
400: 연료 전지 순환 냉각 기구
410: 라디에이터
420: 온도 센서
430: 순환용 펌프
441: 냉각 매체 공급로
442: 냉각 매체 배출로
500: 전력 충방전 기구
510: 부하 장치
520: 인버터
550: 배터리
560: DC-DC 컨버터
600: 제어 장치
610: 종료 시 잔류수 소기 판정부
620: 주차 시 잔류수 소기 판정부
630: 애노드측 소기 제어부
640: 캐소드측 소기 제어부
650: 온도 추정부
660: 운전 제어부
670: 외기온값 저장부
680: 소기 이력 저장부
700: 시동 제어 장치
710: 타이머
SD: 적층 방향

Claims (10)

  1. 연료 가스 공급 배출 기구 및 산화제 가스 공급 배출 기구를 갖는 연료 전지 시스템에 있어서의 잔류수 소기 처리 방법이며,
    상기 연료 전지 시스템의 외부 온도가 제1 소정 온도 이하로 되는지 여부를, 상기 연료 전지 시스템이 운전 중에 예측하는 제1 예측 공정과,
    상기 제1 예측 공정에 있어서 상기 외부 온도가 상기 제1 소정 온도 이하로 된다고 예측되는 경우에, 상기 연료 가스 공급 배출 기구 및 상기 산화제 가스 공급 배출 기구 중, 상기 산화제 가스 공급 배출 기구만을 잔류수 소기 처리하고, 그 후, 상기 연료 전지 시스템의 운전을 정지하는 공정과,
    상기 연료 전지 시스템에 포함되는 소정 부품의 온도가 제2 소정 온도 이하로 되는지 여부를, 상기 연료 전지 시스템의 운전 정지 후에 예측하는 제2 예측 공정과,
    상기 제2 예측 공정에 있어서 상기 소정 부품의 온도가 상기 제2 소정 온도 이하로 된다고 예측되는 경우에, 상기 연료 가스 공급 배출 기구를 잔류수 소기 처리하는 공정
    을 구비하는, 잔류수 소기 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 산화제 가스 공급 배출 기구의 잔류수 소기 처리의 실행 유무를, 상기 연료 전지 시스템이 갖는 기억 장치에 기억하는 공정을 더 구비하고,
    상기 연료 가스 공급 배출 기구를 잔류수 소기 처리하는 공정은,
    상기 제2 예측 공정에 있어서 상기 소정 부품의 온도가 상기 제2 소정 온도 이하로 된다고 예측되는 경우, 또한 상기 연료 전지 시스템의 운전이 정지되기 전에 상기 산화제 가스 공급 배출 기구가 잔류수 소기 처리 되어 있는 경우에, 상기 연료 가스 공급 배출 기구를 잔류수 소기 처리하여 상기 산화제 가스 공급 배출 기구를 잔류수 소기 처리하지 않는 공정과,
    상기 제2 예측 공정에 있어서 상기 소정 부품의 온도가 상기 제2 소정 온도 이하로 된다고 예측되는 경우, 또한 상기 연료 전지 시스템의 운전이 정지되기 전에 상기 산화제 가스 공급 배출 기구가 잔류수 소기 처리되어 있지 않은 경우에, 상기 연료 가스 공급 배출 기구 및 상기 산화제 가스 공급 배출 기구를 잔류수 소기 처리하는 공정
    을 갖는 잔류수 소기 처리 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 소정 온도는, 0℃ 이하의 온도인, 잔류수 소기 처리 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 소정 온도는, 0℃인, 잔류수 소기 처리 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정 부품은, 상기 연료 가스 공급 배출 기구에 있어서 배수를 위한 유로에 설치된 밸브와, 상기 산화제 가스 공급 배출 기구에 있어서 배수를 위한 유로에 설치된 밸브 중 적어도 한쪽인, 잔류수 소기 처리 방법.
  6. 연료 전지 시스템이며,
    연료 전지와,
    상기 연료 전지에 반응 가스를 공급하고, 상기 연료 전지로부터 상기 반응 가스에 관련된 오프 가스를 배출하는 연료 가스 공급 배출 기구와,
    상기 연료 전지에 산화제 가스를 공급하고, 상기 연료 전지로부터 상기 산화제 가스에 관련된 오프 가스를 배출하는 산화제 가스 공급 배출 기구와,
    외부 온도가 제1 소정 온도 이하로 되는지 여부를, 상기 연료 전지 시스템이 운전 중에 예측하는 제1 예측부와,
    상기 외부 온도가 상기 제1 소정 온도 이하로 된다고 예측되는 경우에, 상기 산화제 가스 공급 배출 기구를 잔류수 소기 처리하는 캐소드측 소기 처리부와,
    상기 산화제 가스 공급 배출 기구의 잔류수 소기 처리 후에 상기 연료 전지 시스템의 운전을 정지하는 운전 제어부와,
    상기 연료 전지 시스템에 포함되는 소정 부품의 온도가 제2 소정 온도 이하로 되는지 여부를, 상기 연료 전지 시스템의 운전 정지 후에 예측하는 제2 예측부와,
    상기 제2 예측부에 의해 상기 소정 부품의 온도가 상기 제2 소정 온도 이하로 된다고 예측되는 경우에, 상기 연료 가스 공급 배출 기구를 잔류수 소기 처리하고, 상기 제1 예측부에 의해 상기 외부 온도가 상기 제1 온도 이하로 된다고 예측되는 경우에, 상기 연료 가스 공급 배출 기구를 잔류수 소기 처리하지 않는, 애노드측 소기 처리부
    를 구비하는, 연료 전지 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 산화제 가스 공급 배출 기구의 잔류수 소기 처리의 실행 유무를 기억하는 기억 장치를 더 구비하고,
    상기 제2 예측부에 의해 상기 소정 부품의 온도가 상기 제2 소정 온도 이하로 된다고 예측되는 경우, 또한 상기 연료 전지 시스템의 운전이 정지되기 전에 상기 산화제 가스 공급 배출 기구가 잔류수 소기 처리되어 있는 경우에, 상기 애노드측 소기 처리부는, 상기 연료 가스 공급 배출 기구를 잔류수 소기 처리하고, 상기 캐소드측 소기 처리부는, 상기 산화제 가스 공급 배출 기구를 잔류수 소기 처리하지 않으며,
    상기 제2 예측부에 의해 상기 소정 부품의 온도가 상기 제2 소정 온도 이하로 된다고 예측되는 경우, 또한 상기 연료 전지 시스템의 운전이 정지되기 전에 상기 산화제 가스 공급 배출 기구가 잔류수 소기 처리되어 있지 않은 경우에, 상기 애노드측 소기 처리부는, 상기 연료 가스 공급 배출 기구를 잔류수 소기 처리하고, 상기 캐소드측 소기 처리부는, 상기 산화제 가스 공급 배출 기구를 잔류수 소기 처리하는, 연료 전지 시스템.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 제1 소정 온도는, 0℃ 이하의 온도인, 연료 전지 시스템.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 소정 온도는, 0℃인, 연료 전지 시스템.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정 부품은, 상기 연료 가스 공급 배출 기구에 있어서 배수를 위한 유로에 설치된 밸브와, 상기 산화제 가스 공급 배출 기구에 있어서 배수를 위한 유로에 설치된 밸브 중 적어도 한쪽인, 연료 전지 시스템.
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