WO2007066530A1 - 燃料電池システム及び移動体 - Google Patents

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Mikio Kizaki
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell stem moving body.
  • the fuel cell system includes a fuel cell that generates electric power by reacting fuel gas and oxidizing gas, and an electric device, and uses the electric power supplied from the power storage device when the fuel cell is stopped.
  • the fuel cell system supplies the fuel cell and discharges the fuel cell so that the amount of water at the time of turning the fuel cell reaches the target water amount set according to the state of the electric device. It is equipped with a control means for setting the conditions.
  • the fuel cell degree or electric power
  • the amount of water at the time of turning can be made to be a predetermined amount of water (for example, set according to the degree of electric equipment). Even if the fuel cell is stopped at a low temperature,
  • control means can set the target water amount according to the power storage device degree. This means that the control means By setting the fuel cell condition to low, the water amount at the time of operation of the fuel cell can reach the target water amount.
  • the fuel cell conditions are set in advance. By doing so, the amount of water when the fuel cell rotates can be made to reach the target amount of water. Even if the fuel cell is stopped at a low temperature,
  • the battery can be started from the state.
  • the charge battery system includes a step for adding an electric device.
  • the power storage device can be speeded up at a low temperature, so that the power of the power storage device can be quickly recovered.
  • a moving body according to the present invention includes the above-mentioned charge battery system.
  • the fuel cell system capable of setting the condition of the fuel cell according to the state of the electric device is provided, it is possible to provide a moving body having excellent dynamic performance at low temperature. it can.
  • Is the fuel cell system of the present invention. 2 is a graph showing the relationship between the temperature and water output of the battery system shown in.
  • Item 3 is a chart for explaining the method of operating the battery system shown in. Good for carrying out Ming
  • the fuel cell system configuration according to the present invention includes a fuel cell 0 that generates electric power by receiving a supply of a reaction gas (gas gas), as shown in, and supplies the fuel cell 0 with gas as an oxidizing gas.
  • Gas 2 hydrogen gas 3 that supplies gas as fuel gas to fuel cell 0, control 4 that integrates the system, and fuel cell 0 to each unit in the system when it is stopped (when the power is stopped). It is equipped with a secondary unit that supplies electric power.
  • the charge cell 0 has a stack structure in which the required number of ponds that receive the supply of the reaction gas and generate electricity are formed.
  • the electric power generated by the charge battery 0 is supplied to (o er on ro n).
  • C is an element that supplies electric power to the fuel cell S's battery, a device that supplies electric power to a type such as a pusher hydrogen port, a secondary power source, and a secondary power source.
  • the power supply to the various types of laptops is used as an aid during turning (when the battery 0 is stopped).
  • the secondary unit 2 realizes (the water content in the fuel cell 0 by supplying gas to the fuel cell) by supplying electric power to the pusher etc. when the fuel cell 0 is stopped. That is, the secondary 2 is the state of electrical equipment in Ming.
  • a Kkke pond or a thiumium pond can be used.
  • a sensor for detecting the secondary degree is provided.
  • the information on the secondary degree detected by the sensor is transmitted to the control 4 and used for the fuel cell system control.
  • a heater () is provided to make a secondary. It is controlled by the control 4 of the heater. That is, control 4 is a secondary sensor detected by the temperature sensor.
  • the heater When the frequency of 2 is below a specified value (for example, 20 C), the heater is automatically activated and the secondary operation is performed.
  • a specified value for example, 20 C
  • Gas 2 is for supplying air 2 that supplies the gas () that has been humidified 20 to the fuel cell 0, and directs the exhaust gas that has been discharged from the fuel cell to the humidification 20 22 and the external oxidation oxygen from the humidification 2 to the outside. It is equipped with air flow 23 and. 2 is equipped with a pusher 24 that takes in atmospheric gas and humidifies it. Controlled by control 4 of pusher 24.
  • Gas 3 is used to supply gas from tank 30 and hydrogen tank 30 as high-pressure gas sources to the fuel cell.
  • the 3 is equipped with 33 that allows the gas supply from the hydrogen tank 30 to be cut off, and a 34 that adjusts the power of the hydrogen gas.
  • a modulatable guitar 34 that can change the force standard by a stepper is adopted.
  • the outlet 37 is connected to 32 via 35 36.
  • 35 collects water from hydrogen.
  • the control unit 36 operates under the order of the control 4 and the like to discharge (di) the water collected in 35 and the water containing the impurities in 32 to the outside.
  • the 32 has a pop 38 that pressurizes the water in the 32 and sends it out 3. It should be noted that the inside of the exhaust 37 is then diluted with something so that it joins the inside of the exhaust flow 23.
  • the control unit 4 controls the operation of each device in the system in response to the control of the access () of the fuel cell S.
  • Control 4 is composed of a new system.
  • the control system has a CP RO R, an input / output kit display, etc., and various control programs can be realized by P reading and executing various control programs recorded in RO. It has become.
  • control 4 is to drive the pumps 24, 33 and 34 with the electric power supplied from the secondary when the fuel cell 0 is stopped (when the fuel cell is stopped), and the fuel cell is controlled.
  • Gas in 0 (a)
  • control 4 does not suppress the gas in humidification 20 when performing.
  • control 4 sets 0 fuel cells so that the amount of water when fuel cell 0 is rotating reaches the target water amount set according to the degree of secondary operation.
  • the amount of water in the secondary battery 0 due to the secondary cell 2 will be the same as that in the fuel cell 0.
  • the amount of water means the amount of water after the fuel cell estimated by taking the secondary power into consideration, and the amount of water means the amount of water at which the fuel cell 0 can start starting.
  • the power of the secondary secondary in the embodiment decreases as the frequency decreases. For example, as shown in
  • the water output due to 2 is Q, while the water output due to temperature (below the point) is Q (Q). Therefore, the control 4 considers the power of the secondary battery 2 and makes sure that the amount of water in the charge battery n after the secondary battery 2 is full of the starting water amount.
  • the control 4 uses the 2nd degree to calculate the water discharge amount (Q) corresponding to that degree. Then, in control 4, the amount of water (Q) of the fuel cell 1 is set, and the amount of water (Q 0) from the secondary 12 is added to this amount of water (Q 0 Q 4) to set the amount of water for operation. . Then, the control 4 sets the fuel cell 0 (degree of charge cell n and amount of gas supply) so that the water content of the fuel cell 0 at the time of rotation becomes the target water content (Q Q). With the control according to the second aspect, the amount of water in the secondary battery 0 due to the secondary battery can be made to be the amount of water (Q).
  • control 4 calculates the amount of water (QQ) corresponding to each degree by using the 2nd degree when the degree of secondary is 2. And the control 4 is the water amount (Q) of the fuel cell n. Set the water amount during operation by adding (QQ) to the water output (Q) from the secondary unit. Then, the control 4 sets the fuel cell 0 (the degree of charge cell and the amount of supplied gas) comparatively so that the water content at the time of rotation of the fuel cell n becomes the target water quantity (QQ). With the control according to the second aspect, it becomes possible to fill the water amount (Q) of the secondary battery after the secondary battery.
  • the force of the secondary unit 12 becomes low and becomes uncertain, and the dynamic performance may deteriorate.
  • the following operation is performed in order to suppress the deterioration of the starting performance.
  • the fuel cell system 4 detects the secondary degree using the temperature sensor (TT S). Then, control 4 is based on the table shown in 2.
  • water amount S 2 Calculate the amount of moisture corresponding to the temperature detected by S (water amount S 2). For example, if the secondary degree is, give the water output as Q.
  • Control 4 the water amount (Q) of the fuel cell 0 is set, and the water amount (QQ) obtained by adding the water amount (Q) generated in the drainage S2 to this water amount is set as the water amount during operation ( Water volume S3). Then, the control 4 sets the fuel cell 0 (charge cell and electricity gas supply) so that the water content of the fuel cell 0 at the time of rotation becomes the target water quantity (QQ) which is the target water quantity S3. Yes (S). Then, the control 4 controls the fuel cell 0 according to the operation conditions set in the operation S4 (S5) o
  • the fuel cell 0 condition is set so that the water amount at the time of rotation of the fuel cell 0 reaches the target water amount set according to the secondary degree. Can be set. That is, even when it is determined that the output from the fuel cell 0 will decrease due to the decrease in the power due to the decrease in the secondary power, the case of the fuel cell 0 is set in advance. As a result, the amount of water when the fuel cell 0 is rotated can be made to reach a predetermined amount of water.
  • the fuel cell 0 can be started from this state.
  • the fuel cell system according to the embodiment described above is provided with the secondary battery, it is possible to accelerate the secondary battery at a low temperature. As a result, the secondary power can be quickly restored.
  • condition of the fuel cell 0 can be set according to the secondary degree. 0
  • an air valve for discharging the water collected at 35 to the outside an air valve for discharging the inside of 32 to the outside is provided at, and a drain valve and an air valve are provided at control 4. It can be controlled separately.
  • the fuel cell system according to the present invention can be mounted on both the fuel cell and the moving body (bottom, aircraft) outside the fuel cell. Also, the fuel cell system according to the present invention may be applied to a stationary system provided for buildings (, buildings, etc.).

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Description

明細書 燃料電池システム及び移動体 技術分野
本発明は、 燃料電池システム及ぴ移動体に関する。 背景技術
現在、 反応ガス （燃料ガス及び酸化ガス） の供給を受けて発電を行う燃料 電池を備えた燃料電池システムが提案され、 実用化されている。 かかる燃料 電池システムで発電を行うと、 電気化学反応により燃料電池の内部で水分が 生成されるが、 この水分が燃料電池内の反応ガス流路に滞留して、 反応ガス の流れが妨げられる場合がある。 また、 氷点下等の低温環境下で燃料電池シ ステムを運転させる際には、 燃料電池の電極 （触媒層や拡散層） の内部に残 存する水分が凍結して、 始動性能が著しく低下する場合がある。
このように燃料電池の内部で生成される水分に起因する種々の問題を解決 するための従来の技術として、 燃料電池の運転停止時に反応ガス流路に乾燥 酸素や乾燥水素を供給することにより、燃料電池内の水分を除去する技術 (掃 気技術） が提案されている。 また、 近年においては、 燃料電池の電解質膜に 含まれる水分量を推定し、 この推定した水分量が所定値になるように各種機 器 （コンプレッサやポンプ等） を駆動制御して掃気を行う技術が提案されて いる （例えば、 特開 2 0 0 4— 1 5 8 2 7 4号公報参照。 ） 。 発明の開示
ところで、 燃料電池の運転停止時においては、 二次電池等の蓄電装置から 電力を供給してコンプレツサゃモータを駆動制御することにより掃気を行う 力 氷点下等の低温環境下においては蓄電装置の電力供給能力が低下してし まう。 従って、 前記公報に記載されたような技術を採用しても、 低温環境下 においては充分に掃気を行うことができず、 燃料電池内に水分が残存して燃 料電池を効率良く始動させることができなレ、場合があつた。
本発明は、 かかる事情に鑑みてなされたものであり、 低温環境下において も燃料電池を効率良く始動させることが可能な燃料電池システムを提供する ことを目的とする。
前記目的を達成するため、 本発明に係る燃料電池システムは、 燃料ガスと 酸化ガスを反応させて発電する燃料電池と、蓄電装置と、を備えるとともに、 燃料電池の運転停止時に蓄電装置から供給される電力を用いて燃料電池内に ガスを供給して水分を排出させる掃気を行う燃料電池システムにおいて、 燃 料電池の運転時の含水量を、 蓄電装置の状態に応じて設定される目標含水量 未満とするように、 燃料電池の運転条件を設定する制御手段を備えるもので ある。
かかる構成によれば、 燃料電池の運転時の含水量を、 蓄電装置の状態に応 じて設定される目標含水量未満とするように、 燃料電池の運転条件 （温度や 発電量等） を設定することができる。 例えば、 蓄電装置の温度低下により電 力供給能力が低下することに起因して燃料電池からの水分排出量が低下する ことが想定される場合においても、 燃料電池の運転条件を予め低レベルに設 定することにより、 燃料電池の運転時の含水量を所定の目標含水量 （例えば 蓄電装置の温度に応じて設定される量） 未満とすることができる。 従って、 低温環境下で燃料電池の運転を停止させた場合においても、 その運転停止状 態から燃料電池を効率良く始動させることが可能となる。
前記燃料電池システムにおいて、 制御手段は、 目標含水量を蓄電装置の温 度に応じて設定することができる。 この際、 制御手段は、 蓄電装置の温度が 低いほど燃料電池の運転条件を低レベルに設定することにより、 燃料電池の 運転時の含水量を目標含水量未満とすることができる。
このようにすることにより、 蓄電装置の温度低下により電力供給能力が低 下することに起因して燃料電池からの水分排出量が低下することが想定され る場合においても、 燃料電池の運転条件を予め低レベルに設定することによ り、 燃料電池の運転時の含水量を目標含水量未満とすることができる。 従つ て、 低温環境下で燃料電池の運転を停止させた場合においても、 その運転停 止状態から燃料電池を効率良く始動させることができる。
また、 前記燃料電池システムにおいて、 蓄電装置を加温する加温手段を備 えることが好ましい。
このようにすることにより、 低温環境下において蓄電装置を速やかに加温 することが可能となるため、 蓄電装置の電力供給能力を速やかに回復させる ことができる。
また、本発明に係る移動体は、前記燃料電池システムを備えるものである。 かかる構成によれば、 蓄電装置の状態に応じて燃料電池の運転条件を設定 することが可能な燃料電池システムを備えているため、 低温環境下において 優れた始動性能を有する移動体を提供することができる。
本発明によれば、 低温環境下においても燃料電池を効率良く始動させるこ とが可能な燃料電池システムを提供することができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。 図 2は、 図 1に示した燃料電池システムのバッテリ温度と水分排出量との 関係を表すマップである。
図 3は、 図 1に示した燃料電池システムの運転方法を説明するためのフロ 一チヤ一トである。 発明を実施するための最良の形態
以下、 図面を参照して、 本発明の実施形態に係る燃料電池システム 1につ いて説明する。 本実施形態においては、 本発明を燃料電池車両 S (移動体） の車載発電システムに適用した例について説明することとする。
まず、 図 1及び図 2を用いて、 本発明の実施形態に係る燃料電池システム
1の構成について説明する。 本実施形態に係る燃料電池システム 1は、 図 1 に示すように、 反応ガス （酸化ガス及び燃料ガス） の供給を受けて電力を発 生する燃料電池 1 0を備えるとともに、 燃料電池 1 0に酸化ガスとしての空 気を供給する酸化ガス配管系 2、 燃料電池 1 0に^料ガスとしての水素ガス を供給する水素ガス配管系 3、 システム全体を統合制御する制御装置 4、 燃 料電池 1 0の運転停止時 （発電停止時） 等にシステム内の各種機器に電力を 供給する二次バッテリ 1 2等を備えている。
燃料電池 1 0は、 反応ガスの供給を受けて発電する単電池を所要数積層し て構成したスタック構造を有している。燃料電池 1 0により発生した電力は、
P C U (Power Contro l Un i t) 1 1に供給される。 P C U 1 1は、 燃料電池 車両 Sのトラクションモータに電力を供給するインバータ、 コンプレッサモ ータゃ水素ポンプ用モータなどの各種補機類に電力を供給するインバータ、 二次バッテリ 1 2への充電や二次バッテリ 1 2からのモータ類への電力供給 を行う D C - D Cコンバータ等を備えている。
二次バッテリ 1 2は、 トラクシヨンモータや各種補機類に電力を供給する ことにより、 急加速時や間欠運転時 （燃料電池 1 0の発電停止時） における 電力アシストを行う。 また、 二次バッテリ 1 2は、 燃料電池 1 0の運転停止 時にコンプレッサモータ等に電力を供給することにより、 掃気 （燃料電池 1 0へのガス供給による燃料電池 1 0内の水分の排出） を実現させる。 すなわ ち、 二次バッテリ 1 2は本発明における蓄電装置の一実施形態である。 二次 バッテリ 1 2としては、 ニッケル水素電池やリチウムイオン電池を採用する ことができる。
本実施形態においては、 二次バッテリ 1 2の温度を検出する図示していな い温度センサを設けている。 温度センサで検出された二次バッテリ 1 2の温 度に係る情報は、 制御装置 4に伝送されて、 燃料電池システム 1の運転制御 に使用される。 また、 本実施形態においては、 二次バッテリ 1 2を加温する ためのヒータ （加温手段） を設けている。 ヒータの動作は制御装置 4により 制御される。 すなわち、 制御装置 4は、 温度センサで検出された二次バッテ リ 1 2の温度が所定値 （例えば 2 0 °C) 以下となった場合に自動的にヒータ を作動させて、 二次バッテリ 1 2を加温する。
酸化ガス配管系 2は、 加湿器 2 0により加湿された酸化ガス （空気） を燃 料電池 1 0に供給する空気供給流路 2 1と、 燃料電池 1 0から排出された酸 化オフガスを加湿器 2 0に導く空気排出流路 2 2と、 加湿器 2 1から外部に 酸化オフガスを導くための排気流路 2 3と、 を備えている。 空気供給流路 2 1には、 大気中の酸化ガスを取り込んで加湿器 2 0に圧送するコンプレッサ 2 4が設けられている。 コンプレッサ 2 4の動作は、 制御装置 4により制御 される。
水素ガス配管系 3は、 高圧の水素ガスを貯留した燃料供給源としての水素 タンク 3 0と、 水素タンク 3 0の水素ガスを燃料電池 1 0に供給するための 水素供給流路 3 1と、 燃料電池 1 0から排出された水素オフガスを水素供給 流路 3 1に戻すための循環流路 3 2と、 を備えている。
水素供給流路 3 1には、 水素タンク 3 0からの水素ガスの供給を遮断又は 許容する遮断弁 3 3と、 水素ガスの圧力を調整するレギユレ一タ 3 4と、 が 設けられている。 本実施形態においては、 ステップモータにより供給圧力の 目標値を変更することができる可変調圧式のレギュレータ 3 4を採用してい る。遮断弁 3 3及びレギュレータ 3 4の動作は制御装置 4により制御される。 循環流路 3 2には、 気液分離器 3 5及び排気排水弁 3 6を介して、 排出流 路 3 7が接続されている。 気液分離器 3 5は、 水素オフガスから水分を回収 するものである。 排気排水弁 3 6は、 制御装置 4からの指令によって作動す ることにより、 気液分離器 3 5で回収した水分と、 循環流路 3 2内の不純物 を含む水素オフガスと、 を外部に排出 （パージ） するものである。 また、 循 環流路 3 2には、 循環流路 3 2内の水素オフガスを加圧して水素供給流路 3 1側へ送り出す水素ポンプ 3 8が設けられている。 なお、 排出流路 3 7内の ガスは、 図示していない希釈器によって希釈されて、 排気流路 2 3内のガス と合流するようになっている。
制御装置 4は、 燃料電池車両 Sのアクセル信号 （要求負荷） 等の制御情報 を受けて、 システム内の各種機器の動作を制御する。 なお、 制御装置 4は、 図示していないコンピュータシステムによって構成されている。 かかるコン ピュ一タシステムは、 C P U、 R OM, R AM、 H D D , 入出力インタフエ ース及びディスプレイ等を備えるものであり、 R OMに記録された各種制御 プログラムを C P Uが読み込んで実行することにより、 各種制御動作が実現 されるようになっている。
具体的には、 制御装置 4は、 燃料電池 1 0の運転停止時 （発電停止時） に おいて、 二次バッテリ 1 2から供給ざれる電力でコンプレッサ 2 4、 遮断弁 3 3及びレギユレ一タ 3 4を駆動制御して、 燃料電池 1 0内にガス （酸化ガ ス及び水素ガス） を供給することにより、 燃料電池 1 0内の水分を外部に排 出する 「掃気」 を実施する。 なお、 制御装置 4は、 掃気を実施する際に加湿 器 2 0による酸化ガスの加湿を一時的に抑制ないし停止する。
また、 制御装置 4は、 燃料電池 1 0の運転時の含水量を、 二次バッテリ 1 2の温度に応じて設定される目標含水量未満とするように、 燃料電池 1 0の 運転条件を設定する。 換言すれば、 二次バッテリ 1 2による掃気後の燃料電 池 1 0の推定含水量が、 燃料電池 1 0の始動可能含水量未満となるように、 二次バッテリ 1 2の温度に応じて燃料電池 1 0の運転条件を設定する。 すな わち、制御装置 4は、本発明における制御手段の一実施形態として機能する。 ここで、 「推定含水量」 とは、 二次バッテリ 1 2の掃気能力を勘案して推定 される燃料電池 1 0の掃気後の含水量を意味し、 「始動可能含水量」 とは、 燃料電池 1 0が始動を開始することが可能な含水量を意味する。
本実施形態における二次バッテリ 1 2は、 その温度が低下するほど掃気能 力が低下する。 例えば、 図 2のマップに示すように、 温度 「T2」 の二次バッ テリ 1 2による水分排出量は 「Q5」 であるのに対し、 温度 「一 T2」 （氷点 下） の二次バッテリ 1 2による単電池毎の水分排出量は 「Q， ( < Q5) 」 で ある。 従って、 制御装置 4は、 かかる二次バッテリ. 1 2の掃気能力の差異を 勘案して、 二次バッテリ 1 2による掃気後の燃料電池 1 0の推定含水量が始 動可能含水量未満となるように、 二次バッテリ 1 2の温度に応じて予め運転 条件を設定する。
例えば、 制御装置 4は、 二次バッテリ 1 2の温度が 「丁,」 である場合に、 図 2のマップを用いて、 その温度に対応する水分排出量 （Q4) を算出する。 そして、 制御装置 4は、 燃料電池 1 0の始動可能含水量 （Q。） を設定し、 こ の始動可能含水量に二次バッテリ 1 2による水分排出量 （Q4) を加算した値
(Q0+ Q4) を、 運転時の目標含水量に設定する。 その後、 制御装置 4は、 燃料電池 1 0の運転時における含水量が目標含水量 （Qo+ Qj 未満となる ように、 燃料電池 1 0の運転条件 （燃料電池 1 0の温度や発電量や反応ガス 供給量） を設定する。 かかる制御により、 二次バッテリ 1 2による掃気後の 燃料電池 1 0の推定含水量を、 始動可能含水量 （Q0) 未満とすることが可能 となる。
また、 制御装置 4は、 二次バッテリ 1 2の温度が 「一 T ,」 である場合にお いて、 図 2のマップを用いて、その温度に対応する水分排出量（Q2 ( < Q4) ) を算出する。 そして、 制御装置 4は、 燃料電池 1 0の始動可能含水量 （Q0) に二次バッテリ 1 2による水分排出量 （Q2) を加算した値 （Q0+ Q2) を、 運転時の目標含水量に設定する。 その後、 制御装置 4は、 燃料電池 1 0の運 転時における含水量が目標含水量 （Qo+ Q2) 未満となるように、 燃料電池 1 0の運転条件 （燃料電池 1 0の温度や発電量や反応ガス供給量） を比較的 低レベルに設定する。 かかる制御により、 二次バッテリ 1 2による掃気後の 燃料電池 1 0の推定含水量を、 始動可能含水量 （Q0) 未満とすることが可能 となる。
続いて、 図 3のフローチャートを用いて、 本実施形態に係る燃料電池シス テム 1の運転方法について説明する。
燃料電池システム 1の通常運転時においては、 水素タンク 3 0から水素ガ スが水素供給流路 3 1を介して燃料電池 1 0の燃料極に供給されるとともに、 加湿調整された空気が空気供給流路 2 1を介して燃料電池 1 0の酸化極に供 給されることにより、 発電が行われる。 この際、 燃料電池 1 0から引き出す べき電力 （要求電力） が制御装置 4で演算され、 その発電量に応じた量の水 素ガス及び空気が燃料電池 1 0内に供給されるようになっている。 通常運転 時においては燃料電池 1 0内が湿潤状態となっているため、 運転を停止させ ると燃料電池 1 0内に水分が残留することとなる。 本実施形態においては、 かかる通常運転停止後に、 燃料電池 1 0内の水分を外部に排出する 「掃気 J を実施するが、 低温環境下においては二次バッテリ 1 2の電力供給能力が低 下して掃気が不充分となり、 始動性能が低下する場合がある。 本実施形態に おいては、 かかる始動性能の低下を抑制するために以下のような運転制御を 実施する。
すなわち、 まず、 燃料電池システム 1の制御装置 4は、 温度センサを用い て二次バッテリ 1 2の温度を検出する （バッテリ温度検出工程： S 1 ) 。 そ して、 制御装置 4は、 図 2に示したマップに基づいて、 バッテリ温度検出ェ 程 S 1で検出した温度に対応する水分排出量を算出する （排水量算出工程： S 2 ) 。 例えば、 二次バッテリ 1 2の温度が 「一 T2」 である場合には、 水分 排出量を 「Q ,」 と算出する。
次いで、 制御装置 4は、 燃料電池 1 0の始動可能含水量 （QQ) を設定し、 この始動可能含水量に、 排水量算出工程 S 2で算出した水分排出量 （Q ,) を 加算した値 （Qo+ Q^ を、 運転時の目標含水量に設定する （目標含水量設 定工程： S 3 ) 。 そして、 制御装置 4は、 燃料電池 1 0の運転時における含 水量が、 目標含水量設定工程 S 3で設定した目標含水量 （Q。+ Q ,) 未満と なるように、 燃料電池 1 0の運転条件 （燃料電池 1 0の温度や発電量や反応 ガス供給量） を設定する （運転条件設定工程： S 4 ) 。 その後、 制御装置 4 は、 運転条件設定工程 S 4で設定した運転条件に従って燃料電池 1 0の運転 制御を実施する （運転制御工程： S 5 ) 。
以上説明した実施形態に係る燃料電池システム 1においては、 燃料電池 1 ◦の運転時の含水量を、 二次バッテリ 1 2の温度に応じて設定される目標含 水量未満とするように、 燃料電池 1 0の運転条件を設定することができる。 すなわち、 二次バッテリ 1 2の温度低下により電力供給能力が低下すること に起因して燃料電池 1 0からの水分排出量が低下することが想定される場合 においても、燃料電池 1 0の運転条件を予め低レベルに設定することにより、 燃料電池 1 0の運転時の含水量を所定の目標含水量未満とすることができる。 従って、 低温環境下で燃料電池 1 0の運転を停止させた場合においても、 そ の運転停止状態から燃料電池 1 0を効率良く始動させることができる。
また、 以上説明した実施形態に係る燃料電池システム 1においては、 二次 バッテリ 1 2を加温するヒータを備えているため、 低温環境下において二次 バッデリ 1 2を速やかに加温することが可能となる。 この結果、 二次バッテ リ 1 2の電力供給能力を速やかに回復させることができる。
また、 以上説明した実施形態に係る燃料電池車両 S (移動体） は、 二次バ ッテリ 1 2の温度に応じて燃料電池 1 0の運転条件を設定することが可能な 燃料電池システム 1を備えているため、 低温環境下において優れた始動性能 を有することとなる。
なお、 以上の実施形態においては、 蓄電装置として二次バッテリ 1 2を採 用した例を示したが、 蓄電装置としてキャパシタを採用することもできる。 また、 以上の実施形態においては、 二次バッテリ 1 2の 「温度」 に応じて燃 料電池 1 0の運転条件を設定した例を示したが、 二次バッテリ 1 2の状態を 表す他の物理量 （例えば 「S O C」 ： State of Charge) に応じて燃料電池 1 0の運転条件を設定することも可能である。
また、 以上の実施形態においては、 循環流路 3 2に水素ポンプ 3 8を設け た例を示したが、 水素ポンプ 3 8に代えてェジェグタを採用してもよい。 ま た、 以上の実施形態においては、 排気と排水との双方を実現させる排気排水 弁 3 6を循環流路 3 2に設けた例を示したが、 気液分離器 3 5で回収した水 分を外部に排出する排水弁と、 循環流路 3 2内のガスを外部に排出するため の排気弁と、 を別々に設け、 制御装置 4で排水弁及び排気弁を別々に制御す ることもできる。 産業上の利用可能性
本発明に係る燃料電池システムは、 以上の実施形態に示すように、 燃料電 池車両に搭載可能であり、また、燃料電池車両以外の各種移動体（ロボッ ト、 船舶、 航空機等） にも搭載可能である。 また、 本発明に係る燃料電池システ ムを、 建物 （住宅、 ビル等） 用の発電設備として用いられる定置用発電シス テムに適用してもよい。

Claims

請求の範囲
1 . 燃料ガスと酸化ガスを反応させて発電する燃料電池と、 蓄電装置と、 を備えるとともに、 前記燃料電池の運転停止時に前記蓄電装置から供給され る電力を用いて前記燃料電池内にガスを供給して水分を排出させる掃気を行 う燃料電池システムであって、
前記燃料電池の運転時の含水量を、 前記蓄電装置の状態に応じて設定され る目標含水量未満とするように、 前記燃料電池の運転条件を設定する制御手 段を備える、
燃料電池システム。
2 . 前記制御手段は、 前記目標含水量を前記蓄電装置の温度に応じて設定 するものである、
請求項 1に記載の燃料電池システム。
3 . 前記制御手段は、 前記蓄電装置の温度が低いほど前記燃料電池の運転 条件を低レベルに設定することにより、 前記燃料電池の運転時の含水量を前 記目標含水量未満とするものである、
請求項 2に記載の燃料電池システム。
4 . 前記蓄電装置を加温する加温手段を備える、
請求項 1から 3の何れか一項に記載の燃料電池システム。
5 . 請求項 1から 4の何れか一項に記載の燃料電池システムを備える、 移動体。
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