WO2009054389A1

WO2009054389A1 - 燃料電池システム

Info

Publication number: WO2009054389A1
Application number: PCT/JP2008/069081
Authority: WO
Inventors: Shigeto Kajiwara; Shinji Aso
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2007-10-26
Filing date: 2008-10-15
Publication date: 2009-04-30
Also published as: JP2009110665A; DE112008002747B4; JP4274277B2; CN101836321B; DE112008002747T5; US20100255396A1; CN101836321A; US8383281B2

Abstract

　　燃料電池の運転モードとして、フラッディング解消モードを備える燃料電池システムであって、燃料電池システムの外気温が、所定の第１の温度以下の場合に、フラッディング解消モードで燃料電池を運転させ、燃料電池システムの外気温が、第１の温度よりも高い所定の第２の温度以上の場合に、フラッディング解消モードでの燃料電池の運転を禁止する運転制御部を備え、運転制御部は、前記燃料電池の点検指示が入力された場合には、燃料電池の外気温に関わらず、フラッディング解消モードで、燃料電池を運転させることを特徴とする燃料電池システム。これにより、フラッディングを解消するための運転モードを備える燃料電池システムの点検をする場合の、ユーザの利便性を向上することが可能となる。

Description

明細書燃料電池システム技術分野

この発明は、燃料電池に関する。背景技術

燃料電池では、発電時に水素と酸素の電気化学反応により、水が生成される（以下、生成される水を「生成水」ともいう）。例えば、燃料電池を搭載した車両では、氷点下で燃料電池を始動させることが想定されるが、その場合、この生成水が燃料電池内に残留していると、生成水が凍結して、燃料の供給が滞り、発電できなくなるおそれがある。

このような燃料電池を備える燃料電池システムにおいて、例えば、生成水の凍結を解消するために、ユーザが選択した際に保温モードで燃料電池の運転を行なうと共に、外気温が高ぐなつた場合に、保温モードによる運転を停止する技術が提案されている (例えば、特開 2 0 0 5— 1 0 8 8 3 2号公報、特開 2 0 0 5— 3 1 7 2 1 1号公報、特開 2 0 0 7— 9 5 6 5 5号公報、特開 2 0 0 6— 7 9 8 6 4号公報。）。

また、生成水が凍結しなくても、生成水が電解質膜付近に滞留すること（いわゆる、フラッデイング）により、燃料の供給が滞り、燃料電池性能が低下する場合もある。このような場合には、例えば、燃料電池の運転中に、燃料電池の備える電解質膜の含水量を制御する含水量制御処理、および燃料電池の停止時に、燃料電池内の水を除去する掃気処理等を行う場合がある。また、上記した保温モードによる運転を実施する場合もある。保温モードで運転すると、生成水が液水になるのを抑制することができるため、フラッデイングを解消することができる。このような処理を行う場合には、行なわない場合に比べて、余分に電力を消費するため、燃費が悪くなる。したがって、外気温が高くなつた場合には、フラッデイングが生じにくいため、その処理が強制的に停止されることが多い。なお、生成水の凍結も、フラッデイングが生じた結果生じる現象であるため、凍結を解消するための処理は、すなわち、フラッデイングを解消するための処理とも言える。

しかしながら、外気温が高い場合であっても、保温モードで燃料電池の運転を実施したり、掃気処理、含水量制御処理を実施したい場合がある。例えば、燃料電池が故障して、その故障の原因を調べる場合に、保温モードによる燃料電池システムの運転を行なって、フラッデイングという原因を排除しても、燃料電池の故障が治らなかつたら、故障の原因がフラッデイング以外（例えば、割れが生じている等）であることが特定できる。

発明の開示

本発明は、フラッディングを解消するための運転モードを備える燃料電池システムの点検をする場合の、ユーザの利便性を向上させることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の燃料電池システムは、燃料電池の運転モードとして、フラッディング解消モードを備える燃料電池システムであって、

前記燃料電池システムの外気温が、所定の第 1の温度以下の場合に、前記フラッディング解消モードで前記燃料電池を運転させ、前記燃料電池システムの前記外気温が、前記第 1の温度よリも高い所定の第 2の温度以上の場合に、前記フラッディング解消モードでの前記燃料電池の運転を禁止する運転制御部を備え、

前記運転制御部は、

前記燃料電池の点検指示が入力された場合には、前記外気温に関わらず、前記フラッデイング解消モードで、前記燃料電池を運転させる。この構成によれば、点検指示が入力された場合には、外気温に関わらず、フラッディング解消モードで撚料電池が運転されるので、フラッディングを解消することができ、燃料電池の点検をする際に、故障原因からフラッデイングを除くことができる。そのため、燃料電池システムの点検をする場合の、ユーザの利便性を向上することができる。

上記燃料電池システムであって、

入力部をさらに備え、

前記運転制御部は、

前記燃料電池システムの前記外気温度が前記第 1の温度よリ高く、前記第 2の温度よりも低い場合に、前記入力部を介して、前記フラッデイング解消モードでの運転指示が入力されると、前記フラッデイング解消モードで、燃料電池を運転させるとしてもよい。

この構成によれば、燃料電池システムの外気温度が、第 1の温度と第 2の温度の間である場合には、例えば、ユーザが入力部を介してフラッデイング解消モードでの運転指示を入力することにより、ユーザの意思に基づいて、フラッデイング解消モードによる運転をさせることができる。

また、上記燃料電池システムにおいて、

前記燃料電池の点検指示が入力された場合には、前記外気温に関わらず、前記入力部を介して前記フラッディング解消モードでの運転指示が入力されると、前記フラッディング解消モ一ドで、燃料電池を運転させるとしてもよい。

この構成によれば、点検指示が入力されていても、入力部を介してフラッデイング解消モードでの運転指示が入力されていなければ、フラッディング解消モードによる運転は実施されない。したがって、点検指示が入力されていれば、外気温にかかわらず、入力部を利用して、任意に、フラッデイング解消モードでの運転を実施させることができる。また、上記燃料電池システムにおいて、

前記運転制御部は、前記燃料電池システムに、点検用の装置が接続された場合に、前記点検指示が入力されたと判断するとしてもよい。

このようにすると、点検用の装置を接続することによって、外気温に応じたフラッディング解消モードによる運転の制御を解除することができる。

また、上記燃料電池システムにおいて、

前記フラッディング解消モードは、

前記燃料電池の運転中に、前記燃料電池スタックの内部温度を所定の温度に保持する保温処理、前記燃料電池の運転中に、前記燃料電池の備える電解質膜の含水量を制御する含水量制御処理、および前記燃料電池の運転停止時に、前記燃料電池内の水を除去する掃気処理のうち、少なくとも一つの処理を実行する運転モードである。

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池システム、その燃料電池システムを搭載した車両、燃料電池の運転方法等の形態で実現することができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1の実施例としての燃料電池システム 1 0 0が搭載された燃料電池車 1 0 0 0の構成を概略的に示す説明図である。

図 2は、第 1の実施例のフラッディング解消制御ルーチンを示すフローチャートである。

図 3は、チェックツール 2 0 0、フラッデイング解消スィッチ 5 8のオン Zオフおよび外気温 T oという 3つの条件の組み合わせによるフラッディング解消モードのォン Zオフを示す表である。

図 4は、フラッディング解消モードにおける各処理の実施タイミングを示す説明図である。図 5は、第 2の実施例のフラッディング解消制御ルーチンを示すフローチヤ一卜で図 6は、チェックツール 200、フラッデイング解消スィッチ 58のオン Zオフおよび外気温 T oという 3つの条件の組み合わせによるフラッディング解消モードのォン/オフを示す表である。発明を実施するための最良の形態

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。

に第 1の実施例：

B. 第 2の実施例：

C. 変形例：

A 1. 燃料電池車の構成：

図 1は、本発明の第 1の実施例としての燃料電池システム 1 00が搭載された燃料電池車 1 000の構成を概略的に示す説明図である。燃料電池車 1 000は、燃料電池システム 1 00と、 2次電池 50と、モータ 56と、 ECU 40と、 D CZD Cコンバータ 52と、インバータ 54と、を主に備える。燃料電池車 1 000は、燃料電池スタック 20を主電源、 2次電池 50を補助電源として、モータ 56を駆動し、モータ 56の駆動力によって走行する車両である。

ECU 40は、マイクロコンピュータを中心とした論理回路として構成され、燃料電池車 1 000の各部の動きを制御している。 ECU 40は、燃料電池車 1 000に設けられた種々のセンサゃスィツチから信号を受信すると共に、 DCZDCコンバータ 52やインバータ 54に制御信号を出力して、モータ 56の運転を制御すると共に、後述するように、燃料電池システム 1 00の運転を制御する。

2次電池 50は、 DCZD Cコンバータ 52を介して燃料電池スタック 20と並列に接続されている。インバータ 5 4は、これらの直流電源から三相交流電源を生成して、モータ 5 6に供給し、モータ 5 6の回転数とトルクとを制御する。モータ 5 6は、その回転軸がギヤ、シャフトなど（図示せず）を介して車輪（図示せず）に結合されており、モータ 5 6の駆動によって、燃料電池車 1 0 0 0に推進力を与える。

A 2 . 燃料電池システムの構成：

燃料電池システム 1 0 0は、燃料電池スタック 2 0と、水素供給装置 2 4と、プロヮ 2 6と、冷却装置 3 0と、 E C U 4 0と、フラッデイング解消スィッチ 5 8と、入出力端子 5 9と、外気温センサ 5 7と、を主に備える。燃料電池スタック 2 0としては種々の種類のものを適用可能であるが、本実施例では、固体高分子型燃料電池を用いている。

水素供給装置 2 4は、内部に水素を貯蔵し、水素ガスを燃料ガスとして燃料電池スタック 2 0のアノードに供給する装置である。例えば、水素供給装置 2 4は、水素ポンべや、水素吸蔵合金を内部に有する水素タンクを備えることとすればい。なお、電気化学反応に供された後、アノードから排出された燃料排ガスは、水素供給装置 2 4と燃料電池スタック 2 0とを接続する流路に導いて、再び電気化学反応に供することができる（図示せず）。また、ブロワ 2 6は、大気中から取り込んだ空気を、燃料電池スタック 2 0の力ソードに、酸化ガスとして供給する。

冷却装置 3 0は、燃料電池スタック 2 0内部を通過するように形成された冷却水流路 3 2と、ラジェータ 3 4と、ポンプ 3 6とを備えている。ポンプ 3 6を駆動することで、冷却水流路 3 2内で冷却水を循環させることができる。燃料電池スタック 2 0 では、電気化学反応の進行と共に熱が生じるため、発電中は、燃料電池スタック 2 0 内に冷却水を循環させ、この冷却水をラジェータ 3 4で冷却することによって、燃料電池スタック 2 0の内部温度を所定の範囲内に保つ。ラジェ一タ 3 4は、図示しない冷却ファンを備えており、この冷却ファンを駆動することで、ラジェータ 3 4における冷却水の冷却を促進することができる。なお、冷却水流路 3 2において、燃料電池スタック 2 0との接続部近傍であって、燃料電池スタック 2 0内から冷却水が排出される側には、温度センサ 3 8が設けられている。温度センサ 3 8による検出信号は、所定時間間隔で、 E C U 4 0に対して送出され、 E C U 4 0は、その検出信号に基づいて、ポンプ 3 6に制御信号を出力して、燃料電池スタック 2 0の内部温度を制御している。図 1では、冷却水流路 3 2内を冷却水が循環する方向を矢印で示している。

また、後述するフラッディング解消モードにて燃料電池スタック 2 0が運転される場合には、冷却装置 3 0は、冷却水を図示せざる電気ヒータにより温めて、その温水を燃料電池スタック 2 0内に循環させることにより、燃料電池スタック 2 0の内部温度を昇温させたり、上記冷却ファンを停止することにより、冷却水の温度低下を抑制して、燃料電池スタック 2 0の内部温度を高温に保つことができる。

外気温センサ 5 7は、燃料電池車 1 0 0 0の外周に設けられ、外気温を検出し、その検出信号を、 E C U 4 0に送出する。フラッデイング解消スィッチ 5 8は、燃料電池車 1 0 0 0の車室内前部に設けられたインストルメントパネル（図示しない）上に設けられており、運転者により操作可能となっている。入出力端子 5 9は、インストルメントパネル内に設けられている。入出力端子 5 9は、チェックツール 2 0 0を接続するものであり、 E C U 4 0とチェックツール 2 0 0との間で、入出力端子 5 9を介して、信号をやりとりすることができる。ここで、チェックツール 2 0 0とは、例えば、自動車ディーラーにおいて点検修理等を行なう場合に用いられる故障診断装置である。

E C U 4 0は、機能的には、燃料電池スタック 2 0の運転を制御する運転制御部 4 2を備える。例えば、運転者が、車室内前部に設けられたインストルメントパネル (図示しない）上に設けられている始動スィッチ（図示しない）を操作して、 I G (ィグニッシヨンスィッチ) オンにした後、 S T (スタートスイッチ) オンにすると、運転制御部 4 2は、始動スィッチからの信号に基づいて、燃料電池システム 1 0 0の運転を開始させる。 I Gとは、 I G n i t i o nの略で、本来は内燃機関の点火を意味し、燃料電池システム 1 0 0においては、必ずしも適当な用語ではないが、当業者にとリ、ィグニッシヨンスィッチといえば、車両の起動スィッチを意味するものとして長年用いられてきたものである。そこで、ここでも、車両の起動スィッチとしての操作子の意味で、イダニッシヨンスィッチ（ I G ) の語をそのまま用いるものとする。なお、本実施例において、燃料電池システム 1 0 0に関しては、 I Gオン状態で、 E C U 4 0、水素供給装置 2 4、ブロワ 2 6、冷却装置 3 0等に、電力が供給され、 S Tオンになると、 E C U 4 0により、水素供給装置 2 4、ブロワ 2 6、冷却装置 3 0 等が制御され、燃料電池システム 1 0 0の運転が開始される。

また、運転制御部 4 2は、外気温センサ 5 7、フラッディング解消スィツチ 5 8、および上記したチェックツール 2 0 0からの信号を受信して、所定の条件を満たす場合に、燃料電池スタック 2 0の運転モードの一つとしての、フラッディング解消モードにて、燃料電池スタック 2 0を運転させる。

フラッディング解消モードは、燃料電池スタック 2 0におけるフラッディングを解消するための種々の制御を行なう運転モードである。具体的には、フラッデイング解消モードには、昇温制御、含水量制御、保温制御、および掃気処理が含まれる。図 4 は、フラッディング解消モードにおける各処理の実施タィミングを示す説明図である。フラッデイング解消モードについて、図 4に基づいて、以下に説明する。

昇温制御は、燃料電池スタック 2 0の内部温度を、急速に昇温させる制御である。例えば、電気ヒータで冷却水を加熱することにより、燃料電池スタック 2 0の内部温度を急速に昇温させることができる。図 4に示すように、昇温制御は、 S Tオン後、燃料電池スタック 2 0の内部温度が目標温度に達するまで実施される。なお、燃料電池スタック 2 0の内部温度は、温度センサ 3 8によって検出される。

保温制御は、燃料電池スタック 2 0内部温度を、所定の目標値に保つ制御である。例えば、冷却装置 3 0のラジェータ 3 4が傭えるファン（図示しない）を停止して、冷却水の温度を低下させないことにより、燃料電池スタック 2 0の内部温度を所定の目標値に保つことができる。図 4に示すように、保温制御は、暖機が完了した後（すなわち、燃料電池スタック 2 0の内部温度が所定の目標値に達した後）、 I Gオフされるまで、実施される。

含水量制御は、燃料電池スタック 2 0の電解質膜を乾燥■湿潤させることによリ所定の含水量を維持させるための制御である。具体的には、含水量を膜抵抗（インピーダンス）で管理し、インピーダンスに応じて、電解質膜を加湿したり、乾燥させたりする。図 4に示すように、含水量制御は、保温制御と同時に実施される。

掃気処理は、撚料電池システム 1 0 0の停止時に、電解質膜の含水量を適正範囲に制御する処理である。具体的には、ブロワ 2 6を制御することにより、燃料電池スタック 2 0に空気を供給することにより、電解質膜を乾燥させる。この処理は、次回、氷点下で燃料電池システム 1 0 0を起動させる場合に、燃料電池スタック 2 0内の残留水の凍結を回避することを目的としている。図 4に示すように、掃気処理は、 I G オフ後に行なわれ、掃気処理により、含水量が所定の範囲内に収まったら、終了される。掃気処理が終了されると共に、燃料電池システム 1 0 0が停止される。

なお、図 4において、 S Tオンと同時に、フラッデイング解消モードがオンされているが、フラッデイング解消モードのオン Zオフの判断は、 I Gオン後、 S Tオン前に、行なわれてもよい。例えば、 I Gオン後、フラッデイング解消モードオンと判定された場合に、フラッデイング解消モードフラグがオンされ、その後、 S Tオンとされたときに、実際に、フラッデイング解消モードがオンされるようにしてもよい。フラッデイング解消モードオン Zオフの判断については、後に詳述する。

A 3 . 実施例の動作：

図 2は、燃料電池車 1 0 0 0の E C U 4 0で実行されるフラッディング解消制御ル一チンを示すフローチャートである。フラッデイング解消制御ルーチンは、 I Gオン後、所定時間ごとに繰り返し実行される。本実施例において、燃料電池スタック 20の点検を行なう場合には、点検者は、接続ケーブルを介して、チェックツール 200を入出力端子 59に接続し、電源をオンして、燃料電池システム 1 00を始動させる。 ECU 40は、チェックツール 200 からの電源オン信号を受信すると、点検指示が入力されたと判断する。すなわち、本実施例におけるチェックツール 200の電源オン信号が、請求の範囲における点検指示に相当し、チェックツール 200が入力部に相当する。

まず、チェックツール 200が接続されていない場合、すなわち、通常、燃料電池車 1 000を運転する場合の、フラッデイング解消制御ルーチンの流れについて、図 2に基づいて説明する。

運転制御部 42は、外気温 T oが、第 1の温度 T 1以下か否か判定する（ステップ S 1 02) 。 ECU 40は、 I Gオン後、所定の時間ごとに、外気温センサ 57から検出信号を受信し、その受信信号に基づいて、ステップ S 1 02における判定を行つている。

第 1の温度 T 1は、後述する第 2の温度 T 2と共に、予め設定されている。本実施例では、第 1の温度 T 1 として、撚料電池スタック 20内に生成水が滞留している場合に、凍結が生じる可能性の高い温度（例えば、氷点下）に設定し、第 2の温度 T 2 として、フラッディングが生じにくい高温に設定している。

外気温センサ 57によって検出される外気温 T oが、第 1の温度 T 1以下である場合には（ステップ S 1 02において YES) 、運転制御部 42は、フラッデイング解消モードをオンにして（ステップ S 1 08) 、本ルーチンを終了する。そうすると、燃料電池スタック 20はフラッディング解消モードで運転される。

運転制御部 42は、所定の時間経過後、再び、本ルーチンを実行する。運転制御部 42は、上記と同様に、外気温 T oが、第 1の温度 T 1以下か否か判定し（ステップ S 1 02) 、外気温 Toが、第 1の温度 T 1よりも高いと判定した場合には（ステツプ S 1 02において、 NO) 、フラッデイング解消スィッチ 58がオンか否か判定する（ステップ S 1 04) 。フラッデイング解消スィッチ 58がオンの場合（ステップ S 1 04において Y ES) 、続いて、チェックツール 200がオンか否か判定する (ステップ S 1 06) 。チェックツール 200が接続されていないため、運転制御部 42はチェックツール 200オフと判定し（ステップ S 1 06において、 NO) 、続いて、外気温 T oが第 2の温度 T 2よりも低いか否か判定する（ステップ S 1 1 0) 。外気温 Toが第 2の温度 T 2よりも低い場合には（ステップ S 1 1 0において、 YE S) 、運転制御部 42は、ステップ S 1 08に進み、フラッデイング解消モードをォンにして、本ルーチンを終了する。

なお、ステップ S 1 1 0において、外気温 T oが第 2の温度 T 2以上の場合には、ステップ S 1 1 2に進み、運転制御部 42は、フラッデイング解消モードをオフにする。そうすると、フラッデイング解消モードは実施されず、通常の燃料電池スタック 20の運転が実施される。すなわち、外気温 T oが第 2の温度 T 2以上の場合には、フラッデイング解消スィッチ 58がオンであっても、燃料電池スタック 20は、フラッディング解消モードで運転されない。

また、ステップ S 1 04において、フラッデイング解消スィッチ 58がオフの場合には、運転制御部 42は、フラッデイング解消モードをオフにする（ステップ S 1 1 2) 。そうすると、フラッデイング解消モードは実施されず、通常の燃料電池スタツク 20の運転が実施される。

図 3は、チェックツール 200のオン Zオフ、フラッディング解消スィツチ 58のオンオフ、および外気温 T oという 3つの条件の組み合わせによる、フラッディング解消モードのォンォフを示す表である。フラッディング解消モードがォンにされる場合は〇、フラッディング解消モードがオフにされる場合は Xが記載されている。ここまで説明したチェックツール 200が接続されていない場合は、図 3に示すように、外気温 T oが第 1の温度 T 1以下の場合には、フラッデイング解消スィッチ 5 8のオン Zオフに関らず、フラッデイング解消モードで運転され（すなわち、フラッデイング解消モードオン）、外気温 T oが第 2の温度 T 2以上の場合にはフラッディング解消スィッチ 58のオン Zオフに関らず、フラッディング解消モードによる運転が禁止される（すなわち、フラッデイング解消モードオフ）。また、第 1の温度 T 1 <外気温 To <第 2の温度 T 2の場合には、フラッデイング解消スィッチ 58のオン Zオフに応じて、フラッデイング解消モードのオン Zオフが決定される。

上記したように、フラッデイング解消スィッチ 58は、燃料電池車 1 000のインストルメントパネル上に設けられ、運転者が操作可能となっているため、第 1の温度 T 1 <外気温 T o <第 2の温度 T 2のときには、運転者の意思に基づいて、フラッデイング解消モードで運転されるか否かが決定される。なお、本実施例において、外気温 T oが第 2の温度 T 2以上の場合には、フラッデイング解消スィッチ 58がオンされていても、フラッデイング解消モードで運転しないように、ソフトによって制御しているが、外気温 T oが第 2の温度 T 2以上の場合に、フラッデイング解消スィッチ 58の操作を機械的に禁止するようにしてもよい。

次に、燃料電池スタック 20の点検時におけるフラッディング解消制御ルーチンの流れについて、図 2に基づいて説明する。上記したように、燃料電池スタック 20の点検時には、チェックツール 200が入出力端子 59に接続され、電源オンの状態でまず、運転制御部 42は、上記と同様に、外気温 T oが、第 1の温度 T 1以下か否か判定し（ステップ S 1 02) 、外気温 T oが、第 1の温度 T 1以下である場合には、運転制御部 42は、フラッデイング解消モードをオンにして（ステップ S 1 08) 、本ルーチンを終了する。外気温 T oが、第 1の温度 T 1よりも高いと判定した場合には、フラッデイング解消スィッチ 58がオンか否か判定し（ステップ S 1 04) 、フラッデイング解消スィッチ 58がオンの場合には（ステップ S 1 04において Y E S) 、続いて、チェックツール 200がオンか否か判定する（ステップ S 1 06) 。チェックツール 200がオンのため（ステップ S 1 06において、 Y ES) 、運転制御部 4 2は、ステップ S 1 0 8に進み、フラッデイング解消モードをオンにする。そうすると、燃料電池スタック 2 0は、フラッデイング解消モードで運転される。

図 3に示すように、チェックツール 2 0 0がオンの場合には、外気温 T oに関らず、フラッディング解消スィツチ 5 8がオンであれば、フラッディング解消モ一ドがオンにされる。フラッデイング解消スィッチ 5 8がオフの場合には、外気温 T ₀が第 1の温度 T 1以下のときだけ、フラッデイング解消モードがオンにされる。

A 4 . 実施例の効果：

以上説明したように、燃料電池システム 1 0 0によれば、チェックツール 2 0 0が接続されていない場合、すなわち、通常の運転の場合には、外気温に基づいて、フラッディング解消モードによる運転の有無が決定される。具体的には、外気温 T oが第 1の温度 T 1以下の場合には、強制的にフラッディング解消モードで燃料電池スタック 2 0の運転が実施され、外気温 T oが第 1の温度 T 1より高く、第 2の温度 T 2よリも低い場合には、運転者が操作するフラッディング解消スィツチ 5 8のオンオフによって、フラッデイング解消モードで運転するか否かが決定される。外気温 T oが第 2の温度 T 2以上の場合には、フラッデイング解消モードでの運転が禁止される。

したがって、通常の運転時には、外気温が低い場合には、フラッデイング解消モードで燃料電池スタック 2 0を運転することにより、フラッデイングを解消して、燃料電池スタック 2 0の運転性能の低下を抑制すると共に、外気温が高い場合には、フラッディング解消モードでの運転を禁止して、燃費の悪化等を抑制することができる。一方、燃料電池スタック 2 0の点検時には、フラッディング解消スイッチ 5 8がォンであれば、外気温に関らず、フラッデイング解消モードによる運転がなされる。すなわち、点検者が、フラッデイング解消スィッチ 5 8を操作することによって、フラッディング解消モードで燃料電池スタック 2 0を運転させることができる。したがつて、例えば、燃料電池スタック 2 0の故障原因を調査する場合に、外気温 T oが第 2 の温度 T 2以上の場合でも、燃料電池スタック 2 0を、フラッデイング解消モードで運転させることにより、故障原因の一つであるフラッデイングを解消することができるため、故障原因を特定しやすくなる。

B. 第 2の実施例：

本実施例の燃料電池システムは、第 1の実施例と同様に、燃料電池車 1 000に搭載されている。本実施例の燃料電池システムは、 ECU 40で実行されるフラッディング解消制御ルーチンが異なる以外は、第 1の実施例と同様の構成を備えるため、第 1の実施例と同じ符号を用い、その説明を省略する。

B 1. 実施例の動作：

図 5は、本実施例のフラッディング解消制御ルーチンを示すフローチヤ一トである。本実施例においても、第 1の実施例と同様に、燃料電池スタック 20の点検を行なう場合には、点検者は、接続ケーブルを介して、チェックツール 200を入出力端子 5 9に接続し、電源をオンして、燃料電池システム 1 00を始動させる。 ECU40は、チェックツール 200からの電源ォン信号を受信すると、点検指示が入力されたと判断する。まず、チ; £ックツール 200が接続されていない場合、すなわち、通常、燃料電池車 1 000を運転する場合の、フラッディング解消制御ルーチンの流れについて、図 5に基づいて説明する。

運転制御部 42は、チヱックツール 200がオンか否か判定する（ステップ U 1 0 2) 。チェックツール 200が接続されていないため、運転制御部 42はチェックッール 200オフと判定し（ステップ U 1 02において、 NO) 、外気温 T oが、第 1 の温度 T 1以下か否か判定する（ステップ U 1 08) 。なお、第 1の温度 T 1、第 2 の温度 T 2は、第 1の実施例と同一であり、予め設定されている。

外気温センサ 57によって検出される外気温 T oが、第 1の温度 T 1以下である場合には（ステップ U 1 08において YES) 、運転制御部 42は、フラッデイング解消モードをオンにして（ステップ U 1 06) 、本ルーチンを終了する。そうすると、燃料電池スタック 20はフラッディング解消モードで運転される。運転制御部 42は、所定の時間経過後、再び、本ルーチンを実行する。運転制御部 42は、上記の通り、ステップ U 1 02、ステップ U 1 08へと進み、ステップ U 1 08において、外気温 T oが、第 1の温度 T 1よりも高いと判定した場合（ステップ U 1 08において、 NO) 、外気温 T oが第 2の温度 T 2よりも低いか否か判定する (ステップ U 1 1 0) 。外気温 Toが第 2の温度 T2よりも低い場合には（ステップ U 1 1 0) 、フラッデイング解消スィッチ 58がオンか否か判定する（ステップ U 1 1 2) 。フラッデイング解消スィッチ 58がオンの場合（ステップ U 1 1 2において Y ES) 、運転制御部 42は、ステップ U 1 06に進み、燃料電池スタック 20を、フラッディング解消モードをオンにして、本ルーチンを終了する。

なお、ステップ U 1 1 2において、フラッデイング解消スィッチ 58がオフの場合には、運転制御部 42は、フラッデイング解消モードをオフにする（ステップ U 1 1 4) 。そうすると、フラッデイング解消モードは実施されず、通常の燃料電池スタツク 20の運転が実施される。すなわち、第 1の温度 T 1 <外気温 T o<第 2の温度 T 2であっても、フラッデイング解消スィッチ 58がオフの場合には、燃料電池スタツク 20は、フラッディング解消モードでは運転されない。

また、ステップ LM 1 0において、外気温 T oが第 2の温度 T 2以上の場合には、ステップ U 1 1 4に進み、運転制御部 42は、フラッデイング解消モードをオフにする。すなわち、外気温 T oが第 2の温度 T 2以上の場合には、フラッデイング解消スイッチ 58のオンオフに関らず、燃料電池スタック 20は、フラッデイング解消モ —ドで運転されない。

図 6は、チェックツール 200のオンオフ、フラッデイング解消スィッチ 58のオンオフ、および外気温 T oという 3つの条件の組み合わせによる、フラッディング解消モードのオンオフを示す表である。ここまで説明したチェックツール 200 が接続されていない場合は、図 6に示すように、外気温 T oが第 1の温度 T 1以下の場合には、フラッデイング解消スィッチ 58のオン Zオフに関らず、フラッデイング解消モードで運転され（すなわち、フラッデイング解消モードオン）、外気温 T o が第 2の温度 T 2以上の場合にはフラッディング解消スィッチ 5 8のオン Zオフに関らず、フラッデイング解消モードによる運転が禁止される（すなわち、フラッディング解消モードオフ）。また、第 1の温度 T 1 <外気温 T o <第 2の温度 T 2の場合には、フラッデイング解消スィッチ 5 8のオン Ζオフに応じて、フラッデイング解消モードのオンオフが決定される。すなわち、チヱックツール 2 0 0がオフの場合には、第 1の実施例と同様にフラッディング解消モードのオンオフが決定される。次に、燃料電池スタック 2 0の点検時におけるフラッディング解消制御ルーチンの流れについて、図 5に基づいて説明する。上記したように、燃料電池スタック 2 0の点検時には、チ Iックツール 2 0 0が入出力端子 5 9に接続され、電源オンの状態であ。

まず、運転制御部 4 2は、チェックツール 2 0 0がオンか否か判定する (ステップ U 1 0 2 ) 。チェックツール 2 0 0オンのため（ステップ U 1 0 2において、 Υ Ε S ) 、運転制御部 4 2はフラッデイング解消スィッチ 5 8がオンか否か判定する（ステツプ U 1 1 2 ) 。フラッデイング解消スィッチ 5 8がオンの場合（ステップ U 1 1 2において Y E S ) 、運転制御部 4 2は、ステップ U 1 0 6に進み、フラッデイング解消モードをオンにする。そうすると、燃料電池スタック 2 0は、フラッデイング解消モードで運転される。一方、ステップ U 1 0 4において、フラッデイング解消スィツチ 5 8がオフの場合には、ステップ U 1 1 4へ進み、運転制御部 4 2は、フラッデイング解消モードをオフにする。そうすると、フラッデイング解消モードによる運転は実施されず、通常の燃料電池スタック 2 0の運転が実施される。

図 6に示すように、チェックツール 2 0 0オンの場合には、外気温 T oに関らず、フラッディング解消スィツチ 5 8のオン/オフに応じて、フラッディング解消モードのオンオフが決定される。第 1の実施例では、点検時、フラッデイング解消スイツチ 5 8がオフであっても、外気温 T oが第 1の温度 T 1以下のときには、フラッディング解消モードがオンにされるが（すなわち、外気温 T oが第 1の温度 T 1以下のときにはチェックツールのオン Zオフに関わらず、フラッデイング解消モードがオン）、本実施例では、点検時には、外気温に関わらず、フラッデイング解消スィッチのオン Zオフに応じて、フラッデイング解消モードのオン Zオフが決定されるため、外気温 T oが第 1の温度 T 1以下であっても、フラッデイング解消スィッチ 5 8がオフの場合には、フラッデイング解消モードによる燃料電池スタック 2 0の運転は、実施されない。

B 2 . 実施例の効果：

以上説明したように、本実施例の燃料電池システムによれば、チェックツール 2 0 0が接続されていない場合、すなわち、通常の運転の場合には、第 1の実施例と同様に、外気温に基づいて、フラッデイング解消モードによる運転の有無が決定される。一方、燃料電池スタック 2 0の点検時には、外気温に関らず、フラッデイング解消スィツチ 5 8のオンオフに基づいて、フラッディング解消モードによる運転がなされる。したがって、第 1の実施例と同様の効果を得ることができる。

C . 変形例：

なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

( 1 ) 上記した実施例では、チェックツール 2 0 0がオンの場合には、外気温 T o に関わらず、フラッデイング解消スィッチ 5 8のオンォフに応じて、フラッディング解消モードのオンオフを決定しているが、チェックツール 2 0 0が接続されている場合には、常に、フラッデイング解消モ^ドがオンにされるようにしてもよい。このようにしても、燃料電池スタック 2 0の点検時には、外気温に関わらず、フラッディング解消モードによリ燃料電池スタック 2 0が運転されるので、燃料電池スタック 2 0の故障原因のフラッデイングが解消され、故障原因を特定しやすくなる。 ( 2 ) 上記した実施例では、チェックツール 2 0 0がオンの場合に、運転制御部 4 2は、点検指示が入力されたと判断しているが、その他の方法により、運転制御部 4 2点検指示を入力してもよい。例えば、インストルメントパネル内に、点検スィッチを設け、点検者が点検スィッチをオンすることにより、点検指示が運転制御部 4 2に入力されるようにしてもよい。

( 3 ) 上記した実施例では、運転制御部 4 2が外気温を判定する場合に、外気温センサ 5 7の検出信号に基づいて、判定しているが、外気温は、その他、種々の方法で取得することができる。例えば、燃料電池スタック 2 0に供給される空気の供給量を調節するェアフロメータ（図示しない）の供給口の温度を検出して、外気温として用いてもよい。

( 4 ) 上記した実施例では、フラッデイング解消モードとして、昇温制御、保温制御、含水量制御、掃気処理をおこなうものを例示したが、フラッデイング解消モードは、これらの処理を行うものに限定されない。例えば、これらのうち、一つだけを実施するものでもよいし、これらとは異なる別の処理を行ってもよい。また、各処理の内容も、上記した実施例に限定されず、フラッデイングを解消しうる処理であればよい。

( 5 ) 上記した実施例では、チェックツール 2 0 0を用いて、燃料電池スタック 2 0の点検を行なう場合を例示しているが、チェックツール 2 0 0は、燃料電池スタツク 2 0の点検だけでなく、燃料電池車 1 0 0 0に関する種々のシステムを点検可能に構成してもよい。このようなチェックツール 2 0 0を用いて、種々の点検を行なう場合には、点検者は、フラッデイング解消スィッチ 5 8を操作することにより、必要なときだけ、フラッデイング解消モードをオンにすることができる。

( 6 ) 上記した実施例では、燃料電池システム 1 0 0が燃料電池車 1 0 0 0に搭載されている場合を例示したが、例えば、航空機、列車、船舶等、その他種々の移動体に搭載されてもよい。また、定置型の燃料電池システムであってもよい。

Claims

請求の範囲

1 . 燃料電池の運転モードとして、フラッデイング解消モードを備える燃料電池システムであって、

前記運転制御部は、

前記燃料電池の点検指示が入力された場合には、前記外気温に関わらず、前記フラッディング解消モードで、前記燃料電池を運転させることを特徴とする燃料電池システム。

2 . 請求の範囲第 1項に記載の燃料電池システムであって、

入力部をさらに備え、

前記運転制御部は、

前記燃料電池システムの前記外気温度が前記第 1の温度よリ高く、前記第 2の温度よりも低い場合に、前記入力部を介して、前記フラッデイング解消モードでの運転指示が入力されると、前記フラッデイング解消モードで、燃料電池を運転させることを特徴とする燃料電池システム。

3 . 請求の範囲第 2項に記載の燃料電池システムにおいて、

前記燃料電池の点検指示が入力された場合には、前記外気温に関わらず、前記入力部を介して前記フラッディング解消モードでの運転指示が入力されると、前記フラッディング解消モードで、燃料電池を運転させることを特徴とする燃料電池システム。

4 . 請求の範囲第 1項ないし第 3項のいずれか 1つに記載の燃料電池において、前記運転制御部は、

前記燃料電池システムに、点検用の装置が接続された場合に、前記点検指示が入力されたと判断することを特徴とする燃料電池システム。

5 . 請求の範囲第 1項ないし第 4項のいずれか 1つに記載の燃料電池システムであつて、

前記フラッディング解消モードは、

前記燃料電池の運転中に、前記燃料電池スタックの内部温度を所定の温度に保持する保温処理、前記燃料電池の運転中に、前記燃料電池の備える電解質膜の含水量を制御する含水量制御処理、および前記燃料電池の運転停止時に、前記燃料電池内の水を除去する掃気処理のうち、少なくとも一つの処理を実行する運転モードであることを特徴とする燃料電池システム。