2024-158262 燃料電池モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024158262

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】燃料電池モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04746 20160101AFI20241031BHJP

   H01M 8/04225 20160101ALI20241031BHJP

   H01M 8/04302 20160101ALI20241031BHJP

   H01M 8/04228 20160101ALI20241031BHJP

   H01M 8/04303 20160101ALI20241031BHJP

   H01M 8/04858 20160101ALI20241031BHJP

   H01M 8/0432 20160101ALI20241031BHJP

   B60K 11/02 20060101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04746

H01M8/04225

H01M8/04302

H01M8/04228

H01M8/04303

H01M8/04858

H01M8/0432

B60K11/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023073315

(22)【出願日】2023-04-27

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(74)【代理人】

【識別番号】100074099

【弁理士】

【氏名又は名称】大菅 義之

(72)【発明者】

【氏名】飼沼 徹

【テーマコード（参考）】

3D038

5H127

【Ｆターム（参考）】

3D038AB04

3D038AC22

5H127AB04

5H127AB29

5H127BA02

5H127BA22

5H127BA58

5H127BB02

5H127BB12

5H127BB26

5H127BB37

5H127BB39

5H127BB40

5H127CC07

5H127DA01

5H127DA11

5H127DB47

5H127DC76

5H127DC90

(57)【要約】

【課題】燃料電池モジュールの起動時間の短縮を図る。
【解決手段】燃料電池モジュールＦＣＭの終了時、ロータリーバルブＲＶの開度を０％に変化させるとともに初期化完了フラグをオンし、燃料電池モジュールＦＣＭの起動時、初期化完了フラグがオンである場合、ロータリーバルブＲＶの初期開度として０％を設定し、燃料電池モジュールＦＣＭの起動時、初期化完了フラグがオフである場合、ロータリーバルブＲＶの開度を０％に変化させるとともにロータリーバルブＲＶの初期開度として０％を設定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料電池モジュールであって、
燃料電池と、
前記燃料電池に供給される流体が流れる流路に設けられるバルブと、
前記燃料電池の発電及び前記バルブの開度を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記燃料電池モジュールの終了時、前記バルブの開度を所定開度に変化させた後、初期化完了フラグをオンし、
前記燃料電池モジュールの起動時、前記初期化完了フラグがオンである場合、前記バルブの初期開度として前記所定開度を設定し、
前記燃料電池モジュールの起動時、前記初期化完了フラグがオフである場合、前記バルブの開度を前記所定開度に変化させた後、前記バルブの初期開度として前記所定開度を設定する
燃料電池モジュール。

【請求項2】

請求項１に記載の燃料電池モジュールであって、
前記流体は、冷却水であり、
前記制御部は、
前記燃料電池モジュールの終了時、前記バルブの開度を０％に変化させるとともに前記初期化完了フラグをオンし、
前記燃料電池モジュールの起動時、前記初期化完了フラグがオンである場合、前記バルブの初期開度として０％を設定した後、前記燃料電池の温度に基づいて、前記バルブの開度を制御し、
前記燃料電池モジュールの起動時、前記初期化完了フラグがオフである場合、前記バルブの開度を０％に変化させるとともに前記バルブの初期開度として０％を設定した後、前記燃料電池の温度に基づいて、前記バルブの開度を制御する
燃料電池モジュール。

【請求項3】

請求項１に記載の燃料電池モジュールであって、
前記バルブの開度が０％に近づくほど、冷却水である前記流体がラジエタよりイオン交換器に多く流れ、前記バルブの開度が１００％に近づくほど、前記流体が前記イオン交換器より前記ラジエタに多く流れる場合、
前記制御部は、
前記燃料電池モジュールの終了時、前記燃料電池の温度が閾値以下である場合、前記バルブの開度を０％に変化させた後、前記初期化完了フラグをオンするとともに全閉フラグをオンし、
前記燃料電池モジュールの終了時、前記燃料電池の温度が前記閾値より大きい場合、前記バルブの開度を１００％に変化させた後、前記初期化完了フラグをオンするとともに前記全閉フラグをオフし、
前記燃料電池モジュールの起動時、前記初期化完了フラグがオフである場合、前記バルブの開度を０％に変化させるとともに前記バルブの初期開度として０％を設定し、
前記燃料電池モジュールの起動時、前記初期化完了フラグ及び前記全閉フラグがオンである場合、前記バルブの初期開度として０％を設定し、
前記燃料電池モジュールの起動時、前記初期化完了フラグがオンであり前記全閉フラグがオフである場合、前記バルブの初期開度として１００％を設定する
燃料電池モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

燃料電池モジュールとして、燃料電池に供給される冷却水などの流体が流れる流路に設けられるバルブの開度を変化させることで、燃料電池の温度を調整するものがある。関連する技術として、特許文献１がある。

【0003】

ところで、バルブの現在の開度が何％であるかが分からない場合、燃料電池モジュールの起動時、バルブの開度を０％または１００％に変化させた後にバルブの初期開度として０％または１００％を設定する必要がある。

【0004】

そのため、上記燃料電池モジュールでは、バルブの現在の開度が何％であるかが分からない場合、起動時にバルブの開度を０％または１００％に変化させるために時間を要するため、起動時間が増加するという懸念がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８－２９３８６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の一側面に係る目的は、燃料電池モジュールの起動時間の短縮を図ることである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る一つの形態である燃料電池モジュールは、燃料電池と、前記燃料電池に供給される流体が流れる流路に設けられるバルブと、前記燃料電池の発電及び前記バルブの開度を制御する制御部とを備える。

【0008】

前記制御部は、前記燃料電池モジュールの終了時、前記バルブの開度を所定開度に変化させた後、初期化完了フラグをオンし、前記燃料電池モジュールの起動時、前記初期化完了フラグがオンである場合、前記バルブの初期開度として前記所定開度を設定し、前記燃料電池モジュールの起動時、前記初期化完了フラグがオフである場合、前記バルブの開度を前記所定開度に変化させた後、前記バルブの初期開度として前記所定開度を設定する。

【0009】

これにより、燃料電池モジュールの終了時においてバルブの開度を所定開度に変化させることが可能な場合、燃料電池モジュールの起動時においてバルブの初期開度の設定のためにバルブを所定開度に変化させる必要がないため、起動時間の短縮を図ることができる。

【0010】

また、上記燃料電池モジュールにおいて、前記流体を冷却水とし、前記制御部は、前記燃料電池モジュールの終了時、前記バルブの開度を０％に変化させるとともに前記初期化完了フラグをオンし、前記燃料電池モジュールの起動時、前記初期化完了フラグがオンである場合、前記バルブの初期開度として０％を設定した後、前記燃料電池の温度に基づいて、前記バルブの開度を制御し、前記燃料電池モジュールの起動時、前記初期化完了フラグがオフである場合、前記バルブの開度を０％に変化させるとともに前記バルブの初期開度として０％を設定した後、前記燃料電池の温度に基づいて、前記バルブの開度を制御するように構成してもよい。

【0011】

また、上記燃料電池モジュールにおいて、前記バルブの開度が０％に近づくほど、冷却水である前記流体がラジエタよりイオン交換器に多く流れ、前記バルブの開度が１００％に近づくほど、前記流体が前記イオン交換器より前記ラジエタに多く流れる場合、前記制御部は、前記燃料電池モジュールの終了時、前記燃料電池の温度が閾値以下である場合、前記バルブの開度を０％に変化させた後、前記初期化完了フラグをオンするとともに全閉フラグをオンし、前記燃料電池モジュールの終了時、前記燃料電池の温度が前記閾値より大きい場合、前記バルブの開度を１００％に変化させた後、前記初期化完了フラグをオンするとともに前記全閉フラグをオフし、前記燃料電池モジュールの起動時、前記初期化完了フラグがオフである場合、前記バルブの開度を０％に変化させるとともに前記バルブの初期開度として０％を設定し、前記燃料電池モジュールの起動時、前記初期化完了フラグ及び前記全閉フラグがオンである場合、前記バルブの初期開度として０％を設定し、前記燃料電池モジュールの起動時、前記初期化完了フラグがオンであり前記全閉フラグがオフである場合、前記バルブの初期開度として１００％を設定するように構成してもよい。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、燃料電池モジュールの起動時間の短縮を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態の燃料電池モジュールの一例を示す図である。

【図2】第１実施例における燃料電池モジュールの終了時の制御部の動作を示すフローチャートである。

【図3】第１実施例における燃料電池モジュールの起動時の制御部の動作を示すフローチャートである。

【図4】第２実施例における燃料電池モジュールの終了時の制御部の動作を示すフローチャートである。

【図5】第２実施例における燃料電池モジュールの起動時の制御部の動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。

【0015】

図１は、実施形態の燃料電池モジュールの一例を示す図である。

【0016】

図１に示す燃料電池モジュールＦＣＭは、例えば、フォークリフト、トーイングトラクタ、または無人搬送車（AGV:Automatic Guided Vehicle）などの車両Ｖｅに搭載され、その車両Ｖｅに搭載される負荷Ｌｏに電力を供給する。燃料電池モジュールＦＣＭは、定置型発電機などに用いられ、接続される負荷に電力を供給してもよい。

【0017】

また、車両Ｖｅは、負荷Ｌｏの動作を制御する車両側制御部Ｃｎｔｖと、燃料タンクＴと、ラジエタＲと、イオン交換器ＩＥと、蓄電装置Ｂと、電圧センサＳｖｂと、電流センサＳｉｂとを備える。

【0018】

また、燃料電池モジュールＦＣＭは、燃料電池ＦＣと、インジェクタＩＮＪと、エアコンプレッサＡＣＰと、エア調圧バルブＡＲＶと、エアシャットバルブＡＳＶと、ウォータポンプＷＰと、ロータリーバルブＲＶと、インタークーラＩＣと、ＤＣＤＣコンバータＣＮＶと、温度検出部Ｓｔと、電流センサＳｉｆと、電圧センサＳｖｆと、記憶部Ｓｔｒと、制御部Ｃｎｔとを備える。

【0019】

なお、燃料タンクＴ、ラジエタＲ、イオン交換器ＩＥ、蓄電装置Ｂ、電圧センサＳｖｂ、及び電流センサＳｉｂは、燃料電池モジュールＦＣＭ側に備えられていてもよい。

【0020】

燃料電池ＦＣは、互いに直列接続される複数の燃料電池セルにより構成される燃料電池スタックであり、燃料ガス（水素ガスなど）に含まれる水素と酸化剤ガス（空気など）に含まれる酸素との電気化学反応により電気を発生させる。

【0021】

燃料タンクＴは、燃料ガスの貯蔵容器である。燃料タンクＴに貯蔵された燃料ガスはインジェクタＩＮＪを介して燃料電池ＦＣに供給される。

【0022】

インジェクタＩＮＪは、燃料電池ＦＣに供給される燃料ガスの流量を調整する。

【0023】

エアコンプレッサＡＣＰは、燃料電池モジュールＦＣＭの周囲に存在する酸化剤ガスを圧縮しインタークーラＩＣ及びエアシャットバルブＡＳＶを介して燃料電池ＦＣに供給する。なお、酸化剤ガスの圧縮率は、燃料電池ＦＣの下流に設けられるエア調圧バルブＡＲＶの開度を調節することで制御される。

【0024】

インタークーラＩＣは、圧縮により高温になった酸化剤ガスをインタークーラＩＣに流れる冷却水（流体）と熱交換させる。

【0025】

エアシャットバルブＡＳＶは、バタフライバルブなどにより構成され、燃料電池ＦＣに供給される酸化剤ガスを遮断する。

【0026】

エア調圧バルブＡＲＶは、バタフライバルブなどにより構成され、燃料電池ＦＣに供給される酸化剤ガスの圧力や流量を調整する。

【0027】

ラジエタＲは、燃料電池ＦＣの発熱により温められた冷却水を外気と熱交換させる。

【0028】

イオン交換器ＩＥは、冷却水から不純物イオンを取り除くことで冷却水の伝導率を下げ、燃料電池ＦＣ内の絶縁性を保つ。

【0029】

ウォータポンプＷＰは、ラジエタＲにより冷却された冷却水やイオン交換器ＩＥにより不純物イオンが取り除かれた冷却水を燃料電池ＦＣに供給する。

【0030】

ロータリーバルブＲＶは、ステッピングモータなどにより開度が調整され、その開度に応じて燃料電池ＦＣから出力される冷却水をラジエタＲやイオン交換器ＩＥに供給する。これにより、燃料電池ＦＣからロータリーバルブＲＶ、ラジエタＲ、及びウォータポンプＷＰを介して燃料電池ＦＣに流れる冷却水の第１流路や燃料電池ＦＣからロータリーバルブＲＶ、イオン交換器ＩＥ、及びウォータポンプＷＰを介して燃料電池ＦＣに流れる冷却水の第２流路が形成される。例えば、ロータリーバルブＲＶの開度が０～１００％の間で制御部Ｃｎｔにより制御されることで、燃料電池ＦＣからラジエタＲに供給される冷却水の量と燃料電池ＦＣからイオン交換器ＩＥに供給される冷却水の量との比が調整される。ロータリーバルブＲＶの開度が０％に近づくほど、冷却水がラジエタＲよりイオン交換器ＩＥに多く供給され、ロータリーバルブＲＶの開度が１００％に近づくほど、冷却水がイオン交換器ＩＥよりラジエタＲに多く供給される。また、ロータリーバルブＲＶの開度が１００％である場合、冷却水がラジエタＲのみに供給され、ロータリーバルブＲＶの開度が０％である場合、冷却水がイオン交換器ＩＥのみに供給される。

【0031】

ＤＣＤＣコンバータＣＮＶは、燃料電池ＦＣの後段に接続され、燃料電池ＦＣから出力される電圧Ｖｆを所定の電圧に変換する。ＤＣＤＣコンバータＣＮＶから出力される電力は、負荷Ｌｏ、エアコンプレッサＡＣＰやウォータポンプＷＰなどの各補機、及び蓄電装置Ｂに供給される。

【0032】

蓄電装置Ｂは、リチウムイオン電池またはリチウムイオンキャパシタなどにより構成され、ＤＣＤＣコンバータＣＮＶと負荷Ｌｏとの間に接続されている。ＤＣＤＣコンバータＣＮＶから出力される電力と、各補機にそれぞれ供給される電力の合計値との差に相当する供給電力が、車両側制御部Ｃｎｔｖから要求される要求電力より大きい場合、その供給電力のうち、要求電力分の電力が負荷Ｌｏに供給されるとともに、残りの電力が蓄電装置Ｂに供給される。ＤＣＤＣコンバータＣＮＶから蓄電装置Ｂに電力が供給されると、蓄電装置Ｂが充電され蓄電装置Ｂの充電率（蓄電装置Ｂの満充電容量に対する残容量の割合［％］）が増加する。また、負荷Ｌｏから燃料電池モジュールＦＣＭに供給される回生電力が蓄電装置Ｂに供給されると、蓄電装置Ｂが充電され蓄電装置Ｂの充電率が増加する。また、ＤＣＤＣコンバータＣＮＶから出力される電力と、各補機にそれぞれ供給される電力の合計値との差に相当する供給電力が、車両側制御部Ｃｎｔｖから要求される要求電力より小さい場合、その供給電力が負荷Ｌｏに供給されるとともに、足りない分の電力が蓄電装置Ｂから負荷Ｌｏに供給される。蓄電装置Ｂから負荷Ｌｏに電力が供給されると、蓄電装置Ｂが放電され蓄電装置Ｂの充電率が減少する。

【0033】

温度検出部Ｓｔは、サーミスタなどにより構成され、蓄電装置Ｂの温度ｔを検出し、その検出した温度ｔを制御部Ｃｎｔに送る。

【0034】

電流センサＳｉｆは、シャント抵抗やホール素子などにより構成され、燃料電池ＦＣからＤＣＤＣコンバータＣＮＶに流れる電流Ｉｆを検出し、その検出した電流Ｉｆを制御部Ｃｎｔに送る。

【0035】

電圧センサＳｖｆは、分圧抵抗などにより構成され、燃料電池ＦＣから出力される電圧Ｖｆを検出し、その検出した電圧Ｖｆを制御部Ｃｎｔに送る。制御部Ｃｎｔは、電圧Ｖｆと電流Ｉｆとの乗算結果を燃料電池ＦＣの発電電力とする。

【0036】

電流センサＳｉｂは、シャント抵抗やホール素子などにより構成され、ＤＣＤＣコンバータＣＮＶから蓄電装置Ｂに流れる電流Ｉｂまたは蓄電装置Ｂから負荷Ｌｏに流れる電流Ｉｂを検出し、その検出した電流Ｉｂを車両側制御部Ｃｎｔｖに送る。

【0037】

電圧センサＳｖｂは、分圧抵抗などにより構成され、蓄電装置Ｂの電圧Ｖｂを検出し、その検出した電圧Ｖｂを車両側制御部Ｃｎｔｖに送る。車両側制御部Ｃｎｔｖは、電圧Ｖｂと蓄電装置Ｂの充電率との対応関係を示す情報や電流Ｉｂの積算値などを用いて蓄電装置Ｂの充電率を求める。

【0038】

記憶部Ｓｔｒは、リテンションＲＡＭ（Random Access Memory）などにより構成され、後述する初期化完了フラグや異常フラグなどを記憶する。なお、初期化完了フラグ及び異常フラグのそれぞれの状態（オンまたはオフ）は、少なくとも燃料電池モジュールＦＣＭの終了時から次回起動時までの間、保持されるものとする。

【0039】

制御部Ｃｎｔは、マイクロコンピュータなどにより構成され、燃料電池ＦＣの発電を制御する。

【0040】

例えば、制御部Ｃｎｔは、ユーザによりキーオンの操作が行われることで、車両側制御部Ｃｎｔｖから送信される発電開始指令を受信すると、燃料電池モジュールＦＣＭの起動処理を開始する。

【0041】

次に、制御部Ｃｎｔは、起動処理を開始すると、燃料ガスの漏れや各補機及び各種センサの異常などをチェックする。

【0042】

次に、制御部Ｃｎｔは、起動処理が終了し、発電制御処理を開始すると、燃料ガスが燃料電池ＦＣに供給されるように各補機の動作を制御した後、酸化剤ガスが燃料電池ＦＣに供給されるように各補機の動作を制御する。

【0043】

次に、制御部Ｃｎｔは、発電制御処理中、車両側制御部Ｃｎｔｖから送信される蓄電装置Ｂの充電率と複数の閾値との比較結果に応じて目標発電電力Ｐｔを段階的に変化させるとともに、ＰＩ（Proportional-Integral）制御などにより燃料電池ＦＣの発電電力が目標発電電力Ｐｔに追従するように、各補機の動作を制御する。このように、蓄電装置Ｂの充電率に応じて燃料電池ＦＣの発電電力を段階的に変化させることにより、燃料電池ＦＣの出力電圧の単位時間あたりの変動回数を抑えることができるため、燃料電池ＦＣの劣化を抑制することができる。なお、目標発電電力Ｐｔが大きくなるほど、燃料電池ＦＣの発電電力が大きくなり、目標発電電力Ｐｔが小さくなるほど、燃料電池ＦＣの発電電力が小さくなるものとする。また、蓄電装置Ｂの充電率が５０［％］付近に保たれるように燃料電池ＦＣの発電電力が制御される場合、負荷Ｌｏから蓄電装置Ｂに電力が供給されることや蓄電装置Ｂから負荷Ｌｏに電力が供給されることに余裕をもって対応することができる。

【0044】

そして、制御部Ｃｎｔは、ユーザによりキーオフの操作が行われることで、もしくは、ユーザにより非常停止ボタンが押されることで、もしくは、車両Ｖｅ内の装置や部品に異常が発生することで、車両側制御部Ｃｎｔｖから送信される発電停止指令を受信すると、または、燃料電池モジュールＦＣＭ内の装置や部品に異常が発生すると、発電制御処理から停止処理に移行する。

【0045】

また、制御部Ｃｎｔは、発電制御処理中、起動時に設定したロータリーバルブＲＶの初期回路を基準として、温度検出部Ｓｔにより検出される温度ｔに基づいて、ロータリーバルブＲＶの開度を制御する。例えば、制御部Ｃｎｔは、温度ｔが高くなるほど、ロータリーバルブＲＶの開度を上げ、温度ｔが低くなるほど、ロータリーバルブＲＶの開度を下げる。

【0046】

ところで、上述したように、燃料電池モジュールＦＣＭの起動時にロータリーバルブＲＶの現在の開度が何％であるかが分からない場合、燃料電池モジュールＦＣＭの起動時にバルブの開度を所定開度（０％または１００％）に変化させる必要があるため、燃料電池モジュールＦＣＭの起動時間が増加するという懸念がある。

【0047】

そこで、実施形態の燃料電池モジュールＦＣＭでは、燃料電池モジュールＦＣＭの終了時、ロータリーバルブＲＶの開度を所定開度に変化させるとともに初期化完了フラグをオンし、燃料電池モジュールＦＣＭの起動時、初期化完了フラグがオンである場合、ロータリーバルブＲＶの初期開度として所定開度を設定する。

【0048】

これにより、燃料電池モジュールＦＣＭの終了時においてロータリーバルブＲＶの開度を所定回路に変化させることが可能な場合、燃料電池モジュールＦＣＭの起動時においてロータリーバルブＲＶの初期開度の設定のためにロータリーバルブＲＶを所定開度に変化させる必要がないため、起動時間の短縮を図ることができる。

【0049】

＜第１実施例＞
図２は、第１実施例における燃料電池モジュールＦＣＭの終了時のロータリーバルブＲＶに対する制御部Ｃｎｔの制御動作を示すフローチャートである。なお、初期化完了フラグはオフになっているものとする。

【0050】

まず、制御部Ｃｎｔは、燃料電池モジュールＦＣＭの停止処理を開始すると、ロータリーバルブＲＶの開度を０％に変化させる（ステップＳ１１）。これにより、燃料電池モジュールＦＣＭの次回の起動時において、ロータリーバルブＲＶの開度を０％に変化させる工程を無くすことができるため、その分起動時間を短縮することができる。

【0051】

次に、制御部Ｃｎｔは、初期化完了フラグをオンにする（ステップＳ１２）。

【0052】

なお、制御部Ｃｎｔの配線の断線や短絡または制御部Ｃｎｔに電力を供給する電源の異常などにより制御部Ｃｎｔに電力が供給されなくなることで停止処理が実行される前に制御部Ｃｎｔが急に停止してしまう場合、初期化完了フラグがオフのまま記憶部Ｓｔｒに記憶されるとともに、ロータリーバルブＲＶの開度が０％に変化していない状態で燃料電池モジュールＦＣＭが停止するおそれがある。この場合、燃料電池モジュールＦＣＭの次回の起動時において、ロータリーバルブＲＶの開度を０％に変化させるとともに、ロータリーバルブＲＶの初期開度として０％を設定する必要がある。

【0053】

図３は、第１実施例における燃料電池モジュールＦＣＭの起動時のロータリーバルブＲＶに対する制御部Ｃｎｔの制御動作を示すフローチャートである。なお、制御部Ｃｎｔは、起動処理を開始すると、燃料ガスの漏れや各補機及び各種センサの異常などをチェックした後、図３に示すフローチャートを実行し、その後、起動処理から発電制御処理に移行する。

【0054】

まず、制御部Ｃｎｔは、初期化完了フラグがオンしているか否かを判断する（ステップＳ２１）。

【0055】

次に、制御部Ｃｎｔは、初期化完了フラグがオンしていると判断すると（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、ロータリーバルブＲＶの開度を０％に変化させずに、ロータリーバルブＲＶの初期開度として０％を設定する（ステップＳ２２）。例えば、制御部Ｃｎｔは、ロータリーバルブＲＶの初期開度として０％を記憶部Ｓｔｒに記憶する。

【0056】

一方、制御部Ｃｎｔは、初期化完了フラグがオフしていると判断すると（ステップＳ２１：Ｎｏ）、ロータリーバルブＲＶの開度を０％に変化させた後（ステップＳ２３）、ロータリーバルブＲＶの初期開度として０％を設定する（ステップＳ２２）。例えば、制御部Ｃｎｔは、ロータリーバルブＲＶの開度が０％側に変化するように、ロータリーバルブＲＶの開度を調整するためのステッピングモータのロータを「最大ステップ数（ロータリーバルブＲＶの開度が０％から１００％まで変化させるために必要なステップ数）」回転させることで、ロータリーバルブＲＶの開度を０％に変化させる。または、制御部Ｃｎｔは、ステッピングモータのロータを「最大ステップ数」及び「最大ステップ数の数％（例えば、５％）」回転させることで、ロータリーバルブＲＶの開度を０％に変化させる。

【0057】

次に、制御部Ｃｎｔは、ロータリーバルブＲＶに異常が発生しているか否かを判断する（ステップＳ２４）。例えば、制御部Ｃｎｔは、ロータリーバルブＲＶの開度を調整するためのステッピングモータの配線や端子の断線または短絡によりステッピングモータを駆動させることができないと判断すると、ロータリーバルブＲＶに異常が発生していると判断する。

【0058】

次に、制御部Ｃｎｔは、ロータリーバルブＲＶに異常が発生していると判断すると（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、異常通知を車両側制御部Ｃｎｔｖに送信した後（ステップＳ２５）、起動処理を中止する。例えば、車両側制御部Ｃｎｔｖは、異常通知を受信すると、車両Ｖｅを停止させる。

【0059】

一方、制御部Ｃｎｔは、ロータリーバルブＲＶに異常が発生していないと判断すると（ステップＳ２４：Ｎｏ）、起動処理から発電制御処理に移行する（ステップＳ２６）。

【0060】

なお、図３に示すフローチャートでは、ステップＳ２１～ステップＳ２３からなる初期開度設定処理が実行された後に、ステップＳ２４～ステップＳ２５からなる異常判断処理が実行される構成であるが、初期開度設定処理と異常判断処理が並行して実行されてもよい。

【0061】

また、図２及び図３に示すフローチャートでは、燃料電池モジュールＦＣＭの終了時において、ロータリーバルブＲＶの開度を０％に変化させるとともに初期化完了フラグをオンし、燃料電池モジュールＦＣＭの起動時において、初期化完了フラグがオンである場合にロータリーバルブＲＶの初期開度として０％を設定する構成であるが、燃料電池モジュールＦＣＭの終了時において、ロータリーバルブＲＶの開度を１００％に変化させるとともに初期化完了フラグをオンし、燃料電池モジュールＦＣＭの起動時において、初期化完了フラグがオンである場合にロータリーバルブＲＶの初期開度として１００％を設定するように構成してもよい。

【0062】

このように、第１実施例の燃料電池モジュールＦＣＭは、燃料電池モジュールＦＣＭの終了時、ロータリーバルブＲＶの開度を０％または１００％に変化させるとともに初期化完了フラグをオンし、燃料電池モジュールＦＣＭの起動時、初期化完了フラグがオンである場合、ロータリーバルブＲＶの初期開度として０％または１００％を設定する構成である。

【0063】

これにより、燃料電池モジュールＦＣＭの終了時においてロータリーバルブＲＶの開度を０％または１００％に変化させることが可能な場合、燃料電池モジュールＦＣＭの起動時においてロータリーバルブＲＶの初期開度の設定のためにロータリーバルブＲＶを０％または１００％に変化させる必要がないため、起動時間の短縮を図ることができる。

【0064】

＜第２実施例＞
図４は、第２実施例における燃料電池モジュールＦＣＭの終了時のロータリーバルブＲＶに対する制御部Ｃｎｔの制御動作を示すフローチャートである。なお、初期化完了フラグ及び全閉フラグはオフになっているものとする。

【0065】

まず、制御部Ｃｎｔは、燃料電池モジュールＦＣＭの停止処理を開始すると、温度検出部Ｓｔにより検出される温度ｔを取得する（ステップＳ３１）。

【0066】

次に、制御部Ｃｎｔは、ステップＳ３１で取得した温度ｔが閾値ｔｈ以下である場合（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）、ロータリーバルブＲＶの開度を０％に変化させた後（ステップＳ３３）、初期化完了フラグをオンするとともに全閉フラグをオンする（ステップＳ３４）。

【0067】

一方、制御部Ｃｎｔは、ステップＳ３１で取得した温度ｔが閾値ｔｈより大きい場合（ステップＳ３２：Ｎｏ）、ロータリーバルブＲＶの開度を１００％に変化させた後（ステップＳ３５）、初期化完了フラグをオンするとともに全閉フラグをオフする（ステップＳ３６）。

【0068】

なお、制御部Ｃｎｔの配線の断線や短絡または制御部Ｃｎｔに電力を供給する電源の異常などにより制御部Ｃｎｔに電力が供給されなくなることで停止処理が実行される前に制御部Ｃｎｔが急に停止してしまう場合、初期化完了フラグ及び全閉フラグがオフのまま記憶部Ｓｔｒに記憶されるとともに、ロータリーバルブＲＶの開度が０％に変化していない状態で燃料電池モジュールＦＣＭが停止するおそれがある。この場合、燃料電池モジュールＦＣＭの次回の起動時において、ロータリーバルブＲＶの開度を０％に変化させるとともに、ロータリーバルブＲＶの初期開度として０％を設定する必要がある。

【0069】

図５は、第２実施例における燃料電池モジュールＦＣＭの起動時のロータリーバルブＲＶに対する制御部Ｃｎｔの制御動作を示すフローチャートである。

【0070】

まず、制御部Ｃｎｔは、燃料電池モジュールＦＣＭの起動処理を開始すると、初期化完了フラグがオンしているか否かを判断する（ステップＳ４１）。

【0071】

次に、制御部Ｃｎｔは、初期化完了フラグがオンしていると判断すると（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）、ロータリーバルブＲＶの開度を変化させず、初期化完了フラグがオフしていると判断すると（ステップＳ４１：Ｎｏ）、ロータリーバルブＲＶの開度を０％に変化させる（ステップＳ４２）。

【0072】

次に、制御部Ｃｎｔは、全閉フラグがオンしていると判断すると（ステップＳ４３：Ｙｅｓ）、ロータリーバルブＲＶの初期開度として０％を設定し（ステップＳ４４）、全閉フラグがオフしていると判断すると（ステップＳ４３：Ｎｏ）、ロータリーバルブＲＶの初期開度として１００％を設定する（ステップＳ４５）。

【0073】

次に、制御部Ｃｎｔは、ロータリーバルブＲＶに異常が発生していると判断すると（ステップＳ４６：Ｙｅｓ）、異常通知を車両側制御部Ｃｎｔｖに送信した後（ステップＳ４７）、起動処理を中止する。

【0074】

一方、制御部Ｃｎｔは、ロータリーバルブＲＶに異常が発生していないと判断すると（ステップＳ４６：Ｎｏ）、起動処理から通常発電制御処理に移行する（ステップＳ４８）。

【0075】

なお、図５に示すフローチャートでは、ステップＳ４１～ステップＳ４５からなる初期開度設定処理が実行された後に、ステップＳ４６～ステップＳ４７からなる異常判断処理が実行される構成であるが、初期開度設定処理と異常判断処理が並行して実行されてもよい。

【0076】

このように、第２実施例の燃料電池モジュールＦＣＭは、燃料電池モジュールＦＣＭの終了時、ロータリーバルブＲＶの開度を０％または１００％に変化させるとともに初期化完了フラグをオンし、燃料電池モジュールＦＣＭの起動時、初期化完了フラグがオンである場合、ロータリーバルブＲＶの初期開度として０％または１００％を設定する構成である。

【0077】

これにより、燃料電池モジュールＦＣＭの終了時においてロータリーバルブＲＶの開度を０％または１００％に変化させることが可能な場合、燃料電池モジュールＦＣＭの起動時においてロータリーバルブＲＶの初期開度の設定のためにロータリーバルブＲＶを０％または１００％に変化させる必要がないため、起動時間の短縮を図ることができる。

【0078】

また、第２実施例の燃料電池モジュールＦＣＭでは、燃料電池モジュールＦＣＭの終了時、温度ｔが閾値ｔｈ以下である場合、ロータリーバルブＲＶの開度を０％に変化させるとともに全閉フラグをオンし、温度ｔが閾値ｔｈより大きい場合、ロータリーバルブＲＶの開度を１００％に変化させるとともに全閉フラグをオフし、燃料電池モジュールＦＣＭの終了時、全閉フラグがオンである場合、初期開度として０％を設定し、全閉フラグがオフである場合、初期開度として１００％を設定する構成である。

【0079】

これにより、燃料電池モジュールＦＣＭの終了時から次回の起動時までの時間が比較的短く、燃料電池ＦＣの温度変化が比較的小さい場合、燃料電池モジュールＦＣＭの起動時において、温度ｔが閾値ｔｈ以下のままであるときに、すなわち、燃料電池ＦＣの温度が比較的低いときにロータリーバルブＲＶの初期開度として０％を設定することができるとともに、温度ｔが閾値ｔｈより大きいままであるときに、すなわち、燃料電池ＦＣの温度が比較的高いときにロータリーバルブＲＶの初期開度として１００％を設定することができるため、起動処理から発電制御処理への移行時においてロータリーバルブＲＶの開度の調整時間の短縮を図ることができる。

【0080】

なお、実施例１や実施例２により開度が制御されるバルブは、エア調圧バルブＡＲＶやエアシャットバルブなどロータリーバルブＲＶに限定されない。

【0081】

また、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。

【符号の説明】

【0082】

ＦＣＭ 燃料電池モジュール
Ｌｏ 負荷
ＦＣ 燃料電池
Ｔ 燃料タンク
ＩＮＪ インジェクタ
ＡＣＰ エアコンプレッサ
ＡＲＶ エア調圧バルブ
ＡＳＶ エアシャットバルブ
Ｒ ラジエタ
ＷＰ ウォータポンプ
ＩＣ インタークーラ
ＣＮＶ ＤＣＤＣコンバータ
Ｂ 蓄電装置
Ｓｔ 温度検出部
Ｓｉｆ 電流センサ
Ｓｖｆ 電圧センサ
Ｓｉｂ 電流センサ
Ｓｖｂ 電圧センサ
Ｓｔｒ 記憶部
Ｃｎｔ 制御部
Ｖｅ 車両
Ｃｎｔｖ 車両側制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】