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(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】P2024158825
(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 8/04 20160101ALI20241031BHJP
H01M 8/0432 20160101ALI20241031BHJP
H01M 8/04313 20160101ALI20241031BHJP
H01M 8/04664 20160101ALI20241031BHJP
B60K 11/04 20060101ALI20241031BHJP
【ＦＩ】
H01M8/04746
H01M8/04 J
H01M8/0432
H01M8/04313
H01M8/04664
B60K11/04 G
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023074380
(22)【出願日】2023-04-28
(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】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】河迫 恵莉加
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 博之
【テーマコード（参考）】
3D038
5H127
【Ｆターム（参考）】
3D038AB01
3D038AC22
5H127AB04
5H127AC05
5H127BA02
5H127BA22
5H127BB02
5H127BB12
5H127BB27
5H127CC07
5H127DB47
5H127DB90
5H127DC74
5H127DC76
5H127DC80
(57)【要約】
【課題】燃料電池スタックを早期に暖機しつつ、過冷却による燃料電池スタックの性能低下を抑制する。
【解決手段】制御部６４は、燃料電池スタック３０の温度が第１温度以下であることを条件に、スタック通過流量が第１流量となるようにポンプ３２の駆動を制御しつつ所定条件を満たすよう燃料電池スタック３０を発電させて燃料電池スタック３０を暖機させる暖機処理を行い、暖機処理の終了後、スタック通過流量が第１流量よりも多い第２流量となるようにポンプ３２の駆動を制御する第１処理を行い、第１処理の後にスタック通過流量を第２流量から減少させ、温度センサ６３から検出された冷却水の温度が第１処理の実行から所定時間が経過するまでに第２温度以上上昇したかを判定する第２処理を行い、第２処理が成立した場合に、スタック通過流量を徐々に増大させるようにポンプ３２の駆動を制御する第３処理を行う。
【選択図】図１
【解決手段】制御部６４は、燃料電池スタック３０の温度が第１温度以下であることを条件に、スタック通過流量が第１流量となるようにポンプ３２の駆動を制御しつつ所定条件を満たすよう燃料電池スタック３０を発電させて燃料電池スタック３０を暖機させる暖機処理を行い、暖機処理の終了後、スタック通過流量が第１流量よりも多い第２流量となるようにポンプ３２の駆動を制御する第１処理を行い、第１処理の後にスタック通過流量を第２流量から減少させ、温度センサ６３から検出された冷却水の温度が第１処理の実行から所定時間が経過するまでに第２温度以上上昇したかを判定する第２処理を行い、第２処理が成立した場合に、スタック通過流量を徐々に増大させるようにポンプ３２の駆動を制御する第３処理を行う。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックを冷却するための冷却水を前記燃料電池スタックとの間で循環させる循環流路と、
前記循環流路と前記燃料電池スタックとの間で循環される前記冷却水の流量であるスタック通過流量を調整するポンプと、
前記循環流路を流れる前記冷却水の温度を検出する温度センサと、
前記ポンプの駆動を制御する制御部と、を備える燃料電池モジュールであって、
前記制御部は、
前記燃料電池スタックの温度が第１温度以下であることを条件に、前記スタック通過流量が第１流量となるように前記ポンプの駆動を制御しつつ所定条件を満たすよう前記燃料電池スタックを発電させて前記燃料電池スタックを暖機させる暖機処理を行い、
前記暖機処理の終了後、前記スタック通過流量が前記第１流量よりも多い第２流量となるように前記ポンプの駆動を制御する第１処理を行い、
前記第１処理の後に前記スタック通過流量を前記第２流量から減少させ、前記温度センサから検出された前記冷却水の温度が前記第１処理の実行から所定時間が経過するまでに第２温度以上上昇したかを判定する第２処理を行い、
前記第２処理が成立した場合に、前記スタック通過流量を徐々に増大させるように前記ポンプの駆動を制御する第３処理を行うことを特徴とする燃料電池モジュール。
前記燃料電池スタックを冷却するための冷却水を前記燃料電池スタックとの間で循環させる循環流路と、
前記循環流路と前記燃料電池スタックとの間で循環される前記冷却水の流量であるスタック通過流量を調整するポンプと、
前記循環流路を流れる前記冷却水の温度を検出する温度センサと、
前記ポンプの駆動を制御する制御部と、を備える燃料電池モジュールであって、
前記制御部は、
前記燃料電池スタックの温度が第１温度以下であることを条件に、前記スタック通過流量が第１流量となるように前記ポンプの駆動を制御しつつ所定条件を満たすよう前記燃料電池スタックを発電させて前記燃料電池スタックを暖機させる暖機処理を行い、
前記暖機処理の終了後、前記スタック通過流量が前記第１流量よりも多い第２流量となるように前記ポンプの駆動を制御する第１処理を行い、
前記第１処理の後に前記スタック通過流量を前記第２流量から減少させ、前記温度センサから検出された前記冷却水の温度が前記第１処理の実行から所定時間が経過するまでに第２温度以上上昇したかを判定する第２処理を行い、
前記第２処理が成立した場合に、前記スタック通過流量を徐々に増大させるように前記ポンプの駆動を制御する第３処理を行うことを特徴とする燃料電池モジュール。
【請求項2】
前記循環流路は、前記燃料電池スタックに前記冷却水を供給する供給流路と、前記燃料電池スタックから前記冷却水が排出される排出流路と、を含み、
前記燃料電池モジュールは、
前記供給流路と前記排出流路とを繋ぐバイパス流路と、
前記バイパス流路に設けられるイオン交換器と、
前記循環流路と前記バイパス流路との間で循環される前記冷却水の流量であるバイパス流量と前記スタック通過流量とを調整する調整弁と、を備え、
前記制御部は、
前記暖機処理において、前記スタック通過流量よりも前記バイパス流量が多くなるように前記調整弁の駆動を制御し、
前記第１処理において、前記バイパス流量よりも前記スタック通過流量が多くなるように前記調整弁の駆動を制御し、
前記第２処理及び前記第３処理において、前記循環流路と前記燃料電池スタックとの間と、前記循環流路と前記バイパス流路との間と、の両方で前記冷却水が循環するように前記調整弁の駆動を制御する、請求項１に記載の燃料電池モジュール。
前記燃料電池モジュールは、
前記供給流路と前記排出流路とを繋ぐバイパス流路と、
前記バイパス流路に設けられるイオン交換器と、
前記循環流路と前記バイパス流路との間で循環される前記冷却水の流量であるバイパス流量と前記スタック通過流量とを調整する調整弁と、を備え、
前記制御部は、
前記暖機処理において、前記スタック通過流量よりも前記バイパス流量が多くなるように前記調整弁の駆動を制御し、
前記第１処理において、前記バイパス流量よりも前記スタック通過流量が多くなるように前記調整弁の駆動を制御し、
前記第２処理及び前記第３処理において、前記循環流路と前記燃料電池スタックとの間と、前記循環流路と前記バイパス流路との間と、の両方で前記冷却水が循環するように前記調整弁の駆動を制御する、請求項１に記載の燃料電池モジュール。
【請求項3】
前記制御部は、前記第２処理において前記温度センサから検出された前記冷却水の温度が前記第１処理の実行から前記所定時間が経過するまでに第２温度以上上昇していないと判定する場合に、前記第３処理を行わないとともに異常判定を行う、請求項１又は請求項２に記載の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】
特許文献１に記載の燃料電池モジュールは、燃料電池スタックと、循環流路と、ポンプと、を備える。循環流路は、燃料電池スタックを冷却するための冷却水を燃料電池スタックとの間で循環させる。ポンプは、循環流路と燃料電池スタックとの間で循環される冷却水の流量を調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１９－１３９８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
低温下にて燃料電池スタックを発電させる際、燃料電池スタックを発電に適した温度にまで昇温させるために、燃料電池スタックを早期に暖機させることが望ましい。また、燃料電池スタックの暖機終了後には燃料電池スタックに冷却水を供給することによって燃料電池スタックを冷却することが行われる。この場合、燃料電池スタックへの冷却水の供給態様によっては、燃料電池スタックに過冷却が生じることによって燃料電池スタックの性能が低下するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題を解決する燃料電池モジュールは、燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックを冷却するための冷却水を前記燃料電池スタックとの間で循環させる循環流路と、前記循環流路と前記燃料電池スタックとの間で循環される前記冷却水の流量であるスタック通過流量を調整するポンプと、前記循環流路を流れる前記冷却水の温度を検出する温度センサと、前記ポンプの駆動を制御する制御部と、を備える燃料電池モジュールであって、前記制御部は、前記燃料電池スタックの温度が第１温度以下であることを条件に、前記スタック通過流量が第１流量となるように前記ポンプの駆動を制御しつつ所定条件を満たすよう前記燃料電池スタックを発電させて前記燃料電池スタックを暖機させる暖機処理を行い、前記暖機処理の終了後、前記スタック通過流量が前記第１流量よりも多い第２流量となるように前記ポンプの駆動を制御する第１処理を行い、前記第１処理の後に前記スタック通過流量を前記第２流量から減少させ、前記温度センサから検出された前記冷却水の温度が前記第１処理の実行から所定時間が経過するまでに第２温度以上上昇したかを判定する第２処理を行い、前記第２処理が成立した場合に、前記スタック通過流量を徐々に増大させるように前記ポンプの駆動を制御する第３処理を行うことを特徴とする。
【0006】
上記構成によれば、暖気処理にてスタック通過流量が比較的少ない流量である第１流量に調整されるため、燃料電池スタックに供給される冷却水の流量が少ない状況下で燃料電池スタックを暖機できる。そのため、スタック通過流量が比較的多い流量に調整されつつ燃料電池スタックの暖機を行う場合と比較して、燃料電池スタックを早期に暖機できる。また、冷却水の温度が第１処理の実行から所定時間が経過するまでに第２温度以上上昇したことを条件に第３処理が行われるため、燃料電池モジュールが正常に機能している状況下で、燃料電池スタックを冷却するための第３処理を行える。第３処理において、スタック通過流量が徐々に増大されるため、過冷却による燃料電池スタックの性能低下を抑制できる。したがって、燃料電池スタックを早期に暖機しつつ、過冷却による燃料電池スタックの性能低下を抑制できる。
【0007】
燃料電池モジュールにおいて、前記循環流路は、前記燃料電池スタックに前記冷却水を供給する供給流路と、前記燃料電池スタックから前記冷却水が排出される排出流路と、を含み、前記燃料電池モジュールは、前記供給流路と前記排出流路とを繋ぐバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられるイオン交換器と、前記循環流路と前記バイパス流路との間で循環される前記冷却水の流量であるバイパス流量と前記スタック通過流量とを調整する調整弁と、を備え、前記制御部は、前記暖機処理において、前記スタック通過流量よりも前記バイパス流量が多くなるように前記調整弁の駆動を制御し、前記第１処理において、前記バイパス流量よりも前記スタック通過流量が多くなるように前記調整弁の駆動を制御し、前記第２処理及び前記第３処理において、前記循環流路と前記燃料電池スタックとの間と、前記循環流路と前記バイパス流路との間と、の両方で前記冷却水が循環するように前記調整弁の駆動を制御してもよい。
【0008】
上記構成によれば、暖気処理、第２処理、及び第３処理の実行時において、バイパス流路に冷却水を流入させることができる。これにより、バイパス流路に設けられたイオン交換器によって、バイパス流路を流れる冷却水から電荷を除去することができる。したがって、燃料電池スタックの暖機と冷却とを行う時間で、冷却水からの電荷の除去ができる。
【0009】
燃料電池モジュールにおいて、前記制御部は、前記第２処理において前記温度センサから検出された前記冷却水の温度が前記第１処理の実行から前記所定時間が経過するまでに第２温度以上上昇していないと判定する場合に、前記第３処理を行わないとともに異常判定を行ってもよい。
【0010】
上記構成によれば、燃料電池モジュールが正常に機能していないと推定できる場合に異常判定を行うことができる。
【発明の効果】
【0011】
この発明によれば、燃料電池スタックを早期に暖機しつつ、過冷却による燃料電池スタックの性能低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】燃料電池モジュールを示す模式図である。
【図2】燃料電池モジュールを示す模式図である。
【図3】燃料電池モジュールを示す模式図である。
【図4】制御部によって行われる制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図5】調整弁、ポンプ回転数、冷却水の温度の変化を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、燃料電池モジュールを具体化した一実施形態を図面にしたがって説明する。
＜燃料電池モジュールの全体構成＞
図１に示すように、燃料電池モジュール１０は、燃料電池スタック３０と、循環流路５０と、ポンプ３２と、温度センサ６３と、制御部６４と、を備える。さらに、燃料電池モジュール１０は、バイパス流路５３と、イオン交換器３４と、調整弁６２と、を備える。本実施形態における燃料電池モジュール１０は、ファン２９と、ラジエータ３１と、インタークーラ３３と、リザーブタンク３５と、供給配管６１と、を備える。なお、本実施形態における燃料電池モジュール１０は、例えば、フォークリフトなどの産業車両に搭載されるものである。
＜燃料電池モジュールの全体構成＞
図１に示すように、燃料電池モジュール１０は、燃料電池スタック３０と、循環流路５０と、ポンプ３２と、温度センサ６３と、制御部６４と、を備える。さらに、燃料電池モジュール１０は、バイパス流路５３と、イオン交換器３４と、調整弁６２と、を備える。本実施形態における燃料電池モジュール１０は、ファン２９と、ラジエータ３１と、インタークーラ３３と、リザーブタンク３５と、供給配管６１と、を備える。なお、本実施形態における燃料電池モジュール１０は、例えば、フォークリフトなどの産業車両に搭載されるものである。
【0014】
ファン２９はラジエータ３１と隣り合うように配置されている。ファン２９は、回転することによってラジエータ３１に向かう空気の流れを形成する。こうした空気の流れを受けて、ラジエータ３１は冷却水を外気と熱交換させる。
【0015】
リザーブタンク３５は、ラジエータ３１に供給する冷却水を収容する。リザーブタンク３５とラジエータ３１とは供給配管６１によって接続されている。
循環流路５０は、燃料電池スタック３０を冷却するための冷却水を燃料電池スタック３０との間で循環させるものである。循環流路５０は、供給流路５１と排出流路５２とを含む。燃料電池スタック３０とラジエータ３１とは、供給流路５１及び排出流路５２によって接続されている。供給流路５１は、ラジエータ３１で熱交換された冷却水が燃料電池スタック３０に向けて流れる流路である。すなわち、供給流路５１は、燃料電池スタック３０に冷却水を供給するものである。排出流路５２は、発熱した燃料電池スタック３０との熱交換によって昇温した状態の冷却水が燃料電池スタック３０からラジエータ３１に向けて流れる流路である。すなわち、排出流路５２は、燃料電池スタック３０から冷却水が排出されるものである。供給流路５１を流れる冷却水は、ラジエータ３１にて外気との熱交換によって冷却された状態の冷却水である。なお、図面においては、循環流路５０における冷却水の流れを黒塗りの矢印で示している。
循環流路５０は、燃料電池スタック３０を冷却するための冷却水を燃料電池スタック３０との間で循環させるものである。循環流路５０は、供給流路５１と排出流路５２とを含む。燃料電池スタック３０とラジエータ３１とは、供給流路５１及び排出流路５２によって接続されている。供給流路５１は、ラジエータ３１で熱交換された冷却水が燃料電池スタック３０に向けて流れる流路である。すなわち、供給流路５１は、燃料電池スタック３０に冷却水を供給するものである。排出流路５２は、発熱した燃料電池スタック３０との熱交換によって昇温した状態の冷却水が燃料電池スタック３０からラジエータ３１に向けて流れる流路である。すなわち、排出流路５２は、燃料電池スタック３０から冷却水が排出されるものである。供給流路５１を流れる冷却水は、ラジエータ３１にて外気との熱交換によって冷却された状態の冷却水である。なお、図面においては、循環流路５０における冷却水の流れを黒塗りの矢印で示している。
【0016】
ポンプ３２は、供給流路５１に設けられている。ポンプ３２は、供給流路５１での冷却水の流れ方向におけるラジエータ３１より下流かつ燃料電池スタック３０より上流に設けられている。ポンプ３２は、供給流路５１及び排出流路５２に冷却水を流すために、冷却水を圧送する。これにより、ポンプ３２は、循環流路５０と燃料電池スタック３０との間で循環される冷却水の流量であるスタック通過流量Ｆａを調整する。
【0017】
インタークーラ３３は、供給流路５１に設けられている。インタークーラ３３は、供給流路５１での冷却水の流れ方向において、ポンプ３２より下流かつ燃料電池スタック３０より上流に設けられている。インタークーラ３３は、ラジエータ３１で熱交換された後の冷却水を冷却する。インタークーラ３３で冷却された冷却水は、燃料電池スタック３０に流入する。
【0018】
バイパス流路５３は、供給流路５１における冷却水の流れ方向において、インタークーラ３３より下流かつ燃料電池スタック３０より上流となる位置に接続される。バイパス流路５３は、排出流路５２における冷却水の流れ方向において、燃料電池スタック３０より下流かつラジエータ３１より上流となる位置に接続される。したがって、バイパス流路５３は、供給流路５１と排出流路５２とを繋ぐものである。
【0019】
イオン交換器３４は、バイパス流路５３に設けられている。イオン交換器３４は、バイパス流路５３を流れる冷却水から電荷を除去する。
調整弁６２は、循環流路５０とバイパス流路５３との間で循環される冷却水の流量であるバイパス流量Ｆｂとスタック通過流量Ｆａとを調整する。本実施形態における調整弁６２は、供給流路５１におけるバイパス流路５３の接続箇所に設けられている。調整弁６２が駆動することによって、例えば、バイパス流路５３と供給流路５１との各々の流路面積が増減される。調整弁６２は、例えばロータリーバルブである。ロータリーバルブは回転することによって、ロータリーバルブの回転位置に応じてバイパス流路５３と供給流路５１との各々の流路面積が増減される。
調整弁６２は、循環流路５０とバイパス流路５３との間で循環される冷却水の流量であるバイパス流量Ｆｂとスタック通過流量Ｆａとを調整する。本実施形態における調整弁６２は、供給流路５１におけるバイパス流路５３の接続箇所に設けられている。調整弁６２が駆動することによって、例えば、バイパス流路５３と供給流路５１との各々の流路面積が増減される。調整弁６２は、例えばロータリーバルブである。ロータリーバルブは回転することによって、ロータリーバルブの回転位置に応じてバイパス流路５３と供給流路５１との各々の流路面積が増減される。
【0020】
温度センサ６３は、循環流路５０を流れる冷却水の温度Ｔを検出する。本実施形態における温度センサ６３は、排出流路５２における冷却水の流れ方向において、排出流路５２へのバイパス流路５３の接続箇所よりも上流かつ燃料電池スタック３０より下流となる位置に設けられている。そのため、本実施形態における温度センサ６３は、燃料電池スタック３０から排出流路５２に排出された後の冷却水の温度Ｔを検出する。燃料電池スタック３０から排出流路５２に排出された後の冷却水の温度は、燃料電池スタック３０の温度と実質的に等しいといえる。
【0021】
制御部６４は、ＣＰＵやＧＰＵ等の図示しないプロセッサと、ＲＡＭ及びＲＯＭ等からなる図示しない記憶部と、を備えている。記憶部は、処理をプロセッサに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。記憶部、すなわち、コンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。制御部６４は、ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated CircuitやＦＰＧＡ：Field Programmable Gate Array等のハードウェア回路によって構成されていてもよい。処理回路である制御部６４は、コンピュータプログラムに従って動作する１つ以上のプロセッサ、ＡＳＩＣやＦＰＧＡ等の１つ以上のハードウェア回路、或いは、それらの組み合わせを含み得る。
【0022】
制御部６４は、ポンプ３２、調整弁６２、及び温度センサ６３と電気的に接続されている。制御部６４は、ポンプ３２の駆動を制御する。制御部６４には、温度センサ６３によって検出された冷却水の温度Ｔが入力される。
【0023】
燃料電池スタック３０には、不図示のエアコンプレッサから不図示の空気流路を介して酸素を含む空気が供給される。燃料電池スタック３０には、不図示の水素タンクから不図示の水素流路を介して水素ガスが供給される。水素流路には、例えば水素流路における水素ガスの流量を変更する流量変更弁が設けられている。
【0024】
制御部６４は、エアコンプレッサの吐出量を制御することにより、燃料電池スタック３０に供給される酸素の量を調整する。制御部６４は、流量変更弁の開度を制御することにより、燃料電池スタック３０に供給される水素ガスの量を調整する。こうして制御部６４は、燃料電池スタック３０に供給される酸素の量と水素ガスの量とを調整することによって、燃料電池スタック３０における発電と発電停止とを切り替えるとともに、燃料電池スタック３０の発電量を制御する。
【0025】
＜冷却水の流れ＞
ラジエータ３１によって冷却された冷却水は、インタークーラ３３によって冷却された後、燃料電池スタック３０に流入する。燃料電池スタック３０と冷却水との熱交換によって、燃料電池スタック３０が冷却される。燃料電池スタック３０との熱交換によって温められた冷却水は、ラジエータ３１に流入する。ラジエータ３１において、冷却水は、ファン２９による空気の流れを受けて冷却される。
ラジエータ３１によって冷却された冷却水は、インタークーラ３３によって冷却された後、燃料電池スタック３０に流入する。燃料電池スタック３０と冷却水との熱交換によって、燃料電池スタック３０が冷却される。燃料電池スタック３０との熱交換によって温められた冷却水は、ラジエータ３１に流入する。ラジエータ３１において、冷却水は、ファン２９による空気の流れを受けて冷却される。
【0026】
バイパス流路５３を冷却水が流れるとき、冷却水の電荷は、イオン交換器３４によって除去される。イオン交換器３４にて電荷の除去された冷却水は、バイパス流路５３から排出流路５２に流入する。
【0027】
＜暖機処理＞
図２に示すように、制御部６４は、暖機処理を行う。暖機処理において、制御部６４は、温度センサ６３によって取得された、燃料電池スタック３０の温度が第１温度Ｔ１以下であることを条件に、次の処理を行う。すなわち、制御部６４は、スタック通過流量Ｆａが第１流量Ｆ１となるようにポンプ３２の駆動を制御しつつ所定条件を満たすよう燃料電池スタック３０を発電させて燃料電池スタック３０を暖機させる。
図２に示すように、制御部６４は、暖機処理を行う。暖機処理において、制御部６４は、温度センサ６３によって取得された、燃料電池スタック３０の温度が第１温度Ｔ１以下であることを条件に、次の処理を行う。すなわち、制御部６４は、スタック通過流量Ｆａが第１流量Ｆ１となるようにポンプ３２の駆動を制御しつつ所定条件を満たすよう燃料電池スタック３０を発電させて燃料電池スタック３０を暖機させる。
【0028】
本実施形態における制御部６４は、暖機処理を一定時間Ｔａだけ継続した後、暖機処理を終了させる。なお、一定時間Ｔａは、所定条件として実験などによって予め設定された規定値である。一定時間Ｔａは、例えば、燃料電池スタック３０の単位時間当たりの発熱量と一定時間Ｔａとの乗算値が、燃料電池スタック３０の熱容量とオーバーヒートが生じる直前の燃料電池スタック３０の温度との乗算値よりも小さくなるように設定される。こうした乗算値の関係が満たされる範囲内で、最も長くなる時間に一定時間Ｔａは設定されてもよい。上記の「オーバーヒートが生じる直前の燃料電池スタック３０の温度」は、暖機処理が開始される直前の燃料電池スタック３０の温度に応じて補正されてもよい。この場合、制御部６４は、この補正された温度に対応するように予め複数設定された上記の一定時間Ｔａから１つを選択することで、暖機処理を継続させる時間を調整してもよい。
【0029】
暖機処理において、制御部６４は、燃料電池スタック３０に酸素及び水素ガスを供給させることにより、燃料電池スタック３０を発電させる。
本実施形態における制御部６４は、温度センサ６３から検出された冷却水の温度Ｔが所定温度Ｔｐ以下であることをもって、燃料電池スタック３０の温度が第１温度Ｔ１以下であると判断する。なお、第１温度Ｔ１は、燃料電池スタック３０が第１温度Ｔ１以下である場合に燃料電池スタック３０内で冷却水が凍結しているおそれがある温度である。第１温度Ｔ１は、例えば０（ゼロ）度である。所定温度Ｔｐは、温度センサ６３が設けられる循環流路５０の位置にて流れる冷却水の温度が所定温度Ｔｐ以下である場合に、燃料電池スタック３０の温度が第１温度Ｔ１以下であると推定できる値である。所定温度Ｔｐは、第１温度Ｔ１と同じ温度であってもよいし、第１温度Ｔ１とは異なる温度であってもよい。
本実施形態における制御部６４は、温度センサ６３から検出された冷却水の温度Ｔが所定温度Ｔｐ以下であることをもって、燃料電池スタック３０の温度が第１温度Ｔ１以下であると判断する。なお、第１温度Ｔ１は、燃料電池スタック３０が第１温度Ｔ１以下である場合に燃料電池スタック３０内で冷却水が凍結しているおそれがある温度である。第１温度Ｔ１は、例えば０（ゼロ）度である。所定温度Ｔｐは、温度センサ６３が設けられる循環流路５０の位置にて流れる冷却水の温度が所定温度Ｔｐ以下である場合に、燃料電池スタック３０の温度が第１温度Ｔ１以下であると推定できる値である。所定温度Ｔｐは、第１温度Ｔ１と同じ温度であってもよいし、第１温度Ｔ１とは異なる温度であってもよい。
【0030】
本実施形態における制御部６４は、暖気処理において、ポンプ３２の回転数を低回転の第１回転数Ｐ１に制御する。さらに、制御部６４は、暖機処理において、スタック通過流量Ｆａよりもバイパス流量Ｆｂが多くなるように調整弁６２の駆動を制御する。詳細には、暖機処理において、制御部６４は、調整弁６２の駆動状態を第１状態Ｖ１に制御する。調整弁６２が第１状態Ｖ１であるとき、供給流路５１から燃料電池スタック３０には冷却水が流入せず、且つ供給流路５１を流れる冷却水の全てがバイパス流路５３に流入する。これにより、暖機処理においては、スタック通過流量Ｆａが０（ゼロ）となるため、スタック通過流量Ｆａよりもバイパス流量Ｆｂが多くなる。本実施形態における第１流量Ｆ１は０（ゼロ）である。第１流量Ｆ１は、後述する第２流量Ｆ２の１０分の１程度の流量であってもよい。
【0031】
＜暖機処理の実行中における冷却水の流れ＞
暖機処理の実行中、冷却水は、ラジエータ３１、供給流路５１、バイパス流路５３、及び排出流路５２の順で流れた後、排出流路５２からラジエータ３１に流入する。こうして、暖機処理の実行中、冷却水は循環流路５０とバイパス流路５３との間で循環する。その一方で、暖機処理の実行中、冷却水は、供給流路５１から燃料電池スタック３０に流入しない。そのため、冷却水は、燃料電池スタック３０から排出流路５２に排出されない。したがって、暖機処理の実行中、冷却水は循環流路５０と燃料電池スタック３０との間で循環しない。循環流路５０を流れる冷却水には、燃料電池スタック３０での発電に伴う昇温が生じない。
暖機処理の実行中、冷却水は、ラジエータ３１、供給流路５１、バイパス流路５３、及び排出流路５２の順で流れた後、排出流路５２からラジエータ３１に流入する。こうして、暖機処理の実行中、冷却水は循環流路５０とバイパス流路５３との間で循環する。その一方で、暖機処理の実行中、冷却水は、供給流路５１から燃料電池スタック３０に流入しない。そのため、冷却水は、燃料電池スタック３０から排出流路５２に排出されない。したがって、暖機処理の実行中、冷却水は循環流路５０と燃料電池スタック３０との間で循環しない。循環流路５０を流れる冷却水には、燃料電池スタック３０での発電に伴う昇温が生じない。
【0032】
循環流路５０と燃料電池スタック３０との間で冷却水が循環しない状況下で、暖機処理においては燃料電池スタック３０の発電が行われる。これにより、暖機処理の実行中には、燃料電池スタック３０の発電に伴って、時間が経過するほど燃料電池スタック３０が昇温する。
【0033】
＜第１処理＞
図３に示すように、制御部６４は、暖気処理の終了後、第１処理を行う。第１処理において、制御部６４は、スタック通過流量Ｆａが第１流量Ｆ１よりも多い第２流量Ｆ２となるようにポンプ３２の駆動を制御する。
図３に示すように、制御部６４は、暖気処理の終了後、第１処理を行う。第１処理において、制御部６４は、スタック通過流量Ｆａが第１流量Ｆ１よりも多い第２流量Ｆ２となるようにポンプ３２の駆動を制御する。
【0034】
本実施形態における制御部６４は、第１処理において、ポンプ３２の回転数を高回転の第２回転数Ｐ２に制御する。さらに、制御部６４は、第１処理において、バイパス流量Ｆｂよりもスタック通過流量Ｆａが多くなるように調整弁６２の駆動を制御する。詳細には、第１処理において、制御部６４は、調整弁６２の駆動状態を第２状態Ｖ２に制御する。調整弁６２が第２状態Ｖ２であるとき、供給流路５１及び排出流路５２のどちらからもバイパス流路５３に冷却水が流入せず、且つ供給流路５１を流れる冷却水の全てが燃料電池スタック３０に流入する。これにより、第１処理においては、バイパス流量Ｆｂが０（ゼロ）となるため、バイパス流量Ｆｂよりもスタック通過流量Ｆａが多くなる。本実施形態における第２流量Ｆ２は、循環流路５０を流れる冷却水の全流量である。
【0035】
＜第１処理の実行中における冷却水の流れ＞
第１処理の実行中、冷却水は、ラジエータ３１、供給流路５１、燃料電池スタック３０、及び排出流路５２の順で流れた後、排出流路５２からラジエータ３１に流入する。こうして、第１処理の実行中、冷却水は循環流路５０と燃料電池スタック３０との間で循環する。その一方で、第１処理の実行中、冷却水は、供給流路５１からバイパス流路５３に流入しない。そのため、冷却水は、バイパス流路５３から排出流路５２に排出されない。したがって、第１処理の実行中、冷却水は循環流路５０とバイパス流路５３との間で循環しない。
第１処理の実行中、冷却水は、ラジエータ３１、供給流路５１、燃料電池スタック３０、及び排出流路５２の順で流れた後、排出流路５２からラジエータ３１に流入する。こうして、第１処理の実行中、冷却水は循環流路５０と燃料電池スタック３０との間で循環する。その一方で、第１処理の実行中、冷却水は、供給流路５１からバイパス流路５３に流入しない。そのため、冷却水は、バイパス流路５３から排出流路５２に排出されない。したがって、第１処理の実行中、冷却水は循環流路５０とバイパス流路５３との間で循環しない。
【0036】
循環流路５０と燃料電池スタック３０との間で冷却水が循環することにより、第１処理においては、燃料電池スタック３０での発電に伴って昇温した冷却水が燃料電池スタック３０から循環流路５０に流入する。スタック通過流量Ｆａが第２流量Ｆ２に調整されることにより、燃料電池スタック３０に供給される冷却水によって燃料電池スタック３０は冷却される。
【0037】
＜第２処理＞
図１に示すように、制御部６４は、温度センサ６３から検出された冷却水の温度Ｔが第１処理の実行から所定時間Ｔｂが経過するまでに第２温度Ｔ２以上上昇したかを判定する第２処理を行う。第２処理において、制御部６４は、はじめにスタック通過流量Ｆａが第２流量Ｆ２よりも少なくなるようにポンプ３２の駆動を制御する。これにより、第２処理において、制御部６４は、第１処理の後にスタック通過流量Ｆａを第２流量Ｆ２から減少させる。制御部６４は、第１処理の後にスタック通過流量Ｆａを第２流量Ｆ２から減少させ、温度センサ６３から検出された冷却水の温度Ｔが第１処理の実行から所定時間Ｔｂが経過するまでに第２温度Ｔ２以上上昇したと判定すると、第２処理が成立したと判断する。
図１に示すように、制御部６４は、温度センサ６３から検出された冷却水の温度Ｔが第１処理の実行から所定時間Ｔｂが経過するまでに第２温度Ｔ２以上上昇したかを判定する第２処理を行う。第２処理において、制御部６４は、はじめにスタック通過流量Ｆａが第２流量Ｆ２よりも少なくなるようにポンプ３２の駆動を制御する。これにより、第２処理において、制御部６４は、第１処理の後にスタック通過流量Ｆａを第２流量Ｆ２から減少させる。制御部６４は、第１処理の後にスタック通過流量Ｆａを第２流量Ｆ２から減少させ、温度センサ６３から検出された冷却水の温度Ｔが第１処理の実行から所定時間Ｔｂが経過するまでに第２温度Ｔ２以上上昇したと判定すると、第２処理が成立したと判断する。
【0038】
第１処理において、スタック通過流量Ｆａが第２流量Ｆ２とされるとともに、ポンプ３２の回転数を第２回転数Ｐ２に制御されることにより、循環流路５０を流れる冷却水は比較的早期に昇温する。そのため、温度センサ６３から検出された冷却水の温度Ｔが第１処理の実行から所定時間Ｔｂが経過するまでに第２温度Ｔ２以上昇温する。なお、所定時間Ｔｂ及び第２温度Ｔ２は、温度センサ６３から検出された冷却水の温度Ｔが第１処理の実行から所定時間Ｔｂが経過するまでに第２温度Ｔ２以上上昇した場合に、燃料電池モジュール１０が正常に機能していると判断できる値に設定される。ここで、スタック通過流量Ｆａは、第１処理が始まり一旦第２流量Ｆ２となった後、第２処理において減少する。すなわち、排出流路５２のうち温度センサ６３が設けられる部分には、スタック通過流量Ｆａが一旦第２流量Ｆ２とされてから減少する時までの流量だけ燃料電池スタック３０の内部に存在していた冷却水が押し出されることになる。押し出された冷却水は、温度センサ６３を温める。燃料電池スタック３０に流入した冷却水は、燃料電池スタック３０を冷却する。燃料電池モジュール１０が正常に機能している場合には、例えば、循環流路５０にて冷却水が凍結していない、ポンプ３２及び調整弁６２が正常に駆動している、温度センサ６３が正常に検出している等が挙げられる。
【0039】
本実施形態における制御部６４は、第２処理において、ポンプ３２の回転数を中回転の第３回転数Ｐ３に制御する。さらに、制御部６４は、第２処理において、循環流路５０と燃料電池スタック３０との間と、循環流路５０とバイパス流路５３との間と、の両方で冷却水が循環するように調整弁６２の駆動を制御する。詳細には、第２処理において、制御部６４は、調整弁６２の駆動状態を第３状態Ｖ３に制御する。調整弁６２が第３状態Ｖ３であるとき、排出流路５２からバイパス流路５３に冷却水が流入するとともに、且つ供給流路５１から燃料電池スタック３０に冷却水が流入する。これにより、第２処理においては、スタック通過流量Ｆａ及びバイパス流量Ｆｂのどちらともが０（ゼロ）ではない。これにより、スタック通過流量Ｆａが第２流量Ｆ２よりも少なくなる。本実施形態の第２処理においては、スタック通過流量Ｆａ及びバイパス流量Ｆｂは、互いに同じ値に設定されている。第２処理においては、スタック通過流量Ｆａ及びバイパス流量Ｆｂは、互いに異なる値に設定されてもよい。
【0040】
＜第２処理の実行中における冷却水の流れ＞
第２処理の実行時、冷却水は、ラジエータ３１、供給流路５１、燃料電池スタック３０、及び排出流路５２の順で流れた後、排出流路５２からラジエータ３１に流入する。さらに、冷却水は、排出流路５２からバイパス流路５３を介して供給流路５１に流入する。こうして、第２処理の実行中、冷却水は、循環流路５０と燃料電池スタック３０との間で循環するとともに、循環流路５０とバイパス流路５３との間で循環する。
第２処理の実行時、冷却水は、ラジエータ３１、供給流路５１、燃料電池スタック３０、及び排出流路５２の順で流れた後、排出流路５２からラジエータ３１に流入する。さらに、冷却水は、排出流路５２からバイパス流路５３を介して供給流路５１に流入する。こうして、第２処理の実行中、冷却水は、循環流路５０と燃料電池スタック３０との間で循環するとともに、循環流路５０とバイパス流路５３との間で循環する。
【0041】
第２処理におけるスタック通過流量Ｆａは、第１処理におけるスタック通過流量Ｆａよりも少なく調整される。燃料電池スタック３０に供給される冷却水の減少によって冷却水による燃料電池スタック３０の冷却機能は一時的に低下するが、第２処理においても第１処理と同様に燃料電池スタック３０に供給される冷却水によって燃料電池スタック３０の冷却は継続される。
【0042】
＜第３処理＞
制御部６４は、第２処理が成立した場合に、第３処理を行う。第３処理において、制御部６４は、スタック通過流量Ｆａを徐々に増大させるようにポンプ３２の駆動を制御する。
制御部６４は、第２処理が成立した場合に、第３処理を行う。第３処理において、制御部６４は、スタック通過流量Ｆａを徐々に増大させるようにポンプ３２の駆動を制御する。
【0043】
本実施形態における制御部６４は、第３処理において、ポンプ３２の回転数を中回転の第３回転数Ｐ３から徐々に増大させる。さらに、制御部６４は、第３処理においても第２処理と同様に、循環流路５０と燃料電池スタック３０との間と、循環流路５０とバイパス流路５３との間と、の両方で冷却水が循環するように調整弁６２の駆動を制御する。詳細には、第３処理において、制御部６４は、調整弁６２の駆動状態を第３状態Ｖ３に制御する。なお、ここで述べる「徐々に」とは、はじめは回転数の目標値を最終回転数よりも低く設定し、所定の時間をかけて最終回転数に到達するよう緩やかに増加させることである。
【0044】
＜第３処理の実行中における冷却水の流れ＞
第３処理の実行時、冷却水は、第２処理と同様の経路を通って流れる。第３処理におけるスタック通過流量Ｆａは、第２処理において設定されたスタック通過流量Ｆａから徐々に増大される。そのため、燃料電池スタック３０に供給される冷却水の増大によって、冷却水による燃料電池スタック３０の冷却機能は第３処理の実行中に徐々に向上する。
第３処理の実行時、冷却水は、第２処理と同様の経路を通って流れる。第３処理におけるスタック通過流量Ｆａは、第２処理において設定されたスタック通過流量Ｆａから徐々に増大される。そのため、燃料電池スタック３０に供給される冷却水の増大によって、冷却水による燃料電池スタック３０の冷却機能は第３処理の実行中に徐々に向上する。
【0045】
＜異常判定＞
制御部６４は、第２処理において温度センサ６３から検出された冷却水の温度Ｔが第１処理の実行から所定時間Ｔｂが経過するまでに第２温度Ｔ２以上上昇していないと判定する場合に、第３処理を行わないとともに異常判定を行う。
制御部６４は、第２処理において温度センサ６３から検出された冷却水の温度Ｔが第１処理の実行から所定時間Ｔｂが経過するまでに第２温度Ｔ２以上上昇していないと判定する場合に、第３処理を行わないとともに異常判定を行う。
【0046】
制御部６４は、異常判定を行う際に、不図示の報知手段によって燃料電池モジュール１０が搭載された産業車両にて報知することを行ってもよい。この場合の報知手段とは、例えば、音声による報知、点灯による報知などが挙げられる。この報知手段による報知によって、産業車両の利用者に異常を報知できる。
【0047】
なお制御部６４は、第１処理の実行が開始されたタイミングでの冷却水の温度Ｔを記憶するとともに、第１処理の実行開始から所定時間Ｔｂが経過するまでに記憶された上記の冷却水の温度Ｔから第２温度Ｔ２以上上昇しないと判断すると、異常判定を行う。言い換えると、第１処理の実行開始から所定時間Ｔｂが経過するまでに記憶された上記の冷却水の温度Ｔから第２温度Ｔ２以上上昇したと判断すると、制御部６４は第３処理を実行する。
【0048】
所定時間Ｔｂ及び第２温度Ｔ２は、温度センサ６３から検出された冷却水の温度Ｔが第１処理の実行から所定時間Ｔｂが経過するまでに第２温度Ｔ２以上上昇する場合に、燃料電池モジュール１０が正常に機能していると判断できる値に設定される。すなわち、燃料電池モジュール１０が正常に機能している場合、第１処理にてスタック通過流量Ｆａが第２流量Ｆ２とされることによって、冷却水の温度Ｔが第２温度Ｔ２以上に上昇するまでに要する時間に基づいて所定時間Ｔｂが設定されている。
【0049】
燃料電池モジュール１０が正常に機能している場合、循環流路５０と燃料電池スタック３０との間で冷却水が循環することにより、第１処理において、燃料電池スタック３０での発電に伴って昇温した冷却水が燃料電池スタック３０から循環流路５０に流入する。これにより、温度センサ６３から検出され冷却水の温度Ｔは、第１処理の実行開始から比較的短時間で上昇する。その一方で、燃料電池モジュール１０が正常に機能していない場合、燃料電池モジュール１０が正常に機能している場合よりも、循環流路５０と燃料電池スタック３０との間で循環する冷却水の流量が低下する。これにより、第１処理において、燃料電池スタック３０での発電に伴って昇温した冷却水が燃料電池スタック３０から循環流路５０に流入しにくい。温度センサ６３から検出された冷却水の温度Ｔは、第１処理の実行開始時から上昇しにくい。これにより、制御部６４は、第１処理の実行によって温度センサ６３から検出された冷却水の温度Ｔが第１処理の実行から所定時間Ｔｂが経過するまでに第２温度Ｔ２以上上昇しない場合、燃料電池モジュール１０が正常に機能していないと推定できる。なお、燃料電池モジュール１０が正常に機能していない場合には、例えば、循環流路５０にて冷却水が凍結している、ポンプ３２及び調整弁６２が正常に駆動していない、温度センサ６３が正常に検出していない等が挙げられる。
【0050】
【0051】
図４に示すように、処理が開始されると、制御部６４は冷却水の温度Ｔが第１温度Ｔ１以下か否かを判断する（ステップＳ１１０）。冷却水の温度Ｔが第１温度Ｔ１より高いと判断すると（ステップＳ１１０：ＮＯ）、暖気処理の実行が不要であるとして制御部６４は処理を終了させる。冷却水の温度Ｔが第１温度Ｔ１以下であると判断すると（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、制御部６４は暖気処理を行う（ステップＳ１２０）。
【0052】
つづいて、制御部６４は第１処理を行う（ステップＳ１３０）。その後、制御部６４は、第２処理を開始する（ステップ１４０）。第２処理において冷却水の温度Ｔが第２温度Ｔ２以上上昇したと判定すると（ステップ１５０：ＹＥＳ）、制御部６４は第３処理を行う（ステップＳ１６０）。そして制御部６４は処理を終了させる。
【0053】
冷却水の温度Ｔが第２温度Ｔ２以上上昇していないと判定する場合（ステップ１５０：ＮＯ）、制御部６４は異常判定を行う（ステップＳ１７０）。そして、制御部６４は処理を終了させる。
【0054】
［実施形態の作用］
次に本実施形態の作用について説明する。
図５に示すように、制御部６４は第１時間ｔ１まで暖気処理を行う。図５では、暖気処理の開始時の冷却水の温度Ｔが第１温度Ｔ１である場合を例示している。暖気処理において、制御部６４は、ポンプ３２の回転数を第１回転数Ｐ１に制御するとともに調整弁６２を第１状態Ｖ１に制御することによって、スタック通過流量Ｆａを第１流量Ｆ１に調整する。暖気処理において、制御部６４は、燃料電池スタック３０を発電させて燃料電池スタック３０を暖機させる。本実施形態では、スタック通過流量Ｆａが０（ゼロ）に調整されるため、暖気処理が終了する第１時間ｔ１まで、燃料電池スタック３０の発電を受けて昇温した冷却水が循環流路５０に流入しない。これにより、暖気処理が終了する第１時間ｔ１まで、冷却水の温度Ｔが昇温していない。
次に本実施形態の作用について説明する。
図５に示すように、制御部６４は第１時間ｔ１まで暖気処理を行う。図５では、暖気処理の開始時の冷却水の温度Ｔが第１温度Ｔ１である場合を例示している。暖気処理において、制御部６４は、ポンプ３２の回転数を第１回転数Ｐ１に制御するとともに調整弁６２を第１状態Ｖ１に制御することによって、スタック通過流量Ｆａを第１流量Ｆ１に調整する。暖気処理において、制御部６４は、燃料電池スタック３０を発電させて燃料電池スタック３０を暖機させる。本実施形態では、スタック通過流量Ｆａが０（ゼロ）に調整されるため、暖気処理が終了する第１時間ｔ１まで、燃料電池スタック３０の発電を受けて昇温した冷却水が循環流路５０に流入しない。これにより、暖気処理が終了する第１時間ｔ１まで、冷却水の温度Ｔが昇温していない。
【0055】
暖気処理が終了された後、第１時間ｔ１において、制御部６４は、スタック通過流量Ｆａが第２流量Ｆ２となるようにポンプ３２の駆動を制御する第１処理を行う。第１処理において、制御部６４は、ポンプ３２の回転数を第２回転数Ｐ２に制御するとともに調整弁６２を第２状態Ｖ２に制御することによって、スタック通過流量Ｆａを第２流量Ｆ２に調整する。本実施形態では、スタック通過流量Ｆａが循環流路５０を流れる冷却水の全流量に調整されるため、第１時間ｔ１にて第１処理が行われると、燃料電池スタック３０の発電を受けて昇温した冷却水が循環流路５０に流入するようになる。これにより、第１時間ｔ１にて第１処理が行われると、短時間で冷却水の温度Ｔが昇温する。燃料電池スタック３０に冷却水が供給されることによって、冷却水との熱交換によって燃料電池スタック３０が冷却される。
【0056】
第１時間ｔ１から第２時間ｔ２の間にかけて、制御部６４は第２処理を開始する。図５では、第２時間ｔ２に対する第１時間ｔ１の差が所定時間Ｔｂ以下となっているとともに、第２時間ｔ２での冷却水の温度Ｔと第１時間ｔ１での冷却水の温度Ｔとの差が第２温度Ｔ２となっている場合を例示する。第２処理において、制御部６４は、ポンプ３２の回転数を第３回転数Ｐ３に制御するとともに調整弁６２を第３状態Ｖ３に制御することによって、スタック通過流量Ｆａを第２流量Ｆ２から減少させる。これにより、第２処理においては、燃料電池スタック３０に供給される冷却水の減少によって冷却水による燃料電池スタック３０の冷却機能が第１処理の実行時よりも低下する。
【0057】
第２処理における第２時間ｔ２で、第２温度Ｔ２に到達したと判定した後、第３時間ｔ３において、制御部６４は第３処理を行う。制御部６４は、第３処理において、ポンプ３２の回転数を第３回転数Ｐ３から徐々に増大させるとともに調整弁６２を第３状態Ｖ３に維持することによって、スタック通過流量Ｆａを徐々に増大させる。これにより、第３処理においては、燃料電池スタック３０に供給される冷却水が徐々に増大されることによって、冷却水による燃料電池スタック３０の冷却機能が第２処理の実行時よりも徐々に向上する。
【0058】
［実施形態の効果］
本実施形態の効果を説明する。
（１）制御部６４は、燃料電池スタック３０の温度が第１温度Ｔ１以下であることを条件に、暖機処理を行う。暖気処理において、制御部６４は、スタック通過流量Ｆａが第１流量Ｆ１となるようにポンプ３２の駆動を制御しつつ所定条件を満たすよう燃料電池スタック３０を発電させて燃料電池スタック３０を暖機させる。こうして暖気処理にてスタック通過流量Ｆａが比較的少ない流量である第１流量Ｆ１に調整されるため、燃料電池スタック３０に供給される冷却水の流量が少ない状況下で燃料電池スタック３０を暖機できる。そのため、スタック通過流量Ｆａが比較的多い流量に調整されつつ燃料電池スタック３０の暖機を行う場合と比較して、燃料電池スタック３０を早期に暖機できる。制御部６４は、暖機処理の終了後、スタック通過流量Ｆａが第２流量Ｆ２となるようにポンプ３２の駆動を制御する第１処理を行う。制御部６４は、第１処理の後にスタック通過流量Ｆａを第２流量Ｆ２から減少させ、温度センサ６３から検出された冷却水の温度Ｔが第１処理の実行から所定時間Ｔｂが経過するまでに第２温度Ｔ２以上上昇したかを判定する第２処理を行う。制御部６４は、第２処理が成立した場合に、スタック通過流量Ｆａを徐々に増大させるようにポンプ３２の駆動を制御する第３処理を行う。こうして冷却水の温度Ｔが第１処理の実行から所定時間Ｔｂが経過するまでに第２温度Ｔ２以上上昇したことを条件に、第３処理が行われる。そのため、燃料電池モジュール１０が正常に機能している状況下で、燃料電池スタック３０を冷却するための第３処理を行える。第３処理において、スタック通過流量Ｆａが徐々に増大されるため、過冷却による燃料電池スタック３０の性能低下を抑制できる。したがって、燃料電池スタック３０を早期に暖機しつつ、過冷却による燃料電池スタック３０の性能低下を抑制できる。
本実施形態の効果を説明する。
（１）制御部６４は、燃料電池スタック３０の温度が第１温度Ｔ１以下であることを条件に、暖機処理を行う。暖気処理において、制御部６４は、スタック通過流量Ｆａが第１流量Ｆ１となるようにポンプ３２の駆動を制御しつつ所定条件を満たすよう燃料電池スタック３０を発電させて燃料電池スタック３０を暖機させる。こうして暖気処理にてスタック通過流量Ｆａが比較的少ない流量である第１流量Ｆ１に調整されるため、燃料電池スタック３０に供給される冷却水の流量が少ない状況下で燃料電池スタック３０を暖機できる。そのため、スタック通過流量Ｆａが比較的多い流量に調整されつつ燃料電池スタック３０の暖機を行う場合と比較して、燃料電池スタック３０を早期に暖機できる。制御部６４は、暖機処理の終了後、スタック通過流量Ｆａが第２流量Ｆ２となるようにポンプ３２の駆動を制御する第１処理を行う。制御部６４は、第１処理の後にスタック通過流量Ｆａを第２流量Ｆ２から減少させ、温度センサ６３から検出された冷却水の温度Ｔが第１処理の実行から所定時間Ｔｂが経過するまでに第２温度Ｔ２以上上昇したかを判定する第２処理を行う。制御部６４は、第２処理が成立した場合に、スタック通過流量Ｆａを徐々に増大させるようにポンプ３２の駆動を制御する第３処理を行う。こうして冷却水の温度Ｔが第１処理の実行から所定時間Ｔｂが経過するまでに第２温度Ｔ２以上上昇したことを条件に、第３処理が行われる。そのため、燃料電池モジュール１０が正常に機能している状況下で、燃料電池スタック３０を冷却するための第３処理を行える。第３処理において、スタック通過流量Ｆａが徐々に増大されるため、過冷却による燃料電池スタック３０の性能低下を抑制できる。したがって、燃料電池スタック３０を早期に暖機しつつ、過冷却による燃料電池スタック３０の性能低下を抑制できる。
【0059】
（２）制御部６４は、暖機処理において、スタック通過流量Ｆａよりもバイパス流量Ｆｂが多くなるように調整弁６２の駆動を制御する。制御部６４は、第２処理及び第３処理において、循環流路５０と燃料電池スタック３０との間と、循環流路５０とバイパス流路５３との間と、の両方で冷却水が循環するように調整弁６２の駆動を制御する。そのため、暖気処理、第２処理、及び第３処理の実行時において、バイパス流路５３に冷却水を流入させることができる。これにより、バイパス流路５３に設けられたイオン交換器３４によって、バイパス流路５３を流れる冷却水から電荷を除去することができる。したがって、燃料電池スタック３０の暖機と冷却とを行う時間で、冷却水からの電荷の除去ができる。
【0060】
（３）制御部６４は、第２処理において温度センサ６３から検出された冷却水の温度Ｔが第１処理の実行から所定時間Ｔｂが経過するまでに第２温度Ｔ２以上上昇していないと判定する場合に、第３処理を行わないとともに異常判定を行う。したがって、燃料電池モジュール１０が正常に機能していないと推定できる場合に異常判定を行うことができる。
【0061】
［変更例］
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施できる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施できる。
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施できる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施できる。
【0062】
○ 制御部６４は、第２処理において温度センサ６３から検出された冷却水の温度Ｔが第１処理の実行から経過時間Ｔｃが経過するまでに第２温度Ｔ２以上上昇していないと判定する場合に、第３処理を行わないとともに異常判定を行ってもよい。なお、経過時間Ｔｃは所定時間Ｔｂとは異なる時間である。
【0063】
○ 制御部６４は、異常判定の実行を省略してもよい。この場合、例えば、制御部６４は、第２処理において冷却水の温度Ｔが第１処理の実行から所定時間Ｔｂが経過するまでに第２温度Ｔ２以上上昇していないと判定する場合に、第３処理を行わない状態で処理を終了させてもよい。
【0064】
○ 燃料電池モジュール１０からバイパス流路５３を省略してもよい。この場合、例えば循環流路５０の途中にイオン交換器３４を設けてもよい。また、この場合、例えば、暖気処理におけるスタック通過流量Ｆａの第１流量Ｆ１への調整と、第１処理におけるスタック通過流量Ｆａの第２流量Ｆ２への調整と、を制御部６４によるポンプ３２の駆動制御によって実現すればよい。第２処理におけるスタック通過流量Ｆａの第２流量Ｆ２未満への調整と、第３処理におけるスタック通過流量Ｆａの増大と、を制御部６４によるポンプ３２の駆動制御によって実現すればよい。
【0065】
○ 制御部６４は、温度センサ６３から検出された冷却水の温度Ｔ以外のパラメータに基づいて、燃料電池スタック３０の温度が第１温度Ｔ１以下であるか否かを判断してもよい。例えば、燃料電池モジュール１０は、外気温を検出する外気温センサを備えてもよい。制御部６４は、外気温センサによって検出された外気温に基づいて、燃料電池スタック３０の温度が第１温度Ｔ１以下であるか否かを判断してもよい。
【0066】
○ 制御部６４は、暖機処理を一定時間Ｔａ継続した後に暖気処理を終了するものに限らない。例えば、制御部６４は、予め定められた発電量で、予め定められた時間だけ発電するようにしてもよい。発電量および時間は実験的に決めておく。なお、この場合、暖気処理の実行中に、燃料電池スタック３０から排出流路５２に冷却水が排出されるように、制御部６４はポンプ３２の駆動を制御する。
【0067】
○ 第１流量Ｆ１は、０（ゼロ）よりも多い値であってもよい。この場合、制御部６４は、暖気処理において、燃料電池スタック３０の温度が第１温度Ｔ１以下であることを条件に、スタック通過流量Ｆａが０（ゼロ）よりも大きい第１流量Ｆ１となるようにポンプ３２の駆動を制御する。
【0068】
○ 制御部６４は、暖気処理において、ポンプ３２の回転数を０（ゼロ）に制御してもよい。
○ 第２流量Ｆ２は、循環流路５０を流れる冷却水の全流量よりも少ない値であってもよい。この場合、制御部６４は、第１処理において、スタック通過流量Ｆａが第１流量Ｆ１よりも多くかつ循環流路５０を流れる冷却水の全流量よりも少ない値となるようにポンプ３２の駆動を制御する。
○ 第２流量Ｆ２は、循環流路５０を流れる冷却水の全流量よりも少ない値であってもよい。この場合、制御部６４は、第１処理において、スタック通過流量Ｆａが第１流量Ｆ１よりも多くかつ循環流路５０を流れる冷却水の全流量よりも少ない値となるようにポンプ３２の駆動を制御する。
【0069】
○ 温度センサ６３の設置箇所は、排出流路５２における冷却水の流れ方向において、排出流路５２へのバイパス流路５３の接続箇所よりも上流かつ燃料電池スタック３０より下流となる位置に限らない。要するに、温度センサ６３の設置箇所は、燃料電池スタック３０から排出流路５２に排出された後の冷却水の温度Ｔを検出可能である範囲内で変更可能である。
【0070】
○ 燃料電池モジュール１０の搭載先は、産業車両に限らない。例えば燃料電池モジュール１０の搭載先は、自動車や農業用車両、建設機械、定置型発電機などであってもよい。
【符号の説明】
【0071】
Ｆ１…第１流量、Ｆ２…第２流量、Ｆａ…スタック通過流量、Ｆｂ…バイパス流量、Ｔ…冷却水の温度、Ｔ１…第１温度、Ｔ２…第２温度、Ｔｂ…所定時間、１０…燃料電池モジュール、３０…燃料電池スタック、３２…ポンプ、３４…イオン交換器、５０…循環流路、５１…供給流路、５２…排出流路、５３…バイパス流路、６２…調整弁、６３…温度センサ、６４…制御部。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】