特許 7752670 制御装置及び燃料電池システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-10-02

(45)【発行日】2025-10-10

(54)【発明の名称】制御装置及び燃料電池システム

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04303 20160101AFI20251003BHJP

   H01M 8/04746 20160101ALI20251003BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20251003BHJP

   H01M 8/04858 20160101ALI20251003BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04303

H01M8/04746

H01M8/04 J

H01M8/04858

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2023197240

(22)【出願日】2023-11-21

(65)【公開番号】P2025083703

(43)【公開日】2025-06-02

【審査請求日】2024-06-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003683

【氏名又は名称】弁理士法人桐朋

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 玄

(72)【発明者】

【氏名】間庭 秀人

(72)【発明者】

【氏名】小岩 信基

【審査官】今井 貞雄

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２２－１０８９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－５６７７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１０５５３３８６（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ８／０４ － ８／０６６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発電セルを含む燃料電池スタックと、
前記発電セルの発電電力を蓄積するバッテリと、
前記燃料電池スタックに接続される酸化剤ガス供給路と、
前記燃料電池スタックに接続される酸化剤ガス排出路と、
一端が前記酸化剤ガス供給路に接続され、他端が前記酸化剤ガス排出路に接続されるバイパス路と、
前記酸化剤ガス供給路に酸化剤ガスを供給するコンプレッサと、
前記バイパス路の前記一端が接続される接続部分と前記燃料電池スタックとの間の前記酸化剤ガス供給路、及び、前記バイパス路の前記他端が接続される接続部分と前記燃料電池スタックとの間の前記酸化剤ガス排出路の少なくとも一方に設けられる１以上の封止弁と、
前記バイパス路に設けられ、開度を調整可能なバイパス弁と、
を有する燃料電池システムに備えられる制御装置であって、
指令を受け付ける受付部と、
前記指令に基づいて制御を行う制御部と
を備え、
前記燃料電池システムを動作させた状態で前記発電セルの発電を停止するための発電停止指令を前記受付部が受け付けた場合、前記制御部は、前記封止弁を閉弁するとともに前記バイパス弁の開度を最大開度よりも小さい第１の開度に設定し、かつ、前記コンプレッサの回転数を前記発電セルの発電中の前記回転数よりも低い所定回転数に設定する、制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の制御装置であって、
前記バイパス弁の開度が前記第１の開度に設定され、かつ、前記コンプレッサの前記回転数が前記所定回転数に設定された状態において、前記バッテリに蓄積されている電力の消費を要求するための電力消費指令を前記受付部が受け付けた場合、前記制御部は、前記バイパス弁の開度の設定を前記第１の開度よりも大きい第２の開度に変更し、かつ、前記回転数の設定を前記所定回転数よりも大きい前記回転数に変更する、制御装置。

【請求項3】

請求項１に記載の制御装置であって、
前記所定回転数は、前記コンプレッサにおいて許容されるノイズレベルの上限値に対応する前記回転数よりも低い前記回転数である、制御装置。

【請求項4】

請求項２に記載の制御装置であって、
前記制御部は、前記電力消費指令により指定される電力量に応じて、前記バイパス弁の開度の設定を変更する、制御装置。

【請求項5】

請求項２に記載の制御装置であって、
前記制御部は、前記電力消費指令により指定される電力量に応じて、前記回転数の設定を変更する、制御装置。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載の制御装置を備える、燃料電池システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御装置及び燃料電池システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギーへのアクセスを確保するために、エネルギーの効率化に貢献する燃料電池に関する研究開発が行われている。

【0003】

燃料電池に関し、発電セルを含む燃料電池スタックを備えた燃料電池システムがある。燃料電池システムは、車両等の移動体に搭載され得る。移動体に搭載される燃料電池システムでは、移動体が動作された状態であっても発電セルの発電が停止される場合がある。

【0004】

特許文献１には、移動体の動作中に発電停止に関わる信号を受信した場合に、アイドル制御を行うことが開示されている。特許文献１に開示のアイドル制御では、燃料電池スタックに供給される酸化剤ガスを出力するコンプレッサ（エアポンプ）の電力消費量より小さい電力で発電セルの発電が行われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０２２－１０８９３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

コンプレッサが動作していると、コンプレッサからノイズが発生する。ノイズの低減に寄与する技術が待望される。

【0007】

本発明は上述した課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の態様は、発電セルを含む燃料電池スタックと、前記発電セルの発電電力を蓄積するバッテリと、前記燃料電池スタックに接続される酸化剤ガス供給路と、前記燃料電池スタックに接続される酸化剤ガス排出路と、一端が前記酸化剤ガス供給路に接続され、他端が前記酸化剤ガス排出路に接続されるバイパス路と、前記酸化剤ガス供給路に酸化剤ガスを供給するコンプレッサと、前記バイパス路の前記一端が接続される接続部分と前記燃料電池スタックとの間の前記酸化剤ガス供給路、及び、前記バイパス路の前記他端が接続される接続部分と前記燃料電池スタックとの間の前記酸化剤ガス排出路の少なくとも一方に設けられる１以上の封止弁と、前記バイパス路に設けられ、開度を調整可能なバイパス弁と、を有する燃料電池システムに備えられる制御装置であって、指令を受け付ける受付部と、前記指令に基づいて制御を行う制御部とを備え、前記燃料電池システムを動作させた状態で前記発電セルの発電を停止するための発電停止指令を前記受付部が受け付けた場合、前記制御部は、前記封止弁を閉弁するとともに前記バイパス弁の開度を最大開度よりも小さい第１の開度に設定し、かつ、前記コンプレッサの回転数を前記発電セルの発電中の前記回転数よりも低い所定回転数に設定する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、コンプレッサから発生するノイズを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、燃料電池システムの概略構成図である。

【図2】図２は、アイドル制御が実行された場合の燃料電池システムを示す図である。

【図3】図３は、アイドル制御処理の手順を示すフローチャートである。

【図4】図４は、アイドル制御処理時における燃料電池システムでの挙動を示すタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［１ 燃料電池システム１０の構成］
図１は、燃料電池システム１０の概略構成図である。燃料電池システム１０は、車両（燃料電池車両）に搭載されるが、これに限定されない。例えば、燃料電池システム１０が搭載される搭載対象物は、船舶、航空機、ロボット等、車両以外の移動体であってもよい。また、搭載対象物は、設備、家庭等での定置用の電源であってもよい。

【0012】

燃料電池システム１０においては、反応ガスとして、燃料ガスと酸化剤ガスとが使用される。燃料ガスは、水素含有ガスである。酸化剤ガスは、エア等の酸素含有ガスである。燃料ガスと酸化剤ガスの各々は、燃料電池スタック１２に供給され電気化学反応に供される。なお、本明細書では、電気化学反応に供されずに燃料電池スタック１２から排出される燃料ガスを、燃料オフガスとも称する。また、本明細書では、電気化学反応に供されずに燃料電池スタック１２から排出される酸化剤ガスを、酸化剤オフガスとも称する。

【0013】

燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１２と、タンク１４と、アノードシステム１６と、カソードシステム１８と、冷却システム２０と、制御装置２２とを備える。燃料電池スタック１２により生成された電力は、負荷２６に供給される。負荷２６は、燃料電池スタック１２での発電電力を蓄積するバッテリ２６Ａと、車両の駆動モータ２６Ｂとを含む。タンク１４には、高圧の燃料ガスが充填される。

【0014】

燃料電池スタック１２は、燃料電池スタック１２の内部に燃料ガスを供給する燃料ガス供給ポート１２ａと、燃料電池スタック１２の内部から燃料オフガスを排出する燃料ガス排出ポート１２ｂとを備える。燃料電池スタック１２は、燃料電池スタック１２の内部に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給ポート１２ｃと、燃料電池スタック１２の内部から酸化剤オフガスを排出する酸化剤ガス排出ポート１２ｄとを備える。燃料電池スタック１２は、燃料電池スタック１２の内部に冷媒を供給する冷媒供給ポート１２ｅと、燃料電池スタック１２の内部から冷媒を排出する冷媒排出ポート１２ｆとを備える。

【0015】

燃料電池スタック１２は、複数の発電セル２８を有する。複数の発電セル２８は、それぞれ同等の構成を有する。発電セル２８は、電解質膜・電極構造体３０と、第１セパレータ３２と、第２セパレータ３４とを備える。電解質膜・電極構造体３０は、第１セパレータ３２と第２セパレータ３４とにより挟まれる。複数の発電セル２８のうちの１つの発電セル２８が、図１には図示されている。

【0016】

第１セパレータ３２及び第２セパレータ３４は、断面が波型の金属薄板により形成される。互いに隣接する２つの発電セル２８において、一方の発電セル２８の第１セパレータ３２と他方の発電セル２８の第２セパレータ３４とは、互いに接合される。第１セパレータ３２と第２セパレータ３４との間には、セル冷却流路（図示せず）が形成される。セル冷却流路は、冷媒供給ポート１２ｅと冷媒排出ポート１２ｆとに連通する。

【0017】

電解質膜・電極構造体３０は、電解質膜３６と、アノード電極３８と、カソード電極４０とを備える。電解質膜３６は、アノード電極３８とカソード電極４０との間に介在する。第１セパレータ３２とアノード電極３８との間にはアノード流路４２が形成される。第２セパレータ３４とカソード電極４０との間にはカソード流路４４が形成される。アノード流路４２は、燃料ガス供給ポート１２ａと燃料ガス排出ポート１２ｂとに連通する。カソード流路４４は、酸化剤ガス供給ポート１２ｃと酸化剤ガス排出ポート１２ｄとに連通する。

【0018】

燃料ガス排出ポート１２ｂの近傍には温度センサ４６が設けられる。例えば、燃料ガス排出ポート１２ｂに接続される燃料ガス排出路８６に温度センサ４６が設けられる。温度センサ４６は、燃料ガスの温度を検出する。温度センサ４６は、酸化剤ガス排出ポート１２ｄの近傍に設けられてもよい。例えば、酸化剤ガス排出ポート１２ｄに接続される酸化剤ガス排出路１０８に温度センサ４６が設けられてもよい。この場合、温度センサ４６は、酸化剤ガスの温度を検出する。燃料電池スタック１２の排出口付近の燃料ガス又は酸化剤ガスの温度（ガス温度）は、燃料電池スタック１２の代表温度となる。つまり、ガス温度は、燃料電池スタック１２の温度（スタック温度）に相当する。

【0019】

アノードシステム１６は、燃料ガス供給路８４と、燃料ガス排出路８６と、循環路８８と、排水路９０とを備える。また、アノードシステム１６は、インジェクタ９４と、エジェクタ９６と、気液分離器９８と、排水弁１００とを備える。

【0020】

燃料ガス供給路８４は、タンク１４の排出口と、燃料電池スタック１２の燃料ガス供給ポート１２ａとに接続される。燃料ガス供給路８４には、インジェクタ９４と、エジェクタ９６とが備えられる。エジェクタ９６は、インジェクタ９４よりも燃料電池スタック１２の近くに配される。

【0021】

燃料ガス排出路８６は、燃料電池スタック１２の燃料ガス排出ポート１２ｂと、気液分離器９８の供給口とに接続される。循環路８８は、気液分離器９８の排気口と、エジェクタ９６とに接続される。

【0022】

排水路９０は、気液分離器９８の排水口と、希釈器１２１の入口とに接続される。希釈器１２１の出口は、車両に備えられた排出口に接続される。排水路９０には、排水弁１００が備えられる。

【0023】

カソードシステム１８は、酸化剤ガス供給路１０６と、酸化剤ガス排出路１０８（排出路）と、バイパス路１１０とを備える。また、カソードシステム１８は、コンプレッサ１１２（酸化剤ガス供給器）と、加湿器１１４と、第１封止弁１１６と、第２封止弁１１８と、バイパス弁１１９とを備える。

【0024】

酸化剤ガス供給路１０６は、車両に備えられたエアの吸気口と、燃料電池スタック１２の酸化剤ガス供給ポート１２ｃとに接続される。酸化剤ガス供給路１０６には、コンプレッサ１１２と、第１封止弁１１６と、加湿器１１４の加湿器供給路１１４Ａとが備えられる。酸化剤ガス供給路１０６のうち、加湿器１１４よりも上流に配される部分を、酸化剤ガス供給路１０６Ａと称する。酸化剤ガス供給路１０６のうち、加湿器１１４よりも下流に配される部分を、酸化剤ガス供給路１０６Ｂと称する。酸化剤ガス供給路１０６Ａには、コンプレッサ１１２と、第１封止弁１１６とが備えられる。

【0025】

コンプレッサ１１２は、酸化剤ガス供給路１０６Ａに酸化剤ガスを供給する機器である。コンプレッサ１１２は、回転軸にエアベアリングを用いたターボコンプレッサであってもよい。ターボコンプレッサでは、回転軸は、エアにより浮上される。第１封止弁１１６は、酸化剤ガス供給路１０６Ａを開閉する開閉弁である。第１封止弁１１６は、コンプレッサ１１２よりも加湿器１１４の近くに配される。

【0026】

酸化剤ガス排出路１０８は、燃料電池スタック１２の酸化剤ガス排出ポート１２ｄと、希釈器１２１の入口とに接続される。酸化剤ガス排出路１０８には、加湿器１１４の加湿器排出路１１４Ｂと、第２封止弁１１８とが備えられる。酸化剤ガス排出路１０８のうち、加湿器１１４よりも上流に配される部分を酸化剤ガス排出路１０８Ａと称する。酸化剤ガス排出路１０８のうち、加湿器１１４よりも下流に配される部分を酸化剤ガス排出路１０８Ｂと称する。酸化剤ガス排出路１０８Ｂには、第２封止弁１１８が備えられる。第２封止弁１１８は、酸化剤ガス排出路１０８Ｂを開閉する開閉弁である。

【0027】

バイパス路１１０は、酸化剤ガス供給路１０６と、酸化剤ガス排出路１０８とを接続する。バイパス路１１０の一端は、コンプレッサ１１２と第１封止弁１１６との間の酸化剤ガス供給路１０６Ａに接続される。第１封止弁１１６は、バイパス路１１０の一端が接続される接続部分ＣＰ１と燃料電池スタック１２との間の酸化剤ガス供給路１０６Ａに位置する。バイパス路１１０の他端は、第２封止弁１１８よりも下流の酸化剤ガス排出路１０８Ｂに接続される。第２封止弁１１８は、バイパス路１１０の他端が接続される接続部分ＣＰ２と燃料電池スタック１２との間の酸化剤ガス排出路１０８Ｂに位置する。バイパス路１１０には、バイパス弁１１９が備えられる。バイパス弁１１９は、開度を調整可能な調整弁である。調整弁として、バタフライ弁等が挙げられる。バイパス弁１１９の開度に応じて、燃料電池スタック１２に供給される酸化剤ガスの量が調整される。

【0028】

冷却システム２０は、冷媒流路１２０を備える。また、冷却システム２０は、ポンプ１２６と、ラジエータ１２８と、温度センサ１３０と、分流弁１３２とを備える。

【0029】

冷媒流路１２０は、燃料電池スタック１２とラジエータ１２８との間で冷媒を循環させる。冷媒は、例えば、エチレングリコールを含有する水である。冷媒流路１２０は、冷媒供給路１２２と、冷媒排出路１２４と、分流路１２５とを含む。冷媒供給路１２２は、ラジエータ１２８の流体排出口と、燃料電池スタック１２の冷媒供給ポート１２ｅとを接続する。冷媒排出路１２４は、燃料電池スタック１２の冷媒排出ポート１２ｆと、ラジエータ１２８の流体供給口とを接続する。分流路１２５は、冷媒排出路１２４から分岐し、冷媒供給路１２２に合流する。

【0030】

ポンプ１２６は、冷媒供給路１２２に備えられる。なお、ポンプ１２６は、冷媒排出路１２４に備えられてもよい。ラジエータ１２８は、冷媒流路１２０内の冷媒を放熱する放熱器である。ラジエータ１２８は、ファンを備えてもよい。

【0031】

温度センサ１３０は、冷媒排出路１２４に設けられる。温度センサ１３０は、冷媒供給路１２２に設けられてもよい。温度センサ１３０は、冷媒の温度（冷媒温度）を検出する。冷媒温度は、燃料電池スタック１２の内部の温度（スタック温度）に相当する。

【0032】

分流弁１３２は、分流路１２５が冷媒供給路１２２に合流する合流部分に設けられる。なお、分流弁１３２は、分流路１２５が冷媒排出路１２４から分岐する分岐部分に設けられてもよい。分流弁１３２は、開度を調整可能である。分流弁１３２の開度に応じて、ラジエータ１２８に供給される冷媒の量が調整される。

【0033】

制御装置２２は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）により構成され得る。制御装置２２は、演算部１３６と、記憶部１３８とを備える。

【0034】

演算部１３６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサである。演算部１３６は、受付部１４０と、制御部１４２とを備える。受付部１４０は、車両を制御する制御システムから指令を受け付ける。制御部１４２は、受付部１４０によって受け付けられた指令に基づいて制御を行う。制御部１４２は、発電制御を行う発電制御部１５０と、アイドル制御を行うアイドル制御部１５２とを有する。

【0035】

受付部１４０と制御部１４２とは、記憶部１３８に記憶されるプログラムが演算部１３６によって実行されることにより作動する。受付部１４０と制御部１４２との少なくとも１つは、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の集積回路によって実現されてもよい。或いは、受付部１４０と制御部１４２との少なくとも１つは、ディスクリートデバイスを含む電子回路によって実現されてもよい。

【0036】

記憶部１３８は、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体である。記憶部１３８は、揮発性メモリと不揮発性メモリとを含む。揮発性メモリは、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）等である。不揮発性メモリは、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ等である。データ等が、例えば、揮発性メモリに記憶される。プログラム、テーブル、マップ等が、例えば、不揮発性メモリに記憶される。記憶部１３８の少なくとも一部が、上述したプロセッサ、集積回路等に備えられてもよい。

【0037】

［２ 燃料電池システム１０における流体の流れ］
［２－１ アノードシステム１６における流体の流れ］
インジェクタ９４は、タンク１４から供給される燃料ガスを、燃料ガス供給路８４の下流に噴射する。インジェクタ９４から噴射された燃料ガスは、燃料ガス供給路８４を介して、燃料電池スタック１２の燃料ガス供給ポート１２ａに供給される。燃料電池スタック１２の内部で反応しなかった燃料ガスは、燃料オフガスとして、燃料電池スタック１２の燃料ガス排出ポート１２ｂから排出される。燃料オフガスは、酸素と反応しなかった水素と、電解質膜３６を透過した酸化剤ガス中の窒素と、酸素と水素との反応によって生成された水分とを含む。

【0038】

燃料オフガスは、燃料ガス排出路８６を介して気液分離器９８に供給される。気液分離器９８は、燃料オフガスをガス成分（燃料オフガス）と液体成分（水）とに分離する。気液分離器９８から排出される燃料オフガスは、循環路８８を介してエジェクタ９６に供給される。気液分離器９８から吸引された燃料オフガスと、インジェクタ９４から噴射された燃料ガスとが、エジェクタ９６において合流する。

【0039】

［２－２ カソードシステム１８における流体の流れ］
コンプレッサ１１２は、車両の外部から吸入した酸化剤ガス（エア）を、酸化剤ガス供給路１０６の下流に吐出する。コンプレッサ１１２から吐出された酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給路１０６を介して、燃料電池スタック１２の酸化剤ガス供給ポート１２ｃに供給される。燃料電池スタック１２の内部で反応しなかった酸化剤ガスは、酸化剤オフガスとして、燃料電池スタック１２の酸化剤ガス排出ポート１２ｄから排出される。酸化剤オフガスは、酸化剤ガスに含まれる各成分と、酸素と水素との反応によって生成された水分とを含む。

【0040】

酸化剤オフガスは、酸化剤ガス排出路１０８を介して希釈器１２１に排出される。酸化剤オフガスは、水分を含む。加湿器１１４において、酸化剤オフガスに含まれる水分の一部は、加湿器供給路１１４Ａを流通する酸化剤ガスを加湿するために使用される。

【0041】

［２－３ 冷却システム２０における流体の流れ］
ポンプ１２６は、冷媒を、燃料電池スタック１２の冷媒供給ポート１２ｅに向けて吐出する。ポンプ１２６から吐出された冷媒は、冷媒供給路１２２を介して燃料電池スタック１２の冷媒供給ポート１２ｅに供給される。燃料電池スタック１２の内部を流通した冷媒は、燃料電池スタック１２の冷媒排出ポート１２ｆから排出される。冷媒排出ポート１２ｆから排出された冷媒は、冷媒排出路１２４を介してラジエータ１２８に供給される。ラジエータ１２８で放熱した冷媒は、ポンプ１２６に達する。

【0042】

なお、冷媒排出ポート１２ｆから排出された冷媒の一部は、ラジエータ１２８に供給されずに、分流路１２５を介して、冷媒供給路１２２に流入する。この流入量は、分流弁１３２の開度に応じて調整される。

【0043】

［３ 発電制御］
発電制御部１５０は、インジェクタ９４、コンプレッサ１１２、ポンプ１２６、各バルブ等の動作を制御して、発電セル２８に発電を実施させる。

【0044】

より具体的には、燃料電池システム１０を起動するための指令であるシステム起動指令を受付部１４０が受け付けると、発電制御部１５０は、第１封止弁１１６及び第２封止弁１１８を開弁する。その後、発電制御部１５０は、発電セル２８の発電電力が要求発電電力になるように、インジェクタ９４、コンプレッサ１１２、バイパス弁１１９を制御する。要求発電電力は、例えば、アクセル開度、車速、道路勾配等に基づいて発電制御部１５０により算出される。燃料電池システム１０を停止するための指令であるシステム停止指令を受付部１４０が受け付けると、発電制御部１５０は、第１封止弁１１６及び第２封止弁１１８を閉弁する。また、発電制御部１５０は、インジェクタ９４、コンプレッサ１１２を停止する。

【0045】

なお、システム起動指令は、燃料電池システム１０のスイッチ（起動スイッチ）がオンになった場合に供給される。システム停止指令は、燃料電池システム１０のスイッチがオフになった場合に供給される。燃料電池システム１０のスイッチは、車両のイグニッションスイッチに相当する。

【0046】

［４ アイドル制御］
イグニッションスイッチがオンの車両運転中に受付部１４０が発電停止指令を受け付けると、アイドル制御部１５２は、アイドル制御を実行する。発電停止指令は、燃料電池システム１０を動作させた状態で発電セル２８の発電を停止するための指令である。図２は、アイドル制御が実行された場合の燃料電池システム１０を示す図である。

【0047】

アイドル制御では、アイドル制御部１５２は、コンプレッサ１１２を停止させず、かつ、バイパス弁１１９を閉弁せずに、第１封止弁１１６及び第２封止弁１１８を閉弁する。そのため、コンプレッサ１１２から酸化剤ガス供給路１０６に出力される酸化剤ガスは、燃料電池スタック１２に供給されずに、バイパス路１１０を介して酸化剤ガス排出路１０８に流入する。その結果、燃料電池システム１０が動作された状態で発電セル２８の発電が停止される。なお、アイドル制御では、アイドル制御部１５２は、インジェクタ９４を停止させずに、燃料ガスを燃料ガス供給路８４に供給し続ける。これにより、アノード電極３８とカソード電極４０との間に比較的高い電圧が発生することが抑制される。

【0048】

アイドル制御では、バイパス弁１１９の開度及びコンプレッサ１１２の回転数は、所定の値に設定される。即ち、アイドル制御部１５２は、バイパス弁１１９の開度を、最大開度よりも小さい第１の開度に設定する。また、アイドル制御部１５２は、コンプレッサ１１２の回転数を、発電中の回転数よりも低い所定回転数に設定する。より具体的には、アイドル制御部１５２は、コンプレッサ１１２の回転数を、コンプレッサ１１２において許容されるノイズレベルの上限値に対応する回転数（ノイズ発生上限回転数）よりも低く設定する。なお、所定回転数は、コンプレッサ１１２が安定した状態で回転可能な最低回転数であってもよい。

【0049】

アイドル制御の実行中に、バッテリ２６Ａに蓄積されている電力の消費を要求する電力消費指令を受付部１４０が受け付けると、アイドル制御部１５２は、バイパス弁１１９の開度と、コンプレッサ１１２の回転数との設定を変更する。より具体的には、アイドル制御部１５２は、上記の第１の開度から、当該第１の開度よりも大きい第２の開度にバイパス弁１１９の開度を設定変更する。第２の開度は、最大開度であってもよい。また、アイドル制御部１５２は、上記の所定回転数から、当該所定回転数よりも大きい回転数にコンプレッサ１１２の回転数を設定変更する。なお、電力消費指令は、バッテリ２６Ａに蓄積されている残容量が所定の残容量閾値以上の場合に供給される。

【0050】

図３は、アイドル制御処理の手順を示すフローチャートである。図４は、アイドル制御処理時における燃料電池システム１０での挙動を示すタイムチャートである。アイドル制御処理は、ステップＳ１において受付部１４０が発電停止指令を受け付けると、ステップＳ２に移行する。

【0051】

ステップＳ２において、アイドル制御部１５２は、第１封止弁１１６及び第２封止弁１１８を閉弁する。第１封止弁１１６及び第２封止弁１１８が閉弁されると、アイドル制御処理はステップＳ３に移行する。

【0052】

ステップＳ３において、アイドル制御部１５２は、バイパス弁１１９の開度を第１の開度に設定する。バイパス弁１１９の開度が設定されると、アイドル制御処理はステップＳ４に移行する。

【0053】

ステップＳ４において、アイドル制御部１５２は、コンプレッサ１１２の回転数を、発電中の回転数よりも低い所定回転数に設定する。所定回転数は、コンプレッサ１１２において許容されるノイズレベルの上限値に対応する回転数（ノイズ発生上限回転数）よりも低い。そのため、コンプレッサ１１２から酸化剤ガス供給路１０６に出力される酸化剤ガスの流量は、コンプレッサ１１２において許容されるノイズレベルの上限値に対応する流量（ノイズ発生上限流量）ＬＦＲ未満となる（図４参照）。コンプレッサ１１２の回転数が設定されると、アイドル制御処理はステップＳ５に移行する。

【0054】

ステップＳ５において、アイドル制御部１５２は、電力消費指令を受付部１４０が受け付けたか否かを判定する。受付部１４０が電力消費指令を受け付けていない場合、アイドル制御処理はステップＳ５に留まる。一方、受付部１４０が電力消費指令を受け付けた場合、アイドル制御処理はステップＳ６に移行する。

【0055】

ステップＳ６において、アイドル制御部１５２は、バイパス弁１１９の開度の設定を、ステップＳ２で設定された第１の開度から第２の開度に変更する。また、アイドル制御部１５２は、コンプレッサ１１２の回転数の設定を、ステップＳ４で設定された所定回転数から、当該所定回転数よりも大きい回転数に変更する。これにより、コンプレッサ１１２から酸化剤ガス供給路１０６に出力される酸化剤ガスの流量が増加する（図４参照）。これに伴ってコンプレッサ１１２の電力消費量が高くなる。バイパス弁１１９の開度及びコンプレッサ１１２の回転数の設定が変更されると、アイドル制御処理はステップＳ７に移行する。

【0056】

ステップＳ７において、アイドル制御部１５２は、発電停止指令の供給が継続しているか否かを判定する。受付部１４０が発電停止指令を受け続けている場合、アイドル制御部１５２は、発電停止指令の供給が継続していると判定する。この場合、アイドル制御処理はステップＳ７に留まる。受付部１４０が発電停止指令を受け付けていない場合、アイドル制御部１５２は、発電停止指令の供給が継続していないと判定する。この場合、アイドル制御処理は終了する。

【0057】

［５ 上記実施形態の作用効果］
制御装置２２は、車両が動作している状態（車両の運転中）で発電停止指令を受け付けた場合、コンプレッサ１１２の回転数を、発電中の回転数よりも低い所定回転数に設定する。

【0058】

その際、制御装置２２は、バイパス弁１１９を閉弁せずに、第１封止弁１１６及び第２封止弁１１８を閉弁する。しかし、バイパス弁１１９が最大開度である場合には圧力損失が低くなるため、コンプレッサ１１２の回転数が低く設定されても酸化剤ガスが流通し易い。その結果、コンプレッサ１１２からノイズが発生する虜がある。これに対し、本実施形態の制御装置２２は、バイパス弁１１９の開度を、最大開度よりも小さい第１の開度に設定する。これにより、バイパス弁１１９が最大開度である場合に比べて、コンプレッサ１１２から発生するノイズを良好に低減することができる。また、コンプレッサ１１２の起動時間を短縮することができる。

【0059】

酸化剤ガスが比較的流通し難い状態であるにもかかわらず、コンプレッサ１１２の回転数を上げると、コンプレッサ１１２が損傷する虜がある。これに対し、本実施形態の制御装置２２は、電力消費指令を受け付けた場合、バイパス弁１１９の開度の設定を第１の開度よりも大きい第２の開度に変更する。また、制御装置２２は、電力消費指令を受け付けた場合、コンプレッサ１１２の回転数の設定を所定回転数よりも大きい回転数に変更する。これにより、コンプレッサ１１２の損傷を抑えながら、コンプレッサ１１２において電力を消費させることができる。

【0060】

［６ 上記実施形態の変形例］
上記実施形態は、下記のように変形されてもよい。

【0061】

（変形例１）
本変形例では、電力消費指令は、バッテリ２６Ａから消費する電力量を指定する。本変形例の場合、上記のステップＳ５において、アイドル制御部１５２は、電力消費指令により指定される電力量に応じて、バイパス弁１１９の開度（第２の開度）の設定を変更する。この場合、電力消費指令により指定される電力量が大きいほど、バイパス弁１１９の開度（第２の開度）が大きく設定される。本変形例によれば、コンプレッサ１１２の損傷を抑えることができる。

【0062】

（変形例２）
本変形例では、電力消費指令は、バッテリ２６Ａから消費する電力量を指定する。本変形例の場合、上記のステップＳ５において、アイドル制御部１５２は、電力消費指令により指定される電力量に応じて、コンプレッサ１１２の回転数の設定を変更する。この場合、電力消費指令により指定される電力量が大きいほど、コンプレッサ１１２の回転数が大きく設定される。本変形例によれば、電力消費指令により指定される電力量にかかわらず概ね一定期間でバッテリ２６Ａの電力を消費することができる。なお、本変形例は、上記変形例１と組み合わさされてもよい。

【0063】

（変形例３）
第１封止弁１１６及び第２封止弁１１８の一方は設けられていなくてもよい。このようにしても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0064】

［７ 付記］
上述した開示に関し、更に以下の付記を開示する。

【0065】

（付記１）
本開示は、発電セル（２８）を含む燃料電池スタック（１２）と、前記発電セルの発電電力を蓄積するバッテリ（２６Ａ）と、前記燃料電池スタックに接続される酸化剤ガス供給路（１０６）と、前記燃料電池スタックに接続される酸化剤ガス排出路（１０８）と、一端が前記酸化剤ガス供給路に接続され、他端が前記酸化剤ガス排出路に接続されるバイパス路（１１０）と、前記酸化剤ガス供給路に酸化剤ガスを供給するコンプレッサ（１１２）と、前記バイパス路の前記一端が接続される接続部分（ＣＰ１）と前記燃料電池スタックとの間の前記酸化剤ガス供給路、及び、前記バイパス路の前記他端が接続される接続部分（ＣＰ２）と前記燃料電池スタックとの間の前記酸化剤ガス排出路の少なくとも一方に設けられる１以上の封止弁（１１６、１１８）と、前記バイパス路に設けられ、開度を調整可能なバイパス弁（１１９）と、を有する燃料電池システム（１０）に備えられる制御装置（２２）であって、指令を受け付ける受付部（１４０）と、前記指令に基づいて制御を行う制御部（１４２）とを備え、前記燃料電池システムの動作状態を維持しながら前記発電セルを発電停止するための発電停止指令を前記受付部が受けた場合、前記制御部は、前記封止弁を閉弁するとともに前記バイパス弁の開度を最大開度よりも小さい第１の開度に設定し、かつ、前記コンプレッサの回転数を前記発電セルの発電中の前記回転数よりも低い所定回転数に設定する。

【0066】

封止弁が閉弁され、かつ、コンプレッサの回転数が発電中の回転数よりも低い所定回転数に設定された場合に、バイパス弁が最大開度であると圧力損失が低くなる。そのため、コンプレッサの回転数が低く設定されても酸化剤ガスが流通し易く、コンプレッサからノイズが発生する虜がある。本開示では、バイパス弁の開度が最大開度よりも小さい第１の開度に設定される。これにより、バイパス弁が最大開度である場合に比べてコンプレッサから発生するノイズを良好に低減することができる。

【0067】

（付記２）
付記１に記載の制御装置であって、前記バイパス弁の開度が前記第１の開度に設定され、かつ、前記コンプレッサの回転数が前記所定回転数に設定された状態において、前記バッテリに蓄積されている電力の消費を要求するための電力消費指令を前記受付部が受け付けた場合、前記制御部は、前記バイパス弁の開度の設定を前記第１の開度よりも大きい第２の開度に変更し、かつ、前記回転数の設定を前記所定回転数よりも大きい前記回転数に変更してもよい。

【0068】

これにより、燃料電池システムを動作させた状態で発電セルの発電を停止している場合に電力消費指令を受けても、コンプレッサの損傷を抑えながら、コンプレッサにおいて電力を消費させることができる。

【0069】

（付記３）
付記１に記載の制御装置であって、前記所定回転数は、前記コンプレッサにおいて許容されるノイズレベルの上限値に対応する前記回転数よりも低い前記回転数であってもよい。

【0070】

これにより、コンプレッサから発生するノイズを良好に低減することができる。

【0071】

（付記４）
付記２に記載の制御装置であって、前記制御部は、前記電力消費指令により指定される電力量に応じて、前記バイパス弁の開度の設定を変更してもよい。

【0072】

上記によれば、コンプレッサ１１２の損傷を抑えることができる。

【0073】

（付記５）
付記２に記載の制御装置であって、前記制御部は、前記電力消費指令により指定される電力量に応じて、前記回転数の設定を変更してもよい。

【0074】

上記によれば、電力消費指令により指定される電力量にかかわらず概ね一定期間でバッテリの電力を消費することができる。

【0075】

（付記６）
本開示は、付記１～５のいずれかに記載の制御装置を備える燃料電池システムである。

【0076】

なお、本発明は、上述した開示に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得る。

【符号の説明】

【0077】

１０…燃料電池システム １２…燃料電池スタック
２０…冷却システム ２２…制御装置
２６Ａ…バッテリ ２８…発電セル
１０６…酸化剤ガス供給路 １０８…酸化剤ガス排出路
１１０…バイパス路 １１２…コンプレッサ
１１６…第１封止弁 １１８…第２封止弁
１１９…バイパス弁 １４０…受付部
１４２…制御部 １５０…発電制御部
１５２…アイドル制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】