JP2014056771A - 燃料電池車両の外部給電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池スタックから排出されるオフガスを適切に処理しつつ所望の給電効率を確保する。
【解決手段】ＥＣＵ６１は、燃料電池車両１１から外部給電装置１２への給電時に、燃料電池スタック２１の効率優先運転と出力抑制運転または発電停止とを、バッテリ２２の残容量ＳＯＣに基づいて間欠的に実行する。ＥＣＵ６１は、エアポンプ２６の駆動を常時継続し、燃料電池スタック２１の出力抑制運転または発電停止において、空気の流量が希釈器におけるアノードオフガスに対する所定希釈度に要する所定流量以上になるようにして、エアポンプ２６の極低回転による駆動を制御する。
【選択図】図１

Description

この発明は、燃料電池車両の外部給電制御装置に関する。

従来、例えば、燃料電池と蓄電池とを備える燃料電池車両に対して、インバータを備える定置電源システム（外部給電システム）を着脱可能とし、燃料電池と蓄電池とからインバータへと電力を供給する電力供給システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−３２５３９２号公報

ところで、上記従来技術に係る電力供給システムによれば、燃料電池車両の運転中における走行用モータなどへの電力供給時に比べて、燃料電池車両の停止中における外部給電システムへの電力供給時には、より長時間に亘って燃料電池の低負荷の発電状態が維持される場合がある。また、燃料電池車両の運転中の電力供給時に比べて、燃料電池車両の停止中の外部給電システムへの電力供給時には、必要とされる電力が小さく、燃料電池の効率を優先した運転を継続することができずに、より長時間に亘る発電停止状態（いわゆるアイドル停止状態）が設けられる場合がある。
そして、燃料電池の低負荷の発電状態では、燃料電池のカソードにエアポンプから供給される空気の流量が少量になり、燃料電池の発電停止状態では、エアポンプの駆動が停止される。

ところで、燃料電池車両の運転中に設けられるアイドル停止状態などの燃料電池の一時的な発電停止状態に対しては、燃料電池のアノードから排出されたアノードオフガスをエアポンプから供給された空気によって希釈する希釈器においてアノードオフガスの濃度が過大になることは防止されている。
つまり、燃料電池車両の運転中に設けられる燃料電池の一時的な発電停止状態に対しては、希釈器におけるアノードオフガスの濃度が所定の上限値に到達しないようにして、希釈器の大きさなどによる所定の希釈能力が設定されている。
しかしながら、外部給電システムへの電力供給時において低負荷の発電状態および発電停止状態が長時間継続されると、希釈器の所定の希釈能力を超えて空気量が不足してアノードオフガスの濃度が増大する虞がある。

このような問題が生じることに対して、例えば、希釈器におけるアノードオフガスの空気による希釈を優先させるようにして燃料電池を動作させると、電力供給システム全体としてのエネルギー効率が低下してしまうという問題が生じる。
例えば、燃料電池車両から外部給電システムへの電力供給時において、発電電力が余剰になることから、効率を優先した運転を実行することができずにアイドル停止状態になっている燃料電池を、効率が低い発電状態で動作させることによって、エアポンプの駆動および希釈器への空気供給を再開すると、所望のエネルギーマネジメント制御を行なうことが困難になるという問題が生じる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、燃料電池スタックから排出されるオフガスを適切に処理しつつ所望の動作効率を確保することが可能な燃料電池車両の外部給電制御装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第１の発明に係る燃料電池車両の外部給電制御装置（例えば、実施に形態における制御装置３４）は、アノード（例えば、実施に形態におけるアノード２１Ａ）に供給された燃料（例えば、実施に形態における水素）およびカソード（例えば、実施に形態におけるカソード２１Ｃ）に供給された空気によって発電する燃料電池スタック（例えば、実施に形態における燃料電池スタック２１）と、前記燃料電池スタックに前記燃料を供給する燃料供給手段（例えば、実施に形態における水素タンク１０７および第１水素供給弁１０９および第２水素供給弁１１１）と、前記燃料電池スタックに前記空気を供給するエアポンプ（例えば、実施に形態におけるエアポンプ２６）と、前記燃料電池スタックのアノードから排出されたアノードオフガスを前記エアポンプから供給された前記空気によって希釈する希釈器（例えば、実施に形態における希釈器１２０）と、蓄電装置（例えば、実施に形態におけるバッテリ２２）と、前記燃料電池スタックおよび前記蓄電装置の電力により駆動する走行用モータ（例えば、実施に形態における走行用モータ２４）と、前記燃料電池スタックおよび前記蓄電装置の電力を車両外部の機器（例えば、実施に形態における外部給電装置１２および外部負荷１３）に供給可能な給電回路（例えば、実施に形態における給電口１１ａ）と、制御手段（例えば、実施に形態におけるＥＣＵ６１）と、を備え、前記制御手段は、前記給電回路による前記機器への給電時に、前記燃料電池スタックの効率優先運転と出力抑制運転または発電停止とを間欠的に実行し、前記空気の流量が前記希釈器における所定希釈度に要する所定流量以上になるようにして前記エアポンプの駆動を常時継続する。

本発明の第１の発明に係る燃料電池車両の外部給電制御装置によれば、給電回路による車両外部の機器への給電時において、燃料電池スタックの状態（つまり、効率優先運転、出力抑制運転、発電停止など）にかかわらずに、空気の流量が希釈器におけるアノードオフガスの所定希釈度に要する所定流量以上になるようにしてエアポンプの極低回転による駆動を常時継続する。
これによって、例えば希釈器におけるアノードオフガスの希釈のために燃料電池スタックの状態を変化させる必要無しに、所望のエネルギーマネジメント制御を制約無しに行なうことができる。
さらに、アノードオフガスを適切に処理しつつ所望の動作効率を確保することができ、システム全体としてのエネルギー効率を向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る給電システムの構成図である。 本発明の実施の形態に係る燃料電池システムの構成図である。 本発明の実施の形態に係る燃料電池システムの発電時の効率と発電量（発電電力）との対応関係の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る給電システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る給電システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る給電システムの外部給電時における、バッテリの残容量と、燃料電池スタックの状態および発電量と、パージ弁の状態と、希釈器の内部の水素量および希釈器の出口の水素濃度と、空気の流量と、の変化の対応関係の一例を示す図である。 本発明の実施の形態の比較例に係る給電システムの外部給電時における、バッテリの残容量と、燃料電池スタックの状態および発電量と、パージ弁の状態と、希釈器の内部の水素量および希釈器の出口の水素濃度と、空気の流量と、の変化の対応関係の一例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係る燃料電池車両の外部給電制御装置について添付図面を参照しながら説明する。

本実施の形態による燃料電池車両の外部給電制御装置１は、例えば図１に示すように、給電システム１０を構成する燃料電池車両１１に搭載され、この給電システム１０は、例えば、燃料電池車両１１と、この燃料電池車両１１とは別体に設けられた外部給電装置１２と、を備えて構成され、外部の交流機器などの外部負荷１３に対して電力を供給する。

燃料電池車両の外部給電制御装置１は、例えば、燃料電池車両１１の車両後部のトランクルーム内などに、燃料電池車両１１の電源に接続された給電口１１ａを備え、外部給電装置１２をトランクルーム内などに搭載可能である。
外部給電装置１２は、例えば、燃料電池車両１１に設けられた給電口１１ａに着脱可能に嵌合される給電コネクタ１２ａを備えている。
給電コネクタ１２ａは、例えば、給電口１１ａに設けられた複数の端子に電気的に接続可能な複数のコネクタピンを備えている。

燃料電池車両１１と外部給電装置１２とは、燃料電池車両１１の給電口１１ａに外部給電装置１２の給電コネクタ１２ａが嵌合され、この嵌合に伴って給電口１１ａの複数の端子に給電コネクタ１２ａの複数のコネクタピンが接続されることによって、電気的に接続される。

また、外部給電装置１２は、例えば、外部負荷１３を電気的に接続可能な電力出力部１２ｂを備え、給電コネクタ１２ａから入力された燃料電池車両１１の直流電力を交流電力に変換して、この変換後の交流電力を電力出力部１２ｂから外部負荷１３に供給可能である。

燃料電池車両の外部給電制御装置１は、例えば、燃料電池スタック２１と、バッテリ２２と、電圧調整器（ＶＣＵ）２３と、走行用モータ２４と、パワードライブユニット（ＰＤＵ）２５と、エアポンプ２６と、エアポンプ用インバータ（ＡＰＩＮＶ）２７と、ダウンバータ（ＤＶ）２８と、１２Ｖバッテリ２９と、バッテリプリチャージ部３０およびバッテリコンタクタ部３１と、外部給電プリチャージ部３２および外部給電コンタクタ部３３と、制御装置３４と、を備えて構成されている。

燃料電池スタック２１は、例えば、陽イオン交換膜などからなる固体高分子電解質膜を、アノード触媒およびガス拡散層からなる燃料極（アノード）２１Ａと、カソード触媒およびガス拡散層からなる酸素極（カソード）２１Ｃとで挟持してなる電解質電極構造体を、更に一対のセパレータで挟持してなる燃料電池セルを多数組積層して構成されている。そして、燃料電池セルの積層体は一対のエンドプレートによって積層方向の両側から挟み込まれている。

燃料電池スタック２１のカソード２１Ｃには酸素を含む酸化剤ガス（反応ガス）である空気がエアポンプ２６から供給可能であり、アノード２１Ａには水素を含む燃料ガス（反応ガス）が高圧の水素タンク（図示略）などから供給可能である。
そして、反応ガスの供給時に、アノード２１Ａのアノード触媒上で触媒反応によりイオン化された水素は、適度に加湿された固体高分子電解質膜を介してカソード２１Ｃへと移動し、この移動に伴って発生する電子が外部回路に取り出され、直流電力を発生する。このときカソード２１Ｃにおいては、水素イオン、電子及び酸素が反応して水が生成される。

バッテリ２２は、例えば、高圧系のリチウムイオン型などの２次電池であり、電圧調整器２３を介して燃料電池スタック２１に接続されている。

電圧調整器２３は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータなどを備え、燃料電池スタック２１とバッテリ２２との間での電力の授受に対して電圧調整を行なう。
なお、電圧調整器２３は、例えば、バッテリ２２側に平滑コンデンサ２３ａを備えている。

走行用モータ２４は、例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のＤＣブラシレスモータであって、パワードライブユニット２５による制御に応じて力行運転および発電運転可能である。
例えば、走行用モータ２４は、各相のコイルに交流の相電流が通電されることで力行運転を行ない、変速機（Ｔ／Ｍ）２４ａを介して駆動輪Ｗを駆動する。また、燃料電池車両１１の減速時などにおいて駆動輪側から駆動力が伝達されることで発電運転（回生運転）を行ない、発電電力（回生電力）を出力する。

パワードライブユニット２５は、例えば、トランジスタなどのスイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路および平滑コンデンサなどを具備するパルス幅変調（ＰＷＭ）によるインバータを備えて構成されている。

このインバータは、例えば走行用モータ２４の力行運転時において、制御装置３４から出力されるトルク指令値に基づき、各相毎に対をなす各スイッチング素子のオン（導通）／オフ（遮断）を切り替える。これによって、バッテリ２２から電圧調整器２３を介して供給される直流電力あるいは燃料電池スタック２１から供給される直流電力を３相交流電力に変換し、走行用モータ２４の各相のコイルへの通電を順次転流させることで交流の各相電流を通電する。

一方、例えば走行用モータ２４の発電運転時において、インバータは、走行用モータ２４のロータの回転角に基づいて同期がとられたゲート信号に応じて各スイッチング素子をオン（導通）／オフ（遮断）させ、走行用モータ２４から出力される交流の発電電力を直流電力に変換する。

エアポンプ２６は、例えば、エアポンプ用インバータ２７から出力される交流電力によって回転駆動されるポンプ駆動用モータ（図示略）を備える電動コンプレッサであって、外部から空気を取り込んで圧縮し、圧縮後の空気を反応ガスとして燃料電池スタック２１のカソードに供給する。

エアポンプ用インバータ２７は、例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータなどであり、制御装置３４から出力される制御信号に基づき、バッテリ２２から電圧調整器２３を介して供給される直流電力あるいは燃料電池スタック２１から供給される直流電力によって、エアポンプ２６のポンプ駆動用モータを回転駆動し、ポンプ駆動用モータの回転数を制御する。

ダウンバータ２８は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータなどを備え、バッテリ２２の高圧の端子間電圧あるいは燃料電池スタック２１から電圧調整器２３を介して印加される高圧の電圧を低圧の所定電圧（１２Ｖ）まで降圧して、降圧後の所定電圧の電力によって１２Ｖバッテリ２９を充電する。

１２Ｖバッテリ２９は、例えば、制御装置３４および各種補機類からなる電気負荷を駆動するための低圧の所定電圧の電力を出力する。

バッテリプリチャージ部３０およびバッテリコンタクタ部３１は、例えば、バッテリ２２と、電圧調整器２３およびダウンバータ２８との間に設けられている。
バッテリプリチャージ部３０は、例えば、直列に接続されたプリチャージコンタクタ４１およびプリチャージ抵抗４２により構成されている。

バッテリコンタクタ部３１は、例えば、燃料電池車両１１の正極側の高圧ライン（ＨＶ＋）においてバッテリ２２の正極端子に接続された正極側バッテリコンタクタ４３と、負極側の高圧ライン（ＨＶ−）においてバッテリ２２の負極端子に接続された負極側バッテリコンタクタ４４と、により構成されている。
そして、バッテリプリチャージ部３０は、正極側バッテリコンタクタ４３の両端に（つまり、正極側バッテリコンタクタ４３に並列に）接続されている。

外部給電プリチャージ部３２および外部給電コンタクタ部３３は、例えば、バッテリプリチャージ部３０およびバッテリコンタクタ部３１と、給電口１１ａとの間に設けられている。
外部給電プリチャージ部３２は、例えば、直列に接続されたプリチャージコンタクタ５１およびプリチャージ抵抗５２により構成されている。

外部給電コンタクタ部３３は、例えば、燃料電池車両１１の正極側の高圧ライン（ＨＶ＋）において正極側バッテリコンタクタ４３に接続された正極側外部給電コンタクタ５３と、負極側の高圧ライン（ＨＶ−）において負極側バッテリコンタクタ４４に接続された負極側外部給電コンタクタ５４と、により構成されている。
そして、外部給電プリチャージ部３２は、正極側外部給電コンタクタ５３の両端に（つまり、正極側外部給電コンタクタ５３に並列に接続されている。

そして、各コンタクタ４１，４３，４４，５１，５３，５４は、例えば、制御装置３４から出力される制御信号に基づき、導通および遮断を切り替え可能である。

制御装置３４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの電子回路により構成されるＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）６１を備えている。

ＥＣＵ６１は、例えば、パワードライブユニット２５の電力変換動作を制御することによって走行用モータ２４の力行運転および発電運転を制御する。
例えば、ＥＣＵ６１は、各種のセンサやスイッチなどから出力される信号に基づき、走行用モータ２４の目標トルクを算出し、実際に走行用モータ２４から出力されるトルクを目標トルクに一致させるようにして、走行用モータ２４に通電される電流に対するフィードバック制御などを実行する。

ＥＣＵ６１は、例えば、エアポンプ用インバータ２７の電力変換動作や反応ガスの流路に設けられた各種バルブの開閉や電圧調整器２３の電圧調整動作などを制御することによって、燃料電池スタック２１への反応ガスの供給および燃料電池スタック２１の発電量（発電電力）を制御する。

ＥＣＵ６１は、例えば、各種のセンサやスイッチなどから出力される信号、さらに、インバータ制御装置８２から出力される信号などに基づき、バッテリ２２を含む高圧電装系の監視および保護などの制御を行なう。

例えば、ＥＣＵ６１は、イグニッションスイッチ７１およびパワースイッチ７２などの各指令信号と、速度センサ７３およびアクセルペダル開度センサ７４およびブレーキペダルスイッチ（図示略）などの各検出信号とに基づき、燃料電池車両１１の運転状態を制御する。

なお、イグニッションスイッチ７１は、運転者の操作に応じて燃料電池車両１１の起動および停止を指示する指令信号（ＩＧＳＷ）を出力する。
また、パワースイッチ７２は、運転者の操作に応じて燃料電池スタック２１の起動（例えば、エアポンプ２６の起動など）を指示する指令信号（ＰＳＷ）を出力する。

また、速度センサ７３は、燃料電池車両１１の速度を検出する。
また、アクセルペダル開度センサ７４は、運転者によるアクセルペダルの踏み込みに応じたアクセルペダルのストローク量（アクセル開度）を検出する。
また、ブレーキペダルスイッチは、運転者によるブレーキペダルの操作有無を検出する。

また、例えば、ＥＣＵ６１は、バッテリ２２の端子間電圧（バッテリ電圧）ＶＢを検出するバッテリ電圧センサ７５および電流ＩＢを検出するバッテリ電流センサ７６および温度ＴＢを検出するバッテリ温度センサ７７の各検出信号に基づき、残容量ＳＯＣ（State Of Charge）などの各種の状態量を算出する。
そして、算出した各種の状態量に基づいて、バッテリプリチャージ部３０およびバッテリコンタクタ部３１の導通および遮断を制御することによって、バッテリ２２の充電および放電を制御する。

さらに、ＥＣＵ６１は、燃料電池車両１１に接続された外部給電装置１２への給電および外部給電装置１２の電力変換動作を制御するとともに、外部給電装置１２の異常有無を検知する。
例えば、ＥＣＵ６１は、外部給電プリチャージ部３２および外部給電コンタクタ部３３の導通および遮断を制御することによって、外部給電装置１２への給電を制御する。

なお、ＥＣＵ６１には、各種のセンサやスイッチなどとともに、燃料電池車両１１の各種の状態を表示する計器類からなるメータ７８が接続されている。

外部給電装置１２は、例えば、少なくとも１つ以上のインバータ８１と、インバータ制御装置８２と、を備えて構成されている。

インバータ８１は、例えば、トランジスタなどのスイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路および平滑コンデンサなどを備え、インバータ制御装置８２から出力されるスイッチング指令信号に基づき、各スイッチング素子のオン（導通）／オフ（遮断）を切り替える。これによって、燃料電池車両１１に設けられた給電口１１ａに嵌合された給電コネクタ１２ａを介して燃料電池車両１１の電源（例えば、燃料電池スタック２１と、バッテリ２２となど）から供給される直流電力を交流電力に変換し、変換後の交流電力を外部負荷１３に供給可能である。
なお、インバータ８１は、例えば、平滑コンデンサ８１ａを介して外部給電コンタクタ部３３に接続されている。

インバータ制御装置８２は、例えば、燃料電池車両１１のＥＣＵ６１から供給される制御用電力によって作動し、ＥＣＵ６１から出力される各種の指令信号に応じて、インバータ８１の電力変換動作および給電コネクタ１２ａの電磁ロック８３の動作を制御することによって外部負荷１３への給電を制御する。

なお、インバータ８１の正極側および負極側の入力端子は、燃料電池車両１１の給電口１１ａに外部給電装置１２の給電コネクタ１２ａが嵌合されることによって、電磁ロック８３を介して、燃料電池車両１１の正極側および負極側の高圧ライン（ＨＶ＋），（ＨＶ−）に接続可能となる。
電磁ロック８３は、インバータ制御装置８２の制御によって、インバータ８１の正極側および負極側の入力端子と、燃料電池車両１１の正極側および負極側の高圧ライン（ＨＶ＋），（ＨＶ−）との間の電気的な接続と遮断とを切り替える。

また、インバータ制御装置８２は、例えば、インバータ８１の入力電圧（インバータ電圧ＶＩ）を検出するインバータ電圧センサ８４の検出信号に基づき、外部給電装置１２の状態に係る情報の信号を出力する。

インバータ制御装置８２は、例えば、給電コネクタ１２ａに備えられた各コネクタピンに接続されている。
また、燃料電池車両１１の給電口１１ａは、給電コネクタ１２ａの各コネクタピンに接続される各端子を備え、制御装置３４のＥＣＵ６１は、適宜の信号線によって給電口１１ａの各端子に接続されている。
これらにより、燃料電池車両１１のＥＣＵ６１と、インバータ制御装置８２とは、燃料電池車両１１の給電口１１ａに外部給電装置１２の給電コネクタ１２ａが嵌合され、この嵌合に伴って給電口１１ａの複数の端子に給電コネクタ１２ａの複数のコネクタピンが接続された状態において、相互に各種の信号を送受信可能である。

なお、燃料電池車両１１のＥＣＵ６１とインバータ制御装置８２との間で送受信される信号は、例えば、外部給電装置１２から外部負荷１３への電力の出力要求（外部給電要求）を指示する信号と、外部給電装置１２から外部負荷１３への電力の出力許可を指示する信号と、燃料電池車両１１から外部給電装置１２への給電の許可および禁止を指示する信号と、給電口１１ａと給電コネクタ１２ａとの嵌合有無を示す信号（例えば、嵌合信号など）と、ＥＣＵ６１からインバータ制御装置８２へと供給される制御用電圧の信号と、インバータ電圧センサ８４により検出されたインバータ電圧（検出値）ＶＩの検出結果の信号と、などである。

燃料電池スタック２１は、例えば図２に示すように、燃料電池システム１００を構成している。
そして、燃料電池車両の外部給電制御装置１は、例えば、燃料電池システム１００を備えている。
燃料電池システム１００は、例えば、燃料電池スタック（ＦＣ）２１と、ガス供給系１００ａと、冷却系１００ｂと、を備えている。

ガス供給系１００ａは、例えば、インテイク１０１と、エアポンプ（ＡＰ）２６と、空冷式インタークーラ（ＩＣ）１０３と、加湿器１０４と、圧力制御弁１０５と、インジェクション１０６と、水素タンク１０７と、タンク内水素遮断弁１０８と、第１水素供給弁１０９と、水素遮断弁１１０と、第２水素供給弁１１１と、エゼクタ１１２と、気液分離器１１３と、循環弁１１４と、空気取入弁１１５と、パージ弁１１６と、排気弁１１７と、ドレイン弁１１８と、希釈器１２０と、希釈補助弁１２１と、第１〜第５温度センサ１２２ａ〜１２２ｅと、流量センサ１２３と、第１〜第４圧力センサ１２４ａ〜１２４ｄと、を備えている。

インテイク１０１は、例えば、燃料電池スタック２１のカソード供給口２１ａに一端が接続されたカソードガス流路１００Ａの他端（つまり、ガス流通方向の上流端）に設けられている。
エアポンプ２６は、例えば、カソードガス流路１００Ａにおいてインテイク１０１よりも下流側に設けられ、制御装置３４により駆動制御されるエアーコンプレッサーなどを備えている。
エアポンプ２６は、例えば、インテイク１０１を介して外部から空気を取り込んで圧縮し、圧縮後の空気をカソードガス流路１００Ａに排出する。

なお、例えば、インテイク１０１とエアポンプ２６との間のカソードガス流路１００Ａには第１温度センサ１２２ａおよび流量センサ１２３が備えられ、第１温度センサ１２２ａおよび流量センサ１２３は、エアポンプ２６によって外部から取り込まれる空気の温度Ｔ１および流量Ｇ１を検出し、検出結果の信号を出力する。

空冷式インタークーラ１０３は、例えば、カソードガス流路１００Ａにおいてエアポンプ２６よりも下流側に設けられ、エアポンプ２６から排出された空気を冷却し、冷却後の空気をカソードガス流路１００Ａに排出する。

加湿器１０４は、例えば、空冷式インタークーラ１０３とカソード供給口２１ａとの間でカソードガス流路１００Ａに接続されるとともに、燃料電池スタック２１のカソード排出口２１ｂに一端（つまり、排出ガス流通方向の上流端）が接続されたカソードガス排出流路１００Ｂに接続され、中空糸膜などの水透過膜を備えて構成されている。

加湿器１０４は、例えば、燃料電池スタック２１のカソード２１Ｃから排出された空気などの排出ガス（カソードオフガス）を加湿用のガスとして用いて、カソードガス流路１００Ａの空気（カソードガス）を加湿する。
加湿器１０４は、例えば、エアポンプ２６から供給された空気と燃料電池スタック２１のカソード２１Ｃから排出された湿潤状態の排出ガスとを水透過膜を介して接触させることで、排出ガスに含まれる水分（特に、水蒸気）のうち水透過膜の膜穴を透過した水分を空気（カソードガス）に添加する。

なお、加湿器１０４を迂回するようにしてカソードガス流路１００Ａに接続されたカソードガス迂回流路１００Ｃには第１圧力センサ１２４ａが備えられ、第１圧力センサ１２４ａはカソードガス迂回流路１００Ｃ内の空気の圧力を検出し、検出結果の信号を出力する。
また、カソード排出口２１ｂと加湿器１０４との間のカソードガス排出流路１００Ｂには第２温度センサ１２２ｂが備えられ、第２温度センサ１２２ｂは、カソード排出口２１ｂから排出されたカソードオフガスの温度Ｔ２を検出し、検出結果の信号を出力する。

圧力制御弁１０５は、例えば、カソードガス排出流路１００Ｂにおいて加湿器１０４の下流側と希釈器１２０との間に設けられ、制御装置３４の制御によって、カソードガス排出流路１００Ｂ内のカソードオフガスの圧力を制御する。

インジェクション１０６は、例えば、カソードガス流路１００Ａにおいて空冷式インタークーラ１０３と加湿器１０４との間から分岐する信号ガス流路１００Ｄに設けられ、信号ガス流路１００Ｄ内の空気の圧力を信号圧として第２水素供給弁１１１に供給する。

水素タンク１０７は、例えば、燃料電池スタック２１のアノード供給口２１ｃに一端が接続されたアノードガス流路１００Ｅの他端（つまり、ガス流通方向の上流端）に設けられ、圧縮された水素を貯留し、水素を排出可能である。
タンク内水素遮断弁１０８は、例えば、水素タンク１０７に設けられ、水素タンク１０７からの水素の排出を遮断可能である。

なお、水素タンク１０７とタンク内水素遮断弁１０８との間のアノードガス流路１００Ｅには第３温度センサ１２２ｃが備えられ、第３温度センサ１２２ｃは、水素タンク１０７から排出される水素の温度Ｔ３を検出し、検出結果の信号を出力する。

第１水素供給弁１０９は、例えば、アノードガス流路１００Ｅにおいてタンク内水素遮断弁１０８よりも下流側に設けられ、制御装置３４の制御などによって、水素タンク１０７から排出された水素の圧力を減圧し、減圧後の水素をアノードガス流路１００Ｅに排出する。
なお、タンク内水素遮断弁１０８と第１水素供給弁１０９との間のアノードガス流路１００Ｅには第２圧力センサ１２４ｂが備えられ、第２圧力センサ１２４ｂは、第１水素供給弁１０９よりも上流側におけるアノードガス流路１００Ｅ内の水素の圧力Ｐ２を検出し、検出結果の信号を出力する。

水素遮断弁１１０は、例えば、アノードガス流路１００Ｅにおいて第１水素供給弁１０９よりも下流側に設けられ、制御装置３４の制御などによって、アノードガス流路１００Ｅ内の水素の流通を遮断可能である。
なお、第１水素供給弁１０９と水素遮断弁１１０との間のアノードガス流路１００Ｅには第３圧力センサ１２４ｃが備えられ、第３圧力センサ１２４ｃは、第１水素供給弁１０９よりも下流側におけるアノードガス流路１００Ｅ内の水素の圧力Ｐ３を検出し、検出結果の信号を出力する。

第２水素供給弁１１１は、例えば、アノードガス流路１００Ｅにおいて水素遮断弁１１０の下流側に設けられ、インジェクション１０６から供給される信号圧に応じた圧力の水素を、アノードガス流路１００Ｅに排出し、燃料電池スタック２１のアノード２１Ａとカソード２１Ｃとの間の極間差圧を所定圧に保持する。

エゼクタ１１２は、例えば、アノードガス流路１００Ｅにおいて第２水素供給弁１１１よりも下流側に設けられている。
エゼクタ１１２は、例えば、アノードガス流路１００Ｅの上流側に接続されたノズル１１２ａと、アノードガス流路１００Ｅの下流側に接続された排出管１１２ｂと、燃料電池スタック２１のアノード排出口２１ｄに一端（つまり、排出ガス流通方向の上流端）が接続されたアノードガス排出流路１００Ｆから分岐するアノードガス循環流路１００Ｇに接続された副流導入管１１２ｃと、を備えている。

エゼクタ１１２は、例えば、燃料電池スタック２１のアノード２１Ａを通過してアノード排出口２１ｄから排出された未反応の水素を含む排出ガス（アノードオフガス）の一部を、第２水素供給弁１１１からアノードガス流路１００Ｅに供給された水素に混合して、燃料電池スタック２１のアノード２１Ａに再び供給する。

気液分離器１１３は、例えば、アノードガス排出流路１００Ｆに設けられ、アノードガス排出流路１００Ｆ内の排出ガス（アノードオフガス）に含まれる水分を分離し、分離後の排出ガスをガス排出口１１３ａから排出し、分離後の水分を水分排出口１１３ｂから排出する。
なお、気液分離器１１３には第４温度センサ１２２ｄが備えられ、第４温度センサ１２２ｄは、気液分離器１１３内の排出ガスの温度Ｔ４を検出し、検出結果の信号を出力する。

循環弁１１４は、例えば、気液分離器１１３のガス排出口１１３ａとエゼクタ１１２の副流導入管１１２ｃとを接続するアノードガス循環流路１００Ｇに設けられた逆止弁などである。
循環弁１１４は、例えば、気液分離器１１３からエゼクタ１１２へと向かう方向とされる順方向のガス流通を許容し、エゼクタ１１２から気液分離器１１３へと向かう方向とされる逆方向のガス流通を遮断する。

空気取入弁１１５は、例えば、カソードガス流路１００Ａにおいて空冷式インタークーラ１０３と加湿器１０４との間から分岐してアノードガス流路１００Ｅにおいてエゼクタ１１２とアノード供給口２１ｃとの間に接続される空気取入流路１００Ｈに設けられている。
空気取入弁１１５は、例えば、制御装置３４の制御によって、掃気用などの空気をカソードガス流路１００Ａからアノードガス流路１００Ｅに供給可能である。

なお、空気取入弁１１５とアノードガス流路１００Ｅとの間の空気取入流路１００Ｈには第４圧力センサ１２４ｄが備えられ、第４圧力センサ１２４ｄは、空気取入弁１１５よりも下流側における空気取入流路１００Ｈ内の空気の圧力Ｐ４を検出し、検出結果の信号を出力する。

パージ弁１１６は、例えば、アノードガス排出流路１００Ｆにおいて気液分離器１１３のガス排出口１１３ａと希釈器１２０との間に設けられ、制御装置３４の制御によって、気液分離器１１３のガス排出口１１３ａから排出された排出ガスを希釈器１２０に供給可能である。

排気弁１１７は、例えば、アノードガス排出流路１００Ｆにおいて気液分離器１１３のガス排出口１１３ａとカソードガス排出流路１００Ｂにおいて圧力制御弁１０５と希釈器１２０との間とを接続するガス排出流路１００Ｊに設けられている。
排気弁１１７は、例えば、制御装置３４の制御によって、空気取入弁１１５を介してアノードガス流路１００Ｅに導入された後に気液分離器１１３から排出された掃気用などの空気を、ガス排出流路１００Ｊおよびカソードガス排出流路１００Ｂを介して希釈器１２０に供給可能である。

ドレイン弁１１８は、例えば、気液分離器１１３の水分排出口１１３ｂとアノードガス排出流路１００Ｆにおいてパージ弁１１６と希釈器１２０との間とを接続する水分排出流路１００Ｋに設けられ、制御装置３４の制御によって、気液分離器１１３の水分排出口１１３ｂから排出された水分を希釈器１２０に供給可能である。

希釈器１２０は、例えば、パージ弁１１６から排出された排出ガスの水素濃度を、圧力制御弁１０５から排出された空気と希釈補助弁１２１から排出された空気とにより希釈し、希釈後の水素濃度が所定濃度以下に低減された排出ガスを外部（例えば、大気中など）に排出可能である。

希釈補助弁１２１は、例えば、カソードガス流路１００Ａにおいて空冷式インタークーラ１０３と加湿器１０４との間から分岐する希釈補助流路１００Ｌに設けられ、制御装置３４の制御によって、希釈補助流路１００Ｌ内の空気を希釈器１２０に供給可能である。

冷却系１００ｂは、例えば、ウォーターポンプ（ＷＰ）１３１と、ラジエータ１３２と、ラジエータファン１３３と、サーモスタットバルブ１３４と、熱交換器１３５と、イオン交換器１３６と、を備えている。

ウォーターポンプ１３１は、例えば、エアポンプ２６と同軸であって、エアポンプ２６と同調して回転可能とされ、燃料電池スタック２１内に設けられた冷媒流路を経由する冷媒循環流路１００Ｍにおいて冷媒供給口２１ｅ側に設けられ、冷媒循環流路１００Ｍ内の冷却媒体である冷却水を取り込んで昇圧し、昇圧後の冷却水を冷媒供給口２１ｅへと排出する。

ラジエータ１３２は、例えば、冷媒循環流路１００Ｍにおいて冷媒排出口２１ｆ側に設けられ、冷媒排出口２１ｆから排出された冷却水を、自然送風あるいはラジエータファン１３３による強制送風によって冷却し、冷却後の冷却水を冷媒循環流路１００Ｍに排出する。

なお、例えば、冷媒循環流路１００Ｍにおいて冷媒排出口２１ｆよりも下流側には第５温度センサ１２２ｅが備えられ、第５温度センサ１２２ｅは、冷媒排出口２１ｆから排出される冷却水の温度Ｔ５を検出し、検出結果の信号を出力する。

サーモスタットバルブ１３４は、例えば、内部を流通する冷却水の温度に応じて、燃料電池スタック２１の冷媒排出口２１ｆから排出された冷却水と、ラジエータ１３２から排出された冷却水と、を切り替えてウォーターポンプ１３１に供給可能である。
サーモスタットバルブ１３４は、例えば、冷却水が所定温度以下の場合には、燃料電池スタック２１の冷媒排出口２１ｆから排出された冷却水を、ラジエータ１３２を迂回してウォーターポンプ１３１に供給する。一方、例えば、冷却水が所定温度よりも高い場合には、燃料電池スタック２１の冷媒排出口２１ｆから排出された後にラジエータ１３２を経由した冷却水をウォーターポンプ１３１に供給する。

熱交換器１３５は、例えば、冷媒循環流路１００Ｍにおいてウォーターポンプ１３１と燃料電池スタック２１の冷媒供給口２１ｅとの間から分岐する分岐冷媒流路１００Ｎに設けられ、冷媒循環流路１００Ｍから分岐冷媒流路１００Ｎに流通した一部の冷却水によって、アノードガス流路１００Ｅにおける第２水素供給弁１１１とエゼクタ１１２との間で水素を冷却する。

なお、分岐冷媒流路１００Ｎにおける冷媒流通方向で熱交換器１３５よりも下流側には気液分離器１１３が設けられ、気液分離器１１３は、分岐冷媒流路１００Ｎ内の冷却水によって冷却される。

イオン交換器１３６は、例えば、分岐冷媒流路１００Ｎにおいて気液分離器１１３よりも下流側に設けられ、冷却液中に存在するイオンを除去し、冷却液の導電率を低下させ、イオン除去後の冷却水を、冷媒循環流路１００Ｍにおける燃料電池スタック２１の冷媒排出口２１ｆとラジエータ１３２およびサーモスタットバルブ１３４との間へと排出する。

本実施の形態による給電システム１０は上記構成を備えており、次に、燃料電池車両の外部給電制御装置１の動作、特に、ＥＣＵ６１の動作について説明する。

ＥＣＵ６１は、例えば、燃料電池車両１１およびバッテリ２２の状態などに応じて、燃料電池スタック２１の発電状態を制御する。

ＥＣＵ６１は、例えば、燃料電池車両１１に外部給電装置１２が接続されていない燃料電池車両１１の運転時には、通常発電の運転として、燃料電池車両１１の運転に必要とされる発電量などに応じて、燃料電池スタック２１の発電量（発電電力）Ｐをゼロから所定の最大発電量ＰＭまでの間で変更可能として燃料電池スタック２１の発電を制御する。

ＥＣＵ６１は、例えば、燃料電池車両１１に接続された外部給電装置１２から外部負荷１３への給電の実行時（外部給電時）には、外部給電および燃料電池車両１１の適宜の補機類への給電およびバッテリ２２の充電などに必要とされる発電量などに応じて、出力抑制運転またはアイドル停止と効率優先運転とによる間欠運転によって燃料電池スタック２１の発電を制御する。

なお、出力抑制運転は、例えば、エアポンプ２６から燃料電池スタック２１への空気の供給の抑制などによって、燃料電池スタック２１から出力する電流を所定電流未満（つまり、発電量を所定発電量未満）に規制する運転である。
また、アイドル停止は、例えば、エアポンプ２６から燃料電池スタック２１への空気の供給の一時的な停止などによって、燃料電池スタック２１から出力する電流をゼロ（つまり、発電量をゼロ）にする状態である。
また、効率優先運転は、例えば図３に示すように、燃料電池スタック２１の発電量（発電電力）Ｐを、所定発電量範囲β（第１発電量Ｐ１≦Ｐ≦第２発電量Ｐ２）内に規制する運転である。なお、所定発電量範囲βは、燃料電池システム１００全体としての発電時の効率Ｅが極大値ＥＭを含む所定効率範囲α（下限効率Ｅ０≦Ｅ≦極大効率ＥＭ）内となる発電量の範囲である。

ＥＣＵ６１は、例えば、外部給電時に燃料電池スタック２１に対して出力抑制運転またはアイドル停止と効率優先運転とによる間欠運転を行なう場合には、空気の流量が希釈器１２０での所定希釈度に要する所定流量以上になるようにしてエアポンプ２６の極低回転による駆動を常時継続する。
なお、所定希釈度は、例えば、希釈器１２０の出口から外部（例えば、大気中など）に排出される排出ガスの水素濃度が所定濃度未満になるために必要とされる、希釈器１２０内のアノードオフガスの量に対する空気量の割合などである。

以下に、ＥＣＵ６１の動作の一例について説明する。なお、以下に示す一連の処理は、例えば、所定周期などで繰り返し実行される。
先ず、例えば図４に示すステップＳ０１においては、燃料電池車両１１の給電口１１ａと外部給電装置１２の給電コネクタ１２ａとの嵌合を示す嵌合信号を取得したか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、後述するステップＳ１２に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０２に進む。

次に、ステップＳ０２においては、燃料電池車両１１の速度（車速）が所定値以下であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０３に進み、このステップＳ０３においては、燃料電池スタック２１の通常発電の処理として、燃料電池車両１１の運転に必要とされる発電量などに応じて燃料電池スタック２１の発電量（発電電力）Ｐをゼロから所定の最大発電量ＰＭまでの間で変更可能として、燃料電池スタック２１の発電を制御し、エンドに進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０４に進む。

次に、ステップＳ０４においては、アクセル開度が所定開度以下であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、上述したステップＳ０３に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０５に進む。
そして、ステップＳ０５においては、エアポンプ２６から燃料電池スタック２１への空気の供給の抑制または一時的な停止などによる出力抑制運転またはアイドル停止を開始する。

次に、ステップＳ０６においては、バッテリ２２の残容量ＳＯＣが所定の第１残容量ＳＯＣ１以上であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ１０に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０７に進む。

次に、ステップＳ０７においては、出力抑制運転またはアイドル停止の開始から所定時間経過したか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０８に進み、このステップＳ０８においては、出力抑制運転またはアイドル停止の継続に必要とされる電力をバッテリ２２から供給し、エンドに進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０９に進み、このステップＳ０９においては、燃料電池スタック２１のアイドル発電の処理として、出力抑制運転よりも大きな発電量かつ通常発電よりも小さな発電量を出力するようにして、燃料電池スタック２１の発電を制御し、エンドに進む。

また、ステップＳ１０においては、バッテリ２２の残容量ＳＯＣが所定の第１残容量ＳＯＣ１よりも小さい所定の第２残容量ＳＯＣ２未満であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、上述したステップＳ０９に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ１１に進む。

そして、ステップＳ１１においては、出力抑制運転またはアイドル停止の実行中であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、上述したステップＳ０７に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、上述したステップＳ０９に進む。

また、例えば図５に示すステップＳ１２においては、バッテリ２２の残容量ＳＯＣが所定の第１残容量ＳＯＣ１以上であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ１４に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１３に進む。

次に、ステップＳ１３においては、燃料電池スタック２１を出力抑制運転またはアイドル停止の状態としてバッテリ２２から外部給電装置１２へと給電を行なう。さらに、エアポンプ２６から排出される空気の流量が希釈器１２０でのアノードオフガスに対する空気による所定希釈度に要する所定流量以上になるようにして、エアポンプ２６の極低回転による駆動を常時継続する極低回転駆動を実行し、エンドに進む。

また、ステップＳ１４においては、バッテリ２２の残容量ＳＯＣが所定の第１残容量ＳＯＣ１よりも小さい所定の第２残容量ＳＯＣ２未満であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ１６に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１５に進む。

そして、ステップＳ１５においては、燃料電池スタック２１を効率優先運転の状態として、燃料電池スタック２１から外部給電装置１２へと給電を行ない、エンドに進む。
また、ステップＳ１６においては、出力抑制運転またはアイドル停止の実行中であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、上述したステップＳ１３に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、上述したステップＳ１５に進む。

例えば図６に示すように、停止状態の燃料電池車両１１に外部給電装置１２が接続された状態などにおける時刻ｔ１において、運転者によってイグニッションスイッチ７１がＯＮに操作されると、外部給電要求を指示する信号はＯＦＦからＯＮに切り替えられる。
このとき、燃料電池スタック２１の所定の発電量Ｐａによって、外部給電および燃料電池車両１１の適宜の補機類への給電およびバッテリ２２の充電などに必要とされる電力を賄うようにして、燃料電池スタック２１の効率優先運転による発電が開始される。そして、エアポンプ２６によって外部から取り込まれる空気の流量は、燃料電池スタック２１から所定の発電量Ｐａを発電するために必要とされる所定の第１流量Ｇａになるように制御される。
さらに、バッテリ２２は燃料電池スタック２１から出力される発電電力によって充電され、残容量ＳＯＣは増大傾向に変化する。

そして、例えば時刻ｔ２において、発電に伴う生成水による燃料電池スタック２１内部の過加湿を防止するためなどによって、パージ弁１１６が一時的に開弁されると、希釈器１２０の内部の水素量および希釈器１２０の出口の水素濃度はゼロから増大傾向に変化する。
そして、希釈器１２０の内部の水素量および希釈器１２０の出口の水素濃度は、例えば、水素の拡散などに要する時間遅れなどに起因して、パージ弁１１６が閉弁された時刻ｔ３以降の適宜のタイミングで極大となる。そして、パージ弁１１６の閉弁およびエアポンプ２６による継続的な外部からの空気の取り込みに起因して、低下傾向に変化する。

そして、例えば時刻ｔ４において、バッテリ２２の残容量ＳＯＣが所定の第１残容量ＳＯＣ１に到達すると、アイドル停止あるいは出力抑制運転の実行を示す指令信号はＯＦＦからＯＮへと切り替えられ、燃料電池スタック２１の状態は効率優先運転からアイドル停止あるいは出力抑制運転へと切り替えられる。
これに伴い、アイドル停止では燃料電池スタック２１の発電量はゼロとされ、出力抑制運転では燃料電池スタック２１の発電量は所定発電量未満に規制され、例えば時刻ｔ４以降に示すように、バッテリ２２の残容量ＳＯＣは、所定の第２残容量ＳＯＣ２に向かい低下傾向に変化する。

この時刻ｔ４以降においては、燃料電池スタック２１のアイドル停止あるいは出力抑制運転に伴ってパージ弁１１６の閉弁が維持される。さらに、エアポンプ２６によって外部から取り込まれる空気の流量が、希釈器１２０におけるアノードオフガスに対する空気による所定希釈度に要する所定流量以上（例えば、所定の第２流量Ｇｂなど）になるようにして、エアポンプ２６の極低回転による駆動が常時継続される。
これらによって、希釈器１２０の内部の水素量は低下傾向に変化する。
また、希釈器１２０の出口の水素濃度は、例えば、先に実行されたパージ弁１１６の一時的な開弁に起因して、水素の拡散などに要する時間遅れを有して徐々に増大するが、所定の上限濃度Ｈａ未満に維持される。

そして、例えば時刻ｔ１０に示すように、運転者によってイグニッションスイッチ７１がＯＦＦに操作されると、燃料電池車両１１の起動を示す指令信号（ＩＧＳＷ）および外部給電要求を指示する信号はＯＮからＯＦＦに切り替えられる。そして、燃料電池スタック２１の発電量はゼロになる。

なお、燃料電池車両１１の停止後の所定期間に亘っては、例えば、希釈器１２０の出口の水素濃度をゼロに向かい低下させるためなどによって、エアポンプ２６の駆動は継続される。

上述したように、本実施の形態による燃料電池車両の外部給電制御装置１によれば、外部給電時においては、エアポンプ２６によって外部から取り込まれる空気の流量が希釈器１２０の所定希釈度に要する所定流量以上になるようにして、エアポンプ２６の極低回転による駆動が常時継続される。
これによって、例えば希釈器１２０におけるアノードオフガスの希釈のために燃料電池スタック２１の状態を変化させる必要無しに、所望のエネルギーマネジメント制御を制約無しに行なうことができる。
さらに、アノードオフガスを適切に処理しつつ所望の動作効率を確保することができ、給電システム１０全体としてのエネルギー効率を向上させることができる。

例えば図７に示す比較例のように、外部給電時における燃料電池スタック２１のアイドル停止の状態でエアポンプ２６の駆動を停止する場合には、所望のエネルギーマネジメント制御を行なうことが困難になる。
例えば図７に示す時刻ｔ４において、外部給電時のアイドル停止の開始とともにエアポンプ２６の駆動が停止されると、先に実行されたパージ弁１１６の一時的な開弁に起因して希釈器１２０の出口の水素濃度が増大傾向に変化したときに、この水素濃度の増大は抑制されない。

このため、例えば時刻ｔ５において、希釈器１２０の出口の水素濃度が所定の上限濃度Ｈａ以上に到達すると、バッテリ２２の残容量ＳＯＣが所定の第１残容量ＳＯＣ１から僅かに低下しただけであっても、希釈器１２０における水素濃度の希釈を優先させるようにして、燃料電池スタック２１の効率優先運転による発電が再開される。
そして、エアポンプ２６の駆動が再開され、エアポンプ２６によって外部から取り込まれる空気の流量は、燃料電池スタック２１から所定の発電量Ｐａを発電するために必要とされる所定の第１流量Ｇａになるように制御される。

これによって、例えば時刻ｔ５以降においては、希釈器１２０の内部の水素量および希釈器１２０の出口の水素濃度は、エアポンプ２６からの継続的な空気の供給によって、ゼロに向かい低下傾向に変化する。
さらに、バッテリ２２は燃料電池スタック２１から出力される発電電力によって充電され、残容量ＳＯＣは、所定の第１残容量ＳＯＣ１から僅かに低下した値から、再び、第１残容量ＳＯＣ１に向かい増大傾向に変化する。

そして、例えば時刻ｔ６において、発電に伴う生成水による燃料電池スタック２１内部の過加湿を防止するためなどによって、パージ弁１１６が一時的に開弁されると、希釈器１２０の内部の水素量および希釈器１２０の出口の水素濃度はゼロから増大傾向に変化する。
そして、希釈器１２０の内部の水素量および希釈器１２０の出口の水素濃度は、例えば、水素の拡散などに要する時間遅れなどに起因して、パージ弁１１６が閉弁された時刻ｔ７以降の適宜のタイミングで極大となる。そして、パージ弁１１６の閉弁およびエアポンプ２６による継続的な外部からの空気の取り込みに起因して、低下傾向に変化する。

そして、例えば時刻ｔ８において、バッテリ２２の残容量ＳＯＣが所定の第１残容量ＳＯＣ１に到達すると、アイドル停止の実行を示す指令信号はＯＦＦからＯＮへと切り替えられ、燃料電池スタック２１の状態は効率優先運転からアイドル停止へと切り替えられる。
これに伴い、アイドル停止では燃料電池スタック２１の発電量はゼロとされ、エアポンプ２６の駆動は停止され、例えば時刻ｔ８以降に示すように、バッテリ２２の残容量ＳＯＣは低下傾向に変化する。

この時刻ｔ８以降においては、燃料電池スタック２１のアイドル停止に伴ってパージ弁１１６の閉弁が維持されることから、希釈器１２０の内部の水素量は、水素の拡散などに要する時間遅れを有して徐々に低下する。
また、希釈器１２０の出口の水素濃度は、先に実行されたパージ弁１１６の一時的な開弁に起因して、水素の拡散などに要する時間遅れを有して徐々に増大し、この水素濃度の増大は抑制されない。

このため、例えば時刻ｔ９において、希釈器１２０の出口の水素濃度が所定の上限濃度Ｈａ以上に到達すると、バッテリ２２の残容量ＳＯＣが所定の第１残容量ＳＯＣ１から僅かに低下しただけであっても、希釈器１２０における水素濃度の希釈を優先させるようにして、燃料電池スタック２１の効率優先運転による発電が再開される。
そして、エアポンプ２６の駆動が再開され、エアポンプ２６によって外部から取り込まれる空気の流量は、燃料電池スタック２１から所定の発電量Ｐａを発電するために必要とされる所定の第１流量Ｇａになるように制御される。

これによって、例えば時刻ｔ９以降においては、希釈器１２０の内部の水素量および希釈器１２０の出口の水素濃度は、エアポンプ２６からの継続的な空気の供給によって、ゼロに向かい低下傾向に変化する。
さらに、バッテリ２２は燃料電池スタック２１から出力される発電電力によって充電され、残容量ＳＯＣは、所定の第１残容量ＳＯＣ１から僅かに低下した値から、再び、第１残容量ＳＯＣ１に向かい増大傾向に変化する。

そして、例えば時刻ｔ１０に示すように、運転者によってイグニッションスイッチ７１がＯＦＦに操作されると、燃料電池車両１１の起動を示す指令信号（ＩＧＳＷ）および外部給電要求を指示する信号はＯＮからＯＦＦに切り替えられる。そして、燃料電池スタック２１の発電量はゼロになる。

すなわち、例えば図７に示す比較例においては、外部給電時において発電電力が余剰になったことでアイドル停止になっている燃料電池スタック２１において、希釈器１２０におけるアノードオフガスの希釈を優先させるためだけに発電が再開される。
これにより、比較例においては、例えば、バッテリ２２に対する充電が不要な状態であっても、燃料電池スタック２１のアイドル停止が頻繁に中断され、エアポンプ２６の駆動に伴う騒音および振動が増大するとともに、給電システム１０全体としてのエネルギー効率を向上させることができないという問題が生じる。

これに対して、例えば図６に示すような本実施の形態によれば、燃料電池スタック２１のアイドル停止あるいは出力抑制運転において、エアポンプ２６の駆動は常時継続される。
これにより、希釈器１２０においてアノードオフガスを適切に希釈しつつ、燃料電池スタック２１のアイドル停止あるいは出力抑制運転が、希釈器１２０におけるアノードオフガスの希釈を優先させるためだけに意図しないタイミングで中断されてしまうことを防止することができる。そして、燃料電池スタック２１の発電電力による外部給電と、バッテリ２２の放電による外部給電とを、バッテリ２２の残容量ＳＯＣなどに応じて適切に切り替えることができ、所望のエネルギーマネジメント制御を容易に行なうことができ、所望の外部給電可能時間を確保することができる。
しかも、エアポンプ２６は極低回転で駆動されるだけであり、エアポンプ２６の駆動に伴う騒音および振動の発生を抑制することができる。

以上、説明した本実施形態は、本発明を実施するうえでの一例を示すものであり、本発明が前記した実施形態に限定して解釈されるものではないことは言うまでもない。

１ 燃料電池車両の外部給電制御装置
１０ 給電システム
１１ 燃料電池車両
１１ａ 給電口（給電回路）
１２ 外部給電装置（機器）
１２ａ 給電コネクタ
１３ 外部負荷（機器）
２１ 燃料電池スタック
２１Ａ アノード
２１Ｃ カソード
２２ バッテリ（蓄電装置）
２３ 電圧調整器
２４ 走行用モータ
２６ エアポンプ
３４ 制御装置（燃料電池車両の外部給電制御装置）
５１ プリチャージコンタクタ（給電回路）
５３ 正極側外部給電コンタクタ（給電回路）
５４ 負極側外部給電コンタクタ（給電回路）
６１ ＥＣＵ（制御手段）
１０７ 水素タンク（燃料供給手段）
１０９ 第１水素供給弁（燃料供給手段）
１１１ 第２水素供給弁（燃料供給手段）
１２０ 希釈器

Claims (1)

1. アノードに供給された燃料およびカソードに供給された空気によって発電する燃料電池スタックと、
   前記燃料電池スタックに前記燃料を供給する燃料供給手段と、
   前記燃料電池スタックに前記空気を供給するエアポンプと、
   前記燃料電池スタックのアノードから排出されたアノードオフガスを前記エアポンプから供給された前記空気によって希釈する希釈器と、
   蓄電装置と、
   前記燃料電池スタックおよび前記蓄電装置の電力により駆動する走行用モータと、
   前記燃料電池スタックおよび前記蓄電装置の電力を車両外部の機器に供給可能な給電回路と、
   制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記給電回路による前記機器への給電時に、前記燃料電池スタックの効率優先運転と出力抑制運転または発電停止とを間欠的に実行し、前記空気の流量が前記希釈器における所定希釈度に要する所定流量以上になるようにして前記エアポンプの駆動を常時継続することを特徴とする燃料電池車両の外部給電制御装置。

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