JP4618294B2 - 燃料電池システム - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池を備えた燃料電池システムに関する。

燃料電池から排出される水を貯留する貯留装置を備える燃料電池システムとして、貯留装置の状態を判断するために、貯留装置に温度センサを備える燃料電池システムが知られている（特許文献１参照）。

特開２００６−１４７４１４号公報

一方、燃料電池システムは、車両等に搭載するため、小型化、または、軽量化等が望まれており、上述のような燃料電池システムにおいて、温度センサを用いずに、貯留装置の状態を判断する技術が望まれていた。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、貯留装置を備える燃料電池システムにおいて、小型化、または、軽量化する技術を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

[適用例１]
燃料電池を備えた燃料電池システムであって、前記燃料電池から排出される水を貯留する貯留装置と、前記貯留装置の状態を、前記燃料電池の状態に基づいて推定する状態推定部と、を備えることを要旨とする。

上記構成の燃料電池システムによれば、貯留装置に温度センサ等を設けることなく、貯留装置の状態を推定することができるので、燃料電池システムを小型化、または、軽量化することができる。

[適用例２]
適用例１に記載の燃料電池システムにおいて、記状態推定部は、前記貯留装置内に前記水が貯留されているか否かを、前記燃料電池の内部抵抗値に基づいて推定することを特徴とする燃料電池システム。

このようにすれば、貯留装置内の水の貯留状態を、貯留装置に温度センサ等を設けることなく、推定することができる。

[適用例３]
適用例２に記載の燃料電池システムにおいて、前記状態推定部は、前記貯留装置内に前記水が貯留されているか否かを、前記燃料電池において、前回の発電終了時における前記内部抵抗値に基づいて推定することを特徴とする燃料電池システム。

このようにすれば、貯留装置内の水の貯留状態を、貯留装置に温度センサ等を設けることなく、燃料電池の前回の発電終了時の内部抵抗値に基づいて推定することができる。

[適用例４]
適用例１ないし適用例３のいずれかに記載の燃料電池システムにおいて、前記燃料電池を冷却する冷媒を流すための冷媒流路を備え、
前記状態推定部は、
前記貯留装置内に前記水が貯留されている場合において、前記水の状態を、前記冷媒流路の冷媒温度に基づいて推定することを特徴とする燃料電池システム。

このようにすれば、貯留装置内の水の状態を、貯留装置に温度センサ等を設けることなく、推定することができる。

[適用例５]
適用例４に記載の燃料電池システムにおいて、前記冷媒流路は、少なくとも一部が、鉛直方向に高低差を有しており、前記貯留装置は、前記冷媒流路の高位部分と、低位部分との間であって、前記燃料電池に接して配置されており、前記状態推定部は、前記燃料電池の発電開始前であって前記冷媒流路の前記冷媒が停止した状態で、前記冷媒流路の前記低位部分の前記冷媒温度が第１閾値より大きい場合に、前記水の状態を、過冷却状態ではない液体と推定することを特徴とする燃料電池システム。

このようにすれば、貯留装置内の水の状態を、貯留装置に温度センサ等を設けることなく、推定することができる。

[適用例６]
適用例４または適用例５に記載の燃料電池システムにおいて、前記冷媒流路は、少なくとも一部が、鉛直方向に高低差を有しており、前記貯留装置は、前記冷媒流路の高位部分と、低位部分との間であって、前記燃料電池に接して配置されており、前記状態推定部は、前記燃料電池の発電開始前であって前記冷媒流路の前記冷媒が停止した状態で、前記冷媒流路の前記低位部分の前記冷媒温度が第２閾値以下の場合であって、前記冷媒流路の前記高位部分の前記冷媒温度が前記第２閾値よりも小さい第３閾値より大きい場合に、前記水の状態を、過冷却状態と推定することを特徴とする燃料電池システム。

このようにすれば、貯留装置内の水の状態を、貯留装置に温度センサ等を設けることなく、推定することができる。

[適用例７]
適用例６に記載の燃料電池システムにおいて、前記貯留装置から前記水を排出するための排出弁と、前記排出弁の開閉を制御する弁制御部と、を備え、前記弁制御部は、前記状態推定部が、前記水の状態を、過冷却状態と推定した場合には、所定条件を満たすまで前記排出弁を開弁させないことを特徴とする燃料電池システム。

このようにすれば、貯留装置内の過冷却水が排出弁に到達した際に、凍結し、排出弁が制御不能になることを抑制することができる。

[適用例８]
適用例４ないし適用例７のいずれかに記載の燃料電池システムにおいて、前記冷媒流路は、少なくとも一部が、鉛直方向に高低差を有しており、前記貯留装置は、前記冷媒流路の高位部分と、低位部分との間であって、前記燃料電池に接して配置されており、前記状態推定部は、前記燃料電池の発電開始前であって前記冷媒流路の前記冷媒が停止した状態で、前記冷媒流路の前記低位部分の前記冷媒の温度が第４閾値以下の場合であって、前記冷媒流路の前記高位部分の前記冷媒温度が前記第４閾値よりも小さい第５閾値以下の場合に、前記水の状態を、凍結状態と推定することを特徴とする燃料電池システム。

このようにすれば、貯留装置内の水の状態を、貯留装置に温度センサ等を設けることなく、推定することができる。

[適用例９]
適用例１ないし適用例８のいずれかに記載の燃料電池システムにおいて、前記貯留装置は、前記水を排出するための排出弁を備え、前記燃料電池システムは、前記燃料電池を冷却する冷媒を流すための冷媒流路と、排出弁温度を推定する弁温度推定部と、前記弁温度推定部が推定した前記排出弁温度を記憶する弁温度記憶部と、を備え、前記弁温度推定部は、前記燃料電池の発電開始時において、前記冷媒温度を検出し、検出した前記冷媒温度と、前回の発電終了時において前記弁温度記憶部に記憶された前記排出弁温度と、のうち、低い方の温度を前記発電開始時における前記排出弁温度と推定することを要旨とする。なお、「発電開始時」とは、発電開始直前から発電開始直後を含む概念である。

このようにすれば、例えば、燃料電池が発電終了し、すぐに燃料電池の発電を開始した場合において冷媒温度が所定値以上であり、実際の排水弁温度が、前記所定値未満の場合において、前回の燃料電池の発電終了時における排水弁温度を今回の排水弁温度として推定するので、排水弁温度が前記所定値以上であると誤判定することを抑制することができ、それに伴い、排水弁に凍結の危険があると誤判定してしまうことを抑制することができる。その結果、排水弁が制御不能になることを抑制することができる。

[適用例１０]
適用例９に記載の燃料電池システムにおいて、前記弁温度推定部は、前記燃料電池の発電時において、新たに前記排出弁温度を推定する場合には、前記冷媒温度を検出し、検出した前記冷媒温度と、前回推定した前記排出弁温度とに基づいて推定することを特徴とする燃料電池システム。このようにすれば、正確に排出弁温度を推定することができる。

[適用例１１]
適用例９または適用例１０に記載の燃料電池システムにおいて、前記弁温度推定部は、推定した前記排出弁温度に基づいて、前記排出弁が凍結する危険があるか否かを判定することを特徴とする燃料電池システム。このようにすれば、排出弁が凍結する危険があるか否かを正確に判定することができる。

[適用例１２]
適用例１１に記載の燃料電池システムにおいて、排出弁凍結情報記憶部を備え、前記弁温度推定部は、前記排出弁が凍結する危険があると判定した場合には、前記排出弁凍結情報記憶部に、前記排出弁が凍結する危険があることを示す凍結危険情報を記憶することを特徴とする燃料電池システム。このようにすれば、排出弁を開弁制御してよいか否かを素早く判断することができる。

[適用例１３]
適用例１１または適用例１２に記載の燃料電池システムにおいて、排出弁凍結情報記憶部を備え、前記弁温度推定部は、前記排出弁が凍結する危険がないと判定した場合には、前記排出弁凍結情報記憶部に、前記排出弁が凍結する危険がほぼないことを示す凍結危険解除情報を記憶することを特徴とする燃料電池システム。このようにすれば、排出弁を開弁制御してよいか否かを素早く判断することができる。

[適用例１４]
適用例４ないし適用例１３のいずれかに記載の燃料電池システムにおいて、前記冷媒流路は、前記燃料電池内部、または、前記燃料電池近傍に形成されることを特徴とする燃料電池システム。

このようにすれば、冷媒流路内の冷媒の温度分布は、燃料電池の温度分布と、素早く対応するので、貯留部内の水の状態推定を、冷媒温度に基づいて、精度よく行うことができる。

なお、本発明は、上記した燃料電池システムの他、燃料電池システムの制御回路や上記燃料電池システムを搭載した車両等の装置発明の態様で実現することが可能である。また、装置発明に限ることなく、燃料電池システムの制御方法などの方法発明としての態様で実現することも可能である。さらには、それら方法や装置を構築するためのコンピュータプログラムとしての態様や、そのようなコンピュータプログラムを記録した記録媒体としての態様や、上記コンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号など、種々の態様で実現することも可能である。

また、本発明をコンピュータプログラムまたはそのプログラムを記録した記録媒体等として構成する場合には、上記装置の動作を制御するプログラム全体として構成するものとしてもよいし、本発明の機能を果たす部分のみを構成するものとしてもよい。

以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき説明する。
Ａ．第１実施例：
Ａ１．燃料電池システム１０００の構成：
図１は、本発明の第１実施例としての燃料電池システム１０００の構成を示すブロック図である。この図１において、ｘ方向を図に矢印で示した方向に規定する。本実施例の燃料電池システム１０００は、主に、燃料電池１００と、水素タンク２００と、コンプレッサ２３０と、制御回路４００と、冷媒循環ポンプ５００と、温度センサ５２０，５３０と、ラジエータ５５０と、気液分離器６００と、排気排水弁６１０と、水素循環ポンプ２５０と、水素遮断弁２１０と、抵抗測定装置９００と、を備えている。

燃料電池１００は、比較的小型で発電効率に優れる固体高分子型燃料電池である。燃料電池１００は、燃料電池セル２０と、エンドプレート３００Ａ，３００Ｂと、テンションプレート３１０と、インシュレータ３３０Ａ，３３０Ｂと、ターミナル３４０Ａ，３４０Ｂと、を備えている。具体的には、燃料電池１００は、エンドプレート３００Ａ，インシュレータ３３０Ａ，ターミナル３４０Ａ，複数の燃料電池セル２０，ターミナル３４０Ｂ，インシュレータ３３０Ｂ，エンドプレート３００Ｂの順に積層され、テンションプレート３１０がボルト３２０によって各エンドプレート３００に結合されることによって、各燃料電池セル２０を、積層方向に所定の力で締結する構造となっている。

燃料電池セル２０は、膜電極接合体（図示せず）と、アノード側セパレータ（図示せず）と、カソード側セパレータ（図示せず）と、を備えている。膜電極接合体は、電解質膜（図示せず）と、電極であるカソード（図示せず）およびアノード（図示せず）と、ガス拡散層（図示せず）と、を備え、カソードおよびアノードが表面に形成された電解質膜を、ガス拡散層で挟持して構成される。燃料電池セル２０は、この膜電極接合体を、さらにアノード側セパレータおよびカソード側セパレータで挟持して構成される。

水素タンク２００は、高圧の水素ガスが貯蔵される貯蔵装置であり、燃料ガス供給流路２０４を介して燃料電池１００（後述の燃料ガス供給マニホールド）に接続されている。燃料ガス供給流路２０４上において、水素タンク２００から近い順番に、水素遮断弁２１０と、調圧弁（図示せず）とが設けられている。水素遮断弁２１０を開弁することにより、燃料電池１００に水素ガスを燃料ガスとして供給する。なお、水素タンク２００に代えて、アルコール、炭化水素、アルデヒドなどを原料とする改質反応によって水素を生成し、アノード側へ供給するものとしてもよい。

コンプレッサ２３０は、酸化ガス供給流路２３４を介して燃料電池１００（後述の酸化ガス供給マニホールド）に接続され、空気を圧縮し酸化ガスとして、カソードに供給する。また、燃料電池１００（後述の酸化ガス排出マニホールド）は、酸化ガス排出流路２３６と接続され、カソードで電気化学反応に供された後の酸化ガスは、この酸化ガス排出流路２３６を介して、燃料電池システム１０００の外部に排出される。

図２は、燃料電池１００の片側端部に配置されるエンドプレート３００Ｂの正面図である。具体的には、この図２は、図１のエンドプレート３００Ｂをｘ方向から見た図に相当する。さらに、図２において、下向きを、鉛直方向下向きとし、上向きを、鉛直方向上向きとする。以下では、図１と図２とを用いて、燃料電池システム１０００を説明する。

燃料電池１００内部には、各燃料電池セル２０に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給マニホールドＭＨＩ（図２参照）と、各燃料電池セル２０からの燃料ガスを燃料電池１００外部に排出するための燃料ガス排出マニホールドＭＨＯ（図２参照）と、各燃料電池セル２０に酸化ガスを供給するための酸化ガス供給マニホールド（図示せず）と、各燃料電池セル２０からの酸化ガスを燃料電池１００外部に排出するための酸化ガス排出マニホールド（図示せず）と、各燃料電池セル２０間に冷媒を供給するための冷媒供給マニホールドＭＬＩ（図２参照）と、燃料電池セル２０間に供給された冷媒を燃料電池１００外部に排出するための冷媒排出マニホールドＭＬＯ（図２参照）と、が設けられる。なお、冷媒供給マニホールドＭＬＩの外部接続口（以下では、冷媒供給口とも呼ぶ）は、燃料電池１００の鉛直方向下側に、冷媒排出マニホールドの外部接続口（以下では、冷媒排出口とも呼ぶ）は、燃料電池１００の鉛直方向上側に配置されている。また、冷媒としては、水や、水とエチレングリコールとの混合液（不凍液）などを用いることができる。

燃料電池１００の冷媒供給マニホールドＭＬＩ（冷媒供給口）と冷媒排出マニホールドＭＬＯ（冷媒排出口）は、それぞれ冷媒循環流路５１０に接続される。なお、冷媒供給マニホールドＭＬＩ、冷媒排出マニホールドＭＬＯ、および、冷媒循環流路５１０とから形成される流路を、冷媒循環系流路とも呼ぶ。

冷媒循環流路５１０上には、冷媒循環ポンプ５００とラジエータ５５０とが設けられる。ラジエータ５５０は、燃料電池１００で暖められた冷媒を冷却し、冷媒循環ポンプ５００は、ラジエータ５５０によって冷却された冷媒を燃料電池１００に供給する。これにより、燃料電池１００を、冷媒によって継続的に冷却することができる。

また、冷媒循環系流路において、冷媒供給口に温度センサ５２０が配置され、冷媒排出口に温度センサ５３０が配置されている。すなわち、温度センサ５２０は、冷媒循環系流路において、位置の低い部分の冷媒温度［℃］（以下では、低位冷媒温度Ｔ１とも呼ぶ）を検出するためのセンサであり、温度センサ５３０は、冷媒循環系流路において、位置の高い部分の冷媒温度［℃］（高位冷媒温度Ｔ２とも呼ぶ）を検出するためのセンサである。

気液分離器６００は、図２に示すように、燃料ガス排出流路２０６を介して、燃料電池１００の燃料ガス排出マニホールドＭＨＯと接続され、燃料電池１００から排出される燃料ガス中に含まれる水蒸気を凝縮する凝縮部６００Ａと、凝縮部６００Ａで凝縮された凝縮水や燃料電池１００から液水として排出される水を貯留する貯留部６００Ｂとから構成される。以下では、この貯留部６１０Ｂで貯留される水を貯留水と呼ぶ。また、この気液分離器６００は、図２に示すように、鉛直方向において、冷媒供給口（冷媒排出マニホールドＭＬＯ）と冷媒排出口（冷媒供給マニホールドＭＬＩ）との間に、配置されると共に、側面が燃料電池１００のエンドプレート３００Ｂに接するように配置される。また、気液分離器６００には、排気排水弁６１０が設けられている。この排気排水弁６１０は、排気排水流路６２０と接続されている。燃料電池システム１０００の運転中において、排気排水弁６１０を定期的に開弁することで、アノードで電気化学反応に供された後の燃料ガスであって、不純物（例えば、窒素）濃度が高くなった燃料ガスや、貯留部６００Ｂの貯留水は、定期的に、燃料ガス排出流路２０６、気液分離器６００、排気排水弁６１０、および、排気排水流路６２０を介し燃料電池システム１０００の外部へ排出される。

また、気液分離器６００は、図１、図２に示すように、ガス循環流路２０７を介して、燃料ガス供給流路２０４と接続される。このガス循環流路２０７上には、水素循環ポンプ２５０が設けられる。燃料電池１００（燃料ガス排出マニホールドＭＨＯ）から気液分離器６００へ排出された燃料ガスは、水素循環ポンプ２５０によって、ガス循環流路２０７を介して、燃料ガス供給流路２０４へ導入される。このようにして、燃料ガスに含まれる水素ガスは、循環して、燃料ガスとして再び発電に使用される。なお、気液分離器６００と燃料ガス排出流路２０６との接続部などに、燃料電池１００から排出される液水中のイオンを除去するイオン交換装置を設けるようにしてもよい。

抵抗測定装置９００は、燃料電池１００のターミナル３４０Ａ，３４０Ｂと、配線９１０を介して接続されており、燃料電池１００の内部抵抗値（以下では、ＦＣ抵抗値と呼ぶ）を測定する。具体的には、抵抗測定装置９００は、ターミナル３４０Ａ，３４０Ｂ間に、所定周波数の交流電流を付与すると共に、ターミナル３４０Ａ，３４０Ｂ間の電圧を検出する。そして、抵抗測定装置９００は、付与した電流の交流成分と検出した電圧の交流成分との位相差、および、電流と電圧の交流成分の周波数に基づいて、ＦＣ抵抗値を測定する。

ところで、燃料電池１００の各燃料電池セル２０において、電解質膜は、湿潤状態であると、膜抵抗が低く、乾燥状態であると、膜抵抗が高い。従って、燃料電池１００において、内部に水が多く滞留していると、ＦＣ抵抗値は低くなり、内部に水の滞留が少ないと、ＦＣ抵抗値は高くなる。すなわち、ＦＣ抵抗値は、燃料電池１００の内部における水の滞留状態の指標と考えることができる。

また、燃料電池１００が発電停止中であって、冷媒循環ポンプ５００が駆動していない場合には、冷媒循環系流路において、冷媒の対流により、高位冷媒温度Ｔ２が、低位冷媒温度Ｔ１より温度が高くなるような温度分布が生じる。そして、この場合、燃料電池１００において、冷媒供給マニホールドＭＬＩや冷媒排出マニホールドＭＬＯ中の冷媒は、他の部材に比べて、熱容量が高いので、燃料電池１００では、冷媒供給マニホールドＭＬＩおよび冷媒排出マニホールドＭＬＯの温度分布に対応するように温度分布が生じる。そうすると、上述したように、気液分離器６００は、低位冷媒温度Ｔ１が検出される冷媒供給口と高位冷媒温度Ｔ２が検出される冷媒排出口との間に、配置されると共に、側面が燃料電池１００のエンドプレート３００Ｂに接するように配置されているので、気液分離器６００内の貯留水の温度は、高位冷媒温度Ｔ２と低位冷媒温度Ｔ１との間の温度であると推定することができる。

制御回路４００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、詳しくは、予め設定された制御プログラムに従って所定の演算などを実行するＣＰＵ（図示せず）と、ＣＰＵで各種演算処理を実行するのに必要な制御プログラムや制御データ等が予め格納されたＲＯＭ（図示せず）と、同じくＣＰＵで各種演算処理をするのに必要な各種データが一時的に読み書きされるＲＡＭ４２０と、各種信号を入出力する入出力ポート（図示せず）等を備える。そして、この制御回路４００は、水素遮断弁２１０、コンプレッサ２３０、水素循環ポンプ２５０、冷媒循環ポンプ５００、排気排水弁６１０、抵抗測定装置９００などを制御し、すなわち、燃料電池システム１０００全体の制御を行う。

また、制御回路４００は、状態推定部４１０としても機能し、後述する水状態推定処理を実行する。さらに、制御回路４００は、燃料電池１００の発電終了時において、随時、抵抗測定装置９００に燃料電池１００のＦＣ抵抗値（以下では、ＦＣ抵抗値Ｒｉと呼ぶ）を検出させ、それをＲＡＭ４２０に記憶している。

Ａ２．水状態推定処理：
図３は、本実施例の燃料電池システム１０００が行う水状態推定処理のフローチャートである。この水状態推定処理は、燃料電池１００の発電開始前に実行し、すなわち、冷媒循環ポンプ５００、コンプレッサ２３０、水素循環ポンプ２５０を駆動する前に実行され、また、水素遮断弁２１０および排気排水弁６１０は、閉弁された状態で実行される。そして、この水状態推定処理は、燃料電池１００の発電開始前における気液分離器６００内の状態を推定する処理、すなわち、気液分離器６００内に貯留水が存在するか否か、貯留水が存在する場合には、その貯留水が、過冷却水でない液水、過冷却水、および、凍結状態、のうちどの状態であるかを推定する処理である。

この水状態推定処理において、まず、状態推定部４１０は、ＦＣ抵抗値ＲｉをＲＡＭ４２０から読み込む（ステップＳ１０）。次に、状態推定部４１０は、ＦＣ抵抗値Ｒｉが閾値Ｒｔｈ以下か否かを推定する（ステップＳ２０）。

状態推定部４１０は、ＦＣ抵抗値Ｒｉが閾値Ｒｔｈより大きい場合には（ステップＳ２０：Ｎｏ）、燃料電池１００の前回の発電終了時には、燃料電池１００内に水があまり滞留していなかったと推定し、気液分離器６００内には、貯留水が存在しない（または、貯留水がほとんどない状態）と推定する（ステップＳ３０）。状態推定部４１０は、その後、この処理を終了する。

また、状態推定部４１０は、ＦＣ抵抗値Ｒｉが閾値Ｒｔｈ以下の場合には（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）、燃料電池１００の前回の発電終了時には、燃料電池１００内に水が多く滞留していたと推定し、気液分離器６００内に貯留水があると推定する（ステップＳ３５）。

そして、状態推定部４１０は、次に、温度センサ５２０から低位冷媒温度Ｔ１を検出する（ステップＳ４０）。

次に、状態推定部４１０は、低位冷媒温度Ｔ１が閾値Ｔｔｈ１以下か否かを推定する（ステップＳ５０）。この閾値Ｔｔｈ１は、燃料電池システム１０００の具体的な設計等に基づいて、適宜決定されるが、例えば、水の融点を示す「０」とすることができる。

状態推定部４１０は、低位冷媒温度Ｔ１が閾値Ｔｔｈ１より大きい場合には（ステップＳ５０：Ｎｏ）、気液分離器６００の貯留水の温度は、閾値Ｔｔｈ１より高いと考えられるので、気液分離器６００の貯留水が、過冷却状態でない液体と推定する（ステップＳ６０）。状態推定部４１０は、その後、この処理を終了する。

状態推定部４１０は、低位冷媒温度Ｔ１が閾値Ｔｔｈ１以下の場合には（ステップＳ５０：Ｙｅｓ）、続いて、温度センサ５３０から高位冷媒温度Ｔ２を検出する（ステップＳ７０）。

状態推定部４１０は、高位冷媒温度Ｔ２が閾値Ｔｔｈ２以下か否かを推定する（ステップＳ８０）。この閾値Ｔｔｈ２は、閾値Ｔｔｈ１より小さい値である。また、閾値Ｔｔｈ２は、燃料電池システム１０００の具体的な設計等に基づいて、適宜決定されるが、例えば、過冷却水が安定な状態で過冷却状態から凍結状態に推移可能な温度を示す「−２０」〜「−４０」の間とすることができる。

状態推定部４１０は、高位冷媒温度Ｔ２が閾値Ｔｔｈ２より大きい場合には（ステップＳ８０：Ｎｏ）、気液分離器６００の貯留水の温度は、閾値Ｔｔｈ２より高く、閾値Ｔｔｈ１以下の範囲内であると考えられるので、気液分離器６００の貯留水が、過冷却状態であると推定する（ステップＳ９０）。状態推定部４１０は、その後、この処理を終了する。

状態推定部４１０は、高位冷媒温度Ｔ２が閾値Ｔｔｈ２以下の場合には（ステップＳ８０：Ｙｅｓ）、気液分離器６００の貯留水の温度は、閾値Ｔｔｈ２以下と考えられるので、気液分離器６００の貯留水が、凍結状態であると推定する（ステップＳ１００）。状態推定部４１０は、その後、この処理を終了する。

この水状態推定処理後、制御回路４００は、冷媒循環ポンプ５００、コンプレッサ２３０、水素循環ポンプ２５０などを駆動すると共に、水素遮断弁２１０を開弁し、燃料電池１００の発電を開始する。この場合、制御回路４００は、上記水状態推定処理において、貯留水が存在しないと推定した場合（図３：ステップＳ３０）、または、貯留水が過冷却状態でない液水と推定した場合（図３：ステップＳ６０）、または、貯留水が凍結状態と推定した場合（図３：ステップＳ１００）には、制約なく、定期的に、排気排水弁６１０の開閉制御を行い、不純物濃度が高くなった燃料ガスや貯留部６００Ｂの貯留水を、燃料電池システム１０００の外部へ排出する。

一方、制御回路４００は、上記水状態推定処理において、状態推定部４１０が、貯留水が過冷却状態であると推定した場合（図３：ステップＳ９０）には、燃料電池１００の発電開始後、貯留水が過冷却状態を脱却するまで排気排水弁６１０の開弁制御を行わない。なお、この場合、制御回路４００は、例えば、燃料電池１００の発電開始から所定時間経過した場合には、燃料電池１００から気液分離器６００に伝達される熱、燃料ガス中の水蒸気が凝縮する際の凝縮熱、または、燃料電池１００から排出される液水が持つ熱等によって、貯留水が過冷却状態から脱却したと推定し、排気排水弁６１０の開閉制御を解禁する。

以上のように、本実施例の燃料電池システム１０００では、気液分離器６００内の状態を、気液分離器６００に温度センサを設けることなく、燃料電池のＦＣ抵抗値Ｒｉ、または、低位冷媒温度Ｔ１、または、高位冷媒温度Ｔ２に基づいて推定するようにしている。このようにすれば、燃料電池システム１０００の小型化、または、軽量化を実現することができる。

また、本実施例の燃料電池システム１０００では、制御回路４００は、状態推定部４１０が、貯留水が過冷却状態であると推定した場合（図３：ステップＳ９０）には、燃料電池１００の発電開始後、貯留水が過冷却状態を脱却するまで排気排水弁６１０の開弁制御を行わないようにしている。このようにすれば、過冷却状態の貯留水が排気排水弁６１０を流れる際に凍結することに起因して排気排水弁６１０の開閉の制御が不能になることを防止することができる。

気液分離器６００および排気排水弁６１０は、請求項における貯留装置に該当し、排気排水弁６１０は、請求項における排出弁に該当し、状態推定部４１０は、請求項における状態推定部に該当し、冷媒排出マニホールドＭＬＯ、冷媒供給マニホールドＭＬＩ、冷媒循環流路５１０、または、冷媒循環系流路は、請求項における冷媒流路に該当し、閾値Ｔｔｈ１は、請求項における第１閾値、第２閾値、第４閾値のいずれかに該当し、閾値Ｔｔｈ２は、請求項における第３閾値または第５閾値に該当し、制御回路４００は、請求項における弁制御部に該当する。

Ｂ．第２実施例：
Ｂ１．燃料電池システム１０００Ａの構成：
図４は、本発明の第２実施例としての燃料電池システム１０００Ａの構成を示すブロック図である。本実施例の燃料電池システム１０００Ａは、第１実施例の燃料電池システム１０００と基本的に同様の構成となっているが、制御回路４００に、弁温度推定部４３０を備えており、ＲＡＭ４２０に、基準値テーブルＫＢ、フラグテーブルＦＢ、および、検定式データＫＤを備えている点で相違する。燃料電池システム１０００Ａにおいて、その他の構成は、燃料電池システム１０００と同様である。また、燃料電池システム１０００Ａは、第１実施例の燃料電池システム１０００と同様に、水状態推定処理を行うが、さらに、気液分離器６００に設けられる排気排水弁６１０の温度を推定し、その温度に基づいて、排気排水弁６１０が凍結の危険があるか否かを示す排気排水弁凍結危険フラグＦＧを記憶する排気排水弁温度推定処理も行う。

弁温度推定部４３０は、排気排水弁温度推定処理を実行する。基準値テーブルＫＢは、排気排水弁温度推定処理において、推定された排気排水弁温度Ｔｂを記憶する。この基準値テーブルＫＢに記憶された排気排水弁温度は、次に、再び排気排水弁温度Ｔｂを推定するための基準値となり、以下では、前回推定温度ＫＫとも呼ぶ。フラグテーブルＦＢは、排気排水弁凍結危険フラグＦＧを記憶する。検定式データＫＤは、予め実験的に求められた検定式を表すデータであり、詳細については、後述する。以下に、排気排水弁温度推定処理について説明する。

図５は、本実施例の燃料電池システム１０００Ａが行う排気排水弁温度推定処理を示すフローチャートである。図６は、排気排水弁温度推定処理におけるタイミングチャート例を示す図である。図６において、横軸が時間ｔを表している。この排気排水弁温度推定処理は、燃料電池システム１０００Ａにおける燃料電池１００の発電直前から発電終了後まで行われる。この排気排水弁温度推定処理を開始する時には、燃料電池１００の発電は行われておらず、すなわち、冷媒循環ポンプ５００、コンプレッサ２３０、および、水素循環ポンプ２５０を駆動しておらず、さらに、水素遮断弁２１０および排気排水弁６１０は、閉弁された状態である。燃料電池１００の発電は、後述するステップＳ１００の処理後に開始される。

まず、弁温度推定部４３０は、温度センサ５２０から低位冷媒温度Ｔ１を検出する（ステップＳ１００）。この処理後、燃料電池１００の発電が開始され、すなわち、冷媒循環ポンプ５００、コンプレッサ２３０、および、水素循環ポンプ２５０が駆動され、さらに、水素遮断弁２１０が開弁される（図６：ｔ１、ｔ３参照）。

続いて、弁温度推定部４３０は、基準値テーブルＫＢから前回推定温度ＫＫを読み込む（ステップＳ１１０）。そして、弁温度推定部４３０は、ステップＳ１００の処理で検出した低位冷媒温度Ｔ１と、読み込んだ前回推定温度ＫＫとを比較する（ステップＳ１２０）。

弁温度推定部４３０は、低位冷媒温度Ｔ１が前回推定温度ＫＫ以下の場合には（ステップＳ１２０：Ｙｅｓ）、低位冷媒温度Ｔ１を前回推定温度ＫＫとして基準値テーブルＫＢに記憶する（ステップＳ１３０）。弁温度推定部４３０は、低位冷媒温度Ｔ１が前回推定温度ＫＫより大きい場合には（ステップＳ１２０：Ｎｏ）、ステップＳ１４０の処理に移行する。

弁温度推定部４３０は、次に、低位冷媒温度Ｔ１を再検出する（ステップＳ１４０）。そして、弁温度推定部４３０は、検定式データＫＤを読み出し、検定式データＫＤが示す検定式に、低位冷媒温度Ｔ１、前回推定温度ＫＫを代入することで、その時点の排気排水弁温度Ｔｂを推定する（ステップＳ１５０）。ここで、検定式データＫＤが示す検定式について説明する。燃料電池システム１０００Ａにおいて、位置的関係から、低位冷媒温度Ｔ１は、燃料電池１００からの影響を受けやすく、排気排水弁温度Ｔｂは、低位冷媒温度Ｔ１より温度の応答性が悪い。従って、燃料電池１００の温度が上昇すると、低位冷媒温度Ｔ１は、素早く上昇するが、排気排水弁温度Ｔｂは、低位冷媒温度Ｔ１より少し遅れて上昇する。検定式は、このような温度の応答遅れが加味され、前回推定温度ＫＫを基準値として、低位冷媒温度Ｔ１の値から排気排水弁温度Ｔｂを推定するための式である。

弁温度推定部４３０は、このステップＳ１５０の処理を、燃料電池１００の発電開始時において、最初に行う場合（例えば、図６：ｔ３時点）、すなわち、燃料電池１００の発電開始時において、初めて排気排水弁温度Ｔｂの推定を行う場合には、基準値テーブルＫＢに記憶された前回推定温度ＫＫを排気排水弁温度Ｔｂとして推定する。この場合における前回推定温度ＫＫは、ステップＳ１００の処理で検出された低位冷媒温度Ｔ１と、前回の燃料電池１００の発電終了時における排気排水弁温度Ｔｂとのうち、低い方の温度である。つまり、所定の発電期間において、前回の燃料電池１００の発電終了時における排気排水弁温度Ｔｂ、若しくは、その発電開始時に検出した低位冷媒温度Ｔ１のうち、低い方の温度が、排気排水弁６１０の温度の初期値となる。例えば、図６において、ｔ３時で、燃料電池１００の発電が開始されるが、その時の低位冷媒温度Ｔ１は、閾値Ｔｔｈ１より大きく、ｔ２時点の排気排水弁温度Ｔｂ（前回推定温度ＫＫ）は、閾値Ｔｔｈ１未満であるので、ｔ２時、つまり、前回の燃料電池の発電終了時における排気排水弁温度Ｔｂ（前回推定温度ＫＫ）を、ｔ３時における排気排水弁温度Ｔｂとして推定する。

続いて、弁温度推定部４３０は、推定した排気排水弁温度Ｔｂを前回推定温度ＫＫとして基準値テーブルＫＢに記憶する（ステップＳ１６０）。

そして、弁温度推定部４３０は、排気排水弁温度Ｔｂが、閾値Ｔｔｈ１（第１実施例参照）以下であるか否かを判断する（ステップＳ１７０）。弁温度推定部４３０は、排気排水弁温度Ｔｂが、閾値Ｔｔｈ１以下である場合には（ステップＳ１７０：Ｙｅｓ）、排気排水弁６１０の凍結の危険があると判断し、フラグテーブルＦＢに記憶された排気排水弁凍結危険フラグＦＧをＯＮする（ステップＳ１８０）。例えば、図６において、発電開始時であるｔ１時では、排気排水弁温度Ｔｂが閾値Ｔｔｈ１未満であるので、排気排水弁凍結危険フラグＦＧがＯＮされる。

一方、弁温度推定部４３０は、排気排水弁温度Ｔｂが、閾値Ｔｔｈ１より大きい場合には（ステップＳ１７０：Ｎｏ）、排気排水弁６１０の凍結の危険はないと判断し、フラグテーブルＦＢに記憶された排気排水弁凍結危険フラグＦＧをＯＦＦする（ステップＳ１９０）。例えば、図６において、排気排水弁温度Ｔｂが閾値Ｔｔｈ１を少し越えた時点（ｔ４時）で、排気排水弁凍結危険フラグＦＧがＯＦＦされている。

続いて、弁温度推定部４３０は、燃料電池１００の発電が終了するか否かを判断する（ステップＳ２００）。弁温度推定部４３０は、燃料電池１００の発電が終了しない場合には（ステップＳ２００：Ｎｏ）、ステップＳ１４０の処理にリターンし、上記ステップＳ１４０〜Ｓ１８０の処理、または、ステップＳ１４０〜ステップＳ１９０の処理を繰り返す。一方、弁温度推定部４３０は、燃料電池１００の発電が終了する場合には（ステップＳ２００：Ｙｅｓ）、この排気排水弁温度推定処理を終了する。

制御回路４００は、フラグテーブルＦＢに記憶された排気排水弁凍結危険フラグＦＧが、ＯＮである場合には、必要に応じて排気排水弁６１０を開弁制御するが、排気排水弁凍結危険フラグＦＧが、ＯＦＦである場合には、排気排水弁６１０の開弁制御は、行わない。

ところで、例えば、燃料電池１００の発電により低位冷媒温度Ｔ１が閾値Ｔｔｈ１以上であるが、排気排水弁６１０の温度は、閾値Ｔｔｈ１未満の状態で、燃料電池１００が発電終了した場合（例えば、図６：ｔ２時）であって、すぐに燃料電池１００の発電を開始した場合（例えば、図６：ｔ３時）において、その時の低位冷媒温度Ｔ１を排気排水弁６１０の温度とみなすと、その低位冷媒温度Ｔ１は、閾値Ｔｔｈ１以上であるおそれがあり、すなわち、実際の排気排水弁６１０の温度は、閾値Ｔｔｈ１未満であるのに、閾値Ｔｔｈ１以上であると誤判定して、排気排水弁凍結危険フラグＦＧがＯＦＦとなってしまうおそれがあった。このような状況では、気液分離器６００の貯留水や排気排水弁６１０内部に存在する水が過冷却水である可能性があった。そうすると、この誤判定に基づいて、排気排水弁６１０を開弁してしまい、排気排水弁６１０で過冷却水が開弁状態のまま凍結し、排気排水弁６１０の制御が不能になるおそれがあった。

一方、本実施例の燃料電池システム１０００Ａが行う排気排水弁温度推定処理では、燃料電池１００の発電開始時において、初めて排気排水弁温度Ｔｂの推定を行う場合には、その時検出した低位冷媒温度Ｔ１と、前回の燃料電池１００の発電終了時における排気排水弁温度Ｔｂとのうち、低い方の温度を、排気排水弁温度Ｔｂとして推定するようにしている。このようにすれば、例えば、燃料電池１００が発電終了し、すぐに燃料電池１００の発電を開始した場合において、低位冷媒温度Ｔ１の温度が閾値Ｔｔｈ１以上であり、実際の排気排水弁温度Ｔｂが、閾値Ｔｔｈ１未満の場合には、前回の燃料電池１００の発電終了時における排気排水弁温度Ｔｂを今回の排気排水弁温度Ｔｂとして推定するので、排気排水弁温度Ｔｂが閾値Ｔｔｈ１以上であると誤判定して、排気排水弁凍結危険フラグＦＧをＯＦＦにすることを抑制することができる。その結果、排気排水弁６１０が制御不能になることを抑制することができる。

本実施例の燃料電池システム１０００Ａが行う排気排水弁温度推定処理では、排気排水弁温度Ｔｂの初期値を推定後、前回推定温度ＫＫを基準値として、排気排水弁温度Ｔｂを推定している。このようにすれば、排気排水弁温度Ｔｂを正確に推定することができる。

また、本実施例の燃料電池システム１０００Ａが行う排気排水弁温度推定処理では、排気排水弁温度Ｔｂに基づいて、排気排水弁６１０が凍結する危険があるか否かを判定するようにしている。このようにすれば、排気排水弁６１０が凍結する危険があるか否かを正確に判定することができる。

本実施例において、排気排水弁６１０は、請求項における排出弁に該当し、冷媒循環流路５１０は、請求項における冷媒流路に該当し、弁温度推定部４３０は、請求項における弁温度推定部に該当し、排気排水弁凍結危険フラグＦＧがＯＮの状態が、請求項における凍結危険情報に該当し、排気排水弁凍結危険フラグＦＧがＯＦＦの状態が、請求項における凍結危険解除情報に該当し、フラグテーブルＦＢは、請求項における排出弁凍結情報記憶部に該当する。

Ｃ．変形例：
なお、上記各実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、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、例えば以下のような変形も可能である。

Ｃ１．変形例１：
上記実施例の燃料電池システム１０００において、水状態推定処理（図３）で、制御回路４００は、気液分離器６００内に貯留水があるか否かの推定を、燃料電池１００の前回の発電終了時のＦＣ抵抗値Ｒｉに基づいて行っていたが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、制御回路４００は、水状態推定処理を実行する前や、燃料電池１００の前回の発電中に、抵抗測定装置９００に燃料電池１００のＦＣ抵抗値を検出させ、そのＦＣ抵抗値に基づいて、気液分離器６００内に貯留水があるか否かの推定を行うようにしてもよい。このようにしても上記実施例と同様の効果を奏することができる。

また、制御回路４００は、燃料電池１００の前回の発電中または発電終了時において、燃料電池１００の燃料電池温度を検出し、その燃料電池温度に基づいて、気液分離器６００内に貯留水があるか否かの推定を行うようにしてもよい。この場合、制御回路４００は、例えば、冷媒の出口温度である高位冷媒温度Ｔ２を、燃料電池温度として検出する。このようにすれば、抵抗測定装置９００を設けることなく、気液分離器６００内の貯留水の存在可否を推定することができるので、燃料電池システム１０００の小型化、または、軽量化を実現することができる。

さらに、制御回路４００は、燃料電池１００の前回の発電中または発電終了時において、燃料電池１００の出力電流値を検出し、その出力電流値に基づいて、気液分離器６００内に貯留水があるか否かの推定を行うようにしてもよい。このようにすれば、抵抗測定装置９００を設けることなく、気液分離器６００内の貯留水の存在可否を推定することができるので、燃料電池システム１０００の小型化、または、軽量化を実現することができる。

Ｃ２．変形例２：
上記実施例の燃料電池システム１０００は、例えば、自動車などの車両や、船舶、飛行機、リニアモーターカなどに搭載することが可能である。このようにすれば、このような搭載装置の小型化、または、軽量化を実現することが可能となる。

Ｃ３．変形例３：
上記実施例の燃料電池システム１０００Ａでは、排気排水弁温度推定処理において、冷媒の温度として、低位冷媒温度Ｔ１を用いているが、本発明はこれに限られるものではなく、高位冷媒温度Ｔ２を用いるようにしてもよい。このようにしても上記実施例と同様の効果を奏することができる。

Ｃ４．変形例４：
上記実施例の燃料電池システム１０００Ａでは、排気排水弁温度推定処理において、ステップＳ１００〜ステップＳ１３０の処理で、低位冷媒温度Ｔ１と前回推定温度ＫＫとを比較し、小さい方の温度を新たな前回推定温度ＫＫとして、基準値テーブルＫＢに記憶するようにしているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、高位冷媒温度Ｔ２を検出し、低位冷媒温度Ｔ１、高位冷媒温度Ｔ２、および、前回推定温度ＫＫを比較し、一番小さい温度を、新たな前回推定温度ＫＫとして、基準値テーブルＫＢに記憶するようにしてもよい。このようにしても上記実施例の効果を奏することができる。

本発明の第１実施例としての燃料電池システム１０００の構成を示すブロック図である。 燃料電池１００の片側端部に配置されるエンドプレート３００Ｂの正面図である。 第１実施例の燃料電池システム１０００が行う水状態推定処理のフローチャートである。 本発明の第２実施例としての燃料電池システム１０００Ａの構成を示すブロック図である。 第２実施例の燃料電池システム１０００Ａが行う排気排水弁温度推定処理を示すフローチャートである。 排気排水弁温度推定処理におけるタイミングチャート例を示す図である。

符号の説明

２０...燃料電池セル
１００...燃料電池
２００...水素タンク
２０４...燃料ガス供給流路
２０６...燃料ガス排出流路
２０７...ガス循環流路
２１０...水素遮断弁
２３０...コンプレッサ
２３４...酸化ガス供給流路
２３６...酸化ガス排出流路
２５０...水素循環ポンプ
３００...エンドプレート
３００Ａ...エンドプレート
３００Ｂ...エンドプレート
３１０...テンションプレート
３２０...ボルト
３３０Ａ...インシュレータ
３３０Ｂ...インシュレータ
３４０Ａ...ターミナル
３４０Ｂ...ターミナル
４００...制御回路
４１０...状態推定部
４２０...ＲＡＭ
ＫＢ...基準値テーブル
ＦＢ...フラグテーブル
４３０...弁温度推定部
５００...冷媒循環ポンプ
５１０...冷媒循環流路
５２０，５３０...温度センサ
５５０...ラジエータ
６００...気液分離器
６００Ａ...凝縮部
６００Ｂ...貯留部
６１０...排気排水弁
６１０Ｂ...貯留部
６２０...排気排水流路
９００...抵抗測定装置
９１０...配線
１０００，１０００Ａ...燃料電池システム
Ｔ１...低位冷媒温度
Ｔ２...高位冷媒温度
Ｒｉ...ＦＣ抵抗値
ＭＨＩ...燃料ガス供給マニホールド
ＭＬＩ...冷媒供給マニホールド
ＭＨＯ...燃料ガス排出マニホールド
ＭＬＯ...冷媒排出マニホールド

Claims (13)

1. 燃料電池を備えた燃料電池システムであって、
   前記燃料電池から排出される水を貯留する貯留装置と、
   前記貯留装置に前記水が貯留されているか否かを、前記燃料電池の内部抵抗値がしきい値よりも大きいか小さいかに基づいて推定する状態推定部であって、前記燃料電池の内部抵抗値が前記しきい値よりも小さい場合には前記貯留装置に前記水が貯留され、前記燃料電池の内部抵抗値が前記しきい値よりも大きい場合には前記貯留装置に前記水が貯留されていないと推定する状態推定部と、
   を備えることを特徴とする燃料電池システム。
2. 請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、
   前記内部抵抗値は、前記燃料電池の前回の発電終了時における内部抵抗値である、燃料電池システム。
3. 燃料電池を備えた燃料電池システムであって、
   前記燃料電池から排出される水を貯留する貯留装置と、
   前記燃料電池を冷却する冷媒を流すための冷媒流路と、
   前記貯留装置内に前記水が貯留されている場合において、前記冷媒流路の冷媒温度に基づいて、前記水の状態が、過冷却状態ではない液体、過冷却状態、または、凍結状態のうち、いずれの状態であるかを推定する状態推定部と、
   を備えることを特徴とする燃料電池システム。
4. 請求項３に記載の燃料電池システムにおいて、
   前記冷媒流路は、
   少なくとも一部が、鉛直方向に高低差を有しており、
   前記貯留装置は、
   前記冷媒流路の高位部分と、低位部分との間であって、前記燃料電池に接して配置されており、
   前記状態推定部は、
   前記燃料電池の発電開始前であって前記冷媒流路の前記冷媒が停止した状態で、前記冷媒流路の前記低位部分の前記冷媒温度が第１閾値より大きい場合に、前記水の状態を、過冷却状態ではない液体と推定することを特徴とする燃料電池システム。
5. 請求項３または請求項４に記載の燃料電池システムにおいて、
   前記冷媒流路は、
   少なくとも一部が、鉛直方向に高低差を有しており、
   前記貯留装置は、
   前記冷媒流路の高位部分と、低位部分との間であって、前記燃料電池に接して配置されており、
   前記状態推定部は、
   前記燃料電池の発電開始前であって前記冷媒流路の前記冷媒が停止した状態で、前記冷媒流路の前記低位部分の前記冷媒温度が第２閾値以下の場合であって、前記冷媒流路の前記高位部分の前記冷媒温度が前記第２閾値よりも小さい第３閾値より大きい場合に、前記水の状態を、過冷却状態と推定することを特徴とする燃料電池システム。
6. 請求項５に記載の燃料電池システムにおいて、
   前記貯留装置は、
   前記水を排出するための排出弁を備え、
   前記燃料電池システムは、
   前記排出弁の開閉を制御する弁制御部を備え、
   前記弁制御部は、
   前記状態推定部が、前記水の状態を、過冷却状態と推定した場合には、所定条件を満たすまで前記排出弁を開弁させないことを特徴とする燃料電池システム。
7. 請求項３ないし請求項６のいずれかに記載の燃料電池システムにおいて、
   前記冷媒流路は、
   少なくとも一部が、鉛直方向に高低差を有しており、
   前記貯留装置は、
   前記冷媒流路の高位部分と、低位部分との間であって、前記燃料電池に接して配置されており、
   前記状態推定部は、
   前記燃料電池の発電開始前であって前記冷媒流路の前記冷媒が停止した状態で、前記冷媒流路の前記低位部分の前記冷媒の温度が第４閾値以下の場合であって、前記冷媒流路の前記高位部分の前記冷媒温度が前記第４閾値よりも小さい第５閾値以下の場合に、前記水の状態を、凍結状態と推定することを特徴とする燃料電池システム。
8. 燃料電池を備えた燃料電池システムであって、
   前記燃料電池から排出される水を貯留し、前記水を排出するための排出弁を備える貯留装置と、
   前記燃料電池を冷却する冷媒を流すための冷媒流路と、
   排出弁温度を推定する弁温度推定部と、
   前記弁温度推定部が推定した前記排出弁温度を記憶する弁温度記憶部と、
   を備え、
   前記弁温度推定部は、
   前記燃料電池の発電開始時において、前記冷媒温度を検出し、検出した前記冷媒温度と、前回の発電終了時において前記弁温度記憶部に記憶された前記排出弁温度と、のうち、低い方の温度を前記発電開始時における前記排出弁温度と推定することを特徴とする燃料電池システム。
9. 請求項８に記載の燃料電池システムにおいて、
   前記弁温度推定部は、
   前記燃料電池の発電時において、新たに前記排出弁温度を推定する場合には、前記冷媒温度を検出し、検出した前記冷媒温度と、前回推定した前記排出弁温度とを、前記冷媒温度を検出した前記冷媒流路の位置と前記排出弁との位置的関係から生じる前記冷媒と前記排出弁との温度の応答遅れが加味された検定式に代入することで、推定することを特徴とする燃料電池システム。
10. 請求項８または請求項９に記載の燃料電池システムにおいて、
    前記弁温度推定部は、
    推定した前記排出弁温度に基づいて、前記排出弁が凍結する危険があるか否かを判定することを特徴とする燃料電池システム。
11. 請求項１０に記載の燃料電池システムにおいて、
    排出弁凍結情報記憶部を備え、
    前記弁温度推定部は、
    前記排出弁が凍結する危険があると判定した場合には、前記排出弁凍結情報記憶部に、前記排出弁が凍結する危険があることを示す凍結危険情報を記憶することを特徴とする燃料電池システム。
12. 請求項１０または請求項１１に記載の燃料電池システムにおいて、
    排出弁凍結情報記憶部を備え、
    前記弁温度推定部は、
    前記排出弁が凍結する危険がないと判定した場合には、前記排出弁凍結情報記憶部に、前記排出弁が凍結する危険がほぼないことを示す凍結危険解除情報を記憶することを特徴とする燃料電池システム。
13. 請求項３ないし請求項１２のいずれかに記載の燃料電池システムにおいて、
    前記冷媒流路は、
    前記燃料電池内部、または、前記燃料電池近傍に形成されることを特徴とする燃料電池システム。

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