燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法与流程

本发明涉及一种使从燃料电池排出的气体循环到燃料电池的燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法。

背景技术：

在日本JP2010-3493A中公开了如下一种燃料电池系统：当在燃料电池系统的停止过程中从燃料电池排出的负极排气的温度低于规定温度时，扫除负极气体的流路中的气体。

技术实现要素：

搭载于车辆的燃料电池系统根据使用燃料电池系统的环境不同，有时例如在负30℃的零下被启动。在这种情况下，在使负极排气循环到燃料电池的燃料电池系统中，在从高压罐供给的负极气体与负极排气合流时，负极排气中的水蒸气结冰而在流路内生成冰。

因此，即使如上所述那样在燃料电池系统停止时扫除负极气体的流路中的气体，在流路内形成的冰也会残留而不被去除。当在残留有冰的状态下再次启动燃料电池系统时，存在以下担忧：在残留的冰之上进一步生成冰，流路堵塞而不再能够向燃料电池供给气体。

本发明是着眼于这种问题而完成的，其目的在于提供一种防止在零下启动时燃料电池中循环的气体的流路冻结的燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法。

根据本发明的某个方式，向燃料电池供给负极气体和正极气体并且根据负载使燃料电池发电的燃料电池系统包括使从燃料电池排出的负极气体和正极气体中的某一个排出气体循环到燃料电池的部件。该燃料电池系统包括：发电控制部，其基于负载来控制燃料电池的发电状态；冻结预测部，其基于燃料电池系统的温度来预测部件的冻结；以及运转执行部，在预测出部件的冻结时，该运转执行部在接收到燃料电池系统的停止指令时不进行燃料电池系统的停止，或者，在停止燃料电池系统之后执行暖机运转。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式中的燃料电池系统的结构的图。

图2是表示对燃料电池系统进行控制的控制器的功能结构的框图。

图3是表示燃料电池系统的停止方法的流程图。

图4是表示冻结防止处理的流程图。

图5是表示运算冰量的结构的框图。

图6是表示对向燃料电池堆供给的正极气体的压力进行控制的结构的框图。

图7是表示对从压缩机喷出的正极气体的流量进行控制的结构的框图。

图8是表示对向燃料电池堆供给的正极气体的压力进行控制的结构的框图。

图9是表示干燥要求压力对应表的图。

图10是表示对加热燃料电池堆的冷却水的加热器的输出进行控制的结构的图。

图11是表示对燃料电池堆的电力进行控制的结构的框图。

图12是在燃料电池系统的停止处理中执行干燥/暖机运转时的时序图。

图13是表示干燥/暖机运转中的正极气体的控制状态的时序图。

图14是本发明的第三实施方式中的在燃料电池系统停止后执行干燥/暖机运转时的时序图。

图15是表示对喷射泵的暖机完成阈值进行校正的对应表的图。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本发明的实施方式。

(第一实施方式)

图1是表示本发明的实施方式中的燃料电池系统的结构例的图。

燃料电池系统100构成从外部对燃料电池供给发电所需的燃料气体、根据电负载使燃料电池发电的电源系统。燃料电池系统100由控制器101来控制。

燃料电池系统100包括燃料电池堆1、蓄电池2、DC/DC转换器3、电负载4、正极(Cathode)气体供排装置10、负极(Anode)气体供排装置20、堆冷却装置30以及堆电阻测定装置45。正极气体供排装置10、负极气体供排装置20以及堆冷却装置30分别是为了使燃料电池堆1发电而使用的辅机。

蓄电池2是辅助燃料电池堆1的电源。蓄电池2例如输出数百V的电压。

DC/DC转换器3是将燃料电池堆1的电压和蓄电池2的电压相互调整的双向性的电压变换器。DC/DC转换器3连接于燃料电池堆1与蓄电池2之间。DC/DC转换器3由控制器101来控制，使用从蓄电池2输出的电力来调整燃料电池堆1的电压。

例如，从电负载4要求的电力越大，则DC/DC转换器3使燃料电池堆1的电压越低使得从燃料电池堆1取出的输出电流越大。

利用从燃料电池堆1和蓄电池2供给的电力来驱动电负载4。作为电负载4，例如能够列举出对车辆进行驱动的电动马达、燃料电池堆1的辅机的一部分等。

在本实施方式中，电负载4连接于将燃料电池堆1与DC/DC转换器3之间连接的电源线。此外，也可以是以下结构：在燃料电池堆1与DC/DC转换器3之间的电源线上连接电动马达，在蓄电池2与DC/DC转换器3之间的电源线上连接辅机的一部分。

燃料电池堆1是层叠数百块电池单元而成的，例如产生数百V(伏特)的直流电压。

燃料电池由负极电极(燃料极)、正极电极(氧化剂极)以及夹在负极电极与正极电极之间的电解质膜构成。在燃料电池中，负极电极中含氢的负极气体(燃料气体)与正极电极中含氧的正极气体(氧化剂气体)在电解质膜中发生电化学反应(发电反应)。在负极电极和正极电极处，进行以下的电化学反应。

负极电极：2H₂→4H⁺+4e^-…(1)

正极电极：4H⁺+4e^-+O₂→2H₂O…(2)

通过上述(1)和(2)所示的电化学反应，在产生电动势的同时生成水。层叠成燃料电池堆1的各燃料电池串联连接，因此各燃料电池所产生的单元电压的总和即为燃料电池堆1的输出电压。

从正极气体供排装置10向燃料电池堆1供给正极气体，并且从负极气体供排装置20向燃料电池堆1供给负极气体。

正极气体供排装置10是向燃料电池堆1供给正极气体、并且将从燃料电池堆1排出的正极排气排出到大气的装置。正极排气包括未被燃料电池堆1消耗的剩余的正极气体、发电所伴有的生成水等杂质。

正极气体供排装置10具备正极气体供给通路11、压缩机12、正极气体排出通路13、正极压力调节阀14、旁路通路15以及旁路阀16。

正极气体供给通路11是用于向燃料电池堆1供给正极气体的通路。正极气体供给通路11的一端与用于从外部大气取入含氧的空气的通路连通，另一端与燃料电池堆1的正极气体入口孔连接。

压缩机12设置于正极气体供给通路11。压缩机12从外部大气向正极气体供给通路11取入空气，将该空气作为正极气体供给到燃料电池堆1。压缩机12由控制器101来控制。

正极气体排出通路13是用于从燃料电池堆1排出正极排气的通路。正极气体排出通路13的一端与燃料电池堆1的正极气体出口孔连接，另一端成为开口。

正极压力调节阀14设置于正极气体排出通路13。作为正极压力调节阀14，在本实施方式中，使用能够阶段性地变更阀的开度的电磁阀。正极压力调节阀14由控制器101来控制开闭。通过该开闭控制来将向燃料电池堆1供给的正极气体的压力调节为期望的压力。

旁路通路15是用于将从压缩机12喷出的正极气体的一部分直接排出到正极气体排出通路13而不供给到燃料电池堆1的通路。

旁路通路15的一端连接于压缩机12与燃料电池堆1之间的正极气体供给通路11，另一端连接于比正极压力调节阀14更靠上游的正极气体排出通路13。即，旁路通路15从比压缩机12更靠下游的正极气体供给通路11分支出来，与比正极压力调节阀14更靠上游的正极气体排出通路13合流。

旁路阀16设置于旁路通路15。作为旁路阀16，在本实施方式中，使用能够阶段性地变更阀的开度的电磁阀。旁路阀16由控制器101来控制。

例如，在稀释从燃料电池堆1排出的氢所需的正极气体的流量(以下称为“氢稀释要求流量”。)变得大于燃料电池堆1的发电所需的正极气体的流量的情况下，旁路阀16被打开。

或者，在避免压缩机12中产生的浪涌所需的正极气体的流量(以下称为“浪涌避免要求流量”。)变得大于燃料电池堆1的发电所需的正极气体的流量的情况下，旁路阀16被打开。

此外，在燃料电池堆1的发电所需的正极气体的流量大于氢稀释要求流量、浪涌避免要求流量等的值时，旁路阀16被闭合。

负极气体供排装置20是向燃料电池堆1供给负极气体、并且使从燃料电池堆1排出的负极排气循环到燃料电池堆1并去除负极排气中的杂质的装置。杂质是指从正极经由电解质膜向负极透过来的空气中的氮、发电所伴有的生成水等。

负极气体供排装置20具备高压罐21、负极气体供给通路22、热交换器23、负极压力调节阀24、喷射泵25、负极气体循环通路26、气液分离装置27、放气通路28以及放气阀29。

高压罐21将要向燃料电池堆1供给的负极气体保持为高压状态来贮存。

负极气体供给通路22是用于向燃料电池堆1供给高压罐21中贮存的负极气体的通路。负极气体供给通路22的一端与高压罐21连接，另一端与燃料电池堆1的负极气体入口孔连接。

热交换器23设置于比负极压力调节阀24更靠上游的负极气体供给通路22。热交换器23在被燃料电池堆1升温的冷却水与从高压罐21供给的负极气体之间交换热。冷却水是用于冷却燃料电池堆1的冷却介质。

在燃料电池系统100低温启动时，热交换器23具有通过在燃料电池堆1中循环的冷却水来加热向负极气体供给通路22供给的负极气体的功能。

负极压力调节阀24设置于热交换器23与喷射泵25之间的负极气体供给通路22。作为负极压力调节阀24，在本实施方式中，使用能够阶段性地变更阀的开度的电磁阀。负极压力调节阀24由控制器101来控制开闭。通过该开闭控制来调节向燃料电池堆1供给的负极气体的压力。

在负极压力调节阀24与喷射泵25之间的负极气体供给通路22上，设置有对从高压罐21供给的负极气体的温度(以下称为“供给气体温度”。)进行检测的温度传感器41。温度传感器41将表示检测出的温度的检测信号输出到控制器101。

此外，在本实施方式中，温度传感器41设置于负极压力调节阀24与喷射泵25之间的负极气体供给通路22，但是也可以设置于热交换器23与负极压力调节阀24之间的负极气体供给通路22。

喷射泵25设置于负极压力调节阀24与燃料电池堆1之间的负极气体供给通路22。喷射泵25是使负极气体循环通路26与负极气体供给通路22合流的泵或引射器。通过使用喷射泵25，能够以简易的结构使负极排气循环到燃料电池堆1。

喷射泵25通过加快由负极压力调节阀24供给的负极气体的流速来吸引从燃料电池堆1排出的负极排气从而使该负极排气循环到燃料电池堆1。

喷射泵25例如由喷嘴(Nozzle)和扩散器(Diffuser)构成。喷嘴用于加快负极气体的流速来向扩散器喷射负极气体。喷嘴形成为圆筒状，开口随着接近喷嘴的顶端部而变窄。因此，负极气体的流速在顶端部变快而向扩散器喷射负极气体。

扩散器用于利用从喷嘴喷射的负极气体的流速来吸引负极排气。扩散器使从喷嘴喷射的负极气体与吸引到的负极排气合流，将该合流后的气体向燃料电池堆1喷出。在扩散器中在与喷嘴相同的轴上形成有合流通路。合流通路的开口形成为随着接近喷出口而变大。扩散器中形成有从吸引口延伸至喷嘴的顶端部分的圆筒状的吸引腔，吸引腔与合流通路连通。

在喷射泵25与燃料电池堆1之间的负极气体供给通路22上设置有压力传感器42。压力传感器42对向燃料电池堆1供给的负极气体的压力(以下称为“堆入口气体压力”。)进行检测。压力传感器42将表示检测出的压力的检测信号输出到控制器101。

负极气体循环通路26是用于使从燃料电池堆1排出的负极排气循环到负极气体供给通路22的通路。负极气体循环通路26的一端与燃料电池堆1的负极气体出口孔连接，另一端与喷射泵25的吸引口(循环口)连接。

气液分离装置27设置于负极气体循环通路26。气液分离装置27将负极排气所包含的生成水、氮气等杂质从剩余的负极气体中分离出来。气液分离装置27使负极排气所包含的水蒸气凝结来使其成为液态水。

经气液分离装置27去除了杂质的负极气体通过负极气体循环通路26后经由喷射泵25再次被供给到负极气体供给通路22。另外，在气液分离装置27的下部形成有将杂质排出到放气通路28的排出孔。

放气通路28是用于排出由气液分离装置27分离出的杂质的通路。放气通路28的一端与气液分离装置27的排出孔连接，另一端与比正极压力调节阀14更靠下游的正极气体排出通路13连接。

放气阀29设置于放气通路28。放气阀29由控制器101来控制开闭。通过该开闭控制来向正极气体排出通路13排出氮气、液态水等杂质。

堆冷却装置30是使用作为冷却介质的冷却水来将燃料电池堆1调整为适于发电的温度的装置。堆冷却装置30包括冷却水循环通路31、冷却水泵32、散热器33、旁路通路34、加热器35、恒温器36、分支通路37、堆入口水温传感器43以及堆出口水温传感器44。

冷却水循环通路31是用于使冷却水循环到燃料电池堆1的通路。冷却水循环通路31的一端与燃料电池堆1的冷却水入口孔连接，另一端与燃料电池堆1的冷却水出口孔连接。

冷却水泵32设置于冷却水循环通路31。冷却水泵32将冷却水供给到燃料电池堆1和热交换器23。冷却水泵32由控制器101来控制。

散热器33设置于冷却水泵32的冷却水吸入口侧的冷却水循环通路31。散热器33对被燃料电池堆1加热的冷却水进行冷却。

旁路通路34是绕过散热器33的通路。旁路通路34的一端与燃料电池堆1的冷却水出口侧的冷却水循环通路31连接，另一端与恒温器36连接。

加热器35设置于旁路通路34。加热器35在对燃料电池堆1进行暖机时被通电来对冷却水进行加热。在本实施方式中，通过DC/DC转换器3从燃料电池堆1对加热器35供给电力来使加热器35发热。

恒温器36设置于旁路通路34与冷却水循环通路31合流的部分处。恒温器36是三通阀。恒温器36根据在恒温器36的内部流动的冷却水的温度来自动地开闭。

例如，恒温器36在冷却水的温度低于规定的开阀温度时为关闭的状态，仅将经由旁路通路34过来的冷却水供给到燃料电池堆1。由此，燃料电池堆1中流通比经由散热器33过来的冷却水高温的冷却水。

另一方面，当冷却水的温度变为开阀温度以上时，恒温器36开始逐渐打开。然后，恒温器36将经由旁路通路34过来的冷却水与经由散热器33过来的冷却水混合后供给到燃料电池堆1。由此，比经由旁路通路34过来的冷却水低温的冷却水流到燃料电池堆1。

分支通路37从冷却水泵32与燃料电池堆1的冷却水入口孔之间的冷却水循环通路31分支，经由热交换器23来与比旁路通路34更靠上游的冷却水循环通路31合流。

堆入口水温传感器43设置于位于燃料电池堆1的冷却水入口孔的附近的冷却水循环通路31。堆入口水温传感器43对向燃料电池堆1流入的冷却水的温度(以下称为“堆入口水温”。)进行检测。堆入口水温传感器43将表示检测出的温度的检测信号输出到控制器101。

堆出口水温传感器44设置于位于燃料电池堆1的冷却水出口孔的附近的冷却水循环通路31。堆出口水温传感器44对从燃料电池堆1排出的冷却水的温度(以下称为“堆出口水温”。)进行检测。堆出口水温传感器44将表示检测出的温度的检测信号输出到控制器101。

堆电阻测定装置45测定燃料电池堆1的内部电阻(HFR：High Frequency Resistance(高频电阻))，以估计构成层叠成燃料电池堆1的燃料电池的电解质膜的湿润度。电解质膜的湿润度越小、即电解质膜中的水分越少而感觉越干，则内部电阻越大。另一方面，电解质膜的湿润度越大、即电解质膜中的水分越多而感觉越湿，则内部电阻越小。

例如，堆电阻测定装置45向燃料电池堆1的正极端子提供交流电流，检测交流电流所引起的正极端子与负极端子之间的交流电压。然后，堆电阻测定装置45通过将交流电压的振幅除以交流电流的振幅来计算内部电阻，将计算出的该内部电阻的值、即HFR输出到控制器101。

控制器101由具备中央运算装置(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)以及输入输出接口(I/O接口)的微型计算机构成。

从温度传感器41、压力传感器42、堆入口水温传感器43、堆出口水温传感器44以及堆电阻测定装置45输出的检测值被输入到控制器101。

控制器101基于所输入的值、对燃料电池堆1要求的要求电力以及针对辅机的指令值来控制压缩机12、正极压力调节阀14、旁路阀16、负极压力调节阀24以及放气阀29。由此，良好地维持燃料电池堆1的发电状态。

控制器101在燃料电池系统100被启动时，执行将燃料电池堆1暖机到适于发电的温度的控制(以下称为“暖机运转”)。

在暖机运转中，控制器101对DC/DC转换器3进行控制，使得从燃料电池堆1对压缩机12、冷却水泵32、加热器35等辅机供给电力。

由此，利用燃料电池堆1发出驱动辅机所需的驱动电力，因此燃料电池堆1自身进一步发热。除此以外，通过加热器35的发热(输出)，燃料电池堆1的冷却水被加热而对燃料电池堆1进行加热。

此时，使燃料电池堆1的发电量越大，则燃料电池堆1的发热量越大，因此控制器101将压缩机12的转速、加热器35的输出设定为可变范围的上限值。由此，促进燃料电池堆1的暖机。

在如上所述的燃料电池系统中，还设想以下的情况：在零下的温度环境下启动时，从高压罐21向喷射泵25供给的负极气体的温度变为负30℃。

在这种状况下，在向喷射泵25供给的负极气体与由喷射泵25吸引的负极排气合流的部分处，负极排气中的水蒸气成为液态水，该液态水结冰而生成冰。因此，直到负极气体与负极排气的合流气体的温度超过冰点为止，喷射泵25中形成的冰的量增加。

例如，在合流气体达到冰点之前停止燃料电池系统100时，喷射泵25内会保持为形成有冰的状态。当在该状态下再次启动燃料电池系统100时，会在形成于喷射泵25内的冰之上进一步生成冰。因此，存在以下担忧：在燃料电池系统100的运转中负极气体与负极排气的合流部分的流路堵塞，不再能够向燃料电池堆1供给负极气体。在此，将流路因冰而堵塞的情况称为冻结。

因此，在本实施方式中，控制器101在接收到停止燃料电池堆1的发电的停止指令时，执行燃料电池堆1的暖机运转。

图2是表示本发明的第一实施方式中的控制器101的基本结构的图。

控制器101具备对燃料电池系统100进行控制的系统控制部102。系统控制部102包括发电控制部200、停止控制部300以及指令部400。

发电控制部200基于要求电力来控制燃料电池堆1的发电状态。要求电力是指从电动马达等电负载4对燃料电池堆1要求的电力。

例如，发电控制部200参照燃料电池堆1的电流电压(IV)特性，基于要求电力来计算从燃料电池堆1取出的电流的目标值(以下称为“目标电流”。)。

发电控制部200基于该目标电流来计算向燃料电池堆1供给的正极气体的目标压力和目标流量，并且基于目标电流来计算向燃料电池堆1供给的负极气体的目标压力。并且，发电控制部200基于目标电流来计算向燃料电池堆1供给的冷却水的目标流量。

这样，发电控制部200基于电负载4的要求电力来求出正极气体的目标压力及目标流量、负极气体的目标压力以及冷却水的目标流量，使用这些参数来使燃料电池堆1发电。

停止控制部300基于燃料电池系统100的停止指令来将燃料电池系统100控制为预先决定的停止状态。

停止控制部300包括冻结预测处理部310和运转执行部311。

冻结预测处理部310构成基于燃料电池系统100的温度来预测喷射泵25的冻结的冻结预测部。

燃料电池系统100的温度是预测喷射泵25的冻结的参数，例如使用外部气温、燃料电池堆1的温度、被喷射泵25循环(吸引)的负极排气的温度(循环气体温度)、供给气体温度等。

在接收到燃料电池系统100的停止指令时，冻结预测处理部310预测喷射泵25的冻结，判断是否需要将燃料电池堆1控制为预先决定的状态。

冻结预测处理部310判断是否需要将燃料电池堆1的电解质膜控制为预先决定的干燥状态。在本实施方式中，冻结预测处理部310基于从堆电阻测定装置45输出的内部电阻(HFR)的值，来判断是否需要将电解质膜控制为干燥状态。

另外，冻结预测处理部310基于燃料电池系统100的温度来判断是否需要去除在喷射泵25内生成的冰。

在本实施方式中，冻结预测处理部310基于燃料电池堆1的温度(以下称为“堆温度”。)来判断是否需要去除冰。例如，在堆温度低于能够去除喷射泵25内的冰的温度的情况下，冻结预测处理部310预测为喷射泵25冻结。

在本实施方式中，冻结预测处理部310估计喷射泵25内的冰量，基于该冰量来预测喷射泵25的冻结。

在通过冻结预测处理部310预测出喷射泵25的冻结时，在接收到燃料电池系统100的停止指令的情况下，运转执行部311不进行燃料电池系统100的停止而执行暖机运转。运转执行部311包括干燥运转部320和暖机运转部330。

在通过冻结预测处理部310判断为需要将电解质膜控制为干燥状态的情况下，干燥运转部320执行以下的干燥运转：以使电解质膜从湿的状态变为预先决定的干燥状态的方式控制燃料电池系统100。

例如，干燥运转部320提高正极气体的目标流量，降低正极气体的目标压力，以增加由正极气体从燃料电池堆1带出的水蒸气的排出量。

另外，在堆温度低于冰点的情况下，干燥运转部320对燃料电池堆1进行暖机。由此，燃料电池堆1的温度上升，燃料电池堆1内的饱和水蒸气量增加，因此能够增加由正极气体带出的水蒸气的排出量。

通过像这样执行干燥运转，能够避免以下事态：在燃料电池系统100停止之后燃料电池堆1被外部大气冷却，保持于电解质膜的水冻结而电解质膜劣化。

另一方面，在通过冻结预测处理部310判断为不需要将电解质膜控制为干燥状态的情况下，干燥运转部320停止干燥运转的执行。由此，能够防止执行无用的干燥运转。

在判断为需要去除喷射泵25中形成的冰的情况下、即在预测出喷射泵25的冻结时，暖机运转部330执行对燃料电池堆1进行暖机的暖机运转。

暖机运转部330对加热器35通电来对燃料电池堆1的冷却水进行加热。除此以外，暖机运转部330以使辅机的消耗电力变大的方式增大例如压缩机12的转速来使燃料电池堆1发电。由此，能够使燃料电池堆1的温度迅速上升。

具体地说，暖机运转部330基于用于对燃料电池堆1进行暖机的辅机消耗电力来计算目标电流，基于该目标电流来计算正极气体的目标压力及目标流量以及负极气体的目标压力。

通过像这样执行暖机运转，堆温度上升，并且随之被喷射泵25吸引的负极排气的温度上升，因此能够融化喷射泵25内的冰。

另一方面，在通过冻结预测处理部310判断为不需要去除喷射泵25内的冰的情况下，暖机运转部330停止暖机运转的执行。即，冻结预测处理部310在预测为喷射泵25不冻结的情况下，限制暖机运转的执行。由此，能够防止执行无用的暖机运转。

指令部400基于从发电控制部200或停止控制部300输出的参数，来向燃料电池系统100的各控制部件输出指令信号。

例如，指令部400基于正极气体的目标压力及目标流量，来运算压缩机12的目标转速以及正极压力调节阀14的目标开度。并且，指令部400以使向燃料电池堆1供给的正极气体的流量为目标流量的方式运算旁路阀16的目标开度。然后，指令部400将表示运算结果的指令信号输出到压缩机12、正极压力调节阀14以及旁路阀16。

并且，指令部400基于负极气体的目标压力来运算负极压力调节阀24的开度，将指定该目标开度的指令信号输出到负极压力调节阀24。另外，指令部400基于加热器35的目标输出来运算向加热器35供给的电力，根据该目标电力来控制DC/DC转换器3。

根据发明的第一实施方式，燃料电池系统100具有使负极排气循环到燃料电池堆1的喷射泵25。而且，控制器101包括基于要求电力来控制燃料电池堆1的发电状态的发电控制部200以及基于燃料电池系统100的温度来预测喷射泵25的冻结的冻结预测处理部310。

而且，在通过冻结预测处理部310预测出冻结时，运转执行部311在燃料电池系统100的停止时或停止后，对燃料电池堆1进行暖机。作为预测冻结的参数，例如能够列举出与负极排气的温度有相关性的燃料电池堆1的温度、喷射泵25内的冰量的估计值、燃料电池堆1的HFR等。

像这样在接收到停止指令之后，基于喷射泵25的冻结预测来对燃料电池堆1进行暖机，由此能够可靠地去除在负极气体所循环的流路中形成的冰。

例如，还设想了如下的状况：在如在负30℃的零下启动燃料电池系统100这样的环境下，在燃料电池堆1的暖机中在喷射泵25内形成冰，在该状态下燃料电池系统100被停止。当在这种状况下再次启动燃料电池系统100时，存在以下担忧：在残留于喷射泵25的冰之上进一步逐渐堆积在暖机中新生成的冰，喷射泵25冻结，不再能够向燃料电池堆1供给负极气体。

与此相对，在本实施方式中，在接收到停止指令之后对燃料电池堆1进行暖机，由此被喷射泵25吸引的负极排气的温度上升，因此负极气体与负极排气的合流气体的温度上升到冰点。由此，喷射泵25内的冰被融解，因此能够防止当在零下再次启动燃料电池系统100时负极气体所循环的流路因残留的冰的原因而堵塞。

此外，作为负极气体所循环的流路上设置的部件，除了喷射泵25以外，还有压力传感器42、气液分离装置27等。另外，在负极气体循环通路26上设置有循环泵的燃料电池系统中，循环泵符合所述部件。这种部件也有可能在暖机运转中冻结，因此通过在停止处理中执行暖机运转，能够去除这些部件的冰。

另外，本实施方式的燃料电池系统100使负极排气循环到燃料电池堆1，但是即使使正极排气循环到燃料电池堆1也能够得到与本实施方式同样的作用效果。

如以上那样，在使负极排气和正极排气中的至少一方的排出气体循环到燃料电池堆1的燃料电池系统中，根据停止指令时的排出气体所循环的流路的冻结状态来执行暖机运转，由此能够防止在下一次启动时流路冻结而堵塞。

(第二实施方式)

图3是表示本发明的第二实施方式中的燃料电池系统的停止方法的流程图。

本实施方式的燃料电池系统与图1所示的燃料电池系统100之间基本结构相同。下面，对与燃料电池系统100相同的结构标注相同标记并省略详细的说明。

在步骤S101中，控制器101的发电控制部200基于电负载4的要求电力来控制燃料电池堆1的发电状态。

在步骤S102中，控制器101的冻结预测处理部310判断是否接收到停止燃料电池堆1的发电的停止指令。例如在燃料电池系统100中设置的操作开关从启动状态被设定为停止状态时，对停止控制部300输出停止指令。

在步骤S103中，冻结预测处理部310在接收到燃料电池系统100的停止指令的情况下，判断是否需要使燃料电池的电解质膜干燥。

在步骤S104中，冻结预测处理部310在判断为需要使电解质膜干燥的情况下将干燥标志设定为ON。在该情况下，运转执行部311执行干燥运转。在干燥运转中，运转执行部311增多向燃料电池堆1供给的正极气体的流量、或降低正极气体的压力、或在燃料电池堆1的温度低时对燃料电池堆1进行暖机，使得电解质膜成为干燥状态。

在步骤S105中，冻结预测处理部310在将干燥标志设定为ON的情况下，将干燥要求温度Td设定为暖机完成阈值Th_e。干燥要求温度Td被设定为正极气体中含有的水蒸气变多的温度、例如40℃。

在步骤S106中，冻结预测处理部310在判断为不需要使电解质膜干燥的情况下，将干燥标志设定为OFF。在该情况下，停止控制部300不执行干燥运转。

在步骤S107中，冻结预测处理部310基于形成于喷射泵25的内部的冰的量，来预测是否在燃料电池系统100再次启动时喷射泵25冻结而堵塞。

在本实施方式中，冻结预测处理部310判断喷射泵25内的冰量是否大于冻结防止阈值Th_j。

冻结防止阈值Th_j是用于预测喷射泵25的冻结的阈值，是考虑再次启动燃料电池系统100时在喷射泵25内新生成的冰量后为了使喷射泵25不堵塞而决定的。冻结防止阈值Th_j被设定为喷射泵25堵塞的冰量的例如50％左右的值。

在步骤S108中，冻结预测处理部310在喷射泵25内的冰量大于冻结防止阈值Th_j的情况下，将暖机标志设定为ON。在该情况下，运转执行部311执行对燃料电池堆1进行暖机的暖机运转。

在步骤S109中，冻结预测处理部310在将暖机标志设定为ON的情况下，将解冻要求温度Tw设定为暖机完成阈值Th_e。解冻要求温度Tw被设定为能够去除喷射泵25的冰的温度，在本实施方式中被设定为60℃。

在步骤S110中，冻结预测处理部310在喷射泵25内的冰量为冻结防止阈值Th_j以下的情况下将暖机标志设定为OFF。在该情况下，冻结预测处理部310预测为在下一次启动时的暖机运转中喷射泵25不冻结，不执行暖机运转。

在步骤S120中，运转执行部311根据干燥标志和暖机标志的设定状态来执行燃料电池系统100的冻结防止处理。

在步骤S111中，停止控制部300在冻结防止处理完成之后将连接于燃料电池堆1与电负载4之间的切断器(未图示)设定为切断状态，停止燃料电池系统100。

图4是表示图3的步骤S120中执行的冻结防止处理的处理过程例的流程图。

在步骤S121中，运转执行部311判断暖机标志是否被设定为OFF。

在步骤S122中，运转执行部311在暖机标志被设定为OFF的情况下，判断干燥标志是否被设定为OFF。运转执行部311在暖机标志和干燥标志均被设定为OFF的情况下，既不执行暖机运转也不执行干燥运转，进入步骤123的处理。

在步骤S123中，运转执行部311执行燃料电池系统100的停止处理。例如，运转执行部311执行以下处理：将燃料电池堆1的电压降低至规定的值以抑制电解质膜的高电位劣化，之后停止向燃料电池堆1供给负极气体和正极气体。

在步骤S124中，在步骤S121中暖机标志被设定为ON的情况下，运转执行部311判断干燥标志是否被设定为OFF。

在步骤S125中，在暖机标志被设定为ON且干燥标志被设定为OFF的情况下，运转执行部311执行暖机运转。

在步骤S126中，运转执行部311判断暖机运转是否已完成。例如，在堆温度变得高于暖机完成阈值Th_e的情况下，运转执行部311判断为暖机运转已完成，进入步骤S123的处理。此外，暖机完成阈值Th_e被设定为喷射泵25的冰融解的温度Tw。

作为堆温度，使用在燃料电池堆1中循环的冷却水的温度。在本实施方式中，将冷却水的堆入口水温与堆出口水温的平均值用作堆温度。此外，也可以将堆入口水温或堆出口水温用作堆温度。或者，也可以在燃料电池堆1中直接设置温度传感器，使用从温度传感器输出的检测信号。

在步骤S127中，在通过步骤S124判断为干燥标志被设为ON的情况下、即在暖机标志和干燥标志均被设定为ON的情况下，运转执行部311执行暖机运转和干燥运转这双方。

在步骤S128中，运转执行部311判断暖机运转是否已完成。例如，在堆温度低于暖机完成阈值Th_e的情况下，运转执行部311判断为暖机运转未完成，进入步骤S129的处理。

在暖机标志被设定为ON的情况下，暖机完成阈值Th_d被设定为解冻要求温度Tw，在暖机标志被设定为OFF的情况下干燥标志被设定为ON时，暖机完成阈值Th_d被设定为比解冻要求温度Tw低的干燥要求温度Td。

在步骤S129中，冻结预测处理部310判断干燥运转是否已完成。在本实施方式中，在由堆电阻测定装置45测定出的HFR为预先决定的基准值以上的情况下、即在电解质膜比规定的干燥状态干的情况下，运转执行部311判断为干燥运转已完成，通过步骤S125来仅执行暖机运转。

另一方面，在HFR低于基准值的情况下、即在电解质膜比规定的干燥状态湿的情况下，运转执行部311返回到步骤S127的处理，执行暖机运转和干燥运转这双方。

在步骤S130中，在通过步骤S122判断为干燥标志被设定为ON的情况下，运转执行部311判断堆温度是否低于被设定为暖机完成阈值Th_e的干燥要求温度Td。

然后，在堆温度低于干燥要求温度Td的情况下，进入步骤S127的处理，在堆温度为干燥要求温度Td以上的情况下，进入步骤S131的处理。

在步骤S131中，在通过步骤S128判断为暖机运转已完成的情况下、或者在通过步骤S130判断为堆温度为干燥要求温度Td以上的情况下，运转执行部311仅执行干燥运转。

在步骤S132中，冻结预测处理部310判断干燥运转是否已完成。例如，在HFR低于目标值的情况下、即在电解质膜比规定的干燥状态湿润的情况下，运转执行部311判断为干燥运转未完成，返回到步骤S131的处理来继续干燥运转。

运转执行部311在判断为干燥运转已完成的情况下，在步骤S123中执行停止处理，结束冻结防止处理，返回到图3所示的燃料电池系统100的停止方法。

接着，说明估计在喷射泵25内生成的冰的量的方法。

图5是表示本实施方式中的冻结预测处理部310的结构的一部分的框图。冻结预测处理部310具备运算喷射泵25内的冰量的冰量运算部340。

冰量运算部340包括供给气体流量运算部341、循环气体流量运算部342、合流前供给气体焓运算部343以及循环气体焓运算部344。并且，冰量运算部340包括循环气体体积比运算部345、合流后气体温度运算部346以及冰量累计部347。

供给气体流量运算部341基于燃料电池堆1的目标电流来运算向燃料电池堆1供给的负极气体的流量(以下称为“供给气体流量”。)。

目标电流是基于从电动马达、辅机等负载要求的电力而计算出的。例如，加速踏板的踏下量越大，则从电动马达要求的电力越大，因此目标电流越大。

循环气体流量运算部342基于燃料电池堆1的目标电流和放气流量来运算从燃料电池堆1向喷射泵25循环的负极排气的流量(以下称为“循环气体流量”。)。此外，放气流量是基于燃料电池堆1的目标电流、放气阀29的开度而计算出的。

合流前供给气体焓运算部343基于从高压罐21向喷射泵25供给的负极气体的流量(以下称为“合流前供给气体流量”。)以及供给气体温度来运算合流前供给气体的焓。合流前供给气体流量是从供给气体流量减去循环气体中的氢气流量而得到的值。供给气体温度是向喷射泵25供给的负极气体的温度，是基于从温度传感器41输出的检测信号而计算出的。

循环气体焓运算部344基于循环气体流量和堆温度来运算被喷射泵25循环的负极排气(循环气体)的焓。在此，堆温度被用作被喷射泵25吸引的负极排气的温度(堆出口气体温度)。

循环气体体积比运算部345运算循环气体中的氢气、氮气以及水蒸气的体积比。

具体地说，循环气体体积比运算部345基于燃料电池堆1的目标电流，根据预先决定的对应表来运算循环气体中的氢气的体积比。另外，循环气体体积比运算部345从堆入口气体压力减去燃料电池堆1中的压力损耗来计算堆出口气体压力，从根据堆温度求出的饱和水蒸气压力减去堆出口气体压力来运算水蒸气的体积比。然后，循环气体体积比运算部345根据循环气体中的氢气和水蒸气的体积比来计算氮气的体积比。

合流后气体温度运算部346运算在喷射泵25中合流前供给气体与循环气体合流后的合流后气体的温度。

具体地说，合流后气体温度运算部346将合流前供给气体和循环气体的焓相加来计算针对合流前气体的总焓。

接着，合流后气体温度运算部346基于循环气体的体积比，对供给气体流量与氢气的比热相乘而得到的热容、循环气体中的氮气流量与氮气的比热相乘而得到的热容以及循环气体中的水蒸气流量与水蒸气比热相乘而得到的热容进行累计。合流后气体温度运算部346将合流前的总焓除以该累计得到的热容来计算合流后的气体温度。

冰量累计部347使用合流前供给气体流量Q₀、合流前供给气体中的水蒸气流量Q_{0_H2O}、循环气体流量Q₁、循环气体中的水蒸气流量Q_{1_H2O}、合流后的饱和水蒸气压力P_{2_sat}以及合流后的压力P₂，如下式那样对喷射泵25内的冰量V进行累计。

[式1]

此外，循环气体中的水蒸气流量Q_{1_H2O}是基于循环气体流量Q₁以及在循环气体体积比运算部345中运算出的水蒸气体积比而计算出的。合流后的饱和水蒸气压力P_{2_sat}是基于在合流后气体温度运算部346中运算出的合流后气体温度而计算出的。合流后压力P₂是指由压力传感器42检测出的堆入口压力。另外，在本实施方式中，供给气体中水蒸气流量Q_{0_H2O}小到能够忽视的程度，因此被设定为零。

这样，冰量运算部340使用目标电流、供给气体温度、堆温度、堆入口压力等参数运算喷射泵25内的冰量，来作为预测冻结的参数。

接着，参照图6至图11的各附图来说明本实施方式中的系统控制部102的详细结构。系统控制部102包括堆流量控制部500、压缩机流量控制部600、堆压力控制部700、加热器输出控制部800以及堆电力控制部900。

图6是表示堆流量控制部500的详细结构的一例的框图。

堆流量控制部500对向燃料电池堆1供给的正极气体的流量(以下称为“堆流量”。)进行控制。

堆流量控制部500包括发电要求流量运算部200A、湿润调整流量运算部200B、切换器310A、干燥要求流量保持部320A以及堆目标流量设定部510。

发电要求流量运算部200A基于燃料电池堆1的目标电流来运算燃料电池堆1的发电所需的堆流量(以下称为“发电要求流量”。)。此外，发电要求流量运算部200A构成图2所示的发电控制部200。

燃料电池堆1的目标电流越大，则发电要求流量运算部200A使发电要求流量越大，使得燃料电池堆1的发电量越多。

例如，发电要求流量运算部200A中预先存储有表示燃料电池堆1的目标电流与正极气体的发电要求流量的关系的发电要求对应表。然后，发电要求流量运算部200A当获取到目标电流时，参照发电要求对应表，将与该目标电流相对应的发电要求流量输出到堆目标流量设定部510。

湿润调整流量运算部200B基于燃料电池堆1的HFR(内部电阻)和目标电流，以使电解质膜的湿润状态成为目标状态的方式运算堆流量(以下称为“湿润调整流量”。)。此外，湿润调整流量运算部200B构成图2所示的发电控制部200。

湿润调整流量运算部200B根据HFR与预先决定的基准值之差(偏差)来计算湿润调整流量。例如，在HFR小于基准值的情况下、即在电解质膜处于比目标状态湿的状态的情况下，湿润调整流量运算部200B增大湿润调整流量，以增加由正极气体带出的水蒸气的流量。

HFR的基准值被设定成在电解质膜不劣化的范围内使电解质膜的保水量变少。即，基准值被设定成电解质膜处于比适于发电的湿润状态干的状态。由此，能够防止在燃料电池系统100停止后保持于电解质膜的水结冰而电解质膜冻结。

另外，燃料电池堆1的目标电流越大，则通过发电而产生的水蒸气的产生量越多而电解质膜越容易变为湿的状态，因此湿润调整流量运算部200B使湿润调整流量越大。另一方面，目标电流越小，则水蒸气的产生量越少，因此湿润调整流量运算部200B使湿润调整流量越小。

例如，在湿润调整流量运算部200B中，按预先决定的目标电流而预先存储有表示HFR与湿润调整流量的关系的湿润调整对应表。而且，湿润调整流量运算部200B当接收到目标电流和HFR时，参照根据该目标电流而确定出的湿润调整对应表，计算与该HFR相关联的湿润调整流量。湿润调整流量运算部200B将该计算出的湿润调整流量输出到堆目标流量设定部510。

干燥要求流量保持部320A在接收到燃料电池系统100的停止指令之后保持为了使电解质膜干燥而决定的堆流量(以下称为“干燥要求流量”。)。即，干燥要求流量保持部320A输出干燥要求流量以执行干燥运转。此外，干燥要求流量保持部320A构成图2所示的干燥运转部320。

干燥要求流量被设定为比湿润调整流量大的值，使得由正极气体带出的水蒸气的排出量增加。此外，干燥要求流量不限于固定值，例如也可以根据燃料电池堆1的温度状态而变更。

切换器310A根据干燥标志的设定状态，将输入到堆目标流量设定部510的值切换为湿润调整流量或干燥要求流量。此外，切换器310A构成图2所示的冻结预测处理部310。

在干燥标志被设定为ON的情况下、即在燃料电池系统100停止时执行干燥运转的情况下，切换器310A将干燥要求流量输出到堆目标流量设定部510。另一方面，在干燥标志被设定为OFF的情况下，即在不执行干燥运转的情况下，切换器310A将湿润调整流量输出到堆目标流量设定部510。

堆目标流量设定部510将从发电要求流量运算部200A输出的值和从切换器310A输出的值中的较大一方的值作为堆目标流量输出到指令部400。

这样，在燃料电池系统100停止时干燥标志被设定为ON的情况下，从湿润调整流量切换为干燥要求流量，正极气体的流量上升。由此，由正极气体从燃料电池堆1带出的水蒸气的流量增加，因此能够使燃料电池堆1的电解质膜迅速地干燥。

图7是表示压缩机流量控制部600的详细结构的一例的框图。

压缩机流量控制部600对从压缩机12喷出的正极气体的流量(以下称为“压缩机流量”。)进行控制。

压缩机流量控制部600包括发电要求流量运算部200A、暖机解除信息保持部310B、切换器310C、暖机要求流量保持部330A以及堆要求流量设定部610。另外，压缩机流量控制部600包括过干燥防止要求流量运算部620、堆流量限制部630、氢稀释要求流量运算部640以及压缩机目标流量设定部650。

发电要求流量运算部200A与图6所示的发电要求流量运算部200A结构相同，因此在此省略说明。

暖机要求流量保持部330A在接收到燃料电池系统100的停止指令之后保持为了对燃料电池堆1进行暖机而决定的压缩机流量(以下称为“暖机要求流量”。)。即，暖机要求流量保持部330A输出暖机要求流量以执行暖机运转。此外，暖机要求流量保持部330A构成图2所示的暖机运转部330。

暖机要求流量被设定为比发电要求流量大的值，使得由压缩机12消耗的电力变大。例如，暖机要求流量被设定为压缩机12的转速的上限值、即能够利用压缩机12喷出的正极气体流量的最大值。此外，暖机要求流量不限于固定值，例如也可以根据燃料电池堆1的温度状态而变更。

暖机解除信息保持部310B保持零来作为解除暖机运转的值。

切换器310C根据暖机标志的设定状态，将输出到堆要求流量设定部610的值切换为暖机要求流量或零。此外，切换器310C构成图2所示的冻结预测处理部310。

在暖机标志被设定为ON的情况下、即在燃料电池系统100停止时执行暖机运转的情况下，切换器310C将暖机要求流量输出到堆目标流量设定部510。另一方面，在暖机标志被设定为OFF的情况下、即在不执行暖机运转的情况下，切换器310C将零作为解除暖机运转的值输出到堆目标流量设定部510。

堆要求流量设定部610将从发电要求流量运算部200A输出的值和从切换器310A输出的值中的较大一方的值作为堆要求流量来输出。

例如，在停止燃料电池系统100时暖机标志被设定为ON的情况下，堆目标流量设定部510将作为比发电要求流量大的值的暖机要求流量输出到堆流量限制部630。

过干燥防止要求流量运算部620基于由堆电阻测定装置45测定出的HFR来运算压缩机流量(以下称为“过干燥防止要求流量”。)，以防止电解质膜过于干燥。

HFR越大，则过干燥防止要求流量运算部620使过干燥防止要求流量越小，使得由正极气体从燃料电池堆1带出的水蒸气的流量越少。

在过干燥防止要求流量运算部620中预先存储有表示HFR与过干燥防止要求流量的关系的过干燥防止对应表。过干燥防止对应表是基于实验数据等而预先生成的。过干燥防止要求流量运算部620将运算结果输出到堆流量限制部630。

堆流量限制部630将堆要求流量和过干燥防止要求流量中的较小一方的值作为堆流量来输出。例如，在过干燥防止要求流量小于堆要求流量的情况下，堆流量限制部630将过干燥防止要求流量输出到压缩机目标流量设定部650。

氢稀释要求流量运算部640基于放气流量来以使被正极气体稀释的负极气体中的氢的浓度为规定值以下的方式运算压缩机流量(以下称为“氢稀释要求流量”。)。

放气流量是指从放气阀29放出的负极排气的排出量。例如，放气流量是基于放气阀29的开度而计算出的。

例如，放气流量越多，则氢稀释要求流量运算部640使氢稀释要求流量越大，使得氢浓度不超过规定值。氢稀释要求流量运算部640将其运算结果输出到压缩机目标流量设定部650。

压缩机目标流量设定部650将堆流量和氢稀释要求流量中的较大一方的值作为压缩机目标流量来输出。例如，在氢稀释要求流量大于堆流量的情况下，压缩机目标流量设定部650将氢稀释要求流量输出到指令部400。

像这样在在暖机标志被设定为ON的情况下暖机要求流量小于过干燥防止要求流量且大于氢稀释要求流量时，暖机要求流量被设定为压缩机目标流量。由此，在燃料电池堆1停止时从压缩机12向燃料电池堆1供给正极气体，并通过负极压力调节阀24向燃料电池堆1供给负极气体，因此能够使燃料电池堆1发电来进行暖机。

图8是表示堆压力控制部700的详细结构的一例的框图。

堆压力控制部700对向燃料电池堆1供给的正极气体的压力(以下称为“堆压力”。)进行控制。

堆压力控制部700包括发电要求压力运算部200C、湿润调整压力运算部200D、切换器310D、暖机解除信息保持部310B、切换器310E、干燥要求压力运算部320B以及暖机要求压力保持部330B。并且，堆压力控制部700包括堆目标压力设定部710。

发电要求压力运算部200C基于燃料电池堆1的目标电流来运算燃料电池堆1的发电所需的堆压力(以下称为“发电要求压力”。)。此外，发电要求压力运算部200C构成图2所示的发电控制部200。

目标电流越大，则发电要求压力运算部200C使发电要求压力越大，使得燃料电池堆1的发电量越多。例如，在发电要求压力运算部200C中预先存储有表示目标电流与发电要求压力的关系的发电要求压力对应表。发电要求压力对应表是基于实验数据等而设定的。

另外，发电要求压力运算部200C也可以根据正极气体中的水蒸气、氮等杂质气体的分压的变化来校正发电要求压力。例如，大气压或堆温度越高，则发电要求压力运算部200C使发电要求压力越高。发电要求压力运算部200C将其运算结果输出到堆目标压力设定部710。

湿润调整压力运算部200D基于燃料电池堆1的HFR和目标电流，以使电解质膜的湿润状态成为目标状态的方式运算堆压力(以下称为“湿润调整压力”。)。此外，湿润调整压力运算部200D构成图2所示的发电控制部200。

湿润调整压力运算部200D根据HFR与预先决定的基准值之差来计算湿润调整压力。例如，在HFR小于基准值的情况下、即在电解质膜处于比目标的湿润状态湿的状态的情况下，湿润调整压力运算部200D使湿润调整压力小，使得由正极气体带出的水蒸气的排出量增加。

上述的HFR的基准值被设定成在电解质膜不劣化的范围内使电解质膜的保水量变少。即，基准值被设定成电解质膜处于比适于发电的湿润状态干的状态。由此，能够防止在燃料电池系统100停止后保持于电解质膜的水结冰而电解质膜冻结。

另外，目标电流越大，则通过发电产生的水蒸气的产生量越多，因此湿润调整压力运算部200D使湿润调整压力越小，而目标电流越小，则水蒸气的产生量越少，因此湿润调整压力运算部200D使湿润调整压力越大。

在湿润调整压力运算部200D中，按预先决定的目标电流而预先存储有表示HFR与湿润调整压力的关系的湿润调整压力对应表。而且，湿润调整压力运算部200D当接收到目标电流和HFR时，参照根据该目标电流而确定出的湿润调整压力对应表，计算出与该HFR相关联的湿润调整压力。湿润调整压力运算部200D将该湿润调整压力输出到堆目标压力设定部710。

干燥要求压力运算部320B基于燃料电池堆1的HFR来运算向燃料电池堆1供给的正极气体的压力(以下称为“干燥要求压力”。)，以使电解质膜为规定的干燥状态。即，干燥要求压力运算部320B输出干燥要求压力以执行干燥运转。此外，干燥要求压力运算部320B构成图2所示的干燥运转部320。

HFR越大、即电解质膜越接近规定的干燥状态，则干燥要求压力运算部320B使干燥要求压力越大，使得由正极气体带出的水蒸气的排出量越少。

在本实施方式中，在干燥要求压力运算部320B中预先存储有表示HFR与干燥要求压力的关系的干燥要求压力对应表。关于干燥要求压力对应表，参照图9在后面叙述。

切换器310D根据干燥标志的设定状态，将输出到堆目标压力设定部710的值切换为湿润调整压力或干燥要求压力。此外，切换器310D构成图2所示的冻结预测处理部310。

在干燥标志被设定为ON的情况下、即在燃料电池系统100停止时执行干燥运转的情况下，切换器310D将干燥要求压力输出到堆目标压力设定部710。另一方面，在干燥标志被设定为OFF的情况下、即在不执行干燥运转的情况下，切换器310D将湿润调整压力输出到堆目标压力设定部710。

暖机要求压力保持部330B在接收到燃料电池系统100的停止指令之后，保持燃料电池堆1的暖机所需的正极气体的压力(以下称为“暖机要求压力”。)以融化喷射泵25中形成的冰。即，暖机要求压力保持部330B输出暖机要求压力以执行暖机运转。此外，暖机要求压力保持部330B构成图2所示的暖机运转部330。

暖机要求压力被设定成使压缩机12的消耗电力变高，被设定为比干燥要求压力大的值。此外，暖机要求压力不限于固定值，例如也可以设定成燃料电池堆1的温度越高则其值越小。

暖机解除信息保持部310B保持零来作为解除暖机运转的值。

切换器310E根据暖机标志的设定状态，将输出到堆目标压力设定部710的值切换为暖机要求压力或零。此外，切换器310E构成图2所示的冻结预测处理部310。

在暖机标志被设定为ON的情况下、即在燃料电池系统100停止时执行暖机运转的情况下，切换器310E将暖机要求压力输出到堆目标压力设定部710。另一方面，在暖机标志被设定为OFF的情况下、即在不执行暖机运转的情况下，切换器310E将零作为暖机运转的解除值输出到堆目标压力设定部710。

堆目标压力设定部710将发电要求压力、从切换器310E输出的湿润调整压力或干燥要求压力以及从切换器310E输出的暖机要求压力或零中的最大的值作为堆目标压力输出到指令部400。

例如，在接收到停止指令时干燥标志和暖机标志均被设定为ON的情况下，堆目标压力设定部710将比干燥要求压力大的暖机要求压力输出到指令部400。即，优先执行暖机运转。

该理由如下：在燃料电池堆1的温度低于0℃时，燃料电池堆1内的饱和水蒸气量极小，因此即使使正极气体的压力降低，由正极气体带出的水蒸气的排出量也不怎么增加。

相反，通过使正极气体的压力高，压缩机12的消耗电力变高而燃料电池堆1的发电量增加，因此能够促进燃料电池堆1的温度上升。由此，燃料电池堆1内的饱和水蒸气量上升，因此与使正极气体的压力降低的情况相比，能够增加水蒸气的排出量，从而能够使燃料电池尽快干燥。

图9是表示干燥要求压力运算部320B中设定的干燥要求压力对应表的图。在此，横轴表示燃料电池堆1的HFR，纵轴表示干燥要求压力。

在干燥要求压力对应表中，HFR越小、即燃料电池的电解质膜越湿，则干燥要求压力被设定得越低。由此，HFR越小，则由正极气体从燃料电池堆1带出的水蒸气的排出量越多。另外，干燥要求压力被设定为比暖机要求压力小的值。

图10是表示加热器输出控制部800的详细结构的一例的框图。

加热器输出控制部800对从加热器35输出的发热量(以下称为“加热器输出”。)进行控制。

加热器输出控制部800包括暖机解除信息保持部310B、切换器310F、暖机要求输出保持部330C、部件保护要求输出运算部810以及加热器输出限制部820。

暖机要求输出保持部330C在接收到燃料电池系统100的停止指令之后，保持为了对燃料电池堆1进行暖机而决定的加热器输出(以下称为“暖机要求输出”。)。即，暖机要求输出保持部330C输出暖机要求输出以执行暖机运转。此外，暖机要求输出保持部330C构成图2所示的暖机运转部330。

暖机要求输出例如被设定为加热器输出的可变范围的最大值，以去除喷射泵25的冰。此外，暖机要求输出不限于固定值，例如也可以根据燃料电池堆1的温度状态而变更。

暖机解除信息保持部310B保持零来作为解除暖机运转的值。

切换器310F根据暖机标志的设定状态，将输出到加热器输出限制部820的值切换为暖机要求输出或零。此外，切换器310F构成图2所示的冻结预测处理部310。

在暖机标志被设定为ON的情况下、即在燃料电池系统100停止时执行暖机运转的情况下，切换器310F将暖机要求输出输出到加热器输出限制部820。另一方面，在暖机标志被设定为OFF的情况下、即不执行暖机运转的情况下，切换器310F将零作为暖机运转的解除值输出到加热器输出限制部820。

部件保护要求输出运算部810运算用于保护设置于冷却水循环通路31的部件免受冷却水的过热的伤害的加热器输出(以下称为“部件保护要求输出”。)。例如，堆温度越高，则部件保护要求输出运算部810使部件保护要求输出越小，使得不超过加热器35的耐热温度。部件保护要求输出运算部810将运算结果输出到加热器输出限制部820。

加热器输出限制部820将从切换器310F输出的暖机要求输出或零以及部件保护要求输出中的较小一方的值作为加热器目标输出来进行输出。

例如，在暖机标志被设定为ON的情况下暖机要求输出小于部件保护要求输出时，加热器输出限制部820将暖机要求输出输出到指令部400。由此，在燃料电池堆1停止时对加热器35供给电力，因此能够对燃料电池堆1进行暖机。

图11是表示堆电力控制部900的详细结构的一例的框图。

堆电力控制部900对利用蓄电池2来使燃料电池堆1发出的电力(以下称为“堆电力”。)进行控制。

堆电力控制部900包括放电电力设定部911、切换器912及913、减法器921、目标充电电力运算部922、充电电力设定部923、切换器924、堆电力运算器931以及目标电流运算部932。

放电电力设定部911将蓄电池最大放电电力和辅机消耗电力中的较小一方的值作为放电电力输出到切换器912。蓄电池最大放电电力是基于蓄电池2的SOC(State Of Charge(充电状态))而计算出的。

辅机消耗电力是基于压缩机12的消耗电力、加热器35的消耗电力以及其它辅机的消耗电力而计算出的。压缩机12的消耗电力是基于压缩机目标流量和目标压力而计算出的，加热器35的消耗电力是根据加热器目标输出而计算出的。例如，在暖机运转时，压缩机12和加热器35的消耗电力均被设定为最大值，在干燥运转时，加热器35的消耗电力被切换为零。

切换器912根据从切换器913输出的控制信号，将输出到堆电力运算器931的值切换为来自蓄电池2的放电电力或零。当从切换器913输出H(High：高)电平的控制信号时，切换器912将蓄电池2的放电电力输出到堆电力运算器931，当输出L(Low：低)电平的控制信号时，切换器912将零输出到堆电力运算器931。

切换器913根据暖机标志的设定状态来切换输出到切换器912的控制信号的电平。在暖机标志被设定为ON的情况下，切换器913输出L电平的控制信号。

在暖机标志被设定为OFF的情况下，切换器913输出与干燥标志的设定状态相应的控制信号。在暖机标志被设定为OFF的情况下干燥标志被设定为ON时，切换器913输出H电平的控制信号，在干燥标志被设定为OFF时，切换器913输出L电平的控制信号。

即，在干燥标志被设定为ON时，从蓄电池2向辅机放出电力，在暖机标志被设定为ON的情况下，无论干燥标志的设定状态如何，都停止从蓄电池2向辅机供给电力。

减法器921从在燃料电池堆1中循环的冷却水的目标值(目标冷却水温度)减去冷却水温度的检测值，由此计算冷却水温度的偏差ΔT。

目标充电电力运算部922基于HFR和冷却水温度的偏差ΔT，来运算从燃料电池堆1向蓄电池2的目标充电电力。HFR越大，则目标充电电力运算部922使目标充电电力越大。另外，冷却水温度的偏差ΔT越大，则目标充电电力运算部922使目标电力越大。

充电电力设定部923将蓄电池最大充电电力和目标充电电力中的较小一方的值作为充电电力设定到切换器924。蓄电池最大充电电力是基于蓄电池2的SOC而计算出的。

切换器924根据暖机标志的设定状态，将输出到堆电力运算器931的值切换为来自充电电力设定部923的充电电力或零。

在暖机标志被设定为ON的情况下，切换器924将由充电电力设定部923设定的充电电力输出到堆电力运算器931，在暖机标志被设定为OFF的情况下，切换器924将零输出到堆电力运算器931。

堆电力运算器931使辅机消耗电力减去从切换器912输出的放电电力、并且加上从切换器924输出的充电电力，由此计算燃料电池堆1的目标电力。

例如，在暖机标志被设定为ON的情况下，无论干燥标志的设定状态如何，堆电力运算器931都计算出辅机消耗电力与充电电力相加而得到的值来作为燃料电池堆1的目标电力。由此，在暖机运转中，不仅从燃料电池堆1对辅机供给电力、还从燃料电池堆1对蓄电池2供给电力，因此燃料电池堆1的发电电力增加，能够促进暖机。

另外，在暖机标志被设定为OFF的情况下干燥标志被设定为ON时，堆电力运算器931计算出辅机消耗电力减去放电电力而得到的值来作为燃料电池堆1的目标电力。由此，在干燥运转中，从蓄电池2对辅机供给电力，因此能够抑制与燃料电池堆1的发电相伴的水蒸气的产生。

目标电流运算部932参照燃料电池堆1的IV特性，基于燃料电池堆1的目标电力来运算目标电流。

如以上那样，在接收到停止指令的情况下暖机标志被设定为ON时，通常，压缩机目标流量、堆目标压力以及加热器目标输出被分别设定为为了对燃料电池堆1进行暖机而决定的暖机要求值。另外，在蓄电池2的容量有余裕的情况下，从燃料电池堆1对辅机供给电力并且还对蓄电池2充入电力。这样，燃料电池系统100执行暖机运转。

另外，在接收到停止指令的情况下干燥标志被设定为ON时，堆目标流量通常被设定为为了使电解质膜干燥而决定的干燥要求流量。由此，执行干燥运转。

并且，在接收到停止指令的情况下干燥标志和暖机标志均被设定为ON时，仅堆目标流量被设定为干燥要求流量，堆目标压力、压缩机目标流量以及加热器目标输出被分别设定为暖机要求值。即，执行干燥/暖机运转。

接着，参照附图来说明本实施方式中的燃料电池系统100的控制方法。

图12是表示在停止燃料电池系统100时执行暖机运转的控制方法的一例的时序图。

图12的(a)是表示燃料电池系统100的运转状态的变化的图。图12的(b)是表示喷射泵25中形成的冰量的变化的图。在图12的(b)中，通过实线来表示在喷射泵25内形成的冰量的运算结果，通过虚线来表示实际的冰量。

图12的(c)是表示循环到燃料电池堆1的冷却水的温度的图。冷却水温度被用作燃料电池堆1的温度，在本实施方式中是将堆入口水温与堆出口水温进行平均后得到的值。图12的(d)是表示从喷射泵25喷出的负极气体的喷出温度(合流后气体温度)的变化的图。

图12的(e)是表示由堆电阻测定装置45测定的HFR的变化的图。HFR是与电解质膜的湿润状态有相关性的参数。图12的(f)是表示从燃料电池堆1输出到负载的电流(堆输出电流)的变化的图。在图12的(f)中，通过实线来表示堆输出电流，通过虚线来表示蓄电池2的充放电。

图12的(g)是表示从加热器35输出的发热量的变化的图。另外，图12的(a)至图12的(g)的各附图的横轴是相互共同的时间轴。

在时刻t0，如图12的(c)所示，在冷却水温度低于0℃的温度环境下启动燃料电池系统100。由此，向燃料电池堆1供给负极气体和正极气体，如图12的(f)所示，燃料电池堆1发电，能够从燃料电池堆1取出电流。

燃料电池堆1的温度低于0℃，因此控制器101在发出从电动马达要求的电力的同时，执行对燃料电池堆1进行暖机的暖机运转。例如，控制器101将压缩机12的转速设定为可变范围的上限值，并且将加热器35的输出设定为可变范围的上限值，以增加燃料电池堆1的发电量来使自发热量增加。

另外，随着燃料电池堆1的发电而生成水蒸气，因此如图12的(f)所示，HFR变小。另外，通过自发热和加热器35的散热，如图12的(c)所示，冷却水温度上升。随之，被喷射泵25吸引的负极排气的温度上升，因此如图12的(d)所示，喷射泵25的喷出温度上升。

此时，如图12的(d)所示，喷射泵25的喷出温度低于0℃。因此，被喷射泵25吸引的负极排气中的水蒸气在喷射泵25的内部结冰，如图12的(b)所示，喷射泵25的冰量逐渐增加。

在时刻t1，输出停止燃料电池堆1的发电的停止指令，执行用于停止燃料电池系统100的停止处理。

此时，如图12的(b)所示，喷射泵25的冰量比冻结防止阈值Th_j少，因此暖机标志被设定为OFF。

另一方面，如图12的(e)所示，HFR小于基准值，电解质膜处于湿的状态，因此干燥标志被设定为ON。另外，如图12的(c)所示，冷却水温度超过了干燥要求温度Td，因此不执行用于干燥运转的暖机运转而仅执行干燥运转。

在干燥运转中，图6所示的堆流量控制部500将干燥要求流量设定为堆目标流量。同时，控制器101打开放气阀29来从燃料电池堆1排出水蒸气。由此，从燃料电池堆1带出水蒸气，电解质膜干燥。

另外，为了抑制发电所伴有的生成水的产生，图11所示的堆电力控制部900如图12的(f)的虚线所示那样，使蓄电池2放出压缩机12的驱动电力。

在时刻t2，如图12的(e)所示，HFR增大到基准值，电解质膜达到了规定的干燥状态，因此控制器101闭合正极压力调节阀14并且停止压缩机12，将负极压力调节阀24和放气阀29均闭合。由此，燃料电池系统100成为停止状态。

之后，燃料电池堆1被外部大气冷却，因此如图12的(c)所示，冷却水温度与时刻t0时同样地降低到低于冰点的温度。因此，喷射泵25内的冰量不减少而仍残留。

接着在时刻t3，再次启动燃料电池系统100，如图12的(f)所示，燃料电池堆1发电而能够从燃料电池堆1取出电流。随着燃料电池堆1的发电，与时刻t0至时刻t1的期间同样地，如图12的(c)所示，冷却水温度上升，并且如图12的(e)所示，HFR降低。

在时刻t4，输出燃料电池堆1的停止指令，执行用于停止燃料电池系统100的停止处理。

此时，如图12的(b)所示，喷射泵25内的冰量比冻结防止阈值Th_j多，因此暖机标志被设定为ON，并且如图12的(e)所示，HFR比基准值小，因此干燥标志被设定为ON。由此，执行干燥/暖机运转。

在干燥/暖机运转中，图7所示的压缩机流量控制部600将暖机要求流量设定为压缩机目标流量，图8所示的堆压力控制部700将暖机要求压力设定为堆目标压力。同时，图10所示的加热器输出控制部800将加热器目标输出设定为暖机要求输出。

由此，如图12的(f)所示，燃料电池堆1发电而发热，并且如图12的(g)所示，燃料电池堆1还通过加热器35的发热被加热。因此，如图12的(c)所示，冷却水温度上升，随之如图12的(d)所示，喷射泵25的喷出温度上升。然后，当喷出温度变得高于0℃时，如图12的(b)的虚线所示，喷射泵25中形成的冰融化而冰量减少。

另外，在干燥/暖机运转中，图6所示的堆流量控制部500将干燥要求流量设定为堆目标流量，并且控制器101打开放气阀29来从燃料电池堆1排出水蒸气。

由此，从燃料电池堆1带出的水蒸气的排出量增加，因此燃料电池的电解质膜变为干燥的状态。因此，如图12的(e)所示，HFR上升。

并且，在干燥/暖机运转中，由于蓄电池2的充电容量有余裕，因此如图12的(f)的虚线所示，图11所示的堆电力控制部900不仅从燃料电池堆1对辅机供给电力，还对蓄电池2充入电力。由此，燃料电池堆1的发热量增加，因此能够促进燃料电池堆1的暖机。

这样，在对燃料电池堆1进行暖机的同时执行增加正极气体的流量的干燥运转，由此能够高效地使电解质膜为干燥状态，并且能够尽快融化喷射泵25内的冰。

在时刻t5，如图12的(e)所示，HFR增大到基准值，干燥标志切换为OFF。随之堆流量控制部500将堆目标流量从干燥要求流量切换为湿润调整流量，并且堆压力控制部700将堆目标压力从干燥要求压力切换为暖机要求压力。因此，停止干燥运转，仅执行暖机运转。

通过从干燥/暖机运转切换为暖机运转，堆目标压力变高，因此由压缩机12消耗的电力变高，燃料电池堆1的发电电力变大。因此，燃料电池堆1的发热量增加，因此能够使燃料电池堆1的温度更迅速地上升。

在时刻t6，如图12的(c)所示，冷却水温度达到被设定为暖机完成阈值Th_e的解冻要求温度Tw，如图12的(b)所示，喷射泵25的冰量变为零，因此停止暖机运转，之后停止燃料电池系统100。

这样，控制器101在接收到燃料电池系统100的停止指令的情况下喷射泵25的冰量比冻结防止阈值Th_j多时，判断为在再次启动时喷射泵25的流路有可能堵塞。此时，在燃料电池堆1的暖机未完成的情况下，控制器101继续燃料电池堆1的暖机直到冷却水温度达到暖机完成阈值Th_e为止。

由此，喷射泵25中形成的冰被去除，因此能够防止在下一次启动时喷射泵25冻结而流路堵塞。

另外，在接收到燃料电池系统100的停止指令的情况下喷射泵25内的冰量未超过冻结防止阈值Th_j时，控制器101禁止(停止)燃料电池堆1的暖机。由此，能够减少在停止燃料电池系统100时进行的暖机运转的执行次数。

图13是表示执行图12所示的控制时的正极气体的状态的流程图。

图13的(h)是表示从压缩机12喷出的正极气体的流量(压缩机流量)的变化的图。图13的(i)是表示向燃料电池堆1供给的正极气体的流量(堆流量)的变化的图。图13的(j)是表示向燃料电池堆1供给的正极气体的压力(堆压力)的变化的图。

图13的(h)至图13的(j)的各附图的横轴是与图12的(a)至图12的(g)的各附图的横轴相互共同的时间轴。

在时刻t1至时刻t2的期间，仅执行干燥运转，因此如图13的(i)所示，堆流量被设定为干燥要求流量，并且如图13的(j)所示，堆压力被设定为干燥要求压力。

在时刻t4至时刻t5的期间，执行干燥/暖机运转，因此如图13的(h)所示，压缩机流量被设定为暖机要求流量，如图13的(i)所示，堆流量被设定为干燥要求流量，如图13的(j)所示，堆压力被设定为暖机要求压力。

在此，如图13的(j)所示，堆压力不是被设定为干燥要求压力而是被设定为暖机要求压力。该理由如下：使压缩机12的消耗电力高来对燃料电池堆1进行暖机的话，正极气体中的水蒸气量会增加，因此与设定为干燥要求压力的情况相比，能够使由正极气体带出的水蒸气的排出量增加。

在时刻t5至时刻t6的期间，仅执行暖机运转，因此如图13的(i)所示，堆流量从干燥要求流量被切换为湿润调整流量。此时，从旁路阀16向正极气体排出通路13排出从干燥要求流量减去湿润调整流量而得到的流量。

根据本发明的第二实施方式，在接收到燃料电池系统100的停止指令的情况下，运转执行部311基于燃料电池堆1的温度来执行对燃料电池堆1进行暖机的暖机运转。在本实施方式中，与燃料电池堆1的温度有相关性的冷却水温度被用作预测喷射泵25的冻结的参数(燃料电池系统100的温度)。

另外，在本实施方式中，在接收到停止指令的情况下，在冷却水温度未上升到暖机完成阈值Th_e时，冻结预测处理部310预测为喷射泵25冻结。因此，在接收到停止指令的情况下，在冷却水温度未上升到暖机完成阈值Th_e时，运转执行部311执行继续燃料电池堆1的暖机的暖机运转。暖机完成阈值Th_e是能够去除喷射泵25中生成的冰的温度，例如被设定为60℃。

由此，能够可靠地去除喷射泵25内的冰，因此能够避免以下事态：在下一次启动时流路因喷射泵25中生成的冰而堵塞，不再能够向燃料电池堆1供给负极气体。

另外，在本实施方式中，冻结预测处理部310基于燃料电池系统100的温度来计算喷射泵25中生成的冰的量。喷射泵25内的冰量例如如图5所示那样，是基于燃料电池堆1的目标电流、供给气体温度、堆温度、堆入口压力等而计算出的。

而且，在计算出的冰量为规定的冻结防止阈值Th_j以下的情况下，冻结预测处理部310限制燃料电池堆1的暖机。

由此，削减了在燃料电池系统100的停止指令后进行的无用的暖机运转的执行，因此能够抑制负极气体的无用的消耗。另外，使用对喷射泵25内的冰量进行运算而得到的值来判断是否需要暖机运转，因此能够准确地限制暖机运转。

另外，在本实施方式中，在接收到停止指令的情况下，运转执行部311对燃料电池堆1进行暖机使得燃料电池堆1成为规定的干燥状态，之后继续燃料电池堆1的暖机直到燃料电池堆1的冷却水温度上升到暖机完成阈值Th_e为止。

通过像这样一边执行暖机运转一边执行干燥运转，在使正极排气中的水蒸气流量增加的同时增加正极气体的流量，因此能够从燃料电池堆1有效地排出水蒸气。

并且，在本实施方式中，在接收到停止指令的情况下，在喷射泵25内的冰量大于冻结防止阈值Th_j且冷却水温度低于暖机完成阈值Th_e时，运转执行部311对燃料电池堆1进行暖机。在暖机完成之后，停止控制部300进行压缩机12的停止和正极压力调节阀14的闭合、以及负极压力调节阀24和放气阀29的闭合，使燃料电池系统100为停止状态。

这样，不仅使用喷射泵25内的冰量、还使用冷却水温度来判断是否需要执行暖机运转，因此能够准确地执行暖机运转。

另外，在本实施方式中，在执行暖机运转时，暖机运转部330通过使燃料电池堆1向蓄电池2充入电力来增大目标电流从而使燃料电池堆1发电。由此，能够促进燃料电池堆1的暖机。

此外，在本实施方式中，说明了运算喷射泵25内的冰量、基于该冰量来执行暖机运转的例子，但是不限于此。

例如，冻结预测处理部310也可以对在喷射泵25中残留有冰的状态下停止燃料电池系统100的次数进行计数。具体地说，冻结预测处理部310具备计数器，每当在与循环气体温度有相关性的冷却水温度低于冰点的状态下停止燃料电池系统100时使计数器增加1。在该计数得到的次数超过规定的值、例如5次的情况下，运转执行部311执行暖机运转。

通过像这样估计喷射泵25内的冰量，能够省略冰量运算部340，因此能够减少运算负荷并削减无用的暖机运转。

或者，冻结预测处理部310也可以对在喷射泵25内供给气体与循环气体合流后的合流后气体的温度低于规定的温度、例如0℃时的时间进行累计。然后，在该累计时间经过了规定的时间、例如数分钟的情况下，运转执行部311执行暖机运转。

在该情况下，冻结预测处理部310也可以如下那样校正：对燃料电池堆1要求的要求电力(目标电流)越大，则燃料电池堆1的升温越快，因此使累计时间越短。

具体地说，在冻结预测处理部310中事先存储以要求电力越大则校正量越大的方式生成的校正对应表，冻结预测处理部310参照校正对应表，运算与要求电力相对应的校正量，从累计时间减去校正量。由此，能够高精度地判定是否需要暖机运转。

(第三实施方式)

接着，说明本发明的第三实施方式中的燃料电池系统的结构。在本实施方式中，燃料电池系统的结构与第二实施方式的结构基本相同。因此，对与第二实施方式的结构相同的结构标注相同的标记来进行说明。

在本实施方式中，控制器101具备运转执行部311，该运转执行部311不是在刚接收到停止指令后而是在停止燃料电池系统100之后，监视作为预测冻结的参数的冷却水温度，在执行干燥运转时一并对燃料电池堆1进行暖机。

图14是表示在燃料电池系统100停止之后执行暖机运转的方法的时序图。

图14的(a)至图14的(g)的各附图的纵轴分别与图12的(a)至图12的(g)的各附图的纵轴相同。另外，图14的(a)至图14的(g)的各附图的横轴是相互共同的时间轴。

时刻t10至时刻t11与图12的(a)至图12的(g)所示的时刻t0至时刻t1的动作相同，因此在此省略说明。

在时刻t11，输出停止指令，在停止燃料电池堆1的发电之后停止燃料电池系统100。此时，如图14的(b)所示，喷射泵25的冰量大于冻结防止阈值Th_j，因此暖机标志被设定为ON，如图14的(e)所示，HFR小于基准值而电解质膜处于湿的状态，因此干燥标志被设定为ON。

在本实施方式中，控制器101在刚接收到停止指令后不执行干燥运转和暖机运转，而是停止燃料电池系统100，之后对冷却水温度降低到冻结防止阈值Th_s进行监视。

冻结防止阈值Th_s是基于冰点温度而决定的值。冻结防止阈值Th_s例如被设定为大于0℃的值，以防止在燃料电池堆1的内部水蒸气结冰。

在时刻t12，如图14的(c)所示，冷却水温度降低到冻结防止阈值Th_s。此时，暖机标志被设定为ON，因此控制器101执行干燥/暖机运转。

在时刻t13，如图14的(e)所示，HFR增大到基准值，因此控制器101停止干燥运转而仅执行暖机运转。然后，如图14的(d)所示，喷射泵25的喷出温度变得高于0℃，如图14的(b)所示，喷射泵25的冰量减少。

在时刻t14，如图14的(c)所示，冷却水温度上升到暖机完成阈值Th_e。由此，如图14的(b)所示，喷射泵25内的冰被去除。然后，停止控制部300停止暖机运转，使燃料电池系统100为停止状态。

根据本发明的第三实施方式，在燃料电池系统100被停止之后，在与燃料电池堆1的温度有相关性的冷却水温度降低到冻结防止阈值Th_s时，控制器101的干燥运转部320执行干燥运转。而且，在执行干燥运转时喷射泵25内的冰量比冻结防止阈值Th_j多的情况下，暖机运转部330对燃料电池堆1进行暖机。此外，用于燃料电池堆1的冻结防止阈值Th_s不限于固定值，也可以根据预测冻结的参数而变更。

通过像这样在燃料电池系统100停止后的干燥运转中执行暖机运转，能够防止燃料电池的冻结，并且还防止喷射泵25的冻结。

另外，从热交换器23向喷射泵25供给的负极气体(供给气体)的温度与冰点温度相比越低，则在干燥运转中形成于喷射泵25的冰量越多。因此，也可以是，供给气体的温度越低，则冻结预测处理部310将用于燃料电池的冻结防止阈值Th_s设定得越高。

通过使用于燃料电池的冻结防止阈值Th_s高，被喷射泵25吸引的循环气体的温度变高，因此在干燥运转中新生成的冰量变少。因而，能够避免在干燥运转中喷射泵25冻结而流路堵塞。

或者，也可以是，在喷射泵25内的冰量比冻结防止阈值Th_j少的情况下，冰量与冻结防止阈值Th_j之差越小，则冻结预测处理部310将燃料电池的冻结防止阈值Th_s设定得越高。

在喷射泵25内的冰量比冻结防止阈值Th_j少的情况下，不执行用于去除喷射泵25内的冰的暖机运转而仅执行干燥运转。即使处于这种运转状态，也会由于在干燥运转中为了使燃料电池的电解质膜干燥而进行的燃料电池堆1的暖机而在喷射泵25内新生成冰。随之，喷射泵25内的冰量变得比冻结防止阈值Th_j多，喷射泵25的流路有可能堵塞。

作为其对策，如上所述，在喷射泵25内的冰量比冻结防止阈值Th_j少的情况下，冰量越接近冻结防止阈值Th_j，则将冻结防止阈值Th_s设定得越高，由此，在干燥运转中生成的冰量减少，因此能够避免喷射泵25的堵塞。

以上，说明了本发明的实施方式，但是上述实施方式不过示出了本发明的应用例的一部分，其宗旨并不是将本发明的保护范围限定于上述实施方式的具体结构。

例如，在本实施方式中说明了使用固定值来作为喷射泵25的暖机完成阈值(解冻温度)Th_j的例子，但是也可以如下图那样使用阈值校正对应表来变更暖机完成阈值Th_j。

图15是表示对喷射泵25的暖机完成阈值Th_j进行校正的方法的图。在图15中，示出了按喷射泵25中的合流后气体温度来表示冰量累计值与暖机完成阈值的关系的阈值校正对应表。

冰量累计值越大，则冰完全融化越需要时间，因此暖机完成阈值Th_j越高。另外，冰量累计值越大，合流后气体温度越低，则冰越难以融化，因此暖机完成阈值Th_j越低。

通过像这样使用阈值校正对应表，能够可靠地融解喷射泵25中形成的全部冰。

另外，在本实施方式中，基于喷射泵25内的冰量来判断是否执行暖机运转，但是也可以对喷射泵25的供给气体、循环气体以及合流气体的焓的收支进行累计，基于该累计值来执行暖机运转。

另外，在本实施方式中，基于冷却水温度来判断暖机是否已完成，但是也可以使用负极排气的温度来代替冷却水温度。由此，能够更准确地判断是否需要暖机。在该情况下，也可以在负极气体循环通路26上设置温度传感器，使用从温度传感器输出的检测信号，还可以使用通过运算而求出的估计值。

另外，作为燃料电池系统100的温度，也可以使用从喷射泵25喷出的合流后的气体的温度(喷出气体温度)。在该情况下，例如，能够基于喷出气体温度是否已超过0℃来预测喷射泵25的冻结。喷出气体温度是基于循环气体温度和供给气体温度而计算出的。或者，也可以在喷射泵25与燃料电池堆1之间的负极气体供给通路22上设置温度传感器，使用从该温度传感器输出的检测信号。

此外，上述实施方式能够适当组合。

本申请基于2014年7月24日向日本专利局申请的特愿2014-151272要求优先权，通过参照将这些申请的全部内容引入本说明书中。