燃料电池系统的制作方法

本公开涉及燃料电池系统的技术。

背景技术：

以往，在燃料电池系统中，公知有配置排气排水阀的技术，该排气排水阀构成为将从燃料电池排出的阳极废气所包含的氮气等杂质气体、因燃料电池的发电而产生的液态水向外部排出(日本特开2008-59974)。

在现有的技术中，在排气排水阀的温度为解冻温度以上的情况下，判断成排气排水阀能够正常进行开阀动作。然而，即便在排气排水阀的温度为解冻温度以上的情况下，也可能产生排气排水阀无法正常进行开阀动作的情况。例如在尘埃等异物进入排气排水阀的情况下，即便排气排水阀的温度为解冻温度以上，也可能产生不成为正常的开阀状态的情况。另外，例如即便在异物为冰的情况下，排气排水阀的温度为解冻温度以上，也存在冰未完全融化而无法进行正常的开阀动作的情况。因此，在排气排水阀的基于温度的判定中，存在无法准确地进行排气排水阀是否正常开阀的判定的问题。

技术实现要素：

本公开能够实现为以下的方式。

根据本公开的一个方式，提供一种燃料电池系统。该燃料电池系统具备：燃料电池；阳极气体供给系统，构成为向上述燃料电池供给阳极气体，具有供上述阳极气体朝向上述燃料电池流通的阳极气体供给路；阳极气体循环系统，使从上述燃料电池排出的阳极废气向上述阳极气体供给路循环，具有供上述阳极废气朝向上述阳极气体供给路流通的阳极气体循环路和设置于上述阳极气体循环路并构成为从上述阳极废气分离液态水的气液分离器；阴极气体供排系统，具有构成为向上述燃料电池供给阴极气体的阴极气体供给路和构成为将从上述燃料电池排出的阴极废气向上述燃料电池系统的外部排出的阴极气体排出路；排气排水路，与上述气液分离器连接；排气排水阀，设置于上述排气排水路，构成为对上述排气排水路进行开闭；流量取得部，构成为取得从上述排气排水阀排出的上述阳极废气的排气流量；以及控制部，构成为执行包括上述排气排水阀是否正常开阀的正常异常判定在内的动作判定处理，上述控制部通过如下方式执行上述正常异常判定，即在相对于上述排气排水阀进行了开阀指示之后，在上述阳极废气的上述排气流量为预先决定的正常基准值以上的情况下，判定成上述排气排水阀正常开阀，在上述阳极废气的上述排气流量比上述正常基准值低的情况下，判定成上述排气排水阀未正常开阀。

根据该方式，通过使用排气流量执行排气排水阀的正常异常判定，能够准确地进行排气排水阀是否正常开阀的正常异常判定。例如能够准确地进行因冻结以外的原因导致排气排水阀未正常动作的情况下的判定。另外，例如通过使用排气流量进行正常异常判定，即便在因冻结导致排气排水阀未正常开阀的情况下，也能够准确地进行正常异常判定。

在上述方式的基础上，可以构成为还具备：温度取得部，构成为取得上述燃料电池系统的环境温度，对于上述控制部而言，在接受到上述燃料电池系统的起动指示的情况下，在上述环境温度为冰点下的情况下，通过控制上述阳极气体供给系统向上述燃料电池供给上述阳极气体并且向上述排气排水阀进行开阀指示来执行冰点下启动处理，在上述冰点下启动处理中进行了上述排气排水阀的开阀指示之后，执行上述正常异常判定。

根据该方式，能够利用冰点化启动处理执行正常异常判定。

在上述方式的基础上，可以构成为还具备：储水量取得部，构成为取得存积于上述气液分离器的液态水的量，对于上述控制部而言，在上述排气排水阀正常开阀的上述燃料电池系统的通常运转状态下，在存积于上述气液分离器的上述液态水的量成为预先决定的第一液态水量以上的情况下，通过控制上述阳极气体供给系统向上述燃料电池供给上述阳极气体并且向上述排气排水阀进行开阀指示来来执行通常排气处理，在上述动作判定处理中向上述燃料电池供给的上述阳极气体的压力比在上述通常排气处理中向上述燃料电池供给的上述阳极气体的压力高。

根据该方式，供给的阳极气体的压力越高，阳极废气的排气流量也变高，因而能够缩短正常异常判定花费的时间。

在上述方式的基础上，可以构成为上述阴极气体供排系统还具有压缩机，该压缩机设置于上述阴极气体供给路，上述排气排水路与上述阴极气体排出路连接，上述控制部控制上述压缩机的动作，使在上述动作判定处理中向上述阴极气体排出路流通的上述阴极气体的流量比在上述通常排气处理中向上述阴极气体排出路流通的上述阴极气体的流量大。

根据该方式，即便在从排气排水阀排出的阳极废气的量增加的情况下，也能够通过阴极气体可靠地稀释阳极废气。

在上述方式的基础上，可以构成为对于上述控制部而言，在上述动作判定处理中判定成上述排气排水阀未正常开阀之后，执行使上述燃料电池升温的暖机运转，在上述暖机运转的执行中与执行后的至少一方执行上述排气排水阀的动作是否恢复正常的恢复有无判定，上述恢复有无判定通过如下方式执行，即在上述控制部向上述排气排水阀进行了开阀指示之后，在上述阳极废气的上述排气流量为预先决定的恢复基准值以上的情况下，判定成上述排气排水阀的动作恢复正常，在上述阳极废气的上述排气流量比上述恢复基准值低的情况下，判定成上述排气排水阀的动作未恢复正常。

根据该方式，燃料电池因暖机运转而升温，从而能够利用来自燃料电池的热加热排气排水阀。由此，在排气排水阀未正常动作的原因为冻结的情况下，能够解冻排气排水阀的冻结，因而能够使排气排水阀的动作恢复正常。另外，能够通过恢复有无判定来确认排气排水阀的动作是否恢复。

在上述方式的基础上，可以构成为还具备：储水量取得部，取得存积于上述气液分离器的液态水的量，对于上述控制部而言，在上述排气排水阀正常开阀的上述燃料电池系统的通常运转状态下，在存积于上述气液分离器的上述液态水的量成为预先决定的第一液态水量以上的情况下，向上述排气排水阀进行开阀指示，从而执行通常排气处理，在上述排气排水阀的动作恢复正常之前的上述燃料电池系统的恢复前状态下，在存积于上述气液分离器的上述液态水的量成为比上述第一液态水量少的第二液态水量以上的情况下，向上述排气排水阀进行开阀指示，从而执行恢复排气处理，上述控制部在上述恢复排气处理中向上述排气排水阀进行了开阀指示之后，执行上述恢复有无判定。

根据该方式，控制部在成为比第一液态水量少的第二液态水量以上的情况下执行恢复排气处理。由此，能够增多恢复排气处理的执行次数，因而能够增多相对于排气排水阀进行开阀指示的次数。因此，能够增多恢复有无判定的频度，因而能够防止恢复后处理的延迟。

在上述方式的基础上，可以构成为还具有：压力传感器，构成为测量上述阳极气体供给路内的压力，上述流量取得部使用由上述压力传感器测量的压力的变化计算上述阳极废气的上述排气流量，上述控制部在进行上述恢复有无判定的情况下，执行如下处理中的至少任一处理：第一预先处理，相比上述通常排气处理的执行中向上述燃料电池供给的上述阳极气体的压力提高向上述燃料电池供给的上述阳极气体的压力；第二预先处理，相比上述通常排气处理的执行中从上述阳极气体循环路向上述阳极气体供给路循环的上述阳极废气的流量降低从上述阳极气体循环路向上述阳极气体供给路循环的上述阳极废气的流量；以及第三预先处理，相比上述通常排气处理的执行中的上述燃料电池的电流值减小上述燃料电池的电流值。

根据该方式，通过执行第一预先处理～第三预先处理中的至少任一个处理，能够减少由压力传感器测量的压力因从排气排水阀排出的阳极废气以外的要素发生变动的可能性。由此，能够进一步提高排气流量的计算精度，因而能够进一步正确地执行恢复有无判定。

在上述方式的基础上，可以构成为上述阴极气体供排系统具有压缩机，该压缩机构成为将上述阴极气体朝向上述阴极气体排出路送出，上述排气排水路与上述阴极气体排出路连接，上述控制部控制上述压缩机的动作，使执行上述恢复有无判定时向上述阴极气体排出路流通的上述阴极气体的流量比在上述通常排气处理中向上述阴极气体排出路流通的上述阴极气体的流量大。

根据该方式，即便在从排气排水阀排出的阳极废气的量增加的情况下，也能够通过阴极气体可靠地稀释阳极废气。

在上述方式的基础上，可以构成为对于上述控制部而言，在上述正常异常判定中判定成上述排气排水阀未正常开阀之后至上述恢复有无判定的执行为止，在相对于上述排气排水阀进行了开阀指示之后，在预先决定的期间内的从上述排气排水路排出的上述阳极废气的累计量为预先决定的基准累计量以上的情况下，即便在上述阳极废气的上述排气流量比上述正常基准值低的情况下也判定成上述排气排水阀正常开阀。

根据该方式，能够利用使用阳极废气的排气流量的方法与使用阳极废气的排气量的方法这两个方法对排气排水阀是否正常开阀的判定进行判定。由此，能够进一步正确地进行排气排水阀是否正常开阀的判定。

本公开能够以上述以外的各种方式实现，例如能够以燃料电池系统的控制方法、搭载了燃料电池系统的车辆等方式实现。

以下，参照附图对本发明的示例性实施例的特征、优点、技术及工业重要性进行说明，在附图中相同的附图标记表示相同的构成要素。

附图说明

图1是表示第一实施方式的燃料电池系统的概要的说明图。

图2是表示燃料电池系统的电结构的示意图。

图3是包括排气排水阀的动作判定处理的流程图。

图4是冰点下启动处理的流程图。

图5是排气排水阀的打开状态下的特性的坐标图。

图6是包括动作判定处理在内的控制部所执行的各种处理的时间图。

图7是第二实施方式的燃料电池系统的控制装置所执行的其他流程图。

图8是第三实施方式的燃料电池系统的控制装置所执行的其他流程图。

图9是图8所示的步骤s130、步骤s140、步骤s160的时间图。

图10是第四实施方式的异常有无判定的流程图。

图11是用于对预先决定的基准累计量进行说明的图。

具体实施方式

a.第一实施方式：

图1是表示第一实施方式的燃料电池系统10的概要的说明图。本实施方式中的燃料电池系统10例如搭载于燃料电池车辆12，作为用于使燃料电池车辆12的驱动用马达进行驱动的发电装置使用。燃料电池系统10具备燃料电池15、阴极气体供排系统30、阳极气体供排系统50、制冷剂循环系统70以及控制装置60。

控制装置60具备控制部62与存储部64。控制部62通过执行存储于存储部64的各种程序来控制燃料电池系统10的动作。例如控制部62执行包括后述的排气排水阀58的动作是否正常的正常异常判定在内的动作判定处理。在存储部64除了存储有各种程序之外，还存储有在动作判定处理等中使用的各种阈值。

燃料电池15是作为反应气体接受阴极气体以及阳极气体的供给并通过氧与氢的电气化学反应来发电的固体高分子型燃料电池。在本实施方式中，阴极气体为空气，阳极气体为氢气。燃料电池15具有层叠了多个单电池的堆叠结构。各单电池分别是即便为单体也能够发电的发电要素。单电池具备膜电极接合体与夹着膜电极接合体的2张隔板。膜电极接合体具有电解质膜、配置于电解质膜的一方的面的阳极、以及配置于电解质膜的另一方的面的阴极。电解质膜是内部包含水分的湿润状态时表现出良好的质子传导性的固体高分子薄膜。在各单电池的外周端部设置有歧管，该歧管沿各单电池的层叠方向延伸，用于供与各单电池的发电部分支连接的反应气体(图示省略)流动。各单电池在层叠的状态下以被在层叠方向上夹持的状态紧固。

阴极气体供排系统30向燃料电池15供给阴极气体，将阴极气体向外部排出。阴极气体供排系统30具备阴极气体供给系统30a与阴极气体排出系统30b。阴极气体供给系统30a向燃料电池15供给阴极气体。阴极气体供给系统30a具有阴极气体供给路302、空气净化器31、压缩机33、马达34、中间冷却器35以及分流阀36。

阴极气体供给路302配置于燃料电池15的上游侧，是使燃料电池系统10的外部与燃料电池15的阴极连通的配管。空气净化器31在阴极气体供给路302中设置于比压缩机33更靠上游侧的位置，除去向燃料电池15供给的阴极气体中的异物。压缩机33设置于比燃料电池15更靠上游侧的阴极气体供给路302，根据来自控制部62的指示朝向阴极排出压缩过的空气。压缩机33被根据来自控制部62的指示动作的马达34驱动。中间冷却器35在阴极气体供给路302中设置于比压缩机33更靠下游侧的位置。中间冷却器35对被压缩机33压缩而变为高温的阴极气体进行冷却。分流阀36例如为三通阀，通过调整开度来对从阴极气体供给路302朝向燃料电池15的阴极气体的流量、以及在从阴极气体供给路302分支并不经由燃料电池15的旁通路306流动阴极气体的流量进行调整。旁通路306与后述的阴极气体排出路308连接。在旁通路306流通的阴极气体经由阴极气体排出路308向外部排出。

阴极气体排出系统30b将阴极气体向外部排出。阴极气体排出系统30b具有阴极气体排出路308、旁通路306以及调压阀37。阴极气体排出路308是用于将从燃料电池15排出后的阴极气体(亦称为“阴极废气”)、在旁通路306流通的阴极气体向外部排出的配管。调压阀37通过调整开度来调整燃料电池15的阴极侧流路的背压。调压阀37在阴极气体排出路308中配置于比连接了旁通路306的地点更靠上游侧的位置。在阴极气体排出路308的下游侧端部配置有消声器310。

阳极气体供排系统50具备阳极气体供给系统50a、阳极气体循环系统50b以及阳极气体排出系统50c。

阳极气体供给系统50a向燃料电池15供给阳极气体。阳极气体供给系统50a具备阳极气体罐51、阳极气体供给路501、开闭阀52、稳定器53、喷射器54以及压力传感器59。阳极气体罐51例如储藏高压的氢气。阳极气体供给路501跟阳极气体罐51与燃料电池15连接，是供从阳极气体罐51朝向燃料电池15的阳极气体流通的配管。开闭阀52在开阀状态下使阳极气体罐51的阳极气体向下游侧流通。稳定器53通过控制部62的控制对比喷射器54更靠上游侧处的阳极气体的压力进行调整。喷射器54配置于阳极气体供给路501中的比后述的阳极气体循环路502的合流地点更靠上游侧的位置。喷射器54是根据由控制部62设定的驱动周期、开阀时间而电磁地进行驱动的开闭阀，对向燃料电池15供给的阳极气体供给量进行调整。压力传感器59对阳极气体供给路501中比喷射器54更靠下游侧的内部压力(阳极气体的供给压力)进行测量。测量结果发送至控制装置60。

阳极气体循环系统50b使从燃料电池15排出的阳极气体(亦称为“阳极废气”)再次向阳极气体供给路501循环。阳极气体循环系统50b具有阳极气体循环路502、气液分离器57、循环泵55以及马达56。阳极气体循环路502跟燃料电池15与阳极气体供给路501连接，是供朝向阳极气体供给路501的阳极废气流通的配管。气液分离器57设置于阳极气体循环路502，从混有液态水的阳极废气分离液态水。循环泵55通过使马达56驱动来使阳极气体循环路502内的阳极废气朝向阳极气体供给路501循环。

阳极气体排出系统50c将阳极废气、因燃料电池15的发电而产生的液态水向外部排出。阳极气体排出系统50c具有排气排水路504和排气排水阀58。排气排水路504是将排出液态水的气液分离器57的排出口与外部连通的配管。

排气排水阀58配置于排气排水路504，构成为对排气排水路504进行开闭。在排气排水阀58例如使用隔膜阀。在判定成排气排水阀58正常地开阀的燃料电池系统10的通常运转状态中，控制部62在预先决定的时机相对于排气排水阀58进行开阀指示，并且对喷射器54进行开闭控制，从而将阳极气体向下游侧供给(通常排气处理)。由此，排气排水阀58成为打开状态，将阳极废气所包含的杂质气体亦即氮气与液态水一同经由排气排水路504向外部排出。作为预先决定的时机，例如是气液分离器57的液态水存积了预先决定的第一液态水量以上时。此外，在通常排气处理中，循环泵55可以进行驱动，也可以停止。

制冷剂循环系统70使用制冷剂对燃料电池15的温度进行调整。作为制冷剂，使用水、乙二醇等防冻液。制冷剂循环系统70具备制冷剂循环路79、制冷剂循环泵74、马达75、散热器72、散热器风扇71以及温度传感器73。

制冷剂循环路79具有制冷剂供给路79a和制冷剂排出路79b。制冷剂供给路79a是用于向燃料电池15供给制冷剂的配管。制冷剂排出路79b是用于从燃料电池15排出制冷剂的配管。制冷剂循环泵74通过马达75的驱动将制冷剂供给路79a的制冷剂向燃料电池15送出。散热器72通过由散热器风扇71输送风来进行散热，由此对在内部流通的制冷剂进行冷却。温度传感器73对制冷剂排出路79b内的制冷剂的温度进行测量。制冷剂的温度的测量结果发送至控制部62。

控制部62具有通过执行存储于存储部64的程序来发挥功能的流量取得部66以及储水量取得部67。流量取得部66通过使用从压力传感器59取得的压力的变化对从排气排水阀58排出的阳极废气的排气流量进行计算来取得。排气流量的计算方法后述。储水量取得部67取得存积于气液分离器57的液态水的量。在本实施方式中，储水量取得部67使用燃料电池15的发电量对由燃料电池15生成的液态水的量进行计算，可以将计算出的液态水的量推断成储水量。另外，在其他实施方式中，在气液分离器57配置至少一个水位传感器，可以基于来自水位传感器的检测信号取得储水量。水位传感器例如根据控制部62在控制中使用的储水量的阈值配置。例如在第一液态水量以上时执行通常排气处理的情况下，水位传感器配置在与第一液态水量对应的位置。

图2是表示燃料电池系统10的电结构的示意图。燃料电池系统10具备fdc95、dc/ac逆变器98、电池电压计91以及电流传感器92。

电池电压计91与燃料电池15的全部的单电池151分别连接，以全部的单电池151分别为对象测量电池电压。电池电压计91将该测量结果发送至控制装置60。电流传感器92对基于燃料电池15的输出电流的值进行测量，并发送至控制装置60。

fdc95是构成为dc/dc转换器的电路。fdc95基于从控制装置60发送的电压指令值控制fdc95的输出电压。另外，fdc95基于从控制装置60发送的电流指令值对燃料电池15的输出电流进行控制。电流指令值是指成为基于燃料电池15的输出电流的目标值的值，由控制装置60设定。控制装置60例如通过使用燃料电池15的要求电力量计算要求电流值来生成电流指令值。

dc/ac逆变器98跟燃料电池15与负载255连接。dc/ac逆变器98将从燃料电池15输出的直流电力向交流电力变换，并向负载255供给。

燃料电池系统10还具备二次电池96和bdc97。二次电池96例如由镍氢电池、锂离子电池构成，作为辅助电源发挥功能。另外，二次电池96进行电力向燃料电池15的供给与由燃料电池15产生的电力、再生电力的充电。

bdc97是与fdc95一同构成为dc/dc转换器的电路，根据作为控制部的控制装置60的指示控制二次电池96的充放电。bdc97测量二次电池96的soc(stateofcharge：剩余容量)，发送至控制装置60。

图3是包括排气排水阀58的动作判定处理的流程图。图4是冰点下启动处理的流程图。图5是表示排气排水阀58的打开状态下的特性的坐标图。在图5的坐标图中，纵轴是从排气排水阀58排出的阳极废气的排气量，横轴是经过时间。图3所示的动作判定处理在燃料电池车辆12的开始开关接通、燃料电池系统10接受到起动指示时亦即启动时执行。另外，动作判定处理可以在启动以后的预先决定的时机执行。

如图3所示，控制部62对配置了燃料电池系统10的环境下的温度亦即环境温度是否为冰点下进行判定(步骤s10)。在本实施方式中，环境温度是由温度取得部亦即温度传感器73(图1)取得的制冷剂排出路79b的制冷剂温度。此外，在其他实施方式中，环境温度可以为外部空气温，也可以为排气排水阀58的温度。外部空气温例如能够通过配置外部空气温传感器来取得。排气排水阀58的温度例如能够通过在排气排水阀58配置温度传感器来取得。

在步骤s10中进行了“否”的判定的情况下，控制部62将允许车辆行驶报告给驾驶员(步骤s50)。在步骤s50中，在燃料电池车辆12的车内的监视器等显示燃料电池车辆12成为能够行驶的状态这一内容，从而将允许车辆行驶报告给驾驶员。另一方面，在步骤s10中进行了“是”的判定的情况下，控制部62执行冰点下启动处理(步骤s15)。冰点下启动处理是用于即便在燃料电池15产生冻结的情况下也确保燃料电池15的要求发电量的处理。

如图4所示，在冰点下启动处理中，控制部62驱动压缩机33(步骤s70)。接下来，控制部62控制喷射器54的开闭，将阳极气体向燃料电池15供给(步骤s72)。在步骤s72中，在阳极气体供给至燃料电池15的期间，为了在燃料电池15的阳极内利用阳极气体进行置换，循环泵55停止。另外，控制部62向排气排水阀58进行开阀指示(步骤s74)。冰点下启动处理继续直至使用由压力传感器59测量的压力值计算出的、阳极气体向燃料电池15的阳极的供给量成为阳极的容积以上为止。

在上述的冰点下启动处理中，在相对于排气排水阀58进行了开阀指示的情况下，控制部62对来自排气排水阀58的阳极废气的排气流量是否为预先决定的正常基准值以上进行判定(图3的步骤s30)。在步骤s30中，阳极废气的排气流量与预先决定的正常基准值可以一同用质量流量表达来进行比较，也可以一同用体积流量表达来进行比较。

正常基准值存储于存储部64。如图5所示，正常基准值ls[m³/sec]设定为比排气排水阀58处于开阀状态时的排气流量的设计值lc[m³/sec]低的值。设计值lc是排气排水阀58的开通率为100％时的值。开通率是指实际的排气排水阀58的流路剖面积相对于排气排水阀58不存在异常而按照设计的那样成为打开状态的情况下的排气排水阀58的流路剖面积的比例(％)。正常基准值ls被设定为如下的排气流量，即：在阳极气体的目标供给压力下当控制部62向排气排水阀58进行开阀指示之后经过了预先决定的时间时，能够达到通常排气处理中的阳极废气的目标排气量(累计值)。例如，正常基准值ls设定为排气排水阀58的开通率为50％时的排气流量。在本实施方式中，在开通率为50％的情况下，在燃料电池15的温度(在本实施方式中温度传感器73的测量值)为0℃、阳极气体的目标供给压为100kpa时，通常排气处理中的阳极废气的目标排气量为0.1l。例如在排气排水阀58的开通率为50％的情况下达到目标排气量0.1l的时间的基础上，考虑了压力传感器59的测量值稳定为止的多余时间，从而决定预先决定的时间。在本实施方式中，例如预先决定的时间为0.3sec。即，正常基准值ls设定为0.1l/0.3sec的排气流量。该正常基准值ls可以根据燃料电池15的温度与阳极气体的目标供给压变更。

阳极废气的排气流量通过燃料电池系统10所具备的流量取得部66取得。在本实施方式中，流量取得部由压力传感器59和控制部62构成。控制部62通过使用以下的式(1)～(4)计算阳极气体的排气流量来取得。

pv＝f(qin－qcrs－qfc－qex)···(1)

这里，pv是通过以时间对压力传感器59的测量值(压力)进行微分来求出的、阳极气体供给路501内的阳极气体的压力降低速度[pa/sec]，qin是从喷射器54向下游侧供给的阳极气体的供给流量[m³/sec]，qcrs是从燃料电池15的阳极向阴极的氢透过速度[m³/sec]，qfc是因燃料电池15的发电消耗的阳极气体速度[m³/sec]，qex是从排气排水阀58排出的阳极气体的排气流量[m³/sec]，f表示函数。qin、qcrs、qfc用标准状态的气体的体积流量[m³/sec]表现。qin使用夹着喷射器54的流路的下游侧与上游侧的差压通过小孔的式子计算。优选图3所示的步骤s30的判定在喷射器54的动作停止中即关闭动作中执行。此时，在qin代入“0”。qcrs基于两极间的氢分压差计算。在进行步骤s30的判定时，透过氢速度非常小，因而qcrs可以视为“0”。

qfc通过以下的式(2)计算。

qfc＝(i/f)×(1/2)×n×22.4×10^-3···(2)

这里，i为电流传感器92的测量电流值[a]，f为法拉第常数，n为单电池151的层叠片数。22.4×10^-3是标准状态的每1摩尔气体的体积[m³/mol]。

在上述式(1)中，在qin代入“0”、在qcrs代入“0”，从而导出以下的式(3)，根据式(3)导出式(4)。

pv＝f(－qfc－qex)···(3)

qex＝[{v×(pv/ps)×(273/(273+t)}]－qfc···(4)

在式(4)中，v是在排气排水阀58的关闭状态下喷射器54的下游侧的阳极气体能够流通的容积[m³]，是阳极气体供给路501中的比喷射器54更靠下游侧、供燃料电池15的阳极气体流通的歧管、阳极气体循环路502、以及气液分离器57的总容积。另外，在式(4)中，ps是标准压力，在本实施方式中为101.3kpa。另外，t是配置了燃料电池系统10的环境温度[℃]，在本实施方式中是指温度传感器73的测量值(摄氏温度)。

控制部62通过在上述式(4)代入上述式(2)来计算排气流量qex。其中，在燃料电池15未发电时，qfc为“0”。

如图3所示，控制部62通过将阳极废气的排气流量qex与正常基准值进行比较、对排气流量qex是否为正常基准值以上进行判定来进行排气排水阀58是否正常开阀的正常异常判定(步骤s30)。具体而言，在执行图4的步骤s74之后0.3秒后，用式(4)计算出的排气流量乘以0.3秒所得的值为基准量(例如0.1l)以上的情况下，在图3的步骤s30中进行“是”的判定。在该情况下，控制部62进行排气排水阀58正常开阀的正常判定(步骤s40)。即，控制部62在相对于排气排水阀58进行了开阀指示之后、来自排气排水阀58的阳极气体的排气流量qex为预先决定的正常基准值以上的情况下进行正常判定。控制部62在步骤s40之后执行步骤s50。

另一方面，在阳极废气的排气流量qex不足正常基准值的情况下，控制部62进行排气排水阀58未正常开阀的异常判定(步骤s60)。即，控制部62在相对于排气排水阀58进行了开阀指示之后、来自排气排水阀58的阳极气体的排气流量qex比预先决定的正常基准值低的情况下进行异常判定。在该情况下，控制部62进入步骤s70，将排气排水阀58存在异常这一情况报告给驾驶员，不执行允许车辆行驶并结束动作判定处理。

图6是包括动作判定处理在内的控制部62所执行的各种处理的时间图。若在时刻t1开始开关成为接通，则在从温度传感器73取得的温度为冰点下的情况下，执行冰点下启动处理。在开始冰点下启动处理并在时刻t2阳极气体供给压力达到预先决定的目标压力的情况下，控制部62向排气排水阀58进行开阀指示。在时刻t2进行开阀指示之后，在经过了预先决定的时间(例如0.3秒)时，执行图3所示的步骤s30的正常异常判定。在时刻t3进行了排气排水阀58的正常判定的情况下，控制部62报告允许车辆行驶。在时刻t4，向燃料电池15的阳极的阳极气体置换结束，从而冰点下启动处理结束。在冰点下启动处理的结束后，控制部62进一步提高阳极气体的供给压力。在时刻t5，在阳极气体的供给压力达到预先决定的压力时，在对燃料电池15施加电压而导致电流流动了某阈值以上的情况下，判定成燃料电池15能够正常发电。由此，执行利用燃料电池15的发电的燃料电池车辆12的行驶。

如以上那样，根据上述第一实施方式，控制部62通过使用排气流量qex执行排气排水阀58的正常异常判定，能够准确地进行排气排水阀58是否正常开阀的正常异常判定。例如能够准确地进行因冻结以外的原因导致排气排水阀58未正常开阀的情况下的判定。另外，例如通过使用排气流量进行正常异常判定能够准确地进行因冻结导致排气排水阀58未正常开阀的情况下的判定。

另外，根据上述第一实施方式，在冰点下启动处理中相对于排气排水阀58进行开阀指示的情况下，进行正常异常判定。即，在冰点下启动处理的执行中执行正常异常判定，从而能够利用冰点下启动处理执行正常异常判定。由此，控制部62与冰点下启动处理独立地进行正常异常判定，因而不需要进行排气排水阀58的开阀指示。

此外，在上述第一实施方式中，控制部62可以通过控制喷射器54的动作来使在动作判定处理中向燃料电池15供给的阳极气体的压力(判定时压力)比在通常排气处理中向燃料电池15供给的阳极气体的压力(通常时压力)高。来自排气排水阀58的阳极废气的排气流量使用阳极气体压力的降低速度(pv)计算，因而向燃料电池15供给的阳极气体的压力越高，越能够相对地缩小其他压力变动噪声引起的影响。由此，控制部62能够更准确地进行正常异常判定。另外，对于供给的阳极气体的压力较高的情况而言，阳极废气的排气流量也变高，因而能够缩短正常异常判定花费的时间。此外，判定时压力可以为通常时压力的110％以上，另外也可以为120％以上。判定时压力的上限设定为阳极气体供排系统50的各种部件不致破损的上限亦即不足上限压力。这里，供给至燃料电池15的阳极气体的压力例如使用由压力传感器59测量的平均值。

另外，控制部62在使判定时压力比通常时压力高的情况下，可以使向阴极气体排出路308流通的阴极气体的流量(判定时阴极气体流量)比在通常排气处理中向阴极气体排出路308流通的阴极气体的流量(通常时阴极气体流量)大。由此，能够通过阴极气体稀释阳极废气，因而能够减少氢气浓度高的气体向外部排出的可能性。向阴极气体排出路308流通的阴极气体的流量例如能够通过提高压缩机33的转速来变大。另外，判定时阴极气体流量可以是通常时阴极气体流量的110％以上，也可以是120％以上。

b.第二实施方式：

图7是燃料电池系统10的控制装置60所执行的其他流程图。图7所示的流程图在进行了图3的步骤s60所示的排气排水阀58的异常判定之后执行。此外，图7所示的流程图可以在图3的步骤s70的前后的任一步骤中执行，也可以代替步骤s70执行。

首先，控制部62执行用于解除异常的处理亦即暖机运转(步骤s100)。暖机运转仅执行预先决定的时间。燃料电池15因暖机运转而升温，从而利用来自燃料电池15的热对配置于燃料电池15的周围的排气排水阀58进行加热。由此，在排气排水阀58未正常动作的原因为冻结的情况下，能够解冻排气排水阀58的冻结，因而能够使排气排水阀58的动作正常恢复。暖机运转存在通常的暖机运转与迅速暖机运转，可以执行任一运转。迅速暖机运转是相比判定成排气排水阀58正常开阀的燃料电池系统10的通常运转时，使阴极气体的供给量相对于使用燃料电池15的发电量在理论上求出的阴极气体的理论供给量的比率亦即阴极气体化学计量降低的运转。在通常运转时，阴极气体化学计量比设定为1.5～2.0左右。与此相对，在迅速暖机运转中，阴极气体化学计量比设定为接近1.0的值例如0.9～1.1左右。暖机运转是阴极气体化学计量比高于迅速暖机运转的运转，阴极气体化学计量比与通常运转时为相同程度。

接下来，控制部62在暖机运转中、暖机运转后的预先决定的时机通过向排气排水阀58进行开阀指示来进行恢复排气处理(步骤s140)。作为预先决定的时机，例如是在气液分离器57存积了第一液态水量以上的液态水的时机。

接下来，控制部62执行排气排水阀58的动作是否恢复正常的恢复有无判定(步骤s160)。具体而言，在来自排气排水阀58的阳极废气的排气流量qex为预先决定的恢复基准值以上的情况下，控制部62判定成排气排水阀58的动作恢复了正常。即，控制部62判定成排气排水阀58的冻结通过暖机运转解冻了。另一方面，在排气流量qex不足预先决定的恢复基准值的情况下，控制部62判定成排气排水阀58的动作未恢复正常。即，控制部62判定成排气排水阀58的冻结未因暖机运转解冻。排气流量qex与第一实施方式同样使用式(1)～式(4)计算。恢复基准值可以设定为与第一实施方式的正常基准值相同的值，也可以设定为比正常基准值低的值。步骤s160的判定例如在执行步骤s140的处理之后经过了预先决定的恢复有无判定时间之后判定。恢复有无判定时间是排气流量qex稳定为止的时间，例如设定为0.5秒。即，在步骤s160中，对经过了恢复有无判定时间时排气流量qex乘以恢复有无经过时间所得的值是否成为根据决定恢复基准值时的开通率假定的排气流量乘以恢复有无经过时间所得的值以上进行判定。

在步骤s160中进行了“是”的判定的情况下，控制部62执行恢复后处理(步骤s170)。作为恢复后处理，是在燃料电池系统10的开始开关接通、进行允许车辆行驶为止的启动时将允许车辆行驶报告给驾驶员的处理，或者是形成为能够使燃料电池15发电的状态的处理。另外，作为恢复后处理，能够举出在开始开关断开、进行燃料电池系统10的停止时停止压缩机33的驱动的处理。

另一方面，在步骤s160中进行了“否”的判定的情况下，控制部62再次执行步骤s140。

根据上述第二实施方式，除了起到上述第一实施方式的效果之外，还起到以下的效果。即，根据上述第二实施方式，燃料电池15因暖机运转升温，从而能够利用来自燃料电池15的热对排气排水阀58进行加热。由此，在排气排水阀58不正常开阀的原因为冻结的情况下，能够解冻排气排水阀58的冻结，因而能够使排气排水阀58的动作恢复正常。另外，通过恢复有无判定能够对排气排水阀58的动作是否恢复了进行确认。

c.第三实施方式：

图8是燃料电池系统10的控制装置60所执行的其他流程图。图8所示的流程图在进行了图3的步骤s60所示的排气排水阀58的异常判定之后执行。此外，图8所示的流程图可以在图3的步骤s70的前后的任一步骤中执行，也可以代替步骤s70执行。另外，对与第二实施方式的流程图(图7)同样的步骤标注相同的附图标记，并且省略说明。

首先，控制部62执行用于解除异常的处理亦即暖机运转(步骤s100)。在暖机运转的结束后，控制部62对燃料电池系统10是否为低负载下的运转状态进行判定(步骤s102)。低负载下的运转状态是指燃料电池车辆12的停车中的怠速运转时等、与燃料电池15连接的负载为预先决定的值(例如2千瓦)以下的状态。在步骤s102中进行了“否”的判定的情况下，控制部62结束本流程图的处理。

另一方面，在步骤s102中进行了“是”的判定的情况下，控制部62将成为向排气排水阀58进行开阀指示的触发的存积于气液分离器57的液态水的阈值设定为第二液态水量(步骤s120)。第二液态水量是比成为通常排气处理的触发的第一液态水量少的量。在异常判定后的处理中，控制部62在存积于气液分离器57的液态水成为第二液态水量以上时，向排气排水阀58进行开阀指示。第二液态水量例如优选第一液态水量的20％以下，更优选10％以下。由此，能够增多向排气排水阀58进行开阀指示的频度，因而能够增多后述的恢复有无判定的判定次数。

接下来，控制部62对存积于气液分离器57的液态水的量是否成为第二液态水量以上进行判定(步骤s130)。在步骤s130中进行了“否”的判定情况下，再次执行步骤s102。另一方面，在步骤s130中进行了“是”的判定的情况下，控制部62通过向排气排水阀58进行开阀指示来执行恢复排气处理(步骤s140)。

接下来，控制部62执行用于更准确地进行后述的恢复有无判定的预先处理(步骤s150)。此外，步骤s140与步骤s150的顺序可以颠倒。预先处理包括以下的至少一个处理。

·第一预先处理：相比通常排气处理的执行中提高向燃料电池15供给的阳极气体的压力。

·第二预先处理：相比通常排气处理的执行中降低从阳极气体循环路502向阳极气体供给路501循环的阳极废气的流量。

·第三预先处理：将燃料电池15的电流值设定为比通常排气处理的执行中小。

在第一预先处理中，例如控制部62使喷射器54的开阀间隔比通常排气处理的执行中短，或者使开阀时间比通常排气处理的执行中长。第一预先处理中的阳极气体的供给压力例如可以是通常排气处理的执行中的阳极气体的供给压力的110％以上，另外也可以是120％以上。第一预先处理中的阳极气体的供给压力的上限设定为阳极气体供排系统50的各种部件不致破损的上限亦即不足上限压力。

在第二预先处理中，例如控制部62通过停止循环泵55的驱动来降低向阳极气体供给路501循环的阳极废气的流量。在第三预先处理中，例如控制部62将作为电流指令值的电流值设定为零。

在步骤s150中执行第一预先处理～第三预先处理中的至少一个处理的情况下，控制部62可以执行以下的第四预先处理。

·第四预先处理：使向阴极气体排出路308流通的阴极气体的流量比在通常排气处理中向阴极气体排出路308流通的阴极气体的流量大。

在第四预先处理中，例如控制部62通过提高压缩机33的转速来增大阴极气体流量。另外，第四预先处理中的阴极气体的流量可以为通常排气处理中的阴极气体的流量的110％以上，也可以为120％以上。通过执行第四预先处理，从而即便在经由排气排水阀58向外部排出的阳极废气的量因第一预先处理、第二预先处理、第三预先处理增加的情况下，也能够通过阴极废气稀释阳极废气中的氢气。由此，能够减少氢气浓度高的气体经由阴极气体排出路308向外部排出的可能性。

接着步骤s150，控制部62执行排气排水阀58的动作是否恢复正常的恢复有无判定(步骤s160)。在步骤s160中进行了“是”的判定的情况下，控制部62执行恢复后处理(步骤s170)。

另一方面，在步骤s160中进行了“否”的判定的情况下，控制部62再次执行步骤s102。

图9是图8所示的步骤s130、步骤s140、步骤s160的时间图。在根据燃料电池15的发电量推断的存积于气液分离器57的液态水量达到第二液态水量时(时刻t10、t14、t18)，控制部62相对于排气排水阀58进行开阀指示。在假定为排气排水阀58正常动作的情况下，在从排气排水阀58排出液态水且存积的液态水量成为规定值以下(例如零)时(时刻t12、t16)，控制部62相对于排气排水阀58进行闭阀指示。在向排气排水阀58进行开阀指示的期间，通过使喷射器54的开阀间隔比通常排气处理的执行中短来提高阳极气体的供给压力。另外，在向排气排水阀58进行开阀指示的期间，与通常排气处理的执行中相比，提高压缩机33的转速并使向阴极气体排出路308流通的阴极气体的流量增大。控制部62在向排气排水阀58进行开阀指示的期间，执行恢复有无判定。

根据上述第三实施方式，除了起到与上述第一、第二实施方式同样的效果，还起到以下的效果。即，控制部62在排气排水阀58的动作恢复正常之前的燃料电池系统10的恢复前状态下、即在动作判定处理中判定成排气排水阀58未正常开阀之后的预先决定的时机以后，通过恢复排气处理(图8的步骤s140)相对于排气排水阀58进行开阀指示。另外，控制部62在相对于该恢复排气处理中的排气排水阀58进行开阀指示时，执行恢复有无判定(图8的步骤s160)。另外，在成为比第一液态水量少的第二液态水量以上的情况下，控制部62执行恢复排气处理。由此，能够增多恢复排气处理的执行次数，因而能够增多相对于排气排水阀58进行开阀指示的次数。因此，能够增多恢复有无判定的频度，因而能够防止恢复后处理的延迟。

另外，根据上述第三实施方式，控制部62在进行恢复有无判定的情况下执行预先处理(图8的步骤s150)。控制部62通过作为预先处理执行比通常排气处理的执行中提高向燃料电池15供给的阳极气体的压力的第一预先处理而起到以下的效果。即，来自排气排水阀58的阳极废气的排气流量qex使用阳极气体压力的降低速度(pv)计算。因此，向燃料电池15供给的阳极气体的压力越高，越能够相对地缩小其他压力变动噪声引起的影响。由此，控制部62能够更准确地进行恢复有无判定。另外，供给的阳极气体的压力越高，阳极废气的排气流量qex也变高，因而能够缩短恢复有无判定花费的时间。

另外，控制部62通过作为预先处理执行比通常排气处理的执行中降低从阳极气体循环路502向阳极气体供给路501循环的阳极废气的流量的第二预先处理而起到以下的效果。即，通过降低循环的阳极气体的流量能够抑制阳极气体供给路501中配置了压力传感器59的区域的压力的脉动。由此，能够减少压力变动噪声，因而能够更准确地进行恢复有无判定。

另外，控制部62通过作为预先处理执行将燃料电池15的电流值设定为比通常排气处理的执行中小的第三预先处理而起到以下的效果。即，若燃料电池15的电流值变大，则供给至燃料电池15的阳极气体在燃料电池15中的消耗量变多。由此，由压力传感器59测量的压力的压力变动噪声变大。另一方面，通过借助第三预先处理将燃料电池15的电流值设定得较小能够减少阳极气体在燃料电池15中的消耗量，因而能够减少压力变动噪声，因而能够进一步准确地进行恢复有无判定。

如以上那样，通过执行第一预先处理～第三预先处理中的至少一个处理，能够减少由压力传感器59测量的压力因从排气排水阀58排出的阳极废气以外的要素发生变动的可能性。由此，能够进一步提高排气流量qex的计算精度，因而能够进一步准确地进行恢复有无判定。

d.第四实施方式：

在上述的第一实施方式～第三实施方式中，在排气流量qex不足正常基准值ls的情况下，控制部62进行排气排水阀58的异常判定，但并不限定于此。以下，使用第一实施方式对控制部62所执行的其他异常有无判定的内容进行说明。

图10是第四实施方式的异常有无判定的流程图。对与第一实施方式的图3的流程图同样的步骤标注相同的附图标记，并且省略说明。图11是用于对预先决定的基准累计量进行说明的图。

如图10所示，在步骤s30中进行了“否”的判定的情况下，即在正常异常判定中判定成排气排水阀58未正常开阀的情况下，控制部62执行步骤s55。在步骤s55中，对预先决定的期间内从排气排水路504排出的阳极废气的累计量是否为预先决定的基准累计量以上进行判定。在阳极废气的累计量为预先决定的基准累计量以上的情况下，即便在排气流量qex比正常基准值ls低的情况下，也判定成排气排水阀58正常开阀(步骤s40)。另一方面，在排出的阳极废气的累计量不足预先决定的基准累计量的情况下，判定成排气排水阀58未正常动作(步骤s60)。

控制部62使用在喷射器54断开的期间，比步骤s30的判定期间长的预先决定的期间(例如5秒钟)的由压力传感器59测量出的阳极气体的压力降低量计算排出的阳极废气的累计量(排气累计量)。具体而言，控制部62使用以下的式(5)计算排气累计量。

qvex＝[{v×(△p/ps)×(273/(273+t)}]－qvfc···(5)

这里，qvex为排气累计量。另外，v是在排气排水阀58的关闭状态下喷射器54的下游侧的阳极气体能够流通的容积，是阳极气体供给路501中的比喷射器54更靠下游侧、供燃料电池15的阳极气体流通的歧管、阳极气体循环路502、以及气液分离器57的总容积。△p是预先决定的期间内的由压力传感器59测量出的阳极气体的压力降低量。另外，ps为标准压力，在本实施方式中为101.3kpa，t为配置了燃料电池系统10的环境温度，在本实施方式中为温度传感器73的测量值。qvfc是在预先决定的期间因燃料电池15的发电而被消耗的阳极气体的量。

如图11所示，基于排气排水阀58的开通率为比正常基准值ls的开通率低的值时的阴极废气的排气流量lp计算预先决定的基准累计量qvs。具体而言，基准累计量qvs是排气流量lp乘以预先决定的期间(例如5秒钟)所得的值。与排气流量lp对应的开通率可以在预先决定的期间能够达到通常排气处理的阳极废气的目标排气量的范围内设定。由此，在步骤s55中进行了“是”的判定的情况下，能够抑制此后的通常排气处理的实施时间变长。

根据上述第四实施方式，能够利用使用阳极废气的排气流量的方法与使用阳极废气的排气量的方法这两个方法对排气排水阀58是否正常开阀的判定进行判定。由此。能够进一步准确地进行排气排水阀58是否正常开阀的判定。例如正常基准值ls设定为安全侧的值，从而控制部62在步骤s30中对排气排水阀58是否正常开阀进行判定，在未正常开阀的情况下，能够使用基准累计量qvs再次对排气排水阀58是否正常开阀进行判定。

e.其他实施方式：

e－1.其他实施方式1：

在上述各实施方式中，在由温度传感器73(图1)取得的温度为冰点下的情况下，控制部62进行排气排水阀58是否正常动作的正常异常判定(图3)，但在其他情况下也可以进行正常异常判定。例如在由温度传感器73(图1)取得的温度不为冰点下的情况下，控制部62也可以进行正常异常判定。这样一来，也能够准确地进行排气排水阀58是否正常动作的判定。

e－2.其他实施方式2：

在上述各实施方式中，流量取得部由控制部62和压力传感器59构成，控制部62使用从压力传感器59取得的压力计算排气流量qex，但并不限定于此。流量取得部可以在排气排水路504中的排气排水阀58的出口附近配置流量计，并使流量计作为流量取得部发挥功能。

e－3.其他实施方式3：

在上述第三实施方式中，恢复基准值可以是比正常基准值的开通率低且比与排气流量lp对应的开通率高的开通率时的阴极废气的排气流量。

e－4.其他实施方式4：

在上述第二实施方式、第三实施方式中，在动作判定处理中判定成排气排水阀58未正常开阀的情况下，控制部62执行用于使燃料电池15升温的暖机运转，但并不限定于此。控制部62也可以使用其他方法执行用于使排气排水阀58升温的处理。例如控制部62也可以通过利用加热器进行加热来使排气排水阀58升温。

此外，本公开并不限定于上述实施方式，包括各种变形例。例如上述的实施方式是为了将本发明说明得容易理解而详细地进行了说明，并不限定于必须具备说明过的全部结构。另外，能够将某实施方式的结构的一部分置换为其他变形形态的结构，另外，也能够在某实施方式的结构中增加其他变形形态的结构。另外，针对各实施方式的结构的一部分，能够进行其他结构的追加·删除·置换。另外，也可以将实施方式、变形形态以及变形例进行组合。