具体实施方式

在本公开中，提供一种燃料电池系统，被搭载于车辆，其特征在于，具有：

燃料电池；

二次电池；

系统温度取得部，取得上述燃料电池系统内的温度；以及

控制部，

在上述系统温度为规定的第1温度以下的情况下，上述控制部进行上述二次电池的充电直至上述二次电池的充电状态值成为规定的第1阈值为止，且对于上述燃料电池进行第1模式的扫气，

另一方面，在上述系统温度超过规定的第1温度的情况下，上述控制部进行上述二次电池的充电直至上述二次电池的充电状态值成为值比规定的上述第1阈值大的规定的第2阈值为止，且对于上述燃料电池进行扫气时间比上述第1模式的扫气短的第2模式的扫气。

在FC系统中，在燃料电池停止发电时的燃料电池的扫气处理、燃料电池的驻车净化(PPG)、包括燃料电池的冰点下的启动处理等中使用来自二次电池的放电电力。

在二次电池的充电状态值(SOC)降低了的情况下，存在无法起动二次电池的担忧。因此，在二次电池的SOC降低了的情况下，即便点火开关断开(IG－OFF)，也实施将二次电池充电至规定SOC为止并停止的处理。

但是，若使用锂(Li)离子二次电池等二次电池，则由于为了相对于连续充电来保护二次电池，存在限制二次电池的充电量的情况，所以存在IG－OFF后的二次电池的充电时间成为长时间这一问题。

在燃料电池停止发电后的用于燃料电池的起动的处理中，例如可考虑下述(1)～(2)这2个模式。

(1)低温/冰点下模式(冬季模式)

根据需要在进行二次电池的充电的同时或者在二次电池的充电后进行数分钟左右的燃料电池的扫气(长时间扫气)，不进行此后的燃料电池的驻车净化，而进行燃料电池的启动处理(暖机等)。其中，低温是指比常温低的温度。

(2)常温模式(夏季模式)

根据需要在进行二次电池的充电的同时或者在二次电池的充电后进行十几秒～几十秒(例如10秒～20秒)左右的燃料电池的扫气(短时间扫气)，然后在车辆的驻车中进行低温下的数分钟左右的燃料电池的驻车净化，然后进行燃料电池的启动处理(暖机等)。

常温模式具有扫气时间相对于低温/冰点下模式短这一优点，但由于驻车净化不使燃料电池发电而仅利用二次电池的电力实施，所以与可以在使燃料电池发电的同时实施的长时间扫气相比，需要更多的二次电池的能量。因此，在常温模式的情况下，与低温/冰点下模式相比，IG－OFF时的二次电池的充电处理也需要实施为SOC更大。而且，若想将二次电池充电至能够实施驻车净化的SOC，则充电时间为长时间。另外，在Li离子二次电池等二次电池的温度为低温的情况下，由于需要以相对于Li离子析出进行保护等为目的的充电限制，所以二次电池的充电时间进一步为长时间。

由本研究人们确认了如下内容：作为因二次电池的温度的差别引起的充电时间的差别的例子，例如在将规定的二次电池样本的SOC从20％将SOC充电至50％作为常温模式的充电目标值的情况下，当该二次电池样本的温度为－5℃的情况下，充电时间为15分钟，当该二次电池样本的温度为10℃的情况下，充电时间为5分钟。因此，存在二次电池的温度越低则充电时间越长时间化的趋势。

根据本公开，通过从燃料电池的发电中停止燃料电池的发电，判断直至燃料电池启动为止所花费的二次电池的所需能量，使二次电池的充电目标SOC可变，来缩短二次电池的充电时间。

另外，在二次电池的充电为长时间的情况下，通过将燃料电池的扫气手法切换为二次电池的放电能量变少的手法，来使燃料电池的发电停止时的二次电池的充电时间缩短。

另外，根据本公开，通过根据考虑了外部气温等的系统温度来改变二次电池的充电量，能够实现短时间内的二次电池的充电。另外，能够防止二次电池的电力不足而导致无法实施驻车净化。

另外，根据本公开，即便是不需要冰点下对策的情况，通过在二次电池的充电时间为长时间的可能性高的情况下实施长时间的燃料电池的扫气，也不需要为了基于二次电池的电力的驻车净化做准备的充电。

本公开的燃料电池系统至少具有燃料电池、二次电池、取得上述燃料电池系统内的温度的系统温度取得部以及控制部，可以还具有取得上述二次电池的温度的二次电池温度取得部等。

本公开的燃料电池系统通常被搭载于驱动源为电动机(马达)的燃料电池车辆而使用。

另外，本公开的燃料电池系统也可以被搭载于即便在车辆的启动时燃料电池不能发电也能够利用二次电池的电力进行行驶的车辆而使用。

电动机并不特别限定，可以是以往公知的驱动马达。

燃料电池可以是层叠了多个燃料电池的单电池的层叠体亦即燃料电池组。

单电池的层叠数并不特别限定，例如可以是2个～几百个，也可以是2～200个。

燃料电池组可以在单电池的层叠方向的两端具备端板。

燃料电池的单电池具备至少包括氧化剂极、电解质膜以及燃料极的膜电极接合体，可以根据需要具备夹持该膜电极接合体的两面的2张隔膜。

隔膜可以在与气体扩散层接触的面具有反应气体流路。另外，隔膜可以在与和气体扩散层接触的面相反一侧的面具有用于将燃料电池的温度保证为一定的制冷剂流路。

隔膜可以具有用于使反应气体以及制冷剂沿单电池的层叠方向流通的供给孔以及排出孔。

供给孔可举出燃料气体供给孔、氧化剂气体供给孔以及制冷剂供给孔等。

排出孔可举出燃料气体排出孔、氧化剂气体排出孔以及制冷剂排出孔等。

隔膜也可以是不透气的导电性部件等。作为导电性部件，例如可以是压缩碳而形成为不透气的致密质碳、以及冲压成形后的金属(例如、铁、铝以及不锈钢等)板等。另外，隔膜可以具备集电功能。

燃料电池组可以具备连通了各供给孔的入口歧管、以及连通了各排出孔的出口歧管等歧管。

入口歧管可举出阳极入口歧管、阴极入口歧管以及制冷剂入口歧管等。

出口歧管可举出阳极出口歧管、阴极出口歧管以及制冷剂出口歧管等。

氧化剂极包括氧化剂极催化剂层以及气体扩散层。

燃料极包括燃料极催化剂层以及气体扩散层。

氧化剂极催化剂层以及燃料极催化剂层例如可以具备促进电化学反应的催化剂金属、具有质子传导性的电解质、以及具有电子传导性的碳粒子等。

作为催化剂金属，例如能够使用铂(Pt)、以及由Pt与其他金属构成的合金(例如混合了钴以及镍等的Pt合金)等。

作为电解质，可以是氟类树脂等。作为氟类树脂，例如可以使用Nafion溶液等。

上述催化剂金属被担载于碳粒子上，在各催化剂层中，担载了催化剂金属的碳粒子(催化剂粒子)与电解质可以混合存在。

用于担载催化剂金属的碳粒子(担载用碳粒子)例如一般可以使用通过对市售的碳粒子(碳粉末)进行加热处理来提高自身的防水性的防水化碳粒子等。

气体扩散层可以是具有透气性的导电性部件等。

作为导电性部件，例如可举出碳布以及碳纸等碳多孔体、和金属网以及发泡金属等金属多孔体等。

电解质膜可以是固体高分子电解质膜。作为固体高分子电解质膜，例如可举出包含有水分的全氟磺酸的薄膜等氟类电解质膜以及烃类电解质膜等。作为电解质膜，例如可以是Nafion膜(杜邦公司制)等。

燃料电池系统可以具有向燃料电池的电极供给反应气体的反应气体供给部。

反应气体供给部向燃料电池组供给反应气体。

反应气体是包括燃料气体以及氧化剂气体的概念。

作为反应气体供给部，可举出燃料气体供给部以及氧化剂气体供给部等，燃料电池系统可以具有这些供给部中的任一方，也可以具备这些供给部的两方。

燃料电池系统可以具有向燃料电池的燃料极供给燃料气体的燃料气体供给部。

燃料气体是主要含有氢的气体，例如可以是氢气。

作为燃料气体供给部，例如可举出燃料箱等，具体而言，可举出液体氢罐、压缩氢罐等。

燃料电池系统可以具备燃料气体供给流路。

燃料气体供给流路将燃料电池与燃料气体供给部连接，能够实现燃料气体从燃料气体供给部向燃料电池的燃料极的供给。

燃料电池系统可以具备循环流路。

循环流路能够回收从燃料电池的燃料极排出的燃料废气，并将其作为循环气体返回至燃料电池的燃料极。

燃料废气包含在燃料极中保持未反应的状态通过的燃料气体、在氧化剂极中生成的生成水到达燃料极的水分、以及可以在扫气时供给至燃料极的氧化剂气体等。

燃料电池系统可以根据需要而在循环流路上具备调整循环气体的流量的氢泵等循环用泵、以及引射器(ejector)等。

循环用泵可以与控制部电连接，通过由控制部控制循环用泵的驱动的通/断以及转速等，来调整循环气体的流量。

引射器例如被配置于燃料气体供给流路与循环流路的合流部，将包含燃料气体与循环气体的混合气体供给至燃料电池的燃料极。作为引射器，能够采用以往公知的引射器。

在循环流路可以设置有用于减少燃料废气中的水分的气液分离器。而且，可以具备因气液分离器而从循环流路分支的排水流路以及在该排水流路上装备的排水阀。

在气液分离器中，从燃料废气中分离出的水分可以通过在从循环流路分支的排水流路设置的排水阀的开放来排出。

排水阀与控制部电连接，可以通过由控制部控制排水阀的开闭来调整液态水的排水量。

燃料电池系统可以具备燃料废气排出部。

燃料废气排出部能够将燃料废气排出至外部(系统外)。其中，外部可以是燃料电池系统的外部，也可以是车辆的外部。

燃料废气排出部可以具备燃料废气排出阀，根据需要，可以还具备燃料废气排出流路。

燃料废气排出阀与控制部电连接，可以通过利用控制部控制燃料废气排出阀的开闭来调整燃料废气的排出流量。

燃料废气排出流路例如可以从循环流路分支，在燃料废气中的氢浓度过低的情况下，能够将该燃料废气排出至外部。

燃料电池系统可以具备氧化剂气体供给部、氧化剂气体供给流路以及氧化剂气体排出流路。

氧化剂气体供给部至少向燃料电池的氧化剂极供给氧化剂气体。

作为氧化剂气体供给部，例如能够使用空气压缩机等。空气压缩机根据来自控制部的控制信号被驱动，将氧化剂气体导入至燃料电池的阴极侧(氧化剂极、阴极入口歧管等)。

氧化剂气体供给流路将氧化剂气体供给部与燃料电池连接，能够实现氧化剂气体从氧化剂气体供给部向燃料电池的氧化剂极的供给。

氧化剂气体是含氧气体，可以是空气、干燥空气以及纯氧等。

氧化剂气体排出流路能够实现氧化剂气体从燃料电池的氧化剂极的排出。

在氧化剂气体排出流路可以设置有氧化剂气体压力调整阀。

氧化剂气体压力调整阀与控制部电连接，通过利用控制部将氧化剂气体压力调整阀开阀来将反应完毕的阴极废气从氧化剂气体排出流路排出。另外，通过调整氧化剂气体压力调整阀的开度，能够调整供给至氧化剂极的氧化剂气体压力(阴极压力)。

在氧化剂气体供给流路可以配置有中冷器。中冷器与制冷剂循环流路连接，与制冷剂之间进行热交换，对从氧化剂气体供给部排出的氧化剂气体进行冷却。另外，当存在燃料电池的暖机(发电预处理)请求时，利用被氧化剂气体供给部压缩而温度变高了的氧化剂气体的热使制冷剂升温。

燃料电池系统可以具备旁通流路，该旁通流路在中冷器的下游侧从氧化剂气体供给流路分支，绕过燃料电池而与氧化剂气体排出流路连接。在该旁通流路配置有控制旁通流路的开通状态的旁通阀。旁通阀与控制部电连接，例如在驱动马达的再生发电时二次电池的充电容量没有富余量的状况下，当驱动氧化剂气体供给部而消耗二次电池的电力的情况下，被控制部开阀。由此，氧化剂气体不会被输送至燃料电池，而被向氧化剂气体排出流路排出。

另外，燃料气体供给流路与氧化剂气体供给流路可以经由合流流路连接。在合流流路可以设置有扫气阀。

扫气阀与控制部电连接，通过利用控制部将扫气阀开阀，可以使氧化剂气体供给部的氧化剂气体作为扫气气体流入至燃料气体供给流路内。

扫气所使用的扫气气体可以是反应气体，反应气体可以是燃料气体，也可以是氧化剂气体，还可以是包含上述两方气体的混合反应气体。

燃料电池系统可以具备制冷剂供给部以及制冷剂循环流路作为燃料电池的冷却系统。

制冷剂循环流路与设置于燃料电池的制冷剂供给孔以及制冷剂排出孔连通，使从制冷剂供给部供给的制冷剂在燃料电池内外循环，能够实现燃料电池的冷却。

制冷剂供给部例如可举出冷却水泵等。

在制冷剂循环流路可以设置有对冷却水的热进行散热的散热器。

作为冷却水(制冷剂)，为了防止低温时的结冰，例如能够使用乙二醇与水的混合溶液。

系统温度取得部取得燃料电池系统内的温度。

燃料电池系统内的温度可以是为了冷却燃料电池而使用的冷却水的温度，可以是外部气温，可以是它们的平均值，除此之外，也可以综合判断燃料电池系统内的部件的温度等来决定燃料电池系统内的温度。

系统温度取得部可以与控制部连接。控制部可以构成为能够根据系统温度取得部的输出来检测燃料电池系统内的温度。

系统温度取得部可以是以往公知的温度传感器等。

燃料电池系统可以具备二次电池。

二次电池(电池)只要能够充放电即可，例如可举出镍氢二次电池以及锂离子二次电池等以往公知的二次电池。另外，二次电池可以包括双电层电容器等蓄电元件。二次电池可以是串联连接有多个的结构。二次电池向马达等电动机以及空气压缩机等氧化剂气体供给部等供给电力。二次电池可以构成为可从车辆的外部的电源例如家庭用电源充电。二次电池可以被燃料电池的输出充电。

燃料电池系统可以具备将电池作为电源的辅机。

作为辅机，例如可举出车辆的照明设备以及空调设备等。

另外，在本公开的燃料电池系统可以设置有检测二次电池的剩余容量的充电状态传感器。充电状态传感器检测二次电池的充电状态值(SOC)。充电状态传感器可以与控制部连接。控制部可以构成为能够根据充电状态传感器的输出来检测二次电池的充电状态值。

控制部可以控制二次电池的充电状态值的管理以及二次电池的充放电。

充电状态值(SOC：State of Charge)表示二次电池的充电容量相对于满充电容量的比例，满充电容量为SOC100％。

燃料电池系统可以具备二次电池温度取得部。

二次电池温度取得部取得二次电池的温度。

二次电池温度取得部可以与控制部连接。控制部可以构成为能够根据二次电池温度取得部的输出来检测二次电池的温度。

二次电池温度取得部可以是以往公知的温度传感器等。

控制部控制燃料电池系统。

控制部可以与气液分离器、排水阀、燃料废气排出阀、氧化剂气体压力调整阀、扫气阀、燃料气体供给部、氧化剂气体供给部、旁通阀、二次电池、循环用泵、系统温度取得部以及二次电池温度取得部等经由输入输出接口连接。另外，控制部可以与可被搭载于车辆的点火开关电连接。

控制部在物理上例如具有CPU(中央运算处理装置)等运算处理装置、存储由CPU处理的控制程序以及控制数据等的ROM(只读存储器)和主要作为用于控制处理的各种工作区域而使用的RAM(随机访问存储器)等存储装置、以及输入输出接口。另外，控制部例如可以是ECU(发动机控制单元)等控制装置。

图1是表示本公开的燃料电池系统的控制方法的一个例子的流程图。此外，本公开并不仅限定于本典型例。

在IG－OFF后当系统温度为规定的第1温度以下的情况下，控制部进行二次电池的充电直至二次电池的充电状态值(SOC)变为规定的第1阈值为止，且对于燃料电池进行第1模式的扫气(长时间扫气)(低温/冰点下模式)。此外，在IG－OFF后的时刻，当二次电池的充电状态值(SOC)为规定的第1阈值以上的情况下，控制部可以不进行二次电池的充电。

另一方面，在IG－OFF后，当系统温度超过规定的第1温度的情况下，控制部进行二次电池的充电直至二次电池的充电状态值成为值比规定的第1阈值大的规定的第2阈值为止，且对于燃料电池进行扫气时间比第1模式的扫气短的第2模式的扫气(短时间扫气)(常温模式)。在第2模式的扫气后，控制部进行驻车净化。此外，在IG－OFF后的时刻，当二次电池的充电状态值(SOC)为规定的第2阈值以上的情况下，控制部可以不进行二次电池的充电。

系统温度例如可以是燃料电池的冷却水的温度，也可以是外部气温，还可以是它们的平均温度。

系统温度的规定的第1温度例如可以为常温，也可以是比常温高的温度(高温)，还可以是比常温低的温度(低温)，也可以为冰点下，也可以结合状况适当地设定。

第1模式的扫气(长时间扫气)例如是上述低温/冰点下模式中的几分钟左右的燃料电池的扫气。在长时间扫气后，通常可以不进行驻车净化。第1模式的扫气(长时间扫气)可以在将二次电池充电至二次电池的充电状态值(SOC)为规定的第1阈值以上之后进行，也可以在进行二次电池的充电的同时进行。

第2模式的扫气(短时间扫气)的扫气时间只要比第1模式的扫气的扫气时间短即可，例如可以是上述常温模式中的十几秒～几十秒(例如10秒～20秒)左右的燃料电池的扫气，也可以不进行扫气。在短时间扫气后，通常可以进行驻车净化。第2模式的扫气(短时间扫气)可以在将二次电池充电至二次电池的充电状态值(SOC)为规定的第2阈值以上之后进行，也可以在进行二次电池的充电的同时进行。

由于第1模式的扫气是设想为可以不进行此后的驻车净化的扫气，所以二次电池的充电状态值的规定的第1阈值可以设定为小于第2阈值且满足第1模式的扫气所需的SOC的下限值以上的值即可，不特别限定，具体而言，可以为20％以上35％以下，也可以为25％以上30％以下。

二次电池的充电状态值的规定的第2阈值的值只要大于第1阈值的值即可，不特别限定，但由于第2模式的扫气是设想为此后进行驻车净化的扫气，所以可以设定为大于第1阈值且满足第2模式的扫气以及驻车净化所需的SOC的下限值以上的值，上限不特别限定，只要考虑充电时间来设定即可，具体而言，可以超过35％且50％以下，也可以为40％以上45％以下。

根据本公开，在IG－OFF后的二次电池的充电开始时，根据燃料电池系统的温度来切换IG－OFF后的二次电池的充电目标SOC。

由于在系统温度为规定的第1温度以下的情况下实施的低温/冰点下模式下的第1模式的扫气中不实施驻车净化，所以能够降低充电目标SOC，能够缩短燃料电池停止发电时的二次电池的充电时间。

在常温模式下，由于当系统温度超过规定的第1温度的情况下，不需要低温时所需的二次电池的连续充电的限制，所以即便将充电目标SOC提高至值比第1阈值大的规定的第2阈值，也能够以比较短的时间进行二次电池的充电。另外，由于在系统温度高的状态下实施第2模式的扫气中的驻车净化，所以对二次电池要求的放电能量变小，能够降低充电目标SOC。

图2是表示本公开的燃料电池系统的控制方法的另一个例子的流程图。

在本公开中，还具有取得二次电池的温度的二次电池温度取得部，

在系统温度超过第1温度的情况下，当二次电池温度为规定的第2温度以下且二次电池的充电状态值(SOC)小于第2阈值时，控制部对于燃料电池进行第1模式的扫气(低温/冰点下模式)。此外，在IG－OFF后的时刻，当二次电池的充电状态值(SOC)小于规定的第2阈值且小于第1阈值的情况下，控制部可以与第1模式的扫气一并进行二次电池的充电直至二次电池的充电状态值(SOC)成为规定的第1阈值为止。

另一方面，在系统温度超过第1温度的情况下，当二次电池温度超过规定的第2温度时，无论二次电池的充电状态值(SOC)是否小于第2阈值，控制部可以均对于燃料电池进行第2模式的扫气(常温模式)。此外，该情况下，在二次电池的充电状态值(SOC)小于第2阈值的情况下，控制部可以进行二次电池的充电直至二次电池的充电状态值(SOC)成为第2阈值以上为止。在二次电池的充电状态值(SOC)为第2阈值以上的情况下，控制部可以不进行二次电池的充电。

二次电池的规定的第2温度例如可以根据二次电池的特性并基于连续充电下的需要充电限制的温度等来适当地设定。

即便是系统温度超过第1温度的情况，也在二次电池的温度低且二次电池的SOC低的情况下，判断为二次电池的充电时间为长期化，通过进行充电目标SOC可以小的第1模式的扫气来缩短燃料电池停止发电时的二次电池的充电时间。