(57)【要約】【課題】カソードのセラミックスの粒子担体に担持された触媒粒子の劣化の抑制に特化した簡便な燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池システムは、燃料電池の作動温度を検出する作動温度検出手段と、空気供給手段からカソードに供給される空気の流量を算定する空気流量算定手段と、作動温度検出手段で検出された作動温度及び空気流量算定手段で算定された空気の流量、並びに、予め定められた作動温度及び空気の流量と燃料電池の電池抵抗の変化速度との関係に基づいて、燃料電池の電池抵抗の変化速度を算定する変化速度算定手段と、変化速度算定手段で算定された燃料電池の電池抵抗の変化速度が予め設定された値を超える時に水素供給源に水素の供給開始を指示する起動手段とを備える。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードとカソードのうち、少なくともカソードにセラミックスの粒子担体に触媒粒子を担持した電極を用いる燃料電池と、
前記アノードに水素の供給が可能な水素供給源と、
前記カソードに空気の供給が可能であって、前記カソードに供給する空気の流量の調整が可能な空気供給手段と、
前記燃料電池の作動温度を検出する作動温度検出手段と、
前記空気供給手段から前記カソードに供給される空気の流量を算定する空気流量算定手段と、
前記作動温度検出手段で検出された作動温度及び前記空気流量算定手段で算定された空気の流量、並びに、予め定められた作動温度及び空気の流量と燃料電池の電池抵抗の変化速度との関係に基づいて、前記燃料電池の電池抵抗の変化速度を算定する変化速度算定手段と、
前記変化速度算定手段で算定された前記燃料電池の電池抵抗の変化速度が予め設定された値を超える時に前記水素供給源に水素の供給開始を指示する起動手段と
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記カソードに供給される空気は大気から導入される無加湿の空気であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記変化速度算定手段で算定された燃料電池の電池抵抗の変化速度が予め設定された閾値よりも小さい時に、前記空気供給手段に空気の流量増加を指示する増加指示手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記燃料電池の電池抵抗を検出する電池抵抗検出手段を備え、
前記起動手段は、前記電池抵抗検出手段で検出された燃料電池の電池抵抗が予め設定された上限値を上回る場合に前記水素供給源に水素の供給開始を指示することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記燃料電池が早期に発電を開始するように求められた場合に、前記空気供給手段に空気の流量増加を指示する早期起動手段を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記予め定められた、前記燃料電池の作動温度及び空気の流量と前記燃料電池の電池抵抗の変化速度との関係がマップに記憶され、
前記変化速度算定手段は、前記マップを参照して、前記燃料電池の電池抵抗の変化速度を算定することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、セラミックスの粒子担体に触媒粒子を担持したカソードを用いた燃料電池システムが開示されている。かかる燃料電池システムによれば、高電圧による担体に担持された触媒の劣化を抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１１７５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１が開示する燃料電池システムでは、カソードのセラミックスの粒子担体に担持された触媒粒子の劣化を抑制するだけでなく、カソードのカーボン粒子担体に担持された触媒流の劣化も抑制することができるため、高い制御精度が要求される。
【０００５】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、カソードのセラミックスの粒子担体に担持された触媒粒子の劣化の抑制に特化した簡便な燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る燃料電池システムは、アノードとカソードのうち、少なくともカソードにセラミックスの粒子担体に触媒粒子を担持した電極を用いる燃料電池と、前記アノードに水素の供給が可能な水素供給源と、前記カソードに空気の供給が可能であって、前記カソードに供給する空気の流量の調整が可能な空気供給手段と、前記燃料電池の作動温度を検出する作動温度検出手段と、前記空気供給手段から前記カソードに供給される空気の流量を算定する空気流量算定手段と、前記作動温度検出手段で検出された作動温度及び前記空気流量算定手段で算定された空気の流量、並びに、予め定められた作動温度及び空気の流量と燃料電池の電池抵抗の変化速度との関係に基づいて、前記燃料電池の電池抵抗の変化速度を算定する変化速度算定手段と、前記変化速度算定手段で算定された前記燃料電池の電池抵抗の変化速度が予め設定された値を超える時に前記水素供給源に水素の供給開始を指示する起動手段と、を備える。
【０００７】
上記（１）の構成によれば、起動手段は、変化速度算定手段で算定された燃料電池の電池抵抗の変化速度が予め設定された値を超える時に水素供給源に水素の供給開始を指示する。これにより、燃料電池の電池抵抗の変化速度が予め設定された値を超える時に水素供給源からアノードに水素の供給が開始され、カソードのセラミックスの粒子担体に担持された触媒粒子は、電池抵抗が高い状態で高電圧が印加されることになり、触媒粒子の電荷移動を伴う電気化学的劣化（Ｐｔ→Ｐｔ２＋＋２ｅ−）を抑制できる。
【０００８】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記カソードに供給される空気は大気から導入される無加湿の空気である。
【０００９】
上記（２）の構成によれば、カソードに供給される空気は大気から導入される無加湿の空気であるので、燃料電池の発電開始直後は燃料電池の内部を低加湿に保つことができ、セラミックスの粒子担体に担持された触媒粒子は、電池抵抗が高い状態で高電圧が印加されることになり、触媒粒子の電荷移動を伴う電気化学的劣化（Ｐｔ→Ｐｔ２＋＋２ｅ−）を抑制できる。
【００１０】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、前記変化速度算定手段で算定された燃料電池の電池抵抗の変化速度が予め設定された閾値よりも小さい時に、前記空気供給手段に空気の流量増加を指示する増加指示手段を備える。
【００１１】
上記（３）の構成によれば、増加指示手段は、変化速度算定手段で算定された燃料電池の電池抵抗の変化速度が予め設定された閾値よりも小さい時に、空気供給手段に空気の流量増加を指示する。これにより、燃料電池の電池抵抗の変化速度が予め設定された閾値よりも小さい時に、空気供給手段からカソードに供給される空気の流量が増加するので、燃料電池の電池抵抗の変化速度を早めることができ、燃料電池の起動を早めることができる。
【００１２】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）から（３）のいずれか一つの構成において、前記燃料電池の電池抵抗を検出する電池抵抗検出手段を備え、前記起動手段は、前記電池抵抗検出手段で検出された燃料電池の電池抵抗が予め設定された上限値を上回る場合に前記水素供給源に水素の供給開始を指示する。
【００１３】
上記（４）の構成によれば、起動手段は、電池抵抗検出手段で検出された燃料電池の電池抵抗が予め設定された上限値を上回る場合に水素供給源に水素の供給開始を指示する。これにより、燃料電池の電池抵抗が予め設定された上限値を上回る場合に水素供給源からアノードに水素の供給が開始されるので、燃料電池の電池電圧が小さくなり、カソードのセラミックスの粒子担体に担持された触媒粒子の劣化を抑制できる。
【００１４】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）から（４）のいずれか一つの構成において、前記燃料電池が早期に発電を開始するように求められた場合に、前記空気供給手段に空気の流量増加を指示する早期起動手段を備える。
【００１５】
上記（５）の構成によれば、早期起動手段は、燃料電池が早期に発電を開始するように求められた場合に、空気供給手段に空気の流量増加を指示する。これにより、燃料電池が早期に発電を開始するように求められた場合に、空気供給手段からカソードに供給される空気の流量が増加するので、燃料電池の電池抵抗の変化速度が早めに大きくなり、燃料電池の起動を早めることができる。
【００１６】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）から（５）のいずれか一つの構成において、前記予め定められた、前記燃料電池の作動温度及び空気の流量と前記燃料電池の電池抵抗の変化速度との関係がマップに記憶され、前記変化速度算定手段は、前記マップを参照して、前記燃料電池の電池抵抗の変化速度を算定する。
【００１７】
上記（６）の構成によれば、変化速度算定手段は、マップを参照して、燃料電池の電池抵抗の変化速度を算定するので、燃料電池の電池抵抗の変化速度を短時間で算定できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、カソードのセラミックスの粒子担体に担持された触媒粒子は、電池抵抗が高い状態で高電圧が印加されることになり、触媒粒子の電荷移動を伴う電気化学的劣化（Ｐｔ→Ｐｔ２＋＋２ｅ−）を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料電池システムが搭載される燃料電池自動車の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】図１に示した燃料電池の構成を概略的に示す図である。
【図３】図１に示した制御装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図４】空気の供給開始からの時間と燃料電池の電池抵抗との関係を示す図である。
【図５】自然吸気使用における燃料電池の作動温度及び空気の流量（車速）と燃料電池の電池抵抗の変化速度との関係を示すマップである。
【図６】自然吸気と空気圧縮機の併用時における燃料電池の作動温度及び空気の流量（車速）と燃料電池の電池抵抗の変化速度との関係を示すマップである。
【図７】図１に示した燃料電池システムの制御タイミングを示すタイミングチャートである。
【図８】図１に示した燃料電池システムの制御内容を概略的に示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池システム１が搭載される燃料電池自動車１００の構成を概略的に示すブロック図である。図２は、図１に示した燃料電池２の構成を概略的に示す図である。図３は、図１に示した制御装置１０の構成を概略的に示すブロック図である。
【００２２】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る燃料電池システム１が搭載される燃料電池自動車（ＦＣＶ（Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ））１００は、レンジエクステンダ型の電動車両であって、駆動用バッテリ（二次電池）６からモータ７に電力が供給され、駆動用バッテリ６を充電する場合や駆動用バッテリ６からモータ７に供給する電力が不足する場合（モータ７の出力が不足する場合）に燃料電池システム１が運転される。
【００２３】
本発明の一実施形態に係る燃料電池システム１が搭載される燃料電池自動車１００は、燃料電池システム１、ＤＣ／ＤＣコンバータ８、駆動用バッテリ６、インバータ９、モータ７及び制御装置（ＦＣＶ−ＥＣＵ）１０を備える。
【００２４】
燃料電池システム１は、燃料電池（ＦＣ（Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ））２、水素供給源３及び空気供給手段を含み、ＤＣ／ＤＣコンバータ８、駆動用バッテリ６、インバータ９及びモータ７とともに制御装置１０によって制御される。この意味において、制御装置１０は、燃料電池システム１の一部を構成する。
【００２５】
燃料電池２は、燃料ガス（水素）と酸化ガス（酸素）の電気化学反応によって発電可能である。燃料電池２は、セル（ｓｉｎｇｌｅ  ｃｅｌｌ）（図示せず）が複数積層されることによって構成される。
【００２６】
図２に示すように、本発明の一実施形態に係る燃料電池２は、アノード（負極）２１とカソード（正極）２２のうち、少なくともカソード２２にセラミックスの粒子担体２２１に触媒粒子２２２を担持した電極を用いる。セラミックスは、例えば、酸化スズのセラミックスである。触媒粒子２２２は、例えば、貴金属の触媒粒子２２２であり、例えば、白金のナノ粒子である。
【００２７】
アノード２１には、燃料ガス（水素ガス）が供給可能であり、カソード２２には、酸化ガス（空気）が供給可能である。これにより、アノード２１では、燃料ガスがＨ２→２Ｈ＋＋２ｅ−の反応によって、プロトン（水素イオンＨ＋）と電子に分解され、プロトンは電解質膜２３を通りカソード２２へ移動し、電子は導線内を通ってカソード２２へ移動する。一方、カソード２２では、プロトンと電子とが酸化ガスに含まれる酸素と反応し、４Ｈ＋＋Ｏ２＋４ｅ−→２Ｈ２Ｏの反応によって、水（以下「反応水」という）が生成される。これにより、燃料電池２の内部は加湿される。
【００２８】
図１に示すように、燃料電池２には、温度計（温度センサ）２４が設けられている。温度センサ２４は、制御装置１０に接続され、燃料電池２の作動温度は制御装置１０で管理される。
【００２９】
また、燃料電池２には、燃料電池抵抗計２５が設けられている。燃料電池抵抗計２５は、制御装置１０に接続され、燃料電池２の電池抵抗は制御装置１０で管理される。
【００３０】
水素供給源３は、アノード２１に水素（燃料ガス）の供給が可能な供給源であり、例えば、水素タンク（Ｈ２タンク）３１、元弁３２及び減圧弁３３を含んでいる。したがって、水素供給源３は、アノード２１に供給する水素の供給／停止を任意に選択可能であり、アノード２１に供給する水素の圧力を任意に調整可能である。
【００３１】
空気供給手段４は、カソード２２に空気（酸化ガス）の供給が可能な供給手段である。空気供給手段４がカソード２２に供給する空気は、例えば、大気から導入される無加湿の空気である。これにより、燃料電池２の発電開始直後は燃料電池２の内部を低加湿に保つことができ、燃料電池２の発電開始直後は燃料電池２の電池抵抗が高い状態で高電圧が印加されることになり、カソード２２のセラミックスの粒子担体２２１に担持された触媒粒子２２２の電荷移動を伴う電気化学的劣化（Ｐｔ→Ｐｔ２＋＋２ｅ−）を抑制できる。
【００３２】
空気供給手段４は、例えば、燃料電池自動車１００の走行による自然吸気と空気圧縮機４１とで構成される。したがって、燃料電池自動車１００の走行によってカソード２２に空気の供給が可能であり、空気圧縮機４１の稼働によってもカソード２２に空気の供給が可能である。
【００３３】
空気供給手段４は、カソード２２に供給する空気の流量の調整が可能である。カソード２２に供給する空気の流量は、例えば、燃料電池自動車１００の走行速度によって調整可能である。また、カソード２２に供給する空気の流量は、例えば、空気圧縮機４１の稼働によっても調整可能である。
【００３４】
空気供給手段４には、流量計（流量センサ）４２が設けられている。流量センサ４２は、制御装置１０に接続され、カソード２２に供給される空気の流量は制御装置１０で管理可能である。
【００３５】
本発明の一実施形態に係る燃料電池システム１は、更に、水素再循環手段５を含む。水素再循環手段５は、燃料電池２から排出された水素をアノード２１に再循環させる手段であり、例えば、水素再循環ポンプ５１を含んでいる。
【００３６】
本発明の実施形態に係る燃料電池システム１は、更に、作動温度検出手段１１、空気流量算定手段１２、変化速度算定手段１３及び起動手段１４を備える。
【００３７】
作動温度検出手段１１は、燃料電池２の作動温度を検出するためのものであり、例えば、上述した温度計（温度センサ）２４又は温度センサ２４が接続された制御装置１０で構成される（図３参照）。
【００３８】
空気流量算定手段１２は、空気供給手段４からカソード２２に供給される空気の流量を算定するためのものである。空気供給手段４が燃料電池自動車１００の走行による自然吸気と空気圧縮機４１で構成される場合に、空気流量算定手段１２は、空気供給手段４からカソード２２に供給される空気の流量を燃料電池自動車１００の走行速度（車速）で特定可能である（図５及び図６参照）。したがって、空気流量算定手段１２は、例えば、燃料電池自動車１００の速度計（図示せず）又は速度計が接続された制御装置１０（図３参照）で構成される。
【００３９】
尚、空気の流量を車速に特定する場合には、燃料電池自動車１００の走行による自然吸気のみにより空気が供給される場合と、燃料電池自動車１００の走行による自然吸気と空気圧縮機４１の併用により空気が供給される場合とでは空気の流量が異なる。したがって、図５及び図６において、自然吸気のみにより空気が供給される場合の空気の流量を通常の車速（Ａ，Ｂ・・・）で示し、自然吸気と空気圧縮機４１の併用により空気が供給される空気の流量をダッシュ付きの車速（Ａ’，Ｂ’・・・）で示す。
【００４０】
変化速度算定手段１３は、燃料電池２の電池抵抗の変化速度を算定するためのものであり、例えば、制御装置１０に設けられる（図３参照）。図４に示すように、燃料電池２の電池抵抗は、カソード２２への空気の供給開始からの時間によって変動する。具体的には、燃料電池２の電池抵抗は、カソード２２への空気の供給開始からの時間が経過するにつれて増大する。燃料電池２の電池抵抗の変化速度は、燃料電池２の電池抵抗を時間で微分することによって求められる。
【００４１】
変化速度算定手段１３は、作動温度検出手段１１で検出された作動温度及び空気流量算定手段１２で算定された空気の流量、並びに、予め定められた作動温度及び空気の流量と燃料電池２の電池抵抗の変化速度との関係に基づいて、燃料電池２の電池抵抗の変化速度を算定する。作動温度及び空気の流量と燃料電池２の電池抵抗の変化速度との関係は、例えば、実験等を基に予め定められる。
【００４２】
作動温度及び空気の流量と燃料電池２の電池抵抗の変化速度との関係は、図５及び図６に示すように、例えば、マップに記憶される。これにより、変化速度算定手段１３は、マップを参照して、燃料電池２の電池抵抗の変化速度を算定するので、燃料電池２の電池抵抗の変化速度を短時間で算定できる。
【００４３】
尚、図５及び図６に示す例では、空気の流量を車速に換算して示しており、図５に示すように、自然吸気のみにより空気が供給される場合の空気の流量を通常の車速（Ａ，Ｂ・・・）で示し、図６に示すように、自然吸気と空気圧縮機４１の併用により空気が供給される空気の流量をダッシュ付きの車速（Ａ’，Ｂ’・・・）で示す。
【００４４】
起動手段１４は、燃料電池２の変化速度が予め設定された値を超える時に水素供給源３からアノード２１に水素の供給を開始するためのものであり、例えば、制御装置１０に設けられる（図３参照）。図７に示すように、起動手段１４は、燃料電池２の変化速度が予め設定された値を超える時（タイミングＴ２）に、水素供給源３に水素の供給を開始するように指示する。
【００４５】
上述した本発明の一実施形態に係る燃料電池システム１によれば、起動手段１４は、燃料電池２の電池抵抗の変化速度が予め設定された値を超える時に水素供給源３に水素の供給開始を指示する。これにより、燃料電池２の電池抵抗の変化速度が予め設定された値を超える時に水素供給源３からアノード２１に水素の供給が開始され、カソード２２のセラミックスの粒子担体２２１に担持された触媒粒子２２２は、電池抵抗が高い状態で高電圧が印加されることになり、触媒粒子２２２の電荷移動を伴う電気化学的劣化（Ｐｔ→Ｐｔ２＋＋２ｅ−）を抑制できる。
【００４６】
本発明の一実施形態に係る燃料電池システム１は、更に、増加指示手段１５を備える。増加指示手段１５は、変化速度算定手段１３で算定された燃料電池２の電池抵抗の変化速度が予め設定された閾値よりも小さい時に、空気供給手段４に空気の流量増加を指示するためのものである。
【００４７】
上述した本発明の一実施形態に係る燃料電池システム１によれば、増加指示手段１５は、変化速度算定手段１３で算定された燃料電池２の電池抵抗の変化速度が予め設定された閾値よりも小さい時に、空気供給手段４に空気の流量の増加を指示する。これにより、燃料電池２の変化速度が予め設定された閾値よりも小さい時に、空気供給手段４からカソード２２に供給される空気の流量が増加するので、燃料電池２の電池抵抗の変化速度を早めることができ、燃料電池２の起動を早めることができる。
【００４８】
本発明の一実施形態に係る燃料電池システム１は、更に、電池抵抗検出手段１６を備える。電池抵抗検出手段１６は、燃料電池２の電池抵抗を検出するためのものであり、例えば、上述した燃料電池抵抗計２５又は燃料電池抵抗計２５が接続された制御装置１０（図３参照）で構成される。また、本実施形態に係る燃料電池システム１では、起動手段１４は、電池抵抗検出手段１６で検出された燃料電池２の電池抵抗が予め設定された上限値を上回る場合に水素供給源３に水素の供給開始を指示する。
【００４９】
上述した本発明の一実施形態に係る燃料電池システム１によれば、起動手段１４は、電池抵抗手段で検出された燃料電池２の電池抵抗が予め設定された上限値を上回る場合に水素供給源３に水素の供給を指示する。これにより、燃料電池２の電池抵抗が予め設定された上限値を上回る場合に水素供給源３からアノード２１に水素の供給が開始されるので、電解質膜２３の過剰な乾燥による膜破断を回避することができる。
【００５０】
本発明の一実施形態に係る燃料電池システム１は、更に、早期起動手段１７を備える。早期起動手段１７は、燃料電池２が早期に発電を起動するように求められた場合に、空気供給手段４に空気の流量増加を指示するためのものである。早期起動手段１７は、例えば、制御装置１０に設けられる（図３参照）。
【００５１】
燃料電池２が早期に起動するように求められた場合とは、例えば、燃料電池自動車１００に設けられた早期起動スイッチ１７１がオンされている場合である。早期起動スイッチ１７１は、空気の供給開始から水素の供給開始までの時間が短くなるように指示するスイッチであり、早期起動スイッチ１７１がオンされている場合には、空気の供給開始から燃料電池２の電池抵抗が予め設定された値を超える時までの時間が短くなるように、早期起動手段１７が空気供給手段４に空気の流量増加を指示する。
【００５２】
上述した本発明の一実施形態に係る燃料電池システム１によれば、早期起動手段１７は、燃料電池２が早期に発電を開始するように求められた場合に、空気供給手段４に空気の流量増加を指示する。これにより、燃料電池２が早期に発電を開始するように求められた場合に、空気供給手段４からカソード２２に供給される空気の流量が増加するので、燃料電池２の電池抵抗の変化速度が早めに大きくなり、燃料電池２の起動を早めることができる。
【００５３】
図８は、図１に示した燃料電池システム１の制御方法を説明するためのフローチャートである。
【００５４】
図８に示すように、本発明の実施形態に係る燃料電池システム１は、例えば、燃料電池自動車１００の駆動用バッテリの充電量が所定の充電量以下（駆動用バッテリ６の充電量（ＳＯＣ）≦所定の充電量（ＳＯＣ））となった場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）に燃料電池２の起動を準備する（ステップＳ２）。
【００５５】
燃料電池システム１が燃料電池２の起動を準備すると、作動温度検出手段１１が燃料電池２の作動温度を検出するとともに、空気流量算定手段１２が空気供給手段４からカソード２２に供給される空気の流量を算定する（ステップＳ３，Ｓ４）（図７：タイミングＴ０）。
【００５６】
本実施形態に係る燃料電池システム１では、空気供給手段４からカソード２２に供給される空気の流量を燃料電池自動車１００の走行速度（車速）で特定する。したがって、本実施形態に係る燃料電池システム１では、燃料電池自動車１００の速度計で計測された走行速度（車速）を空気供給手段４からカソード２２に供給される空気の流量とする。
【００５７】
次に、燃料電池システム１は、燃料電池２が早期に発電を開始するように求められているか否かを判定する（ステップＳ５）。燃料電池２が早期に発電を開始するように求められていない場合（ステップＳ５：Ｎｏ）、例えば、早期起動スイッチ１７１がオフの場合には、燃料電池自動車１００の速度計で計測された走行速度（車速）をそのまま空気供給手段４からカソード２２に供給される空気の流量（Ｆ１）とする（ステップＳ６）。一方、燃料電池２が早期に発電を開始するように求められている場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、例えば、早期起動スイッチ１７１がオンの場合には、燃料電池自動車１００の速度計で計測された走行速度（車速）をダッシュ付きの車速に補正して空気供給手段４からカソード２２に供給される空気の流量（Ｆ２）とする（ステップＳ７）（図７：タイミングＴ１）。
【００５８】
次に、変化速度算定手段１３が燃料電池２の電池抵抗の変化速度を算定する（ステップＳ８）。燃料電池２の変化速度は、作動温度検出手段１１で検出された作動温度及び空気流量算定手段１２で算定された空気の流量、並びに、予め定められた作動温度及び空気の流量と燃料電池２の電池抵抗の変化速度との関係に基づいて算定される。
【００５９】
本実施形態に係る燃料電池システム１では、燃料電池２が早期に発電を開始するように求められていない場合、例えば、早期起動スイッチ１７１がオフの場合に、燃料電池自動車１００の速度計で計測された走行速度（車速）をそのまま空気の流量（Ｆ１）とし、予め定められた作動温度及び空気の流量と燃料電池２の電池抵抗の変化速度との関係を示すマップ（例えば、図５）に基づいて、燃料電池２の電池抵抗の変化速度が算定される。したがって、図５に示すように、例えば、作動温度検出手段１１で検出された作動温度がｃ、空気流量算定手段１２で算定された空気流量が車速Ｂである場合には、燃料電池２の電池抵抗の変化速度「２−３」が算定される。
【００６０】
また、燃料電池２が早期に発電を開始するように求められている場合、例えば、早期起動スイッチ１７１がオンの場合に、燃料電池自動車１００の速度計で計測された走行速度（車速）をダッシュ付きの車速に補正して空気の流量（Ｆ２）とし、予め定められた作動温度及び空気の流量と燃料電池２の電池抵抗の変化速度との関係を示すマップ（例えば、図６参照）に基づいて、燃料電池２の電池抵抗の変化速度が算定される。したがって、図６に示すように、例えば、早期起動スイッチ１７１がオン、作動温度検出手段１１で検出された作動温度がｃ’、空気流量算定手段１２で算定された空気流量が車速Ｂ’である場合には、燃料電池２の電池抵抗の変化速度「２−３’」が算定される。
【００６１】
そして、変化速度算定手段１３で算定された燃料電池２の電池抵抗の変化速度が予め設定された値を超える時（ステップＳ９：Ｙｅｓ）に、起動手段１４が水素供給源３に水素の供給開始を指示する（ステップＳ１０）。これにより、燃料電池２の電池抵抗の変化速度が予め設定された値を超える時に水素供給源３からアノード２１に水素の供給が開始される（図７：タイミングＴ２）。
【００６２】
また、変化速度算定手段１３で算定された燃料電池２の電池抵抗の変化速度が予め設定された値を超えなくても（ステップＳ９：Ｎｏ）、電池抵抗検出手段１６で検出された燃料電池２の電池抵抗が予め設定された上限値を上回る場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）には、起動手段１４が水素供給源３に水素の供給開始を指示する（ステップＳ１０）。これにより、燃料電池２の電池抵抗が予め設定された上限値以上の場合に水素供給源３からアノード２１に水素の供給が開始される。
【００６３】
上述した本発明の一実施形態に係る燃料電池システム１によれば、変化速度算定手段１３で算定された燃料電池２の電池抵抗の変化速度が予め設定された値を超える時に水素供給源３から水素の供給を開始する。これにより、カソード２２のセラミックスの粒子担体２２１に担持された触媒粒子２２２は、電池抵抗が高い状態で高電圧が印加されることになり、触媒粒子２２２の電荷移動を伴う電気化学的劣化（Ｐｔ→Ｐｔ２＋＋２ｅ−）を抑制できる。
【００６４】
また、電池抵抗検出手段１６で検出された燃料電池２の電池抵抗が予め設定された上限値を上回る場合に水素供給源３から水素の供給を開始する。これにより、燃料電池２の電池抵抗が予め設定された上限値を上回る場合に水素供給源３からアノード２１に水素の供給が開始されるので、電解質膜２３の過剰な乾燥による膜破断を回避することができる。
【００６５】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【符号の説明】
【００６６】
１    燃料電池システム
２    燃料電池
２１    アノード
２２    カソード
２２１    粒子担体
２２２    触媒粒子
２３    電解質膜
２４    温度計（温度センサ）
２５    燃料電池抵抗計
３    水素供給源
３１    水素タンク
３２    元弁
３３    減圧弁
４    空気供給手段
４１    空気圧縮機
４２    流量計（流量センサ）
５    水素再循環手段
５１      水素再循環ポンプ
６    駆動用バッテリ
７    モータ
８    ＤＣ／ＤＣコンバータ
９    インバータ
１０    制御装置（ＦＣＶ−ＥＣＵ）
１１    作動温度検出手段
１２    空気流量算定手段
１３    変化速度算定手段
１４    起動手段
１５    増加指示手段
１６    電池抵抗検出手段
１７    早期起動手段
１７１    早期起動スイッチ
１００    燃料電池自動車
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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