(57)【要約】【課題】経年変化に起因する出力電圧が低下することを抑制するのに有利な燃料電池システムを提供することを課題とする。【解決手段】燃料電池システムは、カソード極１０およびアノード極１１を有する燃料電池と、燃料電池のカソード極１０にカソード流体を供給するカソード流体通路と、燃料電池のアノード極１１にアノード流体を供給するアノード流体通路とを有する。制御装置８は、燃料電池１の発電に関する発電条件を変化させる条件変化操作を実行して燃料電池１の電圧変化を求め、条件変化操作における電圧値の最大領域を求め、電圧値の最大領域に対応する発電条件を更新発電条件として設定する更新処理を定期的または不定期的に実行し、更新された更新発電条件に基づいて燃料電池１をそれ以降発電させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソード極およびアノード極を有する燃料電池と、
前記燃料電池の前記カソード極にカソード流体を供給するカソード流体通路と、
前記燃料電池の前記アノード極にアノード流体を供給するアノード流体通路と、
前記燃料電池の発電に関する発電条件を変化させる条件変化操作を実行して前記燃料電池の電圧変化を求め、前記条件変化操作における前記燃料電池の電圧値の最大領域を求め、前記電圧値の前記最大領域に対応する発電条件を更新発電条件として更新する更新処理を実行し、前記更新処理以降において前記更新発電条件に基づいて前記燃料電池を発電させる制御装置とを具備する燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１において、前記条件変化操作における前記発電条件は、前記燃料電池の内部の湿潤度に影響を与えるパラメータである燃料電池システム。
【請求項３】
請求項２において、前記条件変化操作において変化させる前記発電条件のパラメータは、前記カソード流体の利用率、前記アノード流体の利用率、前記燃料電池に対する前記カソード流体の入口温度、前記燃料電池に対する前記アノード流体の入口温度、前記燃料電池の運転温度のうちの少なくとも一つである燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１〜３のうちの一項において、前記制御装置は、前記条件変化操作において、前記燃料電池の内部の湿潤度が低い側から、前記燃料電池の内部の湿潤度が高い側に前記発電条件を移行させるように前記発電条件を変化させる燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１〜３のうちの一項において、前記制御装置は、前記条件変化操作において、前記燃料電池の内部の湿潤度が高い側から、前記燃料電池の内部の湿潤度が低い側に前記発電条件を移行させるように前記発電条件を変化させる燃料電池システム。
【請求項６】
請求項１〜３のうちの一項において、前記制御装置は、前記条件変化操作において、前回の更新処理またはシステム設置時において電圧値が最大領域であった発電条件を始点とし、前記始点から前記燃料電池の内部の湿潤度が低い側へ発電条件を変化させる第１変化処理と、前記始点から前記燃料電池の内部の湿潤度が高い側へ発電条件を変化させる第２変化処理とを含み、
前記第１変化処理および前記第２変化処理のうちの一方を実行し、その後、前記第１変化処理および前記第２変化処理のうちの他方を実行する燃料電池システム。
【請求項７】
請求項１〜６のうちの一項において、前記制御装置は、前記更新処理を実行している途中において前記燃料電池の電圧が所定電圧よりも低下するとき、前記更新処理を停止または中断し、前記燃料電池の内部の湿潤度を停止時または中断時よりも低下させるリセット処理を実行し、その後、前記更新処理を再開させる燃料電池システム。
【請求項８】
請求項１〜７のうちの一項において、前記制御装置は、前記更新処理を連続して複数回実行し、前の前記更新処理と後の前記更新処理との間において、前の前記更新処理直後において、前記燃料電池の内部の湿潤度を、前の前記更新処理よりも低下させるリセット処理を実行する燃料電池システム。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のうちの一項において、前記制御装置は、前記条件変化操作において発電条件のパラメータを一定間隔α１毎に変更させる粗変更操作を実行し、前記粗変更操作により前記燃料電池の電圧値の最大領域が認識されないとき、前記変更範囲内において前記発電条件のパラメータを一定間隔α１よりも狭い間隔α２（α２＜α１）毎に変更させる細変更操作を実行する燃料電池システム。
【請求項１０】
請求項９において、前記制御装置は、前記粗変更操作と前記細変更操作との間において、前記燃料電池の内部の湿潤度を前記粗変更操作終了時よりも乾き方向に向けて低下させるリセット処理を実行する燃料電池システム。
【請求項１１】
請求項１〜１０のうちの一項において、前記燃料電池で発生した余剰の電力を温水として蓄積するための貯湯槽が設けられており、前記制御装置は、前記更新処理を実行するとき、前記燃料電池で発生した余剰の電力を前記貯湯槽に温水として蓄積させる蓄積操作を実行する燃料電池システム。
【請求項１２】
請求項１〜１１のうちの一項において、前記制御装置は、前記発電条件を記憶する記憶部を有しており、前記制御装置は、前記更新処理を所定時間毎に定期的または不定期的に実行し、前記電圧値の最大領域に対応する前記更新発電条件を前記記憶部に記憶させる燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池を備える燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池のスタックに供給されるカソードガスおよびアノードガスを加湿する加湿器と、コントロールユニットとを備える燃料電池システムが知られている（特許文献１）。このコントロールユニットは、スタックが発電運転しているときスタックの発電状態を検出する発電状態検出手段と、発電状態検出手段で検出された燃料電池の発電状態に応じてスタックの発電運転においてアノードガスおよびカソードガスの露点温度を制御する加湿制御手段とを備えている。
【特許文献１】特開２００２−２８００２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら燃料電池システムの経年変化には必ずしも充分に対処できるものではない。本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、経年変化による燃料電池の出力電圧が低下することを抑制するのに有利な燃料電池システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に係る燃料電池システムは、（ｉ）カソード極およびアノード極を有する燃料電池と、（ｉｉ）燃料電池のカソード極にカソード流体を供給するカソード流体通路と、（ｉｉｉ）燃料電池のアノード極にアノード流体を供給するアノード流体通路と、（ｉｖ）燃料電池の発電に関する発電条件を変化させる条件変化操作を実行して燃料電池の電圧変化を求め、条件変化操作における電圧値の最大領域を求め、電圧値の最大領域に対応する発電条件を更新発電条件として更新する更新処理を実行し、更新処理以降において更新発電条件に基づいて燃料電池を発電させる制御装置とを具備する。電圧値の最大領域とは、条件変化操作における電圧値の最大値の他に、最大値に近い値（最大値の８０％以上、９０％以上の電圧値）を含む意味である。制御装置は、電圧値の最大領域に対応する発電条件を更新発電条件として更新する更新処理を実行することができる。
【０００５】
カソード流体通路からカソード流体は、燃料電池のカソード極に供給される。アノード流体通路からアノード流体は、燃料電池のアノード極に供給される。これに基づいて燃料電池は発電する。燃料電池ステムは経年変化する。経年変化の要因としては、燃料電池を構成する構成要素の経年変化、カソード流体およびアノード流体等の通路を形成する配管の汚れ等が挙げられる。燃料電池を構成する構成要素の経年変化としては、アノード極やカソード極に担持されている触媒の経年変化、イオン伝導膜の経年変化等が挙げられる。
【０００６】
制御装置は、更新処理にあたり、燃料電池の発電に関する発電条件を変化させる条件変化操作を実行して燃料電池の電圧変化を求める。更に制御装置は更新処理の条件変化操作における電圧値の最大領域を求める。
【０００７】
そして制御装置は、電圧値の最大領域に対応する発電条件を更新発電条件として設定する更新処理を実行し、それ以降において、更新された発電条件に基づいて燃料電池を発電させる。このためシステムが経年変化したとしても、燃料電池の出力電圧が高く維持される。
【０００８】
本発明に係る燃料電池システムは、次の好適態様を採用できる。
【０００９】
・発電条件の変化は、燃料電池の電流値が所定値に固定されている状態で行うことが好ましい。上記した電流値としては、燃料電池システムにおいて常用される頻度が高い電流値を選択することが好ましい。または、燃料電池の内部における湿潤度が電圧変化に与える感度が高い電流値が存在する場合には、感度が高い電流値を選択することが好ましい。後者の場合、常用される頻度が高い電流値においても、同様な電圧特性が得られることが好ましい。燃料電池の内部における湿潤度は、ＭＥＡの湿潤度に相応する。
【００１０】
・本発明によれば、制御装置は、燃料電池の発電に関する発電条件を変化させる条件変化操作を実行して燃料電池の電圧変化を求め、条件変化操作における電圧値の最大領域を求め、電圧値の最大領域に対応する発電条件を更新発電条件として更新する更新処理を実行し、更新処理以降において更新発電条件に基づいて燃料電池を発電させる。ここで、電圧の代替として電力を使用しても良い。この場合、制御装置は、燃料電池の発電に関する発電条件を変化させる条件変化操作を実行して燃料電池の電力変化を求め、条件変化操作における電力値の最大領域を求め、電力値の最大領域に対応する発電条件を更新発電条件として更新する更新処理を実行し、更新処理以降において更新発電条件に基づいて燃料電池を発電させることができる。
【００１１】
・好ましくは、制御装置は更新処理を定期的または不定期的に実行させることが好ましい。定期的は、所定の時間間隔毎、または、システムの所定の起動回数毎を含む。所定の時間間隔は、燃料電池のスタックの構成部品の経年劣化等を考慮し、システムに応じて任意に設定され、例えば１週間〜３年の範囲内において適宜設定される。不定期的とは、不定の時間間隔毎にという意味である。システムが定期的または不定期的にメンテナンスされるときには、メンテナンス時とすることができる。不定の時間間隔は、燃料電池のスタックの構成部品の経年劣化等を考慮し、システムに応じて任意に設定され、例えば１週間〜３年の範囲内において適宜設定される。
【００１２】
・好ましくは、条件変化操作において変化させる発電条件のパラメータとしては、燃料電池の内部の湿潤度を調整するパラメータであることが好ましい。従って、パラメータとしては、燃料電池の内部の湿潤度（加湿量）に影響を与えるパラメータ、カソード流体およびアノード流体の加湿状態量に関するパラメータを採用でき、例えば、カソード流体の利用率、アノード流体の利用率、燃料電池に対するカソード流体の入口温度、燃料電池に対するアノード流体の入口温度、燃料電池の運転温度（燃料電池を冷却する冷媒の温度で代用できる）のうちの少なくとも一つが採用できる。他のパラメータを固定させた状態で一つのパラメータを変化させれば、測定データの数が過剰にならず、更新処理を短時間で済ませ得る。
【００１３】
但し、双方の利用率といった複数のパラメータ、双方の入口温度といった複数のパラメータを変化させても良い。例えば、カソード流体の利用率およびアノード流体の利用率の双方を変化させても良い。この場合、測定データの数が多くなり、更新処理に時間を必要とする。カソード流体をカソードガスとし、更新処理においてカソードガスの利用率、および、カソードガスの入口温度のうちの少なくとも一つを制御する場合には、アノード流体は活物質を有するメタノール、エタノール等の液体でも良い。
【００１４】
ここで、ガスの利用率が低いときには、より多くのガス流量が燃料電池に供給されているため、単位時間当たりに供給される水分量に大きな変化がないと、ガスの単位体積（単位流量）あたりの水分量が減少し、燃料電池の内部の湿潤度が低くなる傾向がある。また、ガスの入口温度が低いときには、燃料電池に供給されるガスの単位体積（単位流量）あたりに含まれる水分量が減少するため、燃料電池の温度が一定な場合には、燃料電池のガスの湿度が低下し、燃料電池の内部の湿潤度が低くなる傾向がある。また、冷媒温度が低いときには、燃料電池に供給されるガスの単位体積（単位流量）あたりに含まれる水分量に大きな変化がないと、燃料電池中のガスの湿度が上昇し、燃料電池の内部の湿潤度が高くなる傾向がある。
【００１５】
・ここで、利用率は、燃料電池に供給された流体の活物質のうち発電反応に使用される活物質の割合を意味する。例えば、アノード流体の利用率が８０％である場合、燃料電池に供給されたアノード流体における水素（活物質）のうち８０％の水素が発電反応に使用されることを意味する。例えば、カソード流体の利用率が４０％である場合、燃料電池に供給されたカソード流体における酸素（活物質）のうち４０％の酸素が発電反応に使用されることを意味する。燃料電池に供給されるガス状のカソード流体の入口温度が高いとき、ガス状のカソード流体が含有できる水蒸気量が多めであることを意味する。カソード流体の入口温度が低いとき、カソード流体が含有できる水蒸気量が少なめであることを意味する。アノード流体についても同様にある。
【００１６】
・更新処理において、測定精度を確保するため、燃料電池の内部におけるフラッディングをできるだけ発生させないようにすることが好ましい。そこで好ましくは、制御装置は、更新処理に係る条件変化操作において、燃料電池の内部の湿潤度が低い側（乾燥している状態）から、燃料電池の内部の湿潤度が高い側に向けて発電条件を移行させるように発電条件を変化させる。フラッディングとは、燃料電池の内部の活物質が流れる流路の抵抗が、凝縮した水により異状に大きくなることをいう。
【００１７】
・燃料電池が定常運転しているときには、一般的には、燃料電池の内部の湿潤度が高い。そこで、制御装置は、定常運転から更新処理に移行するにあたり、更新処理に係る条件変化操作において、燃料電池の内部の湿潤度が高い側から、燃料電池の内部の湿潤度が低い側に発電条件を変化させることもできる。この場合、更新処理の開始時に、燃料電池の内部の湿潤度が低い側に設定せずとも良いため、更新処理の時間を短縮できる。ここで、定常運転とは、システムの起動運転後、システムの各条件（特に燃料電池の内部の温度条件および／または湿度条件）が安定した状態から、システムの発電停止指令が発せられるまでの運転状態をいう。定常運転は、定格運転の他に、定格運転よりも低い発電出力が低い運転を含む。定格は、指定された条件のもとでシステムが連続運転できるように、製造者が保証する使用上の限界をいい、一般的には銘板またはカタログ等に記載されている。
【００１８】
・好ましくは、制御装置は、条件変化操作において、前回の更新処理またはシステム設置時において電圧値が最大領域であった発電条件を始点とし、始点から燃料電池の内部の湿潤度が低い側へ発電条件を変化させる第１変化処理と、始点から燃料電池の内部の湿潤度が高い側へ発電条件を変化させる第２変化処理とを含む。好ましくは、制御装置は、第１変化処理および第２変化処理のうちの一方を実行し、その後、第１変化処理および第２変化処理のうちの他方を実行する。
【００１９】
この場合、前回の更新処理またはシステム設置時において電圧値が最大領域であった発電条件が、更新処理における始点とされる。この始点とされる発電条件は、更新処理直前における燃料電池の定常運転（定格運転）における発電条件であることが多い。このため燃料電池が定常運転から更新処理に移行するにあたり、発電条件の急変が抑えられる。なお、発電条件の急変は、燃料電池の電圧を急激に低下させる要因となるおそれがあるため、できるだけ避けることが好ましい。
【００２０】
・カソード流体の利用率が低い方が、燃料電池に供給されるカソード流体の流量が多めであり、燃料電池の内部の水詰まりを除去し易いため、燃料電池の内部の湿潤度を低下させ、フラッディングを抑制させ得る傾向がある。これに対してカソード流体の利用率が高い方が、燃料電池に供給されるカソード流体の流量が低めであり、燃料電池の内部の水詰まりを除去し難いため、燃料電池の内部の湿潤度が高くなる傾向がある。アノード流体についても同様である。そこで、好ましくは、制御装置は、条件変化操作において、カソード流体の利用率およびアノード流体の利用率のうちの少なくとも一方を、利用率が低い側（燃料電池の内部の湿潤度が低い側）から、利用率が高い側（燃料電池の内部の湿潤度が高い側）に向けて変更させる。これにより過剰なフラッディングを抑制して燃料電池の出力の過剰低下を抑制しつつ、発電条件を変更させるのに有利である。ガス状のカソード流体の利用率、アノード流体の利用率は低い方が、燃料電池の内部を乾燥気味にでき、フラッディングを抑制させ得る。そこで、好ましくは、制御装置は、条件変化操作において、カソード流体の利用率およびアノード流体の利用率のうちの少なくとも一方を、利用率が低い側から高い側に向けて変更させる。これにより過剰なフラッディングに起因する電圧低下を抑制しつつ、燃料電池の発電条件を変更させるのに有利である。
【００２１】
カソード流体の利用率の調整は、燃料電池に供給される単位時間あたりのカソード流体の流量を調整することにより行い得、具体的には、カソード流体を燃料電池に供給する搬送部（例えばファン、ブロア、コンプレッサ）の駆動量およびカソード流体を流すカソード流体通路のバルブの開度のうちの少なくとも一つを調整することにより行い得る。アノード流体の利用率の調整は、燃料電池に供給される単位時間あたりのアノード流体の流量を調整することにより行い得、具体的には、アノード流体を燃料電池に供給する搬送部（例えばファン、ブロア、コンプレッサ）の駆動量およびアノード流体を流すアノード流体通路のバルブの開度のうちの少なくとも一つを調整することにより行い得る。
【００２２】
・ガス状のカソード流体の入口温度およびガス状のアノード流体の入口温度が低い方が、カソード流体、アノード流体に含有される水蒸気量を少なくでき、燃料電池の内部を乾燥気味に維持でき、フラッディングを発生させにくい。これに対して、カソード流体の入口温度およびアノード流体の入口温度が高い方が、カソード流体、アノード流体に含有される水蒸気量を多くでき、燃料電池の内部の湿潤度を高めにし、フラッディングを発生させ易い。このため、好ましくは、制御装置は、条件変化操作において、カソード流体の入口温度およびアノード流体の入口温度のうちの少なくとも一方を、入口温度が低い側（燃料電池の内部の湿潤度が低い側）から、入口温度が高い側（燃料電池の内部の湿潤度が高い側）に向けて変更させる。この場合、カソード流体の入口温度の調整は、燃料電池のカソード極に供給される前のカソード流体の温度を調整することにより行い得る。アノード流体の入口温度の調整は、燃料電池のアノード極に供給される前のアノード流体の温度を調整することにより行い得る。なお、ヒータを併用して温度調整することもできる。
【００２３】
・好ましくは、制御装置は、条件変化操作において発電条件を一定間隔毎に変更させる。この場合、燃料電池の出力の急激な変化を抑えることができる。上記した条件変化操作では、燃料電池の内部の湿潤度が低い状態（乾燥している状態）から、燃料電池の内部の湿潤度が高い状態に移行させることが好ましい。フラッディングは出力電圧の低下を誘発させるためである。
【００２４】
・燃料電池の運転温度は、燃料電池を冷却する冷却路が設けられている場合には、冷却路を流れる冷媒の温度で代用できる。冷媒の温度が高い方が、燃料電池の運転温度が高くなり、燃料電池の内部を乾燥気味にでき、過剰のフラッディングを抑制させるのに有利である。そこで、好ましくは、制御装置は、条件変化操作において、燃料電池を冷却する冷媒の温度を高い側から低い側に向けて変更させる。これにより更新処理においてフラッディングの影響を抑制しつつ発電条件を変更させるのに有利である。
【００２５】
・更新処理を実行している途中において燃料電池の電圧が所定電圧よりも低下するとき、フラッディングが発生しているおそれがある。そこで、制御装置は、好ましくは、更新処理を実行している途中において燃料電池の電圧が所定電圧よりも低下するとき、更新処理を停止または中断し、燃料電池の内部の湿潤度を停止時または中断時よりも低下させるリセット処理を実行する。リセット処理によりフラッディングが抑えられる。その後、制御装置は更新処理を再開させる。
【００２６】
・好ましくは、制御装置は、更新処理を連続して複数回実行することができる。この場合、更新処理における異常なノイズを低減しやすい。この場合、制御装置は、好ましくは、前の更新処理と後の更新処理との間において、前の更新処理直後における燃料電池の内部の湿潤度を、前の更新処理よりも乾き方向に向けて低下させるリセット処理を実行することが好ましい。前の更新処理直後における燃料電池の内部に過剰に水が残留していれば、後の更新処理に影響を与える。そこで制御装置はリセット処理を実行し、前の更新処理直後における燃料電池の内部の湿潤度を乾き方向に向けて低下させることが好ましい。『更新処理を連続して複数回実行する』とは、更新処理と更新処理との間に通常の発電運転を行わず、連続して更新処理を行うことを意味する。
【００２７】
・好ましくは、制御装置は、条件変化操作において発電条件のパラメータを一定間隔α１毎に変更させる粗変更操作を実行する。粗変更操作により燃料電池の電圧値の最大領域が認識されないとき、変更範囲内において発電条件のパラメータを一定間隔α１よりも狭い間隔α２（α２＜α１）毎に変更させる細変更操作を実行する。粗変更操作が実行されるため、更新処理に要する時間を短縮するのに有利である。しかし粗変更操作における一定間隔α１が粗過ぎるときには、燃料電池の電圧値の最大領域が認識されないおそれがある。この場合、制御装置は、変更範囲内において発電条件を一定間隔α１よりも狭い間隔α２（α２＜α１）毎に変更させる細変更操作を実行する。この場合、間隔α２が小さいので、燃料電池の電圧値の最大領域が認識され易くなる。
【００２８】
・前の粗変更操作において燃料電池の内部に過剰に水が残留していれば、後の細変更操作における出力電圧に影響を与えるおそれがある。そこで制御装置は、粗変更操作と細変更操作との間において、燃料電池の内部の湿潤度を、粗変更操作終了時よりも乾き方向に向けて低下させるリセット処理を実行する。
【００２９】
・更新処理において頂点電圧が発見されないときには、制御装置は、パラメータを変化させた範囲内において最も高い電圧を、燃料電池の電圧値の最大領域として認識することができる。この場合、電圧の頂点が発見されるまで、出力電圧が高い方向に、パラメータを変化させる範囲を制御装置は拡大させることができる。
【００３０】
・燃料電池の発電により電気負荷が駆動される。しかし更新処理では、発電条件を変更させるため、電気負荷で消費できないほどの余剰の電力が発電されるおそれがある。そこで、燃料電池で発生した余剰の電力を温水として蓄積するための貯湯槽が設けられている場合には、制御装置は、更新処理を実行するとき、燃料電池で発生した余剰の電力を貯湯槽に温水として蓄積させる蓄積操作を実行する。この場合、余剰の電力で温水を生成し、その温水を貯湯槽に温水エネルギとして貯蔵させる。
【００３１】
・燃料電池の発電により電気負荷が駆動される。しかし更新処理では、発電条件を変更させるため電力の安定性は充分ではないおそれがある。従って、電気負荷で消費される電力が不足すれるおそれがある。そこで、燃料電池と商業電源とを系統連系させる系統連系部が設けられている場合には、制御装置は、更新処理を実行するとき、不足する電力を系統連系部を介して商業電源から供給することが好ましい。
【００３２】
・好ましくは、制御装置は、発電条件を記憶する記憶部を有する。この場合、制御装置は、更新処理を所定時間毎に定期的または不定期的に実行し、電圧値の最大領域に対応する更新発電条件を記憶部に記憶させることが好ましい。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、制御装置は、電圧値の最大領域に対応する発電条件を更新発電条件として設定する更新処理を実行し、それ以後の発電運転において更新発電条件に基づいて燃料電池を発電させる。このため燃料電池システムが経年変化しているときであっても、最適な状態またはそれに近い状態でシステムを発電運転でき、燃料電池の出力電圧を高く維持することできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
（実施形態１）
図１は本実施形態に係る燃料電池システムの概念を模式的に示す。本システムは、図１に示すように、カソード極１０、アノード極１１、イオン伝導膜１２（プロトン伝導膜）を備える膜電極接合体（ＭＥＡ）を有する燃料電池を組み付けたスタック１と、カソード流体としてのカソードガス（空気等の酸素含有ガス）を燃料電池のカソード極１０にカソードガス搬送源２０により供給するカソード流体通路としてのカソードガス通路２と、アノード流体としてのアノードガス（水素含有ガス）をアノードガス供給源としての改質器３０からスタック１のアノード極１１に供給するアノード流体通路としてのアノードガス通路３と、制御装置８とを備えている。イオン伝導膜１２は，固体高分子型（例えば炭化フッ素系または炭化水素系）、無機材料が例示される。膜電極接合体はシート型でも良いし、チューブ型でも良い。更に、カソードガスのオフガスをカソード極１０から加湿器２３の吸湿路２５を介して排出させるカソード用の第１排出路２２と、アノードガスのオフガスをアノード極１１から排出させるアノード用の第２排出路３２とが設けられている。
【００３５】
カソードガス通路２および第１排出路２２には加湿器２３が設けられている。加湿器２３は、燃料電池のカソード極１０に向かうカソードガスを加湿させる加湿路２４と、スタック１のカソード極１０から第１排出路２２に排出されたオフガスから水分を吸湿させてオフガスの水分を低減させる吸湿路２５と、加湿路２４および吸湿路２５を仕切る水分保持部材２６とを備えている。水分保持部材２６は水分を保持可能であり、且つ、伝熱可能である。カソードガス通路２に設けられているカソードガス搬送源２０は、カソードガスをスタック１のカソード極１０に向けて搬送させるものであり、例えばファン、ブロア、コンプレッサが例示される。第１排出路２２には、加湿器２３を迂回する迂回路２７が設けられている。迂回路２７は、カソードオフガスを加湿器２３の吸湿路２５に流さないでスタック１の外部に排出させる。迂回路２７には迂回弁２８が設けられている。加湿器２３の吸湿路２５を流れるカソードガスの流量をＶ１とする。迂回路２７を流れるカソードガスの流量をＶ２とする。迂回弁２８はＶ１／Ｖ２の比率を可変に制御する。スタック１における発電反応により、スタック１は発熱すると共に水を生成させる。このため、スタック１のカソード極１０の出口から第１排出路２２に排出されたカソードオフガスは、スタック１のカソード極１０に供給されるカソードガスよりも高温高湿である。従って、Ｖ１／Ｖ２の比率を変化させれば、カソードオフガスから加湿器２３への伝熱量を調整でき、加湿器２３のハウジングの温度を調整でき、加湿器２３の加湿路２４を流れるカソードガスの温度を調整でき、ひいてはスタック１のカソード極１０に供給されるカソードガスの入口温度Ｔｃを調整できる。燃料電池の膜電極接合体（ＭＥＡ）はシート型でも良いし、チューブ型でも良い。
【００３６】
スタック１で発電された出力電圧に基づいて、作動される電気負荷が設けられている。スタック１の内部には、これを冷却させる冷媒が流れる冷却路１４が形成されている。スタック１の冷却路１４は第１循環路４１（冷媒循環路）に連通している。第１循環路４１は加熱装置４５および第１ポンプ５１（第１搬送源）をもつ。第１ポンプ５１が駆動すると、第１循環路４１の冷媒はスタック１の冷却路１４に流れ、スタック１が冷却される。冷媒としては冷却水等の冷却液とされている。第１循環路４１は、冷媒の入口温度を検知する入口温度センサ４１ｉと、冷媒の出口温度を検知する出口温度センサ４１ｐとをもつ。
【００３７】
アノードガス供給源としては、改質器３０が設けられている。改質器３０は、例えば、気相状または液相状の燃料原料を改質させてアノードガスを生成させる改質部と、改質部を高温に加熱させる燃焼部とをもつ。改質器３０の改質部の出口からスタック１のアノード極１１に向けてアノードガスを供給するアノードガス通路３が形成されている。アノードガス通路３には、アノードガスの温度を調整する第１熱交換器６１が設けられている。第２ポンプ５２（第２搬送源）が設けられている第２循環路４２が配置されている。第２循環路４２およびアノードガス通路３には第１熱交換器６１が設けられている。第１熱交換器６１は、アノードガス通路３を流れる高温のアノードガスの熱を第２循環路４２の冷媒に伝達させる。すなわち第２ポンプ５２が駆動すると、第２循環路４２の冷媒は循環するため、第１熱交換器６１はアノードガスを流れるアノードガスの熱を第２循環路４２の冷媒に伝達させる。
【００３８】
第３ポンプ５３（第２搬送源）が設けられている第３循環路４３が貯湯槽４６に繋がるように配置されている。第１循環路４１および第３循環路４３には第２熱交換器６２が配置されている。第２循環路４２および第３循環路４３には第３熱交換器６３が配置されている。第１ポンプ５１および第３ポンプ５３が駆動すると、第１循環路４１の冷媒はスタック１の冷却路１４を介して循環すると共に、第３循環路４３の冷媒は循環する。このため第２熱交換器６２は、第１循環路４１の冷媒の熱を第３循環路４３の冷媒に伝達させる。第２ポンプ５２および第３ポンプ５３が駆動すると、第２循環路４２の冷媒は循環すると共に第３循環路４３の冷媒は循環する。このため、第３熱交換器６３は、第２循環路４２の冷媒の熱を第３循環路４３の冷媒に伝達させる。このように第３循環路４３を循環する冷媒（水）は加熱される。第３循環路４３の熱は貯湯槽４６に温水として貯められる。上記した冷媒としては冷却水等の冷却液が挙げられる。
【００３９】
スタック１は、直流を交流に変換する変換器７０、系統連系部７１を介して商用電源７２および電気負荷に接続されている。スタック１が発電した電力により変換器７０を介して電気負荷（図略）が駆動される。スタック１で発生した余剰の電力が発生する場合には、制御装置８はスイッチング素子９０をオンして電気ヒータ９２を発熱させ、第３循環路４３または貯湯槽４６の温水を加熱する。
【００４０】
スタック１の発電時について説明する。発電開始前に、加熱装置４５により第１循環路４１の冷媒を加熱すると共に、第１ポンプ５１を駆動させる。このようにして第１循環路４１の加熱された冷媒によりスタック１を予め暖める。スタック１の発電にあたり、燃料搬送源３４により燃料原料が改質器３０に供給される。燃料原料は気相または液相状をなしており、炭化水素系、アルコール系が例示され。具体的には天然ガス、バイオガス、ＬＰＧ、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル、ガソリン、灯油等が例示される。改質水搬送源３６により改質用の水が蒸発部３７に供給され、蒸発部３７で形成された水蒸気は改質器３０に供給される。これにより改質器３０では燃料原料が水蒸気改質されてアノードガス（水素含有ガス）が形成される。アノードガスの組成が安定すると、アノードガスは、アノードガス通路３から第１熱交換器６１で余分の水蒸気および熱を低下させた後、入口１１ｉからスタック１のアノード極１１に供給される。更に、カソードガス搬送源２０の駆動によりカソードガスはカソードガス通路２から加湿器２３の加湿路２４に供給され、加湿路２４で加湿された後、入口１０ｉからスタック１のカソード極１０に供給される。これによりスタック１は発電する。発電反応を経た後のアノードオフガスは、第２排出路３２を介して、改質器３０の燃焼部に供給され、燃焼され、再利用される。発電反応を経た後のカソードオフガスは、第１排出路２２から排出され、加湿器２３の吸湿路２５を通過し、外気に放出される。
【００４１】
スタック１は発電反応により発熱すると共にスタック１の内部において水を生成する。このため、カソードオフガスは加湿器２３の吸湿路２５を介して水分保持部材２６に水分および熱を与える。これにより加湿器２３のハウジングは昇温される。このため、加湿器２３の加湿路２４に供給されるカソードガスは、加湿器２３により加湿および加熱される。カソードガスの温度が高い方が、カソードガスが保持できる水蒸気量は増加する。定常運転時には、スタック１の発電に伴いスタック１は発熱する。そこで、スタック１を冷却すべく、制御装置８は第１ポンプ５１を駆動させ、スタック１の冷却路１４に冷媒を流し、スタック１を冷却させ適温域に保持する。
【００４２】
ここで、カソードガス搬送源２０の単位時間あたりの駆動量を調整することにより、スタック１のカソード極１０に供給するカソードガスの流量を調整させ、カソードガスの利用率を調整させ得る。具体的にはカソードガス搬送源２０がファンやブロアであるときには、これらの単位時間あたりの回転数を変化させることによりカソードガスの利用率を変化させ得る。ここで、スタック１のカソード極１０に供給されるカソードガスの単位時間あたりの流量を増加すれば、カソードガスの利用率を減少させ得る。これに対して、スタック１のカソード極１０に供給するカソードガスの単位時間あたりの流量を減少させれば、カソードガスの利用率を増加させ得る。これがカソードガスの利用率調整処理である。
【００４３】
また、燃料搬送源３４の単位時間あたりの駆動量を調整することと、改質水搬送源３６の単位時間当たりの駆動量を調整することにより、スタック１のアノード極１１に供給されるアノードガスの流量を調整でき、アノードガスの利用率を調整させ得る。具体的には燃料搬送源３４がファンやブロアであるときには、これらの単位時間あたりの回転数を調整することによりアノードガスの利用率を調整させ得る。改質水搬送源３６がポンプであるときには、この単位時間あたりの回転数を調整させることによりアノードガスの利用率を調整させ得る。ここで、スタック１の定常運転において、スタック１のアノード極１１に供給するアノードガスの単位時間当たりの流量を増加すれば、アノードガスの利用率を減少させ得る。スタック１のアノード極１１に供給するアノードガスの単位時間あたりの流量を減少させれば、アノードガスの利用率を増加させ得る。これがアノードガスの利用率調整処理である。
【００４４】
また、第２循環路４２を流れる冷媒の温度を調整して第１熱交換器６１の熱交換量を調整すれば、スタック１のアノード極１１に供給される直前のアノードガスの入口温度Ｔａを調整させることができる。ここで、スタック１の定常運転において、第２循環路４２を流れる冷媒の温度を低下させ、第１熱交換器６１の熱交換量を増加させるためには、第２ポンプ５２および／または第３ポンプ５３の単位時間あたりの回転数を増加させれば良い。第２循環路４２を流れる冷媒の温度を高めて、第１熱交換器６１の熱交換量を減少させるためには、第２ポンプ５２および／または第３ポンプ５３の単位時間あたりの回転数を減少させれば良い。これがアノードガスの入口温度調整処理である。
【００４５】
また、迂回弁２８の開度を調整すれば、Ｖ１／Ｖ２の比率を調整でき、加湿器２３のハウジングの温度を調整でき、ひいてはスタック１のカソード極１０に供給されるカソードガスの入口温度を調整させることができる。ここで、スタック１の定常運転において、Ｖ１を増加させれば、加湿器２３のハウジングの温度を高め、ひいてはスタック１のカソード極１０に供給される直前のカソードガスの入口温度を高めることができる。Ｖ１を減少させれば、加湿器２３のハウジングの温度を低め、ひいてはスタック１のカソード極１０に供給される直前のカソードガスの入口温度を低めることができる。これがカソードガスの入口温度調整処理である。
【００４６】
更に、加熱装置４５の発熱量を調整すれば、第１循環路４１の冷媒の温度を調整でき、スタック１の冷却を流れる冷媒の温度を調整できる。ここで、加熱装置４５の発熱量を増加すれば、第１循環路４１の冷媒の温度を高めにでき、スタック１の冷却を流れる冷媒の温度を高めにできる。これに対して加熱装置４５の発熱量を減少すれば、第１循環路４１の冷媒の温度を低めにでき、スタック１の冷却を流れる冷媒の温度を低めにできる。上記した操作がスタックの冷媒温度調整処理である。更にまた、第１ポンプ５１および／または第３ポンプ５３の単位時間あたりの回転数を調整すれば、第１循環路４１の冷媒の温度を調整でき、スタック１の冷却を流れる冷媒の温度を調整できる。ここで、スタック１の定常運転において、第１ポンプ５１および／または第３ポンプ５３の単位時間あたりの回転数を増加すれば、第１循環路４１の冷媒の温度を低めにでき、スタック１の冷却を流れる冷媒の温度を低めにできる。これに対して第１ポンプ５１および／または第３ポンプ５３の単位時間あたりの回転数を減少すれば、第１循環路４１の冷媒の温度を高めにでき、スタック１の冷却を流れる冷媒の温度を高めにできる。上記した操作がスタックの冷媒温度調整処理である。
【００４７】
制御装置８は、入力処理回路および出力処理回路の他に、ＣＰＵ８２および記憶部８４をもつ。記憶部８４はＲＡＭおよびＲＯＭを有しており、設定された発電条件のデータを所定のエリアに記憶する。制御装置８は、燃料搬送源３４、改質水搬送源３６、カソードガス搬送源２０、迂回弁２８、第１ポンプ５１、第２ポンプ５２、第３ポンプ５３、加熱装置４５等を制御し、スタック１の定常運転の他に、燃料電池更新処理を実行する。
【００４８】
ところで、燃料電池システムは経年変化する。経年変化の要因としては、燃料電池のスタック１を構成する構成要素の経年変化、カソードガス、アノードガス等の通路を形成する配管の汚れ、異物蓄積等が挙げられる。スタック１を構成する構成要素の経年変化としては、アノード極１１やカソード極１０に担持されている触媒の経年変化、イオン伝導膜１２の経年変化等が挙げられる。このため燃料電池システムが据え付けられた設置時期に対して、燃料電池システムの最適な発電条件が変化するおそれがある。
【００４９】
そこで本実施形態によれば、制御装置８は、燃料電池システムの設置後において更新処理（最適化処理）を実行する。更新処理によれば、燃料電池のスタック１の発電に関する発電条件のパラメータを変化させる条件変化操作を実行してスタック１の電圧変化を求める。この場合、制御装置８は、所定の発電条件のパラメータを一定間隔α毎に均等に変更させることが好ましい。場合によっては、不定間隔毎に変更させても良い。更新処理では発電条件の他のパラメータは、固定または実質的に固定させておくことが好ましい。この場合、更新処理に要する時間を短縮できる。但し、電圧の最大値が得られる限り、他のパラメータを変更させても良い。
【００５０】
上記した更新処理は定期的または不定期的に実行されることが好ましい。定期的とは、所定の時間間隔毎にという意味である。所定の時間間隔は、燃料電池のスタック１の構成部品の経年劣化等を考慮し、システムに応じて任意に設定され、例えば３週間〜３年の範囲内において適宜設定される。更新処理は例えば半年、毎１年毎に実行される。従って、制御装置８はタイマー機能を有することが好ましい。不定期的とは、不定の時間間隔毎にという意味である。システムが定期的にメンテナンスされるときには、メンテナンス時とすることができる。
【００５１】
そして制御装置８は、更新処理において、発電条件を変化させる条件変化操作を実行し、スタック１の出力電圧値の最大値に対応する発電条件を検出する。そして、更新発電条件として、制御装置８の記憶部８４の所定のエリアに記憶させると共に設定する。制御装置８は、記憶部８４に格納されている更新発電条件を基本条件とし、更新処理以降についてはこの基本条件に基づいて、スタック１を発電させる。このため燃料電池システムに経年変化があったとしても、経年変化に対応してスタック１の出力電圧を高く維持できる。
【００５２】
ところで、上記した更新処理において、スタック１の出力電圧値を良好に検出するためには、スタック１の内部におけるフラッディングをできるだけ発生させないようにすることが好ましい。仮に、更新処理においてフラッディングが発生するとしても、フラッディングの程度はできるだけ少ない方が好ましい。このため上記した条件変化操作を開始するにあたり、スタック１の内部の湿潤度が低い状態（乾き気味）が更新処理の始点となるようにセットする。そして始点から、スタック１の内部が湿潤度が高い状態に向けて順に移行させることが好ましい。この場合、更新処理の途中において電圧値が過剰に低下すれば、それ以降におけるパラメータ変化を中止しても良い。
【００５３】
これと逆に、場合によっては、更新処理において上記した条件変化操作では、スタック１の内部の湿潤度が高い状態を更新処理の始点とし、始点から、スタック１の内部が乾燥する状態に向けて移行させることにしても良い。その理由としては、スタック１が定常運転されているときには、一般的には、スタック１の内部が乾燥している状態よりも、スタック１の内部の湿潤度が高い状態である。このため、スタック１の定常運転状態から更新処理に速やかに移行させ易いためである。
【００５４】
更新処理において、始点から終点に向かう間に、電圧値が所定電圧（システムに応じて実験またはシミュレーション等に基づいて設定されており、例えば０．２〜０．４ボルト内の任意値）よりも急激に低下したら、制御装置８は、それ以降の操作を中止しても良い。この場合、制御装置８は、始点から中止点までの間における最大電圧値に対応する値を記憶部８４に格納させ、以降の定常運転をその値に基づいて行う。
【００５５】
図２は制御装置が実行する更新処理のフローチャートの一例を示す。先ず制御装置８は、更新処理が必要な時刻か否かを読み込み（ステップＳ１０２）、必要であれば（ステップＳ１０２のＹＥＳ）、発電条件のパラメータを変更させる範囲を規定する上限値および下限値を設定し（ステップＳ１０６）、スタック１の電流値を固定した状態で、発電条件をこれの始点からαぶん変化させ（ステップＳ１０８）、電圧値を読み込み（ステップＳ１１０）、その電圧値を記憶部８４に格納させる（ステップＳ１１４）。上記した電流値としては、燃料電池システムにおいて常用される頻度が高い電流値、または、スタック１の内部における湿潤度が電圧変化に与える感度が高い電流値を選択する。
【００５６】
更新処理が終了でなければ（ステップＳ１１６のＮＯ）、ステップＳ１０８に戻り、上記した操作を実行する。更新処理が終了であれば（ステップＳ１１４のＹＥＳ）、上限値および下限値内における電圧値の最大値Ｖｍを抽出し（ステップＳ１１８）、電圧値の最大値Ｖｍに対応する発電条件のパラメータの値を設定し（ステップＳ１２０）、記憶部８４の記憶させ（ステップＳ１２２）、メインルーチンにリターンする。最大値Ｖｍを抽出する場合には、制御装置８は、電圧値の二つのデータを比較し、大きいデータを選択するステップを全部のデータについて繰り返すことにより、最大値Ｖｍを抽出できる。
【００５７】
（実施形態２Ａ）
図３は実施形態２Ａの概念を模式的に示す。本実施形態は上記した実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図１および図２を準用する。図３の横軸はカソードガスの利用率を示し、縦軸は電圧値（Ｖ）を示す。本実施形態によれば、図３における特性線Ａ１は、燃料電池システムを設置した直後の発電特性を示し、頂点電圧を有する山形特性を示す。図３はあくまでも特性の概念図を示し、細部の特性まで示すものではない。システムの設置直後では、制御装置８は、カソードガスの利用率（パラメータ）を、上限値ｍａｘ（１）と下限値ｍｉｎ（１）との範囲内において一定間隔α３毎に均等に変更させる。変更は、スタック１の電流値が固定されている状態で行う。上記した電流値としては、燃料電池システムにおいて常用される頻度が高い電流値、または、スタック１の内部における湿潤度が電圧変化に与える感度が高い電流値を選択する。
【００５８】
他のパラメータは、制御装置４に予め設定されている値とする。これを１回目の更新処理として取り扱うことができる。他のパラメータは、カソードガスの入口温度、アノードガスの利用率、アノードガスの入口温度、スタック１を流れる冷媒の温度を含む。
【００５９】
上記した図３に示す特性線Ａ１によれば、カソードガスの利用率がａ1付近のとき、スタック１の出力電圧は最大値Ｖｍ（頂点電圧）を示す。従って、燃料電池システムが設置されている状態では、制御装置８は、定常運転（定格運転）において、カソードガスの利用率をａ1付近に基づいてスタック１を発電させる。なお、利用率ａ1は、システムの出荷時に制御装置８に予め設定されていても良い。
【００６０】
ところで、燃料電池ステムは経年変化する。経年変化の要因としては、燃料電池のスタック１を構成する構成要素の経年変化、カソードガス、アノードガス等の通路を形成する配管の汚れ、異物蓄積等が挙げられる。スタック１を構成する構成要素の経年変化としては、アノード極１１やカソード極１０に担持されている触媒の経年変化、イオン伝導膜１２の経年変化等が挙げられる。このため燃料電池システムが据え付けられた設置時期に対して、燃料電池システムの最適な発電条件が変化するおそれがある。一般的には、経年変化によりフラッディングが発生し易くなる。
【００６１】
そこで本実施形態によれば、制御装置８は、燃料電池システムの設置後において所定時間（例えば２週間から５年の範囲内の任意時間）経過すると、定常運転（定格運転）を中断し、２回目の更新処理を移行する。移行時には、カソードガスの利用率などを急変させることなく、徐々に変化させることが好ましい。この更新処理では、カソードガスの利用率を上限値ｍａｘ（２）と下限値ｍｉｎ（２）との範囲内において変化させ、スタック１の電圧変化を求める。この場合、制御装置８は、カソードガスの利用率を一定間隔α３毎に均等に自動的に変更させる。更新処理では他の発電条件のパラメータは、定常運転（定格運転）の値に固定させておくことが好ましい。この場合、測定データの数が過剰にならず、更新処理に要する時間が短縮される。但し、他のパラメータを微小量であれば変化させもよいが、その変更した値に固定させておくことが好ましい。
【００６２】
このような更新処理はスタック１が定常運転（例えば定格運転）しているときにおいて、定常運転を中断して実行される。この更新処理において、発電特性は、一般的には、図３における特性線Ａ２のようになると考えられる。ここで、システムの経年変化により、スタック１の内部においてフラッディングが発生し易くなるため、一般的には、カソードガスの利用率がやや低下したａ２（ａ２＜ａ１）付近のとき、スタック１の出力電圧（頂点電圧）は最大値Ｖｍを示す。
【００６３】
なお、本実施形態によれば、万一、山形特性が得られないときには、上限値ｍａｘ（２）と下限値ｍｉｎ（２）との範囲内において、スタック１の出力電圧値が最大となる最大値Ｖｍを求め、そのときにおけるカソードガスの利用率を新しい利用率として更新する。
【００６４】
制御装置８は、出力電圧値の最大値Ｖｍに対応するカソードガスの利用率ａ２を、制御装置８の記憶部８４の所定のエリアに記憶させる。次回の更新処理まで、制御装置８は、その利用率ａ２をそれ以降の定常運転（定格運転）におけるカソードガスの利用率の基本条件として設定し、利用率ａ２に基づいてスタック１を発電させる。このため燃料電池システムに経年変化があったとしても、スタック１の出力電圧を高く維持できる。
【００６５】
ところで上記した更新処理において、スタック１の出力電圧値を良好に検出するためには、スタック１の内部においてフラッディングをできるだけ発生させないようにすることが好ましい。仮に、更新処理においてフラッディングが発生するとしても、その程度はできるだけ少ない方が好ましい。このため上記した条件変化操作では、スタック１の内部の湿潤度が低い状態（乾き気味）から、スタック１の内部が湿潤度が高い状態に向けて移行させる。その理由としては、フラッディングができるだけ抑制されるため更新処理に要する時間を短縮できるためである。フラッディングがいったん発生すると、フラッディングは出力電圧の大きな低下を誘発させるため、測定データにノイズが入り易くなる。
【００６６】
ここで、一般的には、カソードガスの利用率が低いことは、スタック１に供給されるカソードガスの単位時間あたりの流量が多めであり、発電で生成される水が増加するものの、燃料電池の内部の水詰まりを飛ばして除去し易いため、ＭＥＡの内部の湿潤度が抑えられる。これに対して、カソードガスの利用率が高いことは、スタック１に供給されるカソードガスの単位時間あたりの流量が少なめであり、燃料電池の内部の水詰まりを飛ばす性質が低下するため、燃料電池の内部の湿潤度が高められる。
【００６７】
従って、制御装置８は、２回目の更新処理において、カソードガスの利用率の上限値ｍａｘ（２）と下限値ｍｉｎ（２）とに間において、利用率が低い側（下限値ｍｉｎ（２），燃料電池の内部の湿潤度が低い状態，乾燥状態）を始点とし、利用率が高い側（上限値ｍａｘ（２），燃料電池の内部の湿潤度が高い状態）を終点とする。そして制御装置８は、始点から終点に向けて、すなわち矢印Ｈ方向（図３参照）に向けて、カソードガスの利用率をα３ずつ均等間隔で変化させつつ、スタック１を発電させる。この場合、上記したカソードガスの利用率の調整処理を実行することにより、カソードガスの利用率を変化させれば良い。α３はシステムに応じて適宜設定される任意値である。
【００６８】
２回目の更新処理から所定時間経過すると、更新処理が実行される。従って、定常運転における利用率は、３回目の更新処理の始点となる利用率に移行する。移行時には、カソードガスの利用率を急変させないように、制御装置８は利用率を徐々に変化させることが好ましい。この場合においても、制御装置８は、同様に、上限値ｍａｘ（３）と下限値ｍｉｎ（３）との範囲内において、下限値ｍｉｎ（３）を始点とし、上限値ｍａｘ（３）を終点とし、始点から終点に向けて、カソードガスの利用率をα３ずつ矢印Ｈ方向（図３参照）に均等間隔で変化させる。これにより、上限値ｍａｘ（３）と下限値ｍｉｎ（３）との範囲内において、出力電圧値の最大値Ｖｍに対応するカソードガスの利用率を検出し、そのカソードガスの利用率を記憶部８４に格納する。３回目の更新処理においては、特性線Ａ３が得られると考えられる。そしてそれ以降の定常運転（定格運転）については、そのカソードガスの利用率に基づいてスタック１を発電させる。以降の更新処理についても制御装置８は同様に実行する。
【００６９】
なお、本実施形態によれば、３回目の更新処理において、万一、山形特性が得られないときには、上限値ｍａｘ（３）と下限値ｍｉｎ（３）との範囲内において、スタック１の出力電圧値が最大となる最大値Ｖｍを求め、そのときにおけるカソードガスの利用率を新しい利用率として設定する。
【００７０】
３回目の更新処理についても、制御装置８は、同様に、上限値ｍａｘ（３）と下限値ｍｉｎ（３）との範囲内において、矢印Ｈ方向（図３参照）に向けて、すなわち、カソードガスの利用率が低い側（燃料電池の内部の湿潤度が低い状態）から、カソードガスの利用率が高い側（燃料電池の内部の湿潤度が高い状態）に向けてカソードガスの利用率を変化させることにより、出力電圧値の最大値Ｖｍに対応するカソードガスの利用率を検出し、その利用率を記憶部８４に格納する。以降の更新処理についても同様とする。
【００７１】
前述したように、システムの経年変化等によりフラッディングが発生し易くなる。このため更新処理におけるフラッディングを抑えるべく、上記した更新処理において、更新処理の回数ｎが増加するにつれて、カソードガスの利用率を低下させる方向（カソードガスの流量を増加させる方向，フラッディングを抑制させる方向）に移行させる。このため、図３から理解できるように、回数ｎが増加するにつれて、制御装置８は、利用率の上限値ｍａｘ（ｎ）および下限値ｍｉｎ（ｎ）の双方を低下させる方向に設定する。この場合、測定データの数が減少するため更新処理に要する時間が短縮され、且つ、更新処理におけるフラッディングが抑制され、最大値Ｖｍを発見し易い利点が得られる。
【００７２】
例えば、１回目の更新処理における上限値をｍａｘ（１）および下限値をｍｉｎ（１）とするとき、２回目以降の更新処理については、更新処理の回数をｎとするとき、利用率について、ｎ回目の上限値ｍａｘ（ｎ）＝ｍａｘ（１）−（ｎ−１）×γ１にできる。且つ、ｎ回目の下限値ｍｉｎ（ｎ）＝ｍｉｎ（１）−（ｎ−１）×γ２にできる。γ１＝γ２、γ１≒γ２とすることができる。なお、カソードガスの利用率の上限値ｍａｘ（ｎ）と下限値ｍｉｎ（ｎ）とについては、異常な数値とならないように閾値が予め設定されている。
【００７３】
更新処理において、始点から終点に向かう間に、電圧値が所定電圧（システムに応じて実験またはシミュレーション等に基づいて設定されており、例えば０．３ボルト）よりも急激に低下したら、制御装置８は、それ以降の操作を中止しても良い。この場合、制御装置８は、始点から中止点までの間における最大電圧値に対応する利用率を記憶部８４に格納させ、以降の定常運転をその利用率に基づいて行う。
【００７４】
なお本実施形態によれば、更新処理において、他のパラメータを固定させまたは実質的に固定させた状態でカソードガスの利用率を変化させているため、データの数の過剰化が抑えられ、更新処理を短時間で済ませ得る。本明細書において、『他のパラメータを実質的に固定』とは、更新処理における最大電圧値が良好に得られる範囲内において、他のパラメータを微小量変化させる場合を含む意味である。
【００７５】
（実施形態２Ｂ）
図４は実施形態２Ｂを示す。本実施形態は上記した実施形態２Ａと基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図１、図２を準用する。以下、相違する部分を中心として説明する。実施形態２Ａとは異なり、本実施形態によれば、更新処理において、スタック１の内部の湿潤度が高い状態から、スタック１の内部の湿潤度が低い状態（乾き状態）に向けて、カソードガスの利用率をα４ずつ均等間隔で移行させる。
【００７６】
その理由としては、スタック１が定常運転（定格運転）されているときには、一般的には、スタック１の内部が乾燥している状態よりも、スタック１の内部の湿潤度が高い状態である。このため、システムが定常運転から更新処理の始点に移行させるとき、パラメータ（カソードガスの利用率）の急変が回避されためである。従って、パラメータの急変に基づく電圧低下が抑制される。更に、更新処理の開始時において、実際のスタック１の定常運転に近い状態でデータが良好に得られやすいためである。
【００７７】
そこで上記した更新処理において、カソードガスの利用率が高い側（燃料電池の内部の湿潤度が高い状態）を始点とし、カソードガスの利用率が低い側（燃料電池の内部の湿潤度が低い状態）を終点とし、始点から終点に向けて、矢印Ｌ方向（図４参照）に向けて、カソードガスの利用率をα４ずつ均等間隔で変化させつつ、スタック１を発電させる。この場合、上記したカソードガスの利用率の調整処理を実行する。このように制御装置８はカソードガスの利用率を変化させることにより、出力電圧値の最大値Ｖｍに対応する利用率を検出し、その利用率を記憶部８４に格納する。そして次回の更新処理まで、その利用率を定常運転（定格運転）におけるカソードガスの利用率の基本条件とし、スタック１を発電させる。
【００７８】
なお、更新処理では他の発電条件のパラメータは、固定させておくことが好ましい。測定データの数の過剰化が抑えられ、更新処理が短時間で済むためである。
【００７９】
２回目の更新処理についても、制御装置８は、同様に、上限値ｍａｘ（２）を始点とし、下限値ｍｉｎ（２）を終点とし、始点から終点までの範囲内において、矢印Ｌ方向（図４参照）に向けて、カソードガスの利用率を変化させる。これにより出力電圧値の最大値Ｖｍに対応する利用率を検出し、その利用率を記憶部８４に格納する。そしてその利用率に基づいてスタック１を発電させる。
【００８０】
３回目の更新処理についても、制御装置８は、同様に、上限値ｍａｘ（３）を始点とし、下限値ｍｉｎ（３）を終点とし、始点から終点に向けて、すなわち、矢印Ｌ方向（図４参照）に向けて、カソードガスの利用率を変化させる。これにより、制御装置８は、出力電圧値の最大値Ｖｍに対応する利用率を検出し、その利用率を記憶部８４に格納する。そしてその発電条件に基づいてスタック１を発電させる。万一、山形特性が得られないときには、始点と終点との範囲内において、スタック１の出力電圧値が最大となる最大値Ｖｍを求め、そのときにおけるカソードガスの利用率を新しい利用率として設定する。
【００８１】
前述したように、システムの経年変化の影響などによりフラッディングが発生し易くなる。このため、上記した更新処理において、更新処理の回数ｎが増加するにつれて、カソードガスの利用率を低下させる方向（カソードガスの流量が増加する方向，フラッディングを抑制する方向）に移行させる。このため、回数ｎが増加するにつれて、上限値ｍａｘ（ｎ）および下限値ｍｉｎ（ｎ）の双方を低下させる方向に設定する。この場合、更新処理における測定データの数の過剰化が抑制され、更新処理に要する時間が短縮される。且つ、最大値Ｖｍを発見し易い。
【００８２】
例えば、１回目の更新処理における上限値をｍａｘ（１）および下限値をｍｉｎ（１）とするとき、２回目以降の更新処理については、更新処理の回数をｎとするとき、ｎ回目の上限値ｍａｘ（ｎ）＝ｍａｘ（１）−（ｎ−１）×γ１にでき、且つ、ｎ回目の下限値ｍｉｎ（ｎ）＝ｍｉｎ（１）−（ｎ−１）×γ２にできる。γ１＝γ２、γ１≒γ２とすることができる。
【００８３】
更新処理において、始点から終点に向かう間に、電圧値が所定電圧（システムに応じて実験またはシミュレーション等に基づいて設定されており、例えば０．３ボルト）よりも急激に低下したら、制御装置８は、それ以降の操作を中止しても良い。この場合、制御装置８は、始点から中止点までの間における最大電圧値に対応する利用率を記憶部８４に格納させ、以降の定常運転をその利用率に基づいて行う。なお本実施形態によれば、他のパラメータを固定または実質的に固定させた状態でアノードガスの利用率を変化させているため、測定データの数の過剰化が抑制され、更新処理を短時間で済ませ得る。
【００８４】
（実施形態２Ｃ）
図５は実施形態２Ｃを示す。本実施形態は上記した実施形態２Ａ，２Ｂと基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図１、図２を準用する。以下、相違する部分を中心として説明する。制御装置８は、システム設置時において電圧値が最大値Ｖｍであったカソードガスの利用率ａ１を、更新処理の始点とする。制御装置８は、始点（ａ１）から利用率を減少させる方向に向けて、すなわち、始点（ａ１）から利用率を矢印Ｌ１方向（図５参照）に向けてα５ずつ均等間隔で減少させる利用率減少処理（第１変化処理）を実行する。
【００８５】
次に、制御装置８は、カソードガスの利用率を始点（ａ１，図５参照）に復帰させ、利用率ａ１（図５参照，始点）から、利用率を増加させる方向に向けて、すなわち、利用率をａ１から矢印Ｈ１方向（図５参照）にα５ずつ均等間隔で増加させる利用率増加処理（第２変化処理）を実行する。
【００８６】
逆にしても良い。すなわち、制御装置８は、利用率増加処理を実行し、次に利用率減少処理を実行しても良い。
【００８７】
スタック１の定常運転時（更新処理していないとき）には、一般的には、電圧値が最大領域であったカソードガスの利用率ａ１に基づいて、制御装置８はスタック１を発電させている。このため制御が定常運転から更新処理の始点に移行するにあたり、更新処理はカソードガスの利用率ａ１から開始されるため、利用率が急変されることが抑制される。ひいてはカソードガスの加湿条件、発電条件を急変させることが抑制される利点が得られる。更に制御装置８は定常運転から更新処理に短時間に移行できる利点が得られる。発電条件のパラメータの急変は、スタック１の電圧の低下を発生させることがあるので、できるだけ避けることが好ましい。なお本実施形態によれば、他のパラメータを固定または実質的に固定させた状態で利用率を変化させているため、測定データの数の過剰化が抑えられ、更新処理を短時間で済ませ得る。
【００８８】
（実施形態２Ｄ）
図６は実施形態２Ｄの概念を模式的に示す。本実施形態は上記した実施形態２Ａ，２Ｂと基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図１、図２を準用する。更新処理の回数ｎが増加したとしても、上限値ｍａｘおよび下限値ｍｉｎは固定値とされている。
【００８９】
（実施形態３Ａ）
図７は実施形態３Ａの概念を模式的に示す。本実施形態は上記した実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図１および図２を準用する。図７の横軸はアノードガスの利用率を示し、縦軸はスタック１の電圧値（Ｖ）を示す。図７はあくまでも特性の概念図を示し、細部の特性まで示すものではない。本実施形態によれば、図４における特性線Ｂ１は山形特性を示し、燃料電池システムを設置した直後の発電特性を模式的に示す。設置直後では、アノードガスの利用率がｂ１付近のとき、スタック１の出力電圧は最大値Ｖｍを示す。前述したように燃料電池ステムは経年変化する。このため燃料電池システムが据え付けられた設置時期に対して、燃料電池システムの最適な利用率が変化するおそれがある。
【００９０】
そこで本実施形態によれば、制御装置８は、燃料電池システムの設置後から所定時間経過すると、定常運転（定格運転）から定期的または不定期的に更新処理に移行させる。移行にあたり、アノードガスの利用率を急激に変化させず、徐々に変化させることが好ましい。更新処理では、アノードガスの利用率を上限値ｍａｘ（ｎ）と下限値ｍｉｎ（ｎ）との範囲内において変化させる条件変化操作を実行し、スタック１の電圧変化を求める。この場合、制御装置８は、カソードガスの利用率を一定間隔α７毎に均等に変更させる。更新処理では他の発電条件のパラメータは、固定させておくことが好ましい。他のパラメータを調整する場合でも、急変を避けるため、微小量に留めることが好ましい。
【００９１】
制御装置８は、アノードガスの利用率を変化させる条件変化操作において、スタック１の出力電圧値の最大値Ｖｍを求める。燃料電池システムの設置直後から所定期間（例えば１年）経過したときの発電特性は、図７における特性線Ｂ２のようになると考えられる。一般的には、経年変化により、スタック１の内部においてフラッディングが発生し易くなるため、カソードガスの利用率がやや低下したｂ２付近（ｂ２＜ｂ１）のとき、スタック１の出力電圧は最大値Ｖｍを示す。万一、山形特性が得られないときには、上限値ｍａｘ（２）と下限値ｍｉｎ（２）との範囲内において、スタック１の出力電圧値が最大となる最大値Ｖｍを求め、そのときにおけるカソードガスの利用率を新しい利用率として設定する。
【００９２】
そして制御装置８は、出力電圧値の最大値Ｖｍに対応するアノードガスの利用率を、記憶部８４に記憶させる。制御装置８は、この利用率をアノードガスの利用率の基本条件として設定し、その利用率に基づいて、それ以降の定常運転（定格運転）においてスタック１を発電させる。このためシステムが経年変化したとしても、アノードガスの利用率は適切化されているため、スタック１の出力電圧を高く維持できる。
【００９３】
上記した更新処理において、スタック１の出力電圧値を良好に検出するためには、スタック１の内部におけるフラッディングをできるだけ発生させないようにすることが好ましい。仮に、更新処理においてフラッディングが発生するとしても、フラッディングの程度はできるだけ少ない方が好ましい。このため上記した条件変化操作を開始するにあたり、制御装置８は、スタック１の内部の湿潤度が低い状態（乾き気味）にスタック１をセットし、湿潤度が低い状態から、スタック１の内部が湿潤度が高い状態に向けて移行させることが好ましい。
【００９４】
ここで、アノードガスの利用率が低いことは、スタック１に供給されるアノードガスの単位時間あたりの流量が多めであり、燃料電池の内部の水詰まりを飛ばして除去し易いため、ＭＥＡの内部の湿潤度が低めに抑えられる。これに対して、アノードガスの利用率が高いことは、スタック１に供給されるアノードガスの単位時間あたりの流量が少なめであり、燃料電池の内部の水詰まりを飛ばして除去する性質が低下するため、燃料電池のＭＥＡの内部の湿潤度が高められる。
【００９５】
従って上記した更新処理において、アノードガスの利用率が低い側（燃料電池の内部の湿潤度が低い状態）から、アノードガスの利用率が高い側（燃料電池の内部の湿潤度が高い状態）に向けて、すなわち矢印Ｈ方向（図７参照）に向けて、アノードガスの利用率をα７ずつ変化させつつ、スタック１を発電させる。この場合、上記したアノードガスの利用率の調整処理を実行すれば良い。
【００９６】
２回目の更新処理についても、制御装置８は、同様に、上限値ｍａｘ（２）と下限値ｍｉｎ（２）との範囲内において、アノードガスの利用率を矢印Ｈ方向（図７参照）に向けてα７ずつ変化させる。これにより出力電圧値の最大値Ｖｍに対応する利用率を検出し、その利用率を記憶部８４に格納する。そしてその利用率をアノードガスの利用率の基本条件として設定し、それ以降、スタック１を発電させる。
【００９７】
３回目の更新処理についても、制御装置８は、同様に、上限値ｍａｘ（３）と下限値ｍｉｎ（３）との範囲内において、アノードガスの利用率を矢印Ｈ方向（図７参照）に向けてα７ずつ変化させる。これにより出力電圧値の最大値Ｖｍに対応する利用率を検出し、その利用率を記憶部８４に格納する。
【００９８】
但し、図７から理解できるように、システムの経年変化に伴いフラッディングし易くなる。このためアノードガスの利用率を低下する方向に移行させる必要がある。このため、更新処理の回数ｎが増加するにつれて、上限値ｍａｘ（ｎ）および下限値ｍｉｎ（ｎ）の双方を低下させる方向（フラッディングを抑制する方向）に設定する。この場合、測定データの数が過剰とならず、更新処理に要する時間が短縮され、且つ、最大値Ｖｍを発見し易い。
【００９９】
例えば、１回目の更新処理における上限値をｍａｘ（１）および下限値をｍｉｎ（１）とするとき、２回目以降の更新処理については、更新処理の回数をｎとするとき、ｎ回目の上限値ｍａｘ（ｎ）＝ｍａｘ（１）−（ｎ−１）×γ３にでき、且つ、ｎ回目の下限値ｍｉｎ（ｎ）＝ｍｉｎ（１）−（ｎ−１）×γ４にできる。γ３＝γ４、γ３≒γ４とすることができる。
【０１００】
更新処理において、始点から終点に向かう間に、電圧値が所定電圧（システムに応じて実験またはシミュレーション等に基づいて設定されており、例えば０．３ボルト）よりも急激に低下したら、制御装置８は、それ以降の操作を中止しても良い。この場合、制御装置８は、始点から中止点までの間における最大電圧値に対応する利用率を記憶部８４に格納させ、以降の定常運転をその利用率に基づいて行う。なお本実施形態によれば、他のパラメータを定常運転（定格運転）の値に固定させた状態で、アノードガスの利用率を変化させているため、更新処理を短時間で済ませ得る。
【０１０１】
（実施形態３Ｂ）
図８は実施形態３Ｂの概念を模式的に示す。本実施形態は上記した実施形態３Ａと基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図１、図２を準用する。以下、相違する部分を中心として説明する。実施形態３Ａと異なり、本実施形態によれば、更新処理において上記した条件変化操作では、スタック１の内部の湿潤度が高い状態から、スタック１の内部の湿潤度が低いに向けて移行させる。その理由としては、スタック１が定常運転されているときには、一般的には、スタック１の内部が乾燥している状態よりも、スタック１の内部の湿潤度が高い状態である。このためアノードガスの利用率を急変させることなく、定常運転から更新処理への移行が円滑となるため。
【０１０２】
そこで上記した更新処理において、アノードガスの利用率が高い側（燃料電池の内部の湿潤度が高い状態）から、アノードガスの利用率が低い側（燃料電池の内部の湿潤度が低い状態）に向けて、矢印Ｌ方向（図８参照）に向けて、アノードガスの利用率をα８ずつ変化させつつ、スタック１を発電させる。この場合、上記したアノードガスの利用率の調整処理を実行する。更新処理では他の発電条件のパラメータは、固定させておく。
【０１０３】
このように制御装置８は出力電圧値の最大値Ｖｍに対応する利用率を検出する。そのアノードガスの利用率を記憶部８４に格納する。そしてその利用率を定常運転（定格運転）の基本条件として設定する。次回の更新処理についても同様とする。
【０１０４】
ここで、制御装置８は、更新処理の回数ｎが増加するにつれて、上限値ｍａｘ（ｎ）および下限値ｍｉｎ（ｎ）を低下させる方向（フラッディングを抑制する方向）に設定する。この場合、測定データの数が抑えられ、更新処理に要する時間が短縮され、且つ、最大値Ｖｍを発見し易い。
【０１０５】
例えば、１回目の更新処理における上限値をｍａｘ（１）および下限値をｍｉｎ（１）とするとき、２回目以降の更新処理については、更新処理の回数をｎとするとき、ｎ回目の上限値ｍａｘ（ｎ）＝ｍａｘ（１）−（ｎ−１）×γ３にでき、且つ、ｎ回目の下限値ｍｉｎ（ｎ）＝ｍｉｎ（１）−（ｎ−１）×γ４にできる。γ３＝γ４、γ３≒γ４とすることができる。なお本実施形態によれば、他のパラメータを固定させた状態でアノードガスの利用率を変化させているため、更新処理を短時間で済ませ得る。
【０１０６】
（実施形態３Ｃ）
図９は実施形態３Ｃの概念を模式的に示す。本実施形態は上記した実施形態３Ａ，３Ｂと基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図１、図２を準用する。以下、相違する部分を中心として説明する。図９に示すように、システム設置時において電圧値が最大値Ｖｍであったアノードガスの利用率はｂ１（図９参照）とされている。定常運転（定格運転）では、アノードガスの利用率はｂ１とされている。定常運転から更新処理に移行するにあたり、制御装置８は、利用率ｂ１を始点とし、利用率を減少させる方向に順に利用率をα９ずつ順に矢印Ｌ１方向（図９参照）に減少させる利用率減少処理（第１変化処理）を実行する。次に、制御装置８は利用率をｂ１に復帰させ、その後、利用率ｂ１を始点とし、利用率を増加させる方向に順に利用率をα９ずつ順に矢印Ｈ１方向（図９参照）に増加させる利用率増加処理（第２変化処理）を実行する。
【０１０７】
あるいは逆にしても良い。すなわち、利用率増加処理を実行した後に、利用率減少処理を実行してもよい、
一般的には、スタック１の定常運転（定格運転）時には、電圧値が最大値Ｖｍを示す利用率ｂ１に基づいて、制御装置８はスタック１を発電させている。このため、定常運転から更新処理に移行するにあたり、アノードガスの利用率ｂ１を始点とするため、利用率を急変させることが抑制される。ひいては加湿条件、発電条件を急変させることが抑制される。なお、発電条件の急変はスタック１の電圧の低下を発生させることがあるので、避けることが好ましい。なお本実施形態によれば、他のパラメータを定常運転（定格運転）時における値、あるいは、その付近の値として固定させた状態で、アノードガスの利用率を変化させている。このため測定データの数の過剰化が抑制され、更新処理を短時間で済ませ得る。
【０１０８】
（実施形態３Ｄ）
図１０は実施形態３Ｄの概念を模式的に示す。本実施形態は上記した実施形態３Ａ，３Ｂと基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図１、図２を準用する。図１０に示すように、更新処理の回数ｎが増加したとしても、上限値ｍａｘおよび下限値ｍｉｎは固定値とされている。
【０１０９】
（実施形態４Ａ）
図１１は実施形態４Ａの概念を模式的に示す。本実施形態は上記した実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図１、図２を準用する。以下、相違する部分を中心として説明する。図１１における特性線Ｃ１は、燃料電池システムを設置した直後の発電特性を示す。図１１はあくまでも特性の概念図を示し、細部の特性まで示すものではない。システムの設置直後では、カソードガスの入口温度がｃ１付近のとき、スタック１の出力電圧は最大値Ｖｍを示す。制御装置８は、燃料電池システムの設置後において定期的または不定期的に更新処理を実行する。更新処理では、スタック１に供給される直前のカソードガスの入口温度Ｔｃを変化させる条件変化操作を実行し、スタック１の電圧変化を求める。この場合、制御装置８は、カソードガスの入口温度を一定間隔α１１毎に均等に変更させる。このような更新処理はスタック１が定常運転（例えば定格運転）しているときにおいて実行される。
【０１１０】
更に制御装置８は、２回目の更新処理において、上限値ｍｉｎ（２）と下限値ｍａｘ（２）との間において、カソードガスの入口温度を変化させる条件変化操作を実行し、スタック１の出力電圧値の最大値Ｖｍを求める。図１１における特性線Ｃ２が得られる。
【０１１１】
そして制御装置８は、出力電圧値の最大値Ｖｍに対応するカソードガスの入口温度ｃ２を、制御装置８の記憶部８４に記憶させる。制御装置８は、この入口温度ｃ２を定常運転（定格運転）の基本条件として設定し、それ以降、入口温度ｃ２に基づいてスタック１を発電させる。このため燃料電池システムに経年変化があったとしても、カソードガスの入口温度は適切化されているため、スタック１の出力電圧を高く維持できる。
【０１１２】
上記した更新処理における条件変化操作では、スタック１の内部の湿潤度が低い状態（乾き気味）から、スタック１の内部が湿潤度が高い状態に向けて移行させる。従って上記した更新処理において、カソードガスの入口温度が低い側（燃料電池の内部の湿潤度が低い状態）から、カソードガスの入口温度が高い側（燃料電池の内部の湿潤度が高い状態）に向けて、矢印Ｈ方向（図１１参照）に向けてカソードガスの入口温度を変化させつつ、スタック１を発電させる。この場合、上記したカソードガスの入口温度調整処理を実行すれば良い。
【０１１３】
次回の更新処理についても、同様に、カソードガスの入口温度を矢印Ｈ方向（図１１参照）に向けて変化させることにより、出力電圧値の最大領域に対応する発電条件を検出し、その更新発電条件を記憶部８４に格納する。
【０１１４】
経年変化に伴いフラッディングが発生するおそれがある。そこで、更新処理の回数ｎが増加するにつれて、制御装置８は、カソードガスの入口温度について、上限値ｍａｘ（ｎ）および下限値ｍｉｎ（ｎ）の双方を低下させる方向（すなわち更新処理におけるフラッディングを抑制する方向）に設定する。この場合、測定データの数の過剰化が避けられ、更新処理に要する時間が短縮され、且つ、最大値Ｖｍを発見し易い。
【０１１５】
例えば、１回目の更新処理における上限値をｍａｘ（１）および下限値をｍｉｎ（１）とするとき、２回目以降の更新処理については、更新処理の回数をｎとするとき、ｎ回目の上限値ｍａｘ（ｎ）＝ｍａｘ（１）−（ｎ−１）×δ１にでき、且つ、ｎ回目の下限値ｍｉｎ（ｎ）＝ｍｉｎ（１）−（ｎ−１）×δ２にできる。δ１＝δ２、δ１≒δ２とすることができる。
【０１１６】
更新処理において、始点から終点に向かう間に、電圧値が所定電圧（システムに応じて実験またはシミュレーション等に基づいて設定されており、例えば０．３ボルト）よりも急激に低下したら、制御装置８は、それ以降の操作を中止しても良い。この場合、制御装置８は、始点から中止点までの間における最大電圧値に対応する入口温度を記憶部８４に格納させ、以降の定常運転をその入口温度に基づいて行う。なお本実施形態によれば、他のパラメータを固定させた状態でカソードガスの入口温度Ｔｃを変化させているため、更新処理を短時間で済ませ得る。
【０１１７】
（実施形態４Ｂ）
図１２は実施形態４Ｂの概念を模式的に示す。本実施形態は上記した実施形態４Ａと基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図１、図２を準用する。実施形態４Ａとは異なり、本実施形態によれば、更新処理において、スタック１の内部の湿潤度が高い状態から、スタック１の内部が乾燥する方向に向けて移行させる。その理由としては、スタック１が定常運転されているときには、一般的には、スタック１の内部が乾燥している状態（湿潤度が低い状態）よりも、スタック１の内部の湿潤度が高い状態であるため、システムを定常運転から更新処理に円滑に移行させ易いためである。ここで、カソードガスの入口温度が高いことは、スタック１に供給されるカソードガスに含まれる水蒸気量が多めであり、ＭＥＡの内部の湿潤度が高くなり易い。
【０１１８】
そこで上記した更新処理において、カソードガスの入口温度が高い側（燃料電池の内部の湿潤度が高い状態）から、カソードガスの入口温度が低い側（燃料電池の内部の湿潤度が低い状態）に向けて、すなわち矢印Ｌ方向（図１２参照）に向けて、カソードガスの入口温度をα１２ずつ変化させつつ、スタック１を発電させ、出力電圧値の最大値Ｖｍに対応する入口温度を検出する。他のパラメータは実質的に固定させておく。制御装置８は、そのカソードガスの入口温度を記憶部８４に格納する。そしてその入口温度を定常運転（定格運転）の基本条件としてスタック１を発電させる。なお、経年変化によりフラッディングし易くなる。そこで、制御装置８は更新処理の回数ｎが増加するにつれて、上限値ｍａｘ（ｎ）および下限値ｍｉｎ（ｎ）の双方を低下させる方向（更新処理におけるフラッディングを抑える方向）に設定する。
【０１１９】
（実施形態４Ｃ）
図１３は実施形態４Ｃの概念を模式的に示す。本実施形態は上記した実施形態４Ａ，４Ｂと基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図１、図２を準用する。以下、相違する部分を中心として説明する。本実施形態によれば、更新処理において上記した条件変化操作では、次のように行う。すなわち、システム設置時において電圧値が最大領域であったカソードガスの入口温度ｃ１（図１３参照）を始点とし、入口温度ｃ１を低下させる方向に順に利用率をα１３ずつ順に矢印Ｌ１方向（図１３参照）に低下させる入口温度低下処理を実行する。次に、入口温度をｃ１に復帰させ、入口温度ｃ１を始点とし、カソードガスの入口温度を高める方向に順に利用率をα１３ずつ順に矢印Ｈ１方向（図１３参照）に増加させる入口温度増加処理を実行する。なお、逆にしても良い。すなわち、入口温度増加処理を実行した後、入口温度低下処理を実行することにしても良い。
【０１２０】
スタック１の定常運転（定格運転）時には、電圧値が最大値Ｖｍであったカソードガスの入口温度ｃ１に基づいて、制御装置８はスタック１を発電させていることが多い。このためシステムが定常運転から更新処理に移行するとき、カソードガスの入口温度ｃ１が始点とされ、カソードガスの入口温度が急変することが抑制される利点が得られる。ひいてはカソードガスの加湿条件、発電条件を急変させることが抑制される。なお、発電条件の急変は、スタック１の電圧の低下を発生させることがあるので、避けることが好ましい。
【０１２１】
（実施形態４Ｄ）
図１４は実施形態４Ｄの概念を模式的に示す。本実施形態は上記した実施形態４Ａ，４Ｂと基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図１、図２を準用する。更新処理の回数ｎが増加したとしても、上限値ｍａｘおよび下限値ｍｉｎは固定値とされている。
【０１２２】
（実施形態５Ａ）
図１５は実施形態５Ａを示す。本実施形態は上記した実施形態１，２と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図１、図２を準用する。以下、相違する部分を中心として説明する。図１５における特性線Ｄ１は、燃料電池システムを設置した直後の発電特性を示す。図１５はあくまでも特性の概念図を示し、細部の特性まで示すものではない。システムの設置直後では、アノードガスの入口温度Ｔａがｄ１付近のとき、スタック１の出力電圧は最大値Ｖｍを示す。本実施形態によれば、制御装置８は、燃料電池システムの設置後において定期的または不定期的に更新処理を実行する。更新処理では、アノードガスの入口温度を変化させる条件変化操作を実行してスタック１の電圧変化を求める。この場合、制御装置８は、アノードガスの入口温度を一定間隔α１５毎に均等に、矢印Ｈ方向（図１５参照）変更させる。このような更新処理はスタック１が定常運転（例えば定格運転）しているときにおいて実行される。
【０１２３】
更に制御装置８は、２回目の更新処理において、下限値ｍｉｎ（２）を始点とし、上限値ｍａｘ（２）を終点とし、始点から終点までの間において、アノードガスの入口温度を変化させる条件変化操作において、スタック１の出力電圧値の最大値Ｖｍを求める。
【０１２４】
そして制御装置８は、出力電圧値の最大値Ｖｍに対応するカソードガスの入口温度ｄ２を、制御装置８の記憶部８４に記憶させる。制御装置８は、この入口温度ｄ２を基本条件として設定し、それ以降、入口温度ｄ２に基づいてスタック１を発電させる。このため燃料電池システムに経年変化があったとしても、入口温度ｄ２は適切化されているため、スタック１の出力電圧を高く維持できる。
【０１２５】
上記した更新処理における条件変化操作では、スタック１の内部の湿潤度が低い状態（乾き気味）から、スタック１の内部が湿潤度が高い状態に向けて移行させる。従って上記した更新処理において、アノードガスの入口温度が低い側（燃料電池の内部の湿潤度が低い状態）から、アノードガスの入口温度が高い側（燃料電池の内部の湿潤度が高い状態）に向けて、矢印Ｈ方向（図１５参照）に向けて、アノードガスの入口温度を変化させつつ、スタック１を発電させる。この場合、上記したカソードガスの入口温度調整処理を実行すれば良い。
【０１２６】
３回目の更新処理においても同様に、下限値ｍｉｎ（３）を始点とし、上限値ｍａｘ（３）を終点とし、始点から終点までの間において、アノードガスの入口温度を変化させる条件変化操作において、スタック１の出力電圧値の最大値Ｖｍを求める。そしてその入口温度を基本条件とし、それ以降について、その入口温度に基づいてスタック１を発電させる。
【０１２７】
経年変化に伴いフラッディングが発生し易くなる。そこで、更新処理の回数ｎが増加するにつれて、制御装置４は、アノードガスの入口温度について上限値ｍａｘ（ｎ）および下限値ｍｉｎ（ｎ）の双方を低下させる方向（更新処理におけるフラッディングを抑える方向）に設定する。この場合、更新処理に要する時間が短縮される。例えば、１回目の更新処理における上限値をｍａｘ（１）および下限値をｍｉｎ（１）とするとき、２回目以降の更新処理については、更新処理の回数をｎとするとき、ｎ回目の上限値ｍａｘ（ｎ）＝ｍａｘ（１）−（ｎ−１）×δ３にでき、且つ、ｎ回目の下限値ｍｉｎ（ｎ）＝ｍｉｎ（１）−（ｎ−１）×δ４にできる。δ３＝δ４、δ３≒δ４とすることができる。
【０１２８】
（実施形態５Ｂ）
図１６は実施形態５Ｂを示す。本実施形態は上記した実施形態５Ａと基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図１、図２を準用する。実施形態５Ａと異なり、本実施形態によれば、更新処理に係る条件変化操作では、スタック１の内部の湿潤度が高い状態から、スタック１の内部が乾燥する状態に向けて移行させる。
【０１２９】
そこで上記した更新処理において、アノードガスの入口温度が高い側（燃料電池の内部の湿潤度が高い状態）から、アノードガスの入口温度が低い側（燃料電池の内部の湿潤度が低い状態）に向けて、矢印Ｌ方向（図１６参照）に向けて、アノードガスの入口温度を変化させつつ、スタック１を発電させる。そして、制御装置８は、出力電圧値の最大値Ｖｍに対応する入口温度を検出し、入口温度を記憶部８４に格納する。それ以降については、その入口温度に基づいてスタック１を発電させる。次回の更新処理についても同様とする。
【０１３０】
制御装置８は、更新処理の回数ｎが増加するにつれて、アノードガスの入口温度について、上限値ｍａｘ（ｎ）および下限値ｍｉｎ（ｎ）を低下させる方向に設定する。フラッディングを抑えるためである。なお本実施形態によれば、他のパラメータを固定させた状態でアノードガスの入口温度を変化させているため、更新処理を短時間で済ませ得る。
【０１３１】
（実施形態５Ｃ）
図１７は実施形態５Ｃの概念を模式的に示す。本実施形態は上記した実施形態５Ａ，５Ｂと基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図１、図２を準用する。以下、相違する部分を中心として説明する。本実施形態によれば、更新処理において上記した条件変化操作では、次のように行う。すなわち、制御装置８は、システム設置時において電圧値が最大値Ｖｍであったアノードガスの入口温度ｄ１を始点とし、入口温度ｄ１を低下させる方向に順に利用率をα１７ずつ順に矢印Ｌ１方向（図１７参照）に低下させる入口温度低下処理（第１変化処理）を実行する。次に、制御装置８は、入口温度をｄ１に復帰させ、入口温度ｄ１を始点とし、アノードガスの入口温度を高める方向に順に利用率をα１７ずつ順に矢印Ｈ１方向に増加させる入口温度増加処理（第２変化処理）を実行する。制御装置８は、二つの処理の順序を逆に実行しても良い。
【０１３２】
スタック１の定常運転時には、電圧値が最大値Ｖｍであったカソードガスの入口温度ｄ１に基づいて、制御装置８はスタック１を発電させている。このため、定常運転から更新処理を移行するにあたり、制御装置８は、カソードガスの入口温度ｄ１を始点とする。このため、カソードガスの入口温度を急変させることが抑制される。ひいてはカソードガスの加湿条件、発電条件を急変させることが抑制される利点が得られる。なお、発電条件の急変はスタック１の電圧の低下を発生させることがあるので、避けることが好ましい。
【０１３３】
（実施形態５Ｄ）
図１８は実施形態５Ｄの概念を模式的に示す。本実施形態は上記した実施形態５Ａ，５Ｂと基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図１、図２を準用する。更新処理の回数ｎが増加したとしても、上限値ｍａｘおよび下限値ｍｉｎは固定値とされている。
【０１３４】
（実施形態６Ａ）
図１９は実施形態６Ａの概念を模式的に示す。本実施形態は上記した実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図１、図２を準用する。以下、相違する部分を中心として説明する。図１９における特性線Ｅ１は、燃料電池システムを設置した直後の発電特性を示す。図１９はあくまでも特性の概念図を示し、細部の特性まで示すものではない。システムの設置直後では、スタック１の冷却路１４に流す冷媒の温度がｅ１付近のとき、スタック１の出力電圧は最大値Ｖｍを示す。本実施形態によれば、制御装置８は、燃料電池システムの設置後において定期的または不定期的に、定常運転を中断して更新処理に移行する。更新処理では、スタック１の冷却路１４を流れる冷媒（電気絶縁性が高い冷却水等の冷却液）の温度を始点から終点に向けて変化させ、スタック１の電圧変化を求める。この場合、制御装置８は、冷媒の温度を一定間隔α１９毎に均等に変更させる。１回目の更新において、始点はｍａｘ（１）であり、終点はｍｉｎ（１）である。他のパラメータは固定または実質的に固定されている。
【０１３５】
燃料電池システムの設置直後から所定期間（例えば１年）経過したときの発電特性は、図１９における特性線Ｅ２のようになると考えられる。そして制御装置８は、出力電圧値の最大値Ｖｍに対応する冷媒の温度ｅ２を、制御装置８の記憶部８４に記憶させる。制御装置８は、この冷媒温度ｅ２を基本条件として設定し、以降の定常運転（定格運転）については、この冷媒温度ｅ２に基づいて、スタック１を発電させる。このため燃料電池システムに経年変化があったとしても、スタック１を冷却させる冷媒の温度ｅ２は適切化されており、スタック１の出力電圧を高く維持できる。
【０１３６】
上記した更新処理においては、図１９から理解できるように、制御装置８は、冷媒の温度が高い側（燃料電池の内部の湿潤度が低い状態，ＭＥＡの乾燥ぎみの状態）を始点とし、冷媒の温度が低い側（燃料電池の内部の湿潤度が高い状態）を終点とする。２回目の更新において、始点はＭＥＡが相対的に乾燥ぎみであるｍａｘ（２）であり、終点は燃料電池の内部の湿潤度が相対的に高いｍｉｎ（２）である。そして制御装置８は更新処理おいて、始点から終点に向けて、すなわち矢印Ｌ方向（図１９参照）に向けてスタック１の冷却路１４に流れる冷媒の温度をα１９ずつ均等間隔で変化させつつ、スタック１を発電させる。この場合、上記したカソードガスの入口温度調整処理を実行すれば良い。
【０１３７】
次回の更新処理についても、同様に、冷媒の温度を始点から終点に向けて変化させることにより、出力電圧値の最大値Ｖｍに対応する冷媒の温度を検出し、その冷媒の温度を記憶部８４に格納する。そしてそれ以降については、その冷媒温度に基づいてスタック１を発電させる。３回目の更新において、始点はＭＥＡが相対的に乾燥ぎみであるｍａｘ（３）であり、終点は燃料電池の内部の湿潤度が相対的に高いｍｉｎ（３）である。
【０１３８】
システムの経年変化に伴い、フラッディングが発生するおそれがある。そこで制御装置８は、図１９から理解できるように、更新処理の回数ｎが増加するにつれて、冷媒の温度については、上限値ｍａｘ（ｎ）および下限値ｍｉｎ（ｎ）の双方を昇温させる方向（更新処理においてフラッディングを抑える方向）に設定する。例えば、冷媒の温度について、１回目の更新処理における上限値をｍａｘ（１）および下限値をｍｉｎ（１）とするとき、２回目以降の更新処理については、更新処理の回数をｎとするとき、ｎ回目の上限値ｍａｘ（ｎ）＝ｍａｘ（１）＋（ｎ−１）×η１にでき、且つ、ｎ回目の下限値ｍｉｎ（ｎ）＝ｍｉｎ（１）＋（ｎ−１）×η２にできる。η１＝η２、η≒η２とすることができる。
【０１３９】
（実施形態６Ｂ）
図２０は実施形態６Ｂの概念を模式的に示す。本実施形態は上記した実施形態６Ａと基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図１、図２を準用する。本実施形態によれば、更新処理において上記した条件変化操作では、制御装置８は、スタック１の内部の湿潤度が高い状態を始点とし、スタック１の内部が乾燥する状態を終点とし、始点から終点に向けて移行させる。ここで、スタック１の冷却路１４に流れる冷媒の温度が低いことは、スタック１の内部の湿潤度が高くなり易い。これに対して、スタック１の冷却路１４に流れる冷媒の温度が高いことは、スタック１の内部の温度が高くなり、スタック１の内部の湿潤度が低めとなり易い。
【０１４０】
そこで制御装置８は、上記した更新処理において、制御装置８は、スタック１の冷却路１４に流れる冷媒の温度が低い側（燃料電池の内部の湿潤度が相対的に高い状態）から、冷媒の温度が高い側（燃料電池の内部の湿潤度が相対的に低い状態）に向けて、矢印Ｈ方向（図２０参照）に向けてスタック１の冷却路１４に流れる冷媒の温度を変化させつつ、スタック１を発電させる。次回の更新処理についても、同様に、スタック１の冷却路１４に流れる冷媒の温度を変化させることにより、出力電圧値の最大値Ｖｍに対応する冷媒温度を検出して記憶部８４に格納する。そしてそれ以降については、その冷媒温度に基づいてスタック１を発電させる。
【０１４１】
なお、１回目の更新において、始点は燃料電池の内部の湿潤度が相対的に高いｍｉｎ（１）である。終点は燃料電池の内部の湿潤度が相対的に低いｍａｘ（１）である。２回目の更新において、始点はｍｉｎ（２）であり、終点はｍａｘ（２）である。３回目の更新において、始点はｍｉｎ（３）であり、終点はｍａｘ（３）である。
【０１４２】
経年変化に伴いフラッディングが発生するおそれがある。そこで、更新処理の回数ｎが増加するにつれて、制御装置８は、冷媒温度について、上限値ｍａｘ（ｎ）および下限値ｍｉｎ（ｎ）の双方を昇温させる方向（フラッディングを抑える方向）に設定する。この場合、更新処理に要する時間が短縮され、且つ、最大値Ｖｍを発見し易い。
【０１４３】
例えば、１回目の更新処理における上限値をｍａｘ（１）および下限値をｍｉｎ（１）とするとき、２回目以降の更新処理については、更新処理の回数をｎとするとき、冷媒の温度について、ｎ回目の上限値ｍａｘ（ｎ）＝ｍａｘ（１）＋（ｎ−１）×η１にでき、且つ、ｎ回目の下限値ｍｉｎ（ｎ）＝ｍｉｎ（１）＋（ｎ−１）×η２にできる。η１＝η２、η≒η２とすることができる。なお本実施形態によれば、他のパラメータを固定させた状態でスタック１の冷却路１４に流れる冷媒の温度を変化させているため、更新処理を短時間で済ませ得る。
【０１４４】
（実施形態６Ｃ）
図２１は実施形態６Ｃの概念を模式的に示す。本実施形態は上記した実施形態６Ａ，６Ｂと基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図１、図２を準用する。以下、相違する部分を中心として説明する。本実施形態によれば、更新処理において上記した条件変化操作では、次のように行う。すなわち、図２１に示すように、システム設置時において電圧値が最大値Ｖｍであった冷媒の温度ｅ１を始点とし、温度ｅ１を上昇させる方向（燃料電池の内部の湿潤度を相対的に低下させる方向）に、温度をα２１ずつ矢印Ｈ１方向（図２１参照）に増加させる温度増加処理（第１変化処理）を実行する。
【０１４５】
次に、制御装置８は冷媒の温度をｅ１に復帰させ、その後、温度ｅ１を始点とし、冷媒の温度を低下させる方向（燃料電池の内部の湿潤度を相対的に高める方向）に順にα２１ずつ順に矢印Ｌ１方向（図２１参照）に減少させる温度減少処理（第２変化処理）を実行する。
【０１４６】
逆にしても良い。すなわち、温度減少処理を実行し、次に、温度増加処理を実行しても良い。
【０１４７】
スタック１の定常運転時には、電圧値が最大領域であったスタック１の冷却路１４は流れる冷媒の温度ｅ１に基づいて、制御装置８はスタック１を発電させている。このためシステムが定常運転から更新処理に移行するにあたり、冷媒の温度ｅ１が始点とされるため、冷媒の温度を急変させることが抑制される。ひいては加湿条件、発電条件を急変させることが抑制される利点が得られる。発電条件の急変はスタック１の電圧の低下を発生させることがあるので、避けることが好ましい。
【０１４８】
（実施形態６Ｄ）
図２２は本実施形態の概念を模式的に示す。上記した実施形態６Ａ，６Ｂと基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図１、図２を準用する。更新処理の回数ｎが増加したとしても、上限値ｍａｘおよび下限値ｍｉｎは固定値とされている。
【０１４９】
（実施形態７）
図２３は実施形態７を示す。本実施形態は前記した実施形態１〜６と基本的には共通の構成、および共通の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。燃料電池システムの経年変化に対処すべく、制御装置８は、１回の更新にあたり、更新処理を複数回連続的に実行する。この場合、更新処理におけるデータが平均化され、突発的な異状データを低減させやすい。すなわち、制御装置８は、第１更新処理（前の更新処理）を実行し（ステップＳ２０２）、終了すれば（ステップＳ２０４のＹＥＳ）、第１更新処理に引き続いて、スタック１の内部の湿潤度を乾き方向に向けて相対的に低下させるリセット処理を実行する（ステップＳ２０６）。その理由としては、スタック１のＭＥＡに過剰に水が残留していれば、後の更新処理における出力電圧の測定に影響を与えるためである。
【０１５０】
このように制御装置８がリセット処理を所定時間実行すれば、前の更新処理直後におけるスタック１の内部の湿潤度を乾き方向に向けて低下させる。ここで、所定時間は、スタック１のＭＥＡが乾燥気味になるように、システムに応じて実験またはシュミレーション等により予め設定されている（例えば１分間〜３時間の範囲内の任意値）。リセット処理が終了した後（ステップＳ２０８のＹＥＳ）、制御装置８は、第２更新処理（後の更新処理）を実行し（ステップＳ２１０）、終了すれば（ステップＳ２１２のＹＥＳ）、メインルーチンにリターンする。なお本実施形態によれば、第１更新処理と第２更新処理とのデータを平均化した新たな発電条件とすることができる。通常データからかけ離れた異状データがあったときには、異状データを取り除いた後に、平均化させて、新たな発電条件とすることができる。
【０１５１】
このように第２更新処理の前にリセット処理が実施される。このためスタック１のＭＥＡにおける過剰のフラッディングが出力電圧のデータに影響を与えることが抑えられる。ここで、リセット処理としては、次の（ｉ）〜（ｉｉｉ）のうちの少なくとも一つが例示される。
（ｉ）迂回弁２８の開度を制御し、スタック１から排出された高温高湿のカソードオフガスが加湿器２３の迂回路２７を流れる流量を増加させ、加湿器２３の保有する水分量を低下させ、カソードガスの加湿度を低下させ、カソードガスに含まれている水蒸気を低減させる。
（ｉｉ）加熱装置４５を加熱させ、スタック１の冷却路１４を流れる冷媒の温度を上昇させ、スタック１の内部を乾燥方向に移行させる。
（ｉｉｉ）ポンプ５１，５２，５３の回転数を制御し、スタック１の冷却路１４を流れる冷媒の温度を上昇させ、スタック１の内部を乾燥方向に移行させる。
【０１５２】
（実施形態８）
本実施形態は前記した各実施形態と基本的には共通の構成、および共通の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。制御装置８は、更新処理の条件変更範囲の下限値と上限値との間において、発電条件を一定間隔α１毎に変更させる粗変更操作を実行する。発電条件としては、カソードガスの利用率、アノードガスの利用率、カソードガスの入口温度、アノードガスの入口温度、スタック１の冷却路１４を流れる冷媒の温度のうちの少なくとも一つである。ここで、間隔α１が小さい方が出力電圧値の最大値Ｖｍを発現させるのに有利であるものの、データの数が増加し、測定に時間がかかる。これに対して、間隔α１が大きい方が出力電圧値の最大値Ｖｍを発現させにくいものの、データの数が少なくなり、測定時間が短縮される利点が得られる。
【０１５３】
ところで、制御装置８が粗変更操作を実行したとしても、スタック１の電圧値の最大値Ｖｍを認識できないとき、変更範囲内において発電条件を一定間隔α１よりも狭い間隔α２（α２＜α１）毎に変更させる細変更操作を実行する。粗変更操作が実行されるため、粗変更操作において出力電圧値の最大値Ｖｍが検知されれば、更新処理に要する時間を短縮するのに有利である。
【０１５４】
しかし粗変更操作における一定間隔α１が粗過ぎるときには、スタック１の電圧値の最大領域が認識されないおそれがある。そこで、スタック１の電圧値の最大領域が良好に認識されない場合には、制御装置８は、変更範囲内において発電条件を一定間隔α１よりも狭い間隔α２（α２＜α１）毎に変更させる細変更操作を実行する。細変更操作は、更新処理の条件変化範囲の下限値と上限値との間において実行する。この場合、スタック１の電圧値の最大領域が認識され易くなる。
【０１５５】
図２４は制御装置８が実行するフローチャートの一例を示す。フローチャートはこれに限定されるものではない。先ず、制御装置８は、発電条件のパラメータを変化させる範囲の下限値および上限値を設定し（ステップＳ３０２）、その下限値および上限値で規定される設定範囲を分割数ｍで均等分割し（ステップＳ３０４）、発電条件の始点から終点に向けて発電条件をα１ずつ変化させる（ステップＳ３０６）。更に制御装置８は、その発電条件における電圧値を読み込み（ステップＳ３０８）、その電圧値を記憶部８４に記憶させる（ステップＳ３１０）、範囲が終了でなければ（ステップＳ３１２のＮＯ）、ステップＳ３０６に戻り、これらの操作を繰り返す。範囲が終了すれば（ステップＳ３１２のＹＥＳ）、範囲内における電圧値の最大値Ｖｍを抽出する処理を行う（ステップＳ３１４）。この場合、制御装置８は、電圧値の二つのデータを比較し、大きいデータを選択するステップを全部のデータについて繰り返すことにより、最大値Ｖｍを抽出できる。最大値Ｖｍが存在すれば（ステップＳ３１６のＹＥＳ）、その電圧値の最大値Ｖｍに対応する発電条件のパラメータを最適値として設定し（ステップＳ３１８）、最適値を記憶部８４に記憶させる（ステップＳ３２０）。
【０１５６】
電圧値の最大値Ｖｍが存在しなければ（ステップＳ３１６のＮＯ）、発電条件のパラメータを変化させる範囲の下限値および上限値を変更させる。この場合、電圧値が最も高かった発電条件のパラメータを、下限値および上限値のうちの一方とする。電圧値が２番目に高かった発電条件のパラメータを、下限値および上限値のうちの他方とする（ステップＳ３２２）。分割数ｍを増加させ（ステップＳ３２４）、ｍが異常値か否かを判定し（ステップＳ３２６）、ｍが異常値でなければ（ステップＳ３２６のＮＯ）、ステップＳ３０４に戻り、再び、上記した操作を繰り返す。なお、ｍが異常値であれば（ステップＳ３２６のＹＥＳ）、測定データ数が膨大な数となり、不適切となるため、メインルーチンにリターンする。この場合、制御装置８は、記憶部８４に格納されている値を最適値として取り扱うことができる。ステップＳ３２４において、分割数ｍを１．１よりも大きい倍数にでき、例えば分割数ｍを１．５倍、１．８倍、２倍としても良い。ステップＳ３２４において分割数ｍを増加させているが、分割数は同一でも良いし、減少させても良い。今回の下限値および上限値で規定される範囲は、前回の下限値および上限値で規定される範囲よりも狭いためである。
【０１５７】
従ってこの制御装置は、条件変化操作において発電条件のパラメータを一定間隔α１毎に変更させる粗変更操作を実行し、粗変更操作により燃料電池の電圧値の最大領域が認識されないとき、電圧値が最も高かった発電条件のパラメータを下限値および上限値のうちの一方とし、且つ、電圧値が２番目に高かった発電条件のパラメータを下限値および上限値のうちの他方とする下限値および上限値変更操作を実行し、上限値変更操作を実行した後における変更範囲内において発電条件のパラメータを一定間隔α２（α２＜α１）毎に変更させる変更操作を実行する。場合によっては、α２＝α１とすることもできる。
【０１５８】
なお、上記した制御に代えて、電圧値の最大値Ｖｍが存在しなければ（ステップＳ３１６のＮＯ）、発電条件のパラメータを変化させる範囲の下限値および上限値を変更させることなく、分割数ｍを増加させることにより、α２＜α１としても良い。そして、再び、変更範囲内において発電条件のパラメータを一定間隔α２（α２＜α１）毎に変更させる変更操作を実行する。なお、ｍが異常値か否かを判定し、ｍが異常値でなければ、ステップＳ３０４に戻り、再び、上記した操作を繰り返す。なお、ｍが異常値であれば（ステップＳ３２６のＹＥＳ）、測定データ数が膨大な数となり、不適切となるため、メインルーチンにリターンすることにしても良い。
【０１５９】
（実施形態９）
本実施形態は前記した実施形態８と基本的には共通の構成、および共通の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。実施形態８によれば、前の粗変更操作が実行される結果、スタック１の内部に過剰に水が残留しており、フラッディング状態であれば、そのフラッディングは後の細変更操作に影響を与えるおそれがある。そこで制御装置８は、粗変更操作と細変更操作との間において、前の更新処理直後におけるスタック１の内部の湿潤度を乾き方向に向けて一旦低下させるリセット処理を所定時間実行する。所定時間は、スタック１の内部が乾燥気味になるように、実験またはシミュレーション等により予め設定されており、例えば３０秒〜６０分間の範囲の任意値とすることができる。このため細変更操作は、スタック１の内部が過剰に湿潤している状態ではなく、スタック１の内部が乾燥気味の状態において実行できる。従って過剰の湿潤状態が出力電圧のデータに影響を与えることが抑えられる。リセット処理は、カソードガスの加湿度を低下させる操作、スタック１の温度を上昇させる操作のうちの少なくとも一つを実行することにより行い得る。
【０１６０】
（実施形態１０）
図２５は実施形態１０を示す。本実施形態は前記した各実施形態と基本的には共通の構成、および共通の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図２５は制御装置が実行する更新処理のフローチャートの一例を示す。先ず制御装置８は、更新処理が必要な時刻か否かを読み込み（ステップＳ１０２）、必要であれば（ステップＳ１０２のＹＥＳ）、発電条件のパラメータを変化させる上限値および下限値を設定し、更に始点を設定し（ステップＳ１０６）、その始点から発電条件をα１ぶん変化させ（ステップＳ１０８）、電圧値Ｖを読み込み（ステップＳ１１０）、電圧値Ｖと閾電圧値Ｖｃ（所定値）とを比較する（ステップＳ１１２）。電圧値Ｖが閾電圧値Ｖｃよりも高いとき（ステップＳ１１２のＹＥＳ）、その電圧値Ｖを適切と判定し、記憶部８４に格納させる（ステップＳ１１４）。更新処理が終了でなければ（ステップＳ１１６のＮＯ）、ステップＳ１０８に戻り、上記した操作を実行する。
【０１６１】
更新処理が終了であれば（ステップＳ１１８のＹＥＳ）、上限値および下限値内において電圧値の最大値Ｖｍを抽出し（ステップＳ１１８）、最大値Ｖｍに対応する発電条件のパラメータの値を最適値として設定し（ステップＳ１２０）、その最適値を記憶部８４の記憶させ（ステップＳ１２２）、メインルーチンにリターンする。
【０１６２】
電圧値Ｖが閾電圧値Ｖｃよりも低いとき（ステップＳ１１２のＮＯ）、過剰なフラッディングが発生していると推定される。そこで制御装置８はリセット処理を所定時間実行し、スタック１の内部のフラッディングを解消させた後、ステップＳ１０４に戻り、必要があれば、更新処理を最初から再開する。メインルーチンに戻っても良い。ここで、閾電圧値Ｖｃは、スタック１の電圧がフラッディングにより異常に低いことを意味し、燃料電池システムに応じて実験またはシミュレーション等により予め設定されている（例えば０．２〜０．４ボルトの範囲の任意値）。
【０１６３】
（実施形態１１）
本実施形態は前記した各実施形態と基本的には共通の構成、および共通の作用効果を有するため、図１および図２を準用する。以下、相違する部分を中心として説明する。図１から理解できるように、スタック１で発生した余剰の電力を温水として蓄積するための貯湯槽４６が設けられている。第３循環路４３または貯湯槽４６の温水を加熱させる電気ヒータ９２が設けられている。スタック１は変換器７０、系統連系部７１を介して商用電源７２および電気負荷に接続されている。スタック１が発電した電力により変換器７０、系統連系部７１を介して電気負荷が作動される。
【０１６４】
しかし上記した更新処理では、発電条件を設定範囲内において大きく変更させるため、現在作動している電気負荷で消費できないほどの余剰の電力が発電されるおそれがある。そこで、制御装置８は、更新処理を実行するとき、スタック１で発生した余剰の電力が発生するとき、スイッチング素子９０をオンして電気ヒータ９２を発熱させ、第３循環路４３または貯湯槽４６の温水を加熱して熱エネルギとして貯湯槽４６に蓄積させる蓄積操作を実行する（処理１）が実行される。このように、更新処理において発生した余剰の電力は貯湯槽４６に温水エネルギとして貯蔵される。このような余剰の電力を温水エネルギとして蓄積することは、上記した各実施形態について適用できる。余剰の電力を商用電源７２に給電させない場合に有利である。上記した更新処理は発電条件を変動させるため、発生する電力の変動が誘発され易い。このため、１日のうちで、消費電力の変動が最も少ない時間帯（例えば夜間または不在時）を選択して実行することができる。
【０１６５】
（実施形態１２）
本実施形態は前記した各実施形態と基本的には共通の構成、および共通の作用効果を有するため、図１および図２を準用する。以下、相違する部分を中心として説明する。スタック１の発電により電気負荷（図略）が駆動される。しかし更新処理では、前述したように、発電条件を変更させるため、電気負荷で消費できないほどの余剰の電力が発電されるおそれがある。そこで制御装置８は、系統連系部７１のスイッチング素子を作動させる。そして、スタック１で発生した余剰の電力を商業電源７２側に供給する（処理２）。処理１および処理２を併用させても良い。また、更新処理では、前述したように、発電条件を変更させるため、スタック１で発電される電力が変動し、電気負荷が消費する電力が不足するおそれがある。そこで制御装置８は、更新処理において、系統連系部７１のスイッチング素子を作動させ、不足する電力を商業電源７２から電気負荷に供給する（処理３）。
【０１６６】
（実施形態１３）
図２６および図２７は実施形態１３を示す。本実施形態は前記した各実施形態と基本的には共通の構成、および共通の作用効果を有するため、図１を準用する。以下、相違する部分を中心として説明する。更新処理にあたり、発電条件のパラメータをｍａｘとｍｉｎとの測定範囲内において変化させ、出力電圧値の最大値Ｖｍを求める。このとき図２６に示すように出力電圧値の特性の一次関数的であり、山形特性の頂点電圧が見いだせないおそれがある。
【０１６７】
この場合、制御装置８は、出力電圧値が高くなる側（頂点電圧が存在すると予想される側）に当該測定範囲を拡大させる。この場合、出力電圧値を微分して出力電圧値の傾きを求め、出力電圧値が高くなる側を求めることができる。制御装置８は、拡大した測定範囲において、発電条件のパラメータを変化させ、出力電圧値の特性の頂点電圧を見出す。制御装置８は、頂点電圧が見出されるまで、または、測定範囲が異常となるまで、出力電圧値が高くなる側（頂点電圧が存在すると予想される側）に当該測定範囲を拡大させる。
【０１６８】
図２７は制御装置８が実行するフローチャートの一例を示す。先ず制御装置８は、更新処理が必要な時刻か否か読み込み（ステップＳ４０２）、必要であれば（ステップＳ４０４のＹＥＳ）、発電条件のパラメータを変化させるための上限値ｍａｘと下限値ｍｉｎとの測定範囲を設定する（ステップＳ４０６）。更に制御装置８は、上限値ｍａｘと下限値ｍｉｎとの測定範囲において、発電条件をα１ぶん変化させ（ステップＳ４０８）、そのときの電圧値Ｖを読み込み（ステップＳ４１０）、記憶部８４のエリアに格納させる（ステップＳ４１２）。測定範囲が終了でなければ（ステップＳ４１４のＮＯ）、ステップＳ４０８に戻り、上記した操作を実行する。測定範囲が終了であれば（ステップ４１４のＹＥＳ）、制御装置８は、電圧値の頂点を抽出する処理を実行する（ステップＳ４１６）。頂点は、上昇する電圧値が下降し始める点の電圧値である。従って、電圧を微分して電圧の傾きを求めることにより、傾きの上昇および下降が交差する部位を頂点電圧として求めることができる。
【０１６９】
頂点有りのとき（ステップＳ４１８のあり）、電圧値の頂点を最大値Ｖｍとして設定する（ステップＳ４３０）。頂点なしのとき（ステップＳ４１８のなし）、電圧値が高い側に測定範囲を拡大させる（ステップＳ４２０）。具体的には、電圧値が高い側に測定範囲が拡大する方向に、下限値ｍｉｎの値を更に移動させる。測定範囲が拡大し過ぎか否か判定し（ステップＳ４２２）、測定範囲が適切であれば（ステップＳ４２２のＮＯ）、ステップＳ４０８に戻る。測定範囲が拡大し過ぎであれば、測定範囲において電圧の最高値をＶｍとして設定し（ステップＳ４２４）、最高値Ｖｍに対応する発電条件のパラメータの値を求め（ステップＳ４２６）、その値を記憶部８４に最適値（更新発電条件）として記憶させ（ステップＳ４２８）、メインルーチンにリターンする。図２６は下限値ｍｉｎ側に頂点電圧が存在する場合であるため、下限値ｍｉｎ側に発電条件を拡大させるが、これに限らず、上限値ｍａｘ側に頂点電圧が存在する場合でも良い。この場合には、制御装置８は上限値ｍａｘ側に範囲を発電条件を拡大させる。
【０１７０】
（その他）
燃料電池システムは図１に示すものに限定されるものではなく、請求項１の内容を満足する限り、細部構成については必要に応じて変更される。熱交換器６１〜６３は必要に応じて設ければ良い。改質器３０に代えて、水素ガス等のアノードガスを貯蔵するタンクや貯蔵合金等の貯蔵装置を採用しても良い。カソード流体をカソードガスとし、更新処理においてカソードガスの利用率、カソードガスの入口温度を制御するときには、燃料電池に供給されるアノード流体は活物質を有するメタノール等の液体でも良い。加湿器は上記した構造に限定されず、超音波振動子等の加湿部によりガスを加湿させる構造でも良い。場合によっては加熱装置４５を廃止しても良い。本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。特徴はその特徴が記載されている実施形態に限定されるものではなく、各実施形態における特有の特徴を他の実施形態に併用させても良い。
【０１７１】
本明細書から次の技術的思想も把握できる。
［付記項１］カソード極およびアノード極を有する燃料電池と、燃料電池の前記カソード極にカソード流体を供給するカソード流体通路と、燃料電池のアノード極にアノード流体を供給するアノード流体通路と、燃料電池の発電に関する発電条件を変化させる条件変化操作を実行して燃料電池の電圧変化を求め、条件変化操作における燃料電池の電圧値の最大領域を求め、電圧値の最大領域に対応する発電条件を最適発電条件（例えば最適加湿条件）として設定する最適化処理（例えば更新処理）を実行し、最適化処理以降において設定された発電条件に基づいて燃料電池を発電させる制御装置とを具備する燃料電池システム。制御装置は、最適化処理以降において設定された発電条件に基づいて燃料電池を発電させる。
［付記項２］カソード極およびアノード極を有する燃料電池と、燃料電池の前記カソード極にカソード流体を供給するカソード流体通路と、燃料電池のアノード極にアノード流体を供給するアノード流体通路と、燃料電池の発電に関する発電条件を変化させる条件変化操作を実行して燃料電池の電力変化を求め、条件変化操作における燃料電池の電力値の最大領域を求め、電力値の最大領域に対応する発電条件を最適発電条件（例えば最適加湿条件）として設定する最適化処理（例えば更新処理）を実行し、最適化処理以降において設定された発電条件に基づいて燃料電池を発電させる制御装置とを具備する燃料電池システム。制御装置は、最適化処理以降において設定された発電条件に基づいて燃料電池を発電させる。電力値の最大領域とは、条件変化操作における電力値の最大値の他に、最大値に近い値（最大値の８０％以上、９０％以上の電力値）を含む意味である。制御装置は、電力値の最大領域に対応する発電条件を更新発電条件として更新する更新処理を実行することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１７２】
本発明は例えば定置用、車両用、電気機器用、電子機器用、携帯用、可搬用の燃料電池システムに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１７３】
【図１】実施形態１に係り、燃料電池システムを示す図である。
【図２】実施形態１に係り、制御装置が実行するフローチャートである。
【図３】実施形態２Ａに係り、カソードガスの利用率と電圧との概念関係を模式的に示すグラフである。
【図４】実施形態２Ｂに係り、カソードガスの利用率と電圧との概念関係を模式的に示すグラフである。
【図５】実施形態２Ｃに係り、カソードガスの利用率と電圧との概念関係を模式的に示すグラフである。
【図６】実施形態２Ｄに係り、カソードガスの利用率と電圧との概念関係を模式的に示すグラフである。
【図７】実施形態３Ａに係り、アノードガスの利用率と電圧との概念関係を模式的に示すグラフである。
【図８】実施形態３Ｂに係り、アノードガスの利用率と電圧との概念関係を模式的に示すグラフである。
【図９】実施形態３Ｃに係り、アノードガスの利用率と電圧との概念関係を模式的に示すグラフである。
【図１０】実施形態３Ｄに係り、アノードガスの利用率と電圧との概念関係を模式的に示すグラフである。
【図１１】実施形態４Ａに係り、カソードガスの入口温度と電圧との概念関係を模式的に示すグラフである。
【図１２】実施形態４Ｂに係り、カソードガスの入口温度と電圧との概念関係を模式的に示すグラフである。
【図１３】実施形態４Ｃに係り、カソードガスの入口温度と電圧との概念関係を模式的に示すグラフである。
【図１４】実施形態４Ｄに係り、カソードガスの入口温度と電圧との概念関係を模式的に示すグラフである。
【図１５】実施形態５Ａに係り、アノードガスの入口温度と電圧との概念関係を模式的に示すグラフである。
【図１６】実施形態５Ｂに係り、アノードガスの入口温度と電圧との概念関係を模式的に示すグラフである。
【図１７】実施形態５Ｃに係り、アノードガスの入口温度と電圧との概念関係を模式的に示すグラフである。
【図１８】実施形態５Ｄに係り、アノードガスの入口温度と電圧との概念関係を模式的に示すグラフである。
【図１９】実施形態６Ａに係り、冷媒の温度と電圧との概念関係を模式的に示すグラフである。
【図２０】実施形態６Ｂに係り、冷媒の温度と電圧との概念関係を模式的に示すグラフである。
【図２１】実施形態６Ｃに係り、冷媒の温度と電圧との概念関係を模式的に示すグラフである。
【図２２】実施形態６Ｄに係り、冷媒の温度と電圧との概念関係を模式的に示すグラフである。
【図２３】実施形態７に係り、制御装置が実行するフローチャートである。
【図２４】実施形態８に係り、制御装置が実行するフローチャートである。
【図２５】実施形態１０に係り、制御装置が実行するフローチャートである。
【図２６】実施形態１３に係り、発電条件のパラメータと電圧との概念関係を模式的に示すグラフである。
【図２７】実施形態１３に係り、制御装置が実行するフローチャートである。
【符号の説明】
【０１７４】
１はスタック、１０はカソード極、１１はアノード極、１２はイオン伝導膜、１４は冷却路、２はカソードガス通路、２０はカソードガス搬送源、２３は加湿器、２４は加湿路、２５は吸湿路、２７は迂回路、２８は迂回弁、３０は改質器、３４は燃料搬送源、３６は改質水搬送源、４１は第１循環路、４２は第２循環路４３は第３循環路、４５は加熱装置、５１は第１ポンプ、５２は第２ポンプ、５３は第３ポンプ、６１は第１熱交換器、６２は第２熱交換器、６３は第３熱交換器、８は制御装置を示す。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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