(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードに燃料ガスを供給するアノード流路およびカソードに酸化剤ガスを供給するカソード流路を有する燃料電池と、
前記燃料電池に燃料ガスを導入する燃料ガス導入流路と、
前記燃料電池から燃料オフガスを導出する燃料オフガス導出流路と、
前記燃料オフガス導出流路に排出された燃料オフガスを前記燃料ガス導入流路に戻す戻し流路と、
前記燃料ガス導入流路に設けられ、前記戻し流路を介して燃料オフガスを吸引して燃料ガスと混合するエゼクタと、
前記燃料ガス導入流路の前記エゼクタの上流に設けられ、前記アノード流路に燃料ガスを調圧して供給する電子制御式の第１インジェクタと、
前記第１インジェクタよりも上流の前記燃料ガス導入流路と、前記エゼクタよりも下流の前記燃料ガス導入流路とを接続するバイパス流路と、
前記バイパス流路に設けられ、前記アノード流路に燃料ガスを調圧して供給する電子制御式の第２インジェクタと、
前記アノード流路が酸化剤ガスで置換されたか否かを前記燃料電池の起動時に判定するアノード流路置換判定手段と、
前記アノード流路置換判定手段により前記アノード流路が酸化剤ガスで置換されたと判定された場合、前記第１インジェクタおよび前記第２インジェクタにより前記アノード流路に供給される燃料ガスの目標圧力を、前記アノード流路が酸化剤ガスで置換されていない場合よりも高く設定するとともに、前記アノード流路への燃料ガスの圧力上昇幅を通常発電時よりも小さく設定し、前記アノード流路に燃料ガスを供給する燃料ガス高圧供給制御手段と、を備え、
前記燃料ガス高圧供給制御手段は、前記燃料電池の起動時に、前記第１インジェクタの噴射量が通常発電時よりも多くなるように当該第１インジェクタの開弁開始から次の開弁開始までの間隔である基準周期における開弁時間を通常発電時よりも長くし、かつ、前記第２インジェクタの開弁開始から次の開弁開始までの間隔である基準周期における開弁時間を制限することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記アノード流路置換判定手段は、前記燃料電池の起動前の発電停止時間が所定時間以上である場合に前記アノード流路が酸化剤ガスで置換されたと判定し、
前記燃料ガス高圧供給制御手段は、前記アノード流路置換判定手段により前記アノード流路が酸化剤ガスで置換されたと判定した場合、前記目標圧力を前記発電停止時間が所定時間未満である場合よりも高く設定す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】
前記燃料ガス高圧供給制御手段は、前記燃料電池の発電停止時間が長くなるほど前記目標圧力を高く設定することを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記バイパス流路の下流側の接続点よりも下流の前記燃料ガス導入流路と前記戻し流路の上流側の接続点よりも上流の前記燃料オフガス導出流路とを接続する接続路と、
前記接続路に設けられ、前記アノード流路の出口から排出された燃料オフガスを前記アノード流路の入口に戻す循環装置と、
前記燃料ガス高圧供給制御手段による燃料ガスの供給前に、前記循環装置の作動を開始する循環装置作動開始手段と、を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記燃料ガス高圧供給制御手段は、前記第１インジェクタの開弁状態を維持することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１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】
本発明は、燃料供給路にインジェクタなどの開閉弁を備えた燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、インジェクタの上流側での燃料ガスの圧力値を、燃料電池の通常運転時における圧力値よりも低くした状態で起動することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３２３８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の燃料電池システムでは、燃料電池のアノード流路が空気で置換され、アノード流路とカソード流路のそれぞれに空気が存在している状態で起動する場合、インジェクタの上流側の圧力を低くすると、インジェクタの噴射量が低下してしまい、アノード流路を空気から水素に置換するのに時間がかかり、燃料電池が長時間高電位状態に曝されるという問題があった。
【０００５】
本発明は、前記従来の問題を解決するものであり、起動時に燃料電池が長時間高電位状態に曝されるのを防止することが可能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】
【０００６】
本発明は、アノードに燃料ガスを供給するアノード流路およびカソードに酸化剤ガスを供給するカソード流路を有する燃料電池と、前記燃料電池に燃料ガスを導入する燃料ガス導入流路と、前記燃料電池から燃料オフガスを導出する燃料オフガス導出流路と、前記燃料オフガス導出流路に排出された燃料オフガスを前記燃料ガス導入流路に戻す戻し流路と、前記燃料ガス導入流路に設けられ、前記戻し流路を介して燃料オフガスを吸引して燃料ガスと混合するエゼクタと、前記燃料ガス導入流路の前記エゼクタの上流に設けられ、前記アノード流路に燃料ガスを調圧して供給する電子制御式の第１インジェクタと、前記第１インジェクタよりも上流の前記燃料ガス導入流路と、前記エゼクタよりも下流の前記燃料ガス導入流路とを接続するバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられ、前記アノード流路に燃料ガスを調圧して供給する電子制御式の第２インジェクタと、前記アノード流路が酸化剤ガスで置換されたか否かを前記燃料電池の起動時に判定するアノード流路置換判定手段と、前記アノード流路置換判定手段により前記アノード流路が酸化剤ガスで置換されたと判定された場合、前記第１インジェクタおよび前記第２インジェクタにより前記アノード流路に供給される燃料ガスの目標圧力を、前記アノード流路が酸化剤ガスで置換されていない場合よりも高く設定するとともに、前記アノード流路への燃料ガスの圧力上昇幅を通常発電時よりも小さく設定し、前記アノード流路に燃料ガスを供給する燃料ガス高圧供給制御手段と、を備え、前記燃料ガス高圧供給制御手段は、前記燃料電池の起動時に、前記第１インジェクタの噴射量が通常発電時よりも多くなるように当該第１インジェクタの開弁開始から次の開弁開始までの間隔である基準周期における開弁時間を通常発電時よりも長くし、かつ、前記第２インジェクタの開弁開始から次の開弁開始までの間隔である基準周期における開弁時間を制限することを特徴とする。
【０００７】
ところで、燃料電池の発電停止時にアノード流路が酸化剤ガスで置換され、アノード流路とカソード流路とに酸化剤ガスが存在している状態で燃料電池を起動した場合、アノード流路の入口から燃料ガスが供給されると、アノード流路の入口側と出口側とで燃料ガスの濃度差が大きくなり、この大きな濃度差が長時間継続することにより、燃料電池が高電位となる状態が長く続き、燃料電池が劣化するという知見が得られた。
【０００８】
そこで、本発明では、アノード流路が酸化剤ガスで置換された状態で燃料電池を起動する場合、アノード流路に供給する燃料ガスの目標圧力（供給圧力）を通常起動時よりも高く設定することで、アノード流路内において酸化剤ガスと燃料ガスとの混合が促進され、アノード流路の入口側と出口側とで燃料ガスの濃度差が早期に解消され、燃料電池が長時間高電位状態に曝されるのを防止することが可能になる。
ところで、燃料電池の起動時に燃料ガスの圧力が直ちに目標圧力に達してしまうと、燃料ガスの供給が停止し、酸化剤ガスと燃料ガスの混合が促進されなくなる。そこで、圧力上昇幅に制限を設けることで、燃料ガスが途中で供給されなくなるのを防止でき、酸化剤ガスと燃料ガスとの混合がより促進されるので、燃料電池が長時間高電位状態に曝されるのをより確実に防止できる。
また、燃料ガス調圧供給手段として、電子制御式の第１インジェクタおよび第２インジェクタを採用することで、より細かな制御を行うことができる。
【０００９】
なお、燃料電池の発電停止時にアノード流路が酸化剤ガスで置換された状態とは、燃料電池の次回起動時に、アノード流路に燃料ガスを供給したときに、アノード流路の入口側と出口側とで燃料ガスの濃度差（入口側が高く、出口側が低い）が生じる状態を意味している。
【００１０】
また、前記アノード流路置換判定手段は、前記燃料電池の起動前の発電停止時間が所定時間以上である場合に前記アノード流路が酸化剤ガスで置換されたと判定し、前記燃料ガス高圧供給制御手段は、前記アノード流路置換判定手段により前記アノード流路が酸化剤ガスで置換されたと判定した場合、前記目標圧力を前記発電停止時間が所定時間未満である場合よりも高く設定することを特徴とする。
【００１１】
これによれば、発電停止時間が長い場合（所定時間以上の場合）にはアノード流路が酸化剤ガスで置換された状態になるので、アノード流路とカソード流路のそれぞれに酸化剤ガスが存在している状態で起動する際にアノード流路に供給する燃料ガスの目標圧力（供給圧力）を通常発電時よりも高く設定することで、アノード流路内において酸化剤ガスと燃料ガスとの混合が促進され、燃料電池が長時間高電位状態に曝されるのを防止することが可能になる。
【００１２】
また、前記燃料ガス高圧供給制御手段は、前記燃料電池の発電停止時間が長くなるほど前記目標圧力を高く設定することを特徴とする。
【００１３】
これによれば、発電停止時間が長くなるほど、アノード流路内において酸化剤ガスと燃料ガスとを混合させるのに長い時間を要するので、目標圧力を高く設定する必要がある。そこで、目標圧力を適切に設定することにより、目標圧力を不必要（無駄）に高く設定する必要がなくなる。
【００１６】
また、前記バイパス流路の下流側の接続点よりも下流の前記燃料ガス導入流路と前記戻し流路の上流側の接続点よりも上流の前記燃料オフガス導出流路とを接続する接続路と、前記接続路に設けられ、前記アノード流路の出口から排出された燃料オフガスを前記アノード流路の入口に戻す循環装置と、前記燃料ガス高圧供給制御手段による燃料ガスの供給前に、前記循環装置の作動を開始する循環装置作動開始手段と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
これによれば、燃料ガス調圧供給手段よりも循環装置を先に作動させてアノード循環系（接続路、燃料ガス導入路、燃料オフガス導出路）内にガスの流れを形成してから新たな燃料ガスの供給を開始することで、酸化剤ガスと燃料ガスとの混合をより一層促進できる。
【００１８】
また、前記燃料ガス高圧供給制御手段は、前記第１インジェクタの開弁状態を維持することを特徴とする。
【００１９】
これによれば、第１インジェクタの開弁状態を維持して、燃料ガスを連続供給することで、燃料ガスを間欠供給（断続供給）するよりも酸化剤ガスと燃料ガスとの混合を促進できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、燃料電池が長時間高電位状態に曝されるのを防止可能な燃料電池システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図である。
【図２】（ａ）は高圧起動時のインターバルと開弁時間との関係を示す波形図、（ｂ）は通常発電時のインターバルと開弁時間との関係を示す波形図である。
【図３】（ａ）は高圧起動時のアノード圧力の動作例を示すグラフ、（ｂ）は通常起動時のアノード圧力の動作例を示すグラフである。
【図４】（ａ）は起動時のアノード圧力と発電停止時間との関係を示すマップ、（ｂ）は起動時の極間差圧と発電停止時間との関係マップである。
【図５】本実施形態に係る燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）は高圧起動時の目標圧力とインジェクタの開弁時間とアノード圧力との関係を示すグラフ、（ｂ）は通常発電時の目標圧力とインジェクタの開弁時間とアノード圧力との関係を示すグラフである。
【図７】本実施形態に係る燃料電池システムの動作例を示すタイムチャートである。
【図８】燃料電池における起動時の高電位状態を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の一実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。なお、本実施形態に係る燃料電池システム１は、例えば、図示しない燃料電池車（車両、移動体）に搭載されている。燃料電池車は、例えば、四輪車、三輪車、二輪車、一輪車、列車などである。ただし、その他の移動体、例えば、船舶、航空機に搭載された構成でもよい。または、家庭用や業務用の定置式のものに適用してもよい。
【００２５】
図１に示すように、燃料電池システム１は、燃料電池スタック１０と、燃料電池スタック１０のアノードに対して水素（燃料ガス、反応ガス）を給排するアノード系と、燃料電池スタック１０のカソードに対して酸素を含む空気（酸化剤ガス、反応ガス）を給排するカソード系と、燃料電池スタック１０の発電を制御する電力制御系と、これらを電子制御するＥＣＵ６０（Electronic Control Unit、電子制御装置）と、を備えている。
【００２６】
燃料電池スタック１０は、複数の固体高分子型の単セル１１が積層して構成されたスタックであり、複数の単セル１１が電気的に直列で接続されている。単セル１１は、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜電極接合体）と、これを挟む２枚の導電性を有するセパレータと、を備えている。ＭＥＡは、１価の陽イオン交換膜などからなる電解質膜（固体高分子膜）と、これを挟むアノードおよびカソード（電極）とを備えている。
【００２７】
アノードおよびカソードは、カーボンペーパなどの導電性を有する多孔質体と、これに担持され、アノードおよびカソードにおける電極反応を生じさせるための触媒（Ｐｔなど）と、を含んでいる。
【００２８】
各セパレータには、各ＭＥＡの全面に水素または空気を供給するための溝や、全単セル１１に水素または空気を給排するための貫通孔が形成されており、これら溝および貫通孔がアノード流路１２（燃料ガス流路）、カソード流路１３（酸化剤ガス流路）として機能している。
【００２９】
そして、アノード流路１２を介して各アノードに水素が供給され、カソード流路１３を介して各カソードに空気が供給されると、各単セル１１で電位差（ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）、開回路電圧）が発生するようになっている。次いで、燃料電池スタック１０とモータ４１などの外部回路とが電気的に接続され、電流が取り出されると、燃料電池スタック１０が発電するようになっている。
【００３０】
セル電圧モニタ１５は、燃料電池スタック１０を構成する複数の単セル１１毎のセル電圧を検出する機器であり、モニタ本体と、モニタ本体と各単セルとを接続するワイヤハーネスとを備えている。
【００３１】
モニタ本体は、所定周期で全ての単セル１１をスキャニングし、各単セル１１のセル電圧を検出し、平均セル電圧、最低セル電圧を算出するようになっている。そして、モニタ本体（セル電圧モニタ１５）は、平均セル電圧、最低セル電圧をＥＣＵ６０に出力するようになっている。
【００３２】
アノード系は、水素タンク２１（燃料ガス供給源）、常閉型の遮断弁２２、第１インジェクタ２３Ａ（燃料ガス調圧供給手段：図１、図５〜図７ではＩＮＪＡと表記）、第２インジェクタ２３Ｂ（燃料ガス調圧供給手段：図１、図５〜図７ではＩＮＪＢＰと表記）、エゼクタ２４、逆止弁２５、パージ弁２６、水素ポンプ２７、圧力センサ２８などを備えている。
【００３３】
なお、第１インジェクタ２３Ａおよび第２インジェクタ２３Ｂは、例えば、同種のもの（同一性能を有するもの）を使用してもよく、または第１インジェクタ２３Ａが第２インジェクタ２３Ｂよりも大流量の水素を噴射できるものを使用してもよく、または第２インジェクタ２３Ｂが第１インジェクタ２３Ａよりも大流量の水素を噴射できるものを使用してもよく、適宜変更することができる。
【００３４】
水素タンク２１は、配管２１ａ、遮断弁２２、配管２２ａ、第１インジェクタ２３Ａ、配管２３ａ、エゼクタ２４、配管２４ａを介して、アノード流路１２の入口１２ａに接続されている。配管２２ａは、配管２２ｂ、第２インジェクタ２３Ｂ、配管２３ｂを介して、配管２４ａに接続されている。そして、遮断弁２２が開いた状態で、第１インジェクタ２３Ａおよび／または第２インジェクタ２３Ｂが水素を噴射すると、水素タンク２１の水素が配管２１ａなどを通って、アノード流路１２に供給されるようになっている。
【００３５】
なお、配管２２ｂの接続点よりも上流の配管２２ａには、水素の圧力を下げる図示しない減圧弁（レギュレータ）が設けられている。この減圧弁は、カソード系の圧力をパイロット圧として作動するものであってもよく、または電気的に制御されるものであってもよい。
【００３６】
ここで、アノード流路１２の入口１２ａに接続され、アノード流路１２に供給される水素が通流する燃料ガス導入流路は、配管２１ａと、配管２２ａと、配管２３ａと、配管２４ａと、配管２２ｂと、配管２３ｂと、を備えて構成されている。そして、エゼクタ２４は、前記燃料ガス導入流路と、後記する配管２５ｂ（接続路）との接続点に設けられている。
【００３７】
また、第１インジェクタ２３Ａは、前記接続点（エゼクタ２４）よりも上流の前記燃料ガス導入流路に設けられている。さらに、第１インジェクタ２３Ａよりも上流の前記燃料ガス導入流路と、エゼクタ２４よりも下流の前記燃料ガス導入流路とを接続し、水素タンク２１からの水素が第１インジェクタ２３Ａおよびエゼクタ２４をバイパスするバイパス流路は、配管２２ｂと配管２３ｂとを備えて構成されている。そして、第２インジェクタ２３Ｂは、前記バイパス流路に設けられている。
【００３８】
水素タンク２１は、水素が高圧で封入されるタンクである。
遮断弁２２は、例えば、電磁作動式のものであり、ＥＣＵ６０からの指令に従って、開閉するようになっている。
【００３９】
第１インジェクタ２３Ａおよび第２インジェクタ２３Ｂは、ＥＣＵ６０により電子制御されることで、通常時に水素を間欠的（断続的）に噴射するものであり、高圧起動時に水素を短時間連続的に噴射することができるものである。
【００４０】
なお、第１インジェクタ２３Ａ、第２インジェクタ２３Ｂ、遮断弁２２や、水素ポンプ２７、後記するエアポンプ３１および背圧弁３３は、燃料電池スタック１０および／または後記するバッテリ４４を電源としている。
【００４１】
第１インジェクタ２３Ａおよび第２インジェクタ２３Ｂは、ハウジング、ソレノイド、プランジャ、圧縮コイルばね、ノズルなど公知の部品を組み合わせて構成されている。第１インジェクタ２３Ａおよび第２インジェクタ２３Ｂは、ＥＣＵ６０によって電子制御されるものであるので、ＥＣＵ６０からの指令（開指令／閉指令）に対する応答性が良く、制御性が良好である。
【００４２】
エゼクタ２４は、水素（第１インジェクタ２３Ａからの水素）を噴射することで負圧を発生させるノズル２４ｂと、水素と前記負圧で吸引された配管２５ａおよび配管２５ｂのアノードオフガス（燃料オフガス）を混合し、配管２４ａ（アノード流路１２）に向けて供給するディフューザ２４ｃと、を備えている。
【００４３】
アノード流路１２の出口１２ｂは、配管２６ａ、配管２５ａ、逆止弁２５、配管２５ｂを介して、エゼクタ２４の吸気口に接続されている。そして、アノード流路１２から排出された未消費の水素を含むアノードオフガス（燃料オフガス）が、エゼクタ２４（燃料ガス導入流路）に戻されるようになっている。
【００４４】
なお、逆止弁２５は、アノードオフガスの逆流を防止する弁である。また、配管２６ａには、アノードオフガスに同伴する液状の水分を分離する気液分離器（図示しない）が設けられている。
【００４５】
配管２６ａは、パージ弁２６、配管２６ｂを介して、後記する希釈器３４に接続されている。パージ弁２６は、燃料電池スタック１０の発電時に、循環流路（アノード流路１２、配管２６ａ，２５ａ，２５ｂ，２４ａ）を循環するアノードオフガスに含まれる不純物（水蒸気、窒素など）を排出（パージ）する場合や、システム起動時にアノード流路１２を水素に置換する場合、ＥＣＵ６０によって開かれる。なお、本実施形態では、配管２６ａ，２６ｂが燃料オフガス導出流路に相当する。
【００４６】
水素ポンプ２７は、アノード流路１２の出口１２ｂから排出されたアノードオフガス（燃料オフガス）をアノード流路１２の入口１２ａに戻して循環させる循環装置であり、ＥＣＵ６０からの指令により制御される。
【００４７】
また、水素ポンプ２７の導入口は、配管２７ａを介して配管２６ａに接続され、配管２７ａが配管２６ａの配管２５ａとの接続点よりも上流側に接続されている。また、水素ポンプ２７の導出口は、配管２７ｂを介して配管２４ａに接続され、配管２７ｂが配管２４ａの配管２３ｂとの接続点よりも下流側に接続されている。
【００４８】
圧力センサ２８は、アノード流路１２の入口１２ａの近傍の配管２４ａに取り付けられている。また、圧力センサ２８は、配管２４ａ内の圧力Ｐａ（アノード流路１２の圧力と略等しい）を検出し、ＥＣＵ６０に出力するようになっている。なお、圧力センサ２８は、アノード流路１２の出口１２ｂの近傍の配管２６ａであってもよい。
【００４９】
カソード系は、エアポンプ３１、加湿器３２、背圧弁３３、希釈器３４、圧力センサ３５などを備えている。
【００５０】
エアポンプ３１の吐出口は、配管３１ａ、加湿器３２、配管３２ａを介してカソード流路１３の入口に接続されている。また、エアポンプ３１は、モータ（不図示）で駆動されるものであり、ＥＣＵ６０の指令に従って作動すると、酸素を含む空気を取り込み、カソード流路１３に向けて供給するようになっている。
【００５１】
カソード流路１３の出口は、配管３２ｂ、加湿器３２、配管３３ａ、背圧弁３３、配管３３ｂを介して、希釈器３４に接続されている。カソード流路１３からのカソードオフガス（酸化剤オフガス）は、希釈器３４に向けて排出されるようになっている。
【００５２】
加湿器３２は、水分が透過可能な中空糸膜（図示せず）を備え、この中空糸膜を介して、エアポンプ３１からの新規空気と、カソード流路１３の出口からの多湿なカソードオフガスとの間で水分交換させ、新規空気を加湿するものである。
【００５３】
背圧弁３３は、常開型のバタフライ弁などで構成され、ＥＣＵ６０の指令に従って、その背圧（カソード流路１３の圧力）を制御するようになっている。ちなみに、アノードとカソードの極間差圧が大きくなり過ぎないように、背圧弁３３を制御することで、カソードの圧力Ｐｃを上昇／低下させることができる。
【００５４】
希釈器３４は、アノードオフガスとカソードオフガスとを混合し、アノードオフガス中の水素を、カソードオフガス（希釈用ガス）で希釈する容器であり、その内部に希釈空間を備えている。そして、希釈後のガスは、配管３４ａを介して、車外に排出されるようになっている。
【００５５】
圧力センサ３５は、カソード流路１３の入口近傍の配管３２ａに取り付けられている。また、圧力センサ３５は、配管３２ａ内の圧力Ｐｃ（カソード流路１３の圧力と略等しい）を検出し、ＥＣＵ６０に出力するようになっている。なお、圧力センサ３５は、カソード流路１３の出口近傍の配管３２ｂであってもよい。
【００５６】
電力制御系は、モータ４１、ＰＤＵ４２（Power Drive Unit）、電力制御器４３、バッテリ４４、コンタクタ４５などを備えている。モータ４１は、ＰＤＵ４２、電力制御器４３、コンタクタ４５を介して、燃料電池スタック１０の出力端子（図示しない）に接続されており、バッテリ４４は、電力制御器４３に接続されている。すなわち、モータ４１とバッテリ４４とは、電力制御器４３（燃料電池スタック１０）に対して並列で接続されている。
【００５７】
モータ４１は、燃料電池車を走行させるための駆動力を発生する電動機である。
【００５８】
ＰＤＵ４２は、ＥＣＵ６０の指令に従って、電力制御器４３からの直流電力を三相交流電力に変換し、モータ４１に供給するインバータである。
【００５９】
電力制御器４３は、ＥＣＵ６０の指令に従って、燃料電池スタック１０の出力（発電電力、電流値、電圧値）を制御する機能と、バッテリ４４の充放電を制御する機能と、を備えている。このような電力制御器４３は、ＤＣ−ＤＣチョッパ回路などの各種電子回路を備えて構成される。
【００６０】
バッテリ４４は、電力を充電／放電する蓄電装置であり、例えば、リチウムイオン型の単電池が複数組み合わせてなる組電池で構成される。
【００６１】
コンタクタ４５は、燃料電池スタック１０と電力制御器４３との間に配設され、燃料電池スタック１０と外部負荷（モータ４１、バッテリ４４など）との接続／遮断を行う開閉器を備えて構成され、ＥＣＵ６０によって開閉される。
【００６２】
ＩＧ５１は、燃料電池システム１（燃料電池車）の起動スイッチであり、運転席周りに設けられている。また、ＩＧ５１はＥＣＵ６０と接続されており、ＥＣＵ６０はＩＧ５１のＯＮ信号（システム起動信号）、ＯＦＦ信号（システム停止信号）を検知するようになっている。
【００６３】
タイマ５２は、ＩＧ５１のＯＦＦ信号を検知してからＯＮ信号を検知するまでの燃料電池スタック１０の発電停止時間を計測するものであり、計測した発電停止時間をＥＣＵ６０に出力するようになっている。
【００６４】
ＥＣＵ６０は、燃料電池システム１を電子制御する制御装置であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、各種インタフェイス、電子回路などを含んで構成されており、その内部に記憶されたプログラムに従って、各種機器を制御し、各種処理を実行するようになっている。
【００６５】
また、ＥＣＵ６０は、第１インジェクタ２３Ａおよび第２インジェクタ２３ＢをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する機能を備えている。すなわち、ＥＣＵ６０は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、インターバル（開弁開始から次の開弁開始までの間隔、基準周期）に対する第１インジェクタ２３Ａおよび第２インジェクタ２３Ｂに出力する開指令（開弁時間［Ｔｉ値］、ＯＮデューティ）の比率を可変にすることで、第１インジェクタ２３Ａおよび第２インジェクタ２３Ｂからの水素の噴射量（流量）と、アノード流路１２に供給される水素の流量（総流量）を制御する機能を備えている。
【００６６】
図２（ａ）は、後記する燃料電池スタック１０の高圧起動時の第１インジェクタ２３Ａの制御であり、Ｔｉ値（開弁時間）をインターバルと一致させた場合を示している。この場合には、水素の連続供給が可能となる。なお、この状態が、第１インジェクタ２３Ａの開弁状態を維持することに相当する。なお、第２インジェクタ２３Ｂについては、Ｔｉ値（開弁時間）をインターバルよりも短く設定することで開閉制御して、水素を断続供給する。ちなみに、本実施形態において、第２インジェクタ２３Ｂを連続開弁しないのは、アノード圧力が上がり過ぎてしまうのを防止するためである。
【００６７】
図２（ｂ）は、通常発電時の第１インジェクタ２３Ａおよび第２インジェクタ２３Ｂの制御であり、インターバルがＴｉ値（開弁時間）よりも長い場合を示している。この場合には、水素が断続供給となる。
【００６８】
また、ＥＣＵ６０は、ＩＧ５１のＯＮ信号の検知（燃料電池スタック１０の起動）後、燃料電池スタック１０の発電停止時間Ｔを計測して、発電停止時間Ｔが所定時間以上であると判定した場合には（アノード流路置換判定手段）、第１インジェクタ２３Ａおよび第２インジェクタ２３Ｂを制御して、アノード圧力Ｐａ（目標圧力）を、発電停止時間Ｔが所定時間未満の場合よりも高く設定する（燃料ガス高圧供給制御手段）。
【００６９】
すなわち、図３（ａ）に示すように、発電停止時間Ｔが所定時間以上である場合には、第１インジェクタ２３Ａおよび第２インジェクタ２３Ｂからの噴射量を多くして、目標圧力（高圧起動時の作動圧）を、図３（ｂ）に示す通常起動時の作動圧（発電停止時間Ｔが所定時間未満である場合）よりも高く設定する。例えば、第１インジェクタ２３Ａおよび第２インジェクタ２３Ｂを図２（ｂ）に示す通常発電時よりもＴｉ値（開弁時間、噴射量）を大きく設定することにより、アノード圧力Ｐａ（目標圧力）を高めることができる。
【００７０】
また、図４（ａ）に示すように、発電停止時間Ｔが所定時間以上である場合の起動時の目標圧力（アノード圧力Ｐａ）を、発電停止時間Ｔが所定時間未満である場合よりも高く設定する。なお、発電停止時間Ｔが所定時間以上である場合とは、アノード流路１２とカソード流路１３に空気がそれぞれ存在している状態で、燃料電池スタック１０を起動してアノード流路１２の入口１２ａから水素を供給したときに、アノード流路１２の入口１２ａ側と出口１２ｂ側とで、水素の濃度差（入口１２ａ側が高く、出口１２ｂ側が低い状態）が生じて、燃料電池スタック１０が高電位となる状態をいう。なお、目標圧力は、固定値であってもよく、または発電停止時間が長くなるほど起動時の目標圧力（アノード圧力）を高く設定してもよい。
【００７１】
なお、図４（ｂ）に示すように、目標圧力（アノード圧力）を設定する際、発電停止時間Ｔが所定時間以上である場合、起動時の極間差圧を考慮してもよい。なお、極間差圧は、圧力センサ２８から得られるアノード流路１２の入口１２ａ側のアノード圧力Ｐａと、圧力センサ３５から得られるカソード流路１３の入口１３ａ側のカソード圧力Ｐｃとの圧力差（Ｐａ−Ｐｃ）により得られるものである。また、この場合も、発電停止時間Ｔが所定時間以上である場合には、発電停止時間Ｔが長くなるほど起動時の極間差圧を高く設定してもよい。また、極間差圧の上限値（電解質膜が破損することのない圧力差）を考慮して設定してもよい。
【００７２】
次に、燃料電池システム１の動作について、図５ないし図７を参照して説明する。
なお、燃料電池システム１の運転停止時（ＩＧ−ＯＦＦ時）は、燃料電池スタック１０への水素および空気の供給が停止し、燃料電池スタック１０の発電が停止している。また、発電停止時には、パージ弁２６が閉じ、背圧弁３３が開いている。よって、例えば、発電停止時には、アノード流路１２を含む流路が密閉された状態であり、カソード流路１３の空気が電解質膜を介してアノード流路１２に透過することで、アノード流路１２が空気で徐々に置換されることになる。
【００７３】
図５に示すように、ＥＣＵ６０は、ＩＧ５１のＯＮ信号（システム起動信号）を検知した場合、ステップＳ１０１において、タイマ５２によって計測された発電停止時間Ｔが所定時間以上であるか否かを判定する。なお、所定時間以上であるとは、アノード流路１２が空気で置換され、燃料電池スタック１０を次回起動してアノード流路１２に水素を供給したときに、アノード流路１２の入口１２ａ側と出口１２ｂ側とで水素の濃度差が発生し、燃料電池スタック１０が高電位となる状態である。
【００７４】
ステップＳ１０１において、ＥＣＵ６０は、発電停止時間Ｔが所定時間以上であると判定した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２に進み、発電停止時間Ｔが所定時間未満であると判定した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１０９に進む。
【００７５】
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ６０は、遮断弁２２を開くとともに、エアポンプ３１を作動（ＯＮ）させカソード流路１３に空気を供給する。なお、この時点では、第１インジェクタ２３Ａおよび第２インジェクタ２３Ｂが閉じているので、水素タンク２１内の水素は、図示しない減圧弁で減圧された後に、第１インジェクタ２３Ａおよび第２インジェクタ２３Ｂの上流側の位置で停止している。
【００７６】
また、ステップＳ１０２において、エアポンプ３１を所定回転速度以上（通常発電時よりも高い）の回転速度で駆動させる。このように、空気を増量するのは、後記するステップＳ１０６において、パージ弁２６を開弁したときにアノード流路１２から排出されるアノードオフガスに含まれる水素を希釈するためである。
【００７７】
また、ステップＳ１０２において、ＥＣＵ６０は、水素ポンプ２７の駆動を開始（ＯＮ）する（循環装置作動開始手段）。水素ポンプ２７が駆動されることにより、アノード循環系（アノード流路１２、配管２６ａの一部、配管２７ａ，２７ｂおよび配管２４ａの一部）内をガス（主に空気）が循環する。
【００７８】
そして、ステップＳ１０３に進み、ＥＣＵ６０は、所定時間Ｔ１が経過したか否かを判定する。なお、所定時間Ｔ１は、アノード循環系（アノード流路１２、配管２６ａ，２７ａ，２７ｂ，２４ａの流路）内のガスが循環状態になる時間であればよい。換言すると、後記するステップＳ１０４において第１インジェクタ２３Ａおよび第２インジェクタ２３Ｂから水素が供給されたときに、水素を直ちに前記アノード循環系において循環させることができる時間に設定される。なお、所定時間は、事前の試験などに基づいて決定される。
【００７９】
ステップＳ１０３において、ＥＣＵ６０は、所定時間が経過したと判定した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０４に進み、所定時間が経過していないと判定した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１０３の処理を繰り返す。
【００８０】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ６０は、第１インジェクタ２３Ａおよび第２インジェクタ２３Ｂをそれぞれ開弁する。このとき、第１インジェクタ２３ＡのＴｉ値を大きくして、通常発電時よりも噴射量が多くなるようにする（図３（ａ）参照）。これにより、アノード流路１２に供給される水素の目標圧力（アノード圧力Ｐａ）を通常発電時よりも高めることができる。
【００８１】
また、ステップＳ１０４において、ＥＣＵ６０は、第１インジェクタ２３ＡのＴｉ値（開弁時間）をインターバルと一致させることで第１インジェクタ２３Ａを連続開弁させる（図２（ａ）参照）。また、ＥＣＵ６０は、第２インジェクタ２３Ｂについて、Ｔｉ値（開弁時間）をインターバルよりも短くすることで第２インジェクタ２３Ｂを断続的に開弁させる。なお、第２インジェクタ２３Ｂについては、後記するように、圧力上昇幅が大き過ぎる場合には、噴射量（Ｔｉ値）を適宜制限する。また、第１インジェクタ２３Ａについては、連続開弁に限定されるものではなく、開弁時間が通常発電時の開弁時間（図２（ｂ）参照）よりも長くなるものであればよい。
【００８２】
ここで、第２インジェクタ２３Ｂについて、噴射量（Ｔｉ値）を制限する理由について図６を参照して説明する。図６（ａ）は高圧起動時の目標圧力とインジェクタの開弁時間との関係を示すグラフ（本実施形態）であり、（ｂ）は通常発電時の目標圧力とインジェクタの開弁時間との関係を示すグラフ（比較例）である。
【００８３】
すなわち、図６（ｂ）に示すように、第１インジェクタ２３Ａ（ＩＮＪＡ）および第２インジェクタ２３Ｂ（ＩＮＪＢＰ）をそれぞれ全開まで使用した場合には、アノード圧力Ｐａの上昇幅（単位時間当たりの上昇幅）が大きくなり過ぎて、アノード圧力が直ちに目標圧力に到達してしまい、第１インジェクタ２３Ａおよび第２インジェクタ２３Ｂからの水素の供給が早期に停止する。水素の供給が停止することにより、次に第１インジェクタ２３Ａおよび第２インジェクタ２３Ｂからの水素の噴射が再開するまで、アノード流路１２の入口１２ａ側と出口１２ｂ側とで水素の濃度差が生じている状態が継続することになり、作動が再開するまで燃料電池スタック１０の高電位状態が維持されてしまう。
【００８４】
ちなみに、通常発電時には、アノード圧力Ｐａの上昇幅が図６（ｂ）に示すように大きい方がよい。これは、上昇幅を大きくすることにより、例えば燃料電池車が加速する際、応答性を高くすることできるからである。
【００８５】
そこで、本実施形態では、図６（ａ）に示すように、第２インジェクタ２３Ｂ（ＩＮＪＢＰ）のＴｉ値（開弁時間、噴射量）を制限することにより、アノード圧力Ｐａの上昇幅（単位時間当たりの上昇幅［ΔＰ／ｔ］）が抑えられ、第１インジェクタ２３Ａおよび第２インジェクタ２３Ｂの作動が早期に停止して水素の供給が断続的になるのを防止できる。よって、アノード流路１２に水素を連続して供給することができ、アノード流路１２の入口１２ａ側と出口１２ｂ側との間で生じる水素の濃度差を早期に解消することができる。
【００８６】
次に、アノード流路１２の入口１２ａ側と出口１２ｂ側との水素の濃度差によって燃料電池スタック１０の高電位状態が継続するメカニズムについて図８を参照して説明する。
図８に示すように、燃料電池スタック１０のアノード流路１２とカソード流路１３にそれぞれ空気が存在している状態（発電停止時間が所定時間以上）で起動する場合、アノード流路１２の入口１２ａから水素が投入されると、水素の投入初期においては、アノード流路１２の入口１２ａ側の水素濃度が高くなり、アノード流路１２の出口１２ｂ側の水素濃度が低くなる。
【００８７】
これにより、（１）式に示すように、アノード流路１２の入口１２ａ側では、水素から電子が分離し、水素イオンが電解質膜を介してカソード流路１３の入口側に透過するとともに、電子がアノード流路１２の出口１２ｂ側に移動する。このとき、アノード流路１２の入口１２ａ側の電位は、ＤＨＥ（Dynamic Hydrogen Electrode）に対して０ボルトとなる。
【００８８】
また、（２）式に示すように、カソード流路１３の入口側では、水素イオンおよび電子が、入口側の空気中の酸素と反応して水が生成される。このとき、カソード流路１３の入口側では、ＤＨＥに対して約１ボルトの電位が発生する。
【００８９】
また、（３）式に示すように、アノード流路１２の出口１２ｂ側では、カソード流路１３の出口側から電解質膜を透過した水素イオンと、アノード流路１２の入口１２ａから受け取った電子と、アノード流路１２の出口１２ｂ側の酸素とが反応して水が生成される。このとき、アノード流路１２の出口１２ｂ側では、ＤＨＥに対して約１ボルトの電位が発生する。
【００９０】
また、（４）式に示すように、カソード流路１３の出口側では、カソード（電極）に使用されている触媒（白金）から電子が乖離して白金イオンが生成される。また、（５）式に示すように、カソード（電極）に含まれる炭素が、アノード流路１２の出口１２ｂ側から電解質膜を透過した生成水またはカソード流路１３の入口側からの生成水と反応して、二酸化炭素と水素イオンが生成され、このときの電子がカソード流路１３の入口側に移動する。
【００９１】
このように、燃料電池スタック１０の入口側において１ボルトの電位差が生じるので、燃料電池スタック１０の出口側においても１ボルトの電位差が生じるように、カソード流路１３の出口側では、２ボルトの電位が発生する。これにより、燃料電池スタック１０が高電位状態となる。このとき、（４）式に示す反応（触媒を腐食させる反応）および（５）式に示す反応が長く継続すること、換言すると、アノード流路１２の入口１２ａ側と出口１２ｂ側とで水素の濃度差が生じる状態が長く続くことにより、燃料電池スタック１０が高電位となる状態が続き、燃料電池スタック１０を劣化させる原因となる。このような知見により、アノード流路１２の入口１２ａ側と出口１２ｂ側との水素の濃度差をいかに早く解消できるかが重要となる。
【００９２】
そして、図５に戻って、ステップＳ１０５に進み、ＥＣＵ６０は、圧力センサ２８で検知されたアノード圧力Ｐａが所定値以上であるか否かを判定する。なお、所定値（目標圧力）は、アノード流路１２の入口１２ａ側と出口１２ｂ側との間での水素の濃度差を解消するのに必要な圧力に設定される。また、所定値は、事前の試験などに基づいて決定される。なお、圧力センサ２８の検出値によって判定する構成に限定されず、所定値まで上昇するのに必要な時間（ｔ２〜ｔ３）に基づいて判定してもよい。
【００９３】
ステップＳ１０５において、ＥＣＵ６０は、アノード圧力Ｐａが所定値未満であると判定した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１０５の処理を繰り返し、アノード圧力Ｐａが所定値以上であると判定した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０６に進む。
【００９４】
ステップＳ１０６において、ＥＣＵ６０は、パージ弁２６の開閉制御を開始する。なお、パージ弁２６を第１インジェクタ２３Ａおよび第２インジェクタ２３Ｂの作動開始よりも遅らせて開閉制御を開始するのは、アノード流路１２内のアノード圧力Ｐａを早期に高めて、アノード流路１２の入口１２ａ側と出口１２ｂ側の水素の濃度差を早期に解消するためである。また、ここでパージ弁２６を開弁したとしても、エアポンプ３１の作動圧が通常発電時よりも高められているので（Ｓ１０２参照）、高濃度の水素が車外に排出されることはない。
【００９５】
また、ステップＳ１０６において、ＥＣＵ６０は、第１インジェクタ２３Ａを連続開弁から、パージ弁２６の開動作に応じた開弁制御に切り替えるとともに、第２インジェクタ２３Ｂを閉弁する。つまり、ＥＣＵ６０は、パージ弁２６を開弁して排出された分（量）だけ、第１インジェクタ２３Ａから供給するように開閉制御（Ｔｉ値を制御）する。
【００９６】
そして、ステップＳ１０７に進み、ＥＣＵ６０は、起動が完了したか否かを判定する。起動が完了した場合とは、パージ弁２６を開弁（開閉）してから所定量のガスがパージ（排出）されたと判定された場合である。所定量のガスがパージされたか否かは、例えば、パージ弁２６の開弁時間などに基づいて判定することができる。
【００９７】
ステップＳ１０７において、ＥＣＵ６０は、起動が完了していないと判定した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１０４の処理に戻り、起動が完了したと判定した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０８に進む。
【００９８】
ステップＳ１０８において、ＥＣＵ６０は、コンタクタ４５をＯＮにして（燃料電池スタック１０と外部負荷とを接続して）、燃料電池スタック１０からの発電電流の取り出しを開始するとともに、エアポンプ３１を通常発電時に必要な回転速度まで低下させる。燃料電池スタック１０から取り出した発電電流は、モータ４１、エアポンプ３１などの外部負荷に供給される。また、ＥＣＵ６０は、第１インジェクタ２３Ａについて、燃料電池スタック１０から取り出す発電電流の大きさに応じて開閉制御（Ｔｉ値を制御）する。
【００９９】
また、ステップＳ１０１において、ＥＣＵ６０は、発電停止時間Ｔが所定時間未満であると判定した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１０９に進み、遮断弁２２を開くとともにエアポンプ３１をＯＮ（通常起動時の回転速度）にする。
【０１００】
そして、ステップＳ１１０に進み、ＥＣＵ６０は、第１インジェクタ２３Ａおよび第２インジェクタ２３Ｂをそれぞれ開弁する。このときの第１インジェクタ２３Ａおよび第２インジェクタ２３Ｂからの噴射量（Ｔｉ値）は、ステップＳ１０４の場合よりも少なく（小さく）なるように設定される。
【０１０１】
また、ステップＳ１１０において、ＥＣＵ６０は、第１インジェクタ２３ＡのＴｉ値（開弁時間）をインターバルよりも短くなるようにして第１インジェクタ２３Ａを断続的に開弁させる。また、ＥＣＵ６０は、第２インジェクタ２３Ｂについても、Ｔｉ値（開弁時間）をインターバルよりも短くなるようにして第２インジェクタ２３Ｂを断続的に開弁させる。
【０１０２】
そして、ステップＳ１１１に進み、ＥＣＵ６０は、前記したステップＳ１０６と同様に、パージ弁２６の開閉制御を開始する。なお、この場合には、アノード圧力が所定値を超えるのを待つことなく、第１インジェクタ２３Ａおよび第２インジェクタ２３Ｂの開弁後、直ちにパージ弁２６の開閉制御を開始して、アノード流路１２内を水素に置換する。
【０１０３】
そして、ステップＳ１１２に進み、ＥＣＵ６０は、起動が完了したか否かを判定する。ステップＳ１１２において、ＥＣＵ６０は、起動が完了していないと判定した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１１０の処理に戻り、起動が完了したと判定した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１１３に進む。
【０１０４】
ステップＳ１１３において、ＥＣＵ６０は、コンタクタ４５をＯＮにして（燃料電池スタック１０と外部負荷とを接続して）、燃料電池スタック１０からの発電電流の取り出しを開始する。
【０１０５】
また、図７に示すタイムチャートを参照して説明すると、時刻ｔ１において、ＩＧ５１の起動信号（ＯＮ信号）を検知した場合、発電停止時間Ｔが所定時間以上であると判定されると（Ｓ１０１、Ｙｅｓ）、遮断弁２２を開弁し、エアポンプ３１および水素ポンプ２７の駆動を開始する（Ｓ１０２）。
【０１０６】
そして、時刻ｔ１から所定時間Ｔ１経過後の時刻ｔ２において、第１インジェクタ２３Ａ（ＩＮＪＡ）を連続開弁し、第２インジェクタ２３Ｂ（ＩＮＪＢＰ）を断続開弁する。これにより、アノード圧力Ｐａが上昇し、燃料電池スタック１０の電圧（ＦＣ電圧）が上昇する。
【０１０７】
そして、アノード圧力Ｐａが所定値（目標圧力）に達する時刻ｔ３において、パージ弁２６の開閉制御を開始する（Ｓ１０５でＹｅｓ、Ｓ１０６）。なお、パージ弁２６を第１インジェクタ２３Ａおよび第２インジェクタ２３Ｂの開弁開始から遅れて開弁したとしても、エアポンプ３１の回転速度が通常起動時よりも高く設定されているので、燃料電池車から高濃度（所定濃度）の水素が排出されることはない。
【０１０８】
また、時刻ｔ３以降、アノード流路１２内の空気を水素に置換するためにパージ弁２６を開閉することで、アノード流路１２を含むアノード循環系からガスが排出されるので、その排出された量に応じて、第１インジェクタ２３Ａを開閉して、アノード流路１２に向けて水素を断続的に供給する。なお、時刻ｔ３において、第２インジェクタ２３Ｂが閉じられ、第２インジェクタ２３Ｂからの水素の供給が停止する。
【０１０９】
そして、パージ弁２６の開閉制御を開始してから所定時間が経過した時刻ｔ４において、起動が完了したと判定されると（Ｓ１０７、Ｙｅｓ）、コンタクタ４５がＯＮにされ、燃料電池スタック１０から発電電流が取り出される通常発電に移行する（Ｓ１０８）。なお、起動完了後の通常発電時には、取り出す発電電流に応じて開閉制御され、水素が断続的に供給されるようになっている。
【０１１０】
以上説明したように、本実施形態に係る燃料電池システム１では、ＥＣＵ６０によって発電停止時間Ｔが所定時間以上であると判定された場合、燃料電池スタック１０の起動時（ＩＧ−ＯＮ時）の目標圧力（アノード圧力Ｐａ）を発電停止時間Ｔが所定時間未満である場合（図３（ｂ）参照）よりも高くして供給することで（図３（ａ）参照）、アノード流路１２内において空気（酸化剤ガス）と水素（燃料ガス）との混合が促進され、燃料電池スタック１０が長時間高電位状態に曝されるのを防止することが可能になり、燃料電池スタック１０が劣化するのを抑制することができる。
【０１１１】
つまり、目標圧力（アノード圧力）を通常起動時よりも高くすることで、アノード流路１２の入口１２ａ側と出口１２ｂ側の水素の濃度差を早期に解消できるので、燃料電池スタック１０が長時間高電位状態に曝されるのを防止することができる。
【０１１２】
また、本実施形態では、燃料電池スタック１０の発電停止時間Ｔが長くなるほど目標圧力を高く設定することで、目標圧力を不必要（無駄）に高く設定する必要がなくなる。その結果、第１インジェクタ２３Ａおよび第２インジェクタ２３Ｂを不必要（無駄）に作動させる必要がなくなるので、消費電力の削減を図ることが可能になる。
【０１１３】
また、本実施形態では、通常発電時（図６（ｂ）参照）よりもアノード圧力Ｐａの圧力上昇幅を小さく設定することで（図６（ａ）参照）、燃料電池スタック１０の起動時に水素の供給が断続的となるのを防止でき、水素と空気との混合を促進することができる。空気と水素の混合が促進されることで、つまりアノード流路１２の入口１２ａ側と出口１２ｂ側での水素の濃度差が早期に解消することで、燃料電池が長時間高電位状態に曝されるのを防止できる。
【０１１４】
また、本実施形態では、ＥＣＵ６０が、第１インジェクタ２３Ａおよび第２インジェクタ２３Ｂを作動させる前（燃料ガス高圧供給制御手段による処理の実行前）に、水素ポンプ２７（循環装置）の作動を開始することで、アノード循環系（接続路２７ａ，２７ｂ、配管２４ａ，２６ａ）内にガス（主に空気）の流れを形成してから水素の供給を開始するので、空気と水素との混合がより一層促進される。よって、アノード流路１２の入口１２ａ側と出口１２ｂ側での水素の濃度差をより早期に解消できるので、燃料電池が長時間高電位状態に曝されるのをより確実に防止できる。
【０１１５】
また、本実施形態では、燃料ガス調圧供給手段として電子制御式のインジェクタを用いることで、より細かな制御を行うことができる。
【０１１６】
また、本実施形態では、ＥＣＵ６０が第１インジェクタ２３Ａおよび第２インジェクタ２３Ｂの開弁状態を維持することで（図２（ｂ）参照）、水素を連続供給でき、空気から水素への混合をさらに促進することができる。よって、アノード流路１２の入口１２ａ側と出口１２ｂ側での水素の濃度差をより早期に解消できるので、燃料電池が長時間高電位状態に曝されるのをより確実に防止できる。
【０１１７】
本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。例えば、本実施形態では、燃料電池スタック１０の起動時に目標圧力を高める処理を実行する条件として、発電停止時間Ｔが所定時間以上であると判定された場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、発電停止時（ＩＧ−ＯＦＦ時）にアノード流路１２を空気（酸化剤ガス）で掃気したか否かに基づいて判定してもよい。
【０１１８】
すなわち、図示省略しているが、配管３１ａと配管２４ａとを接続して空気（酸化剤ガス）を導入する導入配管と、この導入配管を遮断する導入遮断弁と、を備え、発電停止中に導入遮断弁およびパージ弁２６を開弁して、導入配管を介してエアポンプ３１からの空気をアノード流路１２などを含む流路に導入して掃気した場合においても、アノード流路１２が空気で置換された状態となる。よって、このようにアノード流路が掃気された場合においても、燃料電池スタック１０の起動時に目標圧力（アノード圧力Ｐａ）を高める処理を実行することで、燃料電池スタック１０が長時間高電位状態に曝されるのを防止できる。
【０１１９】
また、本実施形態では、第１インジェクタ２３Ａと第２インジェクタ２３Ｂとを備えた場合を例に挙げて説明したが、単一のインジェクタを備えた燃料電池システムであってもよい。また、第２インジェクタ２３Ｂを一定時間且つ一定流量流せるバルブに置き替えてもよい。
【０１２０】
また、本実施形態では、ステップＳ１０４において、第１インジェクタ２３Ａと第２インジェクタ２３Ｂの双方を作動させる場合を例に挙げて説明したが、第１インジェクタ２３Ａと第２インジェクタ２３Ｂの一方を作動させ、他方を停止させる構成であってもよい。
【０１２１】
また、本実施形態では、第１インジェクタ２３Ａおよび第２インジェクタ２３Ｂの制御において、インターバルを一定にして、Ｔｉ値（開弁時間）を可変させる場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、Ｔｉ値（開弁時間）を一定にして、インターバルを可変するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１２２】
１      燃料電池システム
１０    燃料電池スタック（燃料電池）
１２    アノード流路
１２ａ  入口
１２ｂ  出口
１３    カソード流路
２３Ａ  第１インジェクタ（燃料ガス調圧供給手段）
２３Ｂ  第２インジェクタ（燃料ガス調圧供給手段）
２６    パージ弁
２７    水素ポンプ（循環装置）
２７ａ，２７ｂ  配管（接続路）
６０    ＥＣＵ（アノード流路置換判定手段、燃料ガス高圧供給制御手段、循環装置作動開始手段）
【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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