(57)【要約】【課題】  逆電位が発生することを抑制しつつ、燃料電池の発電効率を制御して自己発熱量を制御することが可能な燃料電池システムを提供する。【解決手段】  電力消費機器２２、４２に電力を供給する燃料電池１０を備える燃料電池システムにおいて、燃料電池の発電効率を調整する発電効率調整手段１８、１９、５０、６１と、燃料電池での逆電位発生を抑制する逆電位防止手段１６、２１、２２、５０、６０とを設ける。発電効率調整手段は、燃料電池と電力消費機器との間を電気的に開閉可能な第１の開閉器１８ａ、１８ｂと、燃料電池の端子間を電気的に開閉可能な第２の開閉器１９とを有する。逆電位防止手段は、逆電位が発生しない電流を燃料電池で発電させるのに必要な酸化剤ガスの所定供給量と、燃料電池温度とを予め関連づけたマップを用い、実際の燃料電池温度に基づいて所定供給量を取得する酸化剤ガス供給制御手段２１、２２、５０を有している。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化剤ガスと燃料ガスを電気化学反応させて発電し、電力消費機器（２２、４２）に電力を供給する燃料電池（１０）を備える燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池の発電効率を調整する発電効率調整手段（１８、１９、５０、６１）と、
前記燃料電池が発電する際に、逆電位が発生することを抑制する逆電位防止手段（１６、２１、２２、５０）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】
前記発電効率調整手段は、前記燃料電池の電圧をゼロボルト付近で制御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】
前記発電効率調整手段は、前記燃料電池と前記電力消費機器との間を電気的に開閉可能な第１の開閉器（１８ａ、１８ｂ）と、前記燃料電池の端子間を電気的に開閉可能な第２の開閉器（１９、６１）を含んでいることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記第１の開閉器（１８ａ、１８ｂ）が開状態であり、前記第２の開閉器（１９、６１）が閉状態である場合に、前記燃料電池の端子間に過電流が流れることを防止する突入電流防止手段（６１、６２）を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記突入電流防止手段（６１）は、抵抗値が異なる複数の抵抗（６１ｃ、６１ｄ）と、前記複数の抵抗（６１ｃ、６１ｄ）を切り替えることが可能な抵抗切替手段（６１ａ、６１ｂ）とを備えることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記抵抗切替手段はパワートランジスタ（６１ａ、６１ｂ）であることを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記突入電流防止手段（６２）は、インダクタンス（６２ａ）を備えることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記突入電流防止手段（６２）は、前記インダクタンス（６２ａ）と並列接続され、前記インダクタンス（６２ａ）における電流流れ方向と逆方向にのみ電流を流す電流逆流防止手段（６２ｂ）を備えていることを特徴とする請求項７に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記逆電位防止手段は、前記燃料電池の温度を検出する燃料電池温度検出手段（１６）と、前記燃料電池に対する酸化剤ガスの供給量を制御する酸化剤ガス供給制御手段（２１、２２、５０）とを含んでおり、
前記酸化剤ガス供給制御手段は、逆電位が発生しない電流を前記燃料電池で発電させるのに必要な酸化剤ガスの所定供給量と、前記燃料電池の温度とを予め関連づけたマップを用い、前記燃料電池温度検出手段にて検出した燃料電池温度に基づいて前記所定供給量を取得することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記マップは、前記燃料電池の温度が高くなるにしたがって、前記酸化剤ガスの所定供給量が増加するように設定されていることを特徴とする請求項９に記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記複数のセル（１００）の電圧を検出するセル電圧検出手段（１５）を備え、
前記逆電位防止手段は、前記燃料電池の温度を検出する燃料電池温度検出手段（１６）と、前記燃料電池に対する酸化剤ガスの供給量を制御する酸化剤ガス供給制御手段（２１、２２、５０）とを含んでおり、
前記酸化剤ガス供給制御手段は、前記セル電圧検出手段で検出した前記複数のセル（１００）の電圧のいずれかが逆電位となった場合に、前記酸化ガス剤の供給量を減少させることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
前記燃料電池温度検出手段は、前記燃料電池の発電電流を検出し、前記発電電流に基づいて前記燃料電池温度を推定するものであることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
【請求項１３】
前記燃料電池温度検出手段は、前記燃料電池に供給された前記酸化剤ガスのうち前記電気化学反応に用いられず、前記燃料電池から排出される酸化剤排ガスの温度を検出し、この酸化剤排ガスの温度に基づいて前記燃料電池温度を推定するものであることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
【請求項１４】
前記逆電位防止手段は、前記燃料電池に対する燃料ガスの供給量を制御する燃料ガス供給制御手段（３１〜３３、５０）を含んでおり、
前記燃料ガス供給量制御手段は、燃料ガス供給量を常に前記燃料電池における反応可能量以上に保つことを特徴とする請求項９ないし１３のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
【請求項１５】
前記逆電位防止手段は、前記燃料電池の端子間を電気的に結合する電気経路に設けられた可変抵抗（６０）を含んでいることを特徴とする請求項９ないし１４のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
【請求項１６】
前記第１の開閉器により、前記燃料電池と前記電力消費機器との間を開状態とするとともに、前記第２の開閉器により、前記燃料電池の端子間を閉状態にした後で、前記酸化剤ガス供給制御手段による前記燃料電池への酸化剤ガスの供給と、前記燃料ガス供給制御手段による前記燃料電池への燃料ガスの供給とを行うことを特徴とする請求項３ないし１５のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
【請求項１７】
前記燃料電池の電圧を検出する電圧検出手段（１５）を備え、
前記酸化剤ガス供給制御手段による前記燃料電池への酸化剤ガスの供給と、前記燃料ガス供給制御手段による前記燃料電池への燃料ガスの供給とを停止した後、前記電圧検出手段にて検出した前記燃料電池の電圧が所定電圧以下であることを確認した後、
前記第１の開閉器により、前記燃料電池と前記電力消費機器との間を閉状態とするとともに、前記第２の開閉器により、前記燃料電池の端子間を開状態とすることを特徴とする請求項１６に記載の燃料電池システム
【請求項１８】
前記酸化剤排ガスが通過する酸化剤ガス排出通路（２０ｂ）に、酸化触媒が担持されていることを特徴とする請求項１ないし１７のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
【請求項１９】
前記酸化剤排ガスが通過する酸化剤ガス排出通路（２０ｂ）の内部に外気を導入し、前記酸化剤ガス排出通路（２０ｂ）内部のガス濃度を低下させるガス希釈手段を備えることを特徴とする請求項１ないし１７のいずれか１つ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、水素と酸素との電気化学反応により電気エネルギを発生させる燃料電池を備える燃料電池システムに関するもので、車両、船舶及びポータブル発電機等の移動体用発電機、或いは家庭用発電機に適用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
現状、燃料電池システムにおいては、低温起動時に、前回システム停止時の水分が燃料電池内に残留していると水分が凍結し、起動しない問題がある。また、起動したとしても、自己の反応によって生じた生成水が凍結し、発電が停止する問題がある。
【０００３】
このような問題を解決するために、燃料電池の発電効率を制御して自己発熱量を制御する技術が提案されている（特許文献１）。これは、反応物（酸化物・還元物）を不足状態で燃料電池の運転を行い、電極での過電圧を増やすことで自己発熱量を増やしている。具体的には、セルを短絡し、反応ガスを間欠的に供給している。
【特許文献１】特表２００３−５０４８０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１に記載の方法では、自己発熱を最大にする効果があるが、ガスの供給不足により、燃料電池の電解質劣化を促進する大きな逆電位が生ずる問題がある。
【０００５】
本発明は上記点に鑑み、逆電位が発生することを抑制しつつ、燃料電池の発電効率を制御して自己発熱量を制御することが可能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】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、酸化剤ガスと燃料ガスを電気化学反応させて発電し、電力消費機器（２２、４２）に電力を供給する燃料電池（１０）を備える燃料電池システムにおいて、燃料電池の発電効率を調整する発電効率調整手段（１８、１９、５０、６１）と、燃料電池が発電する際に、逆電位が発生することを抑制する逆電位防止手段（１６、２１、２２、５０）とを備えることを特徴とする。
【０００７】
これにより、逆電位が発生することを抑制しつつ、燃料電池の発電効率を制御して自己発熱量を制御することが可能となる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明のように、発電効率調整手段により燃料電池の電圧をゼロボルト付近で制御することで、発電効率を極力低くし、水素のエネルギーの大半を熱エネルギーに変換して燃料電池の発熱量を大きくすることができる。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、発電効率調整手段は、燃料電池と電力消費機器との間を電気的に開閉可能な第１の開閉器（１８ａ、１８ｂ）と、燃料電池の端子間を電気的に開閉可能な第２の開閉器（１９、６１）を含んでいることを特徴とする。これにより、燃料電池の端子間を短絡させることができ、燃料電池の電圧を低下させることができる。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明では、第１の開閉器（１８ａ、１８ｂ）が開状態であり、第２の開閉器（１９、６１）が閉状態である場合に、燃料電池の端子間に過電流が流れることを防止する突入電流防止手段（６１、６２）を備えることを特徴としている。これにより、燃料電池の電解質膜が劣化する等の不具合を防止できる。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明では、突入電流防止手段（６１）は、抵抗値が異なる複数の抵抗（６１ｃ、６１ｄ）と、複数の抵抗（６１ｃ、６１ｄ）を切り替えることが可能な抵抗切替手段（６１ａ、６１ｂ）とを備えることを特徴としている。これにより、段階的に抵抗値を変更することが可能となり、燃料電池の端子間における突入電流の発生を防止することができる。
【００１２】
また、請求項６に記載の発明のように、抵抗切替手段としてパワートランジスタ（６１ａ、６１ｂ）を用いることで、抵抗を切り替えを迅速に行うことができる。
【００１３】
また、請求項７に記載の発明のように、突入電流防止手段（６２）としてインダクタンス（６２ａ）を用いることで、インダクタンス（６２ａ）には燃料電池（１０）の電流流れ方向と逆方向に燃料電池（１０）の電流の大きさに比例した起電力が発生する。これにより、燃料電池（１０）の電流とインダクタンス（６２ａ）の起電力とが打ち消し合って、突入電流の発生を防止することができる。
【００１４】
また、請求項８に記載の発明では、突入電流防止手段（６２）は、インダクタンス（６２ａ）と並列接続され、インダクタンス（６２ａ）における電流流れ方向と逆方向にのみ電流を流す電流逆流防止手段（６２ｂ）を備えていることを特徴としている。
【００１５】
これにより、第２の開閉器（１９）を閉状態から開状態にしたときにインダクタンス（６２ａ）で発生する電流は、インダクタンス（６２ａ）と電流逆流防止手段（６２ｂ）とからなるループを流れ、次第に消滅する。この結果、インダクタンス（６２ａ）で発生する起電力で燃料電池（１０）の電流流れ方向と逆方向の電流が流れることを防止できる
また、請求項９に記載の発明は、逆電位防止手段は、燃料電池の温度を検出する燃料電池温度検出手段（１６）と、燃料電池に対する酸化剤ガスの供給量を制御する酸化剤ガス供給制御手段（２１、２２、５０）とを含んでおり、酸化剤ガス供給制御手段は、逆電位が発生しない電流を燃料電池で発電させるのに必要な酸化剤ガスの所定供給量と、燃料電池の温度とを予め関連づけたマップを用い、燃料電池温度検出手段にて検出した燃料電池温度に基づいて所定供給量を取得することを特徴としている。
【００１６】
これにより、燃料電池で逆電位が発生することを抑制できる。また、「酸化剤ガスの所定供給量」は、燃料電池（１０）を構成する複数のセル（１００）それぞれで逆電位が発生しない範囲での最大電流値で燃料電池（１０）が発電するために必要な酸化剤ガスの供給量とすることで、燃料電池で逆電位が発生すること抑制しつつ、早期に燃料電池を昇温することができる。
【００１７】
また、請求項１０に記載の発明では、マップは、燃料電池の温度が高くなるにしたがって、酸化剤ガスの所定供給量が増加するように設定されていることを特徴としている。これにより、電流量が増え発熱することにより燃料電池（１０）を早期の昇温させることができる。
【００１８】
また、請求項１１に記載の発明では、複数のセル（１００）の電圧を検出するセル電圧検出手段（１５）を備え、逆電位防止手段は、燃料電池の温度を検出する燃料電池温度検出手段（１６）と、燃料電池に対する酸化剤ガスの供給量を制御する酸化剤ガス供給制御手段（２１、２２、５０）とを含んでおり、酸化剤ガス供給制御手段は、セル電圧検出手段で検出した複数のセル（１００）の電圧のいずれかが逆電位となった場合に、酸化ガス剤の供給量を減少させることを特徴としている。これにより、燃料電池で逆電位が発生することを抑制できる。
【００１９】
また、請求項１２に記載の発明のように、燃料電池温度検出手段は、燃料電池の発電電流を検出し、発電電流に基づいて燃料電池温度を推定するように構成でき、さらに、請求項１３に記載の発明は、燃料電池温度検出手段は、燃料電池に供給された酸化剤ガスのうち電気化学反応に用いられず、燃料電池から排出される酸化剤排ガスの温度を検出し、この酸化剤排ガスの温度に基づいて燃料電池温度を推定するように構成できる。
【００２０】
また、請求項１４に記載の発明は、逆電位防止手段は、燃料電池に対する燃料ガスの供給量を制御する燃料ガス供給制御手段（３１〜３３、５０）を含んでおり、燃料ガス供給量制御手段は、燃料ガス供給量を常に燃料電池における反応可能量以上に保つことを特徴とする。これにより、燃料電池の電解質の劣化を抑えることができる。
【００２１】
また、請求項１５に記載の発明は、逆電位防止手段は、燃料電池の端子間を電気的に結合する電気経路に設けられた可変抵抗（６０）を含んでいることを特徴とする。これにより、燃料電池の電流を制御することができ、燃料電池の電流を逆電位が発生しない電流値に調整することができる。
【００２２】
また、請求項１６に記載の発明は、第１の開閉器により、燃料電池と電力消費機器との間を開状態とするとともに、第２の開閉器により、燃料電池の端子間を閉状態にした後で、酸化剤ガス供給制御手段による燃料電池への酸化剤ガスの供給と、燃料ガス供給制御手段による燃料電池への燃料ガスの供給とを行うことを特徴とする。これにより、開閉器による開閉を安全に行うことができる。
【００２３】
また、請求項１７に記載の発明は、燃料電池の電圧を検出する電圧検出手段（１５）を備え、酸化剤ガス供給制御手段による燃料電池への酸化剤ガスの供給と、燃料ガス供給制御手段による燃料電池への燃料ガスの供給とを停止した後、電圧検出手段にて検出した燃料電池の電圧が所定電圧以下であることを確認した後、第１の開閉器により、燃料電池と電力消費機器との間を閉状態とするとともに、第２の開閉器により、燃料電池の端子間を開状態とすることを特徴とする。これにより、開閉器による開閉を安全に行うことができる。
【００２４】
また、請求項１８に記載の発明は、酸化剤排ガスが通過する酸化剤ガス排出通路（２０ｂ）に、酸化触媒が担持されていることを特徴とする。これにより、燃料ガスが酸化剤ガス排出通路（２０ｂ）から排出されることを防止できる。
【００２５】
また、請求項１９に記載の発明は、酸化剤排ガスが通過する酸化剤ガス排出通路（２０ｂ）の内部に外気を導入し、酸化剤ガス排出通路（２０ｂ）内部のガス濃度を低下させるガス希釈手段を備えることを特徴としている。これにより、空気排出経路（２０ｂ）に水素が存在する場合にも、外気によって水素を希釈して水素濃度を低下させてから外部に排出することができる。
【００２６】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。本実施形態は、燃料電池システムを、燃料電池を電源として走行する電気自動車（燃料電池車両）に適用したものである。
【００２８】
図１は、本実施形態の燃料電池システムの全体構成を示している。図１に示すように、本実施形態の燃料電池システムは、水素と酸素との電気化学反応を利用して電力を発生する燃料電池（ＦＣスタック）１０を備えている。燃料電池１０は、車両走行用のモータジェネレータ１１、二次電池１２、補機２２、４２等の電気機器に電力を供給するように構成されている。なお、モータジェネレータ１１および補機２２、４２は、本発明の電力消費機器に相当する。
【００２９】
燃料電池１０では、以下の水素と酸素の電気化学反応が起こり電気エネルギーが発生する。
【００３０】
（水素極側）  Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-
（酸素極側）  ２Ｈ+＋１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ
本実施形態では燃料電池１０として固体高分子電解質型燃料電池を用いており、基本単位となるセル１００が複数積層されて構成されている。各セル１００は、電解質膜が一対の電極で挟まれた構成となっている。
【００３１】
燃料電池システムには、燃料電池１０の酸素極側に空気（酸化剤ガス）を供給するための空気供給経路２０ａと、燃料電池１０からの空気を排出するための空気排出経路２０ｂと、燃料電池１０の水素極側に水素（燃料ガス）を供給するための水素供給経路３０ａと、燃料電池１０からの未反応水素ガス等を排出するための水素排出経路３０ｂとが設けられている。
【００３２】
空気供給経路２０ａには、空気圧送用の送風機２１が設けられている。この送風機２１は電動モータ２２によって駆動される。空気排出経路２０ｂには、空気排出経路２０ｂを開閉する空気排出経路開閉弁２４が設けられている。燃料電池１０に空気を供給する際には、空気排出経路開閉弁２４を開弁するとともに、電動モータ２２によって送風機２１を駆動する。補機としての電動モータ２２は、インバータ２３を介して二次電池１２と接続されている。送風機２１、電動モータ２２は、後述の制御部５０とともに、本発明の酸化剤ガス供給制御手段に相当している。
【００３３】
空気供給経路２０ａと空気排出経路２０ｂには、加湿器２５が設けられている。この加湿器２５は、燃料電池１０から排出される湿った排気空気に含まれる水分を用いて送風機２１の吐出後の空気を加湿するものであり、これにより、燃料電池１０内の固体高分子電解質膜を水分を含んだ湿潤状態にして、発電運転時における電気化学反応が良好に行われるようにしている。
【００３４】
水素供給経路３０ａには、水素ガスが充填された水素ボンベ３１、燃料電池１０に供給される水素の圧力を調整する水素調圧弁３２、および水素供給経路３０ａを開閉する水素供給経路開閉弁３３が設けられている。水素排出経路３０ｂには、水素排出経路３０ｂを開閉する水素排出経路開閉弁３４が設けられている。なお、水素ボンベ３１、水素調圧弁３２、水素供給経路開閉弁３３は、後述の制御部５０とともに、本発明の燃料ガス供給制御手段に相当している。
【００３５】
燃料電池１０に水素を供給する際には、水素供給経路開閉弁３３を開弁するとともに、水素調圧弁３２によって所望の水素圧力に調整する。水素排出経路３０ｂは、運転条件に応じて水素排出経路開閉弁３４によって開閉される。水素排出経路３０ｂは、未反応水素ガス、蒸気（あるいは水）、および酸素極から固体高分子電解質膜を通過して混入した窒素、酸素などを排出する。
【００３６】
燃料電池１０は発電に伴い熱を生じる。このため、燃料電池システムには、燃料電池１０を冷却して作動温度が電気化学反応に適した温度（例えば８０℃程度）となるようにする冷却システム４０〜４４が設けられている。
【００３７】
冷却システムには、燃料電池１０に冷却水（熱媒体）を循環させる冷却水経路４０、冷却水を循環させるウォータポンプ４１、ウォータポンプ４１を駆動する電動モータ４２、ファン４４を備えたラジエータ４３が設けられている。燃料電池１０で発生した熱は、冷却水を介してラジエータ４３で系外に排出される。このような冷却系によって、ウォータポンプ４１による流量制御、およびファン４４による風量制御で、燃料電池１０の冷却量制御を行うことができる。補機としての電動モータ４２は、図示を省略しているが、送風機用電動モータ２２と同様、インバータを介して二次電池１２と接続されている。
【００３８】
燃料電池１０と二次電池１２との間は、双方向に電力を伝達可能なＤＣ−ＤＣコンバータ１３を介して電気的に接続されている。このＤＣ−ＤＣコンバータ１３は、燃料電池１０から二次電池１２、あるいは二次電池１２から燃料電池１０への、電力の流れをコントロールするものである。
【００３９】
燃料電池１０および二次電池１２とモータジェネレータ１１との間にインバータ１４が配置されている。このインバータ１４により、モータジェネレータ１１の機能、すなわち、電動機としての機能と発電機としての機能が切り換えられるようになっている。
【００４０】
そして、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３とインバータ１４の作動により、例えば、急加速時などに急激に大きな電力が必要になった場合には、燃料電池１０からだけでなく二次電池１２からもモータジェネレータ１１に電力を供給することができる。また、燃料電池１０の発電時に余った電力や、モータジェネレータ１１によって回生された電力を、二次電池１２に蓄えることができる。
【００４１】
燃料電池システムには、各セル１００の電圧を検出するセルモニタ１５と、燃料電池１０の温度を検出する温度センサ１６と、燃料電池１０の発電電流を検出する電流センサ１７が設けられている。さらに燃料電池システムには、燃料電池１０の両電極とＤＣ／ＤＣコンバータ１３とを結ぶ電流経路上に燃料電池１０と電力消費機器との間を電気的に開閉可能な２つの第１スイッチ１８ａ、１８ｂが設けられ、燃料電池１０の端子間を結ぶ電流経路に燃料電池１０の端子間を電気的に開閉可能な第２スイッチ１９が設けられている。なお、セルモニタ１５は本発明の電圧検出手段に相当し、温度センサ１６は本発明の燃料電池温度検出手段に相当し、第１スイッチ１８ａ、１８ｂは本発明の第１の開閉器に相当し、第２スイッチ１９は本発明の第２の開閉器に相当している。さらに、第１スイッチ１８ａ、１８ｂ、第２スイッチ１９、制御部５０は、本発明の発電効率調整手段に相当している。
【００４２】
燃料電池システムには、各種制御を行う制御部（ＥＣＵ）５０が設けられている。制御部５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えた周知のマイクロコンピュータによって構成され、ＲＯＭなどに記憶されたプログラムに従って各種演算などの処理を実行する。制御部５０には、各種負荷からの要求電力信号、セルモニタ１５からの電圧信号、温度センサ１６からの温度信号、および電流センサ１７からの電流信号が入力される。また、制御部５０は、二次電池１２、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３、インバータ１４、２３、第１スイッチ１８ａ、１８ｂ、第２スイッチ１９、電動モータ２２、空気排出経路開閉弁２３、水素調圧弁３２、水素供給経路開閉弁３３、水素排出経路開閉弁３４、電動モータ４２、ファン４４等に制御信号を出力するように構成されている。
【００４３】
図２は、燃料電池１０の発電時における電流Ｉと電圧Ｖとの関係を示している。図２において、実線が定常運転時のＩ−Ｖ特性を示し、破線で囲んだ部分が水素の化学エネルギーを示している。図２に示す水素のエネルギーのうち、電気エネルギーに変換できない分は熱エネルギーに変換される。したがって、燃料電池１０の発電をＩ−Ｖ特性上で制御する場合には、水素のエネルギーのうちＩ−Ｖ特性より上側が熱エネルギーに変換され、燃料電池１０の自己発熱となる。
【００４４】
図２より、燃料電池１０の発電効率を低下させると、発生する電気エネルギーが低下する分、発生する熱エネルギーが増大することがわかる。発電効率とは、水素を消費したエネルギーに対する燃料電池１０が発電したエネルギーの比率である。燃料電池１０を定電流制御した場合には、電圧の低下とともに発電効率が低下する。燃料電池１０の発電効率は、反応ガス（水素、酸素）の供給量を減少させたり、燃料電池１０の電極間を短絡させることで調整することができる。
【００４５】
また、反応ガスの供給量を減少させて、燃料電池１０の電圧をゼロボルト付近に制御した場合、燃料電池セル１００に逆電位が生じる場合がある。燃料電池セル１００での逆電位の発生を防ぐためには、燃料電池１０の発電電流を逆電位が発生しない電流値に制御すればよい。逆電位が発生しない電流値は燃料電池１０の温度によって変化するため、逆電位が発生しない電流値を燃料電池１０で発電させるのに必要な酸素供給量は、燃料電池１０の温度によって変化する。このため、逆電位が発生しない電流を燃料電池１０で発電させるのに必要な酸素供給量と、燃料電池１０の温度とを予め関連づけたマップ化しておき、燃料電池１０の温度に基づいて酸素供給量を決定すればよい。なお、温度センサ１６、送風機２１、電動モータ２２、制御部５０が本発明の逆電位防止手段に相当している。
【００４６】
次に、本実施形態の燃料電池システムの発電効率制御について説明する。図３〜図５は、本実施形態の燃料電池システムの発電効率制御を示すフローチャートである。
【００４７】
図３に示すように、温度センサ１６で燃料電池１０の温度を検出し、燃料電池温度が第１所定温度ｔ０を下回っているか否かを判定する（Ｓ１００）。この結果、燃料電池温度が第１所定温度ｔ０を下回っている場合には、図４に示す発電効率制御１を行う（Ｓ１０１）。
【００４８】
第１発電効率制御では、第１スイッチ１８ａ、１８ｂを開状態にし（Ｓ２００）、第２スイッチ１９を閉状態にする（Ｓ２０１）。これにより、燃料電池１０が短絡状態となる。そして、燃料電池１０に水素と空気を供給する（Ｓ２０２、Ｓ２０３）。燃料電池１０への水素供給量は、常に燃料電池１０における反応可能量以上に保つようにする。これにより、水素不足により電解質膜の劣化を抑制できる。また、燃料電池１０の水素と空気を供給開始する前に、第１スイッチ１８ａ、１８ｂを開状態にし、第２スイッチ１９を閉状態にすることで、これらのスイッチ１８ａ、１８ｂ、１９の切り替えを安全に行うことができる。
【００４９】
そして、燃料電池温度が第１所定温度ｔ０を下回っているか否かを判定する（Ｓ２０４）。この結果、燃料電池温度が第１所定温度ｔ０を下回っている場合には（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、燃料電池１０の電流を検出し（Ｓ２０５）、燃料電池１０への空気供給制御を行って空気供給量を減少させる（Ｓ２０６）。空気供給量の制御は、逆電位が発生しない電流を燃料電池１０で発電させるのに必要な酸素供給量と、燃料電池１０の温度とを予め関連づけたマップを用い、燃料電池１０の温度に基づいて逆電位が発生しない電流を燃料電池１０で発電させることができる空気供給量を決定する。
【００５０】
このように、燃料電池１０を短絡させ、空気供給量を減少させることにより、外部出力電圧をゼロボルト付近にすることができ、燃料電池１０の発電効率をゼロに近づけることができる。これにより、燃料電池１０の発熱量が増大し、燃料電池１０を昇温させることができる。また、燃料電池１０への空気供給量を、燃料電池１０で逆電位が発生しない値にすることで、燃料電池１０で逆電位が発生することを防止できる。
【００５１】
次に、空気供給を停止し（Ｓ２０７）、燃料電池１０の電圧が所定電圧以下であることを確認し（Ｓ２０８）、水素供給を停止する（Ｓ２０９）。その後、第２スイッチ１９を開状態にし（Ｓ２１０）、第１スイッチ１８ａ、１８ｂを閉状態にする（Ｓ２１１）。このように、燃料電池１０の水素と空気の供給停止後、燃料電池１０の電圧が所定電圧以下であることを確認してから、第２スイッチ１９を開状態にし、第１スイッチ１８ａ、１８ｂを閉状態にすることで、安全にスイッチ１８ａ、１８ｂ、１９の切り替えを行うことができる。
【００５２】
以上の第１発電効率制御終了後、図３に戻り、通常運転を行う（Ｓ１０２）。そして、運転停止時に（Ｓ１０３）、燃料電池温度が第２所定温度ｔ１を下回っているか否かを判定する（Ｓ１０４）。この結果、燃料電池温度が第２所定温度ｔ１を下回っていると判定された場合には、図５に示す第２発電効率制御を行う（Ｓ１０５）。
【００５３】
第２発電効率制御では、第１スイッチ１８ａ、１８ｂを開状態にし（Ｓ３００）、第２スイッチ１９を閉状態にする（Ｓ３０１）。これにより、燃料電池１０が短絡状態となる。そして、燃料電池１０に水素と空気を供給し（Ｓ３０２、Ｓ３０３）、燃料電池１０に冷却水を供給する（Ｓ３０４）。燃料電池１０への水素供給量は、常に燃料電池１０における反応可能量以上に保つようにする。これにより、水素不足により電解質膜の劣化を抑制できる。また、燃料電池１０の水素と空気を供給開始する前に、スイッチ１８ａ、１８ｂ、１９の切り替えを行うことで、スイッチ切り替えを安全に行うことができる。
【００５４】
そして、燃料電池温度が第１所定温度ｔ０を下回っているか否かを判定する（Ｓ３０５）。この結果、燃料電池温度が第１所定温度ｔ０を下回っている場合には（Ｓ３０５：ＹＥＳ）、燃料電池１０の電流を検出し（Ｓ３０６）、空気供給制御および冷却水制御を行う（Ｓ３０６、Ｓ３０７）。具体的には、空気供給量を減少させ、冷却水流量を減少させる。空気供給制御は、上記Ｓ２０６と同様、逆電位が発生しない電流を燃料電池１０で発電させるのに必要な酸素供給量と、燃料電池１０の温度とを予め関連づけたマップを用い、燃料電池１０の温度に基づいて逆電位が発生しない電流を燃料電池１０で発電させることができる空気供給量を決定する。
【００５５】
このように、燃料電池１０を短絡させ、空気供給量を減少させることにより、外部出力電圧をゼロボルト付近にすることができ、燃料電池１０の発電効率をゼロに近づけることができる。さらに冷却水流量を減少させることで、燃料電池１０を昇温させやすくすることができる。また、燃料電池１０で逆電位が発生することを防止できる。
【００５６】
次に、空気供給を停止し（Ｓ３０８）、燃料電池１０の電圧が所定電圧以下であることを確認し（Ｓ３０９）、水素供給を停止する（Ｓ３１０）。その後、第２スイッチ１９を開状態にし（Ｓ３１１）、第１スイッチ１８ａ、１８ｂを閉状態にする（Ｓ３１２）。このように、燃料電池１０の水素と空気の供給停止後、燃料電池１０の電圧が所定電圧以下であることを確認してから、スイッチ１８ａ、１８ｂ、１９の切り替えを行うことで、スイッチ切り替えを安全に行うことができる。
【００５７】
以上の第２発電効率制御終了後、図３に戻り、燃料電池１０内部の残留水分を除去する水分パージを行い（Ｓ１０６）、システムを終了させる。このように、燃料電池１０の温度が高くなった状態で水分パージを行うことで、水分パージに要する時間を短くすることができる。
【００５８】
以上の構成により、低温起動時には、発電効率制御を行うことで燃料電池１０を昇温させることができる。これにより、燃料電池１０が起動できなくなることを防止でき、燃料電池起動後においても電気化学反応による生成水が凍結してしまうことを防止できる。また、燃料電池１０への空気供給量を、逆電位が発生しない電流を燃料電池１０で発電させるのに必要な酸素供給量と、燃料電池１０の温度とを予め関連づけたマップを用いて決定することで、燃料電池１０で逆電位が発生することを防止でき、電解質が劣化してしまうことを防止できる。
【００５９】
また、燃料電池システムを停止する際にも、燃料電池１０の温度が低い場合には、発電効率制御を行うことで、燃料電池１０で逆電位が発生することを防止しつつ、燃料電池１０を昇温させることができ、効率的に燃料電池１０内部の残留水を除去することができる。これにより、燃料電池システム停止時に燃料電池１０内部の水が凍結し、燃料電池１０が起動できなくなることを防止できる。
【００６０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図６〜図８に基づいて説明する。上記第１実施形態と同様の部分は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６１】
図６は、燃料電池１０とスイッチ１８、１９等を示している。図６に示すように、本第２実施形態では、燃料電池１０の両電極間を結ぶ電流経路に第２スイッチ１９に加えて、可変抵抗６０が設けられている。制御部５０は可変抵抗６０に制御信号を出力するように構成されており、この制御信号に基づいて可変抵抗６０は抵抗値を変更する。なお、可変抵抗６０は、逆電位防止手段の一具体例を示している。
【００６２】
次に、本第２実施形態の発電効率制御について説明する。
【００６３】
図７は、本第２実施形態の第１発電効率制御の内容を示すフローチャートである。図７に示すように、本第２実施形態では、燃料電池温度が第１所定温度ｔ０を下回っていると判定された場合には（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、電流量がゼロか否かを判定し（Ｓ２１１：ＹＥＳ）、電流量がゼロでない場合には（Ｓ２１１：ＮＯ）、空気供給制御を行うとともに（Ｓ２０５）、可変抵抗６０の抵抗値を制御する（Ｓ２１２）。可変抵抗６０の抵抗値の制御は、燃料電池１０の発電電流が逆電位が発生しない電流となるように行う。
【００６４】
図８は、本第２実施形態の第２発電効率制御の内容を示すフローチャートである。図８に示すように、本第２実施形態では、燃料電池温度が第１所定温度ｔ０を下回っていると判定された場合には（Ｓ３０５：ＹＥＳ）、電流量がゼロか否かを判定し（Ｓ３１３：ＹＥＳ）、電流量がゼロでない場合には（Ｓ３１３：ＮＯ）、空気供給制御を行い（Ｓ３０６）、可変抵抗６０の抵抗値を制御し（Ｓ３１４）、冷却水制御を行う（Ｓ３０７）。可変抵抗６０の抵抗値の制御は、燃料電池１０の発電電流が逆電位が発生しない電流となるように行う。
【００６５】
このような構成によっても、上記第１実施形態と同様、燃料電池１０での逆電位の発生を防止しつつ、燃料電池１０を効率的に昇温させることができる。
【００６６】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図９、図１０に基づいて説明する。上記各実施形態と同様の部分は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６７】
上記第１実施形態の構成において、第１スイッチ１８を開閉状態にし第２スイッチ１９を閉状態にして燃料電池１０を短絡させた場合、燃料電池１０の起動直後にいわゆる突入電流が発生し、燃料電池１０から一時的に過大な電流が流れることがある。このような燃料電池１０での大電流の発生により、燃料電池１０を構成する各セル１００でのガス供給量がばらつき、電解質膜の劣化を招く恐れがある。このため、本第３実施形態では、突入電流の発生を防止する突入電流防止回路を設けている。
【００６８】
図９は、本第３実施形態の燃料電池１０と突入電流防止回路６１を示している。図９に示すように、本第３実施形態では、燃料電池１０の両電極間を結ぶ電流経路に突入電流防止回路６１が設けられている。突入電流防止回路６１は、スイッチング動作を行いつつ、抵抗を段階的に小さくすることで電流値を段階的に上昇させて突入電流の発生を防止するものである。制御部５０は突入電流防止回路６１に制御信号を出力するように構成されており、この制御信号に基づいて電流防止回路６１は電流経路を変更し抵抗を変化させる。なお、本第３実施形態の突入電流防止回路６１は本発明の突入電流防止手段および第２の開閉器に相当している。
【００６９】
突入電流防止回路６１には、スイッチング素子としての２つのサイリスタ６１ａ、６１ｂと、２つの抵抗６１ｃ、６１ｄとが設けられている。第１サイリスタ６１ａは、第２サイリスタ６１ｂおよび２つの抵抗６１ｃ、６１ｄと並列接続されている。第２サイリスタ６１ｂは、第１抵抗６１ｃと直列接続されているとともに、第２抵抗６１ｄと並列接続されている。なお、スイッチング素子としてのサイリスタ６１ａ、６１ｂが本発明の抵抗切替手段に相当している。スイッチング素子としてはサイリスタ以外のパワートランジスタを用いてもよい。
【００７０】
第２抵抗６１ｄは第１抵抗６１ｃより抵抗値が大きくなるように構成されている。また、第１抵抗６１ｃと第２抵抗６１ｄの合成抵抗は、燃料電池１０の発電電流が電流がほとんど流れない抵抗値に設定されている。本実施形態では、第１抵抗６１ｃの抵抗値を５オームとし、第２抵抗６１ｄの抵抗値は１０オームとしている。
【００７１】
次に、突入電流防止回路６１の作動について図１０に基づいて説明する。図１０は突入電流防止回路６１の作動を説明するための図である。
【００７２】
まず、燃料電池１０の端子間を開状態とする場合には、第１サイリスタ６１ａおよび第２サイリスタ６１ｂともにゲートに電圧を印加しない。この状態では、第１サイリスタ６１ａおよび第２サイリスタ６１ｂともに電流を流さないため、電流の経路は第１抵抗６１ｃおよび第２抵抗６１ｄを通過する電流経路Ａとなる。この場合、電流経路Ａの抵抗は第１抵抗６１ｃと第２抵抗６１ｄとの合成抵抗となり、電流経路Ａには電流がほとんど流れない。
【００７３】
次に、第２サイリスタ６１ｂのゲートにプラス電圧を印加する。これにより、第２サイリスタ６１ｂは電流を流すようになり、電流の経路は第１抵抗６１ｃのみを通過する電流経路Ｂとなる。この場合、電流経路Ｂの抵抗は第１抵抗６１ｃのみなので、電流経路Ｂには電流が流れるようになり、燃料電池１０の端子間が閉状態となる。このとき、電流経路Ｂには第１抵抗６１ｃが存在しており、電流経路Ｂに過大な電流が流れることを防ぐことができる。
【００７４】
次に、第１サイリスタ６１ａのゲートにプラス電圧を印加する。これにより、第１サイリスタ６１ａは電流を流すようになり、電流の経路は抵抗６１ｃ、６１ｄを通過しない電流経路Ｃとなる。これにより、燃料電池１０の端子間が短絡状態となる。このように、燃料電池１０を短絡させ、上記各実施形態のように空気供給量を減少させることにより、外部出力電圧をゼロボルト付近にすることができ、燃料電池１０の発電効率をゼロに近づけることができる。
【００７５】
以上のように、燃料電池１０の端子間を短絡させる際に、抵抗を段階的に変化させることで電流値を段階的に上昇させる突入電流防止回路６１を設けることで、突入電流の発生を防止することができる。また、本実施形態のようにスイッチング素子としてサイリスタを用いることで、無理なく迅速に回路を切り替えることが可能となる。
【００７６】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図１１に基づいて説明する。本第４実施形態は、上記第３実施形態と比較して、突入電流防止回路の構成が異なるものである。上記各実施形態と同様の部分は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７７】
図１１は、本第４実施形態の燃料電池１０と突入電流防止回路６２を示している。図１１に示すように、本第４実施形態では、燃料電池１０の両電極間を結ぶ電流経路にスイッチ１９とともに突入電流防止回路６２が設けられている。本実施形態の突入電流防止回路６２は、コイル（インダクタンス）６２ａとダイオード６２ｂが並列接続されて構成されている。なお、本第４実施形態の突入電流防止回路６２は本発明の突入電流防止手段に相当している。
【００７８】
図１１の突入電流防止回路６２では、燃料電池１０の端子間を流れる電流は図中左側から右側に向けて流れるように構成されており、ダイオード６２ｂは燃料電池１０の電流流れ方向と逆方向の電流、言い換えればコイル６２ａにおける電流流れ方向と逆方向の電流を流すようになっている。このため、スイッチ１９が閉状態となった場合には、燃料電池１０の端子間を流れる電流は突入電流防止回路６２のコイル６２ａのみを流れる。
【００７９】
周知のようにコイル６２ａに流れる電流Ｉが変化した場合、コイル６２ａには−Ｌ（ｄＩ／ｄｔ）の起電力が生じる。スイッチ１９を閉状態にしたとき、コイル６２ａを通過する電流が増大するため、コイル６２ａには燃料電池１０の電流流れ方向と逆方向に燃料電池１０の電流の大きさに比例した起電力が発生する。これにより、燃料電池１０の電流とコイル６２ａの起電力とが打ち消し合って、突入電流の発生を防止することができる。コイル６２ａの起電力は、燃料電池１０の電流が定常状態になったときに消滅する。
【００８０】
そして、スイッチ１９を閉状態から開状態にしたときに、コイル６２ａに蓄えられた電圧により起電力が発生し、燃料電池１０の電流流れ方向と逆方向に電流が流れるおそれがある。これに対し、本実施形態のように、コイル６２ａと並列に燃料電池１０の電流流れ方向と逆方向の電流を流すダイオード６２ｂを設けることで、コイル６２ａに蓄えられた電圧により発生する電流はコイル６２ａとダイオード６２ｂとからなるループを図中の時計方向に流れ、次第に消滅する。これにより、スイッチ１９を開状態にしたときに、コイル６２ａで発生する起電力で燃料電池１０の電流流れ方向と逆方向の電流が流れることを防止できる。
【００８１】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について図１２、図１３に基づいて説明する。上記各実施形態と同様の部分は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００８２】
図１２は、燃料電池１０を構成する各セル１００の電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）を示している。図１２（ａ）は本実施形態の空気供給量制御を行わない場合のＩ−Ｖ特性を示し、図１２（ｂ）は本実施形態の空気供給量制御を行った場合のＩ−Ｖ特性を示している。
【００８３】
上記実施形態の発電効率制御（Ｓ１０１、Ｓ１０５）では、燃料電池１０を短絡させ、燃料電池１０への空気供給量を減少させることで、燃料電池１０を低電圧で作動させるように構成したが、この発電効率制御を低温時に行った場合には、燃料電池１０を構成する各セル１００への空気供給量のばらつきにより各セル１００の電圧がばらつくことがある。この結果、図１２（ａ）に示すように、空気供給量が少ないセル１００では逆電位が発生し、電解質膜の破損を招くおそれがある。これを防ぐためには、最も電圧が低くなるセル１００で逆電位が発生しない電流値で燃料電池１０を作動させる必要がある。また、燃料電池１０を早期に昇温させるためには、最も電圧が低くなるセル１００で逆電位が発生しない範囲で燃料電池１０の電流値をできるだけ高くする必要がある。
【００８４】
本第５実施形態では、発電効率制御を行う際の燃料電池１０への空気供給量を、最も電圧が低くなるセル１００で逆電位が発生しない範囲での最大電流値で燃料電池１０が発電するための空気供給量としている。最も電圧が低くなるセル１００で逆電位が発生しない範囲での最大電流値で燃料電池１０が発電するための空気供給量は、燃料電池１０の温度に依存している。このため、制御部５０は、発電効率制御を行う際に燃料電池１０の温度に応じて燃料電池１０への空気供給量を調整する。
【００８５】
図１３は、燃料電池１０の温度と、最も電圧が低くなるセル１００で逆電位が発生しない空気供給量との関係を示している。制御部５０は、ＲＯＭ等のメモリに図１３に示す燃料電池温度と空気供給量との関係をマップとして記憶している。制御部５０は、発電効率制御（Ｓ１０１、Ｓ１０５）において、温度センサ１６で燃料電池温度を検出し、メモリから燃料電池温度と空気供給量とが関連づけられたマップを読み出し、このマップに基づいて検出した燃料電池温度に対応する空気供給量を目標空気供給量として決定する。そして、制御部５０は、送風機２１による空気供給量が目標空気供給量となるように電動モータ２２の回転数を制御する。
【００８６】
このように、最も電圧が低くなるセル１００で逆電位が発生しない範囲での最大電流値で燃料電池１０が発電する空気供給量に制御することで、低温時に燃料電池１０を低電圧で作動させた場合にも、逆電位が発生することを防止できるとともに、燃料電池１０を早期に昇温させることができる。また、燃料電池温度に基づいて空気供給量を決定する場合には、空気供給量決定のために燃料電池１０を構成する各セル１００の電圧を検出する必要がない。
【００８７】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について説明する。上記各実施形態と同様の部分は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００８８】
上記各実施形態では、発電効率制御（Ｓ１０１、Ｓ１０５）において、燃料電池１０の温度に基づいて燃料電池１０への空気供給量を決定したが、本第６実施形態では、セルモニタ１５にて検出した各セル１００の電圧に基づいて燃料電池１０への空気供給量を決定するように構成されている。なお、セルモニタ１５が本発明のセル電圧検出手段に相当している。
【００８９】
本実施形態の制御部５０は、発電効率制御（Ｓ１０１、Ｓ１０５）において、セルモニタ１５にて検出した各セル１００の電圧のいずれかがマイナス電位となった場合に、燃料電池１０への空気供給量を減少させ、燃料電池１０の出力電流値を低下させる。そして、各セル１００の電位のすべてがプラス電位となるまで燃料電池１０への空気供給量を減少させて燃料電池１０の出力電流値を低下させる。このような構成によっても、燃料電池１０で逆電位が発生することを抑制することができる。
【００９０】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、燃料電池１０の発電効率制御を燃料電池１０の起動時と停止時に行ったが、これに限らず、通常運転時において燃料電池１０の温度が所定温度を下回った場合に本発明の発電効率制御を行ってもよい。これにより、燃料電池１０内部からの水分排出を促進でき、燃料電池１０内部の残留水で反応ガスの拡散が阻害されるフラッディングを防止できる。
【００９１】
また、上記実施形態では、燃料電池温度検出手段として燃料電池温度を直接検出する温度センサ１６を用いたが、これに限らず、燃料電池温度を間接的に検出する手段を用いることもできる。例えば、燃料電池１０の発電電流と燃料電池１０の発熱量とは相関関係があるので、電流センサ１７にて検出した燃料電池１０の発電電流に基づいて燃料電池温度を間接的に求めることができる。さらに、空気排出経路２０ｂに温度センサを設け、燃料電池１０から排出される排出空気（酸化剤排ガス）の温度を検出することによっても、燃料電池温度を間接的に求めることができる。
【００９２】
また、空気排出経路２０ｂに白金等の酸化触媒を担持するように構成してもよい。燃料電池１０の発電効率制御を行う際に、仮に燃料電池１０で逆電位が発生した場合には、燃料電池１０の酸素極側に水素が移動し、空気排出経路２０ｂから水素が排出される可能性がある。このため、空気排出経路２０ｂに酸化触媒を設けることで、水素を空気中の酸素と反応させて消費することができ、外部に水素が漏れ出ることを防止できる。
【００９３】
また、空気排出経路２０ｂの内部に外気を導入し、空気排出経路２０ｂ内部のガス濃度を低下させるガス希釈手段を設けてもよい。これにより、燃料電池１０の酸素極側に水素が移動し、空気排出経路２０ｂに水素が存在する場合にも、外気によって水素を希釈して水素濃度を低下させてから外部に排出することができる。例えば空気供給経路２０ａにおける送風機２１の下流側と空気排出経路２０ｂとを接続するバイパス経路を設け、送風機２１から供給される外気を空気排出経路２０ｂに導入するように構成することができる。この場合には、バイパス経路と送風機２１とがガス希釈手段に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】第１実施形態の燃料電池システムの概念図である。
【図２】燃料電池の発電時における電流Ｉと電圧Vとの関係を示す特性図である。
【図３】第１実施形態の燃料電池システムの発電効率制御を示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態の燃料電池システムの発電効率制御を示すフローチャートである。
【図５】第１実施形態の燃料電池システムの発電効率制御を示すフローチャートである。
【図６】第２実施形態の燃料電池とスイッチ等を示す図である。
【図７】第２実施形態の燃料電池システムの発電効率制御を示すフローチャートである。
【図８】第２実施形態の燃料電池システムの発電効率制御を示すフローチャートである。
【図９】第３実施形態の燃料電池と突入電流防止回路を示す図である。
【図１０】第３実施形態の突入電流防止回路を示す図である。
【図１１】第４実施形態の燃料電池と突入電流防止回路を示す図である。
【図１２】第５実施形態の燃料電池セルの電流−電圧特性を示す図である。
【図１３】第５実施形態の燃料電池温度と燃料電池への空気供給量との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００９５】
１０…燃料電池、１５…セルモニタ、１６…温度センサ、１７…電流センサ、１８…第１スイッチ、１９…第２スイッチ、５０…制御部、６０…可変抵抗、６１、６２…突入電流防止回路。
【図１】
2006073501.tif 000003
【図２】
2006073501.tif 000004
【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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