(57)【要約】【課題】  負荷変動に伴う燃料電池の内圧変化によるＭＥＡの構造劣化等を抑制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】  ＦＣスタック内の水分量（すなわちＭＥＡの電解質膜の湿潤状態）の変化を検知することなしに、ＦＣスタックに関わるパラメータ（供給酸化ガスの加湿量や供給酸化ガスの利用率など）を調整することで、ＦＣスタックの内圧を略一定に保持する。具体的には、加湿器１２０を制御することで供給酸化ガスの加湿量を調整する一方、コンプレッサ１１０による供給酸化ガスの単位時間当たりの供給量を制御することで供給酸化ガスの利用率を調整する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池スタックと、
前記燃料電池の負荷を変動する検知手段と、
前記検知手段によって検出される負荷変動によらず、該燃料電池スタックの内圧が略一定値を保持するように、当該システムの発電に関わるパラメータを調整する制御手段と
を具備することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記制御手段は、前記検知手段によって負荷変動が検知されたとき、前記燃料電池スタックの内圧が略一定値を保持するように、該燃料電池スタックへ供給される供給ガスの加湿量、該供給ガスの利用率、該燃料電池スタックから排出される排出ガスの圧力、該燃料電池スタックの運転温度の少なくともいずれか１つのパラメータを調整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】
前記供給ガスを加湿する加湿器をさらに具備し、
前記制御手段は、前記加湿器による供給ガスへの加湿状態を制御することで前記供給ガスの加湿量を調整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】
前記供給ガスを供給する供給源をさらに具備し、
前記制御手段は、前記供給源による前記供給ガスの単位時間当たりの供給量を制御することで前記供給ガスの利用率を調整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５】
前記排出ガスを外部へ放出するパージ弁をさらに具備し、
前記制御手段は、前記パージ弁のオン・オフ時間、弁開度の少なくともいずれか一方を制御することで前記排出ガスの圧力を調整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６】
前記燃料電池スタックを冷却する冷却機構をさらに具備し、
前記制御手段は、前記冷却機構による冷却液の流量、冷却液の圧力、熱交換器との熱交換量を制御することで前記燃料電池スタックの運転温度を調整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７】
前記ガスは、前記燃料電池スタックのカソード側に供給する酸化ガスであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１の請求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、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムには、プロトン導電性を有する電解質膜を備えた燃料電池が搭載されている。この燃料電池の内部抵抗は、燃料電池内部の電解質膜の湿潤状態に応じて大きく異なり、例えば十分な湿潤が得られずに電解質膜が乾燥している場合には、内部抵抗が大きくなり燃料電池内における電力損失が増大する等の問題が発生する。
【０００３】
このような問題を解消するために、電流計や電圧計を用いて燃料電池の負荷（出力電流、出力電圧など）を検出し、この検出結果をもとに燃料電池の内部水量の過不足（すなわち、電解質膜の湿潤状態）を判定し、判定結果に基づいて燃料電池へ供給するガスの供給量や供給圧力を増加若しくは減少させて電解質膜の湿潤状態を適正に保持させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３５２８２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の如く、電解質膜の湿潤状態が実際に変化したことを検知してから上記ガスの供給量や供給圧力などを制御したのでは、制御内容が反映されるまでの間、電解質膜の湿潤状態は適正化されない。かかる期間は電解質膜の湿潤状態の変化に起因する燃料電池の内圧変化によって電解質膜へ動荷重が加わり、電解質膜を含むＭＥＡ(Membrane Electrode Assembly)の構造劣化を招来してしまうといった問題があった。
【０００６】
本発明は以上説明した事情を鑑みてなされたものであり、負荷変動に伴う燃料電池の内圧変化によるＭＥＡの構造劣化等を抑制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】
【０００７】
上述した問題を解決するため、本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池スタックの負荷変動によらず、該燃料電池スタックの内圧が略一定値を保持するように、当該システムの発電に関わるパラメータ（例えば、燃料電池スタックへ供給する供給ガスの加湿量、該供給ガスの利用率、前記燃料電池スタックから排出される排出ガスの圧力、該燃料電池スタックの運転温度など）を調整することを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によれば、負荷変動によらず、燃料電池スタックの内圧が略一定値を保持するように発電に関わるパラメータが調整されるため、燃料電池燃スタックの内圧変化によってＭＥＡの構造が劣化してしまうといった問題を未然に抑制することが可能となる。
【０００９】
ここで、前記ガスは、前記燃料電池スタックのカソード側に供給する酸化ガスでも良いが、該燃料電池スタックのアノード側に供給する燃料ガス（水素ガスなど）であっても良い。
【００１０】
また、本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックの負荷を検知する検知手段と、前記検知手段によって負荷変動が検知されたとき、前記燃料電池スタックの内圧が略一定値を保持するように、該燃料電池スタックへ供給される供給ガスの加湿量、該供給ガスの利用率、該燃料電池スタックから排出される排出ガスの圧力、該燃料電池スタックの運転温度の少なくともいずれか１つのパラメータを調整する制御手段とを具備する態様であっても良い。
【００１１】
ここで、上記構成にあっては、前記供給ガスを加湿する加湿器をさらに具備し、前記制御手段は、前記加湿器の動作を制御することで前記供給ガスの加湿量を調整する態様が好ましく、また、前記供給ガスを供給する供給源をさらに具備し、前記制御手段は、前記供給源による前記供給ガスの単位時間当たりの供給量を制御することで前記供給ガスの利用率を調整する態様も好ましい。
【００１２】
さらに、前記排出ガスを外部へ放出するパージ弁をさらに具備し、前記制御手段は、前記パージ弁のオン・オフ時間、弁開度の少なくともいずれか一方を制御することで前記排出ガスの圧力を調整する態様や、前記燃料電池スタックを冷却する冷却機構をさらに具備し、前記制御手段は、前記冷却機構の動作を制御することで前記燃料電池スタックの運転温度を調整する態様も好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、負荷変動に伴う燃料電池の内圧変化によるＭＥＡの構造劣化等を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
Ａ．本実施形態
図１は本実施形態に係わる燃料電池システム１００の概略構成を示している。なお、以下に示す本実施形態では、燃料電池システム１００を燃料電池自動車（ＦＣＨＶ；Fuel Cell Hyblid Vehicle）の車載発電システムとして用いる場合を想定するが、各種移動体（例えば、船舶や飛行機など）に搭載される発電システムや定置用発電システムとして用いても良い。
【００１６】
ＦＣスタック（燃料電池）１４０は、供給される燃料ガス及び酸化ガスから電力を発生する手段であり、複数の単セルを直列に積層したスタック構造を有している。このＦＣスタック１４０は、燃料ガス通路１４１、酸化ガス通路１４２及び各セル毎に設けられたＭＥＡ(membrane electrode assembly)等を備えており、当該スタックに供給される水素ガスなどの燃料ガスは燃料ガス通路１４１を流れる一方、加湿器１２０を通じて加湿された空気などの酸化ガス（供給酸化ガス）は酸化ガス通路１４２を流れる。また、このＦＣスタック１４０には、駆動モータなどの負荷１７０に供給される負荷電流Ｊを測定するための電流計２０が設けられている。
【００１７】
図２は、ＦＣスタック１４０の単セル２４０の構成を示す図である。
単セル２４０は、電解質膜２４１が触媒層２４２、拡散層２４３によって挟まれたＭＥＡ２４４と、各ガスを流すための溝（流路）が形成されたセパレータ２４５とを備えている。かかる単セル２４０が複数積層されたＦＣスタック１４０では、以下に示す電気化学反応が起こり電気エネルギが発生する。
（アノード極側）  Ｈ2  →  ２Ｈ+＋２ｅ-
（カソード極側）  ２Ｈ+＋１／２Ｏ2＋２ｅ-  →  Ｈ2Ｏ
【００１８】
このように、各セル２４０では発電に伴って水が生成される。かかる生成水がセル中に多く残るようになると、ＭＥＡ２４４の電解質膜２４１が生成水を吸収して膨張し、膨潤圧が上がる。この膨潤圧の上昇に伴ってＦＣスタック１４０の内圧も上がる（図２に示す実線矢印参照）。一方、生成水がセル中に僅かしか残らないようになると、ＭＥＡ２４４の電解質膜２４１が脱水して収縮し、膨潤圧が下がる。この膨潤圧の低下に伴ってＦＣスタック１４０の内圧も下がる（図２に示す点線矢印参照）。このように、ＭＥＡ２４４の含水量とＦＣスタック１４０の内圧には相関関係がある。ここで、ＦＣスタック１４０の内圧とは、締結状態下のＦＣスタックを構成する単セル２４０内部の圧力と解釈したり、この内圧と関連するＭＥＡ２４４（電解質膜２４１）の含水状態を表す膨潤圧と解釈しても良い。
【００１９】
このＭＥＡ２４４の含水量の変化によってＭＥＡ２４４が膨張したり、収縮したりすると、ＭＥＡ２４４がセパレータ２４５の溝に食い込んだり、離れたりといった現象が起こる。このような現象が繰り返されることにより、ＭＥＡ２４４の耐久性、信頼性が低下し、最悪の場合にはＭＥＡ２４４の電解質膜２４１に穴があき、クロスリークが発生する。本実施形態では、このような現象を抑制するべく、ＭＥＡ２４４の膨潤圧、ひいてはＦＣスタック１４０の内圧が略一定値を保持するように、ＦＣスタック１４０の発電に関わる種々のパラメータ（供給酸化ガスの加湿量、利用率など；詳細は後述）を調整する。
【００２０】
図１に示す加湿器１２０は、水蒸気交換膜１２１を介してＦＣスタック１４０の酸化ガス通路１４２から排出される酸化オフガスとＦＣスタック１４０の酸化ガス通路１４２に供給される供給酸化ガスとの間で水交換、熱交換を行う手段である。この供給酸化ガスへの加湿の制御は、加湿器１２０を通過する酸化オフガスの流量を調整することによって実現される。なお、加湿器１２０は、供給酸化ガスの過湿状態（供給酸化ガスへの水分供給量、ガス量、ガス圧）を制御することができるのであれば、どのような加湿器１２０であっても良く、また、酸化オフガスと供給酸化ガスとの間で水交換等を行う加湿器１２０の代わりに、水交換などを行わない加湿器を用いても良い。
【００２１】
また、酸化オフガス流路１１上の加湿器１２０の前段には、酸化オフガスについて加湿器１２０を通過させるか、或いはバイパスさせるかを切り換えるためのバイパスバルブ１６０が設けられている（図１参照）。このバイパスバルブ１６０の開度（リニア弁の場合）などを制御することで加湿器１２０に導入する酸化オフガス流量を調整する。なお、バイパスバルブ１６０としてオン・オフ弁を採用した場合には、弁のオン・オフ時間等を制御することで加湿器１２０に導入する酸化オフガス流量を調整しても良い。
【００２２】
コンプレッサやブロアなどの供給源（以下、コンプレッサを想定）１１０は、外部から供給酸化ガスを取り込む手段である。コンプレッサ１１０によって取り込まれた供給酸化ガスは、供給ガス流路１０、加湿器１２０を経由してＦＣスタック１４０の酸化ガス通路１４２に供給される。ここで、加湿器１２０の上流側の供給ガス流路１０には供給酸化ガスの流量Ｑを測定する流量センサ（検出手段）２２が設けられている。ＦＣスタック１４０の酸化ガス通路１４２に供給された供給酸化ガスは、電気化学反応によって所定量消費された後、酸化オフガスとしてオフガス流路１１に排出される。
【００２３】
冷却機構１３０は、ＦＣスタック１４０を冷却する装置であり、冷却水等の冷媒の温度Ｔを検出する温度センサ２７のほか、冷却水を加圧して循環させるポンプ、冷却水の熱を外部に放熱する熱交換器（いずれも図示略）などを備えている。
【００２４】
ＥＣＵ（制御手段）１５０は、ＲＯＭやハードディスクなどのメモリに内蔵されている各種制御プログラムを実行することにより、燃料電池システム１００の各部を中枢的に制御する。また、ＥＣＵ１５０は、各センサから供給されるセンサ信号に基づいてＦＣスタック１４０の内圧を略一定に保持するための制御を行う（以下に示す第１の方法、第２の方法参照）。
【００２５】
＜第１の方法；供給酸化ガスの加湿量を制御する態様＞
図３は、一定の供給酸化ガスの利用率のもと、ＦＣスタック１４０の負荷率が２５％、１００％に設定されたときの供給酸化ガスの相対湿度ＲＨとＦＣスタック１４０の内圧との関係を示す特性図である。なお、利用率とは、反応に使用された供給酸化ガスの割合をいい、負荷率とは、定格負荷に対しての割合をいう。
【００２６】
第１の方法では、ＦＣスタック１４０の負荷率の変化（負荷変動）によらず、ＦＣスタック１４０の内圧が制御目標値Ｐｇ（図３の破線参照）を保持するように、供給酸化ガスの加湿量を制御する。例えば、ＦＣスタック１４０の負荷率が２５％から１００％に変化した場合には、供給酸化ガスの相対湿度ＲＨが略８５％から略６０％に変わるように供給酸化ガスの加湿量を制御する。これにより、ＦＣスタック１４０の内圧は制御目標値Ｐｇに保持される。
【００２７】
より具体的には、ＦＣスタック１４０の負荷率が大きくなると、ＭＥＡ２４４の含水量は増大し、膨張してしまう。かかる場合には、加湿器１２０による供給酸化ガスの加湿量（すなわち相対湿度ＲＨ）を低く設定する制御を行う。供給酸化ガスの加湿量を低く設定することでＭＥＡ２４４の含水量は減少し、ＦＣスタック１４０の内圧は一定値（すなわち制御目標値Ｐｇ）に保持される。
【００２８】
これとは逆に、ＦＣスタック１４０の負荷率が小さくなると、ＭＥＡ２４４の含水量は減少し、収縮してしまう。かかる場合には、加湿器１２０による供給酸化ガスの加湿量（すなわち相対湿度ＲＨ）を高く設定する制御を行う。供給酸化ガスの加湿量を高く設定することでＭＥＡ２４４の含水量は増大し、ＦＣスタック１４０の内圧は一定値（すなわち制御目標値Ｐｇ）に保持される。
【００２９】
＜第２の方法；供給酸化ガスの利用率を制御する態様＞
図４は、一定の供給酸化ガスの加湿条件のもと、ＦＣスタック１４０の負荷率が２５％、１００％に設定されたときの供給酸化ガスの利用率ＵＲとＦＣスタック１４０の内圧との関係を示す特性図である。
【００３０】
第２の方法では、ＦＣスタック１４０の負荷率の変化（負荷変動）によらず、ＦＣスタック１４０の内圧が制御目標値Ｐｇ（図３の破線参照）に保持されるように、供給酸化ガスの利用率を制御する。例えば、ＦＣスタック１４０の負荷率が２５％から１００％に変化した場合には、供給酸化ガスの利用率ＵＲが略５８％から略４０％に変わるように供給酸化ガスの利用率を制御する。これにより、ＦＣスタック１４０の内圧は制御目標値Ｐｇに保持される。
【００３１】
より具体的には、ＦＣスタック１４０の負荷率が大きくなると、ＭＥＡ２４４の含水量は増大し、膨張してしまう。かかる場合には、コンプレッサ１１０による供給酸化ガスの単位時間当たりの供給量を増やし、供給酸化ガスの利用率ＵＲを下げる制御を行う。供給酸化ガスの利用率ＵＲを下げることでＦＣスタック１４０から外部へ排出される水分量が増加し、ＭＥＡ２４４の含水量は減少する。これにより、ＦＣスタック１４０の内圧は一定値（すなわち制御目標値Ｐｇ）に保持される。
【００３２】
これとは逆に、ＦＣスタック１４０の負荷率が小さくなると、ＭＥＡ２４４の含水量は減少し、収縮してしまう。かかる場合には、エアコンプレッサ（供給源）１１０による供給酸化ガスの単位時間当たりの供給量を減らし、供給酸化ガスの利用率ＵＲを上げる制御を行う。供給酸化ガスの利用率ＵＲを上げることでＦＣスタック１４０から外部へ排出される水分量が減少し、ＭＥＡ２４４の含水量は増加する。これにより、ＦＣスタック１４０の内圧は一定値（すなわち制御目標値Ｐｇ）に保持される。
【００３３】
このように、本実施形態においてはＦＣスタック１４０の負荷率の変化（負荷変動）によらず、ＦＣスタック１４０の内圧が一定値を保持するように、供給酸化ガスの加湿量、または供給酸化ガスの利用率を制御（調整）する。実際には、ＥＣＵ１５０がＦＣスタック１４０の内圧を制御目標値Ｐｇに保持するための負荷電流−加湿量特性マップ、または負荷電流−利用率特性マップ（いずれも図示略）を利用して制御を行う。下記式（１）、（２）は、負荷電流−加湿量特性マップ、負荷電流−利用率特性マップを構成する供給酸化ガスの加湿量、供給酸化ガスの利用率を調整因子としたときの等スタック内圧線を表す関数である。これら各マップを利用してＦＣスタック１４０の内圧を制御する場合の具体的な動作について図５、図６を参照して説明する。
ＵＲair＝ｆ（Ｐ，ｊ）  ・・・（１）
ＲＨair＝ｇ（Ｐ，ｊ）  ・・・（２）
【００３４】
＜第１の方法＞
図５は、第１の方法を用いてＦＣスタック１４０の内圧を制御する場合のフローチャートである。この図５に示す制御は、ＥＣＵ１５０によって所定時間間隔で繰り返し実行される。
【００３５】
ＥＣＵ１５０は、電流計２０から供給される検知信号に基づき、ＦＣスタック１４０の負荷電流Ｊを検知する（ステップＳａ１）。ＥＣＵ１５０は、検知した負荷電流Ｊと負荷電流−加湿量特性マップを利用して制御目標値Ｐｇに見合った供給酸化ガスの加湿量を求め、求めた加湿量を加湿器１２０に設定する（ステップＳａ２）。
【００３６】
ステップＳａ３に進むと、ＥＣＵ１５０はＦＣスタック１４０の負荷電流Ｊが変動したか否かを検出する。ＥＣＵ１５０は負荷電流Ｊの変動を検出するまでの間、ステップＳａ３の処理を繰り返し実行する。ＥＣＵ１５０は負荷電流Ｊの変動を検出すると（ステップＳａ３；ＹＥＳ）、制御目標値Ｐｇが保持されるような供給酸化ガスの加湿量を求め、求めた加湿量を加湿器１２０に再設定し（ステップＳａ４）、処理を終了する。
【００３７】
＜第２の方法＞
図６は、第２の方法を用いてＦＣスタック１４０の内圧を制御する場合のフローチャートである。この図６に示す制御も上記制御と同様、ＥＣＵ１５０によって所定時間間隔で繰り返し実行される。
【００３８】
ＥＣＵ１５０は、電流計２０から供給される検知信号に基づき、ＦＣスタック１４０の負荷電流Ｊを検知する（ステップＳｂ１）。ＥＣＵ１５０は、検知した負荷電流Ｊと負荷電流−利用率特性マップを利用して制御目標値Ｐｇに見合った供給酸化ガスの利用率を求める。ＥＣＵ１５０は、求めた供給酸化ガスの利用率に基づき、供給酸化ガスの供給量をコンプレッサ１１０に設定する（ステップＳｂ２）。
【００３９】
ステップＳｂ３に進むと、ＥＣＵ１５０はＦＣスタック１４０の負荷電流Ｊが変動したか否かを検出する。ＥＣＵ１５０は負荷電流Ｊの変動を検出するまでの間、ステップＳｂ３の処理を繰り返し実行する。ＥＣＵ１５０は負荷電流Ｊの変動を検出すると（ステップＳｂ３；ＹＥＳ）、制御目標値Ｐｇが保持されるような供給酸化ガスの利用率を求める。ＥＣＵ１５０は求めた供給酸化ガスの利用率に基づき、供給酸化ガスの供給量をコンプレッサ１１０に再設定し（ステップＳｂ４）、処理を終了する。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態によれば、ＦＣスタック内の水分量（すなわちＭＥＡの電解質膜の湿潤状態）の変化を検知することなしに、ＦＣスタックに関わるパラメータ（供給酸化ガスの加湿量や供給酸化ガスの利用率）を調整することで、ＦＣスタックの内圧を略一定に保持する。従って、ＦＣスタック内の水分量の変化を検知してからガス供給量や供給圧力などを制御する従来技術に比べて、ＭＥＡの耐久性、信頼性を向上させることが可能となる。
【００４１】
Ｂ．変形例
上述した本実施形態では、ＦＣスタック１４０の内圧を略一定に保持するためのパラメータとして、供給酸化ガスの加湿量や供給酸化ガスの利用率を例示したが、以下に示すＦＣスタック１４０から排出される排出ガスの圧力（背圧）やＦＣスタック１４０の運転温度を利用しても良い。
【００４２】
＜第３の方法；排出ガスの圧力を制御する態様＞
第３の方法では、ＦＣスタック１４０の負荷率の変化（負荷変動）によらず、ＦＣスタック１４０の内圧が制御目標値Ｐｇに保持されるように、背圧を調整する。
具体的には、ＦＣスタック１４０から排出される酸化オフガス等をシステム外部へ放出するパージ弁の開度（リニア弁の場合）を制御することで背圧を調整する。
【００４３】
例えば、ＦＣスタック１４０の負荷率が大きくなると、ＭＥＡ２４４の含水量は増大し、膨張してしまう。かかる場合には、パージ弁の開度を拡げる制御を行う。パージ弁の開度を拡げることで背圧は下がり、ＭＥＡ２４４からの水の持ち去り力が増し、ＭＥＡ２４４は適度な含水状態に戻ることになる。これに伴い、ＭＥＡ２４４の電解質膜の膨潤圧は下がるため、ＦＣスタック１４０の内圧も下がり、内圧は一定値（すなわち制御目標値Ｐｇ）に保持される。
【００４４】
これとは逆に、ＦＣスタック１４０の負荷率が小さくなると、ＭＥＡ２４４の含水量は減少し、収縮してしまう。かかる場合には、パージ弁の開度を絞る制御を行う。パージ弁の開度を絞ることで背圧は上がり、ＭＥＡ２４４からの水の持ち去り力が減り、ＭＥＡ２４４は適度な含水状態に戻ることになる。これに伴い、ＭＥＡ２４４の電解質膜の膨潤圧は上がるため、ＦＣスタック１４０の内圧も上がり、内圧は一定値（すなわち制御目標値Ｐｇ）に保持される。なお、上記例では、パージ弁としてリニア弁を利用したが、オン・オフ弁を利用しても良い。パージ弁としてオン・オフ弁を利用した場合には、オン・オフ時間を制御することで背圧を調整すれば良い。
【００４５】
＜第４の方法；排出ガスの温度を制御する態様＞
第４の方法では、ＦＣスタック１４０の負荷率の変化（負荷変動）によらず、ＦＣスタック１４０の内圧が制御目標値Ｐｇに保持されるように、ＦＣスタック１４０の運転温度を調整する。
【００４６】
具体的には、ＦＣスタック１４０を冷却する冷却機構１３０の動作を制御することで、ＦＣスタック１４０の運転温度を調整する。例えば、ＦＣスタック１４０の負荷率が大きくなると、ＭＥＡ２４４の含水量は増大し膨張してしまう。かかる場合には、ＦＣスタック１４０の運転温度を上げるように、例えば冷却機構１３０を循環する冷媒（冷却液）の流量を下げる制御を行う。冷媒の流量を下げることでＦＣスタック１４０の内部の温度（すなわち運転温度）は上がり、ＭＥＡ２４４の含水量が減少する。これに伴ってＦＣスタック１４０の内圧も下がり、かかる内圧は一定値（すなわち制御目標値Ｐｇ）に保持される。
【００４７】
これとは逆に、ＦＣスタック１４０の負荷率が小さくなると、ＭＥＡ２４４の含水量は減少し、収縮してしまう。かかる場合には、ＦＣスタック１４０の運転温度を下げるように、例えば冷却機構１３０を循環する冷媒の流量を上げる制御を行う。冷媒の流量を上げることでＦＣスタック１４０の内部の温度（すなわち運転温度）は下がり、ＭＥＡ２４４の含水量が増大する。これに伴ってＦＣスタック１４０の内圧も上がり、かかる内圧は一定値（すなわち制御目標値Ｐｇ）に保持される。
【００４８】
なお、上記例では冷媒の流量を変えることでＦＣスタック１４０の運転温度を調整したが、冷媒の圧力を変えたり、冷却機構１４０と熱交換器（ラジエターなど；図示略）との熱交換量を変えることでＦＣスタック１４０の運転温度を調整しても良い。以上説明したように、背圧やＦＣスタック１４０の運転温度を調整することで、ＦＣスタック１４０の内圧を略一定に保持させても良い。
【００４９】
なお、これら背圧やＦＣスタック１４０の運転温度の調整は、本実施形態と同様、ＦＣスタック１４０の内圧を略一定に保持するための負荷電流−背圧特性マップ、または負荷電流−運転温度特性マップを利用して行われる。また、以上説明した内容は、燃料電池１４０のアノード側に供給等される酸化ガスに限る趣旨ではなく、燃料電池１４０のカソード側に供給等される燃料ガス（水素ガスなど）についても同様に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本実施形態に係る燃料電池システムの構成を示す図である。
【図２】同実施形態に係るＦＣスタックの単セルの構成を示す図である。
【図３】同実施形態に係る相対湿度とＦＣスタックの内圧との関係を示す特性図である。
【図４】同実施形態に係る利用率とＦＣスタックの内圧との関係を示す特性図である。
【図５】同実施形態に係るＦＣスタックの内圧を制御する場合のフローチャートである。
【図６】同実施形態に係るＦＣスタックの内圧を制御する場合のフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１００・・・燃料電池システム、１１０・・・コンプレッサ、１２０・・・加湿器、１２１・・・水蒸気交換膜、１３０・・・冷却機構、１４０・・・燃料電池、１４１・・・燃料ガス通路、１４２・・・酸化ガス通路、１５０・・・ＥＣＵ、１６０・・・バイパスバルブ、１０・・・供給酸化ガス流路、１１・・・酸化オフガス流路、２７・・・温度センサ、２２・・・流量センサ、２０・・・電流センサ。
【図１】
2006236917.tif 000003
【図２】
2006236917.tif 000004
【図３】
2006236917.tif 000005
【図４】
2006236917.tif 000006
【図５】
2006236917.tif 000007
【図６】
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