(57)【要約】【課題】急速暖機運転やリフレッシュ制御の要求があるシステムにおいて、触媒の性能が劣化することを低減する。【解決手段】燃料電池の触媒に生じた酸化被膜を除去するリフレッシュ制御部と、低効率発電を行うことにより急速に暖機する急速暖機運転制御部と、を含む制御装置を有する燃料電池システムであり、制御装置は、急速暖機運転制御部により急速暖機運転が行われている場合にはリフレッシュ制御部によるリフレッシュ制御を禁止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の触媒に生じた酸化被膜を除去するリフレッシュ制御部と、低効率発電を行うことにより急速に暖機する急速暖機運転制御部と、を含む制御装置を有する燃料電池システムであって、
前記制御装置は、前記急速暖機運転制御部により急速暖機運転が行われている場合には前記リフレッシュ制御部によるリフレッシュ制御を禁止する、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、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
氷点下での始動時など、状況に応じて燃料電池の急速暖機運転を行う燃料電池システムが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、燃料電池システムにおいてカソードの触媒に酸化被膜が生じた際に、電圧を下げることにより、酸化被膜を分解、除去することで触媒活性を回復させるリフレッシュ制御に関する技術も開示されている。リフレッシュ制御は、燃料電池車の燃費向上のためにも必要な技術であり、従来、一定のインターバルで実施されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１８６５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、燃料電池システムにおいて上記の急速暖機運転と同時にリフレッシュ制御を行うと、触媒の性能が劣化し、発電性能が低下するおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、急速暖機運転やリフレッシュ制御の要求があるシステムにおいて、触媒の性能が劣化することを低減することができる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】
本発明の一態様に係る燃料電池システムは、燃料電池の触媒に生じた酸化被膜を除去するリフレッシュ制御部と、低効率発電を行うことにより急速に暖機する急速暖機運転制御部と、を含む制御装置を有する燃料電池システムであって、
制御装置は、急速暖機運転制御部により急速暖機運転が行われている場合にはリフレッシュ制御部によるリフレッシュ制御を禁止する、というものである。
【０００８】
本態様によれば、急速暖機中にはリフレッシュ制御を禁止することにより、触媒性能の劣化を低減することが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、急速暖機運転やリフレッシュ制御の要求があるシステムにおいて、触媒の性能が劣化することを低減することができる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】
【００１０】
【図１】燃料電池システムにおける制御フローの一例を示すチャートである。
【図２】（ａ）通運転時（ｎｅｔ効率最大）での出力と発熱量の関係を示すグラフと、（ｂ）急速運転中（低効率発電）での出力と発熱量の関係を示す
【発明を実施するための形態】
【００１１】
添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。
【００１２】
＜基本構成＞
特に図示していないが、本実施形態の燃料電池は、(1)カソード触媒が、カソードが高電位の場合に継時的に活性が低下する材料であって、(2)上記(1)に記載の触媒活性低下をカソード電位の低下により回復させるリフレッシュ処理が実行可能であって、かつ、(3)上記(2)に記載の処理を急速暖機などの低効率発電中と判断された場合にリフレッシュ制御を停止することで性能低下を抑制する制御部を備える。
【００１３】
なお、燃料電池システムは例えば車両に搭載されて用いられる。燃料電池システムは、ある要求電力に対する燃料電池の出力を任意に指令できる制御を実施できるシステムを備えている。
【００１４】
＜処理例＞
以下、急速暖機中にはリフレッシュ制御を禁止する制御の具体的な実施例を説明する（図１参照）。
【００１５】
制御部により、まず、リフレッシュ制御が必要かどうか判断する（ステップＳＰ１）。必要でなければ、リフレッシュ処理を実施せず（ステップＳＰ５）、一連の処理を終了する。
【００１６】
一方、ステップＳＰ１でリフレッシュ制御が必要と判断したら（ステップＳＰ１にてｙｅｓ）、その時点でリフレッシュ制御を行うことが、あらかじめ設定された頻度のタイミングに該当するかどうかを判断する（ステップＳＰ２）。設定頻度のタイミングでなければ、リフレッシュ処理を実施せず（ステップＳＰ５）、一連の処理を終了する。
【００１７】
一方、ステップＳＰ２で設定頻度のタイミングであると判断したら（ステップＳＰ２にてｙｅｓ）、燃料電池システムが急速暖機中でないかどうか（低効率発電中でないかどうか）を判断する（ステップＳＰ３）。急速暖機中であれば（ステップＳＰ３にてｎｏ）、リフレッシュ処理を実施せず（ステップＳＰ５）、一連の処理を終了する。
【００１８】
一方、急速暖機中でなければ（ステップＳＰ３にてｙｅｓ）、リフレッシュ処理を実施し（ステップＳＰ４）、一連の処理を終了する。
【００１９】
以上の説明のように、本実施形態では、燃料電池（システム）が急速暖機中である場合はリフレッシュ処理を実施しない処理フローとすることで（図１において破線で示す枠の部分を参照）、燃料電池の触媒性能が劣化するのを低減ないしは回避することとしている。
【００２０】
ここで、補足説明として、リフレッシュによる性能向上と劣化のメカニズム、急速暖機中にリフレッシュをしなくてもよい理由を以下に説明しておく。
【００２１】
＜リフレッシュによる性能向上と劣化のメカニズム＞
リフレッシュをすることで触媒についた酸化被膜を除去することができ、発電性能が向上する。一方で、酸化被膜を除去された状態で高電位にさらされることで触媒が溶出し、その後、低電位にさらされることで触媒が析出する。このサイクルを繰り返すことで粒径が大きくなってしまう。粒径が大きくなると、同じ質量に対する表面積が低下してしまうため、発電性能が徐々に低下する。これに対し、リフレッシュをすることで触媒についた酸化被膜を除去することができ、発電性能を向上させることができる。
【００２２】
＜急速暖機中にリフレッシュをしなくてもよい理由＞
リフレッシュは一定のインターバルで実施しているため、急速暖機中の低効率発電中でも実施してしまうおそれがある。ところが、通常、急速暖機中には発熱量を増やすためにあえて低効率発電をしているため（図２（ａ）、（ｂ）参照）、性能向上のためのリフレッシュ制御を実施しなくてよい。つまり、リフレッシュ制御はもっともｎｅｔ効率（システム全体としての正味の効率）のよいIVラインを上げるための処理であるから、急速暖機中にリフレッシュしなくてよい。
【００２３】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状およびサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、燃料電池システムに適用して好適である。
【図１】
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【図２】
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