(57)【要約】【課題】  リフレッシュ運転後の発電を安定化することができる燃料電池システムを提供する。【解決手段】  燃料電池システムは、酸化剤ガス及び燃料ガスが供給されることにより発電する燃料電池と、前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する供給部と、前記燃料電池から前記酸化剤ガスを排出する排出路と、前記排出路から排出される前記酸化剤ガスの流量を調整する弁と、前記燃料電池の発電性能を回復させるリフレッシュ運転を行い、前記供給部の前記酸化剤ガスの供給量及び前記弁の開度を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記リフレッシュ運転中、前記リフレッシュ運転前の前記供給量を維持し、前記燃料電池のセル電圧が所定値以下となるように前記弁の開度を前記リフレッシュ運転前より低下させ、前記リフレッシュ運転後、前記弁の開度を前記リフレッシュ運転中より増加させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化剤ガス及び燃料ガスが供給されることにより発電する燃料電池と、
前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する供給部と、
前記燃料電池から前記酸化剤ガスを排出する排出路と、
前記排出路から排出される前記酸化剤ガスの流量を調整する弁と、
前記燃料電池の発電性能を回復させるリフレッシュ運転を行い、前記供給部の前記酸化剤ガスの供給量及び前記弁の開度を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記リフレッシュ運転中、前記リフレッシュ運転前の前記供給量を維持し、前記燃料電池のセル電圧が所定値以下となるように前記弁の開度を前記リフレッシュ運転前より低下させ、
前記リフレッシュ運転後、前記弁の開度を前記リフレッシュ運転中より増加させる、
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、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリン自動車とは異なる新しい自動車として、例えば、特許文献１及び２に記載されているような燃料電池を搭載した燃料電池自動車（FCV : Fuel Cell Vehicle）が注目されている。ＦＣＶに搭載された燃料電池は、燃料の水素と、空気中の酸素とを化学反応させることにより発電してモータを駆動する。
【０００３】
燃料電池は、化学反応を促進する白金触媒が時間の経過とともに酸化し、その酸化物が白金触媒の表面に蓄積されることで発電性能が低下する。このため、燃料電池システムは、酸素及び水素の一方の供給量を低下させることにより燃料電池のセル電圧を一時的に低下させる。これにより、酸化物が還元されるため、燃料電池の発電性能が回復する。なお、このように発電性能を回復させる動作を、以下の説明で「リフレッシュ運転」と表記する。
【０００４】
リフレッシュ運転に関し、例えば特許文献３には、酸素濃度を低下させることによりセル電圧を低下させる点が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１５２２２７号公報
【特許文献２】特開２００８−２１８０５０号公報
【特許文献３】特開２０１５−９５３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
リフレッシュ運転では、燃料電池のセル電圧が一時的に低下するため、出力電流が増加すると、発電により生ずる水分（以下、「生成水」と表記）が増加して燃料電池がフラッディング状態となる場合がある。このとき、燃料電池への空気の供給量は減少しているため、燃料電池内の空気の流量不足により燃料電池から水分（液水と水蒸気）が十分に排出されないおそれがある。
【０００７】
この場合、多くの水分が燃料電池内の空気の流路に残り、さらに飽和水蒸気圧の低下により液水の量が増加するため、リフレッシュ運転後に燃料電池の負荷が上昇したとき、十分な量の空気が流路に流れずに燃料電池の発電が不安定となるおそれがある。なお、この問題は、ＦＣＶに搭載された燃料電池システムに限定されず、他の用途の燃料電池システムにも同様に存在する。
【０００８】
そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、リフレッシュ運転後の発電を安定化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】
【０００９】
本明細書に記載の燃料電池システムは、酸化剤ガス及び燃料ガスが供給されることにより発電する燃料電池と、前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する供給部と、前記燃料電池から前記酸化剤ガスを排出する排出路と、前記排出路から排出される前記酸化剤ガスの流量を調整する弁と、前記燃料電池の発電性能を回復させるリフレッシュ運転を行い、前記供給部の前記酸化剤ガスの供給量及び前記弁の開度を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記リフレッシュ運転中、前記リフレッシュ運転前の前記供給量を維持し、前記燃料電池のセル電圧が所定値以下となるように前記弁の開度を前記リフレッシュ運転前より低下させ、前記リフレッシュ運転後、前記弁の開度を前記リフレッシュ運転中より増加させる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、リフレッシュ運転後の発電を安定化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】燃料電池システムの一例を示す構成図である。
【図２】リフレッシュ運転におけるセル電圧、燃料電池の出力電流、背圧弁の開度、カソードの圧力、及びエアコンプレッサの回転数の変化の一例を示すタイムチャートである。
【図３】リフレッシュ運転の処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】リフレッシュ運転の前後のセル電圧の変化の一例を示す図である。
【図５】リフレッシュ運転の処理の他の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、燃料電池システムの一例を示す構成図である。燃料電池システム１は、ＦＣＶなどの車両に搭載され、車両を駆動するモータＭに電力を供給する。なお、以下に述べる燃料電池システム１の構成は、ＦＣＶに搭載されたものに限定されず、他の用途の燃料電池システムにも適用することが可能である。
【００１３】
燃料電池システム１は、ＥＣＵ（Electrical Control Unit）１０と、エアコンプレッサ１１と、空気供給路１２と、背圧弁１４と、空気排出路１５と、水素タンク１６と、燃料ガス調圧弁１７と、燃料ガス供給路１８と、燃料ガス排出路２１と、パージ弁２２と、燃料電池２３とを備える。燃料電池システム１は、さらに、再循環経路２０と、水素循環ポンプＰｈと、ＤＣ−ＤＣコンバータ２５と、ＤＣ−ＡＣインバータ２６と、温度センサＴｓと、電圧センサＥｓと、インピーダンス測定器Ｚｓとを備える。
【００１４】
ＥＣＵ１０は、制御部の一例であり、燃料電池システム１の動作を制御する。ＥＣＵ１０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサを有し、ＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶手段から読み出したプログラムに従って動作する。なお、ＥＣＵ１０は、プログラムで動作するものに限定されず、ハードウェアのみで動作するものであってもよい。
【００１５】
ＥＣＵ１０は、各種の指令及び制御処理に従って制御信号Ｓ１〜Ｓ５を出力し、また、検出信号Ｓ６，Ｓ７及び測定信号Ｓ８が入力されることにより、各制御処理で用いるパラメータの通知を受ける。制御信号Ｓ１は、エアコンプレッサ１１の回転数の制御に用いられる。制御信号Ｓ２は、背圧弁１４の開度の制御に用いられる。制御信号Ｓ３は、燃料電池２３からＤＣ−ＤＣコンバータ２５に出力される出力電流の制御に用いられる。制御信号Ｓ４は、燃料ガス調圧弁１７の開度の制御に用いられる。制御信号Ｓ５は、パージ弁２２の開度の制御に用いられる。
【００１６】
検出信号Ｓ６は、温度センサＴｓが検出した燃料電池２３の温度の通知に用いられる。検出信号Ｓ７は、電圧センサＥｓが検出したセル電圧の通知に用いられる。測定信号Ｓ８は、インピーダンス測定器Ｚｓが検出した燃料電池２３のインピーダンスの通知に用いられる。
【００１７】
燃料電池２３には、燃料ガスの一例である水素ガスを燃料電池２３に供給するための燃料ガス供給路１８と、発電に使用した水素ガスを燃料電池２３から排出するための燃料ガス排出路２１とが接続されている。燃料ガス供給路１８には、水素タンク１６及び燃料ガス調圧弁１７が、この順に接続されている。
【００１８】
水素タンク１６は、水素ガス（Ｈ２）の供給装置であり、内部に水素ガスを高圧の状態で貯留している。水素ガスは、水素タンク１６から燃料ガス調圧弁１７を経由して燃料電池２３のアノード側に導入される。
【００１９】
水素ガスは、燃料ガス調圧弁１７を通過することで圧力が調整される。燃料ガス調圧弁１７は、ＥＣＵ１０からの制御信号Ｓ４に基づいて弁の開度を調整することで、燃料電池２３に供給される水素ガスの圧力を調整する。
【００２０】
燃料電池２３から排出された水素ガス（つまりオフガス）は、燃料ガス排出路２１に導かれる。燃料ガス排出路２１の途中には、パージ弁２２が設けられている。
【００２１】
パージ弁２２は、ＥＣＵ１０からの制御信号Ｓ５に従って開閉される。パージ弁２２は、燃料電池２３内から水素ガスを掃気する場合に開放される。
【００２２】
燃料ガス排出路２１からは再循環経路２０が分岐している。分岐した再循環経路２０は燃料ガス供給路１８に接続されている。再循環経路２０には水素循環ポンプＰｈが設けられており、水素循環ポンプＰｈは、燃料電池２３から燃料ガス排出路２１に排出された水素ガスを、再循環経路２０を経由して燃料ガス供給路１８に導く。再循環経路２０から燃料ガス供給路１８に導かれた水素ガスは、燃料電池２３に再循環される。
【００２３】
また、燃料電池２３には、空気を燃料電池２３に供給するための空気供給路１２と、発電に使用した空気を燃料電池２３から排出するための空気排出路１５とが接続されている。空気供給路１２にはエアコンプレッサ１１が接続され、空気排出路１５には、弁の一例である背圧弁１４が接続されている。
【００２４】
エアコンプレッサ１１は、供給部の一例であり、燃料電池２３に、酸化剤ガスの一例である空気を供給する。より具体的には、エアコンプレッサ１１は、例えば車両の外部から、酸素（Ｏ２）を含む空気を取り込んで燃料電池２３に圧送する。
【００２５】
エアコンプレッサ１１は、ＥＣＵ１０からの制御信号Ｓ１に従ってモータの回転数が制御される。つまり、ＥＣＵ１０は、制御信号Ｓ１によりエアコンプレッサ１１の空気の供給量を制御する。
【００２６】
背圧弁１４は、空気排出路１５に設けられ、空気排出路１５から排出される空気の流量を開度に応じて調整する。背圧弁１４は、ＥＣＵ１０からの制御信号Ｓ２に従って開度が制御される。つまり、ＥＣＵ１０は、制御信号Ｓ２により背圧弁１４の開度を制御する。
【００２７】
燃料電池２３は、複数個がスタックされることにより燃料電池スタックを構成する。燃料電池２３は、水素ガスが供給されるアノード電極（燃料極）２３ａと、空気が供給されるカソード電極（空気極）２３ｃと、アノード電極２３ａ及びカソード電極２３ｃに挟まれた電解質膜２３ｂとを備える。
【００２８】
アノード電極２３ａ、カソード電極２３ｃ、及び電解質膜２３ｂは、膜電極接合体（MEA: Membrane Electrode Assembly）を構成する。水素及び酸素は、化学反応することにより水と電気を生成する。このように、燃料電池２３は、水素及び酸素が供給されることにより発電し、車両を駆動するモータＭに電力を供給する。
【００２９】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２５は、例えば昇降圧チョッパ回路を含み、燃料電池２３の出力電圧を変換する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２５は、昇降圧チョッパ回路内に設けられたＦＥＴ（Field Effect Transistor）などの複数のスイッチング素子をオンオフ制御することにより電圧を変換する。
【００３０】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２５は、ＥＣＵ１０からの制御信号Ｓ３により燃料電池２３から引き出す電流が制御される。つまり、ＥＣＵ１０は、制御信号Ｓ３により燃料電池２の出力電流を制御する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２５の出力電流は、ＤＣ−ＡＣインバータ２６に入力される。
【００３１】
ＤＣ−ＡＣインバータ２６は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２５の出力電流を直流から三相交流に変換する。ＤＣ−ＡＣインバータ２６は、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御方式に基づいてスイッチング素子がオンオフ制御することで電流を変換する。ＤＣ−ＡＣインバータ２６の出力電流はモータＭに出力される。
【００３２】
温度センサＴｓは、例えば燃料電池２３の冷却水の流路出口（不図示）に設けられ、燃料電池２３の温度を検出する。温度センサＴｓは、検出した温度を検出信号Ｓ６によりＥＣＵ１０に通知する。
【００３３】
電圧センサＥｓは、例えば、燃料電池２３の電力の出力ラインに設けられ、燃料電池２３のセル電圧を検出する。電圧センサＥｓは、検出した電圧を検出信号Ｓ７によりＥＣＵ１０に通知する。
【００３４】
インピーダンス測定器Ｚｓは、ＤＣ−ＤＣコンバータ２５に接続され、燃料電池２３のインピーダンス、つまり抵抗値を測定する。インピーダンス測定器Ｚｓは、測定した抵抗値を測定信号Ｓ８によりＥＣＵ１０に通知する。
【００３５】
燃料電池２３の電解質膜２３ｂの表面には、化学反応を促進する白金触媒が塗布されている。白金触媒は発電により酸化し、その酸化物が白金触媒の表面に蓄積されることで燃料電池２３の発電性能は低下する。
【００３６】
このため、ＥＣＵ１０は、発電性能を回復するリフレッシュ運転を行う。ＥＣＵ１０は、リフレッシュ運転中、背圧弁１４を絞って燃料電池２３内の空気の濃度（以下、「空気濃度」）を低下させることにより燃料電池２３のセル電圧を一時的に例えば０．６（Ｖ）以下に制御する。これにより、酸化物が還元されるため、燃料電池２３の発電性能が回復する。なお、セル電圧の制御の目標値は０．６（Ｖ）に限定されない。
【００３７】
図２は、リフレッシュ運転におけるセル電圧、燃料電池２３の出力電流、背圧弁１４の開度、カソードの圧力、及びエアコンプレッサ１１の回転数の変化の一例を示すタイムチャートである。グラフＧ１〜Ｇ５の横軸は時間を示し、時間Ｔｆはリフレッシュ運転の開始時刻であり（「リフレッシュ開始」参照）、時間Ｔｅ（＞Ｔｆ）はリフレッシュ運転の終了時刻（「リフレッシュ終了」参照）である。つまり、リフレッシュ運転の実行期間は時間Ｔｆ〜Ｔｅの期間である。
【００３８】
グラフＧ１は、時間経過に対する燃料電池２３のセル電圧（Ｖ）の変化を示す。グラフＧ２は、時間経過に対する燃料電池２３の出力電流（Ａ）の変化を示す。グラフＧ３は、時間経過に対する背圧弁１４の開度の変化を示す。グラフＧ４は、時間経過に対する燃料電池２３のカソード内の圧力（Ｐａ）の変化を示す。グラフＧ５は、時間経過に対するエアコンプレッサの回転数の変化を示す。
【００３９】
本例において、リフレッシュ運転前、セル電圧、出力電流、開度、圧力、及び回転数は一定に維持されていると仮定する。
【００４０】
ＥＣＵ１０は、リフレッシュ運転中、リフレッシュ運転前（時間＜Ｔｆ）のエアコンプレッサ１１のモータの回転数Ｒｃ（ｒｐｍ）を維持する。より具体的には、ＥＣＵ１０は、リフレッシュ運転中、リフレッシュ運転前の回転数Ｒｃが維持されるようにエアコンプレッサ１１を制御信号Ｓ１により制御する。このため、エアコンプレッサ１１の回転数は、リフレッシュ運転中、一定値（Ｒｃ）に維持される。
【００４１】
エアコンプレッサ１１から燃料電池２３のカソードへの空気の供給量は回転数に応じて変化する。このため、ＥＣＵ１０は、リフレッシュ運転前の回転数が維持されるようにエアコンプレッサ１１を制御することでリフレッシュ運転前の空気の供給量を維持することができる。したがって、空気の供給量はリフレッシュ運転中に変化しない。
【００４２】
また、ＥＣＵ１０は、リフレッシュ運転中、リフレッシュ運転前の燃料電池２３の出力電流Ｉｃ（Ａ）を維持する。より具体的には、ＥＣＵ１０は、リフレッシュ運転中、リフレッシュ運転前の出力電流Ｉｃが維持されるようにＤＣ−ＤＣコンバータ２５を制御信号Ｓ３により制御する。このため、リフレッシュ運転中、出力電流が一定（Ｉｃ）に維持されるため、フラッディング状態の促進が抑制される。
【００４３】
また、ＥＣＵ１０は、燃料電池２３のセル電圧が０．６（Ｖ）以下となるように背圧弁１４の開度をリフレッシュ運転前より低下させる。より具体的には、ＥＣＵ１０は、リフレッシュ運転が始まると、制御信号Ｓ２により背圧弁１４の開度をＮｃ（％）からＮｒ（＜Ｎｃ）（％）に低下させる。
【００４４】
これにより、リフレッシュ運転中、燃料電池２３から排出される空気の流量が減少するため、燃料電池２３のカソード内では、発電反応による酸素の消費によって、空気の酸素濃度が時間の経過とともに減少する。したがって、燃料電池２３のセル電圧も時間の経過とともに減少する。
【００４５】
より具体的には、リフレッシュ運転中、セル電圧はＮｃ（Ｖ）からＥｒ（Ｖ）以下まで低下する。ここで、Ｅｒ（Ｖ）は例えば０．６（Ｖ）である。セル電圧は、Ｅｒ（Ｖ）以下になった後、所定時間Ｔｈ（例えば０．１（ｓｅｃ））だけ一定に維持される。これにより、酸化物が還元されるため、燃料電池２３の発電性能が回復する。
【００４６】
また、リフレッシュ運転中、燃料電池２３から空気排出路１５を介して排出される空気の流量は、背圧弁１４の開度の低下により減少するが、リフレッシュ運転中にエアコンプレッサ１１から燃料電池２３に供給される空気の供給量は、リフレッシュ運転前と変わらない。このため、リフレッシュ運転中、燃料電池２３のカソードの圧力は時間の経過とともに上昇する。より具体的には、リフレッシュ運転中、圧力はＰｃ（Ｐａ）からＰｒ（Ｐａ）まで上昇する。
【００４７】
ＥＣＵ１０は、リフレッシュ運転後、背圧弁１４の開度をリフレッシュ運転中より増加させる。より具体的には、ＥＣＵ１０は、リフレッシュ運転が終わると、制御信号Ｓ２により背圧弁１４の開度をＮｒ（％）からＮｃ（％）に増加させる。このため、燃料電池２３のカソード内の圧力は、リフレッシュ運転後、急激に低下する。
【００４８】
このとき、燃料電池２３のカソード内に残った水分は、カソードの圧力と空気排出路１５の背圧弁１４の下流側の圧力の差圧により空気排出路１５に吸い出される。このため、リフレッシュ運転中に生じた水分が燃料電池２３から空気排出路１５を介して排出される。
【００４９】
したがって、リフレッシュ運転後に燃料電池２３の負荷が上昇しても、十分な量の空気が燃料電池２３の空気の流路に流れることができるため、燃料電池２３の発電が安定化する。よって、リフレッシュ運転後、セル電圧は、急激に増加した後の変動が抑制される。
【００５０】
図３は、リフレッシュ運転の処理の一例を示すフローチャートである。本例では、セル電圧Ｅｒを、一例として０．６（Ｖ）と仮定する。
【００５１】
まず、ＥＣＵ１０は、リフレッシュ運転を実行するか否かを決定する（ステップＳｔ１）。ＥＣＵ１０は、例えばタイマを用いて、タイマ値が所定値になった場合にリフレッシュ運転の実行を決定する。あるいは、ＥＣＵ１０は、セル電圧を基準値と比較して、その比較結果に応じてリフレッシュ運転の実行を決定してもよい。
【００５２】
ＥＣＵ１０は、リフレッシュ運転の非実行を決定した場合（ステップＳｔ１のＮｏ）、処理を終了する。また、ＥＣＵ１０は、リフレッシュ運転の実行を決定した場合（ステップＳｔ１のＹｅｓ）、制御信号Ｓ１によりエアコンプレッサ１１の回転数を固定する（ステップＳｔ２）。これにより、ＥＣＵ１０は、リフレッシュ運転中、リフレッシュ運転前の回転数を維持する。
【００５３】
次に、ＥＣＵ１０は、燃料電池２３の出力電流を固定する（ステップＳｔ３）。これにより、ＥＣＵ１０は、リフレッシュ運転中、リフレッシュ運転前の出力電流を維持する。
【００５４】
次に、ＥＣＵ１０は、背圧弁１４の開度を所定値だけ低下させる（ステップＳｔ４）。これにより、燃料電池２３から空気排出路１５を介して排出される空気の量が減少し、燃料電池２３のカソードの圧力が上昇する。
【００５５】
次に、ＥＣＵ１０は、電圧センサＥｓが検出したセル電圧を０．６（Ｖ）と比較する（ステップＳｔ５）。ＥＣＵ１０は、セル電圧＞０．６（Ｖ）が成立する場合（ステップＳｔ５のＮｏ）、再び背圧弁１４の開度を所定値だけ低下させる（ステップＳｔ４）。
【００５６】
また、ＥＣＵ１０は、セル電圧≦０．６（Ｖ）が成立する場合（ステップＳｔ５のＹｅｓ）、所定時間Ｔｈだけセル電圧を維持する（ステップＳｔ６）。このとき、ＥＣＵ１０は、例えば背圧弁１４の開度の制御によりセル電圧を０．６（Ｖ）に維持する。これにより、燃料電池２３の発電性能が回復する。
【００５７】
次に、ＥＣＵ１０は、背圧弁１４の開度を所定値Ｎｃまで増加させる（ステップＳｔ７）。これにより、燃料電池２３のカソードの圧力が急激に低下する。このため、燃料電池２３のカソード内に残った水分は、カソードの圧力と空気排出路１５の背圧弁１４の下流側の圧力の差圧により空気排出路１５に吸い出される。したがって、リフレッシュ運転中に生じた水分が燃料電池２３から空気排出路１５を介して排出される。
【００５８】
次に、ＥＣＵ１０は、エアコンプレッサ１１の回転数と燃料電池２３の出力電流の固定を解除する（ステップＳｔ８）。これにより、燃料電池２３の通常運転が再開される。このようにして、リフレッシュ運転の処理は実行される。
【００５９】
図４は、リフレッシュ運転の前後のセル電圧の変化の一例を示す図である。図４において、横軸は時間（ｓｅｃ）を示し、縦軸はセル電圧（Ｖ）を示す。
【００６０】
リフレッシュ運転の期間Ｔにおいて、セル電圧は０．６（Ｖ）まで低下した後、例えば所定時間Ｔｈ（例えば０．１（ｓｅｃ））だけ維持される。その後、セル電圧は、約０．９（Ｖ）まで増加して、徐々にリフレッシュ運転前の値（約０．８７（Ｖ））付近まで戻る。
【００６１】
このように、本実施例では、燃料電池２３のカソードに残った水分がリフレッシュ運転後に十分に排出されるため、リフレッシュ運転後のセル電圧のオーバーシュート（符号ｐ参照）が抑制され安定化する。このため、燃料電池２３のリフレッシュ運転後の発電が安定化される。
【００６２】
上述したリフレッシュ運転は、燃料電池２３がフラッディング状態である場合にだけ実行され、燃料電池２３が乾燥状態である場合には、エアコンプレッサの回転数を維持するとともに出力電流を増加させてリフレッシュ運転を行うことで、燃料電池２３を湿潤させてもよい。
【００６３】
図５は、リフレッシュ運転の処理の他の例を示すフローチャートである。図５において、図３と共通する処理には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６４】
ＥＣＵ１０は、リフレッシュ運転の実行を決定した場合（ステップＳｔ１のＹｅｓ）、燃料電池２３の状態を判定する（ステップＳｔ１ａ）。燃料電池２３の状態判定手段は、限定されないが、例えば以下のような手段が挙げられる。
【００６５】
ＥＣＵ１０は、インピーダンス測定器Ｚｓが測定した抵抗値（Ω）から燃料電池２３の状態を判定することができる。ＥＣＵ１０は、抵抗値が所定値より大きい場合、燃料電池２３が乾燥状態であると判定し、抵抗値が所定値以下である場合、燃料電池２３がフラッディング状態であると判定する。
【００６６】
また、ＥＣＵ１０は、上記に代えて、温度センサＴｓが検出した温度（℃）から燃料電池２３の状態を判定することもできる。ＥＣＵ１０は、温度が所定値（例えば８０（℃））より大きい場合、燃料電池２３が乾燥状態であると判定し、抵抗値が所定値以下である場合、燃料電池２３がフラッディング状態であると判定する。
【００６７】
さらに、ＥＣＵ１０は、上記に代えて、セル電圧（Ｖ）の偏差から燃料電池２３の状態を判定することもできる。ここで、セル電圧（Ｖ）の偏差とは、例えば、燃料電池スタックの両端の各燃料電池２３（つまりセル）のセル電圧の差分を指す。なお、セル電圧は、上述したように、電圧センサＥｓにより検出される。燃料電池２３内の水分が増えると、燃料電池２３間でセル電圧のばらつきが大きくなる。このため、ＥＣＵ１０は、セル電圧の偏差が所定値より大きい場合、燃料電池２３がフラッディング状態であると判定し、セル電圧の偏差が所定値以下である場合、燃料電池２３が乾燥状態であると判定する。
【００６８】
ＥＣＵ１０は、燃料電池２３がフラッディング状態である場合（ステップＳｔ１ｂのＹｅｓ）、上記のステップＳｔ２〜Ｓｔ８を実行する。また、燃料電池２３が乾燥状態である場合（ステップＳｔ１ｂのＮｏ）、以下のステップＳｔ９〜Ｓｔ１３を実行する。
【００６９】
ＥＣＵ１０は、制御信号Ｓ１によりエアコンプレッサ１１の回転数を固定する（ステップＳｔ９）。これにより、ＥＣＵ１０は、リフレッシュ運転中、リフレッシュ運転前の回転数を維持する。
【００７０】
次に、ＥＣＵ１０は、燃料電池２３の出力電流を所定値だけ増加させる（ステップＳｔ１０）。これにより、燃料電池２３は、空気の供給量が維持されたまま、出力電流が増加するため、水分が増加して乾燥状態を抑制する。また、燃料電池２３の発電効率が低下してセル電圧が緩やかに低下する。
【００７１】
次に、ＥＣＵ１０は、電圧センサＥｓが検出したセル電圧を０．６（Ｖ）と比較する（ステップＳｔ１１）。ＥＣＵ１０は、セル電圧＞０．６（Ｖ）が成立する場合（ステップＳｔ１１のＮｏ）、再び出力電流を所定値だけ増加させる（ステップＳｔ１０）。
【００７２】
また、ＥＣＵ１０は、セル電圧≦０．６（Ｖ）が成立する場合（ステップＳｔ１１のＹｅｓ）、所定時間Ｔｈだけセル電圧を維持する（ステップＳｔ１２）。これにより、燃料電池２３の発電性能が回復する。
【００７３】
次に、ＥＣＵ１０は、エアコンプレッサ１１の回転数の固定を解除する（ステップＳｔ１３）。これにより、燃料電池２３の通常運転が再開される。このようにして、リフレッシュ運転の処理は実行される。
【００７４】
このように、本実施例において、リフレッシュ運転が、燃料電池２３の状態に応じた手法により実行されるため、燃料電池２３の湿度を良好に維持することができる。
【００７５】
上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１                                       燃料電池システム
１０                                     ＥＣＵ（制御部）
２３                                     燃料電池
１１                                     エアコンプレッサ（供給部）
１２                                     空気供給路
１４                                     背圧弁（弁）
１５                                     空気排出路（排出路）
２５                                     ＤＣ−ＤＣコンバータ
Ｔｓ                                     温度センサ
Ｅｓ                                     電圧センサ
Ｚｓ                                     インピーダンス測定器
【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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