(57)【要約】【課題】生成水の燃料室側への侵入を抑制することにより水の滞留を抑制する。【解決手段】アクセル踏み込み量や勾配を検出し、これらの検出値から燃料電池への負荷が増加することを予測して、燃料ガスを供給する調圧弁の出力側の圧力を制御することで、負荷の増加により生成水がアノード側に浸出し始める前に、燃料ガス圧を増加させ、生成水を電解質膜２３内へ押し込むことにより、生成水の燃料室内への浸出を抑制する。【選択図】図４
2008251489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質層の一側に燃料極、他側に酸素極を有する燃料電池と、
前記酸素極に酸化ガスを供給する酸化ガス室と、
燃料極に燃料ガスを供給する燃料ガス室と、
前記燃料ガス室に供給される燃料ガス圧を調節するガス圧調節手段と、
前記燃料電池に要求される負荷の増加を予測する負荷予測手段と、
前記負荷予測手段が負荷の増減を予測した場合には、負荷が変化する以前に、ガス圧調節手段により調節されるガス圧を増減させるガス圧制御手段ことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記ガス圧調節手段は、二次圧を調節可能な調圧弁であり、
前記ガス圧制御手段は、燃料ガス圧と前記負荷との関係より求められた制御マップに基づいて前記調圧弁の開度を調整して燃料ガス圧を制御する請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記燃料電池は、車の駆動源として用いられる電気モータに電力を供給するものであって、
アクセルの踏み込み量を検出するアクセルセンサを備え、
前記負荷予測手段は、アクセルセンサの検出した踏み込み量に応じて負荷の増加を予測するものである請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記燃料電池は、車の駆動源として用いられる電気モータに電力を供給するものであって、
車両の勾配を検出する勾配センサを備え、
前記負荷予測手段は、勾配センサが検出した勾配に応じて負荷の増減を予測するものである請求項１又は２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かかり、より詳細には、燃料電池の燃料ガス圧を負荷に応じて増加させる燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高分子電解質膜を使用した燃料電池スタックを備えた燃料電池システムでは、電解質膜を挟んで両側に燃料室及び酸素室が存在し、燃料室における燃料ガスが燃料極を介し、或いは、酸素室における酸化ガス（主として空気中の酸素）が酸素極を介し、イオン化し、そのイオンを、電解質膜を介して取り出して電力を得ている。  
このような燃料電池システムにおいては、発電反応時に生成水が発生しする。この生成水は、通常の発電状態では、燃料室側のガス圧が酸素室側のガス圧より高いため、燃料室側に侵入できない構成となっている。しかしながら、燃料電池に要求される負荷が増加すると、燃料ガスの消費量が増加するため、燃料室側のガス圧が低下し、生成水が燃料室側に侵入し、燃料室側に滞留するといった問題がある。  
このような燃料電池における燃料室内での水停留は、ガス供給を阻害する結果、発電分布を生じさせ電池劣化を引き起こす要因であった。そのためシステム内の停留水を除去する対策は重要な課題とされてきた。
【特許文献１】特開２００６−０５９５９３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来では、特許文献１に開示されたシステムのように、システム内の停留水を排除するために燃料ガス圧の流れによって、停留水を燃料電池の外に押し出し、燃料ガスとともに外部に排出する方式や、燃料ガス供給路を構造的に水が停留しにくいセパレータ流路形状に設計するなどの方式が採用されていた。しかしながら前者は、水の排出とともに燃料ガスも同時排気されるため、燃料効率を考慮すれば頻繁に行うことはできない。また、後者は燃料電池スタックのスケールが変化すればセパレータの構造を再設計する必要があるといった課題があった。  
そこで、本発明の目的は、上記事実に鑑みて成されたものであり、生成水の燃料室側への侵入を抑制することにより水の滞留を抑制した燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
以上のような問題を解決する本発明は、以下のような構成を有する。  
（１）  電解質層の一側に燃料極、他側に酸素極を有する燃料電池と、
前記酸素極に酸化ガスを供給する酸化ガス室と、
燃料極に燃料ガスを供給する燃料ガス室と、
前記燃料ガス室に供給される燃料ガス圧を調節するガス圧調節手段と、
前記燃料電池に要求される負荷の増加を予測する負荷予測手段と、
前記負荷予測手段が負荷の増減を予測した場合には、負荷が変化する以前に、ガス圧調節手段の調節するガス圧を増減させるガス圧制御手段ことを特徴とする燃料電池システム。
【０００５】
（２）    前記ガス圧調節手段は、二次圧を調節可能な調圧弁であり、
前記ガス圧制御手段は、燃料ガス圧と前記負荷との関係より求められた制御マップに基づいて前記調圧弁の開度を調整して燃料ガス圧を制御する上記（１）に記載の燃料電池システム。
【０００６】
（３）  前記燃料電池は、車の駆動源として用いられる電気モータに電力を供給するものであって、
アクセルの踏み込み量を検出するアクセルセンサを備え、
前記負荷予測手段は、アクセルセンサの検出した踏み込み量に応じて負荷の増減を予測するものである上記（１）又は(２)に記載の燃料電池システム。
【０００７】
（４）  前記燃料電池は、車の駆動源として用いられる電気モータに電力を供給するものであって、
車両の勾配を検出する勾配センサを備え、
前記負荷予測手段は、勾配センサが検出した勾配に応じて負荷の増減を予測するものである上記（１）又は（２）に記載の燃料電池システム。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、負荷の増減を予め予測し、負荷が増加する前、或いは同時に燃料ガスの圧力を増加させるため、負荷の増加による燃料ガス圧の低下を抑制し、燃料室側への生成水の浸入を未然に抑制することができる。この結果、燃料室内での生成水の滞留を抑制することができ、滞留水の排出等を行なう必要性が減少する。
【０００９】
また、負荷が減少する前、或いは同時に燃料ガスの圧力を減少させるため、負荷の減少によって燃料ガス圧が過剰となる状態を発生しにくくし、燃料極側のドライアップを未然に抑制する。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、ガス圧調節手段として二次圧の調整か可能な調圧弁とし、この調圧弁の二次圧を、燃料ガス圧と前記負荷との関係より予め求められた制御マップに基づいて制御することにより、生成水の滞留を未然抑制でき、かつ燃料極のドライアップを未然に抑制でき得る適切な圧力に維持することが容易となる。  
請求項３記載の発明によれば、アクセルの踏み込み量を検出することで、燃料電池に要求される負荷の増加を予め予測することができ、生成水の浸入を未然に抑制することができる。  
請求項４記載の発明によれば、車の勾配を検出することで、燃料電池に要求される負荷の増加を予め予測することができ、生成水の浸入を未然に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次にこの発明の好適実施形態について説明する。この実施形態は、電気自動車に搭載される燃料電池システムである。図１は、この発明の燃料電池システム１の構成を示すブロック図である。図１に示されているように、この燃料電池システム１は燃料電池スタック１００、水素貯蔵タンク１１を含む燃料供給系１０、空気供給系１２、水供給系５０、負荷系７に大略構成される。  
図２、図３および図４に基づいて燃料電池スタック１００の構成について説明する。図２は、燃料電池スタック１０の部分断面側面図、図３は、燃料電池スタックの部分断面斜視図である。 燃料電池スタック１００は、単位セル２と、セパレータ３とを備えている。単位セル２は、空気極である酸素極２１と燃料極２２とで固体高分子電解質膜２３を挟持した構成となっている。
【００１２】
セパレータ３は、酸素極２１と燃料極２２にそれぞれ接触して電流を外部に取り出すための集電部材３１と、集電部材３１と単位セル２との間に介挿され、単位セル２の周端部に重ねられる介挿部材３３とを有している。  
集電部材３１は、導電性と耐蝕性を備えた材料で構成されている。集電部材３１としては、例えば、カーボンや、金属等の材料で構成されている。金属で構成した場合には、例えば、ステンレス、ニッケル合金、チタン合金等の材料に耐蝕導電処理を施したものを用いることができる。ここで、耐蝕導電処理とは、例えば、金メッキ等が挙げられる。
【００１３】
集電部材３１の、燃料極２２に接触する面には、直線状に連続して隆起した凸部３１１が等間隔で複数形成され、該凸部３１１の間には、溝３１２がそれぞれ形成される。つまり、凸部３１１と溝３１２は、交互に配置された形状となっている。凸部３１１は、最も突出した峰の平面部が燃料極２２に接触する接触部３１３となっており、この接触部３１３を介して燃料極２２と通電可能となる。溝３１２と、燃料極２２の表面とによって、燃料ガスとしての水素ガスが流通する燃料ガス流通路３１５が形成される。  
凸部３１１の両端には、凸部３１１に直交する方向に溝３１４、３１４が形成され、この溝３１４と燃料極２２の表面とによって、燃料ガス流路３１６が形成される。複数の燃料ガス流通路３１５は、両端部で燃料ガス流路３１６にそれぞれ連通した構成となっており、複数の燃料ガス流通路３１５と一対の燃料ガス流路３１６とによって、燃料極２２へ水素ガスを供給する燃料ガス保持部３０が構成される。
【００１４】
燃料ガス保持部３０には、燃料ガス供給孔３１８と燃料ガス排出孔３１７とが形成され、水素ガスは燃料ガス供給孔３１８から燃料ガス保持部３０内に流入し、燃料極２２に水素を供給しつつ、燃料ガス排出孔３１７から流出する。この実施形態では、集電部材３１は、矩形であり、燃料ガス供給孔３１８と燃料ガス排出孔３１７は、集電部材３１の平面視における図心を中心として点対称の位置に（対角線方向）に、それぞれ配置されている。図２には、燃料ガス供給孔３１８が示されている。以上のように、燃料室としての燃料ガス保持部３０は、各セパレータ３と単位セル２の間にそれぞれ形成されている。
【００１５】
各燃料ガス保持部３０の燃料ガス供給孔３１８は、燃料電池スタック１００内の一方の端部において、集電部材３１の積層方向に形成されている燃料ガス供給通路３１９ａにそれぞれ連通しており、燃料ガス排出孔３１７は、燃料電池スタック１００内の他方の端部において、集電部材３１の積層方向に形成されている燃料ガス排出通路３１９ｂにそれぞれ連通している。燃料ガス供給通路３１９ａと各燃料ガス供給孔３１８によって、燃料ガスを各燃料ガス保持部３０に分配する燃料ガスマニホールド３４が構成される。一対の燃料ガス排出通路３１９ａ、３１９ｂの一方は、燃料ガス供給流路２０１Ｂに接続され、他方は、ガス循環流路２０２に接続される。
【００１６】
集電部材３１の、酸素極２１に接触する面には、直線状に連続して隆起した凸部３２１が等間隔で複数形成され、該凸部３２１の間には、溝３２２がそれぞれ形成される。つまり、凸部３２１と溝３２２は、交互に配置された形状となっている。凸部３２１は、最も突出した峰の平面部が酸素極２１に接触する接触部３２３となっており、この接触部３２３を介して酸素極２１と通電可能となる。溝３２２と、酸素極２１の表面とによって、酸化ガスとしての空気が流通する空気流通路３２５が形成される。溝３２２は、集電部材３１の両端部に達しており、空気流通路３２５の上下端は、燃料電池スタック１００の外側に連通する開口部と連通している。両端の開口部の一方は、空気が流入する空気流入部３２６を形成し、他方の開口部は、空気が流出する空気流出部３２７を形成している。空気流入部３２６から流入した空気は、酸素室としての空気流通路３２５において、酸素極２１と接触し、酸素極に酸素を供給しつつ、空気流出部３２７へ導かれる。このように構成された燃料電池スタック１００の鉛直上側には、空気マニホールド５４が設けられている。空気流入部３２６の集合体によって導入口４３が構成され、空気流出部３２７によって導出口４４が構成される。
【００１７】
図４に示されているように、固体高分子電解質膜２３内において、カソード（酸素極）側の生成水の濃度が大きく、アノード（燃料極）側の生成水の濃度が小さいため、生成水は、濃度勾配の低いアノード側へ移動するが、アノード側のガス圧（以下「アノード供給圧力」という。）がカソード側よりも大きく設定され、ガス圧によって生成水の燃料室への浸入が抑制される構成となっている。一方、アノード供給圧力が高すぎると、生成水が燃料極に到達できず、燃料極のドライアップを招く。従って、ドライアップを生じず、かつ生成水の浸入を抑制できる程度の圧力値Ｐ０に設定されている。ここで、生成水の濃度勾配は、燃料電池の外部負荷に応じて増減するため、燃料電池の負荷に応じてアノード供給圧も調整する必要がある。図５は、外部負荷に応じて決められたアノード供給圧力変化曲線を示すグラフである。既述のとおり、通常の運転時においては、アノード供給圧力は、Ｐ０に設定されている。外部負荷に応じたアノード供給圧は、図５に示されている理想的曲線に基づき、後述する水素調圧弁の二次圧力が制御される。具体的には、領域Ａの範囲でアノード圧を上昇させ、領域Ｂの範囲でアノード圧を減少させる。
【００１８】
次に、図１に示されている燃料電池システムの構成について説明する。燃料供給系１０の構成について説明する。燃料ガスボンベである水素貯蔵タンク１１には、燃料ガス供給流路２０１Ａ、２０１Ｂを介して燃料電池スタック１００のガス取入口に接続されている。燃料ガス供給流路２０１Ａには、水素元バルブ１８、一次圧センサＳ０、レギュレータ１９、二次圧センサＳ１、第１ガス供給弁２０及び水素調圧弁２８、第２ガス供給弁２９、三次圧センサＳ２が順に設けられ、この燃料ガス供給流路２０１Ａは、燃料ガス供給流路２０１Ｂの一端に接続している。燃料ガス供給流路２０１Ｂの他端は、燃料電池スタック１００の上記ガス取入口２０１ＢのＩＮに接続されている。燃料ガス供給流路２０１Ｂには、安全弁Ｖｓｆが接続され、燃料ガス保持部３０内のガス圧が所定値以上に上昇しないように構成されている。  
燃料電池スタック１００のガス排出口には、ガス排出流路２０２の一端が接続され、その他端は、燃料ガス供給流路２０１Ｂに接続され、燃料ガスの循環路が構成される。ガス排出流路２０２には、燃料電池スタック１００のガス排出口側から順に、トラップ２４、循環ポンプ２５、循環電磁弁２６が配置されている。トラップ２４には、水レベルセンサＳ１０が取り付けられ、さらに、ガス導出路２０３の一端が接続されている。ガス導出路２０３の他端は、空気ダクト１２４に接続されている。ガス導出路２０３には、排気電磁弁２７が設けられている。
【００１９】
次に空気供給系１２について説明する。空気供給系１２は、空気導入路１２３、空気マニホールド５４、空気排出路である空気ダクト１２４等を備えている。空気導入路１２３には、フィルタ１２１、空気ファン１２２、空気マニホールド５４の順で流入方向に沿って設けられている。
【００２０】
空気導入路１２３内には、空気マニホールド５４内の直前位置に、水を空気導入路１２３内へ向けて噴射するノズル５５が設けられている。液体接触手段としての噴霧装置であるノズル５５は、空気マニホールド５４内に設けられていてもよい。ノズル５５は、霧状にした水を噴射する。噴射された霧状水は、空気導入路１２３の横断面全域に渡って充満するように、噴射される。また、水は可能な限り細かい粒子となるように噴射される。このように構成することによって、酸化ガスである空気と水とが接触する頻度が増え、水の接触により不純物が水にトラップ（水中に取り入れられる）される量が増加する。このような不純物の水へのトラップは、ガスが攪拌されている状態で、容易に起きる傾向があるので、例えば、空気ファン１２２の吸入口の直前に、ノズル５５を設け、空気とともに霧状の水を空気ファン１２２内で攪拌し、燃料電池スタック１００へ導風する構成としてもよい。
【００２１】
空気マニホールド５４は、燃料電池スタック１００の導入口４３に空気を分割して流入させる。燃料電池スタック１００の空気導出口には、排気マニホールド５３Ａ１が接続され、導出口４４から排出された空気は、排気マニホールド５３Ａ１によって合流され、空気ダクト１２４へ送られる。また、排気マニホールド５３Ａ１は、導出口４４から滴り落ちる水を回収する。  
空気ダクト１２４は、導出口４４から流出した空気を、凝縮器５１を介して外部へ導流する。空気ダクト１２４の終端部には、ファンが取り付けられた凝縮器５１が設けられ、続いてフィルタ１２５が接続されている。凝縮器５１は、空気から水分取り出す。また、ノズル５５から供給された水の内、燃料電池スタック１００内で蒸発した水分も、ここで回収される。排気マニホールド５３Ａ１で回収された水と、凝縮器５１で回収された水は、後述するように、水タンク５３１へ回収される。空気ダクト１２４には、排気温度センサＳ９が設けられ、燃料電池スタック１００内の温度が間接的に検出される。
【００２２】
次に、水供給系について説明する。水供給系５０は、貯水手段としての水タンク５３１と、排気マニホールド５３Ａ１と凝縮器５１で回収した水を水タンク５３１へ導く導水路５７と、水タンク５３１の水をノズル５５へ導く給水路５６とを有する。導水路５７には、回収ポンプ６２が設けられている。回収ポンプ６２は、凝縮器５１で排気ガスから取り出された水を、水タンク５３１へ送り込む。給水路５６には、フィルタ６４、水供給手段である供給ポンプ６１が順に設けられている。水タンク５３１には、水位センサＳ５と、貯水量検出手段であるタンク水位センサＳ７が設けられている。  
フイルター６４は、活性炭等の吸着作用により不純物を分離する材料や、中空糸膜のように不純物をろ過する材料、或いは、イオン交換樹脂が用いられる。不純物が除かれた水は、再びノズル５５から霧状に噴射される。
【００２３】
燃料電池スタック１００には、負荷系７が接続されており、燃料電池スタック１００で出力される電力は、この負荷系７に供給される。燃料電池スタック１００の電極は、配線７１を介してインバータ７３に接続され、インバータ７３から自動車の駆動源となるモータ７４などの負荷に電力が供給される。インバータ７３には、切換回路である双方向コンバータ７５を介して補助電源７６が接続されている。補助電源７６は、例えば、バッテリ、キャパシタなどで構成することができる。この負荷系７には、燃料電池スタック１００の出力電圧を検出する電圧センサＳ４と、同じく出力電流を検出する電流センサＳ３が設けられている。  
図６は、本発明の燃料電池システム１の制御系の構成を示すブロック図である。制御装置２００は、各電磁弁の開閉、負荷系７の出力制御、燃料ガス圧の調整等を行なう。制御装置２００には、一次圧センサＳ０、二次圧センサＳ１、三次圧センサＳ２、電流センサＳ３、電圧センサＳ４、タンク水位センサＳ７、排気温度センサＳ９、水レベルセンサＳ１０、アクセルセンサＡｓからの検出値が供給される。また、制御装置２００は、循環ポンプ２５、供給ポンプ６１、回収ポンプ６２、空気ファン１２２の駆動やインバータ７３や出力制御装置７５を制御する。さらに、水素元バルブ１８、第１ガス供給弁２０、水素調圧弁２８、第２ガス供給弁２９、循環電磁弁２６、排気電磁弁２７の開閉を制御する。ここで、アクセルセンサＡｓは、アクセルの踏み込み量を検出するセンサである。
【００２４】
また、制御装置２００には、ナビゲーションシステムＮＶから、進行方向に登り勾配がある旨を示唆する勾配情報が供給される。登り坂に差し掛かるまでの時間又は距離と、坂の勾配を含む。ナビゲーションシステムＮＶは、ＧＰＳなどの車両の現在位置を検出するための現在位置検出装置Ｎｖ１と、ノードとこれを結ぶリンクで構成された道路網に関するデータや、道路の幅員、勾配等に関するデータが蓄積された道路情報データベースＮｖ３と、目的地までの経路検索や、坂道までの距離や時間を算出する経路検索装置Ｎｖ２などを備えていてる。
【００２５】
以下、ガス圧調節手段である水素調圧弁２８の制御について説明する。水素調圧弁２８は、出力側の圧力を調整可能に構成されており、この調整は、制御装置２００によって行なわれる。  
制御装置２００は、アクセルセンサＡｓからアクセル踏み込み量をを取得すると（ステップＳ１０１）、図８（Ａ）に示されているマップに基づいて、アクセル踏み込み量に応じて設定されている燃料ガスのガス圧値を決定する（ステップＳ１０３）。図５において、説明したように、図８（Ａ）に示されているマップは、図５に基づいて作成されており、具体的には、アクセル踏み込み量に応じて発生する、燃料電池スタックに対する要求負荷に基づき、要求される燃料ガス圧であるとともに、生成水が燃料ガス保持部３０に浸出しない程度に高いガス圧であって、固体高分子膜２３がドライアップしない程度に低いガス圧となるように、要求負荷に応じて決定されている。固体高分子膜２３は、燃料電池に対する要求負荷が高くなれば、発電反応により生ずる生成水の量も多くなり、燃料ガス保持部３０へ浸出する圧力も高くなる。従って、要求負荷に応じて燃料ガス圧を高くすることにより、燃料ガス保持部３０への生成水の浸出を抑制する。また、燃料ガス圧が高すぎると、生成水がカソード側に押しやられ、アノード側の固体高分子膜２３がドライアップし出力が低下するため、ドライアップさせてしまう圧力以下に圧力を設定する必要がある。従って、図８に示されているグラフは、生成水の浸出を抑制し、ドライアップしない範囲で、燃料ガス圧の値が設定されてる。この燃料ガス圧を決定する図８（Ａ）に示されているマップは、アクセル踏み込み量の増大に応じてガス圧が高くなるように設定され、踏み込み量αとガス圧Ｖを関連付ける線は、図５に基づき、実験的に求められた経験値によるものである。
【００２６】
ガス圧の最高値Ｖmは、燃料電池スタックの破損を抑制するための上限値である。また、ガス圧Ｖｎは、平地を法定速度で走行している場合（通常走行時）の、ガス圧を示すもので、最低値Ｖｓは、大気圧である。アクセル踏み込み量Ａ0は、平地で一定速度を維持するために踏み込まれる踏み込み量を示す。  
ステップＳ１０３でガス圧値が決定されると、該ガス圧値となるように、水素調圧弁２８を制御し（ステップＳ１０５）、メインルーチンにリターンされる。  
以上のように、要求負荷の増大の外部要因となるアクセル踏み込み量を直接検出することで、負荷の増加が発生するタイミングと同じタイミングで、或いは直前にガス圧を増加させることができる。なお、アクセル踏み込み量に基づきガス圧を決定しているが、アクセルの踏み込み速度、踏み込み加速度に応じてガス圧を決定する構成としてもよい。
【００２７】
図８（Ｂ）は、アクセルセンサＡｓに代えて、勾配センサＳｓを用いた場合のマップを示すものである。この場合には、ステップＳ１０１で、勾配センサＳｓの検出値を取得し、図８（Ｂ）のマップに基づき燃料ガス圧を決定する。図８（Ｂ）に示されているマップも、生成水の浸出を抑制し、固定高分子膜がドライアップしない範囲で、燃料ガス圧の値が設定されてる。  
また、アクセルセンサＡｓと勾配センサＳｓの両方を用い、２つのマップ図８（Ａ）（Ｂ）を同時に用いて、ガス圧を決定してもよい。例えば、アクセル踏み込み量αが、Ａ0未満の場合には、勾配センサによりガス圧を決定し、アクセル踏み込み量αが、Ａ0以上となった場合には、図８（Ａ）のマップを用いる。
【００２８】
以上説明した構成の他、ナビゲーションシステムＮＶから取得した道路情報に基づいて、燃料ガス圧を制御してもよい。図９に示されているフローチャートに基づいて説明する。ナビゲーションシステムＮＶは、現在地検出装置Ｎｖ１で取得した車両の現在地から、経路検索した経路上において、進行方向に登り坂がある場合には、登り坂の勾配と、登り坂に差し掛かるまでの時間又は距離に関する情報を作成し、制御装置２００はこれを取得する（ステップＳ２０１）。  
次に、制御装置２００では、登り坂までの所要時間を計測し、ガス圧を調整させるタイミングを算出する（ステップＳ２０３）とともに、供給された勾配値と、図８（Ｂ）のマップに基づいてガス圧値を決定する（ステップＳ２０５）。そして、算出されたガス圧調整タイミングに到達したか判断し（ステップＳ２０７）、到達した場合には、ガス圧を変更するべく、水素調圧弁２８を制御する（ステップＳ２０９）。
【００２９】
このガス圧を変更させるタイミングは、時間ではなく距離で測る構成であってもよい。また、このタイミングは、燃料電池スタックへの要求負荷が変化する直前となるように設定される。これにより、負荷が増大する場合には、燃料ガス保持部３０への生成水の浸出が始まる前にガス圧を上げることができ、燃料ガス保持部３０内への生成水の滞留を未然に抑制することができる。また、負荷が減少する場合には、燃料電池への要求負荷が減少する直前にガス圧を減少させることにより、アノード極のドライアップを抑制することができる。  
上記ステップＳ１０３、Ｓ２０５で負荷予測手段か構成され、ステップＳ１０５、Ｓ２０９でガス圧制御手段が構成される。  
上記制御内容の他、勾配が負になった場合（下り坂の場合）には、アノード圧力を低下させることなく、減少分の要求負荷を、蓄電手段に充電するための負荷として加え、燃料電池に対する要求負荷が低下しないよう、インバータ７５を制御してもよい。これにより、アノード極のドライアップを抑制することができる。  
尚、本実施形態にあっては、多数の燃料電池を積層した燃料電池スタックを備えた燃料電池システムに適用したが、燃料電池を面方向に接続した燃料電池集合体に適用しても良いことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の燃料電池システム１を示すブロック図である。
【図２】燃料電池スタックの部分断面側面図である。
【図３】燃料電池スタックの部分断面斜視図である。
【図４】電解質膜内の生成水の挙動を示す摸式図である。
【図５】アノード供給圧の理想曲線を示すグラフである。
【図６】制御系の構成を示すブロック図である。
【図７】水素調圧弁の制御動作を示すフローチャートである。
【図８】センサの検出値、それに基づき決定されるガス圧との関係を示すグラフである。
【図９】水素調圧弁の制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３１】
１      燃料電池システム
１００  燃料電池スタック
１２２  空気ファン
１２３    空気導入路
２１  酸素極
５３１    水タンク
５３Ａ１    排気マニホールド
５４      空気マニホールド
５５      ノズル
６１      供給ポンプ
【図１】
2008251489.tif 000003
【図２】
2008251489.tif 000004
【図３】
2008251489.tif 000005
【図４】
2008251489.tif 000006
【図５】
2008251489.tif 000007
【図６】
2008251489.tif 000008
【図７】
2008251489.tif 000009
【図８】
2008251489.tif 000010
【図９】
2008251489.tif 000011