(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、二次電池とを備えた電動車両用の燃料電池システムであって、
前記燃料電池に対して燃料タンクからの燃料ガスを加湿装置により加湿した高加湿状態で供給する高加湿燃料供給手段と、前記燃料電池に対して前記高加湿状態より低い低加湿状態の燃料ガスを供給する低加湿燃料供給手段とを具備し、
前記燃料電池を制御する制御部は、前記低加湿燃料供給手段を選択して前記燃料電池を起動する低加湿起動モードと、前記高加湿燃料供給手段を選択して前記燃料電池を起動する高加湿起動モードとの何れかを選択して前記燃料電池を起動し、
前記燃料電池を前記低加湿起動モードで起動した際には、所定時間後に前記高加湿燃料供給手段を選択して高加湿運転モードに切り換え、
前記高加湿運転モードでの運転の際に前記二次電池のＳＯＣ又は電圧が所定値以上となった際には、前記低加湿燃料供給手段を選択して低加湿運転モードに切り換える
ことを特徴とする電動車両用の燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載する電動車両用の燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、要求出力が所定値以下の場合には前記低加湿起動モードを選択し、前記要求出力が前記所定値より大きい場合には前記高加湿起動モードを選択する
ことを特徴とする電動車両用の燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する電動車両用の燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、前記二次電池のＳＯＣ又は電圧が所定値以下となった場合に、前記低加湿起動モードを選択して前記燃料電池を起動する
ことを特徴とする電動車両用の燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか一項に記載する電動車両用の燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、前記燃料電池を前記低加湿起動モードで起動した際に、前記所定時間を経過する前に前記所定値以上の要求出力があった場合には、前記高加湿燃料供給手段を選択して高加湿運転モードに切り換える
ことを特徴とする電動車両用の燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか一項に記載する電動車両用の燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池は、セラミックス担体を用いた電極触媒を具備する
ことを特徴とする電動車両用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、電動車両が備えるモータを動作させると同時に二次電池を充電するための電力供給を行う電動車両用の燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池（以下、ＦＣと称する）を用いて発電し、その電気エネルギーを用いてモータを駆動し走行するようにした燃料電池自動車が既に存在する。
【０００３】
一般的な燃料電池自動車は、ＦＣと共に小容量の２次電池を搭載するが、基本的には走行に必要なエネルギーの大部分をＦＣからの出力に頼る。そしてこの燃料電池自動車は、アクセル全開加速等で瞬時的にエネルギーが不足する場合に、２次電池からの出力を利用する。また２次電池への充電は、基本的に減速時の回生エネルギーで賄われる。
【０００４】
一方で、大容量のバッテリを備えるとともに、このバッテリへの交流商業電源からの充電（Plug-in）機能を有して、基本的に電気自動車（ＥＶ）として走行し、ＦＣをレンジエクステンダーとして使用する自動車が想定される。つまり、一般的な燃料電池自動車に搭載されるＦＣに対して低出力なＦＣを搭載し、このＦＣをバッテリのＳＯＣ（State Of Charge）が低下している時にのみ起動／発電してバッテリの充電およびモータへの走行エネルギーの供給の少なくともいずれか一方を行う。
【０００５】
なお、ＦＣとバッテリとを併用するシステムに関しては、例えば特許文献１や特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１４１０７３号公報
【特許文献２】特許第４６８６８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＦＣは、大きな出力変動に伴う電位変動によって、触媒粒子の粗大化／溶出が進行し、出力性能が低下する。つまり、ＦＣの出力電圧の急速かつ過大な変動が繰り返されると、ＦＣが所期の性能を維持できる期間が短くなるという課題があった。
【０００８】
本発明は、燃料電池の所期の性能を維持できる期間を延長することが可能な電動車両用の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】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、燃料電池と、二次電池とを備えた電動車両用の燃料電池システムであって、前記燃料電池に対して燃料タンクからの燃料ガスを加湿装置により加湿した高加湿状態で供給する高加湿燃料供給手段と、前記燃料電池に対して前記高加湿状態より低い低加湿状態の燃料ガスを供給する低加湿燃料供給手段とを具備し、前記燃料電池を制御する制御部は、前記低加湿燃料供給手段を選択して前記燃料電池を起動する低加湿起動モードと、前記高加湿燃料供給手段を選択して前記燃料電池を起動する高加湿起動モードとの何れかを選択して前記燃料電池を起動することを特徴とする電動車両用の燃料電池システムにある。
【００１０】
第１の態様では、触媒粒子の粗大化／溶出の進行が抑制され、燃料電池の性能低下、耐久寿命低下が抑制される低加湿起動モードと、高い要求出力にも対応できる高加湿起動モードとを使い分けることにより、燃料電池の性能低下、耐久寿命低下が抑制でき、必要に応じて高い要求出力にも対応できる。
【００１１】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載する電動車両用の燃料電池システムにおいて、前記制御部は、要求出力が所定値以下の場合には前記低加湿起動モードを選択し、前記要求出力が前記所定値より大きい場合には前記高加湿起動モードを選択することを特徴とする電動車両用の燃料電池システムにある。
【００１２】
第２の態様では、要求出力が所定値以下の場合には、触媒粒子の粗大化／溶出の進行が抑制され、燃料電池の性能低下、耐久寿命低下が抑制される低加湿起動モードを選択し、要求出力が所定値より大きい場合に高加湿起動モードを選択して高い要求出力に対応するようにする。
【００１３】
本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に記載する電動車両用の燃料電池システムにおいて、前記制御部は、前記二次電池のＳＯＣ又は電圧が所定値以下となった場合に、前記低加湿起動モードを選択して前記燃料電池を起動することを特徴とする電動車両用の燃料電池システムにある。
【００１４】
第３の態様では、二次電池の充電のために起動される場合には、触媒粒子の粗大化／溶出の進行が抑制され、燃料電池の性能低下、耐久寿命低下が抑制される低加湿起動モードを選択する。
【００１５】
本発明の第４の態様は、第１〜第３の何れかの態様に記載する電動車両用の燃料電池システムにおいて、前記制御部は、前記燃料電池を前記低加湿起動モードで起動した際には、所定時間後に前記高加湿燃料供給手段を選択して高加湿運転モードに切り換えることを特徴とする電動車両用の燃料電池システムにある。
【００１６】
第４の態様では、燃料電池を低加湿起動モードで起動した際には、所定時間後に高加湿燃料供給手段を選択して高加湿運転モードに切り換えることより、二次電池のＳＯＣを効率よく回復することができる。
【００１７】
本発明の第５の態様は、第４の態様に記載する電動車両用の燃料電池システムにおいて、前記制御部は、前記高加湿運転モードでの運転の際に前記二次電池のＳＯＣ又は電圧が所定値以上となった際には、前記低加湿燃料供給手段を選択して低加湿運転モードに切り換えることを特徴とする電動車両用の燃料電池システムにある。
【００１８】
第５の態様では、高加湿運転モードでの運転の際にＳＯＣが所定値以上となった場合には、低加湿運転モードに切り換えて、触媒粒子の粗大化／溶出の進行が抑制し、燃料電池の性能低下、耐久寿命低下をより確実に実現することができる。
【００１９】
本発明の第６の態様は、第４の態様に記載する電動車両用の燃料電池システムにおいて、前記制御部は、前記燃料電池を前記低加湿起動モードで起動した際に、前記所定時間を経過する前に前記所定値以上の要求出力があった場合には、前記高加湿燃料供給手段を選択して高加湿運転モードに切り換えることを特徴とする電動車両用の燃料電池システムにある。
【００２０】
第６の態様では、低加湿運転モードの際に所定値以上の要求出力があった場合には、高加湿運転モードに切り換えて、要求出力に対応することができる。
【００２１】
本発明の第７の態様は、第１から第６の何れか一つの態様に記載する電動車両用の燃料電池システムにおいて、前記燃料電池は、セラミックス担体を用いた電極触媒を具備することを特徴とする電動車両用の燃料電池システムにある。
【００２２】
第７の態様では、セラミックス担体を用いた電極を具備する燃料電池とすることで、高加湿起動モードでの出力と比較して低加湿起動モードでの出力低減を抑えることができ、高加湿起動モードでの出力と同等な出力を得ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、燃料電池の所期の性能を維持できる期間を延長することが可能な電動車両用の燃料電池システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】１Ａ〜１Ｄは本実施形態に係る燃料電池システムの概略構成を示す図である。
【図２】燃料電池セルの概略構成を示す図である。
【図３】燃料電池システムの制御フローの一例を示す図である。
【図４】燃料電池システムの制御状態の一例を示す図である。
【図５】燃料電池システムの制御状態の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
〈実施形態１〉
以下、本発明を実施するための形態について説明する。なお、実施形態の説明は例示であり、本発明は以下の説明に限定されない。
【００２６】
図１は、本実施形態に係る燃料電池システムの概略構成を示す図である。本実施形態に係る燃料電池システムは、例えば、レンジエクステンダー型プラグイン燃料電池自動車（ＰＦＣＶ）等の車両に搭載され、二次電池の充電が必要な際に起動され、また、二次電池からのモータへの出力が不足する場合にモータへの走行エネルギーの供給を行うものである。
【００２７】
燃料電池システム１０は、例えば、固体高分子型燃料電池である燃料電池１１と、燃料電池１１の燃料極であるアノードに供給する燃料である水素を保持する水素タンク１２と、燃料電池１１の空気極であるカソードに空気を供給するコンプレッサ１３と、加湿装置１４とを具備する。水素タンク１２からの水素及びコンプレッサ１３からの空気を燃料電池１１に供給する供給路は、加湿装置１４を経由しないで供給する第１供給路１５Ａ、１５Ｂと、加湿装置１４を経由して加湿された水素及び加湿された空気を供給する第２供給路１６Ａ、１６Ｂとからなる。また、第１供給路１５Ａ、１５Ｂと第２供給路１６Ａ、１６Ｂとを切り換える供給路切換部１７Ａ、１７Ｂを具備し、供給路切換部１７Ａ、１７Ｂは、制御部１８により制御されるようになっている。
【００２８】
本実施形態では、水素タンク１２から加湿装置１４を経由しないで第１供給路１５Ａを介して燃料電池１１に供給される水素は、無加湿燃料であり、低加湿燃料に相当し、水素タンク１２から加湿装置１４で加湿された状態で燃料電池１１に供給される水素は、加湿燃料であり、高加湿燃料に相当する。同様に、コンプレッサ１３から加湿装置１４を経由しないで第１供給路１５Ｂを介して燃料電池１１に供給される空気は、無加湿空気であり、低加湿空気に相当し、コンプレッサ１３から加湿装置１４で加湿された状態で燃料電池１１に供給される空気は、加湿空気であり、高加湿空気に相当する。
【００２９】
本実施形態は、低加湿燃料供給手段と高加湿燃料供給手段とを具備し、何れか一方が制御部１８により選択される。低加湿供給手段は、主に水素タンク１２及び第１供給路１５Ａで構成され、高加湿供給手段は、主に水素タンク１２、加湿装置１４及び第２供給路１６Ａで構成される。
【００３０】
また、低加湿燃料供給手段が選択される場合には、主にコンプレッサ１３及び第１供給路１５Ｂで構成される低加湿空気供給手段が選択され、高加湿燃料供給手段が選択される場合には、主にコンプレッサ１３、加湿装置１４及び第２供給路１６Ｂで構成される高加湿空気供給手段が選択される。なお、低加湿空気供給手段及び高加湿空気供給手段は、必ずしも両者を設ける必要はなく、燃料電池１１の動作に最適な加湿状態の空気を供給する供給手段を一系統設けるだけでもよい。
【００３１】
ここで、高加湿とは、一般的な燃料電池で燃料ガスや空気の加湿状態をいい、低加湿とは、高加湿より相対的に低加湿な状態をいい、好ましくは、加湿状態が高加湿の半分以下の状態をいい、さらに好ましくは、特に加湿を行っていない無加湿状態をいう。よって、低加湿燃料供給手段を、無加湿燃料を供給するのではなく、高加湿状態より低い加湿状態、好ましくは半分以下の加湿状態に加湿した水素を供給するように構成してもよい。なお、加湿装置１４は、燃料を水と接触させる経路を具備するものであり、水と接触する経路の長さを変えることなどにより、加湿状態を変更することは可能である。
【００３２】
燃料電池１１は、２系統の駆動バッテリ２１、２２の何れか、又は車両駆動用のモータ２３に接続されるようになっており、これらの切換は、制御部１８により制御される切替手段２４により行われる。また、駆動バッテリ２１、２２は、何れか一方がモータ２３と接続されるようになっており、これらの切換は、図示しない車両の制御システムによって制御される切替手段２５により行われるようになっている。但し、駆動バッテリ２１、２２については、２系統に限るものではく、１系統設ける場合でもよい。その場合、燃料電池１１とモータ２３とを接続する駆動状態である時、２系統の駆動バッテリ２１、２２を１系統に設けた駆動バッテリはモータ２３との接続を切断する切断状態とし、モータ２３の要求出力以上を燃料電池１１から出力し、余剰出力分を１系統に設けた駆動バッテリに充電する。
【００３３】
切替手段２４は、燃料電池１１と駆動バッテリ２１、２２又はモータ２３との接続を切断する切断状態（図１Ａ参照）と、燃料電池１１と駆動バッテリ２１、２２の何れかとを接続する充電状態（図１Ｂ及び図１Ｃ参照）と、燃料電池１１とモータ２３とを接続する駆動状態（図１Ｄ）とに切換可能である。
【００３４】
なお、切替手段２４により、駆動バッテリ２１、２２の何れかとの接続が選択される場合に、モータ２３に接続されていない休止中の駆動バッテリが選択される。図１Ｂ〜図１Ｃでは、モータ２３は駆動バッテリ２２に接続され、駆動バッテリ２２の電力で駆動されているので、燃料電池１１は、切替手段２４により休止中の駆動バッテリ２１に接続される。
【００３５】
以上の燃料電池システム１０では、燃料電池１１は、駆動バッテリ２１、２２への充電の要求又はモータ２３への走行エネルギーの供給の要求があった場合に起動される。この起動時のモードとして、上述した低加湿燃料供給手段及び低加湿空気供給手段を選択して起動する低加湿起動モードと、高加湿燃料供給手段及び高加湿空気供給手段を選択して起動する高加湿起動モードとを具備し、制御部１８は何れかを選択して燃料電池１１を駆動する。また、低加湿起動モードで起動され、低加湿燃料供給手段及び低加湿空気供給手段が選択された状態が維持されていれば、低加湿運転モードであり、途中で高加湿燃料供給手段及び高加湿空気供給手段への切り替えが行われれば、高加湿運転モードとなる。
【００３６】
ここで、本実施形態の固体高分子型燃料電池である燃料電池１１は、図２に概略構成を示すセル構造を有する。図２に示すように、燃料電池１１のセル３０は、電解質膜３１を挟んで燃料極であるアノード３２及び空気極であるカソード３３が設けられ、アノード３２及びカソード３３の外側に一対のセパレータ３４及び３５が設けられている。アノード３２側のセパレータ３４には水素が供給され、カソード３３側のセパレータ３５には空気が供給される。
【００３７】
アノード３２及びカソード３３は、電解質膜３１に接触する電極触媒層３２ａ及び３３ａと、電極触媒層３２ａ及び３３ａの電解質膜３１とは反対側のガス拡散層３２ｂ及び３３ｂとからなり、ガス拡散層３２ｂ及び３３ｂにセパレータ３４及び３５が接合または当接されている。
【００３８】
本実施形態では、電極触媒層３２ａ及び３３ａは、カーボン粒子担体上に白金などの触媒粒子を担持した電極触媒からなる。かかる電極触媒は、一般的には、負荷変動によって白金粒子が溶出又は粗大化する劣化事象が促進するといわれており、特に、高加湿下においては負荷変動による白金粒子の溶出又は粗大化がさらに促進される。一方、低加湿状態とすると、発電特性が低減するが、負荷変動による白金粒子の溶出又は粗大化が抑制される。
【００３９】
よって、本実施形態では、一時的に高電圧となる起動停止時や燃料電池１１のアイドリング直後の負荷変動時のみ低加湿状態とする低加湿起動モードとして、高電圧、負荷変動による白金粒子の溶出又は粗大化を抑制し、高電圧、負荷変動が安定した後には、高加湿状態として発電特性の向上を図るようにし、電極の劣化の抑制と、発電特性の向上との両立を図るようにしている。
【００４０】
以下、本実施形態の燃料電池システム１０を、制御フローの一例を説明しながらさらに詳細に説明する。図３には制御フローの一例を示し、また、図４及び図５には、制御フローの一例のタイミングチャートを示す。
【００４１】
燃料電池１１の起動が必要となるのは、二次電池である駆動バッテリ２１、２２の充電が必要な場合、例えば、ＳＯＣ又は電圧が所定値以下となった場合、又は車両が上り坂等に走行し、車両からの要求出力に対して駆動バッテリ２１、２２からの電力だけでは不足する場合である。車両からの要求出力を補うために起動が促される場合の要求出力は、駆動バッテリ２１、２２への充電のための要求出力よりも大きくなる。よって、通常は、モータ２３へ直接電力を供給するか、二次電池の充電かは、要求出力の大小により差別化できるので、差別化できる閾値を所定値として判定し、所定値以下の場合には、駆動バッテリ２１、２２の充電、所定値より大きい場合には、モータ２３の駆動と切り分けるようにしている。
【００４２】
ここで、駆動バッテリのＳＯＣが所定ＳＯＣ以下となった場合（図４のＳＯＣ）には、  、燃料電池１１に対して充電が要求されるが、図３に示すように、制御部１８は、まず、要求出力が所定値以下か否かを判断し（ステップＳ１）、所定値以下の場合には（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、低加湿起動モードが選択される（ステップＳ２）。低加湿起動モードが選択されると、燃料電池１１の燃料極には第１供給路１５Ａを介して無加湿水素が供給され、空気極には第１供給路１５Ｂを介して無加湿空気が供給される。
【００４３】
図４に示すように、燃料電池１１の燃料極に無加湿水素の供給が開始され、空気極に無加湿空気の供給が開始されるのがタイミングＴ１であり、これにより燃料電池１１が起動される。そして、空気極の空気濃度及び燃料極の水素濃度が所定値に到達するタイミングＴ２で、燃料電池１１から第一電流が出力される。
【００４４】
制御フローとしては、空気極の空気濃度及び燃料極の水素濃度が所定値に到達するタイミングＴ２を燃料電池の出力電圧が所定値以上となったか、燃料供給から所定時間経過したかなど、本実施形態では、燃料供給から所定時間経過したかを判断し（図４空気極空気濃度、燃料極水素濃度のＴ２参照、ステップＳ３）、タイミングＴ２に到達したと判断した場合には（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、切替手段２４を制御して燃料電池１１と駆動バッテリ２１とを接続し（図１Ａ〜図１Ｂ）、第一電流を駆動バッテリ２１に出力し、充電を開始する（ステップＳ４）。
【００４５】
次に、第一電流を供給した保持時間が所定時間に到達したか、又は燃料電池１１の電圧が所定電圧に到達したか、本実施形態では、燃料電池１１の電圧が所定電圧に到達したかを判断し（図４ＦＣ電圧のＴ３参照、ステップＳ５）、所定電圧に到達して安定したと判断した場合には（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、第二電流を駆動バッテリ２１に出力するようにする（ステップＳ６）。また、第二電流の供給保持時間が所定時間に到達するか、燃料電池１１の電圧が所定電圧に到達するか、本実施形態では、第二電流の供給保持時間が所定時間に到達したかを判断し（ステップＳ７）、所定時間が経過した場合には（図４のタイミングＴ３、ステップＳ７；Ｙｅｓ）、高加湿運転モードが選択される（ステップＳ８）。
【００４６】
高加湿運転モードの選択は、図４ではタイミングＴ４であり、このタイミングで、供給路切換部１７Ａ、１７Ｂにより、第１供給路１５Ａ、１５Ｂから第２供給路１６Ａ、１６Ｂに切換が行われ、燃料極には、高加湿水素が供給され、空気極には、高加湿空気が供給されるようになり、これにより、燃料電池１１からの出力は、第三電流となり（ステップＳ９）、所期の本番充電電流まで可変増加しながら燃料電池１１の内部抵抗値が所定値以下となったか、又は燃料電池１１の電圧が所定領域内にあるかによって、本実施形態では、燃料電池１１の内部抵抗値が所定値以下となったかを判断し（ステップ１０）、所定値以下となった場合には（図４内部抵抗、タイミングＴ５、ステップ１０；Ｙｅｓ）、燃料電池１１からの電流が本番充電電流に切り替わる（ステップ１１）。
【００４７】
このように、二次電池の充電要求に対しては、燃料電池１１の電圧が急激に上昇する起動時においては、低加湿起動モードを選択して電極の劣化の抑制を優先し、所定の条件を満足した後には、高加湿運転モードに切り換え、発電効率を向上させ、ＳＯＣの早期回復を図るようにしている。これにより、電極の劣化の抑制と、発電特性の向上の両立を図ることができる。
【００４８】
なお、燃料電池１１の運転は、ＳＯＣが所定値以上となったことを判断し（ステップＳ１２）、ＳＯＣが所定値以上となって充電の必要が無くなった場合には（図４のＳＯＣ、タイミングＴ７、ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、燃料電池１１を停止し、充電を終了する（ステップＳ１３）。
【００４９】
ここで、燃料電池１１を停止する前に、ＳＯＣが充電完了となる所定値に近づいたタイミングで高加湿運転モードから低加湿運転モードに切り換えて、電極の劣化抑制をさらに図るようにしてもよい。
【００５０】
一方、車両側で二次電池からの電力では走行エネルギーが不足する場合には、燃料電池１１に要求出力が出される。この要求出力は、充電の要求の際の要求出力より大きい。よって、このような要求出力が出された場合には、ステップ１での判断が所定値以下ではないと判断され（ステップＳ１；Ｎｏ）、ステップＳ２１に移行する。
【００５１】
ステップＳ２１では、高加湿起動モードが選択され、供給路切換部１７Ａ、１７Ｂにより、第２供給路１６Ａ、１６Ｂが選択され、燃料極には高加湿水素が供給され、空気極には高加湿空気が供給される（図５のタイミングＴ１１）。
【００５２】
その後、所定量の高加湿水素及び高加湿空気が供給されたかどうかを判断し（ステップＳ２２）、所定量が供給されたと判断した場合には（図５のタイミングＴ１２、ステップＳ２２；Ｙｅｓ）、切替手段２４を制御して燃料電池１１とモータ２３とを接続し（図１Ｄ）、第四電流をモータ２３に出力する（ステップＳ２３）。次いで、燃料電池１１の出力が所定値に達した場合には（図５のタイミングＴ１３、ステップＳ２４；Ｙｅｓ）、モータ１５に第五電流が出力される（ステップＳ２５）。この時、燃料電池１１の出力をモータ２３の要求出力で差し引いて燃料電池１１から余剰出力が生じた場合は、切替手段２４により休止中の駆動バッテリ２１、２２の何れかに、燃料電池１１の余剰出力を利用して、充電をする。
【００５３】
車両からの要求出力がなくなり、モータ２３への所定の出力が完了したと判断した場合には（図５のタイミングＴ１４、ステップＳ２６；Ｙｅｓ）、燃料電池１１の停止動作に移行し、燃料極及び空気極への燃料及び空気の供給量を低下し、これに伴い、モータ２３には第六電流が出力される（図５にタイミングＴ１４、ステップＳ２７）、その後燃料電池１１が停止される（図５のタイミングＴ１５、ステップＳ２８）。
【００５４】
かかる高加湿起動モードでは、電極の劣化の抑制よりは、要求出力への対応を優先させ、車両からの要求出力に早期に対応している。
【００５５】
以上のように、本実施形態１では、触媒粒子の粗大化／溶出の進行が抑制され、燃料電池の性能低下、耐久寿命低下が抑制される低加湿起動モードと、高い要求出力にも対応できる高加湿起動モードとを使い分けることにより、燃料電池の性能低下、耐久寿命低下が抑制でき、必要に応じて高い要求出力にも対応できる。
【００５６】
ここで、低加湿起動モード及び低加湿運転モードによると、高加湿起動モード及び高加湿運転モードによる場合より、性能低下が抑制されるのは、低加湿による燃料電池内部の水蒸気量の低減によって、白金粒子の粗大化／溶出劣化が抑制されたことが要因である。
【００５７】
〈実施形態２〉
以下、本発明の実施形態２を説明する。実施形態２は、燃料電池１１の電極触媒層３３ａのカソード電極触媒を、カーボン粒子担体上に白金などの触媒粒子を担持したものから、酸化スズ系セラミックス粒子担体上に白金などの触媒粒子を担持したものに変更した以外は、実施形態１と同様なものである。
【００５８】
このように、カソード電極触媒をセラミックス粒子担体としたものに変更すると、高加湿燃料を供給した場合と、低加湿燃料を供給した場合との出力の差が、カーボン粒子担体上に白金などの触媒粒子を担持したものを用いた場合と比較して、小さくなるという利点がある。これは、雰囲気中の水蒸気を吸着できる等の特性を有する親水性担体材料であることに起因する。
【００５９】
よって、実施形態１と同様な制御を行った場合、低加湿起動モードで起動し、低加湿運転モードを継続して充電している間において、実施形態１よりＳＯＣの回復が促進されるという利点がある。
【００６０】
かかる燃料電池を用い、実施形態１と同様に、低加湿起動モードで充電し、所定の条件下で高加湿運転モードに移行するように制御した場合のタイミングチャートを図４に実線で示す（破線は実施形態１を示す）。この図に示すように、本実施形態では、低加湿運転モードの期間、すなわち、タイミングＴ２〜Ｔ４において、実施形態１の場合と比較して燃料電池の出力が向上し、この間におけるＳＯＣの回復が実施形態１より促進される。よって、結果的に、充電完了のタイミングＴ６が実施形態１の充電完了のタイミングＴ７より早くなるという利点がある。
【００６１】
ここで、本実施形態では、セラミックス粒子担体に触媒粒子を担持した電極触媒として、酸化スズ系セラミックス粒子に触媒を担持したものを用いたが、これに限定されずセラミックス系担体に触媒を担持した、公知の電極触媒を用いることができる。
【００６２】
セラミックス担体としては、雰囲気中の水蒸気を吸着できる等の理由から親水性を有するセラミックス担体を用いるのが好ましい。このようなセラミックス担体としては。酸化チタン、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ニオブ、酸化ルテニウム、酸化タンタル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウムなどを挙げることができる。
【００６３】
なお、このようなセラミックス粒子担体を用いた電極触媒は、アノード及びカソードの両方に必ずしも採用する必要はなく、少なくとも空気極であるカソードに採用すれば、所定の効果を奏することができる。
【００６４】
〈他の実施形態〉
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能なものである。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、自動車の産業分野で利用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１０  燃料電池システム
１１  燃料電池
１２  水素タンク
１３  コンプレッサ
１４  加湿装置
１５Ａ、１５Ｂ  第１供給路
１６Ａ、１６Ｂ  第２供給路
１７Ａ、１７Ｂ  供給路切換部
１８  制御部
２１、２２  駆動バッテリ
２３  モータ
２４、２５  切替手段
【図１】
0006710963.tif 000002
【図２】
0006710963.tif 000003
【図３】
0006710963.tif 000004
【図４】
0006710963.tif 000005
【図５】
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