(57)【要約】【課題】低温始動時に燃料電池を昇温させる燃料電池システムにおいて、低温始動時に所定の出力が短時間で得られるようにする。【解決手段】温度低下時出力よりも温度上昇時出力の方が低くなる場合、暖機運転の際、熱媒体を各セル１０ａの一部の部位のみに循環させて、温度低下時出力に対する温度上昇時出力の割合が所定値以上になる温度まで、各セル１０ａの一部の部位を集中的に加熱し、その後、各セル１０ａの残りの部位の加熱を行う。これによると、各セル１０ａの一部の部位は発電作用にとって良好な環境に速やかに制御され、一部の部位で出力密度の高い安定した発電を短時間のうちに実行させることが可能になる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された複数のセル（１０ａ）を有するとともに、前記セル（１０ａ）にて水素と酸素とを電気化学反応させて電力を得る燃料電池（１０）を備え、
温度が低下する際の前記燃料電池（１０）の出力を温度低下時出力とし、温度が上昇する際の前記燃料電池（１０）の出力を温度上昇時出力としたとき、温度低下時出力よりも温度上昇時出力の方が低くなるヒステリシスを有する燃料電池システムであって、
前記燃料電池（１０）を暖機運転する際に、前記複数のセル（１０ａ）のすべてにおける一部の部位を、前記温度低下時出力に対する前記温度上昇時出力の割合が所定値以上になる温度まで集中的に加熱した後、前記複数のセル（１０ａ）における残りの部位の加熱を行うことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
積層された複数のセル（１０ａ）を有するとともに、前記セル（１０ａ）にて水素と酸素とを電気化学反応させて電力を得る燃料電池（１０）を備え、
温度が低下する際の前記燃料電池（１０）の出力を温度低下時出力とし、温度が上昇する際の前記燃料電池（１０）の出力を温度上昇時出力としたとき、温度低下時出力よりも温度上昇時出力の方が低くなるヒステリシスを有する燃料電池システムであって、
前記燃料電池（１０）を暖機運転する際に、前記複数のセル（１０ａ）のすべてにおける一部の部位を水分が凍結しない第１設定温度まで集中的に加熱した後、前記複数のセル（１０ａ）における残りの部位の加熱を行う第１暖機方法と、前記燃料電池（１０）を暖機運転する際に、前記複数のセル（１０ａ）のすべてにおける一部の部位を、前記温度低下時出力に対する前記温度上昇時出力の割合が所定値以上になる第２設定温度まで集中的に加熱した後、前記複数のセル（１０ａ）における残りの部位の加熱を行う第２暖機方法とを、条件に応じて選択的に実行することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
前記複数のセル（１０ａ）のすべての部位を前記第１設定温度まで加熱した状態での前記燃料電池（１０）の推定出力と、前記複数のセル（１０ａ）のすべてにおける一部の部位を前記第２設定温度まで集中的に加熱した状態での前記燃料電池（１０）の推定出力とを、前記記複数のセル（１０ａ）のすべてにおける一部の部位を前記第１設定温度まで集中的に加熱した時点で推定し、前記２つの推定出力を比較して前記２つの暖機方法のいずれかを選択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】
前記複数のセル（１０ａ）のそれぞれに対して熱媒体を循環させる熱媒体循環経路（２０）と、
前記熱媒体循環経路（２０）に循環する前記熱媒体の流量を制御する熱媒体循環手段（２４）と、
前記熱媒体を加熱する加熱手段（３３）と、
前記熱媒体循環経路（２０）に設けられ、前記熱媒体を前記複数のセル（１０ａ）のそれぞれにおいて一部の部位のみを循環させ、他の部位をバイパスさせるバイパス経路（３０）と、
前記熱媒体のバイパス流量を制御する流路制御手段（３１）とを備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水素と酸素との化学反応により電気エネルギを発生させる燃料電池システムに関するもので、車両、船舶及びポータブル発電器等の移動体に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、水素と空気（酸素）との電気化学反応を利用して発電を行う燃料電池システムが知られている。燃料電池では、発電に伴い内部で水分が発生する。また、高分子型電解質膜を有する固体高分子型燃料電池では、電解質膜の導電性を向上させる目的で、外部から水分供給が行われている。冬期等の低温環境下では、これらの燃料電池内に存在する水分が凍結してしまい、燃料電池が始動しないあるいは出力が低下するという問題がある。
【０００３】
このため、例えば電気自動車に搭載される燃料電池システムでは、予め外部の熱源（商用電源等）を用いて電気ヒータで燃料電池を保温しておく方法や、加熱ヒータを車両に搭載して始動時に燃料電池を昇温する方法等がとられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１は燃料電池の温度に対する燃料電池の出力特性を示すもので、図１中の▲１▼は、燃料電池の発電効率が高くなる運転条件（温度８０℃、湿度１００％）で燃料電池を作動させた後、温度を低下させた場合の、温度低下過程での出力特性である。
【０００５】
図１中の▲４▼は、上記した燃料電池の発電効率が高くなる運転条件で運転後、運点を停止して０℃以下まで冷やしこんだ後、雰囲気温度を上昇させて燃料電池の温度が０℃以上となった状態で運転を再開した場合の、温度上昇過程での出力特性であり、この出力特性▲４▼は出力特性▲１▼に近似する。
【０００６】
また、図１中の▲２▼、▲３▼は、上記した燃料電池の発電効率が高くなる運転条件で運転後０℃以下まで冷やしこみ、０℃以下の低温環境下で燃料電池を運転させた場合の、燃料電池の温度が０℃以上での温度上昇過程での出力特性である。因みに、出力特性▲２▼は、セルの全面を同時に昇温させた場合のものであり、出力特性▲３▼は、複数のセルのすべてにおける一部の部位を水分が凍結しない温度まで集中的に加熱した後、複数のセルにおける残りの部位の加熱を行う暖機方法を実施したときのものである。
【０００７】
そして、燃料電池の温度が０℃の時の出力特性▲２▼、▲３▼の出力は、出力特性▲１▼の出力に対して大きな変動幅を持つ。これは低温環境下で発電した場合、発電に伴う生成水が燃料電池の触媒層、拡散層で氷結するために、反応ガスの拡散が阻害され燃料電池の出力が低下するためである。また、０℃以上まで昇温させた際の出力特性▲２▼、▲３▼の出力が、出力特性▲１▼の出力まで回復しないのは、氷結した生成水が解凍後も触媒層、拡散層に滞留するためである。
【０００８】
すなわち、低温環境下で燃料電池を発電させた場合、発電に伴う生成水が触媒層、拡散層に滞留するため燃料電池の出力が低下し、温度に対してヒステリシスを持つことになる。但し、飽和蒸気圧が高くなる６０℃〜７０℃まで昇温させると生成水は蒸気となって排出が促進されるため、高温域ではヒステリシスが小さくなる。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、低温始動時に燃料電池を昇温させる燃料電池システムにおいて、低温始動時に所定の出力が短時間で得られるようにすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、積層された複数のセル（１０ａ）を有するとともに、セル（１０ａ）にて水素と酸素とを電気化学反応させて電力を得る燃料電池（１０）を備え、温度が低下する際の燃料電池（１０）の出力を温度低下時出力とし、温度が上昇する際の燃料電池（１０）の出力を温度上昇時出力としたとき、温度低下時出力よりも温度上昇時出力の方が低くなるヒステリシスを有する燃料電池システムであって、燃料電池（１０）を暖機運転する際に、複数のセル（１０ａ）のすべてにおける一部の部位を、温度低下時出力に対する温度上昇時出力の割合が所定値以上になる温度まで集中的に加熱した後、複数のセル（１０ａ）における残りの部位の加熱を行うことを特徴とする。
【００１１】
これによると、温度低下時出力に対する温度上昇時出力の割合が所定値以上になる温度までセルの一部の部位を集中的に加熱するため、一部の部位は発電作用にとって良好な環境に速やかに制御される。したがって、一部の部位で出力密度の高い安定した発電を短時間のうちに実行させることが可能になり、結果的に低温始動時に所定の出力が短時間で得られるようになる。
【００１２】
また、一部の部位での発電による自己発熱を利用して残りの部位の加熱を行うことができる。これにより、暖機運転に必要な熱量が小さくなるので、低温環境下において小型の熱源により燃料電池を短時間で昇温させることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、積層された複数のセル（１０ａ）を有するとともに、セル（１０ａ）にて水素と酸素とを電気化学反応させて電力を得る燃料電池（１０）を備え、温度が低下する際の燃料電池（１０）の出力を温度低下時出力とし、温度が上昇する際の燃料電池（１０）の出力を温度上昇時出力としたとき、温度低下時出力よりも温度上昇時出力の方が低くなるヒステリシスを有する燃料電池システムであって、燃料電池（１０）を暖機運転する際に、複数のセル（１０ａ）のすべてにおける一部の部位を水分が凍結しない第１設定温度まで集中的に加熱した後、複数のセル（１０ａ）における残りの部位の加熱を行う第１暖機方法と、燃料電池（１０）を暖機運転する際に、複数のセル（１０ａ）のすべてにおける一部の部位を、温度低下時出力に対する温度上昇時出力の割合が所定値以上になる第２設定温度まで集中的に加熱した後、複数のセル（１０ａ）における残りの部位の加熱を行う第２暖機方法とを、条件に応じて選択的に実行することを特徴とする。
【００１４】
ところで、第１暖機方法によれば、発電可能領域を速やかに拡大することができ、第２暖機方法によれば、セルの一部の部位で出力密度の高い安定した発電を短時間のうちに実行することが可能になる。そして、２つの暖機方法のいずれかを条件に応じて選択することにより、各種条件下で低温始動時に所定の出力が短時間で得られるようになる。
【００１５】
なお、請求項２の発明の実施に際しては、請求項３に記載の発明のように、複数のセル（１０ａ）のすべての部位を第１設定温度まで加熱した状態での燃料電池（１０）の推定出力と、複数のセル（１０ａ）のすべてにおける一部の部位を第２設定温度まで集中的に加熱した状態での燃料電池（１０）の推定出力とを、記複数のセル（１０ａ）のすべてにおける一部の部位を第１設定温度まで集中的に加熱した時点で推定し、２つの推定出力を比較して２つの暖機方法のいずれかを選択することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、複数のセル（１０ａ）のそれぞれに対して熱媒体を循環させる熱媒体循環経路（２０）と、熱媒体循環経路（２０）に循環する熱媒体の流量を制御する熱媒体循環手段（２４）と、熱媒体を加熱する加熱手段（３３）と、熱媒体循環経路（２０）に設けられ、熱媒体を複数のセル（１０ａ）のそれぞれにおいて一部の部位のみを循環させ、他の部位をバイパスさせるバイパス経路（３０）と、熱媒体のバイパス流量を制御する流路制御手段（３１）とを備えることを特徴とする。
【００１７】
これによると、バイパス経路によりセルの一部の部位のみに加熱された熱媒体を循環させて部分的な加熱を行うことができる。また、一部の部位の集中加熱が完了した後は、熱媒体を燃料電池全体に循環させることで、発電により生じた熱を燃料電池全体に伝えて燃料電池全体を加熱することができる。このような構成によれば、従来より燃料電池システムに備えられている冷却システムにわずかな構成要素を付加するだけで、燃料電池の部分的な加熱を行うことができる。
【００１８】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を適用した第１実施形態を図２、図３に基づいて説明する。本第１実施形態の燃料電池システムは、燃料電池を電源として走行する電気自動車（燃料電池車両）に適用したものである。
【００２０】
図２は、本第１実施形態の燃料電池システムの全体構成を示している。図２に示すように、本第１実施形態の燃料電池システムは、燃料電池１０、水素供給装置１２、空気供給装置１３、加熱冷却システム２０〜３３、制御部４０等を備えている。
【００２１】
燃料電池（ＦＣスタック）１０は、水素と酸素との電気化学反応を利用して電力を発生するものである。本第１実施形態では燃料電池１０として固体高分子電解質型燃料電池を用いており、基本単位となるセル１０ａが複数積層されて構成されている。各セル１０ａは、電解質膜が一対の電極で挟まれた構成となっている。燃料電池１０では、水素および空気（酸素）が供給されることにより、以下の水素と酸素の電気化学反応が起こり電気エネルギが発生する。
（水素極側）Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−
（酸素極側）２Ｈ＋＋１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ
燃料電池１０には、発電した電力を取り出すための集電板１０ｂ、１０ｃが設けられている。発電した電力は、インバータ（電力変換手段）１１を介して図示しない走行用モータを駆動するための負荷電力、あるいは図示しない２次電池の充電等に用いられる。
【００２２】
燃料電池１０には、水素供給装置１２より水素が供給され、空気供給装置１３から酸素を含んだ空気が供給されるように構成されている。水素供給装置１２としては、例えば改質装置あるいは水素貯蔵タンクを用いることができ、空気供給装置１３としては、例えば断熱圧縮機であるエアコンプレッサを用いることができる。燃料電池１０に供給された空気のうち反応に用いられなかった未反応空気は、排ガスとして燃料電池１０より排出される。燃料電池１０に供給された水素のうち反応に用いられなかった未反応水素は、図示を省略しているが、循環され再利用される。
【００２３】
発電時の化学反応のために、燃料電池１０内部の電解質膜が水分を含んだ状態にしておく必要がある。このため、図示しない加湿器等により予め加湿された水素および空気が燃料電池１０に供給され、燃料電池１０内の電解質膜が加湿される。
【００２４】
燃料電池１０では、発電の際の化学反応により水分および熱が発生する。燃料電池１０は高い発電効率を得るために運転中は所定の温度（例えば８０℃程度）に維持する必要がある。このため、燃料電池システムには、熱媒体を用いて燃料電池１０で発生した熱を系外に放出する冷却システム２０〜２６が設けられている。なお、本第１実施形態では、熱媒体として低温環境下で凍結しない不凍液冷却水を用いている。
【００２５】
冷却システムには、冷却水を燃料電池１０に循環させるための熱媒体循環経路２０、冷却水を冷却するための熱交換手段であるラジエータ２１が設けられている。燃料電池１０を通過した冷却水は熱媒体流路２０を介してラジエータ２１に循環し、ここで外気（大気）と熱交換され冷却される。冷却水は、燃料電池１０を構成する各セル１０ａの内部を循環するように構成されている。
【００２６】
また、冷却システムには、冷却水をラジエータ２１をバイパスさせるためのラジエータバイパス経路２２、冷却水の流路をラジエータ２１側あるいはラジエータバイパス経路２２側に切り替える三方弁２３、冷却水を循環させる熱媒体循環手段としての第１ウォータポンプ２４、燃料電池１０に流入する冷却水の温度（以下、入口温度という）を検出する第１温度センサ２５、燃料電池１０を通過した冷却水の温度（以下、出口温度という）を検出する第２温度センサ２６が設けられている。第２温度センサ２６では、燃料電池１０の全体温度を間接的に検出できる。
【００２７】
さらに、本第１実施形態の燃料電池システムでは、低温環境下における燃料電池１０の早期始動のために燃料電池１０を昇温させる加熱システム３０〜３３が設けられている。本第１実施形態における加熱システムは、上記冷却システムと一体的に設けられている。
【００２８】
主経路である熱媒体循環経路２０には、冷却水を複数のセル１０ａのすべてにおける一部の部位（以下、セル１０ａの局部という）のみに循環させ、他の部位をバイパスさせるバイパス経路３０が設けられている。
【００２９】
バイパス経路３０には、冷却水を循環させる第２ウォータポンプ３１が設けられている。この第２ウォータポンプ３１の回転数を制御することにより、バイパス経路３０を循環する冷却水の流量、すなわち、バイパス流量を制御でき、第２ウォータポンプ３１は本発明の流路制御手段に相当する。
【００３０】
バイパス経路３０における燃料電池１０出口近傍には、燃料電池１０を通過した冷却水の温度を検出する第３温度センサ３２が設けられている。この第３温度センサ３２により冷却水温度を検出することで、燃料電池１０のうち加熱された冷却水にて昇温された部位、すなわちセル１０ａの局部の温度（以下、局部温度という）を間接的に検出することができる。
【００３１】
ラジエータバイパス経路２２には、冷却水を加熱するためのヒータ３３が設けられている。ヒータ３３は、本発明の加熱手段に相当し、電気式ヒータあるいは燃焼式ヒータ等を用いることができる。
【００３２】
本第１実施形態の燃料電池システムには、各種制御を行う制御部４０が設けられている。制御部４０には、３つの温度センサ２５、２６、３２からセンサ信号が入力され、インバータ１１、水素供給装置１２、空気供給装置１３、三方弁２３、第１ウォータポンプ２４、第２ウォータポンプ３１、ヒータ３３に制御信号を出力するように構成されている。
【００３３】
次に、上記構成の燃料電池システムの低温環境下での始動時の作動（暖機運転方法）について図３のフローチャートに基づいて説明する。
【００３４】
まず、第２温度センサ２６により出口温度を検出し（ステップＳ１０）、出口温度が第１設定温度より低いか否かを判定する（ステップＳ１１）。因みに、第１設定温度は、水分が凍結しないで燃料電池１０の発電が可能となる温度であり、本第１実施形態では０℃に設定している。そして、出口温度が第１設定温度より低い場合には、燃料電池１０が発電不可能な状態であるため、セル１０ａの局部を集中的に昇温させる局部暖機運転を行う。
【００３５】
まず、第１ウォータポンプ２４および第２ウォータポンプ３１を作動させて冷却水を燃料電池１０に循環させるとともに（ステップＳ１２）、ヒータ３３を作動させて冷却水を加熱することにより（ステップＳ１３）、燃料電池１０を暖機する。
【００３６】
次に、第３温度センサ３２により局部温度を検出する（ステップＳ１４）。また、第１温度センサ２５により検出される入口温度が目標入口温度０℃となる冷却水流量を、局部温度と目標入口温度との温度差およびヒータ３３による加熱量に基づいて算出するとともに、その算出結果に基づいて冷却水流量を制御する（ステップＳ１５）。
【００３７】
このとき、熱媒体循環経路２０の冷却水循環量とバイパス経路３０の冷却水循環量とが一致するように、２つのウォータポンプ２４、３１の回転数を制御することにより、ヒータ３３にて加熱されたすべての冷却水がバイパス経路３０に流れる。これにより、燃料電池１０を構成する各セル１０ａにおいて、発電面の一部のみに冷却水を循環させて、セル１０ａの局部のみを集中的に加熱することができる。本第１実施形態では、燃料電池１０内部における図２中の上方側のみに冷却水が循環する。この結果、燃料電池１０のうち冷却水が循環する部位の近傍のみを集中的に昇温させることができる。
【００３８】
次に、第３温度センサ３２により局部温度を検出し（ステップＳ１６）、局部温度が第１設定温度より高いか否かを判定し（ステップＳ１７）、局部温度が第１設定温度に達するまでステップＳ１６、１７を繰り返し行う。
【００３９】
次に、局部温度が第１設定温度に達すると、第３温度センサ３２により検出される局部温度の第２設定温度Ｔｔを設定する（ステップＳ１８）。因みに、温度が低下する際の燃料電池１０の出力を温度低下時出力とし、温度が上昇する際の燃料電池１０の出力を温度上昇時出力としたとき、温度低下時出力よりも温度上昇時出力の方が低くなるが、第２設定温度Ｔｔは、温度低下時出力に対する温度上昇時出力の割合が所定値以上になる温度であり、本第１実施形態では８０℃に設定している。
【００４０】
次に、第３温度センサ３２により局部温度を検出する（ステップＳ１９）。また、第２設定温度Ｔｔが８０℃となる冷却水流量を、局部温度と第２設定温度Ｔｔとの温度差およびヒータ３３による加熱量に基づいて算出するとともに、その算出結果に基づいて冷却水流量を制御する（ステップＳ２０）。
【００４１】
次に、第３温度センサ３２により局部温度を検出し（ステップＳ２１）、局部温度が第２設定温度Ｔｔより高いか否かを判定し（ステップＳ２２）、局部温度が第２設定温度Ｔｔを超えるまでステップＳ２１、２２を繰り返し行う。燃料電池１０において局部温度が第２設定温度Ｔｔを超えた部位は、発電作用にとって良好な環境であり、その部位では出力密度の高い安定した発電が行われる。
【００４２】
以上のステップＳ１０〜２２が局部暖機運転であり、局部温度が第２設定温度Ｔｔを超えると局部暖機運転を終了し、ステップＳ２３にて連鎖暖機運転を行う。因みに、連鎖暖機運転は、局部暖機運転にてセル１０ａの局部を集中的に昇温させた後、セル１０ａにおける残りの部位の加熱を行うことである。
【００４３】
ステップＳ２３では、第１ウォータポンプ２４の回転数を上げ、第２ウォータポンプ３１の回転数を下げる。これにより、熱媒体循環経路２０の冷却水循環量が増加し、バイパス経路３０の冷却水循環量が減少するため、冷却水がセル１０ａの局部以外の部位にも流れてセル１０ａ全体が暖機される。このとき、発電により生じた熱は、燃料電池１０内部を循環する冷却水によりセル１０ａ全体に伝えられる。これにより、セル１０ａの局部での発電に伴う自己発熱を有効に利用して、セル１０ａ全体の暖機を行うことができる。
【００４４】
セル１０ａ全体の暖機が完了すると、以後、熱媒体循環経路２０を循環する冷却水の流量や温度を制御して、燃料電池１０を発電効率のよい所定温度（７０〜８０℃程度）に保持する。
【００４５】
本第１実施形態によれば、温度低下時出力に対する温度上昇時出力の割合が所定値以上になる温度までセル１０ａの一部の部位を集中的に加熱するため、一部の部位は発電作用にとって良好な環境に速やかに制御される。したがって、一部の部位で出力密度の高い安定した発電を短時間のうちに実行させることが可能になり、結果的に低温始動時に所定の出力が短時間で得られるようになる。
【００４６】
また、一部の部位での発電による自己発熱を利用して残りの部位の加熱を行うことができる。これにより、暖機運転に必要な熱量が小さくなるので、低温環境下において小型の熱源により燃料電池を短時間で昇温させることができる。
【００４７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図４に基づいて説明する。本第２実施形態は、上記第１実施形態と比較して暖機運転方法が異なり、燃料電池システムの全体構成は第１実施形態と同一である。
【００４８】
本第２実施形態の低温環境下での始動時の作動（暖機運転方法）について図４のフローチャートに基づいて説明する。図４において、ステップＳ１０〜１７までは第１実施形態と同一であり、燃料電池１０の局部温度が第１設定温度（０℃）に達するまでセル１０ａの局部のみを集中的に加熱する。
【００４９】
次に、局部温度が第１設定温度に達した時点における燃料電池１０の出力を制御部４０で算出する（ステップＳ３１）。次に、ステップＳ３１で算出した出力と、予め制御部４０内に記憶されている温度−出力特性マップから、セル１０ａの全面が０℃になった場合の第１推定出力Ｐ１を演算し（ステップＳ３２）、また、セル１０ａの局部のみを第２設定温度Ｔｔまで昇温させた場合の第２推定出力Ｐ２を演算する（ステップＳ３３）。
【００５０】
次に、両推定出力Ｐ１、Ｐ２を比較し（ステップＳ３４）、第１推定出力Ｐ１の方が大きい場合は第１暖機方法を実行し（ステップＳ３５）、第２推定出力Ｐ２の方が大きい場合は第２暖機方法を実行する（ステップＳ３６）。
【００５１】
因みに、第１暖機方法は、燃料電池１０の局部温度が第１設定温度に達した時点で局部暖機運転から連鎖暖機運転に移行するもので、第１暖機方法によれば、発電可能領域を速やかに拡大することができる。一方、第２暖機方法は、燃料電池１０の局部温度が第２設定温度に達した時点で局部暖機運転から連鎖暖機運転に移行するもので、第２暖機方法によれば、セル１０ａの一部の部位で出力密度の高い安定した発電を短時間のうちに実行することが可能になる。
【００５２】
本第２実施形態によれば、推定出力が大きい方の暖機方法を選択して実行することにより、各種条件下で低温始動時に所定の出力が短時間で得られるようになる。
【００５３】
（他の実施形態）
なお、上記各実施形態では、冷却水温度を検出する第３温度センサ３２で間接的にセル１０ａの局部温度を検出するように構成したが、これに限らず、燃料電池１０のうち局部暖機運転時に集中的に加熱される部位に温度センサを設け、直接的にセル１０ａの局部温度を検出するように構成してもよい。
【００５４】
また、上記各実施形態では、ヒータ３３をラジエータバイパス経路２２に設けたが、これに限らず、熱媒体循環経路２０上やバイパス経路３０上に設けてもよい。
【００５５】
また、第２ウォータポンプ３１の代わりに四方弁を熱媒体循環経路２０とバイパス経路３０の交点に配置しても上記実施形態と同様の作用効果を達成することができる。即ち、四方弁の開閉により流量分配を行うことができ、従って第２ウォータポンプ３１を使用した場合と同様の作用効果を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料電池の温度と出力特性との関係を示す図である。
【図２】第１実施形態の燃料電池システムの全体構成を示す概念図である。
【図３】第１実施形態の燃料電池システムの作動を示すフローチャートである。
【図４】第２実施形態の燃料電池システムの作動を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０…燃料電池、１０ａ…セル、３３…ヒータ（加熱手段）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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