(57)【要約】【課題】燃料電池のコンディショニング状態及び性能低下の状態も考慮した最適な出力制限制御を行って、燃料電池を過負荷の状態にすることなく適切に電力の取り出しを行えるようにする。【解決手段】制御装置６が燃料電池１の出力制限制御を行う際に、燃料電池１から過去に取り出した電力量の積算値である積算電力もパラメータとして用いて出力制限値を決定し、これに基づいて燃料電池１に対する出力制限制御を行う。これにより、燃料電池１のコンディショニングや性能低下の状態も考慮した最適な出力制限制御を行うことが可能となり、燃料電池１を過負荷の状態にすることなく適切に電力の取り出しを行えるようになる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガス及び酸化剤ガスの供給により発電する燃料電池と、
前記燃料電池の運転温度が所定の温度域にある場合に、前記燃料電池からの出力を制限する燃料電池出力制限手段とを備え、
前記燃料電池出力制限手段が、前記燃料電池の運転温度と、前記燃料電池から過去に取り出した電力量の積算値である積算電力とに基づいて、前記燃料電池から取り出す出力の上限値である出力制限値を決定することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料電池出力制限手段は、前記積算電力が第１の所定値未満又は第２の所定値以上の場合（ただし、第１の所定値＜第２の所定値）には、第１の所定値以上で且つ第２の所定値未満の場合に比べて、前記出力制限値を低い値に決定することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記積算電力が前記第１の所定値未満又は前記第２の所定値以上の場合と、前記第１の所定値以上で且つ前記第２の所定値未満の場合とで、それぞれ異なる値の出力制限値を前記燃料電池の運転温度毎に記載した出力制限テーブルを有し、
前記燃料電池出力制限手段は、前記出力制限テーブルを参照して、前記燃料電池の運転温度と前記燃料電池の積算電力とに応じた出力制限値を決定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】
前記燃料電池の積算電力を随時記録する積算電力記録手段を有し、
前記燃料電池出力制限手段は、前記出力制限値を決定する際に、前記積算電力記録手段から前記燃料電池の積算電力を読み出すことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の燃料電池システム。
【請求項５】
燃料ガス及び酸化剤ガスの供給により発電する燃料電池と、
前記燃料電池から過去に取り出した電力量の積算値である積算電力を含む複数の条件に応じて、前記燃料電池からの出力を制限する燃料電池出力制限手段とを備え、
前記燃料電池出力制限手段が、前記複数の条件毎に前記燃料電池から取り出す出力の上限値である出力制限値の候補となる値をそれぞれ求め、これら複数の条件毎の候補となる値のうちで最も低い値を前記出力上限値として決定することを特徴と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ものであり、特に、燃料電池を過負荷の状態とすることなく適切な電力取り出しを行うための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、燃料電池に燃料となる水素及び酸化剤となる空気を供給することで、燃料電池で電気化学反応を生じさせて発電電力を得る発電システムである。このような燃料電池システムでは、燃料電池から過渡的に高出力を取り出そうとすると、燃料電池の出力電圧の急低下やフラッディング（水詰まり）を招く場合があることが知られており、このような問題を回避するために、必要に応じて燃料電池からの出力に制限を加えることが種々検討されている（例えば、特許文献１や特許文献２を参照。）。
【０００３】
特許文献１には、燃料電池から過渡的に出力を取り出す際、発電量制御装置が燃料電池に供給するガスの圧力や流量から取り出し上限出力を演算し、この取り出し上限出力に基づいて燃料電池から取り出す出力を制限することで、過負荷による出力電圧の急低下を防止する技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、ソリッドプレート型燃料電池を有する燃料電池システムにおいて、起動直後等の温度の低い状態で燃料電池から過渡的に高出力を取り出した場合に懸念されるカソード極側での急激なフラッディングを回避するために、燃料電池の運転温度が低温域にある場合には、温度に応じてアノード極側への供給水素量に制限をかけるように弁を制御することで、燃料電池からの出力を制限する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−３６８７１号公報
【特許文献２】特開２０００−１０６２０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、出力電圧の急低下等の問題を招くことなく燃料電池から取り出し可能な電力量は、燃料電池のコンディショニングの状態や性能低下の状態にも依存しており、運転温度等の他の条件が同じ場合であっても、コンディショニングが不十分な燃料電池や性能が低下し始めている燃料電池では、これらが良好なものに比べて、取り出し可能な電力量が低くなることが分かってきた。ここで、燃料電池のコンディショニングとは、水素や空気、他の供給流体等に対する燃料電池の馴染みのことをいう。したがって、実際に使用されて間もない燃料電池はコンディショニングが十分ではないが、ある程度の使用を重ねて燃料電池からの電力取り出しを行うことで、燃料電池のコンディショニングは良好なものとなる。また、燃料電池の性能低下は、適正な状態で使用されている限り経時的な要因で起こるものであり、燃料電池からの電力取り出しが繰り返されて使用回数が多くなると、ある段階で性能低下が始まることになる。
【０００６】
しかしながら、上述した従来の技術では、燃料電池のコンディショニングや性能低下の状態については全く考慮することなく、燃料電池への供給水素量や燃料電池の運転温度等にのみ着目して出力制限を行うようにしていたので、必ずしも最適な出力制限制御が行えないといった問題がある。
【０００７】
すなわち、従来の技術では、コンディショニングが十分で性能低下が始まっていない最適な状態の燃料電池を前提にして出力制限を行うための上限値（以下、出力制限値という。）を設定しているので、コンディショニングが不十分な燃料電池や性能低下を始めている燃料電池では、設定した出力制限値以下の電力取り出しによっても出力電圧の急低下を招く場合があり、燃料電池が過負荷の状態となって劣化に繋がることが懸念される。これを回避するために、コンディショニングが不十分な燃料電池或いは性能低下を始めている燃料電池を前提にして出力制限値を設定することも考えられるが、この場合には、コンディショニングが十分で性能が低下していない燃料電池では、本来取り出し可能な出力よりも低い値で出力が制限され、効率的な電力取り出しが行えないといった問題が生じる。
【０００８】
本発明は、以上のような従来の実情に鑑みて創案されたものであって、燃料電池のコンディショニング状態及び性能低下の状態も考慮した最適な出力制限制御を行って、燃料電池を過負荷の状態にすることなく適切に電力の取り出しを行うことが可能な燃料電池システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る燃料電池システムは、燃料ガス及び酸化剤ガスの供給により発電する燃料電池と、燃料電池の運転温度が所定の温度域にある場合に、燃料電池からの出力を制限する燃料電池出力制限手段とを備える。このような構成の燃料電池システムにおいて、本発明では、前記目的を達成するために、燃料電池出力制限手段が、燃料電池の運転温度と、燃料電池から過去に取り出した電力量の積算値である積算電力とに基づいて、燃料電池から取り出す出力の上限値である出力制限値を決定するようにしている。
【００１０】
また、本発明に係る他の燃料電池システムは、燃料ガス及び酸化剤ガスの供給により発電する燃料電池と、この燃料電池から過去に取り出した電力量の積算値である積算電力を含む複数の条件に応じて、燃料電池からの出力を制限する燃料電池出力制限手段とを備える。そして、燃料電池出力制限手段が、複数の条件毎に燃料電池から取り出す出力の上限値である出力制限値の候補となる値をそれぞれ求め、これら複数の条件毎の候補となる値のうちで最も低い値を出力上限値として決定するようにしている。
【００１１】
燃料電池のコンディショニングは、上述したように、ある程度の使用を重ねて燃料電池からの電力取り出しを行うことで良好なものとなる。また、燃料電池の性能低下は、燃料電池からの電力取り出しが繰り返し行われてある段階に達したときに始まることになる。したがって、燃料電池のコンディショニングや性能低下の状態は、燃料電池から過去に取り出した電力量の積算値である積算電力に基づいて推定することが可能である。
【００１２】
本発明の燃料電池システムでは、燃料電池出力制限手段が燃料電池の出力制限を行う際に、燃料電池の積算電力もパラメータとして用いて燃料電池から取り出す出力の上限値である出力制限値を決定するようにしているので、燃料電池のコンディショニングや性能低下の状態も考慮した最適な出力制限制御を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の燃料電池システムによれば、燃料電池のコンディショニングや性能低下の状態も考慮した最適な出力制限制御を行って、燃料電池を過負荷の状態にすることなく適切に電力の取り出しを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る燃料電池システムの具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の燃料電池システムの概略構成を示すものである。本実施形態の燃料電池システムは、図１に示すように、燃料ガスである水素及び酸化剤ガスである空気の供給により発電する燃料電池１と、この燃料電池１に燃料ガスである水素を供給するための水素供給装置２、燃料電池１に酸化剤ガスである空気を供給するための空気供給装置３、燃料電池１に温度調整のための冷却水を供給するための冷却水供給装置４とを備える。
【００１６】
燃料電池１は、水素が供給されるアノード極と空気が供給されるカソード極とが電解質・電極触媒複合体を挟んで重ね合わされた発電セルが多段積層された構造を有し、電気化学反応により化学エネルギを電気エネルギに変換するものである。各発電セルのアノード極では、水素が供給されることで水素イオンと電子とが解離し、水素イオンは電解質を通り、電子は外部回路を通って電力を発生させて、カソード極側にそれぞれ移動する。また、カソード極では、供給された空気中の酸素と前記水素イオン及び電子が反応して水が生成され、外部に排出される。
【００１７】
燃料電池１の電解質としては、高エネルギ密度化、低コスト化、軽量化等を考慮して、例えば固体高分子電解質が用いられる。固体高分子電解質は、例えばフッ素樹脂系イオン交換膜等、イオン（プロトン）伝導性の高分子膜からなるものであり、飽和含水することによりイオン伝導性電解質として機能する。
【００１８】
水素供給装置２は、詳しい図示を省略するが、例えば、水素タンク等の水素貯蔵手段に貯蔵された水素を減圧して取り出し、所望の圧力及び流量に調整した上で燃料電池１のアノード極側に供給する構成となっている。
【００１９】
空気供給装置３は、詳しい図示を省略するが、例えば、コンプレッサ等の駆動により所望の流量の外気を取り込み、フィルタによって清浄化した後、所望の圧力に調整した上で燃料電池１のカソード極側に供給する構成となっている。
【００２０】
冷却水供給装置４は、詳しい図示を省略するが、例えば、水タンクに貯蔵された冷却水を冷却水ポンプで吸引して、燃料電池１に供給する構成となっている。また、燃料電池１から排出される冷却水は、水タンクに回収されるようになっている。
【００２１】
また、本実施形態の燃料電池システムにおいて、燃料電池１は変圧器５を介してモータや補機類等の負荷に接続されており、燃料電池１での発電により得られる電力は、制御装置６による制御のもとで、変圧器５で昇圧された後、モータや補機類等の負荷に供給されるようになっている。
【００２２】
また、本実施形態の燃料電池システムでは、燃料電池１の冷却水出口付近に温度センサ７、燃料電池１と変圧器５との間に電流センサ８及び電圧センサ９がそれぞれ設置されており、これら各センサによる検出値が制御装置６に入力されるようになっている。
【００２３】
制御装置６は、本実施形態の燃料電池システム全体の動作制御を司るものである。具体的には、この制御装置６は、例えば、温度センサ７が検出する燃料電池１の冷却水出口温度に基づいて燃料電池１の運転温度を判定し、この運転温度が適正温度となるように燃料電池１の温度管理を行う。また、制御装置６は、電流センサ８及び電圧センサ９の検出値より燃料電池１から取り出す電力量を監視して、燃料電池１の電力管理を行う。そして、この電力管理の一環として、制御装置６は、モータや補機類等の負荷で要求される電力が急増した場合等において、燃料電池１から急激に高出力を取り出すことによって燃料電池１の出力電圧の急低下を招くといった不都合を生じさせないように、過渡応答時には燃料電池１からの出力を制限する制御を行う。すなわち、本実施形態の燃料電池システムにおいて、制御装置６は、燃料電池１からの出力を制限する燃料電池出力制限手段としての機能を有している。
【００２４】
そして、特に本実施形態の燃料電池システムにおいては、この制御装置６が燃料電池１からの出力を制限する出力制限制御を行う際に、燃料電池１から過去に取り出した電力量の積算値である積算電力もパラメータとして用いて、出力制限を行うための値、すなわち、燃料電池１から取り出す出力の上限値である出力制限値を決定するようにしている。
【００２５】
以下、この制御装置６により実行される燃料電池１の出力制限制御について、具体的な例を挙げながら詳しく説明する。
【００２６】
燃料電池システムの起動直後等において、燃料電池１の運転温度が大気温度程度の低い状態で燃料電池１から過渡的に出力を取り出そうとすると、燃料電池１の出力電圧が急低下して、図２に示すように、発電中の各発電セルにおける電圧値（セル電圧）が下限値（例えば、０．５Ｖ／ｃｅｌｌ）以下となる場合がある。そして、このように燃料電池１のセル電圧が下限値以下となった状態では、燃料電池１内の固体高分子電解質膜内でプロトンが欠乏して燃料電池１が過負荷の状態になり、固体高分子電解質膜を構成する高分子膜にもダメージを与えることになるため、燃料電池１を劣化させることになる。そこで、制御装置６は、以上のような燃料電池１の運転温度等をパラメータとして、燃料電池１の出力電圧の急低下を招くことなく燃料電池１から取り出し可能な出力の上限値（出力制限値）を決定し、この出力制限値に基づいて燃料電池１から取り出す出力を制限するようにしている。
【００２７】
ところで、以上のような燃料電池１の劣化を招くことになる出力電圧の急低下は、燃料電池１のコンディショニングが不十分な状態のとき、或いは、燃料電池１の性能低下が進行している状態のときに特に顕著に表れる。したがって、コンディショニングが十分で性能低下が始まっていない最適な状態の燃料電池１を前提にして出力制限値を決定し、これに基づいて燃料電池１に対する出力制限制御を行うようにしたのでは、コンディショニングが不十分な燃料電池１や性能低下を始めている燃料電池１では、出力制限値以下の電力取り出しによっても出力電圧の急低下を招き、燃料電池１の劣化を招いてしまう場合がある。
【００２８】
ここで、燃料電池１のコンディショニングは、ある程度の使用を重ねて燃料電池１からの電力取り出しを行うことで良好なものとなり、燃料電池１の性能低下は、燃料電池１からの電力取り出しが繰り返し行われてある段階に達したときに始まることになるので、燃料電池１のコンディショニングや性能低下の状態は、燃料電池１から過去に取り出した電力量の積算値である積算電力に基づいて推定することが可能である。そこで、本実施形態の燃料電池システムでは、制御装置６が、燃料電池１の運転温度等の他に、燃料電池１から取り出した積算電力もパラメータとして用いて出力制限値を決定し、これに基づいて燃料電池１に対する出力制限制御を行うようにしている。
【００２９】
具体的には、本実施形態の燃料電池システムでは、図１に示したように、システム内に積算電力記録装置１０が設けられ、制御装置６が、電流センサ８及び電圧センサ９の検出値により燃料電池１から取り出した電力量を演算して、その結果を積算電力記録装置１０に随時記録していく。そして、燃料電池１に対する出力制限制御を行う際には、制御装置６が積算電力記録装置１０からその時点での積算電力を読み出し、また、温度センサ７の検出値から燃料電池１の運転温度を判定して、例えば図３に示すような出力制限テーブルを参照して出力制限値を決定し、電流センサ８及び電圧センサ９の検出値より演算される燃料電池１の出力がこの出力制限値を超えないように、燃料電池１から変圧器５への電力供給を制御するようにしている。
【００３０】
ここで、図３に示す出力制限テーブルは、予め実験等を行うことによって作成されるものであり、燃料電池１から取り出した積算電力が第１の所定値Ｗ１（例えば１０万ｋＷ）以上で且つ第２の所定値Ｗ２（例えば、１０００万ｋＷ）未満の場合（以下、パターン１という。）と、燃料電池１から取り出した積算電力が第１の所定値Ｗ１未満又は第２の所定値Ｗ２以上の場合（以下、パターン２という。）とで、それぞれ異なる値の出力制限値が、燃料電池１の運転温度毎に記載されたものである。パターン１は、燃料電池１のコンディショニングが十分で、且つ、燃料電池１の性能低下が始まっていないと推定される場合であり、パターン２は、燃料電池１のコンディショニングが不十分、或いは燃料電池１が性能低下を開始していると推定される場合である。したがって、この出力制限テーブルでは、燃料電池１の運転温度が同じ場合であっても、パターン２の場合にはパターン１の場合に比べて出力制限値として低い値が指定されるようになっており、この出力制限テーブルを参照して出力制限値を決定することによって、燃料電池１のコンディショニングや性能低下の状態も考慮した最適な出力制限制御を行うことが可能となる。
【００３１】
なお、燃料電池１のコンディショニングや性能低下の状態を推定する基準となり得る積算電力の値は燃料電池１の仕様等によって様々であるので、上述した第１の所定値Ｗ１や第２の所定値Ｗ２は、燃料電池システムで採用する燃料電池１の仕様等に応じて適宜設定すればよい。
【００３２】
次に、本実施形態の燃料電池システムにおいて、燃料電池１に対する出力制限を行う際に制御装置６により実行される制御の一例について、図４を参照して具体的に説明する。
【００３３】
燃料電池システムが起動されると、先ず、ステップＳ１において起動運転が開始され、燃料電池１に対する水素や空気、冷却水等の各流体の供給が開始される。そして、燃料電池システムが通常の制御が可能なアイドル状態に到達すると、起動運転から通常運転へと移行する（ステップＳ２）。
【００３４】
通常運転時には、モータや補機類等の負荷で要求される電力量に応じて、制御装置６に対して出力取り出し指示が入力される（ステップＳ３）。制御装置６は、出力取り出し指示が入力されると、先ず、ステップＳ４において温度センサ７の検出値から燃料電池１の運転温度を判定し、ステップＳ５において、燃料電池１の運転温度が出力制限制御の必要な温度域にあるかどうかを判断する。そして、燃料電池１の運転温度が出力制限制御の必要な温度域にあると判断した場合にはステップＳ６に進み、出力制限制御が不要な温度域であると判断した場合には、ステップＳ１１へと処理を移行する。
【００３５】
ステップＳ６では、制御装置６が、積算電力記録装置１０からその時点での積算電力、すなわち、その時点までに燃料電池１から取り出された電力量の積算値である積算電力を読み出す。そして、ステップＳ７において、その時点での積算電力が上述した第１の所定値Ｗ１以上で、且つ第２の所定値Ｗ２未満の範囲内となっているかどうかを判断する。
【００３６】
その結果、積算電力が第１の所定値Ｗ１以上且つ第２の所定値Ｗ２未満である場合には、制御装置６は、ステップＳ８において、図３に示したような出力制限テーブルを参照して、上述したパターン１の場合での燃料電池１の運転温度に対応した出力制限値を読み出す。一方、積算電力が第１の所定値Ｗ１未満、又は第２の所定値Ｗ２以上である場合には、ステップＳ９において、図３に示したような出力制限テーブルを参照して、上述したパターン２の場合での燃料電池１の運転温度に対応した出力制限値を読み出す。そして、ステップＳ１０において、ステップＳ８又はステップＳ９で読み出した出力制限値を、燃料電池１から取り出す出力の上限値に決定する。
【００３７】
次に、制御装置６は、ステップＳ１１において、燃料電池１からの出力がステップＳ１０で決定した出力制限値を超えない範囲で、変圧器５に対して燃料電池１からの出力取り出しを指示する。そして、ステップＳ１２において、変圧器５が制御装置６による指示に従って燃料電池１から電力の取り出しを行い、取り出した電力を昇圧してモータや補機類等の負荷に供給する。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態の燃料電池システムでは、制御装置６が燃料電池１の出力制限制御を行う際に、燃料電池１の運転温度等の他に、燃料電池１から過去に取り出した電力量の積算値である積算電力もパラメータとして用いて出力制限値を決定し、これに基づいて燃料電池１に対する出力制限制御を行うようにしているので、燃料電池１のコンディショニングや性能低下の状態も考慮した最適な出力制限制御を行って、燃料電池１を過負荷の状態にすることなく適切に電力の取り出しを行うことができる。
【００３９】
また、出力制限値を決定するための図３に示したような出力制限テーブルを予め作成しておき、制御装置３がこの出力制限テーブルを参照して出力制限値を決定するようにすることで、制御装置３の処理負担を大幅に低減することができる。さらに、燃料電池１のコンディショニング状態を推定する基準となる第１の所定値Ｗ１と、燃料電池１の性能低下を推定する基準となる第２の所定値Ｗ２とを定めておき、出力制限テーブルには、積算電力が第１の所定値Ｗ１以上で且つ第２の所定値Ｗ２未満である場合（パターン１）と、積算電力が第１の所定値Ｗ１未満又は第２の所定値Ｗ２以上である場合（パターン２）とで、それぞれ異なる値の出力制限値を燃料電池１の運転温度毎に記載するという構成にすることにより、出力制限テーブルに必要な情報量を大幅に少なくしながら、燃料電池１のコンディショニングや性能低下の状態を適切に反映した出力制限値を決定することができ、最適な出力制限を行うことができる。
【００４０】
また、燃料電池１の積算電力を積算電力記録装置１０に記録しておき、必要に応じてこの積算電力記録装置１０から積算電力を読み出すという構成にすることにより、燃料電池１の積算電力の値を高い精度で判断し、これに応じて最適な出力制限を行うことができる。
【００４１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態の燃料電池システムは、基本構成を上述した第１の実施形態と同様とし、制御装置６が燃料電池１の出力制限制御を行う際の出力制限値を決定する手法が第１の実施形態とは異なるものである。以下、第１の実施形態と同様の部分については詳細な説明を省略し、本実施形態に特徴的な制御装置６での処理内容について説明する。
【００４２】
本実施形態の燃料電池システムでは、制御装置６が燃料電池１の出力制限制御を行う際に、燃料電池１から過去に取り出した電力量の積算値である積算電力を含む複数の条件毎に出力制限値の候補となる値をそれぞれ求め、これら複数の条件毎の候補となる値のうちで最も低い値を出力制限値として決定するようにしている。
【００４３】
具体的な例を挙げて説明すると、例えば、燃料電池１の運転温度と積算電力と運転圧力との３つの条件に基づいて出力制限値を決定する場合、制御装置６は、温度センサ７の検出値から燃料電池１の運転温度を判定し、積算電力記録装置１０からその時点での積算電力を読み出す。また、図示を省略するが、水素供給装置２の燃料電池入口付近や空気供給装置３の燃料電池入口付近に圧力センサを設けておき、この圧力センサの検出値から燃料電池１の運転圧力を判定する。
【００４４】
そして、制御装置６は、例えば図５（ａ）〜（ｃ）に示すような出力制限テーブルを参照して、各条件毎の出力制限値の候補を求め、求めた各条件毎の候補値のうちで最も低い値を出力制限値として決定する。なお、図５（ａ）の出力制限テーブルは燃料電池１の運転温度に対応した出力制限値の候補値を記載したものであり、図５（ｂ）の出力制限テーブルは積算電力に対応した出力制限値の候補値を記載したものであり、図５（ｃ）の出力制限テーブルは、燃料電池１の運転圧力に対応した出力制限値の候補値を記載したものである。
【００４５】
例えば、燃料電池１の運転温度が６０（ｄｅｇ．ｃ）、積算電力が１０００００００（ｋＷ）、燃料電池１の運転圧力が１５０（ｋＰａ＿ａ）であると判定された場合、出力制限値の候補値として、図５（ａ）の出力制限テーブルから８０ｋＷ、図５（ｂ）の出力制限テーブルから４０ｋＷ、図５（ｃ）の出力制限テーブルから６０ｋＷが求められるので、制御装置６は、これらの候補値のうちで最も低い値、すなわち４０ｋＷを出力制限値として決定する。
【００４６】
以上のようにして出力制限値を決定したら、制御装置６は、上述した第１の実施形態と同様に、燃料電池１からの出力が決定した出力制限値を超えない範囲で、変圧器５に対して燃料電池１からの出力取り出しを指示する。そして、変圧器５が制御装置６による指示に従って燃料電池１から電力の取り出しを行い、取り出した電力を昇圧してモータや補機類等の負荷に供給する。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態の燃料電池システムにおいても、制御装置６が燃料電池１の出力制限制御を行う際に、燃料電池１から過去に取り出した電力量の積算値である積算電力もパラメータとして用いて出力制限値を決定し、これに基づいて燃料電池１に対する出力制限制御を行うようにしているので、上述した第１の実施形態と同様に、燃料電池１のコンディショニングや性能低下の状態も考慮した最適な出力制限制御を行って、燃料電池１を過負荷の状態にすることなく適切に電力の取り出しを行えるといった効果が得られる。
【００４８】
また、本実施形態の燃料電池システムでは、制御装置６が複数の条件毎に出力制限値の候補となる値をそれぞれ求め、これら複数の条件毎の候補値のうちで最も低い値を出力制限値として決定するようにしているので、様々な運転条件下で最適な出力制限値を効率良く決定することができる。
【００４９】
また、各条件毎に図５（ａ）〜（ｃ）に示したような出力制限値の候補値を記載した出力制限テーブルを予め作成しておき、制御装置３がこれらの出力制限テーブルを参照して各条件毎の出力制限値の候補値を求めるようにすることで、制御装置３の処理負担を大幅に低減することができると共に、パラメータとして考慮する条件の追加や削除にも柔軟に対応することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明を適用した燃料電池システムの概略構成を示す図である。
【図２】燃料電池のセル電圧低下と劣化との関係を示す図である。
【図３】出力制限値を決定するための出力制限テーブルの一例を示す図である。
【図４】燃料電池に対する出力制限を行う際に制御装置により実行される制御の一例を示すフローチャートである。
【図５】各条件毎に出力制限値の候補値を求めるための出力制限テーブルの一例を示す図であり、（ａ）は燃料電池の運転温度に対応した出力制限値の候補値を記載した出力制限テーブル、（ｂ）は積算電力に対応した出力制限値の候補値を記載した出力制限テーブル、（ｃ）は燃料電池の運転圧力に対応した出力制限値の候補値を記載した出力制限テーブルを示している。
【符号の説明】
【００５１】
１  燃料電池
２  水素供給装置
３  空気供給装置
４  冷却水供給装置
５  変圧器
６  制御装置
７  温度センサ
８  電流センサ
９  電圧センサ
１０  積算電力記録装置
【図１】
2005209467.tif 000003
【図２】
2005209467.tif 000004
【図３】
2005209467.tif 000005
【図４】
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【図５】
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