(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、
前記燃料電池に反応ガスを供給する供給手段と、
前記燃料電池に供給される反応ガスの圧力を調圧する調圧弁と、
前記調圧弁を駆動するステップモータと、
前記ステップモータの駆動を制御する制御手段と、を備える燃料電池システムであって、
前記制御手段は、前記燃料電池システムのアイドル運転時に、前記ステップモータの駆動電圧と駆動速度とを通常運転時に比べて低下させることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
燃料電池と、
前記燃料電池に反応ガスを供給する供給手段と、
前記燃料電池に供給される反応ガスの圧力を調圧する調圧弁と、
前記調圧弁を駆動するステップモータと、
前記ステップモータの駆動を制御する制御手段と、を備える燃料電池システムであって、
前記制御手段は、前記反応ガスの供給量が所定値よりも低い場合に、前記ステップモータの駆動電圧と駆動速度とを通常運転時に比べて低下させる燃料電池システム。
【請求項３】
前記反応ガスは、酸化ガスである請求項１または請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記調圧弁は、バタフライ弁である請求項１から請求項３いずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１から請求項４いずれかに記載の燃料電池システムを備えた移動体。
【請求項６】
燃料電池と、
前記燃料電池に反応ガスを供給する供給手段と、
前記燃料電池に供給される反応ガスの圧力を調圧する調圧弁と、
前記調圧弁を駆動するステップモータと、
前記ステップモータの駆動を制御する制御手段と、を備える燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池システムがアイドル運転時であるかを前記制御手段において判断するステップと、
前記燃料電池システムがアイドル運転時であると判断した場合に、前記制御手段により前記ステップモータの駆動電圧と駆動速度とを通常運転時に比べて低下させるステップと、を有する燃料電池システムの制御方法。
【請求項７】
燃料電池と、
前記燃料電池に反応ガスを供給する供給手段と、
前記燃料電池に供給される反応ガスの圧力を調圧する調圧弁と、
前記調圧弁を駆動するステップモータと、
前記ステップモータの駆動を制御する制御手段と、を備える燃料電池システムの制御方法であって、
前記反応ガスの供給量が所定値よりも低いかを前記制御手段において判断するステップと、
前記反応ガスの供給量が所定値よりも低いと判断した場合に、前記制御手段により前記ステップモータの駆動電圧と駆動速度とを通常運転時に比べて低下させるステップと、を有する燃料電池システムの制御方法。
【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、移動体及びその制御方法に関し、特に、燃料電池の調圧弁の制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体高分子電解質膜（以下、電解質膜）の両側に水素極と酸素極とを備え、水素極側に例えば水素ガス等の燃料ガスを供給する一方で、酸素極側に例えば空気等の酸化ガスを供給し、燃料ガス及び酸化ガス（以下、反応ガスともいう）の酸化還元反応による化学エネルギーを電気エネルギーとして直接取り出すことのできる燃料電池を備えた燃料電池システムの開発が進められている。
【０００３】
このような種燃料電池システムとして、燃料電池に供給する反応ガスの圧力を調圧する調圧弁の駆動にステップモータを用いるものが提案されている（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−４６６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、調圧弁の駆動にステップモータを用いた燃料電池システムにおいては、燃料電池のアイドル運転時等に、ステップモータの駆動音や振動がノイズとしてユーザに知覚されてしまうことがある。これは、アイドル運転時等は燃料電池システムの他の機器の駆動音や振動が小さく静かな状態であり、ステップモータの駆動音や振動が認識されやすいことに加え、反応ガス流量が少なく調圧弁を不定期に駆動する必要があり、ステップモータやギアの駆動音や振動が不規則に発生してしまうことによる。このようなノイズは燃料電池システムの商品性を損なうことにもなる。
【０００６】
そこで、本発明は、上記従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ステップモータの駆動によるノイズを低減しつつ、ステップモータの駆動トルクの低下を抑制する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】
【０００７】
本発明においては、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。すなわち、本発明は、燃料電池と、前記燃料電池に反応ガスを供給する供給手段と、前記燃料電池に供給される反応ガスの圧力を調圧する調圧弁と、前記調圧弁を駆動するステップモータと、前記ステップモータの駆動を制御する制御手段と、を備える燃料電池システムであって、前記制御手段は、前記燃料電池システムのアイドル運転時に、前記ステップモータの駆動電圧と駆動速度とを通常運転時に比べて低下させるようになっている。
【０００８】
また、本発明の他の構成によれば、燃料電池と、前記燃料電池に反応ガスを供給する供給手段と、前記燃料電池に供給される反応ガスの圧力を調圧する調圧弁と、前記調圧弁を駆動するステップモータと、前記ステップモータの駆動を制御する制御手段と、を備える燃料電池システムの制御方法であって、前記燃料電池システムがアイドル運転時であるかを前記制御手段において判断するステップと、前記燃料電池システムがアイドル運転時であると判断した場合に、前記制御手段により前記ステップモータの駆動電圧と駆動速度とを通常運転時に比べて低下させるステップと、を有するようになっている。
【０００９】
上記構成によれば、燃料電池システムのアイドル運転時において、制御手段がステップモータの駆動電圧を低下させるので、ステップモータやギアの駆動による打音や振動が抑制される。これにより、燃料電池システムのアイドル運転時において、燃料電池システムの補機装置（典型的には、エアコンプレッサ等）の駆動音や振動が小さく静かな状態の中で、ステップモータの駆動音や振動のみが突出し、ノイズとして認識されてしまうことを防止することができる。さらに、制御手段がステップモータの駆動速度を低下させるので、駆動電圧の低下に伴う駆動トルクの低下が抑えられる。
【００１０】
尚、本発明において「燃料電池システムのアイドル運転時」とは、典型的には、燃料電池が無負荷または低負荷状態で最低限度の発電を行い通常乃至高負荷の発電要求に即応可能な態様を維持する動作あるいはその状態を示す。また、「通常運転時」とは、燃料電池が所定の発電要求に応答して発電をしている状態を示す。また、本発明において、「調圧弁」には、一次側の流体圧力をある一定圧力に保持するため一次側圧力の変化に応じ流体を放出する背圧弁や、二次側の流体圧力を一次側の流体圧力より低いある一定圧力に保持する減圧弁等を含むものとする。また、本発明において、「ステップモータ」とは、典型的には、外部からパルス信号を受けパルス信号数に応じて一定角度だけ回転するモータを示し、他にステッピングモータ，ステッパ，パルスモータなどとも呼ばれることがある。
【００１１】
また、本発明の他の構成によれば、燃料電池と、前記燃料電池に反応ガスを供給する供給手段と、前記燃料電池に供給される反応ガスの圧力を調圧する調圧弁と、前記調圧弁を駆動するステップモータと、前記ステップモータの駆動を制御する制御手段と、を備える燃料電池システムであって、前記制御手段は、前記反応ガスの供給量が所定値よりも低い場合に、前記ステップモータの駆動電圧と駆動速度と通常運転時に比べてを低下させるようになっている。
【００１２】
また、本発明の他の構成によれば、燃料電池と、前記燃料電池に反応ガスを供給する供給手段と、前記燃料電池に供給される反応ガスの圧力を調圧する調圧弁と、前記調圧弁を駆動するステップモータと、前記ステップモータの駆動を制御する制御手段と、を備える燃料電池システムの制御方法であって、前記反応ガスの供給量が所定値よりも低いかを前記制御手段において判断するステップと、前記反応ガスの供給量が所定値よりも低いと判断した場合に、前記制御手段により前記ステップモータの駆動電圧と駆動速度とを通常運転時に比べて低下させるステップと、を有するようになっている。
【００１３】
上記構成によれば、前記反応ガスの供給量が所定値よりも低い場合において、制御手段がステップモータの駆動電圧を低下させるので、ステップモータやギアの駆動による打音や振動が抑制される。これにより、反応ガスの供給量が所定値よりも低い場合、すなわち燃料電池に対する発電要求が小さく燃料電池システムの補機装置（典型的には、エアコンプレッサ等）の駆動音や振動が小さく静かな状態の中で、ステップモータの駆動音や振動のみが突出し、ノイズとして認識されてしまうことを防止することができる。さらに、制御手段がステップモータの駆動速度を低下させるので、駆動電圧の低下に伴う駆動トルクの低下が抑えられる。
【００１４】
また、上記構成において、前記反応ガスは、酸化ガスであるように構成してもよい。
【００１５】
燃料電池システムにおいては、エアコンプレッサ等の補機の音は、一般にステップモータの音よりも大きい。したがって、燃料電池システムの通常運転時には、ステップモータの音は補機の音かき消され、ノイズとしては認識されない。しかし、燃料電池システムのアイドル時や酸化ガスの供給量が所定値よりも小さいような場合は、これら補機の音が小さくなる。このとき、上記構成により酸化ガスを供給するためのステップモータの駆動音や振動が抑制されるから、ステップモータの駆動音や振動のみが突出し、ノイズとして認識されてしまうことを防止することができる。すなわち、燃料電池システムにおいて音の大きさを律即する一つの要素であるエアコンプレッサ等の補機の音や振動と、酸化ガスを供給するためのステップモータの音や振動を同期させることができる。
【００１６】
また、上記構成において、前記調圧弁は、バタフライ弁であるように構成してもよい。
【００１７】
バタフライ弁は一般に反応ガスによる抵抗を大きく受け弁体の駆動に大きなトルクが必要であるので、ステップモータの駆動音や振動を低減しつつも駆動トルクの低下が抑えられる本発明の構成によるメリットが大きい。
【００１８】
また、本発明の移動体は、上記燃料電池システムを備える。
【００１９】
この構成によれば、移動体のアイドリング運転時や低速移動時等において、ステップモータの音が不規則に知覚されノイズとして認識されることを防止することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ステップモータの駆動によるノイズを低減しつつ、ステップモータの駆動トルクの低下を抑制する燃料電池システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る燃料電池システムについて、以下の順番で説明する。尚、各図面において、同一の部品には同一の符号を付している。
１．本発明の実施の形態に係る燃料電池システムの全体構成
２．本発明の実施の形態に係る燃料電池システムのステップモータの制御
３．本発明の実施の形態に係る燃料電池システムの変形例
【００２２】
１．本発明の実施の形態に係る燃料電池システムの全体構成
まず、図１を用いて、本発明の実施形態に係る燃料電池システム１の全体構成について説明する。本実施形態においては、本発明を燃料電池車両（移動体）の車載発電システムに適用した例について説明することとする。
【００２３】
本実施形態に係る燃料電池システム１は、図１に示すように、反応ガス（酸化ガス及び燃料ガス）の供給を受けて電力を発生する燃料電池１０を備えるとともに、燃料電池１０に酸化ガスとしての空気を供給する酸化ガス配管系２、燃料電池１０に燃料ガスとしての水素ガスを供給する水素ガス配管系３、システム全体を統合制御する制御装置４等を備えている。
【００２４】
燃料電池１０は、反応ガスの供給を受けて発電する単セルを所要数積層して構成したスタック構造を有している。単セルはいずれも図示省略したが、イオン交換膜からなる電解質膜と、電解質膜を両面から挟んだ一対の水素極および酸素極とで構成されている。
【００２５】
酸素極には、酸化ガス配管系２により所定の圧力の酸化ガスが供給され、水素極には水素ガス配管系３により所定の圧力の水素ガスが供給される。この両ガスの電気化学反応により各単セルの起電力が得られる。
【００２６】
燃料電池１０により発生した電力は、ＰＣＵ（Power Control Unit）１１に供給される。ＰＣＵ１１は、燃料電池１０とトラクションモータ１２との間に配置されるインバータやＤＣ‐ＤＣコンバータ等を備えている。また、燃料電池１０には、発電中の電流を検出する電流センサ１３が取り付けられている。
【００２７】
酸化ガス配管系２は、加湿器２０により加湿された酸化ガス（空気）を燃料電池１０に供給する酸化ガス供給流路２１と、燃料電池１０から排出された酸化オフガスを加湿器２０に導く酸化ガス排出流路２２と、加湿器２０から外部に酸化オフガスを導くための排気流路２３と、を備えている。酸化ガス供給流路２１には、大気中の空気を取り込んで加湿器２０に圧送するコンプレッサ２４が設けられている。酸化ガス排出流路２２には、燃料電池１０内の酸化ガスの圧力を検出するための酸素極側圧力センサ２５と、燃料電池１０内の酸化ガスの圧力を調圧するバタフライ弁２６と、バタフライ弁２６を駆動するステップモータ２７と、が配置されている。
【００２８】
バタフライ弁２６は、弁箱内で弁棒を軸として円板状の弁体が回転するバルブであり、上流側圧力（一次圧）の変化に応じて弁体が回転されて酸化オフガスの流量を調整するようになっている。これにより、燃料電池１０内の酸化ガスの圧力が調圧される。すなわち、バタフライ弁２６は、背圧弁として機能する。
【００２９】
ステップモータ２７は、制御装置４からパルス信号を受け、そのパルス信号数に応じて一定角度だけ回転し、この回転によりバタフライ弁２６の弁体を回転することで、バタフライ弁２６を駆動させる。
【００３０】
水素ガス配管系３は、高圧の水素ガスを貯留した燃料供給源としての水素タンク３０と、水素タンク３０の水素ガスを燃料電池１０に供給するための水素供給流路３１と、燃料電池１０から排出された水素オフガスを水素供給流路３１に戻すための循環流路３２と、を備えている。なお、水素タンク３０に代えて、炭化水素系の燃料から水素リッチな改質ガスを生成する改質器と、この改質器で生成した改質ガスを高圧状態にして蓄圧する高圧ガスタンクと、を燃料供給源として採用することもできる。また、水素吸蔵合金を有するタンクを燃料供給源として採用してもよい。
【００３１】
水素供給流路３１には、水素タンク３０からの水素ガスの供給を遮断又は許容する遮断弁３３と、水素ガスの圧力を調整するレギュレータ３４と、インジェクタ３５と、が設けられている。また、インジェクタ３５の上流側には、水素供給流路３１内の水素ガスの圧力及び温度を検出するインジェクタ上流側圧力センサ４１及び温度センサ４２が設けられている。また、インジェクタ３５の下流側であって水素供給流路３１と循環流路３２との合流部Ａ１の上流側には、燃料電池１０内の水素ガスの圧力を検出するための水素極側圧力センサ４３が設けられている。
【００３２】
レギュレータ３４は、その上流側圧力（一次圧）を、予め設定した二次圧に調圧する装置である。本実施形態においては、一次圧を減圧する機械式の減圧弁をレギュレータ３４として採用している。機械式の減圧弁の構成としては、背圧室と調圧室とがダイアフラムを隔てて形成された筺体を有し、背圧室内の背圧により調圧室内で一次圧を所定の圧力に減圧して二次圧とする公知の構成を採用することができる。本実施形態においては、図１に示すように、インジェクタ３５の上流側にレギュレータ３４を２個配置することにより、インジェクタ３５の上流側圧力を低減させている。
【００３３】
インジェクタ３５は、弁体を電磁駆動力で直接的に所定の駆動周期で駆動して弁座から離隔させることによりガス流量やガス圧を調整することが可能な電磁駆動式の開閉弁である。インジェクタ３５は、水素ガス等の気体燃料を噴射する噴射孔を有する弁座を備えるとともに、その気体燃料を噴射孔まで供給案内するノズルボディと、このノズルボディに対して軸線方向（気体流れ方向）に移動可能に収容保持され噴射孔を開閉する弁体と、を備えている。本実施形態においては、インジェクタ３５の弁体は電磁駆動装置であるソレノイドにより駆動され、このソレノイドに給電されるパルス状励磁電流のオン・オフにより、噴射孔の開口面積を２段階又は多段階に切り替えることができるようになっている。制御装置４から出力される制御信号によってインジェクタ３５のガス噴射時間及びガス噴射時期が制御されることにより、水素ガスの流量及び圧力が高精度に制御される。インジェクタ３５は、弁体及び弁座を電磁駆動力で直接開閉駆動するものであり、その駆動周期が高応答の領域まで制御可能であるため、高い応答性を有する。
【００３４】
インジェクタ３５は、その下流に要求されるガス流量を供給するために、インジェクタ３５のガス流路に設けられた弁体の開口面積（開度）及び開放時間の少なくとも一方を変更することにより、下流側（燃料電池１０側）に供給されるガス流量（又は水素モル濃度）を調整する。なお、インジェクタ３５の弁体の開閉によりガス流量が調整されるとともに、ガス要求に応じて所定の圧力範囲の中で要求圧力に一致するようにインジェクタ３５の上流ガス圧の調圧量（減圧量）を変化させることが可能になっている。
【００３５】
なお、本実施形態においては、図１に示すように、水素供給流路３１と循環流路３２との合流部Ａ１より上流側にインジェクタ３５を配置している。また、図１に破線で示すように、燃料供給源として複数の水素タンク３０を採用する場合には、各水素タンク３０から供給される水素ガスが合流する部分（水素ガス合流部Ａ２）よりも下流側にインジェクタ３５を配置するようにする。
【００３６】
循環流路３２には、気液分離器３６及び排気排水弁３７を介して、排出流路３８が接続されている。気液分離器３６は、水素オフガスから水分を回収するものである。排気排水弁３７は、制御装置４からの指令によって作動することにより、気液分離器３６で回収した水分と、循環流路３２内の不純物を含む水素オフガス（燃料オフガス）と、を外部に排出（パージ）するものである。また、循環流路３２には、循環流路３２内の水素オフガスを加圧して水素供給流路３１側へ送り出す水素ポンプ３９が設けられている。なお、排気排水弁３７及び排出流路３８を介して排出される水素オフガスは、希釈器４０によって希釈されて排気流路２３内の酸化オフガスと合流するようになっている。
【００３７】
制御装置４は、車両に設けられた加速操作部材（アクセル等）の操作量を検出し、加速要求値（例えばトラクションモータ１２等の負荷装置からの要求発電量）等の制御情報を受けて、システム内の各種機器の動作を制御する。なお、負荷装置とは、トラクションモータ１２のほかに、燃料電池１０を作動させるために必要な補機装置（例えばコンプレッサ２４、水素ポンプ３９、冷却ポンプのモータ等）、車両の走行に関与する各種装置（変速機、車輪制御装置、操舵装置、懸架装置等）で使用されるアクチュエータ、乗員空間の空調装置（エアコン）、照明、オーディオ等を含む電力消費装置を総称したものである。
【００３８】
制御装置４は、図示していないコンピュータシステムによって構成されている。かかるコンピュータシステムは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、入出力インタフェース及びディスプレイ等を備えるものであり、ＲＯＭに記録された各種制御プログラムをＣＰＵが読み込んで実行することにより、各種制御動作が実現されるようになっている。
【００３９】
具体的には、制御装置４は、燃料電池１０の運転状態（電流センサ１３で検出した燃料電池１０の発電時の電流値）に基づいて、燃料電池１０で必要とされる酸化ガス及び水素ガスの供給量を算出する。そして、制御装置４は、ステップモータ２７（ひいてはバタフライ弁２６）およびインジェクタ３５を制御することで所望の流量、圧力の酸化ガス、水素ガスを燃料電池１０に供給する。
【００４０】
ここで、制御装置４は、ステップモータ２７の駆動による駆動音や振動がノイズとして認識されてしまうことを防止するために、燃料電池システム１の運転状態に応じて２つのモードでステップモータ２７の制御を行う。以下、この制御について詳述する。
【００４１】
２．本発明の実施の形態に係る燃料電池システムのステップモータの制御
制御装置４は、燃料電池システム１の運転状態を判断した上で、ステップモータ２７の駆動を制御する。これは燃料電池システム１の運転状態によって、ステップモータ２７の騒音・振動（ＮＶ）対策制御が必要な場合と必要でない場合とがあるからである。
【００４２】
ＮＶ対策制御が必要となる燃料電池システム１の運転状態としては、燃料電池システム１がアイドル運転をしている場合や燃料電池１０への反応ガス（本実施形態では酸化ガス）の供給量が少ない場合等である（双方の場合が重なるときも含む）。いずれの場合も燃料電池１０の運転状態が低負荷領域にある場合であって、このときは燃料電池１０を作動させるために必要な補機装置（例えばコンプレッサ２４、水素ポンプ３９、冷却ポンプのモータ等）の駆動音・振動が小さくなっている。そのため、ステップモータ２７の駆動音・振動がユーザに知覚されやすく、ステップモータ２７のＮＶ対策制御が必要となる。逆に、燃料電池システム１の通常運転時（すなわち、燃料電池１０の運転状態が通常・高負荷領域にある場合）には、補機装置の駆動音・振動がステップモータ２７よりもはるかに大きい。そのため、ステップモータ２７の駆動音・振動がユーザに知覚されにくく、ステップモータ２７のＮＶ対策制御は必要とされない。
【００４３】
以下、図２から図５を用いて具体的に説明する。ここで、図２は、本発明の実施の形態に係る燃料電池システムのステップモータの制御方法を説明するためのフローチャート、図３は、同実施の形態に係る燃料電池システムの運転状態を説明するための図、図４は、同実施の形態に係る燃料電池システムのステップモータの駆動電圧と駆動音との関係を示す図、図５は、同実施の形態に係る燃料電池システムのステップモータの駆動速度と駆動トルクとの関係を示す図である。
【００４４】
図２は、ステップモータ２７の制御の２つのモード、すなわち通常制御と騒音・振動（ＮＶ）対策制御の切り替えフローを示している。
【００４５】
図２に示すように、制御装置４は、燃料電池システム１の通常運転時には、ステップモータ２７を、駆動電圧Ｖ2、駆動速度Ｓ2で駆動する（通常制御ステップＳ１）。ここで、駆動電圧Ｖ2、駆動速度Ｓ2は、ステップモータ２７がバタフライ弁２６の弁体を回転するのに必要な駆動トルクＴ2を発生できるように決定される。
【００４６】
制御装置４は、燃料電池システム１の運転状態を監視し、燃料電池１０の運転状態が低負荷領域にあると判断した場合（運転状態判断ステップＳ２：ＹＥＳ）、ステップモータ２７のＮＶ対策制御を行う。また制御装置４は、燃料電池１０の運転状態が通常・高負荷領域にあると判断した場合（運転状態判断ステップＳ２：ＮＯ）、ステップモータ２７の通常制御を行う。ここで、燃料電池１０の運転状態が低負荷領域にあるか否かは、図３に示すように、燃料電池１０に供給される反応ガス流量と反応ガス圧力から判断する。すなわち、反応ガス流量と反応ガス圧力が、所定の値Ｑt、Ｐt以下となった場合に（図３斜線部分）燃料電池１０の運転状態が低負荷領域にあると判断し、所定の値Ｑt、Ｐtより大きい場合は通常・高負荷領域にあると判断する。
【００４７】
制御装置４は、燃料電池１０の運転状態が低負荷領域にあると判断した場合、ステップモータ２７に対してＮＶ対策制御を行い、ステップモータ２７を、駆動電圧Ｖ1（＜Ｖ2）、駆動速度Ｓ1（＜Ｓ2）で駆動する（ＮＶ対策制御ステップＳ３）。図４に示すように、ステップモータ２７の駆動電圧がＶ2からＶ1に下がることで、ステップモータ２７の駆動音がＮ2からＮ1に低下させることができる。これにより、燃料電池システム１の補機装置の駆動音や振動が小さく静かな状態の中で、ステップモータ２７の駆動音や振動のみが突出し、ノイズとして認識されてしまうことを防止することができる。そのため、移動体のアイドリング運転時や低速移動時等において、ステップモータの音が不規則に知覚されノイズとして認識されることを防止することができる。
【００４８】
さらに、ステップモータ２７の駆動速度をＳ2からＳ1に低下させることで次のような効果がある。図５に示すように駆動速度がＳ2のまま駆動電圧がＶ2からＶ1に下がると駆動トルクもＴ2からＴ1に低下してしまう。しかし、ここで制御装置４が駆動速度をＳ2からＳ1に低下させているので駆動電圧がＶ2からＶ1に下がっても、Ｔ2すなわちステップモータ２７がバタフライ弁２６の弁体を回転するのに必要な駆動トルクを担保することができる。バタフライ弁２６は酸化ガスによる抵抗を大きく受け弁体の駆動に大きなトルクが必要であるので、ステップモータ２７の駆動トルクに対する要請は大きいが、上記により、駆動電圧を低下させる前と同様にバタフライ弁２６を駆動することができ、必要な酸化ガスを燃料電池に提供することができる。
【００４９】
３．本発明の実施の形態に係る燃料電池システムの変形例
以上本発明の実施形態を示したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において様々な態様での実施が可能である。例えば以下のような変形例が可能である。
【００５０】
上記実施の形態では、背圧弁として機能する調圧弁（バタフライ弁２６）にステップモータ２７を設けた例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、減圧弁として機能する調圧弁にステップモータを設けてもよい。また、酸素極側の調圧弁（バタフライ弁２６）にステップモータ２７を設けその駆動を制御する例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、水素極側の調圧弁にステップモータを設けその駆動を制御するようにしてもよい。
【００５１】
また、上記実施の形態では、燃料電池システム１の運転状態を、燃料電池１０の運転状態、より具体的には燃料電池１０に供給される反応ガス流量と反応ガス圧力とから判断するようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、より簡略に燃料電池１０に供給される反応ガス流量のみから判断するようにしてもよい。また、移動体の運転状態（例えば、移動速度等）や燃料電池の発電電流から燃料電池システム１の運転状態を推定して判断するようにしてよい。重要なことは、ステップモータ２７の駆動音や振動が支配的になる運転状態か否かを判断することである。
【００５２】
また、以上の各実施形態においては、本発明に係る燃料電池システムを燃料電池車両に搭載した例を示したが、燃料電池車両以外の各種移動体（ロボット、船舶、航空機等）に本発明に係る燃料電池システムを搭載することもできる。また、本発明に係る燃料電池システムを、建物（住宅、ビル等）用の発電設備として用いられる定置用発電システムに適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態に係る燃料電池システムの構成図。
【図２】同実施の形態に係る燃料電池システムのステップモータの制御方法を説明するためのフローチャート。
【図３】同実施の形態に係る燃料電池システムの運転状態を説明するための図。
【図４】同実施の形態に係る燃料電池システムのステップモータの駆動電圧と駆動音との関係を示す図。
【図５】同実施の形態に係る燃料電池システムのステップモータの駆動速度と駆動トルクとの関係を示す図。
【符号の説明】
【００５４】
１  ……燃料電池システム
２  ……酸化ガス配管系
３  ……水素ガス配管系
４  ……制御装置
１０……燃料電池
１１……ＰＣＵ
１２……トランクションモータ
１３……電流センサ
２０……加湿器
２１……酸化ガス供給流路
２２……酸化ガス排出流路
２３……排気流路
２４……エアコンプレッサ
２５……酸素極側圧力センサ
２６……バタフライ弁（調圧弁）
２７……ステップモータ
３０……水素タンク
３１……水素供給流路
３２……循環流路
３３……遮断弁
３４……レギュレータ
３５……インジェクタ
３６……気液分離器
３７……排気排水弁
３８……排出流路
３９……水素ポンプ
４０……希釈器
４１……インジェクタ上流側圧力センサ
４２……温度センサ
４３……水素極側圧力センサ
【図１】
0005176520.tif 000002
【図２】
0005176520.tif 000003
【図３】
0005176520.tif 000004
【図４】
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【図５】
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