(57)【要約】【課題】出力電力の要求を満たしつつ、被毒された電極触媒の回復などを行うことが可能な燃料電池システムを提供する。【解決手段】制御装置は、電極触媒が被毒状態にあることを検知すると、まず、現時点における運転動作点（通常運転動作点（Ｉｆｃ１、Ｖｆｃ１））を確認する。次に、制御装置は、被毒された電極触媒の機能を回復するのに十分な目標運転動作点（低効率運転動作点（Ｉｆｃ２、Ｖｆｃ２））を導出する。そして、図５（ｂ）に示すように、通常運転動作点（Ｉｆｃ１、Ｖｆｃ１）から低効率運転動作点（Ｉｆｃ２、Ｖｆｃ２）まで、出力電力が一定に保持される運転動作点のシフトを実現する。具体的には、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いてＦＣ電圧を制御するとともに、酸化ガス供給源から供給される酸化ガス量を調整することで、ＦＣ電流を制御する。【選択図】図５
2007149595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質及び触媒を有する電極とセパレータとを積層して構成される燃料電池と、
発電要求に応じた電力を出力する通常運転動作点にて前記燃料電池の運転制御が可能な運転制御手段とを備えた燃料電池システムであって、
前記電極の触媒劣化を回復させる運転が必要か否かを判断する判断手段をさらに備え、
前記運転制御手段は、前記判断結果が肯定的である場合には、発電要求に応じた電力を出力する運転動作点であって前記通常運転動作点よりも電力損失の大きな低効率運転動作点にて運転することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記運転制御手段は、前記通常運転動作点にて運転している間に、前記判断手段によって肯定的な判断がなされた場合には、前記燃料電池の出力電力を変えずに前記低効率運転動作点へと運転を切り換え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】
前記運転制御手段は、前記燃料電池の出力電圧を制御する電圧変換装置と、前記燃料電池に供給する反応ガスの供給量を調整する調整手段とを備え、該電圧変換装置にて前記燃料電池の出力電圧を制御するとともに、該調整手段にて前記反応ガスの供給量を調整して前記燃料電池の出力電流を制御することで、前記燃料電池の出力電力を変えずに前記低効率運転動作点へと運転を切り換え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】
前記判断手段は、前記燃料電池の触媒が被毒状態にあるか否かを検知し、被毒状態にあることを検知した場合に前記電極の触媒劣化を回復させる運転が必要と判断することを特徴とする請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記判断手段は、設定された基準となる電気的特性と、当該時点における前記燃料電池の電気的特性とを比較することにより、前記触媒が被毒状態にあるか否かを検知することを特徴とする請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記判断手段は、当該システム起動時に、前記電極の触媒劣化を回復させる運転が必要と判断することを特徴とする請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記判断手段は、前記システム要求電力が所定値以下となったとき、前記電極の触媒劣化を回復させる運転が必要と判断することを特徴とする請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記判断手段は、当該システム停止時に、前記電極の触媒劣化を回復させる運転が必要と判断することを特徴とする請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
電解質及び触媒を有する電極とセパレータとを積層して構成される燃料電池と、
発電要求に応じた電力を出力する通常運転動作点にて前記燃料電池の運転制御が可能な運転制御手段とを備えた燃料電池システムであって、
前記燃料電池の暖気運転が必要か否かを判断する判断手段をさらに備え、
前記運転制御手段は、前記判断結果が肯定的である場合には、発電要求に応じた電力を出力する運転動作点であって前記通常運転動作点よりも電力損失の大きな低効率運転動作点にて運転することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１０】
前記燃料電池に関わる温度を検出するセンサをさらに備え、
前記判断手段は、前記センサの検出結果に基づき暖気が必要か否かを判断することを特徴とする請求項９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関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、燃料電池は他の電源に比べて起動に際して種々の制約が存在する。かかる燃料電池の発電効率は、温度の低下や電極触媒の被毒に起因して減少し、所望の電圧／電流を供給することができずに機器を起動できない場合も生じる。
【０００３】
このような事情に鑑み、燃料電池を始動する際、各電極に供給するアノード燃料（例えば燃料ガス）及びカソード燃料（例えば酸化ガス）の少なくともいずれか一方を不足状態とし、電極の一部の過電圧を増加させてさらなる熱を発生させることで、燃料電池の温度を上昇させ、電極触媒の被毒などを回復させる方法が提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特表２００３−５０４８０７号
【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、電極触媒の被毒や燃料電池の温度低下による電池特性の劣化は、始動時のみならず通常運転中にも生ずる。このため、上記の如く始動時にのみ電極触媒の被毒を回復させただけでは、通常運転中に生じる電極触媒の被毒などにより電池特性は劣化し、要求される電力を出力することができない。また、上記構成では、始動時の要求電力にかかわらず電極触媒の被毒などを回復させる運転を行うため、要求電力に応じた発電を迅速に開始することができないという問題もあった。
【０００６】
本発明は、以上説明した事情を鑑みてなされたものであり、出力電力の要求を満たしつつ、被毒された電極触媒の機能回復など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する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した問題を解決するため、本発明に係る燃料電池システムは、電解質及び触媒を有する電極とセパレータとを積層して構成される燃料電池と、発電要求に応じた電力を出力する通常運転動作点にて前記燃料電池の運転制御が可能な運転制御手段とを備えた燃料電池システムであって、前記電極の触媒劣化を回復させる運転が必要か否かを判断する判断手段をさらに備え、前記運転制御手段は、前記判断結果が肯定的である場合には、発電要求に応じた電力を出力する運転動作点であって前記通常運転動作点よりも電力損失の大きな低効率運転動作点にて運転することを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によれば、電極触媒が劣化している場合であっても、出力電力の要求を満たしつつ、被毒された電極触媒の機能を回復させることが可能となる。ここで、「電極の触媒劣化」には、物理的または化学的に触媒の機能が回復しないものと、与えるエネルギーによって触媒の機能が一時的に回復するもの（例えば、触媒（貴金属）の被毒や凝集（貴金属同士が近寄る現象））がある。本願発明は、このうち回復可能な触媒劣化により触媒の機能が低下したものについて、かかる機能の回復を実現する。
【０００９】
ここで、上記構成にあっては、前記運転制御手段は、前記判断結果が否定的である場合には、発電要求に応じた電力を出力する通常運転動作点にて運転する一方、前記判断結果が肯定的である場合には、発電要求に応じた電力を出力する運転動作点であって前記通常運転動作点よりも電力損失の大きな低効率運転動作点にて運転しても良い。
【００１０】
また、上記構成にあっては、前記運転制御手段は、前記通常運転動作点にて運転している間に、前記判断手段によって肯定的な判断がなされた場合には、前記燃料電池の出力電力を変えずに前記低効率運転動作点へと運転を切り換える態様が好ましい。
【００１１】
また、前記運転制御手段は、前記燃料電池の出力電圧を制御する電圧変換装置と、前記燃料電池に供給する反応ガスの供給量を調整する調整手段とを備え、該電圧変換装置にて前記燃料電池の出力電圧を制御するとともに、該調整手段にて前記反応ガスの供給量を調整して前記燃料電池の出力電流を制御することで、前記燃料電池の出力電力を変えずに前記低効率運転動作点へと運転を切り換える態様が好ましい。
【００１２】
また、前記燃料電池の触媒が被毒状態にあるか否かを検知する検知手段をさらに備え、前記判断手段は、前記触媒が被毒状態にあることが検知された場合に、前記電極の触媒劣化を回復させる運転が必要と判断する態様が好ましい。
また、前記検知手段は、設定された基準となる電気的特性と、当該時点における前記燃料電池の電気的特性とを比較することにより、前記触媒が被毒状態にあるか否かを検知する態様が好ましい。
【００１３】
また、本発明に係る燃料電池システムは、電解質及び触媒を有する電極とセパレータとを積層して構成される燃料電池と、発電要求に応じた電力を出力する通常運転動作点にて前記燃料電池の運転制御が可能な運転制御手段とを備えた燃料電池システムであって、前記燃料電池の暖気運転が必要か否かを判断する判断手段をさらに備え、前記運転制御手段は、前記判断結果が肯定的である場合には、発電要求に応じた電力を出力する運転動作点であって前記通常運転動作点よりも電力損失の大きな低効率運転動作点にて運転することを特徴とする。このように、被毒された電極触媒の機能を回復させる場合だけでなく、燃料電池を暖気する場合にも適用可能である。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、出力電力の要求を満たしつつ、劣化した電極触媒の回復などを行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
Ａ．本実施形態
図１は本実施形態に係る燃料電池システム１００の要部構成を示す図である。本実施形態では、燃料電池自動車（ＦＣＨＶ；Fuel Cell Hyblid Vehicle）、電気自動車、ハイブリッド自動車などの車両に搭載される燃料電池システムを想定するが、車両のみならず各種移動体（例えば、船舶や飛行機、ロボットなど）や定置型電源にも適用可能である。
【００１７】
燃料電池４０は、供給される反応ガス（燃料ガス及び酸化ガス）から電力を発生する手段であり、固体高分子型、燐酸型、熔融炭酸塩型など種々のタイプの燃料電池を利用することができる。燃料電池４０は、ＭＥＡなどを備えた複数の単セルを直列に積層したスタック構造を有している。この燃料電池４０の出力電圧（以下、ＦＣ電圧）及び出力電流（以下、ＦＣ電流）は、それぞれ電圧センサ１４０及び電流センサ１５０によって検出される。燃料電池４０の燃料極（アノード）には、燃料ガス供給源１０から水素ガスなどの燃料ガスが供給される一方、酸素極（カソード）には、酸化ガス供給源７０から空気などの酸化ガスが供給される。
【００１８】
燃料ガス供給源１０は、例えば水素タンクや様々な弁などから構成され、弁開度やＯＮ／ＯＦＦ時間などを調整することにより、燃料電池４０に供給する燃料ガス量を制御する。
酸化ガス供給源７０は、例えばエアコンプレッサやエアコンプレッサを駆動するモータ、インバータなどから構成され、該モータの回転数などを調整することにより、燃料電池４０に供給する酸化ガス量を調整する。
【００１９】
バッテリ６０は、充放電可能な二次電池であり、例えばニッケル水素バッテリなどにより構成されている。もちろん、バッテリ６０の代わりに二次電池以外の充放電可能な蓄電器（例えばキャパシタ）を設けても良い。このバッテリ６０と燃料電池４０とはトラクションモータ用のインバータ１１０に並列接続されており、バッテリ６０とインバータ１１０の間にはＤＣ／ＤＣコンバータ１３０が設けられている。
【００２０】
インバータ１１０は、例えばパルス幅変調方式のＰＷＭインバータであり、制御装置８０から与えられる制御指令に応じて燃料電池４０またはバッテリ６０から出力される直流電力を三相交流電力に変換し、トラクションモータ１１５へ供給する。トラクションモータ１１５は、車輪１１６Ｌ、１１６Ｒを駆動するためのモータであり、かかるモータの回転数はインバータ１１０によって制御される。
【００２１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ（電圧変換装置）１３０は、例えば４つのパワー・トランジスタと専用のドライブ回路（いずれも図示略）によって構成されたフルブリッジ・コンバータである。ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０は、バッテリ６０から入力されたＤＣ電圧を昇圧または降圧して燃料電池４０側に出力する機能、燃料電池４０などから入力されたＤＣ電圧を昇圧または降圧してバッテリ６０側に出力する機能を備えている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０の機能により、バッテリ６０の充放電が実現される。
【００２２】
バッテリ６０とＤＣ／ＤＣコンバータ１３０の間には、車両補機やＦＣ補機などの補機類１２０が接続されている。バッテリ６０は、これら補機類１２０の電源となる。なお、車両補機とは、車両の運転時などに使用される種々の電力機器（照明機器、空調機器、油圧ポンプなど）をいい、ＦＣ補機とは、燃料電池４０の運転に使用される種々の電力機器（燃料ガスや酸化ガスを供給するためのポンプなど）をいう。
【００２３】
制御装置８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどにより構成され、電圧センサ１４０や電流センサ１５０、燃料電池４０の温度を検出する温度センサ５０、バッテリ２０の充電状態を検出するＳＯＣセンサ、アクセルペダルの開度を検出するアクセルペダルセンサなどから入力される各センサ信号に基づき、当該システム各部を中枢的に制御する。
【００２４】
また、制御装置８０は、以下に示す方法により燃料電池４０の電極触媒が被毒状態にあるか否かを検知し、被毒状態にあることを検知した場合には、被毒された電極触媒の特性を回復すべく、燃料電池４０の運転動作点を切り換える処理を行う（後述）。
【００２５】
メモリ１６０は、例えば書き換え可能な不揮発性メモリであり、燃料電池４０の初期状態（例えば製造出荷時）における電池特性を示す初期電池特性データなどが格納されている。初期電池特性データは、初期状態における燃料電池４０の電流密度と電圧との関係を示す二次元マップであり、電流密度が高くなるにつれ電圧は低下する。
【００２６】
周知のとおり、燃料電池４０の電極触媒が被毒すると電池特性は低下し、同一電圧で比較すると被毒後の電流密度は被毒前の電流密度（初期電池特性データに示される電流密度）よりも低下する。かかる特性を利用し、本実施形態では、電圧センサ１４０及び電流センサ１５０によって検知されるＦＣ電圧及びＦＣ電流と初期電池特性データとを比較することで、電極触媒が被毒状態にあるか否かを検知する。詳述すると、制御装置（検知手段）８０は、電圧センサ１４０及び電流センサ１５０によってＦＣ電圧及びＦＣ電流が検知されると、初期電池特性データにおける同一電圧での電流密度と比較する。かかる比較の結果、下記式（１）、（２）が成立している場合には被毒状態であると判断する一方、下記式（１）、（２）が成立していない場合には被毒状態でないと判断する。
【００２７】
Ｖｆｃ＝Ｖｓ          ・・・（１）
Ｉｆｃ＜Ｉｓ＋α      ・・・（２）
Ｖｆｃ；ＦＣ電圧
Ｖｓ  ；初期電池特性データにおける電圧
Ｉｆｃ；ＦＣ電流
Ｉｓ  ；初期電池特性データにおける電流密度
α    ；所定値
【００２８】
なお、上記説明では、初期電池特性データを利用して電極触媒が被毒状態にあるか否かを検知したが、他の方法によって電極触媒が被毒状態にあるか否かを検知しても良いのはもちろんである。例えば、一酸化炭素によって電極触媒が被毒される場合には、既知のＣＯ濃度センサを設け、ＣＯ濃度と電圧測定値との関係を予め調査・マップ化し、検知されるＣＯ濃度等に基づいて電極触媒が被毒状態にあるか否かを検知しても良い。以下、図面を参照しながら燃料電池４０の運転動作点について詳細に説明する。
【００２９】
図２（ａ）、（ｂ）は、異なる運転動作点で燃料電池を運転したときの出力電力と電力損失との関係を示す図であり、横軸にＦＣ電流、縦軸にＦＣ電圧をあらわしている。また、図２に示すＯＣＶ（Open Circuit Voltage；開回路電圧）は、燃料電池に電流を流していない状態での電圧をあらわす。
【００３０】
図２に示す電流・電圧特性（以下、ＩＶ特性）が得られる燃料電池４０においては、出力電力に対して電力損失の小さな運転動作点（Ｉｆｃ１、Ｖｆｃ１）にて運転されるのが一般的である（図２（ａ）参照）。しかしながら、燃料電池４０の電極触媒が被毒状態にある場合には、燃料電池４０の内部温度を上昇させて電極触媒の機能を回復させる必要があるため、本実施形態では、必要な出力電力を確保しつつ電力損失の大きな運転動作点（Ｉｆｃ２、Ｖｆｃ２）にシフトして運転し、被毒状態の電極触媒の機能を回復させる（図２（ｂ）参照）。ここで、図２（ａ）、（ｂ）に示す各運転動作点での出力電力Ｐｆｃ、電力損失Ｐｌｏｓｓ、各出力電力Ｐｆｃの関係、各電力損失Ｐｌｏｓｓの関係を示せば次の通りである。
【００３１】
＜運転動作点（Ｉｆｃ、Ｖｆｃ１）について＞
Ｉｆｃ１＊Ｖｆｃ１＝Ｐｆｃ１                    ・・・（３）
Ｉｆｃ１＊ＯＣＶ−Ｐｆｃ１＝Ｐｌｏｓｓ１        ・・・（４）
＜運転動作点（Ｉｆｃ２、Ｖｆｃ２）について＞
Ｉｆｃ２＊Ｖｆｃ２＝Ｐｆｃ２                    ・・・（５）
Ｉｆｃ２＊ＯＣＶ−Ｐｆｃ２＝Ｐｌｏｓｓ２        ・・・（６）
＜各出力電力、各電力損失の関係＞
Ｐｆｃ１＝Ｐｆｃ２                              ・・・（７）
Ｐｌｏｓｓ１＜Ｐｌｏｓｓ２                      ・・・（８）
【００３２】
図３は、運転動作点をシフトしながら燃料電池を運転したときの出力電力の変化をあらわす図であり、横軸にＦＣ電流、縦軸にＦＣ電圧及び出力電力をあらわしている。なお、図３では、説明の便宜上、燃料電池のＩＶ特性を直線（以下、ＩＶライン）であらわす。また、ＩＶライン上の各運転動作点（Ｉｆｃ１、Ｖｆｃ１）、（Ｉｆｃ２、Ｖｆｃ２）は、図２に示す各運転動作点（Ｉｆｃ１、Ｖｆｃ１）、（Ｉｆｃ２、Ｖｆｃ２）に対応する。
【００３３】
図３に示すように、燃料電池４０の出力電力Ｐｆｃは、最大出力電力Ｐｆｃｍａｘが得られる最大出力運転動作点（Ｉｆｃｍａｘ、Ｖｆｃｍａｘ）を中心に、図示左側に示すＩＶライン上の運転動作点ではＦＣ電圧Ｖｆｃの低下に伴って出力電力Ｐｆｃは増大する一方、図示右側に示すＩＶライン上の運転動作点ではＦＣ電圧Ｖｆｃの低下に伴って出力電力Ｐｆｃは減少する。
【００３４】
前述したように、電力損失Ｐｌｏｓｓは、ＦＣ電圧Ｖｆｃが低下するにつれ増大する。このため、燃料電池４０を運転して同一の電力を出力する場合であっても、最大出力運転動作点の右側に示すＩＶライン上の運転動作点（例えば、運転動作点（Ｉｆｃ１、Ｖｆｃ１））で運転する方が、最大出力運転動作点の左側に示すＩＶライン上の運転動作点（例えば、運転動作点(Ｉｆｃ２、Ｖｆｃ２））で運転するよりも電力損失Ｐｌｏｓｓは大きい。よって、以下の説明では、ＦＣ電圧Ｖｆｃの低下に伴って出力電力Ｐｆｃが増大するＩＶライン上の運転動作点を通常運転動作点と定義し、ＦＣ電圧Ｖｆｃの低下に伴って出力電力Ｐｆｃが減少するＩＶライン上の運転動作点を低効率運転動作点と定義する。なお、通常運転動作点及び低効率運転動作点を表せば次の通りである。
【００３５】
＜通常運転動作点（Ｉｆｃ、Ｖｆｃ）について＞
Ｉｆｃ≦Ｉｆｃｍａｘ                            ・・・（９）
Ｖｆｃｍａｘ≦Ｖｆｃ                            ・・・（１０）
＜低効率運転動作点（Ｉｆｃ、Ｖｆｃ）について＞
Ｉｆｃｍａｘ＜Ｉｆｃ                            ・・・（１１）
Ｖｆｃ＜Ｖｆｃｍａｘ                            ・・・（１２）
【００３６】
次に、図４及び図５を参照しながら制御装置８０によって実行される運転動作点のシフト処理について説明する。
図４は、運転動作点のシフト処理を示すフローチャートであり、図５は、運転動作点をシフトしたときの出力電力の変化を示した図である。なお、以下の説明では、被毒された電極触媒の機能を回復すべく、燃料電池４０の運転動作点を通常運転動作点（Ｉｆｃ１、Ｖｆｃ１）から低効率運転動作点（Ｉｆｃ２、Ｖｆｃ２）へシフトする場合を想定する（図５参照）。
【００３７】
制御装置（判断手段）８０は、まず、触媒劣化を回復させる運転が必要か否かを判断する（ステップＳ１）。具体的には、電圧センサ１４０及び電流センサ１５０によって検知されるＦＣ電圧及びＦＣ電流と初期電池特性データとを比較することで、電極触媒が被毒状態にあるか否かを検知し、電極触媒が被毒状態にない場合には触媒劣化を回復させる運転は必要ないと判断する一方、電極触媒が被毒状態にある場合には触媒劣化を回復させる運転が必要と判断する。
【００３８】
制御装置（運転制御手段）８０は、電極触媒が被毒状態にない場合には、システム要求（発電要求）に応じた電力を出力する通常運転動作点にて運転を継続する。一方、制御装置８０は、電極触媒が被毒状態にある場合には、まず、現時点における運転動作点（ここでは、通常運転動作点（Ｉｆｃ１、Ｖｆｃ１））を確認する（ステップＳ２）。
【００３９】
次に、制御装置８０は、被毒された電極触媒の機能を回復するのに十分な燃料電池４０の運転動作点（目標運転動作点）を導出する（ステップＳ３）。一例を挙げて説明すると、例えば、通常運転動作点（Ｉｆｃ１、Ｖｆｃ１）で運転することにより、出力電力Ｐｆｃ１が得られる場合には、この出力電力と同じ出力電力Ｐｆｃ２（＝Ｐｆｃ１）が得られる低効率運転動作点（Ｉｆｃ２、Ｖｆｃ２）を目標運転動作点として導出する。なお、被毒された電極触媒は、燃料電池４０のセル電圧が０．６Ｖ以下に制御されることにより、触媒還元反応が起こって触媒機能が回復されるため、このような条件を満たす運転動作点を目標運転動作点として導出しても良い（詳細は後述）。
【００４０】
制御装置（運転制御手段）８０は、目標運転動作点を導出すると運転動作点のシフトを開始する（ステップＳ４）。ここで、通常運転動作点（Ｉｆｃ１、Ｖｆｃ１）から低効率運転動作点（Ｉｆｃ２、Ｖｆｃ２）までＦＣ電圧のみを制御して運転動作点をシフトした場合には、図５（ａ）に示すように、ＩＶラインｌ１の運転動作点のシフトに応じて燃料電池４０の出力電力は大きく変動してしまう（パワーラインｐｌ１参照）。より具体的には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を用いてＦＣ電圧のみを制御して運転動作点をシフトした場合には、シフト過程において通常の使用環境下ではありえないような高出力運転（最大出力運転動作点における運転など）を行う必要が生じる。
【００４１】
そこで、本実施形態では、ＦＣ電圧とともにＦＣ電流を制御することで、図５（ｂ）に示すように、通常運転動作点（Ｉｆｃ１、Ｖｆｃ１）から低効率運転動作点（Ｉｆｃ２、Ｖｆｃ２）まで、出力電力が一定に保持される運転動作点のシフトを実現する（パワーラインｐｌ２参照）。具体的には、ＤＣ／ＤＣコンバータ（電圧変換装置）１３０を用いてＦＣ電圧を制御するとともに、制御装置（調整手段）８０が酸化ガス供給源７０から供給される酸化ガス量を調整することで（ここでは酸化ガス量を絞ることで）、ＦＣ電流を制御する。かかる制御を行うことで、燃料電池４０のＩＶ特性はＩＶラインｌ１からＩＶラインｌ２にシフトし、運転動作点のシフトによらずに燃料電池４０の出力電力は一定に保持される。
【００４２】
制御装置８０は、運転動作点をシフトすると、タイマ（図示略）などを参照し、運転動作点をシフトしてから目標設定時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ５）。ここで、目標設定時間は、低効率運転動作点で運転を開始してから電極触媒の機能を回復するのに十分な時間（例えば１０秒）であり、予め実験などによって求めることができる。制御装置８０は、目標設定時間が経過していないと判断すると（ステップＳ５；ＮＯ）、ステップＳ５を繰り返し実行する。一方、制御装置８０は、目標設定時間が経過したと判断すると（ステップＳ５；ＹＥＳ）、シフト後の運転動作点をシフト前の運転動作点に戻し（ステップＳ６）、処理を終了する。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態に係る燃料電池システムによれば、出力電力の要求を満たしつつ、被毒された電極触媒の機能を回復などを行うことが可能となる。
【００４４】
なお、上述したように、被毒された電極触媒は、燃料電池４０のセル電圧を０．６Ｖ以下に制御することで触媒の機能が回復するため、次のようにして運転動作点を導出しても良い。
例えば、燃料電池４０が３００セルの積層スタック構造を有しており、要求される出力電力が１ｋＷの場合、セル電圧を０．５Ｖ（＜０．６Ｖ）に設定したとすると、目標運転動作点は次のようになる。
【００４５】
＜目標運転動作点（Ｉｆｃ、Ｖｆｃ）について＞
Ｖｆｃ＝３００＊０．５＝１５０Ｖ                  ・・・（１３）
Ｉｆｃ＝１０００／１５０＝６．７Ａ                ・・・（１４）
【００４６】
ここで、求めた目標運転動作点がシフト前のＩＶライン上にない場合であっても、ＦＣ電圧とともにＦＣ電流を制御してＩＶ特性を変えることで、求めた目標運転動作点をＩＶライン上に位置させることが可能となる。
【００４７】
Ｂ．変形例
（１）上述した実施形態では、酸化ガス供給源７０から供給される酸化ガス量を調整することで、ＦＣ電流を制御したが、燃料ガス供給源１０から供給される燃料ガス量を調整することで、ＦＣ電流を制御しても良い。
【００４８】
（２）上述した実施形態では、電極触媒が被毒状態にあることを検知した場合に、燃料電池４０の運転動作点を通常運転動作点から低効率運転動作点へシフトしたが、以下に示すタイミングで運転動作点をシフトするようにしても良い。
【００４９】
例えば、システム起動時にいったん低効率運転動作点で運転してから通常運転動作点へとシフトし、常に触媒の機能を高めた状態でシステム運転を行うようにしても良い。また、要求される出力電力が所定値以下になったとき（例えばアイドル出力付近など）、運転動作点を通常運転動作点から低効率運転動作点へとシフトするようにしても良い。さらに、システム停止後に低効率運転動作点にて運転を行うことで、運転中に低下した触媒の機能を回復させて次回の起動に備えるようにしても良い。
【００５０】
（３）上述した実施形態では、被毒された電極触媒の機能を回復するために、燃料電池４０の運転動作点を通常運転動作点から低効率運転動作点へシフトする構成としたが、例えば低温起動時に暖気運転を行う場合やシステム運転停止前に急速暖気を行う場合など、暖気運転が必要なあらゆる場合に適用可能である。
【００５１】
一例を挙げて説明すると、制御装置８０は操作スイッチなどから当該システムの起動命令を受け取ると、温度センサ５０などを利用して燃料電池４０の内部温度を検知する。制御装置（判断手段）８０は、燃料電池４０の内部温度が予め設定された閾値温度を下回っている場合には、暖気運転が必要であると判断し、図４に示す運転動作点のシフト処理を実行する。この後の動作については、本実施形態と同様であるため、説明を省略する。なお、温度センサ５０の代わりに、外気温度を検出する温度センサや冷却機構（図示略）を流れる冷媒の温度を検出する温度センサなどを利用しても良い。
【００５２】
（４）上述した実施形態では、燃料電池の出力端にトラクションモータ用のインバータ１１０が接続される構成を例示したが、例えば図６に示すようにバッテリ６０の出力端にトラクションモータ用のインバータ１１０が接続される構成であっても良い。また、本実施形態では燃料電池４０とバッテリ６０を備えたハイブリッド電源システムを例に説明したが、燃料電池４０のみからなる電源システムにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本実施形態に係る燃料電池システムの要部構成を示す図である。
【図２】同実施形態に係る出力電力と電力損失との関係を示す図である。
【図３】同実施形態に係る出力電力の変化をあらわす図である。
【図４】同実施形態に係る運転動作点のシフト処理を示すフローチャートである。
【図５】同実施形態に係る出力電力の変化をあらわす図である。
【図６】変形例に係る燃料電池システムの要部構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０・・・燃料ガス供給源、４０・・・燃料電池、５０・・・温度センサ、６０・・・バッテリ、７０・・・参加ガス供給源、８０・・・制御装置、１１０・・・インバータ、１１５・・・モータ、１１６Ｌ、１１６Ｒ・・・車輪、１３０・・・ＤＣ／ＤＣコンバータ、１４０・・・電圧センサ、１５０・・・電流センサ、１６０・・・メモリ、１００・・・燃料電池システム。
【図１】
2007149595.tif 000003
【図２】
2007149595.tif 000004
【図３】
2007149595.tif 000005
【図４】
2007149595.tif 000006
【図５】
2007149595.tif 000007
【図６】
2007149595.tif 000008