(57)【要約】【課題】燃料ガス循環ポンプに供給される電流値を最適に制御して過電流を防止することのできる燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池システム１は、燃料電池２から排出された燃料ガスを再循環させる燃料ガス循環路７と、燃料電池２から排出された酸化剤ガスと電流とによって駆動される燃料ガス循環ポンプ９と、燃料電池２に供給される酸化剤ガスの流量を検出する酸化剤ガス流量計１１と、燃料電池２から排出される酸化剤ガスの圧力を調整する酸化剤ガス調圧弁１４とを備え、酸化剤ガス流量計１１で検出された酸化剤ガスの流量と、酸化剤ガス調圧弁１４の開度とに基づいて、燃料ガス循環ポンプ９に供給される電流値を決定する。【選択図】図１
2007134066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学反応により反応させて発電する燃料電池と、前記燃料電池から排出された燃料ガスを前記燃料電池の入口に再供給する燃料ガス循環路とを備えた燃料電池システムであって、
前記燃料電池から排出される酸化剤ガスと電流とによって駆動され、前記燃料ガス循環路の燃料ガスを循環させる燃料ガス循環ポンプと、
前記燃料電池に供給される酸化剤ガスの流量を検出する酸化剤ガス流量検出手段と、
前記燃料電池から排出される酸化剤ガスの圧力を調整することにより、前記燃料ガス循環ポンプに駆動力として供給される酸化剤ガスの流量を調整する酸化剤ガス圧力調整手段と、
前記酸化剤ガス流量検出手段によって検出された酸化剤ガスの流量と、前記酸化剤ガス圧力調整手段の開度とに基づいて、前記燃料ガス循環ポンプに供給される電流値を決定する制御手段と
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料ガス循環路の入口における圧力を検出する燃料ガス圧力検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記燃料ガス圧力検出手段によって検出された圧力が所定圧力以上になると、前記燃料電池から排出された酸化剤ガスの全てを前記燃料ガス循環ポンプに供給するように前記酸化剤ガス圧力調整手段の開度を全閉に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】
前記制御手段は、前記燃料ガス循環ポンプに供給される電流が所定電流値以上になると、前記燃料電池から排出された酸化剤ガスの全てを前記燃料ガス循環ポンプに供給するように前記酸化剤ガス圧力調整手段の開度を全閉にすることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記制御手段は、前記酸化剤ガス圧力調整手段の開度を全閉にしたときには、前記燃料電池に供給される燃料ガスの目標圧力を前記燃料電池に供給されている酸化剤ガスの圧力となるように制御することを特徴とする請求項２または３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記制御手段は、前記酸化剤ガス圧力調整手段の開度を全閉にしたときには、前記燃料ガス循環ポンプに供給される電流が前記所定電流値未満になったときに前記酸化剤ガス圧力調整手段の開度を通常運転時の開度に戻す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６】
前記燃料ガス圧力検出手段の所定圧力は、前記燃料電池から取り出される電流値と前記燃料電池のスタック温度と前記燃料電池から排出される燃料ガス中の窒素濃度とに基づいて決定され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７】
前記燃料ガス循環ポンプに供給される所定電流値は、前記燃料ガス循環ポンプを駆動するインバータの耐熱性に基づいて決定されていることを特徴とする請求項３または請求項５のいずれか１項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、燃料電池から排出された燃料ガスを燃料電池の入口に再供給する燃料ガス循環路を備えた燃料電池システムに係り、特に、燃料ガス循環路に設置された燃料ガス循環ポンプを燃料電池から排出された酸化剤ガスと電流とによって駆動する燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、水素等の燃料ガスと空気等の酸化剤ガスとを電気化学的に反応させることにより、燃料ガスのもつ化学エネルギーを電気エネルギーに変換する装置であり、その一つとして電解質に固体高分子膜を用いた固体高分子型燃料電池が知られている。
【０００３】
この固体高分子型燃料電池では、安定した発電を行うために燃料極への水素の供給量は、発電に必要な量よりも多く供給する必要があり、燃料電池出口から化学反応しなかった余剰の水素が排出される。したがって、水素の利用効率をより向上させるためには、排出された燃料ガスを燃料電池の入口に再供給するための燃料ガス循環路を設け、排出された残燃料を電動ポンプなどの循環装置によって再び供給側へ循環させる必要がある。
【０００４】
そこで従来から、電動式の燃料ガス循環ポンプを利用して燃料ガスを燃料電池の入口に再供給する燃料電池システムが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
また、燃料電池から排出される酸化剤ガスを利用して燃料ガスを燃料電池の入口に再供給する燃料電池システムが、例えば、特許文献２及び３に開示されている。特許文献２では、燃料電池の上流側の酸化剤ガス流路にバイパスラインを設け、燃料電池に供給される圧縮酸化剤ガスの一部を燃料ガス循環ポンプに供給して燃料ガスを再循環させている。
【０００６】
特許文献３では、燃料電池システムから排出される酸化剤ガスの圧力を駆動力としてタービンを回し、そのタービンから得られる駆動力によってコンプレッサを回して燃料ガスを燃料電池入口へ循環させるようにしている。
【特許文献１】特開平７−２４０２２０号公報
【特許文献２】特開２０００−２６８８３７号公報
【特許文献３】特開２００３−３１２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、燃料電池に供給される酸化剤ガスの流量や圧力を決定するためには、燃料電池で発電するのに必要とされる流量や圧力のほかにアノードからカソードにクロスオーバーしてきた燃料ガスを希釈するために必要となる流量等を考慮して決定しなければならない。よって、酸化剤ガスの流量や圧力は、状況に応じて様々である。
【０００８】
したがって、酸化剤ガスを利用して燃料ガス循環ポンプを駆動する特許文献２及び３に開示された燃料電池システムでは、燃料ガス循環ポンプを最適な燃料ガス循環量で駆動したり、最適な回転数で駆動したりすることは困難なことであった。
【０００９】
また、電動式の燃料ガス循環ポンプは、燃料電池から排出される燃料ガスの蒸気圧が飽和状態になると、通常よりも多くの電流を流すことでトルクを上げて、目標の回転数を達成するようにしている。これにより、電動式の燃料ガス循環ポンプを利用する特許文献１に開示された燃料電池システムでは、燃料ガス循環ポンプ用のインバータ等に過電流が流れる場合がある。このような場合には燃料ガス循環ポンプ用のインバータ内素子において過加熱が発生してしまうという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するために、本発明の特徴は、燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学反応により反応させて発電する燃料電池と、燃料電池から排出された燃料ガスを燃料電池の入口に再供給する燃料ガス循環路とを備えた燃料電池システムであって、燃料電池から排出される酸化剤ガスと電流とによって駆動され、燃料ガス循環路の燃料ガスを循環させる燃料ガス循環ポンプと、燃料電池に供給される酸化剤ガスの流量を検出する酸化剤ガス流量検出手段と、燃料電池から排出される酸化剤ガスの圧力を調整することにより、燃料ガス循環ポンプに駆動力として供給される酸化剤ガスの流量を調整する酸化剤ガス圧力調整手段と、酸化剤ガス流量検出手段によって検出された酸化剤ガスの流量と酸化剤ガス圧力調整手段の開度とに基づいて、燃料ガス循環ポンプに供給される電流値を決定する制御手段とを備えることである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る燃料電池システムでは、酸化剤ガス流量検出手段によって検出された酸化剤ガスの流量と酸化剤ガス圧力調整手段の開度とに基づいて、燃料ガス循環ポンプに供給される電流値を決定するので、燃料ガス循環ポンプの回転数を最適な回転数に制御することができ、燃料ガス循環ポンプに電流を供給するインバータに過電流が流れてしまうことを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図面の記載において同一あるいは類似の部分には同一あるいは類似な符号を付している。
【００１３】
＜第１の実施形態＞
図１は本実施形態に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態の燃料電池システム１は、燃料ガスと酸化剤ガスとが供給されて電気化学反応により発電する燃料電池２と、燃料電池システム１を制御する制御部（制御手段）３と、燃料電池２に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置４と、燃料電池２のアノードに供給される燃料ガスの圧力を調整する燃料ガス調圧弁５と、燃料電池２から排出される燃料ガスの流路を遮断する遮断弁６と、燃料電池２から排出された燃料ガスを燃料電池２の入口に再供給する燃料ガス循環路７と、燃料ガス循環路７の入口における圧力を検出する燃料ガス圧力センサ（燃料ガス圧力検出手段）８と、燃料ガス循環路７の燃料ガスを循環させる燃料ガス循環ポンプ９と、燃料電池２に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置１０と、燃料電池２のカソードに供給される酸化剤ガスの流量を検出する酸化剤ガス流量計（酸化剤ガス流量検出手段）１１と、燃料電池２のカソードに供給される酸化剤ガスの圧力を検出する酸化剤ガス圧力センサ１２と、燃料電池２から排出された酸化剤ガスを燃料ガス循環ポンプ９の駆動力として供給する排出酸化剤ガス供給路１３と、燃料電池２から排出される酸化剤ガスの圧力を調整する酸化剤ガス調圧弁（酸化剤ガス圧力調整手段）１４と、燃料ガス循環ポンプ９に電流を供給するインバータ１５とを備えている。
【００１４】
ここで、燃料電池２は、燃料ガスである水素ガスが供給されるアノードと、酸化剤ガスである空気が供給されるカソードとを備え、以下に示す電気化学反応によって発電が行われている。
【００１５】
アノード（燃料極）：Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-                     （１）
カソード（酸化剤極）：２Ｈ+＋２ｅ-＋(1/2)Ｏ2→Ｈ2Ｏ         （２）
制御部３は、燃料ガス圧力センサ８や酸化剤ガス流量計１１、酸化剤ガス圧力センサ１２などの各種センサからの検出値に基づいて、燃料ガス調圧弁５や酸化剤ガス調圧弁１４、遮断弁６などの開度を調整して燃料電池２による発電を制御している。特に、酸化剤ガス流量計１１によって検出された酸化剤ガスの流量と酸化剤ガス調圧弁１４の開度とに基づいて、燃料ガス循環ポンプ９に供給する電流値を決定している。
【００１６】
燃料ガス供給装置４には、水素貯蔵タンクや減圧弁などが含まれる。水素貯蔵タンクから供給される高圧水素は減圧弁で機械的に所定の圧力まで減圧され、その後に燃料ガス調圧弁５によって燃料電池２のアノードで必要とされる圧力に調節されている。
【００１７】
燃料ガス循環ポンプ９は、燃料電池２から排出された酸化剤ガスとインバータ１５から供給される電流とによって駆動され、燃料電池２から排出された燃料ガスを循環させて燃料電池２の入口に再供給している。
【００１８】
酸化剤ガス供給装置１０は、酸化剤ガスである空気を外部から取り入れてコンプレッサなどによって加圧して燃料電池２のカソードに供給している。
【００１９】
酸化剤ガス調圧弁１４は、その開度を調節することにより燃料電池２から排出される酸化剤ガスのカソード圧力を調整するとともに、排出酸化剤ガス供給路１３に供給される酸化剤ガスの流量を調整している。
【００２０】
インバータ１５は、制御部３で決定された電流値を燃料ガス循環ポンプ９に供給している。
【００２１】
このように構成された燃料電池システム１において、通常の運転時には酸化剤ガス流量計１１によって検出された流量と、酸化剤ガス調圧弁１４の開度とに基づいて、制御部３によって燃料ガス循環ポンプ９に供給される電流値が決定される。
【００２２】
このとき、制御部３は例えば図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すマップに基づいて、燃料ガス循環ポンプ９に供給する電流値を決定している。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、酸化剤ガス流量計１１によって検出された流量と酸化剤ガス調圧弁１４の開度に対する、燃料ガス循環ポンプ９に供給する電流値を示す表及び棒グラフである。本実施形態の燃料ガス循環ポンプ９は、燃料電池２から排出される圧縮酸化剤ガスによる駆動力で回転しており、この酸化剤ガスによる駆動力では足りない部分をインバータ１５から供給される電流によって駆動している。
【００２３】
したがって、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すマップでは、排出された酸化剤ガスによる駆動力では足りなくて、インバータ１５から燃料ガス循環ポンプ９へ供給される電流が設定されている。マップでは酸化剤ガス調圧弁１４の開度（％）を０、１０、３０、５０、７０、９０％に設定し、酸化剤ガスの流量を１００、３００、５００、７００に設定して、開度と流量毎に燃料ガス循環ポンプ９に供給される最適な電流値が予め設定されている。
【００２４】
こうして制御部３がマップに基づいて燃料ガス循環ポンプ９に供給する電流値を決定すると、燃料電池２から取り出される電流値と燃料電池２のスタック温度とに基づいて補正を行ってインバータ１５を制御して決定された電流値の電流が燃料ガス循環ポンプ９に供給される。
【００２５】
このように制御することによって、燃料ガス循環ポンプ９の目標回転数に対して燃料電池２から排出される酸化剤ガスだけでは駆動することのできない回転数をインバータ１５から供給される電流によって駆動している。したがって、インバータ１５には無駄に大きな電流が流れることはなくなる。
【００２６】
このように、本実施形態の燃料電池システム１では、酸化剤ガス流量計１１によって検出された酸化剤ガスの流量と、酸化剤ガス調圧弁１４の開度とに基づいて燃料ガス循環ポンプ９に供給される電流値を決定するので、燃料ガス循環ポンプ９の回転数を最適な回転数に制御することができ、インバータ１５に過電流が流れてしまうことを防止できる。
【００２７】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。ただし、本実施形態の燃料電池システムの構成は第１の実施形態と同一なので説明は省略する。
【００２８】
上述した第１の実施形態の燃料電池システムでは、燃料ガス循環路７に液水が流れ込んでくると、液水が流れていない状態に比べて液水が圧損要素となって燃料ガス循環路７の入口圧力が上昇する。これによって燃料ガス循環ポンプ９には通常よりも多くの電流を流す必要が生じ、インバータ１５には過電流が流れる恐れがある。この過電流とは、インバータ１５内の素子が過加熱を起こす電流値であり、インバータ１５内の素子の耐熱性によって決定される電流値である。
【００２９】
そこで、本実施形態では燃料ガス循環路７に液水が流れ込んでいると推定される入口圧力になると、酸化剤ガス調圧弁１４の開度を全閉にして燃料電池２から排出される酸化剤ガスを全量燃料ガス循環ポンプ９に供給する。その結果、燃料ガス循環ポンプ９の駆動力のうち、圧縮酸化剤ガスによって駆動される分を最大にまで増加させ、電流によって駆動される分を最小にまで減少させることができ、これによってインバータ１５へ過電流が流れることを事前に防止することが可能となる。
【００３０】
ここで、燃料ガス循環路７に液水が流れ込んでいると推定される入口圧力と燃料電池２から取り出される電流値との関係を図３に示す。図３に示すように、燃料電池２から取り出される電流値が大きくなるのにしたがって、燃料ガス循環路７に液水が流れ込んでいると推定される入口圧力も上昇している。
【００３１】
この図３に示す燃料ガス循環路７の入口圧力と燃料電池２の取り出し電流値との関係に基づいて、燃料電池２から取り出される電流値毎に酸化剤ガス調圧弁１４を全閉にする圧力を図３と同様に設定する。そして、運転中に燃料ガス圧力センサ８によって検出される燃料ガス循環路７の入口圧力が、図３に示す圧力に達した場合には、酸化剤ガス調圧弁１４を全閉にし、燃料電池２から排出された酸化剤ガスの全量を燃料ガス循環ポンプ９へ流すように制御する。
【００３２】
これにより、燃料ガス循環ポンプ９への液水の流入を事前に検知することができ、インバータ１５の過電流を防止することができる。
【００３３】
また、酸化剤ガス調圧弁１４を全閉にした後、燃料ガス循環路７の入口圧力が上述した図３に示す所定圧力未満になると、酸化剤ガス調圧弁１４の開度を通常運転中の開度に戻していくように制御する。
【００３４】
さらに、酸化剤ガス調圧弁１４を全閉にする際に、燃料ガスの目標圧力を酸化剤ガスの実際の圧力に設定しておくことによって、酸化剤ガスの圧力上昇に伴って燃料ガスの圧力も上昇させることができる。これによって酸化剤ガス圧力と燃料ガス圧力との間に差圧がついて燃料電池２が損傷してしまうことを防止できる。
【００３５】
また、上述した酸化剤ガス調圧弁１４を全閉にする所定圧力を、燃料電池２から取り出される電流値と燃料電池のスタック温度と燃料電池２から排出される燃料ガス中の窒素濃度とに基づいて決定するようにすれば、燃料電池２から取り出される電流値毎に燃料ガス循環路７の入口におけるガス密度に応じて全閉にする圧力を設定できる。したがって、燃料ガス循環路７の燃料ガスが飽和状態になったときの圧力を精度よく推定することができる。
【００３６】
次に、本実施形態の燃料電池システムによるインバータの過電流防止処理を図４のフローチャートに基づいて説明する。図４に示すように、まず燃料電池システムが運転を開始すると（Ｓ４０１）、燃料ガス循環路７の入口圧力を燃料ガス圧力センサ８で検出して、検出した入口圧力が図３に示す燃料ガス循環路７に液水が流れ込んだと推定される所定圧力（例えば、１５０ kPa_a）に達したか否かを制御部３が監視する（Ｓ４０２）。そして、入口圧力が所定圧力以上に達すると、酸化剤ガス調圧弁１４を全閉にする（Ｓ４０３）。
【００３７】
その後、今度は燃料ガス循環路７の入口圧力が、燃料ガス循環路７に液水が流れ込んだと推定される所定圧力（例えば、１５０ kPa_a）未満に低下したか否かを制御部３が監視する（Ｓ４０４）。そして、入口圧力が所定圧力未満に低下すると、酸化剤ガス調圧弁１４の開度を通常運転状態に戻して（Ｓ４０５）本実施形態の燃料電池システムによるインバータの過電流防止処理を終了する。
【００３８】
このように、本実施形態の燃料電池システムでは、燃料ガス圧力センサ８によって検出された圧力が所定圧力以上になると、燃料電池２から排出された酸化剤ガスの全てを燃料ガス循環ポンプ９へ供給するように酸化剤ガス調圧弁１４の開度を全閉にする。よって、燃料ガス循環ポンプ９の駆動力のうち圧縮酸化剤ガスによる駆動力を最大にまで増加させ、電流による駆動力を最小にまで減少させることができ、これによってインバータ１５へ過電流が流れることを防止することができる。
【００３９】
また、本実施形態の燃料電池システムでは、酸化剤ガス調圧弁１４の開度を全閉にしたときには、燃料電池２に供給される燃料ガスの目標圧力を燃料電池２に供給される酸化剤ガスの圧力となるように制御する。よって、酸化剤ガスの圧力上昇に伴って燃料ガスの圧力も上昇させることができる。これによって酸化剤ガス圧力と燃料ガス圧力との間に差圧がついて燃料電池２が損傷してしまうことを防止できる。
【００４０】
さらに、本実施形態の燃料電池システムでは、酸化剤ガス調圧弁１４を全閉にする所定圧力を、燃料電池２から取り出される電流値と燃料電池のスタック温度と燃料電池２から排出される燃料ガス中の窒素濃度とに基づいて決定する。よって、燃料電池２から取り出される電流値毎に通常運転中の燃料ガス循環路７の入口におけるガス密度に応じて全閉にする圧力を設定することができ、燃料ガス循環路７の燃料ガスが飽和状態になったときの圧力を精度よく推定することができる。
【００４１】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。ただし、本実施形態の燃料電池システムの構成は第１の実施形態と同一なので説明は省略する。
【００４２】
本実施形態の燃料電池システムでは、運転中にインバータ１５の基板上にある素子の耐熱性から決定される所定電流が流れた場合に、酸化剤ガス調圧弁１４を全閉にして燃料電池２から排出された酸化剤ガスを全量燃料ガス循環ポンプ９に流すように制御する。
【００４３】
このように制御することにより、第２の実施形態で説明した制御によって燃料ガス循環ポンプ９への液水の流入を防止できなかった場合でもインバータ１５に過電流が流れることを防止できる。
【００４４】
また、酸化剤ガス調圧弁１４を全閉にした後、インバータ１５に流れる電流がインバータ１５内素子の耐熱性から決定される所定電流値未満になると、酸化剤ガス調圧弁１４の開度を通常運転中の開度に戻すようにする。
【００４５】
しかし、この酸化剤ガス調圧弁１４の開度を戻す過程において、インバータ１５内素子の耐熱性から決定される所定電流以上の電流が流れた場合には、再度酸化剤ガス調圧弁１４の開度を全閉にし、液水が燃料ガス循環ポンプ９を通過した後に酸化剤ガス調圧弁１４の開度を通常運転中の開度に戻すようにする。したがって、酸化剤ガス調圧弁１４の開度を通常運転中の開度に戻す過程でも、インバータ１５に過電流が流れることを防止することができる。
【００４６】
また、酸化剤ガス調圧弁１４を全閉にする際に、燃料ガスの目標圧力を酸化剤ガスの実際の圧力に設定しておくことによって、酸化剤ガスの圧力上昇に伴って燃料ガスの圧力も上昇させることができ、これによって酸化剤ガス圧力と燃料ガス圧力との間に差圧がついて燃料電池２が損傷してしまうことを防止できる。
【００４７】
次に、本実施形態の燃料電池システムによるインバータの過電流防止処理を図５のフローチャートに基づいて説明する。図５に示すように、まず燃料電池システムが運転を開始すると（Ｓ５０１）、インバータ１５に流れる電流が燃料ガス循環路７に液水が流れ込んだと推定される所定電流値（例えば、２０Ａ）に達したか否かを制御部３が監視する（Ｓ５０２）。そして、インバータ１５に流れる電流が所定電流値以上に達すると、酸化剤ガス調圧弁１４を全閉にする（Ｓ５０３）。
【００４８】
その後、今度はインバータ１５に流れる電流が、燃料ガス循環路７に液水が流れ込んだと推定される所定電流値（例えば、２０Ａ）未満に低下したか否かを制御部３が監視する（Ｓ５０４）。そして、インバータ１５に流れる電流が所定電流値未満に低下すると、酸化剤ガス調圧弁１４の開度を通常運転状態に戻し（Ｓ５０５）、その後再び制御部３によって、インバータ１５に流れる電流が燃料ガス循環路７に液水が流れ込んだと推定される所定電流値未満に低下しているか否かが判断される（Ｓ５０６）。
【００４９】
ここで、所定値未満に低下していない場合にはステップＳ５０３に戻って再び酸化剤ガス調圧弁１４を全閉にし、所定値未満に低下している場合には本実施形態の燃料電池システムによるインバータの過電流防止処理を終了する。
【００５０】
このように、本実施形態の燃料電池システムでは、燃料ガス循環ポンプ９に供給される電流が所定電流値以上になると、燃料電池２から排出された酸化剤ガスの全てを燃料ガス循環ポンプ９へ供給するように酸化剤ガス調圧弁１４の開度を全閉にする。よって、燃料ガス循環路７の入口における蒸気圧が飽和蒸気圧になってインバータ１５に流れる電流が所定電流値になった段階で、燃料ガス循環ポンプ９の駆動力のうち圧縮酸化剤ガスによる駆動力を最大にまで増加させ、電流による駆動力を最小にまで減少させることができる。これによってインバータ１５へ過電流が流れることを防止することができる。
【００５１】
また、本実施形態の燃料電池システムでは、酸化剤ガス調圧弁１４の開度を全閉にしたときには、燃料ガス循環ポンプ９に供給される電流が所定電流値未満になったときに酸化剤ガス調圧弁１４の開度を通常運転時の開度に戻す。よって、インバータ１５に過電流を流すことなく、酸化剤ガス調圧弁１４の開度を通常運転時の開度に戻すことができる。
【００５２】
さらに、本実施形態の燃料電池システムでは、酸化剤ガス調圧弁１４を全閉にする所定電流値は、燃料ガス循環ポンプ９を駆動するインバータの耐熱性に基づいて決定されている。よって、インバータ１５内の素子が過熱損傷することを防ぐことができ、燃料ガス循環ポンプ９の性能低下を防止することができる。
【００５３】
上記のように、本発明は、第１乃至第３の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。即ち、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
燃料電池から排出された燃料ガスを燃料電池の入口に再供給する燃料ガス循環路を備え、この燃料ガス循環路には燃料ガスを循環させるための燃料ガス循環ポンプを設置し、この燃料ガス循環ポンプを燃料電池から排出された酸化剤ガスと電流とによって駆動する燃料電池システムに係り、特に燃料ガス循環ポンプに供給される電流値を最適に制御して過電流が流れることを防止するための技術として極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システムにおいて燃料ガス循環ポンプへ供給する電流値を決定するためのマップを示す図である。
【図３】燃料電池から取り出される電流と燃料ガス循環路に液水が流れ込んでいると推定される入口圧力との関係を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池システムによるインバータの過電流防止処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る燃料電池システムによるインバータの過電流防止処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５６】
１  燃料電池システム
２  燃料電池
３  制御部（制御手段）
４  燃料ガス供給装置
５  燃料ガス調圧弁
６  遮断弁
７  燃料ガス循環路
８  燃料ガス圧力センサ（燃料ガス圧力検出手段）
９  燃料ガス循環ポンプ
１０  酸化剤ガス供給装置
１１  酸化剤ガス流量計（酸化剤ガス流量検出手段）
１２  酸化剤ガス圧力センサ
１３  排出酸化剤ガス供給路
１４  酸化剤ガス調圧弁（酸化剤ガス圧力調整手段）
１５  インバータ
【図１】
2007134066.tif 000003
【図２】
2007134066.tif 000004
【図３】
2007134066.tif 000005
【図４】
2007134066.tif 000006
【図５】
2007134066.tif 000007