(57)【要約】【課題】燃料電池と燃焼器とを同時に運転しても、燃料電池の発電安定性を確保できる燃料電池ステムを提供すること。【解決手段】燃料電池システムは、燃料電池１０と、触媒ヒータ２０と、コンプレッサ４１と、コンプレッサ４１から供給された空気を燃料電池１０および触媒ヒータ２０に分配して供給するエア供給路４３と、燃料電池１０および触媒ヒータ２０で利用された空気をまとめて排出するエア排出路４４と、を備える。燃料電池システムは、燃料電池１０に供給される空気の圧力を調整する圧力制御弁４４３と、燃料電池１０および触媒ヒータ２０が共に運転されている場合に、燃料電池１０から排出されるエア量および触媒ヒータ２０から排出されるエア量に基づいて、エア排出路４４の圧力損失を算出し、燃料電池１０が要求する目標空気圧力からエア排出路４４の圧力損失を減算して、圧力制御弁４４３の目標圧力を設定する制御装置と、を備える。【選択図】図３
2007257957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素および空気の反応により発電を行う燃料電池と、
燃料および空気の反応により発熱する燃焼器と、
空気を供給する空気供給手段と、
前記空気供給手段から供給された空気を前記燃料電池および前記燃焼器に分配して供給する供給路と、
前記燃料電池および前記燃焼器で利用された空気をまとめて排出する排出路と、を備え、
前記供給路は、前記空気供給手段から前記燃料電池に至る第１の供給路と、この第１の供給路から分岐して前記燃焼器に至る第２の供給路と、を有し、
前記排出路は、前記燃料電池から延びる第１の排出路と、前記燃焼器から延びてこの第１の排出路に合流する第２の排出路と、を有し、
前記燃料電池に供給される空気の圧力を調整する圧力調整手段と、
前記燃料電池および前記燃焼器が共に運転されている場合に、前記燃料電池から排出される空気量および前記燃焼器から排出される空気量に基づいて、前記排出路の圧力損失を算出する圧力損失算出手段と、
前記燃料電池が要求する目標空気圧力から前記排出路の圧力損失を減算して、前記圧力調整手段の目標圧力を設定する目標圧力算出手段と、を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記圧力損失算出手段は、前記燃料電池および前記燃焼器のうち少なくとも一方から排出される空気の温度に応じて、前記排出路の圧力損失を補正する圧力損失補正手段を備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】
水素および空気の反応により発電を行う燃料電池と、燃料および空気の反応により発熱する燃焼器と、空気を前記燃料電池および前記燃焼器に分配して供給する供給路と、前記燃料電池および前記燃焼器で利用された空気をまとめて排出する排出路と、を備え、前記供給路は、前記燃料電池に至る第１の供給路と、この第１の供給路から分岐して前記燃焼器に至る第２の供給路と、を有し、前記排出路は、前記燃料電池から延びる第１の排出路と、前記燃焼器から延びてこの第１の排出路に合流する第２の排出路と、を有する燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池および前記燃焼器が共に運転されている場合に、前記燃料電池から排出される空気量および前記燃焼器から排出される空気量に基づいて、前記排出路の圧力損失を算出し、
前記燃料電池が要求する目標空気圧力から前記排出路の圧力損失を減算して、前記燃料電池に供給される空気の目標圧力を設定することを特徴と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、燃料電池システムおよびその制御方法に関する。詳しくは、自動車に搭載される燃料電池システムおよびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の新たな動力源として燃料電池システムが注目されている。燃料電池システムは、例えば、反応ガスを化学反応させて発電する燃料電池と、反応ガス流路を介して燃料電池に反応ガスを供給する反応ガス供給装置と、この反応ガス供給装置を制御する制御装置と、を備える。
【０００３】
燃料電池は、例えば、数十個から数百個のセルが積層されたスタック構造である。ここで、各セルは、膜電極構造体（ＭＥＡ）を一対のセパレータで挟持して構成され、膜電極構造体は、アノード電極（陽極）およびカソード電極（陰極）の２つの電極と、これら電極に挟持された固体高分子電解質膜とで構成される。
【０００４】
この燃料電池のアノード電極に反応ガスとしての水素ガスを供給し、カソード電極に反応ガスとしての酸素を含むエアを供給すると、電気化学反応により発電する。この発電時に生成されるのは、基本的に無害な水だけであるため、環境への影響や利用効率の観点から、燃料電池が注目されている。
【０００５】
このような燃料電池システムは、例えば、以下のような構成である（特許文献１参照）。
すなわち、燃料電池のカソード電極側には、エア供給路を介して、エア供給システムよりエア（酸化剤ガス）が供給される。この供給されたエアは、発電に供された後、エア排出路を介して、オフガスとして排出される。また、このエア排出路には、圧力調整弁が設けられる（特許文献１参照）。
【０００６】
この燃料電池システムでは、エア質量流量、エア温度、および発電電流値に基づいて、オフガスの体積流量値を算出し、この体積流量値に基づいて圧力調整弁を制御することで、エア圧力を適切に制御し、燃料電池を安定して発電させる。
【特許文献１】特開２００４−１７９１２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、燃料電池を暖機するため、燃料電池にヒータを設ける場合がある。この場合、例えば、上述のエア供給路を分岐して、エア供給システムから供給されるエアの一部をヒータに供給する。さらに、ヒータから排出されるオフガスの流路を上述のエア排出路に接続して、ヒータのオフガスを燃料電池のオフガスに合流させる。
しかしながら、このような構成の燃料電池システムに特許文献１の構成を適用しても、燃料電池とヒータとを同時に運転すると、燃料電池の発電安定性が損なわれるおそれがあった。
これは、ヒータの運転状況によって、ヒータのオフガス流量や温度が大きく変化し、この変化に伴って、合流部よりも下流側にある排ガス処理装置の圧損も大きく変化して、燃料電池に供給されるエアの圧力が変化するためである。
【０００８】
本発明は、燃料電池と燃焼器とを同時に運転しても、燃料電池の発電安定性を確保できる燃料電池ステムおよびその制御方法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】
【０００９】
（１）  水素および空気の反応により発電を行う燃料電池（例えば、実施の形態における燃料電池１０）と、燃料および空気の反応により燃焼する燃焼器（例えば、実施の形態における触媒ヒータ２０）と、空気を供給する空気供給手段（例えば、実施の形態におけるコンプレッサ４１）と、前記空気供給手段から供給された空気を前記燃料電池および前記燃焼器に分配して供給する供給路（例えば、実施の形態におけるエア供給路４３）と、前記燃料電池および前記燃焼器で利用された空気をまとめて排出する排出路（例えば、実施の形態におけるエア排出路４４）と、を備え、前記供給路は、前記空気供給手段から前記燃料電池に至る第１の供給路（例えば、実施の形態における第１の供給路４３１）と、この第１の供給路から分岐して前記燃焼器に至る第２の供給路（例えば、実施の形態における第２の供給路４３２）と、を有し、前記排出路は、前記燃料電池から延びる第１の排出路（例えば、実施の形態における第１の排出路４４１）と、前記燃焼器から延びてこの第１の排出路に合流する第２の排出路（例えば、実施の形態における第２の排出路４４２）と、を有し、前記燃料電池に供給される空気の圧力を調整する圧力調整手段（例えば、実施の形態における圧力制御弁４４３）と、前記燃料電池および前記燃焼器が共に運転されている場合に、前記燃料電池から排出される空気量および前記燃焼器から排出される空気量に基づいて、前記排出路の圧力損失を算出する圧力損失算出手段（例えば、実施の形態における燃料電池排気エア流量算出手段６１、ヒータ排気エア流量算出手段６３、排気エア温度算出手段６４、および排気圧損算出手段６６）と、前記燃料電池が要求する目標空気圧力から前記排出路の圧力損失を減算して、前記圧力調整手段の目標圧力を設定する目標圧力算出手段（例えば、実施の形態における圧力制御弁制御手段６７）と、を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【００１０】
（１）の発明によれば、燃料電池システムに、圧力調整手段、圧力損失算出手段、および目標圧力算出手段を設けた。
これにより、燃料電池から排出される空気の量および燃焼器から排出される空気の量に基づいて排出路の圧力損失を算出し、燃料電池が要求する目標空気圧力からこの排出路の圧力損失を減算して、圧力調整手段の目標圧力を算出する。よって、この目標圧力になるように圧力調整手段を調整することで、燃料電池および燃焼器を同時に運転しても、排出路の圧力損失を正確に推定して圧力調整手段を調整できるから、燃焼器の運転状況によって燃料電池に供給される空気の圧力が変化するのを防いで、燃料電池の発電安定性を確保できる。
【００１１】
（２）  前記圧力損失算出手段は、前記燃料電池および前記燃焼器のうち少なくとも一方から排出される空気の温度に応じて、前記排出路の圧力損失を補正する圧力損失補正手段（例えば、実施の形態における燃料電池排気エア体積流量算出手段６２および排気エア体積流量算出手段６５）を備えることを特徴とする（１）に記載の燃料電池システム。
【００１２】
圧力損失算出手段に圧力損失補正手段を設けたので、排出路の圧力損失を補正することで、燃料電池に供給される空気の圧力をより正確に調整できる。
【００１３】
（３）  水素および空気の反応により発電を行う燃料電池と、燃料および空気の反応により発熱する燃焼器と、空気を前記燃料電池および前記燃焼器に分配して供給する供給路と、前記燃料電池および前記燃焼器で利用された空気をまとめて排出する排出路と、を備え、前記供給路は、前記燃料電池に至る第１の供給路と、この第１の供給路から分岐して前記燃焼器に至る第２の供給路と、を有し、前記排出路は、前記燃料電池から延びる第１の排出路と、前記燃焼器から延びてこの第１の排出路に合流する第２の排出路と、を有する燃料電池システムの制御方法であって、前記燃料電池および前記燃焼器が共に運転されている場合に、前記燃料電池から排出される空気量および前記燃焼器から排出される空気量に基づいて、前記排出路の圧力損失を算出し、前記燃料電池が要求する目標空気圧力から前記排出路の圧力損失を減算して、前記燃料電池に供給される空気の目標圧力を設定することを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
【００１４】
（３）の発明によれば、上述の（１）と同様の効果がある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、燃料電池から排出される空気の量および燃焼器から排出される空気の量に基づいて排出路の圧力損失を算出し、燃料電池が要求する目標空気圧力からこの排出路の圧力損失を減算して、圧力調整手段の目標圧力を算出する。よって、この目標圧力になるように圧力調整手段を調整することで、燃料電池および燃焼器を同時に運転しても、排出路の圧力損失を正確に推定して圧力調整手段を調整できるから、燃焼器の運転状況によって燃料電池に供給される空気の圧力が変化するのを防いで、燃料電池の発電安定性を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池システム１のブロック図である。
燃料電池システム１は、燃料電池１０と、燃料電池を暖機する燃焼器としての触媒ヒータ２０と、燃料電池１０を冷却する冷却システム３０と、燃料電池１０および触媒ヒータ２０に水素ガスやエアを供給する供給装置４０と、これらを制御する制御装置５０とを有する。
【００１７】
燃料電池１０は、アノード電極（陽極）側に水素ガスが供給され、カソード電極（陰極）側に酸素を含むエアが供給されると、電気化学反応により発電する。
この燃料電池１０には、図示しない負荷が接続され、この負荷と燃料電池１０との間には、燃料電池電流計５１が設けられている。
【００１８】
燃料電池１０、触媒ヒータ２０、および燃料電池１０の間では、冷媒が循環している。触媒ヒータ２０は、燃料としての水素ガスおよびエアの燃焼反応により発熱し、熱交換により冷媒に熱を与えることで、燃料電池１０を暖機する。これに対し、冷却システム３０は、冷媒と熱交換を行って冷媒から熱を奪うことで、燃料電池１０を冷却する。
【００１９】
供給装置４０は、空気供給手段としてのコンプレッサ４１と、水素ガスを供給する水素タンク４２と、排ガス処理装置４６と、を含んで構成される。
【００２０】
コンプレッサ４１は、エアを供給するものであり、供給路としてのエア供給路４３を介して、燃料電池１０のカソード電極側および触媒ヒータ２０に接続されている。すなわち、このエア供給路４３は、コンプレッサ４１から供給されたエアを燃料電池１０および触媒ヒータ２０に分配して供給する。
このエア供給路４３は、コンプレッサ４１から燃料電池１０に至る第１の供給路４３１と、この第１の供給路４３１から分岐して触媒ヒータ２０に至る第２の供給路４３２と、を有する。
【００２１】
第１の供給路４３１のうち分岐部より上流側には、コンプレッサ流量計５２が設けられる。
第２の供給路４３２は、触媒ヒータ２０近傍において、後述のインジェクタ４５３から水素が噴射される。この噴射された水素ガスは、第２の供給路４３２を流れるエアとミキサで混合されて、触媒ヒータ２０に供給される。
この第２の供給路４３２のうちインジェクタ４５３から水素が噴射される部分より上流側には、ヒータ流量計５３が設けられ、このヒータ流量計５３よりもさらに上流側には、遮断弁４３３が設けられる。
【００２２】
燃料電池１０のカソード電極側および触媒ヒータ２０には、排出路としてのエア排出路４４が接続され、排ガス処理装置４６は、このエア排出路４４の先端側に設けられる。すなわち、このエア排出路４４は、燃料電池１０および触媒ヒータ２０で利用されたエアを排出するものである。
このエア排出路４４は、燃料電池１０から延びる第１の排出路４４１と、触媒ヒータ２０から延びてこの第１の排出路４４１に合流する第２の排出路４４２と、を有する。
【００２３】
第１の排出路４４１のうち合流部より上流側、つまり、第１の排出路４４１の合流部と燃料電池１０との間には、圧力調整手段としての圧力制御弁４４３が設けられる。また、第１の排出路４４１のうち燃料電池１０近傍には、燃料電池温度計５４が設けられる。
第２の排出路４４２のうち触媒ヒータ２０近傍には、ヒータ温度計５５が設けられる。
【００２４】
排ガス処理装置４６は、燃料電池１０から排出されるエアおよび水素ガス（以降、オフガスと呼ぶ）を処理する。具体的には、エア排出路４４を通して排出されるエアで後述の水素排出路を通して排出される水素ガスを希釈する希釈器や、この混合ガスの騒音を低減するサイレンサーなどを含んで構成される。
【００２５】
水素タンク４２は、水素ガスを供給するものであり、水素供給路４５を介して、燃料電池１０のアノード電極側および触媒ヒータ２０に接続されている。
この水素供給路４５は、水素タンク４２から燃料電池１０に至る第１の水素供給路４５１と、この第１の水素供給路４５１から分岐して触媒ヒータ２０に至る第２の水素供給路４５２と、を有する。
第２の水素供給路４５２のうち触媒ヒータ２０近傍には、燃料導入手段としてのインジェクタ４５３が設けられている。インジェクタ４５３は、上述の第２の供給路４３２に水素ガスを噴射するものである。
【００２６】
また、燃料電池１０のアノード電極側には、図示しない水素排出路が接続される。この水素排出路は、上述の排ガス処理装置４６に接続される。
【００２７】
上述の燃料電池電流計５１、コンプレッサ流量計５２、ヒータ流量計５３、燃料電池温度計５４、ヒータ温度計５５、および圧力制御弁４４３は、制御装置５０に接続される。このうち、圧力制御弁４４３は、制御装置５０により制御される。
なお、コンプレッサ４１、遮断弁４３３、インジェクタ４５３、排ガス処理装置４６、触媒ヒータ２０、冷却システム３０なども、制御装置５０により制御される。
【００２８】
燃料電池１０で発電する手順は、以下のようになる。
すなわち、水素タンク４２から、水素供給路４５を介して、燃料電池１０のアノード側に水素ガスを供給する。また、コンプレッサ４１を駆動させることにより、エア供給路４３を介して、燃料電池１０のカソード側にエアを供給する。
燃料電池１０に供給された水素ガスおよびエアは、発電に供された後、燃料電池１０からアノード側の生成水などの残留水と共に、水素排出路およびエア排出路４４に流入する。これらの水素ガスおよびエアは、排ガス処理装置４６で処理されて、排出される。
【００２９】
図２は、制御装置５０のブロック図である。図３は、エア供給路４３およびエア排出路４４の概略構成を示す図である。
制御装置５０は、燃料電池排気エア流量算出手段６１、燃料電池排気エア体積流量算出手段６２、ヒータ排気エア流量算出手段６３、排気エア温度算出手段６４、排気エア体積流量算出手段６５、排気圧損算出手段６６、および、圧力制御弁制御手段６７を備える。
【００３０】
燃料電池電流計５１は、燃料電池１０で発電した電流値ＩＦＣを計測して制御装置５０に送信する。
コンプレッサ流量計５２は、コンプレッサ４１が供給するエア流量ＧＡＩＮを計測して制御装置５０に送信する。
ヒータ流量計５３は、第２の供給路４３２に供給されるエア流量ＧＡＨＴＲＩＮを計測して制御装置５０に送信する。
燃料電池温度計５４は、燃料電池１０から排出されて第１の排出路４４１を流れるエアの温度ＴＳＴＫＯＵＴを、制御装置５０に送信する。
ヒータ温度計５５は、触媒ヒータ２０から排出されて第２の排出路４４２を流れるエアの温度ＴＨＴＲＯＵＴを、制御装置５０に送信する。
圧力制御弁４４３は、燃料電池１０に供給されるエアの圧力を調整する。
【００３１】
燃料電池排気エア流量算出手段６１は、燃料電池１０の電流値ＩＦＣ、コンプレッサ４１が供給するエア流量ＧＡＩＮ、および第２の供給路４３２に供給されるエア流量ＧＡＨＴＲＩＮに基づいて、燃料電池１０から排出されるエア流量ＧＡＳＴＫＯＵＴを、以下の式（１）に従って算出する。
【００３２】
ＧＡＳＴＫＯＵＴ＝ＧＡＩＮ−ＧＡＨＴＲＩＮ＋（ＩＦＣ×所定値）・・・・（１）
【００３３】
すなわち、燃料電池１０の電流値ＩＦＣに所定値を乗算することで、燃料電池１０の発電によるエア消費量を算出する。コンプレッサ４１が供給するエア流量ＧＡＩＮから、第２の供給路４３２に供給されるエア流量ＧＡＨＴＲＩＮと、この燃料電池１０の発電によるエア消費量とを減算することで、燃料電池１０から排出されるエア流量ＧＡＳＴＫＯＵＴを算出する。
【００３４】
燃料電池排気エア体積流量算出手段６２は、燃料電池排気エア流量算出手段６１で算出したＧＡＳＴＫＯＵＴおよび燃料電池１０から排出されるエアの温度ＴＳＴＫＯＵＴに基づいて、燃料電池１０から排出されるエアの体積流量ＶＧＡＳＴＫＯＵＴを、以下の式（２）に従って算出する。
【００３５】
ＶＧＡＳＴＫＯＵＴ＝ＧＡＳＴＫＯＵＴ×（２７３＋ＴＳＴＫＯＵＴ）／２７３
・・・・（２）
【００３６】
すなわち、燃料電池１０から排出されるエア流量ＧＡＳＴＫＯＵＴを温度補正して、燃料電池１０から排出されるエアの体積流量ＶＧＡＳＴＫＯＵＴを算出する。
【００３７】
ヒータ排気エア流量算出手段６３は、第２の供給路４３２に供給されるエア流量ＧＡＨＴＲＩＮに基づいて、触媒ヒータ２０から排出されるエア流量ＧＡＨＴＲＯＵＴを、以下の式（３）に従って算出する。
【００３８】
ＧＡＨＴＲＯＵＴ＝ＧＡＨＴＲＩＮ＋（水素噴射量×所定値）・・・・（３）
【００３９】
すなわち、インジェクタ４５３の水素噴射量に所定値を乗算することで、触媒ヒータ２０で生成される水蒸気量を算出する。第２の供給路４３２に供給されるエア流量ＧＡＨＴＲＩＮに、この触媒ヒータ２０で生成される水蒸気量を加算することで、触媒ヒータ２０から排出されるエア流量ＧＡＨＴＲＯＵＴを算出する。
【００４０】
排気エア温度算出手段６４は、燃料電池排気エア流量算出手段６１で算出したＧＡＳＴＫＯＵＴ、燃料電池１０から排出されるエアの温度ＴＳＴＫＯＵＴ、ヒータ排気エア流量算出手段６３で算出したＧＡＨＴＲＯＵＴ、および触媒ヒータ２０から排出されるエアの温度ＴＨＴＲＯＵＴに基づいて、排出されるエアの温度ＴＯＵＴを、以下の式（４）に従って算出する。
【００４１】
ＴＯＵＴ＝（ＧＡＳＴＫＯＵＴ×ＴＳＴＫＯＵＴ＋ＧＡＨＴＲＯＵＴ×ＴＨＴＲＯＵＴ）／（ＧＡＳＴＫＯＵＴ＋ＧＡＨＴＲＯＵＴ）・・・・（４）
【００４２】
すなわち、燃料電池１０から排出されるエアの温度ＴＳＴＫＯＵＴと、触媒ヒータ２０から排出されるエアの温度ＴＨＴＲＯＵＴとの加重平均を計算することで、排出されるエアの温度ＴＯＵＴを算出する。
【００４３】
排気エア体積流量算出手段６５は、燃料電池排気エア流量算出手段６１で算出したＧＡＳＴＫＯＵＴ、ヒータ排気エア流量算出手段６３で算出したＧＡＨＴＲＯＵＴ、および排気エア温度算出手段６４で算出したＴＯＵＴに基づいて、排出されるエアの体積流量ＶＧＡＯＵＴを、以下の式（５）に従って算出する。
【００４４】
ＶＧＡＯＵＴ＝（ＧＡＳＴＫＯＵＴ＋ＧＡＨＴＲＯＵＴ）×（２７３＋ＴＯＵＴ）／２７３・・・・（５）
【００４５】
すなわち、燃料電池１０から排出されるエア流量ＧＡＳＴＫＯＵＴに触媒ヒータ２０から排出されるエア流量ＧＡＨＴＲＯＵＴを加算して、排出されるエア量を算出する。この排出されるエア量を温度補正することで、燃料電池１０から排出されるエアの体積流量ＶＧＡＯＵＴを算出する。
【００４６】
排気圧損算出手段６６は、排気エア体積流量算出手段６５で算出されたＶＧＡＯＵＴに基づいて、図４に従い、エア排出路４４の圧力損失ＰＬＯＵＴを算出する。
図４は、排出されるエアの体積流量と、この排出されるエアによるエア排出路４４の圧力損失との関係を示す図である。
なお、燃料電池１０から排出されるエアの体積流量と、エア排出路４４の圧力損失との関係は、排ガス処理装置４６を構成する希釈器やサイレンサーの特性で変化するが、燃料電池１０から排出されるエアの体積流量の増加に比例して、エア排出路４４の圧力損失も増加する。
【００４７】
圧力制御弁制御手段６７は、排気圧損算出手段６６で算出されたＰＬＯＵＴおよび燃料電池排気エア体積流量算出手段６２で算出されたＶＧＡＳＴＫＯＵＴに基づいて、圧力制御弁４４３の開度を決定し、この決定した開度になるように、圧力制御弁４４３を制御する。
【００４８】
具体的には、燃料電池１０の運転状態により燃料電池１０の目標圧力を算出し、この燃料電池１０の目標圧力から、エア排出路４４の圧力損失ＰＬＯＵＴを減算して、圧力制御弁４４３の目標圧力を算出する。そして、この圧力制御弁４４３の目標圧力および燃料電池１０から排出されるエアの体積流量ＶＧＡＳＴＫＯＵＴに基づいて、圧力制御弁４４３の開度を決定する。
このとき、燃料電池１０から排出されるエアの体積流量ＶＧＡＳＴＫＯＵＴと、圧力制御弁４４３の目標圧力と、圧力制御弁４４３の開度との関係を示すマップを用いて、このマップを検索することで、圧力制御弁４４３の開度を決定する。
【００４９】
燃料電池１０および触媒ヒータ２０が共に運転されている場合における、燃料電池システム１の動作について、図５のフローチャートを参照しながら説明する。
まず、燃料電池排気エア流量算出手段６１およびヒータ排気エア流量算出手段６３により、燃料電池１０から排出されるエア流量ＧＡＳＴＫＯＵＴおよび触媒ヒータ２０から排出されるエア流量ＧＡＨＴＲＯＵＴを算出する（ＳＴ１）。
【００５０】
次に、燃料電池排気エア体積流量算出手段６２により、燃料電池１０から排出されるエアの体積流量ＶＧＡＳＴＫＯＵＴを算出する（ＳＴ２）。
【００５１】
また、排気エア温度算出手段６４により、排出されるエアの温度ＴＯＵＴを算出し（ＳＴ３）、排気エア体積流量算出手段６５により、排出されるエアの体積流量ＶＧＡＯＵＴを算出する（ＳＴ４）。
続いて、排気圧損算出手段６６により、エア排出路４４の圧力損失ＰＬＯＵＴを算出し（ＳＴ５）、圧力制御弁制御手段６７により、圧力制御弁４４３の開度を決定する（ＳＴ６）。
【００５２】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）燃料電池システム１に、圧力制御弁４４３、燃料電池排気エア流量算出手段６１、ヒータ排気エア流量算出手段６３、排気エア温度算出手段６４、および排気圧損算出手段６６を設けた。これにより、燃料電池１０から排出されるエア流量ＧＡＳＴＫＯＵＴおよび触媒ヒータ２０から排出されるエア流量ＧＡＨＴＲＯＵＴに基づいてエア排出路４４の圧力損失ＰＬＯＵＴを算出し、燃料電池１０が要求する目標エア圧力からこのエア排出路４４の圧力損失ＰＬＯＵＴを減算して、圧力制御弁４４３の目標圧力を算出する。よって、この目標圧力になるように圧力制御弁４４３を調整することで、燃料電池１０および触媒ヒータ２０を同時に運転しても、エア排出路４４の圧力損失ＰＬＯＵＴを正確に推定して圧力制御弁４４３を調整できるから、触媒ヒータ２０の運転状況によって燃料電池１０に供給されるエア圧力が変化するのを防いで、燃料電池１０の発電安定性を確保できる。
【００５３】
（２）燃料電池システム１に燃料電池排気エア体積流量算出手段６２および排気エア体積流量算出手段６５を設けたので、エア排出路４４の圧力損失を補正することで、燃料電池１０に供給される空気の圧力をより正確に調整できる。
【００５４】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、本実施形態では、ヒータ温度計５５により、直接、触媒ヒータ２０から排出されるエアの温度ＴＨＴＲＯＵＴを計測したが、これに限らない。すなわち、ヒータ流量計５３で計測した第２の供給路４３２に供給されるエア流量ＧＡＨＴＲＩＮと、インジェクタ４５３の水素噴射量とに基づいて、触媒ヒータ２０から排出されるエアの温度ＴＨＴＲＯＵＴを算出してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料電池システムのブロック図である。
【図２】前記実施形態に係る燃料電池システムを構成する制御装置のブロック図である。
【図３】前記実施形態に係る燃料電池システムの供給路および排出路の概略構成を示す図である。
【図４】前記実施形態に係る燃料電池システムの燃料電池から排出される空気の体積流量と、この排出される空気の圧力損失との関係を示す図である。
【図５】前記実施形態に係る燃料電池システムの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
１０…燃料電池
２０…触媒ヒータ（燃焼器）
４１…コンプレッサ（空気供給手段）
４３…エア供給路（供給路）
４４…エア排出路（排出路）
６１…燃料電池排気エア流量算出手段（圧力損失算出手段）
６２…燃料電池排気エア体積流量算出手段（圧力損失補正手段）
６３…ヒータ排気エア流量算出手段（圧力損失算出手段）
６４…排気エア温度算出手段（圧力損失算出手段）
６５…排気エア体積流量算出手段（圧力損失補正手段）
６６…排気圧損算出手段（圧力損失算出手段）
６７…圧力制御弁制御手段（目標圧力算出手段）
４３１…第１の供給路
４３２…第２の供給路
４４１…第１の排出路
４４２…第２の排出路
４４３…圧力制御弁（圧力調整手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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