(57)【要約】【課題】起動時の酸化剤ガス供給量を適切に設定して高い音振性能を持つ燃料電池システムを提供する。【解決手段】電解質膜を挟んで配置された燃料極および酸化剤極を備え、燃料ガスおよび酸化剤ガスの電気化学反応により発電を行う燃料電池スタック１と、燃料電池スタック１に水素を供給する水素供給系と、燃料電池スタック１に空気を供給する空気供給系と、電圧センサ２１と、を備え、コントローラ４０において、起動時に燃料ガス供給制御手段による水素供給のみを行い、燃料ガス量推定手段により、該水素供給のみを行なっている間の電気パラメータおよび水素供給量に基づき酸化剤極に存在する水素量を推定し、酸化剤ガス供給を開始する際には、酸化剤ガス供給制御手段により、酸化剤極の水素推定量に基づいて演算した起動時空気流量を供給するように制御する。【選択図】図１
2007179825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜を挟んで配置された燃料極および酸化剤極を備え、該燃料極および該酸化剤極にそれぞれ供給される燃料ガスおよび酸化剤ガスの電気化学反応により発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、
前記燃料電池に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段と、
起動要求に基づき燃料ガス供給量を制御する燃料ガス供給制御手段と、
前記燃料電池の電気パラメータを検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段で検出した電気パラメータと前記燃料ガス供給制御手段による燃料ガス供給量に基づいて、前記酸化剤極に存在する燃料ガス量を推定する燃料ガス量推定手段と、
前記燃料ガス量推定手段による燃料ガス推定量に基づき該燃料ガスを希釈するための酸化剤ガス量を演算する酸化剤ガス量演算手段と、
前記酸化剤ガス量演算手段による演算結果に基づき起動時の酸化剤ガス流量を演算する起動時酸化剤ガス流量演算手段と、
前記起動時酸化剤ガス流量演算手段による演算結果に基づき酸化剤ガス供給量を制御する酸化剤ガス供給制御手段と、
を有することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
起動時に前記燃料ガス供給制御手段による燃料ガス供給のみを行い、前記燃料ガス量推定手段は、該燃料ガス供給のみを行なっている間の前記電気パラメータおよび前記燃料ガス供給量に基づき前記酸化剤極に存在する燃料ガス量を推定し、
酸化剤ガス供給を開始する際には、前記酸化剤ガス供給制御手段は、前記酸化剤極の燃料ガス推定量に基づいて演算した起動時酸化剤ガス流量を供給するように制御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】
前記運転状態検出手段で検出した電気パラメータと前記燃料ガス供給制御手段による燃料ガス供給量に基づいて、前記燃料電池から出力を取り出す出力取り出し手段を有し、
起動時に前記燃料ガス供給制御手段による燃料ガス供給のみを行うと同時に、前記出力取り出し手段は、前記電圧パラメータが所定値以下となるように出力を取り出す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】
起動時に、前記燃料ガスおよび前記酸化剤ガスの供給圧力を通常発電時よりも高い圧力に設定する燃料電池システムにおいて、
起動時の酸化剤ガスの目標圧力を演算する目標酸化剤ガス圧力演算手段と、
前記目標酸化剤ガス圧力演算手段の演算結果に基づき圧力維持に必要な酸化剤ガス流量を演算する圧力維持酸化剤ガス流量演算手段と、を有し、
前記起動時酸化剤ガス流量演算手段は、前記酸化剤ガス量演算手段および前記圧力維持酸化剤ガス流量演算手段による演算結果に基づき起動時の酸化剤ガス流量を演算することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記燃料ガス量推定手段は、前記電気パラメータおよび前記燃料ガス供給量に基づき推定した燃料ガス量に、燃料ガスのみを供給中に前記燃料極から前記酸化剤極へ透過した燃料ガス推定量を加えて、前記酸化剤極に存在する燃料ガス量を推定することを特徴とする請求項２〜請求項４の何れか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記起動時酸化剤ガス流量演算手段は、前記酸化剤ガス量演算手段または前記圧力維持酸化剤ガス流量演算手段による演算結果の内、大きい方の値に基づき起動時の酸化剤ガス流量を演算することを特徴とする請求項４または請求項５の何れか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記燃料ガス供給制御手段および前記酸化剤ガス供給制御手段は、燃料ガスのみを供給した後に酸化剤ガスを供給してガス圧力を上昇させる際のガス圧力は、酸化剤ガス圧力が燃料ガス圧力と同等になってから、燃料ガスと酸化剤ガスの圧力を一致させるように上昇させることを特徴とする請求項４または請求項６の何れか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記燃料ガス供給制御手段および前記酸化剤ガス供給制御手段は、燃料ガスのみを供給した後に酸化剤ガスを供給してガス圧力を上昇させる際のガス圧力は、酸化剤ガス圧力と燃料ガス圧力の差圧が所定値以下になったとき、該差圧を維持しながら燃料ガス圧力を酸化剤ガス圧力よりも先行させて上昇させることを特徴とする請求項４または請求項６の何れか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記電気パラメータは、前記燃料電池の電圧であり、
燃料ガスのみを供給している期間での前記電圧の最大値が大きいほど、前記燃料ガス量推定手段は、前記酸化剤極に存在する燃料ガス量が少ないと推定し、前記酸化剤ガス量演算手段は、前記燃料ガスを希釈するための酸化剤ガス量を減量することを特徴とする請求項２〜請求項８の何れか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記電気パラメータは、前記燃料電池の電圧であり、
燃料ガスのみを供給している期間で前記電圧が所定値を超えている継続時間が長いほど、前記燃料ガス量推定手段は、前記酸化剤極に存在する燃料ガス量が少ないと推定し、前記酸化剤ガス量演算手段は、前記燃料ガスを希釈するための酸化剤ガス量を減量することを特徴とする請求項２〜請求項８の何れか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記電気パラメータは、前記燃料電池の電圧であり、
燃料ガスのみを供給している期間での前記電圧を時間で積分した値が大きいほど、前記燃料ガス量推定手段は、前記酸化剤極に存在する燃料ガス量が少ないと推定し、前記酸化剤ガス量演算手段は、前記燃料ガスを希釈するための酸化剤ガス量を減量することを特徴とする請求項２〜請求項８の何れか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
前記電気パラメータは、前記燃料電池から取り出す電流であり、
燃料ガスのみを供給している期間での電流の最大値が大きいほど、前記燃料ガス量推定手段は、前記酸化剤極に存在する燃料ガス量が少ないと推定し、前記酸化剤ガス量演算手段は、前記燃料ガスを希釈するための酸化剤ガス量を減量することを特徴とする請求項２〜請求項８の何れか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項１３】
前記電気パラメータは、前記燃料電池から取り出す電流であり、
燃料ガスのみを供給している期間で電流値が所定値を超えている継続時間が長いほど、前記燃料ガス量推定手段は、前記酸化剤極に存在する燃料ガス量が少ないと推定し、前記酸化剤ガス量演算手段は、前記燃料ガスを希釈するための酸化剤ガス量を減量することを特徴とする請求項２〜請求項８の何れか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項１４】
前記電気パラメータは、前記燃料電池から取り出す電流であり、
燃料ガスのみを供給している期間での電流値を時間で積分した値が大きいほど、前記燃料ガス量推定手段は、前記酸化剤極に存在する燃料ガス量が少ないと推定し、前記酸化剤ガス量演算手段は、前記燃料ガスを希釈するための酸化剤ガス量を減量することを特徴とする請求項２〜請求項８の何れか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】
本発明は燃料電池システムに係り、特に、起動時の酸化剤ガス供給量を適切に設定して高い音振性能を持つ燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、燃料電池の燃料極に燃料ガスとして水素を供給し、燃料電池の酸化剤極に酸化剤ガスとして空気を供給し、これら水素と空気中の酸素とを電気化学的に反応させて発電電力を得るものである。このような燃料電池システムは、例えば自動車の動力源等として実用化に大きな期待が寄せられており、現在、実用化に向けての研究開発が盛んに行われている。
【０００３】
燃料電池システムに用いられる燃料電池としては、例えば自動車に搭載する上で好適なものとして、固体高分子タイプの燃料電池が知られている。固体高分子タイプの燃料電池は、燃料極と酸化剤極との間に電解質膜として固体高分子膜が設けられたものである。この固体高分子タイプの燃料電池では、固体高分子膜がイオン伝導体として機能し、燃料極で水素が水素イオンと電子とに分離される反応が起き、酸化剤極で空気中の酸素と水素イオンと電子とから水を生成する反応が行われる。
【０００４】
このような燃料電池システムにおいては、起動時において、燃料電池の通常運転時に供給されている燃料ガスのガス圧と同じガス圧で燃料ガスを供給した場合には、燃料室内で瞬間的に燃料ガスと置換ガスとの偏在が発生してしまい、該偏在によって電気化学反応が生じて電極が劣化するという問題があった。
【０００５】
このような問題に対処するべく、特開２００４−１３９９８４号公報に開示の「燃料電池システム」では、起動時に、供給する水素圧力を通常の発電時における供給圧より高く設定し、水素ポンプの駆動とともに、水素供給弁を開放し、アノードに残留している酸素を短時間で排出して水素ガスに置換することにより、燃料電池の劣化を抑制している。
【特許文献１】特開２００４−１３９９８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に開示された技術においては、スタックの膜間差圧を抑制し、かつ停止中にアノードからカソードに水素が透過した結果カソードに存在する水素量が最も多い条件であっても水素を希釈して排出できるだけの十分な空気を供給する必要があるため、起動時の空気流量が毎回多くなり、音振性能の点で課題があった。
【０００７】
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、起動時の酸化剤ガス供給量を適切に設定して高い音振性能を持つ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】
【０００８】
上記目的を解決するため、本発明は、電解質膜を挟んで配置された燃料極および酸化剤極を備え、該燃料極および該酸化剤極にそれぞれ供給される燃料ガスおよび酸化剤ガスの電気化学反応により発電を行う燃料電池と、前記燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、前記燃料電池に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段と、起動要求に基づき燃料ガス供給を制御する燃料ガス供給制御手段と、前記燃料電池の電気パラメータを検出する運転状態検出手段と、前記運転状態検出手段で検出した電気パラメータと前記燃料ガス供給制御手段による燃料ガス供給量に基づいて、前記酸化剤極に存在する燃料ガス量を推定する燃料ガス量推定手段と、前記燃料ガス量推定手段による燃料ガス推定量に基づき該燃料ガスを希釈するための酸化剤ガス量を演算する酸化剤ガス量演算手段と、前記酸化剤ガス量演算手段による演算結果に基づき起動時の酸化剤ガス流量を演算する起動時酸化剤ガス流量演算手段と、前記起動時酸化剤ガス流量演算手段による演算結果に基づき酸化剤ガス供給量を制御する酸化剤ガス供給制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る燃料電池システムでは、起動時に水素のみを供給した際の燃料電池の電圧の立ち方に基づいて酸化剤極内の燃料ガス量を推定し、該推定量（電圧の立ち方）に基づいて、酸化剤極の燃料ガスを希釈するために供給すべき酸化剤ガス流量を演算するので、停止中の透過によって酸化剤極に存在している燃料ガス量に応じて、起動時の酸化剤ガス供給量を適切に決定することができ、燃料電池システムの音振性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の燃料電池システムの実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は本発明の実施例１に係る燃料電池システムの構成図であり、図２および図３はコントローラ３０の構成図である。本実施例の燃料電池システムは、例えば燃料電池車両の駆動動力源として用いられるものであり、図１に示すように、水素および空気の供給により発電を行う燃料電池スタック１を備える。
【００１２】
燃料電池スタック１には、燃料電池スタック１の電気パラメータを検出する運転状態検出手段として、燃料電池スタック１の電圧を検出する電圧センサ２１を備えており、燃料電池スタック１のセル毎、或いは数セル毎に設置された電圧計測手段により、各セル電圧または数セル単位の電圧および燃料電池スタック１の総電圧を検出している。
【００１３】
また、水素供給系（燃料ガス供給手段）として、水素タンク２、水素タンク元弁３、減圧弁４、水素供給弁５、圧力センサ６ａ、水素循環装置７、パージ弁８および排水素処理装置９を備え、空気供給系（酸化剤ガス供給手段）として、コンプレッサ１０、加湿装置１１、圧力センサ６ｂおよび空気調圧弁１２を備え、冷却機構として、冷却水ポンプ１３、三方弁１６、ラジエタ１７、ラジエタファン１８および温度センサ１４，１５を備えている。
【００１４】
また、負荷系として出力取り出し装置２０を備え、さらに制御系として、燃料電池スタック１、水素供給系、空気供給系、冷却機構および負荷系の各種センサや他の各種計器からの検知信号に基づき水素供給系、空気供給系、冷却機構および負荷系の各構成要素の制御を行うコントローラ３０を備えた構成である。
【００１５】
燃料電池スタック１は、燃料ガスである水素が供給される燃料極（アノード）と酸化剤ガスである空気が供給される酸化剤極（カソード）とが電解質を挟んで重ね合わされて発電セルが構成されると共に、複数の発電セルが多段積層されたスタック構造を有しており、水素と空気中の酸素とを基にした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。アノードに水素ガスが、カソードに空気が供給され、以下に示す電極反応が進行され、電力が発電される。
【００１６】
（数１）
アノード：Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-                               （１）
（数２）
カソード：２Ｈ+＋２ｅ-＋(1/2)Ｏ2→Ｈ2Ｏ                   （２）
つまり、燃料電池スタック１の各発電セルでは、アノードに供給された水素が水素イオンと電子とに分離される反応が起き、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、カソードにそれぞれ移動する。カソードでは、供給された空気中の酸素と電解質を通って移動した水素イオンおよび電子が反応して水が生成され、外部に排出される。
【００１７】
燃料電池スタック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膜が用いられる。固体高分子電解質膜は、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】
燃料電池スタック１で発電を行うには、燃料ガスである水素や酸化剤ガスである空気を各発電セルの燃料極（アノード）や酸化剤極（カソード）に供給する必要があり、燃料電池システムでは、そのための機構として水素供給系および空気供給系が設けられている。
【００１９】
水素供給系において、アノードへの水素供給は、水素タンク２から水素タンク元弁３、減圧弁４および水素供給弁５を通じてなされる。水素タンク２から供給される高圧水素は、減圧弁４で機械的に所定の圧力まで減圧され、水素供給弁５で燃料電池スタック１での水素圧力が所望の水素圧に制御される。
【００２０】
また水素循環装置（循環ポンプまたはエゼクタ等）７は、アノードで消費されなかった水素を再循環させるために設置されている。アノードの水素圧は、コントローラ３０が圧力センサ６ａで検出した水素圧力をフィードバックして水素供給弁５を駆動することによって制御される。水素圧を所望の目標圧力に制御することによって、燃料電池スタック１が消費した分だけの水素が自動的に補われる。
【００２１】
また、パージ弁８は次のような役割を果たす。まず第１には、水素循環機能を確保するために水素供給系内に蓄積した窒素を排出する。水素を循環させて使用する場合、水素の循環に伴って系内に窒素やＣＯ等の不純物質が蓄積される場合があり、不純物質が過度に蓄積されると水素分圧が降下して燃料電池スタック１の効率低下に繋がると共に、循環ガスの平均質量が増加するため、水素循環装置７での水素循環流量が低下するので、このような場合には、パージ弁８を開放して水素をパージすることで、不純物質を水素と共に水素排気流路から系外に排出するのである。また第２には、燃料電池スタック１のセル電圧を回復させるために、ガス流路に詰まった水詰まりを吹き飛ばす。さらに第３には、起動時に水素供給系を水素で置換するために、水素供給系内のガスを排出する。
【００２２】
また、排水素処理装置９は、パージ弁８から排出される水素を可燃濃度未満の水素濃度になるように空気で希釈してシステム外へ排出するか、或いは、水素と空気を反応させて燃焼させることで排出水素濃度を下げる。
【００２３】
一方、空気供給系においては、カソードへの空気はコンプレッサ１０により供給される。加湿装置１１は供給する空気を加湿する。また、カソードの空気圧は、コントローラ３０が圧力センサ６ｂで検出した空気圧力をフィードバックして空気調圧弁１２を駆動することによって制御される。
【００２４】
また、本実施例の燃料電池システムでは、燃料電池スタック１を冷却する冷却機構が設けられている。冷却機構は、冷媒を循環させる冷却水循環流路および冷却水ポンプ１３を備え、例えば、水にエチレングリコール等の凍結防止剤を混入した冷却水を循環させて燃料電池スタック１を冷却し、これを最適な温度に維持する。
【００２５】
冷却機構の冷却水循環流路中には、ラジエタ１７および該ラジエタ１７へ風を通過させて冷却水を冷やすラジエタファン１８が設けられている。冷却水循環流路の冷却水温度は、温度センサ１４によって燃料電池１入口の温度が、また温度センサ１５によって燃料電池１出口の温度がそれぞれ検出されており、これらの検出結果に基づいてコントローラ３０によるラジエタファン１８の駆動制御により、冷却水温度が所望の温度になるように温度調整される。また、ラジエタ１７と並列にラジエタバイパス流路が設けられると共に、分岐部分に三方弁１６が設けられており、冷却水の温度に応じてこの三方弁１６が動作することで冷却液の流路が切り替えられる。
【００２６】
また、負荷系において、出力取り出し装置２０は、燃料電池スタック１から出力（電流または電力）を取り出して負荷部（車両を駆動するモータ；図示せず）へ供給する。ここで、出力取り出し装置２０の構成は、可変出力を取り出し可能とする構成や、或いは、固定抵抗の接続／非接続により取り出す出力を制御する構成などが考えられる。
【００２７】
さらに、コントローラ３０は、例えばＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺インターフェース等を有するマイクロコンピュータとして構成されており、燃料電池スタック１、水素供給系、空気供給系、冷却機構および負荷系の各種センサや他の各種計器からの検知信号に基づき水素供給系、空気供給系、冷却機構および負荷系の各構成要素の制御を行って（各種アクチュエータを駆動するなどして）、燃料電池システムの発電制御を行う。
【００２８】
図２において、コントローラ３０は、本発明の基本的な構成要素として、燃料ガス供給制御手段１０１、燃料ガス量推定手段１０３、酸化剤ガス量演算手段１０４、起動時酸化剤ガス流量演算手段１０５および酸化剤ガス供給制御手段１０６を備えているが、これらはＣＰＵ上で実行されるプログラムの機能的なまとまりを表したものである。
【００２９】
ここで、燃料ガス供給制御手段１０１は、起動要求に基づき燃料ガス供給を制御する。また燃料ガス量推定手段１０３は、電圧センサ２１（運転状態検出手段１０２）で検出した電圧（電気パラメータ）と燃料ガス供給制御手段１０１による燃料ガス供給量に基づいて、酸化剤極に存在する燃料ガス量を推定する。また酸化剤ガス量演算手段１０４は、燃料ガス量推定手段１０３による燃料ガス推定量に基づき該燃料ガスを希釈するための酸化剤ガス量を演算する。また起動時酸化剤ガス流量演算手段１０５は、酸化剤ガス量演算手段１０４による演算結果に基づき起動時の酸化剤ガス流量を演算する。さらに、酸化剤ガス供給制御手段１０６は、起動時酸化剤ガス流量演算手段１０５による演算結果に基づき酸化剤ガス供給量を制御する。
【００３０】
本発明は、酸化剤極の燃料ガス量を推定し、該燃料ガス推定量に基づき酸化剤極の燃料ガスを希釈するために供給する酸化剤ガス流量を演算して、透過によって酸化剤極に存在している燃料ガス量に応じて起動時の酸化剤ガス供給量を適切に設定する点に主たる特徴がある。
【００３１】
そのために、コントローラ３０においては、起動時に燃料ガス供給制御手段１０１による燃料ガス供給のみを行い、燃料ガス量推定手段１０３により、燃料ガス供給のみを行なっている間の電気パラメータ（電圧）および燃料ガス供給量に基づき酸化剤極に存在する燃料ガス量を推定し、酸化剤ガス供給を開始する際には、酸化剤ガス供給制御手段１０６により、酸化剤極の燃料ガス推定量に基づいて演算した起動時酸化剤ガス流量を供給するように制御する。
【００３２】
また、起動時に燃料ガス供給手段（水素供給系）による水素供給のみを行うと同時に、燃料電池スタック１の電圧が所定値（燃料電池スタック１を劣化させないための上限電圧）以下となるように電流（出力）取り出しを行って、酸化剤極の酸化剤ガスを消費させ、その後酸化剤ガス供給手段（空気供給系）による空気供給を開始して発電を開始する起動制御（いわゆる起動ＶＬＣ（Voltage Limit Control）制御；特開２００５−１５８５５３号公報および特開２００５−１５８５５５号公報参照）を行う場合には、コントローラ３０は図３に示すような構成、即ち図２の基本構成に出力取り出し手段１０７を付加した構成をとる。
【００３３】
ここで、出力取り出し手段１０７は、電圧センサ２１（運転状態検出手段１０２）で検出した電圧（電気パラメータ）と燃料ガス供給制御手段１０１による燃料ガス供給量に基づき出力取り出し装置２０を制御して、燃料電池スタック１から電流（出力）を取り出すもので、起動時に燃料ガス供給制御手段１０１による燃料ガス供給のみを行うと同時に、出力取り出し装置２０により燃料電池スタック１の電圧が所定値以下となるように電流（出力）を取り出すことで、上記起動ＶＬＣ制御を実現する。
【００３４】
またさらに、起動時の酸化剤ガス供給量をより適切に設定する場合には、コントローラ３０の燃料ガス量推定手段１０３において、電圧（電気パラメータ）および燃料ガス供給量に基づき推定した燃料ガス量に、燃料ガスのみを供給中に燃料極から酸化剤極へ透過した燃料ガス推定量を加えて、これを酸化剤極に存在する燃料ガス量として推定する。
【００３５】
ここで、停止中の酸化剤極のガス組成について考察する。燃料電池システム停止時には、停止ＶＬＣ制御（即ち、燃料電池システムの停止時に、酸化剤極への酸化剤ガス供給を停止後、水素循環装置７による水素（燃料ガス）循環を行うと共に電流（出力）取り出しを行って、酸化剤極の空気（酸化剤ガス）を消費させる停止制御）を行なうとして、停止直後に酸化剤極は窒素が多い状態である。また、放置後しばらくは燃料極から酸化剤極へ透過してきた水素（燃料ガス）は酸化剤極内に多く留まっている。その後、スロットル等から漏れて酸化剤極に入ってきた空気（酸化剤ガス）と水素（燃料ガス）が反応し、酸化剤極内では、空気（酸化剤ガス）が少しずつ増え、水素（燃料ガス）が少しずつ減っていく動きとなる。（但し、燃料極内に水素（燃料ガス）があるうちは、透過によって酸化剤極へ水素（燃料ガス）は補充されていくような動きとなる。）さらにその後、燃料極から透過する水素（燃料ガス）がなくなると、酸化剤極内の水素（燃料ガス）は酸素（酸化剤ガス）と反応することで徐々に減少してゼロとなり、逆に、空気（酸化剤ガス）濃度が上昇して最後は酸化剤極が空気（酸化剤ガス）で満たされることとなる。したがって、酸化剤極に酸素（酸化剤ガス）が多いときは水素（燃料ガス）が少ないときであり、酸素（酸化剤ガス）が少ないときほど水素（燃料ガス）が多いと考えられる。
【００３６】
本発明は、このような特性に着目して、起動時に燃料ガスのみを供給した際の電圧の立ち方に基づいて酸化剤極内の燃料ガス量を推定し、その燃料ガス推定量（電圧の立ち方）に基づいて、酸化剤極の燃料ガスを希釈するために供給すべき酸化剤ガス流量を演算するものであり、透過によって酸化剤極に存在している燃料ガス量に応じて、起動時の酸化剤ガス供給量を適切に決定する点に主たる特徴がある。
【００３７】
次に、以上のように構成される本実施例の燃料電池システムの起動時のコントローラ３０による運転制御について、図４〜図７のフローチャートおよび図８〜図１２の説明図を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、コントローラ３０は図３の構成を備えるものとして、起動ＶＬＣ制御を行う場合について説明する。
【００３８】
ここで、図４は燃料電池システムの起動時において通常運転を開始するまでの起動運転制御を説明するフローチャートであり、図５は燃料ガス量推定手段１０３による酸化剤極（カソード）の燃料ガス（水素）量を推定するサブルーチンのフローチャートであり、図６は酸化剤ガス量演算手段１０４および起動時酸化剤ガス流量演算手段１０５による目標空気流量（起動時酸化剤ガス流量）を演算するサブルーチンのフローチャートであり、図７は燃料ガス供給制御手段１０１および酸化剤ガス供給制御手段１０６による出力制御のサブルーチンを説明するフローチャートである。
【００３９】
また、図８は電圧パラメータに対する停止中のカソード内水素量を例示する説明図であり、図９は水素分圧差に対する起動ＶＬＣ中の透過水素流量を例示する説明図であり、図１０はカソード内水素量に対するカソードにおける希釈空気流量を例示する説明図である。またさらに、図１１は起動時に酸化剤極の水素が少ない場合の各諸量のタイムチャート、図１２は起動時に酸化剤極の水素が多い場合の各諸量のタイムチャートを示し、諸量として、（ａ）水素および空気圧力、（ｂ）空気流量（即ちコンプレッサ１０の回転数）、（ｃ）取り出し電流、（ｄ）燃料電池スタック１の電圧、（ｅ）酸化剤極内の水素量、（ｆ）排出水素濃度を示す。
【００４０】
図４のフローチャートにおいて、まず、ＦＶＬＣフラグをゼロにリセットする（ステップＳ１０１）。ここで、ＦＶＬＣフラグは、ＶＬＣ制御、即ち出力取り出し手段１０７による電流（出力）取り出しを行っているか否かを示すフラグであり、ＦＶＬＣフラグ＝１の時にはＶＬＣ制御が行われていることを示す。
【００４１】
次に、燃料ガス供給制御手段１０１の制御の下、水素供給系（燃料ガス供給手段）により燃料電池スタック１への水素（燃料ガス）供給を開始すると共に、タイマを起動する（ステップＳ１０２）。つまり、起動時には、水素供給系による水素供給のみが行われて、空気供給系（酸化剤ガス供給手段）による空気（酸化剤ガス）供給は行われていない。また、タイマは、コントローラ３０内のＣＰＵが持つソフトウェアタイマによって構成しても良いし、ＣＰＵ付属のハードウェアタイマによって構成しても良い。
【００４２】
次に、電圧センサ２１（運転状態検出手段１０２）により燃料電池スタック１の電圧を検出して、該検出結果Ｖｓを得る（ステップＳ１０３）。
【００４３】
次に、燃料ガス量推定手段１０３において、電圧センサ２１で検出した電圧Ｖｓと燃料ガス供給制御手段１０１による水素供給量に基づいて、酸化剤極に存在する水素量Ｑｓを推定し、燃料ガスのみを供給中に燃料極から酸化剤極へ透過した水素量Ｑｖを推定し、これら（ＱｓおよびＱｖ）を足し合わせて酸化剤極に存在する総水素量Ｑｈとして推定する（ステップＳ１０４）。この酸化剤極の水素量推定については、後で図５のサブルーチンを参照しながら詳細に説明する。
【００４４】
次に、ＦＶＬＣフラグ＝１であるか否かを判断する（ステップＳ１０５）。ここで、ＦＶＬＣフラグ＝０の時には、ステップＳ１０６へ進み、ＦＶＬＣフラグ＝１の時には、ステップＳ１０７へ進む。
【００４５】
ステップＳ１０５において、ＦＶＬＣフラグ＝０の（ＶＬＣ制御が行われていない）時には、燃料電池スタック１の電圧Ｖｓがクリップ電圧を超えたか否かを判断する（ステップＳ１０６）。ここで、燃料電池スタック１の電圧Ｖｓがクリップ電圧を超えていればステップＳ１０７へ進み、燃料電池スタック１の電圧Ｖｓがクリップ電圧を超えていなければステップＳ１１０に進む。ここで、燃料電池スタック１の電圧Ｖｓは、燃料電池スタック１の各セル電圧または数セル単位の電圧、或いは燃料電池スタック１の総電圧の何れであっても良い。また、クリップ電圧は、燃料電池スタック１を劣化させないための上限電圧に基づいて、電圧立ち上がり時のオーバーシュートを考慮して該上限電圧よりもやや低めに設定した電圧である。
【００４６】
また、ステップＳ１０５において、ＦＶＬＣフラグ＝１の（ＶＬＣ制御が行われている）時、或いはステップＳ１０６において燃料電池スタック１の電圧Ｖｓがクリップ電圧を超えた時には、ＦＶＬＣフラグに「１」をセットする（ステップＳ１０７）。
【００４７】
次に、出力取り出し手段１０７において、燃料電池スタック１の電圧Ｖｓと燃料ガス供給制御手段１０１による水素供給量Ｑｓに基づきＶＬＣ電流指令値（目標電流）を設定して、出力取り出し装置２０による燃料電池スタック１からの電流（出力）取り出しを行う（ステップＳ１０８）。
【００４８】
そして、タイマに基づき所定時間が経過したか否かを判断し（ステップＳ１０９）、タイマが所定時間を経過していなければステップＳ１０３に戻り、タイマが所定時間を経過していればＶＬＣ制御（出力取り出し装置２０による燃料電池スタック１からの電流（出力）取り出し）を終了してステップＳ１１１に進む。
【００４９】
また、ステップＳ１０５においてＦＶＬＣフラグ＝０で、且つステップＳ１０６において電圧Ｖｓがクリップ電圧を超えていない時には、タイマに基づき所定時間が経過したか否かを判断し（ステップＳ１１０）、タイマが所定時間を経過していなければステップＳ１０３に戻り、タイマが所定時間を経過していればステップＳ１１１に進む。
【００５０】
つまり、起動制御を開始して、燃料電池スタック１の電圧Ｖｓがクリップ電圧を超えるまでは、ステップＳ１０３〜Ｓ１０６およびＳ１１０を繰り返し、燃料電池スタック１の電圧Ｖｓがクリップ電圧を超えるとステップＳ１０３〜Ｓ１０５およびＳ１０７〜Ｓ１０９を繰り返してＶＬＣ制御を行い、ステップＳ１０９でタイマが所定時間を経過した時にＶＬＣ制御を終了してステップＳ１１１に移行する。また、燃料電池スタック１の電圧Ｖｓがクリップ電圧を超えない（ＶＬＣ制御は行われない）場合でも、ステップＳ１１０でタイマが所定時間を経過した時にはステップＳ１１１に移行する。
【００５１】
次に、酸化剤ガス量演算手段１０４において、燃料ガス量推定手段１０３により推定した酸化剤極に存在する総水素量Ｑｈに基づき該燃料ガスを希釈するための酸化剤ガス量を演算し、起動時酸化剤ガス流量演算手段１０５において、酸化剤ガス量演算手段１０４による演算結果に基づき目標空気流量（起動時の酸化剤ガス流量）を演算する（ステップＳ１１１）。この目標空気流量の演算については、後で図６のサブルーチンを参照しながら説明する。
【００５２】
次に、酸化剤ガス供給制御手段１０６において、ステップＳ１１１の（起動時酸化剤ガス流量演算手段１０５による）演算結果に基づき空気供給量の制御を開始する（ステップＳ１１２）。
【００５３】
さらに、燃料ガス供給制御手段１０１による水素供給系における水素圧力制御、並びに酸化剤ガス供給制御手段１０６による空気供給系における空気圧力制御を実行し（ステップＳ１１３）、出力取り出し手段１０７の制御の下、出力取り出し装置２０による燃料電池スタック１からの出力取り出しを行い（ステップＳ１１４）、通常運転に移行する。ここで、圧力制御については、後で図７のサブルーチンを参照しながら詳細に説明する。
【００５４】
次に、燃料ガス量推定手段１０３による酸化剤極の水素量推定（ステップＳ１０４）について、図５のサブルーチンを参照しながら詳細に説明する。
【００５５】
まず、電圧センサ２１で検出した燃料電池スタック１の電圧Ｖｓに基づき、電圧パラメータＳ（ｋ）を演算する（ステップＳ２０１）。電圧パラメータＳ（ｋ）は、サンプリング時間をＴsampとするとき、「Ｓ（ｋ）＝Ｓ（ｋ−１）＋Ｖｓ＊Ｔsamp」として、サンプリング毎にその時の燃料電池スタック１の電圧Ｖｓを足し込んでいき、燃料電池スタック１の電圧Ｖｓの時間積分により演算する。このように、電圧パラメータＳ（ｋ）は、水素を供給開始した時点から電圧Ｖsの積分を開始することによって演算される値であり、ステップＳ１０２における燃料ガス供給制御手段１０１からの出力(燃料ガス供給量)信号が、電圧を積分する際のトリガ信号として用いられることとなる。
【００５６】
次に、燃料電池システム停止中の酸化剤極内の水素量Ｑｓを「電圧パラメータＳ（ｋ）に対する停止中の酸化剤極内水素量Ｑｓの特性マップ（図８参照）」に基づき求める（ステップＳ２０２）。ここで、燃料電池スタック１のセル電圧（即ち電圧パラメータ）は、燃料極と酸化剤極の相対的な電位差であり、酸化剤極内に水素量が多いと相対的電位差は縮まり、酸化剤極内に水素量が少ないと相対的電位差は広がるので、図８に示すようにほぼ逆比例の特性を持つ。なお、図８の「電圧パラメータＳ（ｋ）に対する停止中の酸化剤極内水素量Ｑｓの特性マップ」は予め実験的に求めておく。
【００５７】
大まかに酸化剤極内の水素量を求めて起動時の空気供給量を設定する場合には、ステップＳ２０２で求めた酸化剤極内水素量Ｑｓをそのまま用いても良いが、起動時の酸化剤ガス供給量をより適切に設定する場合には、電気パラメータ（電圧）および燃料ガス供給量に基づき推定した燃料ガス量に、燃料ガスのみを供給中に燃料極から酸化剤極へ差圧によって透過した燃料ガス推定量を加えて、これを酸化剤極に存在する燃料ガス量として推定する。以下のステップＳ２０３〜Ｓ２０８は、透過水素量Ｑｖを推定し、上記酸化剤極内水素量Ｑｓにこれを加えて、酸化剤極内総水素量Ｑｈを推定する処理である。
【００５８】
まず、燃料極の水素分圧を検出し（ステップＳ２０３）、酸化剤極の水素分圧を検出し（ステップＳ２０４）、両者から水素分圧差ｄＰを求める（ステップＳ２０５）。例えば、燃料極側の水素分圧は、ほぼ水素で満たされているので圧力センサ６ａの検出結果をそのまま用い、他方、酸化剤極側の水素分圧は、ステップＳ２０２で求めた酸化剤極内水素量Ｑｓと酸化剤極の容積との比を圧力センサ６ｂの検出結果に掛け合わせることで求めれば良い。
【００５９】
次に、図９の「水素分圧差ｄＰに対するＶＬＣ中の透過水素流量Ｆｖの特性マップ」に基づき、ＶＬＣ中の透過水素流量Ｆｖを求める（ステップＳ２０２）。水素分圧差ｄＰが大きいほど透過水素流量Ｆｖは多くなるので、ほぼ逆比例の特性を持つ。なお、図９の「水素分圧差ｄＰに対するＶＬＣ中の透過水素流量Ｆｖの特性マップ」は予め実験的に求めておく。
【００６０】
次に、ＶＬＣ中の透過水素量Ｑｖを演算する（ステップＳ２０７）。ＶＬＣ中の透過水素量Ｑｖ（ｋ）は、サンプリング時間をＴsampとするとき、「Ｑｖ（ｋ）＝Ｑｖ（ｋ−１）＋Ｆｖ＊Ｔsamp」として、サンプリング毎にその時のＶＬＣ中の透過水素流量Ｆｖを足し込んでいき、ＶＬＣ中の透過水素流量Ｆｖの時間積分により演算する。
【００６１】
さらに、ステップＳ２０２で求めた停止中の酸化剤極内の水素量Ｑｓ（ｋ）と、ステップＳ２０７で求めたＶＬＣ中の透過水素量Ｑｖ（ｋ）とを足し合わせて、酸化剤極内の総水素量Ｑｈ（ｋ）を求める（ステップＳ２０８）。
【００６２】
次に、目標空気流量（起動時の酸化剤ガス流量）の演算（ステップＳ１１１）について、図６のサブルーチンを参照しながら説明する。
【００６３】
まず、酸化剤ガス量演算手段１０４において、ステップＳ１０４で燃料ガス量推定手段１０３により推定した酸化剤極に存在する総水素量Ｑｈに基づき、該総水素量Ｑｈを希釈するための空気流量Ｆｈを、図１０の特性マップを参照して求める（ステップＳ３０１）。ここで、酸化剤極において希釈に要する空気流量Ｆｈは、酸化剤極内水素量Ｑｈにほぼ比例して増加する。なお、図１０の「酸化剤極内水素量Ｑｈに対し酸化剤極において希釈に要する空気流量Ｆｈの特性マップ」は予め実験的に求めておく。
【００６４】
次に、起動時酸化剤ガス流量演算手段１０５において、酸化剤ガス量演算手段１０４による演算結果（ステップＳ３０１）に基づき、目標空気流量（起動時の酸化剤ガス流量）Ｆairを演算する（ステップＳ３０２）。ここでは、ステップＳ３０１で求めた酸化剤極において希釈に要する空気流量Ｆｈをそのまま用いる。
【００６５】
さらに、圧力制御（ステップＳ１１３）について、図７のサブルーチンを参照しながら詳細に説明する。
【００６６】
まず、燃料ガス供給制御手段１０１において、目標水素圧力を演算し（ステップＳ４０１）、該目標水素圧力となるように水素供給系における水素圧力制御を行う（ステップＳ４０２）。この水素圧力制御は、圧力センサ６ａで検出した水素圧力をフィードバックして水素供給弁５を駆動することによって行われる。
【００６７】
また、酸化剤ガス供給制御手段１０６において、目標空気圧力を目標水素圧力と同じ値に設定して、該目標空気圧力となるように空気供給系における空気圧力制御を行う（ステップＳ４０３）。この空気圧力制御は、圧力センサ６ｂで検出した空気圧力をフィードバックして空気調圧弁１２を駆動することによって行われる。
【００６８】
次に、図１１および図１２のタイムチャートを参照して、各諸量の変化について説明する。図１１の起動時に酸化剤極の水素が少ない場合は、燃料電池システムが停止してから起動を開始するまでの期間が相対的に長く、起動開始時点で、停止中に燃料極から酸化剤極へ透過してきた水素は酸素と反応してほぼ無くなっている状態（同図（ｅ）参照）であり、また、図１２の起動時に酸化剤極の水素が多い場合は、燃料電池システムが停止してから起動を開始するまでの期間が相対的に短く、起動開始時点で、停止中に燃料極から酸化剤極へ透過してきた水素がまだ残っている状態（同図（ｅ）参照）である。
【００６９】
したがって、燃料電池スタック１に水素のみを供給し始めると、図１１では酸化剤極に水素が残っておらず酸素量が相対的に多いことから、図１２に比べて、燃料電池スタック１の電圧Ｖｓ（図（ｄ）参照）の立ち方が大きく、クリップ電圧により早く到達して、より早い時間にＶＬＣ制御が開始されることになる。また、ＶＬＣ制御期間中の取り出し電流量（図（ｃ）参照）も、図１１の方が多く取り出されることになる。なお、図中、目標電流は破線で、実電流は実線で示されている。
【００７０】
次に、ＶＬＣ制御が終了して空気供給開始後の空気流量（図（ｂ）参照）について考察する。まず、上述のように、酸化剤極内の水素量が（図（ｅ）参照）、図１２は図１１に比べて、起動開始時に酸化剤極に残っていた停止中透過水素の分だけ多い（ＶＬＣ制御中の透過水素はほぼ変わらず）ので、酸化剤極で水素を希釈するために必要となる空気流量も、その分、より多くなっている。
【００７１】
このように、本実施例では、透過によって酸化剤極に存在している水素量に応じて起動時の空気供給量を適切に設定するので、逆に、図１１では、起動開始時に酸化剤極に停止中透過水素が残っていない分だけ、空気流量を減量することができ、燃料電池システムの音振性能をより向上させることができる。
【００７２】
以上説明したように、本実施例の燃料電池システムでは、電解質膜を挟んで配置された燃料極および酸化剤極を備え、該燃料極および該酸化剤極にそれぞれ供給される水素（燃料ガス）および空気（酸化剤ガス）の電気化学反応により発電を行う燃料電池スタック１と、燃料電池スタック１に水素を供給する水素供給系（燃料ガス供給手段）と、燃料電池スタック１に空気を供給する空気供給系（酸化剤ガス供給手段）と、燃料電池スタック１の電圧（電気パラメータ）を検出する電圧センサ（運転状態検出手段）２１と、を備え、コントローラ３０において、燃料ガス供給制御手段１０１により起動要求に基づき水素供給を制御し、燃料ガス量推定手段１０３により、電圧センサ２１で検出した電圧と燃料ガス供給制御手段１０１による水素供給量に基づいて、酸化剤極に存在する水素量を推定し、酸化剤ガス量演算手段１０４により、燃料ガス量推定手段１０３による水素推定量に基づき水素を希釈するための空気量を演算し、起動時酸化剤ガス流量演算手段１０５により、酸化剤ガス量演算手段１０４による演算結果に基づき起動時の空気流量を演算し、酸化剤ガス供給制御手段１０６により、起動時酸化剤ガス流量演算手段１０５による演算結果に基づき空気供給量を制御する。
【００７３】
なお、起動時に燃料ガス供給制御手段１０１による水素供給のみを行い、燃料ガス量推定手段１０３は、該水素供給のみを行なっている間の電圧および水素供給量に基づき酸化剤極に存在する水素量を推定し、酸化剤ガス供給を開始する際には、酸化剤ガス供給制御手段１０６は、酸化剤極の水素推定量に基づいて演算した起動時空気流量を供給するように制御する。
【００７４】
このように、起動時に水素のみを供給した際の燃料電池スタック１の電圧の立ち方に基づいて酸化剤極内の水素量を推定し、該推定量（電圧の立ち方）に基づいて、酸化剤極の水素を希釈するために供給すべき空気流量を演算するので、停止中の透過によって酸化剤極に存在している水素量に応じて、起動時の空気供給量を適切に決定することができ、燃料電池システムの音振性能を向上させることができる。
【００７５】
また本実施例では、出力取り出し手段１０７において、電圧センサ２１（運転状態検出手段１０２）で検出した電圧（電気パラメータ）と燃料ガス供給制御手段１０１による水素供給量に基づき出力取り出し装置２０を制御して、燃料電池スタック１から電流（出力）を取り出すようにし、起動時に、燃料ガス供給制御手段１０１による水素供給のみを行うと同時に、出力取り出し装置２０により燃料電池スタック１の電圧が所定値以下となるように電流（出力）を取り出すことで、起動ＶＬＣ制御を実現する。
【００７６】
このように、起動時に水素のみを供給して起動ＶＬＣ制御を行う際の電圧の立ち方に基づき酸化剤極内の水素量を推定し、該水素推定量（電圧の立ち方）に基づき酸化剤極の水素を希釈するために供給すべき空気流量を演算するので、透過によって酸化剤極に存在している水素量に応じて、起動時の空気供給量を適切に決定することができ、その結果として、燃料電池システムの音振性能を向上させることができる。
【００７７】
また本実施例では、起動時の酸化剤ガス供給量をより適切に設定する場合には、コントローラ３０の燃料ガス量推定手段１０３において、電圧（電気パラメータ）および燃料ガス供給量に基づき推定した水素量に、水素のみを供給中に燃料極から酸化剤極へ透過した水素推定量を加えて、これを酸化剤極に存在する燃料ガス量として推定する。
【００７８】
このように、起動時に水素のみを供給する際（して起動ＶＬＣ制御を行う際）の電圧の立ち方に基づいて酸化剤極内の水素量を推定すると同時に、水素のみを供給している最中に透過する水素量をも推定し、これらから求めたカソード内の水素総量に基づいて、その後に供給する水素希釈のための空気流量を演算するので、起動時に空気を供給する際に、酸化剤極に存在している水素を希釈するために必要な空気流量を、より精度良く演算することが可能となる。
【００７９】
さらに、本実施例では、水素のみを供給している期間での電圧を時間で積分した値（電圧パラメータＳ（ｋ））が大きいほど、燃料ガス量推定手段１０３において酸化剤極に存在する水素量が少ないと推定し、酸化剤ガス量演算手段１０４において水素を希釈するための空気量を減量する。このように、水素のみ供給中の電圧値のプロファイル（電圧の時間積分値）から、透過により酸化剤極に存在している水素量を演算するので、簡単な演算で、透過によって酸化剤極に存在している水素量を推定することが可能となり、その後の空気供給量を適切に設定することが可能となる。
【００８０】
なお、本実施例では、起動ＶＬＣ制御を組み入れた起動制御を例示したが、起動ＶＬＣ制御を伴わない起動制御においても適用することが可能である。すなわち、起動時に燃料ガス供給制御手段１０１による水素（燃料ガス）供給のみを行うが、出力取り出し装置２０による電流（出力）取り出しを行わずに、燃料ガス量推定手段１０３により、水素供給のみを行なっている間の電圧（電気パラメータ）および水素供給量に基づき酸化剤極に存在する水素量を推定し、空気（酸化剤ガス）供給を開始する際には、酸化剤ガス供給制御手段１０６により、酸化剤極の水素推定量に基づいて演算した起動時酸化剤ガス流量を供給するように制御するものである。これによっても、停止中の透過によって酸化剤極に存在している水素量に応じて、起動時の空気供給量を適切に決定することができ、燃料電池システムの音振性能を向上させることができる。
【００８１】
（変形例）
上述のように、実施例１では、水素のみを供給している期間での電圧を時間で積分した値（電圧パラメータＳ（ｋ））が大きいほど、燃料ガス量推定手段１０３において酸化剤極に存在する水素量が少ないと推定し、酸化剤ガス量演算手段１０４において水素を希釈するための空気量を減量することとしたが、以下のような変形が可能である。
【００８２】
（１）水素のみを供給している期間での電圧の最大値が大きいほど、燃料ガス量推定手段１０３において酸化剤極に存在する水素量が少ないと推定し、酸化剤ガス量演算手段１０４において水素を希釈するための空気量を減量する。
【００８３】
具体的には、例えば、図５のステップＳ２０１における電圧パラメータの演算を、サンプリング時間毎に行う演算「Ｓ（ｋ）＝ｍａｘ｛Ｓ（ｋ−１），Ｖｓ｝」に置き換え、ステップＳ２０２で参照する「電圧パラメータＳ（ｋ）に対する停止中の酸化剤極内水素量Ｑｓの特性マップ」を電圧パラメータの最大値のものに置き換えればよい。
【００８４】
このように、水素のみ供給中の電圧値のプロファイル（電圧の最大値）から、透過により酸化剤極に存在している水素量を演算するので、簡単な演算で、透過によって酸化剤極に存在している水素量を推定することが可能となり、その後の空気供給量を適切に設定することが可能となる。
【００８５】
（２）水素のみを供給している期間で電圧が所定値を超えている継続時間が長いほど、燃料ガス量推定手段１０３において酸化剤極に存在する燃料ガス量が少ないと推定し、酸化剤ガス量演算手段１０４において水素を希釈するための空気量を減量する。
【００８６】
具体的には、例えば、図５のステップＳ２０１における電圧パラメータの演算を、サンプリング時間毎に行う演算「Ｖｓ＞所定値の時はカウンタＣｖ＝Ｃｖ＋１、Ｖｓ≦所定値の時はカウンタＣｖ＝Ｃｖ」に置き換え、ステップＳ２０２で参照する特性マップを「電圧が所定値を超えている継続時間Ｃｖに対する停止中の酸化剤極内水素量Ｑｓの特性マップ」に置き換えればよい。
【００８７】
このように、水素のみ供給中の電圧値のプロファイル（所定値以上の電圧の継続時間）から、透過により酸化剤極に存在している水素量を演算するので、簡単な演算で、透過によって酸化剤極に存在している水素量を推定することが可能となり、その後の空気供給量を適切に設定することが可能となる。
【００８８】
（３）水素のみを供給している期間での電流の最大値が大きいほど、燃料ガス量推定手段１０３において酸化剤極に存在する水素量が少ないと推定し、酸化剤ガス量演算手段１０４において水素を希釈するための空気量を減量する。
【００８９】
具体的には、例えば、図５のステップＳ２０１における電圧パラメータの演算を、サンプリング時間毎に行う電流パラメータの演算「Ｓ（ｋ）＝ｍａｘ｛Ｓ（ｋ−１），Ｉｓ｝」に置き換え、ステップＳ２０２で参照する特性マップを「電流パラメータＳ（ｋ）に対する停止中の酸化剤極内水素量Ｑｓの特性マップ」として電流の最大値のものに置き換えればよい。ここでＩｓは、ＶＬＣ制御時に出力取り出し装置２０において燃料電池スタック１から取り出す実電流値である。換言すれば、燃料電池スタック１から取り出す電流は、上述した燃料電池スタック１の電圧以外にも、燃料電池スタック１の電気パラメータの一つであり、この出力取り出し装置２０は、燃料電池スタック１の電気パラメータを検出する運転状態検出手段としての機能を担っている。
【００９０】
このように、水素のみ供給中の電流値のプロファイル（電流の最大値）から、透過により酸化剤極に存在している水素量を演算するので、簡単な演算で、透過によって酸化剤極に存在している水素量を推定することが可能となり、その後の空気供給量を適切に設定することが可能となる。
【００９１】
（４）水素のみを供給している期間で電流値が所定値を超えている継続時間が長いほど、燃料ガス量推定手段１０３において酸化剤極に存在する燃料ガス量が少ないと推定し、酸化剤ガス量演算手段１０４において水素を希釈するための空気量を減量する。
【００９２】
具体的には、例えば、図５のステップＳ２０１における電圧パラメータの演算を、サンプリング時間毎に行う電流パラメータの演算「Ｉｓ＞所定値の時はカウンタＣｉ＝Ｃｉ＋１、Ｉｓ≦所定値の時はカウンタＣｉ＝Ｃｉ」に置き換え、ステップＳ２０２で参照する特性マップを「電流が所定値を超えている継続時間Ｃｉに対する停止中の酸化剤極内水素量Ｑｓの特性マップ」に置き換えればよい。
【００９３】
このように、水素のみ供給中の電流値のプロファイル（所定値以上の電流の継続時間）から、透過により酸化剤極に存在している水素量を演算するので、簡単な演算で、透過によって酸化剤極に存在している水素量を推定することが可能となり、その後の空気供給量を適切に設定することが可能となる。
【００９４】
（５）水素のみを供給している期間で電流値を時間で積分した値が大きいほど、燃料ガス量推定手段１０３において酸化剤極に存在する燃料ガス量が少ないと推定し、酸化剤ガス量演算手段１０４において水素を希釈するための空気量を減量する。
【００９５】
具体的には、例えば、図５のステップＳ２０１における電圧パラメータの演算を、サンプリング時間毎に行う電流パラメータの演算「Ｓ（ｋ）＝Ｓ（ｋ−１）＋Ｉｓ＊Ｔsamp」に置き換え、ステップＳ２０２で参照する特性マップを「電流パラメータＳ（ｋ）に対する停止中の酸化剤極内水素量Ｑｓの特性マップ」に置き換えればよい。
【００９６】
このように、水素のみ供給中の電流値のプロファイル（電流の時間積分値）から、透過により酸化剤極に存在している水素量を演算するので、簡単な演算で、透過によって酸化剤極に存在している水素量を推定することが可能となり、その後の空気供給量を適切に設定することが可能となる。
【実施例２】
【００９７】
次に、本発明の実施例２に係る燃料電池システムについて説明する。実施例２の燃料電池システムの構成は、実施例１の構成（図１）と同等であり、各構成要素の具体的説明を省略する。
【００９８】
本実施例の燃料電池システムは、起動時に、水素（燃料ガス）および空気（酸化剤ガス）の供給圧力を通常発電時よりも高い圧力に設定して高圧起動制御を行うものであり、そのために、コントローラ４０の構成は、図１３に示すように、図３の構成に対して、目標酸化剤ガス圧力演算手段１０８および圧力維持酸化剤ガス流量演算手段１０９が付加された構成となっている。なお、燃料ガス供給制御手段１０１、燃料ガス量推定手段１０３、酸化剤ガス量演算手段１０４、起動時酸化剤ガス流量演算手段１０５、酸化剤ガス供給制御手段１０６および出力取り出し手段１０７の基本的機能は実施例１と同等である。
【００９９】
ここで、目標酸化剤ガス圧力演算手段１０８は起動時の空気（酸化剤ガス）の目標圧力を演算し、圧力維持酸化剤ガス流量演算手段１０９は目標酸化剤ガス圧力演算手段１０８の演算結果に基づき圧力維持に必要な酸化剤ガス流量を演算するものとし、起動時酸化剤ガス流量演算手段１０５は、酸化剤ガス量演算手段１０４および圧力維持酸化剤ガス流量演算手段１０９による演算結果に基づき起動時の酸化剤ガス流量を演算することとなる。
【０１００】
より具体的には、起動時酸化剤ガス流量演算手段１０５において、酸化剤ガス量演算手段１０４または圧力維持酸化剤ガス流量演算手段１０９による演算結果の内、大きい方の値に基づき起動時の酸化剤ガス流量を演算する。
【０１０１】
また、本実施例の高圧起動制御では、燃料ガス供給制御手段１０１および酸化剤ガス供給制御手段１０６において、水素（燃料ガス）のみを供給した後に空気（酸化剤ガス）を供給してガス圧力を上昇させる際のガス圧力は、空気圧力が水素圧力と同等になってから、水素と空気の圧力を一致させるようにして上昇させる。
【０１０２】
次に、本実施例の燃料電池システムの起動時のコントローラ３０による運転制御について説明する。本実施例においても実施例１と同様に、起動ＶＬＣ制御を伴った起動制御を行うものであり、コントローラ３０が行う全体的な制御、並びに燃料ガス量推定手段１０３による酸化剤極の水素量推定（ステップＳ１０４）については、実施例１（図５および図６）と同等であるので説明を省略し、目標空気流量（起動時の酸化剤ガス流量）の演算（ステップＳ１１１）、並びに圧力制御（ステップＳ１１３）について、図１４および図１５のサブルーチン並びに図１６の説明図を参照しながら詳細に説明する。
【０１０３】
ここで、図１４は酸化剤ガス量演算手段１０４、目標酸化剤ガス圧力演算手段１０８、圧力維持酸化剤ガス流量演算手段１０９および起動時酸化剤ガス流量演算手段１０５による目標空気流量（起動時酸化剤ガス流量）を演算するサブルーチンのフローチャートであり、図１５は燃料ガス供給制御手段１０１および酸化剤ガス供給制御手段１０６による出力制御のサブルーチンを説明するフローチャートであり、図１６は酸化剤極の目標圧力に対する圧力維持空気流量Ｆｐを例示する説明図である。
【０１０４】
まず、目標空気流量（起動時の酸化剤ガス流量）の演算（ステップＳ１１１）について、図１４のサブルーチンを参照しながら説明する。
【０１０５】
まず、酸化剤ガス量演算手段１０４において、ステップＳ１０４で燃料ガス量推定手段１０３により推定した酸化剤極に存在する総水素量Ｑｈに基づき、該総水素量Ｑｈを希釈するための空気流量Ｆｈを、図１０の特性マップを参照して求める（ステップＳ５０１）。ここでの処理は、実施例１の図６におけるステップＳ３０１と同等である。
【０１０６】
次に、目標酸化剤ガス圧力演算手段１０８において起動時の空気の目標圧力を演算する（ステップＳ１０２）。高圧起動制御は、そもそも水素を高圧で供給することで燃料極内の残留ガス（酸素および窒素等）を迅速に排出して、燃料極を水素置換するために行うものであるから、これに必要な水素の目標圧力がまず設定されることになる。したがって、空気の目標圧力は水素の目標圧力と同等であっても良いし、それに基づき別途設定された値であっても良い。
【０１０７】
次に、圧力維持酸化剤ガス流量演算手段１０９において、目標酸化剤ガス圧力演算手段１０８で設定された空気の目標圧力に基づき該目標圧力維持に必要な圧力維持空気流量Ｆｐを演算する（ステップＳ５０３）。具体的に、圧力維持空気流量Ｆｐは、図１６の特性マップを参照して求める。なお、図１６の「酸化剤極の目標圧力に対する圧力維持空気流量Ｆｐの特性マップ」は予め実験的に求めておく。
【０１０８】
さらに、起動時酸化剤ガス流量演算手段１０５において、酸化剤ガス量演算手段１０４で求めた水素希釈空気流量Ｆｈと、圧力維持酸化剤ガス流量演算手段１０９で求めた圧力維持空気流量Ｆｐの内、大きい方の値を起動時の目標空気流量Ｆairとして設定する（ステップＳ５０４）。
【０１０９】
さらに、圧力制御（ステップＳ１１３）について、図１５のサブルーチンを参照しながら詳細に説明する。
【０１１０】
まず、酸化剤ガス供給制御手段１０６により空気圧力の制御を実行する（ステップＳ６０１）が、この時、ＶＬＣ制御時に燃料ガス供給制御手段１０１において演算実行された水素の実圧力を空気圧力の目標値として制御を行う。なお、空気圧力制御は、圧力センサ６ｂで検出した空気圧力をフィードバックして空気調圧弁１２を駆動することによって行い、水素圧力制御は、圧力センサ６ａで検出した水素圧力をフィードバックして水素供給弁５を駆動することによって行う。
【０１１１】
次に、圧力センサ６ｂで検出した空気圧力が圧力センサ６ａで検出した水素圧力に到達したか否かを判断する（ステップＳ６０２）。空気圧力が水素圧力に到達していなければ、空気圧力が水素圧力に到達するまで、ステップＳ６０１の圧力制御を継続する。
【０１１２】
また、ステップＳ６０２において、空気圧力が水素圧力に到達すると、燃料ガス供給制御手段１０１において目標水素圧力を上昇させ（ステップＳ６０３）、酸化剤ガス供給制御手段１０６による空気圧力の制御、並びに燃料ガス供給制御手段１０１による水素圧力の制御を実行する（ステップＳ６０４）。この時、目標空気圧力を水素の実圧力に設定して、水素と空気の圧力を一致させるようにして上昇させる。
【０１１３】
次に、図１７および図１８を参照して、各諸量の時間的推移について説明する。ここで、図１７は起動時に酸化剤極の水素が少ない場合の各諸量のタイムチャート、図１８は起動時に酸化剤極の水素が多い場合の各諸量のタイムチャートを示し、諸量として、（ａ）水素および酸素圧力、（ｂ）空気流量（即ちコンプレッサ１０の回転数）、（ｃ）取り出し電流、（ｄ）燃料電池スタック１の電圧、（ｅ）酸化剤極内の水素量、（ｆ）排出水素濃度を示す。
【０１１４】
図１７の起動時に酸化剤極の水素が少ない場合は、燃料電池システムが停止してから起動を開始するまでの期間が相対的に長く、起動開始時点で、停止中に燃料極から酸化剤極へ透過してきた水素は酸素と反応してほぼ無くなっている状態（同図（ｅ）参照）であり、また、図１８の起動時に酸化剤極の水素が多い場合は、燃料電池システムが停止してから起動を開始するまでの期間が相対的に短く、起動開始時点で、停止中に燃料極から酸化剤極へ透過してきた水素がまだ残っている状態（同図（ｅ）参照）である。
【０１１５】
したがって、燃料電池スタック１に水素のみを供給し始めると、図１７では酸化剤極に水素が残っておらず酸素量が相対的に多いことから、図１８に比べて、燃料電池スタック１の電圧Ｖｓ（図（ｄ）参照）の立ち方が大きく、クリップ電圧により早く到達して、より早い時間にＶＬＣ制御が開始されることになる。また、ＶＬＣ制御期間中の取り出し電流量（図（ｃ）参照）も、図１７の方が多く取り出されることになる。なお、図中、目標電流は破線で、実電流は実線で示されている。以上、ＶＬＣ制御終了までの各諸量の時間的推移は実施例１と同様である。
【０１１６】
次に、ＶＬＣ制御が終了して空気供給開始後の諸量の時間的推移について考察する。まず、水素圧力および空気圧力（図（ａ）参照）についてみると、ＶＬＣ制御が終了後（水素のみ供給後）に空気を供給してガス圧力を上昇させる際のガス圧力は、空気圧力が水素圧力と同等になってから、水素と空気の圧力を一致させるようにして上昇させている。
【０１１７】
また、空気流量（図（ｂ）参照）については、上述のように、酸化剤極内の水素量が（図（ｅ）参照）、図１８は図１７に比べて、起動開始時に酸化剤極に残っていた停止中透過水素の分だけ多い（ＶＬＣ制御中の透過水素はほぼ変わらず）ので、酸化剤極で水素を希釈するために必要となる空気流量も、その分、より多くなっている。
【０１１８】
このように、本実施例でも、透過によって酸化剤極に存在している水素量に応じて起動時の空気供給量を適切に設定するので、逆に、図１７では、起動開始時に酸化剤極に停止中透過水素が残っていない分だけ、空気流量を減量することができ、燃料電池システムの音振性能をより向上させることができる。
【０１１９】
以上説明したように、本実施例の燃料電池システムでは、目標酸化剤ガス圧力演算手段１０８により起動時の空気（酸化剤ガス）の目標圧力を演算し、圧力維持酸化剤ガス流量演算手段１０９により目標酸化剤ガス圧力演算手段１０８の演算結果に基づき圧力維持に必要な酸化剤ガス流量を演算し、起動時酸化剤ガス流量演算手段１０５においては、酸化剤ガス量演算手段１０４および圧力維持酸化剤ガス流量演算手段１０９による演算結果に基づき起動時の酸化剤ガス流量を演算する。
【０１２０】
このように、起動時に水素のみを供給して（起動ＶＬＣ制御を行って）いる際の電圧の立ち方に基づいて酸化剤極内の水素量を推定し、その推定量（電圧の立ち方）に基づいて、酸化剤極の水素を希釈するために供給する空気流量を演算し、その後の高圧起動のために必要な空気流量と合わせて、その後に供給する空気流量を演算するので、透過によって酸化剤極に存在している水素量と、高圧起動時に圧力を上げるために必要な空気流量に応じて、起動時の空気供給量を適切に決定することができ、その結果として、燃料電池システムの音振性能を向上させることができる。
【０１２１】
より具体的には、起動時酸化剤ガス流量演算手段１０５において、酸化剤ガス量演算手段１０４または圧力維持酸化剤ガス流量演算手段１０９による演算結果の内、大きい方の値に基づき起動時の酸化剤ガス流量を演算する。
【０１２２】
これにより、起動時に水素のみを供給して（起動ＶＬＣ制御を行って）いる際の電圧の立ち方に基づいて酸化剤極内の水素量を推定し、その推定量（電圧の立ち方）に基づいて、酸化剤極の水素を希釈するための空気流量を演算し、その後の高圧起動のために必要な空気流量とのセレクトハイによって供給すべき空気流量を演算するので、透過によって酸化剤極に存在している水素量と、高圧起動時に圧力を上げるために必要な空気流量に応じて、起動時の空気供給量を容易な演算で適切に決定することができ、その結果として、燃料電池システムの音振性能を向上させることができる。
【０１２３】
さらに、本実施例の高圧起動制御では、燃料ガス供給制御手段１０１および酸化剤ガス供給制御手段１０６において、水素（燃料ガス）のみを供給した後に空気（酸化剤ガス）を供給してガス圧力を上昇させる際のガス圧力は、空気圧力が水素圧力と同等になってから、水素と空気の圧力を一致させるようにして上昇させる。このように、空気を供給すると同時に圧力を上昇させる際に、空気圧力が水素圧力に追いついてから、水素と空気の圧力を同じ圧力に制御しながら上昇させるので、差圧が過大となることを防止しながら、水素圧力および空気圧力を上昇させることができる。
【実施例３】
【０１２４】
次に、本発明の実施例３に係る燃料電池システムについて説明する。実施例３の燃料電池システムの構成は、実施例１の構成（図１）と同等であり、各構成要素の具体的説明を省略する。
【０１２５】
本実施例の燃料電池システムも、実施例２と同様に高圧起動制御を行うものであり、コントローラ４０の構成は図１３に示される通りである。各構成要素の機能は、実施例２と同等であるので説明を省略する。
【０１２６】
なお、実施例２では、燃料ガス供給制御手段１０１および酸化剤ガス供給制御手段１０６において、水素（燃料ガス）のみを供給した後に空気（酸化剤ガス）を供給してガス圧力を上昇させる際のガス圧力は、空気圧力が水素圧力と同等になってから、水素と空気の圧力を一致させるようにして上昇させたが、本実施例では、空気圧力と水素圧力の差圧が所定値以下になったとき、該差圧を維持しながら水素圧力を空気圧力よりも先行させて上昇させる点が異なる。
【０１２７】
次に、本実施例の燃料電池システムの起動時のコントローラ３０による運転制御について説明する。本実施例においても実施例２と同様に、起動ＶＬＣ制御および高圧起動制御を伴った起動制御を行うものであり、コントローラ３０が行う全体的な制御、並びに燃料ガス量推定手段１０３による酸化剤極の水素量推定（ステップＳ１０４）については、実施例１（図５および図６）と同等であるので説明を省略し、目標空気流量（起動時の酸化剤ガス流量）の演算（ステップＳ１１１）については、実施例２（図１４）と同等であるので説明を省略し、圧力制御（ステップＳ１１３）についてのみ、図１９のサブルーチンを参照しながら詳細に説明する。ここで、図１９は燃料ガス供給制御手段１０１および酸化剤ガス供給制御手段１０６による出力制御のサブルーチンを説明するフローチャートである。
【０１２８】
まず、酸化剤ガス供給制御手段１０６により空気圧力の制御を実行する（ステップＳ７０１）が、この時、ＶＬＣ制御時に燃料ガス供給制御手段１０１において演算実行された水素の実圧力を空気圧力の目標値として制御を行う。なお、空気圧力制御は、圧力センサ６ｂで検出した空気圧力をフィードバックして空気調圧弁１２を駆動することによって行い、水素圧力制御は、圧力センサ６ａで検出した水素圧力をフィードバックして水素供給弁５を駆動することによって行う。
【０１２９】
次に、圧力センサ６ｂで検出した空気圧力と圧力センサ６ａで検出した水素圧力との差圧が所定値α以下となったか否かを判断する（ステップＳ７０２）。差圧が所定値α以下となっていなければ、差圧が所定値α以下となるまで、ステップＳ７０１の圧力制御を継続する。
【０１３０】
また、ステップＳ７０２において、差圧が所定値α以下となった時には、燃料ガス供給制御手段１０１において目標水素圧力を上昇させ（ステップＳ７０３）、酸化剤ガス供給制御手段１０６による空気圧力の制御、並びに燃料ガス供給制御手段１０１による水素圧力の制御を実行する（ステップＳ７０４）。この時、目標空気圧力を水素の実圧力から所定値αだけ差し引いた値に設定して、水素と空気の差圧を所定値αに維持しながら水素圧力を空気圧力よりも先行させて上昇させる。
【０１３１】
次に、図２０および図２１を参照して、各諸量の時間的推移について説明する。ここで、図２０は起動時に酸化剤極の水素が少ない場合の各諸量のタイムチャート、図２１は起動時に酸化剤極の水素が多い場合の各諸量のタイムチャートを示し、諸量として、（ａ）水素および酸素圧力、（ｂ）空気流量（即ちコンプレッサ１０の回転数）、（ｃ）取り出し電流、（ｄ）燃料電池スタック１の電圧、（ｅ）酸化剤極内の水素量、（ｆ）排出水素濃度を示す。
【０１３２】
ＶＬＣ制御終了までの各諸量の時間的推移は実施例１および実施例２と同様である。
【０１３３】
次に、ＶＬＣ制御が終了して空気供給開始後の諸量の時間的推移について考察する。まず、水素圧力および空気圧力（図（ａ）参照）についてみると、ＶＬＣ制御が終了後（水素のみ供給後）に空気を供給してガス圧力を上昇させる際のガス圧力は、水素圧力との差圧が所定値α以下となってから、水素と空気の差圧を所定値αに維持しながら水素圧力を空気圧力よりも先行させて上昇させている。
【０１３４】
また、空気流量（図（ｂ）参照）については、上述のように、酸化剤極内の水素量が（図（ｅ）参照）、図２１は図２０に比べて、起動開始時に酸化剤極に残っていた停止中透過水素の分だけ多い（ＶＬＣ制御中の透過水素はほぼ変わらず）ので、酸化剤極で水素を希釈するために必要となる空気流量も、その分、より多くなっている。
【０１３５】
このように、本実施例でも、透過によって酸化剤極に存在している水素量に応じて起動時の空気供給量を適切に設定するので、逆に、図２０では、起動開始時に酸化剤極に停止中透過水素が残っていない分だけ、空気流量を減量することができ、燃料電池システムの音振性能をより向上させることができる。
【０１３６】
以上説明したように、本実施例の燃料電池システムでは、燃料ガス供給制御手段１０１および酸化剤ガス供給制御手段１０６において、水素（燃料ガス）のみを供給した後に空気（酸化剤ガス）を供給してガス圧力を上昇させる際のガス圧力は、空気圧力と水素圧力の差圧が所定値以下になったとき、該差圧を維持しながら水素圧力を空気圧力よりも先行させて上昇させる。
【０１３７】
このように、空気を供給すると同時に圧力を上昇させる際に、空気圧力を上昇させて水素との差圧が所定範囲となったら（差圧があっても）水素圧力を上昇させ、所定の範囲内の差圧をつけた状態で迅速に圧力を上昇させることとし、空気圧力と水素圧力の差圧が所定の範囲を守れる範囲で、水素圧力を先行させて上昇させることにより、燃料極の水素濃度が上昇することによって短時間で濃度均一にし易く、さらに、パージをする場合に窒素を捨て易くなり、窒素濃度を速く低下させることができ、その結果として、起動時間を短縮することができる。
【０１３８】
なお、実施例２および実施例３においても、実施例１と同様に、上述の変形例（１）〜（５）を適用可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】本発明の実施例１に係る燃料電池システムの構成図である。
【図２】実施例１の燃料電池システムにおけるコントローラ３０の構成図（その１）である。
【図３】実施例１の燃料電池システムにおけるコントローラ３０の構成図（その２）である。
【図４】燃料電池システムの起動時において通常運転を開始するまでの起動運転制御を説明するフローチャートである。
【図５】酸化剤極の水素量を推定するサブルーチンのフローチャートである。
【図６】実施例１における目標空気流量を演算するサブルーチンのフローチャートである。
【図７】実施例１における出力制御のサブルーチンを説明するフローチャートである。
【図８】電圧パラメータに対する停止中の酸化剤極内水素量を例示する説明図である。
【図９】水素分圧差に対する起動ＶＬＣ中の透過水素流量を例示する説明図である。
【図１０】酸化剤極内水素量に対する酸化剤極における希釈空気流量を例示する説明図である。
【図１１】実施例１における起動時に酸化剤極の水素が少ない場合の各諸量のタイムチャートである。
【図１２】実施例１における起動時に酸化剤極の水素が多い場合の各諸量のタイムチャートである。
【図１３】実施例２の燃料電池システムにおけるコントローラ３０の構成図である。
【図１４】実施例２における目標空気流量を演算するサブルーチンのフローチャートである。
【図１５】実施例２における出力制御のサブルーチンを説明するフローチャートである。
【図１６】酸化剤極の目標圧力に対する圧力維持空気流量Ｆｐを例示する説明図である。
【図１７】実施例２における起動時に酸化剤極の水素が少ない場合の各諸量のタイムチャートである。
【図１８】実施例２における起動時に酸化剤極の水素が多い場合の各諸量のタイムチャートである。
【図１９】実施例３における出力制御のサブルーチンを説明するフローチャートである。
【図２０】実施例３における起動時に酸化剤極の水素が少ない場合の各諸量のタイムチャートである。
【図２１】実施例３における起動時に酸化剤極の水素が多い場合の各諸量のタイムチャートである。
【符号の説明】
【０１４０】
１  燃料電池
２  水素タンク
３  水素タンク元弁
４  減圧弁
５  水素供給弁
６ａ，６ｂ  圧力センサ
７  水素循環装置
８  パージ弁
９  排水素処理装置
１０  コンプレッサ
１１  加湿装置
１２  空気調圧弁
１３    冷却水ポンプ
１４，１５  温度センサ
１６  三方弁
１７  ラジエタ
１８  ラジエタファン
２０  出力取出し装置
２１  電圧センサ（運転状態検出手段）
３０  コントローラ
１０１  燃料ガス供給制御手段
１０２  運転状態検出手段
１０３  燃料ガス量推定手段
１０４  酸化剤ガス量演算手段
１０５  起動時酸化剤ガス流量演算手段
１０６  酸化剤ガス供給制御手段
１０７  出力取り出し手段
１０８  目標酸化剤ガス圧力演算手段
１０９  圧力維持酸化剤ガス流量演算手段
【図１】
2007179825.tif 000003
【図２】
2007179825.tif 000004
【図３】
2007179825.tif 000005
【図４】
2007179825.tif 000006
【図５】
2007179825.tif 000007
【図６】
2007179825.tif 000008
【図７】
2007179825.tif 000009
【図８】
2007179825.tif 000010
【図９】
2007179825.tif 000011
【図１０】
2007179825.tif 000012
【図１１】
2007179825.tif 000013
【図１２】
2007179825.tif 000014
【図１３】
2007179825.tif 000015
【図１４】
2007179825.tif 000016
【図１５】
2007179825.tif 000017
【図１６】
2007179825.tif 000018
【図１７】
2007179825.tif 000019
【図１８】
2007179825.tif 000020
【図１９】
2007179825.tif 000021
【図２０】
2007179825.tif 000022
【図２１】
2007179825.tif 000023