(57)【要約】【課題】水溜まり具合に応じた条件での燃料電池の制御【解決手段】燃料電池１０に要求される要求出力と、燃料電池を流れる冷却水の温度毎に定められた燃料電池の出力とカソードガスの流量及び圧力との関係を示す出力流量特性及び出力圧力特性と、に基づいて、カソードガスの流量、圧力を制御する燃料電池システムにおいて、カソードガス流路の圧力センサ６８Ｐに基づきカソードガスの圧力を調整する背圧調整弁７２の弁開度の実測値が、記憶部２２に冷却水の温度毎に記憶されたカソードガスの流量と圧力に対する背圧調整弁の基準弁開度を定めた基準弁開度特性と、冷却水の温度、カソードガスの流量、圧力の実測値と、によって特定された基準弁開度に対して、所定値よりも大きい場合に出力圧力特性に対して所定の出力に対する圧力を下げる変更を行い、所定値よりも小さい場合に出力圧力特性に対して所定の出力に対する圧力を上げる変更を行う燃料電池システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池に要求される要求出力と、前記燃料電池を流れる冷却水の温度毎に定められた、前記燃料電池の出力と前記燃料電池に供給されるカソードガスの流量との関係及び前記燃料電池の出力と前記カソードガスの圧力との関係と、に基づいて、前記カソードガスの流量及び圧力を制御する燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池に供給される前記カソードガスの供給路に設けられた圧力センサに基づいて、前記カソードガスの圧力を調整する背圧調整弁と、
前記冷却水の温度毎に前記カソードガスの流量と圧力に対する前記背圧調整弁の基準弁開度を定めた基準弁開度特性を記憶する記憶部と、
前記冷却水の温度、前記カソードガスの流量、前記カソードガスの圧力、及び前記背圧調整弁の弁開度の実測値を取得する取得部と、
前記取得部で取得した前記冷却水の温度、前記カソードガスの流量、及び前記カソードガスの圧力と、前記記憶部に記憶された前記基準弁開度特性と、を用いて、前記背圧調整弁の基準弁開度を特定する特定部と、
前記取得部で取得した前記背圧調整弁の弁開度が前記特定部で特定した基準弁開度に対して所定値よりも大きい場合に、前記燃料電池の出力と前記カソードガスの圧力との前記関係に対して所定の出力に対する圧力を下げる変更を行い、前記取得部で取得した前記背圧調整弁の弁開度が前記特定部で特定した基準弁開度に対して所定値よりも小さい場合に、前記燃料電池の出力と前記カソードガスの圧力との前記関係に対して所定の出力に対する圧力を上げる変更を行う変更部と、を備える燃料電池システム。
【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】
アノードガスとカソードガスの電気化学反応によって発電する燃料電池がエネルギー源として注目されている。このような燃料電池を備えた燃料電池システムにおいて、燃料電池の発電量の変更に伴って、カソードに供給されるカソードガスの流量を要求発電量に応じた目標流量に制御すると共に、カソードガスの圧力を制御することが知られている。また、カソードガスの圧力の制御方法として、燃料電池の出力とカソードガスの圧力との関係を定めた出力−圧力特性と、燃料電池に要求される要求出力と、に基づいて、カソードガスの圧力を制御する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、燃料電池の運転状況に応じて燃料電池内に水が溜まる場合があることから、燃料電池内に水が溜まっている場合において適正な発電制御を行う方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−８２１１５号公報
【特許文献２】特開２０１１−９０８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のように、予め定められた出力−圧力特性（動作点ＭＡＰ）を用いたカソードガスの圧力制御では、実際の燃料電池の状況に対応した制御とはならない場合がある。これは、燃料電池内の水の溜まり具合が、燃料電池の運転状況によって変化するためである。例えば、燃料電池システムが燃料電池自動車などに搭載されている場合では、実際の車両走行状況（例えば運転者の運転の仕方（アクセルペダルの踏込み方など））によって、燃料電池内の水の溜まり具合が変化するためである。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、燃料電池内の水の溜まり具合に応じた条件によって燃料電池を制御する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】
【０００６】
本発明は、燃料電池に要求される要求出力と、前記燃料電池を流れる冷却水の温度毎に定められた、前記燃料電池の出力と前記燃料電池に供給されるカソードガスの流量との関係及び前記燃料電池の出力と前記カソードガスの圧力との関係と、に基づいて、前記カソードガスの流量及び圧力を制御する燃料電池システムにおいて、前記燃料電池に供給される前記カソードガスの供給路に設けられた圧力センサに基づいて、前記カソードガスの圧力を調整する背圧調整弁と、前記冷却水の温度毎に前記カソードガスの流量と圧力に対する前記背圧調整弁の基準弁開度を定めた基準弁開度特性を記憶する記憶部と、前記冷却水の温度、前記カソードガスの流量、前記カソードガスの圧力、及び前記背圧調整弁の弁開度の実測値を取得する取得部と、前記取得部で取得した前記冷却水の温度、前記カソードガスの流量、及び前記カソードガスの圧力と、前記記憶部に記憶された前記基準弁開度特性と、を用いて、前記背圧調整弁の基準弁開度を特定する特定部と、前記取得部で取得した前記背圧調整弁の弁開度が前記特定部で特定した基準弁開度に対して所定値よりも大きい場合に、前記燃料電池の出力と前記カソードガスの圧力との前記関係に対して所定の出力に対する圧力を下げる変更を行い、前記取得部で取得した前記背圧調整弁の弁開度が前記特定部で特定した基準弁開度に対して所定値よりも小さい場合に、前記燃料電池の出力と前記カソードガスの圧力との前記関係に対して所定の出力に対する圧力を上げる変更を行う変更部と、を備える燃料電池システムである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、燃料電池内の水の溜まり具合に応じた条件によって燃料電池を制御することができ、効率的な発電が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施例１に係る燃料電池システムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は、出力−圧力特性の変更処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】図３は、背圧弁の基準弁開度特性を示す図である。
【図４】図４は、出力−圧力特性の変更処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、実施例１に係る燃料電池システム１００の概略構成を示す図である。燃料電池システム１００は、例えば駆動用電源を供給するためのシステムとして、燃料電池自動車や電気自動車等に搭載される。燃料電池システム１００において、燃料電池１０は、アノードに供給される燃料ガス（アノードガス、例えば水素）とカソードに供給される酸化剤ガス（カソードガス、例えば酸素）との電気化学反応によって発電する燃料電池セルを複数積層させた積層体である。
【００１１】
燃料電池１０のアノードには、アノードガス供給流路４０を介して、高圧水素を貯蔵した水素タンク４２から燃料ガスとしての水素が供給される。アノードガス供給流路４０は、例えば管（パイプ）である。なお、水素タンク４２の代わりに、例えばアルコール、炭化水素、アルデヒド等を原料とする改質反応によって水素を生成する水素生成装置を用いてもよい。
【００１２】
水素タンク４２に貯蔵された高圧水素は、水素タンク４２の出口に設けられたシャットバルブ４４並びにアノードガス供給流路４０に配設されたレギュレータ４６及びインジェクタ４８によって圧力及び供給量が調整されて、燃料電池１０のアノードに供給される。アノードガス供給流路４０には、アノードガス供給流路４０内の圧力を検出するための圧力センサ４０Ｐが設けられている。
【００１３】
アノードからの排気ガス（以下、アノードオフガスと称す）は、アノードガス排出流路５０に排出される。アノードガス排出流路５０は、例えば管（パイプ）である。アノードガス排出流路５０に排出された発電で未消費の水素を含むアノードオフガスは、循環流路５２を介して、アノードガス供給流路４０に再循環されることができる。循環流路５２は、例えば管（パイプ）である。なお、アノードオフガスの圧力は、燃料電池１０での発電によって水素が消費された結果、比較的低い状態となっている。このため、循環流路５２には、アノードオフガスの再循環時にアノードオフガスを加圧するための循環ポンプ５４が配設されている。循環ポンプ５４には、アノードオフガスの循環流量を検出するための流量センサ５４Ｆが設けられている。
【００１４】
アノードガス排出流路５０には、流路５６（例えば管（パイプ））が分岐して接続されている。流路５６には、パージ弁５８が配設されている。パージ弁５８が閉じられている間は、発電で未消費の水素を含むアノードオフガスは、循環流路５２を介して、再び燃料電池１０に供給される。これにより、水素を有効利用することができる。
【００１５】
アノードオフガスの再循環中、水素は発電で消費される一方、水素以外の不純物（例えばカソード側からアノード側に透過した窒素など）は消費されずに残留する。このため、アノードオフガス中の不純物濃度は徐々に増大する。このとき、パージ弁５８が開弁されると、アノードオフガスは、流路５６、７６を介して、後述するカソードオフガスと共に、燃料電池システム１００の外部に排出される。これにより、アノードオフガス中の不純物濃度を低減させることができる。
【００１６】
燃料電池１０のカソードには、酸素を含有した酸化剤ガスとして、圧縮空気が供給される。空気は、エアクリーナ６０から吸入され、エアコンプレッサ６２によって圧縮され、流路６４（例えば管（パイプ））を介して、加湿装置６６に導入される。加湿装置６６に導入された圧縮空気は、加湿装置６６で加湿された後、カソードガス供給流路６８から燃料電池１０のカソードに供給される。エアコンプレッサ６２には、空気の供給流量を検出するための流量センサ６２Ｆが設けられている。カソードガス供給流路６８には、カソードガス供給流路６８内の圧力を検出するための圧力センサ６８Ｐが設けられている。なお、加湿装置６６が設けられていない構成でもよい。
【００１７】
カソードからの排気ガス（以下、カソードオフガスと称す）は、カソードガス排出流路７０（例えば管（パイプ））に排出される。カソードガス排出流路７０には、カソードオフガスの圧力を調整するための背圧調整弁７２が配設されている。燃料電池１０からカソードガス排出流路７０に排出した高湿度のカソードオフガスは、加湿装置６６に導入されて空気の加湿に利用された後、流路７４、７６（例えば管（パイプ））を介して、燃料電池システム１００の外部に排出される。
【００１８】
燃料電池１０は、上述した電気化学反応によって発熱する。このため、燃料電池１０の温度を発電に適した温度にするために、燃料電池１０には冷却水が供給される。冷却水は、ウォーターポンプ８０によって、水路８２（例えば管（パイプ））を流れ、ラジエーター８４によって冷却されて、燃料電池１０に供給される。水路８２には、ラジエーター８４を通さずに冷却水を循環させるためのバイパス水路８６（例えば管（パイプ））が接続されている。水路８２とバイパス水路８６との一方の接続部には、ロータリー弁８８が配設されている。ロータリー弁８８を切り換えることによって、ラジエーター８４を通さずに、水路８２及びバイパス水路８６を介して、冷却水を循環させることができる。燃料電池１０から冷却水が排出される排出部分の水路８２には、燃料電池１０から排出された冷却水の温度を検出するための温度センサ９０が設けられている。燃料電池１０に冷却水が供給される供給部分の水路８２には、燃料電池１０に供給される冷却水の温度を検出するための温度センサ９２が設けられている。
【００１９】
また、燃料電池１０には、セルモニタ３２が接続されている。セルモニタ３２は、燃料電池１０における各燃料電池セルについて、セル電圧、電流、インピーダンス等を検出する。
【００２０】
燃料電池システム１００の運転は、制御装置２０によって制御される。制御装置２０は、内部にＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などを備えるマイクロコンピュータを含んで構成される。制御装置２０は、記憶部２２（例えばＲＯＭ）に記憶されたプログラムに従って、システムの運転を制御する。記憶部２２には、上記プログラムの他に、燃料電池システム１００の制御に用いられる各種マップなども記憶されている。例えば、記憶部２２には、冷却水の温度毎に、燃料電池１０の出力と燃料電池１０に供給されるカソードガスの流量及び圧力との関係を示す出力−流量特性及び出力−圧力特性が記憶されている。また、記憶部２２には、冷却水の温度毎に、カソードガスの流量と圧力に対する背圧調整弁７２の基準弁開度を定めた基準弁開度特性が記憶されている。なお、基準弁開度特性の詳細については後述する。
【００２１】
制御装置２０は、例えば燃料電池１０に要求される要求出力や各種センサの出力等に基づいて、背圧調整弁７２を含む各種バルブや、循環ポンプ５４、ウォーターポンプ８０、及びエアコンプレッサ６２などを駆動し、記憶部２２に記憶された出力−圧力特性を変更する処理を含む燃料電池システム１００の運転を制御する。
【００２２】
制御装置２０は、出力−圧力特性を変更する処理において、取得部２４、特定部２６、判断部２８、変更部３０として機能する。取得部２４は、冷却水の温度、カソードガスの流量、カソードガスの圧力、及び背圧調整弁７２の弁開度を取得する。特定部２６は、取得部２４で取得した冷却水の温度、カソードガスの流量、及びカソードガスの圧力と、記憶部２２に記憶された基準弁開度特性と、を用いて、背圧調整弁７２の基準弁開度を特定する。判断部２８は、取得部２４で取得した背圧調整弁７２の弁開度と特定部２６で特定した基準弁開度との差についての判断をする。変更部３０は、判断部２８での結果に応じて、記憶部２２に記憶された出力−圧力特性を変更する。
【００２３】
図２は、記憶部２２に記憶された出力−圧力特性の変更処理の一例を示すフローチャートである。なお、図２においては、カソードガスの流量及び圧力が、燃料電池１０に要求される要求出力に応じた流量及び圧力に制御されていることを前提とする。即ち、制御装置２０は、燃料電池１０に要求される要求出力と、記憶部２２に記憶された出力−流量特性、出力−圧力特性、及び基準弁開度特性と、に基づいて、要求出力に応じたカソードガスの流量及び圧力、並びに背圧調整弁７２の基準弁開度を特定する。そして、制御装置２０は、エアコンプレッサ６２を用いてカソードガスの流量を要求出力に応じた流量に制御した後、背圧調整弁７２の弁開度を特定した基準弁開度にしてから、圧力センサ６８Ｐに基づいて背圧調整弁７２の弁開度を調整して、カソードガスの圧力を要求出力に応じた圧力に制御し終わっていることを前提とする。
【００２４】
図２のように、制御装置２０は、ステップＳ１０において、温度センサ９０、流量センサ６２Ｆ、圧力センサ６８Ｐなどを用いて測定された、冷却水の温度、カソードガスの流量、カソードガスの圧力、及び背圧調整弁７２の弁開度の実測値を取得する。
【００２５】
ステップＳ１０の後はステップＳ１２に移行し、制御装置２０は、取得した冷却水の温度、カソードガスの流量、及びカソードガスの圧力と、記憶部２２に記憶された基準弁開度特性と、を用いて、背圧調整弁７２の基準弁開度Ｓ０を特定する。
【００２６】
ここで、背圧調整弁７２の基準弁開度Ｓ０の特定方法について説明する。図３は、記憶部２２に記憶された背圧調整弁７２の基準弁開度特性を示す図である。図３のように、基準弁開度特性は、冷却水の温度Ｔ毎に（Ｔ＝Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・）、カソードガスの圧力とカソードガスの流量を軸とした、背圧調整弁７２の基準弁開度の特性が示されており（図３では具体的な線は不図示）、カソードガスのある特定の圧力Ｐ１、流量Ｆ１に対して、１つの基準弁開度Ｓ０が定まるようになっている。したがって、制御装置２０は、ステップＳ１０で取得した冷却水の温度、カソードガスの流量、及びカソードガスの圧力と、記憶部２２に記憶された基準弁開度特性と、を用いることで、基準弁開度Ｓ０を特定することができる。
【００２７】
ステップＳ１４では、制御装置２０は、ステップＳ１０で取得した背圧調整弁７２の弁開度Ｓ１とステップＳ１２で特定した基準弁開度Ｓ０との差が所定値αよりも大きいか否かを判断する。即ち、制御装置２０は、｜弁開度Ｓ１−基準弁開度Ｓ０｜＞αを満たすか否かを判断する。このような判断を行う理由を次に説明する。
【００２８】
制御装置２０は、上述のように、燃料電池１０に要求される要求出力と記憶部２２に記憶された出力−流量特性及び出力−圧力特性とに基づいて、カソードガスの流量及び圧力をエアコンプレッサ６２及び背圧調整弁７２を用いて制御する。ここで、燃料電池１０が運転されると、燃料電池１０内（例えばカソードガス流路内など）に水が発生する。燃料電池１０内の水の溜まり具合は、燃料電池１０の運転状況（例えば燃料電池システム１００が燃料電池自動車などに搭載されている場合、運転者の運転の仕方（例えばアクセルペダルの踏込み方））によって変化する。また、燃料電池１０内の水の溜まり具合によって、燃料電池１０内を流れるカソードガスの圧力損失が変動する。燃料電池１０内に水が溜まっているほど、カソードガスの圧力損失は増加する。
【００２９】
上述したように、カソードガスの圧力を燃料電池１０に要求される要求出力に応じた圧力にする制御は、背圧調整弁７２の弁開度を記憶部２２に記憶された基準弁開度特性から特定した基準弁開度にした後、圧力センサ６８Ｐに基づいて背圧調整弁７２の弁開度を調整することで行われる。背圧調整弁７２の弁開度を基準弁開度にした状態においては、燃料電池１０内に水が溜まっているほど、カソードガスの圧力損失の増加によって、圧力センサ６８Ｐで圧力が高めに検出される。このため、制御装置２０は、圧力センサ６８Ｐでの圧力を燃料電池１０に要求される要求出力に応じた圧力とするために、背圧調整弁７２の弁開度を大きくする制御を行う。反対に、燃料電池１０内の水の溜まり量が少ない場合には、圧力センサ６８Ｐで圧力が低めに検出されるため、制御装置２０は、圧力センサ６８Ｐでの圧力を燃料電池１０に要求される要求出力に応じた圧力とするために、背圧調整弁７２の弁開度を小さくする制御を行う。このようなことから、ステップＳ１４の判断を行うことで、燃料電池１０内の水の溜まり具合を推定することができ、燃料電池１０内に生じた水の量が許容範囲内か否かを判断することができる。
【００３０】
背圧調整弁７２の弁開度Ｓ１と基準弁開度Ｓ０との差が所定値α以下の場合（ステップＳ１４でＮｏの場合）、ステップＳ１６に移行する。ステップＳ１６では、制御装置２０は、燃料電池１０内の水の量が許容範囲内であると推定されるため、記憶部２２に記憶された出力−圧力特性を変更しない。
【００３１】
一方、背圧調整弁７２の弁開度Ｓ１と基準弁開度Ｓ０との差が所定値αよりも大きい場合（ステップＳ１４でＹｅｓの場合）は、ステップＳ１８に移行する。ステップＳ１８では、制御装置２０は、背圧調整弁７２の弁開度Ｓ１と基準弁開度Ｓ０との差が所定値αよりも大きい傾向が続いているか否かを判断する。これは、燃料電池１０内に生じた水が要因ではなく、偶発的な別の何らかの要因によって、背圧調整弁７２の弁開度と基準弁開度との差が所定値よりも大きくなった場合を除外するものである。
【００３２】
背圧調整弁７２の弁開度Ｓ１と基準弁開度Ｓ０との差が所定値αよりも大きい傾向が続いていない場合（ステップＳ１８でＮｏの場合）、ステップＳ１６に移行し、制御装置２０は、記憶部２２に記憶された出力−圧力特性を変更しない。これは、水溜まり以外の別の要因によって、背圧調整弁７２の弁開度Ｓ１と基準弁開度Ｓ０との差が所定値αよりも大きくなったと推定されるためである。
【００３３】
一方、背圧調整弁７２の弁開度Ｓ１と基準弁開度Ｓ０との差が所定値αよりも大きい傾向が続いている場合（ステップＳ１８でＹｅｓの場合）は、ステップＳ２０に移行する。ステップＳ２０に移行すると、制御装置２０は、背圧調整弁７２の弁開度Ｓ１が基準弁開度Ｓ０に対して所定値αよりも大きいか否かを判断する。即ち、制御装置２０は、弁開度Ｓ１−基準弁開度Ｓ０＞αを満たすか否かを判断する。
【００３４】
背圧調整弁７２の弁開度Ｓ１が基準弁開度Ｓ０に対して所定値αよりも大きい場合（ステップＳ２０でＹｅｓの場合）、ステップＳ２２に移行する。ステップＳ２２に移行すると、制御装置２０は、記憶部２２に記憶された出力−圧力特性を、所定の出力に対する圧力が下がるように変更する。これは、背圧調整弁７２の弁開度Ｓ１が基準弁開度Ｓ０に対して所定値αよりも大きい場合には、燃料電池１０は、燃料電池１０内に許容範囲よりも多量の水が生じていて、水余りの状態になっていると推定される。このため、カソードガスの圧力を下げて、燃料電池１０内からの水の排除を促進させるためである。
【００３５】
一方、背圧調整弁７２の弁開度Ｓ１が基準弁開度Ｓ０に対して所定値αよりも大きいものではない場合（ステップＳ２０でＮｏの場合）、ステップＳ２４に移行する。即ち、ステップＳ１４で｜弁開度Ｓ１−基準弁開度Ｓ０｜＞αを満たすことを判断していることを踏まえると、背圧調整弁７２の弁開度Ｓ１が基準弁開度Ｓ０に対して所定値αよりも小さい場合（基準弁開度Ｓ０−弁開度Ｓ１＞αの場合）に、ステップＳ２４に移行する。ステップＳ２４に移行すると、制御装置２０は、記憶部２２に記憶された出力−圧力特性を、所定の出力に対応する圧力が上がるように変更する。これは、背圧調整弁７２の弁開度Ｓ１が基準弁開度Ｓ０に対して所定値αよりも小さい場合には、燃料電池１０は、燃料電池１０内の水の量が許容範囲よりも少なく、乾いた状態になっていると推定される。このため、カソードガスの圧力を上げて、燃料電池１０内に水が溜まり易いようにするためである。
【００３６】
以上のように、実施例１によれば、制御装置２０は、冷却水の温度と、カソードガスの流量及び圧力と、背圧調整弁７２の弁開度と、の実測値を取得し（図２のステップＳ１０）、取得した冷却水の温度、カソードガスの流量及び圧力と、記憶部２２に記憶された基準弁開度特性と、を用いて基準弁開度Ｓ０を特定する（図２のステップＳ１２）。そして、制御装置２０は、取得した背圧調整弁７２の弁開度Ｓ１が基準弁開度Ｓ０に対して所定値αよりも大きい場合に、記憶部２２に記憶された出力−圧力特性に対して、所定の出力に対する圧力を下げる変更をする（図２のステップＳ２２）。これにより、燃料電池１０内に多量の水が発生して水余りの状態になっている場合に、燃料電池１０内からの水の排除を促進させることができる。このように、実施例１によれば、燃料電池１０内の水の溜まり具合に応じた条件によって燃料電池１０を制御することができる。また、水の溜まり具合に応じた条件によって燃料電池１０を制御するため、燃料電池１０を効率よく発電できる。
【００３７】
また、実施例１では、制御装置２０は、取得した背圧調整弁７２の弁開度Ｓ１が基準弁開度Ｓ０に対して所定値αよりも小さい場合に、記憶部２２に記憶された出力−圧力特性に対して、所定の出力に対する圧力を上げる変更をする（図２のステップＳ２４）。これにより、燃料電池１０内の水の量が少なくて乾いた状態になっている場合に、燃料電池１０内に水が溜まり易いようにすることができる。よって、この場合においても、燃料電池１０内の水の溜まり具合に応じた条件によって燃料電池１０を制御することができる。
【００３８】
なお、実施例１では、図２のステップ１４の判断に用いた所定値と図２のステップＳ２０の判断に用いた所定値とが、同じ値αである場合を例に示したが、それぞれ異なる値の場合でもよい。例えば、ステップＳ１４で用いた所定値よりも、ステップＳ２０で用いた所定値が小さいような場合でもよい。
【実施例２】
【００３９】
実施例２に係る燃料電池システムの構成は、実施例１に燃料電池システム１００の図１と同じであるため説明を省略する。なお、実施例２においては、制御装置２０の判断部２８は、取得部２４で取得した背圧調整弁７２の弁開度と特定部２６で特定した基準弁開度との差についての判断に加えて、燃料電池１０の運転状態についての判断も行う。
【００４０】
図４は、記憶部２２に記憶された出力−圧力特性の変更処理の一例を示すフローチャートである。図４のように、制御装置２０は、ステップＳ３０において、燃料電池１０に要求される要求出力並びに燃料電池１０に供給されるカソードガスの流量及び圧力が、予め決まっている運転か否かを判断する。このような運転は、例えば燃料電池システム１００が燃料電池自動車などに搭載されている場合では、自動車がアイドリング状態にある場合（例えば信号待ちや渋滞などで停止状態にある場合）などが相当する。
【００４１】
要求出力並びにカソードガスの流量及び圧力が予め決まっている運転ではない場合（ステップＳ３０でＮｏの場合）、ステップＳ３２に移行し、制御装置２０は、記憶部２２に記憶された出力−圧力特性を変更しない。
【００４２】
一方、要求出力並びにカソードガスの流量及び圧力が予め決まっている運転である場合（ステップＳ３０でＹｅｓの場合）、ステップＳ３４に移行する。ステップＳ３４では、制御装置２０は、温度センサ９０、流量センサ６２Ｆ、圧力センサ６８Ｐなどを用いて測定された、冷却水の温度、カソードガスの流量、カソードガスの圧力、及び背圧調整弁７２の弁開度の実測値を取得する。
【００４３】
ステップＳ３４の後はステップＳ３６に移行し、制御装置２０は、取得した冷却水の温度、カソードガスの流量、及びカソードガスの圧力と、記憶部２２に記憶された背圧調整弁７２の基準弁開度特性と、を用いて、背圧調整弁７２の基準弁開度Ｓ０を特定する。基準弁開度Ｓ０の特定方法は、実施例１での方法と同じであるため説明を省略する。
【００４４】
ステップＳ３８では、制御装置２０は、ステップＳ３４で取得した背圧調整弁の弁開度Ｓ１がステップＳ３６で特定した基準弁開度Ｓ０に対して所定値αよりも大きいか否かを判断する。即ち、制御装置２０は、弁開度Ｓ１−基準弁開度Ｓ０＞αを満たすか否かを判断する。
【００４５】
背圧調整弁７２の弁開度Ｓ１が基準弁開度Ｓ０に対して所定値αよりも大きい場合（ステップＳ３８でＹｅｓの場合）、実施例１で説明したように、燃料電池１０内に許容範囲よりも多量の水が発生していることが推定される。したがって、この場合は、ステップＳ４０に移行し、制御装置２０は、背圧調整弁７２の弁開度Ｓ１が基準弁開度Ｓ０に対して所定値αよりも大きい傾向が続いているか否かを判断する。これは、実施例１で説明したように、燃料電池１０内の水溜まりが要因ではなく、偶発的な別の何らかの要因によって、背圧調整弁７２の弁開度が基準弁開度に対して所定値よりも大きくなった場合を除外するものである。
【００４６】
背圧調整弁７２の弁開度Ｓ１が基準弁開度Ｓ０に対して所定値αよりも大きい傾向が続いている場合（ステップＳ４０でＹｅｓの場合）、ステップＳ４２に移行し、制御装置２０は、記憶部２２に記憶された出力−圧力特性を、所定の出力に対応する圧力が下がるように変更する。これによりカソードガスの圧力が下がるため、燃料電池１０内からの水の排除を促進させることができる。
【００４７】
一方、背圧調整弁７２の弁開度Ｓ１が基準弁開度Ｓ０に対して所定値αよりも小さい場合（ステップＳ３８でＮｏの場合）、燃料電池１０内の水の量は許容範囲内であると推定されるため、制御装置２０は、ステップＳ３２に移行し、出力−圧力特性を変更しない。また、背圧調整弁７２の弁開度Ｓ１が基準弁開度Ｓ０に対して所定値αよりも大きい傾向が続いていない場合（ステップＳ４０でＮｏの場合）、水溜まり以外の別の要因によって所定値αよりも大きくなったと推定されるため、制御装置２０は、ステップＳ３２に移行し、出力−圧力特性を変更しない。
【００４８】
以上のように、実施例２によれば、制御装置２０は、まず初めに、燃料電池１０に要求される要求出力並びに燃料電池１０に供給されるカソードガスの流量及び圧力が予め決まっている運転か否かを判断する（図４のステップＳ３０）。そして、予め決まっている運転と判断された場合、制御装置２０は、取得した背圧調整弁７２の弁開度Ｓ１が基準弁開度Ｓ０に対して所定値αよりも大きい場合に、記憶部２２に記憶された出力−圧力特性に対して、所定の出力に対する圧力を下げる変更をする（図４のステップＳ４２）。燃料電池１０に要求される要求出力並びに燃料電池１０に供給されるカソードガスの流量及び圧力が変動する状況下での、背圧調整弁７２の弁開度Ｓ１が基準弁開度Ｓ０に対して所定値αよりも大きいか否かの判断は、良好な判断精度が得られない恐れがある。しかしながら、実施例２のように、燃料電池１０に要求される要求出力並びに燃料電池１０に供給されるカソードガスの流量及び圧力が予め定まっている運転か否かを判断し、予め定まっている運転の場合に、背圧調整弁７２の弁開度Ｓ１が基準弁開度Ｓ０に対して所定値αよりも大きいか否かを判断することで、判断精度を向上させることができる。
【００４９】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  燃料電池
２０  制御装置
２２  記憶部
２４  取得部
２６  特定部
２８  判断部
３０  変更部
４０  アノードガス供給流路
５０  アノードガス排出流路
５４  循環ポンプ
６０  エアクリーナ
６２  エアコンプレッサ
６２Ｆ  流量センサ
６８  カソードガス供給流路
６８Ｐ  圧力センサ
７０  カソードガス排出流路
７２  背圧調整弁
８０  ウォーターポンプ
８２  水路
８４  ラジエーター
９０、９２  温度センサ
１００  燃料電池システム
【図１】
2016134348.tif 000003
【図２】
2016134348.tif 000004
【図３】
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【図４】
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