(57)【要約】【課題】簡単な制御で、バイパス制御が不能であっても、低負荷発電時の燃料電池の過乾燥を確実に抑制することができ、良好な発電を継続することを可能にする。【解決手段】燃料電池システムの運転方法では、低負荷発電である際、燃料電池から出力される電力をバッテリに充電する。一方、バッテリの充電率が基準閾値に至った際、前記バッテリの充電が停止され、且つバイパス流路に酸化剤ガスをバイパスさせるバイパス制御を含む極低負荷発電に移行する処理を有する。そして、バイパス制御に故障が発生していると判断された際、極低負荷発電に移行する基準閾値を、前記バイパス制御に故障が発生していない場合の前記基準閾値よりも高く設定する。【選択図】図２
2017147140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、
前記燃料電池に前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置と、
前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、
前記燃料電池から出力される電力を充電する一方、補機に前記電力を放電するバッテリと、
を備え、
前記酸化剤ガス供給装置は、エアポンプから吐出される前記酸化剤ガスが、前記燃料電池をバイパスして排出されるバイパス流路を有する燃料電池システムの運転方法であって、
システム要求電力が、アイドル発電を含む低負荷発電である際、前記燃料電池から出力される電力を前記バッテリに充電する一方、前記バッテリの充電率が基準閾値に至った際、該バッテリへの充電が停止され、且つ前記バイパス流路に前記酸化剤ガスをバイパスさせるバイパス制御を含む極低負荷発電に移行する処理を有し、
前記バイパス制御に故障が発生しているか否かを判断する工程と、
前記バイパス制御に故障が発生していると判断された際、前記極低負荷発電に移行する前記基準閾値を、前記バイパス制御に故障が発生していない場合の前記基準閾値よりも高く設定する工程と、
を有することを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項２】
請求項１記載の運転方法であって、前記バイパス制御に故障が発生している際、前記バッテリの充電率が、前記基準閾値よりも低い所定閾値に至ったと判断されると、前記補機により消費される電力量を増加させる補機消費電力増加工程を有することを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項３】
請求項２記載の運転方法であって、前記補機消費電力増加工程では、前記燃料ガス供給装置を構成し、前記燃料電池に前記燃料ガスを循環供給する燃料ガスポンプ、前記燃料電池に冷却媒体を供給する冷却媒体ポンプ又は前記燃料電池に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置を構成するラジエータファンのいずれかの回転数を上昇させることを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の運転方法であって、前記極低負荷発電が所定時間継続して行われた際、前記燃料電池の発電を停止させることを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池、前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置、前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置、及びバッテリを備える燃料電池システムの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の一方の面にアノード電極が、他方の面にカソード電極が、それぞれ配設された電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を備えている。電解質膜・電極構造体は、セパレータによって挟持されることにより、発電セル（単位セル）が構成されている。通常、所定の数の発電セルが積層されることにより、燃料電池スタックを構成し、前記燃料電池スタックを組み込む燃料電池システムが、例えば、燃料電池車両（燃料電池電気自動車等）に搭載されている。
【０００３】
燃料電池システムは、一般的に、燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置、酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置、及び燃料電池スタックから出力される電力を充電する一方、補機に前記電力を放電するバッテリを備えている。
【０００４】
酸化剤ガス供給装置では、エアポンプ（エアコンプレッサ）により酸化剤ガスである空気を燃料電池スタックに供給している。エアポンプは、特性上、ある程度の最低流量が決まっている。このため、走行可能な状態で停止しているアイドル発電を含む低負荷発電時には、電流値が低減されても、燃料電池スタックに余剰に空気が供給されてしまう。従って、燃料電池スタック内では、過乾燥状態（ドライアップ）になり易い。
【０００５】
そこで、例えば、特許文献１に開示されている燃料電池システムが知られている。この燃料電池システムでは、燃料電池に酸化剤ガスを送り込むための酸化剤ガス導入路に、前記燃料電池よりも上流側から分岐するバイパス流路が設けられている。さらに、酸化剤導入路とバイパス流路とが繋がれる部分には、燃料電池に供給される空気量を調整する三方弁が設けられている。
【０００６】
そして、三方弁の開度調整を行うことにより、酸化剤ガスをバイパス流路に振り分けて燃料電池のドライアップを防止するとともに、高電位を回避するための発電を行うことを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−２１８７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の特許文献１では、低負荷発電時において、燃料電池のドライアップを防止するために、どのような電流制御を行うかが開示されていない。しかも、バッテリのＳＯＣ（充電率）を検出するセンサが備えられているものの、実際に前記バッテリのＳＯＣが高くなって充電できない場合の制御は、開示されておらず、良好な発電機能を維持することができないという問題がある。
【０００９】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単な制御で、バイパス制御が不能であっても、低負荷発電時の燃料電池の過乾燥を確実に抑制することができ、良好な発電を継続することが可能な燃料電池システムの運転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】
【００１０】
本発明に係る運転方法が適用される燃料電池システムは、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装置と、前記燃料電池に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、を備えている。燃料電池は、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する。
【００１１】
燃料電池システムは、さらに燃料電池から出力される電力を充電する一方、補機に前記電力を放電するバッテリを備えている。酸化剤ガス供給装置は、エアポンプから吐出される酸化剤ガスが、燃料電池をバイパスして排出されるバイパス流路を有している。
【００１２】
この運転方法では、システム要求電力が、アイドル発電を含む低負荷発電である際、燃料電池から出力される電力をバッテリに充電している。一方、バッテリの充電率が基準閾値に至った際、前記バッテリへの充電が停止され、且つバイパス流路に酸化剤ガスをバイパスさせるバイパス制御を含む極低負荷発電に移行する処理を有している。
【００１３】
そして、バイパス制御に故障が発生していると判断された際、極低負荷発電に移行する基準閾値を、前記バイパス制御に故障が発生していない場合の前記基準閾値よりも高く設定している。
【００１４】
また、この運転方法では、バイパス制御に故障が発生している際、バッテリの充電率が、基準閾値よりも低い所定閾値に至ったと判断されると、補機により消費される電力量を増加させる補機消費電力増加工程を有することが好ましい。
【００１５】
さらに、補機消費電力増加工程では、燃料ガスポンプ、冷却媒体ポンプ又はラジエータファンのいずれかの回転数を上昇させることが好ましい。燃料ガスポンプは、燃料ガス供給装置を構成し、燃料電池に燃料ガスを循環供給している。冷却媒体ポンプは、燃料電池に冷却媒体を供給している。ラジエータファンは、燃料電池に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置を構成している。
【００１６】
さらにまた、この運転方法では、極低負荷発電が所定時間継続して行われた際、燃料電池の発電を停止させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、低負荷発電時において、バイパス制御に故障が発生していると判断されると、極低負荷発電に移行する基準閾値が、前記バイパス制御に故障が発生していない場合の前記基準閾値よりも高く設定されている。このため、極低負荷発電に移行する時期を送らせることができ、バイパス制御が発揮されず、燃料電池に供給される酸化剤ガスの流量が削減されない場合であっても、バッテリに充電することができ、所定の発電量を維持することが可能になる。
【００１８】
従って、簡単な制御で、バイパス制御が不能であっても、低負荷発電時の燃料電池の過乾燥を確実に抑制することができ、良好な発電を継続することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る運転方法が適用される燃料電池システムの概略構成説明図である。
【図２】前記運転方法を説明するフローチャートである。
【図３】バッテリのＳＯＣの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る運転方法が適用される燃料電池システム１０は、例えば、燃料電池電気自動車等の燃料電池車両（図示せず）に搭載される。
【００２１】
燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１２を備える。燃料電池スタック１２には、燃料ガスである、例えば、水素ガスを供給する燃料ガス供給装置１４と、酸化剤ガスである、例えば、空気を供給する酸化剤ガス供給装置１６と、冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置１８とが設けられる。
【００２２】
燃料電池システム１０は、さらにエネルギ貯蔵装置であるバッテリ２０と、システム制御装置である制御部２２とを備える。燃料電池スタック１２には、電流センサ２３が設けられる。制御部２２は、電流センサ２３から入力される電流値に基づいて、燃料電池スタック１２の発電電流制御を行う。
【００２３】
燃料電池スタック１２は、複数の発電セル２４が水平方向又は鉛直方向に積層される。発電セル２４は、電解質膜・電極構造体２６を第１セパレータ２８及び第２セパレータ３０で挟持する。第１セパレータ２８及び第２セパレータ３０は、金属セパレータ又はカーボンセパレータにより構成される。
【００２４】
電解質膜・電極構造体２６は、例えば、水分が含まれたパーフルオロスルホン酸の薄膜である固体高分子電解質膜３２と、前記固体高分子電解質膜３２を挟持するアノード電極３４及びカソード電極３６とを備える。固体高分子電解質膜３２は、フッ素系電解質の他、ＨＣ（炭化水素）系電解質が使用される。
【００２５】
第１セパレータ２８は、電解質膜・電極構造体２６との間に、アノード電極３４に水素ガスを供給するための水素ガス流路３８を設ける。第２セパレータ３０は、電解質膜・電極構造体２６との間に、カソード電極３６に空気を供給するための空気流路４０を設ける。互いに隣接する第１セパレータ２８と第２セパレータ３０との間には、冷却媒体を流通させるための冷却媒体流路４２が設けられる。
【００２６】
燃料電池スタック１２には、水素ガス入口４４ａ、水素ガス出口４４ｂ、空気入口４６ａ、空気出口４６ｂ、冷却媒体入口４８ａ及び冷却媒体出口４８ｂが設けられる。水素ガス入口４４ａは、各発電セル２４の積層方向に貫通するとともに、水素ガス流路３８の供給側に連通する。水素ガス出口４４ｂは、各発電セル２４の積層方向に貫通するとともに、水素ガス流路３８の排出側に連通する。
【００２７】
空気入口４６ａは、各発電セル２４の積層方向に貫通するとともに、空気流路４０の供給側に連通する。空気出口４６ｂは、各発電セル２４の積層方向に貫通するとともに、空気流路４０の排出側に連通する。
【００２８】
冷却媒体入口４８ａは、各発電セル２４の積層方向に貫通するとともに、冷却媒体流路４２の供給側に連通する。冷却媒体出口４８ｂは、各発電セル２４の積層方向に貫通するとともに、冷却媒体流路４２の排出側に連通する。
【００２９】
燃料ガス供給装置１４は、高圧水素を貯留する水素タンク５０を備え、この水素タンク５０は、水素ガス供給路５２を介して燃料電池スタック１２の水素ガス入口４４ａに連通する。水素ガス供給路５２は、燃料電池スタック１２に水素ガスを供給する。
【００３０】
水素ガス供給路５２には、インジェクタ５４及びエゼクタ５６が直列に設けられるとともに、前記インジェクタ５４及び前記エゼクタ５６を跨いでバイパス供給路５８が接続される。バイパス供給路５８には、ＢＰ（バイパス）インジェクタ６０が設けられる。ＢＰインジェクタ６０は、燃料電池スタック１２の始動時や高負荷発電が要求された際等に、高濃度な水素を供給するために使用されるサブインジェクタである一方、インジェクタ５４は、通常の発電時に主として使用されるメインインジェクタである。
【００３１】
燃料電池スタック１２の水素ガス出口４４ｂには、水素ガス排出路６２が連通する。水素ガス排出路６２は、アノード電極３４で少なくとも一部が使用された水素ガスである水素排ガスを、燃料電池スタック１２から導出する。水素ガス排出路６２には、気液分離器６４が接続されるとともに、前記気液分離器６４の下流から分岐する水素循環流路６６を介してエゼクタ５６が接続される。水素循環流路６６には、水素ポンプ６８が設けられる。水素ポンプ６８は、特に起動時に、水素ガス排出路６２に排出された水素排ガスを、水素循環流路６６を通って水素ガス供給路５２に循環させる。
【００３２】
水素ガス排出路６２の下流には、パージ流路７０の一端が連通するとともに、前記パージ流路７０の途上には、パージ弁７２が設けられる。気液分離器６４の底部には、主に液体成分を含む流体を排出する排水流路７４の一端が接続される。排水流路７４の途上には、ドレイン弁７６が配設される。
【００３３】
酸化剤ガス供給装置１６は、大気からの空気を圧縮して供給するターボ式エアポンプ７８を備え、前記エアポンプ７８が空気供給路８０に配設される。空気供給路８０は、燃料電池スタック１２に空気を供給する。
【００３４】
空気供給路８０は、エアポンプ７８の下流側に位置して供給側開閉弁（封止弁）８２ａ及び加湿器８４を配設するとともに、燃料電池スタック１２の空気入口４６ａに連通する。空気供給路８０には、加湿器８４を跨いでバイパス供給路８６が接続される。バイパス供給路８６には、ＢＰ流量調整弁（バイパス弁）８８が設けられる。
【００３５】
燃料電池スタック１２の空気出口４６ｂには、空気排出路９０が連通する。空気排出路９０には、供給空気と排出空気との間で水分及び熱を交換する加湿器８４、排出側開閉弁（封止弁）８２ｂ及び背圧弁（圧力調整弁）９２が配設される。空気排出路９０は、カソード電極３６で少なくとも一部が使用された空気である排出空気を、燃料電池スタック１２から排出する。空気排出路９０の下流には、パージ流路７０の他端及び排水流路７４の他端が接続され、希釈部を構成する。
【００３６】
空気供給路８０と空気排出路９０とには、供給側開閉弁８２ａの上流側と排出側開閉弁８２ｂの下流側及び背圧弁９２の下流側とに位置して、バイパス流路９４の両端が連通する。バイパス流路９４には、前記バイパス流路９４を流通する空気の流量を調整するＢＰ流量調整弁（バイパス弁）９６が配設される。空気供給路８０と空気排出路９０とには、供給側開閉弁８２ａの下流側及び排出側開閉弁８２ｂの上流側に位置して、空気循環流路９８が連通する。空気循環流路９８には、循環ポンプ１００が配置される。循環ポンプ１００は、空気排出路９０に排出された排出空気を、空気循環流路９８を通って空気供給路８０に循環させる。
【００３７】
冷却媒体供給装置１８は、燃料電池スタック１２の冷却媒体入口４８ａに接続される冷却媒体供給路１０２を備え、前記冷却媒体供給路１０２の途上には、水ポンプ１０４が配置される。冷却媒体供給路１０２は、ラジエータ１０６に接続されるとともに、前記ラジエータ１０６には、冷却媒体出口４８ｂに連通する冷却媒体排出路１０８が接続される。ラジエータ１０６には、ラジエータファン１１０が隣接して配置される。
【００３８】
このように構成される燃料電池システム１０の動作について、以下に説明する。
【００３９】
燃料ガス供給装置１４では、水素タンク５０から水素ガス供給路５２に水素ガスが供給される。この水素ガスは、インジェクタ５４及びエゼクタ５６を通って燃料電池スタック１２の水素ガス入口４４ａに供給される。水素ガスは、水素ガス入口４４ａから水素ガス流路３８に導入され、前記水素ガス流路３８に沿って移動することにより電解質膜・電極構造体２６のアノード電極３４に供給される。
【００４０】
酸化剤ガス供給装置１６では、エアポンプ７８の回転作用下に、空気供給路８０に空気が送られる。この空気は、加湿器８４を通って加湿された後、燃料電池スタック１２の空気入口４６ａに供給される。空気は、空気入口４６ａから空気流路４０に導入され、前記空気流路４０に沿って移動することにより電解質膜・電極構造体２６のカソード電極３６に供給される。
【００４１】
従って、各電解質膜・電極構造体２６では、アノード電極３４に供給される水素ガスと、カソード電極３６に供給される空気中の酸素とが、電極触媒層内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。
【００４２】
また、冷却媒体供給装置１８では、水ポンプ１０４の作用下に、冷却媒体供給路１０２から燃料電池スタック１２の冷却媒体入口４８ａに純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。冷却媒体は、冷却媒体流路４２に沿って流動し、発電セル２４を冷却した後、冷却媒体出口４８ｂから冷却媒体排出路１０８に排出される。
【００４３】
次いで、アノード電極３４に供給されて一部が消費された水素ガス（水素排ガス）は、水素ガス出口４４ｂから水素ガス排出路６２に排出される。水素排ガスは、水素ガス排出路６２から水素循環流路６６に導入され、エゼクタ５６の吸引作用下に水素ガス供給路５２に循環される。水素ガス排出路６２に排出された水素排ガスは、必要に応じて、パージ弁７２の開放作用下に外部に排出（パージ）される。
【００４４】
同様に、カソード電極３６に供給されて一部が消費された排出空気は、空気出口４６ｂから空気排出路９０に排出される。排出空気は、加湿器８４を通って空気供給路８０から供給される新たな空気を加湿した後、背圧弁９２の設定圧力に調整されて希釈部に排出される。なお、空気排出路９０に排出された空気は、必要に応じて、循環ポンプ１００の作用下に空気循環流路９８を通って空気供給路８０に循環する。
【００４５】
次いで、本実施形態に係る燃料電池システム１０の運転方法について、図２に示すフローチャートに沿って、以下に説明する。
【００４６】
この運転方法は、概略的には、システム要求電力が、アイドル発電を含む低負荷発電である際、燃料電池スタック１２から出力される電力をバッテリ２０に充電している。一方、バッテリ２０のＳＯＣ（充電率）が基準閾値に至った際、前記バッテリ２０の充電が停止され、且つバイパス流路９４に空気をバイパスさせるバイパス制御を含む極低負荷発電に移行する処理を有している。
【００４７】
まず、ステップＳ１では、燃料電池システム１０の発電状態が、低負荷発電であるか否かが判断される。低負荷発電とは、例えば、アイドル発電を含む低負荷での発電をいう。アイドル発電とは、例えば、燃料電池車両が一旦停止することにより、補機に対し最小電力を供給して走行可能な状態に維持する発電状態という。
【００４８】
燃料電池システム１０が、低負荷発電であると判断されると（ステップＳ１中、ＹＥＳ）、ステップＳ２に進んで、バイパス制御関連デバイスに故障があるか否か、すなわち、バイパス制御に故障が発生しているか否かが判断される。バイパス制御関連デバイスは、例えば、ＢＰ流量調整弁９６、ＢＰ流量調整弁８８、背圧弁９２及び電流センサ２３である。
【００４９】
ＢＰ流量調整弁９６が故障すると、バイパス流路９４を流通する空気流量の調整ができなくなる。ＢＰ流量調整弁８８が故障すると、燃料電池スタック１２に供給される空気の加湿調整ができなくなる。背圧弁９２が故障すると、バイパス流路９４を流通する空気流量の調整ができなくなり、電流センサ２３が故障すると、燃料電池スタック１２の発電電流の制御ができなくなる。
【００５０】
バイパス制御関連デバイスに故障があると判断されると（ステップＳ２中、ＹＥＳ）、ステップＳ３に進む一方、前記バイパス制御関連デバイスに故障がないと判断されると（ステップＳ２中、ＮＯ）、ステップＳ４に進む。ステップＳ３では、極低負荷発電に移行する判定ＳＯＣ閾値が、基準閾値（所定充電率）Ａに設定される一方、ステップＳ４では、極低負荷発電に移行する判定ＳＯＣ閾値が、基準閾値（所定充電率）Ｂに設定される。基準閾値Ａは、基準閾値Ｂよりも大きく設定される（基準閾値Ａ＞基準設定値Ｂ）。
【００５１】
バイパス制御関連デバイスに故障がある場合には、判定ＳＯＣ閾値が、所定値Ａに設定された後、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、バッテリ２０の実際のＳＯＣが、所定値Ｃよりも大きいか否かが判断される。所定値Ｃは、基準閾値Ａよりも低い値に設定される。バッテリ２０の実際のＳＯＣが、所定値Ｃよりも大きいと判断されると（ステップＳ５中、ＹＥＳ）、ステップＳ６に進む。
【００５２】
ステップＳ６では、バッテリ２０の実際のＳＯＣが、所定値Ｄよりも大きいか否かが判断される。図３に示すように、所定値Ｄは、基準閾値Ａよりも小さく且つ所定値Ｃよりも大きい値に設定される（所定値Ｃ＜所定値Ｄ＜基準閾値Ａ）。そして、バッテリ２０の実際のＳＯＣが、所定値Ｄより小さいと判断されると（ステップＳ６中、ＹＥＳ）（所定値Ｃ≦ＳＯＣ＜所定値Ｄ）、ステップＳ７に進んで、第１補機消費電力増加処理が行われる。
【００５３】
第１補機消費電力増加処理では、例えば、水素ポンプ６８を駆動させること、水ポンプ１０４の回転数を上昇させること、又はラジエータファン１１０を駆動させること、の少なくとも１つが行われる。
【００５４】
一方、バッテリ２０の実際のＳＯＣが、所定値Ｄより大きいと判断されると（ステップＳ６中、ＮＯ）（所定値Ｄ≦ＳＯＣ）、ステップＳ８に進んで、第２補機消費電力増加処理が行われる。第２補機消費電力増加処理では、例えば、エアポンプ７８の回転数を上昇させること、水素ポンプ６８を駆動させること、水ポンプ１０４の回転数を上昇させること、又はラジエータファン１１０を駆動させること、の少なくとも１つにより行われる。第２補機消費電力増加処理による電力消費量は、第１補機消費電力増加処理による電力消費量よりも大きく設定される。
【００５５】
次いで、ステップＳ９に進んで、バッテリ２０の実際のＳＯＣが、基準閾値Ａ以上であるか否かが判断される。バッテリ２０の実際のＳＯＣが、基準閾値Ａ以上であると判断されると（ステップＳ９中、ＹＥＳ）、ステップＳ１０に進んで、極低負荷発電処理に移行する。極低負荷発電処理では、バッテリ２０への充電が規制されている。そして、極低負荷発電処理が、所定時間以上に亘って継続されたと判断されると（ステップＳ１１中、ＮＯ）、ステップＳ１２に進んで、発電が停止される。
【００５６】
また、ステップＳ４で、判定ＳＯＣ閾値が、基準閾値Ｂに設定された後、ステップＳ１３に進んで、バッテリ２０の実際のＳＯＣが、前記基準閾値Ｂ以上であるか否かが判断される。バッテリ２０の実際のＳＯＣが、基準閾値Ｂ以上であると判断されると（ステップＳ１３中、ＹＥＳ）、ステップＳ１４に進んで、極低負荷発電処理に移行する。
【００５７】
ここで、バッテリ２０への充電が規制されているものの、バイパス制御は正常である。このため、ステップＳ１４の極低負荷発電処理では、バイパス流路９４に配置されたＢＰ流量調整弁９６を開弁（ＢＰ流量調整弁９６の開度を広げる場合も含む）させることにより、前記バイパス流路９４を流通する空気量を増加させる。従って、極低負荷発電処理において、燃料電池スタック１２から所定の電流を引くことができ、発電セル２４の過乾燥を防止することができる。
【００５８】
この場合、本実施形態では、低負荷発電時において、バイパス制御に故障が発生していると判断されると、極低負荷発電に移行するＳＯＣの基準閾値Ａが、前記バイパス制御に故障が発生していない場合の基準閾値Ｂよりも大きく設定されている。このため、図３に示すように、バッテリ２０の残容量が増加し、極低負荷発電に移行する時期を送らせることができる。従って、バイパス制御が発揮されず、燃料電池スタック１２に供給される空気の流量が削減されない場合であっても、バッテリ２０に充電することができ、所定の発電量を維持することが可能になる。
【００５９】
これにより、簡単な制御で、バイパス制御が不能であっても、低負荷発電時の燃料電池スタック１２の過乾燥を確実に抑制することができ、良好な発電を継続することが可能になるという効果が得られる。
【００６０】
また、バイパス制御に故障が発生している際、バッテリ２０の実際のＳＯＣが、基準閾値Ａよりも低い所定値Ｃに至ったと判断された際、補機により消費される電力量を増加させる第１補機消費電力増加工程が遂行されている。次いで、バッテリ２０の実際のＳＯＣが、基準閾値Ａよりも低い所定値Ｄ（＞所定値Ｃ）に至ったと判断された際、補機により消費される電力量を増加させる第２補機消費電力増加工程が遂行されている。
【００６１】
このため、バッテリ２０のＳＯＣが上昇することを抑制することができ、低負荷発電を有効に継続することが可能になる。しかも、バッテリ２０のＳＯＣが大きくなるのに伴って、すなわち、ＳＯＣが所定値Ｃと所定値Ｄとに上昇するのに伴って、第１補機消費電力増加工程及びこれよりも消費電力の大きな第２補機消費電力増加工程が、順次、行われている。従って、低負荷発電を一層長期間に亘って継続することができる。
【００６２】
なお、図２において、ステップＳ５、ステップＳ６及びステップＳ８を削除することも可能である。これにより、バイパス制御関連デバイスに故障があると判断されるとステップＳ２中、ＹＥＳ）、ステップＳ７に進んで、第１補機消費電力増加工程（又は第２補機消費電力増加工程）を行うことも可能である。
【００６３】
さらに、第１補機消費電力増加工程では、例えば、水素ポンプ６８を駆動させること、水ポンプ１０４の回転数を上昇させること、又はラジエータファン１１０を駆動させること、の少なくとも１つが行われている。このため、燃料電池スタック１２が乾燥するおそれがない補機を選択して消費電力の増加を図っており、前記燃料電池スタック１２が過乾燥になることを有効に抑制することができる。
【００６４】
さらにまた、極低負荷発電が所定時間以上に亘って継続して行われた際、燃料電池スタック１２の発電が停止されている。従って、過乾燥等による燃料電池スタック１２の破損を確実に阻止することが可能になる。
【符号の説明】
【００６５】
１０…燃料電池システム              １２…燃料電池スタック
１４…燃料ガス供給装置              １６…酸化剤ガス供給装置
１８…冷却媒体供給装置              ２０…バッテリ
２２…制御部                        ２３…電流センサ
２４…発電セル                      ２６…電解質膜・電極構造体
２８、３０…セパレータ              ３２…固体高分子電解質膜
３４…アノード電極                  ３６…カソード電極
３８…水素ガス流路                  ４０…空気流路
５０…水素タンク                    ５２…水素ガス供給路
７８…エアポンプ                    ８０…空気供給路
８２ａ…供給側開閉弁                ８２ｂ…排出側開閉弁
８４…加湿器                        ８８、９６…ＢＰ流量調整弁
９０…空気排出路                    ９２…背圧弁
９４…バイパス流路                  ９８…空気循環流路
１００…循環ポンプ                  １０４…水ポンプ
１１０…ラジエータファン                                          
【図１】
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【図２】
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【図３】
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