(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応ガスである酸化ガスおよび燃料ガスの供給を受け、当該反応ガスの電気化学反応により電力を発生する燃料電池と、
前記燃料ガスを燃料供給源から前記燃料電池に供給するための燃料供給流路と、
前記燃料供給流路に設けられ、前記燃料供給源から供給される前記燃料ガスを前記燃料電池から排出された燃料オフガスと合流させて前記燃料電池に供給するエゼクタと、
前記燃料供給流路のうち、前記エゼクタの上流側に設けられ、前記エゼクタに供給する前記燃料ガスの圧力を調整する調圧弁と、
前記燃料オフガスを、前記エゼクタを介して前記燃料ガス供給流路に戻すための燃料循環流路と、
前記燃料循環流路に設けられ、当該燃料循環流路内の前記燃料オフガスを加圧して前記燃料供給流路側へ送り出す燃料ポンプと、
前記燃料循環流路内の前記燃料オフガスを前記エゼクタおよび前記燃料ポンプで昇圧させる際に、前記エゼクタによる前記燃料オフガスの昇圧値が０以上となるように、前記エゼクタに供給する前記燃料ガスの圧力、および前記燃料ポンプによる前記燃料オフガスの昇圧を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記制御手段は、前記燃料オフガスを前記エゼクタおよび前記燃料ポンプで昇圧させる際に、前記燃料オフガスの要求昇圧値に対する前記エゼクタと前記燃料ポンプとの昇圧割合に応じて、前記エゼクタに供給する前記燃料ガスの圧力、および前記燃料ポンプによる前記燃料オフガスの昇圧を制御し、
前記エゼクタの前記昇圧割合は、前記燃料電池の運転状態に応じて設けられた所定の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記所定の範囲の下限値が、
前記燃料電池の運転状態が第１の負荷状態であるときの前記下限値  ＜
前記燃料電池の運転状態が第２の負荷状態であるときの前記下限値  ＜
前記燃料電池の運転状態が第３の負荷状態であるときの前記下限値
となる関係を有することを特徴とする請求項２記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記所定の範囲の上限値が、
前記燃料電池の運転状態が第１の負荷状態であるときの前記上限値  ＜
前記燃料電池の運転状態が第２の負荷状態であるときの前記上限値  ＜
前記燃料電池の運転状態が第３の負荷状態であるときの前記上限値
となる関係を有することを特徴とする請求項２または３記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記所定の範囲は、前記燃料電池の運転状態が第１の負荷状態であるときには、前記エゼクタの前記昇圧割合が５０％以下となる範囲であり、前記燃料電池の運転状態が、前記第１の負荷状態よりも高負荷の第２の負荷状態であるときには、前記エゼクタの前記昇圧割合が２０〜７５％となる範囲であり、前記燃料電池の運転状態が前記第２の負荷状態よりも高負荷の第３の負荷状態であるときには、前記エゼクタの前記昇圧割合が４０％以上となる範囲であることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記第１の負荷状態は、前記燃料電池への要求発電量が前記燃料電池の許容発電量の５０％以下となる負荷状態であり、前記第２の負荷状態は、前記燃料電池への要求発電量が前記燃料電池の許容発電量の３０〜８０％となる負荷状態であり、前記第３の負荷状態は、前記燃料電池への要求発電量が前記燃料電池の許容発電量の６０％以上となる負荷状態であることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記エゼクタは、ノズル径が一定のエゼクタであることを特徴とする請求項１〜６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、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、アノード極に供給される燃料ガスとカソード極に供給される酸化ガスとの電気化学反応により電力を発生する。アノード極から排出された燃料オフガスは、燃料循環流路を通って燃料供給流路に戻され、燃料供給源から供給される燃料ガスと混合されてアノード極に再供給される。下記特許文献１に記載の燃料電池システムでは、燃料循環流路に排出された燃料オフガスを、燃料ポンプとエゼクタを利用して燃料供給流路に戻し、燃料ガスと混合させている。
【０００３】
ここで、燃料ポンプは、電動で燃料を循環させるため負荷変動にも迅速に対応することができる反面、効率が低下する運転領域では消費電力が増大してしまうという問題がある。エゼクタは、燃料ガスの圧力エネルギーを利用して燃料を循環させることができる反面、ノズルの応答遅れにより急激な負荷変動に対応することが難しいという問題がある。このような状況を鑑みて下記特許文献１では、燃料電池システムに燃料ポンプとエゼクタの双方を設け、燃料ポンプの効率が低下して消費電力が増大する運転領域をエゼクタでカバーさせようとしている。
【特許文献１】特開２００３−１５１５８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、燃料循環流路に燃料ポンプを有し、燃料ポンプの下流側にあたる燃料循環流路と燃料供給流路の合流点にエゼクタを有する燃料電池システムでは、エゼクタと燃料ポンプとの燃料オフガスの昇圧割合を設計する際に、エゼクタの能力を十分に考慮したうえで設計する必要がある。これは、エゼクタの能力にはピークがあり、ピークから外れるほど効率が低下していき、大きく外れると、燃料オフガスがエゼクタで降圧されてしまうことがあるためである。つまり、エゼクタの能力を考慮したうえで昇圧割合を設計しなければ、燃料ポンプで昇圧した燃料オフガスの圧力の一部がエゼクタで失われてしまうことになる。また、例えば、エゼクタの能力が低い場合等には、その能力を考慮して昇圧割合を設計したとしても一部の負荷領域において燃料オフガスがエゼクタで降圧されてしまうことがある。このような場合には、エゼクタの能力を調整する必要がある。それゆえに、燃料ポンプの下流側にエゼクタを有する燃料電池システムにおいて、燃料オフガスを効率良く昇圧させるためには、エゼクタで燃料オフガスが降圧されてしまうことがないように、エゼクタの能力や、エゼクタと燃料ポンプとの燃料オフガスの昇圧割合を調整しながら設計する必要がある。
【０００５】
上記特許文献１には、燃料電池の高負荷領域でエゼクタを運転させ、低負荷領域で燃料ポンプを運転させることが開示されている（文献１の図１３参照）。しかしながら、この文献１には、単に、低負荷領域と高負荷領域においてどちらを優先して運転させるのかが開示されているに過ぎず、エゼクタの能力や、エゼクタと燃料ポンプとの昇圧割合については何も開示されていない。したがって、上記特許文献１の燃料電池システムでは、エゼクタの能力や、エゼクタと燃料ポンプとの燃料オフガスの昇圧割合によっては、燃料ポンプで昇圧した燃料オフガスの圧力の一部がエゼクタで失われることになる。このような不具合を回避するために、例えば、エゼクタまたは燃料ポンプを迂回するバイパス流路を別途設けることや、新たな流路を別途設けてエゼクタと燃料ポンプとをそれぞれ異なる流路上に設けることも考えられるが、このような構成を追加するとシステムが複雑化してしまう。
【０００６】
本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するために、燃料ポンプの下流側にエゼクタを有する燃料電池システムにおいて、簡易な構成で、燃料オフガスを効率良く昇圧させることができる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】
【０００７】
上述した課題を解決するため、本発明に係る燃料電池システムは、反応ガスである酸化ガスおよび燃料ガスの供給を受け、当該反応ガスの電気化学反応により電力を発生する燃料電池と、燃料ガスを燃料供給源から燃料電池に供給するための燃料供給流路と、燃料供給流路に設けられ、燃料供給源から供給される燃料ガスを燃料電池から排出された燃料オフガスと合流させて燃料電池に供給するエゼクタと、燃料供給流路のうち、エゼクタの上流側に設けられ、エゼクタに供給する燃料ガスの圧力を調整する調圧弁と、燃料オフガスを、エゼクタを介して燃料ガス供給流路に戻すための燃料循環流路と、燃料循環流路に設けられ、当該燃料循環流路内の燃料オフガスを加圧して燃料供給流路側へ送り出す燃料ポンプと、燃料循環流路内の燃料オフガスをエゼクタおよび燃料ポンプで昇圧させる際に、エゼクタによる燃料オフガスの昇圧値が０以上となるように、エゼクタに供給する燃料ガスの圧力、および燃料ポンプによる燃料オフガスの昇圧を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、燃料循環流路に燃料ポンプを有し、燃料ポンプの下流側にあたる燃料循環流路と燃料供給流路の合流点にエゼクタを有する燃料電池システムにおいて、燃料ポンプおよびエゼクタで燃料オフガスを昇圧させる際に、エゼクタに供給する燃料ガスの圧力および燃料ポンプによる燃料オフガスの昇圧を、エゼクタによる燃料オフガスの昇圧値が０以上となるように制御させることができる。したがって、燃料ポンプで昇圧した燃料オフガスの圧力の一部がエゼクタで失われる事態を回避することができ、燃料オフガスをエゼクタおよび燃料ポンプで効率良く昇圧させることができる。また、バイパス流路等の新たな流路を別途設ける必要がないため、システムの構成を簡易にすることができる。
【０００９】
上記燃料電池システムにおいて、上記制御手段は、燃料オフガスをエゼクタおよび燃料ポンプで昇圧させる際に、燃料オフガスの要求昇圧値に対するエゼクタと燃料ポンプとの昇圧割合に応じて、エゼクタに供給する燃料ガスの圧力および燃料ポンプによる燃料オフガスの昇圧を制御し、エゼクタの上記昇圧割合は、燃料電池の運転状態に応じて設けられた所定の範囲内に設定されていることとしてもよい。
【００１０】
これにより、燃料電池の運転状態に応じて設けられたエゼクタと燃料ポンプとの昇圧割合に応じて、燃料オフガスの昇圧制御を実行させることができるため、運転状態に応じて効率良く燃料オフガスを昇圧させることが可能となる。
【００１１】
上記燃料電池システムにおいて、上述した各所定の範囲の下限値が、「燃料電池の運転状態が第１の負荷状態であるときの下限値  ＜  燃料電池の運転状態が第２の負荷状態であるときの下限値  ＜  燃料電池の運転状態が第３の負荷状態であるときの下限値」となる関係を有することとしてもよい。また、上記燃料電池システムにおいて、各所定の範囲の上限値が、「燃料電池の運転状態が第１の負荷状態であるときの上限値  ＜  燃料電池の運転状態が第２の負荷状態であるときの上限値  ＜  燃料電池の運転状態が第３の負荷状態であるときの上限値」となる関係を有することとしてもよい。
【００１２】
上記燃料電池システムにおいて、上記所定の範囲は、燃料電池の運転状態が第１の負荷状態であるときには、エゼクタの昇圧割合が５０％以下となる範囲であり、燃料電池の運転状態が第１の負荷状態よりも高負荷の第２の負荷状態であるときには、エゼクタの昇圧割合が２０〜７５％となる範囲であり、燃料電池の運転状態が第２の負荷状態よりも高負荷の第３の負荷状態であるときには、エゼクタの昇圧割合が４０％以上となる範囲であることとしてもよい。
【００１３】
これにより、燃料電池の低負荷領域側では、燃料ポンプによる昇圧を阻害しない程度にエゼクタを抑えて運転させ、燃料電池の高負荷領域側では、エゼクタの活用度合いを高めて燃料ポンプを助長させることが可能となる。
【００１４】
上記燃料電池システムにおいて、上記第１の負荷状態は、燃料電池への要求発電量が燃料電池の許容発電量の５０％以下となる負荷状態であり、上記第２の負荷状態は、燃料電池への要求発電量が燃料電池の許容発電量の３０〜８０％となる負荷状態であり、上記第１の負荷状態は、燃料電池への要求発電量が燃料電池の許容発電量の６０％以上となる負荷状態であることとしてもよい。
【００１５】
上記燃料電池システムにおいて、上記エゼクタは、ノズル径が一定のエゼクタとすることができる。これにより、システムの構成をより簡易にすることが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、燃料ポンプの下流側にエゼクタを有する燃料電池システムにおいて、簡易な構成で、燃料オフガスを効率良く昇圧させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る燃料電池システムの好適な実施形態について説明する。各実施形態では、本発明に係る燃料電池システムを燃料電池車両（ＦＣＨＶ；Fuel Cell Hybrid Vehicle）の車載発電システムとして用いた場合について説明する。
【００１８】
まず、実施形態における燃料電池システムの構成について説明する。図１は、燃料電池システムを模式的に示した構成図である。
【００１９】
同図に示すように、燃料電池システム１は、反応ガスである酸化ガスおよび燃料ガスの供給を受けて電気化学反応により電力を発生する燃料電池２と、酸化ガスとしての空気を燃料電池２に供給する酸化ガス配管系３と、燃料ガスとしての水素ガスを燃料電池２に供給する水素ガス配管系４と、システム全体を統括制御する制御部５とを有する。
【００２０】
燃料電池２は、例えば、高分子電解質型燃料電池であり、多数の単セルを積層したスタック構造となっている。単セルは、イオン交換膜からなる電解質の一方の面にカソード極を有し、他方の面にアノード極を有し、さらにカソード極およびアノード極を両側から挟み込むように一対のセパレータを有する構造となっている。この場合、一方のセパレータの水素ガス流路に水素ガスが供給され、他方のセパレータの酸化ガス流路に酸化ガスが供給され、これらの反応ガスが化学反応することで電力が発生する。
【００２１】
酸化ガス配管系３は、大気中の酸化ガスを取り込んで圧縮してから送出するコンプレッサ３０と、酸化ガスを燃料電池２に供給するための空気供給流路３１と、燃料電池２から排出された酸化オフガスを排出するための空気排出流路３２とを有する。空気供給流路３１および空気排出流路３２には、燃料電池２から排出された酸化オフガスを用いてコンプレッサ３０から圧送された酸化ガスを加湿する加湿器３３が設けられている。この加湿器３３で水分交換等された酸化オフガスは、最終的に排ガスとしてシステム外の大気中に排気される。
【００２２】
水素ガス配管系４は、高圧の水素ガスを貯留した燃料供給源としての水素タンク４０と、水素タンク４０の水素ガスを燃料電池２に供給するための燃料供給流路としての水素供給流路４１と、燃料電池２から排出された水素オフガスを水素供給流路４１に戻すための燃料循環流路としての水素循環流路４２とを有する。水素供給流路４１には、上流側から順に、水素ガスの圧力を予め設定した二次圧に調圧するレギュレータ４３と、水素ガスの供給量（水素ガスの圧力）を調整する調圧弁４４と、水素循環流路４２の水素オフガスを水素供給流路４１に還流させるエゼクタ４５とが設けられている。
【００２３】
エゼクタ４５は、水素タンク４０から供給される水素ガスと燃料電池２から排出される水素オフガスとを合流させ、合流後の混合ガスを燃料電池２に供給する。本実施形態におけるエゼクタ４５は、ノズル径が一定のエゼクタである。このエゼクタ４５では、水素タンク４０から供給される水素ガスを、流入口にあるノズルからディフューザに向けて噴射することで、ディフューザ内に負圧を発生させる。そして、負圧を利用して水素オフガスを吸入口からディフューザ内に吸引させ、吸引させた水素オフガスとノズルから噴射された水素ガスとを流出口から混合して排出する。
【００２４】
水素供給流路４１のうち、エゼクタ４５の流入口側と流出口側のそれぞれには、水素ガスの圧力を検出するための圧力センサＰ１およびＰ２がそれぞれ設けられている。圧力センサＰ１は、調圧弁４４とエゼクタ４５との間の水素供給流路４１における水素ガスの圧力を検出する。圧力センサＰ２は、エゼクタ４５と燃料電池２との間の水素供給流路４１における水素ガスの圧力を検出する。
【００２５】
水素循環流路４２には、水素循環流路４２内の水素オフガスを加圧して水素供給流路４１側へ送り出す水素ポンプ４６（燃料ポンプ）が設けられている。また、水素循環流路４２には、気液分離器４７を介して排出流路４８が接続されている。気液分離器４７は、水素オフガスから水分を回収する。排出流路４８には、排気排水弁４９が設けられている。排気排水弁４９は、通常は閉弁しているが、制御部５からの指令に従って適宜開弁することで、気液分離器４７で回収された水分と水素循環流路４２内の不純物を含む水素オフガスとを排出（パージ）する。
【００２６】
制御部５は、燃料電池車両に設けられた加速操作部材（例えば、アクセル）の操作量を検出し、加速要求値（例えば、トラクションモータ等の電力消費装置からの要求発電量）等の制御情報を受けて、システム内の各種機器の動作を制御する。なお、電力消費装置には、トラクションモータの他に、例えば、燃料電池２を作動させるために必要な補機装置（例えばコンプレッサ３０や水素ポンプ４６のモータ等）、車両の走行に関与する各種装置（変速機、車輪制御装置、操舵装置、懸架装置等）で使用されるアクチュエータ、乗員空間の空調装置（エアコン）、照明、オーディオ等が含まれる。
【００２７】
制御部５（制御手段）は、水素循環流路４２内の水素オフガスをエゼクタ４５および水素ポンプ４６で昇圧させる際に、エゼクタ４５による水素オフガスの昇圧値が０以上となるように、エゼクタ４５に供給する水素ガスの圧力および水素ポンプによる水素オフガスの昇圧を制御する（以下、水素オフガスの昇圧制御という。）。
【００２８】
具体的に、制御部５は、水素オフガスの昇圧制御を実行する際に、燃料電池システムに要求される水素オフガスの要求昇圧値に対するエゼクタ４５と水素ポンプ４６との昇圧割合に応じて、エゼクタ４５に対する供給する水素ガスの圧力および水素ポンプによる水素オフガスの昇圧を制御する。上記昇圧割合は、燃料電池２に対する負荷に応じて設けられた所定の範囲内に設定される。この所定の範囲は、エゼクタ４５による水素オフガスの昇圧値が燃料電池の全ての負荷領域で０以上となることを確保できる上記昇圧割合の範囲である。所定の範囲は、以下のように設定することができる。
【００２９】
燃料電池２に対する負荷が低負荷（第１の負荷状態）であるときには、エゼクタ４５の昇圧割合が０〜５０％となる範囲である。水素ポンプ４６側からの割合として言い換えると、水素ポンプ４６の昇圧割合が５０〜１００％となる範囲である。負荷が中負荷（第２の負荷状態）であるときには、エゼクタ４５の昇圧割合が２０〜７５％となる範囲である。水素ポンプ４６側からの割合として言い換えると、水素ポンプ４６の昇圧割合が２５〜８０％となる範囲である。負荷が高負荷（第３の負荷状態）であるときには、エゼクタ４５の昇圧割合が４０〜１００％となる範囲である。水素ポンプ４６側からの割合として言い換えると、水素ポンプ４６の昇圧割合が０〜６０％となる範囲である。
【００３０】
燃料電池２に対する負荷に応じて、上記所定の範囲に収まるように昇圧の分担割合を設定することで、低負荷領域では、水素ポンプ４６による昇圧を阻害しない程度にエゼクタ４５を抑えながら運転させることができ、高負荷領域では、エゼクタ４５の活用度合いを高めて水素ポンプ４６を助長させることが可能となる。
【００３１】
これをグラフで表すと、図２のようになる。図２は、燃料電池に対する負荷と燃料電池システムに要求される水素オフガスの要求昇圧値との関係を示すグラフである。実線Ｇｐは、負荷に応じて燃料電池システムに要求される水素オフガスの要求昇圧値の推移を示す線である。斜線部分Ｇｅは、上記所定の範囲に該当する部分である。
【００３２】
破線Ｇｂは、上記昇圧割合の一例を示す線である。この場合、実線Ｇｐと横軸とで囲まれる領域のうち、破線Ｇｂよりも下側の領域が、エゼクタ４５が受け持つ昇圧分を示す領域となり、実線Ｇｐと横軸とで囲まれる領域のうち、破線Ｇｂよりも上側の領域が、水素ポンプ４６が受け持つ昇圧分を示す領域となる。
【００３３】
ここで、エゼクタ４５の能力によっては、上記昇圧割合Ｇｂを所定の範囲Ｇｅ内に収めることが不可能となる場合がある。エゼクタの能力は、例えば、ノズル径やディフューザ径、ディフューザ長等によって決まるため、物理的に、設定した昇圧割合にしたがって昇圧させることができない場合があるためである。したがって、このような場合には、昇圧割合にしたがって昇圧することができるように、エゼクタ４５のノズル径、ディフューザ径、ディフューザ長等を調整する必要がある。
【００３４】
ところが、エゼクタ４５を調整した場合であっても、エゼクタが効率良く運転できる範囲には限度があるため、燃料電池の全ての負荷領域を効率良くカバーさせることは難しい。例えば、図３に示すように、エゼクタ４５のピークを低負荷領域側に設定した場合には、高負荷領域において水素オフガスがエゼクタ４５で降圧されてしまうことがある。また、これと同様にして、エゼクタ４５のピークを高負荷領域側に設定した場合には、低負荷領域において水素オフガスがエゼクタ４５で降圧されてしまうことがある。これらの場合には、エゼクタ４５で降圧された分（図３のＰａ部分）も含めて水素ポンプ４６単体で水素オフガスを要求昇圧値Ｇｐまで昇圧させることになるため、多大な消費電力を要し、効率が低下してしまうことになる。
【００３５】
そこで、本願発明者は、エゼクタの効率が低下していく領域であっても、エゼクタに供給する水素ガスの圧力を高めていくことができれば、エゼクタによる昇圧を増大させていくことができることに着目し、実験を重ねた。その結果、上述した図２に示す所定の範囲Ｇｐ内に上記昇圧割合Ｇｂが収まるように、エゼクタ４５に供給する水素ガスの圧力および水素ポンプ４６による水素オフガスの昇圧を制御することで、水素オフガスがエゼクタ４５で降圧されてしまう事態を回避できることを突き止めた。
【００３６】
つまり、エゼクタ４５の能力を適宜調整したうえで、エゼクタ４５と水素ポンプ４６との昇圧割合Ｇｂを所定の範囲Ｇｅ内に設定し、この昇圧割合Ｇｂにしたがって水素オフガスの昇圧制御を実行させることによって、エゼクタ４５による水素オフガスの昇圧値を０以上に維持できることが判明した。
【００３７】
なお、図２に示すように、燃料電池２に対する負荷に応じて設けられた各所定の範囲Ｇｅの下限値は、「低負荷であるときの下限値  ＜  中負荷であるときの下限値  ＜  高負荷であるときの下限値」となる関係を有する。また、燃料電池２に対する負荷に応じて設けられた各所定の範囲Ｇｅの上限値は、「低負荷であるときの上限値  ＜  中負荷であるときの上限値  ＜  高負荷であるときの上限値」となる関係を有する。
【００３８】
上述した燃料電池２に対する負荷は、例えば、燃料電池への要求発電量によって以下のように分類することができる。燃料電池への要求発電量が燃料電池の許容発電量の５０％以下である場合を低負荷とし、燃料電池への要求発電量が燃料電池２の許容発電量の３０〜８０％である場合を中負荷とし、燃料電池への要求発電量が燃料電池２の許容発電量の６０％以上である場合を高負荷とする。
【００３９】
ここで、制御部５は、物理的には、例えば、ＣＰＵと、ＣＰＵで処理される制御プログラムや制御データを記憶するＲＯＭと、主として制御処理のための各種作業領域として使用されるＲＡＭと、入出力インターフェースとを有する。これらの要素は、互いにバスを介して接続されている。入出力インターフェースには、圧力センサＰ１、Ｐ２等の各種センサが接続されているとともに、コンプレッサ３０、調圧弁４４、水素ポンプ４６および排気排水弁４９等を駆動させるための各種ドライバが接続されている。
【００４０】
ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って、入出力インターフェースを介して各種センサでの検出結果を受信し、ＲＡＭ内の各種データ等を用いて処理することで、例えば、水素オフガスの昇圧制御等を制御する。また、ＣＰＵは、入出力インターフェースを介して各種ドライバに制御信号を出力することにより、燃料電池システム１全体を制御する。
【００４１】
上述してきたように、本実施形態における燃料電池システムによれば、水素循環流路４２に水素ポンプ４６を有し、水素ポンプ４６の下流側にあたる水素循環流路４２と水素供給流路４１の合流点にエゼクタ４５を有する燃料電池システム１において、エゼクタ４５および水素ポンプ４６で水素オフガスを昇圧させる際に、所定の昇圧割合にしたがって水素オフガスの昇圧制御を実行させることができるため、エゼクタ４５に供給する水素ガスの圧力および水素ポンプ４６による水素オフガスの昇圧を、エゼクタ４５による水素オフガスの昇圧値が０以上となるように制御させることができる。
【００４２】
これにより、水素オフガスがエゼクタ４５で降圧される事態を回避することができるため、水素ポンプ４６で昇圧した水素オフガスの圧力の一部がエゼクタ４５で失われることなく、水素オフガスをエゼクタ４５および水素ポンプ４６で効率良く昇圧させることができる。
【００４３】
また、バイパス流路等の新たな流路を別途設ける必要がないため、燃料電池システム１の構成を簡易にすることができる。
【００４４】
なお、上述した実施形態では、燃料電池に対する負荷を燃料電池への要求発電量に応じて分類しているが、負荷を分類する要素は要求発電量に限定されない。例えば、燃料電池の出力電流や反応ガス量等に応じて燃料電池に対する負荷を分類することとしてもよい。
【００４５】
また、上述した実施形態では、エゼクタとしてノズル径が一定のエゼクタを用いて説明しているが、エゼクタをノズル径が一定のエゼクタに限定するものではない。例えば、ノズル径がニードルの位置に応じて可変するエゼクタを用いることとしてもよい。ただし、ノズル径が一定のエゼクタを用いることで、システムの構成をより簡易にすることができる。
【００４６】
また、上述した実施形態では、本発明に係る燃料電池システムを燃料電池車両に搭載した場合について説明しているが、燃料電池車両以外の各種移動体（ロボット、船舶、航空機等）にも本発明に係る燃料電池システムを適用することができる。また、本発明に係る燃料電池システムを、建物（住宅、ビル等）用の発電設備として用いられる定置用発電システムに適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施形態における燃料電池システムを模式的に示す構成図である。
【図２】燃料電池に対する負荷と水素オフガスの要求昇圧値との関係を示すグラフである。
【図３】燃料電池に対する負荷と水素オフガスの要求昇圧値との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
１…燃料電池システム、２…燃料電池、３…酸化ガス配管系、４…水素ガス配管系、５…制御部、４０…水素タンク、４１…水素供給流路、４２…水素循環流路、４４…調圧弁、４５…エゼクタ、４６…水素ポンプ。
【図１】
0004379749.tif 000002
【図２】
0004379749.tif 000003
【図３】
0004379749.tif 000004