(57)【要約】【課題】燃料電池システムの負荷追従性の低下を抑制する技術を提供する。【解決手段】燃料電池スタック１０の少なくとも１つの単セル１の出力電圧が所定の閾値Ｖtより低下したことを検出したときに、制御部４０は電圧回復処理を実行する。電圧回復処理としては、具体的に、燃料電池スタック１０の出力電流を低下させる電流制限処理（図４（Ｃ）；時刻ｔ2〜時刻ｔ3）と、電流制限処理によって低下させた出力電流を回復させる電流回復処理（図４（Ｃ）；時刻ｔ3〜時刻ｔ4）とを実行する。制御部４０は、電流回復処理が電流制限処理より短時間で完了するように制御する。【選択図】図４
2009158165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池システムに対する出力要求に応じて前記燃料電池の出力を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記燃料電池の出力を一時的に制限するために、前記燃料電池の電流値を前記出力要求に相当する要求電流値よりも低下させる電流制限処理を実行した後に、前記電流値を前記要求電流値まで増大させる電流回復処理を実行し、
前記電流回復処理を、前記電流制限処理よりも短時間で完了する、燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池システムであって、さらに、
前記燃料電池の電圧を計測する電圧計測部を備え、
前記制御部は、前記電圧計測部の計測値が第１の閾値より小さくなったときに、前記電流制限処理を実行し、前記計測値が第２の閾値より大きくなったときに、前記電流回復処理を実行する、燃料電池システム。
【請求項３】
請求項２記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池は、複数の発電体を含み、
前記電圧計測部は、前記複数の発電体ごとに電圧を計測し、
前記制御部は、前記複数の発電体のうち少なくとも１つの計測値が前記第１の閾値より小さくなったときに、前記電流制限処理を実行し、前記計測値が前記第２の閾値より大きくなったときに、前記電流回復処理を実行する、燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の燃料電池システムであって、さらに、
前記燃料電池の出力低下の際に、前記出力要求に対して不足する出力を補償する補助電源を備える、燃料電池システム。
【請求項５】
出力要求に応じて燃料電池の出力を供給する燃料電池システムの制御方法であって、
（ａ）前記燃料電池の出力を一時的に制限するために、前記燃料電池の電流値を前記出力要求に相当する要求電流値よりも低下させる電流制限処理を実行する工程と、
（ｂ）前記電流値を前記要求電流値まで増大させる電流回復処理を実行する工程と、
を備え、
前記電流回復処理は、前記電流制限処理よりも短時間で完了する、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】
この発明は、燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、一般に、電解質膜を電極で挟持した発電体（膜電極接合体）が複数個積層されたスタック構造を有している。燃料電池は、各発電体における発電電力を集電して外部負荷へと供給するため、各発電体が一様に発電できることが好ましい。
【０００３】
しかし、燃料電池では、一部の発電体のみの内部抵抗が著しく増大してしまったり、一部の発電体のみの反応ガスの供給量が著しく不足してしまう場合がある。この場合には、当該一部の発電体の出力電力が他の発電体より低下してしまうため、燃料電池全体の発電効率が低下してしまう。また、この状態で燃料電池の発電を継続すると、当該一部の発電体が劣化する原因ともなる。
【０００４】
そこで、こうした一部の発電体における著しい電圧降下を検出した場合に、燃料電池全体の出力電流値を低下させて当該発電体の出力電圧値を回復させる制御処理が知られている（特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１９７００８号公報
【０００６】
しかし、上記制御処理の実行中は燃料電池の出力電流値が制限されてしまうため、当該制御処理を実行する燃料電池システムの負荷追従性は低下する。従って、例えば、当該燃料電池システムを動力源として搭載する車両等の移動体においては、その負荷追従性の低下が当該移動体のドライバビリティを低下させる原因となっていた。こうした問題は、燃料電池を動力源とする燃料電池システムや装置に共通する問題であったが、これまで十分な工夫がなされてこなかったのが実情であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、燃料電池システムの負荷追従性の低下を抑制する技術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】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］燃料電池システムであって、燃料電池と、前記燃料電池システムに対する出力要求に応じて前記燃料電池の出力を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記燃料電池の出力を一時的に制限するために、前記燃料電池の電流値を前記出力要求に相当する要求電流値よりも低下させる電流制限処理を実行した後に、前記電流値を前記要求電流値まで増大させる電流回復処理を実行し、前記電流回復処理を、前記電流制限処理よりも短時間で完了する、燃料電池システム。
【００１０】
この燃料電池システムによれば、電流制限処理によって燃料電池の電圧を増大させることによって、燃料電池の低下した発電性能の回復を図ることができる。その際に、電流制限処理を比較的緩やかに実行することによって急激に燃料電池の出力が低下することを抑制できる。また、電流回復処理を比較的迅速に実行することによって燃料電池の出力が低下してしまう時間帯を短縮することができる。従って、燃料電池システムの負荷追従性の低下を抑制することが可能である。
【００１１】
［適用例２］適用例１記載の燃料電池システムであって、さらに、前記燃料電池の電圧を計測する電圧計測部を備え、前記制御部は、前記電圧計測部の計測値が第１の閾値より小さくなったときに、前記電流制限処理を実行し、前記計測値が第２の閾値より大きくなったときに、前記電流回復処理を実行する、燃料電池システム。
【００１２】
この燃料電池システムによれば、必要に応じて適時、電流制限処理及び電流回復処理を実行することとなるため、より、燃料電池システムの負荷追従性の低下を抑制することができる。
【００１３】
［適用例３］適用例２記載の燃料電池システムであって、前記燃料電池は、複数の発電体を含み、前記電圧計測部は、前記複数の発電体ごとに電圧を計測し、前記制御部は、前記複数の発電体のうち少なくとも１つの計測値が前記第１の閾値より小さくなったときに、前記電流制限処理を実行し、前記計測値が前記第２の閾値より大きくなったときに、前記電流回復処理を実行する、燃料電池システム。
【００１４】
この燃料電池システムによれば、複数の単セルのうちの少なくとも１つの発電性能が低下している場合に発電性能の回復のために電流制限処理及び電流回復処理が実行される。従って、燃料電池の劣化を抑制でき、燃料電池の劣化による燃料電池システムの負荷追従性の低下を抑制できる。
【００１５】
［適用例４］適用例１ないし適用例３のいずれかに記載の燃料電池システムであって、さらに、前記燃料電池の出力低下の際に、前記出力要求に対して不足する出力を補償する補助電源を備える、燃料電池システム。
【００１６】
この燃料電池システムによれば、外部負荷からの要求に対して燃料電池の出力が不足した場合であっても、補助電源に出力補償させることができるため、燃料電池システムの負荷追従性の低下を抑制できる。また、電流回復処理の処理速度が、電流制限処理より比較的緩やかであるため、補助電源の負荷追従性が低下することを抑制でき、燃料電池システムの負荷追従性の低下をさらに抑制できる。
【００１７】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池、その燃料電池を備えた燃料電池システム、その燃料電池システムを搭載した車両等の形態で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
A．実施例：
図１は、本発明の一実施例として燃料電池システムの構成を示す概略図である。この燃料電池システム１００は、燃料電池スタック１０と、燃料電池スタック１０に接続する水素系統２０及び空気系統３０と、制御部４０とを備えている。
【００１９】
燃料電池スタック１０は、反応ガスとして水素と酸素の供給を受けて、その電気化学反応によって発電する固体高分子型燃料電池である。なお、燃料電池スタック１０としては、固体高分子型燃料電池でなくとも良く、任意の種々のタイプの燃料電池に本発明を適用することが可能である。
【００２０】
燃料電池スタック１０は、電解質膜を電極で挟持した発電体である膜電極接合体を含む複数の単セル１を積層したスタック構造を有している。燃料電池スタック１０には、各単セル１ごとの電位を計測することができる電圧センサ１１が設けられている。
【００２１】
水素系統２０は、水素を貯蔵するための水素タンク２１と水素供給配管２２とを備えている。水素タンク２１は水素供給配管２２によって燃料電池スタック１０の水素供給用マニホールド（図示せず）と接続されており、これによって、水素系統２０は燃料電池スタック１０に対して水素を供給する。水素供給配管２２には上流側から、水素の圧力を調整するための圧力調整バルブ２３と、水素の流量を計測するためのガスフローメータ２４とが設けられている。
【００２２】
また、水素系統２０は、燃料電池スタック１０の水素排出用マニホールド（図示せず）に接続された水素排出配管２５を備えており、電気化学反応に供されることのなかった水素を含むアノード排ガスを燃料電池スタック１０の外部へと排出する。水素排出配管２５には上流側から、水素の圧力を計測するための圧力計２６と、アノード排ガスの排出を必要に応じて停止するための開閉弁である水素排出バルブ２７とが設けられている。
【００２３】
空気系統３０は、エアコンプレッサ３１と空気供給配管３２とを備えている。エアコンプレッサ３１は、空気供給配管３２によって、燃料電池スタック１０の空気供給用マニホールド（図示せず）と接続されており、これによって、空気系統３０は燃料電池スタック１０に対して圧縮空気を供給する。空気供給配管３２には上流側から、圧縮空気の圧力を調整するための圧力調整バルブ３３と、圧縮空気の流量を計測するためのガスフローメータ３４とが設けられている。
【００２４】
また、空気系統３０は、燃料電池スタック１０の空気排出用マニホールド（図示せず）に接続する空気排出配管３５を備えており、電気化学反応に供されることのなかった酸素を含むカソード排ガスを燃料電池スタック１０の外部へと排出する。空気排出配管３５には、カソード排ガスの圧力を計測するための圧力計３６が設けられている。
【００２５】
制御部４０は、例えば燃料電池システム１００が車両等の移動体に搭載されている場合には、アクセルペダル５０の開度に応じた外部負荷からの燃料電池システム１００に対する出力要求（「外部出力要求」と呼ぶ）を検出する。また、制御部４０は、上述の２つのガスフローメータ２４，３４や、２つの圧力計２６，３６や、電圧センサ１１などの各種センサからのシステムのステータス情報を受け取る。制御部４０は、外部からの出力要求とシステムのステータス情報とを基に、圧力調整バルブ２３、３３や水素排出バルブ２７の開閉動作を制御して燃料電池スタック１０の出力を制御する。
【００２６】
図２は、燃料電池システム１００の電気的構成を示すブロック図である。燃料電池システム１００は、さらに、２次電池６０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０と、ＤＣ／ＡＣインバータ８０とを備えている。燃料電池スタック１０は、直流電源ラインＤＣＬを介してＤＣ／ＡＣインバータ８０に接続されている。２次電池６０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０を介して直流電源ラインＤＣＬに接続されている。ＤＣ／ＡＣインバータ８０は、外部負荷であるモータ９０に接続されている。
【００２７】
２次電池６０は、燃料電池スタック１０の補助電源として機能し、例えば充・放電可能なリチウムイオン電池で構成することができる。ＤＣ／ＤＣコンバータ７０は、２次電池６０の充・放電を制御する充放電制御部としての機能を有しており、制御部４０の指示によって直流電源ラインＤＣＬの電圧レベルを可変に調整する。燃料電池スタック１０の出力が外部出力要求に対して不足するような場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０は、その不足分を補償するように２次電池６０に放電させる。
【００２８】
ＤＣ／ＡＣインバータ８０は、燃料電池スタック１０及び２次電池６０から得られた直流電力を交流電力へと変換する。モータ９０は三相モータなどで構成することができ、ＤＣ／ＡＣインバータ８０からの交流電力に応じて回転駆動力を発生する。モータ９０は、外力によってそのロータが回転させられるときには発電機として働き、交流電力（回生電力）を発生する。そうした回生電力は、ＤＣ／ＡＣインバータ８０で直流電力に変換され、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０を介して２次電池６０に充電される。
【００２９】
制御部４０は、電圧センサ１１（図１）の測定値から燃料電池スタック１０の出力電力測定値（発電状態）を検出する。また、制御部４０は、２次電池６０の充電状態（ＳＯＣ）を検出する。制御部４０は、これらの情報を基にＤＣ／ＤＣコンバータ７０の出力電圧を設定して燃料電池スタック１０及び２次電池６０の出力電力を制御する。また、制御部４０は、ＤＣ／ＡＣインバータ８０によって交流電力の周波数を制御して、モータ９０に必要なトルクを発生させる（トルク指令）。
【００３０】
図３（Ａ）〜（Ｄ）は、通常運転時における燃料電池システム１００の制御を説明するための説明図である。ここで「通常運転時」とは、燃料電池スタック１０の各単セル１が制御部４０の出力指示に応じて、電圧降下を生じることなく発電を継続している状態を意味する。
【００３１】
図３（Ａ）は、制御部４０が燃料電池スタック１０に対して要求する出力電力（「ＦＣ要求電力」と呼ぶ）の時間変化を示すグラフである。図３（Ａ）のグラフは、時刻ｔ0において外部出力要求が増大したことに伴って、制御部４０がＦＣ要求電力をＷ0からＷ1に増大させたことを示している。
【００３２】
制御部４０は、燃料電池スタック１０のＷ−Ｉ特性を基にＦＣ要求電力に応じて燃料電池スタック１０の出力すべき電流値を算出し、その電流値に応じた出力電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ７０（図２）に設定する。また、制御部４０は、燃料電池スタック１０がＦＣ要求電力を出力可能なように、反応ガスの供給量及び排ガス量などを圧力調整バルブ２３、３３や水素排出バルブ２７（図１）によって制御する。
【００３３】
図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示すＦＣ要求電力の変化があったときの燃料電池スタック１０の任意の単セル１における出力電圧の時間変化を示すグラフである。図３（Ｂ）の実線グラフＧ１は、燃料電池スタック１０の単セル１ごとの出力電圧値が、時刻ｔ0において電圧値Ｖ0から減少を開始し、時刻ｔ1においてＦＣ要求電力に相当する出力電圧値Ｖ1に到達し、その後、電圧値Ｖ1で維持されていることを示している。なお、燃料電池スタック１０全体の出力電圧は、この各単セル１の出力電圧の総和となる。
【００３４】
図３（Ｃ）は、図３（Ａ）に示すＦＣ要求電力の変化があったときの燃料電池スタック１０の出力電流の時間変化を示すグラフである。燃料電池スタック１０の出力電流は、燃料電池スタック１０のＶ−Ｉ特性により、図３（Ｂ）に示す出力電圧の変化に対応して時刻ｔ0〜時刻ｔ1の区間で電流値Ｉ0から電流値Ｉ1まで増大し、その後、電流値Ｉ1で維持される。
【００３５】
図３（Ｄ）は、図３（Ｃ）に示す燃料電池スタック１０の出力電流の変化があったときの、モータ９０（図２）の出力トルクの時間変化を示すグラフである。モータ９０の出力トルクは、燃料電池スタック１０の出力電流値の変化に応じて時刻ｔ0〜時刻ｔ1の区間でトルク値Ｔ0からトルク値Ｔ1まで増大し、その後、トルク値Ｔ1で維持される。
【００３６】
なお、この通常運転時において、何らかの原因で燃料電池スタック１０の出力電力がＦＣ要求電力に対して不足してしまう場合には、制御部４０は、２次電池６０の放電によってその不足分を補償する。これによって、燃料電池システム１００は、燃料電池スタック１０の出力不足による負荷追従性の低下を抑制することができる。
【００３７】
ここで、この通常運転時では、各単セル１がほぼ一様に図３（Ｂ）に示す出力電圧を出力している。しかし、燃料電池スタック１０では、一部の単セル１のみの出力電圧が著しく低下してしまう場合があり、例えば、負電圧にまで低下してしまう場合がある。（図３（Ｂ）に示す破線グラフＧ２）。この原因としては、当該単セル１の内部抵抗の増大による電圧降下や、ガス流路の閉塞など、何らかの原因で当該単セル１への反応ガスの供給量が不足していることなどが考えられる。
【００３８】
このように、一部の単セル１の電圧が著しく低下してしまっている状態で燃料電池スタック１０の発電を継続すると、燃料電池スタック１０全体としての発電効率が低下してしまうばかりでなく、当該一部の単セル１が劣化してしまう可能性がある。そこで、本実施例では、以下に説明する電圧回復処理を実行する。
【００３９】
図４（Ａ）〜（Ｄ）は、燃料電池スタック１０の一部の単セル１において著しい電圧低下が発生して電圧回復処理が実行された場合における図３（Ａ）〜（Ｄ）と同様なグラフである。図４（Ａ）は、ＦＣ要求電力の時間変化を示すグラフであり、図３（Ａ）とほぼ同じである。即ち、以下の説明においては、燃料電池システム１００に対して上述した通常運転時と同様な外部出力要求の変化があったものと想定する。
【００４０】
図４（Ｂ）のグラフは、図４（Ａ）に示すＦＣ要求電力の変化があったときに、何らかの原因で著しい電圧降下を生じた単セル１（以後、「低電圧セル１」と呼ぶ）の出力電圧の時間変化を実線グラフＧ３で示している。なお、図４（Ｂ）では、この低電圧セル１が本来出力すべき電圧の時間変化を破線グラフＧ４で示している。
【００４１】
低電圧セル１では、制御部４０によってＤＣ／ＤＣコンバータ７０に設定された出力電圧に従って、時刻ｔ0から出力電圧値が低下し始めるが、出力すべき目標電圧値Ｖ1に到達した後も低下し続けている。制御部４０は、低電圧セル１の出力電圧値が所定の閾値Ｖtに到達したことを検出すると電圧回復処理を実行する。ここで、所定の閾値Ｖtとしては、例えば目標電圧値Ｖ1が約０．６Ｖ程度であれば、約−０．１Ｖ程度であるとしても良い。所定の閾値Ｖtとしては、実験等によって適切に設定されることが好ましい。
【００４２】
図５は、燃料電池システム１００で実行される電圧回復処理の処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ１０において制御部４０は、低電圧セル１の出力電圧値が所定の閾値Ｖtに到達した時刻ｔ2から燃料電池スタック１０の出力電流を時間に対して一定の比率（ｄＩ1／ｄｔ）で低下するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０の出力電圧を制御する。即ち、燃料電池スタック１０の出力電流が制御部４０によって制限される。以後、このステップＳ１０の処理を「電流制限処理」と呼び、出力電流を低下させる一定の比率を「制限側レート」と呼ぶ。
【００４３】
ここで、制限側レートは次のように決定される。制御部４０は、外部出力要求が増大した時刻ｔ0における低電圧セル１の出力電圧値Ｖ0と閾値である出力電圧値Ｖtとの差に応じて最大電流制限量Ｉmaxを決定する。制御部４０は、最大電流制限量Ｉmaxを設定するためのマップを有しているものとしても良い。
【００４４】
制御部４０は、所定の時間で電流を最大電流制限量Ｉmaxだけ低下させることができるように制限側レートを設定する。ここで、所定の時間としては、約０．５秒〜約２秒程度であることが好ましい。即ち、制限側レートは以下の不等式（１）の範囲内の値で設定されることが好ましい。
Ｉmax／０．５ ≦ ｜ｄＩ1／ｄｔ｜ ≦ Ｉmax／２  …（１）
なお、制限側レートとしては、他の方法で決定されるものとしても良いが、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０が十分に追従できる電流低下速度によって設定されることが好ましい。
【００４５】
このように出力電流を低下させることによって出力電流を制限する理由は、当該低電圧セル１が受けている過度な負荷を緩和することによって、当該低電圧セル１の発電能力の回復を図るためである。制御部４０は、電流制限処理とともに、低電圧セル１の発電能力を回復するための発電能力回復処理を実行するものとしても良い。発電能力回復処理としては、例えば、燃料電池スタック１０への反応ガスの供給量を増加させる処理や、反応ガスのガス圧を増大させる処理などが実行されるものとしても良い。
【００４６】
図４（Ｃ）は、低電圧セル１における燃料電池スタック１０の出力電流の時間変化を示すグラフである。燃料電池スタック１０の出力電流は、電圧回復処理が開始される時刻ｔ2までは、図３（Ｃ）における変化とほぼ同じであるが、電流制限処理が開始された時刻ｔ2以降は、制限側レートで低下している。このように燃料電池スタック１０の出力電流を低下させていくと、燃料電池スタック１０のＩ−Ｖ特性に従って、燃料電池スタック１０の出力電圧は次第に増大傾向へと転じることとなる（図４（Ｂ）の時刻ｔ2〜時刻ｔ3の時間区間）。
【００４７】
ステップＳ２０（図５）において、制御部４０は、燃料電池スタック１０の出力電圧が再び所定の閾値Ｖtに回復したことを検出すると、ステップＳ３０の電流回復処理を実行する。なお、電流制限処理において燃料電池スタック１０の出力電流が０Ａまで低下しても、出力電圧値が所定の閾値Ｖtまで回復しない場合には、回復するまで出力電流値は０Ａのまま維持されるものとしても良い。あるいは、出力電流値が０Ａまで低下したときに直ちに電流回復処理が実行されるものとしても良い。
【００４８】
電流回復処理では、制御部４０は、出力電圧値が閾値Ｖtに回復した時刻ｔ3から燃料電池スタック１０の出力電流を時間に対して一定の比率で増大させる（図４（Ｃ）の時刻ｔ3以降）。この一定の比率（ｄＩ2／ｄｔ）を「復帰側レート」と呼ぶ。
【００４９】
復帰側レートは、その絶対値が、制限側レートの絶対値より大きくなるように制御部４０が設定するが（不等式（２））、この理由は後述する。
｜ｄＩ2／ｄｔ｜≧｜ｄＩ1／ｄｔ｜…（２）
【００５０】
また、復帰側レートは、燃料電池スタック１０の出力電流が所定の時間で電流値Ｉ1まで復帰可能なように設定される。ここで、所定の時間としては、例えば、約０．５秒〜約２秒程度であることが好ましい。即ち、電流制限処理において最大電流制限量Ｉmaxで燃料電池スタック１０の出力電力量が制限されている場合には、下記の不等式（３）の範囲で復帰側レートが設定されることが好ましい。
Ｉmax／０．５ ≦ ｜ｄＩ2／ｄｔ｜ ≦ Ｉmax／２  …（３）
【００５１】
制御部４０は、燃料電池スタック１０の出力電流値がＦＣ要求電力に相当する出力電流値Ｉ1まで回復したとき（図４（Ｃ）の時刻ｔ4）に、通常運転時の制御処理へと戻る（ステップＳ４０）。この電流回復処理の実行中（時刻ｔ3〜時刻ｔ4）において、燃料電池スタック１０は、発電性能の回復に伴って、出力電流の増加とともに出力電圧も電圧値Ｖ1まで上昇する（図４（Ｂ）の時刻ｔ3〜時刻ｔ4）。このように、低電圧セル１の電圧降下を検出して電圧回復処理を実行することによって、燃料電池スタック１０の劣化や発電性能低下を抑制することができる。
【００５２】
図４（Ｄ）は、電圧回復処理がなされた場合のモータ９０（図２）の出力トルクの時間変化を示すグラフである。図４（Ｄ）のグラフは、時刻ｔ3〜時刻ｔ4の時間区間におけるトルク変化が異なる点以外は、図３（Ｄ）のグラフとほぼ同じである。
【００５３】
ところで、上述のような電圧回復処理が実行される間（時刻ｔ2〜時刻ｔ4）は、燃料電池スタック１０の出力が制限されるため、時刻ｔ3において出力トルク値がＴ3まで低下して、トルクの谷間が生じている。この電圧回復処理における出力トルクの低下が著しい場合には、燃料電池システム１００の負荷追従性は一時的に低下することとなる。この負荷追従性の低下は、燃料電池システム１００に接続する外部負荷の応答性・操作性（「ドライバビリティ」とも呼ぶ）を低下させ、その操作者に不快感を与える原因となる。
【００５４】
しかし、燃料電池システム１００では、２次電池６０による補償電力によって負荷追従性の低下を抑制している。また、本実施例では、電流回復処理（図５のステップＳ２０）における復帰側レートの絶対値を、電流制限処理（ステップＳ１０）における制限側レートの絶対値より大きく設定している（不等式（２））。これによって、電流制限処理（時刻ｔ2〜時刻ｔ3）より、電流回復処理（時刻ｔ3〜時刻ｔ4）の方が処理に要する時間が速くなる。
【００５５】
このように、電流制限処理の処理時間を比較的長くすることによって、燃料電池スタック１０の急激な出力低下を抑制でき、モータ９０の出力トルクの急激なトルク低下を抑制できる。また、電流回復処理時間の処理時間を比較的短くすることによって、電流回復処理全体の処理時間を短くすることができるため、電流制限処理の処理時間を比較的長くすることによる電圧回復処理の処理時間の増大を抑制することができる。従って、電圧回復処理の実行によって外部負荷の操作者が不快感を感じること（ドライバビリティの低下）を抑制することができる。
【００５６】
さらに、電流制限処理時間が比較的長くなることにより、制御部４０の出力要求に対する２次電池６０の追従性が向上する。これによって、２次電池６０の補償性能を十分に発揮させることができるため、燃料電池システム１００の負荷追従性が低下することをさらに抑制でき、外部負荷のドライバビリティの低下を抑制できる。
【００５７】
このように、この燃料電池システム１００によれば、電圧回復処理によって燃料電池スタック１０の劣化を抑制するとともに、電圧回復処理によって燃料電池システム１００の外部負荷に対する負荷追従性が低下してしまうことを抑制することができる。従って、燃料電池システム１００に接続された外部負荷のドライバビリティが低下することを抑制することができる。
【００５８】
B．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００５９】
B1．変形例１：
上記実施例において、電流制限処理及び電流回復処理では、出力電流を一定の比率で低下または増加させていたが、一定の比率で低下または増加させなくとも良い。例えば、出力電流を指数関数的に低下または増加させるものとしても良い。この場合であっても、電流制限処理より電流回復処理の処理の方が短時間で完了すれば良い。
【００６０】
B2．変形例２：
上記実施例では、燃料電池スタック１０のうちの少なくとも１つの単セル１の出力電圧が、所定の閾値Ｖtより低下したときに電流制限処理を開始し、再び所定の閾値Ｖtまで回復したときに電流回復処理を開始していた。しかし、電流制限処理の開始条件である閾値と電流回復処理の開始条件である閾値とは異なる値であっても良い。即ち、燃料電池スタック１０のうちの少なくとも１つの単セル１の出力電圧が、第１の閾値より低下したときに電流制限処理を開始し、第２の閾値まで回復したときに電流回復処理を開始するものとしても良い。
【００６１】
また、閾値Ｖtによる単セル１の電圧降下の発生判断を行うことなく電圧回復処理が実行されるものとしても良い。電圧回復処理は、例えば、所定のタイミングで常に実行されるものとしても良い。また、急激な外部負荷の要求がなされたときに実行されるものとしても良いし、燃料電池スタック１０全体の出力の低下を検出した場合に実行されるものとしても良い。
【００６２】
B3．変形例３：
上記実施例において、燃料電池システム１００は２次電池６０を備えていたが、２次電池６０は備えていなくとも良い。ただし、２次電池６０によって燃料電池スタック１０の出力を補償させることによって、燃料電池システム１００の負荷追従性の低下をさらに抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】燃料電池システムの構成を示す概略図。
【図２】燃料電池システムの電気的構成を示す概略図。
【図３】通常運転時における燃料電池システムの出力制御を説明するための説明図。
【図４】電圧回復処理を実行する場合における燃料電池システムの出力制御を説明するための説明図。
【図５】電圧回復処理の処理手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００６４】
１…単セル,低電圧セル
１０…燃料電池
１０…燃料電池スタック
１１…電圧センサ
２０…水素系統
２１…水素タンク
２２…水素供給配管
２３…圧力調整バルブ
２４…ガスフローメータ
２５…水素排出配管
２６…圧力計
２７…水素排出バルブ
３０…空気系統
３１…エアコンプレッサ
３２…空気供給配管
３３…圧力調整バルブ
３４…ガスフローメータ
３５…空気排出配管
３６…圧力計
４０…制御部
５０…アクセルペダル
７０…ＤＣ／ＤＣコンバータ
８０…ＤＣ／ＡＣインバータ
９０…モータ
１００…燃料電池システム
ＤＣＬ…直流電源ライン
【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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