JP2002252011A

JP2002252011A - 燃料電池システム

Info

Publication number: JP2002252011A
Application number: JP2001048712A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Saito; 齋藤　　友宏; Tomonori Imamura; 朋範今村; Toshiyuki Kawai; 利幸河合; Haruhiko Kato; 晴彦加藤; Kunio Okamoto; 邦夫岡本
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2001-02-23
Publication date: 2002-09-06
Anticipated expiration: 2021-02-23
Also published as: JP4843851B2

Abstract

(57)【要約】【課題】燃料電池内部の水分状態を最適に保ち、高効
率な発電を可能とする燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池１０に対する要求電力量Ｐｒ
と、電圧電流検出手段１３にて検出した出力電圧値およ
び出力電流値から求められる燃料電池１０の内部抵抗値
Ｒｐとに基づいて、燃料電池１０に供給される酸素の加
湿度を制御する。要求電力量Ｐｒにおける燃料電池１０
の内部抵抗理論値Ｒｒに対する内部抵抗値Ｒｐの比が所
定値を超えている場合には、水分が不足していると推定
できるので、燃料電池１０に供給される酸素の加湿度を
所定量増加させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水素と酸素との化
学反応により電気エネルギーを発生させる燃料電池から
なる燃料電池システムに関するもので、車両、船舶及び
ポータブル発電器等の移動体に適用して有効である。

【０００２】

【従来の技術】例えば電気自動車に搭載される燃料電池
システムでは、燃料電池が車両走行に必要な電力を発電
するための水素量および酸素量（空気量）を導出し、こ
れらのガスを燃料電池に供給している。

【０００３】発電時における燃料電池の内部抵抗は、燃
料電池内部の電解質膜の湿潤度に影響することが知られ
ており、充分な湿潤が得られず電解質膜が乾燥した場合
には、内部抵抗が大きくなり燃料電池内における電力損
失が増大する。このため、効率のよい電力供給を行うた
めには、水素および空気を加湿した状態で供給し、燃料
電池内部の湿潤を保つ必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、現状では燃
料電池に供給される水素および空気に対する加湿量の制
御は行われていない。このため、経時的に変化する負荷
に対して、燃料電池内部の水分が不足あるいは過剰とな
る場合がある。

【０００５】図１２は燃料電池に対する負荷、セル電
圧、平均電流密度、供給される空気の湿度の関係を示し
ており、負荷が急激に増大した場合に、燃料電池内部の
水分量が不足していると燃料電池の出力が低下する。こ
のように、水分が不足した場合には、内部抵抗が増大し
て燃料電池の出力および発電効率が低下するという問題
がある。

【０００６】また、水分が過剰である場合には、燃料電
池内部において凝縮した水がガス流路を塞いでしまい、
発電のためのガスが充分行き渡らずに燃料電池の出力が
低下したり、低温時において凝縮した水が凍結すること
で発電ができず起動が困難になるという問題がある。

【０００７】本発明は、上記問題点に鑑み、燃料電池内
部の水分状態を最適に保ち、高効率な発電を可能とする
燃料電池システムを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、水素と酸素とを電気化
学反応させて電気エネルギを発生させる燃料電池（１
０）を備える燃料電池システムであって、燃料電池（１
０）に供給される水素および酸素のうち少なくとも酸素
を加湿する加湿手段（２２、２４）と、燃料電池（１
０）の出力電圧値および出力電流値を検出する電圧電流
検出手段（１３）と、燃料電池（１０）に対する要求電
力量（Ｐｒ）と、電圧電流検出手段（１３）にて検出し
た出力電圧値および出力電流値から求められる燃料電池
（１０）の内部抵抗値（Ｒｐ）とに基づいて、燃料電池
（１０）に供給される酸素の加湿度を制御する制御部
（４０）とを備えることを特徴としている。

【０００９】このように、燃料電池（１０）に対する要
求電力量（Ｐｒ）と、燃料電池（１０）の内部抵抗値
（Ｒｐ）に基づいて酸素の加湿度を制御することによ
り、燃料電池（１０）内部の電解質膜の湿潤度を最適状
態に保つことができる。なお、本明細書中においては、
「酸素」は酸素ガス単独のみならず、酸素ガスを含んで
いる空気を含む。

【００１０】また、燃料電池（１０）の内部抵抗値が大
きい場合には、燃料電池内の水分が不足していると推定
できるため、請求項２に記載の発明では、要求電力量
（Ｐｒ）における燃料電池（１０）の内部抵抗理論値
（Ｒｒ）に対する内部抵抗値（Ｒｐ）の比が所定値を超
えている場合に、目標加湿度を所定値増加させている。

【００１１】また、燃料電池の負荷変動が大きい場合、
すなわち、燃料電池に対する要求電力量の変動が大きい
場合に燃料電池内の水分が不足することから、請求項３
に記載の発明では、要求電力量（Ｐｒ）の変化量（ΔＰ
ｒ）が所定変化量を超えている場合に、酸素の目標加湿
度を所定値増加させている。

【００１２】また、請求項４に記載の発明では、制御部
（４０）は、燃料電池（１０）が要求電力量（Ｐｒ）を
出力するために必要とされる燃料電池（１０）の電流密
度が所定電流密度を超えている場合には、電流密度が所
定電流密度を超えていない場合に比較して、目標加湿度
の初期値を高く設定することを特徴としている。

【００１３】このように、空気目標加湿度の初期値を、
低負荷時には低く設定し、高負荷時には高く設定するこ
とで、空気目標加湿度をより速く適切な値にすることが
できる。なお、燃料電池（１０）の電流密度に代えて、
燃料電池に対する要求電力量に基づいて目標加湿度の初
期値を設定してもよい。

【００１４】また、加湿手段は、請求項５に記載の発明
のように、タンク内に貯蔵された水にガスを通過させる
バブリング式の加湿装置（２２）を用いることができ、
あるいは、請求項６に記載の発明のように、燃料電池
（１０）に供給される酸素に水を噴射するインジェクタ
式の加湿装置（２４）を用いることができる。

【００１５】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。

【００１６】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明の
第１実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。本第１
実施形態は、燃料電池システムを燃料電池を電源として
走行する電気自動車（燃料電池車両）に適用したもので
ある。

【００１７】図１は、実施形態の燃料電池システムの全
体構成を示している。図１に示すように、本実施形態の
燃料電池システムは、水素と酸素との電気化学反応を利
用して電力を発生する燃料電池（ＦＣスタック）１０を
備えている。本第１実施形態ではＦＣスタック１０とし
て固体高分子電解質型燃料電池を用いており、基本単位
となるセルが複数積層されて構成されている。各セル
は、電解質膜が一対の電極で挟まれた構成となってい
る。

【００１８】ＦＣスタック１０では、以下の水素と酸素
の電気化学反応が起こり電気エネルギが発生する。（負極側）Ｈ₂→２Ｈ⁺＋２ｅ^- （正極側）２Ｈ⁺＋１／２Ｏ₂ ＋２ｅ^-→Ｈ₂ＯＦＣスタック１０は、インバータ１１や図示しない２次
電池等の電気機器に電力を供給するように構成されてい
る。インバータ１１は、ＦＣスタック１０から供給され
た直流電流を交流電流に変換して走行用モータ（負荷）
１２に供給し、モータ１２を駆動している。図２は燃料
電池システムにおけるＦＣスタック１０の電圧電流検出
部の拡大図であり、図２に示すようにＦＣスタック１０
には、ＦＣスタック１０の出力電圧値および出力電流値
を検出する電圧電流検出部１３が設けられている。

【００１９】図３は、燃料電池システムにおけるガス供
給部の拡大図である。図３に示すように、燃料電池シス
テムには、ＦＣスタック１０の酸素極（正極）側に空気
（酸素）を供給するための空気経路２０と、ＦＣスタッ
ク１０の水素極（負極）側に水素を供給するための水素
経路３０が設けられている。空気経路２０には空気供給
装置２１が設けられ、水素経路３０には水素供給装置３
１が設けられている。空気供給装置２１としては、例え
ば空気圧送用の送風機（ガス圧縮機）を用いることがで
き、水素供給装置３１としては、例えば水蒸気改質装置
を用いることができる。

【００２０】発電時における電気化学反応のために、Ｆ
Ｃスタック１０内の電解質膜を水分を含んだ湿潤状態に
しておく必要がある。このため、空気経路２０には空気
に加湿を行うための加湿装置２２が設けられている。同
様に、水素経路３０には水素に加湿を行うための加湿装
置３２が設けられている。図３に示すように、本第１実
施形態では、加湿装置２２、３２には、タンク内の水に
ガスを通過させて加湿するバブリング方式の加湿装置を
用いている。

【００２１】これらの加湿装置２２、３２により、空気
経路２０を通過する空気および水素経路３０を通過する
水素に加湿が行われ、ＦＣスタック１０には加湿された
空気および水素が供給される。これにより、ＦＣスタッ
ク１０内部は湿潤状態で作動することとなる。

【００２２】本第１実施形態の燃料電池システムでは、
図３に示すように、空気経路２０および水素経路３０に
は、それぞれ加湿装置２２、３２のバイパス経路２０
ａ、３０ａが設けられている。それぞれのガス経路２
０、３０とバイパス経路２０ａ、３０ａとの分岐点に
は、流路切替弁２３、３３が設けられている。流路切替
弁２３、３３は、バルブオンでガスを加湿装置２１、３
１側に流し、バルブオフでガスをバイパス通路２０ａ、
３０ａ側に流すように構成されている。

【００２３】ここで、加湿装置２２、３２による空気あ
るいは水素への加湿量制御について説明する。ＦＣスタ
ック１０に供給されるガスの加湿量制御は、流路切替弁
２３、３３をデューティ比制御し、ガスが加湿装置２
２、３２とバイパス通路２０ａ、３０ａとを通過する時
間割合を制御することで行う。

【００２４】図４は加湿装置２２、３２の制御説明図で
ある。図４（ａ）は目標加湿度Ｈｒ（％ＲＨ：相対湿
度）とバルブオンデューティＤｔ（％）との関係を予め
設定したマップであり、図４（ｂ）はバルブ動作周期Ｔ
ｐ（秒）とバルブオン時間Ｔｏｎ（秒）との関係を示し
ている。バルブオンデューティＤｔは、バルブ動作周期
Ｔｐにおけるバルブオン時間Ｔｏｎの割合である。図４
（ａ）のマップは加湿装置２２、３２の種類等に従って
適宜設定されるものである。バルブ動作周期Ｔｐは任意
に設定でき、本実施形態ではＴｐ＝５秒としている。

【００２５】図４（ａ）のマップから目標加湿度に基づ
いてバルブオンデューティＤｔを求め、バルブ動作周期
Ｔｐに対するバルブオン時間ＴｏｎをＴｏｎ＝Ｔｐ×Ｄ
ｔ／１００（秒）で求める。

【００２６】図５はＦＣスタック１０内部における水分
の移動状態を示している。図５に示すように、ＦＣスタ
ック１０内部では、空気極１０ｃ側の水分が電解質膜１
０ｂ中を空気極１０ｃ側から水素極１０ａ側に拡散す
る。この水分拡散により、電解質膜１０ｂの伝導率があ
る程度大きく保たれることとなる。

【００２７】図６は、空気湿度が１００％ＲＨの場合に
おける、水素湿度（％ＲＨ）、電流密度（Ａ／ｃ
ｍ²）、単セル電圧（Ｖ）の関係を示している。図６よ
り、電流密度とセル電圧の関係は、水素湿度の変化にほ
とんど影響を受けないことが分かる。

【００２８】従って、本第１実施形態の燃料電池システ
ムでは、水素の加湿量を極力低減し、主に空気の加湿量
を制御することで、ＦＣスタック１０内部の湿度制御を
行っている。

【００２９】本実施形態の燃料電池システムには各種制
御を行う制御部（ＥＣＵ）４０が設けられている。制御
部４０には、ガスの目標加湿度を演算する目標値演算部
４１と、目標加湿度に基づいてガス加湿量を制御する加
湿量制御部４２を備えている。制御部４０には、負荷１
１からの要求電力信号、電圧電流検出部１３からの電圧
値および電流値等が入力される。また、制御部５０は、
インバータ１１、ガス供給装置２１、３１、流路切替弁
２３、３３等に制御信号を出力するように構成されてい
る。

【００３０】次に、上記構成の燃料電池システムの作動
を図７に基づいて説明する。図７は本実施形態の燃料電
池システムの作動を示すフローチャートである。なお、
制御周期は数ミリ秒〜数十ミリ秒とする。

【００３１】まず、水素の目標湿度Ｈｈを設定し（ステ
ップＳ１０）、空気の目標湿度基本値Ｈｂｏを設定する
（ステップＳ１１）。水素目標湿度Ｈｈを例えば２０％
ＲＨに設定し、空気目標湿度基本値Ｈｂｏを例えば３０
％ＲＨに設定する。空気目標湿度補正値Ｈｆｂｏの初期
値を０に設定する（ステップＳ１２）。

【００３２】次に、アクセル開度、車速、ブレーキ等の
信号に基づいて、車両走行に必要とされる要求電力Ｐｒ
を検出する（ステップＳ１３）。現在の要求電力Ｐｒ
（ｔ）と前回制御時の要求電力Ｐｒ（ｔ−１）との差Δ
Ｐｒを算出し（ステップＳ１４）、要求電力の変化量Δ
Ｐｒが所定値α（例えば５ｋＷ）を超えているか否かを
判定する（ステップＳ１５）。すなわち、ＦＣスタック
１０に対する負荷変動が急激な増大であるか否かを判定
する。

【００３３】この結果、要求電力の変化量ΔＰｒが所定
値αを超えている場合には、まず、電圧電流検出部１３
によりＦＣスタック１０の現在の出力電圧値Ｖｐおよび
出力電流値Ｉｐを検出し（ステップＳ１６）、ＦＣスタ
ック１０の現在の内部抵抗値Ｒｐを、Ｒｐ＝Ｖｐ／Ｉｐ
で算出する（ステップＳ１７）。

【００３４】次に、上記ステップＳ１３で検出した要求
電力ＰｒにおけるＦＣスタック１０の内部抵抗基準値Ｒ
ｒを求める（ステップＳ１８）。図８は、要求電力Ｐｒ
とＦＣスタック１０の内部抵抗値Ｒｒとの関係を予め設
定したマップである。図８に示すマップから、ＦＣスタ
ック１０が要求電力Ｐｒを出力した場合の内部抵抗基準
値Ｒｒを求める。

【００３５】次に、現在の内部抵抗値Ｒｐの要求電力Ｐ
ｒにおける内部抵抗基準値Ｒｒに対する比が所定値β
（例えば１１０％）を超えているか否か、Ｒｐ／Ｒｒ≧
βであるか否かを判定する（ステップＳ１９）。すなわ
ち、要求電力量Ｐｒに対する内部抵抗理論値である内部
抵抗基準値Ｒｒに対して、実際の内部抵抗値Ｒｐが大き
すぎないか否かを判定する。

【００３６】この結果、内部抵抗基準値Ｒｒに対して実
際の内部抵抗値Ｒｐが所定値以上大きい場合には、ＦＣ
スタック１０内の水分量が不足していると推定されるの
で、空気目標湿度補正値Ｈｆｂｏを所定値γ（例えば１
％ＲＨ）だけ増加させる（ステップＳ２０）。

【００３７】一方、内部抵抗基準値Ｒｒに対して現在の
内部抵抗値Ｒｐが所定値より小さい場合には、ＦＣスタ
ック１０内の水分量は不足していないと推定されるの
で、空気目標湿度補正値Ｈｆｂｏを所定値γだけ減少さ
せる（ステップＳ２１）。また、上記ステップＳ１５で
要求電力の変化量ΔＰｒが所定値αを超えていない場合
にも、同様に空気目標湿度補正値Ｈｆｂｏを所定値γだ
け減少させる。これにより、ステップＳ２０で増加させ
る空気加湿量が無限に増大するのを防止することができ
る。

【００３８】次に、最終的な空気目標湿度Ｈｏを、空気
目標湿度基本値Ｈｂｏと空気目標湿度補正値Ｈｆｂｏと
の和から求める（ステップＳ２２）。この空気目標湿度
Ｈｏに上下限値を設定する（ステップＳ２３）。すなわ
ち、空気目標湿度Ｈｏが０％ＲＨより小さい場合には０
％ＲＨに設定し、１００％ＲＨより大きい場合には１０
０％ＲＨに設定する。

【００３９】次に、空気目標湿度Ｈｏおよび水素目標湿
度Ｈｈに基づいて、加湿装置２２、３２により空気ある
いは水素の加湿制御を行う（ステップＳ２４）。加湿制
御は、上述したように、流路切替弁２３、３３を用いた
デューティ比制御により、ＦＣスタック１０に供給され
る空気および水素の加湿度が、空気目標湿度Ｈｏおよび
水素目標湿度Ｈｈとなるように行われる。以下、上記ス
テップＳ１３〜Ｓ２４の制御ループを繰り返し行う。

【００４０】以上のように、負荷の状態に応じて内部抵
抗値を推定し、この内部抵抗値に基づいてガスの加湿量
を制御することで、ＦＣスタック１０内部の水分状態を
常に最適にすることが可能となる。これにより高効率な
発電が可能となる。また、燃料電池内部の水分量を少な
くできるので、低温時における燃料電池の起動性も向上
させることができる。

【００４１】なお、水素目標湿度Ｈｈ、空気目標湿度基
本値Ｈｂｏおよび所定値α、β、γは、燃料電池の種類
等に応じて任意に設定できる値である。

【００４２】（第２実施形態）次に、本発明の第２実施
形態を図９に基づいて説明する。本第２実施形態は、上
記第１実施形態に比較して、水素経路３０に設けられて
いた加湿装置３２を省略した点が異なるものである。上
記第１実施形態と同様の部分は、同一の符号を付して説
明を省略する。

【００４３】図９は、本第２実施形態の燃料電池システ
ムの全体構成を示している。上記第１実施形態で図５、
図６に基づいて説明したように、燃料電池の出力は供給
水素の湿度にほとんど影響を受けない。このため、図９
に示すように本第２実施形態の燃料電池システムでは、
水素経路３０には加湿装置を設けず、空気経路２０にの
み加湿装置２２を設け、供給空気の加湿量を制御するこ
とでＦＣスタック１０内部の湿度制御を行っている。

【００４４】このような構成によっても、ＦＣスタック
１０内部では空気極側の水分が電解質膜中を水素極側に
拡散するため、電解質膜の伝導率がある程度大きく保た
れる。従って、本第２実施形態の構成によっても、上記
第１実施形態の燃料電池システムと同様の効果を得るこ
とができる。また、本第２実施形態の構成によれば、シ
ステムの簡略化を図ることができる。

【００４５】（第３実施形態）次に、本発明の第３実施
形態を図１０に基づいて説明する。本第３実施形態は、
上記第１実施形態に比較して、空気目標湿度基本値Ｈｂ
ｏの設定方法が異なるものである。上記第１実施形態と
同様の部分は、同一の符号を付して説明を省略する。

【００４６】図１０は空気目標湿度基本値Ｈｂｏの設定
手順を示すフローチャートであり、上記第１実施形態で
説明した図７のステップＳ１１に対応している。以下、
図１０に基づいて、本第３実施形態における空気目標湿
度基本値Ｈｂｏの設定方法を説明する。

【００４７】まず、アクセル開度、アクセル開度、車
速、ブレーキ等の信号に基づいて、車両走行に必要とさ
れる要求電力量Ｐｒを検出する（ステップＳ１１０）。
次に、ＦＣスタック１０が要求電力量Ｐｒを出力するた
めに必要な電流密度Ｉｒを算出する（ステップＳ１１
１）。要求電力量Ｐｒに対する必要電流密度Ｉｒは、イ
ンバータ１１の種類によって一義的に定まる。

【００４８】次に、必要電流密度Ｉｒが所定電流密度を
超えているか否か、すなわちＦＣスタック１０に対する
負荷が高負荷であるか低負荷であるかを判定する（ステ
ップＳ１１２）。高負荷であるか低負荷であるかの基準
値である所定電流密度は、燃料電池の種類等に応じて任
意に設定できる値であり、例えば図１２に示すように
０．３Ａ／ｃｍ²と設定することができる。

【００４９】この結果、必要電流密度Ｉｒが所定値を超
えている場合には、空気目標湿度基本値Ｈｂｏを例えば
８０〜１００％ＲＨに設定する（ステップＳ１１３）。
一方、必要電流密度Ｉｒが所定値を超えていない場合に
は、空気目標湿度基本値Ｈｂｏを例えば２０〜３０％Ｒ
Ｈに設定する（ステップＳ１１４）。これらの値も、燃
料電池の種類等に応じて任意に設定できる値である。

【００５０】このように、空気目標湿度Ｈｏの初期値
を、低負荷時には低く設定し、高負荷時には高く設定す
ることで、空気目標加湿度Ｈｏをより速く適切な値にす
ることができる。

【００５１】（第４実施形態）次に、本発明の第４実施
形態を図１１に基づいて説明する。本第４実施形態は、
上記第１実施形態に比較して、加湿装置２２、３２の構
成が異なるものである。上記第１実施形態と同様の部分
は、同一の符号を付して説明を省略する。

【００５２】図１１は、本第４実施形態の燃料電池シス
テムの概略図である。上記第１実施形態と同様の部分は
適宜図示を省略している。

【００５３】図１１に示すように本第４実施形態では、
インジェクタ式のガス加湿装置２４、３４が設けられて
いる。インジェクタ式加湿装置２４、３４は、純粋タン
ク１４から純水が供給され、制御部４０からの制御信号
に基づいてガス通路２０、３０内に水を噴射し、ガスに
加湿するように構成されている。インジェクタ式加湿装
置２４、３４では、空気目標湿度Ｈｏおよび水素目標湿
度Ｈｈに基づいて水分噴射量が制御される。

【００５４】このようなインジェクタ式加湿装置２４、
３４を用いることで、より応答性がよく、かつ高精度な
加湿制御を行うことが可能となる。

【００５５】（他の実施形態）なお、上記第１〜第３実
施形態では、バブリング式加湿装置２２、３２にバイパ
ス通路２０ａ、３０ａを設けてデューティ比制御するこ
とで加湿度制御を行ったが、これに限らず、例えば加湿
されたガスの温度を調整することによっても湿度制御を
行うことができる。具体的には、ガス温度を上げること
によって湿度を低くすることができ、ガス温度を下げる
ことによって湿度を高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】上記第１実施形態の燃料電池システムの概念図
である。

【図２】図１の燃料電池の拡大概念図である。

【図３】図１の加湿装置の拡大概念図である。

【図４】加湿器の加湿制御を示す特性図である。

【図５】燃料電池内部における水分の移動状態を示す概
念図である。

【図６】水素湿度、空気湿度、セル電圧、電流密度の関
係を示す特性図である。

【図７】上記第１実施形態の燃料電池システムの加湿制
御を示すフローチャートである。

【図８】要求電力と内部抵抗との関係を示す特性図であ
る。

【図９】上記第２実施形態の燃料電池システムの概念図
である。

【図１０】上記第３実施形態の燃料電池システムのフロ
ーチャートである。

【図１１】上記第４実施形態の燃料電池システムの概念
図である。

【図１２】燃料電池に対する負荷、セル電圧、平均電流
密度、供給される空気の湿度の関係を示す特性図であ
る。

【符号の説明】

１０…燃料電池（ＦＣスタック）、１３…電圧電流検出
部、２０、３０…ガス経路、２１、３１…ガス供給装
置、２２、３２…加湿装置、４０…制御部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者河合利幸愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者加藤晴彦愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者岡本邦夫愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内Ｆターム(参考） 5H026 AA06 5H027 AA06 BA01 DD03 KK54 KK56 MM01 MM04 MM09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水素と酸素とを電気化学反応させて電気
エネルギを発生させる燃料電池（１０）を備える燃料電
池システムであって、前記燃料電池（１０）に供給される水素および酸素のう
ち少なくとも酸素を加湿する加湿手段（２２、２４）
と、前記燃料電池（１０）の出力電圧値および出力電流値を
検出する電圧電流検出手段（１３）と、前記燃料電池（１０）に対する要求電力量（Ｐｒ）と、
前記電圧電流検出手段（１３）にて検出した前記出力電
圧値および前記出力電流値から求められる前記燃料電池
（１０）の内部抵抗値（Ｒｐ）とに基づいて、前記燃料
電池（１０）に供給される酸素の加湿度を制御する制御
部（４０）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】前記制御部（４０）は、前記燃料電池
（１０）に供給される酸素の加湿度が目標加湿度になる
ように加湿量制御を行うものであり、前記要求電力量
（Ｐｒ）における前記燃料電池（１０）の内部抵抗理論
値（Ｒｒ）に対する前記内部抵抗値（Ｒｐ）の比が所定
値を超えている場合に、前記目標加湿度を所定値増加さ
せ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】前記制御部（４０）は、前記要求電力量
（Ｐｒ）の変化量（ΔＰｒ）が所定変化量を超えている
場合に、前記目標加湿度を所定値増加させることを特徴
とする請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】前記制御部（４０）は、前記燃料電池
（１０）が前記要求電力量（Ｐｒ）を出力するために必
要とされる前記燃料電池（１０）の電流密度が所定電流
密度を超えている場合には、前記電流密度が所定電流密
度を超えていない場合に比較して、前記目標加湿度の初
期値を高く設定することを特徴とする請求項１ないし３
のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
【請求項５】前記加湿手段はタンク内に貯蔵された水
にガスを通過させるバブリング式の加湿装置（２２）で
あって、前記加湿装置（２２）は前記燃料電池（１０）
に供給される酸素が前記加湿装置をバイパスできるバイ
パス経路（２０ａ）を備えており、前記制御部（４０）は、前記酸素が前記加湿装置（２
２）を通過する時間と前記バイパス経路（２０ａ）を通
過する時間との割合を制御して、前記酸素の加湿度を制
御することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１
つに記載の燃料電池システム。
【請求項６】前記加湿手段は、前記燃料電池（１０）
に供給される酸素に水を噴射するインジェクタ式の加湿
装置（２４）であって、前記制御部（４０）は、前記加湿装置（２４）の水分噴
射量を制御して、前記酸素の加湿度を制御することを特
徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の燃料
電池システム。