JP2014102948A - 燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】起動時において燃料電池のカソード電極の高電位状態を早期に解消する燃料電池システムを提供する。
【解決手段】燃料ガスを噴射するインジェクタ２３Ａと、燃料ガスを噴射するインジェクタ２３Ｂと、燃料ガス流路１２に流入する燃料ガスの目標圧力を所定周期毎に設定する目標圧力設定手段（ＥＣＵ５０）と、燃料ガス流路１２に流入する燃料ガスの圧力を検出するアノード圧センサ２５と、アノード圧センサ２５によって検出される燃料ガスの圧力が標圧力に近づくようにインジェクタ２３Ａ及びインジェクタ２３Ｂの駆動を制御する駆動制御手段（ＥＣＵ５０）と、システム起動時において、インジェクタ２３Ａの駆動指令値の下限閾値を通常発電時よりも高く設定し、インジェクタ２３Ｂの駆動指令値の上限閾値を通常発電時よりも低く設定する起動時閾値設定手段（ＥＣＵ５０）と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、インジェクタなどの燃料ガス噴射装置を備えた燃料電池システムに関する。

近年、水素（燃料ガス）と、酸素を含む空気（酸化剤ガス）とが供給されることで発電する燃料電池システムの開発が進められ、燃料電池車などの電力源として期待されている。燃料電池に水素供給を行う際にインジェクタを用いた場合、パルス状に印加される電磁駆動力によってインジェクタの弁体を開閉させることで、水素の噴射量・噴射タイミングなどを細かく制御できる。

ところで、通常、燃料電池システムを停止する際、燃料電池のアノード流路に存在する水素を空気で置換し、ＯＨラジカルの発生に伴う燃料電池の劣化を抑制している。そうすると、その後、燃料電池システムを起動する際、アノード流路は空気で置換された状態（つまり、アノード流路とカソード流路の双方に空気が存在する状態）となる。したがって、燃料電池と外部負荷（走行モータなど）とを電気的に接続する前に、アノード流路に存在する空気を水素で置換することが必要となる。

例えば、特許文献１には、システム起動時においてインジェクタの上流側での燃料ガスの圧力値を、燃料電池の通常運転時における圧力値よりも低い状態で起動することが記載されている。

特開２００７−３２３８７３号公報

特許文献１に記載の技術では、燃料電池システムの起動時においてインジェクタ上流側の圧力が低くなるように設定されるため、インジェクタの噴射量が低下する。したがって、前記したように、起動時においてアノード流路とカソード流路との双方に空気が存在する場合、アノード流路を水素置換するのに時間がかかるという問題がある。
また、アノード流路の入口側と出口側との水素濃度差に起因するカソード電極の高電位状態が長時間継続することで、燃料電池が劣化する可能性がある。

そこで、本発明は、起動時において燃料電池のカソード電極の高電位状態を早期に解消する燃料電池システムを提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明に係る燃料電池システムは、燃料ガス流路に燃料ガスが供給され、酸化剤ガス流路に酸化剤ガスが供給されて発電する燃料電池と、前記燃料ガス流路に向かう燃料ガスが通流する第１燃料ガス供給流路と、前記燃料ガス流路から排出される燃料オフガスが通流する燃料オフガス排出流路と、前記燃料ガス流路から排出される燃料オフガスを前記第１燃料ガス供給流路に戻し、燃料ガスを循環させる燃料ガス循環流路と、前記第１燃料ガス供給流路を通流する燃料ガスと、前記燃料ガス循環流路を循環する燃料ガスとの合流箇所よりも上流側の前記第１燃料ガス供給流路に設けられ、燃料ガスを噴射する第１燃料ガス噴射装置と、前記合流箇所よりも下流側の前記第１燃料ガス供給流路に接続される第２燃料ガス供給流路と、前記第２燃料ガス供給流路に設けられ、燃料ガスを噴射する第２燃料ガス噴射装置と、前記燃料ガス流路に流入する燃料ガスの圧力を検出する圧力検出手段と、前記燃料ガス流路に流入する燃料ガスの目標圧力を所定周期毎に設定する目標圧力設定手段と、前記圧力検出手段によって検出される燃料ガスの圧力が前記目標圧力に近づくように前記第１燃料ガス噴射装置及び前記第２燃料ガス噴射装置の駆動を制御する駆動制御手段と、システム起動時において、前記第１燃料ガス噴射装置の駆動指令値の下限閾値を通常発電時よりも高く設定し、かつ、前記第２燃料ガス噴射装置の駆動指令値の上限閾値を通常発電時よりも低く設定する起動時閾値設定手段と、を備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、第１燃料ガス供給流路を通流する燃料ガスと、燃料ガス循環流路を循環する燃料ガスとの合流箇所よりも上流側に第１燃料ガス噴射装置が設けられる。したがって、燃料ガス循環流路の一部を構成する燃料ガス流路の出口側に存在するガス（例えば、空気）が、第１燃料ガス供給流路を通流する燃料ガスの流れに同伴して第１燃料ガス供給流路に戻され、燃料ガス循環流路を循環する。
また、起動時閾値設定手段は、システム起動時において第１燃料ガス噴射装置の駆動指令値の下限閾値を通常発電時よりも高く設定する。これによって前記した循環が促されるため、燃料ガス流路の入口側と出口側との燃料ガスの濃度差が解消される。その結果、燃料電池のカソード電極の高電位状態を早期に解消し、燃料電池の劣化を抑制できる。

また、起動時閾値設定手段は、システム起動時において第２燃料ガス噴射装置の駆動指令値の上限閾値を通常発電時よりも低く設定する。これによって、起動時において、第２燃料ガス噴射装置から高濃度の燃料ガスが大流量で噴射されることを防止できる。したがって、燃料ガス流路の上流側と下流側との濃度差が大きくなることを抑制し、燃料電池の劣化を抑制できる。
また、前記したように、起動時閾値設定手段は、第２燃料ガス噴射装置の駆動指令値の上限閾値を通常発電時よりも低く設定する。したがって、燃料ガス流路に流入する燃料ガスの圧力が急上昇して燃料ガスの供給が断続的になり、ガス流れの停滞に起因する高電位状態が継続することを防止できる。

また、前記燃料電池システムは、システム起動時において、前記燃料ガス流路に流入する燃料ガスの昇圧速度を制限し、前記圧力検出手段によって検出される圧力が前記目標圧力を超えないようにするための判定基準である所定値以下に、前記第１燃料ガス噴射装置の駆動指令値を制限する昇圧速度制限手段を備え、前記駆動制御手段は、システム起動時において、前記下限閾値以上かつ前記所定値以下の範囲内で前記目標圧力に応じた駆動指令値を前記第１燃料ガス噴射装置に出力し、前記目標圧力に対する前記第１燃料ガス噴射装置の噴射量の不足分を補うように、前記上限閾値以下の範囲内で駆動指令値を前記第２燃料ガス噴射装置に出力することが好ましい。

かかる構成によれば、昇圧速度制限手段は、システム起動時において、第１燃料ガス噴射装置に対する駆動指令値を所定値以下とし、燃料ガス流路に流入する燃料ガスの昇圧速度を制限する。また、第２燃料ガス噴射装置の噴射量は上限閾値以下に抑えられる。
したがって、燃料ガス流路に流入する燃料ガスの圧力が急上昇して燃料ガスの供給が断続的になることを防止できる。すなわち、燃料ガス流路に対して燃料ガスを連続的に供給することによって燃料ガス循環流路における燃料ガスの循環を促し、燃料電池のカソード電極の高電位状態を早期に解消できる。

また、前記燃料電池システムにおいて、前記目標圧力設定手段によって設定される目標圧力から、前記圧力検出手段によって検出される圧力を減算した値である偏差が正である場合に当該偏差に対応するフィードバック量として前記駆動制御手段に出力し、前記偏差が負である場合にフィードバック量をゼロとして前記駆動制御手段に出力するフィードバック量設定手段を備え、前記駆動制御手段は、前記フィードバック量設定手段から入力されるフィードバック量に応じて、前記第１燃料ガス噴射装置及び前記第２燃料ガス噴射装置の駆動を制御することが好ましい。

かかる構成によれば、フィードバック量設定手段は、起動時において駆動制御手段に出力されるフィードバック量をゼロ以上とする。したがって、燃料ガスの供給を連続的に行うことができる。また、燃料ガス循環流路における燃料ガスの循環を促し、燃料電池のカソード電極の高電位状態を早期に解消できる。

また、前記燃料電池システムにおいて、前記フィードバック量設定手段は、システム起動完了時において前記フィードバック量をリセットして前記駆動制御手段に出力し、前記駆動制御手段は、システム起動完了後、前記フィードバック量設定手段から入力される前記リセット後のフィードバック量に応じて、前記第１燃料ガス噴射装置及び前記第２燃料ガス噴射装置の駆動を制御することが好ましい。

かかる構成によれば、フィードバック量設定手段が、システム起動完了時においてフィードバック量をリセットして駆動制御手段に出力する。したがって、燃料ガス起動完了時において、燃料ガスの圧力と目標圧力との差が大きい（つまり、フィードバック量が溜まっている）場合でも、フィードバック量がリセットされる。これによって、起動完了後における燃料ガスの供給がハンチングすることを防止し、安定した燃料ガスの供給を継続できる。

また、前記燃料電池システムにおいて、前記第１燃料ガス噴射装置の開閉時間である第１インターバル、及び前記第２燃料ガス噴射装置の開閉時間である第２インターバルを設定するインターバル設定手段を備え、前記インターバル設定手段は、システム起動時において少なくとも前記第１インターバルを通常発電時よりも短い時間に設定することが好ましい。

かかる構成によれば、インターバル設定手段は、システム起動時において少なくとも第１インターバルを通常発電時よりも短い時間に設定する。したがって、より連続流に近いかたちで燃料ガスが燃料ガス流路に向けて供給される。その結果、燃料ガス循環流路における燃料ガスの循環を促し、燃料電池のカソード電極の高電位状態を早期に解消できる。

また、前記起動時閾値設定手段は、システム起動時において、前記第１燃料ガス噴射装置の駆動指令値の前記下限閾値を通常発電時よりも高く設定し、かつ、前記第２燃料ガス噴射装置による燃料ガスの噴射を禁止することが好ましい。

かかる構成によれば、システム起動時において、第２燃料ガス噴射装置による燃料ガスの噴射を禁止し、通常発電時よりも高い下限閾値が設定される第１燃料ガス噴射装置のみによって、燃料ガス流路に燃料ガスが供給される。したがって、第２燃料ガス噴射装置から高濃度の燃料ガスを噴射することなく、燃料ガス循環流路を介した燃料ガスの循環を促すため、燃料電池のカソード電極の高電位状態を早期に解消できる。

本発明によれば、起動時において燃料電池のカソード電極の高電位状態を早期に解消する燃料電池システムを提供できる。

本発明の第１実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図である。 システム起動時における燃料電池システムの動作の流れを示すフローチャートである。 （ａ）は第１実施形態に係る燃料電池システムの起動時におけるインジェクタＡ，ＢのＴｉ値及びアノード圧力の時間的変化を示す波形図であり、（ｂ）は比較例の起動時においてインジェクタＡ，ＢのＴｉ値及びアノード圧力の時間的変化を示す波形図である。 目標圧力から水素圧センサの検出値を減算した値である偏差（一点鎖線）の時間的変化と、起動時におけるフィードバック量（実線）の時間的変化と、を示す波形図である。 本発明の第２実施形態に係る燃料電池システムにおいて、システム起動時における動作の流れを示すフローチャートである。 （ａ）は起動時におけるインジェクタＡ，Ｂのインターバルを示す説明図であり、（ｂ）は通常発電時におけるインジェクタＡ，Ｂのインターバルを示す説明図である。 インジェクタＡ，ＢのＴｉ値とアノード圧力との時間的変化を示す波形図である。 比較例において、燃料電池の起動時における高電位状態を示す説明図である。

本発明の各実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、一例として、燃料電池システムＳ（図１参照）を燃料電池車に適用する場合について説明するが、本発明の適用対象は燃料電池車に限定されるものではない。例えば、燃料電池システムＳを列車、船舶、航空機などの移動体に用いてもよいし、定置式のシステムに用いてもよい。

≪第１実施形態≫
＜燃料電池システムの構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図である。
燃料電池システムＳは、燃料電池１１と、燃料電池１１のアノードに対して水素（燃料ガス）を供給するアノード系と、燃料電池１１のカソードに対して酸素を含む空気（酸化剤ガス）を供給するカソード系と、燃料電池１１の発電電力を消費する電力消費系と、これらを制御するＥＣＵ５０と、を備えている。

＜燃料電池＞
燃料電池１１は、固体高分子型燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell：ＰＥＦＣ）であり、図示しない膜／電極接合体（Membrane Electrode Assembly：ＭＥＡ）を一対の導電性のセパレータ（図示せず）で挟持してなる単セル（図示せず）を複数積層して構成されている。
燃料電池１１の各セパレータには、膜／電極接合体の全面に水素又は酸素を供給するための溝及び貫通孔が形成され、これらの溝及び貫通孔がアノード流路１２（燃料ガス流路）、カソード流路１３（酸化剤ガス流路）として機能する。なお、各セパレータには、燃料電池１１を冷却するための冷媒を通流させる冷媒流路（図示せず）が形成されている。

アノード流路１２に水素が供給され、カソード流路１３に酸素を含む空気が供給されると、燃料電池１１において所定の電極反応が生じ、それぞれの単セルで電位差（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）が発生する。次いで、燃料電池１１と走行モータ４４とが電気的に接続されて電流が取り出されると、燃料電池１１の電極反応が進むようになっている。

＜アノード系＞
アノード系は、水素タンク２１と、遮断弁２２と、インジェクタ２３Ａ（第１燃料ガス噴射装置）と、インジェクタ２３Ｂ（第２燃料ガス噴射装置）と、エゼクタ２４と、水素圧センサ２５と、水素ポンプ２６と、パージ弁２７と、を備えている。
水素タンク２１は、高純度の水素が高圧で圧縮充填され、配管ａ１を介して遮断弁２２に接続されている。
遮断弁２２は、配管ａ２を介してインジェクタ２３Ａに接続される常閉型の電磁弁であり、ＥＣＵ５０からの指令に従って開閉される。

インジェクタ２３Ａ（第１燃料ガス噴射装置）は、ＥＣＵ５０からの指令に従って開閉することで燃料ガスを噴射する装置であり、上流側が配管ａ２を介して遮断弁２２に接続され、下流側が配管ａ３を介してエゼクタ２４に接続されている。
ＥＣＵ５０からの指令に従って遮断弁２２が開弁し、かつ、インジェクタ２３Ａが開弁すると、水素タンク２１内の水素が第１燃料ガス供給流路を介してアノード流路１２に供給される。ここで、「第１燃料ガス供給流路」は、配管ａ１，ａ２，ａ３，ａ４を含んで構成される。
なお、インジェクタ２３Ａは、前記した第１燃料ガス供給流路を通流する水素と、燃料ガス循環流路を循環する水素との合流箇所（本実施形態では、エゼクタ２４の接地箇所）よりも上流側に設けられる。ここで、「燃料ガス循環流路」は、配管ａ４、アノード流路１２、配管ａ５，ａ６を含んで構成される。
なお、各図においてインジェクタ２３Ａを、「ＩＮＪ Ａ」又は「インジェクタＡ」と表記している。

インジェクタ２３Ａは、例えば、弁座（図示せず）に対し着座又は離座する弁体（図示せず）と、前記弁体の駆動源となるソレノイド（図示せず）と、を有している。ＥＣＵ５０からの指令に応じてパルス状の電圧が印加されると、前記したソレノイドに励磁電流が流入し、インジェクタ２３Ａが所定のインターバルで開閉するようになっている。

インジェクタ２３Ｂ（第２燃料ガス噴射装置）は、ＥＣＵ５０からの指令に応じて開閉することで燃料ガスを噴射する装置であり、第２燃料ガス供給流路に設けられている。ここで、「第２燃料ガス供給流路」は、配管ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２を含んで構成され、エゼクタ２４（前記した合流箇所）よりも下流側の第１燃料ガス供給流路（配管ａ４）に接続されている。本実施形態で示す例では、インジェクタ２３Ｂは、インジェクタ２３Ａをバイパス（迂回）するように第１燃料ガス供給流路（配管ａ４）に接続されている。
なお、各図においてインジェクタ２３Ｂを、「ＩＮＪ Ｂ」又は「インジェクタＢ」と表記している。

本実施形態においてインジェクタ２３Ｂの構成はインジェクタ２３Ａと同様であるから、説明を省略する。ちなみに、インジェクタ２３Ｂとして、インジェクタ２３Ａとは構成（ノズル口径など）が異なるものを使用してもよい。ＥＣＵ５０からの指令に従って遮断弁２２が開弁し、かつ、インジェクタ２３Ｂが開弁すると、水素タンク２１内の水素が第２燃料ガス供給流路（配管ａ１，ａ２、ｂ１、ｂ２）及び配管ａ４を介してアノード流路１２に供給される。
ちなみに、インジェクタ２３Ａ，２３Ｂには、燃料電池１１及び／又はバッテリ（図示せず）から電力が供給される。

エゼクタ２４は、配管ａ４を介してアノード流路１２の入口１２ａに接続され、水素タンク２１から供給される水素をノズル２４ｐから噴射することによって、ノズル２４ｐの周囲に負圧を発生させるものである。アノード流路１２の出口１２ｂから流出した燃料オフガス（未反応の水素を含む）は、エゼクタ２４によって吸引され、ディフューザ２４ｑで水素と混合された後、第１燃料ガス供給流路（配管ａ４）に戻される。このように、燃料ガス循環流路（配管ａ４、アノード流路１２、配管ａ５，ａ６）において燃料オフガスを循環させることで、未反応の水素を効率的に使用できる。
水素圧センサ２５（圧力検出手段）は、配管ａ４を通流する水素の圧力を検出し、ＥＣＵ５０に出力する機能を有している。

水素ポンプ２６の吸入口は、配管ａ５から分岐する配管ａ７に接続され、吐出口は、配管ａ４から分岐する配管ａ８に接続されている。ＥＣＵ５０からの指令に従って水素ポンプ２６が駆動すると、配管ａ８，ａ４、アノード流路１２、配管ａ５，ａ７を含む流路において燃料オフガスが循環する。
パージ弁２７は、ＥＣＵ５０からの指令に従って開弁することで、前記した燃料ガス循環流路に蓄積した不純物（水蒸気、窒素など）を、燃料オフガス排出流路を介して希釈器３３に排出する機能を有している。ここで、「燃料オフガス排出流路」は、配管ａ５，ａ９，ａ１０を含んで構成される。

＜カソード系＞
カソード系は、エアポンプ３１と、エア圧センサ３２と、希釈器３３と、を備えている。
エアポンプ３１は、ＥＣＵ５０からの指令に従って内部の羽根車（図示せず）を回転させることによって、車外からの空気（酸化剤ガス）を吸引・圧縮し、配管ｃ１を介して燃料電池１１のカソード流路１３に供給するものである。
エア圧センサ３２は、配管ｃ１を通流する空気の圧力を検出し、ＥＣＵ５０に出力する機能を有している。

希釈器３３は、パージ弁２７が開弁した際に配管ａ１０を介して流入する燃料オフガスを、配管ｃ２を介して流入する酸化剤オフガスで希釈し、配管ｃ３を介して車外に排出するものである。
その他、エアポンプ３１から供給される低湿潤の空気と、カソード流路１３から排出される高湿潤の酸化剤オフガスとを水分交換するための加湿器（図示せず）、加湿器と希釈器３３との間に設けられ、カソード流路１３の圧力を制御する背圧弁（図示せず）などが設けられている。

＜電力消費系＞
電力消費系は、コンタクタ４１と、ＶＣＵ４２と、ＰＤＵ４３と、走行モータ４４と、を備えている。
コンタクタ４１は、燃料電池１１とＶＣＵ４２との間に配設され、燃料電池１１と外部負荷（走行モータ４４、バッテリ（図示せず）など）との接続／遮断を行う開閉器であり、ＥＣＵ５０からの指令に応じて開閉される。
ＶＣＵ４２（Voltage Control Unit）は、燃料電池１１の発電電力やバッテリ（図示せず）の充放電を制御するものであり、ＤＣ／ＤＣチョッパ（図示せず）、ＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）などの電子回路が内蔵されている。
ＰＤＵ４３（Power Drive Unit）は、インバータ回路（図示せず）などで構成され、ＶＣＵ４２によって制御される直流電力を三相交流電力に変換し、走行モータ４４を含む外部負荷に供給する。
走行モータ４４は、例えば、永久磁石同期式の三相交流モータであり、ＰＤＵ４３によって変換された３相交流電力で燃料電池車の駆動輪を回転駆動させる。

＜制御系＞
ＥＣＵ５０（Electric Control Unit）は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、各種インタフェースなどの電子回路を備えて構成され、その内部に記憶したプログラムに従って各種機能を発揮する。
ＥＣＵ５０には、アクセル開度を示す信号や、水素圧センサ２５、エア圧センサ３２などの検出信号などが入力される。ＥＣＵ５０は、入力される各信号に応じて遮断弁２２、インジェクタ２３Ａ，２３Ｂ、パージ弁２７の開閉、水素ポンプ２６、エアポンプ３１の駆動、コンタクタ４１、ＶＣＵ４２、ＰＤＵ４３の動作などを統括制御する。

ＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ａ，２３ＢをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する機能を備えている。すなわち、ＥＣＵ５０は、インターバル（駆動周期）に対するインジェクタ２３Ａ，２３Ｂの開弁時間（Ｔｉ値、ＯＮデューティ）の比率を可変にすることで、インジェクタ２３Ａ，２３Ｂの水素噴射量を制御する機能を備えている。

＜その他機器＞
ＩＧ６１（Ignition Switch）は、燃料電池システムＳの起動スイッチであり、運転席周りに設けられている。また、ＩＧ６１は、ＥＣＵ５０に対してＯＮ信号（システム起動信号）／ＯＦＦ信号（システム停止信号）を出力するようになっている。

＜ＥＣＵ−目標圧力設定機能＞
ＥＣＵ５０は、アノード流路１２に流入する水素の目標圧力を所定周期毎に設定する目標圧力設定機能を有している。ここで、「所定周期」とは、ＥＣＵ５０が処理を行う際のサイクルタイム（例えば、１０msec）の整数倍（例えば、１００msec）として予め設定される時間である。
また、「目標圧力」とは、水素圧センサ２５などの検出値に応じて設定される水素圧力（例えば、配管ａ４内の圧力）であり、ＥＣＵ５０によって所定周期ごとに算出される。すなわち、目標圧力は、水素圧センサ２５によって検出される圧力が起動完了時目標圧力に近づくように算出される値であり、前記した所定周期ごとに変動する。
また、「起動完了時目標圧力」は、燃料電池システムＳの起動が完了したか否かを判定する際の閾値であり、予め設定された値である。

＜ＥＣＵ−起動閾値設定機能＞
ＥＣＵ５０は、システム起動時において、インジェクタ２３Ａの駆動指令値の下限閾値を通常発電時よりも高く設定し、インジェクタ２３Ｂの駆動指令値の上限閾値を通常発電時よりも低く設定する機能を有している。
ここで、「システム起動」とは、ＩＧ６１からＯＮ信号が入力されてから、燃料電池１１を外部負荷（走行モータ４４など）と電気的に接続するまでの処理を意味している。「通常発電」とは、燃料電池１１と外部負荷とを接続した後に、アクセル開度などに応じたなされる発電を意味している。「駆動指令値」とは、インジェクタ２３Ａ，２３ＢのＴｉ値（ＯＮデューティ）を意味している。

＜ＥＣＵ−駆動制御機能＞
ＥＣＵ５０は、水素圧センサ２５によって検出される水素圧力が、前記した目標圧力に近づくようにインジェクタ２３Ａ，２３Ｂの駆動を制御する機能を有している。

＜ＥＣＵ−フィードバック量設定機能＞
ＥＣＵ５０は、前記目標圧力から、水素圧センサ２５によって検出される水素圧を減算した値である偏差が正である場合、当該偏差をフィードバック量としてインジェクタ２３Ａ，２３Ｂの駆動を制御する機能を有している。また、ＥＣＵ５０は、前記偏差が負である場合、フィードバック量をゼロに設定してインジェクタ２３Ａ，２３Ｂの駆動を制御する機能を有している。

＜ＥＣＵ−フィードバック量リセット機能＞
ＥＣＵ５０は、システム起動完了時においてフィードバック量をリセットした後（例えば、フィードバック量をゼロに設定した後）、インジェクタ２３Ａ，２３Ｂの駆動を制御する機能を有している。なお、システム起動の完了は、水素圧センサ２５によって検出させる水素圧が起動完了時目標圧力に達したか否か、燃料電池１１の単セルで所定の電位差（ＯＣＶ）が発生したか否かなどに基づいて判定される。

＜燃料電池システムの動作＞
図２は、システム起動時における燃料電池システムの動作の流れを示すフローチャートである。
ＩＧ６１のＯＮ信号（システム起動信号）を検知した場合、ステップＳ１０１においてＥＣＵ５０は、遮断弁２２を開くとともにエアポンプ３１を駆動（ＯＮ）させる。これによって、配管ｃ１を介してカソード流路１３に空気が供給される。
ちなみに、この時点においてインジェクタ２３Ａ，２３Ｂは閉弁している。したがって、遮断弁２２を介して水素タンク２１から流出した水素は、減圧弁（図示せず）で減圧された後、インジェクタ２３Ａ，２３Ｂの上流側で堰き止められた状態となっている。

また、ステップＳ１０１においてＥＣＵ５０は、水素ポンプ２６を駆動（ＯＮ）させる。水素ポンプ２６を駆動させることによって、配管ａ８，ａ４、アノード流路１２、配管ａ５，ａ７を含む流路においてガス（主に空気）が循環する。

ステップＳ１０２においてＥＣＵ５０は、ＩＧ−ＯＮ信号の検知から所定時間Δｔ１が経過したか否かを判定する。ちなみに、所定時間Δｔ１は、前記した流路においてガスが循環状態となる時間として予め設定されている。これによって、その後インジェクタ２３Ａ，２３Ｂを駆動した際、スムーズに水素を循環させることができる。

ステップＳ１０３においてＥＣＵ５０は、アノード流路１２の目標圧力を設定する。当該目標圧力は、水素圧センサ２５の検出値（配管ａ４内の圧力）などに応じて設定される値であり、所定周期ごとに算出される。
なお、本実施形態においてＥＣＵ５０は、前記所定周期を、インジェクタ２３Ａ，２３Ｂのインターバルとして設定する。ここで「インターバル」とは、インジェクタ２３Ａ（又は２３Ｂ）を開閉する際の１サイクルに要する時間（駆動周期）である。ちなみに、前記所定周期を、ＥＣＵ５０のサイクルタイム（例えば、１０msec）の整数倍で適宜設定してもよい。

ステップＳ１０４においてＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ａの噴射量（つまり、インターバルにおいてインジェクタ２３Ａから噴射する水素量）を算出する。当該噴射量は、インジェクタ２３ＡのＴｉ値（駆動指令値）に対応している。
また、ＥＣＵ５０は、インジェクタ２３ＡのＴｉ値が下限閾値Ｋ１以上となるように設定する。前記した下限閾値Ｋ１は予め設定された値（例えば、８０％）であり、通常発電時におけるＴｉ値の下限閾値（例えば、１０％）よりも高い値である。

このようにＥＣＵ５０は、起動時においてインジェクタ２３ＡのＴｉ値の下限閾値Ｋ１を通常発電時よりも高くすることで、エゼクタ２４を介した水素供給を積極的に行う。その結果、エゼクタ２４のノズル２４ｐで負圧が発生し、アノード流路１２の出口付近の空気が前記負圧により吸引されてエゼクタ２４に向かう。さらに、当該ガスは、エゼクタ２４のディフューザ２４ｑにおいて水素と混合された後、配管ａ４を介してアノード流路１２に再供給される。このように、燃料ガス循環流路（配管ａ４、アノード流路１２、配管ａ５，ａ６）において水素を含むガスを循環させることで、アノード流路１２の水素濃度が早期に均一化され、高電位状態に伴う燃料電池１１の劣化を抑制できる。

また、ステップＳ１０４においてＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ｂの噴射量を算出するとともに、インジェクタ２３ＢのＴｉ値（駆動指令値）を上限閾値Ｋ２以下となるように設定する。前記した上限閾値Ｋ２は予め設定された値（例えば、３０％）であり、通常発電時におけるＴｉ値の上限閾値（例えば、９０％）よりも低い値である。
このように、起動時におけるインジェクタ２３ＢのＴｉ値の上限閾値Ｋ２を通常発電時よりも低くすることで、アノード流路１２に流入する水素圧が急上昇することを防止できる。つまり、水素圧が目標圧力に達することで水素供給が断続的になることを防止し、水素供給を連続的に行うことができる。
なお、インジェクタ２３Ａ，２３Ｂの噴射量は、ＰＩ制御（Proportional Integral control)又はＰＩＤ制御（Proportional Integral Derivative control）に基づいて算出される。

図３（ａ）は、本実施形態の起動時におけるインジェクタ２３Ａ，２３ＢのＴｉ値及びアノード圧力の時間的変化を示す波形図である。図３（ａ）に示すように、システム起動時においてインジェクタ２３ＡのＴｉ値を下限閾値Ｋ１以上とし、インジェクタ２３ＢのＴｉ値を上限閾値Ｋ２以下とすることで、アノード圧力を徐々に増加させつつ目標圧力Ｐ１に達しないようにすることができる。これによって、アノード流路１２への水素供給を連続的に行うことができる。

図３（ｂ）は、比較例の起動時におけるインジェクタ２３Ａ，２３ＢのＴｉ値及びアノード圧力の時間的変化を示す波形図である。図３（ｂ）に示すように、システム起動時においてインジェクタ２３ＢのＴｉ値を高くする（上限閾値Ｋ２を超える値にする）と、アノード圧力が目標圧力Ｐ１に達した後、しばらく水素供給が停止する。その結果、アノード流路１２への水素供給が断続的となり、燃料電池１１の高電位状態が解消されるまでに長時間を要する。

再び、図２に戻って説明を続ける。ステップＳ１０５においてＥＣＵ５０は、ステップＳ１０４で算出したＴｉ値（駆動指令値）に応じてインジェクタ２３Ａ，２３Ｂを開閉制御する。インジェクタ２３Ａが開弁すると、上流側（配管ａ２）の水素が下流側に向けて噴射され、配管ａ３，エゼクタ２４、及び配管ａ４を介してアノード流路１２に供給される。また、インジェクタ２３Ｂが開弁すると、上流側（配管ｂ１）に存在する水素が下流側に向けて噴射され、配管ｂ２，ａ４を介してアノード流路１２に供給される。
アノード流路１２から流出した燃料オフガスは、配管ａ５，ａ６を介してエゼクタ２４に吸引され、インジェクタ２３Ａから噴射される水素と混合された後、アノード流路１２に再供給される。

ステップＳ１０６においてＥＣＵ５０は、フィードバック量Ｑ（Ｈ_２ＦＢ）を算出する。ここで、ＥＣＵ５０は、偏差（目標圧力から水素圧センサ２５の検出値を減算した値）が正である場合、当該偏差に対応するフィードバック量（＞０）を算出する。一方、前記した偏差が負である場合、ＥＣＵ５０は、フィードバック量をゼロ（又は、ゼロ以上の所定値）として設定する。

図４は、目標圧力から水素圧センサの検出値を減算した値（偏差：一点鎖線）の時間的変化と、起動時におけるフィードバック量（実線）の時間的変化と、を示す波形図である。図４に示す時刻ｔ０〜ｔ１，ｔ２〜ｔ３，ｔ４〜ｔ５において偏差は正の値である（つまり、水素圧センサ２５の検出値が目標圧力を下回っている）。一方、時刻ｔ１〜ｔ２，ｔ３〜ｔ４において偏差は負の値である（つまり、水素圧センサ２５の検出値が目標圧力を上回っている）。

図４の実線で示すように、起動時においてＥＣＵ５０は、水素噴射量を算出する際のフィードバック量が常にゼロ以上となるように制御する。これによって、仮に、水素圧センサ２５によって検出される水素圧が目標圧力を超えた場合でも、水素噴射量を減少させずに水素供給を継続できる。
ちなみに、ステップＳ１０６において算出したフィードバック量は、次回インターバル時の水素噴射量を算出する際（Ｓ１０４）に用いられる。

再び、図２に戻って説明を続ける。ステップＳ１０７においてＥＣＵ５０は、水素圧センサ２５によって検出されるアノード圧力が所定値以上であるか否かを判定する。なお、前記した所定値は、パージ弁２７の開閉を行うか否か（Ｓ１０８）を判定する際の閾値であり、予め設定されている。
アノード圧力が所定値未満である場合（Ｓ１０７→Ｎｏ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ１０３に戻る。一方、アノード圧力が所定値以上である場合（Ｓ１０７→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８においてＥＣＵ５０は、パージ弁２７の開閉制御を開始する。パージ弁２７が開弁すると、燃料ガス循環流路（配管ａ４、アノード流路１２、配管ａ５，ａ６）に蓄積していた燃料オフガスが、配管ａ９，ａ１０を介して希釈器３３に流入し、酸化剤オフガスによって希釈された後、配管ｃ３を介して車外に排出される。

ステップＳ１０９においてＥＣＵ５０は、燃料電池システムＳの起動が完了したか否かを判定する。なお、起動完了は、例えば、水素圧センサ２５によって検出される水素圧が起動完了時目標圧力に達したか否か、燃料電池１１の単セルのＯＣＶが所定値に達したか否かなどによって判定される。
ステップＳ１１０においてＥＣＵ５０は、フィードバック量Ｑ（Ｈ_２ＦＢ）をリセットして所定値（例えば、ゼロ）に設定する。

前記したように、システム起動時におけるインジェクタ２３ＢのＴｉ値は上限閾値Ｋ２以下に制限されるため（Ｓ１０４）、ステップＳ１０３〜Ｓ１０７の処理を繰り返すうちに、ＰＩ制御又はＰＩＤ制御を行う際のフィードバック量が大きくなる（溜まる）可能性がある。仮に、起動完了時におけるフィードバック量が非常に大きい場合、それまでＴｉ値が制限されていたインジェクタ２３Ｂからも大流量の水素が供給され、通常制御時の目標値をオーバーシュートし、その後の水素供給が不安定となる（ハンチングする）虞がある。

本実施形態では、起動完了時においてフィードバック量Ｑ（Ｈ_２ＦＢ）をリセットすることで、起動完了後も安定した水素供給を継続できる。ちなみに、前記した所定値は、事前の実験などによって予め設定される。

ステップＳ１１１においてＥＣＵ５０は、コンタクタ４１をＯＮにして燃料電池１１と外部負荷（走行モータ４４など）とを接続し、燃料電池１１からの発電電流の取り出しを開始する。また、起動完了後においてＥＣＵ５０は、前記した下限閾値Ｋ１や上限閾値Ｋ２による制限を解除し、アクセル開度などに応じてインジェクタ２３Ａ，２３Ｂの駆動を制御する（通常制御）。

＜効果＞
本実施形態に係る燃料電池システムＳによれば、ＥＣＵ５０は、システム起動時においてインジェクタ２３ＡのＴｉ値（駆動指令値）の下限閾値Ｋ１を通常発電時よりも高く設定する。これによって、エゼクタ２４を介した水素の循環が促されるため、アノード流路１２の入口側と出口側との水素濃度を早期に均一化できる。

図８は、比較例において、燃料電池の起動時における高電位状態を示す説明図である。図８に示すように、燃料電池１１のアノード流路１２とカソード流路１３の双方に空気が存在している状態で起動する場合、アノード流路１２の入口１２ａ（図１参照）から水素が投入されると、水素の投入初期において、アノード流路１２の入口１２ａ側の水素濃度は高くなり、アノード流路１２の出口１２ｂ（図２）側の水素濃度相対的に低くなる。

したがって、（１）式に示すように、アノード流路１２の入口１２ａ付近では、水素から電子が分離し、水素イオンが電解質膜を介してカソード流路１３の入口側に透過するとともに、電子がアノード流路１２の出口１２ｂ側に移動する。このとき、アノード流路１２の入口１２ａ側の電位は、ＤＨＥ（Dynamic Hydrogen Electrode）に対して０Ｖとなる。
また、（２）式に示すように、カソード流路１３の入口１３ａ付近では、水素イオン及び電子が、入口１３ａ側の空気中の酸素と反応して水が生成される。このとき、カソード流路１３の入口１３ａ側では、ＤＨＥに対して約１Ｖの電位が発生する。

また、（３）式に示すように、アノード流路１２の出口１２ｂ付近では、カソード流路１３の出口１３ｂ側から電解質膜を透過した水素イオンと、アノード流路１２の入口１２ａ側から受け取った電子と、アノード流路１２の出口１２ｂ付近の酸素とが反応して水が生成される。このとき、アノード流路１２の出口１２ｂ側では、ＤＨＥに対して約１Ｖの電位が発生する。
また、（４）式に示すように、カソード流路１３の出口側では、カソード（電極）に使用されている触媒（白金）から電子が分離して白金イオンが生成される。また、（５）式に示すように、カソード（電極）に含まれる炭素が、アノード流路１２の出口１２ｂ側から電解質膜を透過した生成水又はカソード流路１３の入口１３ａ側からの生成水と反応して、二酸化炭素と水素イオンが生成され、このときの電子がカソード流路１３の入口１３ａ側に移動する。

このように、燃料電池１１の入口側において１Ｖの電位差が生じ、出口側においても１Ｖの電位差が生じるため、カソード流路１３の出口１３ｂ側では２Ｖの電位が発生し、燃料電池１１のカソード（電極）が高電位状態となる。また、（４）式及び（５）式に示す反応が進むと、燃料電池１１が劣化する。
本実施形態によれば、前記したように、アノード流路１２の入口１２ａ側と出口１２ｂ側との水素濃度が早期に均一化されるため、燃料電池１１のカソード（電極）の高電位状態を回避又は早期に解消できる。したがって、燃料電池１１の劣化を抑制できる。

また、システム起動時においてＥＣＵ５０は、インジェクタ２３ＢのＴｉ値（駆動指令値）の上限閾値Ｋ２を通常発電時よりも低く設定する。これによって、水素圧センサ２５によって検出される水素圧が急上昇して頻繁に目標圧力を超えること（換言すれば、アノード流路１２への水素供給が断続的になること）を防止できる。つまり、アノード流路１２に対して連続的に水素供給することによって、エゼクタ２４を介した水素の循環を促し、アノード流路１２の水素濃度を早期に均一化できる。

また、インジェクタ２３Ｂの噴射側（配管ｂ２：図１参照）は、エゼクタ２４よりも下流側の配管ａ４に接続されている。したがって、インジェクタ２３Ｂから噴射される水素は、燃料オフガスと混合されず直接的にアノード流路１２に流入する。本実施形態では、このように比較的高濃度の水素供給を行うインジェクタ２３ＢのＴｉ値を起動時において上限閾値Ｋ２以下に制限することで、アノード流路１２の入口１２ａ付近と出口１２ｂ付近との濃度差が大きくなることを回避できる。

また、システム起動時においてＥＣＵ５０は、目標圧力に対するアノード圧の偏差が負である場合、フィードバック量をゼロとしてインジェクタ２３Ａ，２３Ｂの駆動を制御する。つまり、ゼロ以上のフィードバック量に基づきインジェクタ２３Ａ，２３Ｂの駆動を制御することで、アノード流路１２への水素供給を連続的に行うことができる。

また、システム起動完了時においてＥＣＵ５０は、フィードバック量を所定値（例えば、ゼロ）にリセットしてからコンタクタ４１と外部負荷（走行モータ４４など）とを電気的に接続する。したがって、インジェクタ２３Ｂの噴射量を制限（Ｔｉ値≦Ｋ２）したことに伴って起動完了時の偏差が大きくなった場合でも、フィードバック量をリセットできる。その結果、起動完了直後の過剰な水素供給に伴うハンチングを防止し、安定した水素供給を継続できる。

≪第２実施形態≫
第２実施形態は、システム起動時においてインジェクタ２３Ａ，２３Ｂのインターバルを通常制御時よりも短く設定する点が第１実施形態と異なるが、その他（燃料電池システムＳの構成も含む）については第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態と異なる部分について説明し、重複部分については説明を省略する。

＜燃料電池システムの動作＞
図５は、システム起動時における燃料電池システムの動作の流れを示すフローチャートである。図５のステップＳ１０１〜Ｓ１０３の処理は、第１実施形態で説明したステップＳ１０１〜Ｓ１０３の処理と同様であるから説明を省略する。
次に、ステップＳ２０１においてＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ａ，２３Ｂのインターバルを、通常制御時よりも短くなるように設定する（インターバル設定機能）。

つまり、図６（ａ），（ｂ）に示すように、ＥＣＵ５０は、起動時におけるインジェクタ２３Ａ，２３ＢのインターバルInt１（駆動周期：図６（ａ）参照）を、通常発電時におけるインジェクタ２３Ａ，２３ＢのインターバルInt２（図６（ｂ）参照）よりも短くなるように設定する。これによって、起動時におけるインジェクタ２３Ａ，２３Ｂの閉弁時間（図６（ａ）に示すＯＦＦ時間）を、通常発電時における閉弁時間（図６（ｂ）に示すＯＦＦ時間）よりも短くできる。
なお、インジェクタ２３Ａ，２３Ｂの起動時におけるインターバルInt１（＜Int２）は、アノード流路１２への水素供給が適切になされる値として予め設定されている。

図５のステップＳ１０４〜Ｓ１１１の処理は、第１実施形態で説明したステップＳ１０４〜Ｓ１１１（図２参照）の処理と同様であるから説明を省略する。ちなみに、Ｓ１１１においてコンタクタ４１をＯＮした後、ＥＣＵ５０はインジェクタ２３Ａ，２３Ｂのインターバルを、通常発電時のインターバルInt２（図６（ｂ）参照）として設定する。

＜効果＞
本実施形態によれば、起動時におけるインジェクタ２３Ａ，２３ＢのインターバルInt１を、通常発電時におけるインターバルInt２よりも短く設定する。これによってインジェクタ２３Ａ，２３Ｂから水素が噴射されない時間（閉弁時間）が短くなり、アノード流路１２に対し略連続的に水素供給できる。また、前記したフィードバック量Ｑ（Ｈ_２ＦＢ）の影響による水素噴射量の脈動を防止できる。
その結果、エゼクタ２４を介した水素循環が促され、アノード流路１２の入口１２ａ付近と出口１２ｂ付近との水素濃度差を早期に解消できる。したがって、アノード流路１２の水素置換がスムーズに進み、かつ、カソード（電極）の高電位状態に伴う燃料電池１１の劣化を抑制できる。

≪変形例≫
以上、本発明に係る燃料電池システムＳについて前記各実施形態により説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、前記各実施形態では、燃料電池システムＳの起動時においてインジェクタ２３Ａ，２３Ｂの両方を開閉制御する場合について説明したが、これに限らない。すなわち、第１実施形態で説明したステップＳ１０４の処理（図２参照）に代えて、ＥＣＵ５０は、インジェクタ２３ＡのＴｉ値を下限閾値Ｋ１（例えば、８０％）以上となるように設定し、かつ、インジェクタ２３Ｂを閉弁状態で維持してもよい（つまり、Ｔｉ値をゼロ又は所定の下限閾値に設定してもよい）。

この場合でも、図７に示すように、起動時におけるインジェクタ２３ＡのＴｉ値（≧Ｋ１）を適宜調整することで、エゼクタ２４を介した水素循環を促すことができる。なお、仮に、起動時の処理中にフィードバック量Ｑ（Ｈ_２ＦＢ）が蓄積したとしても、図２のステップＳ１１０の処理でリセットされ、通常発電開始時の処理（インジェクタ２３Ａ，２３Ｂの双方を用いた水素供給：図７参照）によって回復される。
このように、システム起動時においてインジェクタ２３Ｂの駆動を禁止する（つまり、駆動指令値の上限閾値としてＴｉ値：０％を設定する）場合も、駆動指令値を通常発電時よりも低く設定する場合に含まれる。

また、前記各実施形態では、起動時においてインジェクタ２３Ａについて、Ｔｉ値の下限閾値Ｋ１のみを設定する場合について説明したが、これに限らない。例えば、起動時においてインジェクタ２３ＡのＴｉ値の上限閾値Ｋ３（＞Ｋ１：）を設け、インジェクタ２３ＡのＴｉ値を下限閾値Ｋ１以上、かつ上限閾値Ｋ３以下の範囲で設定してもよい（ＥＣＵ５０：昇圧速度制限機能）。
なお、前記した所定値Ｋ３は、水素圧センサ２５によって検出される圧力が目標圧力を超えないようにするための判定基準となる値であり、予め設定されている。また、ＥＣＵ５０は、目標圧力に対するインジェクタ２３Ａの噴射量の不足分を補うように、インジェクタ２３Ｂを上限閾値Ｋ２以下のＴｉ値で駆動させる。
かかる制御を行うことで、起動時においてアノード流路１２に流入する水素の昇圧速度を制限し、アノード流路１２に流入する水素圧が急上昇して水素供給が断続的になる（ハンチングする）ことを防止できる。

また、前記各実施形態では、起動時におけるインジェクタ２３Ａのインターバルと、インジェクタ２３Ｂのインターバルとを等しい値Int１（図６（ａ）参照）として設定する場合について説明したが、これに限らない。すなわち、インジェクタ２３Ａ，２３Ｂのインターバルを異なる値に設定してもよい。通常発電時のインターバルについても同様である。
また、前記各実施形態では、アノード流路１２から流出した水素を循環させるために、エゼクタ２４及び水素ポンプ２６を用いる例を示したが、これに限らない。例えば、図１に示す構成からエゼクタ２４及び水素ポンプ２６のうちいずれか一方を省略してもよい。また、図１の構成からエゼクタ２４を省略する場合において、水素ポンプ２６を配管ａ７ではなく配管ａ６に設けてもよい。この場合でも、エゼクタ２４又は水素ポンプ２６によって水素の循環を促すことができる。

また、例えば、エゼクタ２４、水素ポンプ２６、及び配管ａ７，ａ８を省略してもよい。この場合でも、インジェクタ２３Ａから水素が噴射された場合、アノード流路１２の出口側に存在するガス（例えば、空気）が、第１燃料ガス供給流路（配管ａ４、アノード流路１２、配管ａ５，ａ６）を通流する水素の流れに同伴してエゼクタ２４に戻され、燃料ガス循環流路を循環する。
その結果、アノード流路１２の入口１２ａ側と出口１２ｂ側との水素濃度差が解消され、高電位状態に伴う燃料電池１１の劣化を抑制できる。

また、前記第２実施形態では、起動時におけるインジェクタ２３Ａ，２３Ｂのインターバルを通常発電時よりも短くする例について説明したが、これに限らない。例えば、起動時においてインジェクタ２３Ａのインターバルのみを通常発電時よりも短くし、インジェクタ２３Ｂのインターバルは通常発電時と同一時間に設定してもよい（インターバル設定機能）。この場合でも、インジェクタ２３Ａから略連続的に水素噴射を行い、エゼクタ２４を介した水素循環を促進できる。

また、前記実施形態では、一つの水素タンク２１を備える場合について説明したが、これに限らない。すなわち、図１に示す配管ｂ１に代えて、第２の遮断弁（図示せず）及び第２の水素タンク（図示せず）を備える構成としてもよい。この場合において「第２燃料ガス供給流路」は、一端が第２の水素タンクに接続され、他端が配管ａ４に接続される。かかる構成でも、前記各実施形態と同様の作用・効果が奏される。
また、前記各実施形態では、燃料ガスとして水素を用いる場合について説明したが、燃料ガスとして天然ガスなどを用いてもよい。

Ｓ 燃料電池システム
１１ 燃料電池
１２ アノード流路（燃料ガス流路）
１３ カソード流路（酸化剤ガス流路）
２１ 水素タンク
２３Ａ インジェクタ（第１燃料ガス噴射装置）
２３Ｂ インジェクタ（第２燃料ガス噴射装置）
２４ エゼクタ
２５ 水素圧センサ（圧力検出手段）
２６ 水素ポンプ
５０ ＥＣＵ（目標圧力設定手段、駆動制御手段、起動時閾値設定手段、昇圧速度制限手段、フィードバック量設定手段、インターバル設定手段）
６１ ＩＧ
ａ１，ａ２，ａ３，ａ４ 配管（第１燃料ガス供給流路）
ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２ 配管（第２燃料ガス供給流路）
ａ５，ａ９，ａ１０ 配管（燃料オフガス排出流路）
ａ４，ａ５，ａ６ 配管（燃料ガス循環流路）

Claims (6)

1. 燃料ガス流路に燃料ガスが供給され、酸化剤ガス流路に酸化剤ガスが供給されて発電する燃料電池と、
   前記燃料ガス流路に向かう燃料ガスが通流する第１燃料ガス供給流路と、
   前記燃料ガス流路から排出される燃料オフガスが通流する燃料オフガス排出流路と、
   前記燃料ガス流路から排出される燃料オフガスを前記第１燃料ガス供給流路に戻し、燃料ガスを循環させる燃料ガス循環流路と、
   前記第１燃料ガス供給流路を通流する燃料ガスと、前記燃料ガス循環流路を循環する燃料ガスとの合流箇所よりも上流側の前記第１燃料ガス供給流路に設けられ、燃料ガスを噴射する第１燃料ガス噴射装置と、
   前記合流箇所よりも下流側の前記第１燃料ガス供給流路に接続される第２燃料ガス供給流路と、
   前記第２燃料ガス供給流路に設けられ、燃料ガスを噴射する第２燃料ガス噴射装置と、
   前記燃料ガス流路に流入する燃料ガスの圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記燃料ガス流路に流入する燃料ガスの目標圧力を所定周期毎に設定する目標圧力設定手段と、
   前記圧力検出手段によって検出される燃料ガスの圧力が前記目標圧力に近づくように前記第１燃料ガス噴射装置及び前記第２燃料ガス噴射装置の駆動を制御する駆動制御手段と、
   システム起動時において、前記第１燃料ガス噴射装置の駆動指令値の下限閾値を通常発電時よりも高く設定し、かつ、前記第２燃料ガス噴射装置の駆動指令値の上限閾値を通常発電時よりも低く設定する起動時閾値設定手段と、を備える
   ことを特徴とする燃料電池システム。
2. システム起動時において、前記燃料ガス流路に流入する燃料ガスの昇圧速度を制限し、前記圧力検出手段によって検出される圧力が前記目標圧力を超えないようにするための判定基準である所定値以下に、前記第１燃料ガス噴射装置の駆動指令値を制限する昇圧速度制限手段を備え、
   前記駆動制御手段は、
   システム起動時において、前記下限閾値以上かつ前記所定値以下の範囲内で前記目標圧力に応じた駆動指令値を前記第１燃料ガス噴射装置に出力し、前記目標圧力に対する前記第１燃料ガス噴射装置の噴射量の不足分を補うように、前記上限閾値以下の範囲内で駆動指令値を前記第２燃料ガス噴射装置に出力する
   ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
3. 前記目標圧力設定手段によって設定される目標圧力から、前記圧力検出手段によって検出される圧力を減算した値である偏差が正である場合に当該偏差に対応するフィードバック量を前記駆動制御手段に出力し、前記偏差が負である場合にフィードバック量をゼロとして前記駆動制御手段に出力するフィードバック量設定手段を備え、
   前記駆動制御手段は、
   前記フィードバック量設定手段から入力されるフィードバック量に応じて、前記第１燃料ガス噴射装置及び前記第２燃料ガス噴射装置の駆動を制御する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システム。
4. 前記フィードバック量設定手段は、
   システム起動完了時において前記フィードバック量をリセットして前記駆動制御手段に出力し、
   前記駆動制御手段は、
   システム起動完了後、前記フィードバック量設定手段から入力される前記リセット後のフィードバック量に応じて、前記第１燃料ガス噴射装置及び前記第２燃料ガス噴射装置の駆動を制御する
   ことを特徴とする請求項３に記載の燃料電池システム。
5. 前記第１燃料ガス噴射装置の開閉時間である第１インターバル、及び前記第２燃料ガス噴射装置の開閉時間である第２インターバルを設定するインターバル設定手段を備え、
   前記インターバル設定手段は、
   システム起動時において少なくとも前記第１インターバルを通常発電時よりも短い時間に設定する
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
6. 前記起動時閾値設定手段は、
   システム起動時において、前記第１燃料ガス噴射装置の駆動指令値の前記下限閾値を通常発電時よりも高く設定し、かつ、前記第２燃料ガス噴射装置による燃料ガスの噴射を禁止すること
   を特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。

Images