JP2023155547A - 燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】低温での燃料電池システムの始動時において、濡らし運転から暖機運転への移行時にセルの電圧が負電圧となることを抑制する。
【解決手段】燃料電池システムは、燃料電池と、燃料電池に供給されるエアの圧力値を計測する圧力センサと、圧力センサの計測圧力値が伝達される制御部であって、少なくとも燃料電池におけるエアの入り口要求圧力値を算出し、燃料電池の運転を制御する制御部と、を備える。制御部は、燃料電池システムの始動時において、燃料電池に濡らし運転を行わせ算出された要求圧力値から計測圧力値を差し引いた圧力値が、５ｋＰａ未満になった場合に、燃料電池を濡らし運転から、より発電効率の高い暖機運転に移行させる。
【選択図】図２

Description

本開示は、燃料電池システムに関する。

氷点下では、燃料電池車両に搭載された燃料電池中の水分が凍結することによって、燃料電池中のガス流路が閉塞する場合がある。このため、燃料電池システム稼働時または停止時に、燃料電池中の水分量を減少させる掃気処理を行う。掃気処理によりセルの高分子膜が過度に乾燥すると、イオン伝導率が低下するために発電性能が低下する。そこで、燃料電池システム始動時には、特許文献１に記載されているように、エアの流入を通常時より減少させ、小さい発電効率で燃料電池を発電させる暖機運転を行うことで、セルを適切な温度まで昇温させるとともに、化学反応により生成した水分をセルに供給する。

特開２０２１－０１３２７９号公報

しかし、エアの流入口から最も遠いセルは、掃気による乾燥に加えて、暖機運転時にエアが届きにくいため、発電により十分な生成水量を得られない場合がある。また、燃料電池システムがモジュールとして提供される場合、利用環境によってはエア配管が交換され、エア配管の容積がモジュール出荷時（初期設置時）よりも増大する。このため、燃料電池に供給されるエアの圧力が不足し、最も遠いセルまでエアが届かず、過乾燥状態が発生する頻度が高まる。過乾燥状態のセルが存在する状態で発電を行うと、当該セルで電圧が反転し負電圧となるおそれがある。負電圧は、燃料電池の性能を低下させるだけでなく、燃料電池の破損を招く場合もあるので、セルの過乾燥を抑止する技術が求められる。

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

本開示の一形態によれば、燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池に供給されるエアの圧力値を計測する圧力センサと、前記圧力センサの計測圧力値が伝達される制御部であって、少なくとも前記燃料電池におけるエアの入り口要求圧力値を算出し、前記燃料電池の運転を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記燃料電池システムの始動時において、前記燃料電池に濡らし運転を行わせ、算出された前記要求圧力値から前記計測圧力値を差し引いた圧力値が、５ｋＰａ未満になった場合に、前記燃料電池を前記濡らし運転から、より発電効率の高い暖機運転に移行させる。
この形態の燃料電池システムによれば、燃料電池の濡らし運転中に、算出された要求圧力値から計測圧力値を差し引いた圧力値が、５ｋＰａ未満になった場合に、燃料電池を濡らし運転から、より発電効率の高い暖機運転に移行させている。これにより、燃料電池のエア入り口から最も遠いセルにも十分にエアが届いた状態で、濡らし運転から、より発電効率の高い暖機運転への移行が行われる。したがって、エア入り口から最も遠いセルにおいても、発電により水が生成され、セルの乾燥状態が解消されるので、セルが負電圧となることを抑制することができる。また、モジュールとして燃料電池システムが提供され、エア配管の容積がモジュール出荷時（初期設置時）よりも増大する場合であっても、燃料電池のエア入り口から最も遠いセルにも十分にエアが届いた状態で、濡らし運転から、より発電効率の高い暖機運転への移行が行われる。したがって、セルが負電圧となることを抑制することができる。
本開示は、種々の形態で実現することも可能である。例えば、燃料電池システムの運転の移行の制御処理、かかる処理を実現するためのコンピュータプログラム、またはかかるプログラムを記憶する記憶媒体等の形態で実現することができる。

本開示の一実施形態としての燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。 燃料電池システムの運転移行処理を示すフローチャートである。 低温下での燃料電池システム始動時における、濡らし運転から暖機運転に移行する際の燃料電池スタックの電流と、１ｃｈのセル電圧と、エアの入り口要求圧力値と、エアの計測圧力値と、時間と、の関係を示すグラフである。

Ａ．第１実施形態：
Ａ１．装置構成：
図１は、本開示の一実施形態としての燃料電池システム１００の概略構成を示すブロック図である。燃料電池システム１００は、例えば燃料電池自動車（Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ，ＦＣＥＶ）に搭載され、負荷９０の要求電力および外部給電の要求電力を出力する。負荷９０は、駆動力源である走行モータやその他の燃料電池車両内の補機類および電装品等を含む。燃料電池システム１００は、燃料電池１０と、カソードガス給排系２０と、アノードガス給排系３０と、冷却系５０と、セルモニタ６０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０と、制御部８０と、負荷９０と、を備える。

燃料電池１０は、カソードガスとアノードガスとの電気化学反応により発電を行う。本実施形態において、カソードガスは空気（エア）であり、アノードガスは水素である。燃料電池１０は、一対のエンドターミナル１１，１２と、燃料電池スタック１３と、を有する。

一対のエンドターミナル１１，１２は、燃料電池スタック１３の積層方向における両端部に配置されている。具体的には、第１エンドターミナル１１は、燃料電池１０の一方の端部に配置され、第２エンドターミナル１２は、燃料電池１０の他方の端部に配置される。第１エンドターミナル１１には、後述するカソードガス供給流路２１およびカソードガス排出流路２４と接続する開口が設けられている。第２エンドターミナル１２には、後述するアノードガス供給流路３２およびアノードガス循環流路３６と接続する開口が設けられている。

燃料電池スタック１３は、積層した複数の燃料電池セルにより構成されている。各燃料電池セルは、１枚でもカソードガスとアノードガスとの電気化学反応によって発電する固体高分子型の燃料電池である。各燃料電池セルは、イオン伝導性を有する高分子電解質膜の両面に電極を配置した膜電極接合体と、膜電極接合体を挟持する一対のセパレータとを有する。本実施形態において、複数の燃料電池セルのうちで、第２エンドターミナル１２に最も近い燃料電池セルを１ｃｈ（チャネル）とよぶ。他方で、第１エンドターミナル１１に最も近い燃料電池セルをＮｃｈとよぶ。即ち、複数の燃料電池セルのうちで、カソードガス給排系２０から供給されるカソードガスが最初に到達する燃料電池セルがＮｃｈであり、カソードガスが最後に到達する燃料電池セルが１ｃｈである。したがって、１ｃｈは、カソードガス給排系２０から供給されるカソードガスが最も届きにくい燃料電池セルである。

カソードガス給排系２０は、燃料電池１０へのカソードガスの供給および燃料電池１０からカソードオフガスの排出を行う。カソードオフガスは、燃料電池１０の発電で消費されなかったカソードガスおよび燃料電池１０の発電で生成された水分等を含む。カソードガス給排系２０の給排気の制御は、制御部８０によって行われる。カソードガス給排系２０は、カソードガス供給流路２１と、エアコンプレッサ２２と、圧力センサ２３と、カソードガス排出流路２４と、調圧弁２５と、を備える。

カソードガス供給流路２１は、燃料電池１０にカソードガスを導く流路である。カソードガス供給流路２１の一端は、開口している。この開口を通じて、カソードガスを取り込むことができる。カソードガス供給流路２１の他端は、第１エンドターミナル１１の開口を介して、燃料電池１０に接続している。

エアコンプレッサ２２は、カソードガス供給流路２１の開口から取り込まれたカソードガスを吸入し、圧縮する。圧縮されたカソードガスは、燃料電池１０に送り込まれる。送り込まれるカソードガスの圧力は、制御部８０がエアコンプレッサ２２を制御することにより調整される。エアコンプレッサ２２は、カソードガス供給流路２１に設けられる。

圧力センサ２３は、燃料電池１０に供給されるカソードガスの圧力を測定する。測定された圧力は、制御部８０に伝達される。圧力センサ２３は、燃料電池１０とエアコンプレッサ２２との間のカソードガス供給流路２１に設けられる。したがって、圧力センサ２３が計測する圧力は、エアコンプレッサ２２により圧送されるカソードガスの圧力である。

カソードガス排出流路２４は、燃料電池１０から排出されるカソードオフガスを導く流路である。カソードガス排出流路２４の一端は開口している。この開口を通じて、カソードオフガスを燃料電池システム１００の外部に排出する。カソードガス排出流路２４の他端は、第１エンドターミナル１１の開口を介して、燃料電池１０に接続している。

調圧弁２５は、燃料電池１０から排出されるカソードオフガスの圧力を調整する。調圧弁２５は、カソードガス排出流路２４に設けられる。

アノードガス給排系３０は、燃料電池１０へのアノードガスの供給および燃料電池１０からアノードオフガスの排出を行う。アノードオフガスは、燃料電池１０の発電で使用されなかったアノードガスおよび水分等を含む。アノードガス給排系３０の給排気の制御は、制御部８０により行われる。アノードガス給排系３０は、アノードガスタンク３１と、アノードガス供給流路３２と、開閉弁３３と、レギュレータ３４と、インジェクタ３５と、アノードガス循環流路３６と、気液分離器３７と、循環ポンプ３８と、アノードガス排出流路３９と、排気排水弁４０と、を備えている。

アノードガスタンク３１は、燃料電池１０に供給されるアノードガスを貯蔵する容器である。アノードガスタンク３１は、例えば高圧の水素ガスを貯蔵している。

アノードガス供給流路３２は、アノードガスタンク３１から燃料電池１０に、アノードガスを導く流路である。アノードガス供給流路３２の一端は、アノードガスタンク３１に接続し、アノードガス供給流路３２の他端は、第２エンドターミナル１２の開口を介して、燃料電池１０に接続している。

開閉弁３３は、アノードガスタンク３１から供給されるアノードガス量の調整を行う。具体的には、開閉弁３３が開かれることで、アノードガスタンク３１中のアノードガスをアノードガス供給流路３２に流通させる。開閉弁３３は、アノードガス供給流路３２に設けられる。

レギュレータ３４は、アノードガスタンク３１から供給されたアノードガスの圧力の調整を行う。レギュレータ３４の圧力の調整は、制御部８０により制御される。レギュレータ３４は、開閉弁３３よりも下流のアノードガス供給流路３２に設けられる。アノードガス供給流路３２における下流とは、燃料電池１０のある方向をいう。

インジェクタ３５は、レギュレータ３４によって圧力が調整されたアノードガスを燃料電池１０に噴射する。燃料電池１０に供給されるアノードガス量は、制御部８０がインジェクタ３５を制御することにより、調整される。インジェクタ３５は、レギュレータ３４よりも下流のアノードガス供給流路３２に設けられる。

アノードガス循環流路３６は、燃料電池１０から排出されるアノードオフガスをアノードガス供給流路３２に循環させるための流路である。アノードガス循環流路３６の一端は、第２エンドターミナル１２の開口を介して、燃料電池１０に接続されている。アノードガス循環流路３６の他端は、インジェクタ３５よりも下流でアノードガス供給流路３２に接続されている。

気液分離器３７は、燃料電池１０から排出されたアノードオフガスから水分を分離する。分離された水分は、アノードガス排出流路３９に導かれる。水分が分離されたアノードオフガスは、循環ポンプ３８に導かれる。

循環ポンプ３８は、気液分離器３７によって水分が分離されたアノードオフガスをアノードガス供給流路３２に圧送する。圧送されたアノードオフガスは、再び燃料電池１０に供給される。循環ポンプ３８は、気液分離器３７よりも下流のアノードガス循環流路３６に設けられる。アノードガス循環流路３６における下流とは、アノードガス供給流路３２に接続する方向をいう。

アノードガス排出流路３９は、気液分離器３７によって分離された水分を燃料電池システム１００の外部に排出するための流路である。アノードガス排出流路３９の一端は、気液分離器３７に接続しており、アノードガス排出流路３９の他端は、上述したカソードガス排出流路２４に接続している。アノードガス排出流路３９とカソードガス排出流路２４との接続点は、調圧弁２５よりも下流である。カソードガス排出流路２４における下流とは、カソードガス排出流路２４の開口がある方向をいう。

排気排水弁４０は、気液分離器３７で分離された水分と、３７を通過するアノードオフガスの一部と、の排出を制御する弁である。排気排水弁４０は、アノードガス排出流路３９に設けられる。

冷却系５０は、燃料電池１０の冷却を行う。かかる冷却の制御は、制御部８０によって制御される。冷却系５０は、冷媒供給流路５１と、ラジエータ５２と、冷媒排出流路５３と、冷却ポンプ５４と、温度センサ５５と、を備える。

冷媒供給流路５１は、燃料電池１０に冷媒を供給するための流路である。冷媒は、例えば冷却水である。冷媒供給流路５１の一端は、第１エンドターミナル１１を介して、燃料電池１０に接続している。冷媒供給流路５１の他端は、ラジエータ５２に接続している。

ラジエータ５２は、冷媒供給流路５１を介して送られた冷媒を冷却する。ラジエータ５２は、ラジエータファンから送られる風を利用して、放熱を行う。ラジエータ５２は、冷媒供給流路５１の他端および冷媒排出流路５３の一端と接続している。

冷媒排出流路５３は、ラジエータ５２で冷却された冷媒を燃料電池１０に供給する流路である。冷媒排出流路５３の一端は、ラジエータ５２と接続している。冷媒排出流路５３の他端は、第１エンドターミナル１１の開口を介して、燃料電池１０と接続している。

冷却ポンプ５４は、ラジエータ５２で冷却された冷媒を燃料電池１０に送り込む。冷却ポンプ５４は、冷媒排出流路５３に設けられる。

温度センサ５５は、冷媒の温度を計測する。計測された温度は、制御部８０に送信される。制御部８０は、送信された計測温度を燃料電池１０の温度として検出し、燃料電池システム１００の運転の制御に用いる。温度センサ５５は、冷媒排出流路５３に設けられる。

セルモニタ６０は、燃料電池スタック１３のセル電圧を計測する。本実施形態において、セルモニタ６０は、１ｃｈからＮｃｈまでの単セルごとにセル電圧を測定することができる。また、計測された各セルの電圧の総和を、燃料電池スタック１３の総電圧として測定することができる。計測された電圧は、制御部８０に伝達される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ７０は、燃料電池１０から出力される電力を、制御部８０からの制御に応じて負荷９０に供給可能な電力（電圧及び電流）に変換して出力する電力制御回路である。例えば、燃料電池１０から取り出す電流を制御し、負荷９０へ出力する電圧および電流を制御する。

制御部８０は、例えばＣＰＵを備えるコンピュータにより構成される。制御部８０は、燃料電池システム１００の動作を制御するための信号を出力する。制御部８０は、燃料電池システム１００の各部を制御して燃料電池１０を発電させる。また、本実施形態において制御部８０は、エアの入り口要求圧力値の算出を行う。ここで、エアの入り口要求圧力値とは、燃料電池１０を発電するために必要なカソードガス（エア）圧力であり、エアコンプレッサ２２により圧送されるエアに要求される圧力値をいう。エアの入り口要求圧力値は、燃料電池システム１００の運転状態や、燃料電池１０に求められる出力等に応じて算出される。制御部８０は、算出したエアの入り口要求圧力値および圧力センサ２３から送られる計測圧力に応じて、燃料電池１０を濡らし運転から、より発電効率の高い暖機運転へ移行させるように制御する。かかる移行の制御処理については、後述する。

Ａ２．移行制御処理：
図２は、制御部８０により行われる移行制御処理のフローチャートである。制御部８０は、低温（例えば氷点下）において燃料電池システム１００が始動されたときに、移行制御処理を実行する。

制御部８０は、濡らし運転を開始するように制御する（ステップＳ１０５）。本実施形態において、濡らし運転とは、後述する暖機運転時の発電と比較して、より低効率発電で燃料電池１０を運転させることをいう。濡らし運転を実行することで、燃料電池スタック１３の各セルは、発電を行い、水を生成する。生成された水により、セルの乾燥状態を解消することができる。また、濡らし運転の発電損失により熱が発生し、燃料電池１０の温度が上昇する。

制御部８０は、エアの入り口要求圧力値から計測圧力値を差し引いた圧力値が、５ｋＰａ未満か否かを判定する（ステップＳ１１０）。制御部８０は、エアの入り口要求圧力値を、燃料電池システム１００の運転状態等に応じて算出する。計測圧力は、圧力センサ２３により計測され、制御部８０に伝達される。制御部８０は、エアの入り口要求圧力値から計測圧力値を差し引いた圧力値が、５ｋＰａ未満であると判定するまで、ステップＳ１１０の処理を繰り返し実行する。

制御部８０は、エアの入り口要求圧力値から計測圧力値を差し引いた圧力値が、５ｋＰａ未満であると判定すると（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、燃料電池システム１００を暖機運転に移行させる（ステップＳ１１５）。本実施形態において、暖機運転とは、上述した濡らし運転時と比較して高効率発電であって、通常運転時と比較して、低効率発電で燃料電池１０を運転させることをいう。低効率発電は、例えば通常運転時よりも空気供給量を低下させ、空気のストイキ比（ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ ａｉｒ－ｆｕｅｌ ｒａｔｉｏ）を低下させることで、実行される。なお、本実施形態において通常運転とは、燃料電池１０に供給される空気量を、上述の低効率発電状態における空気量よりも十分に増加させた状態で、低効率発電状態よりも効率良く行い、燃料電池１０から電流の取り出しを行う運転のことをいう。換言すると、燃料電池１０のＩ－Ｖ特性を示すＩ－Ｖ特性曲線上に動作点が存在するように、供給される反応ガスの量が制御されている運転ともいえる。空気供給量の調整は、制御部８０がカソードガス給排系２０を制御することで実行される。具体的には、空気供給量の調整は、制御部８０がエアコンプレッサ２２の稼働を制御し、燃料電池１０に供給される空気量を調整することで実行される。暖機運転においても、濡らし運転と同様に発電損失が熱に変換される。かかる熱により、燃料電池１０の温度を、発電に適した温度（例えば７０℃～９０℃）まで上昇させることができる。

制御部８０が、エアの入り口要求圧力値から計測圧力値を差し引いた圧力値が５ｋＰａ未満であると判定した場合に、燃料電池１０を濡らし運転から暖機運転に移行させる理由について、以下に説明する。図３は、低温下での燃料電池システム始動時における、濡らし運転から暖機運転に移行する際の燃料電池スタック１３の電流と、１ｃｈのセル電圧と、エアの入り口要求圧力値と、エアの計測圧力値と、時間と、の関係を示すグラフである。横軸は、時間（ｍｓ）を示す、低温下で燃料電池システム１００の濡らし運転が開始された時刻が０である。縦軸は、上から順番に、電流（Ａ）、電圧（Ｖ）、圧力（ｋＰａ）を示す。実線Ｌ１は、本実施形態による方法で濡らし運転から暖機運転に移行した場合の燃料電池１０のスタック電流を示す。破線Ｌ２は、比較例により濡らし運転から暖機運転に移行した場合の燃料電池１０のスタック電流を示す。実線Ｌ３は、本実施形態による方法で濡らし運転から暖機運転に移行した場合の１ｃｈセル電圧を示す。破線Ｌ４は、比較例により濡らし運転から暖機運転に移行した場合の１ｃｈセル電圧を示す。実線Ｌ５は、本実施形態および比較例のエアの計測圧力値を示す。実線Ｌ６は、本実施形態および比較例のエアの入り口要求圧力値を示す。時刻ｔ₀は、比較例により濡らし運転から暖機運転に移行する時刻を示す。時刻ｔ₁は、本実施形態による方法で濡らし運転から暖機運転に移行する時刻を示す。時刻ｔ_２は、比較例により濡らし運転から暖機運転に移行したことで、電流が０になった時刻を示す。

まず、比較例により濡らし運転から暖機運転に移行した場合について説明する。実線Ｌ５が示すように、燃料電池システム１００の濡らし運転が開始されると、燃料電池１０に供給されるエアの圧力は、徐々に高くなる。実線Ｌ６が示すように、制御部８０により算出されるエアの入り口要求圧力値は、発電の要求に応じて高くなっていく。比較例では、制御部８０は、時刻ｔ₀で燃料電池１０を暖機運転に移行させている。時刻ｔ₀は、燃料電池１０が発電した電気量が所定値に達した時刻である。即ち、電気量は電流に時間を乗算した値であるため、暖機運転に移行させる時刻ｔ₀は、燃料電池システム１００の始動時から経過した時間によって決定されている。しかし、時刻ｔ₀で暖機運転に移行すると、破線Ｌ４に示すように、１ｃｈのセル電圧が急激に低下し、負電圧となる。これは、１ｃｈが過乾燥状態にも関わらず暖機運転に移行されたことにより生じているものと推定される。１ｃｈは、エアが最も届きにくいセルであり、燃料電池１０に送り込まれるエアの圧力（即ち、計測圧力）が不足していると、十分に発電を行うことができない。このため、１ｃｈでは発電により生成される水分量が不足している。したがって、時刻ｔ₀においては、１ｃｈは過乾燥状態である。過乾燥状態のセルでは、水素イオンの移動抵抗が増加して、電流の流れを妨げ出力が低下する。この現象は、ドライアウトまたはドライアップと呼ばれる。破線Ｌ２が示すように、このような状態で暖機運転が継続されると、燃料電池スタック１３の電流は、例えば時刻ｔ₂において０になり、燃料電池１０が電力を供給することができなくなる。さらに、このまま燃料電池システム１００を稼働させ続けると、１ｃｈのセルが破損するだけでなく、燃料電池１０の破損を招くおそれがある。

次に、本実施形態による方法で濡らし運転から暖機運転に移行した場合について説明する。上述したように、時刻ｔ₀で燃料電池１０が暖機運転に移行した場合、１ｃｈには十分エアが届いていない状態である。本発明者は、エアの入り口要求圧力値から計測圧力値を差し引いた圧力値が５ｋＰａ未満となった場合に、１ｃｈにも十分なエアが届いた状態で暖機運転に移行できることを見出した。時刻ｔ₁は、エアの入り口要求圧力値から計測圧力値を差し引いた圧力値が、５ｋＰａ未満となった時刻であり、本実施形態において濡らし運転から暖機運転に移行した時刻である。実線Ｌ３が示すように、制御部８０が時刻ｔ₁で燃料電池１０を暖機運転に移行させることで、１ｃｈのセル電圧は、負電圧にならない。これは、１ｃｈに十分なエアが届くことで発電により水分が生成され、１ｃｈの過乾燥状態が解消したためである。実線Ｌ１が示すように、暖機運転移行後（時刻ｔ_１後）でも燃料電池スタック１３の電流は安定しており、燃料電池１０は、負荷９０または外部の要求に応じて、電力を供給することができる。

以上説明した実施形態の燃料電池システム１００によれば、制御部８０が、燃料電池１０の濡らし運転中に、算出された要求圧力値から計測圧力値を差し引いた圧力値が、５ｋＰａ未満になった場合に、燃料電池１０を濡らし運転から暖機運転に移行させている。このため、燃料電池１０のエア入り口から最も遠いセルである１ｃｈにも十分エアが届いている状態で、濡らし運転から暖機運転への移行が行われる。これにより、１ｃｈでも発電が行われ、発電により生成された水が１ｃｈに供給されるので、１ｃｈの過乾燥状態を解消することができる。したがって、低温下での燃料電池システム１００始動における濡らし運転から暖機運転への移行の際に、１ｃｈのセル電圧が反転し、負電圧となることを抑制することができる。

また、燃料電池システム１００がモジュールとして提供される際に、エア配管が交換され、エア配管の容積がモジュール出荷時（初期設置時）よりも増大する場合がある。かかる場合、配管の容積の増大によりエアの圧力が低下することで、１ｃｈに十分なエアが届かない状態で濡らし運転から暖機運転への移行が実行されるおそれがある。しかし、実施形態の燃料電池システム１００によれば、算出された要求圧力値から計測圧力値を差し引いた圧力値が、５ｋＰａ未満になった場合に、燃料電池１０を濡らし運転から暖機運転に移行させている。これにより、１ｃｈまで十分にエアが届く状態で濡らし運転から暖機運転に移行させることができるので、エア配管の容積がモジュール出荷時よりも増大した場合であっても、１ｃｈのセル電圧が負電圧となることを抑制することができる。

Ｂ．その他の実施形態：
（Ｂ１）第１実施形態において、燃料電池１０の濡らし運転中に、算出された要求圧力値から計測圧力値を差し引いた圧力値は、５ｋＰａに代えて、任意の圧力設定値未満となった場合に燃料電池１０を濡らし運転から暖機運転に移行させてもよい。かかる方法によれば、例えば燃料電池スタック１３を構成するセルの枚数が比較的多く（例えば５００枚超）、エアの入り口から１ｃｈまでの距離が比較的遠い場合であっても、要求圧力値と計測圧力値との差を適切な圧力値に設定することで、１ｃｈに十分なエアが届いている状態で、濡らし運転から暖機運転に移行させることができる。かかる方法によっても、低温における濡らし運転から暖機運転への移行時に、１ｃｈが負電圧となってしまうことを抑制できる。

（Ｂ２）各実施形態において、燃料電池スタック１３の１つのチャネルは、１枚のセルにより構成されている燃料電池システム１００について説明したが、この構成に代えて、１つのチャネルは、複数のセルにより構成されていてもよい。例えば、１つのチャネルは、４枚のセルにより構成されていてもよい。かかる場合、セルモニタ６０は、１つのチャネル毎に電圧を測定してもよい。

（Ｂ３）各実施形態において、温度センサ５５は、冷媒排出流路５３に代えて、冷媒供給流路５１に設けられてもよい。

本開示は、上記各実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する各実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…燃料電池、１１…第１エンドターミナル、１２…第２エンドターミナル、１３…燃料電池スタック、２０…カソードガス給排系、２１…カソードガス供給流路、２２…エアコンプレッサ、２３…圧力センサ、２４…カソードガス排出流路、２５…調圧弁、３０…アノードガス給排系、３１…アノードガスタンク、３２…アノードガス供給流路、３３…開閉弁、３４…レギュレータ、３５…インジェクタ、３６…アノードガス循環流路、３７…気液分離器、３８…循環ポンプ、３９…アノードガス排出流路、４０…排気排水弁、５０…冷却系、５１…冷媒供給流路、５２…ラジエータ、５３…冷媒排出流路、５４…冷却ポンプ、５５…温度センサ、６０…セルモニタ、７０…ＤＣ／ＤＣコンバータ、８０…制御部、９０…負荷、１００…燃料電池システム

Claims (1)

1. 燃料電池システムであって、
   燃料電池と、
   前記燃料電池に供給されるエアの圧力値を計測する圧力センサと、
   前記圧力センサの計測圧力値が伝達される制御部であって、少なくとも前記燃料電池におけるエアの入り口要求圧力値を算出し、前記燃料電池の運転を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記燃料電池システムの始動時において、前記燃料電池に濡らし運転を行わせ、算出された前記要求圧力値から前記計測圧力値を差し引いた圧力値が、５ｋＰａ未満になった場合に、前記燃料電池を前記濡らし運転から、より発電効率の高い暖機運転に移行させる、
   燃料電池システム。

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