JP5818014B2 - 燃料電池システム - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。

燃料電池システムを搭載する燃料電池車両では、例えば、長い下り坂を走行しているときには、駆動モーターを回生させてエンジンブレーキ相当のトルクを発生させるとともに、回生により生ずる回生電力を二次電池であるバッテリーに充電させている。しかしながら、バッテリーの充電容量には限界があるため、バッテリーの充電容量を超えてもなおブレーキトルクを確保させようとすると、余剰の回生電力をどこかで消費させる必要がある。このような余剰回生電力をエアコンプレッサーで消費させる技術が知られている。そして、この技術では、エアコンプレッサーで酸化ガスを供給することによって生じ得るドライアップを防止するために、燃料電池に供給される酸化ガスの流量をバイパス弁と背圧弁によって制御している。

ところで、背圧弁は、一般的にモーターで弁開度を調整して圧力を調整する弁であるため、そのシール性は低くなる。特許文献１の技術では、回生時にエアコンプレッサーから供給される酸化ガスが燃料電池内に流入しないように、バイパス弁の弁開度を制御している。しかしながら、余剰回生電力の増大に伴ってコンプレッサーから供給される酸化ガスの流量が増大すると、シール性の低い背圧弁から酸化ガスが漏れ出してしまい、燃料電池内に必要以上に酸化ガスが流入してしまうことも考えられる。この場合には、燃料電池内が乾燥し、ドライアップになるおそれがある。

そこで下記特許文献１では、燃料電池内の乾燥を抑制することができる燃料電池システムが提案されている。下記特許文献１に記載されている燃料電池システムは、燃料電池と、酸化ガスを燃料電池に供給する酸化ガス供給流路と、酸化ガス供給流路に設けられるコンプレッサーと、酸化オフガスを排出する酸化オフガス排出流路と、酸化オフガス排出流路に設けられる背圧弁と、を備える。燃料電池システムは更に、酸化ガス供給流路のコンプレッサーの下流側から分岐し、燃料電池をバイパスして酸化オフガス排出流路に合流するバイパス流路と、バイパス流路に設けられ、酸化ガス供給流路から酸化オフガス排出流路に合流させる酸化ガスの流量を調整する調整弁と、酸化ガス供給流路のうちのバイパス流路への分岐点よりも下流側または酸化オフガス排出流路のうちのバイパス流路との合流点よりも上流側のいずれか一方に設けられる遮断弁と、燃料電池の電力で駆動する駆動部による回生動作時に、コンプレッサーを駆動させ、調整弁を開弁させ、遮断弁を閉弁させる制御手段と、を備える。

特開２０１０−１４６７４９号公報

上述した従来の燃料電池システムによれば、駆動部による回生動作が行われた場合に、コンプレッサーを駆動させることで回生電力を消費させることができ、調整弁を開弁させることでコンプレッサーから吐出される酸化ガスを、バイパス流路を介して酸化オフガス排出流路に排出させることができ、遮断弁を閉弁させることで燃料電池内への酸化ガスの流入を遮断することができる。従って、回生動作を継続させつつ、ドライアップを防止することができるものである。

しかしながら、上述した従来の技術では、酸化ガスを燃料電池に供給する流量と、酸化ガスをバイパス流路へ供給する流量とを調整する調整弁の具体的な制御方法が明らかになっていない。この調整弁として用いられる三方弁の誤差により、流量比が変化してしまうことから、正確な制御が必要になる。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料電池を備える燃料電池システムであって、酸化ガスを燃料電池側とバイパス流路側とに振り分ける三方弁の開度誤差による影響を極力排除可能な燃料電池システムを提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係る燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとの供給を受けて発電する複数の単セルからなるセルスタックを有する燃料電池と、前記燃料電池の発電によって駆動される負荷と、前記燃料電池に酸化剤ガスを送り込むための酸化剤ガス導入路と、前記燃料電池において発電反応に寄与した後の酸化剤オフガスを排出するための酸化剤ガス排出路と、前記酸化剤ガス導入路の前記燃料電池よりも上流側から分岐するバイパス流路と、前記酸化剤導入路と前記バイパス流路とが繋がれる部分に設けられた三方弁とを有する酸化剤ガス供給手段と、前記酸化剤ガス導入路に酸化剤ガスを送り込みエアコンプレッサーと、を備え、前記負荷側からの回生要求を消費する前記エアコンプレッサーの動作点に対応する狙いの体積流量と、前記燃料電池の高電位回避電圧発電に必要とされる酸化剤ガスの必要流量と、それらの差分として求められる前記バイパス流路側に流す酸化剤ガスの流量と、に基づいて、前記三方弁の開度を設定した際に前記燃料電池側及び前記バイパス流路側に流れるエア量を決める有効断面積が前記狙いの体積流量となるように決定され、前記三方弁の開度は、前記三方弁の開度と前記有効断面積との関係に基づいて、前記有効断面積の変動が抑制される開度に設定される。

本発明によれば、三方弁の開度に誤差が発生しても、有効断面積の変動を抑制することができる。

また本発明に係る燃料電池システムでは、動作点は、エアコンプレッサーの圧力比が小さく且つその体積流量が大きくなる点であることも好ましい。

この好ましい態様では、三方弁の開度に誤差が発生しても、有効断面積の変動をより確実に抑制することができる。

本発明によれば、酸化ガスを燃料電池側とバイパス流路側とに振り分ける三方弁の開度誤差による影響を極力排除可能な燃料電池システムを提供することができる。

本発明の実施形態に係る燃料電池システムの構成を示す概略構成図である。 図１に示す燃料電池システムの運転制御を示すフローチャートである。 体積流量と圧力比との関係を示すグラフである。 図１の三方弁として用いられるバルブの一例を示す図である。 バルブ開度と有効断面積との関係を示すグラフである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

最初に、本発明の実施形態である燃料電池車両に搭載される燃料電池システムＦＳについて図１を参照しながら説明する。図１は燃料電池車両の車載電源システムとして機能する燃料電池システムＦＳのシステム構成を示す図である。燃料電池システムＦＳは、燃料電池自動車（ＦＣＨＶ）、電気自動車、ハイブリッド自動車などの車両に搭載することができる。

燃料電池システムＦＳは、燃料電池ＦＣと、酸化ガス供給系ＡＳＳと、燃料ガス供給系ＦＳＳと、駆動系ＨＶＳと、冷却系ＣＳと、を備えている。

酸化ガス供給系ＡＳＳは、酸化ガスとしての空気を燃料電池ＦＣに供給するための系である。燃料ガス供給系ＦＳＳは、燃料ガスとしての水素ガスを燃料電池ＦＣに供給するための系である。駆動系ＨＶＳは、駆動モーターＤＭａに電力を供給して駆動する系であって、ハイブリッドシステムを構成する系である。冷却系ＣＳは、燃料電池ＦＣを冷却するための系である。駆動モーターＤＭａは、車輪９２，９２を駆動するモーターである。

燃料電池系ＦＣＳについて説明する。燃料電池系ＦＣＳが含む燃料電池ＦＣは、多数のセルＣＥ（アノード、カソード、及び電解質を備える単一の電池（発電体））を直列に積層してなる固体高分子電解質形のセルスタックとして構成されている。燃料電池ＦＣでは、通常の運転において、アノードにおいて（１）式の酸化反応が生じ、カソードにおいて（２）式の還元反応が生じる。燃料電池ＦＣ全体としては（３）式の起電反応が生じる。
Ｈ₂→２Ｈ⁺＋２ｅ^- （１）
（１／２）Ｏ₂＋２Ｈ⁺＋２ｅ^-→Ｈ₂Ｏ （２）
Ｈ₂＋（１／２）Ｏ₂→Ｈ₂Ｏ （３）

更に、燃料電池系ＦＣＳは、燃料電池ＦＣと燃料ガス供給系ＦＳＳとを繋ぐ領域に、水素ポンプＨＰａと、排気排水弁ＥＶｃと、を有している。

燃料電池ＦＣに供給された燃料ガスは、燃料電池ＦＣの内部で起電反応に寄与し、オフガスとして燃料電池ＦＣから排出される。燃料電池ＦＣから排出された燃料オフガスは、一部は水素ポンプＨＰａによって還流され、燃料ガス供給系ＦＳＳから供給される燃料ガスと共に燃料電池ＦＣに再供給される。また、燃料オフガスの一部は排気排水弁ＥＶｃの作動によって、燃料オフガス流路ＦＳ２を通って、酸化オフガスと共に排出される。

排気排水弁ＥＶｃは、コントローラーＥＣＵからの指令によって作動することにより、循環流路内の不純物を含む燃料オフガスと水分とを外部に排出するための弁である。排気排水弁ＥＶｃの開弁により、循環流路内の燃料オフガス中の不純物の濃度が下がり、循環系内を循環する燃料オフガス中の水素濃度を上げることができる。

排気排水弁ＥＶｃを介して排出される燃料オフガスは、酸化オフガス流路ＡＳ２を流れる酸化オフガスと混合され、希釈器（図１に明示せず）によって希釈されマフラー（図１に明示せず）に供給される。

続いて、燃料ガス供給系ＦＳＳについて説明する。燃料ガス供給系ＦＳＳは、高圧水素タンクＦＳ１と、電磁弁ＤＶａとを有している。

高圧水素タンクＦＳ１は、高圧（例えば、３５ＭＰａ〜７０ＭＰａ）の水素ガスを貯蔵するものである。

電磁弁ＤＶａは、燃料ガスの燃料電池ＦＣに対する供給圧力を調整しつつ、燃料ガスの燃料電池ＦＣへの供給・停止を調整する弁である。燃料ガスは、電磁弁ＤＶａにより、例えば、２００ｋＰａ程度まで減圧されて、燃料電池ＦＣに供給される。

続いて、酸化ガス供給系ＡＳＳについて説明する。酸化ガス供給系ＡＳＳは、エアコンプレッサー６２と、三方弁ＴＶａと、統合弁ＤＶｂとを備えている。酸化ガス供給系ＡＳＳは、燃料電池ＦＣのカソードに供給される酸化ガスとしての空気が流れる酸化ガス流路ＡＳ１と、燃料電池ＦＣから排出される酸化オフガスが流れる酸化オフガス流路ＡＳ２とを有している。

エアコンプレッサー６２と、三方弁ＴＶａとは、酸化ガス流路ＡＳ１の入口側から燃料電池ＦＣに向かって順に配置されている。統合弁ＤＶｂは、酸化オフガス流路ＡＳ２に配置されている。統合弁ＤＶｂは、背圧調整弁として機能する。

三方弁ＴＶａは、酸化ガス流路ＡＳ１を燃料電池ＦＣ側に流す空気と、酸化ガス流路ＡＳ１と酸化オフガス流路ＡＳ２とを繋ぐバイパス流路６９へ流す空気とを調整するための弁である。燃料電池ＦＣ側に多くの空気が必要とされる場合は、燃料電池ＦＣ側に多くの空気を流すように開度を調整し、燃料電池ＦＣ側に多くの空気が必要とされない場合は、バイパス流路６９側へ多くの空気を流すように開度を調整する。燃料電池ＦＣと統合弁ＤＶｂとの間には、圧力センサＰｔが設けられている。

続いて、駆動系ＨＶＳについて説明する。駆動系ＨＶＳは、燃料電池昇圧部と、パワーコントロールユニットと、二次電池ＢＴａと、を備える。燃料電池昇圧部は、燃料電池昇圧コンバーター（出力供給部）と、リレーとを有している。燃料電池昇圧コンバーターは、燃料電池ＦＣが発電した直流電力を昇圧してパワーコントロールユニットに供給する。この昇圧コンバーターによる電圧変換制御により、燃料電池ＦＣの運転ポイント（出力端子電圧、出力電流）が制御される。

パワーコントロールユニットは、バッテリー昇圧コンバーターと、トラクションインバーターと、を有している。燃料電池昇圧コンバーターから供給された電力は、バッテリー昇圧コンバーター及びトラクションインバーターに供給される。

バッテリー昇圧コンバーターは、二次電池ＢＴａから供給される直流電力を昇圧してトラクションインバーターに出力する機能と、燃料電池ＦＣが発電した直流電力、回生制動により駆動モーターＤＭａが回収した回生電力を降圧して二次電池ＢＴａに充電する機能を有する。

二次電池ＢＴａは、余剰電力の貯蔵源、回生制動時の回生エネルギー貯蔵源、燃料電池車両の加速又は減速に伴う負荷変動時のエネルギーバッファとして機能する。二次電池ＢＴａとしては、例えば、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、リチウム二次電池等の二次電池が好適である。二次電池ＢＴａには、充電率を測定するＳＯＣセンサＴｇが設けられている。

トラクションインバーターは、駆動モーターＤＭａに繋がれている。トラクションインバーターは、例えば、パルス幅変調方式で駆動されるＰＷＭインバーターである。トラクションインバーターは、コントローラーＥＣＵからの制御指令に従って、燃料電池ＦＣ又は二次電池ＢＴａから出力される直流電圧を三相交流電圧に変換して、駆動モーターＤＭａの回転トルクを制御する。駆動モーターＤＭａは、例えば、三相交流モーターであり、燃料電池車両の動力源を構成する。

続いて、冷却系ＣＳについて説明する。冷却系ＣＳは、メインラジエーターＲＭａと、ウォーターポンプＷＰａとを有している。

メインラジエーターＲＭａには、メインラジエーターファンが設けられている。メインラジエーターＲＭａは、燃料電池ＦＣを冷却するための冷却液を放熱して冷却するものである。

ウォーターポンプＷＰａは、冷却液を燃料電池ＦＣとメインラジエーターＲＭａとの間で循環させるためのポンプである。ウォーターポンプＷＰａが作動することで、冷却液はメインラジエーターＲＭａから燃料電池ＦＣへと冷却液往路を通って流れる。

この燃料電池システムＦＳは統合的な制御手段としてのコントローラーＥＣＵ（出力供給部）を備えている。コントローラーＥＣＵは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インタフェースを備えるコンピュータシステムであり、燃料電池システムＦＳの各部を制御するものである。例えば、コントローラーＥＣＵは、イグニッションスイッチから出力される起動信号ＩＧを受信すると、燃料電池システムＦＳの運転を開始する。その後、コントローラーＥＣＵは、アクセルセンサから出力されるアクセル開度信号ＡＣＣや、車速センサから出力される車速信号ＶＣなどを基に、燃料電池システムＦＳ全体の要求電力を求める。燃料電池システムＦＳ全体の要求電力は、車両走行電力と補機電力との合計値である。

ここで、補機電力には、車載補機類（加湿器、エアコンプレッサー、水素ポンプ、及び冷却水循環ポンプ等）で消費される電力、車両走行に必要な装置（変速機、車輪制御装置、操舵装置、及び懸架装置等）で消費される電力、乗員空間内に配設される装置（空調装置、照明器具、及びオーディオ等）で消費される電力などが含まれる。

そして、コントローラーＥＣＵは、燃料電池ＦＣと二次電池ＢＴａとのそれぞれの出力電力の配分を決定する。コントローラーＥＣＵは、燃料電池ＦＣの発電量が目標電力に一致するように、酸化ガス供給系ＡＳＳ及び燃料ガス供給系ＦＳＳを制御するとともに、ＦＣ昇圧部ＦＤＣを制御して、燃料電池ＦＣの運転ポイント（出力電圧、出力電流）を制御する。

コントローラーＥＣＵは、アクセル開度に応じた目標トルクが得られるように、例えば、スイッチング指令として、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の各交流電圧指令値をトラクションインバーターに出力し、駆動モーターＤＭａの出力トルク、及び回転数を制御する。更に、コントローラーＥＣＵは、冷却系ＣＳを制御して燃料電池ＦＣが適切な温度になるように制御する。

続いて、図２を参照しながら、回生要求時のバルブ開度設定のフローについて説明する。図２は、回生要求時のバルブ開度設定の手順を示すフローチャートである。ステップＳ０１では、車両側（負荷である駆動モータＤＭａ側）から回生要求が入り、指定の電力を消費するように要求される。

ステップＳ０２では、ステップＳ０１の回生要求に応じて、燃料電池ＦＣ側の酸化ガス流量を決定する。具体的には、高電位回避電圧要求値が入り、その要求値に応じた発電量が燃料電池ＦＣに対して要求され、その要求に応じた動作電圧・電流が決定され、燃料電池ＦＣ側に必要とされる酸化剤ガス流量が決定される。

ステップＳ０３では、エアコンプレッサー６２の動作点が決定される。この決定にあたっては、大気圧及び吸気温度が取得される。ステップＳ０１の回生要求における必要消費電力から、体積流量及び圧力比のマップ（図３参照）より動作点を決定する。

図３に示すマップは、体積流量を横軸に、圧力比を縦軸に、それぞれ取ったグラフである。動作点は、等パワーラインＬａと、エアコンプレッサーＡＣＰの吐出温限界ラインＬｂと、三方弁ＴＶａの有効断面積最大ラインＬｃとで囲まれた領域ＡＲａ内から選択される。最も好ましい動作点ＤＰａは、エアコンプレッサー６２の圧力比が小さく且つその体積流量が大きくなる点として定義される。ステップＳ０３により、狙いのＡＣＰ出口圧及び狙いの体積流量が決定される。

ステップＳ０４では、燃料電池ＦＣ側に送り込む空気の体積流量と、酸化オフガス流路ＡＳ２に向かわせる空気の体積流量との分流比を決定する。まず、ステップＳ０３で求めた狙いの体積流量から、ステップＳ０２で求めた必要流量を減じ、バイパス側流量を求める。分流比は、ステップＳ０２で求めた必要流量と、このバイパス側流量との比として求められる。

ステップＳ０５では、バルブ開度を決定する。これは、三方弁ＴＶａの燃料電池ＦＣ側の開口断面積と、三方弁ＴＶａのバイパス側の開口断面積との和である有効断面積が狙いの体積流量となり、狙いのエアコンプレッサー出口圧となるように決定される。

ステップＳ０６では、三方弁ＴＶａ及びエアコンプレッサー６２を動作させる。この場合、三方弁ＴＶａは開側から、統合弁ＤＶｂは閉側から動作させる。尚、狙いの消費電力にならない場合や、狙いの発電量にならない場合は、フィードバックして補正する。ステップＳ０７では、回生要求が停止した時点で動作を解除し、通常運転に戻る。

図４に、三方弁ＴＶａの概略構成を示す。三方弁ＴＶａは、モーター１０と、弁体１１と、バルブ本体１２と、を備える。モーター１０の動作によって弁体１１が上下に動き、円環状部材１１ａも上下に動く。エアコンプレッサー６２から送り込まれる空気は流路１２３に入る。本実施形態の場合、流路１２１は酸化オフガス流路ＡＳ２に繋がっており、流路１２２は燃料電池ＦＣに繋がっている。

流路１２１側には、弁座１２１ａが形成され、流路１２２側には、弁座１２２ａが形成されている。流路１２１にはオリフィスＳａが形成され、流路１２２にはオリフィスＳｄが形成される。弁体１１ａと弁座１２１ａとの間ではカーテンＳｂが形成され、弁体１１ａと弁座１２２ａとの間ではカーテンＳｃが形成される。これらの関係を図５に示す。

図５は、三方弁ＴＶａの開度と有効断面積との関係を示す図である。図５において開度が大きくなっていく場合に、弁体１１ａは弁座１２２ａから離れ弁座１２１ａに近づくものとして描いている。Ｌｅは、有効断面積を示している。三方弁ＴＶａの開度は、下限開度Ｌｆから上限開度Ｌｇの間となるように制御される。狙いの動作点としては、動作点ＤＰｂが好ましい。動作点ＤＰｂを超えると、有効断面積が最大ではなくなり誤差が生じやすいためである。

ステップＳ０６におけるフィードバックの態様としては、有効断面積を変化させることによる圧力比の増加と、流量増加による方法で動作点を変化させることが可能だが、有効断面積の誤差による流量比への影響を考慮し、三方弁ＴＶａを動かすことなく、エアコンプレッサー６２の消費電力が予想より少ない場合には、流量を増加させることで対応することが好ましい。また、燃料電池ＦＣへの酸化剤ガスの流量が不足している場合においおいても、全体の流量を増加させることで燃料電池ＦＣへの供給流量を増加させ、三方弁ＴＶａの開度を変化させないことが好ましい。

特に、燃料電池ＦＣのセル電圧が低下した場合などは、酸化剤ガス流量を増加させてセル電圧を維持することが好ましい。これは、三方弁ＴＶａの開度を変化させて、有効断面積が低下すると、吐出圧力が低下して、狙いの消費電力を消費できないためである。また、動力のフィードバック制御を行う幅を持たせるために、等パワーラインＬａ上で動作させる点よりも若干流量の少ない点を動作点として選択することが好ましい。

燃料電池ＦＣの発電量が多いなど、開度の変更を行う場合は、エアコンプレッサーＡＣＰの圧力を維持しながら有効断面積を変更することが好ましい。また、車両ごとに三方弁ＴＶａの開度を変更した場合は、補正項として学習させることが好ましい。

三方弁ＴＶａは、弁体１１ａが弁座１２１ａにはりついている閉状態では、圧力と受圧面積から決まる力よりも、モータートルクが十分にある場合に開くことが可能となる。そのため、エアコンプレッサー６２の吐出圧が高い状態では、モータートルクが不足して開かない場合がある。特にエンジンブレーキ（回生動作）で使用するエアコンプレッサー６２の圧力は通常よりも高く、モーター１０のトルク設計はこの点を考慮しないものである。もし考慮すれば、モーター１０の体格が大きくなりすぎてしまう。吐出圧力を決めている要素は、エア流量と両バルブの有効断面積の合計である。

そのため、バルブの開タイミングとしては、三方弁ＴＶａを先に開き、統合弁ＤＶｂを閉側に動作させて吐出圧力を増加させる。この場合において、エンジンブレーキ可能タイミング動作を早く行うためには、三方弁ＴＶａと統合弁ＤＶｂの有効断面積の合計が、一定以上となるようにしながら、三方弁ＴＶａを開側に動かし、現在の流量で想定される吐出圧が一定値以下となるようにする。エンジンブレーキを停止する場合には、三方弁ＴＶａが閉となってから、燃料電池ＦＣの出力を引くことを許容する。これは、バイパス流路である酸化オフガス流路ＡＳ２側が開いていると、燃料電池ＦＣに空気が供給されないためである。

尚、三方弁ＴＶａの応答性としては、バイパス流路である酸化オフガス流路ＡＳ２側が開く場合を優先することが好ましい。これは、エンジンブレーキ時の応答性を加速の応答性よりも優先させるためである。

６２ エアコンプレッサー
６９ バイパス流路
９２，９２ 車輪
ＡＳ１ 酸化ガス流路
ＡＳ２ 酸化オフガス流路
ＡＳＳ 酸化ガス供給系
ＢＴａ 二次電池
ＣＥ セル
ＣＳ 冷却系
ＤＭａ 駆動モーター
ＤＶａ 電磁弁
ＤＶｂ 統合弁
ＥＣＵ コントローラー
ＥＶｃ 排気排水弁
ＦＣ 燃料電池
ＦＣＳ 燃料電池系
ＦＤＣ 昇圧部
ＦＳ 燃料電池システム
ＦＳ１ 高圧水素タンク
ＦＳ２ 燃料オフガス流路
ＦＳＳ 燃料ガス供給系
ＨＰａ 水素ポンプ
ＨＶＳ 駆動系
Ｐｔ 圧力センサ
ＲＭａ メインラジエーター
Ｔｄ 温度センサ
Ｔｆ 温度センサ
Ｔｇ センサ
Ｔｈ 温度センサ
ＴＶａ 三方弁
ＷＰａ ウォーターポンプ

Claims (3)

1. 燃料電池システムであって、
   燃料ガスと酸化剤ガスとの供給を受けて発電する複数の単セルからなるセルスタックを有する燃料電池と、
   前記燃料電池の発電によって駆動される負荷と、
   前記燃料電池に酸化剤ガスを送り込むための酸化剤ガス導入路と、前記燃料電池において発電反応に寄与した後の酸化剤オフガスを排出するための酸化剤ガス排出路と、前記酸化剤ガス導入路の前記燃料電池よりも上流側から分岐するバイパス流路と、前記酸化剤導入路と前記バイパス流路とが繋がれる部分に設けられた三方弁とを有する酸化剤ガス供給手段と、
   前記酸化剤ガス導入路に酸化剤ガスを送り込みエアコンプレッサーと、を備え、
   前記負荷側からの回生要求を消費する前記エアコンプレッサーの動作点に対応する狙いの体積流量と、前記燃料電池の高電位回避電圧発電に必要とされる酸化剤ガスの必要流量と、それらの差分として求められる前記バイパス流路側に流す酸化剤ガスの流量と、に基づいて、前記三方弁の開度を設定した際に前記燃料電池側及び前記バイパス流路側に流れるエア量を決める有効断面積が前記狙いの体積流量となるように決定され、
   前記三方弁の開度は、前記三方弁の開度と前記有効断面積との関係に基づいて、前記有効断面積の変動が抑制される開度に設定されることを特徴とする燃料電池システム。
2. 前記有効断面積の変動が抑制される開度とは、前記三方弁の下限開度から上限開度までの範囲のうち最大の開度であ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. 前記動作点は、前記エアコンプレッサーの圧力比が小さく且つその体積流量が大きくなる点であ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。