JP6996361B2 - 燃料電池システム及びその制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池システム及びその制御方法に関する。
特許文献１では、燃料電池システムを高地で稼動させることにより、エアーコンプレッサが過負荷状態となったとき、燃料電池の温度を上昇させて、燃料電池内の水分量を減少させ、カソードで発生する水を排出するために必要な過剰空気量を低減して、エアーコンプレッサの負荷を低減させる方法が開示されている。この方法では、カソードガスを燃料電池内で効率的に反応させることにより、燃料電池の出力を上昇させている。
特開２００８－９１２５７号公報
特許文献１の技術では、燃料電池１０内の温度を上昇させることによって、燃料電池１０内が乾燥する虞があるため、乾燥を抑制するためには、燃料電池内の圧力を増加させる必要がある。たしかに、特許文献１の技術において、エアーコンプレッサとしてルーツ型のコンプレッサを用いた場合、燃料電池内の圧力を増加させても、コンプレッサの負荷を低減できる。
しかし、本願の発明者は、エアーコンプレッサとしてターボコンプレッサを用いた場合、燃料電池内の圧力が増加することにより、かえってコンプレッサの負荷が増加する虞があり、燃料電池の出力を十分に向上できないという課題があることを見出した。このため、ターボコンプレッサを備える燃料電池システムにおいて、高地で稼動させる場合に燃料電池の出力を向上させる他の技術が望まれていた。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
（１）本発明の一形態によれば、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、アノードガスとカソードガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、前記燃料電池に前記カソードガスを供給するカソードガス供給流路と、前記燃料電池から前記カソードガスを排出するカソードガス排出流路と、前記カソードガス供給流路に設けられたターボコンプレッサと、前記カソードガス排出流路に設けられた調圧弁と、外気圧に関連する外気圧関連情報を取得する外気圧取得部と、前記燃料電池内の水分量に関連する水分量関連情報を取得する水分量取得部と、前記外気圧関連情報から決定される外気圧が予め定められた外気圧閾値よりも小さく、かつ、前記水分量関連情報から決定される水分量が予め定められた水分量閾値以上であるという減圧条件が成立した場合、前記減圧条件が成立しない場合に比べて、前記燃料電池内の圧力を低下させるように前記調圧弁を制御することによって、前記ターボコンプレッサから前記燃料電池に供給する前記カソードガスの流量を増加させる減圧制御を実行する制御部と、を備える。この形態の燃料電池システムによれば、高地において稼動していると推定される場合に減圧制御を行うことにより、燃料電池に送り込まれるカソードガス流量を増加させることができるため、燃料電池の出力を向上させることができる。
（２）上記形態の燃料電池システムにおいて、前記制御部は、前記減圧制御において前記外気圧が低いほど前記燃料電池内の圧力を低くしてもよい。この形態の燃料電池システムによれば、減圧制御を行うことにより、燃料電池に送り込まれるカソードガス流量を効率的に増加させることができる。
（３）上記形態の燃料電池システムにおいて、さらに、前記燃料電池の温度を測定する温度測定部を備え、前記制御部は、前記温度が予め定められた温度閾値以上の場合、減圧制御を行わなくてもよい。この形態の燃料電池システムによれば、燃料電池内が急激に乾燥することを抑制できる。
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、燃料電池システムの制御方法などの形態で実現することができる。
本発明の一実施形態である燃料電池システムの構成を示す概略図である。 圧力比とカソードガス流量との関係を示す図である。 燃料電池１０内の圧力と水分量との関係を説明する図である。 減圧制御を説明するためのフローチャートである。 外気圧と減圧制御時における燃料電池内の圧力値とを示す図である。 第２実施形態におけるフローチャートである。 第３実施形態におけるフローチャートである。 外気圧と圧力上限値との関係を示す図である。
Ａ．第１実施形態
図１は、本発明の一実施形態である燃料電池システム１１０の構成を示す概略図である。燃料電池システム１１０は、燃料電池スタック（以下、単に「燃料電池」と呼ぶ）１０と、カソードガス流路２０と、アノードガス流路３０と、冷却流路７０と、制御部８０と、を備える。本実施形態では、燃料電池システム１１０は、車両に搭載されている。
燃料電池１０は、例えば、電解質膜の両側にアノードとカソードの両電極を接合させた膜電極接合体（Membrane Electrode Assembly／ＭＥＡ）を備える発電モジュールを積層して構成されている。燃料電池１０は、アノードガスタンク６０から供給されるアノードガスとしての水素ガスとカソードガスとしての大気中の酸素との電気化学反応によって発電する。なお、アノードガスとして水素ガスの変わりに、例えば、アルコールや、炭化水素を用いてもよい。
カソードガス流路２０は、燃料電池１０に対してカソードガスの供給及び排出を行う流路である。カソードガス流路２０は、燃料電池１０へカソードガスを供給するカソードガス供給流路２２と、燃料電池１０からカソードガスを排出するカソードガス排出流路２４と、カソードガス供給流路２２とカソードガス排出流路２４とを連通するバイパス流路２６と、を備える。
カソードガス供給流路２２には、上流側から順に、外気圧計４１と、流量計４０と、ターボコンプレッサ４２と、供給弁４４と、圧力計４５と、が設けられている。外気圧計４１は、外気圧を測定する機器である。流量計４０は、燃料電池システム１１０に取り込まれたカソードガスの流量を測定する機器である。ターボコンプレッサ４２は、取り込んだカソードガスを圧縮し、燃料電池１０へ送り出す機器である。供給弁４４は、ターボコンプレッサ４２から燃料電池１０へのカソードガスの流入の有無を制御する弁であり、バイパス流路２６との接続部よりもカソードガス供給流路２２の下流側に設けられている。圧力計４５は、燃料電池１０のカソードガス入口の圧力を測定する機器である。本実施形態では、圧力計４５は、燃料電池１０のカソードガス入口の圧力を測定するが、これに限られず、例えば、圧力計４５をカソードガス排出流路２４に設けることにより、燃料電池１０のカソードガス出口の圧力を測定してもよい。
バイパス流路２６との接続部よりもカソードガス排出流路２４の上流側には、燃料電池１０のカソード出口側のカソードガスの圧力を調整する調圧弁４６が設けられている。バイパス流路２６には、バイパス流路２６におけるカソードガスの流量を調節するバイパス弁４８が設けられている。本実施形態では、バイパス流路２６は、カソードガス供給流路２２におけるターボコンプレッサ４２と供給弁４４との間と、カソードガス排出流路２４における調圧弁４６よりも下流側と、を結ぶ流路である。
アノードガス流路３０は、燃料電池１０に対してアノードガスの供給及び排出を行う流路である。アノードガス流路３０は、燃料電池１０へアノードガスを供給するアノードガス供給流路３２と、燃料電池１０からアノードガスを排出するアノードガス排出流路３４と、アノードガス供給流路３２とアノードガス排出流路３４とを連通するアノードガス循環流路３６と、を備える。
アノードガス供給流路３２は、アノードガスタンク６０に接続されている。アノードガス供給流路３２には、上流側から順に、開閉弁５２と、レギュレータ５４と、上流側圧力測定部５３と、インジェクタ５６と、圧力測定部５５とが設けられている。開閉弁５２は、アノードガスタンク６０からインジェクタ５６の上流側へのアノードガスの流入の有無を制御する弁である。レギュレータ５４は、インジェクタ５６の上流側におけるアノードガスの圧力を調整するための弁である。インジェクタ５６は、燃料電池１０へのアノードガスの流入を制御する弁である。本実施形態では、インジェクタ５６は、アノードガス循環流路３６と連通する部分よりもアノードガス供給流路３２の上流側に設けられている。上流側圧力測定部５３は、インジェクタ５６の入口の圧力を測定する機器である。圧力測定部５５は、燃料電池１０のアノードガス入口の圧力を測定する機器である。本実施形態では、圧力測定部５５は、アノードガス循環流路３６との接合部よりもアノードガス供給流路３２の下流側に設けられている。
アノードガス排出流路３４は、気液分離器５８に接続されている。アノードガス排出流路３４は、燃料電池１０内において電気化学反応に用いられなかった未反応ガス（アノードガスや窒素ガスなど）や燃料電池１０内で生成された水を気液分離器５８へ誘導する。
気液分離器５８は、燃料電池１０のアノードから排出された気体と液体とを分離する。気液分離器５８は、アノードガス循環流路３６と排出管３８とに接続されている。気液分離器５８は、燃料電池１０内において電気化学反応に用いられなかった未反応のアノードガスについてはアノードガス循環流路３６へと誘導し、燃料電池１０内で生成された水や窒素ガスについては排出管３８へと誘導する。
アノードガス循環流路３６には、ポンプ５０が設けられている。ポンプ５０は、気液分離器５８において分離されたアノードガスを含む気体を、アノードガス供給流路３２へ送り出す。燃料電池システム１１０では、アノードガスを循環させて再び燃料電池１０に供給することにより、アノードガスの利用効率を向上させている。
排出管３８は、気液分離器５８において分離された液体およびガスを燃料電池システム１１０の系外へと排出するための配管である。排出管３８には、上流側から順に、排気排水を行う排気排水弁５７と、排気排水を行う際の音を低減するサイレンサ５９とが設けられている。
冷却流路７０は、燃料電池１０を冷却するために設けられた流路であり、冷却流路７０内の冷媒を冷却するラジエータ７４と、燃料電池１０内の冷媒流路とをつなぐ流路である。冷却流路７０のラジエータ７４よりも上流側には温度測定部７２が設けられており、冷却流路７０のラジエータ７４よりも下流側にはポンプ７６が設けられている。本実施形態では、温度測定部７２により燃料電池１０の温度を測定することができる。
ＤＣ／ＤＣコンバータ９４は、燃料電池１０の出力電圧を昇圧してＰＣＵ９５に供給するとともに、二次電池９６にも接続されている。燃料電池１０の発電電力は、ＰＣＵ９５を含む電源回路を介して、車輪を駆動する駆動用モータ等の負荷や、上述したターボコンプレッサ４２、ポンプ５０及び各種弁に供給される。ＰＣＵ９５は、制御部８０の制御により燃料電池１０の電流を制限する。なお、燃料電池１０とＤＣ／ＤＣコンバータ９４との間には、燃料電池１０の電流を測定する電流測定部９１と、燃料電池１０の電圧を測定する電圧測定部９２と、燃料電池１０のインピーダンスを測定するインピーダンス測定部９３が設けられている。また、制御部８０は、ＧＮＳＳ情報を受信するＧＮＳＳ受信機８４と接続されている。
制御部８０は、ＣＰＵとメモリと、上述した各部品が接続されるインタフェース回路とを備えたコンピュータとして構成されている。制御部８０は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）８２の指示に応じて、燃料電池システム１１０内の構成部品の起動及び停止を制御するための信号を出力する。ＥＣＵ８２は、燃料電池システム１１０を含む車両全体の制御を行う制御部である。例えば、アクセルペダルの踏み込み量やブレーキペダルの踏み込み量、車速等に応じてＥＣＵ８２が車両の制御を実行する。なお、ＥＣＵ８２は、制御部８０の機能の一部に含まれていてもよい。ＣＰＵは、メモリに記憶された制御プログラムを実行することにより、燃料電池システム１１０による発電の制御を行う。
本実施形態では、制御部８０は、予め定められた減圧条件が成立した場合、減圧条件が成立しない場合に比べて、燃料電池１０内の圧力を低下させるように調圧弁４６を制御することによって、ターボコンプレッサ４２から燃料電池１０に供給するカソードガスの流量を増加させる減圧制御を実行する。以下、このメカニズムについて説明する。
図２は、圧力比とターボコンプレッサ４２が供給するカソードガス流量［ＮＬ／分］との関係を示す図である。圧力比は、ターボコンプレッサ４２の出口圧力を入口圧力で割った値である。入口圧力は、外気圧に等しいとみなすことができる。このため、ターボコンプレッサ４２の出口圧力が同じ場合、外気圧が小さいほど、圧力比は大きくなる。
図２内の複数の曲線は、等回転でターボコンプレッサ４２を回転させたときの圧力比とカソードガス流量との関係をそれぞれ示す。本実施形態では、コンプレッサとしてターボコンプレッサ４２を用いているため、同じ回転数でカソードガスを燃料電池１０へ送っていても、圧力比によってカソードガスの流量が大幅に異なる。曲線ＳＭは、ターボコンプレッサ４２の回転数を最大にしたときの圧力比とカソードガス流量との関係を示す。
ここで、ＥＣＵ８２から燃料電池１０への要求出力を満たすために、ターボコンプレッサ４２がカソードガス流量ＦＡを供給する場合を想定する。このとき、燃料電池システム１１０が低地に存在する場合、高地の場合と比較して、外気圧は大きいため、圧力比は小さくなる。この結果、制御部８０は、ターボコンプレッサ４２の回転数を最大にしなくても、カソードガス流量ＦＡを燃料電池１０へ供給できる。
一方、燃料電池システム１１０が高地に存在する場合、低地の場合と比較して、外気圧は小さいため、圧力比は大きくなる。この結果、ターボコンプレッサ４２の回転数を最大にしてもカソードガス流量ＦＡを得られない場合がある。このような場合、ターボコンプレッサ４２は、回転数を最大にしたときのカソードガス流量ＦＢまでしか供給できない。
しかし、本実施形態では、制御部８０は、予め定められた減圧条件が成立した場合、燃料電池１０内の圧力を低下させるように調圧弁４６を制御する。燃料電池１０内の圧力が下がると、ターボコンプレッサ４２の出口圧力が下がることとなるため、減圧条件が成立しない場合に比べて圧力比が下がる。この結果、ターボコンプレッサ４２の回転数を維持したまま、ターボコンプレッサ４２から燃料電池１０に供給するカソードガス流量を増加させることができる。なお、この例では、内容を理解しやすくするため、ターボコンプレッサ４２の回転数を最大にしたときを例にしたが、このメカニズムは、ターボコンプレッサ４２の回転数が最大ではない場合においても成立する。
本実施形態では、制御部は、外気圧が予め定められた外気圧閾値よりも低く、かつ、燃料電池１０内の水分量が予め定められた水分量閾値以上であるという減圧条件が成立した場合に減圧制御を行う。燃料電池１０内の水分量が水分量閾値以上である場合に減圧制御を行う理由としては、減圧制御により燃料電池１０内の水分量が減少することが挙げられる。ここで、減圧制御により燃料電池１０内の水分量が減少するメカニズムを以下に説明する。
図３は、燃料電池１０内の圧力と燃料電池１０内の水分量との関係を説明する図である。燃料電池１０内の水蒸気圧は、燃料電池１０内の気体の全圧によらず一定である。このため、燃料電池１０内の全圧が大きい場合、燃料電池１０内の全圧が小さい場合と比較して、水蒸気以外の気体の分圧が占める割合が大きくなる。この結果、燃料電池１０内の気体がカソードガス排出流路２４に排出される場合、燃料電池１０内の全圧が小さい場合のほうが全圧が大きい場合よりも排出される気体に含まれる水蒸気の割合が大きくなる。この結果として、燃料電池１０内の水分量は、燃料電池１０内の全圧が小さい場合のほうが全圧が大きい場合よりも減少量が大きくなる。このため、本実施形態では、燃料電池１０内の水分量が水分量閾値以上である場合に、制御部８０は、減圧制御を行う。
図４は、制御部８０によって実行される減圧制御を説明するためのフローチャートである。この処理は、燃料電池システム１１０の稼働中において、制御部８０により常時繰り返し実行される。
まず、制御部８０は、外気圧が予め定められた外気圧閾値Ａｈよりも小さいか否かを判定する（工程Ｐ１００）。制御部８０は、外気圧に関連する外気圧関連情報を取得する外気圧取得部８１を備える。本実施形態では、外気圧取得部８１は、外気圧に関連する外気圧関連情報として、外気圧計４１により測定された外気圧を取得する。しかし、これに限られない。例えば、外気圧取得部８１は、位置とその位置の外気圧とを関連付けたルックアップテーブルを予め記憶しており、ＧＮＳＳ受信機８４から取得したＧＮＳＳ情報から燃料電池システム１１０が存在する位置を導出し、このルックアップテーブルを用いて、その位置の外気圧を取得してもよい。本実施形態では、外気圧閾値Ａｈを標準大気圧（１ａｔｍ）とするが、これに限られず、例えば、０．９ａｔｍとしてもよく、０．８ａｔｍとしてもよい。換言すれば、外気圧閾値Ａｈは、標準大気圧に１以下の係数を乗じた値とすることが好ましく、この係数を１未満の値に設定することが好ましい。
外気圧が外気圧閾値Ａｈよりも小さいと制御部８０が判定した場合（工程Ｐ１００：ＹＥＳ）、制御部８０は、燃料電池１０内の水分量が予め定められた水分量閾値Ｗｈ以上であるか否かを判定する（工程Ｐ１１０）。本実施形態では、水分量閾値Ｗｈを、燃料電池１０内の容積の３０％の量（Ｌ）とするが、これに限られず、例えば、燃料電池１０内の容積の３５％の量（Ｌ）や４０％の量（Ｌ）としてもよい。
制御部８０は、燃料電池１０内の水分量に関連する水分量関連情報を取得する水分量取得部８３を備える。本実施形態では、水分量取得部８３は、燃料電池１０内の水分量を、インピーダンス測定部９３により測定されるインピーダンスから導出する。具体的には、制御部８０は、インピーダンスの実部の値と燃料電池１０内の水分量とを関連付けたルックアップテーブルを予め記憶しており、このルックアップテーブルと測定されたインピーダンスの実部の値とから燃料電池１０内の水分量が決定される。なお、これに限られず、例えば、カソードガス排出流路２４に湿度計を設け、この湿度計の測定値を水分量関連情報とし、この測定値から燃料電池１０内の水分量を決定してもよい。
燃料電池１０内の水分量が水分量閾値Ｗｈ以上と制御部８０が判定した場合（工程Ｐ１１０：ＹＥＳ）、制御部８０は、減圧制御を行う（工程Ｐ１２０）。具体的には、制御部８０は、減圧条件が成立した場合、減圧条件が成立しない場合に比べて、燃料電池１０内の圧力を低下させるように調圧弁４６を制御することによって、ターボコンプレッサ４２から燃料電池１０に供給するカソードガスの流量を増加させる。本実施形態では、制御部８０は、燃料電池１０内の水分量が水分量閾値Ｗｈ未満となるまで減圧制御を行った後、フローを終了する。しかし、減圧制御の終了時期は、これに限られない。例えば、制御部８０は、燃料電池１０内の水分量が水分量閾値Ｗｈ未満の下限水分量閾値（例えば、燃料電池１０内の容積の２０％の量（Ｌ））以下となるまで減圧制御を行ってもよく、燃料電池１０の出力が要求出力を満たすまで減圧制御を行ってもよい。
本実施形態では、制御部８０は、減圧制御において、外気圧が低いほど燃料電池１０内の圧力を低くする。
図５は、外気圧と減圧制御時における燃料電池１０内の圧力値Ｓｖとを示す図である。外気圧が外気圧閾値Ａｈより小さい場合において、外気圧が低くなるほど、減圧制御時における燃料電池１０内の圧力値Ｓｖが低くなるため、減圧制御を行なうことによって、燃料電池１０に送り込まれるカソードガス流量を効果的に増加させることができる。しかし、これに限られない。例えば、減圧制御時における燃料電池１０内の圧力値を外気圧によらず、一定としてもよい。
一方、外気圧が外気圧閾値Ａｈ以上と制御部８０が判定した場合（工程Ｐ１００：ＮＯ（図４））、及び燃料電池１０内の水分量が水分量閾値Ｗｈ未満と制御部８０が判定した場合（工程Ｐ１１０：ＮＯ）、制御部８０は、減圧制御を行わずにフローを終了する。
本実施形態では、外気圧が外気圧閾値Ａｈよりも小さく、かつ、燃料電池１０内の水分量が水分量閾値Ｗｈ以上であるという減圧条件が成立した場合に、減圧制御を行う。このため、本実施形態の燃料電池システム１１０によれば、高地において稼動していると推定される場合に、燃料電池１０内の圧力を下げることにより、ターボコンプレッサ４２の回転数を維持したまま、燃料電池１０に送り込まれるカソードガス流量を増加させることができる。この結果として、燃料電池１０の出力を向上させることができる。なお、本実施形態では、工程Ｐ１００と工程Ｐ１１０とをこの順に備えるが、これに限られず、これらの工程の順番を入れ替えてもよい。
Ｂ．第２実施形態
図６は、第２実施形態におけるフローチャートである。第２実施形態は、第１実施形態と比較して、さらに、工程Ｐ１１０と工程Ｐ１２０との間に工程Ｐ１１５を備える点で異なるが、その他は同じである。なお、本実施形態では、工程Ｐ１００と工程Ｐ１１０と工程Ｐ１１５とをこの順に備えるが、これに限られず、これらの工程の順番を入れ替えてもよい。
第２実施形態では、燃料電池１０内の水分量が水分量閾値Ｗｈ以上と制御部８０が判定した場合（工程Ｐ１１０：ＹＥＳ）、制御部８０は、燃料電池１０の温度が予め定められた温度閾値Ｔｈ以上か否かを判定する（工程Ｐ１１５）。本実施形態では、燃料電池１０内の温度は、冷却流路７０における燃料電池１０の出口側に設けられた温度測定部７２により測定される。なお、燃料電池１０の温度を測定する方法としては、これに限られず、例えば、燃料電池１０のカソード出口やアノード出口に温度計を設け、この温度計により測定する方法が挙げられる。また、本実施形態では、温度閾値Ｔｈを９０℃とするが、これに限られず、例えば、８０℃としてもよく、９５℃としてもよい。
燃料電池１０の温度が温度閾値Ｔｈ以上と制御部８０が判定した場合（工程Ｐ１１５：ＹＥＳ）、制御部８０は減圧制御を行わず、フローを終了する。一方、燃料電池１０の温度が温度閾値Ｔｈ未満と制御部８０が判定した場合（工程Ｐ１１５：ＮＯ）、制御部８０は減圧制御を行い（工程Ｐ１２０）、フローは終了する。
一般に、燃料電池１０の温度が高い場合、燃料電池１０の温度が低い場合よりも、燃料電池内の水蒸気圧が大きいため、減圧制御を行うと、急激に燃料電池内の水分が減少する虞がある。しかし、第２実施形態によれば、燃料電池１０の温度が温度閾値Ｔｈ以上の場合に減圧制御を行わないため、燃料電池１０内が急激に乾燥することを抑制できる。
Ｃ．第３実施形態
図７は、第３実施形態におけるフローチャートである。第３実施形態は、第２実施形態と比較して、工程Ｐ１１５の変わりに工程Ｐ１１５Ａを備える点で異なるが、その他は同じである。なお、本実施形態では、工程Ｐ１００と工程Ｐ１１０と工程Ｐ１１５Ａとをこの順に備えるが、これに限られず、これらの工程の順番を入れ替えてもよい。
第３実施形態では、燃料電池１０内の水分量が水分量閾値Ｗｈ以上と制御部８０が判定した場合（工程Ｐ１１０：ＹＥＳ）、制御部８０は、燃料電池１０内の圧力が圧力上限値Ｐｕ以下か否かを判定する（工程Ｐ１１５Ａ）。
燃料電池１０内の圧力が圧力上限値Ｐｕ以下と制御部８０が判定した場合（工程Ｐ１１５Ａ：ＹＥＳ）、制御部８０は減圧制御を行わず、フローを終了する。一方、燃料電池１０内の圧力が圧力上限値Ｐｕより大きいと制御部８０が判定した場合（工程Ｐ１１５Ａ：ＮＯ）、制御部８０は減圧制御を行い（工程Ｐ１２０）、フローは終了する。このようにすることにより、不要な制御を行わなくて済む。
図８は、外気圧と圧力上限値Ｐｕとの関係を示す図である。本実施形態では、外気圧が外気圧閾値Ａｈより小さい場合において、外気圧が低くなるほど、減圧制御時における燃料電池１０内の圧力上限値Ｐｕが低くなる。このため、減圧制御が必要なときに限って減圧制御を行うことができる。しかし、これに限られない。例えば、減圧制御時における燃料電池１０内の圧力上限値Ｐｕを外気圧によらず、一定としてもよい。
本発明は、上述の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
２０…カソードガス流路
２２…カソードガス供給流路
２４…カソードガス排出流路
２６…バイパス流路
３０…アノードガス流路
３２…アノードガス供給流路
３４…アノードガス排出流路
３６…アノードガス循環流路
３８…排出管
４０…流量計
４１…外気圧計
４２…ターボコンプレッサ
４４…供給弁
４５…圧力計
４６…調圧弁
４８…バイパス弁
５０…ポンプ
５２…開閉弁
５３…上流側圧力測定部
５４…レギュレータ
５５…圧力測定部
５６…インジェクタ
５７…排気排水弁
５８…気液分離器
５９…サイレンサ
６０…アノードガスタンク
７０…冷却流路
７２…温度測定部
７４…ラジエータ
７６…ポンプ
８０…制御部
８１…外気圧取得部
８２…ＥＣＵ
８３…水分量取得部
８４…ＧＮＳＳ受信機
９１…電流測定部
９２…電圧測定部
９３…インピーダンス測定部
９４…ＤＣ／ＤＣコンバータ
９５…ＰＣＵ
９６…二次電池
１１０…燃料電池システム
Ａｈ…外気圧閾値
ＦＡ、ＦＢ…カソードガス流量
Ｐｕ…圧力上限値
ＳＭ…曲線
Ｓｖ…圧力値
Ｔｈ…温度閾値
Ｗｈ…水分量閾値

Claims (4)

  1. 燃料電池システムであって、
    アノードガスとカソードガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、
    前記燃料電池に前記カソードガスを供給するカソードガス供給流路と、
    前記燃料電池から前記カソードガスを排出するカソードガス排出流路と、
    前記カソードガス供給流路に設けられたターボコンプレッサと、
    前記カソードガス排出流路に設けられた調圧弁と、
    外気圧に関連する外気圧関連情報を取得する外気圧取得部と、
    前記燃料電池内の水分量に関連する水分量関連情報を取得する水分量取得部と、
    前記外気圧関連情報から決定される外気圧が予め定められた外気圧閾値よりも小さく、かつ、前記水分量関連情報から決定される水分量が予め定められた水分量閾値以上であるという減圧条件が成立した場合、前記減圧条件が成立しない場合に比べて、前記燃料電池内の圧力を低下させるように前記調圧弁を制御することによって、前記ターボコンプレッサから前記燃料電池に供給する前記カソードガスの流量を増加させる減圧制御を実行する制御部と、を備える、燃料電池システム。
  2. 請求項１に記載の燃料電池システムであって、
    前記制御部は、前記減圧制御において前記外気圧が低いほど前記燃料電池内の圧力を低くする、燃料電池システム。
  3. 請求項１または請求項２に記載の燃料電池システムであって、さらに、
    前記燃料電池の温度を測定する温度測定部を備え、
    前記制御部は、前記温度が予め定められた温度閾値以上の場合、前記減圧制御を行わない、燃料電池システム。
  4. アノードガスとカソードガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、前記燃料電池に前記カソードガスを供給するカソードガス供給流路と、前記燃料電池から前記カソードガスを排出するカソードガス排出流路と、前記カソードガス供給流路に設けられたターボコンプレッサと、前記カソードガス排出流路に設けられた調圧弁と、備える燃料電池システムの制御方法であって、
    外気圧が予め定められた外気圧閾値よりも小さく、かつ、前記燃料電池内の水分量が予め定められた水分量閾値以上であるという減圧条件が成立した場合、前記減圧条件が成立しない場合に比べて、前記燃料電池内の圧力を低下させるように前記調圧弁を制御することによって、前記ターボコンプレッサから前記燃料電池に供給する前記カソードガスの流量を増加させる減圧制御を実行する、燃料電池システムの制御方法。
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