JP7167902B2 - 燃料電池システム - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池システムに関する。
例えば複数の燃料電池スタックに、発電に用いられた燃料ガスをそれぞれ再循環させる循環路を備えた燃料電池システムがある（例えば特許文献１）。
特開２０１８－１４７７２７号公報
例えば発電で生成された多くの液水が燃料ガスの循環路にたまっているとき、燃料ガスの循環量が液水量に対して不十分である場合、液水を流し出しにくいために循環路に液水が詰まることにより燃料電池にフラッディングが発生するおそれがある。フラッディングが発生すると、例えば燃料電池の電極では触媒担持カーボンが液水により酸化して溶出し、発電性能が低下するおそれがある。
これに対して、各燃料電池スタックに供給される燃料ガスを増加させれば、その循環量が増加することによりフラッディングの発生を抑制することができる。しかし、燃料電池スタックごとに、発電に必要な供給量を上回る燃料ガスが供給されると、燃料ガスの無駄が生ずるため、燃費が悪化するおそれがある。
そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、燃料ガスの消費を低減しつつ、フラッディングを抑制することができる燃料電池システムを提供することを目的とする。
本明細書に記載の燃料電池システムは、燃料ガス及び酸化剤ガスにより発電する第１燃料電池及び第２燃料電池と、前記第１燃料電池に前記燃料ガスを供給する第１燃料ガス供給装置と、前記第２燃料電池に前記燃料ガスを供給する第２燃料ガス供給装置と、前記第１燃料電池から排出された前記燃料ガスを前記第１燃料電池に循環させる第１循環路と、前記第２燃料電池から排出された前記燃料ガスを前記第２燃料電池に循環させる第２循環路と、前記第１循環路と前記第２循環路に連通した連通路と、前記連通路を開閉することにより、前記第１循環路及び前記第２循環路を互いに連通させ、または遮断する開閉装置と、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池と、前記第１燃料ガス供給装置及び前記第２燃料ガス供給装置と、前記開閉装置とを制御する制御装置とを有し、前記制御装置は、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の発電により前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性の有無を判定し、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定した場合、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の一方の発電を、前記燃料ガスの供給を維持したまま停止して、前記開閉装置に前記第１循環路及び前記第２循環路を互いに連通させる。
上記の構成によると、制御装置は、第１及び第２燃料電池の発電により第１及び第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性の有無を判定し、第１及び第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定した場合、第１及び第２燃料電池の一方の発電を、燃料ガスの供給を維持したまま停止して、開閉装置に第１及び第２循環路を互いに連通させる。これにより、第１及び第２循環路のうち、第１及び第２燃料電池の一方の循環路から、連通路を介して第１及び第２燃料電池の他方の循環路に燃料ガスが流れ込むため、燃料ガスの流量の増加により他方の循環路に溜まった液水が除去され、第１及び第２燃料電池の一方のフラッディングの発生が抑制される。また、第１及び第２燃料電池の一方は発電を停止するため、液水が生じなくなることによりフラッディングの発生が抑制される。
また、第１及び第２燃料電池の他方は、第１及び第２循環路が互いに連通したとき、連通路を介して第１及び第２循環路の一方から他方に流れ込んだ燃料ガスにより、第１及び第２燃料電池の一方の発電の停止による発電電力の減少分が補われるように発電電力を増加させることができる。このため、燃料ガスが発電に用いられずに無駄となることが抑制される。
上記の構成において、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の他方は、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の一方の発電を停止したとき、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の一方の発電の停止による発電電力の減少分だけ発電電力を増加させてもよい。
上記の構成において、前記第１燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する第１酸化剤ガス供給装置と、前記第２燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する第２酸化剤ガス供給装置とを有し、前記制御装置は、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定した場合、前記第１酸化剤ガス供給装置及び前記第２酸化剤ガス供給装置のうち、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の他方に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置に前記酸化剤ガスの供給量を増加させてもよい。
上記の構成において、前記制御装置は、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定した場合、前記第１酸化剤ガス供給装置及び前記第２酸化剤ガス供給装置のうち、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の一方に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置に、前記酸化剤ガスの供給を抑制させることにより前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の一方の発電を停止してもよい。
上記の構成において、前記第１循環路の前記連通路との接続部分の下流側に設けられた第１循環弁と、前記第２循環路の前記連通路との接続部分の下流側に設けられた第２循環弁とを有し、前記制御装置は、前記開閉装置に前記第１循環路及び前記第２循環路を互いに連通させるとき、前記第１循環弁及び前記第２循環弁のうち、前記一方の循環路の循環弁を閉じてもよい。
上記の構成において、前記制御装置は、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池に要求される出力電流が閾値より低い場合、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定してもよい。
上記の構成において、前記第１燃料電池の温度を測定する第１測定装置と、前記第２燃料電池の温度を測定する第２測定装置とを有し、前記制御装置は、前記第１測定装置または前記第２測定装置が測定した温度が温度基準値以下である場合、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定してもよい。
上記の構成において、前記制御装置は、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池に要求される出力電流に応じて前記温度基準値を決定してもよい。
上記の構成において、前記第１燃料電池を流れる前記燃料ガスの圧力損失を検出する第１検出装置と、前記第２燃料電池を流れる前記燃料ガスの圧力損失を検出する第２検出装置とを有し、前記制御装置は、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池に要求される出力電流に応じて圧力基準値を決定し、前記第１検出装置または前記第２検出装置が検出した圧力損失が前記圧力基準値より大きい場合、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定してもよい。
上記の構成において、前記第１燃料電池の温度を測定する第１測定装置と、前記第２燃料電池の温度を測定する第２測定装置とを有し、前記制御装置は、前記第１測定装置または前記第２測定装置が測定した温度、及び前記出力電流に応じて前記圧力基準値を決定してもよい。
上記の構成において、前記制御装置は、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定した場合、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池のうち、累積発電時間が長い方の燃料電池の発電を停止してもよい。
上記の構成において、前記制御装置は、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の一方の発電を停止した状態で前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の他方に発電させたときに前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の他方にフラッディングが発生する可能性の有無を判定し、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の他方にフラッディングが発生する可能性がない場合、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の一方の発電を停止してもよい。
上記の構成において、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の他方にフラッディングが発生する可能性がある場合、前記第１燃料ガス供給装置及び前記第２燃料ガス供給装置に前記燃料ガスの供給量を増加させてもよい。
上記の構成において、前記第１循環路に接続され、前記第１燃料電池から排出された前記燃料ガスを、前記第１燃料ガス供給装置から供給された前記燃料ガスとともに前記第１燃料電池に導く第１エジェクタと、前記第２循環路に接続され、前記第２燃料電池から排出された前記燃料ガスを、前記第２燃料ガス供給装置から供給された前記燃料ガスとともに前記第２燃料電池に導く第２エジェクタとを有してもよい。
上記の構成において、前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスにより発電する第３燃料電池と、前記第３燃料電池に前記燃料ガスを供給する第３燃料ガス供給装置と、前記第３燃料電池から排出された前記燃料ガスを前記第３燃料電池に循環させる第３循環路とを有し、前記連通路は、前記第１循環路、前記第２循環路、及び前記第３循環路に連通し、前記開閉装置は、前記第１循環路、前記第２循環路、及び前記第３循環路を互いに連通させ、または遮断し、前記制御装置は、前記第１燃料電池、前記第２燃料電池、及び前記第３燃料電池の発電により前記第１燃料電池、前記第２燃料電池、及び前記第３燃料電池にフラッディングが発生する可能性の有無を判定し、前記第１燃料電池、前記第２燃料電池、及び前記第３燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定した場合、前記第１燃料電池、前記第２燃料電池、及び前記第３燃料電池のうち、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の一方の発電を、前記燃料ガスの供給を維持したまま停止して、前記第１循環路、前記第２循環路、及び前記第３循環路を互いに連通させてもよい。
上記の構成において、前記制御装置は、前記第１燃料電池、前記第２燃料電池、及び前記第３燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定した場合、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の一方の発電と、前記第３燃料電池の発電とを、前記燃料ガスの供給を維持したまま停止して、前記第１循環路、前記第２循環路、及び前記第３循環路を互いに連通させてもよい。
本発明によれば、燃料ガスの消費を低減しつつ、フラッディングを抑制することができる。
車両に搭載された燃料電池システムの構成図である。 アノードガスの流れの例を示す図である。 燃料電池システムの動作の一例を示すフローチャートである。 単体発電モードの動作の一例を示すフローチャートである。 要求電流値とアノードガス流量の関係の例を示す図である。 単体発電モードにおけるフラッディング可能性の判定例を示す図である。 第１判定例の処理の一例を示すフローチャートである。 第２判定例の処理の一例を示すフローチャートである。 第３判定例の処理の一例を示すフローチャートである。 第４判定例の処理の一例を示すフローチャートである。 第５判定例の処理の一例を示すフローチャートである。 ３台の燃料電池を備える燃料電池システムの構成の一例を示す図である。 ３台の燃料電池のうち、１台の発電を停止した場合のアノードガスの流れを示す図である。 ３台の燃料電池のうち、２台の発電を停止した場合のアノードガスの流れを示す図である。
［燃料電池システムの構成］
図１は、車両に搭載された燃料電池システム（以下、単にシステムと称する）１の構成図である。システム１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２、燃料電池（以下、ＦＣと称する）４ａ及び４ｂ、二次電池（以下、ＢＡＴと称する）８ａ及び８ｂ、カソードガス供給系１０ａ及び１０ｂ、アノードガス供給系２０ａ及び２０ｂ、冷却系４０ａ及び４０ｂ、電力制御系３０ａ及び３０ｂ、モータ５０等を含む。
ＦＣ４ａ及び４ｂは、カソードガスとアノードガスの供給を受けて発電する燃料電池である。本実施例では、カソードガスとして酸素を含む空気が用いられ、アノードガスとして水素ガスが用いられている。ＦＣ４ａ及び４ｂは、それぞれ、固体高分子電解質型の単セルを複数積層している。本実施例では、ＦＣ４ａ及び４ｂは同じものであり、定格出力も同じであるが、これに限定されない。ＦＣ４ａ及び４ｂは、第１及び第２燃料電池の一例である。
カソードガス供給系１０ａ及び１０ｂは、それぞれ、カソードガスとして酸素を含む空気をＦＣ４ａ及び４ｂに供給する。具体的には、カソードガス供給系１０ａ及び１０ｂは、それぞれ、供給管１１ａ及び１１ｂ、排出管１２ａ及び１２ｂ、バイパス管１３ａ及び１３ｂ、エアコンプレッサ１４ａ及び１４ｂ、バイパス弁１５ａ及び１５ｂ、インタークーラ１６ａ及び１６ｂ、及び背圧弁１７ａ及び１７ｂを含む。
供給管１１ａ及び１１ｂは、それぞれＦＣ４ａ及び４ｂのカソード入口マニホールドに接続されている。排出管１２ａ及び１２ｂは、それぞれＦＣ４ａ及び４ｂのカソード出口マニホールドに接続されている。バイパス管１３ａは供給管１１ａ及び排出管１２ａを連通しており、同様にバイパス管１３ｂも供給管１１ｂ及び排出管１２ｂを連通している。バイパス弁１５ａは、供給管１１ａとバイパス管１３ａとの接続部分に設けられており、同様にバイパス弁１５ｂは、供給管１１ｂとバイパス管１３ｂとの接続部分に設けられている。バイパス弁１５ａは供給管１１ａとバイパス管１３ａとの連通状態を切り替え、同様にバイパス弁１５ｂは供給管１１ｂとバイパス管１３ｂとの連通状態を切り替える。エアコンプレッサ１４ａ、バイパス弁１５ａ、及びインタークーラ１６ａは、供給管１１ａ上に上流側から順に配置されている。背圧弁１７ａは、排出管１２ａ上であって、排出管１２ａとバイパス管１３ａとの接続部分よりも上流側に配置されている。同様に、エアコンプレッサ１４ｂ、バイパス弁１５ｂ、及びインタークーラ１６ｂは、供給管１１ｂ上に上流側から順に配置されている。背圧弁１７ｂは、排出管１２ｂ上であって、排出管１２ｂとバイパス管１３ｂとの接続部分よりも上流側に配置されている。
エアコンプレッサ１４ａ及び１４ｂは、カソードガスとして酸素を含む空気を、供給管１１ａ及び１１ｂを介してＦＣ４ａ及び４ｂにそれぞれ供給する。ＦＣ４ａ及び４ｂに供給されたカソードガスは、排出管１２ａ及び１２ｂを介してそれぞれ排出される。インタークーラ１６ａ及び１６ｂは、ＦＣ４ａ及び４ｂに供給されるカソードガスをそれぞれ冷却する。背圧弁１７ａ及び１７ｂは、ＦＣ４ａ及び４ｂのカソード側の背圧をそれぞれ調整する。なお、空気は酸化剤ガスの一例であり、エアコンプレッサ１４ａ及び１４ｂは、ＦＣ４ａ及び４ｂに酸化剤ガスをそれぞれ供給する第１及び第２酸化剤ガス供給装置の一例である。
アノードガス供給系２０ａ及び２０ｂは、アノードガスとして水素ガスをＦＣ４ａ及び４ｂにそれぞれ供給する。具体的には、アノードガス供給系２０ａ及び２０ｂは、それぞれ、タンク２０Ｔａ及び２０Ｔｂ、供給管２１ａ及び２１ｂ、排出管２２ａ及び２２ｂ、戻し管２３ａ及び２３ｂ、シャット弁２３ａｖ及び２３ｂｖ、タンク弁２４ａ及び２４ｂ、調圧弁２５ａ及び２５ｂ、インジェクタ（以下、ＩＮＪと称する）２６ａ及び２６ｂ、気液分離器２７ａ及び２７ｂ、排出弁２８ａ及び２８ｂ、エジェクタ２９ａ及び２９ｂを含む。また、アノードガス供給系２０ａ及び２０ｂは、連通管２３ｃ及び切換弁２８ｃを共用している。なお、水素ガスは燃料ガスの一例である。
タンク２０Ｔａ及び２０Ｔｂ内には、それぞれ水素ガスが高圧状態で蓄えられている。タンク２０ＴａとＦＣ４ａのアノード入口マニホールドは、供給管２１ａにより接続されている。同様に、タンク２０ＴｂとＦＣ４ｂのアノード入口マニホールドは、供給管２１ｂにより接続されている。タンク２０Ｔａ及び２０Ｔｂには水素ガスが貯留されている。排出管２２ａ及び２２ｂは、それぞれＦＣ４ａ及び４ｂのアノード出口マニホールドに接続されている。戻し管２３ａ及び２３ｂは、それぞれ、気液分離器２７ａ及び２７ｂと供給管２１ａ及び２１ｂとを連通している。
タンク弁２４ａ、調圧弁２５ａ、ＩＮＪ２６ａ、及びエジェクタ２９ａは、供給管２１ａの上流側から順に配置されている。タンク弁２４ａが開いた状態で、調圧弁２５ａの開度が調整され、ＩＮＪ２６ａがアノードガスを噴射する。これにより、アノードガスはエジェクタ２９ａを通過してＦＣ４ａに供給される。タンク弁２４ａ、調圧弁２５ａ、及びＩＮＪ２６ａの駆動は、ＥＣＵ２により制御される。タンク弁２４ｂ、調圧弁２５ｂ、ＩＮＪ２６ｂ、及びエジェクタ２９ｂについても同様である。
ここで、ＩＮＪ２６ａ及び２６ｂは、ＦＣ４ａ及び４ｂにアノードガスを供給する第１及び第２燃料ガス供給装置の一例である。また、エジェクタ２９ａは、戻し管２３ａに接続され、ＦＣ４ａから排出されたアノードガスを、ＩＮＪ２６ａから供給されたアノードガスとともにＦＣ４ａに導く第１エジェクタの一例である。エジェクタ２９ｂは、戻し管２３ｂに接続され、ＦＣ４ｂから排出されたアノードガスを、ＩＮＪ２６ｂから供給されたアノードガスとともにＦＣ４ｂに導く第２エジェクタの一例である。
戻し管２３ａ及び２３ｂには、ＦＣ４ａ及び４ｂから排出されたアノードガスをＦＣ４ａ及び４ｂに送出するポンプが設けられておらず、ポンプに代えてエジェクタ２９ａ及び２９ｂによりアノードガスを送出する。このため、システム１の装置コストが、ポンプを設けた場合より低減される。
また、供給管２１ａのＦＣ４ａとエジェクタ２９ａとの間には、ＦＣ４ａ内のアノードガス流路の入口の圧力（以下、入口圧力と称する）を検出する入口圧力センサ２１ａｐが設けられている。一方、供給管２１ｂにも、同様の入口圧力センサ２１ｂｐが設けられている。
排出管２２ａには、気液分離器２７ａ及び排出弁２８ａが、上流側から順に配置されている。気液分離器２７ａは、ＦＣ４ａから排出されたアノードガスから水分を分離して貯留する。気液分離器２７ａに貯留された水は、排出弁２８ａが開くことにより、排出管２２ａを介してシステム１の外部へと排出される。排出弁２８ａの駆動は、ＥＣＵ２により制御される。気液分離器２７ｂ及び排出弁２８ｂについても同様であるが、排出管２２ｂは排出管２２ａの途中に接続されている。即ち、排出弁２８ｂが開くことにより、気液分離器２７ｂに貯留された水は、排出管２２ｂ及び２２ａを介してシステム１の外部へと排出される。
戻し管２３ａは、ＦＣ４ａから排出されたアノードガスを再びＦＣ４ａへ還流させるための配管であり、上流側の端部は気液分離器２７ａに接続され、下流側の端部はエジェクタ２９ａに接続されている。エジェクタ２９ａは、ＩＮＪ２６ａから噴射されたアノードガスの流れを駆動流として、ＦＣ４ａから排出されたアノードガスを戻し管２３ａから吸い込み、ＦＣ４ａから排出されたアノードガスを再度ＦＣ４ａに循環させる。従って供給管２１ａのエジェクタ２９ａよりも下流側の部位、排出管２２ａの気液分離器２７ａよりも上流側の部位、及び戻し管２３ａは、ＦＣ４ａから排出されたアノードガスをＦＣ４ａに循環させる第１循環路の一例である。同様に、供給管２１ｂのエジェクタ２９ｂよりも下流側の部位、排出管２２ｂの気液分離器２７ｂよりも上流側の部位、及び戻し管２３ｂは、ＦＣ４ｂから排出されたアノードガスをＦＣ４ｂに循環させる第２循環路の一例である。
連通管２３ｃは、その一端２３ｃ１が戻し管２３ａに接続され他端２３ｃ２が戻し管２３ｂに接続されている。連通管２３ｃには、連通管２３ｃを開閉する切換弁２８ｃが設けられている。切換弁２８ｃが閉じることにより、戻し管２３ａ及び２３ｂは遮断状態となる。切換弁２８ｃが開くことにより、連通管２３ｃを介して戻し管２３ａ及び２３ｂは連通状態となり、即ち、上述した第１及び第２循環路が互いに連通した状態となる。
以下、本明細書では、単に「連通状態」と称する場合は、切換弁２８ｃが開くことにより上述した第１及び第２循環通路が互いに連通した状態を意味する。なお、連通管２３ｃは、戻し管２３ａ及び２３ｂに連通する連通路の一例である。また、切換弁２８ｃは、連通管２３ｃを開閉することにより、戻し管２３ａ及び２３ｂを互いに連通させ、または遮断する開閉装置の一例である。
また、戻し管２３ａには、連通管２３ｃの一端２３ｃ１との接続部分の下流側にシャット弁２３ａｖが設けられている。シャット弁２３ａｖは、ＥＣＵ２の制御に従い、連通管２３ｃとの接続部分の下流側で戻し管２３ａを開閉する。シャット弁２３ａｖが閉じると、戻し管２３ａを介したアノードガスの循環が停止する。一方、戻し管２３ｂにも、同様のシャット弁２３ｂｐが設けられている。なお、シャット弁２３ａｖ及び２３ｂｖは、それぞれ、戻し管２３ａ及び２３ｂの連通管２３ｃとの接続部分の下流側にそれぞれ設けられた第１及び第２循環弁の一例である。
また、戻し管２３ａのＦＣ４ａと気液分離器２７ａとの間には、ＦＣ４ａ内のアノードガス流路の出口の圧力（以下、出口圧力と称する）を検出する出口圧力センサ２３ａｐが設けられている。一方、戻し管２３ｂにも、同様の出口圧力センサ２３ｂｐが設けられている。
冷却系４０ａ及び４０ｂは、発電により加熱したＦＣ４ａ及び４ｂをそれぞれ冷却する。冷却系４０ａ及び４０ｂは、それぞれ、冷却水供給管４１ａ及び４１ｂ、冷却水排出管４２ａ及び４２ｂ、ラジエータ４３ａ及び４３ｂ、ポンプ４４ａ及び４４ｂ、及び温度センサ４５ａ及び４５ｂを含む。なお、本例では、ＦＣ４ａ及び４ｂを冷却する冷却媒体として冷却水を挙げるが、これに限定されず、他の冷却媒体が用いられてもよい。
ラジエータ４３ａ及び４３ｂは、それぞれ、ＦＣ４ａ及び４ｂの熱を吸収することで温度が上昇した冷却水を例えば空冷により冷却する。冷却された冷却水は、冷却水供給管４１ａ及び４１ｂを通りＦＣ４ａ及び４ｂにそれぞれ供給される。冷却水供給管４１ａ及び４１ｂは、ＦＣ４ａ及び４ｂの冷却水マニホールドの入口にそれぞれ接続されている。
冷却水は、ＦＣ４ａ及び４ｂを冷却した後、冷却水排出管４２ａ及び４２ｂに排出される。冷却水排出管４２ａ及び４２ｂは、ＦＣ４ａ及び４ｂの冷却水マニホールドの出口にそれぞれ接続されている。排出された冷却水は、ラジエータ４３ａ及び４３ｂに循環する。
冷却水供給管４１ａには、ラジエータ４３ａとＦＣ４ａの間で冷却水を循環させるためのポンプ４４ａが設けられている。同様に、冷却水供給管４１ｂにも、ラジエータ４３ｂとＦＣ４ｂの間で冷却水を循環させるためのポンプ４４ｂが設けられている。
また、冷却水排出管４２ａ及び４２ｂには、冷却水の温度を測定する温度センサ４５ａ及び４５ｂがそれぞれ設けられている。温度センサ４５ａ及び４５ｂは、ＦＣ４ａ及び４ｂの温度をそれぞれ測定する第１及び第２測定装置の一例である。
電力制御系３０ａ及び３０ｂは、それぞれ、燃料電池ＤＣ／ＤＣコンバータ（以下、ＦＤＣと称する）３２ａ及び３２ｂ、バッテリＤＣ／ＤＣコンバータ（以下、ＢＤＣと称する）３４ａ及び３４ｂ、補機インバータ（以下、ＡＩＮＶと称する）３９ａ及び３９ｂを含む。また、電力制御系３０ａ及び３０ｂは、モータ５０に接続されたモータインバータ（以下、ＭＩＮＶと称する）３８を共用している。ＦＤＣ３２ａ及び３２ｂは、それぞれ、ＦＣ４ａ及び４ｂからの直流電力を調整してＭＩＮＶ３８に出力する。ＢＤＣ３４ａ及び３４ｂは、それぞれ、ＢＡＴ８ａ及び８ｂからの直流電力を調整してＭＩＮＶ３８に出力する。ＦＣ４ａ及び４ｂの発電電力は、それぞれＢＡＴ８ａ及び８ｂに蓄電可能である。ＭＩＮＶ３８は、入力された直流電力を三相交流電力に変換してモータ５０へ供給する。モータ５０は、車輪５を駆動して車両を走行させる。
ＦＣ４ａ及びＢＡＴ８ａの電力は、ＡＩＮＶ３９ａを介してモータ５０以外の負荷装置に供給可能である。同様に、ＦＣ４ｂ及びＢＡＴ８ｂの電力は、ＡＩＮＶ３９ｂを介して負荷装置に供給可能である。ここで負荷装置は、ＦＣ４ａ及び４ｂ用の補機と、車両用の補機とを含む。ＦＣ４ａ及び４ｂ用の補機とは、上述したエアコンプレッサ１４ａ及び１４ｂ、バイパス弁１５ａ及び１５ｂ、背圧弁１７ａ及び１７ｂ、シャット弁２３ａｖ及び２３ｂｖ、タンク弁２４ａ及び２４ｂ、調圧弁２５ａ及び２５ｂ、ＩＮＪ２６ａ及び２６ｂ、及び排出弁２８ａ及び２８ｂを含む。車両用の補機は、例えば空調設備や、照明装置、ハザードランプ等を含む。
ＥＣＵ２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ６、エアコンプレッサ１４ａ及び１４ｂ、バイパス弁１５ａ及び１５ｂ、背圧弁１７ａ及び１７ｂ、シャット弁２３ａｖ及び２３ｂｖ、タンク弁２４ａ及び２４ｂ、調圧弁２５ａ及び２５ｂ、ＩＮＪ２６ａ及び２６ｂ、排出弁２８ａ及び２８ｂ、切換弁２８ｃ、ＦＤＣ３２ａ及び３２ｂ、ＢＤＣ３４ａ及び３４ｂ、温度センサ４５ａ及び４５ｂ、入口圧力センサ２１ａｐ及び２１ｂｐ、及び出口圧力センサ２３ａｐ及び２３ｂｐが電気的に接続されている。ＥＣＵ２は、アクセル開度センサ６の検出値に基づいて、ＦＣ４ａ及び４ｂ全体に要求される出力電流値（以下、要求電流値）を算出する。また、ＥＣＵ２は、要求電流値に応じて、ＦＣ４ａ及び４ｂ用の補機等を制御して、ＦＣ４ａ及び４ｂの合計の発電電力を制御する。
さらにＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ及び４ｂの発電によりＦＣ４ａ及び４ｂにフラッディングが発生する可能性の有無を判定し、ＦＣ４ａ及び４ｂにフラッディングが発生する可能性が有ると判定した場合、ＦＣ４ａ及び４ｂの一方の発電を、アノードガスの供給を維持したまま停止して、切換弁２８ｃに戻し管２３ａ，２３ｂを互いに連通させる。これにより、ＦＣ４ａ及び４ｂの一方の戻し管２３ａ，２３ｂから、連通管２３ｃを介してＦＣ４ａ及び４ｂの他方の戻し管２３ｂ，２３ａにアノードガスが流れ込むため、アノードガスの流量の増加により他方の戻し管２３ｂ，２３ａに溜まった液水が除去され、ＦＣ４ａ及び４ｂの一方のフラッディングの発生が抑制される。また、ＦＣ４ａ及び４ｂの一方の他方は発電を停止するため、液水が生じなくなることによりフラッディングの発生が抑制される。
また、ＦＣ４ａ及び４ｂの他方は、戻し管２３ｂ，２３ａが互いに連通したとき、連通管２３ｃを介して戻し管２３ｂ，２３ａの一方から他方に流れ込んだアノードガスにより、ＦＣ４ａ及び４ｂの一方の発電の停止による発電電力の減少分が補われるように発電電力を増加させることができる。このため、アノードガスが発電に用いられずに無駄となることが抑制される。なお、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ及び４ｂと、ＩＮＪ２６ａ及び２６ｂと、切換弁２８ｃとを制御する制御装置の一例である。また、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ及び４ｂごとに個別に設けられてもよく、さらに３個以上のＥＣＵ２が互いに通信できるように互いに接続された構成が用いられてもよい。
［発電制御の例］
図２は、アノードガスの流れの例を示す図である。図２において、図１と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。なお、図２中の戻し管２３ａ及び２３ｂ、供給管２１ａ及び２１ｂ、アノードガス流路２３ａｉ及び２３ｂｉ、及び連通管２３ｃ上の矢印は、アノードガスが流れる方向を示す。
符号Ｓａは、ＦＣ４ａ及び４ｂの両方が発電している場合のアノードガスの流れを示す。この場合、切換弁２８ｃが閉じられているため、アノードガスは戻し管２３ａ及び２３ｂの間を流れない。また、シャット弁２３ａｖ及び２３ｂｖは開いているため、アノードガスは戻し管２３ａ及び２３ｂを通ってＦＣ４ａ及び４ｂにそれぞれ循環することが可能である。
ＩＮＪ２６ａが噴射したアノードガスは、エジェクタ２９ａ及び供給管２１ａを通ってＦＣ４ａ内のアノードガス流路２３ａｉに入り発電に用いられ、残ったアノードガスは戻し管２３ａを通りエジェクタ２９ａに戻る。ＩＮＪ２６ｂが噴射したアノードガスは、エジェクタ２９ｂ及び供給管２１ｂを通ってＦＣ４ｂ内のアノードガス流路２３ｂｉに入り発電に用いられ、残ったアノードガスは戻し管２３ｂを通りエジェクタ２９ｂに戻る。
したがって、ＦＣ４ａは、戻し管２３ａを循環するアノードガスにより発電し、ＦＣ４ｂは、戻し管２３ｂｖを循環するアノードガスにより発電する。ここで、ＦＣ４ａの発電電力をＰａとし、ＦＣ４ｂの発電電力をＰｂとする。
符号Ｓｂは、ＦＣ４ａが発電し、ＦＣ４ｂが発電停止している場合のアノードガスの流れを示す。ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ及び４ｂの両方の発電によりフラッディングが発生する可能性があると判定した場合、エアコンプレッサ１４ｂによるカソードガスの供給を維持したままＦＣ４ｂの発電を停止させ、切換弁２８ｃを開く。これにより、戻し管２３ａ及び２３ｂは連通管２３ｃを介して連通状態となる。このとき、ＦＣ４ａのアノードガス流路２３ａｉの圧力は、ＦＣ４ａの発電によりアノードガスが消費されるため、発電停止中のＦＣ４ｂの圧力より低くなる。したがって、アノードガスは連通管２３ｃをＦＣ４ｂの戻し管２３ｂからＦＣ４ａの戻し管２３ａに向かって流れる。
ＩＮＪ２６ｂが噴射したアノードガスは、ＦＣ４ｂのアノードガス流路に入るが、ＦＣ４ｂの発電が停止中であるため、消費されずに戻し管２３ｂに排出される。排出されたアノードガスは戻し管２３ｂｖから戻し管２３ａに流れ込み、冷却水供給管４１ａ及びエジェクタ２９ａを通ってＦＣ４ｂ内のアノードガス流路２３ｂｉに入り発電に用いられる。また、ＩＮＪ２６ａが噴射したアノードガスもアノードガス流路２３ｂｉに入り発電に用いられる。このため、戻し管２３ａを流れるアノードガスの流量が、ＦＣ４ｂの発電停止前の状態（符号Ｓａで示される状態）より増加し、戻し管２３ａ内の液水を容易に排出することができる。このため、ＦＣ４ａのアノード電極においてアノードガスが欠乏することで触媒担持カーボンが液水により酸化して溶出し、発電性能が低下するおそれが低減される。
ここで、発電中のＦＣ４ａはアノードガスを消費し、発電停止中のＦＣ４ｂはアノードガスを消費しない。このため、発電中のＦＣ４ａ内のアノードガス流路２３ａｉの圧力は、発電停止中のＦＣ４ｂ内のアノードガス流路２３ｂｉの圧力より低い。このため、アノードガスは、発電停止中のＦＣ４ｂの戻し管２３ｂｖから連通管２３ｃを通り、発電中のＦＣ４ａの戻し管２３ａに流れ込む。
また、ＥＣＵ２は、切換弁２８ｃを開いて戻し管２３ａ及び２３ｂを連通させるとき、発電停止中のＦＣ４ｂの戻し管２３ｂに設けられたシャット弁２３ｂｖを閉じる。このため、戻し管２３ｂｖを介したアノードガスの循環が停止するため、連通管２３ｃに流れるアノードガスの流量を、切換弁２８ｃを閉じた場合より増加させることができる。これにより、戻し管２３ａに流れ込むアノードガスの流量が増加し、液水をより効果的に排出することができる。
このように、発電中のＦＣ４ａは、発電停止中のＦＣ４ｂに供給されるアノードガスを、連通管２３ｃから供給され、そのアノードガスを用いた発電によりＦＣ４ｂの発電の停止による発電電力の減少分を補うように、減少分だけ発電電力を増加させる。つまり、ＦＣ４ａの発電電力は、ＦＣ４ｂの発電停止前の発電分のＰａに、発電停止中のＦＣ４ｂの発電分のＰｂを加えた値（Ｐａ＋Ｐｂ）となる。なお、ＦＣ４ｂの発電電力は０である。
このため、発電に用いられない無駄なアノードガスの供給を効果的に抑制することができる。ここで、ＥＣＵ２は、ＩＮＪ２６ａ及び２６ｂからのアノードガスの噴射量（つまり供給量）を、ＦＣ４ｂの発電停止前から維持するが、例えばＦＣ４ａが、要求電流値に応じた電力を発電するために、アノードガスの噴射量を調整してもよい。さらにＥＣＵ２は、要求電流値に応じた電力を発電するために、エアコンプレッサ１４ａの出力を制御することによりカソードガスの供給量を調整してもよい。
なお、アノードガスは発電停止中のＦＣ４ｂにも供給される。このため、ＦＣ４ｂのアノード電極においてアノードガスが欠乏することで触媒担持カーボンが液水により酸化して溶出し、発電性能が低下するおそれが低減される。
符号Ｓｃは、ＦＣ４ｂが発電し、ＦＣ４ａが発電停止している場合のアノードガスの流れを示す。ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ及び４ｂの両方の発電によりフラッディングが発生する可能性があると判定した場合、エアコンプレッサ１４ｂによるカソードガスの供給を維持したままＦＣ４ａの発電を停止させ、切換弁２８ｃを開く。また、ＥＣＵ２は、シャット弁２３ａｖを閉じる。
この制御により、符号Ｓｂを参照して述べた上記の動作において、ＦＣ４ａ及び４ｂを逆にした動作が行われる。このため、ＦＣ４ｂの発電電力は、ＦＣ４ａの発電停止前の発電分のＰｂに、発電停止中のＦＣ４ａの発電分のＰａを加えた値（Ｐａ＋Ｐｂ）となる。なお、ＦＣ４ａの発電電力は０である。
ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ及び４ｂの何れの発電を停止してもよいが、例えば累積発電時間が長い方のＦＣ４ａまたは４ｂの発電を停止することにより、そのＦＣ４ａまたは４ｂの経年劣化を抑制することができる。この場合、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ及び４ｂが発電した時間を示す情報をメモリなどの記憶媒体に記録し、その情報を累積発電時間として参照し、発電停止対象のＦＣ４ａまたは４ｂを選択することができる。
［燃料電池システムの動作］
図３は、燃料電池システム１の動作の一例を示すフローチャートである。本動作は、例えば車両を起動するイグニッションスイッチ（不図示）がオフからオンになった場合に実行される。なお、フローチャートに示される各処理は、ＥＣＵ２のＣＰＵが実行するソフトウェアの機能により実行されるが、これに限定されず、ＩＣ（Integrated Circuit）などのハードウェアの機能により実現されてもよい。
ＥＣＵ２は、戻し管２３ａ及び２３ｂの間が連通しないように切換弁２８ｃを閉じる（ステップＳｔ１）。次にＥＣＵ２は、アノードガスが戻し管２３ａ及び２３ｂを通ってＦＣ４ａ及び４ｂにそれぞれ循環するようにシャット弁２３ａｖ及び２３ｂｖを開く（ステップＳｔ２）。
次にＥＣＵ２は、例えばアクセル開度センサ６の検出値などに基づいて、ＦＣ４ａ及び４ｂの各々の要求電流値Ｉｒｑを算出する（ステップＳｔ３）。本例においてＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ及び４ｂの要求電流値Ｉｒｑを同一とするが、相違してもよい。
次にＥＣＵ２は、要求電流値Ｉｒｑに従ってＦＣ４ａ及び４ｂをそれぞれ発電させる（ステップＳｔ４）。このとき、ＥＣＵ２は、アノードガス及びカソードガスの供給量が要求電流値Ｉｒｑに応じた量となるように、ＩＮＪ２６ａ及び２６ｂの噴射量とエアコンプレッサ１４ａ及び１４ｂの出力を制御する。これにより、システム１は、図２の符号Ｓａで示されるように、２台のＦＣ４ａ及び４ｂを発電させる状態となる。
次にＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ及び４ｂの運転停止が指示されたか否かを判定する（ステップＳｔ５）。このとき、ＥＣＵ２は、例えばイグニッションスイッチがオフになった場合、運転停止が指示されたと判定する。
ＥＣＵ２は、運転停止が指示された場合（ステップＳｔ５のＹｅｓ）、ＦＣ４ａ及び４ｂの発電を停止する（ステップＳｔ６）。このとき、ＥＣＵ２は、アノードガス及びカソードガスの供給が停止するようにＩＮＪ２６ａ及び２６ｂの噴射とエアコンプレッサ１４ａ及び１４ｂの出力をそれぞれ停止する。
また、ＥＣＵ２は、運転停止が指示されていない場合（ステップＳｔ５のＮｏ）、ＦＣ４ａ及び４ｂの発電によりフラッディングが発生する可能性（以下、フラッディング可能性）の有無を判定する（ステップＳｔ７）。フラッディング可能性の有無の判定手段としては、後述するように、例えば要求電流値Ｉｒｑを閾値と比較することが挙げられる。フラッディング可能性がない場合（ステップＳｔ７のＮｏ）、ステップＳｔ３以降の動作が再実行される。また、フラッディング可能性が有る場合（ステップＳｔ７のＹｅｓ）、ＥＣＵ２は、図２の符号Ｓｂ，Ｓｃで示されるように１台のＦＣ４ａまたは４ｂだけを発電させる単体発電モードを実行する（ステップＳｔ８）。なお、単体運転モードの内容は後述する。
次にＥＣＵ２は、図２の符号Ｓａで示されるように、２台のＦＣ４ａ及び４ｂを発電させる状態にシステム１を戻すため、ステップＳｔ１以降の動作を再実行する。このようにして、ＥＣＵ２は動作する。
図４は、単体発電モードの動作の一例を示すフローチャートである。本動作は、上記のステップＳｔ８において実行される。
ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａの累積発電時間ＤａとＦＣ４ｂの累積発電時間Ｄｂを比較する（ステップＳｔ１１）。ＥＣＵ２は、上述したように、累積発電時間の情報をメモリなどに記録し、その情報に基づき、累積発電時間の短いＦＣ４ａまたは４ｂを発電停止対象のＦＣとして選択する。これにより、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ及び４ｂのうち、累積発電時間の長い方のＦＣの経年劣化を抑制することができる。
ＦＣ４ａの累積発電時間ＤａがＦＣ４ｂの累積発電時間Ｄｂより長い場合（ステップＳｔ１１のＹｅｓ）、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａを発電停止対象の燃料電池として選択し、ステップＳｔ１２ａ～１７ａの動作を実行する。
ＥＣＵ２は、例えばアクセル開度センサ６の検出値などに基づいて、ＦＣ４ｂのみが発電するときにＦＣ４ｂに要求される要求電流値Ｉｒｑ＿ｂを算出する（ステップＳｔ１２ａ）。要求電流値Ｉｒｑ＿ｂは、ＦＣ４ａの要求電流値Ｉｒｑを０として算出される要求電流値Ｉｒｑである。
次にＥＣＵ２は、ＦＣ４ａの発電停止の効果の有無を確認するため、ＦＣ４ｂのみの発電によるＦＣ４ｂのフラッディング可能性の有無を判定する（ステップＳｔ１３ａ）。フラッディング可能性の有無の判定手段としては、後述するように、例えば要求電流値Ｉｒｑ＿ｂを閾値と比較することが挙げられる。
フラッディング可能性が有る場合（ステップＳｔ１３ａのＹｅｓ）、ＦＣ４ａの発電停止によりフラッディング可能性が解消されないため、ＥＣＵ２は、ＩＮＪ２６ａ及び２６ｂの出力を増加することによりＦＣ４ａ及び４ｂのアノードガスの供給量を増加させる（ステップＳｔ１８）。これにより、戻し管２３ａ及び２３ｂを介して循環するアノードガスの流量も増加するため、フラッディング可能性が解消する。次にＥＣＵ２は、フラッディング可能性の解消に十分な時間だけ待機して（ステップＳｔ１９）、単体発電モードの動作を終了する。
また、フラッディング可能性がない場合（ステップＳｔ１３ａのＮｏ）、ＥＣＵ２は、戻し管２３ａ及び２３ｂが連通状態となるように切換弁２８ｃを開く（ステップＳｔ１４ａ）。次にＥＣＵ２は、連通管２３ｃを流れるアノードガスの流量が増えるように発電停止対象のＦＣ４ａのシャット弁２３ａｖを閉じる（ステップＳｔ１５ａ）。
次にＥＣＵ２は、ＦＣ４ａの発電を停止する（ステップＳｔ１６ａ）。このとき、ＥＣＵ２は、例えばエアコンプレッサ１４ａの出力を低下または停止させることによりＦＣ４ａの発電を停止する。すなわち、ＥＣＵ２は、エアコンプレッサ１４ａにカソードガスの供給を抑制させる。このため、エアコンプレッサ１４ａの消費電力が低減される。なお、ＥＣＵ２は、エアコンプレッサ１４ａの制御に代えて、ＦＣ４ａと電気的負荷の間の接続が切断されるようにＦＤＣ３２ａのスイッチ素子を制御してＦＣ４ａの発電を停止してもよい。また、ＥＣＵ２は、他方のＦＣ４ｂが、要求電流値Ｉｒｑ＿ｂに応じた電力を発電するために十分なアノードガスの供給を受けることができるように、ＦＣ４ａに対するアノードガスの供給を維持する。
また、発電中のＦＣ４ｂの戻し管２３ｂには、発電停止中のＦＣ４ａの戻し管２３ａからアノードガスが流れ込むため、戻し管２３ａ内のアノードガスの流量が増加する。このため、ＦＣ４ｂから排出されたアノードガスをＦＣ４ｂに送出するポンプが戻し管２３ｂに接続されていなくても、戻し管２３ａ内に残った液水を排出してフラッディングの発生を抑制することができる。
このように、ＥＣＵ２は、ステップＳｔ１３ａにおいて、ＦＣ４ａの発電を停止した状態でＦＣ４ｂに発電させたときにフラッディング可能性の有無を事前に判定し、フラッディング可能性がない場合、ＦＣ４ａの発電を停止する。このため、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａの発電を停止する前にその効果の有無を確認することができる。
次にＥＣＵ２は、要求電流値Ｉｒｑ＿ｂに応じてＦＣ４ｂの発電電力を増加させる（ステップＳｔ１７ａ）。このとき、ＥＣＵ２は、要求電流値Ｉｒｑ＿ｂに応じた発電電力に対してアノードガスの供給が不足する場合、ＩＮＪ２６ｂの噴射量を増加する。また、ＥＣＵ２は、要求電流値Ｉｒｑ＿ｂに応じた発電電力に対してカソードガスの供給量が不足する場合、エアコンプレッサ１４ｂの出力、つまりカソードガスの供給量を増加させる。このため、カソードガスが不足している場合でも発電電力の維持が可能である。なお、ＥＣＵ２は、要求電流値Ｉｒｑ＿ｂに応じた発電電力に対して、アノードガス及びカソードガスの両方の供給量が十分であれば、ＩＮＪ２６ａ及びエアコンプレッサ１４ａを制御する必要がない。
次にＥＣＵ２は、フラッディング可能性の解消に十分な時間だけ待機して（ステップＳｔ１９）、単体発電モードの動作を終了する。
ＦＣ４ａの累積発電時間ＤａがＦＣ４ｂの累積発電時間Ｄｂ以上である場合（ステップＳｔ１１のＮｏ）、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ｂを発電停止対象の燃料電池として選択し、ステップＳｔ１２ｂ～１７ｂの動作を実行する。この場合の動作は、ＦＣ４ａを発電停止対象の燃料電池として選択した場合の動作を述べた上記の説明において、ＦＣ４ａ及び４ｂを逆転させたものであるため、その説明は簡略化する。
ＥＣＵ２は、例えばアクセル開度センサ６の検出値などに基づいて、ＦＣ４ａのみが発電するときにＦＣ４ｂに要求される要求電流値Ｉｒｑ＿ａを算出する（ステップＳｔ１２ｂ）。ＥＣＵ２は、ＦＣ４ｂの発電停止の効果の有無を確認するため、ＦＣ４ａのみの発電によるフラッディング可能性の有無を判定する（ステップＳｔ１３ｂ）。フラッディング可能性の有無の判定手段としては、後述するように、例えば要求電流値Ｉｒｑ＿ａを閾値と比較することが挙げられる。フラッディング可能性が有る場合（ステップＳｔ１３ｂのＹｅｓ）、ＦＣ４ａ及び４ｂのアノードガスの供給量を増加させる（ステップＳｔ１８）。次にＥＣＵ２は、フラッディング可能性の解消に十分な時間だけ待機して（ステップＳｔ１９）、単体発電モードの動作を終了する。
また、フラッディング可能性がない場合（ステップＳｔ１３ｂのＮｏ）、切換弁２８ｃを開く（ステップＳｔ１４ｂ）。次にＥＣＵ２は、発電停止対象のＦＣ４ｂのシャット弁２３ｂｖを閉じる（ステップＳｔ１５ｂ）。
次にＥＣＵ２は、ＦＣ４ｂの発電を停止する（ステップＳｔ１６ｂ）。次にＥＣＵ２は、要求電流値Ｉｒｑ＿ａに応じてＦＣ４ａの発電電力を増加させる（ステップＳｔ１７ｂ）。次にＥＣＵ２は、フラッディング可能性の解消に十分な時間だけ待機して（ステップＳｔ１９）、単体発電モードの動作を終了する。
このように、ＥＣＵ２は、フラッディング可能性が有る場合、ＦＣ４ａ及び４ｂの一方の発電を停止し、そのＦＣ４ａまたは４ｂに供給されるアノードガスを、連通管２３ｃを介してＦＣ４ａ及び４ｂの他方に供給する。ＦＣ４ａ及び４ｂの一方は、ＦＣ４ａ及び４ｂの他方の発電を停止による発電電力の減少分が補われるように、連通管２３ｃを介して供給されるアノードガスにより発電電力を増加させる。このようにして、単体運転モードの動作は実行される。
上記の構成によると、ＦＣ４ａ及び４ｂの一方の戻し管２３ａ，２３ｂから、連通管２３ｃを介してＦＣ４ａ及び４ｂの他方の戻し管２３ｂ，２３ａにアノードガスが流れ込むため、アノードガスの流量の増加により他方の戻し管２３ｂ，２３ａに溜まった液水が除去され、ＦＣ４ａ及び４ｂの一方のフラッディングの発生が抑制される。また、ＦＣ４ａ及び４ｂの一方の他方は発電を停止するため、液水が生じなくなることによりフラッディングの発生が抑制される。さらに、ＦＣ４ａ及び４ｂの他方は、連通管２３ｃを介してＦＣ４ａ及び４ｂの一方から他方に流れ込んだアノードガスにより発電電力を増加させるため、アノードガスが発電に用いられずに無駄となることが抑制される。
したがって、本例のシステム１は、燃料ガスの消費を低減しつつ、フラッディングを抑制することができる。
［フラッディング可能性の判定手段］
次にＥＣＵ２が用いるフラッディング可能性の判定手段について述べる。以下にフラッディング可能性の判定手段の例を挙げるが、これに限定されず、他のフラッディング可能性の判定手段を用いることもできる。
（第１判定例）
図５は、要求電流値（Ａ）とアノードガス流量（NL/min.）の関係の例を示す図である。アノードガス流量は、要求電流値に応じたＩＮＪ２６ａ及び２６ｂのアノードガスの供給量と戻し管２３ａ及び２３ｂを循環するアノードガス、つまりアノードオフガスの循環量の合計である。要求電流値とアノードガス流量は、実質的に比例関係にある。
符号Ｇａ及びＧｂは、ＦＣ４ａ及び４ｂの要求電流値とアノードガス流量の関係をそれぞれ示す。ＦＣ４ａ及び４ｂの要求電流値とアノードガス流量の関係は互いに同一である。
ＥＣＵ２は、フラッディング可能性の有無を判定するための閾値ＴＨを予めメモリなどに保持している。閾値ＴＨは、ＦＣ４ａ及び４ｂの各種の性能に基づいてシミュレーションや実験により決定される。
ＥＣＵ２は、要求電流値が閾値ＴＨ以上である場合、フラッディング可能性がないと判定し、要求電流値が閾値ＴＨ未満である場合、フラッディング可能性が有ると判定する。これは、要求電流値が小さいほど、アノードガス流量が少なくなるため、戻し管２３ａ及び２３ｂ内の液水を排出することが難しくなるためである。つまり、閾値ＴＨに応じたアノードガス流量Ｗ以上のアノードガスが流れれば液水が十分に排出されるが、アノードガス流量Ｗより少ないアノードガスが流れても液水の十分な排出が不可能である。
例えば上記のステップＳｔ７において、ＦＣ４ａ及び４ｂの両方が発電している場合の要求電流値Ｉｒｑが閾値ＴＨより小さい場合、ＥＣＵ２は、フラッディング可能性があると判定する。
図６は、単体発電モードにおけるフラッディング可能性の判定例を示す図である。図６において、図５と共通する内容についての説明は省略する。
例えばＦＣ４ａの発電が停止し、ＦＣ４ｂの発電が維持される場合を挙げる。この場合、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａの要求電流値Ｉｒｑ＿ａを０とするため、要求電流値Ｉｒｑ＿ａは閾値ＴＨを下回る。しかし、ＦＣ４ａは発電を停止するため、液水の生成も停止されることによりフラッディングが抑制される。
また、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａの発電停止による発電電力の減少分を補うため、ＦＣ４ｂの要求電流値Ｉｒｑ＿ｂを増加させる。これにより、要求電流値Ｉｒｑ＿ｂが閾値ＴＨ以上となれば、フラッディング可能性がないと判定される。例えば上記のステップＳｔ１３ａにおいて、要求電流値Ｉｒｑ＿ｂ＞閾値ＴＨが成立すれば、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ｂのフラッディング可能性がないと判定する。
図７は、第１判定例の処理の一例を示すフローチャートである。本処理は、上記のステップＳｔ７，Ｓｔ１３ａ，Ｓｔ１３ｂにおいて実行される。
ＥＣＵ２は、要求電流値Ｉｒｑ，Ｉｒｑ＿ａ，Ｉｒｑ＿ｂと閾値ＴＨを比較する（ステップＳｔ２１）。ＥＣＵ２は、要求電流値Ｉｒｑ，Ｉｒｑ＿ａ，Ｉｒｑ＿ｂが閾値ＴＨより小さい場合（ステップＳｔ２１のＹｅｓ）、フラッディング可能性が有ると判定する（ステップＳｔ２２）。また、ＥＣＵ２は、要求電流値Ｉｒｑ，Ｉｒｑ＿ａ，Ｉｒｑ＿ｂが閾値ＴＨ以上である場合（ステップＳｔ２１のＮｏ）、フラッディング可能性がないと判定する（ステップＳｔ２３）。このようにして、第１判定例の処理は実行される。
このように、ＥＣＵ２は、要求電流値Ｉｒｑ，Ｉｒｑ＿ａ，Ｉｒｑ＿ｂが閾値ＴＨより低い場合、フラッディング可能性が有ると判定するため、要求電流値Ｉｒｑ，Ｉｒｑ＿ａ，Ｉｒｑ＿ｂに基づき高精度にフラッディングの発生を予測することができる。
（第２判定例）
図８は、第２判定例の処理の一例を示すフローチャートである。本処理は、上記のステップＳｔ７において実行される。本例では、フラッディング可能性の判定にＦＣ４ａ及び４ｂの温度Ｔａ及びＴｂが用いられる。温度Ｔａ及びＴｂが低いほど、飽和水蒸気量は低くなるため、ＦＣ４ａ及び４ｂ内の液水が増加してフラッディングが発生しやすくなる。
ＥＣＵ２は、温度センサ４５ａ及び４５ｂにＦＣ４ａ及び４ｂの温度Ｔａ及びＴｂをそれぞれ測定させる（ステップＳｔ３１）。次にＥＣＵ２は、ＦＣ４ａの温度Ｔａを温度基準値Ｔｒｅｆと比較する（ステップＳｔ３２）。ＥＣＵ２は、温度Ｔａが温度基準値Ｔｒｅｆ以下である場合（ステップＳｔ３２のＮｏ）、フラッディング可能性が有ると判定する（ステップＳｔ３５）。温度基準値Ｔｒｅｆは、ＦＣ４ａ及び４ｂの各種の性能に基づいてシミュレーションや実験により決定される。
また、ＥＣＵ２は、温度Ｔａが温度基準値Ｔｒｅｆより高い場合（ステップＳｔ３２のＹｅｓ）、ＦＣ４ｂの温度Ｔｂを温度基準値Ｔｒｅｆと比較する（ステップＳｔ３３）。ＥＣＵ２は、温度Ｔｂが温度基準値Ｔｒｅｆ以下である場合（ステップＳｔ３３のＮｏ）、フラッディング可能性が有ると判定する（ステップＳｔ３５）。
また、ＥＣＵ２は、温度Ｔｂが温度基準値Ｔｒｅｆより高い場合（ステップＳｔ３３のＹｅｓ）、フラッディング可能性がないと判定する（ステップＳｔ３４）。このようにして、第２判定例の処理は実行される。
このように、ＥＣＵ２は、温度センサ４５ａ及び４５ｂが測定した温度Ｔａ及びＴｂが温度基準値Ｔｒｅｆ以下である場合、ＦＣ４ａ及び４ｂの発電によるフラッディング可能性が有ると判定するため、温度Ｔａ及びＴｂに基づき高精度にフラッディングの発生を予測することができる。
（第３判定例）
図９は、第３判定例の処理の一例を示すフローチャートである。本処理は、上記のステップＳｔ７において実行される。本例では、フラッディング可能性の判定にＦＣ４ａ及び４ｂのアノードガスの圧力損失が用いられる。
ＦＣ４ａでの圧力損失は、入口圧力センサ２１ａｐと出口圧力センサ２３ａｐの差として算出され、ＦＣ４ｂでの圧力損失は、入口圧力センサ２１ｂｐと出口圧力センサ２３ｂｐの差として算出される。入口圧力センサ２１ａｐ及び２１ｂｐと出口圧力センサ２３ａｐ及び２３ｂｐは、アノードガスの圧力損失を検出する第１及び第２検出装置の一例である。
ＥＣＵ２は、入口圧力センサ２１ａｐ及び２１ｂｐと出口圧力センサ２３ａｐ及び２３ｂｐとに圧力を検出させる（ステップＳｔ４１）。ここで、入口圧力センサ２１ａｐ及び２１ｂが検出した圧力をそれぞれＰ１ｉｎ及びＰ２ｉｎとし、出口圧力センサ２３ａｐ及び２３ｂｐが検出した圧力をそれぞれＰ１ｏｕｔ及びＰ２ｏｕｔとする。
次にＥＣＵ２は、例えばメモリに格納されたマップデータから要求電流値Ｉｒｑに応じた圧力損失基準値Ｐｒｅｆを取得する（ステップＳｔ４２）。符号Ｈａは、要求電流値Ｉｒｑと圧力損失基準値Ｐｒｅｆの関係の一例を示す。圧力損失基準値Ｐｒｅｆは、フラッディング可能性の有無を決定するための圧力損失の閾値であり、要求電流値Ｉｒｑが高いほど高くなる。ＥＣＵ２は、圧力損失が圧力損失基準値Ｐｒｅｆより高い場合、フラッディング可能性が有ると判定し、圧力損失が圧力損失基準値Ｐｒｅｆより低い場合、フラッディング可能性がないと判定する。
次にＥＣＵ２は、ＦＣ４ａでの圧力損失（Ｐ１ｉｎ－Ｐ１ｏｕｔ）と圧力損失基準値Ｐｒｅｆと比較する（ステップＳｔ４３）。ＥＣＵ２は、圧力損失が圧力損失基準値Ｐｒｅｆより高い場合（ステップＳｔ４３のＮｏ）、フラッディング可能性が有ると判定する（ステップＳｔ４６）。
また、ＥＣＵ２は、圧力損失が圧力損失基準値Ｐｒｅｆ以下である場合（ステップＳｔ４３のＹｅｓ）、ＦＣ４ｂでの圧力損失（Ｐ２ｉｎ－Ｐ２ｏｕｔ）と圧力損失基準値Ｐｒｅｆと比較する（ステップＳｔ４４）。ＥＣＵ２は、圧力損失が圧力損失基準値Ｐｒｅｆより高い場合（ステップＳｔ４４のＮｏ）、フラッディング可能性が有ると判定する（ステップＳｔ４６）。
また、ＥＣＵ２は、圧力損失が圧力損失基準値Ｐｒｅｆ以下である場合（ステップＳｔ４４のＹｅｓ）、フラッディング可能性がないと判定する（ステップＳｔ４５）。このようにして、第３判定例の処理は実行される。
このように、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ及び４ｂの要求電流値Ｉｒｑに応じて圧力損失基準値Ｐｒｅｆを決定し、ＦＣ４ａ及び４ｂの何れかで検出された圧力損失が圧力損失基準値Ｐｒｅｆより大きい場合、ＦＣ４ａ及び４ｂの発電によるフラッディング可能性が有ると判定する。このため、ＥＣＵ２は、要求電流値Ｉｒｑ及び圧力損失に基づき高精度にフラッディングの発生を予測することができる。
なお、上記の処理は、上記のステップＳｔ１３ａ，Ｓｔ１３ｂにも適用することができる。この場合、ステップＳｔ４３，４４のうち、発電を継続するＦＣ４ａまたは４ｂに応じた処理のみが実行される。また、ステップＳｔ４２では、発電を継続するＦＣ４ａまたは４ｂの要求電流値Ｉｒｑ＿ａまたはＩｒｑ＿ｂに応じた圧力損失基準値Ｐｒｅｆが取得される。
（第４判定例）
図１０は、第４判定例の処理の一例を示すフローチャートである。図１０において、図８と共通する処理には同一の符号を付し、その説明は省略する。本処理は、上記のステップＳｔ７において実行される。
本例では、第２判定例と同様に、フラッディング可能性の判定にＦＣ４ａ及び４ｂの温度Ｔａ及びＴｂが用いられるが、温度基準値Ｔｒｅｆが所定値ではなく、要求電流値Ｉｒｑに基づき決定される。
ＥＣＵ２は、例えばメモリに格納されたマップデータから要求電流値Ｉｒｑに応じた温度基準値Ｔｒｅｆを取得する（ステップＳｔ３１ａ）。符号Ｈｂは、要求電流値Ｉｒｑと温度基準値Ｔｒｅｆの関係の一例を示す。温度基準値Ｔｒｅｆは、フラッディング可能性の有無を決定するための温度Ｔａ及びＴｂの閾値であり、要求電流値Ｉｒｑが高いほど高くなる。ＥＣＵ２は、温度Ｔａ及びＴｂが温度基準値Ｔｒｅｆより高い場合、フラッディング可能性が有ると判定し、温度Ｔａ及びＴｂが温度基準値Ｔｒｅｆより低い場合、フラッディング可能性がないと判定する。
このように、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ及び４ｂの要求電流値Ｉｒｑに応じて温度基準値Ｔｒｅｆを決定するため、ＥＣＵ２は、要求電流値Ｉｒｑ及び温度に基づき高精度にフラッディングの発生を予測することができる。
なお、上記の処理は、上記のステップＳｔ１３ａ，Ｓｔ１３ｂにも適用することができる。この場合、ステップＳｔ３２，Ｓｔ３３のうち、発電を継続するＦＣ４ａまたは４ｂに応じた処理のみが実行される。また、ステップＳｔ３１ａでは、発電を継続するＦＣ４ａまたは４ｂの要求電流値Ｉｒｑ＿ａまたはＩｒｑ＿ｂに応じた温度基準値Ｔｒｅｆが取得される。
（第５判定例）
図１１は、第５判定例の処理の一例を示すフローチャートである。図１１において、図９と共通する処理には同一の符号を付し、その説明は省略する。本処理は、上記のステップＳｔ７において実行される。
本例では、第３判定例と同様に、フラッディング可能性の判定にＦＣ４ａ及び４ｂのアノードガスの圧力損失が用いられるが、圧力損失基準値Ｐｒｅｆが要求電流値Ｉｒｑだけでなく、温度Ｔａ及びＴｂにも基づいて決定される。
ＥＣＵ２は、圧力の検出後（ステップＳｔ４１）、温度センサ４５ａ及び４５ｂにＦＣ４ａ及び４ｂの温度Ｔａ及びＴｂをそれぞれ測定させる（ステップＳｔ４１ａ）。次にＥＣＵ２は、温度Ｔａ及びＴｂの平均温度Ｔｍを算出する（ステップＳｔ４１ｂ）。
次にＥＣＵ２は、例えばメモリに格納されたマップデータから要求電流値Ｉｒｑ及び平均温度Ｔｍに応じた圧力損失基準値Ｐｒｅｆを取得する（ステップＳｔ４２ａ）。符号Ｈｃは、要求電流値Ｉｒｑと圧力損失基準値Ｐｒｅｆの関係の一例を示す。マップデータは、例えば平均温度Ｔｍ＝Ｔ１，Ｔ２，・・・Ｔｎ（ｎ：正の整数）ごとに要求電流値Ｉｒｑ及び圧力損失基準値Ｐｒｅｆの関係を示す。
圧力損失基準値Ｐｒｅｆは、要求電流値Ｉｒｑが高いほど高くなる。ＥＣＵ２は、圧力損失が圧力損失基準値Ｐｒｅｆより高い場合、フラッディング可能性が有ると判定し、圧力損失が圧力損失基準値Ｐｒｅｆより低い場合、フラッディング可能性がないと判定する。
このように、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ及び４ｂの要求電流値Ｉｒｑ、圧力損失、及び温度Ｔａ及びＴｂに応じて圧力損失基準値Ｐｒｅｆを決定し、ＦＣ４ａ及び４ｂの何れかで検出された圧力損失が圧力損失基準値Ｐｒｅｆより大きい場合、ＦＣ４ａ及び４ｂの発電によるフラッディング可能性が有ると判定する。このため、ＥＣＵ２は、要求電流値Ｉｒｑ、圧力損失、及び温度Ｔａ及びＴｂに基づき高精度にフラッディングの発生を予測することができる。なお、ＥＣＵ２は、平均温度Ｔｍに基づき圧力損失基準値Ｐｒｅｆを決定するが、これに限定されず、温度Ｔａ及びＴｂの一方に基づきマップデータを参照して圧力損失基準値Ｐｒｅｆを決定してもよい。
なお、上記の処理は、上記のステップＳｔ１３ａ，Ｓｔ１３ｂにも適用することができる。この場合、ステップＳｔ４３，４４のうち、発電を継続するＦＣ４ａまたは４ｂに応じた処理のみが実行される。また、ステップＳｔ４２では、発電を継続するＦＣ４ａまたは４ｂの要求電流値Ｉｒｑ＿ａまたはＩｒｑ＿ｂと温度ＴａまたはＴｂに応じた圧力損失基準値Ｐｒｅｆが取得される。なお、ステップＳｔ４１ｂは実行されない。
［燃料電池システムの他の例］
これまで、２つのＦＣ４ａ及び４ｂを備えるシステムについて述べたが、システム内の燃料電池の個数に限定はない。一例として、以下に３つの燃料電池を備えるシステムを挙げる。
図１２は、３台のＦＣ４ａ，４ｂ，４ｘを備える燃料電池システムの構成の一例を示す図である。図１２において、図２と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。
本例のシステム１には、第３燃料電池の一例としてＦＣ４ｘが追加されている。ＦＣ４ｘには、他のＦＣ４ａ及び４ｂと同様に、アノードガスの供給管２１ｘ及び戻し管２３ｘが接続されている。供給管２１ｘには、アノードガスを噴射するＩＮＪ２６ｘ、ＦＣ４ｘから戻し管２３ｘに排出されたアノードガスをＦＣ４ｘに循環させるエジェクタ２９ｘが設けられている。戻し管２３ｘには、シャット弁２３ｘｖ、気液分離器２７ｘ、及び排出弁２８ｘが接続されている。ＩＮＪ２６ｘは、ＦＣ４ｘにアノードガスを供給する第３燃料ガス供給装置の一例であり、戻し管２３ｘは、ＦＣ４ｘから排出されたアノードガスをＦＣ４ｘに循環させる第３循環路の一例である。
また、ＦＣ４ｘ内には、アノードガスが流れるアノードガス流路２３ｘｉが設けられている。なお、図示は省略するが、ＦＣ４ｘは、他のＦＣ４ａ及び４ｂと同様のカソードガス供給系及び冷却系が設けられている。また、電力制御系３０ａ及び３０ｂとモータ５０等は各ＦＣ４ａ、４ｂ、及び４ｘに接続されている。
各ＦＣ４ａ、４ｂ、及び４ｘの戻し管２３ａ、２３ｂ、及び２３ｘは、連通管５２を介して互いに接続されている。連通管５２は、連通路の一例であり、戻し管２３ａ、２３ｂ、及び２３ｘに連通する。連通管５２は３つに分岐しており、各分岐先は戻し管２３ａ、２３ｂ、及び２３ｘのシャット弁２３ａｖ、２３ｂｖ、及び２３ｘｖと気液分離器２７ａ、２７ｂ、及び２７ｘの間にそれぞれ接続されている。
また、各ＦＣ４ａ、４ｂ、及び４ｘへの連通管５２の分岐先には、切換弁５１ａ、５１ｂ、及び５１ｘがそれぞれ設けられている。例えば切換弁５１ａ及び５１ｂが開くとＦＣ４ａ及び４ｂの戻し管２３ａ及び２３ｂの間が連通管５２を介して連通し、切換弁５１ｂ及び５１ｘが開くとＦＣ４ｂ及び４ｘの戻し管２３ｂ及び２３ｘの間が連通管５２を介して連通する。切換弁５１ａ、５１ｂ、及び５１ｘは、開閉装置の一例であり、戻し管２３ａ、２３ｂ、及び２３ｘを互いに連通させ、または遮断する。また、ＥＣＵ２は、切換弁５１ａ、５１ｂ、及び５１ｘ、ＩＮＪ２６ｘ、シャット弁２３ｘｖ、及び排出弁２８ｘを制御する。
本例では、各ＦＣ４ａ、４ｂ、及び４ｘが発電中であり、矢印は、アノードガスが流れる方向を示す。このとき、シャット弁２３ａｖ、２３ｂｖ、及び２３ｘｖは開いており、切換弁５１ａ、５１ｂ、及び５１ｘは閉じている。このため、アノードガスは、供給管２１ａ，２１ｂ，２１ｘ、アノードガス流路２３ａｉ，２３ｂｉ，２３ｘｉ、及び戻し管２３ａ，２３ｂ，２３ｘをそれぞれ循環する。
図１３は、３台のＦＣ４ａ，４ｂ，４ｘのうち、１台の発電を停止した場合のアノードガスの流れを示す図である。ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ、４ｂ、及び４ｘの発電によるＦＣ４ａ、４ｂ、及び４ｘのフラッディング可能性の有無を判定する。ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ、４ｂ、及び４ｘのフラッディング可能性が有ると判定した場合、一例としてＦＣ４ａの発電を、アノードガスの供給を維持したまま停止する。このとき、ＥＣＵ２は、例えばＦＣ４ａへのカソードガスの供給を停止することにより発電を停止する。なお、ＥＣＵ２は、他のＦＣ４ｂ及び４ｘへのカソードガス及びアノードガスの供給を維持する。
また、ＥＣＵ２は、切換弁５１ａ、５１ｂ、及び５１ｘをそれぞれ開くことにより戻し管２３ａ、２３ｂ、及び２３ｘを、連通管５２を介して互いに連通させ、シャット弁２３ａｖを閉じて戻し管２３ａ及び冷却水供給管４１ａのアノードガスの循環を停止させる。これにより、戻し管２３ａを流れたアノードガスは、連通管５２を介して他のＦＣ４ｂ及び４ｘの戻し管２３ｂ及び２３ｘに流れ込む。
ＦＣ４ｂ及び４ｘは、戻し管２３ｂ及び２３ｘにそれぞれ流れ込んだアノードガスにより発電電力を増加させる。これにより、ＦＣ４ｘの発電を停止したことによる発電電力の減少分が補われる。このとき、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ｂ及び４ｘへのカソードガスの供給量を増加させてもよい。
上記の動作によると、ＦＣ４ｂ及び４ｘの戻し管２３ｂ及び２３ｘ内の液水がアノードガスの流量の増加により容易に排出されるため、ＦＣ４ｂ及び４ｘのフラッディングの発生が抑制される。また、ＦＣ４ａは発電を停止するため、液水を生成しない。このため、ＦＣ４ａのフラッディングの発生も抑制される。
したがって、本例のように３台のＦＣ４ａ、４ｂ、４ｘを備えるシステム１においても、上記と同様の効果が得られる。なお、本例ではＦＣ４ｘを停止する場合を挙げたが、他のＦＣ４ｂまたはＦＣ４ｘの発電を停止した場合も、上記と同様の動作が行われることによりフラッディングの発生が抑制される。
また、本例において、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ、４ｂ、及び４ｘの１台の発電を停止したが、例えばシステム１の運転状態に応じて２台の発電を停止してもよい。
図１４は、３台のＦＣ４ａ，４ｂ，４ｘのうち、２台の発電を停止した場合のアノードガスの流れを示す図である。ＥＣＵ２は、ＦＣ４ａ、４ｂ、及び４ｘのフラッディング可能性が有ると判定した場合、一例としてＦＣ４ａ及び４ｘの発電を、アノードガスの供給を維持したまま停止する。このとき、ＥＣＵ２は、例えばＦＣ４ａ及び４ｘへのカソードガスの供給を停止することにより発電を停止する。なお、ＥＣＵ２は、他のＦＣ４ｂへのカソードガス及びアノードガスの供給を維持する。
また、ＥＣＵ２は、切換弁５１ａ、５１ｂ、及び５１ｘをそれぞれ開くことにより戻し管２３ａ、２３ｂ、及び２３ｘを、連通管５２を介して互いに連通させ、シャット弁２３ａｖ及び２３ｘｖを閉じて戻し管２３ａ，２３ｘ及び冷却水供給管４１ａ，４１ｘのアノードガスの循環を停止させる。これにより、戻し管２３ａ及び２３ｘを流れたアノードガスは、連通管５２を介して他のＦＣ４ｂの戻し管２３ｂに流れ込む。
ＦＣ４ｂは、戻し管２３ａに流れ込んだアノードガスにより発電電力を増加させる。これにより、ＦＣ４ａ及びＦＣ４ｘの発電を停止したことによる発電電力の減少分が補われる。このとき、ＥＣＵ２は、ＦＣ４ｂへのカソードガスの供給量を増加させてもよい。
上記の動作によると、ＦＣ４ｂの戻し管２３ｂ内の液水がアノードガスの流量の増加により容易に排出されるため、ＦＣ４ｂのフラッディングの発生が抑制される。ここで、戻し管２３ｂ内のアノードガスの流量は、２台のＦＣ４ａ及び４ｘの戻し管２３ａ及び２３ｘからアノードガスが流れ込むため、図１３の例よりも多く、より効果的に液水の排出が可能である。また、ＦＣ４ａ及びＦＣ４ｘは発電を停止するため、液水を生成しない。このため、ＦＣ４ａ及びＦＣ４ｘのフラッディングの発生も抑制される。
したがって、本例においても、上記と同様の効果が得られる。なお、本例ではＦＣ４ａ及びＦＣ４ｘを停止する場合を挙げたが、ＦＣ４ａ、４ｂ、及び４ｘのうち、他の２台の組み合わせの発電を停止した場合も、上記と同様の動作が行われることによりフラッディングの発生が抑制される。
上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
１ 燃料電池システム
２ ＥＣＵ（制御装置）
４ａ，４ｂ，４ｘ 燃料電池（第１～第３燃料電池）
１４ａ，１４ｂ エアコンプレッサ（第１及び第２酸化剤ガス供給装置）
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ 供給管
２３ａ，２３ｂ，２３ｘ 戻し管
２３ｃ，５０ 連通管（連通路）
２１ａｐ，２１ｂｐ 入口圧力センサ（検出装置）
２３ａｐ，２３ｂｐ 出口圧力センサ（検出装置）
２３ａｖ，２３ｂｖ，２３ｘｖ シャット弁
２８ｃ，５１ａ，５１ｂ，５１ｘ 切換弁（開閉装置）
２６ａ，２６ｂ，２６ｘ インジェクタ（第１及び第２燃料ガス供給装置）
４５ａ，４５ｂ 温度センサ（第１及び第２測定装置）

Claims (17)

  1. 燃料ガス及び酸化剤ガスにより発電する第１燃料電池及び第２燃料電池と、
    前記第１燃料電池に前記燃料ガスを供給する第１燃料ガス供給装置と、
    前記第２燃料電池に前記燃料ガスを供給する第２燃料ガス供給装置と、
    前記第１燃料電池から排出された前記燃料ガスを前記第１燃料電池に循環させる第１循環路と、
    前記第２燃料電池から排出された前記燃料ガスを前記第２燃料電池に循環させる第２循環路と、
    前記第１循環路と前記第２循環路に連通した連通路と、
    前記連通路を開閉することにより、前記第１循環路及び前記第２循環路を互いに連通させ、または遮断する開閉装置と、
    前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池と、前記第１燃料ガス供給装置及び前記第２燃料ガス供給装置と、前記開閉装置とを制御する制御装置とを有し、
    前記制御装置は、
    前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の発電により前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性の有無を判定し、
    前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定した場合、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の一方の発電を、前記燃料ガスの供給を維持したまま停止して、前記開閉装置に前記第１循環路及び前記第２循環路を互いに連通させることを特徴とする燃料電池システム。
  2. 前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の他方は、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の一方の発電を停止したとき、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の一方の発電の停止による発電電力の減少分だけ発電電力を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。
  3. 前記第１燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する第１酸化剤ガス供給装置と、
    前記第２燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する第２酸化剤ガス供給装置とを有し、
    前記制御装置は、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定した場合、前記第１酸化剤ガス供給装置及び前記第２酸化剤ガス供給装置のうち、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の他方に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置に前記酸化剤ガスの供給量を増加させることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池システム。
  4. 前記制御装置は、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定した場合、前記第１酸化剤ガス供給装置及び前記第２酸化剤ガス供給装置のうち、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の一方に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置に、前記酸化剤ガスの供給を抑制させることにより前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の一方の発電を停止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燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する第１酸化剤ガス供給装置と、
    前記第２燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する第２酸化剤ガス供給装置とを有し、
    前記制御装置は、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定した場合、前記第１酸化剤ガス供給装置及び前記第２酸化剤ガス供給装置のうち、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の一方に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置に、前記酸化剤ガスの供給を抑制させることにより前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の一方の発電を停止することを特徴とする請求項1または２に記載の燃料電池システム。
  6. 前記第１循環路の前記連通路との接続部分の下流側に設けられた第１循環弁と、
    前記第２循環路の前記連通路との接続部分の下流側に設けられた第２循環弁とを有し、
    前記制御装置は、前記開閉装置に前記第１循環路及び前記第２循環路を互いに連通させるとき、前記第１循環弁及び前記第２循環弁のうち、前記一方の循環路の循環弁を閉じることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の燃料電池システム。
  7. 前記制御装置は、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池に要求される出力電流が閾値より低い場合、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の燃料電池システム。
  8. 前記第１燃料電池の温度を測定する第１測定装置と、
    前記第２燃料電池の温度を測定する第２測定装置とを有し、
    前記制御装置は、前記第１測定装置または前記第２測定装置が測定した温度が温度基準値以下である場合、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の燃料電池システム。
  9. 前記制御装置は、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池に要求される出力電流に応じて前記温度基準値を決定することを特徴とする請求項８に記載の燃料電池システム。
  10. 前記第１燃料電池を流れる前記燃料ガスの圧力損失を検出する第１検出装置と、
    前記第２燃料電池を流れる前記燃料ガスの圧力損失を検出する第２検出装置とを有し、
    前記制御装置は、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池に要求される出力電流に応じて圧力基準値を決定し、前記第１検出装置または前記第２検出装置が検出した圧力損失が前記圧力基準値より大きい場合、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の燃料電池システム。
  11. 前記第１燃料電池の温度を測定する第１測定装置と、
    前記第２燃料電池の温度を測定する第２測定装置とを有し、
    前記制御装置は、前記第１測定装置または前記第２測定装置が測定した温度、及び前記出力電流に応じて前記圧力基準値を決定することを特徴とする請求項１０に記載の燃料電池システム。
  12. 前記制御装置は、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定した場合、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池のうち、累積発電時間が長い方の燃料電池の発電を停止することを特徴とする請求項１乃至１１の何れかに記載の燃料電池システム。
  13. 前記制御装置は、
    前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の一方の発電を停止した状態で前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の他方に発電させたときに前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の他方にフラッディングが発生する可能性の有無を判定し、
    前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の他方にフラッディングが発生する可能性がない場合、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の一方の発電を停止することを特徴とする請求項１乃至１２の何れかに記載の燃料電池システム。
  14. 前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の他方にフラッディングが発生する可能性がある場合、前記第１燃料ガス供給装置及び前記第２燃料ガス供給装置に前記燃料ガスの供給量を増加させることを特徴とする請求項１乃至１３の何れかに記載の燃料電池システム。
  15. 前記第１循環路に接続され、前記第１燃料電池から排出された前記燃料ガスを、前記第１燃料ガス供給装置から供給された前記燃料ガスとともに前記第１燃料電池に導く第１エジェクタと、
    前記第２循環路に接続され、前記第２燃料電池から排出された前記燃料ガスを、前記第２燃料ガス供給装置から供給された前記燃料ガスとともに前記第２燃料電池に導く第２エジェクタとを有することを特徴とする請求項１乃至１４の何れかに記載の燃料電池システム。
  16. 前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスにより発電する第３燃料電池と、
    前記第３燃料電池に前記燃料ガスを供給する第３燃料ガス供給装置と、
    前記第３燃料電池から排出された前記燃料ガスを前記第３燃料電池に循環させる第３循環路とを有し、
    前記連通路は、前記第１循環路、前記第２循環路、及び前記第３循環路に連通し、
    前記開閉装置は、前記第１循環路、前記第２循環路、及び前記第３循環路を互いに連通させ、または遮断し、
    前記制御装置は、
    前記第１燃料電池、前記第２燃料電池、及び前記第３燃料電池の発電により前記第１燃料電池、前記第２燃料電池、及び前記第３燃料電池にフラッディングが発生する可能性の有無を判定し、
    前記第１燃料電池、前記第２燃料電池、及び前記第３燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定した場合、前記第１燃料電池、前記第２燃料電池、及び前記第３燃料電池のうち、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の一方の発電を、前記燃料ガスの供給を維持したまま停止して、前記第１循環路、前記第２循環路、及び前記第３循環路を互いに連通させることを特徴とする請求項１乃至１５の何れかに記載の燃料電池システム。
  17. 前記制御装置は、前記第１燃料電池、前記第２燃料電池、及び前記第３燃料電池にフラッディングが発生する可能性が有ると判定した場合、前記第１燃料電池及び前記第２燃料電池の一方の発電と、前記第３燃料電池の発電とを、前記燃料ガスの供給を維持したまま停止して、前記第１循環路、前記第２循環路、及び前記第３循環路を互いに連通させることを特徴とする請求項１６に記載の燃料電池システム。
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