JP7480213B2 - 燃料電池システム - Google Patents

Description

この発明は、移動体等に搭載される燃料電池システムに関する。

近年、燃料電池は、様々な分野で注目されている。例えば、燃料電池が搭載された燃料電池自動車がある。燃料電池自動車は、燃料電池における電気化学反応によって発電した電力を利用して電動機を駆動することにより走行する。このため、ガソリン車のようにＣＯ_２、ＮＯｘ、ＳＯｘ等の排出がなく水を排出するだけであり、環境にやさしい。燃料電池は、自動車以外に、船舶、航空機、ロボット等の他の移動体に搭載され得る。

燃料電池は、電解質膜の両側に、それぞれアノード電極およびカソード電極を設けた膜電極構造体（ＭＥＡ）を、一対のセパレータによって挟持している。燃料電池は、燃料電池スタックとも称される。燃料電池を有する燃料電池システムとして、下記の特許文献１がある。

特許文献１の燃料電池システムを構成する酸化剤ガス供給装置は、酸化剤ガス供給流路と、酸化剤ガス排出流路と、コンプレッサと、供給路封止弁と、酸化剤ガス排出流路に配設される排出路封止弁とを有する。

酸化剤ガス供給流路は、燃料電池の酸化剤ガス入口に連通し、酸化剤ガス排出流路は、燃料電池の酸化剤ガス出口に連通している。供給路封止弁は、酸化剤ガス供給流路に配設され、排出路封止弁は、酸化剤ガス排出流路に配設されている。

特開２０１２－２２１７３１号公報

ところで、燃料電池スタックが高温かつ低湿度になる状況では、燃料電池スタックの電解質膜が乾燥して電解質膜の劣化が促進される傾向がある。燃料電池スタックが車両に搭載されている場合、登坂走行時等で、燃料電池スタックが高温かつ低湿度になる状況が発生し易い。

燃料電池スタック内の酸化剤ガス流路の圧力が上昇すると、当該酸化剤ガス流路を流れる酸化剤ガスに含まれる水分量が増える。したがって、燃料電池スタック内の酸化剤ガス流路の圧力を上昇させることで、電解質膜の乾燥の抑制が可能と考えられる。

しかし、燃料電池スタックの発電中は、酸化剤ガス排出流路に配設された封止弁を閉弁することができない。そのため、燃料電池スタックの発電中であっても、燃料電池スタック内の酸化剤ガス流路の圧力を上昇させることが求められる。

本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。

本発明の態様は、燃料ガスと酸化剤ガスとの化学反応により発電する燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックに接続される酸化剤ガス供給流路と、前記燃料電池スタックに接続される酸化剤ガス排出流路と、を備える燃料電池システムであって、前記酸化剤ガス供給流路上に設けられ、前記酸化剤ガス供給流路を流れる前記酸化剤ガスを加湿する加湿器と、前記酸化剤ガス排出流路に設けられ、前記燃料電池スタックの発電中に開弁される排出路封止弁と、前記排出路封止弁の下流に設けられ、下流よりも上流の圧力が高くなるように調圧する調圧装置と、を備える。

本発明の態様によれば、燃料電池スタックの発電中に排出路封止弁が開弁されていても、燃料電池スタック内の酸化剤ガス流路の圧力を上昇させることができる。その結果、調圧装置が設けられていない場合に比べて酸化剤ガスに含まれる水分量が多くなり、電解質膜の乾燥を抑制することができる。

図１は、実施形態による燃料電池システムの構成を示す概略図である。 図２は、調整処理の手順を示すフローチャートである。 図３は、変形例による調整処理の手順を示すフローチャートである。

図１は、実施形態による燃料電池システム１０の構成を示す概略図である。燃料電池システム１０は、酸化剤ガス供給機１２と、加湿器１４と、燃料電池スタック１６と、供給路封止弁１８と、排出路封止弁２０と、バイパス弁２２と、調圧装置２４と、制御装置２６とを有する。

酸化剤ガス供給機１２は、酸化剤ガス供給流路３０を介して燃料電池スタック１６に酸化剤ガスを供給する機器である。酸化剤ガス供給機１２は、酸化剤ガス供給流路３０に供給される酸化剤ガスの流量を調整可能に構成される。酸化剤ガスの流量は、制御装置２６によって設定される。酸化剤ガス供給機１２は、コンプレッサであってもよいが、当該コンプレッサに限定されない。酸化剤ガスは、空気であってもよいが、酸素を含む気体である限り、空気に限定されない。

加湿器１４は、酸化剤ガス供給流路３０に水蒸気を導入し、当該酸化剤ガス供給流路３０を流れる酸化剤ガスを加湿する。また、加湿器１４は、酸化剤ガス排出流路３２を流れるオフガスに含まれる水分を回収し、当該水分を水蒸気に気化させる。加湿器１４は、気化した水蒸気を酸化剤ガス供給流路３０に導入してもよい。オフガスは、酸化剤ガスと水蒸気とを含む混合ガスである。

燃料電池スタック１６は、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電を行う。燃料ガスは、水素を含む気体である限り、特に限定されない。燃料電池スタック１６は、複数の発電セル４０を有する。

各発電セル４０は、膜電極構造体（ＭＥＡ）４１と、当該膜電極構造体４１を挟持する一対のセパレータ４２とを有する。膜電極構造体４１は、例えば、水分を含んだパーフルオロスルホン酸の薄膜である電解質膜４３と、当該電解質膜４３を挟持するカソード電極４４およびアノード電極４５とを備える。

一対のセパレータ４２の一方には、膜電極構造体４１に向かう面に、酸化剤ガス流路４６が形成される。酸化剤ガス流路４６は、燃料電池スタック１６の酸化剤ガス入口部４７および酸化剤ガス出口部４８と連通する。酸化剤ガス入口部４７は酸化剤ガス供給流路３０に接続され、酸化剤ガス出口部４８は酸化剤ガス排出流路３２に接続される。

一対のセパレータ４２の他方には、膜電極構造体４１に向かう面に、燃料ガス流路４９が形成される。燃料ガス流路４９は、燃料電池スタック１６の燃料ガス入口部５０および燃料ガス出口部５１と連通する。燃料ガス入口部５０は燃料ガス供給流路３４に接続され、燃料ガス出口部５１は燃料ガス排出流路３６に接続される。

酸化剤ガス供給流路３０を介して燃料電池スタック１６に向かって流れる酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口部４７から燃料電池スタック１６に流入し、各発電セル４０の酸化剤ガス流路４６に分配される。各発電セル４０では、酸化剤ガス流路４６に供給される酸化剤ガスの一部は、燃料ガス流路４９に供給される燃料ガスと化学反応する。化学反応しなかった酸化剤ガスと、当該化学反応により生成された水（水蒸気）とを含む混合ガスは、オフガスとして回収され、酸化剤ガス出口部４８から酸化剤ガス排出流路３２に排出される。酸化剤ガス排出流路３２に排出される酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出流路３２の排出口３２Ｘから大気中に排出される。

供給路封止弁１８は、酸化剤ガス供給流路３０に設けられる。供給路封止弁１８は、制御装置２６の制御にしたがって酸化剤ガス供給流路３０を開閉する。供給路封止弁１８は、開弁または閉弁のいずれかを実行可能な弁であってもよいし、開度を調整可能な弁であってもよい。

排出路封止弁２０は、酸化剤ガス排出流路３２に設けられる。排出路封止弁２０は、制御装置２６の制御にしたがって酸化剤ガス排出流路３２を開閉する。排出路封止弁２０は、開弁または閉弁のいずれかを実行可能な弁であってもよいし、開度を調整可能な弁であってもよい。本実施形態では、排出路封止弁２０は、開度を調整可能な弁である。排出路封止弁２０の開度は、制御装置２６に設定される。

バイパス弁２２は、バイパス流路３８に設けられる。バイパス流路３８は、酸化剤ガス供給流路３０から分岐し、調圧装置２４と排出路封止弁２０との間における酸化剤ガス排出流路３２に合流する。バイパス弁２２は、バイパス流路３８を流通する酸化剤ガスの流通量を調整する。バイパス弁２２が開弁する場合、酸化剤ガス供給機１２から供給される酸化剤ガスの一部は、燃料電池スタック１６を介さずに酸化剤ガス排出流路３２に供給される。

調圧装置２４は、下流よりも上流の圧力が高くなるように調圧する装置である。調圧装置２４は、酸化剤ガス排出流路３２の開口に比べて小さい開口が形成されるオリフィス板であってもよい。また、調圧装置２４は、酸化剤ガス排出流路３２の開口に比べて小さい開口に開度を調整可能な流量調整弁であってもよい。調圧装置２４は、排出路封止弁２０の下流に設けられる。これにより、燃料電池スタック１６の発電中に排出路封止弁２０が開弁されていても、燃料電池スタック１６内の酸化剤ガス流路４６の圧力を上昇させることができる。その結果、調圧装置２４が設けられていない場合に比べて酸化剤ガスに含まれる水分量が多くなり、電解質膜４３の乾燥を抑制することができる。

制御装置２６は、ＣＰＵやＭＰＵ等のプロセッサ５２と、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等の各種のメモリを含む記憶媒体５４とを有する。プロセッサ５２は、記憶媒体５４に記憶されるプログラムにしたがって各種の処理を実行することで、燃料電池システム１０を運転制御する。制御装置２６には、電流センサ５６、大気圧センサ５８、温度センサ６０および圧力センサ６２が接続される。

電流センサ５６は、燃料電池スタック１６の発電により得られる電流（発電電流）を検出する。大気圧センサ５８は、大気圧を検出する。温度センサ６０は、燃料電池スタック１６の温度を検出する。温度センサ６０は、例えば、燃料電池スタック１６の冷媒出口部に設けられる。圧力センサ６２は、燃料電池スタック１６内に形成される酸化剤ガス流路４６の圧力（酸化剤ガス流路内圧）を検出する。圧力センサ６２は、例えば、燃料電池スタック１６の酸化剤ガス入口部４７に設けられる。

制御装置２６は、電流センサ５６、大気圧センサ５８、温度センサ６０および圧力センサ６２から出力される検出信号に基づいて、燃料電池スタック１６に供給される酸化剤ガスの流量を調整する調整処理を実行する。

図２は、調整処理の手順を示すフローチャートである。この調整処理は、燃料電池スタック１６の発電動作が始動されてから停止するまでの発電中に、所定周期で繰り返し実行される。

ステップＳ１において、制御装置２６は、電解質膜４３が乾燥しない水分量を酸化剤ガスに含ませるために、燃料電池スタック１６内の酸化剤ガス流路４６で必要な圧力を、目標圧力として演算する。この場合、制御装置２６は、大気圧センサ５８によって検出される現在の大気圧と、温度センサ６０によって検出される燃料電池スタック１６の現在の温度と、燃料電池スタック１６の目標発電量とに基づいて、目標圧力を演算し得る。

目標発電量は、上位制御装置等から供給されてもよいし、制御装置２６により演算されてもよい。目標発電量は、例えば、燃料電池スタック１６の発電により得られる電力に基づいて駆動する装置で要求される電力量等に基づいて演算され得る。目標圧力が演算されると、調整処理は、ステップＳ２に移行する。

ステップＳ２において、制御装置２６は、排出路封止弁２０を制御して、ステップＳ１で演算された目標圧力に対応する開度に、当該排出路封止弁２０の開度を設定する。この場合、制御装置２６は、開度と圧力との関係を示すテーブルまたは関係式を用いて、目標圧力に対応する開度を取得する。このテーブルまたは関係式は、記憶媒体５４に記憶される。制御装置２６は、目標圧力が大きいほど開度を小さくする。

なお、燃料電池スタック１６の発電中は排出路封止弁２０を閉弁できない。したがって、排出路封止弁２０に対して所定の下限開度が予め設定される。ステップＳ１で演算された目標圧力に対応する開度が、排出路封止弁２０の下限開度を下回る場合、制御装置２６は、当該下限開度に、排出路封止弁２０の開度を設定する。排出路封止弁２０の開度が設定されると、調整処理は、ステップＳ３に移行する。

ステップＳ３において、制御装置２６は、ステップＳ１で演算された目標圧力および燃料電池スタック１６の目標発電量の各々に必要な酸化剤ガスの供給量を取得する。この場合、制御装置２６は、圧力および発電量と、酸化剤ガスの供給量との関係を示すマップを用いて、酸化剤ガスの供給量を取得する。

マップは、発電に必要な酸化剤ガス量と、燃料電池スタック１６内の酸化剤ガス流路４６に圧力を付与するために必要な酸化剤ガス量とを考慮して作成され、記憶媒体５４に記憶される。酸化剤ガスの供給量が取得されると、調整処理は、ステップＳ４に移行する。

ステップＳ４において、制御装置２６は、ステップＳ３で取得された酸化剤ガスの供給量と、目標発電量に必要な酸化剤ガス量とのいずれか大きい方を、燃料電池スタック１６への酸化剤ガスの目標供給量として設定する。

ステップＳ２で設定される排出路封止弁２０の開度では、当該排出路封止弁２０によって昇圧される酸化剤ガス流路内圧が目標圧力に達しない場合がある。この場合、ステップＳ３で取得された酸化剤ガスの供給量が、目標発電量に必要な酸化剤ガス量よりも大きくなる。逆に、酸化剤ガス流路内圧が目標圧力に達する場合、目標発電量に必要な酸化剤ガス量が、ステップＳ３で取得された酸化剤ガスの供給量よりも大きくなる。なお、酸化剤ガス流路内圧は、上述したように、燃料電池スタック１６内に形成される酸化剤ガス流路４６の圧力である。目標供給量が設定されると、調整処理は、ステップＳ５に移行する。

ステップＳ５において、制御装置２６は、酸化剤ガス供給機１２を制御して、酸化剤ガスの流量を、現在の流量から目標供給量に変更する。すなわち、制御装置２６は、ステップＳ４で設定された目標供給量の酸化剤ガスを、当該酸化剤ガス供給機１２に供給させ始める。酸化剤ガスの流量が変更されると、調整処理は、ステップＳ６に移行する。

ステップＳ６において、制御装置２６は、バイパス流路３８に流す酸化剤ガスの流量（バイパスガス供給量）を演算する。ステップＳ４で設定された目標供給量が、目標発電量に必要な酸化剤ガス量よりも大きい場合、発電に不要な余剰の酸化剤ガスが存在する。この余剰の酸化剤ガスをバイパス流路３８に流すために、制御装置２６は、ステップＳ４で設定された目標供給量と、目標発電量に必要な酸化剤ガス量との差分を演算する。具体的には、目標供給量から酸化剤ガス量が減算される。

なお、目標発電量に必要な酸化剤ガス量が、ステップＳ４で設定された目標供給量よりも大きい場合、制御装置２６は、バイパスガス供給量をゼロとして演算する。バイパスガス供給量が演算されると、調整処理は、ステップＳ７に移行する。

ステップＳ７において、制御装置２６は、バイパス弁２２を制御して、バイパスガス供給量に対応する開度に、バイパス弁２２の開度を設定する。この場合、制御装置２６は、ガス量と開度との関係を示すテーブルまたは関係式を用いて、目標圧力に対応する開度を取得する。このテーブルまたは関係式は、記憶媒体５４に記憶される。制御装置２６は、バイパスガス供給量が大きいほどバイパス弁２２の開度を大きくする。

なお、バイパスガス供給量がゼロである場合、制御装置２６は、バイパス弁２２の開度をゼロに設定する。つまり、制御装置２６は、バイパス弁２２を閉弁する。バイパス弁２２の開度が設定されると、調整処理は終了する。

このように、酸化剤ガス流路内圧が目標圧力に達しない場合、制御装置２６は、目標発電量に必要な酸化剤ガス量よりも大きい目標供給量の酸化剤ガスを、意図的に酸化剤ガス供給機１２から供給させる。この場合、制御装置２６は、発電に不要な余剰の酸化剤ガスを、バイパス流路３８を介して、調圧装置２４に供給する。これにより、調圧装置２４によって酸化剤ガス流路内圧を上昇させながら、目標発電量の発電を燃料電池スタック１６に実行させることができる。その結果、発電効率を低下させることなく、電解質膜４３の乾燥を抑制することができる。

上記の実施形態は、下記のように変形してもよい。

（変形例１）
図３は、変形例による調整処理の手順を示すフローチャートである。本変形例による調整処理では、ステップＳ１１およびステップＳ１２の各処理が新たに含まれる。ステップＳ１１およびステップＳ１２の各処理は、ステップＳ２の処理と、ステップＳ３の処理との間で実行される。

すなわち、ステップＳ２において排出路封止弁２０の開度が設定されると、変形例による調整処理は、ステップＳ１１に移行する。

ステップＳ１１において、制御装置２６は、ステップＳ１で演算された目標圧力に対応する開度を、排出路封止弁２０の下限開度と比較する。目標圧力に対応する開度が排出路封止弁２０の下限開度を下回る場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、調整処理は、ステップＳ３に移行する。逆に、目標圧力に対応する開度が排出路封止弁２０の下限開度以上である場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、調整処理は、ステップＳ１２に移行する。

ステップＳ１２において、制御装置２６は、圧力センサ６２によって検出される酸化剤ガス流路４６の圧力（酸化剤ガス流路内圧）を、ステップＳ１で演算された目標圧力と比較する。酸化剤ガス流路内圧が目標圧力に達していない場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、調整処理は、ステップＳ３に移行する。逆に、酸化剤ガス流路内圧が目標圧力に達している場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、調整処理は、終了する。

このように、本変形例では、次の第１条件の場合にのみ目標供給量が設定される。第１条件は、目標圧力に対応する開度以下に排出路封止弁２０の開度が設定されても、酸化剤ガス流路内圧が目標圧力に達しない場合、もしくは、目標圧力に対応する開度が、排出路封止弁２０の下限開度を下回る場合である。これにより、酸化剤ガス供給機１２に対する不要な制御を回避することができる。その結果、酸化剤ガス供給機１２および制御装置２６の負荷を抑制することができる。

（変形例２）
制御装置２６は、次の第２条件の場合には、１つ前に設定された目標供給量を、今回の目標供給量として設定してもよい。第２条件は、マップを用いて今回取得された酸化剤ガスの供給量が、目標発電量に必要な酸化剤ガス量よりも大きい場合である。これに加えて、第２条件は、マップを用いて今回取得された酸化剤ガスの供給量が、１つ前に設定された目標供給量に比べて大きい場合である。

したがって、目標供給量が急激に下がった場合であっても、調圧装置２４によって燃料電池スタック１６内の酸化剤ガス流路４６の圧力を上昇させるための酸化剤ガス量を、酸化剤ガス供給機１２から供給させることができる。

（変形例３）
上記の実施形態および変形例は、本発明の目的を逸脱しない範囲に限り、任意に組み合わされてもよい。

以上の記載から把握し得る発明および効果について以下に記載する。

（１）本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとの化学反応により発電する燃料電池スタック（１６）と、前記燃料電池スタックに接続される酸化剤ガス供給流路（３０）と、前記燃料電池スタックに接続される酸化剤ガス排出流路（３２）と、を備える燃料電池システム（１０）であって、前記酸化剤ガス供給流路上に設けられ、前記酸化剤ガス供給流路を流れる前記酸化剤ガスを加湿する加湿器（１４）と、前記酸化剤ガス排出流路に設けられ、前記燃料電池スタックの発電中に開弁される排出路封止弁（２０）と、前記排出路封止弁の下流に設けられ、下流よりも上流の圧力が高くなるように調圧する調圧装置（２４）と、を備える。

これにより、燃料電池スタックの発電中に排出路封止弁が開弁されていても、燃料電池スタック内の酸化剤ガス流路の圧力を上昇させることができる。その結果、調圧装置が設けられていない場合に比べて酸化剤ガスに含まれる水分量が多くなり、電解質膜の乾燥を抑制することができる。

（２）本発明は、燃料電池システムであって、前記酸化剤ガス供給流路を介して前記燃料電池スタックに前記酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給機（１２）と、前記酸化剤ガス供給流路から分岐し、前記調圧装置と前記排出路封止弁との間における前記酸化剤ガス排出流路に合流するバイパス流路（３８）と、前記バイパス流路に設けられ、前記バイパス流路を流通する前記酸化剤ガスの流通量を調整するバイパス弁（２２）と、前記酸化剤ガス供給機および前記バイパス弁を制御する制御装置（２６）と、を備え、前記制御装置は、前記燃料電池スタック内の酸化剤ガス流路（４６）の目標圧力と、前記燃料電池スタックの目標発電量とに基づいて、前記燃料電池スタックへの前記酸化剤ガスの目標供給量を設定し、前記目標供給量の前記酸化剤ガスを前記酸化剤ガス供給機に供給させ、前記目標供給量に応じて前記バイパス弁の開度を調整してもよい。これにより、調圧装置によって酸化剤ガス流路の圧力を上昇させながら、目標発電量の発電を燃料電池スタックに実行させることができる。その結果、発電効率を低下させることなく、電解質膜の乾燥を抑制することができる。

（３）本発明は、燃料電池システムであって、前記制御装置は、圧力および発電量と、前記酸化剤ガスの供給量との関係を示すマップを用いて、前記目標圧力および前記目標発電量に対応する前記供給量を取得し、前記供給量と、前記目標発電量に要する酸化剤ガス量とのいずれか大きい方を、前記目標供給量として設定してもよい。これにより、調圧装置によって酸化剤ガス流路の圧力を上昇させながら、目標発電量の発電を燃料電池スタックに実行させる場合の目標供給量を、適切に設定することができる。

（４）本発明は、燃料電池システムであって、前記制御装置は、所定周期で前記目標供給量を設定し、今回取得された前記供給量が前記酸化剤ガス量よりも大きく、かつ、今回取得された前記供給量が１つ前に設定された前記目標供給量に比べて大きい場合、前記制御装置は、１つ前に設定された前記目標供給量を、今回の前記目標供給量として設定してもよい。これにより、目標供給量が急激に下がった場合であっても、調圧装置によって酸化剤ガス流路の圧力を上昇させるための酸化剤ガス量を、酸化剤ガス供給機から供給させることができる。

（５）本発明は、燃料電池システムであって、前記目標供給量が、前記目標発電量に要する酸化剤ガス量に比べて大きい場合に、前記制御装置は、前記目標供給量と前記目標発電量に要する酸化剤ガス量との差分に対応する開度に、前記バイパス弁を設定してもよい。これにより、目標発電量の発電を燃料電池スタックに適切に実行させることができる。

（６）本発明は、燃料電池システムであって、前記目標圧力に対応する開度以下に前記排出路封止弁の開度が設定されても、前記酸化剤ガス流路の圧力が前記目標圧力に達しない場合、もしくは、前記目標圧力に対応する開度が、前記排出路封止弁の下限開度を下回る場合に、前記制御装置は、圧力および発電量と、前記酸化剤ガスの供給量との関係を示すマップを用いて取得された、前記目標圧力および前記目標発電量に対応する前記酸化剤ガスの供給量を前記目標供給量として設定してもよい。これにより、酸化剤ガス供給機に対する不要な制御を回避することができる。その結果、酸化剤ガス供給機および制御装置の負荷を抑制することができる。

１０…燃料電池システム １２…酸化剤ガス供給機
１４…加湿器 １６…燃料電池スタック
１８…供給路封止弁 ２０…排出路封止弁
２２…バイパス弁 ２４…調圧装置
２６…制御装置 ３０…酸化剤ガス供給流路
３２…酸化剤ガス排出流路 ３８…バイパス流路
４６…酸化剤ガス流路

Claims (5)

1. 燃料ガスと酸化剤ガスとの化学反応により発電する燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックに接続される酸化剤ガス供給流路と、前記燃料電池スタックに接続される酸化剤ガス排出流路と、を備える燃料電池システムであって、
   前記酸化剤ガス供給流路上に設けられ、前記酸化剤ガス供給流路を流れる前記酸化剤ガスを加湿する加湿器と、
   前記酸化剤ガス排出流路に設けられ、前記燃料電池スタックの発電中に開弁される排出路封止弁と、
   前記排出路封止弁の下流に設けられ、下流よりも上流の圧力が高くなるように調圧する調圧装置と、
   前記酸化剤ガス供給流路を介して前記燃料電池スタックに前記酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給機と、
   前記酸化剤ガス供給流路から分岐し、前記調圧装置と前記排出路封止弁との間における前記酸化剤ガス排出流路に合流するバイパス流路と、
   前記バイパス流路に設けられ、前記バイパス流路を流通する前記酸化剤ガスの流通量を調整するバイパス弁と、
   前記酸化剤ガス供給機および前記バイパス弁を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記燃料電池スタック内の酸化剤ガス流路の目標圧力と、前記燃料電池スタックの目標発電量とに基づいて、前記燃料電池スタックへの前記酸化剤ガスの目標供給量を設定し、前記目標供給量の前記酸化剤ガスを前記酸化剤ガス供給機に供給させ、前記目標供給量に応じて前記バイパス弁の開度を調整する、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、
   前記制御装置は、圧力および発電量と、前記酸化剤ガスの供給量との関係を示すマップを用いて、前記目標圧力および前記目標発電量に対応する前記酸化剤ガスの供給量を取得し、前記酸化剤ガスの供給量と、前記目標発電量に要する酸化剤ガス量とのいずれか大きい方を、前記目標供給量として設定する、燃料電池システム。
3. 請求項２に記載の燃料電池システムであって、
   前記制御装置は、所定周期で前記目標供給量を設定し、
   今回取得された前記酸化剤ガスの供給量が前記酸化剤ガス量よりも大きく、かつ、今回取得された前記酸化剤ガスの供給量が１つ前に設定された前記目標供給量に比べて大きい場合、前記制御装置は、１つ前に設定された前記目標供給量を、今回の前記目標供給量として設定する、燃料電池システム。
4. 請求項１または２に記載の燃料電池システムであって、
   前記目標供給量が、前記目標発電量に要する酸化剤ガス量に比べて大きい場合に、前記制御装置は、前記目標供給量と前記目標発電量に要する酸化剤ガス量との差分に対応する開度に、前記バイパス弁を設定する、燃料電池システム。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載の燃料電池システムであって、
   前記目標圧力に対応する開度以下に前記排出路封止弁の開度が設定されても、前記酸化剤ガス流路の圧力が前記目標圧力に達しない場合、もしくは、前記目標圧力に対応する開度が、前記排出路封止弁の下限開度を下回る場合に、前記制御装置は、圧力および発電量と、前記酸化剤ガスの供給量との関係を示すマップを用いて取得された、前記目標圧力および前記目標発電量に対応する前記酸化剤ガスの供給量を前記目標供給量として設定する、燃料電池システム。
   

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