特開 2024-40761 燃料電池システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024040761

(43)【公開日】2024-03-26

(54)【発明の名称】燃料電池システム

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04746 20160101AFI20240318BHJP

   H01M 8/04313 20160101ALI20240318BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20240318BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04746

H01M8/04313

H01M8/10 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022145324

(22)【出願日】2022-09-13

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】立川 克之

(72)【発明者】

【氏名】富本 尚也

(72)【発明者】

【氏名】中村 健

(72)【発明者】

【氏名】垣見 洋輔

(72)【発明者】

【氏名】明本 斉

【テーマコード（参考）】

5H126

5H127

【Ｆターム（参考）】

5H126BB06

5H127AA06

5H127AB04

5H127AC03

5H127AC11

5H127BA02

5H127BA22

5H127BA28

5H127BA33

5H127BA39

5H127BA57

5H127BA58

5H127BA59

5H127BB02

5H127BB12

5H127BB37

5H127BB39

5H127BB40

5H127DB37

5H127DC32

5H127EE19

5H127FF10

(57)【要約】

【課題】燃料電池スタックでの生成水の溜まりに起因して燃料電池スタックの発電量に影響が生じることを抑制する。
【解決手段】燃料電池システム２０は、アノードガス及びカソードガスが供給されることによって発電する燃料電池スタック２２と、燃料電池スタック２２での発電によって生成された生成水Ｗが燃料電池スタック２２から排出される排出流路３７と、排出流路３７に設けられる調圧弁４１と、調圧弁４１の開度を調整する制御部８０と、を備える。排出流路３７のうち、調圧弁４１より上流側の部分を上流流路３８とすると、制御部８０は、燃料電池スタック２２及び上流流路３８に貯留される生成水Ｗの貯留量を取得する貯留量取得手段を有し、貯留量取得手段によって取得された貯留量が所定貯留量以上である場合に調圧弁４１の開度を増大させる開度増大制御を実施する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

アノードガス及びカソードガスが供給されることによって発電する燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックでの発電によって生成された生成水が前記燃料電池スタックから排出される排出流路と、
前記排出流路に設けられる調圧弁と、
前記調圧弁の開度を調整する制御部と、を備える燃料電池システムであって、
前記排出流路のうち、前記調圧弁より上流側の部分を上流流路とすると、
前記制御部は、前記燃料電池スタック及び前記上流流路に貯留される前記生成水の貯留量を取得する貯留量取得手段を有し、前記貯留量取得手段によって取得された前記貯留量が所定貯留量以上である場合に前記調圧弁の開度を増大させる開度増大制御を実施することを特徴とする燃料電池システム。

【請求項2】

前記貯留量取得手段は、サンプリング周期内で前記燃料電池スタックによって生成された前記生成水の生成量に前記調圧弁の開度が大きいほど小さくなる係数を乗算して前記貯留量の増大量を取得する増大量取得処理と、前記増大量取得処理によって取得された前記増大量を積算して前記貯留量を取得する貯留量取得処理と、を前記サンプリング周期毎で繰り返し行う請求項１に記載の燃料電池システム。

【請求項3】

前記排出流路には、前記燃料電池スタックに供給された前記カソードガスが前記燃料電池スタックから排出され、
前記燃料電池システムは、前記燃料電池スタックへの前記カソードガスの供給量を調整する調整手段を備え、
前記制御部は、前記開度増大制御の実施中に、前記供給量が所定供給量以上になるように前記調整手段を制御する請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載の燃料電池システムは、燃料電池スタックと、排出流路と、排出流路に設けられる調圧弁と、を備える。燃料電池スタックは、アノードガス及びカソードガスが供給されることによって発電する。排出流路には、燃料電池スタックでの発電によって生成された生成水が燃料電池スタックから排出される。燃料電池スタックの内圧を高めるために、調圧弁の開度が小さくされる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１０７５０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

調圧弁の開度が小さくされるとき、調圧弁の開度によっては、排出流路のうち調圧弁よりも上流側から下流側に生成水が流れにくくなることにより、生成水が燃料電池スタックに溜まるおそれがある。燃料電池スタックに多量の生成水が溜まると、燃料電池スタックの発電量に影響が及ぶおそれがある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決する燃料電池システムは、アノードガス及びカソードガスが供給されることによって発電する燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックでの発電によって生成された生成水が前記燃料電池スタックから排出される排出流路と、前記排出流路に設けられる調圧弁と、前記調圧弁の開度を調整する制御部と、を備える燃料電池システムであって、前記排出流路のうち、前記調圧弁より上流側の部分を上流流路とすると、前記制御部は、前記燃料電池スタック及び前記上流流路に貯留される前記生成水の貯留量を取得する貯留量取得手段を有し、前記貯留量取得手段によって取得された前記貯留量が所定貯留量以上である場合に前記調圧弁の開度を増大させる開度増大制御を実施することを特徴とする。

【0006】

上記構成によれば、制御部による開度増大制御の実施に伴って、燃料電池スタック及び上流流路に貯留された生成水が、排出流路のうちで調圧弁よりも下流側の部分に排出される。これにより、燃料電池スタックでの生成水の溜まりを解消できる。したがって、燃料電池スタックでの生成水の溜まりに起因して燃料電池スタックの発電量に影響が生じることを抑制できる。

【0007】

燃料電池システムにおいて、前記貯留量取得手段は、サンプリング周期内で前記燃料電池スタックによって生成された前記生成水の生成量に前記調圧弁の開度が大きいほど小さくなる係数を乗算して前記貯留量の増大量を取得する増大量取得処理と、前記増大量取得処理によって取得された前記増大量を積算して前記貯留量を取得する貯留量取得処理と、を前記サンプリング周期毎で繰り返し行ってもよい。

【0008】

上記構成によれば、調圧弁の開度が反映された貯留量を用いることができるため、開度増大制御による調圧弁の開度の増大をより適切なタイミングで行える。
燃料電池システムにおいて、前記排出流路には、前記燃料電池スタックに供給された前記カソードガスが前記燃料電池スタックから排出され、前記燃料電池システムは、前記燃料電池スタックへの前記カソードガスの供給量を調整する調整手段を備え、前記制御部は、前記開度増大制御の実施中に、前記供給量が所定供給量以上になるように前記調整手段を制御してもよい。

【0009】

上記構成によれば、燃料電池スタックから排出流路に排出されるカソードガスによって、燃料電池スタック及び上流流路から、排出流路のうちで調圧弁よりも下流側の部分へと生成水の排出が促される。したがって、燃料電池スタックでの生成水の溜まりを早期に解消できる。

【発明の効果】

【0010】

この発明によれば、燃料電池スタックでの生成水の溜まりに起因して燃料電池スタックの発電量に影響が生じることを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】燃料電池システムを示す模式図である。

【図2】燃料電池システムの一部を示す断面図である。

【図3】排水制御の処理手順を示すフローチャートである。

【図4】（ａ）は生成水の貯留量を示す図、（ｂ）は調圧弁の開度を示す図、（ｃ）はカソードガスの量を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、燃料電池システムを具体化した実施形態について図面にしたがって説明する。
図１に示すように、産業車両１０は、負荷１１と、電力変換部１２と、キースイッチ１３と、燃料電池システム２０と、を備える。産業車両１０は、例えば、フォークリフト又はトーイングトラクタである。

【0013】

負荷１１は、電力によって駆動する装置である。負荷１１は、例えば、電力によって駆動する電動機である。この電動機の駆動によって産業車両１０は走行する。
電力変換部１２は、燃料電池システム２０から電力変換部１２に入力された電力を変換して出力する。電力変換部１２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ、及びインバータを含む。電力変換部１２から出力された電力は負荷１１に供給される。これにより負荷１１は駆動する。

【0014】

キースイッチ１３は、産業車両１０のユーザによって操作される。ユーザによる操作によって、キースイッチ１３はオンとオフとで切り替えられる。以下の説明において、キースイッチ１３がオフされることをキーオフと称し、キースイッチ１３がオンされることをキーオンと称する場合がある。

【0015】

＜燃料電池システム＞
燃料電池システム２０は、例えば、カソード系３０と、アノード系６０と、希釈器６９と、を有する。燃料電池システム２０は、燃料電池スタック２２と、制御部８０と、を備える。

【0016】

燃料電池スタック２２は、複数の燃料電池セル２２ａをスタック化したものである。燃料電池セル２２ａは、例えば、固体分子型燃料電池である。複数の燃料電池セル２２ａは、筐体２１に収容される。燃料電池スタック２２は、アノードガス及びカソードガスが供給されることによって発電する。燃料電池セル２２ａは、アノードガスが供給されるアノード極と、カソードガスが供給されるカソード極と、アノード極とカソード極との間に配置されている電解質膜と、を備える。燃料電池セル２２ａは、セパレータによって挟まれている。

【0017】

燃料電池セル２２ａのアノード極においては、以下式１で示す化学反応が起こる。

Ｈ_２→２Ｈ^＋＋２ｅ^－…（式１）

燃料電池セル２２ａのカソード極においては、以下式２で示す化学反応が起こる。

【0018】

１／２Ｏ_２＋２Ｈ^＋＋２ｅ^－→Ｈ_２Ｏ…（式２）

上記式１、式２より、燃料電池セル２２ａにおいては以下式３で示す化学反応が起こることになる。

【0019】

Ｈ_２＋１／２Ｏ_２→Ｈ_２Ｏ…（式３）

上記式３に示すように、燃料電池セル２２ａにおいては、発電に伴って生成水Ｗが生成される。生成水Ｗとは、燃料電池スタック２２での発電によって生成される水である。

【0020】

カソード系３０は、カソード流路３０ａを備える。カソード流路３０ａは、筐体２１の内部に位置するカソード内部流路２３を備える。カソード内部流路２３にはカソードガスが流れる。カソード内部流路２３の一部は、例えば、各燃料電池セル２２ａにおけるカソード極に向かい合うセパレータに設けられている。

【0021】

筐体２１には、供給口２４が形成されている。カソードガスは、供給口２４からカソード内部流路２３に供給される。筐体２１には、排出口２５が形成されている。カソードガスは、排出口２５からカソード内部流路２３外に排出される。

【0022】

アノード系６０は、アノード流路６０ａを備える。アノード流路６０ａは、筐体２１の内部に位置するアノード内部流路２６を備える。アノード内部流路２６にはアノードガスが流れる。アノード内部流路２６は、例えば、各燃料電池セル２２ａにおけるアノード極に向かい合うセパレータに設けられている。

【0023】

筐体２１には、アノード供給口２７が形成されている。アノードガスは、アノード供給口２７からアノード内部流路２６に供給される。筐体２１には、アノード排出口２８が形成されている。アノードガスは、アノード排出口２８からアノード内部流路２６外に排出される。

【0024】

アノード内部流路２６を流れるアノードガスと、カソード内部流路２３を流れるカソードガスと、が反応することにより、燃料電池スタック２２は発電を行う。言い換えると、燃料電池スタック２２は、アノード流路６０ａに供給されたアノードガスとカソード流路３０ａに供給されたカソードガスとの反応によって発電を行う。なお、カソードガスは、酸化剤ガスである。酸化剤ガスとしては、例えば、空気中の酸素を挙げることができる。アノードガスは、燃料ガスである。燃料ガスとしては、例えば、水素ガスを挙げることができる。

【0025】

アノード系６０は、タンク６１と、アノードガス供給部６２と、気液分離器６５と、循環ポンプ６６と、アノード排水弁６７と、を備える。アノード流路６０ａは、供給路６３と、循環路６４と、を備える。

【0026】

タンク６１は、アノードガスを貯留している。アノードガス供給部６２には、タンク６１からアノードガスが供給される。アノードガス供給部６２は、燃料電池スタック２２に供給されるアノードガスの量を調整するための部材である。燃料電池スタック２２に供給されるアノードガスの量は、アノードガス供給部６２を制御することで調整可能である。アノードガス供給部６２としては、例えば、インジェクタなどの電磁弁を用いることができる。

【0027】

供給路６３は、アノードガス供給部６２とアノード供給口２７とを接続している。アノードガス供給部６２から噴射されたアノードガスは、供給路６３を通じて燃料電池スタック２２に供給される。

【0028】

循環路６４は、アノード排出口２８と供給路６３とを接続している。循環路６４には、アノード排ガスが流れる。アノード排ガスは、未反応のアノードガスと、燃料電池スタック２２での発電によって生成された生成水Ｗと、を含む。循環路６４は、アノード排ガスに含まれる未反応のアノードガスを供給路６３に戻すための通路である。

【0029】

気液分離器６５は、循環路６４に設けられている。気液分離器６５は、アノード排ガスをアノードガスと生成水Ｗとに分離する。アノード排ガスから分離された生成水Ｗは、気液分離器６５に貯留される。

【0030】

循環ポンプ６６は、循環路６４に設けられている。循環ポンプ６６は、気液分離器６５によってアノード排ガスから分離されたアノードガスを供給路６３に供給する。これにより、アノードガスが循環する。

【0031】

アノード排水弁６７は、気液分離器６５に接続されている。アノード排水弁６７は、開状態と閉状態に切り替えられる。アノード排水弁６７が開状態になると、気液分離器６５から生成水Ｗが排出される。アノード排水弁６７は、気液分離器６５に貯留される生成水Ｗの量が閾値を上回った場合に閉状態から開状態に切り替えられてもよい。アノード排水弁６７は、所定の時間間隔毎に閉状態から開状態に切り替えられてもよい。

【0032】

気液分離器６５は、希釈器６９に接続されている。アノード排水弁６７が開状態になると、気液分離器６５に貯留された生成水Ｗ及びアノード排ガスが希釈器６９に供給される。

【0033】

希釈器６９には、気液分離器６５から排出されたアノード排ガス、及び燃料電池スタック２２から排出されたカソード排ガスが流入する。希釈器６９は、流入したアノード排ガスをカソード排ガスで希釈する。希釈器６９は、アノード排ガスにおける水素ガスの濃度を低下させる。希釈器６９は、水素ガスの濃度を低下させた排出ガスをガス排出路７０に排出する。ガス排出路７０からは、排出ガスが排出される。

【0034】

カソード系３０は、カソードガス吸入口３１と、電動圧縮機３２と、インタークーラ３３と、封止弁４０と、調圧弁４１と、を備える。言い換えると、燃料電池システム２０は、調圧弁４１を備える。燃料電池システム２０は、調整手段としての電動圧縮機３２を備える。カソード流路３０ａは、供給流路３４と、排出流路３７と、を備える。言い換えると、燃料電池システム２０は、排出流路３７を備える。

【0035】

カソードガス吸入口３１は、燃料電池システム２０にカソードガスを吸入するための吸入口である。カソードガスとして空気中の酸素を用いる場合、カソードガス吸入口３１は大気に開放されていてもよい。カソードガス吸入口３１は、カソードガスを貯蔵するガスボンベに接続されていてもよい。

【0036】

電動圧縮機３２は、電動モータによって駆動する。電動圧縮機３２は、燃料電池スタック２２へのカソードガスの供給量を調整する。詳細には、電動圧縮機３２は、カソードガス吸入口３１から供給されるカソードガスを圧縮して燃料電池スタック２２に供給する。燃料電池スタック２２に供給されるカソードガスの量は、電動圧縮機３２を制御することで調整可能である。カソードガスは、カソードガス吸入口３１から不図示のエアクリーナを通って電動圧縮機３２に供給されてもよい。電動圧縮機３２から燃料電池スタック２２に供給されたカソードガスは、カソード内部流路２３を流れる。

【0037】

インタークーラ３３には、電動圧縮機３２から吐出されたカソードガスが供給される。インタークーラ３３は、電動圧縮機３２から供給されたカソードガスを冷却する。燃料電池スタック２２に供給されるカソードガスは、インタークーラ３３によって冷却された後のカソードガスである。

【0038】

供給流路３４は、カソード流路３０ａのうち、カソード内部流路２３よりも上流側に位置する部分である。供給流路３４は、電動圧縮機３２と筐体２１の供給口２４とを接続している。供給流路３４は、第１供給流路３５と、第２供給流路３６と、を含む。第１供給流路３５は、電動圧縮機３２とインタークーラ３３とを接続している。第２供給流路３６は、インタークーラ３３と筐体２１の供給口２４とを接続している。

【0039】

封止弁４０は、供給流路３４に設けられている。本実施形態の封止弁４０は、第２供給流路３６に設けられている。封止弁４０は、第１供給流路３５に設けられていてもよい。封止弁４０は、例えば供給流路３４を封止するバタフライ弁である。封止弁４０は、開状態と閉状態とに切り替えられる。封止弁４０が開状態になると、供給流路３４を介してカソード内部流路２３にカソードガスが供給される。封止弁４０が閉状態になると、カソード内部流路２３が封止される。

【0040】

燃料電池システム２０は、開度センサ５８と、電流センサ５９と、を備える。開度センサ５８は、調圧弁４１の開度を検出する。開度センサ５８としては、例えば、ホール素子を用いることができる。開度センサ５８としては、エンコーダを用いてもよい。電流センサ５９は、燃料電池スタック２２の出力電流Ｅを測定する。

【0041】

＜排出流路＞
排出流路３７は、カソード流路３０ａのうち、カソード内部流路２３よりも下流側に位置する部分である。排出流路３７は、筐体２１の排出口２５を介して筐体２１の内部と連通している。排出流路３７は、排出口２５と希釈器６９とを接続している。

【0042】

排出流路３７は、カソード排ガスが流れる流路である。カソード排ガスは、燃料電池スタック２２から排出されるカソードガスであって、生成水Ｗを含んだカソードガスである。言い換えると、排出流路３７は、燃料電池スタック２２での発電によって生成された生成水Ｗが燃料電池スタック２２から排出される。排出流路３７には、燃料電池スタック２２に供給されたカソードガスが燃料電池スタック２２から排出される。カソード排ガスは、排出流路３７から希釈器６９に排出される。希釈器６９は、気液分離器６５から供給されたアノード排ガスをカソード排ガスによって希釈して大気中に排出する。

【0043】

調圧弁４１は、排出流路３７に設けられている。排出流路３７のうち、調圧弁４１よりも上流側の部分を上流流路３８とする。排出流路３７のうち、調圧弁４１よりも下流側の部分を下流流路３９とする。上流流路３８は、燃料電池スタック２２に接続されている。上流流路３８は、筐体２１の排出口２５と調圧弁４１とを接続している。下流流路３９は、調圧弁４１と希釈器６９とを接続している。

【0044】

図２では、水平方向のうちの一方向をＸ軸で示している。以下では、水平方向を水平方向Ｘともいい、重力方向を重力方向Ｚともいう。水平方向Ｘと重力方向Ｚとは互いに直交する。

【0045】

図２に示すように、排出流路３７のうち、上流流路３８は、排出口２５から水平方向Ｘに延びている。排出流路３７のうち、下流流路３９は、下流流路３９の下流の部分ほど重力方向Ｚの下方に位置するように、水平方向Ｘに対して傾くように延びている。

【0046】

＜調圧弁＞
調圧弁４１は、例えばバタフライ弁である。調圧弁４１の開度が調整されることにより、燃料電池スタック２２の内圧が調整される。調圧弁４１の開度が小さいほど、燃料電池スタック２２の内圧が高まる。調圧弁４１が全閉にされると、カソード内部流路２３が封止される。調圧弁４１は、例えば、シール部材４４と、弁体４８と、回転軸５１と、を有する。

【0047】

シール部材４４は、排出流路３７に設けられている。シール部材４４は、例えば、ゴム製である。シール部材４４は、例えば円環状である。シール部材４４は、座面４４ａを有する。座面４４ａは、シール部材４４の内周面である。弁体４８は、排出流路３７に設けられている。弁体４８は、本体４９と、連結部５０と、を備える。本体４９は、例えば板状である。

【0048】

回転軸５１は、連結部５０に設けられている。回転軸５１の回転に伴い弁体４８が回転することによって、調圧弁４１の開度が調整される。調圧弁４１が全閉の場合、弁体４８がシール部材４４と密着する。これによってカソード内部流路２３が封止される。シール部材４４は、弁体４８をシールする。不図示の駆動装置によって回転軸５１が回転することにより、弁体４８が回転する。駆動装置を制御することによって、調圧弁４１の開度は調整可能である。

【0049】

図２に二点鎖線で示す弁体４８のように、弁体４８が座面４４ａから離れることにより、調圧弁４１の開度は大きくなる。調圧弁４１において、座面４４ａに対して弁体４８が近づくことで開度が小さくなる。調圧弁４１は、弁体４８が回転することで座面４４ａに対して弁体４８が近づく。

【0050】

排出流路３７の流路断面積のうち、弁体４８と座面４４ａの間でガスが流れる部分の断面積のことを、以下では調圧弁４１の有効断面積とも称する。有効断面積は、座面４４ａに対して弁体４８が近づくほど小さくなる。すなわち、調圧弁４１の開度が小さくなるほど、調圧弁４１の有効断面積は小さくなる。

【0051】

調圧弁４１には、調圧弁４１の開度が座面４４ａに弁体４８が接する開度であって調圧弁４１が全閉ではない領域が存在する。この領域を、以下では低開度領域とも称する。弁体４８が座面４４ａから離れた位置から座面４４ａに対して近づくように移動した後、弁体４８が座面４４ａに接することで、調圧弁４１の開度は低開度領域の開度となる。

【0052】

弁体４８が座面４４ａから離れた位置から座面４４ａに接したタイミングにおいては、弁体４８の周縁部のうちで、弁体４８の周方向の一部が座面４４ａに接する。そのため、低開度領域においては、弁体４８の周縁部のうちで座面４４ａに接していない部分と座面４４ａとの間にてガスの通過が可能であるため、調圧弁４１の有効断面積は０（ゼロ）ではない。

【0053】

低開度領域において、調圧弁４１の開度が小さく変更されると、弁体４８は座面４４ａを押圧しながら移動する。このとき、シール部材４４は、弁体４８からの押圧を受けて変形する。これにより、低開度領域において調圧弁４１の開度が小さくなるほど、弁体４８の周縁部のうちで座面４４ａに接する部分の割合が増えるため、調圧弁４１の有効断面積が小さくなる。調圧弁４１の開度が全閉となると、図２に実線で示す弁体４８のように、弁体４８の周縁部の全体が座面４４ａに接することにより、調圧弁４１の有効断面積は０（ゼロ）となる。

【0054】

低開度領域に含まれる調圧弁４１の開度の中で、最も大きい開度を第１開度Ａ１とする。第１開度Ａ１は、座面４４ａに弁体４８が接する開度であって弁体４８と座面４４ａの間でカソードガスが流れる開度である。

【0055】

調圧弁４１の開度が第１開度Ａ１以下であるとき、調圧弁４１による有効断面積が小さいために、燃料電池スタック２２にて生成された生成水Ｗが上流流路３８から下流流路３９に通過しにくくなる。そのため、調圧弁４１の開度が第１開度Ａ１以下であるとき、燃料電池スタック２２及び上流流路３８に生成水Ｗが貯留される。なお、燃料電池スタック２２に貯留される生成水Ｗとは、筐体２１の内部に貯留される生成水Ｗのことである。燃料電池スタック２２及び上流流路３８に貯留される生成水Ｗの貯留量を以下では貯留量Ｗｔともいう。

【0056】

＜制御部＞
図１に示すように、制御部８０は、プロセッサ８１と、記憶部８２と、を備える。記憶部８２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）を含む。記憶部８２は、処理をプロセッサ８１に実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。記憶部８２、すなわち、コンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。制御部８０は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェア回路によって構成されていてもよい。処理回路である制御部８０は、コンピュータプログラムに従って動作する１つ以上のプロセッサ８１、ＡＳＩＣやＦＰＧＡ等の１つ以上のハードウェア回路、或いは、それらの組み合わせを含み得る。

【0057】

制御部８０は、例えば、燃料電池スタック２２の出力電力［ｋＷ］を制御する。燃料電池スタック２２の出力電力は、燃料電池スタック２２に供給されるカソードガスの量と、燃料電池スタック２２に供給されるアノードガスの量と、によって変化する。燃料電池スタック２２の出力電力は、燃料電池スタック２２の発電電力である。制御部８０は、アノードガス供給部６２を制御することで、燃料電池スタック２２へのアノードガスの供給量を制御する。制御部８０は、電動圧縮機３２を制御することで、燃料電池スタック２２へのカソードガスの供給量を制御する。燃料電池スタック２２へのカソードガスの供給量を、以下では供給量Ｇともいう。

【0058】

制御部８０は、燃料電池スタック２２の発電についての制御を行う。制御部８０は、燃料電池スタック２２の発電状態と発電停止状態とを切り替える。発電状態は、低負荷発電状態、中負荷発電状態、及び高負荷発電状態を含む。制御部８０は、燃料電池スタック２２の発電状態を遷移させることで、燃料電池スタック２２の発電電力を段階的に変化させることができる。

【0059】

制御部８０は、燃料電池スタック２２の発電電力の目標値である目標電力Ｅｔを変更することにより、燃料電池スタック２２の発電状態を切り替えている。燃料電池スタック２２は、第１目標電力Ｅ１と、第２目標電力Ｅ２と、を含む複数の目標電力Ｅｔに切り替えられながら発電している。詳細には、燃料電池スタック２２を高負荷発電状態に制御するとき、制御部８０は目標電力Ｅｔを第１目標電力Ｅ１として制御を行う。燃料電池スタック２２を中負荷発電状態に制御するとき、制御部８０は目標電力Ｅｔを第２目標電力Ｅ２として制御を行う。燃料電池スタック２２を低負荷発電状態に制御するとき、制御部８０は目標電力Ｅｔを第３目標電力Ｅ３として制御を行う。第３目標電力Ｅ３は、第２目標電力Ｅ２よりも小さい。第３目標電力Ｅ３は、例えば、３［ｋＷ］である。第２目標電力Ｅ２は、例えば、５［ｋＷ］である。第２目標電力Ｅ２は第１目標電力Ｅ１よりも小さい。第１目標電力Ｅ１は、例えば、８［ｋＷ］である。制御部８０は、目標電力Ｅｔに応じて、燃料電池スタック２２に供給されるカソードガスの量と、燃料電池スタック２２に供給されるアノードガスの量と、を変更する。

【0060】

制御部８０は、例えば、封止弁４０の開度を制御する。制御部８０は、キースイッチ１３のオンとオフとを判定可能である。例えば、キースイッチ１３がオンになった場合、キースイッチ１３がオンになったことが産業車両１０に搭載された不図示の車両制御装置から制御部８０に通知される。同様に、キースイッチ１３がオフになった場合、キースイッチ１３がオフになったことが車両制御装置から制御部８０に通知される。これにより、制御部８０は、キースイッチ１３のオンとオフとを判定することができる。なお、キースイッチ１３のオンとオフは、制御部８０に直接認識されるようにしてもよい。

【0061】

図２に示すように、制御部８０は、調圧弁４１の開度を調整する。制御部８０は、駆動装置を駆動することにより、弁体４８を移動させて調圧弁４１の開度を調整することができる。

【0062】

図１に示すように、制御部８０は、産業車両１０がキーオフされると、アノードガスの供給、及びカソードガスの供給を停止することによって燃料電池スタック２２の発電を停止する。制御部８０は、アノード内部流路２６を封止することによって、アノードガスの供給を停止する。アノード内部流路２６の封止は、アノード排水弁６７を閉状態に維持することで行われる。

【0063】

制御部８０は、カソード内部流路２３を封止することによって、カソードガスの供給を停止する。カソード内部流路２３の封止は、封止弁４０及び調圧弁４１を閉状態に維持することで行われる。

【0064】

制御部８０は、産業車両１０がキーオンされると、アノードガスの供給、及びカソードガスの供給を行うことによって燃料電池スタック２２の発電を行う。カソードガスの供給が行われる際、制御部８０は、封止弁４０を開状態に維持するとともに、調圧弁４１の開度を調整する。

【0065】

制御部８０は、燃料電池スタック２２の目標電力Ｅｔに基づいて、調圧弁４１の開度を調整する。制御部８０は、例えば、燃料電池スタック２２を高負荷発電状態に制御するとき、調圧弁４１の開度を第１開度Ａ１以下に制御する。例えば、燃料電池スタック２２の発電状態が低負荷発電状態及び中負荷発電状態のいずれかである状態から高負荷発電状態に切り替えられる場合、制御部８０は、調圧弁４１の開度を低開度領域内の開度に変更する。制御部８０は、燃料電池スタック２２を高負荷発電状態に制御する間は、低開度領域内で調圧弁４１の開度を調整する。これにより、制御部８０は、調圧弁４１の開度を第１開度Ａ１以下に制御する。調圧弁４１の開度が第１開度Ａ１以下であるときは、調圧弁４１の開度が第１開度Ａ１より大きいときよりも、燃料電池スタック２２の内圧が高まる。制御部８０は、燃料電池スタック２２の目標電力Ｅｔに応じた指令開度Ａｔに調圧弁４１の開度を調整する。

【0066】

図２に示すように、制御部８０は、燃料電池スタック２２及び上流流路３８に貯留される生成水Ｗを下流流路３９に排水させるための排水制御を行う。排水制御において、制御部８０は、増大量取得処理と、貯留量取得処理と、を行う。制御部８０は、増大量取得処理と、貯留量取得処理と、をサンプリング周期Ｔ毎で繰り返し行う。サンプリング周期Ｔとは、予め設定された一定時間である。サンプリング周期Ｔは、例えば１秒である。また、制御部８０は、調圧弁４１の開度を増大させる開度増大制御を実施する。制御部８０は、増大量取得処理及び貯留量取得処理の実施に際して、調圧弁４１の開度が第１開度Ａ１以下であることを条件に、増大量取得処理及び貯留量取得処理を実施してもよい。制御部８０は、開度センサ５８による検出値に基づいて調圧弁４１の開度に係る判断を行う。

【0067】

＜増大量取得処理＞
増大量取得処理においては、制御部８０は、サンプリング周期Ｔ内で燃料電池スタック２２によって生成された生成水Ｗの生成量Ｗ１に調圧弁４１の開度が大きいほど小さくなる係数Ｃを乗算して貯留量Ｗｔの増大量Ｗ２を取得する。詳細には、増大量取得処理において、制御部８０は、まず以下式４を用いて生成水Ｗの生成量Ｗ１を算出する。

【0068】

Ｗ１＝｛Ｅ／（９６４８５×２）｝×１８×６０×Ｎ…（式４）

上記式４において、出力電流Ｅは、電流センサ５９によって測定された燃料電池スタック２２の出力電流Ｅである。式４による生成量Ｗ１の算出を行う度に、そのときに電流センサ５９によって測定された出力電流Ｅが用いられる。上記式４において、「９６４８５」はファラデー定数（Ｃ／ｍｏｌ）を示し、「２」は式２での電子価数である。上記式４において、「１８」は水の質量（ｇ／ｍｏｌ）を示し、「６０」は生成量Ｗ１を１分間（６０秒）に生成される生成水Ｗの量として算出するための値である。上記式４において、「Ｎ」は、燃料電池スタック２２における燃料電池セル２２ａの個数を示す。

【0069】

上記式４を用いて算出される生成量Ｗ１は、サンプリング周期Ｔの間で燃料電池スタック２２によって生成された生成水Ｗの量に相当する。上記式４によって算出される生成量Ｗ１の単位は「ｇ／ｍｉｎ」である。生成水Ｗの質量が大きいほど生成水Ｗの体積も大きくなるため、以下では体積を示す値として上記生成量Ｗ１を取り扱う。なお、上記式４で算出された値に基づいて生成水Ｗの体積を算出し、算出された体積を生成量Ｗ１として取り扱ってもよい。

【0070】

次に、制御部８０は、上記式４にて算出された生成量Ｗ１に係数Ｃを乗算することにより増大量Ｗ２を算出する。なお、調圧弁４１の開度が大きいほど、上流流路３８から下流流路３９へと生成水Ｗが流れやすくなる。そのため、調圧弁４１の開度が大きいほど、燃料電池スタック２２によって生成された生成水Ｗの生成量Ｗ１のうち、燃料電池スタック２２及び上流流路３８に貯留される割合が小さくなる。係数Ｃは、調圧弁４１の開度が大きいほど小さくなる値である。そのため、生成量Ｗ１に係数Ｃを乗算することにより算出される増大量Ｗ２は、燃料電池スタック２２によって生成量Ｗ１の生成水Ｗが生成されるときに、燃料電池スタック２２及び上流流路３８に貯留される生成水Ｗの増える量に相当する。なお、係数Ｃは、実験などによって予め設定された値である。制御部８０には、調圧弁４１の開度に応じた係数Ｃが記憶されているとともに、制御部８０は、調圧弁４１の開度に対応する係数Ｃを選択して上記式４の算出に用いてもよい。

【0071】

＜貯留量取得処理＞
貯留量取得処理においては、制御部８０は、増大量取得処理によって取得された増大量Ｗ２を積算して貯留量Ｗｔを取得する。貯留量Ｗｔは、燃料電池スタック２２及び上流流路３８に貯留される生成水Ｗの量である。サンプリング周期Ｔ毎に貯留量取得処理が繰り返し行われることにより、積算された増大量Ｗ２の分だけ貯留量Ｗｔは増える。これにより、制御部８０は、燃料電池スタック２２及び上流流路３８に貯留される生成水Ｗの貯留量Ｗｔを取得する。すなわち、制御部８０は、貯留量Ｗｔを取得する貯留量取得手段を有するものである。貯留量取得手段は、増大量取得処理と、貯留量取得処理と、をサンプリング周期Ｔ毎で繰り返し行うものである。

【0072】

なお、制御部８０に取得された貯留量Ｗｔは、調圧弁４１の開度が第１開度Ａ１より大きくなったことを条件に、制御部８０にてリセットされてもよい。調圧弁４１の開度が第１開度Ａ１より大きい状況下では、燃料電池スタック２２及び上流流路３８に生成水Ｗが貯留されにくい。燃料電池スタック２２及び上流流路３８に生成水Ｗが貯留されていたとしても、調圧弁４１の開度が第１開度Ａ１より大きくなると、生成水Ｗの貯留が解消される。そこで、上記のように制御部８０は、取得された貯留量Ｗｔを調圧弁４１の開度が第１開度Ａ１より大きくなったことを条件にリセットすることにより、実際に貯留された生成水Ｗとの量と貯留量Ｗｔとに差異が生じることを抑制している。

【0073】

＜開度増大制御＞
開度増大制御は、貯留量取得手段としての制御部８０によって取得された貯留量Ｗｔが所定貯留量Ｗｐ以上である場合に調圧弁４１の開度を増大させる制御である。所定貯留量Ｗｐとは、貯留量Ｗｔが所定貯留量Ｗｐである場合に、さらに貯留量Ｗｔが増えると燃料電池スタック２２の発電量に影響が生じるおそれがある値である。所定貯留量Ｗｐは、例えば実験等によって予め設定された値である。なお、貯留量Ｗｔが所定貯留量Ｗｐ未満である間、制御部８０は、開度増大制御による調圧弁４１の開度の増大を行わずに、増大量取得処理及び貯留量取得処理を繰り返し行う。これにより、制御部８０は、増大量取得処理によって取得された増大量Ｗ２を積算して貯留量Ｗｔを取得する。

【0074】

本実施形態の開度増大制御においては、制御部８０は調圧弁４１の開度を指令開度Ａｔから第２開度Ａ２に設定することによって、調圧弁４１の開度を増大させる。第２開度Ａ２とは、第１開度Ａ１よりも大きい開度であって、かつ全開よりも小さい開度である。調圧弁４１の開度が第２開度Ａ２以上になると、上流流路３８から下流流路３９へと生成水Ｗは早期に流れるため、燃料電池スタック２２及び上流流路３８への生成水Ｗの貯留が早期に解消される。第２開度Ａ２は、実験等によって予め設定された値である。第２開度Ａ２は、例えば３０ｄｅｇである。

【0075】

開度増大制御において、制御部８０は、供給量下限値Ｇｓを第１下限値Ｇｓ１から第２下限値Ｇｓ２に変更する。供給量下限値Ｇｓとは、燃料電池スタック２２へ供給されるカソードガスの供給量Ｇの下限値である。開度増大制御が行われないとき、供給量下限値Ｇｓは第１下限値Ｇｓ１に設定されている。本実施形態の第１下限値Ｇｓ１は、０（ゼロ）である。貯留量Ｗｔが所定貯留量Ｗｐ以上であるとともに調圧弁４１の開度が第２開度Ａ２以上である状況下で、供給量Ｇが第２下限値Ｇｓ２以上に設定されると、燃料電池スタック２２から排出流路３７にカソードガスが多量に流れる。これにより、上流流路３８から下流流路３９への生成水Ｗの流れを促すことができる。なお、第２下限値Ｇｓ２は、実験等によって予め設定された値であって、所定供給量に相当する値である。

【0076】

制御部８０は、指令値である供給量Ｇが供給量下限値Ｇｓを下回った場合、燃料電池スタック２２に供給するカソードガスの量を供給量下限値Ｇｓに制御する。第１下限値Ｇｓ１は０（ゼロ）であるため、供給量下限値Ｇｓが第１下限値Ｇｓ１に設定されているとき、制御部８０は、燃料電池スタック２２に供給するカソードガスの量を供給量Ｇに制御する。開度増大制御の実施中には、供給量下限値Ｇｓが第２下限値Ｇｓ２に設定される。そのため、開度増大制御の実施中において、供給量Ｇが第２下限値Ｇｓ２を下回る値であるときは、燃料電池スタック２２に供給するカソードガスの量が第２下限値Ｇｓ２に制御される。開度増大制御の実施中において、供給量Ｇが第２下限値Ｇｓ２以上の値であるときは、燃料電池スタック２２に供給するカソードガスの量が第２下限値Ｇｓ２以上の供給量Ｇに制御される。こうして、制御部８０は、開度増大制御の実施中に、供給量Ｇが所定供給量としての第２下限値Ｇｓ２以上になるように調整手段としての電動圧縮機３２を制御する。

【0077】

制御部８０は、開度増大制御において、第２開度Ａ２への調圧弁４１の開度の設定と、第２下限値Ｇｓ２への供給量下限値Ｇｓの設定と、を所定時間Ｔｐの間だけ継続させる。所定時間Ｔｐとは、貯留量Ｗｔが所定貯留量Ｗｐ以上であるときに、上記の調圧弁４１の開度及び供給量下限値Ｇｓの設定が所定時間Ｔｐだけ継続されると、燃料電池スタック２２及び上流流路３８での生成水Ｗの貯留が解消される時間である。所定時間Ｔｐは、実験等によって予め設定された値である。

【0078】

制御部８０は、開度増大制御において、上記の調圧弁４１の開度及び供給量下限値Ｇｓの設定を所定時間Ｔｐの間だけ継続させた後、調圧弁４１の開度を指令開度Ａｔに設定するとともに供給量下限値Ｇｓを第１下限値Ｇｓ１に設定する。これにより、制御部８０は、調圧弁４１の開度及び電動圧縮機３２の制御を、開度増大制御の開始前と同様に行う。開度増大制御の実行後、制御部８０は、貯留量Ｗｔをリセットする。

【0079】

＜排水制御の処理手順＞
以下に制御部８０によって行われる排水制御の処理手順の一例について、図３を用いて説明する。図３に示す排水制御の処理は、例えば、キーオンされたことを条件に、サンプリング周期Ｔ毎に繰り返し行われる。

【0080】

図３に示すように、排水制御が開始されると、制御部８０は、調圧弁４１の開度が第１開度Ａ１以下であるか否かを判断する（ステップＳ１１０）。調圧弁４１の開度が第１開度Ａ１より大きいと判断すると（ステップＳ１１０：ＮＯ）、制御部８０は貯留量Ｗｔをリセットした後（ステップＳ２１０）、本制御を終了する。

【0081】

調圧弁４１の開度が第１開度Ａ１以下であると判断すると（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、制御部８０は生成量Ｗ１を取得する（ステップＳ１２０）。ステップＳ１２０の処理を行った後、制御部８０は、増大量Ｗ２を取得する（ステップＳ１３０）。ステップＳ１３０の処理を行った後、制御部８０は、記憶された貯留量Ｗｔに増大量Ｗ２を加算させる（ステップＳ１４０）。

【0082】

ステップＳ１４０の処理を行った後、制御部８０は、貯留量Ｗｔが所定貯留量Ｗｐ以上であるか否かを判断する（ステップＳ１５０）。貯留量Ｗｔが所定貯留量Ｗｐ未満であると判断すると（ステップＳ１５０：ＮＯ）、制御部８０は本制御を終了する。貯留量Ｗｔが所定貯留量Ｗｐ以上であると判断すると（ステップＳ１５０：ＹＥＳ）、制御部８０は調圧弁４１の開度を第２開度Ａ２に設定する（ステップＳ１６０）。ステップＳ１６０の処理を行った後、制御部８０は供給量下限値Ｇｓを第２下限値Ｇｓ２に設定する（ステップＳ１７０）。

【0083】

ステップＳ１７０の処理を行った後、制御部８０は、ステップＳ１７０の処理が行われてから所定時間Ｔｐが経過したか否かを判断する（ステップＳ１８０）。所定時間Ｔｐが経過していないと判断すると（ステップＳ１８０：ＮＯ）、制御部８０はステップＳ１８０の処理を繰り返し実行する。制御部８０は、所定時間Ｔｐが経過していないと判断する間は（ステップＳ１８０：ＮＯ）、ステップＳ１８０の処理を繰り返し実行する。

【0084】

所定時間Ｔｐが経過したと判断すると（ステップＳ１８０：ＹＥＳ）、制御部８０は、調圧弁４１の開度を指令開度Ａｔに設定する（ステップＳ１９０）。ステップＳ１９０の処理を行った後、制御部８０は、供給量下限値Ｇｓを第１下限値Ｇｓ１に設定する（ステップＳ２００）。ステップＳ２００の処理の後、制御部８０は、貯留量Ｗｔをリセットした後（ステップＳ２１０）、本制御を終了する。

【0085】

図３に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１２０及びステップＳ１３０が増大量取得処理に相当し、ステップＳ１４０が貯留量取得処理に相当する。図３に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１５０、ステップＳ１６０、ステップＳ１７０、ステップＳ１８０、ステップＳ１９０、及びステップＳ２００が開度増大制御に相当する。

【0086】

［実施形態の作用］
本実施形態の作用について説明する。
図４は、制御部８０によって排水制御が実行されるときの各種値の時間変化を示す。図４（ａ）は、燃料電池スタック２２及び上流流路３８に貯留された生成水Ｗの量の時間変化を示す。図４（ｂ）は、調圧弁４１の開度の時間変化を示す。図４（ｃ）は、電動圧縮機３２によって供給されるカソードガスの量の時間変化を示す。図４の横軸は時間を示す。なお、図４は、調圧弁４１の開度が第１開度Ａ１以下である状況下での一例を示す。

【0087】

図４に示すように、調圧弁４１の開度が第１開度Ａ１以下の状況下では、燃料電池スタック２２及び上流流路３８に貯留された生成水Ｗの量が時間経過とともに増えていく。このとき、制御部８０は、増大量取得処理及び貯留量取得処理をサンプリング周期Ｔ毎に実施する。これにより、制御部８０に記憶された貯留量Ｗｔは、実際に貯留された生成水Ｗの量と同様に増えていく。

【0088】

第１タイミングＴ１において、制御部８０に記憶された貯留量Ｗｔが所定貯留量Ｗｐ以上になると、制御部８０は、開度増大制御によって調圧弁４１の開度を第２開度Ａ２に設定する。これにより、調圧弁４１の開度が第２開度Ａ２まで増大されるため、燃料電池スタック２２及び上流流路３８に貯留されていた生成水Ｗが下流流路３９に排出される。

【0089】

第１タイミングＴ１において、制御部８０は、供給量下限値Ｇｓを第２下限値Ｇｓ２に設定する。これにより、供給量下限値Ｇｓは、第１下限値Ｇｓ１から第２下限値Ｇｓ２に変更される。図４に示す例では、指令値としての供給量Ｇが第２下限値Ｇｓ２よりも小さい値である。そのため、制御部８０は、電動圧縮機３２によって供給されるカソードガスの量を第２下限値Ｇｓ２に制御する。これにより、上流流路３８から下流流路３９へと流れるカソードガスの量が増大する。

【0090】

第１タイミングＴ１にて行われた調圧弁４１の開度の増大とカソードガスの量の増大とは、第２タイミングＴ２まで継続される。第１タイミングＴ１と第２タイミングＴ２との間の時間は所定時間Ｔｐに相当する。第１タイミングＴ１と第２タイミングＴ２との間で、燃料電池スタック２２及び上流流路３８に貯留されていた生成水Ｗの量が減る。例えば、第２タイミングＴ２までに、燃料電池スタック２２及び上流流路３８に貯留されていた生成水Ｗの量は０（ゼロ）になる。

【0091】

第２タイミングＴ２において、制御部８０は、調圧弁４１の開度を指令開度Ａｔに設定する。これにより、図４に示す例では、調圧弁４１の開度が小さくなる。第２タイミングＴ２において、制御部８０は、供給量下限値Ｇｓを第１下限値Ｇｓ１に設定する。これにより、供給量下限値Ｇｓは、第２下限値Ｇｓ２から第１下限値Ｇｓ１に変更される。制御部８０は、電動圧縮機３２によって供給されるカソードガスの量を供給量Ｇに制御する。これにより、図４に示す例では、上流流路３８から下流流路３９へと流れるカソードガスの量が減少する。また、第２タイミングＴ２において、制御部８０は、記憶されていた貯留量Ｗｔをリセットする。

【0092】

［実施形態の効果］
本実施形態の効果について説明する。
（１）制御部８０は、燃料電池スタック２２及び上流流路３８に貯留される生成水Ｗの貯留量Ｗｔを取得する貯留量取得手段を有する。制御部８０は、貯留量取得手段によって取得された貯留量Ｗｔが所定貯留量Ｗｐ以上である場合に調圧弁４１の開度を増大させる開度増大制御を実施する。そのため、制御部８０による開度増大制御の実施に伴って、燃料電池スタック２２及び上流流路３８に貯留された生成水Ｗが、排出流路３７のうちで調圧弁４１よりも下流側の部分である下流流路３９に排出される。これにより、燃料電池スタック２２での生成水Ｗの溜まりを解消できる。したがって、燃料電池スタック２２での生成水Ｗの溜まりに起因して燃料電池スタック２２の発電量に影響が生じることを抑制できる。

【0093】

（２）貯留量取得手段としての制御部８０は、増大量取得処理と、貯留量取得処理と、をサンプリング周期Ｔ毎で繰り返し行う。増大量取得処理において、制御部８０は、サンプリング周期Ｔ内で燃料電池スタック２２によって生成された生成水Ｗの生成量Ｗ１に調圧弁４１の開度が大きいほど小さくなる係数Ｃを乗算して貯留量Ｗｔの増大量Ｗ２を取得する。貯留量取得処理において、制御部８０は、増大量取得処理によって取得された増大量Ｗ２を積算して貯留量Ｗｔを取得する。そのため、調圧弁４１の開度が反映された貯留量Ｗｔを用いることができるため、開度増大制御による調圧弁４１の開度の増大をより適切なタイミングで行える。

【0094】

（３）制御部８０は、開度増大制御の実施中に、供給量Ｇが所定供給量としての第２下限値Ｇｓ２以上になるように調整手段としての電動圧縮機３２を制御する。そのため、燃料電池スタック２２から排出流路３７に排出されるカソードガスによって、燃料電池スタック２２及び上流流路３８から下流流路３９へと生成水Ｗの排出が促される。したがって、燃料電池スタック２２での生成水Ｗの溜まりを早期に解消できる。

【0095】

（４）制御部８０は、燃料電池スタック２２を高負荷発電状態に制御するときに、調圧弁４１の開度を第１開度Ａ１以下に制御する。制御部８０は、調圧弁４１の開度が第１開度Ａ１以下であるときに調圧弁４１の開度を増大させる開度増大制御を実施する。燃料電池スタック２２が高負荷発電状態であるとき、燃料電池セル２２ａの電流電圧特性から、燃料電池スタック２２が中負荷発電状態及び低負荷発電状態であるときよりも低い電圧で燃料電池スタック２２は発電する。そのため、開度増大制御の実施中に、供給量Ｇが所定供給量としての第２下限値Ｇｓ２以上になるように制御部８０が電動圧縮機３２を制御して、燃料電池スタック２２に供給されるカソードガスの量が増大しても、燃料電池スタック２２は高電位になりにくい。したがって、燃料電池スタック２２が高電位になることに伴う燃料電池スタック２２の劣化を抑制しつつ、燃料電池スタック２２での生成水Ｗの溜まりに起因して燃料電池スタック２２の発電量に影響が生じることを抑制できる。

【0096】

［変更例］
実施形態は、以下のように変更して実施することができる。実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0097】

○ 燃料電池スタック２２の目標電力Ｅｔには、第１目標電力Ｅ１、第２目標電力Ｅ２、及び第３目標電力Ｅ３に加えて、１以上の目標電力Ｅｔが含まれてもよい。燃料電池スタック２２の目標電力Ｅｔに第３目標電力Ｅ３が含まれていなくてもよい。要するに、燃料電池スタック２２は、第１目標電力Ｅ１と、第１目標電力Ｅ１よりも小さい第２目標電力Ｅ２と、を含む複数の目標電力Ｅｔに切り替えられながら発電するものであればよい。

【0098】

○ 燃料電池スタック２２の目標電力Ｅｔは、第１目標電力Ｅ１及び第２目標電力Ｅ２といった異なる値に切り替えられず、一定の電力であってもよい。
○ 調圧弁４１としては、グローブ弁やボール弁といったバタフライ弁以外の弁を採用可能である。

【0099】

○ 制御部８０による排水制御は、キーオンされたことを条件に行われるものに限らない。例えば、燃料電池システム２０に設けられたレバー、スイッチ、押しボタン、及びタッチパネル等、操作部材がユーザによって操作されることを条件に、制御部８０は排水制御を行ってもよい。

【0100】

○ 下流流路３９は、下流流路３９の下流の部分ほど重力方向Ｚの下方に位置するように延びるものに限らない。例えば、下流流路３９は、水平方向Ｘに延びていてもよい。
○ 上流流路３８は、排出口２５から水平方向Ｘに延びるものに限らない。例えば、上流流路３８は、上流流路３８の下流の部分ほど重力方向Ｚの下方に位置するように、水平方向Ｘに対して傾くように延びていてもよい。

【0101】

○ 開度増大制御において、制御部８０による供給量下限値Ｇｓの第２下限値Ｇｓ２への変更を省略してもよい。この場合、制御部８０は、開度増大制御の実施中に、供給量Ｇを所定供給量以上の値に増やすことにより、電動圧縮機３２を制御してもよい。

【0102】

○ 制御部８０は、開度増大制御の実施中に、供給量Ｇを所定供給量以上にするための電動圧縮機３２の制御を行わなくてもよい。この場合、例えば開度増大制御の実施中に、制御部８０は、開度増大制御の実施直前と同様の供給量Ｇで電動圧縮機３２を制御する。

【0103】

○ 燃料電池システム２０は、燃料電池スタック２２へのカソードガスの供給量Ｇを調整する調整手段として、電動圧縮機３２以外の手段を備えてもよい。
○ 制御部８０は、貯留量取得手段として、燃料電池スタック２２及び上流流路３８に貯留された生成水Ｗの量を検出するセンサを有してもよい。この場合、制御部８０は、センサによって取得された貯留量Ｗｔが所定貯留量以上である場合に調圧弁４１の開度を増大させる開度増大制御を実施する。

【0104】

○ 開度増大制御において、制御部８０は、調圧弁４１の開度を第２開度Ａ２より大きい所定開度に設定することによって、調圧弁４１の開度を増大させてもよい。この場合の所定開度としては、例えば全開が挙げられる。

【0105】

○ 燃料電池システム２０は、乗用車、船舶、鉄道などに搭載されていてもよい。
○ 燃料電池システム２０は、定置式の発電装置として用いられてもよい。

【符号の説明】

【0106】

Ｃ…係数、Ｇ…供給量、Ｔ…サンプリング周期、Ｇｓ２…（所定供給量としての）第２下限値、Ｗ…生成水、Ｗ１…生成量、Ｗ２…増大量、Ｗｔ…貯留量、２０…燃料電池システム、２２…燃料電池スタック、３２…（調整手段としての）電動圧縮機、３７…排出流路、３８…上流流路、４１…調圧弁、８０…制御部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】