特許 7346972 燃料電池システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-11

(45)【発行日】2023-09-20

(54)【発明の名称】燃料電池システム

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04228 20160101AFI20230912BHJP

   H01M 4/86 20060101ALI20230912BHJP

   H01M 4/92 20060101ALI20230912BHJP

   H01M 8/04858 20160101ALI20230912BHJP

   H01M 8/04701 20160101ALI20230912BHJP

   H01M 8/04828 20160101ALI20230912BHJP

   H01M 8/04303 20160101ALI20230912BHJP

   H01M 8/04746 20160101ALI20230912BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20230912BHJP

   B60L 50/75 20190101ALI20230912BHJP

   B60L 58/40 20190101ALI20230912BHJP

   B60L 58/33 20190101ALI20230912BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20230912BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04228

H01M4/86 B

H01M4/92

H01M8/04858

H01M8/04701

H01M8/04828

H01M8/04303

H01M8/04746

B60L50/60

B60L50/75

B60L58/40

B60L58/33

H01M8/10 101

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019136015

(22)【出願日】2019-07-24

(65)【公開番号】P2021022420

(43)【公開日】2021-02-18

【審査請求日】2022-06-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000006286

【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002424

【氏名又は名称】ケー・ティー・アンド・エス弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】竹井 力

(72)【発明者】

【氏名】水下 佳紀

【審査官】加藤 昌人

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１１００１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１１７５９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１７４８２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１０２８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２１６４９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２１４４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１８５９０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２６２８２２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－１１４９９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１４７６１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ８／０４－８／０６６８

Ｂ６０Ｌ ５０／００－５０／９０

Ｂ６０Ｌ ５８／００－５８／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載される燃料電池システムであって、
前記車両の駆動輪を駆動する回転電機と、
前記回転電機に電力を供給する二次電池と、
燃料ガスと酸化剤ガスが供給されて発電し、前記二次電池に電力を供給する燃料電池と、
前記燃料電池の内部抵抗を調整する内部抵抗調整手段と、
前記燃料電池システムを制御する制御部と、
を備え、
前記燃料電池は、前記燃料ガスをアノードに供給し、前記酸化剤ガスをカソードに供給し、前記カソードは、セラミックス系材料からなる担体に白金系材料からなる触媒を担持させた電極触媒を含み、
前記内部抵抗調整手段は、前記燃料電池を冷却する冷却部であり、
前記制御部は、前記冷却部を停止し前記燃料電池の温度を上昇させて前記燃料電池の内部抵抗を上昇させる第１制御を行い、
前記燃料電池を停止させる前に、前記燃料電池の内部抵抗を上昇させる、
燃料電池システム。

【請求項2】

車両に搭載される燃料電池システムであって、
前記車両の駆動輪を駆動する回転電機と、
前記回転電機に電力を供給する二次電池と、
燃料ガスと酸化剤ガスが供給されて発電し、前記二次電池に電力を供給する燃料電池と、
前記燃料電池の内部抵抗を調整する内部抵抗調整手段と、
前記燃料電池システムを制御する制御部と、
を備え、
前記燃料電池は、前記燃料ガスをアノードに供給し、前記酸化剤ガスをカソードに供給し、前記カソードは、セラミックス系材料からなる担体に白金系材料からなる触媒を担持させた電極触媒を含み、
前記内部抵抗調整手段は、前記酸化剤ガスを加湿する加湿部であり、
前記制御部は、前記加湿部を停止させて前記燃料電池の内部抵抗を上昇させる第２制御を行い、
前記燃料電池を停止させる前に、前記燃料電池の内部抵抗を上昇させる、
燃料電池システム。

【請求項3】

前記内部抵抗調整手段は、前記酸化剤ガスを加湿する加湿部であり、
前記制御部は、前記加湿部を停止させて前記燃料電池の内部抵抗を上昇させる第２制御を行い、
前記燃料電池を停止させる準備を行い、
前記準備を開始する際の充電率に応じて前記第１制御および前記第２制御のいずれか一方、または、両方を行い、
前記燃料電池の内部抵抗値が所定抵抗値になった場合に、前記燃料電池を停止させる、
請求項１に記載の燃料電池システム。

【請求項4】

前記制御部は、前記準備を開始する際の充電率が所定充電率より小さい場合に、前記第１制御および前記第２制御を行う、
請求項３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】

従来、車両に搭載され、燃料電池で発電した電力を回転電機に供給する燃料電池システムが知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１の燃料電池システムでは、燃料電池で発電した電力を回転電機に直接供給することで、車両を走行させる。特許文献２の燃料電池システムでは、燃料電池で発電した電力を一旦二次電池に供給し、二次電池から回転電機に電力を供給することで、車両を走行させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－３５８７３号公報

【文献】特開２０１７－１１７５９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の燃料電池システムでは、燃料電池の停止指示を受けた場合に、燃料電池を乾燥モードにする。乾燥モード中に発電した電力は、空調装置に供給され、空調装置で使用される。すなわち、燃料電池で発電した電力を、車両を走行させるためのエネルギ以外に使用している。このため、例えば、空調が不要な場合には、燃料電池で発電した電力が捨てられる。この結果、車両のエネルギロスが発生する。

【0005】

一方、特許文献２の燃料電池システムは、燃料電池を二次電池の状態に応じて発電させる。このため、燃料電池が長時間にわたって発電を続けることがある。燃料電池が長時間にわたって発電を続けると、燃料電池の劣化が促進される。

【0006】

本発明の課題は、車両のエネルギロスを抑えながら、燃料電池の劣化を抑制できる燃料電池システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る燃料電池システムは、車両に搭載される。燃料電池システムは、回転電機と、二次電池と、燃料電池と、内部抵抗調整手段と、制御部と、を備える。回転電機は、車両の駆動輪を駆動する。二次電池は、回転電機に電力を供給する。燃料電池は、燃料ガスと酸化剤ガスが供給されて発電し、二次電池に電力を供給する。内部抵抗調整手段は、燃料電池の内部抵抗を調整する。制御部は、燃料電池システムを制御する。制御部は、燃料電池を停止させる前に、内部抵抗調整手段によって燃料電池の温度を上昇させて燃料電池の内部抵抗を上昇させる。

【0008】

この構成によれば、燃料電池を停止させる前に燃料電池の内部抵抗を上昇させることができる。燃料電池は、内部抵抗が上昇すると燃料電池に使用される触媒の劣化が抑制される。また、燃料電池を停止させるまでの間に発電した電力は、二次電池に供給される。二次電池に供給された電力は、車両が走行する際に、回転電機に供給され、駆動輪を駆動させるために用いられる。すなわち、車両が走行する際のエネルギとして用いられる。これによって、車両のエネルギロスを抑えながら、燃料電池の劣化を抑制できる燃料電池システムを提供できる。

【0009】

内部抵抗調整手段は、燃料電池を冷却する冷却部であってもよい。制御部は、冷却部を停止し燃料電池の温度を上昇させて燃料電池の内部抵抗を上昇させる第１制御を行ってもよい。

【0010】

この構成によれば、燃料電池を冷却する冷却部が停止するので、燃料電池の内部温度が上昇する。燃料電池の内部温度が上昇すると、燃料電池内部の湿度が低下する。これによって、燃料電池の内部抵抗が上昇する。この結果、燃料電池の劣化を抑制できる。

【0011】

内部抵抗調整手段は、酸化剤ガスを加湿する加湿部であってもよい。制御部は、加湿部を停止させて燃料電池の内部抵抗を上昇させる第２制御を行ってもよい。

【0012】

この構成によれば、酸化剤ガスを加湿する加湿部が停止するので、酸化剤ガスは無加湿状態になる。酸化剤ガスが無加湿状態になると、燃料電池の内部抵抗が上昇する。これによって、燃料電池の劣化を抑制できる。

【0013】

制御部は、燃料電池を停止させる準備を行ってもよい。制御部は、準備を開始する際の充電率に応じて第１制御および第２制御のいずれか一方、または、両方を行ってもよい。制御部は、燃料電池の内部抵抗値が所定抵抗値になった場合に、燃料電池を停止させてもよい。

【0014】

この構成によれば、制御部は、準備を開始する際の充電率に応じて第１制御および第２制御のいずれか一方、または、両方を行って、燃料電池の内部抵抗を上昇させる。これによって、充電率に応じて、内部抵抗を上昇させる時間を短くすることができる。すなわち、第１制御のみを行うよりも、第１制御と、第２制御の両方を行う方が、より短い時間で内部抵抗を上昇させることができる。このため、例えば、充電率に応じて、第１制御と、第２制御と、を選択的に行い、内部抵抗を上昇させる時間を調整できる。

【0015】

制御部は、準備を開始する際の充電率が所定充電率より小さい場合に、第１制御および第２制御を行ってもよい。

【0016】

この構成によれば、制御部は、充電率が所定充電率以下の場合は、素早く内部抵抗を上昇させることができる。すなわち、充電率が所定充電率以下の場合は、二次電池の電力が不足する機会が多くなる。二次電池の電力が不足する機会が多くなると、制御部が燃料電池を停止させてから、次に燃料電池を起動させるまでの時間が短い場合もある。このため、制御部は、第１制御と第２制御の両方を行い、早期に内部抵抗を上昇させる。これによって、充電率が所定充電率以下の場合であっても、燃料電池の劣化を抑制できる。

【0017】

燃料電池は、燃料ガスをアノードに供給し、酸化剤ガスをカソードに供給し、カソードは、セラミックス系材料からなる担体に白金系材料からなる触媒を担持させた電極触媒を含んでもよい。

【0018】

この構成によれば、カソードにセラミックス系担体に白金系材料からなる触媒を担持させているので、燃料電池内部または酸化剤ガスが低加湿状態となると、白金系材料の粗大化／溶出の進行が抑制される。これによって、燃料電池の劣化が抑制される。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、車両のエネルギロスを抑えながら、燃料電池の劣化を抑制できる燃料電池システムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一実施形態による燃料電池システムの概略構成を示すシステム図。

【図2】本発明の一実施形態による燃料電池内部の概略構成を示す図。

【図3】本発明の一実施形態による制御部の制御フローを示す図。

【図4】本発明の一実施形態による燃料電池システムの制御状態を示すタイミングチャート。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。

【0022】

図１に示すように、燃料電池システム１は、モータジェネレータ（回転電機の一例）２と、駆動用電池（二次電池の一例）４と、燃料電池（以下ＦＣと記す）６と、加湿部（内部抵抗調整手段の一例）８と、冷却部（内部抵抗調整手段の一例）１０と、制御部１２と、水素循環ポンプ１４と、水素タンク１６と、ＤＣ－ＤＣコンバータ１８と、を備える。本実施形態では、燃料電池システム１は、例えば、レンジエクステンダー型プラグイン燃料電池自動車（ＰＦＣＶ）等の車両Ｃに搭載される。燃料電池システム１は、主として駆動用電池４の充電が必要な際に起動され、ＦＣ６で発電した電力をＤＣ－ＤＣコンバータ１８で電圧を変換したのち駆動用電池４に供給する。また、駆動用電池４からのモータジェネレータ２への出力が不足する場合は、一時的にモータジェネレータ２への電力の供給を行う。

【0023】

モータジェネレータ２は、減速機（図示せず）および駆動軸２ａを介して駆動輪２ｂを駆動する。モータジェネレータ２は、インバータ２ｃを介して、駆動用電池４と接続される。また、インバータ２ｃは、制御部１２と電気的に接続される。本実施形態では、モータジェネレータ２は、三相交流モータであり、制御部１２からの指示に基づき、インバータ２ｃを介して力行と回生とに制御される。インバータ２ｃは、制御部１２から力行を指示されると、駆動用電池４から電力を受け取り、モータジェネレータ２に電力を供給して力行させる。一方、インバータ２ｃは、制御部１２から回生を指示されると、モータジェネレータ２で発電した電力を受け取り、駆動用電池４に電力を供給する。

【0024】

駆動用電池４は、モータジェネレータ２に電力を供給する。本実施形態では、駆動用電池４は、リチウムイオン電池等の二次電池で構成され、複数の電池セルをまとめて構成された図示しない電池モジュールを有する。駆動用電池４は、モータジェネレータ２の電源として機能する。さらに駆動用電池４は、電池モジュールの電圧などから充電率（State Of Charge、以下、ＳＯＣ）を算出する電池制御部４ａに接続される。駆動用電池４は、電池制御部４ａを介して制御部１２と電気的に接続される。

【0025】

ＦＣ６は、駆動用電池４に電力を供給する。ＦＣ６には、燃料ガスと酸化剤ガスとが供給され、供給された燃料ガスと酸化剤ガスとによってＦＣ６は発電する。本実施形態では、燃料ガスは水素（Ｈ_２）であり、酸化剤ガスは、空気である。ＦＣ６は、圧縮され高圧となった高圧水素を貯蔵する水素タンク１６と、連通路１６ｃを介して接続される。連通路１６ｃ上には、連通路１６ｃを開閉する元弁１６ａと、水素タンク１６の高圧水素を減圧する減圧弁１６ｂと、が設けられる。減圧された水素は、後述するアノード３２に供給される。アノード３２で分解されなかった水素は、アノード側排気通路１６ｄを介して排気される。しかし、排気される水素の一部は、水素循環ポンプ１４を経由してアノード３２に再び供給される。元弁１６ａ、減圧弁１６ｂ、および、水素循環ポンプ１４は、制御部１２と電気的に接続される。

【0026】

また、ＦＣ６は、車両Ｃの外部の空気を取り込み圧縮する空気圧縮機８ｂと、圧縮された空気を加湿する加湿部８と、空気連通路８ａを介して接続される。空気は、後述するカソード３３に供給される。カソード３３で反応しなかった空気は、カソード側排気通路８ｃを介して排気される。

【0027】

ＦＣ６は、燃料電池出力センサ（燃料電池出力検知部の一例）２０と、内部抵抗計値測センサ（内部抵抗検知部の一例）２２と、温度センサ（温度検知部の一例）２４と、セルスタック２６と、を有する。燃料電池出力センサ２０は、ＦＣ６の出力を検知する。内部抵抗値計測センサ２２は、ＦＣ６の内部抵抗値を検知する。温度センサ２４は、ＦＣ６のセルスタック２６の温度を検知する。セルスタック２６は、後述する単セル３０が複数個並べられて構成される。燃料電池出力センサ２０、内部抵抗値計測センサ２２、および、温度センサ２４は、制御部１２と電気的に接続される。

【0028】

図２に示すように、単セル３０は、電解質膜３１と、アノード（燃料極または負極）３２と、カソード（空気極または正極）３３と、アノード側セパレータ３４と、カソード側セパレータ３５と、外部回路３６と、を備える。本実施形態では、ＦＣ６は、電解質膜３１として固体高分子膜を用いる固体高分子型燃料電池である。外部回路３６は、各単セル３０で発電した電力を取り出し、駆動用電池４、または、モータジェネレータ２に電力を供給するための回路である。外部回路３６は、電力を取り出すための負荷部３６ｂを挟んでアノード３２と、カソード３３を電気的に接続する。

【0029】

アノード３２は、アノード側電極触媒層３２ａと、アノード側拡散層３２ｂと、を含む。アノード側電極触媒層３２ａは、電解質膜３１と接して設けられる。本実施形態では、アノード側電極触媒層３２ａは、カーボン系材料からなる担体、もしくは、酸化スズ（ＳｎＯ_２）などのセラミックス系材料からなる担体に、白金（Ｐｔ）系材料からなる触媒を担持した電極触媒で構成される。アノード３２には、水素タンク１６から元弁１６ａ、減圧弁１６ｂ、およびアノード側セパレータ３４に設けられた溝（図示せず）を経由した水素が供給される。アノード３２に供給された水素は、アノード側拡散層３２ｂによって拡散されたのち、アノード側電極触媒層３２ａの電極触媒によって水素イオンと電子に分解される。水素イオンは、電解質膜３１を通過してカソード側電極触媒層３３ａに移動する。電子は、電流となって外部回路３６を経由して、カソード３３へ移動する。

【0030】

カソード３３は、アノード３２と電解質膜３１を挟んで反対側に設けられる。カソード３３は、カソード側電極触媒層３３ａと、カソード側拡散層３３ｂと、を含む。カソード側電極触媒層３３ａは、電解質膜３１と接して設けられる。本実施形態では、カソード側電極触媒層３３ａは、酸化スズ（ＳｎＯ_２）などのセラミックス系材料からなる担体に、白金（Ｐｔ）系材料からなる触媒を担持した電極触媒で構成される。カソード３３には、空気圧縮機８ｂ、加湿部８、カソード側セパレータ３５の溝（図示せず）を経由した空気が供給される。カソード３３に供給された空気中の酸素（Ｏ_２）は、カソード側拡散層３３ｂによって拡散されたのち、カソード側電極触媒層３３ａの電極触媒によって電解質膜３１を経由した水素イオン、および、外部回路３６を経由した電子と反応し、水（Ｈ_２Ｏ）を生成する。

【0031】

このような電極触媒では、長時間発電することで白金系材料が溶出又は粗大化しＦＣ６が劣化する。これを抑制するために、ＦＣ６を停止させる際は、ＦＣ６の内部抵抗を高めておくことが好ましい。しかし、カソード側電極触媒層３３ａを、セラミックス系材料からなる担体に、白金（Ｐｔ）系材料からなる触媒を担持した電極触媒で構成した場合に、長時間の発電によって多量の生成水が発生するため、ＦＣ６の停止時の内部抵抗が上がり難くなる。これは、セラミックス系材料は、担体周囲の雰囲気中の水蒸気を吸着できる特性を有する親水性担体材料であることに起因する。

【0032】

また、カソード側電極触媒層３３ａを、セラミックス系材料からなる担体とした場合に、ＦＣ６の内部の湿度が低いほど、ＦＣ６の内部抵抗が上がる傾向がある。これは、ＦＣ６の内部の湿度が低いほど、担体周囲の雰囲気中の酸素分圧が増加し、担体表面に酸素が吸着しやすくなることに起因する。セラミックス系材料は、酸素が吸着することで内部抵抗が増加する特性を有する担体材料である。このような傾向は、セラミックス系材料の中でも、酸化スズが顕著である。

【0033】

図１に示すように、冷却部１０は、ＦＣ６を冷却する。冷却部１０は、ラジエータ１０ａと、冷却通路１０ｂと、冷却ポンプ（図示せず）を有する。ラジエータ１０ａは、冷却通路１０ｂの通路上に設けられる。冷却通路１０ｂは、ＦＣ６の各単セル３０に張り巡らされる。冷却通路１０ｂの内部は、冷媒が通過し、ＦＣ６の各単セル３０で発熱した熱を冷媒が吸収する。熱を吸収した冷媒は、ラジエータ１０ａで熱交換されて冷却される。冷却ポンプは、制御部１２と電気的に接続され、冷却ポンプが停止すると冷却部１０が停止する。

【0034】

制御部１２は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒоｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１３に記憶されるソフトウェアによって実現される機能構成である。ＥＣＵ１３は、実際には、演算装置と、メモリと、入出力バッファ等とを含むマイクロコンピュータによって構成される。ＥＣＵ１３は、各センサおよび各種装置からの信号、ならびにメモリに格納されたマップおよびプログラムに基づいて、燃料電池システム１が、所望の運転状態となるように少なくとも元弁１６ａ、減圧弁１６ｂ、空気圧縮機８ｂ、加湿部８、負荷部３６ｂ、および冷却部１０を制御する。また、制御部１２は、駆動用電池４の充電率を取得し、車両Ｃの走行状態などに応じて目標充電率Ｂｔを算出する。制御部１２は、ＦＣ６を起動して発電させ、ＤＣ－ＤＣコンバータ１８を制御して目標充電率Ｂｔまで駆動用電池４を充電する。さらに、制御部１２は、車両Ｃに要求される出力を演算し、インバータ２ｃを介してモータジェネレータ２を制御する。なお、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）により処理することも可能である。また、各種装置は、ＥＣＵ１３と電気的に接続される。

【0035】

次に、図３のフローチャートおよび図４のタイミングチャート用いて、本実施形態の制御部１２の制御手順について説明する。なお、図４のタイミングチャートは、冷却部１０を停止させる第１制御と、加湿部８を停止させる第２制御を両方行った場合のタイミングチャートである。

【0036】

制御部１２は、電池制御部４ａからＳＯＣを取得し、ＳＯＣがＦＣ６の停止準備を開始する充電率である目標充電率Ｂｔとなったか否か判定する（Ｓ１）。制御部１２は、ＳＯＣが目標充電率Ｂｔとなった場合に（Ｓ１ Ｙｅｓ）、ＦＣ６を停止させる準備を開始する（Ｓ２ 図４の時刻ｔ１参照）。ここで、制御部１２は、目標充電率Ｂｔが所定充電率Ｂｐ以上か否か判定する（Ｓ３）。制御部１２は、目標充電率Ｂｔが所定充電率Ｂｐ以上の場合は（Ｓ３ Ｙｅｓ）、冷却部１０を停止させる第１制御を行う。一方、制御部１２は、目標充電率Ｂｔが所定充電率Ｂｐより小さい場合は（Ｓ３ Ｎｏ）、第１制御に加えて、加湿部８を停止させる第２制御を行う（Ｓ８）。すなわち、制御部１２は、ＦＣ６を停止させる前に、ＦＣの内部抵抗値Ｒｆを上昇させる。制御部１２は、ＳＯＣが目標充電率Ｂｔとなるまでは、ＦＣ６に発電を続けさせる（Ｓ１ Ｎｏ）。

【0037】

図４のタイミングチャートの時刻ｔ１から時刻ｔ３までの間に示すように、冷却部１０を停止させるとＦＣ温度Ｔｆが上昇する。ＦＣ温度Ｔｆが上昇すると、ＦＣ内部の湿度が低下する。ＦＣ６内部の湿度が低下すると、内部抵抗値Ｒｆが上昇し、ＦＣ出力Ｐｆが低下する。また、第１制御に加えて、加湿部８を停止させる第２制御を行うと、カソード３３に供給される空気の湿度が、加湿部８が稼働している状態よりも低くなる低加湿状態となる。これによって、内部抵抗値Ｒｆが第１制御のみを行うよりも、早期に上昇する。

【0038】

一方、ＦＣ温度Ｔｆが上昇しすぎると、ＦＣに異常が発生することもある。そこで、図３のフローチャートに示すように、制御部１２は、ＦＣ温度ＴｆがＦＣ強制停止温度Ｔｍａｘ以上か否か判定する（Ｓ５）。制御部１２は、ＦＣ温度Ｔｆが、ＦＣ強制停止温度Ｔｍａｘ以上となる場合は、強制的にＦＣを停止させる（Ｓ５ Ｙｅｓ）。制御部１２は、ＦＣ温度ＴｆがＦＣ強制停止温度Ｔｍａｘより小さい場合は（Ｓ５ Ｎｏ）、ＳＯＣに応じて第１制御および第２制御のいずれか一方、または、両方を行う。

【0039】

制御部１２は、内部抵抗値Ｒｆが所定抵抗値Ｒｔ以上になった場合は（Ｓ６ Ｙｅｓ）、空気圧縮機８ｂを停止させ、元弁１６ａを閉じて（図４の時刻ｔ３参照）、ＦＣを停止させる（Ｓ７）。制御部１２は、ＦＣ６を停止させたのち処理をスタートに戻す。一方、制御部１２は、内部抵抗値Ｒｆが所定抵抗値Ｒｔより小さい場合は（Ｓ６ Ｎｏ）、処理をＳ５の前に戻して、ＳＯＣに応じて第１制御および第２制御のいずれか一方、または、両方を行い続けて、内部抵抗値Ｒｆを上昇させる。

【0040】

図４のタイミングチャートの時刻ｔ１からｔ３以降に示すように、制御部１２は、ＦＣ６を停止させるまでの間に発電した電力は、駆動用電池４に供給される。駆動用電池４に供給された電力は、車両Ｃが走行する際に、モータジェネレータ２に供給され、駆動輪２ｂを駆動させるために用いられる。すなわち、車両Ｃが走行する際のエネルギとして用いられる。

【0041】

また、時刻ｔ３以降に示すように、制御部１２は、このようにＳＯＣに応じて第１制御および第２制御のいずれか一方、または、両方を行うことで、ＦＣ６の停止準備中のみならず停止させた後も、内部抵抗値Ｒｆは上昇させることができる。これは、セラミックス系材料は、ＦＣ電圧（図示なし）が高くなると内部抵抗が増加する基本特性を持つことに起因する。この特性は、セラミックス系材料の中でも、酸化スズが顕著である。内部抵抗が上昇するとＦＣ６の劣化が抑制される。より具体的には、セラミックス系材料の場合、ＦＣ６が停止中に内部抵抗が増加することで、担体表面の電子密度が低下し、劣化に繋がる白金系材料の電子移動を抑制できる。特に担体材料が酸化スズの場合、劣化に繋がる白金系材料の電子移動を抑制しやすい。すなわち、カソード３３にセラミックス系担体に白金系材料からなる触媒を担持させた場合、ＦＣ６内部またはカソード３３に供給する空気が低加湿状態となると、白金系材料の粗大化／溶出の進行が抑制される。特に、カソード３３に酸化スズを用いた場合に、白金系材料の粗大化／溶出の進行が顕著に抑制される。これによって、ＦＣ６の劣化が抑制される。

【0042】

また、制御部１２は、目標充電率Ｂｔが所定充電率Ｂｐより小さい場合は、第１制御および第２制御を行うことで、素早く内部抵抗値Ｒｆを上昇させる。すなわち、目標充電率Ｂｔが所定充電率Ｂｐより小さい場合は、モータジェネレータ２に供給する駆動用電池４の電力が不足する機会が多くなる。これによって、ＦＣ６を停止させたのち短時間で再度起動させる必要が発生する頻度が高くなる。このため、制御部１２は、第１制御と第２制御の両方を行い、早期に内部抵抗を上昇させる。

【0043】

以上説明した通り、本発明によれば、車両Ｃのエネルギロスを抑えながら、ＦＣ６の劣化を抑制できる燃料電池システム１を提供できる。

【0044】

＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の変形例は必要に応じて任意に組合せ可能である。

【0045】

（ａ）上記実施形態では、カソード３３の電極触媒に用いる担体としてセラミックス系材料の酸化スズ用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。セラミックス系材料であれば公知の電極材料を用いることができる。また、担体に用いるセラミックス系材料としては、雰囲気中の水蒸気を吸着できる等の理由から親水性を有するセラミックスを用いるのが好ましい。このようなセラミックスとしては、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ニオブ、酸化ルテニウム、酸化タンタル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウムなどがある。

【0046】

（ｂ）上記実施形態では、アノード３２の電極触媒として、カーボン系材料からなる担体、もしくは、酸化スズ（ＳｎＯ_２）などのセラミックス系材料からなる担体に、白金（Ｐｔ）系材料からなる触媒を担持した電極触媒を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。アノード３２の電極触媒は、公知の電極材料を用いることができる。

【0047】

（ｃ）上記実施形態では、目標充電率Ｂｔが所定充電率Ｂｐよりも低い場合に第１制御および第２制御を行い、目標充電率Ｂｔが所定充電率Ｂｐ以上の場合に、第１制御を行う例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されない。制御部１２は、ＦＣ６を停止させる準備を開始する際のＳＯＣに応じて、第１制御と第２制御を選択的に組わせて行ってもよい。

【符号の説明】

【0048】

１：燃料電池システム，２：モータジェネレータ（回転電機）
２ｂ：駆動輪，４：駆動用電池（二次電池）
６：ＦＣ，８：加湿部，１０：冷却部，１２：制御部
３２：アノード，３３：カソード
Ｂｐ：所定充電率，Ｂｔ：目標充電率
Ｃ：車両，Ｒｆ：内部抵抗値，Ｒｔ：所定抵抗値
Ｔｆ：ＦＣ温度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】