燃料電池システムおよび燃料電池に対するカソードガスの供給量を制御する方法、燃料電池に供給されるカソードガスの供給量を測定する方法
【課題】燃料電池に対する反応ガスの供給量を適切に制御できる技術を提供する。
【解決手段】燃料電池システム１００は、カソードガスの供給量を計測するエアフロメータ３３と、アノード排ガスを循環させて燃料電池１０に再供給するための水素循環用ポンプ６４とを備える。制御部２０は、燃料電池１０に予め設定された基準運転を実行させて、水素循環用ポンプ６４の消費電力を計測し、水素循環用ポンプ６４の消費電力とカソードガスの供給量との間の相関関係から、水素循環用ポンプ６４の消費電力の計測値に対するカソードガスの供給量を取得する。そして、そのカソードガスの供給量と、エアフロメータ３３の計測値との差を、エアフロメータ３３の計測誤差として求め、その計測誤差を補償できる補正値を算出する。制御部２０は、その補正値を用いて補正されたエアフロメータ３３の計測値に基づいて、カソードガスの供給量を制御する。
【解決手段】燃料電池システム１００は、カソードガスの供給量を計測するエアフロメータ３３と、アノード排ガスを循環させて燃料電池１０に再供給するための水素循環用ポンプ６４とを備える。制御部２０は、燃料電池１０に予め設定された基準運転を実行させて、水素循環用ポンプ６４の消費電力を計測し、水素循環用ポンプ６４の消費電力とカソードガスの供給量との間の相関関係から、水素循環用ポンプ６４の消費電力の計測値に対するカソードガスの供給量を取得する。そして、そのカソードガスの供給量と、エアフロメータ３３の計測値との差を、エアフロメータ３３の計測誤差として求め、その計測誤差を補償できる補正値を算出する。制御部２０は、その補正値を用いて補正されたエアフロメータ３３の計測値に基づいて、カソードガスの供給量を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、燃料電池に反応ガスを供給して発電させ、外部負荷の要求に応じた電力を出力する。一般に、燃料電池システムでは、反応ガスのうちのカソードガスについては、エアフロメータなどの流量計によって、その流量を計測し、その計測値に基づいて燃料電池に対する供給量を制御する（下記特許文献１など）。しかし、流量計は、経年劣化などによって、その計測精度が低下し、計測誤差を生じる場合がある。流量計に計測誤差が生じてしまうと、燃料電池にカソードガスが適切に供給されない可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２２０６２５号公報
【特許文献２】特開２００７−２９４１１６号公報
【特許文献３】特開２００３−２１７６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、燃料電池に対する反応ガスの供給量を適切に制御できる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］
外部負荷の要求に応じて電力を出力する燃料電池システムであって、燃料電池と、前記燃料電池に対してカソードガスを供給するカソードガス供給部と、前記カソードガス供給部が前記燃料電池に送り出すカソードガスの量を計測するガス送出量計測部と、前記燃料電池に対してアノードガスを供給するアノードガス供給部と、アノードガスに関連する値であって、前記燃料電池に対するカソードガスの実際の供給量と相関関係を有する値として予め選択された特徴値を検出する特徴値検出部と、前記燃料電池に対するアノードガスおよびカソードガスの供給量を制御して、前記燃料電池の運転を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記燃料電池を予め設定された条件で運転する基準運転を実行させたときのカソードガスの供給量と、前記特徴値との間の相関関係を予め記憶しており、前記燃料電池に前記基準運転を実行させて、前記ガス送出量計測部の計測値を取得するとともに、前記特徴値を検出し、前記相関関係を用いて、検出された前記特徴値に対するカソードガスの供給量を供給量基準値として取得し、前記供給量基準値と前記ガス送出量計測部の計測値との差を前記ガス送出量計測部の計測値の誤差として求め、前記制御部は、前記ガス送出量計測部の計測値に基づいて、前記燃料電池にカソードガスを供給する際に、前記誤差が補償されるように、前記カソードガス供給部が送り出すカソードガスの量を調整する、燃料電池システム。
この燃料電池システムによれば、カソードガスの実際の供給量と予め知られた相関関係を有する特徴値に基づき、カソードガスの供給量を計測し、その計測値を基準として、ガス送出量計測部の計測誤差を求める。そして、ガス送出量計測部の計測値に基づいて、カソードガスの供給量を制御する制御処理において、その計測誤差が補償されるようにカソードガスの送出量を調整する。従って、燃料電池に対するカソードガスの供給量を適切に制御できる。
【０００７】
［適用例２］
適用例１記載の燃料電池システムであって、前記アノードガス供給部は、前記燃料電池にアノードガスを送り出すポンプを備え、前記特徴値検出部は、前記燃料電池に対するカソードガスの実際の供給量の増加に伴って低下する前記ポンプの消費電力を前記特徴値として検出する、燃料電池システム。
この燃料電池システムによれば、アノードガスを送り出すポンプの消費電力に基づいて、カソードガスの供給量を計測でき、その計測値を基準としたガス送出量計測部の計測誤差を求めることができる。従って、燃料電池に対するカソードガスの供給量を適切に制御できる。
【０００８】
［適用例３］
適用例１記載の燃料電池システムであって、前記特徴値検出部は、前記燃料電池に対するカソードガスの実際の供給量の増加に伴って低下する前記燃料電池のアノード側のガス流路における圧力損失を前記特徴値として検出する、燃料電池システム。
この燃料電池システムによれば、燃料電池のアノード側のガス流路における圧力損失に基づいて、カソードガスの供給量を計測でき、その計測値を基準としたガス送出量計測部の計測誤差を求めることができる。
【０００９】
［適用例４］
適用例１記載の燃料電池システムであって、前記特徴値検出部は、前記燃料電池に対するカソードガスの実際の供給量の増加に伴って低下する前記燃料電池のアノード側のガス流路における圧力損失を前記特徴値として検出する、燃料電池システム。
この燃料電池システムによれば、アノード排ガスの湿度に基づいて、カソードガスの供給量を計測でき、その計測値を基準としたガス送出量計測部の計測誤差を求めることができる。
【００１０】
［適用例５］
適用例１〜４のいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、前記基準運転は、前記燃料電池に対するアノードガスおよびカソードガスの供給量を予め設定された量で一定とするとともに、前記燃料電池を予め設定された一定の出力で一定とする運転を含む、燃料電池システム。
この燃料電池システムによれば、基準運転実行時におけるカソードガスの供給量と特徴値との間の相関関係を容易に取得することができる。従って、特徴値検出部が検出する特徴値に基づき、より正確なカソードガスの供給量を取得することが可能となる。
【００１１】
［適用例６］
アノードガスとカソードガスとを燃料電池に供給する際に、ガス送出量計測部に前記燃料電池に対するカソードガスの供給量を計測させ、前記ガス送出量計測部の計測値に基づき、前記燃料電池に対するカソードガスの供給量を制御する方法であって、
（ａ）前記燃料電池を予め設定された条件で運転する基準運転を実行し、前記燃料電池に対して送り出されるカソードガスの量を計測するとともに、アノードガスに関連する値であって、前記燃料電池に対するカソードガスの実際の供給量と相関関係を有する値として予め選択された特徴値を検出する工程と、
（ｂ）予め準備された、前記基準運転の実行時におけるカソードガスの供給量と前記特徴値との間の相関関係を参照して、前記工程（ａ）において検出された前記特徴値に対するカソードガスの供給量を供給量基準値として取得する工程と、
（ｃ）前記工程（ａ）において計測したカソードガスの量と、前記工程（ｂ）において取得した供給量基準値との差として求められた誤差を補償しつつ、前記ガス送出量計測部の計測値に基づいて前記カソードガスを前記燃料電池に供給する工程と、
を備える、方法。
【００１２】
［適用例７］
アノードガスとカソードガスとを燃料電池に供給する際に、前記燃料電池に対するカソードガスの供給量を測定する方法であって、
（ａ）前記燃料電池を予め設定された条件で運転する基準運転を実行し、前記燃料電池に対して送り出されるカソードガスの量を計測するとともに、アノードガスに関連する値であって、前記燃料電池に対するカソードガスの実際の供給量と相関関係を有する値として予め選択された特徴値を検出する工程と、
（ｂ）予め準備された、前記基準運転の実行時におけるカソードガスの供給量と前記特徴値との間の相関関係を用いて、前記工程（ａ）において検出された前記特徴値に対するカソードガスの供給量を取得する工程と、
を備える、方法。
この方法によれば、特徴値を検出することによって、カソードガスの供給量を計測することができる。この計測値を用いれば、カソードガスの供給量の制御をより、容易かつ適切に実行することができる。
【００１３】
なお、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、その燃料電池システムにおいて実行される制御方法、それらのシステムまたは方法を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、その燃料電池システムを搭載する車両等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】燃料電池システムの構成を示す概略図。
【図２】燃料電池システムの電気的構成を示す概略図。
【図３】燃料電池システムにおける燃料電池に対するカソードガスの供給量の制御処理を説明するための説明図。
【図４】エアフロメータの計測誤差を補償するための計測誤差補償処理の処理手順を示す説明図。
【図５】燃料電池に対するエア供給量と水素循環用ポンプの消費電力との関係を説明するための説明図。
【図６】エア供給量基準値の取得処理および補正値の算出処理を説明するための説明図。
【図７】第２実施例としての燃料電池システムの構成を示す概略図。
【図８】第２実施例の計測誤差補償処理の処理手順を示す説明図。
【図９】第３実施例としての燃料電池システムの構成を示す概略図。
【図１０】第３実施例の計測誤差補償処理の処理手順を示す説明図。
【図１１】第４実施例としての燃料電池システムの構成を示す概略図。
【図１２】第４実施例におけるカソードガスの供給量の制御処理を説明するための説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
A．第１実施例：
図１は本発明の一実施例としての燃料電池システムの構成を示す概略図である。この燃料電池システム１００は、燃料電池１０と、制御部２０と、カソードガス供給部３０と、カソードガス排出部４０と、アノードガス供給部５０と、アノードガス循環排出部６０と、冷媒供給部７０とを備える。
【００１６】
燃料電池１０は、反応ガスとして水素（アノードガス）と空気（カソードガス）の供給を受けて発電する固体高分子型燃料電池である。燃料電池１０は、単セルとも呼ばれる複数の発電体（図示せず）が積層されたスタック構造を有する。また、各単セルは、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を示す電解質膜の両側に電極が一体的に配置された膜電極接合体を有する。なお、燃料電池１０としては、固体高分子型燃料電池に限らず、種々のタイプの燃料電池を採用することが可能である。
【００１７】
制御部２０は、中央処理装置と主記憶装置とを備えるマイクロコンピュータによって構成されている。制御部２０は、外部負荷２００からの出力電力の要求を受け付け、その要求に応じて、以下に説明する燃料電池システム１００の各構成部を制御し、燃料電池１０に発電させる。
【００１８】
カソードガス供給部３０は、カソードガス配管３１と、エアコンプレッサ３２と、エアフロメータ３３と、開閉弁３４とを備える。カソードガス配管３１は、燃料電池１０のカソード側に接続された配管である。エアコンプレッサ３２は、カソードガス配管３１を介して燃料電池１０と接続されている。エアコンプレッサ３２は、制御部２０からの指令により、外気を取り込んで圧縮した空気を、カソードガスとして燃料電池１０に供給する。
【００１９】
エアフロメータ３３は、エアコンプレッサ３２の上流側において、エアコンプレッサ３２が取り込む外気の量を計測し、制御部２０に送信する。このエアフロメータ３３の計測値は、エアコンプレッサ３２が送り出すカソードガスの量を表している。制御部２０は、この計測値に基づいて、燃料電池１０に対するカソードガスの供給量をフィードバック制御するが、その詳細については後述する。
【００２０】
開閉弁３４は、エアコンプレッサ３２と燃料電池１０との間に設けられており、カソードガス配管３１におけるカソードガスの流れに応じて開閉する。具体的には、開閉弁３４は、通常、閉じた状態であり、エアコンプレッサ３２から所定の圧力を有する空気がカソードガス配管３１に供給されたときに開く。
【００２１】
カソードガス排出部４０は、カソード排ガス配管４１と、調圧弁４３と、圧力計測部４４とを備える。カソード排ガス配管４１は、燃料電池１０のカソード側に接続された配管であり、カソード排ガスを燃料電池システム１００の外部へと排出する。調圧弁４３は、カソード排ガス配管４１に設けられており、制御部２０がその開度を制御する。
【００２２】
圧力計測部４４は、カソード排ガス配管４１において、調圧弁４３の上流側に設けられている。圧力計測部４４は、燃料電池１０のカソードの出口側の圧力（背圧）を計測し、その計測値を制御部２０に送信する。制御部２０は、圧力計測部４４の計測値に基づいて調圧弁４３の開度を調整することにより、燃料電池１０のカソードにおける圧力を制御する。
【００２３】
アノードガス供給部５０は、アノードガス配管５１と、水素タンク５２と、開閉弁５３と、レギュレータ５４と、インジェクタ５５とを備える。水素タンク５２は、アノードガス配管５１を介して燃料電池１０のアノード側に接続されており、タンク内に充填された水素を燃料電池１０に供給する。なお、燃料電池システム１００は、水素タンク５２に換えて、炭化水素系の燃料を改質して水素を生成する改質部を、水素の供給源として備えているものとしても良い。
【００２４】
アノードガス配管５１には、開閉弁５３、レギュレータ５４、インジェクタ５５が、上流側（水素タンク５２側）から、この順序で設けられている。開閉弁５３は、制御部２０からの指令により開閉し、水素タンク５２からインジェクタ５５の上流側への水素の流入を制御する。レギュレータ５４は、インジェクタ５５の上流側における水素の圧力を調整するための減圧弁であり、その開度が制御部２０によって制御されている。インジェクタ５５は、制御部２０によって設定された駆動周期や開弁時間に応じて、弁体が電磁的に駆動する電磁駆動式の開閉弁である。制御部２０は、インジェクタ５５の駆動周期や開弁時間を制御することによって、燃料電池１０に供給される水素量を制御する。
【００２５】
アノードガス循環排出部６０は、アノード排ガス配管６１と、気液分離部６２と、アノードガス循環配管６３と、水素循環用ポンプ６４と、アノード排水配管６５と、排水弁６６とを備える。アノード排ガス配管６１は、燃料電池１０のアノードの出口と気液分離部６２とを接続する配管であり、発電反応に用いられることのなかった未反応ガス（水素や窒素など）を含むアノード排ガスを気液分離部６２へと誘導する。
【００２６】
気液分離部６２は、アノードガス循環配管６３と、アノード排水配管６５とに接続されている。気液分離部６２は、アノード排ガスに含まれる気体成分と水分とを分離し、気体成分については、アノードガス循環配管６３へと誘導し、水分についてはアノード排水配管６５へと誘導する。アノードガス循環配管６３は、アノードガス配管５１のインジェクタ５５より下流に接続されている。
【００２７】
アノードガス循環配管６３には、水素循環用ポンプ６４が設けられており、気液分離部６２において分離された気体成分に含まれる水素を、アノードガス配管５１へと循環させる。制御部２０は、水素循環用ポンプ６４の駆動モータ（図示せず）を、予め設定された一定レベルの電圧で駆動させる。
【００２８】
アノード排水配管６５は、気液分離部６２において分離された水分を燃料電池システム１００の外部へと排出するための配管である。排水弁６６は、アノード排水配管６５に設けられており、制御部２０からの指令に応じて開閉する。制御部２０は、燃料電池システム１００の運転中には、通常、排水弁６６を閉じておき、予め設定された所定の排水タイミングで排水弁６６を開く。また、制御部２０は、燃料電池１０の発電量の変化に基づいて、燃料電池１０に循環供給される水素の濃度を検出し、その濃度が所定の値より低下していると判定した場合には、排水弁６６を開き、アノードガス中の不活性ガスを排出する。
【００２９】
冷媒供給部７０は、冷媒用配管７１と、ラジエータ７２と、冷媒循環用ポンプ７３と、２つの冷媒温度計測部７４，７５とを備える。冷媒用配管７１は、燃料電池１０に設けられた冷媒用の入口マニホールドと出口マニホールドとを連結する配管であり、燃料電池１０を冷却するための冷媒を循環させる。ラジエータ７２は、冷媒用配管７１に設けられており、冷媒用配管７１を流れる冷媒と外気との間で熱交換させることにより、冷媒を冷却する。
【００３０】
冷媒循環用ポンプ７３は、冷媒用配管７１において、ラジエータ７２より下流側（燃料電池１０の冷媒入口側）に設けられており、ラジエータ７２において冷却された冷媒を燃料電池１０に送り出す。２つの冷媒温度計測部７４，７５はそれぞれ、冷媒用配管７１において、燃料電池１０の冷媒出口の近傍と、冷媒入口の近傍とに設けられており、計測値を制御部２０へと送信する。制御部２０は、２つの冷媒温度計測部７４，７５のそれぞれの計測値の差から燃料電池１０の運転温度を検出し、その検出結果に基づき、冷媒循環用ポンプ７３が送り出す冷媒量を制御することにより、燃料電池１０の運転温度を調整する。
【００３１】
図２は、燃料電池システム１００の電気的構成を示す概略図である。なお、燃料電池システム１００では、燃料電池１０と二次電池８１とが出力する電力を、外部負荷２００と水素循環用ポンプ６４以外に、燃料電池システム１００の他の補機類にも供給するが、そのための配線の図示および説明は省略する。
【００３２】
燃料電池システム１００は、二次電池８１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ８２と、第１と第２のＤＣ／ＡＣインバータ８３，８４とを備える。第１のＤＣ／ＡＣインバータ８３は、外部負荷２００に接続されており、第２のＤＣ／ＡＣインバータ８４は、水素循環用ポンプ６４の駆動モータ（図示は省略）に接続されている。第１と第２のＤＣ／ＡＣインバータ８３，８４は、直流電源ラインＤＣＬを介して、燃料電池１０に対して互いに並列に接続されている。
【００３３】
第１と第２のＤＣ／ＡＣインバータ８３，８４はそれぞれ、燃料電池１０と二次電池８１とが出力する直流電力を交流電力へと変換し、外部負荷２００または水素循環用ポンプ６４に供給する。ここで、第２のＤＣ／ＡＣインバータ８４は、電圧センサ８４１と電流センサ８４２とを有している。制御部２０は、電圧センサ８４１と電流センサ８４２の計測値に基づき、水素循環用ポンプ６４における消費電力を計測することが可能である。
【００３４】
二次電池８１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８２を介して直流電源ラインＤＣＬに接続されている。二次電池８１は、燃料電池１０の補助電源として機能し、例えば充・放電可能なリチウムイオン電池で構成することができる。ＤＣ／ＤＣコンバータ８２は、二次電池８１の充・放電を制御する充放電制御部としての機能を有しており、制御部２０からの指令に応じて直流電源ラインＤＣＬの電圧レベルを可変に調整する。
【００３５】
制御部２０は、燃料電池１０の出力が、外部負荷２００からの出力要求に対して不足するような場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ８２に二次電池８１の放電を指令し、その不足分を補償させる。なお、外部負荷２００において回生電力が発生する場合には、その回生電力は、第１のＤＣ／ＡＣインバータ８３によって直流電力に変換され、ＤＣ／ＤＣコンバータ８２を介して二次電池８１に充電される。
【００３６】
図３（Ａ），（Ｂ）は、燃料電池システム１００における燃料電池１０に対するカソードガスの供給量の制御処理を説明するための説明図である。燃料電池システム１００では、制御部２０は、予め記憶部に格納されている２つのマップ２１，２２を用いて、エアコンプレッサ３２の回転数を制御することにより、燃料電池１０へのカソードガスの供給量（以下、「エア供給量」とも呼ぶ）を制御する。
【００３７】
図３（Ａ）には、燃料電池１０に供給するエア供給量（目標エア供給量）を決定するためのエア供給量決定マップ２１の一例が、縦軸を燃料電池１０の出力電力とし、横軸をエア供給量とするグラフによって表されている。エア供給量決定マップ２１には、燃料電池１０の出力電力が増大するほど、エア供給量が線形的に増大する関係が設定されている。制御部２０は、外部負荷２００が要求する出力電力に基づいて、燃料電池１０に出力させる目標出力電力ＷFCを設定する。そして、エア供給量決定マップ２１を用いて、目標出力電力ＷFCに対する目標エア供給量ＱATを取得する（グラフ中に破線矢印で図示）。
【００３８】
図３（Ｂ）には、エアコンプレッサ３２の回転数を決定するための回転数決定マップ２２の一例が、縦軸をエアコンプレッサ３２の回転数とし、横軸をエア供給量とするグラフによって表されている。この回転数決定マップ２２には、エア供給量の増加に応じて、エアコンプレッサ３２の回転数が線形的に増大する関係が設定されている。
【００３９】
制御部２０は、目標エア供給量ＱATに補正値Ｋを乗算し、フィードバック補正値ΔＱFを加算した補正後目標エア供給量ＣＱATを取得する（ＣＱAT＝Ｋ・ＱAT＋ΔＱF）。ここで、「補正値Ｋ」とは、エアフロメータ３３の計測誤差を補償するための補正値であり、後述する補正値取得処理によって取得される値である。また、フィードバック補正値ΔＱFは、エアフロメータ３３の計測結果に基づいて、エア供給量をフィードバック制御するためのエア供給量の補正値である。制御部２０は、フィードバック補正値ΔＱFを、目標エア供給量ＱATと、エアフロメータ３３の計測値ＱAMとの差として求める（ΔＱF＝ＱAT−ＱAM）。
【００４０】
制御部２０は、回転数決定マップ２２を用いて、補正後目標エア供給量ＣＱATに対するエアコンプレッサの回転数ＲAC（以後、「指令回転数ＲAC」と呼ぶ）を取得する。そして、この指令回転数ＲACでエアコンプレッサ３２を駆動させ、燃料電池１０にカソードガスを供給する。このように、本実施例の燃料電池システム１００では、エア供給量について、エアフロメータ３３の計測値に基づき、フィードバック制御を実行することにより、適切なエア供給量の制御を可能とする。
【００４１】
ところで、エアフロメータ３３は、エアフロメータ３３の初期不良や経年劣化などによって計測誤差を生じる場合がある。エアフロメータ３３にプラス側の計測誤差が生じている場合には、エア供給量が目標値より低く制御されてしまうため、燃料電池１０において、目標とする出力が得られない可能性がある。また、そのように、エア供給量が低く制御されてしまうと、燃料電池１０からの排水が十分になされず、燃料電池１０の発電性能の低下が促進される可能性がある。
【００４２】
一方、エアフロメータ３３にマイナス側の計測誤差が生じている場合には、エア供給量が目標値より高く制御されてしまう。燃料電池１０に対して目標値以上のエア供給量が供給される場合には、燃料電池１０からの排水量が増大して電解質膜が乾燥し、燃料電池１０の出力が低下してしまう可能性がある。そこで、本実施例の燃料電池システム１００では、水素循環用ポンプ６４における消費電力に基づいて、エアフロメータ３３の計測誤差を求め、その計測誤差を補償するための補正値Ｋを取得する。
【００４３】
図４は、エアフロメータ３３の計測誤差を補償するための補正値を取得する補正値取得処理の処理手順を示すフローチャートである。この計測誤差補償処理は、燃料電池システム１００の運転終了時に、定期的に制御部２０が実行する。即ち、エアフロメータ３３の計測誤差は、燃料電池システム１００を再起動後の運転において補償されることとなる。
【００４４】
ステップＳ１０では、制御部２０は、燃料電池１０を予め設定された条件で運転する基準運転を開始する。具体的には、制御部２０は、燃料電池１０に予め設定された一定量の反応ガスが供給されるように、反応ガスの供給制御を開始する。即ち、カソードガスの供給制御については、予め設定されたエア供給量を目標エア供給量としてエアコンプレッサ３２を駆動し、調圧弁４３を所定の開度で開く。一方、アノードガスの供給制御については、インジェクタ５５を予め設定された駆動周期で駆動し、水素循環用ポンプ６４を所定の電圧で駆動させる。
【００４５】
また、制御部２０は、燃料電池１０に一定の電力を出力させるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ８２に指令する。さらに、制御部２０は、燃料電池１０の運転状態を安定化させるために、冷媒供給部７０の冷媒循環用ポンプ７３の回転数を制御することにより、燃料電池１０が予め設定された一定の運転温度（例えば８０℃）に維持する。なお、この基準運転における燃料電池１０の出力電力は、二次電池８１に蓄えられるものとしても良い。
【００４６】
ステップＳ２０では、制御部２０は、燃料電池１０が基準運転を実行している状態における水素循環用ポンプ６４の消費電力を計測する。具体的には、基準運転を実行している一定期間における水素循環用ポンプ６４の消費電力の時間平均を求めるものとしても良い。ここで、水素循環用ポンプ６４の消費電力と、エア供給量との間には、以下に説明する相関関係があることを本発明の発明者は見出した。
【００４７】
図５（Ａ），（Ｂ）は、燃料電池に対するエア供給量と水素循環用ポンプ６４の消費電力との間の相関関係を説明するための説明図である。図５（Ａ）は、エア供給量と燃料電池１０のアノード側のガス流路の圧力損失との関係を説明するための模式図である。図５（Ａ）には、燃料電池１０と水素循環用ポンプ６４とが模式的に図示されており、反応ガスの流れや、水分の移動を模式的に示す矢印が図示されている。
【００４８】
燃料電池１０は、電解質膜１と、電解質膜１の両側に配置されたアノード２およびカソード３とを有する。アノード２およびカソード３は、導電性を有するとともに、ガス透過性を有する多孔質部材によって構成されており、反応ガスを拡散させて電極の全面に行き渡らせるガス流路としても機能する。
【００４９】
ここで、燃料電池１０の運転中に、カソード３へのエア供給量を次第に増大させる場合を想定する。このとき、エア供給量の増大にともなって、カソード排ガスの量が増大し、カソード３から排出される排水量も増大する。そして、電解質膜１を介したアノード２からカソード３への水分移動が促進される。即ち、エア供給量の増大に伴い、アノード２の細孔に含まれる水分量が低下し、アノード２における圧力損失が低下する。アノード２の圧力損失が低下すると、その分だけ水素循環用ポンプ６４に対する負荷トルクが低下するため、水素循環用ポンプ６４の消費電力も低下する。
【００５０】
図５（Ｂ）は、燃料電池１０に基準運転を実行させたときのエア供給量と水素循環用ポンプ６４の消費電力との関係を示すグラフである。燃料電池１０の基準運転実行時のように、水素循環用ポンプ６４を一定の電圧で駆動させ、燃料電池１０に一定の電力を出力させる場合を想定する。この場合には、燃料電池１０に対するエア供給量の増大に伴って、アノード２における圧力損失が線形的に低下し、水素循環用ポンプ６４の消費電力も線形的に低下する。
【００５１】
このようなエア供給量と水素循環用ポンプ６４の消費電力との間の相関関係を予め取得しておくことにより、水素循環用ポンプ６４の消費電力の計測値に基づき、燃料電池１０のエア供給量を計測することが可能となる。そこで、本実施例の燃料電池システム１００では、以下の処理において、水素循環用ポンプ６４の消費電力の計測値に対するエア供給量を取得し、そのエア供給量を基準として、エアフロメータ３３の計測誤差を求める。
【００５２】
なお、以後、本明細書では、エアフロメータ３３によって計測されるエア供給量を「エア供給量実測値」と呼ぶ。また、水素循環用ポンプ６４の消費電力に基づいて取得されるエア供給量を「エア供給量基準値」と呼ぶ。
【００５３】
図６は、ステップＳ３０におけるエア供給量基準値の取得処理と、ステップＳ４０における補正値Ｋの算出処理を説明するための説明図である。図６には、エア供給量基準値を取得するために用いられる基準値取得用マップ２３の一例が、縦軸を水素循環用ポンプ６４の消費電力の計測値とし、横軸をエア供給量とするグラフとして図示されている。基準値取得用マップ２３には、図５（Ｂ）で説明したのと同様な水素循環用ポンプ６４の消費電力とエア供給量との間の対応関係が設定されている。制御部２０は、この基準値取得用マップ２３を用いて、ステップＳ２０で取得した水素循環用ポンプ６４の消費電力の計測値ＰHPに対するエア供給量基準値ＱAEを取得する（グラフ中に破線矢印で図示）。
【００５４】
ステップＳ４０では、ステップＳ３０で取得したエア供給量基準値ＱAEとエアフロメータ３３の実測値との差ΔＱを、エアフロメータ３３の計測誤差として求める（式（１））。
ΔＱ＝ＱAM−ＱAE …（１）
そして、その計測誤差を補償するための補正値Ｋを下記の式（２）により求める。
Ｋ＝（ＱAM＋ΔＱ）／ＱAM …（２）
【００５５】
制御部２０は、この補正値Ｋを記憶部（図示せず）に不揮発的に記憶する。そして、燃料電池システム１００の再起動後に、この補正値Ｋを読み出し、エアコンプレッサ３２の駆動制御に用いる（図３（Ｂ））。
【００５６】
このように、本実施例の燃料電池システム１００によれば、補正値取得処理において、アノードガスに関連するとともに、実際のエア供給量と相関関係を有する値として、水素循環用ポンプ６４の消費電力を検出する。そして、その検出値に対して取得されるエア供給量を基準として、エアフロメータ３３の計測誤差をもとめ、その計測誤差を補償するための補正値を取得する。この補正値を用いて、エアフロメータ３３の計測値に基づくフィードバック制御を実行することにより、エアフロメータ３３の計測誤差が補償されるため、適切なカソードガスの供給制御が可能となる。
【００５７】
B．第２実施例：
図７は本発明の第２実施例としての燃料電池システム１００Ａの構成を示す概略図である。図７は、第１と第２の水素圧力計測部５８，６８が設けられている点以外は、図１とほぼ同じである。第１の水素圧力計測部５８は、アノードガス配管５１において、アノードガス循環配管６３との合流部より下流側に設けられており、燃料電池１０のアノード入口近傍における供給水素の圧力を計測する。第２の水素圧力計測部６８は、アノード排ガス配管６１に設けられており、燃料電池１０のアノード出口近傍における排ガスの圧力を計測する。
【００５８】
なお、第２実施例の燃料電池システム１００Ａの電気的構成は、第１実施例の燃料電池システム１００と同様である（図２）。また、第２実施例の燃料電池システム１００Ａのカソードガスの供給制御については、第１実施例の燃料電池システム１００と同様なエアフロメータ３３の計測値に基づくフィードバック制御が実行される（図３）。
【００５９】
図８（Ａ）は、第２実施例の燃料電池システム１００Ａにおいて実行される補正値取得処理の処理手順を示すフローチャートである。図８（Ａ）は、ステップＳ２０の工程に換えて、ステップＳ２０Ａの工程が設けられている点以外は、図４とほぼ同じである。ステップＳ２０Ａでは、制御部２０は、第１と第２の水素圧力計測部５８，６８の計測値を取得する。制御部２０は、これらの計測値の差から、燃料電池１０のアノードにおける圧力損失を検出する。
【００６０】
図８（Ｂ）は、ステップＳ３０で用いられる基準値取得用マップ２３Ａの一例を示すグラフである。図８（Ｂ）では、基準値取得用マップ２３が、縦軸を燃料電池１０のアノードにおける圧力損失とし、横軸をエア供給量とするグラフとして図示されている。ここで、図５（Ａ）において説明したように、燃料電池１０の基準運転実行時には、エア供給量が増大するほど、燃料電池１０のアノードにおける圧力損失が線形的に低下する。
【００６１】
第２実施例の基準値取得用マップ２３Ａには、基準運転実行時におけるエア供給量と燃料電池１０のアノードにおける圧力損失との間の比例関係が設定されている。制御部２０は、この基準値取得用マップ２３Ａを用いて、ステップ２０で取得した燃料電池１０のアノードの圧力損失ΔＰに対するエア供給量をエア供給量基準値ＱAEとして取得する（ステップＳ３０）。そして、ステップＳ４０では、第１実施例で説明した数式（１），（２）を用いて、補正値Ｋを算出する。
【００６２】
このように、第２実施例の燃料電池システム１００Ａでは、第１と第２の水素圧力計測部５８，６８を用いて、燃料電池１０のアノード側のガス流路における圧力損失を、アノードガスに関連するとともに、実際のエア供給量と相関関係を有する値として計測する。そして、その計測値を用いて、補正値取得処理を実行する。従って、カソードガスの供給制御において、エアフロメータ３３の計測誤差を適切に補償することができる。
【００６３】
C．第３実施例：
図９は、本発明の第３実施例としての燃料電池システム１００Ｂの構成を示す概略図である。図９は、第１と第２の水素圧力計測部５８，６８に換えて、湿度計測部６９が設けられている点以外は、図７とほぼ同じである。湿度計測部６９は、アノード排ガス配管６１に設けられており、アノード排ガスの湿度を計測して、制御部２０に送信する。
【００６４】
なお、第３実施例の燃料電池システム１００Ｂの電気的構成は、第２実施例の燃料電池システム１００Ａと同様である（図２）。また、第３実施例の燃料電池システム１００Ｂのカソードガスの供給制御については、第２実施例の燃料電池システム１００Ａと同様なエアフロメータ３３の計測値に基づくフィードバック制御が実行される（図３）。
【００６５】
図１０（Ａ）は、第３実施例の燃料電池システム１００Ｂにおいて実行される補正値取得処理の処理手順を示すフローチャートである。図１０（Ａ）は、ステップＳ２０Ａの工程に換えて、ステップＳ２０Ｂの工程が設けられている点以外は、図８（Ａ）とほぼ同じである。ステップＳ２０Ｂでは、制御部２０は、湿度計測部６９の計測値を取得する。
【００６６】
図１０（Ｂ）は、ステップＳ３０で用いられる基準値取得用マップ２３Ｂの一例を示すグラフである。図１０（Ｂ）では、基準値取得用マップ２３Ｂが、縦軸をアノード排ガスの湿度とし、横軸をエア供給量とするグラフとして図示されている。ここで、図５（Ａ）において説明したように、燃料電池１０に対するエア供給量が増大するほど、燃料電池１０のアノード２の水分が、電解質膜１を介してカソード３側へと移動する。特に、燃料電池１０の基準運転実行時には、エア供給量の増大に伴い、カソード３側への水分移動量が線形的に増大するため、アノード排ガスの湿度は線形的に低下する。
【００６７】
第３実施例の基準値取得用マップ２３Ｂには、基準運転実行時におけるエア供給量とアノード排ガスの湿度との間の比例関係が設定されている。制御部２０は、この基準値取得用マップ２３Ｂを用いて、ステップ２０で取得した燃料電池１０のアノード排ガスの湿度ＨEに対するエア供給量をエア供給量基準値ＱAEとして取得する（ステップＳ３０）。そして、ステップＳ４０では、第１実施例で説明した数式（１），（２）を用いて、補正値Ｋを算出する。
【００６８】
このように、第３実施例の燃料電池システム１００Ｂでは、アノード排ガスの湿度を、アノードガスに関連するとともに、実際のエア供給量と相関関係を有する値として検出する。そして、その検出値から取得したエア供給量基準値とエア供給量の計測値とを用いて、エアフロメータ３３の計測誤差を求め、その計測誤差が補償されるようにカソードガスの供給量を制御する。従って、より適切なカソードガスの供給量制御が可能となる。
【００６９】
D．第４実施例：
図１１は本発明の第４実施例としての燃料電池システム１００Ｃの構成を示す概略図である。図１１はエアフロメータ３３が省略されている点以外は、図１とほぼ同じである。なお、燃料電池システム１００Ｃの電気的構成は、第１実施例で説明した構成とほぼ同じである（図２）。
【００７０】
この燃料電池システム１００Ｃでは、外部負荷２００の要求に応じた電力を出力するための通常の運転において、第１実施例で説明した基準運転と同様な条件下で燃料電池１０に発電させる。即ち、制御部２０は、燃料電池１０に、予め設定された一定の目標供給量で反応ガスを供給し、予め設定された一定の電力を出力させる。なお、外部負荷２００の要求に対して不足する電力については、二次電池８１からの出力によって補償する。
【００７１】
図１２（Ａ），（Ｂ）は、燃料電池システム１００Ｃにおけるカソードガスの供給量の制御処理を説明するための説明図である。図１２（Ａ）は、制御部２０が、水素循環用ポンプ６４の消費電力に基づいてエア供給量の実測値を取得するために用いるエア供給量計測用マップ２４を表すグラフである。エア供給量計測用マップ２４は、第１実施例で説明したエア供給量基準値取得用マップ２３（図６）と同様なマップである。
【００７２】
制御部２０は、水素循環用ポンプ６４の消費電力を計測し、エア供給量計測用マップ２４を用いて、その計測値ＰHPに対するエア供給量をエア供給量の実測値ＱAMとして取得する。制御部２０は、このエア供給量の実測値ＱAMに基づいて、エアコンプレッサ３２の回転数を補正することにより、エア供給量についてのフィードバック制御を実行する。
【００７３】
図１２（Ｂ）には、制御部２０がエアコンプレッサ３２の回転数の補正値を取得するために用いる回転数補正値取得用マップ２５の一例が、縦軸を補正値とし、横軸をエア供給量とするグラフによって表されている。なお、図８（Ｂ）のグラフは、図８（Ａ）のグラフと横軸が互いに対応するように図示されている。
【００７４】
この回転数補正値取得用マップ２５は、予め実験等によって得られた補正値とエア供給量の実測値との間の対応関係に基づいて設定されている。第４実施例では、回転数補正値取得用マップ２５には、エア供給量が大きいほどエアコンプレッサ３２の回転数の補正値が線形的に小さくなる比例関係が設定されている。ここで、燃料電池システム１００Ｃでは、燃料電池１０に一定の電力を出力させるためのエア供給量の目標値として、初期設定値ＱASが設定される。回転数補正値取得用マップ２５では、この初期設定値ＱASより、エア供給量の実測値が大きい場合には、マイナス側の補正値が得られ、エア供給量の実測値が小さい場合には、プラス側の補正値が得られる。
【００７５】
制御部２０は、回転数補正値取得用マップ２５を用いて、エア供給量の実測値ＱAMに対するエアコンプレッサ３２の回転数の補正値ΔＲを取得する。制御部２０は、補正値ΔＲに基づいて、エアコンプレッサ３２の回転数を調整する。このように、第２実施例の燃料電池システム１００Ｃでは、水素循環用ポンプ６４の消費電力の計測値と、エア供給量計測用マップ２４とを用いて、エア供給量を計測することにより、エア供給量のフィードバック制御を実行している。即ち、エアフロメータ３３を省略した場合であっても、水素循環用ポンプ６４の消費電力の計測値に基づき、適切にカソードガスの供給量を制御することができる。
【００７６】
E．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００７７】
E1．変形例１：
上記実施例では、エア供給量基準値を取得するために、アノードガスに関連する値であって、実際のエア供給量と相関関係を有する値として、水素循環用ポンプ６４の消費電力や、燃料電池１０のアノード側のガス流路における圧力損失、アノード排ガスの湿度を検出していた。しかし、アノードガスに関連する値であって、実際のエア供給量と相関関係を有する値としては、他の値が検出されるものとしても良い。
【００７８】
E2．変形例２：
上記実施例では、制御部２０は予め記憶しておいた対応関係（相関関係）としてのマップ２１〜２５を用いて、カソードガスの供給量の制御に用いるための目標エア供給量やエア供給量基準値、エアコンプレッサ３２の回転数の補正値を取得していた。しかし、制御部２０には、マップ２１〜２５に換えて、マップ２１〜２５に設定されているのと同様な対応関係を表す演算式や関数などが予め記憶されているものとしても良い。
【００７９】
E3．変形例３：
上記第１ないし第３実施例では、補正値取得処理を、燃料電池システム１００，１００Ａ，１００Ｂの運転終了時に実行していた。しかし、補正値取得処理は、他のタイミングで実行されるものとしても良い。例えば、ユーザからの指令に基づくタイミングで実行されるものとしても良いし、システムの起動時に実行されるものとしても良い。なお、補正値取得処理を燃料電池システム１００，１００Ａ，１００Ｂの運転終了時に実行する方が、燃料電池１０の温度などの状態が比較的安定している可能性が高いため、より好ましい。
【００８０】
E4．変形例４：
上記第１ないし第３実施例では、補正値取得処理における燃料電池１０の基準運転として、反応ガスの供給量や、燃料電池１０の出力、燃料電池１０の温度を一定とする運転制御を実行していた。しかし、燃料電池１０の基準運転としては、予め設定された他の条件による運転であっても良い。例えば、反応ガスの供給量は、予め設定されたとおりに、時間変化するものとしても良い。なお、この場合には、その基準運転の条件に応じて、基準値取得用マップが準備されることが望ましい。
【００８１】
E5．変形例５：
上記実施例では、カソードガス供給部３０には、カソードガスを加湿するための加湿部が設けられていなかった。しかし、燃料電池１０の運転中における電解質膜の湿潤状態を良好に維持するために、カソードガス供給部３０には、カソードガスを加湿するための加湿部が設けられるものとしても良い。ただし、加湿部が設けられると、その加湿部において、エアフロメータ３３の計測誤差は丸められる可能性がある。そのため、上記実施例で説明したエアフロメータ３３の計測誤差を補償するための補正値を用いたカソードガスの供給制御は、カソードガス供給部３０に加湿部が省略された燃料電池システム１００に、より適している。
【００８２】
E6．変形例６：
上記実施例では、制御部２０は、エアフロメータ３３の計測誤差が補償されるように、補正値Ｋや、エアコンプレッサ３２の回転数の補正値ΔＲを取得していた。しかし、制御部２０は、カソードガスの供給量制御において、他の方法によって、エアフロメータ３３の計測誤差を補償するものとしても良い。例えば、エアフロメータ３３の計測誤差を補償されるように、エアコンプレッサ３２の回転数決定マップ２２を補正するものとしても良い。具体的には、エア供給量実測値ＱAMに対するエア供給量基準値ＱAEの割合（ＱAM／ＱAE）を、回転数決定マップ２２におけるエア供給量に対するエアコンプレッサ３２の回転数の変化率に乗算するものとしても良い。
【００８３】
E7．変形例７：
上記第１実施例では、燃料電池システム１００は、燃料電池１０にアノードガスを供給するためのインジェクタ５５や、燃料電池１０にアノード排ガスを循環させるための水素循環用ポンプ６４を備えていた。しかし、燃料電池システム１００は、インジェクタ５５や水素循環用ポンプ６４に換えて、燃料電池１０に水素を供給するためのポンプを備えているものとしても良い。この場合には、補正値取得処理において、そのポンプの消費電力に基づいてエア供給量基準値を取得するものとしても良い。
【００８４】
E8．変形例８：
上記第１実施例では、制御部２０は、水素循環用ポンプ６４を一定電圧で駆動していた。しかし、制御部２０は、水素循環用ポンプ６４を一定電圧で駆動しなくとも良く、水素循環用ポンプ６４の回転数や、水素循環用ポンプ６４が送り出すガス量を一定に維持するように駆動するものとしても良い。この場合には、制御部２０は、水素循環用ポンプ６４の回転数や水素循環用ポンプ６４が送り出すガス量を検出して、フィードバック制御することが好ましい。
【００８５】
E9．変形例９：
上記第４実施例では、制御部２０は、燃料電池１０に一定の電力を出力させていた。しかし、制御部２０は、予め設定された多段階の出力レベルごとの電力を燃料電池１０に出力させるものとしても良い。この場合には、出力レベルごとにエア供給量計測用マップ２４が準備されていることが望ましい。
【符号の説明】
【００８６】
１…電解質膜
２…アノード
３…カソード
１０…燃料電池
２０…制御部
２１…エア供給量決定マップ
２２…回転数決定マップ
２３，２３Ａ，２３Ｂ…基準値取得用マップ
２４…エア供給量計測用マップ
２５…回転数補正値取得用マップ
３０…カソードガス供給部
３１…カソードガス配管
３２…エアコンプレッサ
３３…エアフロメータ
３４…開閉弁
４０…カソードガス排出部
４１…カソード排ガス配管
４３…調圧弁
４４…圧力計測部
５０…アノードガス供給部
５１…アノードガス配管
５２…水素タンク
５３…開閉弁
５４…レギュレータ
５５…インジェクタ
５８…第１の水素圧力計測部
６０…アノードガス循環排出部
６１…アノード排ガス配管
６２…気液分離部
６３…アノードガス循環配管
６４…水素循環用ポンプ
６５…アノード排水配管
６６…排水弁
６８…第２の水素圧力計測部
６９…湿度計測部
７０…冷媒供給部
７１…冷媒用配管
７２…ラジエータ
７３…冷媒循環用ポンプ
７４，７５…冷媒温度計測部
８１…二次電池
８２…ＤＣ／ＤＣコンバータ
８３…第１のＤＣ／ＡＣインバータ
８４…第２のＤＣ／ＡＣインバータ
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ…燃料電池システム
２００…外部負荷
８４１…電圧センサ
８４２…電流センサ
ＤＣＬ…直流電源ライン
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、燃料電池に反応ガスを供給して発電させ、外部負荷の要求に応じた電力を出力する。一般に、燃料電池システムでは、反応ガスのうちのカソードガスについては、エアフロメータなどの流量計によって、その流量を計測し、その計測値に基づいて燃料電池に対する供給量を制御する（下記特許文献１など）。しかし、流量計は、経年劣化などによって、その計測精度が低下し、計測誤差を生じる場合がある。流量計に計測誤差が生じてしまうと、燃料電池にカソードガスが適切に供給されない可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２２０６２５号公報
【特許文献２】特開２００７−２９４１１６号公報
【特許文献３】特開２００３−２１７６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、燃料電池に対する反応ガスの供給量を適切に制御できる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］
外部負荷の要求に応じて電力を出力する燃料電池システムであって、燃料電池と、前記燃料電池に対してカソードガスを供給するカソードガス供給部と、前記カソードガス供給部が前記燃料電池に送り出すカソードガスの量を計測するガス送出量計測部と、前記燃料電池に対してアノードガスを供給するアノードガス供給部と、アノードガスに関連する値であって、前記燃料電池に対するカソードガスの実際の供給量と相関関係を有する値として予め選択された特徴値を検出する特徴値検出部と、前記燃料電池に対するアノードガスおよびカソードガスの供給量を制御して、前記燃料電池の運転を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記燃料電池を予め設定された条件で運転する基準運転を実行させたときのカソードガスの供給量と、前記特徴値との間の相関関係を予め記憶しており、前記燃料電池に前記基準運転を実行させて、前記ガス送出量計測部の計測値を取得するとともに、前記特徴値を検出し、前記相関関係を用いて、検出された前記特徴値に対するカソードガスの供給量を供給量基準値として取得し、前記供給量基準値と前記ガス送出量計測部の計測値との差を前記ガス送出量計測部の計測値の誤差として求め、前記制御部は、前記ガス送出量計測部の計測値に基づいて、前記燃料電池にカソードガスを供給する際に、前記誤差が補償されるように、前記カソードガス供給部が送り出すカソードガスの量を調整する、燃料電池システム。
この燃料電池システムによれば、カソードガスの実際の供給量と予め知られた相関関係を有する特徴値に基づき、カソードガスの供給量を計測し、その計測値を基準として、ガス送出量計測部の計測誤差を求める。そして、ガス送出量計測部の計測値に基づいて、カソードガスの供給量を制御する制御処理において、その計測誤差が補償されるようにカソードガスの送出量を調整する。従って、燃料電池に対するカソードガスの供給量を適切に制御できる。
【０００７】
［適用例２］
適用例１記載の燃料電池システムであって、前記アノードガス供給部は、前記燃料電池にアノードガスを送り出すポンプを備え、前記特徴値検出部は、前記燃料電池に対するカソードガスの実際の供給量の増加に伴って低下する前記ポンプの消費電力を前記特徴値として検出する、燃料電池システム。
この燃料電池システムによれば、アノードガスを送り出すポンプの消費電力に基づいて、カソードガスの供給量を計測でき、その計測値を基準としたガス送出量計測部の計測誤差を求めることができる。従って、燃料電池に対するカソードガスの供給量を適切に制御できる。
【０００８】
［適用例３］
適用例１記載の燃料電池システムであって、前記特徴値検出部は、前記燃料電池に対するカソードガスの実際の供給量の増加に伴って低下する前記燃料電池のアノード側のガス流路における圧力損失を前記特徴値として検出する、燃料電池システム。
この燃料電池システムによれば、燃料電池のアノード側のガス流路における圧力損失に基づいて、カソードガスの供給量を計測でき、その計測値を基準としたガス送出量計測部の計測誤差を求めることができる。
【０００９】
［適用例４］
適用例１記載の燃料電池システムであって、前記特徴値検出部は、前記燃料電池に対するカソードガスの実際の供給量の増加に伴って低下する前記燃料電池のアノード側のガス流路における圧力損失を前記特徴値として検出する、燃料電池システム。
この燃料電池システムによれば、アノード排ガスの湿度に基づいて、カソードガスの供給量を計測でき、その計測値を基準としたガス送出量計測部の計測誤差を求めることができる。
【００１０】
［適用例５］
適用例１〜４のいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、前記基準運転は、前記燃料電池に対するアノードガスおよびカソードガスの供給量を予め設定された量で一定とするとともに、前記燃料電池を予め設定された一定の出力で一定とする運転を含む、燃料電池システム。
この燃料電池システムによれば、基準運転実行時におけるカソードガスの供給量と特徴値との間の相関関係を容易に取得することができる。従って、特徴値検出部が検出する特徴値に基づき、より正確なカソードガスの供給量を取得することが可能となる。
【００１１】
［適用例６］
アノードガスとカソードガスとを燃料電池に供給する際に、ガス送出量計測部に前記燃料電池に対するカソードガスの供給量を計測させ、前記ガス送出量計測部の計測値に基づき、前記燃料電池に対するカソードガスの供給量を制御する方法であって、
（ａ）前記燃料電池を予め設定された条件で運転する基準運転を実行し、前記燃料電池に対して送り出されるカソードガスの量を計測するとともに、アノードガスに関連する値であって、前記燃料電池に対するカソードガスの実際の供給量と相関関係を有する値として予め選択された特徴値を検出する工程と、
（ｂ）予め準備された、前記基準運転の実行時におけるカソードガスの供給量と前記特徴値との間の相関関係を参照して、前記工程（ａ）において検出された前記特徴値に対するカソードガスの供給量を供給量基準値として取得する工程と、
（ｃ）前記工程（ａ）において計測したカソードガスの量と、前記工程（ｂ）において取得した供給量基準値との差として求められた誤差を補償しつつ、前記ガス送出量計測部の計測値に基づいて前記カソードガスを前記燃料電池に供給する工程と、
を備える、方法。
【００１２】
［適用例７］
アノードガスとカソードガスとを燃料電池に供給する際に、前記燃料電池に対するカソードガスの供給量を測定する方法であって、
（ａ）前記燃料電池を予め設定された条件で運転する基準運転を実行し、前記燃料電池に対して送り出されるカソードガスの量を計測するとともに、アノードガスに関連する値であって、前記燃料電池に対するカソードガスの実際の供給量と相関関係を有する値として予め選択された特徴値を検出する工程と、
（ｂ）予め準備された、前記基準運転の実行時におけるカソードガスの供給量と前記特徴値との間の相関関係を用いて、前記工程（ａ）において検出された前記特徴値に対するカソードガスの供給量を取得する工程と、
を備える、方法。
この方法によれば、特徴値を検出することによって、カソードガスの供給量を計測することができる。この計測値を用いれば、カソードガスの供給量の制御をより、容易かつ適切に実行することができる。
【００１３】
なお、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、その燃料電池システムにおいて実行される制御方法、それらのシステムまたは方法を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、その燃料電池システムを搭載する車両等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】燃料電池システムの構成を示す概略図。
【図２】燃料電池システムの電気的構成を示す概略図。
【図３】燃料電池システムにおける燃料電池に対するカソードガスの供給量の制御処理を説明するための説明図。
【図４】エアフロメータの計測誤差を補償するための計測誤差補償処理の処理手順を示す説明図。
【図５】燃料電池に対するエア供給量と水素循環用ポンプの消費電力との関係を説明するための説明図。
【図６】エア供給量基準値の取得処理および補正値の算出処理を説明するための説明図。
【図７】第２実施例としての燃料電池システムの構成を示す概略図。
【図８】第２実施例の計測誤差補償処理の処理手順を示す説明図。
【図９】第３実施例としての燃料電池システムの構成を示す概略図。
【図１０】第３実施例の計測誤差補償処理の処理手順を示す説明図。
【図１１】第４実施例としての燃料電池システムの構成を示す概略図。
【図１２】第４実施例におけるカソードガスの供給量の制御処理を説明するための説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
A．第１実施例：
図１は本発明の一実施例としての燃料電池システムの構成を示す概略図である。この燃料電池システム１００は、燃料電池１０と、制御部２０と、カソードガス供給部３０と、カソードガス排出部４０と、アノードガス供給部５０と、アノードガス循環排出部６０と、冷媒供給部７０とを備える。
【００１６】
燃料電池１０は、反応ガスとして水素（アノードガス）と空気（カソードガス）の供給を受けて発電する固体高分子型燃料電池である。燃料電池１０は、単セルとも呼ばれる複数の発電体（図示せず）が積層されたスタック構造を有する。また、各単セルは、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を示す電解質膜の両側に電極が一体的に配置された膜電極接合体を有する。なお、燃料電池１０としては、固体高分子型燃料電池に限らず、種々のタイプの燃料電池を採用することが可能である。
【００１７】
制御部２０は、中央処理装置と主記憶装置とを備えるマイクロコンピュータによって構成されている。制御部２０は、外部負荷２００からの出力電力の要求を受け付け、その要求に応じて、以下に説明する燃料電池システム１００の各構成部を制御し、燃料電池１０に発電させる。
【００１８】
カソードガス供給部３０は、カソードガス配管３１と、エアコンプレッサ３２と、エアフロメータ３３と、開閉弁３４とを備える。カソードガス配管３１は、燃料電池１０のカソード側に接続された配管である。エアコンプレッサ３２は、カソードガス配管３１を介して燃料電池１０と接続されている。エアコンプレッサ３２は、制御部２０からの指令により、外気を取り込んで圧縮した空気を、カソードガスとして燃料電池１０に供給する。
【００１９】
エアフロメータ３３は、エアコンプレッサ３２の上流側において、エアコンプレッサ３２が取り込む外気の量を計測し、制御部２０に送信する。このエアフロメータ３３の計測値は、エアコンプレッサ３２が送り出すカソードガスの量を表している。制御部２０は、この計測値に基づいて、燃料電池１０に対するカソードガスの供給量をフィードバック制御するが、その詳細については後述する。
【００２０】
開閉弁３４は、エアコンプレッサ３２と燃料電池１０との間に設けられており、カソードガス配管３１におけるカソードガスの流れに応じて開閉する。具体的には、開閉弁３４は、通常、閉じた状態であり、エアコンプレッサ３２から所定の圧力を有する空気がカソードガス配管３１に供給されたときに開く。
【００２１】
カソードガス排出部４０は、カソード排ガス配管４１と、調圧弁４３と、圧力計測部４４とを備える。カソード排ガス配管４１は、燃料電池１０のカソード側に接続された配管であり、カソード排ガスを燃料電池システム１００の外部へと排出する。調圧弁４３は、カソード排ガス配管４１に設けられており、制御部２０がその開度を制御する。
【００２２】
圧力計測部４４は、カソード排ガス配管４１において、調圧弁４３の上流側に設けられている。圧力計測部４４は、燃料電池１０のカソードの出口側の圧力（背圧）を計測し、その計測値を制御部２０に送信する。制御部２０は、圧力計測部４４の計測値に基づいて調圧弁４３の開度を調整することにより、燃料電池１０のカソードにおける圧力を制御する。
【００２３】
アノードガス供給部５０は、アノードガス配管５１と、水素タンク５２と、開閉弁５３と、レギュレータ５４と、インジェクタ５５とを備える。水素タンク５２は、アノードガス配管５１を介して燃料電池１０のアノード側に接続されており、タンク内に充填された水素を燃料電池１０に供給する。なお、燃料電池システム１００は、水素タンク５２に換えて、炭化水素系の燃料を改質して水素を生成する改質部を、水素の供給源として備えているものとしても良い。
【００２４】
アノードガス配管５１には、開閉弁５３、レギュレータ５４、インジェクタ５５が、上流側（水素タンク５２側）から、この順序で設けられている。開閉弁５３は、制御部２０からの指令により開閉し、水素タンク５２からインジェクタ５５の上流側への水素の流入を制御する。レギュレータ５４は、インジェクタ５５の上流側における水素の圧力を調整するための減圧弁であり、その開度が制御部２０によって制御されている。インジェクタ５５は、制御部２０によって設定された駆動周期や開弁時間に応じて、弁体が電磁的に駆動する電磁駆動式の開閉弁である。制御部２０は、インジェクタ５５の駆動周期や開弁時間を制御することによって、燃料電池１０に供給される水素量を制御する。
【００２５】
アノードガス循環排出部６０は、アノード排ガス配管６１と、気液分離部６２と、アノードガス循環配管６３と、水素循環用ポンプ６４と、アノード排水配管６５と、排水弁６６とを備える。アノード排ガス配管６１は、燃料電池１０のアノードの出口と気液分離部６２とを接続する配管であり、発電反応に用いられることのなかった未反応ガス（水素や窒素など）を含むアノード排ガスを気液分離部６２へと誘導する。
【００２６】
気液分離部６２は、アノードガス循環配管６３と、アノード排水配管６５とに接続されている。気液分離部６２は、アノード排ガスに含まれる気体成分と水分とを分離し、気体成分については、アノードガス循環配管６３へと誘導し、水分についてはアノード排水配管６５へと誘導する。アノードガス循環配管６３は、アノードガス配管５１のインジェクタ５５より下流に接続されている。
【００２７】
アノードガス循環配管６３には、水素循環用ポンプ６４が設けられており、気液分離部６２において分離された気体成分に含まれる水素を、アノードガス配管５１へと循環させる。制御部２０は、水素循環用ポンプ６４の駆動モータ（図示せず）を、予め設定された一定レベルの電圧で駆動させる。
【００２８】
アノード排水配管６５は、気液分離部６２において分離された水分を燃料電池システム１００の外部へと排出するための配管である。排水弁６６は、アノード排水配管６５に設けられており、制御部２０からの指令に応じて開閉する。制御部２０は、燃料電池システム１００の運転中には、通常、排水弁６６を閉じておき、予め設定された所定の排水タイミングで排水弁６６を開く。また、制御部２０は、燃料電池１０の発電量の変化に基づいて、燃料電池１０に循環供給される水素の濃度を検出し、その濃度が所定の値より低下していると判定した場合には、排水弁６６を開き、アノードガス中の不活性ガスを排出する。
【００２９】
冷媒供給部７０は、冷媒用配管７１と、ラジエータ７２と、冷媒循環用ポンプ７３と、２つの冷媒温度計測部７４，７５とを備える。冷媒用配管７１は、燃料電池１０に設けられた冷媒用の入口マニホールドと出口マニホールドとを連結する配管であり、燃料電池１０を冷却するための冷媒を循環させる。ラジエータ７２は、冷媒用配管７１に設けられており、冷媒用配管７１を流れる冷媒と外気との間で熱交換させることにより、冷媒を冷却する。
【００３０】
冷媒循環用ポンプ７３は、冷媒用配管７１において、ラジエータ７２より下流側（燃料電池１０の冷媒入口側）に設けられており、ラジエータ７２において冷却された冷媒を燃料電池１０に送り出す。２つの冷媒温度計測部７４，７５はそれぞれ、冷媒用配管７１において、燃料電池１０の冷媒出口の近傍と、冷媒入口の近傍とに設けられており、計測値を制御部２０へと送信する。制御部２０は、２つの冷媒温度計測部７４，７５のそれぞれの計測値の差から燃料電池１０の運転温度を検出し、その検出結果に基づき、冷媒循環用ポンプ７３が送り出す冷媒量を制御することにより、燃料電池１０の運転温度を調整する。
【００３１】
図２は、燃料電池システム１００の電気的構成を示す概略図である。なお、燃料電池システム１００では、燃料電池１０と二次電池８１とが出力する電力を、外部負荷２００と水素循環用ポンプ６４以外に、燃料電池システム１００の他の補機類にも供給するが、そのための配線の図示および説明は省略する。
【００３２】
燃料電池システム１００は、二次電池８１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ８２と、第１と第２のＤＣ／ＡＣインバータ８３，８４とを備える。第１のＤＣ／ＡＣインバータ８３は、外部負荷２００に接続されており、第２のＤＣ／ＡＣインバータ８４は、水素循環用ポンプ６４の駆動モータ（図示は省略）に接続されている。第１と第２のＤＣ／ＡＣインバータ８３，８４は、直流電源ラインＤＣＬを介して、燃料電池１０に対して互いに並列に接続されている。
【００３３】
第１と第２のＤＣ／ＡＣインバータ８３，８４はそれぞれ、燃料電池１０と二次電池８１とが出力する直流電力を交流電力へと変換し、外部負荷２００または水素循環用ポンプ６４に供給する。ここで、第２のＤＣ／ＡＣインバータ８４は、電圧センサ８４１と電流センサ８４２とを有している。制御部２０は、電圧センサ８４１と電流センサ８４２の計測値に基づき、水素循環用ポンプ６４における消費電力を計測することが可能である。
【００３４】
二次電池８１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８２を介して直流電源ラインＤＣＬに接続されている。二次電池８１は、燃料電池１０の補助電源として機能し、例えば充・放電可能なリチウムイオン電池で構成することができる。ＤＣ／ＤＣコンバータ８２は、二次電池８１の充・放電を制御する充放電制御部としての機能を有しており、制御部２０からの指令に応じて直流電源ラインＤＣＬの電圧レベルを可変に調整する。
【００３５】
制御部２０は、燃料電池１０の出力が、外部負荷２００からの出力要求に対して不足するような場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ８２に二次電池８１の放電を指令し、その不足分を補償させる。なお、外部負荷２００において回生電力が発生する場合には、その回生電力は、第１のＤＣ／ＡＣインバータ８３によって直流電力に変換され、ＤＣ／ＤＣコンバータ８２を介して二次電池８１に充電される。
【００３６】
図３（Ａ），（Ｂ）は、燃料電池システム１００における燃料電池１０に対するカソードガスの供給量の制御処理を説明するための説明図である。燃料電池システム１００では、制御部２０は、予め記憶部に格納されている２つのマップ２１，２２を用いて、エアコンプレッサ３２の回転数を制御することにより、燃料電池１０へのカソードガスの供給量（以下、「エア供給量」とも呼ぶ）を制御する。
【００３７】
図３（Ａ）には、燃料電池１０に供給するエア供給量（目標エア供給量）を決定するためのエア供給量決定マップ２１の一例が、縦軸を燃料電池１０の出力電力とし、横軸をエア供給量とするグラフによって表されている。エア供給量決定マップ２１には、燃料電池１０の出力電力が増大するほど、エア供給量が線形的に増大する関係が設定されている。制御部２０は、外部負荷２００が要求する出力電力に基づいて、燃料電池１０に出力させる目標出力電力ＷFCを設定する。そして、エア供給量決定マップ２１を用いて、目標出力電力ＷFCに対する目標エア供給量ＱATを取得する（グラフ中に破線矢印で図示）。
【００３８】
図３（Ｂ）には、エアコンプレッサ３２の回転数を決定するための回転数決定マップ２２の一例が、縦軸をエアコンプレッサ３２の回転数とし、横軸をエア供給量とするグラフによって表されている。この回転数決定マップ２２には、エア供給量の増加に応じて、エアコンプレッサ３２の回転数が線形的に増大する関係が設定されている。
【００３９】
制御部２０は、目標エア供給量ＱATに補正値Ｋを乗算し、フィードバック補正値ΔＱFを加算した補正後目標エア供給量ＣＱATを取得する（ＣＱAT＝Ｋ・ＱAT＋ΔＱF）。ここで、「補正値Ｋ」とは、エアフロメータ３３の計測誤差を補償するための補正値であり、後述する補正値取得処理によって取得される値である。また、フィードバック補正値ΔＱFは、エアフロメータ３３の計測結果に基づいて、エア供給量をフィードバック制御するためのエア供給量の補正値である。制御部２０は、フィードバック補正値ΔＱFを、目標エア供給量ＱATと、エアフロメータ３３の計測値ＱAMとの差として求める（ΔＱF＝ＱAT−ＱAM）。
【００４０】
制御部２０は、回転数決定マップ２２を用いて、補正後目標エア供給量ＣＱATに対するエアコンプレッサの回転数ＲAC（以後、「指令回転数ＲAC」と呼ぶ）を取得する。そして、この指令回転数ＲACでエアコンプレッサ３２を駆動させ、燃料電池１０にカソードガスを供給する。このように、本実施例の燃料電池システム１００では、エア供給量について、エアフロメータ３３の計測値に基づき、フィードバック制御を実行することにより、適切なエア供給量の制御を可能とする。
【００４１】
ところで、エアフロメータ３３は、エアフロメータ３３の初期不良や経年劣化などによって計測誤差を生じる場合がある。エアフロメータ３３にプラス側の計測誤差が生じている場合には、エア供給量が目標値より低く制御されてしまうため、燃料電池１０において、目標とする出力が得られない可能性がある。また、そのように、エア供給量が低く制御されてしまうと、燃料電池１０からの排水が十分になされず、燃料電池１０の発電性能の低下が促進される可能性がある。
【００４２】
一方、エアフロメータ３３にマイナス側の計測誤差が生じている場合には、エア供給量が目標値より高く制御されてしまう。燃料電池１０に対して目標値以上のエア供給量が供給される場合には、燃料電池１０からの排水量が増大して電解質膜が乾燥し、燃料電池１０の出力が低下してしまう可能性がある。そこで、本実施例の燃料電池システム１００では、水素循環用ポンプ６４における消費電力に基づいて、エアフロメータ３３の計測誤差を求め、その計測誤差を補償するための補正値Ｋを取得する。
【００４３】
図４は、エアフロメータ３３の計測誤差を補償するための補正値を取得する補正値取得処理の処理手順を示すフローチャートである。この計測誤差補償処理は、燃料電池システム１００の運転終了時に、定期的に制御部２０が実行する。即ち、エアフロメータ３３の計測誤差は、燃料電池システム１００を再起動後の運転において補償されることとなる。
【００４４】
ステップＳ１０では、制御部２０は、燃料電池１０を予め設定された条件で運転する基準運転を開始する。具体的には、制御部２０は、燃料電池１０に予め設定された一定量の反応ガスが供給されるように、反応ガスの供給制御を開始する。即ち、カソードガスの供給制御については、予め設定されたエア供給量を目標エア供給量としてエアコンプレッサ３２を駆動し、調圧弁４３を所定の開度で開く。一方、アノードガスの供給制御については、インジェクタ５５を予め設定された駆動周期で駆動し、水素循環用ポンプ６４を所定の電圧で駆動させる。
【００４５】
また、制御部２０は、燃料電池１０に一定の電力を出力させるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ８２に指令する。さらに、制御部２０は、燃料電池１０の運転状態を安定化させるために、冷媒供給部７０の冷媒循環用ポンプ７３の回転数を制御することにより、燃料電池１０が予め設定された一定の運転温度（例えば８０℃）に維持する。なお、この基準運転における燃料電池１０の出力電力は、二次電池８１に蓄えられるものとしても良い。
【００４６】
ステップＳ２０では、制御部２０は、燃料電池１０が基準運転を実行している状態における水素循環用ポンプ６４の消費電力を計測する。具体的には、基準運転を実行している一定期間における水素循環用ポンプ６４の消費電力の時間平均を求めるものとしても良い。ここで、水素循環用ポンプ６４の消費電力と、エア供給量との間には、以下に説明する相関関係があることを本発明の発明者は見出した。
【００４７】
図５（Ａ），（Ｂ）は、燃料電池に対するエア供給量と水素循環用ポンプ６４の消費電力との間の相関関係を説明するための説明図である。図５（Ａ）は、エア供給量と燃料電池１０のアノード側のガス流路の圧力損失との関係を説明するための模式図である。図５（Ａ）には、燃料電池１０と水素循環用ポンプ６４とが模式的に図示されており、反応ガスの流れや、水分の移動を模式的に示す矢印が図示されている。
【００４８】
燃料電池１０は、電解質膜１と、電解質膜１の両側に配置されたアノード２およびカソード３とを有する。アノード２およびカソード３は、導電性を有するとともに、ガス透過性を有する多孔質部材によって構成されており、反応ガスを拡散させて電極の全面に行き渡らせるガス流路としても機能する。
【００４９】
ここで、燃料電池１０の運転中に、カソード３へのエア供給量を次第に増大させる場合を想定する。このとき、エア供給量の増大にともなって、カソード排ガスの量が増大し、カソード３から排出される排水量も増大する。そして、電解質膜１を介したアノード２からカソード３への水分移動が促進される。即ち、エア供給量の増大に伴い、アノード２の細孔に含まれる水分量が低下し、アノード２における圧力損失が低下する。アノード２の圧力損失が低下すると、その分だけ水素循環用ポンプ６４に対する負荷トルクが低下するため、水素循環用ポンプ６４の消費電力も低下する。
【００５０】
図５（Ｂ）は、燃料電池１０に基準運転を実行させたときのエア供給量と水素循環用ポンプ６４の消費電力との関係を示すグラフである。燃料電池１０の基準運転実行時のように、水素循環用ポンプ６４を一定の電圧で駆動させ、燃料電池１０に一定の電力を出力させる場合を想定する。この場合には、燃料電池１０に対するエア供給量の増大に伴って、アノード２における圧力損失が線形的に低下し、水素循環用ポンプ６４の消費電力も線形的に低下する。
【００５１】
このようなエア供給量と水素循環用ポンプ６４の消費電力との間の相関関係を予め取得しておくことにより、水素循環用ポンプ６４の消費電力の計測値に基づき、燃料電池１０のエア供給量を計測することが可能となる。そこで、本実施例の燃料電池システム１００では、以下の処理において、水素循環用ポンプ６４の消費電力の計測値に対するエア供給量を取得し、そのエア供給量を基準として、エアフロメータ３３の計測誤差を求める。
【００５２】
なお、以後、本明細書では、エアフロメータ３３によって計測されるエア供給量を「エア供給量実測値」と呼ぶ。また、水素循環用ポンプ６４の消費電力に基づいて取得されるエア供給量を「エア供給量基準値」と呼ぶ。
【００５３】
図６は、ステップＳ３０におけるエア供給量基準値の取得処理と、ステップＳ４０における補正値Ｋの算出処理を説明するための説明図である。図６には、エア供給量基準値を取得するために用いられる基準値取得用マップ２３の一例が、縦軸を水素循環用ポンプ６４の消費電力の計測値とし、横軸をエア供給量とするグラフとして図示されている。基準値取得用マップ２３には、図５（Ｂ）で説明したのと同様な水素循環用ポンプ６４の消費電力とエア供給量との間の対応関係が設定されている。制御部２０は、この基準値取得用マップ２３を用いて、ステップＳ２０で取得した水素循環用ポンプ６４の消費電力の計測値ＰHPに対するエア供給量基準値ＱAEを取得する（グラフ中に破線矢印で図示）。
【００５４】
ステップＳ４０では、ステップＳ３０で取得したエア供給量基準値ＱAEとエアフロメータ３３の実測値との差ΔＱを、エアフロメータ３３の計測誤差として求める（式（１））。
ΔＱ＝ＱAM−ＱAE …（１）
そして、その計測誤差を補償するための補正値Ｋを下記の式（２）により求める。
Ｋ＝（ＱAM＋ΔＱ）／ＱAM …（２）
【００５５】
制御部２０は、この補正値Ｋを記憶部（図示せず）に不揮発的に記憶する。そして、燃料電池システム１００の再起動後に、この補正値Ｋを読み出し、エアコンプレッサ３２の駆動制御に用いる（図３（Ｂ））。
【００５６】
このように、本実施例の燃料電池システム１００によれば、補正値取得処理において、アノードガスに関連するとともに、実際のエア供給量と相関関係を有する値として、水素循環用ポンプ６４の消費電力を検出する。そして、その検出値に対して取得されるエア供給量を基準として、エアフロメータ３３の計測誤差をもとめ、その計測誤差を補償するための補正値を取得する。この補正値を用いて、エアフロメータ３３の計測値に基づくフィードバック制御を実行することにより、エアフロメータ３３の計測誤差が補償されるため、適切なカソードガスの供給制御が可能となる。
【００５７】
B．第２実施例：
図７は本発明の第２実施例としての燃料電池システム１００Ａの構成を示す概略図である。図７は、第１と第２の水素圧力計測部５８，６８が設けられている点以外は、図１とほぼ同じである。第１の水素圧力計測部５８は、アノードガス配管５１において、アノードガス循環配管６３との合流部より下流側に設けられており、燃料電池１０のアノード入口近傍における供給水素の圧力を計測する。第２の水素圧力計測部６８は、アノード排ガス配管６１に設けられており、燃料電池１０のアノード出口近傍における排ガスの圧力を計測する。
【００５８】
なお、第２実施例の燃料電池システム１００Ａの電気的構成は、第１実施例の燃料電池システム１００と同様である（図２）。また、第２実施例の燃料電池システム１００Ａのカソードガスの供給制御については、第１実施例の燃料電池システム１００と同様なエアフロメータ３３の計測値に基づくフィードバック制御が実行される（図３）。
【００５９】
図８（Ａ）は、第２実施例の燃料電池システム１００Ａにおいて実行される補正値取得処理の処理手順を示すフローチャートである。図８（Ａ）は、ステップＳ２０の工程に換えて、ステップＳ２０Ａの工程が設けられている点以外は、図４とほぼ同じである。ステップＳ２０Ａでは、制御部２０は、第１と第２の水素圧力計測部５８，６８の計測値を取得する。制御部２０は、これらの計測値の差から、燃料電池１０のアノードにおける圧力損失を検出する。
【００６０】
図８（Ｂ）は、ステップＳ３０で用いられる基準値取得用マップ２３Ａの一例を示すグラフである。図８（Ｂ）では、基準値取得用マップ２３が、縦軸を燃料電池１０のアノードにおける圧力損失とし、横軸をエア供給量とするグラフとして図示されている。ここで、図５（Ａ）において説明したように、燃料電池１０の基準運転実行時には、エア供給量が増大するほど、燃料電池１０のアノードにおける圧力損失が線形的に低下する。
【００６１】
第２実施例の基準値取得用マップ２３Ａには、基準運転実行時におけるエア供給量と燃料電池１０のアノードにおける圧力損失との間の比例関係が設定されている。制御部２０は、この基準値取得用マップ２３Ａを用いて、ステップ２０で取得した燃料電池１０のアノードの圧力損失ΔＰに対するエア供給量をエア供給量基準値ＱAEとして取得する（ステップＳ３０）。そして、ステップＳ４０では、第１実施例で説明した数式（１），（２）を用いて、補正値Ｋを算出する。
【００６２】
このように、第２実施例の燃料電池システム１００Ａでは、第１と第２の水素圧力計測部５８，６８を用いて、燃料電池１０のアノード側のガス流路における圧力損失を、アノードガスに関連するとともに、実際のエア供給量と相関関係を有する値として計測する。そして、その計測値を用いて、補正値取得処理を実行する。従って、カソードガスの供給制御において、エアフロメータ３３の計測誤差を適切に補償することができる。
【００６３】
C．第３実施例：
図９は、本発明の第３実施例としての燃料電池システム１００Ｂの構成を示す概略図である。図９は、第１と第２の水素圧力計測部５８，６８に換えて、湿度計測部６９が設けられている点以外は、図７とほぼ同じである。湿度計測部６９は、アノード排ガス配管６１に設けられており、アノード排ガスの湿度を計測して、制御部２０に送信する。
【００６４】
なお、第３実施例の燃料電池システム１００Ｂの電気的構成は、第２実施例の燃料電池システム１００Ａと同様である（図２）。また、第３実施例の燃料電池システム１００Ｂのカソードガスの供給制御については、第２実施例の燃料電池システム１００Ａと同様なエアフロメータ３３の計測値に基づくフィードバック制御が実行される（図３）。
【００６５】
図１０（Ａ）は、第３実施例の燃料電池システム１００Ｂにおいて実行される補正値取得処理の処理手順を示すフローチャートである。図１０（Ａ）は、ステップＳ２０Ａの工程に換えて、ステップＳ２０Ｂの工程が設けられている点以外は、図８（Ａ）とほぼ同じである。ステップＳ２０Ｂでは、制御部２０は、湿度計測部６９の計測値を取得する。
【００６６】
図１０（Ｂ）は、ステップＳ３０で用いられる基準値取得用マップ２３Ｂの一例を示すグラフである。図１０（Ｂ）では、基準値取得用マップ２３Ｂが、縦軸をアノード排ガスの湿度とし、横軸をエア供給量とするグラフとして図示されている。ここで、図５（Ａ）において説明したように、燃料電池１０に対するエア供給量が増大するほど、燃料電池１０のアノード２の水分が、電解質膜１を介してカソード３側へと移動する。特に、燃料電池１０の基準運転実行時には、エア供給量の増大に伴い、カソード３側への水分移動量が線形的に増大するため、アノード排ガスの湿度は線形的に低下する。
【００６７】
第３実施例の基準値取得用マップ２３Ｂには、基準運転実行時におけるエア供給量とアノード排ガスの湿度との間の比例関係が設定されている。制御部２０は、この基準値取得用マップ２３Ｂを用いて、ステップ２０で取得した燃料電池１０のアノード排ガスの湿度ＨEに対するエア供給量をエア供給量基準値ＱAEとして取得する（ステップＳ３０）。そして、ステップＳ４０では、第１実施例で説明した数式（１），（２）を用いて、補正値Ｋを算出する。
【００６８】
このように、第３実施例の燃料電池システム１００Ｂでは、アノード排ガスの湿度を、アノードガスに関連するとともに、実際のエア供給量と相関関係を有する値として検出する。そして、その検出値から取得したエア供給量基準値とエア供給量の計測値とを用いて、エアフロメータ３３の計測誤差を求め、その計測誤差が補償されるようにカソードガスの供給量を制御する。従って、より適切なカソードガスの供給量制御が可能となる。
【００６９】
D．第４実施例：
図１１は本発明の第４実施例としての燃料電池システム１００Ｃの構成を示す概略図である。図１１はエアフロメータ３３が省略されている点以外は、図１とほぼ同じである。なお、燃料電池システム１００Ｃの電気的構成は、第１実施例で説明した構成とほぼ同じである（図２）。
【００７０】
この燃料電池システム１００Ｃでは、外部負荷２００の要求に応じた電力を出力するための通常の運転において、第１実施例で説明した基準運転と同様な条件下で燃料電池１０に発電させる。即ち、制御部２０は、燃料電池１０に、予め設定された一定の目標供給量で反応ガスを供給し、予め設定された一定の電力を出力させる。なお、外部負荷２００の要求に対して不足する電力については、二次電池８１からの出力によって補償する。
【００７１】
図１２（Ａ），（Ｂ）は、燃料電池システム１００Ｃにおけるカソードガスの供給量の制御処理を説明するための説明図である。図１２（Ａ）は、制御部２０が、水素循環用ポンプ６４の消費電力に基づいてエア供給量の実測値を取得するために用いるエア供給量計測用マップ２４を表すグラフである。エア供給量計測用マップ２４は、第１実施例で説明したエア供給量基準値取得用マップ２３（図６）と同様なマップである。
【００７２】
制御部２０は、水素循環用ポンプ６４の消費電力を計測し、エア供給量計測用マップ２４を用いて、その計測値ＰHPに対するエア供給量をエア供給量の実測値ＱAMとして取得する。制御部２０は、このエア供給量の実測値ＱAMに基づいて、エアコンプレッサ３２の回転数を補正することにより、エア供給量についてのフィードバック制御を実行する。
【００７３】
図１２（Ｂ）には、制御部２０がエアコンプレッサ３２の回転数の補正値を取得するために用いる回転数補正値取得用マップ２５の一例が、縦軸を補正値とし、横軸をエア供給量とするグラフによって表されている。なお、図８（Ｂ）のグラフは、図８（Ａ）のグラフと横軸が互いに対応するように図示されている。
【００７４】
この回転数補正値取得用マップ２５は、予め実験等によって得られた補正値とエア供給量の実測値との間の対応関係に基づいて設定されている。第４実施例では、回転数補正値取得用マップ２５には、エア供給量が大きいほどエアコンプレッサ３２の回転数の補正値が線形的に小さくなる比例関係が設定されている。ここで、燃料電池システム１００Ｃでは、燃料電池１０に一定の電力を出力させるためのエア供給量の目標値として、初期設定値ＱASが設定される。回転数補正値取得用マップ２５では、この初期設定値ＱASより、エア供給量の実測値が大きい場合には、マイナス側の補正値が得られ、エア供給量の実測値が小さい場合には、プラス側の補正値が得られる。
【００７５】
制御部２０は、回転数補正値取得用マップ２５を用いて、エア供給量の実測値ＱAMに対するエアコンプレッサ３２の回転数の補正値ΔＲを取得する。制御部２０は、補正値ΔＲに基づいて、エアコンプレッサ３２の回転数を調整する。このように、第２実施例の燃料電池システム１００Ｃでは、水素循環用ポンプ６４の消費電力の計測値と、エア供給量計測用マップ２４とを用いて、エア供給量を計測することにより、エア供給量のフィードバック制御を実行している。即ち、エアフロメータ３３を省略した場合であっても、水素循環用ポンプ６４の消費電力の計測値に基づき、適切にカソードガスの供給量を制御することができる。
【００７６】
E．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００７７】
E1．変形例１：
上記実施例では、エア供給量基準値を取得するために、アノードガスに関連する値であって、実際のエア供給量と相関関係を有する値として、水素循環用ポンプ６４の消費電力や、燃料電池１０のアノード側のガス流路における圧力損失、アノード排ガスの湿度を検出していた。しかし、アノードガスに関連する値であって、実際のエア供給量と相関関係を有する値としては、他の値が検出されるものとしても良い。
【００７８】
E2．変形例２：
上記実施例では、制御部２０は予め記憶しておいた対応関係（相関関係）としてのマップ２１〜２５を用いて、カソードガスの供給量の制御に用いるための目標エア供給量やエア供給量基準値、エアコンプレッサ３２の回転数の補正値を取得していた。しかし、制御部２０には、マップ２１〜２５に換えて、マップ２１〜２５に設定されているのと同様な対応関係を表す演算式や関数などが予め記憶されているものとしても良い。
【００７９】
E3．変形例３：
上記第１ないし第３実施例では、補正値取得処理を、燃料電池システム１００，１００Ａ，１００Ｂの運転終了時に実行していた。しかし、補正値取得処理は、他のタイミングで実行されるものとしても良い。例えば、ユーザからの指令に基づくタイミングで実行されるものとしても良いし、システムの起動時に実行されるものとしても良い。なお、補正値取得処理を燃料電池システム１００，１００Ａ，１００Ｂの運転終了時に実行する方が、燃料電池１０の温度などの状態が比較的安定している可能性が高いため、より好ましい。
【００８０】
E4．変形例４：
上記第１ないし第３実施例では、補正値取得処理における燃料電池１０の基準運転として、反応ガスの供給量や、燃料電池１０の出力、燃料電池１０の温度を一定とする運転制御を実行していた。しかし、燃料電池１０の基準運転としては、予め設定された他の条件による運転であっても良い。例えば、反応ガスの供給量は、予め設定されたとおりに、時間変化するものとしても良い。なお、この場合には、その基準運転の条件に応じて、基準値取得用マップが準備されることが望ましい。
【００８１】
E5．変形例５：
上記実施例では、カソードガス供給部３０には、カソードガスを加湿するための加湿部が設けられていなかった。しかし、燃料電池１０の運転中における電解質膜の湿潤状態を良好に維持するために、カソードガス供給部３０には、カソードガスを加湿するための加湿部が設けられるものとしても良い。ただし、加湿部が設けられると、その加湿部において、エアフロメータ３３の計測誤差は丸められる可能性がある。そのため、上記実施例で説明したエアフロメータ３３の計測誤差を補償するための補正値を用いたカソードガスの供給制御は、カソードガス供給部３０に加湿部が省略された燃料電池システム１００に、より適している。
【００８２】
E6．変形例６：
上記実施例では、制御部２０は、エアフロメータ３３の計測誤差が補償されるように、補正値Ｋや、エアコンプレッサ３２の回転数の補正値ΔＲを取得していた。しかし、制御部２０は、カソードガスの供給量制御において、他の方法によって、エアフロメータ３３の計測誤差を補償するものとしても良い。例えば、エアフロメータ３３の計測誤差を補償されるように、エアコンプレッサ３２の回転数決定マップ２２を補正するものとしても良い。具体的には、エア供給量実測値ＱAMに対するエア供給量基準値ＱAEの割合（ＱAM／ＱAE）を、回転数決定マップ２２におけるエア供給量に対するエアコンプレッサ３２の回転数の変化率に乗算するものとしても良い。
【００８３】
E7．変形例７：
上記第１実施例では、燃料電池システム１００は、燃料電池１０にアノードガスを供給するためのインジェクタ５５や、燃料電池１０にアノード排ガスを循環させるための水素循環用ポンプ６４を備えていた。しかし、燃料電池システム１００は、インジェクタ５５や水素循環用ポンプ６４に換えて、燃料電池１０に水素を供給するためのポンプを備えているものとしても良い。この場合には、補正値取得処理において、そのポンプの消費電力に基づいてエア供給量基準値を取得するものとしても良い。
【００８４】
E8．変形例８：
上記第１実施例では、制御部２０は、水素循環用ポンプ６４を一定電圧で駆動していた。しかし、制御部２０は、水素循環用ポンプ６４を一定電圧で駆動しなくとも良く、水素循環用ポンプ６４の回転数や、水素循環用ポンプ６４が送り出すガス量を一定に維持するように駆動するものとしても良い。この場合には、制御部２０は、水素循環用ポンプ６４の回転数や水素循環用ポンプ６４が送り出すガス量を検出して、フィードバック制御することが好ましい。
【００８５】
E9．変形例９：
上記第４実施例では、制御部２０は、燃料電池１０に一定の電力を出力させていた。しかし、制御部２０は、予め設定された多段階の出力レベルごとの電力を燃料電池１０に出力させるものとしても良い。この場合には、出力レベルごとにエア供給量計測用マップ２４が準備されていることが望ましい。
【符号の説明】
【００８６】
１…電解質膜
２…アノード
３…カソード
１０…燃料電池
２０…制御部
２１…エア供給量決定マップ
２２…回転数決定マップ
２３，２３Ａ，２３Ｂ…基準値取得用マップ
２４…エア供給量計測用マップ
２５…回転数補正値取得用マップ
３０…カソードガス供給部
３１…カソードガス配管
３２…エアコンプレッサ
３３…エアフロメータ
３４…開閉弁
４０…カソードガス排出部
４１…カソード排ガス配管
４３…調圧弁
４４…圧力計測部
５０…アノードガス供給部
５１…アノードガス配管
５２…水素タンク
５３…開閉弁
５４…レギュレータ
５５…インジェクタ
５８…第１の水素圧力計測部
６０…アノードガス循環排出部
６１…アノード排ガス配管
６２…気液分離部
６３…アノードガス循環配管
６４…水素循環用ポンプ
６５…アノード排水配管
６６…排水弁
６８…第２の水素圧力計測部
６９…湿度計測部
７０…冷媒供給部
７１…冷媒用配管
７２…ラジエータ
７３…冷媒循環用ポンプ
７４，７５…冷媒温度計測部
８１…二次電池
８２…ＤＣ／ＤＣコンバータ
８３…第１のＤＣ／ＡＣインバータ
８４…第２のＤＣ／ＡＣインバータ
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ…燃料電池システム
２００…外部負荷
８４１…電圧センサ
８４２…電流センサ
ＤＣＬ…直流電源ライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部負荷の要求に応じて電力を出力する燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池に対してカソードガスを供給するカソードガス供給部と、
前記カソードガス供給部が前記燃料電池に送り出すカソードガスの量を計測するガス送出量計測部と、
前記燃料電池に対してアノードガスを供給するアノードガス供給部と、
アノードガスに関連する値であって、前記燃料電池に対するカソードガスの実際の供給量と相関関係を有する値として予め選択された特徴値を検出する特徴値検出部と、
前記燃料電池に対するアノードガスおよびカソードガスの供給量を制御して、前記燃料電池の運転を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記燃料電池を予め設定された条件で運転する基準運転を実行させたときのカソードガスの供給量と、前記特徴値との間の相関関係を、予め記憶しており、
前記燃料電池に前記基準運転を実行させて、前記ガス送出量計測部の計測値を取得するとともに、前記特徴値を検出し、前記相関関係を用いて、検出された前記特徴値に対するカソードガスの供給量を供給量基準値として取得し、前記供給量基準値と前記ガス送出量計測部の計測値との差を前記ガス送出量計測部の計測値の誤差として求め、
前記制御部は、前記ガス送出量計測部の計測値に基づいて、前記燃料電池にカソードガスを供給する際に、前記誤差が補償されるように、前記カソードガス供給部が送り出すカソードガスの量を調整する、燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池システムであって、
前記アノードガス供給部は、前記燃料電池にアノードガスを送り出すポンプを備え、
前記特徴値検出部は、前記燃料電池に対するカソードガスの実際の供給量の増加に伴って低下する前記ポンプの消費電力を前記特徴値として検出する、燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１記載の燃料電池システムであって、
前記特徴値検出部は、前記燃料電池に対するカソードガスの実際の供給量の増加に伴って低下する前記燃料電池のアノード側のガス流路における圧力損失を前記特徴値として検出する、燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１記載の燃料電池システムであって、
前記特徴値検出部は、前記燃料電池に対するカソードガスの実際の供給量の増加に伴って低下するアノード排ガスの湿度を前記特徴値として検出する、燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、
前記基準運転は、前記燃料電池に対するアノードガスおよびカソードガスの供給量を予め設定された量で一定とするとともに、前記燃料電池を予め設定された一定の出力で一定とする運転を含む、燃料電池システム。
【請求項６】
アノードガスとカソードガスとを燃料電池に供給する際に、ガス送出量計測部に前記燃料電池に対するカソードガスの供給量を計測させ、前記ガス送出量計測部の計測値に基づき、前記燃料電池に対するカソードガスの供給量を制御する方法であって、
（ａ）前記燃料電池を予め設定された条件で運転する基準運転を実行し、前記燃料電池に対して送り出されるカソードガスの量を計測するとともに、アノードガスに関連する値であって、前記燃料電池に対するカソードガスの実際の供給量と相関関係を有する値として予め選択された特徴値を検出する工程と、
（ｂ）予め準備された、前記基準運転の実行時におけるカソードガスの供給量と前記特徴値との間の相関関係を参照して、前記工程（ａ）において検出された前記特徴値に対するカソードガスの供給量を供給量基準値として取得する工程と、
（ｃ）前記工程（ａ）において計測したカソードガスの量と、前記工程（ｂ）において取得した供給量基準値との差として求められた誤差を補償しつつ、前記ガス送出量計測部の計測値に基づいて前記カソードガスを前記燃料電池に供給する工程と、
を備える、方法。
【請求項７】
アノードガスとカソードガスとを燃料電池に供給する際に、前記燃料電池に対するカソードガスの供給量を測定する方法であって、
（ａ）前記燃料電池を予め設定された条件で運転する基準運転を実行し、前記燃料電池に対して送り出されるカソードガスの量を計測するとともに、アノードガスに関連する値であって、前記燃料電池に対するカソードガスの実際の供給量と相関関係を有する値として予め選択された特徴値を検出する工程と、
（ｂ）予め準備された、前記基準運転の実行時におけるカソードガスの供給量と前記特徴値との間の相関関係を用いて、前記工程（ａ）において検出された前記特徴値に対するカソードガスの供給量を取得する工程と、
を備える、方法。
【請求項１】
外部負荷の要求に応じて電力を出力する燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池に対してカソードガスを供給するカソードガス供給部と、
前記カソードガス供給部が前記燃料電池に送り出すカソードガスの量を計測するガス送出量計測部と、
前記燃料電池に対してアノードガスを供給するアノードガス供給部と、
アノードガスに関連する値であって、前記燃料電池に対するカソードガスの実際の供給量と相関関係を有する値として予め選択された特徴値を検出する特徴値検出部と、
前記燃料電池に対するアノードガスおよびカソードガスの供給量を制御して、前記燃料電池の運転を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記燃料電池を予め設定された条件で運転する基準運転を実行させたときのカソードガスの供給量と、前記特徴値との間の相関関係を、予め記憶しており、
前記燃料電池に前記基準運転を実行させて、前記ガス送出量計測部の計測値を取得するとともに、前記特徴値を検出し、前記相関関係を用いて、検出された前記特徴値に対するカソードガスの供給量を供給量基準値として取得し、前記供給量基準値と前記ガス送出量計測部の計測値との差を前記ガス送出量計測部の計測値の誤差として求め、
前記制御部は、前記ガス送出量計測部の計測値に基づいて、前記燃料電池にカソードガスを供給する際に、前記誤差が補償されるように、前記カソードガス供給部が送り出すカソードガスの量を調整する、燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池システムであって、
前記アノードガス供給部は、前記燃料電池にアノードガスを送り出すポンプを備え、
前記特徴値検出部は、前記燃料電池に対するカソードガスの実際の供給量の増加に伴って低下する前記ポンプの消費電力を前記特徴値として検出する、燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１記載の燃料電池システムであって、
前記特徴値検出部は、前記燃料電池に対するカソードガスの実際の供給量の増加に伴って低下する前記燃料電池のアノード側のガス流路における圧力損失を前記特徴値として検出する、燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１記載の燃料電池システムであって、
前記特徴値検出部は、前記燃料電池に対するカソードガスの実際の供給量の増加に伴って低下するアノード排ガスの湿度を前記特徴値として検出する、燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、
前記基準運転は、前記燃料電池に対するアノードガスおよびカソードガスの供給量を予め設定された量で一定とするとともに、前記燃料電池を予め設定された一定の出力で一定とする運転を含む、燃料電池システム。
【請求項６】
アノードガスとカソードガスとを燃料電池に供給する際に、ガス送出量計測部に前記燃料電池に対するカソードガスの供給量を計測させ、前記ガス送出量計測部の計測値に基づき、前記燃料電池に対するカソードガスの供給量を制御する方法であって、
（ａ）前記燃料電池を予め設定された条件で運転する基準運転を実行し、前記燃料電池に対して送り出されるカソードガスの量を計測するとともに、アノードガスに関連する値であって、前記燃料電池に対するカソードガスの実際の供給量と相関関係を有する値として予め選択された特徴値を検出する工程と、
（ｂ）予め準備された、前記基準運転の実行時におけるカソードガスの供給量と前記特徴値との間の相関関係を参照して、前記工程（ａ）において検出された前記特徴値に対するカソードガスの供給量を供給量基準値として取得する工程と、
（ｃ）前記工程（ａ）において計測したカソードガスの量と、前記工程（ｂ）において取得した供給量基準値との差として求められた誤差を補償しつつ、前記ガス送出量計測部の計測値に基づいて前記カソードガスを前記燃料電池に供給する工程と、
を備える、方法。
【請求項７】
アノードガスとカソードガスとを燃料電池に供給する際に、前記燃料電池に対するカソードガスの供給量を測定する方法であって、
（ａ）前記燃料電池を予め設定された条件で運転する基準運転を実行し、前記燃料電池に対して送り出されるカソードガスの量を計測するとともに、アノードガスに関連する値であって、前記燃料電池に対するカソードガスの実際の供給量と相関関係を有する値として予め選択された特徴値を検出する工程と、
（ｂ）予め準備された、前記基準運転の実行時におけるカソードガスの供給量と前記特徴値との間の相関関係を用いて、前記工程（ａ）において検出された前記特徴値に対するカソードガスの供給量を取得する工程と、
を備える、方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−３９５７（Ｐ２０１２−３９５７Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３８１５３（Ｐ２０１０−１３８１５３）
【出願日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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