JP2005032587A - Fuel cell system - Google Patents

Fuel cell system

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JP2005032587A JP2003271293A JP2003271293A JP2005032587A JP 2005032587 A JP2005032587 A JP 2005032587A JP 2003271293 A JP2003271293 A JP 2003271293A JP 2003271293 A JP2003271293 A JP 2003271293A JP 2005032587 A JP2005032587 A JP 2005032587A
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Hidetsugu Izuhara
英嗣 伊豆原
Toshiyuki Kawai
利幸 河合
Tomonori Imamura
朋範 今村
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    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable to diagnose the moisture of a cell in a fuel cell system. <P>SOLUTION: A solid polymer fuel cell has a specific relation between the open circuit voltage (OCV) of the cell and the moisture inside the cell. When the open circuit voltage of the cell is in a first threshold value or less, the cell is diagnosed that the inside of the cell is in a dry state, and when the open circuit voltage of the cell is in a second threshold value or more, the cell is diagnosed that the inside of the cell is in an excess moisture state. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、水素と酸素との化学反応により電気エネルギーを発生させる燃料電池を備える燃料電池システムに関するもので、車両、船舶及びポータブル発電器等の移動体に適用して有効である。   The present invention relates to a fuel cell system including a fuel cell that generates electric energy by a chemical reaction between hydrogen and oxygen, and is effective when applied to a moving body such as a vehicle, a ship, and a portable generator.

従来、水素と酸素（空気）との電気化学反応を利用して発電を行う燃料電池を備えた燃料電池システムが知られている。例えば車両用等の駆動源として考えられている固体高分子型燃料電池では、起動時に燃料電池の温度不足による触媒活性不足、セルの水分不足による抵抗増加、水分過多による反応ガスの拡散阻害などにより出力不足が起きる問題がある。   2. Description of the Related Art Conventionally, a fuel cell system including a fuel cell that generates power using an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen (air) is known. For example, in a polymer electrolyte fuel cell that is considered as a driving source for vehicles and the like, due to insufficient catalytic activity due to insufficient fuel cell temperature at startup, increased resistance due to insufficient moisture in the cell, inhibition of diffusion of reaction gas due to excessive moisture, etc. There is a problem of insufficient output.

また、燃料電池を車両用として用いる場合には、あらゆる環境下における始動性が重要となる。このため、燃料電池の水素と酸素の供給マニホールド部分に生成水を蓄え、発電を開始すると生成水を電気で加熱し、高温の水蒸気によりセルの高分子電解質膜を加湿することで出力不足を防止するシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−１９５２１２号公報 In addition, when the fuel cell is used for a vehicle, startability in any environment is important. For this reason, the generated water is stored in the hydrogen and oxygen supply manifold part of the fuel cell, and when the power generation is started, the generated water is heated electrically, and the polymer electrolyte membrane of the cell is humidified with high-temperature steam to prevent insufficient output The system which performs is proposed (for example, refer patent document 1).
JP-A-8-195212

しかしながら、上記した従来のシステムでは、セルを加湿することはできるものの、過剰な水分を取り除くことはできないため、水分過多による出力低下を防ぐことはできない。また、セルの加湿および過剰な水分の除去が可能なシステムであっても、セルの水分状態に応じて適切な制御をしなければ、出力低下を防ぐことはできない。   However, although the above-described conventional system can humidify the cell, it cannot remove excessive moisture, and thus cannot prevent a decrease in output due to excessive moisture. Moreover, even if the system can humidify the cell and remove excess moisture, output reduction cannot be prevented unless appropriate control is performed according to the moisture state of the cell.

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、燃料電池システムにおいて、セルの水分状態を診断可能にすることを目的とする。また、セルの水分状態の診断結果に基づいてセルの水分状態を制御可能にすることを他の目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to make it possible to diagnose the moisture state of a cell in a fuel cell system. Another object is to make it possible to control the moisture state of the cell based on the diagnosis result of the moisture state of the cell.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、燃料ガス中の水素と酸化ガス中の酸素とを多数のセルにて電気化学反応させて発電を行う固体高分子電解質型の燃料電池（１０）を備える燃料電池システムであって、セルの開回路電圧を検出する電圧検出手段（１７）と、開回路電圧に基づいてセルの水分状態を診断する診断手段（５０）とを備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a solid polymer electrolyte fuel cell that generates electricity by electrochemically reacting hydrogen in fuel gas and oxygen in oxidizing gas in a number of cells. A fuel cell system comprising (10), comprising: voltage detection means (17) for detecting an open circuit voltage of a cell; and diagnostic means (50) for diagnosing a moisture state of the cell based on the open circuit voltage. It is characterized by.

固体高分子型の燃料電池は、セルの開回路電圧とセル内水分との間に特定の関係があり（図２参照）、請求項１に記載の発明によれば、その関係を利用してセルの水分状態を診断することができる。   In the polymer electrolyte fuel cell, there is a specific relationship between the open circuit voltage of the cell and the moisture in the cell (see FIG. 2). According to the invention described in claim 1, the relationship is utilized. The moisture state of the cell can be diagnosed.

請求項２に記載の発明では、第１閾値電圧（Ｖ１）と、この第１閾値電圧（Ｖ１）よりも高い電圧値の第２閾値電圧（Ｖ２）とを設定し、診断手段（５０）は、セルの開回路電圧が第１閾値電圧（Ｖ１）以下の時はセル内が乾燥状態であると診断するとともに、セルの開回路電圧が第２閾値電圧（Ｖ２）以上の時はセル内が水分過多状態であると診断することを特徴とする。   In the invention described in claim 2, the first threshold voltage (V1) and the second threshold voltage (V2) having a voltage value higher than the first threshold voltage (V1) are set, and the diagnosis means (50) When the open circuit voltage of the cell is equal to or lower than the first threshold voltage (V1), the inside of the cell is diagnosed and when the open circuit voltage of the cell is equal to or higher than the second threshold voltage (V2) It is characterized by diagnosing an excessive water state.

これによると、セルの開回路電圧とセル内水分との間の特定の関係を利用して、セル内が乾燥状態であるか水分過多状態であるかを正確に診断することができる。   According to this, it is possible to accurately diagnose whether the inside of the cell is in the dry state or the excessive water state by utilizing a specific relationship between the open circuit voltage of the cell and the moisture in the cell.

請求項３に記載の発明では、セルの開回路電圧を検出する際、燃料ガスおよび酸化ガスに背圧をかけない状態で、燃料ガスおよび酸化ガスを燃料電池（１０）に供給することを特徴とする。   The invention according to claim 3 is characterized in that when detecting the open circuit voltage of the cell, the fuel gas and the oxidizing gas are supplied to the fuel cell (10) without applying a back pressure to the fuel gas and the oxidizing gas. And

これによると、背圧をかけない方がセルの開回路電圧が高くなり、セルの水分状態をより正確に診断することができる。   According to this, the open circuit voltage of the cell is higher when no back pressure is applied, and the moisture state of the cell can be diagnosed more accurately.

請求項４に記載の発明では、電力を供給可能な電源装置（１２）と、電源装置（１２）および燃料電池（１０）から電力を供給されて作動する電動機器（１１、１６）とを備え、セルの開回路電圧を検出する際、電源装置（１２）および燃料電池（１０）のうち電源装置（１２）のみから電動機器（１１、１６）に電力を供給することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, a power supply device (12) capable of supplying electric power and an electric device (11, 16) that operates by being supplied with electric power from the power supply device (12) and the fuel cell (10) are provided. When detecting the open circuit voltage of the cell, power is supplied to the electric devices (11, 16) only from the power supply device (12) of the power supply device (12) and the fuel cell (10).

これによると、電動機器を作動させつつ、セルの開回路電圧を検出することができる。   According to this, it is possible to detect the open circuit voltage of the cell while operating the electric device.

請求項５に記載の発明では、燃料ガス中の水素と酸化ガス中の酸素とを多数のセルにて電気化学反応させて発電を行う固体高分子電解質型の燃料電池（１０）を備える燃料電池システムであって、燃料電池（１０）の起動時で且つセル内が乾燥状態であるときは、セルの電圧が所定電圧（Ｖ４）以下にならない範囲で燃料電池（１０）の負荷を高く制御するとともに、セル内の水分が最適状態であるときよりも燃料電池（１０）の温度を低く制御することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a fuel cell comprising a solid polymer electrolyte type fuel cell (10) for generating electricity by electrochemical reaction of hydrogen in fuel gas and oxygen in oxidizing gas in a number of cells. When the fuel cell (10) is activated and the inside of the cell is in a dry state, the load of the fuel cell (10) is controlled to be high as long as the cell voltage does not fall below the predetermined voltage (V4). At the same time, the temperature of the fuel cell (10) is controlled to be lower than when the moisture in the cell is in the optimum state.

これによると、負荷を高くすることにより生成水の生成量を増やしてセルを湿潤させることができる。また、燃料電池の温度を低くすることにより、燃料電池から排出される空気の温度も低くなり、低温の空気は高温の空気よりも水分を含みにくいため、燃料電池内の水分を持ち去るのを抑制することができる。したがって、それらが相俟って、乾燥状態での起動時にセル内の水分を速やかに最適状態にすることができる。   According to this, by increasing the load, the amount of generated water can be increased to wet the cell. In addition, by lowering the temperature of the fuel cell, the temperature of the air exhausted from the fuel cell also becomes lower, and low-temperature air is less likely to contain moisture than hot air, thus suppressing the removal of moisture in the fuel cell. can do. Therefore, in combination, the moisture in the cell can be quickly brought to an optimum state at the start-up in the dry state.

請求項５に記載の発明の実施に際しては、請求項６に記載の発明のように、冷却水を循環させて燃料電池（１０）の温度を制御する冷却システム（４０〜４４）を備え、冷却水の流量を増やすことにより燃料電池（１０）の温度を低く制御することができる。   In carrying out the invention described in claim 5, as in the invention described in claim 6, a cooling system (40 to 44) for controlling the temperature of the fuel cell (10) by circulating cooling water is provided. The temperature of the fuel cell (10) can be controlled to be low by increasing the flow rate of water.

請求項５に記載の発明の実施に際しては、請求項７に記載の発明のように、セルの電圧が所定電圧（Ｖ４）以下にならない範囲で燃料電池（１０）の負荷を段階的に増やすことができる。   In carrying out the invention according to claim 5, as in the invention according to claim 7, the load of the fuel cell (10) is increased stepwise within a range where the cell voltage does not fall below the predetermined voltage (V4). Can do.

請求項８に記載の発明では、燃料電池（１０）から電力を供給されて作動する電動機器（１１、１６）を備え、電動機器（１１、１６）が消費する電力量以上の発電量となるように燃料電池（１０）の負荷を高く制御することを特徴とする。   The invention according to claim 8 includes the electric devices (11, 16) that operate by being supplied with electric power from the fuel cell (10), and the electric power generation amount is equal to or greater than the electric energy consumed by the electric devices (11, 16). Thus, the load of the fuel cell (10) is controlled to be high.

これによると、生成水の生成量を一層増やしてセルをより速やかに湿潤させることができる。   According to this, the amount of generated water can be further increased to wet the cell more quickly.

請求項９に記載の発明では、燃料ガス中の水素と酸化ガス中の酸素とを多数のセルにて電気化学反応させて発電を行う固体高分子電解質型の燃料電池（１０）を備える燃料電池システムであって、燃料電池（１０）の起動時で且つセル内が水分過多状態であるときは、セル内の水分が最適状態であるときよりも、燃料電池（１０）の温度を高く制御するとともに、酸化ガスの供給量を多く制御することを特徴とする。   In the invention according to claim 9, a fuel cell comprising a solid polymer electrolyte type fuel cell (10) for generating electricity by electrochemical reaction of hydrogen in fuel gas and oxygen in oxidizing gas in a number of cells. The system controls the temperature of the fuel cell (10) to be higher when the fuel cell (10) is activated and when the moisture content in the cell is excessive than when the moisture content in the cell is optimal. In addition, it is characterized in that the supply amount of the oxidizing gas is controlled to be large.

これによると、燃料電池の温度を高くすることにより、燃料電池から排出される空気の温度も高くなり、燃料電池内から持ち去る水分の量を増加することができる。また、酸化ガスの供給量を多くすることにより、燃料電池内の水分の気化を促し、水分を取り除くことができる。したがって、それらが相俟って、水分過多状態での起動時にセル内の水分を速やかに最適状態にすることができる。   According to this, by raising the temperature of the fuel cell, the temperature of the air discharged from the fuel cell is also raised, and the amount of moisture taken away from the fuel cell can be increased. Further, by increasing the supply amount of the oxidizing gas, it is possible to promote the vaporization of the water in the fuel cell and remove the water. Therefore, in combination, the moisture in the cell can be quickly brought to an optimum state at the time of start-up in an excessive moisture state.

さらに、燃料電池の温度を高くすることにより燃料電池の活性化を図ることができる。   Furthermore, the fuel cell can be activated by increasing the temperature of the fuel cell.

請求項９に記載の発明の実施に際しては、請求項１０に記載の発明のように、冷却水を循環させて燃料電池（１０）の温度を制御する冷却システム（４０〜４４）を備え、冷却水の流量を減らすことにより燃料電池（１０）の温度を高く制御することができる。   In carrying out the invention according to claim 9, as in the invention according to claim 10, a cooling system (40 to 44) for controlling the temperature of the fuel cell (10) by circulating cooling water is provided, and cooling is performed. By reducing the flow rate of water, the temperature of the fuel cell (10) can be controlled to be high.

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

以下、本発明の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。本実施形態は、燃料電池システムを、燃料電池を電源として走行する電気自動車（燃料電池車両）に適用したものである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the fuel cell system is applied to an electric vehicle (fuel cell vehicle) that runs using the fuel cell as a power source.

図１は、本実施形態の燃料電池システムの全体構成を示している。図１に示すように、本実施形態の燃料電池システムは、水素と酸素との電気化学反応を利用して電力を発生する燃料電池（ＦＣスタック）１０を備えている。燃料電池１０は、車両走行用のモータジェネレータ１１、二次電池１２、補機１６等の電気機器に電力を供給するように構成されている。なお、二次電池１２は本発明の電源装置に相当する。また、モータジェネレータ１１および補機１６は、本発明の電動機器に相当する。   FIG. 1 shows the overall configuration of the fuel cell system of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the fuel cell system of the present embodiment includes a fuel cell (FC stack) 10 that generates electric power by utilizing an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. The fuel cell 10 is configured to supply electric power to electric devices such as a motor generator 11, a secondary battery 12, and an auxiliary machine 16 for running the vehicle. The secondary battery 12 corresponds to the power supply device of the present invention. The motor generator 11 and the auxiliary machine 16 correspond to the electric device of the present invention.

燃料電池１０では、以下の水素と酸素の電気化学反応が起こり電気エネルギが発生する。
（水素極側） Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-
（酸素極側） ２Ｈ+＋１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ
本実施形態では燃料電池１０として固体高分子電解質型燃料電池を用いており、基本単位となるセルが複数積層されて構成されている。各セルは、電解質膜が一対の電極で挟まれた構成となっている。 In the fuel cell 10, the following electrochemical reaction between hydrogen and oxygen occurs to generate electric energy.
(Hydrogen electrode side) H 2 → 2H + + 2e −
(Oxygen electrode side) 2H + + 1 / 2O 2 + 2e − → H 2 O
In this embodiment, a solid polymer electrolyte fuel cell is used as the fuel cell 10, and a plurality of cells serving as basic units are stacked. Each cell has a configuration in which an electrolyte membrane is sandwiched between a pair of electrodes.

燃料電池システムには、燃料電池１０の酸素極側に空気（酸化ガス）を供給するための空気供給経路２０ａと、燃料電池１０からの空気を排出するための空気排出経路２０ｂと、燃料電池１０の水素極側に水素（燃料ガス）を供給するための水素供給経路３０ａと、燃料電池１０からの未反応水素ガス等を排出するための水素排出経路３０ｂとが設けられている。   The fuel cell system includes an air supply path 20 a for supplying air (oxidizing gas) to the oxygen electrode side of the fuel cell 10, an air discharge path 20 b for discharging air from the fuel cell 10, and the fuel cell 10. A hydrogen supply path 30a for supplying hydrogen (fuel gas) to the hydrogen electrode side and a hydrogen discharge path 30b for discharging unreacted hydrogen gas and the like from the fuel cell 10 are provided.

空気供給経路２０ａには、空気圧送用の送風機２１が設けられている。この送風機２１は電動モータ２２によって駆動される。空気排出経路２０ｂには、空気排出経路２０ｂを開閉する空気排出経路開閉弁２３が設けられている。燃料電池１０に空気を供給する際には、空気排出経路開閉弁２３を開弁するとともに、電動モータ２２によって送風機２１を駆動する。   The air supply path 20a is provided with a blower 21 for air pressure feeding. The blower 21 is driven by an electric motor 22. The air discharge path 20b is provided with an air discharge path opening / closing valve 23 for opening and closing the air discharge path 20b. When supplying air to the fuel cell 10, the air discharge path opening / closing valve 23 is opened and the blower 21 is driven by the electric motor 22.

空気供給経路２０ａと空気排出経路２０ｂには、加湿器２４が設けられている。この加湿器２４は、燃料電池１０から排出される湿った排気空気に含まれる水分を用いて送風機２１の吐出後の空気を加湿するものであり、これにより、燃料電池１０内の固体高分子電解質膜を水分を含んだ湿潤状態にして、発電運転時における電気化学反応が良好に行われるようにしている。   A humidifier 24 is provided in the air supply path 20a and the air discharge path 20b. The humidifier 24 humidifies the air discharged from the blower 21 using moisture contained in the humid exhaust air discharged from the fuel cell 10, and thereby the solid polymer electrolyte in the fuel cell 10. The membrane is in a wet state containing moisture so that the electrochemical reaction can be satisfactorily performed during power generation operation.

水素供給経路３０ａには、水素ガスが充填された水素ボンベ３１、燃料電池１０に供給される水素の圧力を調整する水素調圧弁３２、および水素供給経路３０ａを開閉する水素供給経路開閉弁３３が設けられている。水素排出経路３０ｂには、水素排出経路３０ｂを開閉する水素排出経路開閉弁３４が設けられている。燃料電池１０に水素を供給する際には、水素供給経路開閉弁３３を開弁するとともに、水素調圧弁３２によって所望の水素圧力に調整する。水素排出経路３０ｂは、運転条件に応じて水素排出経路開閉弁３４によって開閉される。水素排出経路３０ｂは、未反応水素ガス、蒸気（あるいは水）、および酸素極から固体高分子電解質膜を通過して混入した窒素、酸素などを排出する。   The hydrogen supply path 30a includes a hydrogen cylinder 31 filled with hydrogen gas, a hydrogen pressure regulating valve 32 that adjusts the pressure of hydrogen supplied to the fuel cell 10, and a hydrogen supply path opening / closing valve 33 that opens and closes the hydrogen supply path 30a. Is provided. The hydrogen discharge path 30b is provided with a hydrogen discharge path on / off valve 34 that opens and closes the hydrogen discharge path 30b. When supplying hydrogen to the fuel cell 10, the hydrogen supply path opening / closing valve 33 is opened and adjusted to a desired hydrogen pressure by the hydrogen pressure regulating valve 32. The hydrogen discharge path 30b is opened and closed by a hydrogen discharge path opening / closing valve 34 in accordance with operating conditions. The hydrogen discharge path 30b discharges unreacted hydrogen gas, steam (or water), nitrogen, oxygen, and the like mixed through the solid polymer electrolyte membrane from the oxygen electrode.

燃料電池１０は発電に伴い熱を生じる。このため、燃料電池システムには、燃料電池１０を冷却して作動温度が電気化学反応に適した温度（８０℃程度、以下制御目標温度ＴＨという）となるようにする冷却システム４０〜４４が設けられている。   The fuel cell 10 generates heat with power generation. Therefore, the fuel cell system is provided with cooling systems 40 to 44 that cool the fuel cell 10 so that the operating temperature becomes a temperature suitable for an electrochemical reaction (about 80 ° C., hereinafter referred to as a control target temperature TH). It has been.

冷却システムには、燃料電池１０に冷却水（熱媒体）を循環させる冷却水経路４０、冷却水を循環させるウォータポンプ４１、ウォータポンプ４１を駆動する電動モータ４２、ファン４４を備えたラジエータ４３が設けられている。燃料電池１０で発生した熱は、冷却水を介してラジエータ４３で系外に排出される。このような冷却系によって、ウォータポンプ４１による流量制御、およびファン４４による風量制御で、燃料電池１０の冷却量制御を行うことができる。   The cooling system includes a cooling water path 40 that circulates cooling water (heat medium) in the fuel cell 10, a water pump 41 that circulates the cooling water, an electric motor 42 that drives the water pump 41, and a radiator 43 that includes a fan 44. Is provided. The heat generated in the fuel cell 10 is discharged out of the system by the radiator 43 through the cooling water. With such a cooling system, the cooling amount control of the fuel cell 10 can be performed by the flow rate control by the water pump 41 and the air volume control by the fan 44.

燃料電池１０と二次電池１２との間、および二次電池１２とモータジェネレータ１１との間は、双方向に電力を伝達可能なＤＣ−ＤＣコンバータ１３を介して電気的に接続されている。このＤＣ−ＤＣコンバータ１３は、燃料電池１０から二次電池１２、あるいは二次電池１２から燃料電池１０への、電力の流れをコントロールするものである。   The fuel cell 10 and the secondary battery 12 and the secondary battery 12 and the motor generator 11 are electrically connected via a DC-DC converter 13 capable of transmitting power in both directions. The DC-DC converter 13 controls the flow of electric power from the fuel cell 10 to the secondary battery 12 or from the secondary battery 12 to the fuel cell 10.

燃料電池１０および二次電池１２とモータジェネレータ１１との間にインバータ１４が配置されている。このインバータ１４により、モータジェネレータ１１の機能、すなわち、電動機としての機能と発電機としての機能が切り換えられるようになっている。   An inverter 14 is arranged between the fuel cell 10 and the secondary battery 12 and the motor generator 11. The inverter 14 switches the function of the motor generator 11, that is, the function as an electric motor and the function as a generator.

そして、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３とインバータ１４の作動により、例えば、急加速時などに急激に大きな電力が必要になった場合には、燃料電池１０からだけでなく二次電池１２からもモータジェネレータ１１に電力を供給することができる。また、燃料電池１０の発電時に余った電力や、モータジェネレータ１１によって回生された電力を、二次電池１２に蓄えることができる。   When the DC-DC converter 13 and the inverter 14 are operated, for example, when a large amount of electric power is suddenly required during sudden acceleration, the motor generator 11 is not only from the fuel cell 10 but also from the secondary battery 12. Can be powered. Further, the surplus power during the power generation of the fuel cell 10 and the power regenerated by the motor generator 11 can be stored in the secondary battery 12.

補機１６は、送風機２１の電動モータ２２やウォータポンプ４１の電動モータ４２等を含むものであり、インバータ１５を介して二次電池１２と接続されている。   The auxiliary machine 16 includes the electric motor 22 of the blower 21, the electric motor 42 of the water pump 41, and the like, and is connected to the secondary battery 12 via the inverter 15.

燃料電池システムには、各セルの電圧を検出するセルモニタ１７と、燃料電池１０の温度を検出する温度センサ１８と、燃料電池１０の発電電流を検出する電流検出器１９が設けられている。なお、セルモニタ１７は本発明の電圧検出手段に相当する。   The fuel cell system is provided with a cell monitor 17 that detects the voltage of each cell, a temperature sensor 18 that detects the temperature of the fuel cell 10, and a current detector 19 that detects the generated current of the fuel cell 10. The cell monitor 17 corresponds to the voltage detection means of the present invention.

燃料電池システムには、各種制御を行う制御部（ＥＣＵ）５０が設けられている。制御部５０には、各種負荷からの要求電力信号、セルモニタ１７からの電圧信号、温度センサ１８からの温度信号、および電流検出器１９からの電流信号が入力される。また、制御部５０は、二次電池１２、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３、インバータ１４、１５、電動モータ２２、空気排出経路開閉弁２３、水素調圧弁３２、水素供給経路開閉弁３３、水素排出経路開閉弁３４、電動モータ４２、ファン４４等に制御信号を出力するように構成されている。なお、制御部５０は本発明の診断手段に相当する。   The fuel cell system is provided with a control unit (ECU) 50 that performs various controls. The control unit 50 receives a required power signal from various loads, a voltage signal from the cell monitor 17, a temperature signal from the temperature sensor 18, and a current signal from the current detector 19. Further, the control unit 50 includes the secondary battery 12, the DC-DC converter 13, the inverters 14 and 15, the electric motor 22, the air discharge path opening / closing valve 23, the hydrogen pressure regulating valve 32, the hydrogen supply path opening / closing valve 33, and the hydrogen discharge path opening / closing. The control signal is output to the valve 34, the electric motor 42, the fan 44, and the like. The control unit 50 corresponds to the diagnostic means of the present invention.

図２は、固体高分子型の燃料電池１０におけるセルの開回路電圧（以下、ＯＣＶという）と、セル内水分との関係を示す特性図である。なお、ＯＣＶは、空気排出経路開閉弁２３および水素排出経路開閉弁３４を全開にして、燃料電池１０に供給する空気および水素に背圧をかけない状態にしたときの、セルの電圧である。因みに、背圧をかけない方がセルの開回路電圧が高くなり、セルの水分状態をより正確に診断することができる。   FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the cell open circuit voltage (hereinafter referred to as OCV) in the solid polymer fuel cell 10 and the moisture in the cell. The OCV is a voltage of the cell when the air discharge path opening / closing valve 23 and the hydrogen discharge path opening / closing valve 34 are fully opened so that no back pressure is applied to the air and hydrogen supplied to the fuel cell 10. By the way, the open circuit voltage of the cell becomes higher when no back pressure is applied, and the moisture state of the cell can be diagnosed more accurately.

図２に示すように、固体高分子型の燃料電池１０では、セル内水分が増加するのに伴ってＯＣＶが増加し、セル内水分がある程度まで多くなるとＯＣＶは略一定になる特性があり、したがってＯＣＶによりセルの水分状態の判定が可能である。ここで、セル内水分が最適範囲での最低電圧をＶ１、セル内水分が最適範囲での最高電圧をＶ３、閾値の電圧をＶ２とする。なお、Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３であり、閾値電圧Ｖ２は最低電圧Ｖ１よりも最高電圧Ｖ３に近い値に設定する。なお、最低電圧Ｖ１は本発明の第１閾値電圧に相当し、閾値電圧Ｖ２は本発明の第２閾値電圧に相当する。   As shown in FIG. 2, the polymer electrolyte fuel cell 10 has a characteristic that the OCV increases as the moisture in the cell increases, and the OCV becomes substantially constant when the moisture in the cell increases to a certain extent. Therefore, the moisture state of the cell can be determined by the OCV. Here, it is assumed that the minimum voltage when the moisture in the cell is within the optimum range is V1, the maximum voltage when the moisture within the cell is within the optimum range is V3, and the threshold voltage is V2. Note that V1 <V2 <V3, and the threshold voltage V2 is set to a value closer to the maximum voltage V3 than to the minimum voltage V1. The minimum voltage V1 corresponds to the first threshold voltage of the present invention, and the threshold voltage V2 corresponds to the second threshold voltage of the present invention.

次に、セルの水分状態の診断、およびその診断結果に基づくセル内水分の制御について説明する。図３は燃料電池システムの起動時（発電開始時）の制御を示すフローチャート、図４は燃料電池１０の負荷制御の概念を示す図である。   Next, diagnosis of the moisture state of the cell and control of the moisture in the cell based on the diagnosis result will be described. FIG. 3 is a flowchart showing the control at the start of the fuel cell system (at the start of power generation), and FIG. 4 is a diagram showing the concept of load control of the fuel cell 10.

車両のキースイッチがオンされると、図３に示す制御を開始する。まず、燃料電池１０に供給する空気および水素に背圧をかけない状態で、燃料電池１０に空気および水素を少量流して（ステップ１０１、以下、ステップはＳと略す）、セルのＯＣＶをセルモニタ１７にて検出する。   When the key switch of the vehicle is turned on, the control shown in FIG. 3 is started. First, in a state where no back pressure is applied to the air and hydrogen supplied to the fuel cell 10, a small amount of air and hydrogen are allowed to flow through the fuel cell 10 (step 101; hereinafter, step is abbreviated as S), and the OCV of the cell is measured by the cell monitor 17. To detect.

次いで、セルのＯＣＶに基づいてセルの水分診断を行う（Ｓ１０２）。具体的には、セルのＯＣＶが最低電圧Ｖ１以下（Ｓ１０２がＮＯ）であればセルが乾燥状態であると判断する。そして、乾燥状態であると判断された場合には、Ｓ１０３〜Ｓ１０８の制御を実行し、乾燥状態でないと判断された場合には、Ｓ１０９〜Ｓ１１５の制御を実行する。   Next, a cell moisture diagnosis is performed based on the OCV of the cell (S102). Specifically, if the OCV of the cell is equal to or lower than the minimum voltage V1 (S102 is NO), it is determined that the cell is in a dry state. And when it is judged that it is a dry state, control of S103-S108 is performed, and when it is judged that it is not a dry state, control of S109-S115 is performed.

Ｓ１０３〜Ｓ１０８では、燃料電池１０を湿潤させる制御を行う。まず、燃料電池１０への空気および水素の供給量を増加して、燃料電池１０の発電を開始する（Ｓ１０３）。このときは、モータジェネレータ１１や補機１６の使用電力に依存せずに発電を行い、燃料電池１０の発電量不足時には二次電池１２より電力を供給し、燃料電池１０の発電量余剰時には二次電池１２に蓄える。   In S103 to S108, control to wet the fuel cell 10 is performed. First, the supply amount of air and hydrogen to the fuel cell 10 is increased, and power generation of the fuel cell 10 is started (S103). At this time, power generation is performed without depending on the electric power used by the motor generator 11 and the auxiliary machine 16, power is supplied from the secondary battery 12 when the power generation amount of the fuel cell 10 is insufficient, and power is supplied when the power generation amount of the fuel cell 10 is excessive. Store in secondary battery 12.

次に、水素は通常時（セル内水分が最適範囲のとき）のストイキ値で、空気は通常時（セル内水分が最適範囲のとき）のストイキ値よりもストイキ値を下げて、燃料電池１０への供給を行う（Ｓ１０４）。このとき、加湿器２４により空気の加湿を行いながら供給を行う。因みに、本明細書でいう水素のストイキ値は、燃料電池１０への水素供給量を実際の水素消費量で除した値であり、空気のストイキ値は、燃料電池１０への空気供給量を実際の空気消費量で除した値である。   Next, hydrogen is a stoichiometric value at the normal time (when the moisture in the cell is in the optimum range), and air is a stoichiometric value lower than the stoichiometric value at the normal time (when the moisture in the cell is in the optimum range). (S104). At this time, supply is performed while the air is humidified by the humidifier 24. Incidentally, the hydrogen stoichiometric value referred to in the present specification is a value obtained by dividing the hydrogen supply amount to the fuel cell 10 by the actual hydrogen consumption, and the air stoichiometric value is an actual air supply amount to the fuel cell 10. The value divided by the air consumption.

このように、空気のストイキ値を下げることにより、燃料電池１０から排出される空気を減らし、その排出空気が燃料電池１０内の水分を持ち去るのを防ぐことができる。したがって、空気を加湿することと相俟って、燃料電池１０を速やかに湿潤させることができる。   Thus, by reducing the stoichiometric value of the air, the air discharged from the fuel cell 10 can be reduced, and the discharged air can be prevented from carrying away moisture in the fuel cell 10. Therefore, in combination with humidifying the air, the fuel cell 10 can be quickly moistened.

次に、ウォータポンプ４１の回転数を上げて冷却水の流量を最大にし、燃料電池１０の温度が低温側設定温度ＴＬ未満になるようにする（Ｓ１０５）。因みに、低温側設定温度ＴＬは制御目標温度ＴＨよりも低い値（例えば４０℃）に設定する。   Next, the rotational speed of the water pump 41 is increased to maximize the flow rate of the cooling water so that the temperature of the fuel cell 10 becomes lower than the low temperature side set temperature TL (S105). Incidentally, the low temperature side set temperature TL is set to a value (for example, 40 ° C.) lower than the control target temperature TH.

このように、燃料電池１０の温度を低く制御することにより、燃料電池１０から排出される空気の温度も低くなる。そして、低温の空気は高温の空気よりも水分を含みにくいため、燃料電池１０内の水分を持ち去るのを抑制することができる。   Thus, by controlling the temperature of the fuel cell 10 to be low, the temperature of the air discharged from the fuel cell 10 is also reduced. And since low temperature air is hard to contain a water | moisture content than high temperature air, it can suppress taking away the water | moisture content in the fuel cell 10. FIG.

次に、セル電圧が所定電圧Ｖ４以下にならない負荷まで燃料電池１０の発電量（負荷電流）を増やし（Ｓ１０６）、セル電圧が所定電圧Ｖ４以下（Ｓ１０７がＮ０）になったら、Ｓ１０４〜Ｓ１０６を繰り返してセル電圧が回復するまで負荷を保つ。これにより、図４に示すように、段階的に負荷電流を上げていく。そして、負荷電流を上げる事で生成水の生成量を増やしセルを湿潤させる。なお、Ｖ４＜Ｖ１である。   Next, the power generation amount (load current) of the fuel cell 10 is increased to a load at which the cell voltage does not become the predetermined voltage V4 or less (S106), and when the cell voltage becomes the predetermined voltage V4 or less (S107 is N0), S104 to S106 are performed. Keep the load until the cell voltage recovers repeatedly. As a result, as shown in FIG. 4, the load current is increased step by step. Then, by increasing the load current, the amount of generated water is increased to wet the cell. Note that V4 <V1.

次に、セル電圧が所定電圧Ｖ４を超えると（Ｓ１０７がＹＥＳ）、セルのＯＣＶを検出する間のみモータジェネレータ１１や補機１６への電力供給を二次電池１２に切り替え、このときに検出したセルのＯＣＶに基づいてセルの水分診断を行う（Ｓ１０８）。そして、セルのＯＣＶが最低電圧Ｖ１以下（Ｓ１０８がＮＯ）であればセルがまだ乾燥状態であると判断してＳ１０４に戻り、燃料電池１０を湿潤させる制御を続行する。   Next, when the cell voltage exceeds the predetermined voltage V4 (YES in S107), the power supply to the motor generator 11 and the auxiliary machine 16 is switched to the secondary battery 12 only while the OCV of the cell is detected. Based on the OCV of the cell, the moisture diagnosis of the cell is performed (S108). If the OCV of the cell is equal to or lower than the minimum voltage V1 (S108 is NO), it is determined that the cell is still dry, and the process returns to S104 to continue the control to wet the fuel cell 10.

一方、セルのＯＣＶが最低電圧Ｖ１を超えていれば（Ｓ１０８がＹＥＳ）セルが乾燥状態でないと判断してＳ１１０に進む。また、Ｓ１０２がＹＥＳの場合も、Ｓ１０９で燃料電池１０の発電を開始した後、Ｓ１１０に進む。   On the other hand, if the OCV of the cell exceeds the minimum voltage V1 (YES in S108), it is determined that the cell is not in a dry state, and the process proceeds to S110. Also when S102 is YES, the process proceeds to S110 after starting the power generation of the fuel cell 10 in S109.

Ｓ１１０〜Ｓ１１５では、燃料電池１０の温度を上げる制御と余分な水分を除く制御を行う。   In S110 to S115, control for raising the temperature of the fuel cell 10 and control for removing excess moisture are performed.

まず、水素は通常時のストイキ値で、空気は通常時のストイキ値よりもストイキ値を上げて、燃料電池１０への供給を行う（Ｓ１１０）。このとき、加湿器２４による加湿は停止する。このように、空気のストイキ値を上げることにより、燃料電池１０内の水分の気化を促し、水分を取り除くことができる。   First, hydrogen has a normal stoichiometric value, and air is supplied to the fuel cell 10 with a stoichiometric value higher than the normal stoichiometric value (S110). At this time, humidification by the humidifier 24 is stopped. Thus, by raising the stoichiometric value of air, it is possible to promote the vaporization of moisture in the fuel cell 10 and remove the moisture.

次に、ウォータポンプ４１の回転数を下げて冷却水の流量を最小にし、燃料電池１０からの熱の流出を抑えて燃料電池１０の温度を上げる（Ｓ１１１）。このように、燃料電池１０の温度を上げることにより燃料電池１０の活性化を図ることができる。また、燃料電池１０の温度を高く制御することにより、燃料電池１０から排出される空気の温度も高くなるため、燃料電池１０内から持ち去る水分の量が増加して燃料電池１０内の乾燥が図られる。   Next, the number of rotations of the water pump 41 is decreased to minimize the flow rate of the cooling water, and the outflow of heat from the fuel cell 10 is suppressed to raise the temperature of the fuel cell 10 (S111). Thus, the fuel cell 10 can be activated by raising the temperature of the fuel cell 10. Further, by controlling the temperature of the fuel cell 10 to be high, the temperature of the air discharged from the fuel cell 10 is also increased, so that the amount of moisture taken away from the inside of the fuel cell 10 is increased so that the fuel cell 10 is dried. It is done.

次に、モータジェネレータ１１や補機１６の電力使用量以上の負荷を燃料電池１０にかけ、余剰電力を二次電池１２に蓄える（Ｓ１１２）。これにより、燃料電池１０の発熱を促す。   Next, a load equal to or greater than the amount of power used by the motor generator 11 and the auxiliary machine 16 is applied to the fuel cell 10, and surplus power is stored in the secondary battery 12 (S112). Thereby, heat generation of the fuel cell 10 is promoted.

次に、温度センサ１８にて計測した燃料電池１０の温度が制御目標温度ＴＨ以上であるか否かを判定する（Ｓ１１３）。そして、燃料電池１０の温度が制御目標温度ＴＨ未満のときは（Ｓ１１３がＮＯ）、Ｓ１１０に戻る。一方、燃料電池１０の温度が制御目標温度ＴＨ以上のときは（Ｓ１１３がＹＥＳ）、冷却水の流量を増加させ燃料電池１０の温度を低下させる（Ｓ１１４）。   Next, it is determined whether or not the temperature of the fuel cell 10 measured by the temperature sensor 18 is equal to or higher than the control target temperature TH (S113). When the temperature of the fuel cell 10 is lower than the control target temperature TH (S113 is NO), the process returns to S110. On the other hand, when the temperature of the fuel cell 10 is equal to or higher than the control target temperature TH (S113 is YES), the flow rate of the cooling water is increased and the temperature of the fuel cell 10 is decreased (S114).

次に、セルのＯＣＶを検出する間のみモータジェネレータ１１や補機１６への電力供給を二次電池１２に切り替え、このときに検出したセルのＯＣＶに基づいてセルの水分診断を行う（Ｓ１１５）。そして、セルのＯＣＶが最低電圧Ｖ１以下であればセルが乾燥状態であると判断してＳ１０４に戻り、セルのＯＣＶが閾値電圧Ｖ２以上であればセルが水分過多状態であると判断してＳ１１０に戻る。また、セルのＯＣＶが最低電圧Ｖ１を超え且つ閾値電圧Ｖ２未満であれば、セル内水分が最適範囲であると推定して起動時の制御を終了し、モータジェネレータ１１や補機１６の電力使用量に合わせて燃料電池１０の発電量を制御する通常の制御に移行する。   Next, the power supply to the motor generator 11 and the auxiliary machine 16 is switched to the secondary battery 12 only while the OCV of the cell is detected, and the moisture diagnosis of the cell is performed based on the OCV of the cell detected at this time (S115). . If the OCV of the cell is equal to or lower than the minimum voltage V1, it is determined that the cell is in a dry state, and the process returns to S104. If the OCV of the cell is equal to or higher than the threshold voltage V2, it is determined that the cell is in an excessive moisture state. Return to. Further, if the OCV of the cell exceeds the minimum voltage V1 and less than the threshold voltage V2, it is estimated that the moisture in the cell is in the optimum range, the control at the time of starting is terminated, and the power usage of the motor generator 11 and the auxiliary machine 16 is used. The control shifts to normal control for controlling the power generation amount of the fuel cell 10 in accordance with the amount.

本実施形態によると、固体高分子型の燃料電池におけるセルの開回路電圧とセル内水分との間の特定の関係を利用することにより、セルの開回路電圧を検出してセルの水分状態を診断することができる。その際、セルの開回路電圧を閾値電圧と比較することにより、セル内が乾燥状態であるか水分過多状態であるかを正確に診断することができる。
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、燃料電池システムを燃料電池車両に適用する例を示したが、本発明の燃料電池システムは、燃料電池車両以外にも適用可能であり、例えば家庭用燃料電池システムにも適用することができる。 According to this embodiment, by utilizing a specific relationship between the open circuit voltage of the cell and the moisture in the cell in the polymer electrolyte fuel cell, the open circuit voltage of the cell is detected and the moisture state of the cell is determined. Can be diagnosed. At that time, by comparing the open circuit voltage of the cell with the threshold voltage, it is possible to accurately diagnose whether the inside of the cell is in a dry state or in an excessive water state.
(Other embodiments)
In the above embodiment, the fuel cell system is applied to the fuel cell vehicle. However, the fuel cell system of the present invention can be applied to other than the fuel cell vehicle, for example, a home fuel cell system. Can be applied.

また、上記実施形態では、Ｓ１０４を実行する際に、燃料電池１０へ供給する空気および水素のうち空気のみを加湿したが、水素のみを加湿してもよいし、或いは空気と水素をともに加湿してもよい。   Further, in the above embodiment, when performing S104, only the air out of the air and hydrogen supplied to the fuel cell 10 is humidified. However, only hydrogen may be humidified, or both the air and hydrogen are humidified. May be.

本発明の一実施形態になる燃料電池システムの全体構成を示す概念図である。1 is a conceptual diagram showing an overall configuration of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. 固体高分子型の燃料電池におけるセルの開回路電圧（ＯＣＶ）とセル内水分との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the open circuit voltage (OCV) of a cell and the moisture in a cell in a polymer electrolyte fuel cell. 図１の燃料電池システムの起動時の制御を示すフローチャートである。2 is a flowchart showing control at the time of startup of the fuel cell system of FIG. 1. 図１の燃料電池の負荷制御の概念を示す図である。It is a figure which shows the concept of load control of the fuel cell of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１０…燃料電池、１７…セルモニタ（電圧検出手段）、５０…制御部（診断手段）。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell, 17 ... Cell monitor (voltage detection means), 50 ... Control part (diagnosis means).

Claims (10)

燃料ガス中の水素と酸化ガス中の酸素とを多数のセルにて電気化学反応させて発電を行う固体高分子電解質型の燃料電池（１０）を備える燃料電池システムであって、
前記セルの開回路電圧を検出する電圧検出手段（１７）と、
前記セルの開回路電圧に基づいて前記セルの水分状態を診断する診断手段（５０）とを備えることを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell system comprising a solid polymer electrolyte type fuel cell (10) for generating electricity by electrochemically reacting hydrogen in fuel gas and oxygen in oxidizing gas in a number of cells,
Voltage detection means (17) for detecting an open circuit voltage of the cell;
A fuel cell system comprising diagnostic means (50) for diagnosing the moisture state of the cell based on the open circuit voltage of the cell. 第１閾値電圧（Ｖ１）と、この第１閾値電圧（Ｖ１）よりも高い電圧値の第２閾値電圧（Ｖ２）とを設定し、
前記診断手段（５０）は、前記セルの開回路電圧が前記第１閾値電圧（Ｖ１）以下の時は前記セル内が乾燥状態であると診断するとともに、前記セルの開回路電圧が前記第２閾値電圧（Ｖ２）以上の時は前記セル内が水分過多状態であると診断す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。 A first threshold voltage (V1) and a second threshold voltage (V2) having a voltage value higher than the first threshold voltage (V1);
The diagnostic means (50) diagnoses that the inside of the cell is in a dry state when the open circuit voltage of the cell is not more than the first threshold voltage (V1), and the open circuit voltage of the cell is the second voltage. 2. The fuel cell system according to claim 1, wherein when the threshold voltage (V2) is equal to or higher than the threshold voltage, the inside of the cell is diagnosed as being in an excessive water state. 前記セルの開回路電圧を検出する際、前記燃料ガスおよび前記酸化ガスに背圧をかけない状態で、前記燃料ガスおよび前記酸化ガスを前記燃料電池（１０）に供給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。 The fuel gas and the oxidizing gas are supplied to the fuel cell (10) without applying back pressure to the fuel gas and the oxidizing gas when detecting an open circuit voltage of the cell. Item 3. The fuel cell system according to Item 1 or 2. 電力を供給可能な電源装置（１２）と、
前記電源装置（１２）および前記燃料電池（１０）から電力を供給されて作動する電動機器（１１、１６）とを備え、
前記セルの開回路電圧を検出する際、前記電源装置（１２）および前記燃料電池（１０）のうち前記電源装置（１２）のみから前記電動機器（１１、１６）に電力を供給することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料電池システム。 A power supply device (12) capable of supplying power;
An electric device (11, 16) that operates by being supplied with electric power from the power supply device (12) and the fuel cell (10),
When detecting the open circuit voltage of the cell, power is supplied to the electric devices (11, 16) only from the power supply device (12) of the power supply device (12) and the fuel cell (10). The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3. 燃料ガス中の水素と酸化ガス中の酸素とを多数のセルにて電気化学反応させて発電を行う固体高分子電解質型の燃料電池（１０）を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池（１０）の起動時で且つ前記セル内が乾燥状態であるときは、前記セルの電圧が所定電圧（Ｖ４）以下にならない範囲で前記燃料電池（１０）の負荷を高く制御するとともに、前記セル内の水分が最適状態であるときよりも前記燃料電池（１０）の温度を低く制御することを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell system comprising a solid polymer electrolyte type fuel cell (10) for generating electricity by electrochemically reacting hydrogen in fuel gas and oxygen in oxidizing gas in a number of cells,
When the fuel cell (10) is activated and the inside of the cell is in a dry state, the load of the fuel cell (10) is controlled to be high within a range where the voltage of the cell does not fall below a predetermined voltage (V4). The fuel cell system controls the temperature of the fuel cell (10) to be lower than when the moisture in the cell is in an optimum state. 冷却水を循環させて前記燃料電池（１０）の温度を制御する冷却システム（４０〜４４）を備え、
前記冷却水の流量を増やすことにより前記燃料電池（１０）の温度を低く制御することを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システム。 A cooling system (40 to 44) for controlling the temperature of the fuel cell (10) by circulating cooling water;
The fuel cell system according to claim 5, wherein the temperature of the fuel cell (10) is controlled to be low by increasing the flow rate of the cooling water. 前記セルの電圧が所定電圧（Ｖ４）以下にならない範囲で前記燃料電池（１０）の負荷を段階的に増やすことを特徴とする請求項５または６に記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 5 or 6, wherein the load of the fuel cell (10) is increased stepwise within a range where the voltage of the cell does not fall below a predetermined voltage (V4). 前記燃料電池（１０）から電力を供給されて作動する電動機器（１１、１６）を備え、
前記電動機器（１１、１６）が消費する電力量以上の発電量となるように前記燃料電池（１０）の負荷を高く制御することを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１つに記載の燃料電池システム。 Electric devices (11, 16) that are operated by being supplied with electric power from the fuel cell (10),
The load on the fuel cell (10) is controlled to be high so that the amount of power generation is greater than or equal to the amount of power consumed by the electric devices (11, 16). Fuel cell system. 燃料ガス中の水素と酸化ガス中の酸素とを多数のセルにて電気化学反応させて発電を行う固体高分子電解質型の燃料電池（１０）を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池（１０）の起動時で且つ前記セル内が水分過多状態であるときは、前記セル内の水分が最適状態であるときよりも、前記燃料電池（１０）の温度を高く制御するとともに、前記酸化ガスの供給量を多く制御することを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell system comprising a solid polymer electrolyte type fuel cell (10) for generating electricity by electrochemically reacting hydrogen in fuel gas and oxygen in oxidizing gas in a number of cells,
When the fuel cell (10) is activated and the inside of the cell is in an excessive water state, the temperature of the fuel cell (10) is controlled to be higher than when the water in the cell is in an optimal state. A fuel cell system that controls a large supply amount of the oxidizing gas. 冷却水を循環させて前記燃料電池（１０）の温度を制御する冷却システム（４０〜４４）を備え、
前記冷却水の流量を減らすことにより前記燃料電池（１０）の温度を高く制御することを特徴とする請求項９に記載の燃料電池システム。 A cooling system (40 to 44) for controlling the temperature of the fuel cell (10) by circulating cooling water;
The fuel cell system according to claim 9, wherein the temperature of the fuel cell (10) is controlled to be high by reducing the flow rate of the cooling water.
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