JP2008159379A - 反応ガスの欠乏状態の有無の判定 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池内部で反応ガスが欠乏しているか否かを容易に判定することのできる技術を提供する。
【解決手段】燃料電池は、複数のセルを含んでおり、複数のセルは、それぞれが少なくとも１つのセルを含む複数のグループに区分されている。まず、燃料電池の起動の前に、反応ガスの量を低減させて、複数のグループの中から、電圧の低下量が所定量以上となる第１種のグループが選択される。次に、燃料電池の起動時に、複数のグループの中から、電圧値が所定値以下となる第２種のグループが選択される。そして、第１種のグループと、第２種のグループと、を比較することによって、燃料電池において反応ガスの欠乏状態が発生しているか否かが判定される。
【選択図】図５

Description

本発明は、燃料電池の技術に関し、特に、燃料電池において反応ガスの欠乏状態が発生しているか否かを判定するための技術に関する。

燃料電池は、通常、複数のセルを含んでいる。各セルには、アノードに燃料ガスを供給するためのガス通路と、カソードに酸化ガスを供給するためのガス通路と、が設けられている。

ところで、燃料電池の発電停止期間中には、セル内のガス通路で水が凍結する場合がある。このため、燃料電池の起動時には、一部のセルが、燃料ガスがアノードに充分に供給されない燃料ガスの欠乏状態になったり、酸化ガスがカソードに充分に供給されない酸化ガスの欠乏状態になったりし得る。

セルが燃料ガスの欠乏状態である場合に起こり得る現象と、セルが酸化ガスの欠乏状態である場合に起こり得る現象とは、異なっている。このため、セルが燃料ガスの欠乏状態である場合に採用されるべき対策と、セルが酸化ガスの欠乏状態である場合に採用されるべき対策とは、通常、異なっている。したがって、燃料電池内部で燃料ガスの欠乏状態が発生しているか否かを判定する必要がある。また、燃料電池内部で酸化ガスの欠乏状態が発生しているか否かを判定する必要がある。

なお、特許文献２では、単セルのインピーダンスと、単セルの電圧と、を用いて、水素が不足しているか否かを判断する技術が開示されている。また、特許文献２では、単セルのインピーダンスと、単セルの電圧と、単セルの電圧の変化量と、を用いて酸素が不足しているか否かを判断する技術が開示されている。

特開２００６−３２０９８号公報 特開２００６−４９２５９号公報 特開２００４−２９６３１７号公報 特開２００５−９３２１８号公報 特開２００２−３１３３９６号公報

しかしながら、従来の技術では、燃料電池内部で反応ガスの欠乏状態が発生しているか否かを判定するのが比較的困難であった。

この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池内部で反応ガスの欠乏状態が発生しているか否かを容易に判定することを目的とする。

上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の方法は、燃料電池において反応ガスの欠乏状態が発生しているか否かを判定するための判定方法であって、
前記燃料電池は、複数のセルを含んでおり、
前記複数のセルは、それぞれが少なくとも１つのセルを含む複数のグループに区分されており、
前記判定方法は、
（ａ）前記燃料電池の起動の前に、
（ａ１）前記燃料電池の状態を、前記燃料電池に第１の電力を発生させるのに充分な量の反応ガスが前記燃料電池に供給される第１の状態から、前記第１の状態よりも前記燃料電池に供給される反応ガスの量が低減された第２の状態に、変化させる工程と、
（ａ２）前記複数のグループの中から、前記第１の状態から前記第２の状態に変化したときの電圧の低下量が所定量以上となる第１種のグループを選択する工程と、
を含み、
（ｂ）前記燃料電池の起動時に、
（ｂ１）前記燃料電池の状態を、前記燃料電池に前記第１の電力よりも大きな第２の電力を発生させるのに充分な量の反応ガスが前記燃料電池に供給される第３の状態に設定する工程と、
（ｂ２）前記複数のグループの中から、前記第３の状態における電圧値が所定値以下となる第２種のグループを選択する工程と、
（ｂ３）前記第１種のグループと、前記第２種のグループと、を比較することによって、前記燃料電池において反応ガスの欠乏状態が発生しているか否かを判定する工程と、
を備えることを特徴とする。

この方法では、工程（ａ）において、反応ガスの欠乏状態になり易い第１種のグループが選択される。そして、工程（ｂ）において、反応ガスの欠乏状態となっている可能性のある第２種のグループが選択されて、第１種のグループと第２種のグループとが比較される。このため、燃料電池内部で反応ガスの欠乏状態が発生しているか否かを容易に判定することができる。

また、この方法では、工程（ａ）と工程（ｂ）とが連続的に行われる。すなわち、燃料電池の起動の前に工程（ａ）が行われ、燃料電池の起動時に工程（ｂ）が行われる。このため、工程（ａ）における燃料電池内部の反応ガスの流路の状況と、工程（ｂ）における燃料電池内部の反応ガスの流路の状況とは、ほぼ同じである。したがって、この方法により、燃料電池内部で反応ガスの欠乏状態が発生しているか否かを正確に判定することができる。

上記の装置において、
前記第１の電力は、前記第２の状態において、前記第１種のグループに含まれる前記各セルが逆電圧とならないような電力であることが好ましい。

上記の方法において、
前記工程（ａ２）は、
複数の前記第１種のグループが選択される場合に、前記複数の第１種のグループを特定する第１の特定情報と、前記複数の第１種のグループの電圧に応じて決定された順序を示す第１の順序情報と、を記憶する工程を含み、
前記工程（ｂ２）は、
複数の前記第２種のグループが選択される場合に、前記複数の第２種のグループを特定する第２の特定情報と、前記複数の第２種のグループの電圧に応じて決定された順序を示す第２の順序情報と、を記憶する工程を含み、
前記工程（ｂ３）は、
前記第１の特定情報および前記第１の順序情報と、前記第２の特定情報および前記第２の順序情報と、を比較する工程を含むようにしてもよい。

こうすれば、燃料電池内部で反応ガスの欠乏状態が発生しているか否かをより正確に判定することができる。

上記の方法において、
前記複数の第１種のグループの前記順序は、前記電圧の低下量の大きさに基づいて決定され、
前記複数の第２種のグループの前記順序は、前記電圧値の大きさに基づいて決定されてもよい。

上記の方法において、さらに、
（ｃ）前記工程（ｂ３）の判定結果に基づいて、所定の処理を実行する工程を含むようにしてもよい。

上記の方法において、
前記反応ガスは、燃料ガスであり、
前記所定の処理は、前記燃料電池の出力電圧を増大させる処理を含むようにしてもよい。

こうすれば、燃料ガスの欠乏状態が発生する場合に生じ得るセルの損傷を回避することができる。

上記の方法において、
前記反応ガスは、酸化ガスであり、
前記所定の処理は、前記燃料電池に継続して前記第２の電力を発生させる処理を含むようにしてもよい。

上記の方法において、
前記工程（ａ）および前記工程（ｂ）は、前記燃料電池の温度が所定温度以下である場合に実行されることが好ましい。

なお、この発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、反応ガスの欠乏状態の有無の判定方法、反応ガスの欠乏状態の有無の判定を行う燃料電池システム、該燃料電池システムを搭載した移動体などの装置、これらの装置の機能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、そのコンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号、等の形態で実現することができる。

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づき以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．燃料電池システムの概略構成：
Ａ−２．セルの電流−電圧特性：
Ａ−３．起動処理：
Ａ−３−１．準備処理：
Ａ−３−２．判定処理：
Ａ−３−３．判定結果に応じた処理：
Ａ−４．第１実施例の変形例：
Ａ−４−１．第１の変形例：
Ａ−４−２．第２の変形例：
Ｂ．第２実施例：
Ｂ−１．準備処理：
Ｂ−２．判定処理：
Ｂ−３．判定結果に応じた処理：

Ａ．第１実施例：
Ａ−１．燃料電池システムの概略構成：
図１は、燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。なお、この燃料電池システムは、車両に搭載されている。

図示するように、燃料電池システムは、燃料電池スタック（以下、単に「スタック」とも呼ぶ）１００と、燃料ガス供給部２１０と、酸化ガス供給部２２０と、負荷装置３１０と、スタック電圧設定部３２０と、温度検出部４１０と、セル電圧検出部４２０と、各部２１０，２２０，３１０，３２０を制御するコントローラ４３０と、を備えている。

スタック１００は、比較的小型で発電効率に優れる固体高分子型の燃料電池であり、燃料ガスに含まれる水素ガスと、酸化ガス（空気）に含まれる酸素ガスと、を利用して発電する。

図２は、図１の燃料電池スタック１００の内部構造を模式的に示す説明図である。図示するように、スタック１００は、交互に積層された複数の発電ユニット１１０と複数のセパレータ１２０とを含んでいる。

発電ユニット１１０は、電解質膜１１２を含んでおり、電解質膜１１２の一方の面側には、第１の電極触媒層（アノード）１１４ａと第１のガス拡散層１１６ａとがこの順に設けられており、電解質膜１１２の他方の面側には、第２の電極触媒層（カソード）１１４ｃと第２のガス拡散層１１６ｃとがこの順に設けられている。発電ユニット１１０の一方の側には、第１のガス拡散層１１６ａに接触する第１のセパレータ１２０が配置されており、発電ユニット１１０の他方の側には、第２のガス拡散層１１６ｃに接触する第２のセパレータ１２０が配置されている。各セパレータ１２０の両面には、複数の溝が形成されており、発電ユニット１１０の第１のガス拡散層１１６ａと第１のセパレータ１２０との間には、アノード側ガス通路１２１が形成されており、発電ユニット１１０の第２のガス拡散層１１６ｃと第２のセパレータ１２０との間には、カソード側ガス通路１２２が形成されている。

アノード側ガス通路１２１では、燃料ガス供給部２１０から供給された燃料ガスが流通し、カソード側ガス通路１２２では、酸化ガス供給部２２０から供給された酸化ガスが流通する。そして、燃料ガスと酸化ガスとは、発電ユニット１１０において電気化学反応に利用される。

本実施例における発電ユニット１１０と、第１のセパレータ１２０のうちのアノード側ガス通路１２１を含む部分と、第２のセパレータ１２０のうちのカソード側ガス通路１２２を含む部分と、を含むブロックが、１つのセルに相当する。すなわち、本実施例では、スタック１００は、複数（例えば１００個）のセルを備えている。

なお、電解質膜１１２としては、フッ素系樹脂などの固体高分子材料で形成された膜を用いることができる。電極触媒層１１４ａ，１１４ｃとしては、カーボン粒子に白金などの触媒を担持させた層を用いることができる。ガス拡散層１１６ａ，１１６ｃは、カーボンペーパなどのガス透過性および導電性を有する材料で形成される。また、セパレータ１２０は、導電性を有し、ガス透過性を有していない金属やカーボンなどで形成される。

燃料ガス供給部２１０（図１）は、燃料ガスをスタック１００に供給する機能を有しており、例えば、水素タンクと減圧弁とを含んでいる。

酸化ガス供給部２２０は、酸化ガス（空気）をスタック１００に供給する機能を有しており、例えば、ブロワを含んでいる。

負荷装置３１０は、スタック１００に接続され、スタック１００から出力された電力を利用する。負荷装置３１０は、例えば、スタック１００から出力された直流電力を利用する第１種の補機や、該直流電力を交流電力に変換するＤＣ／ＡＣインバータや、変換後の交流電流を利用するモータおよび第２種の補機などを含んでいる。

スタック電圧設定部３２０は、スタック１００と並列に接続されており、スタック１００の出力電圧（目標値）を設定する機能を有している。スタック電圧設定部３２０は、例えば、二次電池に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータを含んでいる。

温度検出部４１０は、スタック１００の近傍に設けられており、スタック１００の周囲温度を検出する。

セル電圧検出部４２０は、スタック１００に含まれる複数のセルのセル電圧を検出する。例えば、セル電圧検出部４２０は、スイッチ回路と電圧計とを含んでいる。スイッチ回路の複数の端子は複数のセルに接続されており、スイッチ回路内部に設けられたスイッチを順次切り替えることによって、複数のセルのセル電圧が順次検出される。

なお、セル電圧は、発電ユニット１１０のアノード１１４ａとカソード１１４ｃとの電位差を示す。本実施例では、セル電圧として、アノード１１４ａと電気的に接続された第１のセパレータ１２０と、カソード１１４ｃと電気的に接続された第２のセパレータ１２０と、の間の電位差が用いられる。すなわち、本実施例では、スイッチ回路の複数の端子は、スタック１００に含まれる複数のセパレータ１２０にそれぞれ接続されている。

なお、セル電圧検出部４２０は、スイッチ回路と電圧計とに代えて、複数のセルに対応する複数の電圧計を含んでいてもよい。ただし、スイッチ回路を利用すれば、電圧計の数を低減することができるという利点がある。

コントローラ４３０は、負荷装置３１０の負荷に応じて要求される電力に基づいて、スタック１００の出力電圧の目標値を決定する。なお、負荷装置３１０の負荷が比較的大きい場合には、要求される電力は比較的大きく、スタックの出力電圧の目標値は比較的小さな値に決定される。そして、コントローラ４３０は、スタック１００の出力電圧が該目標値となるように、スタック電圧設定部３２０に該目標値と等しい電圧を出力させる。また、コントローラ４３０は、負荷装置３１０の負荷に応じて要求される電力が負荷装置３１０に供給されるように、スタック１００に供給されるべき燃料ガスの量および酸化ガスの量を決定し、燃料ガス供給部２１０および酸化ガス供給部２２０を制御する。なお、負荷装置３１０の負荷が比較的大きい場合には、要求される電力は比較的大きく、燃料ガスの供給量および酸化ガスの供給量は比較的大きな量に決定される。

特に、本実施例では、コントローラ４３０は、温度検出部４１０の検出結果と、セル電圧検出部４２０の検出結果と、を用いて、スタック１００内部で反応ガスの欠乏状態が発生しているか否かを判定する（後述する）。

なお、本実施例におけるセル電圧検出部４２０が本発明における電圧検出部に相当する。また、本実施例におけるコントローラ４３０と負荷装置３１０とスタック電圧設定部３２０と燃料ガス供給部２１０と酸化ガス供給部２２０とが本発明における処理実行部に相当する。

Ａ−２．セルの電流−電圧特性：
図３は、燃料電池スタックに含まれるセルの電流−電圧特性を模式的に示す説明図である。図中、横軸は電流密度（Ａ／ｍ²）を示しており、縦軸はセル電圧（Ｖ）を示している。なお、「ＯＣＶ」は、セルの開回路電圧すなわち起電圧を意味する。

図３の曲線Ｃ１は、発電に充分な量の燃料ガスおよび酸化ガスがセルに供給される場合の電流−電圧特性を示している。一方、曲線Ｃ２，Ｃ３は、発電に充分な量の燃料ガスと不充分な量の酸化ガスとがセルに供給される場合の電流−電圧特性を示している。具体的には、曲線Ｃ２は、比較的多量の酸化ガスがセルに供給される場合の特性を示しており、曲線Ｃ３は、比較的少量の酸化ガスがセルに供給される場合の特性を示している。ここで、発電に充分な量とは、スタックが負荷に応じて要求される電力を出力するのに不足しない量を意味しており、発電に不充分な量とは、スタックが該電力を出力するのに不足する量を意味している。

曲線Ｃ１と曲線Ｃ２，Ｃ３とを比較して分かるように、発電に不充分な量の酸化ガスがセルに供給される場合には、セル電圧は低くなる。また、曲線Ｃ２と曲線Ｃ３とを比較して分かるように、セルに供給される酸化ガスの量が少ないほどセル電圧は低くなり、マイナスの値を示し得る。

なお、図３の曲線Ｃ２，Ｃ３は、発電に充分な量の燃料ガスと不充分な量の酸化ガスがセルに供給される場合の電流−電圧特性を示しているが、発電に不充分な量の燃料ガスと充分な量の酸化ガスとがセルに供給される場合にも、同様に電流−電圧特性が劣化する。すなわち、発電に不充分な量の燃料ガスがセルに供給される場合にも、セル電圧は低くなり、セルに供給される燃料ガスの量が少ないほどセル電圧は低くなり、マイナスの値を示し得る。

実際のスタック１００では、反応ガスの欠乏状態は、例えば、スタック１００の発電停止期間中にセル内部に残留する水が凍結することによって発生する。すなわち、水が凍結すると、セル内部のガス通路１２１，１２２で反応ガスの流通が妨げられたり、セル内部のガス拡散層１１６ａ，１１６ｃで反応ガスの流通が妨げられたりして、電極触媒層１１４ａ，１１４ｃに発電に必要な反応ガスが充分に供給されない。なお、反応ガスの流通が妨げられるのは、凍結により、反応ガスの流路を構成する開口部の面積が狭められるためである。

セル内部に残留する水には、電気化学反応の進行に伴って生成される水（生成水）が含まれる。水は、第２の電極触媒層（カソード）１１４ｃで生成されるため、カソード側に多く存在する。ただし、カソード側の水は、電解質膜１１２を介して、アノード側に移動し得る。このため、水の凍結に起因して、アノード側およびカソード側の双方において、水の凍結が発生し得る。また、セル内部に残留する水には、反応ガスの加湿のために反応ガス中に含有された水蒸気が含まれ得る。

スタック１００に含まれる複数のセルのうちの一部のセルが反応ガスの欠乏状態である場合には、図３の曲線Ｃ２，Ｃ３で説明したように、該一部のセルの電圧が過度に低下する。ただし、スタック１００の出力電圧は、スタック電圧設定部３２０によって設定された目標値で維持される。このため、複数のセルの平均セル電圧および各セルの電流密度はほぼ一定に保たれるが、他の大多数のセルのセル電圧はやや高くなる。

セルが燃料ガスの欠乏状態（水素欠乏状態）である場合に起こり得る現象と、セルが酸化ガスの欠乏状態（酸素欠乏状態）である場合に起こり得る現象とは、異なる。

すなわち、セルが水素欠乏状態である場合には、該セルが損傷を受け、この結果、スタックが発電不能となる虞もある。具体的には、セルが水素欠乏状態であり、該セルのセル電圧が逆電圧となる場合には、電極触媒層１１４ａ，１１４ｃに含まれるカーボン（Ｃ）が一酸化炭素ガス（ＣＯ）や二酸化炭素ガス（ＣＯ₂）に変換され、電極触媒層１１４ａ，１１４ｃが腐食してしまう。一方、セルが酸素欠乏状態である場合には、通常、該セルは損傷をあまり受けず、スタックが発電不能となる虞も少ない。具体的には、セルが酸素欠乏状態であり、該セルのセル電圧が逆電圧となる場合には、第２の電極触媒層（カソード）１１４ｃでプロトン（Ｈ⁺）が結合して水素ガス（Ｈ₂）が生成されるが、電極触媒層１１４ａ，１１４ｃは損傷をあまり受けない。

したがって、セルが水素欠乏状態である場合に採用されるべき対策と、セルが酸素欠乏状態である場合に採用されるべき対策とは、通常異なっている。このため、スタック内部で水素欠乏状態が発生しているか否かを判定する必要がある。また、スタック内部で酸素欠乏状態が発生しているか否かを判定する必要がある。

本実施例では、スタック内部で酸素欠乏状態が発生しているか否かを判定する場合について説明する。なお、スタック内部で水素欠乏状態が発生しているか否かを判定する場合については、第２実施例で説明する。

Ａ−３．起動処理：
図４は、燃料電池システムの起動処理の内容を示す説明図である。図４の処理は、例えば、車両のユーザがイグニションスイッチをオン状態に設定したときに実行される。本実施例では、この起動処理において、スタック内部で酸素欠乏状態が発生しているか否かが判定される。

ステップＳ１０２では、温度検出部４１０は、スタック１００の周囲温度を検出し、コントローラ４３０は、温度検出部４１０から温度検出値を取得する。

ステップＳ１０４では、コントローラ４３０は、温度検出値が氷点（例えば０℃）以下であるか否かを判断する。氷点は、車両が利用される環境（気圧）に応じて設定されることが好ましい。

なお、上記のステップＳ１０２，Ｓ１０４の処理は、スタック１００内部で水が凍結しているか否かを推定するために実行される。

ステップＳ１０４において温度検出値が氷点よりも高いと判断される場合（すなわちスタック１００内部で水が凍結していない場合）には、ステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６では、コントローラ４３０は、燃料電池システムを制御して、通常発電を開始させる。具体的には、負荷装置３１０の負荷に応じて、スタック電圧設定部３２０と燃料ガス供給部２１０と酸化ガス供給部２２０とを制御する。なお、通常発電では、平均セル電圧が比較的高い値（例えば約０．６Ｖ〜約１．０Ｖの値）で発電が行われる。

一方、ステップＳ１０４において温度検出値が氷点以下であると判断される場合（すなわちスタック１００内部で水が凍結し得る場合）には、ステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０では、判定のための準備処理と、判定処理と、判定結果に応じた処理と、が実行される。本実施例では、前述のように、スタック１００内部で酸素欠乏状態が発生しているか否かが判定される。

図５は、第１実施例におけるステップＳ１１０（図４）の処理の内容を示す説明図である。なお、ステップＳ１２２〜Ｓ１２８の処理が準備処理であり、ステップＳ１３２〜Ｓ１３９の処理が判定処理であり、ステップＳ１４２の処理が判定結果に応じた処理である。なお、後述するように、準備処理では、実験的な発電が行われ、判定処理では、本来の発電が行われる。

Ａ−３−１．準備処理：
ステップＳ１２２では、第１の状態（第１の環境）で各セルのセル電圧が検出される。第１の状態では、スタック１００に比較的小さな電力を発生させるのに充分な量の反応ガスがスタック１００に供給される。

具体的には、コントローラ４３０は、スタック１００に比較的小さな電力を発生させるために、負荷装置３１０の負荷を比較的低い値に設定する。そして、コントローラ４３０は、スタック電圧設定部３２０の出力電圧を比較的高い値に設定する。なお、このとき、平均セル電圧は比較的高い値となり、電流密度は比較的低い値となる。例えば、平均セル電圧は、図３の電圧Ｖａである。

また、コントローラ４３０は、燃料ガス供給部２１０と酸化ガス供給部２２０とを制御して、スタック１００に比較的小さな電力を発生させるのに充分な量の燃料ガスと酸化ガスとをスタック１００に供給する。

さらに、セル電圧検出部４２０は、各セルのセル電圧を順次検出し、コントローラ４３０は、セル電圧検出部４２０から複数のセルに対応する複数の第１の電圧検出値を取得する。

上記のように、ステップＳ１２２においてスタック１００に比較的小さな電力を発生させることにより、準備処理（ステップＳ１２２〜Ｓ１２８）における実験的な発電に起因して生成される水（生成水）の量を比較的小さくすることができる。

ステップＳ１２４では、第２の状態（第２の環境）で各セルのセル電圧が検出される。第２の状態では、第１の状態よりもスタック１００への酸化ガスの供給量が低減される。

具体的には、コントローラ４３０は、酸化ガス供給部２２０を制御して、酸化ガスの供給量を低減させる。また、セル電圧検出部４２０は、各セルのセル電圧を順次検出し、コントローラ４３０は、セル電圧検出部４２０から複数のセルに対応する複数の第２の電圧検出値を取得する。なお、本実施例では、ステップＳ１２４において、負荷装置３１０の負荷と、スタック電圧設定部３２０の出力電圧と、燃料ガス供給部２１０の燃料ガスの供給量とは、変更されていない。

図６は、複数のセルに対応する複数のセル電圧の変化を示す説明図である。図中、横軸は時間（ｓ）を示しており、縦軸はセル電圧（Ｖ）を示している。

図示するように、ステップＳ１２２の処理が実行される第１の期間Ｔ１では、各セルのセル電圧は、互いにほぼ等しく、比較的高い値を示している。ステップＳ１２４の処理が実行される第２の期間Ｔ２では、大多数のセルのセル電圧は、互いにほぼ等しく、第１の期間Ｔ１における電圧と概ね同じ値を示すが、一部のセルの電圧は低下している。なお、図６では、セル番号＃１０，＃２０，＃８０の３つのセルのセル電圧が低下している。

ステップＳ１２４において酸化ガスの供給量が低減されると、水の凍結に起因して、一部のセルは、酸素ガスがカソード１１４ｃに充分に供給されない酸素欠乏状態となる。具体的には、ステップＳ１２２では、スタック１００に充分な酸化ガスが供給されていると共にスタック１００が出力すべき電力が比較的小さいため、すべてのセルのカソード１１４ｃには、該電力を発生させるのに充分な酸化ガスが供給される。しかしながら、ステップＳ１２４においてスタック１００に供給される酸化ガスが低減されると、一部のセルのカソード１１４ｃには、該電力を発生させるのに充分な酸化ガスが供給されない。この結果、図３で説明したように、該一部のセルのセル電圧は低下する。

ただし、本実施例では、ステップＳ１２２，Ｓ１２４において、スタック１００に比較的小さな電力を発生させるためにスタック１００の出力電圧（すなわちスタック電圧設定部３２０の出力電圧）が比較的高い値に設定されている。このため、ステップＳ１２４において酸素欠乏状態のセルが逆電圧にならずに済む（図３参照）。

各セルのセル電圧の低下量の大きさは、各セルのカソード側ガス通路１２２およびガス拡散層１１６ｃにおける酸化ガスの流通の阻害の程度、すなわち、酸化ガスの流路を構成する開口部の面積の大きさに依存している。具体的には、セル番号＃１０，＃２０，＃８０の３つのセルの中では、セル電圧の低下量の最も大きいセル番号＃２０のセルにおいて、開口面積が最も小さくなっている。

なお、本実施例では、前述の第１の電圧検出値は、第１の期間Ｔ１の終了時点で検出され、前述の第２の電圧検出値は、第２の期間Ｔ２の終了時点で検出される。

ステップＳ１２６（図５）では、コントローラ４３０は、ステップＳ１２２，Ｓ１２４で得られた各セルの２つの電圧検出値を用いて、各セルのセル電圧の低下量（絶対値）を求める。具体的には、セル電圧の低下量ΔＶ（絶対値）は、ステップＳ１２２で得られた第１の電圧検出値Ｖ１と、ステップＳ１２４で得られた第２の電圧検出値Ｖ２と、の差分（ΔＶ＝Ｖ１−Ｖ２）である。

ステップＳ１２８では、セル電圧の低下量が所定量に達したセルが特定される。具体的には、コントローラ４３０は、ステップＳ１２６で求められた各セルの電圧の低下量ΔＶが所定量ΔＶｔ（図６参照）以上であるか否かを調べ、セル電圧の低下量ΔＶが所定量ΔＶｔ以上の１以上のセル（以下、「第１種のセル」とも呼ぶ）を選択する。なお、所定量は、例えば、０．３Ｖに設定される。そして、コントローラ４３０は、第１種のセルのセル番号を、コントローラ４３０内部のメモリ４３２に記憶する。本実施例では、図６に示す３つのセルのセル番号＃１０，＃２０，＃８０がメモリ４３２内に記憶される。

なお、ステップＳ１２２〜Ｓ１２８の処理により、酸素欠乏状態になり易いセル（第１種のセル）が特定される。

Ａ−３−２．判定処理：
ステップＳ１３２では、第３の状態（第３の環境）で各セルのセル電圧が検出される。第３の状態では、スタック１００に比較的大きな電力を発生させるのに充分な量の反応ガスがスタック１００に供給される。すなわち、本実施例では、ステップＳ１３２において、実験的な発電ではない本来の発電、より具体的には、暖気のための発電が開始される。暖機のための発電では、平均セル電圧が比較的低い値（例えば約０．４Ｖ〜約０．６Ｖの値）で発電が行われる。

具体的には、コントローラ４３０は、スタック１００にステップＳ１２２よりも大きな電力を発生させるために、負荷装置３１０の負荷をステップＳ１２２よりも高い値に設定する。そして、コントローラ４３０は、スタック電圧設定部３２０の出力電圧をステップＳ１２２よりも低い値に設定する。なお、このとき、平均セル電圧はステップＳ１２２よりも低い値となり、電流密度はステップＳ１２２よりも高い値となる。例えば、平均セル電圧は、図３の電圧Ｖｂに設定される。

また、コントローラ４３０は、燃料ガス供給部２１０と酸化ガス供給部２２０とを制御して、スタック１００に比較的大きな電力を発生させるのに充分な量の燃料ガスと酸化ガスとをスタック１００に供給する。なお、燃料ガスの供給量と酸化ガスの供給量とは、ステップＳ１２２の量よりも大きな量に設定される。

さらに、セル電圧検出部４２０は、各セルのセル電圧を順次検出し、コントローラ４３０は、セル電圧検出部４２０から複数のセルに対応する複数の第３の電圧検出値を取得する。

ステップＳ１３４では、セル電圧が過度に低い所定値に達したセルが特定される。具体的には、コントローラ４３０は、ステップＳ１３２で取得した各セルの第３の電圧検出値が所定値以下であるか否かを調べ、第３の電圧検出値が所定値以下の１以上のセル（以下、「第２種のセル」とも呼ぶ）を選択する。なお、所定値は、例えば、０．１Ｖ，０Ｖなどに設定される。そして、コントローラ４３０は、第２種のセルのセル番号を、コントローラ４３０内部のメモリ４３２に記憶する。

なお、ステップＳ１３２〜Ｓ１３４の処理により、酸素欠乏状態となっている可能性のあるセル（第２種のセル）が特定される。

ステップＳ１３６では、第１種のセルと第２種のセルとが比較される。具体的には、コントローラ４３０は、ステップＳ１２８でメモリ４３２に記憶された第１種のセルのセル番号と、ステップＳ１３４でメモリ４３２に記憶された第２種のセル番号と、を比較する。

第２種のセルのセル番号が第１種のセルのセル番号と一致する場合には、ステップＳ１３８において、コントローラ４３０は、第２種のセルは酸素欠乏状態であると判定する。このとき、ステップＳ１４２に進む。

一方、第２種のセルのセル番号が第１種のセルのセル番号と一致しない場合には、ステップＳ１３９において、コントローラ４３０は、第２種のセルは酸素欠乏状態でないと判定する。

Ａ−３−３．判定結果に応じた処理：
ステップＳ１４２では、コントローラ４３０は、判定結果に応じた所定の処理を実行する。具体的には、コントローラ４３０は、暖機のための発電を継続させ、スタック電圧設定部３２０の出力電圧を増大させない。これは、スタック１００の出力電圧の増大（すなわちスタックの発電量の減少）に起因してスタック１００で発生する熱量が低下するのを防止するためである。この処理により、スタック内部で凍結した水（氷）の解凍を促進することができる。なお、スタック１００の暖機が終了すると、ステップＳ１０６と同様に通常発電が開始される。

仮に、ステップＳ１３２において一部のセルのセル電圧が逆電圧となる場合でも、該セルが酸素欠乏状態である場合には、該セルは損傷をあまり受けない。このため、本実施例では、ステップＳ１４２において、スタック１００の発電を停止させたり、スタック１００の出力電圧を増大させたりして、セル電圧が逆電圧となるのを防止してセルの損傷を回避する必要はない。

なお、ステップＳ１３９において第２種のセルが酸素欠乏状態でないと判定された場合には、例えば、スタック１００の発電を停止するための処理が行われてもよいし、第２種のセルのセル電圧が低い他の原因を特定するための処理が行われてもよい。なお、他の原因には、例えば、電解質膜の乾燥（ドライアップ）や、水素欠乏（後述する）などが挙げられる。

以上説明したように、本実施例では、ステップＳ１２２〜Ｓ１２８の準備処理において、酸素欠乏状態になり易い第１種のセルが選択される。また、ステップＳ１３２〜Ｓ１３９の判定処理において、酸素欠乏状態となっている可能性のある第２種のセルが選択されて、第１種のセルと第２種のセルとが比較される。このため、スタック１００内部で酸素欠乏状態が発生しているか否かを、より具体的には、第２種のセルが酸素欠乏状態であるか否かを容易に判定することができる。

また、本実施例では、準備処理と判定処理とが連続的に行われる。すなわち、スタック１００の起動の直前に準備処理が行われ、スタック１００の起動時に判定処理が行われる。このため、準備処理におけるスタック内部の酸化ガスの流路の状況（具体的には、流路を構成する開口部の面積）と、判定処理におけるスタック内部の酸化ガスの流路の状況とは、ほぼ同じである。このため、スタック１００内部で酸素欠乏状態が発生しているか否かを正確に判定することができる。

Ａ−４．第１実施例の変形例：
第１実施例では、ステップＳ１２８で複数の第１種のセルが選択され、ステップＳ１３４で複数の第２種のセルが選択される場合には、複数の第１種のセルのセル番号と複数の第２種のセルのセル番号とを比較することによって、スタック１００内部で酸素欠乏状態が発生しているか否かの判定が行われている。第１実施例の変形例では、該判定の精度を向上させている。

Ａ−４−１．第１の変形例：
第１の変形例では、ステップＳ１２８において、コントローラ４３０は、複数の第１種のセルに関して、セル番号および順序をメモリ４３２に記憶する。また、ステップＳ１３４において、コントローラ４３０は、複数の第２種のセルに関して、セル番号および順序をメモリ４３２に記憶する。

図７は、第１実施例の第１の変形例においてメモリ４３２に記憶される情報を示す説明図である。

図示するように、メモリ４３２には、複数の第１種のセルに関して、セル番号と順序とが記憶されている。セル番号は、前述のように、セル電圧の低下量が所定量以上のセルを示しており、順序は、セル電圧の低下量の大きさに基づいて決定される順序を示している。なお、セル電圧の低下量が最も大きいセルの順位が「１」に設定される。すなわち、第１の変形例では、ステップＳ１２８において、酸素欠乏状態になり易いセルと、電圧が低下し易い順序と、が特定される。

また、メモリ４３２には、複数の第２種のセルに関して、セル番号と順序とが記憶されている。セル番号は、前述のように、第３の電圧検出値が所定値以下のセルを示しており、順序は、第３の電圧検出値の大きさに基づいて決定される順序を示している。なお、第３の電圧検出値が最も小さいセルの順位が「１」に設定される。

そして、第１の変形例では、ステップＳ１３６において、複数の第１種のセルのセル番号および順序と、複数の第２種のセルのセル番号および順序と、が比較される。具体的には、複数の第２種のセルのセル番号および順序が、複数の第１種のセルのセル番号および順序と一致するか否かが調べられる。

第１の変形例を採用すれば、スタック１００内部で酸素欠乏状態が発生しているか否かを、より具体的には、第２種のセルが酸素欠乏状態であるか否かを、より正確に判定することができる。

Ａ−４−２．第２の変形例：
第１の変形例（図７）では、メモリ４３２には、第１種のセルに関して、セル電圧の低下量の大きさに基づいて決定される順序が記憶されているが、これに代えて、セル電圧の低下量が所定量に達する順序が記憶されるようにしてもよい。また、第１の変形例では、メモリ４３２には、第２種のセルに関して、第３の電圧検出値の大きさに基づいて決定される順序が記憶されているが、これに代えて、第３の電圧検出値が所定値に達する順序が記憶されるようにしてもよい。この場合には、第２の電圧検出値を比較的短い所定期間毎に検出してセル電圧の低下量を所定期間毎に求めると共に、第３の電圧検出値を比較的短い所定期間毎に検出すればよい。

第２の変形例を採用しても、スタック１００内部で酸素欠乏状態が発生しているか否かを、より具体的には、第２種のセルが酸素欠乏状態であるか否かを、より正確に判定することができる。

なお、第１および第２の変形例では、複数の第１種のセルおよび複数の第２種のセルに関して、セル番号を示す符号と順序を示す符号とがメモリ４３２内に記憶されるが、順序を示す符号は省略可能である。この場合には、セル番号を示す符号が該順序通りに並べられてメモリ４３２内に記憶されればよい。

一般には、複数のセルを特定する特定情報と、複数のセルの複数のセル電圧に応じて決定された順序を示す順序情報と、が記憶されればよい。

Ｂ．第２実施例：
第２実施例では、第１実施例と同様の燃料電池システム（図１）が用いられる。また、本実施例では、第１実施例と同様に起動処理（図４）が実行される。すなわち、スタック１００の周囲温度が氷点以下である場合には、ステップＳ１１０において、準備処理と、判定処理と、判定結果に応じた処理と、が実行される。ただし、本実施例では、スタック１００内部で水素欠乏状態が発生しているか否かが判定される。

図８は、第２実施例におけるステップＳ１１０（図４）の処理の内容を示す説明図である。

Ｂ−１．準備処理：
ステップＳ１２２では、第１実施例と同様に、第１の状態（第１の環境）で各セルのセル電圧（第１の電圧検出値）が検出される。第１の状態では、スタック１００に比較的小さな電力を発生させるのに充分な量の反応ガスがスタック１００に供給される。

ステップＳ１２４ｂでは、第１実施例のステップＳ１２４とほぼ同様に、第２の状態（第２の環境）で各セルのセル電圧（第２の電圧検出値）が検出される。第２の状態では、第１の状態よりもスタック１００への燃料ガスの供給量が低減される。具体的には、本実施例では、コントローラ４３０は、燃料ガス供給部２１０を制御して、燃料ガスの供給量を低減させる。

ステップＳ１２６では、第１実施例と同様に、ステップＳ１２２，Ｓ１２４ｂで得られた各セルの２つの電圧検出値を用いて、各セルのセル電圧の低下量（絶対値）が求められる。

ステップＳ１２８では、第１実施例と同様に、セル電圧の低下量が所定量に達したセル（第１種のセル）が特定される。

ただし、本実施例では、ステップＳ１２４ｂで燃料ガスの供給量が低減されているため、ステップＳ１２２〜Ｓ１２８の処理により、水素欠乏状態になり易いセル（第１種のセル）が特定される。

Ｂ−２．判定処理：
ステップＳ１３２では、第１実施例と同様に、第３の状態（第３の環境）で各セルのセル電圧（第３の電圧検出値）が検出される。第３の状態では、スタック１００に比較的大きな電力を発生させるのに充分な量の反応ガスがスタック１００に供給される。

ステップＳ１３４では、第１実施例と同様に、セル電圧が過度に低い所定値に達したセル（第２種のセル）が特定される。

なお、ステップＳ１３２〜Ｓ１３４の処理により、水素欠乏状態となっている可能性のあるセル（第２種のセル）が特定される。

ステップＳ１３６では、第１実施例と同様に、第１種のセルと第２種のセルとが比較される。

第２種のセルのセル番号が第１種のセルのセル番号と一致する場合には、ステップＳ１３８ｂにおいて、第２種のセルは水素欠乏状態であると判定される。このとき、ステップＳ１４２ｂに進む。

一方、第２種のセルのセル番号が第１種のセルのセル番号と一致しない場合には、ステップＳ１３９ｂにおいて、第２種のセルは水素欠乏状態でないと判定される。

Ｂ−３．判定結果に応じた処理：
ステップＳ１４２ｂでは、コントローラ４３０は、判定結果に応じた所定の処理を実行する。前述したように、セルが水素欠乏状態である場合には、該セルが損傷を受ける虞がある。したがって、本実施例では、コントローラ４３０は、スタック電圧設定部３２０の出力電圧を増大させる。この処理により、第２種のセルが逆電位となるのを防止することができ（図３参照）、この結果、セルの損傷を回避することができる。また、この処理により、スタック内部で凍結した水（氷）の解凍に要する時間が長くなるが、発電を継続することができる。なお、ステップＳ１４２ｂにおいて、コントローラ４３０は、スタック１００の発電を停止させるための処理を実行するようにしてもよい。このようにしても、セルの損傷を回避することができる。

なお、ステップＳ１３９ｂにおいて第２種のセルが水素欠乏状態でないと判定された場合には、例えば、スタック１００の発電を停止するための処理が行われてもよいし、第２種のセルのセル電圧が低い他の原因を特定するための処理が行われてもよい。なお、他の原因には、例えば、ドライアップや、前述の酸素欠乏などが挙げられる。

以上説明したように、本実施例では、第１実施例と同様に、ステップＳ１２２〜Ｓ１２８の準備処理において、水素欠乏状態になり易い第１種のセルが選択される。また、ステップＳ１３２〜Ｓ１３９ｂの判定処理において、水素欠乏状態となっている可能性のある第２種のセルが選択されて、第１種のセルと第２種のセルとが比較される。このため、スタック１００内部で水素欠乏状態が発生しているか否かを、より具体的には、第２種のセルが水素欠乏状態であるか否かを容易に判定することができる。

また、本実施例でも、第１実施例と同様に、準備処理と判定処理とが連続的に行われるため、スタック１００内部で水素欠乏状態が発生しているか否かを正確に判定することができる。

なお、本実施例においても、第１実施例の変形例と同様に、ステップＳ１２８，Ｓ１３４において、第１種および第２種のセルに関して、特定情報と順序情報とがメモリ４３２に記憶されるようにしてもよい。

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で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。

（１）上記実施例では、スタック１００の出力電圧が目標値で維持されるようにスタック電圧設定部３２０の出力電圧が設定されているが、これに代えて、スタック１００の出力電流が目標値で維持されるようにスタック電圧設定部３２０の出力電圧が調整されてもよい。なお、この場合には、スタック１００から出力される電流をモニタするための電流計が設ければよい。

（２）上記実施例では、温度検出部４１０は、スタック１００の周囲温度を検出しているが、これに代えて、スタック１００の内部温度を検出するようにしてもよい。このようにしても、スタック１００内部で水が凍結しているか否かを推定することができる。

一般には、スタックの温度が所定温度以下である場合に、反応ガスの欠乏状態が発生しているか否かの判定が行われればよい。

また、上記実施例では、ステップＳ１０２，Ｓ１０４においてスタック１００の温度が氷点以下であるか否かが判断されているが、ステップＳ１０２，Ｓ１０４の処理は省略可能である。すなわち、スタック１００の温度が氷点以上である場合に、反応ガスの欠乏状態が発生しているか否かの判定が行われてもよい。

（３）上記実施例では、複数の第１種のセルと複数の第２種のセルとが選択される場合には、複数の第２種のセルが複数の第１種のセルと一致するか否かを調べることによって、反応ガスの欠乏状態が発生しているか否かの判定が行われている。しかしながら、これに代えて、複数の第２種のセルのうちの１つが複数の第１種のセルのうちの１つと一致するか否かを調べることによって、反応ガスの欠乏状態が発生しているか否かの判定が行われてもよい。

（４）上記実施例では、セル電圧検出部４２０は、スタック１００に含まれる各セルのセル電圧を検出しているが、これに代えて、各グループの電圧を検出するようにしてもよい。具体的には、スタック１００に含まれる複数のセルを複数のグループに区分し、各グループに含まれる連続する２以上のセル（例えば１０個のセル）の電圧がグループ毎に検出されればよい。この場合にも、１つのグループに含まれるいずれかのセルにおいて反応ガスの欠乏状態が発生する場合には、該グループの電圧が低下するため、反応ガスの欠乏状態が発生しているか否かの判定を行うことができる。

一般には、燃料電池は、それぞれが少なくとも１つのセルを含む複数のグループに区分されていればよい。そして、グループ毎に電圧が検出されればよい。

（５）第１実施例では、起動処理において、スタック１００内部で酸素欠乏状態が発生しているか否かが判定されており、第２実施例では、起動処理において、スタック１００内部で水素欠乏状態が発生しているか否かが判定されている。しかしながら、これに代えて、起動処理において、酸素欠乏状態が発生しているか否かと、水素欠乏状態が発生しているか否かと、の双方が判定されるようにしてもよい。

この場合には、例えば、図５の第１の準備処理（ステップＳ１２２〜Ｓ１２８）の後に、図８の第２の準備処理（ステップＳ１２２〜Ｓ１２８）が実行されればよい。そして、ステップＳ１３６の比較処理において、ステップＳ１３４で特定されたセルと、第１の準備処理で特定された酸素欠乏状態になり易いセルと、が比較されると共に、ステップＳ１３４で特定されたセルと、第２の準備処理で特定された水素欠乏状態になり易いセルと、が比較されればよい。

（６）上記実施例では、固体高分子型の燃料電池が利用されているが、他のタイプの燃料電池が利用されてもよい。また、上記実施例では、図２に示す構造を有する燃料電池が利用されているが、他の種々の構造を有する燃料電池が利用されてもよい。

燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。 図１の燃料電池スタック１００の内部構造を模式的に示す説明図である。 燃料電池スタックに含まれるセルの電流−電圧特性を模式的に示す説明図である。 燃料電池システムの起動処理の内容を示す説明図である。 第１実施例におけるステップＳ１１０（図４）の処理の内容を示す説明図である。 複数のセルに対応する複数のセル電圧の変化を示す説明図である。 第１実施例の第１の変形例においてメモリ４３２に記憶される情報を示す説明図である。 第２実施例におけるステップＳ１１０（図４）の処理の内容を示す説明図である。

符号の説明

１００…燃料電池スタック
１１０…発電ユニット
１１２…電解質膜
１１４ａ…電極触媒層（アノード）
１１４ｃ…電極触媒層（カソード）
１１６ａ，１１６ｃ…ガス拡散層
１２０…セパレータ
１２１…アノード側ガス通路
１２２…カソード側ガス通路
２１０…燃料ガス供給部
２２０…酸化ガス供給部
３１０…負荷装置
３２０…スタック電圧設定部
４１０…温度検出部
４２０…セル電圧検出部
４３０…コントローラ
４３２…メモリ

Claims (9)

1. 燃料電池において反応ガスの欠乏状態が発生しているか否かを判定するための判定方法であって、
   前記燃料電池は、複数のセルを含んでおり、
   前記複数のセルは、それぞれが少なくとも１つのセルを含む複数のグループに区分されており、
   前記判定方法は、
   （ａ）前記燃料電池の起動の前に、
   （ａ１）前記燃料電池の状態を、前記燃料電池に第１の電力を発生させるのに充分な量の反応ガスが前記燃料電池に供給される第１の状態から、前記第１の状態よりも前記燃料電池に供給される反応ガスの量が低減された第２の状態に、変化させる工程と、
   （ａ２）前記複数のグループの中から、前記第１の状態から前記第２の状態に変化したときの電圧の低下量が所定量以上となる第１種のグループを選択する工程と、
   を含み、
   （ｂ）前記燃料電池の起動時に、
   （ｂ１）前記燃料電池の状態を、前記燃料電池に前記第１の電力よりも大きな第２の電力を発生させるのに充分な量の反応ガスが前記燃料電池に供給される第３の状態に設定する工程と、
   （ｂ２）前記複数のグループの中から、前記第３の状態における電圧値が所定値以下となる第２種のグループを選択する工程と、
   （ｂ３）前記第１種のグループと、前記第２種のグループと、を比較することによって、前記燃料電池において反応ガスの欠乏状態が発生しているか否かを判定する工程と、
   を備えることを特徴とする判定方法。
2. 請求項１記載の判定方法であって、
   前記第１の電力は、前記第２の状態において、前記第１種のグループに含まれる前記各セルが逆電圧とならないような電力である、判定方法。
3. 請求項１または２記載の判定方法であって、
   前記工程（ａ２）は、
   複数の前記第１種のグループが選択される場合に、前記複数の第１種のグループを特定する第１の特定情報と、前記複数の第１種のグループの電圧に応じて決定された順序を示す第１の順序情報と、を記憶する工程を含み、
   前記工程（ｂ２）は、
   複数の前記第２種のグループが選択される場合に、前記複数の第２種のグループを特定する第２の特定情報と、前記複数の第２種のグループの電圧に応じて決定された順序を示す第２の順序情報と、を記憶する工程を含み、
   前記工程（ｂ３）は、
   前記第１の特定情報および前記第１の順序情報と、前記第２の特定情報および前記第２の順序情報と、を比較する工程を含む、判定方法。
4. 請求項３記載の判定方法であって、
   前記複数の第１種のグループの前記順序は、前記電圧の低下量の大きさに基づいて決定され、
   前記複数の第２種のグループの前記順序は、前記電圧値の大きさに基づいて決定される、判定方法。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の判定方法であって、さらに、
   （ｃ）前記工程（ｂ３）の判定結果に基づいて、所定の処理を実行する工程を含む、判定方法。
6. 請求項５記載の判定方法であって、
   前記反応ガスは、燃料ガスであり、
   前記所定の処理は、前記燃料電池の出力電圧を増大させる処理を含む、判定方法。
7. 請求項５記載の判定方法であって、
   前記反応ガスは、酸化ガスであり、
   前記所定の処理は、前記燃料電池に継続して前記第２の電力を発生させる処理を含む、判定方法。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の判定方法であって、
   前記工程（ａ）および前記工程（ｂ）は、前記燃料電池の温度が所定温度以下である場合に実行される、判定方法。
9. 燃料電池システムであって、
   複数のセルを含む燃料電池であって、前記複数のセルは、それぞれが少なくとも１つのセルを含む複数のグループに区分されている、前記燃料電池と、
   前記複数のグループの複数の電圧を検出するための電圧検出部と、
   前記電圧検出部の検出結果を用いて、前記燃料電池において反応ガスの欠乏状態が発生しているか否かを判定するための処理実行部と、
   を備え、
   前記処理実行部は、
   （ａ）前記燃料電池の起動の前に、
   （ａ１）前記燃料電池の状態を、前記燃料電池に第１の電力を発生させるのに充分な量の反応ガスが前記燃料電池に供給される第１の状態から、前記第１の状態よりも前記燃料電池に供給される反応ガスの量が低減された第２の状態に、変化させる処理と、
   （ａ２）前記複数のグループの中から、前記第１の状態から前記第２の状態に変化したときの電圧の低下量が所定量以上となる第１種のグループを選択する処理と、
   を実行し、
   （ｂ）前記燃料電池の起動時に、
   （ｂ１）前記燃料電池の状態を、前記燃料電池に前記第１の電力よりも大きな第２の電力を発生させるのに充分な量の反応ガスが前記燃料電池に供給される第３の状態に設定する処理と、
   （ｂ２）前記複数のグループの中から、前記第３の状態における電圧値が所定値以下となる第２種のグループを選択する処理と、
   （ｂ３）前記第１種のグループと、前記第２種のグループと、を比較することによって、前記燃料電池において反応ガスの欠乏状態が発生しているか否かを判定する処理と、
   を実行することを特徴とする燃料電池システム。

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