电源系统及燃料电池的电压控制方法转让专利
申请号 : CN201510771481.0
文献号 : CN105609819B
文献日 : 2018-04-27
发明人 : 山中富夫 , 滩光博 , 铃木博之 , 小川朋宏 , 丸尾刚
申请人 : 丰田自动车株式会社
摘要 :
本发明提供一种将燃料电池的电压维持成所希望的电压而抑制电压变动的电源系统及燃料电池的电压控制方法。在具备燃料电池(100)的电源系统(30)中，在通常负载状态时，从燃料电池供给要求电力的至少一部分。在低负载状态时，向燃料电池供给比在通常负载状态时向燃料电池供给的氧量少且为了使燃料电池的电压成为预先设定的目标电压而需要的氧量。在第一低负载状态下，将第一目标电压设定作为所述目标电压而向燃料电池供给氧，然后，变成要求电力超过所述基准值的状态而使燃料电池以超过第一目标电压的输出电压发电，之后，在变成第二低负载状态时，将比第一目标电压高的第二目标电压设定作为目标电压而向燃料电池供给氧。
权利要求 :
1.一种燃料电池的电压控制方法，是具备向负载供给电力的燃料电池的电源系统中的所述燃料电池的电压控制方法，其中，在来自所述负载的要求电力超过预先确定的基准值的通常负载状态时，从所述燃料电池供给所述要求电力的至少一部分，在所述要求电力为所述基准值以下的低负载状态时，向所述燃料电池供给比在所述通常负载状态时向所述燃料电池供给的氧量少且为了使所述燃料电池的电压成为预先设定的目标电压而需要的氧量，在所述要求电力为所述基准值以下的第一低负载状态下，将第一目标电压设定作为所述目标电压而向所述燃料电池供给氧，然后，变成所述要求电力超过所述基准值的状态而使所述燃料电池以超过所述第一目标电压的输出电压发电，之后，在变成所述要求电力为所述基准值以下的第二低负载状态时，将比所述第一目标电压高的第二目标电压设定作为所述目标电压而向所述燃料电池供给氧。
2.根据权利要求1所述的燃料电池的电压控制方法，其中，
在所述第一低负载状态及所述第二低负载状态下，从多个运转模式中选择一个运转模式，所述多个运转模式包括非发电模式和微小发电模式，所述非发电模式是切断所述燃料电池与所述负载之间的电连接，并向所述燃料电池供给为了使所述燃料电池的开路电压成为所述目标电压而需要的氧量的模式，所述微小发电模式是所述燃料电池对所述负载进行电力供给的运转模式，是以使所述燃料电池的输出电压成为所述目标电压的方式进行控制并向所述燃料电池供给必要氧量的模式，所述必要氧量是根据作为所述燃料电池的目标发电量而预先确定的目标发电量理论性地导出的氧量。
3.根据权利要求2所述的燃料电池的电压控制方法，其中，
在所述第一低负载状态下，选择所述非发电模式来进行对所述燃料电池的氧供给，在所述第二低负载状态下，选择所述微小发电模式来进行对所述燃料电池的氧供给。
4.根据权利要求3所述的燃料电池的电压控制方法，其中，
所述负载包括主负载和要求电力比所述主负载少的副负载，
所述通常负载状态是至少所述主负载要求电力的状态，
包括所述第一低负载状态和所述第二低负载状态的所述低负载状态是所述主负载未要求电力而所述副负载要求电力的状态。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的燃料电池的电压控制方法，其中，在选择所述微小发电模式的状态继续时符合由于所述微小发电模式下的所述燃料电池的发电而在所述燃料电池内产生的液态水过剩地滞留于所述燃料电池内的液态水滞留条件的情况下，暂时中断作为所述微小发电模式的控制，向所述燃料电池供给过剩量的氧，所述过剩量超过在所述微小发电模式下向所述燃料电池供给的氧量。
6.根据权利要求5所述的燃料电池的电压控制方法，其中，
所述电源系统具备蓄电部作为所述负载的一部分，所述蓄电部在选择了所述微小发电模式时能够蓄积所述燃料电池发电的电力的至少一部分，所述电压控制方法在选择所述微小发电模式的状态继续时符合所述液态水滞留条件的情况下，在暂时中断作为所述微小发电模式的控制之前，使所述燃料电池的所述目标发电量变得较小而使所述燃料电池发电。
7.一种电源系统，是具备向负载供给电力的燃料电池的电源系统，具备：氧供给部，向所述燃料电池的阴极供给氧；及
氧量调节部，驱动所述氧供给部而调节所述氧供给部向所述阴极供给的氧量，在来自所述负载的要求电力超过预先确定的基准值的通常负载状态时，所述氧量调节部以向所述阴极供给如下的氧量的方式驱动所述氧供给部：该氧量使得从所述燃料电池能够供给所述要求电力的至少一部分，在所述要求电力为所述基准值以下的低负载状态时，所述氧量调节部以向所述阴极供给比在所述通常负载状态时向所述燃料电池供给的氧量少且为了使所述燃料电池的电压成为预先设定的目标电压而需要的氧量的方式驱动所述氧供给部，在所述要求电力为所述基准值以下的第一低负载状态下，所述氧量调节部将第一目标电压设定作为所述目标电压来驱动所述氧供给部，然后，变成所述要求电力超过所述基准值的状态而使所述燃料电池以超过所述第一目标电压的输出电压发电，之后，在变成所述要求电力为所述基准值以下的第二低负载状态时，所述氧量调节部将比所述第一目标电压高的第二目标电压设定作为所述目标电压来驱动所述氧供给部。
8.根据权利要求7所述的电源系统，其中，
所述电源系统还具备：
运转模式选择部，从多个运转模式中选择一个运转模式作为所述低负载状态时的所述电源系统的运转模式，所述多个运转模式包括所述燃料电池停止发电的非发电模式和所述燃料电池对所述负载进行电力供给的微小发电模式；
负载切断部，在所述运转模式选择部选择了所述非发电模式作为所述运转模式时，切断所述燃料电池与所述负载之间的电连接；及输出电压控制部，在所述运转模式选择部选择了所述微小发电模式作为所述运转模式时，将所述燃料电池的输出电压设定为所述目标电压，在所述运转模式选择部选择了所述非发电模式作为所述运转模式时，所述氧量调节部以向所述燃料电池供给为了使所述燃料电池的开路电压成为所述目标电压而需要的氧量的方式驱动所述氧供给部，在所述运转模式选择部选择了所述微小发电模式作为所述运转模式时，所述氧量调节部以向所述燃料电池供给根据作为所述燃料电池的目标发电量而预先确定的目标发电量理论性地导出的必要氧量的方式驱动所述氧供给部。
9.根据权利要求8所述的电源系统，其中，
在从所述通常负载状态变成所述低负载状态时，所述运转模式选择部选择以所述第一目标电压为所述目标电压的所述非发电模式作为所述运转模式，然后，变成所述要求电力超过所述基准值的状态而以超过所述第一目标电压的输出电压进行所述燃料电池的发电，之后，在再次变成所述低负载状态时，所述运转模式选择部选择以所述第二目标电压为目标电压的所述微小发电模式作为所述运转模式。
10.根据权利要求9所述的电源系统，其中，
所述负载包括主负载和比所述主负载小的副负载，
所述通常负载状态是至少所述主负载要求电力的状态，
所述低负载状态是所述主负载未要求电力而所述副负载要求电力的状态。
11.根据权利要求8～10中任一项所述的电源系统，其中，
所述运转模式选择部在选择了以所述第二目标电压为目标电压的所述微小发电模式时符合由于所述微小发电模式下的所述燃料电池的发电而在所述燃料电池内产生的液态水过剩地滞留于所述燃料电池内的液态水滞留条件的情况下，暂时解除所述微小发电模式的选择，在所述运转模式选择部暂时解除了所述微小发电模式时，所述氧量调节部以向所述燃料电池供给过剩量的氧的方式驱动所述氧供给部，所述过剩量超过在所述微小发电模式下向所述燃料电池供给的氧量。
12.根据权利要求11所述的电源系统，其中，
所述电源系统还具备蓄电部，所述蓄电部在所述运转模式选择部选择了所述微小发电模式时能够蓄积所述燃料电池发电的电力的至少一部分，在所述运转模式选择部选择所述微小发电模式的状态继续时符合所述液态水滞留条件的情况下，在所述运转模式选择部暂时解除所述微小发电模式的选择之前，所述氧量调节部使所述燃料电池的所述目标发电量变得较小而驱动所述氧供给部。
13.根据权利要求7～10中任一项所述的电源系统，其中，
所述氧供给部具备：
氧供给路，是与所述阴极连接的流路，该流路的一部分在所述燃料电池的内部形成向所述阴极供给氧的阴极侧流路；
氧导入部，向所述氧供给路中的比所述阴极侧流路靠上游侧的位置导入氧；
旁通流路，是从所述氧供给路分支的流路，以使从所述氧导入部供给的氧不经由所述阴极侧流路的方式引导从所述氧导入部供给的氧；
分流阀，是设置在所述旁通流路从所述氧供给路分支的位置的阀，能够通过开阀状态来变更向所述氧供给路和所述旁通流路分配的氧的分配比例；及流量调整阀，设于所述氧供给路，能够变更向所述阴极供给的氧量，所述氧量调节部通过变更从所述氧导入部导入的氧量、所述分流阀的开阀状态及所述流量调整阀的开度中选择的至少一个来调节向所述阴极供给的氧量。
14.根据权利要求11所述的电源系统，其中，
所述氧供给部具备：
氧供给路，是与所述阴极连接的流路，该流路的一部分在所述燃料电池的内部形成向所述阴极供给氧的阴极侧流路；
氧导入部，向所述氧供给路中的比所述阴极侧流路靠上游侧的位置导入氧；
旁通流路，是从所述氧供给路分支的流路，以使从所述氧导入部供给的氧不经由所述阴极侧流路的方式引导从所述氧导入部供给的氧；
分流阀，是设置在所述旁通流路从所述氧供给路分支的位置的阀，能够通过开阀状态来变更向所述氧供给路和所述旁通流路分配的氧的分配比例；及流量调整阀，设于所述氧供给路，能够变更向所述阴极供给的氧量，所述氧量调节部通过变更从所述氧导入部导入的氧量、所述分流阀的开阀状态及所述流量调整阀的开度中选择的至少一个来调节向所述阴极供给的氧量。
15.根据权利要求12所述的电源系统，其中，
所述氧供给部具备：
氧供给路，是与所述阴极连接的流路，该流路的一部分在所述燃料电池的内部形成向所述阴极供给氧的阴极侧流路；
氧导入部，向所述氧供给路中的比所述阴极侧流路靠上游侧的位置导入氧；
旁通流路，是从所述氧供给路分支的流路，以使从所述氧导入部供给的氧不经由所述阴极侧流路的方式引导从所述氧导入部供给的氧；
分流阀，是设置在所述旁通流路从所述氧供给路分支的位置的阀，能够通过开阀状态来变更向所述氧供给路和所述旁通流路分配的氧的分配比例；及流量调整阀，设于所述氧供给路，能够变更向所述阴极供给的氧量，所述氧量调节部通过变更从所述氧导入部导入的氧量、所述分流阀的开阀状态及所述流量调整阀的开度中选择的至少一个来调节向所述阴极供给的氧量。
说明书 :
电源系统及燃料电池的电压控制方法
[0001] 本申请主张基于在2014年11月15日提出申请的申请号2014-232251号的日本专利申请的优先权，并将其公开的全部内容通过参照而援引于本申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及电源系统及燃料电池的电压控制方法。
背景技术
[0003] 在具备燃料电池的电源系统中，在根据来自负载的要求电力(以下，也称为负载要求)而从电源系统取出电力时，即使在电源系统的运行中也有时负载要求暂时变得极小。在具备燃料电池的系统中，通常，在燃料电池的发电电力非常小的情况下，具有系统整体的能量效率下降这样的性质。因此，以往，作为在对电源系统的负载要求极小时进行的控制的一种，进行使燃料电池的发电停止的控制。并且，通过与燃料电池一起搭载于电源系统的二次电池向负载输出所要求的电力。
[0004] 若在燃料电池的阳极侧流路内残留氢且在阴极侧流路内残留氧的状态下使燃料电池的发电停止，则燃料电池会表现出极高的开路电压(Open circuit voltage：OCV)。当燃料电池的开路电压过度升高时，燃料电池所具备的电极(阴极)的电极电位过度升高，在阴极电极中，催化剂的溶出(劣化)进行，由此燃料电池的发电性能及耐久性下降。
[0005] 而且，在燃料电池的发电停止后，残留在阳极侧流路内的氢经由燃料电池的电解质膜向阴极侧流路透过，进行在阴极上被氧化的反应。其结果是，在燃料电池的发电停止后的一段时间，残留于阴极侧流路的氧被消耗，由此开路电压下降(阴极电位下降)。在这样的情况下，在通过阴极催化剂被还原而此后阴极电位再上升时，更容易引起阴极催化剂的溶出。因此，在负载要求极小时，为了抑制上述的催化剂的劣化，希望将燃料电池的电压(电极电位)保持在适当的范围内。
[0006] 作为在负载要求极小时将燃料电池的电压保持为适当的范围内的方法，提出了即使在负载要求变得极小之后燃料电池也继续进行微小的发电的方法(JP2013-161571A)。作为继续进行微小的发电的方法，例如，提出了如下的方法：停止向燃料电池的氧的供给直至燃料电池的输出电压下降而达到规定的范围的下限值为止，在输出电压下降为上述下限值之后，进行向燃料电池的氧的供给直至输出电压上升而达到上述规定的范围的上限值为止。
发明内容
[0007] 【发明要解决的问题】
[0008] 然而，若如上所述那样进行反复进行向燃料电池的氧的供给及停止的控制，则燃料电池的输出电压会在上述规定的范围的下限值与上限值之间反复变动。在燃料电池中，可认为电极电位越高则电极催化剂越容易溶出。而且，在电极电位先下降之后再上升时，可认为电极电位下降的程度、及之后再上升的程度越大则电极催化剂越容易溶出。因此，为了抑制电极催化剂的劣化并提高燃料电池的耐久性，希望不仅避免电极过度地成为高电位的情况及过度地成为低电位的情况，还抑制燃料电池的电压(电极电位)的变动。而且，还考虑到在如上所述负载要求极小的状态持续的中途，负载要求暂时变动的情况。虽然希望即使在这样的情况下也抑制电压变动，但对于包含暂时性的负载要求的变动的控制，以往并未进行充分的研究。
[0009] 【用于解决问题的手段】
[0010] 本发明为了解决上述的问题而作出，可以作为以下的方式来实现。
[0011] (1)根据本发明的一方式，提供一种燃料电池的电压控制方法，是具备向负载供给电力的燃料电池的电源系统中的所述燃料电池的电压控制方法。该燃料电池的电压控制方法中，在来自所述负载的要求电力超过预先确定的基准值的通常负载状态时，从所述燃料电池供给所述要求电力的至少一部分；在所述要求电力为所述基准值以下的低负载状态时，向所述燃料电池供给比在所述通常负载状态时向所述燃料电池供给的氧量少且为了使所述燃料电池的电压成为预先设定的目标电压而需要的氧量。并且，在所述要求电力为所述基准值以下的第一低负载状态下，将第一目标电压设定作为所述目标电压而向所述燃料电池供给氧，然后，变成所述要求电力超过所述基准值的状态而使所述燃料电池以超过所述第一目标电压的输出电压发电，之后，在变成所述要求电力为所述基准值以下的第二低负载状态时，将比所述第一目标电压高的第二目标电压设定作为所述目标电压而向所述燃料电池供给氧。
[0012] 根据该方式的燃料电池的电压控制方法，在第一低负载状态时，将第一目标电压设定为目标电压而向燃料电池供给氧，然后，在使燃料电池以超过第一目标电压的输出电压发电之后，在成为第二低负载状态时，设定比第一目标电压高的第二目标电压作为目标电压。因此，能够抑制燃料电池的电极电位的变动，抑制电极催化剂的溶出，提高燃料电池的耐久性。
[0013] (2)在上述方式的燃料电池的电压控制方法中，可以是，在所述第一低负载状态及所述第二低负载状态下，从多个运转模式中选择一个运转模式，所述多个运转模式包括非发电模式和微小发电模式，所述非发电模式是切断所述燃料电池与所述负载之间的电连接，并向所述燃料电池供给为了使所述燃料电池的开路电压成为所述目标电压而需要的氧量的模式，所述微小发电模式是所述燃料电池对所述负载进行电力供给的运转模式，是以使所述燃料电池的输出电压成为所述目标电压的方式进行控制并向所述燃料电池供给必要氧量的模式，所述必要氧量是根据作为所述燃料电池的目标发电量而预先确定的目标发电量理论性地导出的氧量。
[0014] 根据该方式的燃料电池的电压控制方法，在来自负载的要求电力成为预先确定的基准值以下的低负载状态时，能够将燃料电池的输出电压保持为优选的范围并抑制低负载状态下的过度的发电。
[0015] (3)在上述方式的燃料电池的电压控制方法中，可以是，在所述第一低负载状态下，选择所述非发电模式来进行对所述燃料电池的氧供给，在所述第二低负载状态下，选择所述微小发电模式来进行对所述燃料电池的氧供给。
[0016] 根据该方式的燃料电池的电压控制方法，在成为了低负载状态时，先于微小发电模式而选择非发电模式，由此在成为低负载状态时能抑制从燃料电池的过度的发电，能够提高电源系统的能量效率，而且，在上述方式的燃料电池的电压控制方法中，在选择了非发电模式之后，成为要求电力超过基准值的状态而进行燃料电池的发电，之后，再次成为低负载状态时，选择微小发电模式。因此，即使在低负载状态继续的情况下，也能够通过燃料电池来提供具备电源系统的装置内所要求的负载要求的至少一部分。而且，例如在电源系统还具备蓄电部(能够蓄积燃料电池发出的电力的至少一部分且能够向负载进行电力供给的蓄电部)的情况下，能够抑制在再次成为低负载状态之后蓄电部的残存容量下降的情况。其结果，能够抑制再次成为低负载状态之后的蓄电部的充电频度。
[0017] (4)在上述方式的燃料电池的电压控制方法中，可以是，所述负载包括主负载和要求电力比所述主负载少的副负载，所述通常负载状态是至少所述主负载要求电力的状态，包括所述第一低负载状态和所述第二低负载状态的所述低负载状态是所述主负载未要求电力而所述副负载要求电力的状态。
[0018] 根据该方式的燃料电池的电压控制方法，在从主负载要求电力的状态成为低负载状态时，能够先于微小发电模式而选择非发电模式，因此能够提高系统整体的能量效率。
[0019] (5)在上述方式的燃料电池的电压控制方法中，可以是，在选择所述微小发电模式的状态继续时符合由于所述微小发电模式下的所述燃料电池的发电而在所述燃料电池内产生的液态水过剩地滞留于所述燃料电池内的液态水滞留条件的情况下，暂时中断作为所述微小发电模式的控制，向所述燃料电池供给过剩量的氧，所述过剩量超过在所述微小发电模式下向所述燃料电池供给的氧量。
[0020] 根据该方式的燃料电池的电压控制方法，即使在选择微小发电模式的状态继续的情况下，也能够从燃料电池内除去液态水，能够抑制滞留在燃料电池内的液态水量变得过剩的情况。
[0021] (6)在上述方式的燃料电池的电压控制方法中，可以是，所述电源系统具备蓄电部作为所述负载的一部分，所述蓄电部在选择了所述微小发电模式时能够蓄积所述燃料电池发电的电力的至少一部分，所述电压控制方法在选择所述微小发电模式的状态继续时符合所述液态水滞留条件的情况下，在暂时中断作为所述微小发电模式的控制之前，使所述燃料电池的所述目标发电量变得较小而使所述燃料电池发电。
[0022] 根据该方式的燃料电池的电压控制方法，能够通过暂时性地减小燃料电池的目标发电量来使蓄电器的残存容量下降。因此，之后，即使在微小发电模式中由于将超过向燃料电池供给的氧量的过剩量的氧向燃料电池供给而燃料电池的发电量暂时性地增加，也能够将增加的发电量毫无障碍地充到蓄电部。
[0023] (7)根据本发明的另一方式，提供一种电源系统，是具备向负载供给电力的燃料电池的电源系统。电源系统具备：氧供给部，向所述燃料电池的阴极供给氧；及氧量调节部，驱动所述氧供给部而调节所述氧供给部向所述阴极供给的氧量。在来自所述负载的要求电力超过预先确定的基准值的通常负载状态时，所述氧量调节部以向所述阴极供给如下的氧量的方式驱动所述氧供给部：该氧量使得从所述燃料电池能够供给所述要求电力的至少一部分，在所述要求电力为所述基准值以下的低负载状态时，所述氧量调节部以向所述阴极供给比在所述通常负载状态时向所述燃料电池供给的氧量少且为了使所述燃料电池的电压成为预先设定的目标电压而需要的氧量的方式驱动所述氧供给部，在所述要求电力为所述基准值以下的第一低负载状态下，所述氧量调节部将第一目标电压设定作为所述目标电压来驱动所述氧供给部，然后，变成所述要求电力超过所述基准值的状态而使所述燃料电池以超过所述第一目标电压的输出电压发电，之后，在变成所述要求电力为所述基准值以下的第二低负载状态时，所述氧量调节部将比所述第一目标电压高的第二目标电压设定作为所述目标电压来驱动所述氧供给部。
[0024] 根据该方式的电源系统，在第一低负载状态时将第一目标电压设定为目标电压而驱动氧供给部，之后，在使燃料电池以超过第一目标电压的输出电压发电之后，成为第二低负载状态时，将比第一目标电压高的第二目标电压作为目标电压来驱动氧供给部，因此能抑制燃料电池的电极电位的变动，能抑制电极催化剂的溶出，能够提高燃料电池的耐久性。
[0025] 本发明能够以上述以外的各种方式实现，例如，能够以搭载电源系统作为驱动用电源的移动体、具备燃料电池的电源系统的燃料电池的高电位回避控制方法、实现已述的电压控制方法或高电位回避控制方法的计算机程序、记录有该计算机程序的非暂时性的记录介质等方式实现。
附图说明
[0026] 图1是表示燃料电池车辆的概略结构的框图。
[0027] 图2是示意性地表示燃料电池的输出电流与输出电压或输出电力的关系的说明图。
[0028] 图3是示意性地表示供给氧量与燃料电池的开路电压的关系的说明图。
[0029] 图4是表示一边供给过剩量的氢一边变更氧供给量时的燃料电池的IV特性的说明图。
[0030] 图5是将在微小发电模式选择时可取得的动作点与通常运转模式的IV特性重叠表示的说明图。
[0031] 图6是表示非发电间歇运转控制处理例程的流程图。
[0032] 图7是表示微小发电间歇运转控制处理例程的流程图。
[0033] 图8是表示间歇运转模式设定处理例程的流程图。
[0034] 图9是表示为了避免产生各问题而能够允许的水分量的说明图。
[0035] 图10是表示阴极扫气控制处理例程的流程图。
[0036] 【符号说明】
[0037] 20…燃料电池车辆
[0038] 22…车身
[0039] 30…电源系统
[0040] 100…燃料电池
[0041] 102…电压传感器
[0042] 103…电流传感器
[0043] 104…开关
[0044] 110…氢罐
[0045] 115…阳极侧流路
[0046] 120…氢气供给部
[0047] 121…氢供给流路
[0048] 122…循环流路
[0049] 123…氢放出流路
[0050] 124…开闭阀
[0051] 125…减压阀
[0052] 126…氢供给设备
[0053] 127…循环泵
[0054] 128…压力传感器
[0055] 129…开闭阀
[0056] 130…压缩器
[0057] 140…空气供给部
[0058] 141…第一空气流路
[0059] 142…空气放出流路
[0060] 143…背压阀
[0061] 144…分流阀
[0062] 145…第二空气流路
[0063] 146…第三空气流路
[0064] 147…流量传感器
[0065] 148…阴极侧流路
[0066] 170…电动机
[0067] 174…DC/DC转换器
[0068] 178…配线
[0069] 180…加速器开度传感器
[0070] 200…控制部
具体实施方式
[0071] A.电源系统的整体结构：
[0072] 图1是表示作为本发明的第一实施方式的燃料电池车辆20的概略结构的框图。燃料电池车辆20在车身22上搭载有电源系统30。电源系统30与燃料电池车辆20的驱动用的电动机170之间由配线178连接，经由配线178，在电源系统30与电动机170之间交接电力。
[0073] 电源系统30具备燃料电池100、包含氢罐110的氢气供给部120、包含压缩器130的空气供给部140、二次电池172、DC/DC转换器104、DC/DC转换器174、控制部200。需要说明的是，电源系统30为了将燃料电池100的温度保持为规定范围，还具备使对燃料电池进行冷却的制冷剂向燃料电池内流通的未图示的制冷剂循环部。在电源系统30中，能够从燃料电池100及二次电池172分别单独，或者从燃料电池100及二次电池172这双方同时向包含电动机
170的负载供给电力。
170的负载供给电力。
[0074] 燃料电池100具有层叠多个单电池而成的堆叠结构。本实施方式的燃料电池100是固体高分子型燃料电池。在构成燃料电池100的各单电池中，在中间隔着电解质膜，而在阳极侧形成有供氢流动的流路(以后，也称为阳极侧流路115)，在阴极侧形成有供氧流动的流路(以后，也称为阴极侧流路148)。需要说明的是，在图1中，示意性地示出在燃料电池100的内部形成有阳极侧流路115及阴极侧流路148的情况。燃料电池100经由DC/DC转换器104及配线178而与包含电动机170的负载连接。燃料电池100的电压由电压传感器102检测。另外，燃料电池100的输出电流由设于配线178的电流传感器103检测。电压传感器102及电流传感器103的检测信号向控制部200输出。
[0075] DC/DC转换器104具有接受控制部200的控制信号而变更燃料电池100的输出状态的功能。具体而言，DC/DC转换器104具有设定燃料电池100发电时的输出电压的功能。而且，DC/DC转换器104具有在将燃料电池100发出的电力向负载供给时，将输出电压升压成所希望的电压的功能。而且，DC/DC转换器104具备二极管。通过在DC/DC转换器104设置二极管，在从燃料电池100的输出电流成为了规定值以下时，将燃料电池100与负载之间的电连接切断。在本实施方式中，DC/DC转换器104所具备的二极管相当于用于解决问题的手段中的“负载切断部”。
[0076] 氢气供给部120所具备的氢罐110例如能够设为贮存高压的氢气的氢瓶或在内部具备储氢合金、通过使氢吸藏于储氢合金来贮存氢的罐。氢气供给部120具备从氢罐110到达燃料电池100的氢供给流路121、使未消耗的氢气(阳极废气)向氢供给流路121循环的循环流路122、以及用于对阳极废气进行大气放出的氢放出流路123。在氢气供给部120中，贮存于氢罐110的氢气经由氢供给流路121的开闭阀124的流路开闭、减压阀125处的减压，从减压阀125的下游的氢供给设备126(例如，喷射器)向燃料电池100的阳极侧流路115供给。在循环流路122中循环的氢的流速由循环泵127调节。氢供给设备126及循环泵127的驱动量一边参照压力传感器128所检测到的循环氢的压力一边根据负载要求由控制部200调节。
[0077] 需要说明的是，在循环流路122中流动的氢气的一部分经由从循环流路122分支的氢放出流路123的开闭阀129的开闭调整，以规定的时机被大气放出。由此，能够将在循环流路122内循环的氢气中的氢以外的杂质(水蒸气或氮等)向流路外排出，能够抑制向燃料电池100供给的氢气中的杂质浓度的上升。上述的开闭阀129的开闭的时机由控制部200调节。
[0078] 空气供给部140除了具备压缩器130之外，还具备第一空气流路141、第二空气流路145、第三空气流路146、分流阀144、空气放出流路142、背压阀143及流量传感器147。第一空气流路141是供压缩器130所取入的全部空气流动的流路。第二空气流路145及第三空气流路146设置成从第一空气流路141分支。分流阀144设置在第一空气流路141分支成第二空气流路145及第三空气流路146的部位。通过变更该分流阀144的开阀状态，能够变更从第一空气流路141向第二空气流路145或第三空气流路146流动的空气的分配比例。第二空气流路
145的一部分在燃料电池100内形成阴极侧流路148。第三空气流路146是不经由燃料电池
100而引导空气的旁通流路。第二空气流路145与第三空气流路146合流成为空气放出流路
142。背压阀143是在第二空气流路145中，在比阴极侧流路148靠下游侧且比第二空气流路
145与第三空气流路146的合流部位靠上游侧处设置的节流阀。通过调节背压阀143的开度，能够变更燃料电池100中的阴极侧流路148的背压。空气放出流路142是用于将通过了第二空气流路145的空气(阴极废气)与通过了第三空气流路146的空气一起进行大气放出的流路。在空气放出流路142上连接有已述的氢放出流路123，经由氢放出流路123放出的氢在大气放出之前，由在空气放出流路142中流动的空气稀释。流量传感器147设于第一空气流路
141，检测经由第一空气流路141取入的空气的总流量。
145的一部分在燃料电池100内形成阴极侧流路148。第三空气流路146是不经由燃料电池
100而引导空气的旁通流路。第二空气流路145与第三空气流路146合流成为空气放出流路
142。背压阀143是在第二空气流路145中，在比阴极侧流路148靠下游侧且比第二空气流路
145与第三空气流路146的合流部位靠上游侧处设置的节流阀。通过调节背压阀143的开度，能够变更燃料电池100中的阴极侧流路148的背压。空气放出流路142是用于将通过了第二空气流路145的空气(阴极废气)与通过了第三空气流路146的空气一起进行大气放出的流路。在空气放出流路142上连接有已述的氢放出流路123，经由氢放出流路123放出的氢在大气放出之前，由在空气放出流路142中流动的空气稀释。流量传感器147设于第一空气流路
141，检测经由第一空气流路141取入的空气的总流量。
[0079] 在空气供给部140，通过变更从压缩器130的驱动量、分流阀144的开阀状态、及背压阀143的开度中选择的至少1个条件，能够调节向燃料电池100的阴极侧流路148供给的空气的流量(氧流量)。在本实施方式中，背压阀143具备未图示的步进电动机，通过控制步进电动机的步数，能够高精度地将背压阀143的阀开度调节成任意的开度。压缩器130的驱动量、分流阀144的开阀状态、及背压阀143的开度由控制部200调节。需要说明的是，空气供给部140例如在第一空气流路141中，可以具备对用于向燃料电池100供给的空气进行加湿的加湿装置。
[0080] 需要说明的是，在本实施方式中，空气供给部140相当于用于解决问题的手段中的“氧供给部”。而且，在本实施方式中，第一空气流路141及第二空气流路145相当于用于解决问题的手段中的“氧供给路”。而且，压缩器130相当于用于解决问题的手段中的“氧导入部”，第三空气流路146相当于用于解决问题的手段中的“旁通流路”。而且，背压阀143相当于用于解决问题的手段中的“流量调整阀”。
[0081] 二次电池172经由DC/DC转换器174而与上述配线178连接，DC/DC转换器174和DC/DC转换器104相对于上述配线178并联连接。作为二次电池172，可以采用例如铅蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。在二次电池172上并设有用于检测二次电池172的残存容量(SOC)的未图示的残存容量监视器，所检测到的残存容量被向控制部200输出。残存容量监视器可以构成作为对二次电池172的充电/放电的电流值与时间进行累计的SOC计。或者，也可以取代SOC计，而由检测二次电池172的电压的电压传感器构成残存容量监视器。在本实施方式中，二次电池172相当于用于解决问题的手段中的“蓄电部”。
[0082] DC/DC转换器174具有控制二次电池172的充/放电的充放电控制功能，接受控制部200的控制信号而控制二次电池172的充/放电。此外，DC/DC转换器174通过在控制部200的控制下设定输出侧的目标电压，由此进行二次电池172的蓄电电力的引出和向电动机170的电压施加，可变地调整电力引出状态和向电动机170施加的电压等级。需要说明的是，在二次电池172中不需要进行充放电时，DC/DC转换器174切断二次电池172与配线178的连接。
[0083] 控制部200由具备执行逻辑运算的CPU、ROM、RAM等的所谓微型计算机构成。除了从氢气供给部120或空气供给部140具备的已述的传感器之外，控制部200还从加速器开度传感器180、档位传感器、车速传感器及外部气温传感器等各种传感器取得检测信号，进行燃料电池车辆20的各种控制。例如，控制部200基于加速器开度传感器180的检测信号等来求出负载要求的大小，以从燃料电池100和二次电池172中的至少一方得到与负载要求对应的电力的方式向电源系统30的各部输出驱动信号。具体而言，在从燃料电池100得到电力的情况下，以从燃料电池100得到所希望的电力的方式控制从氢气供给部120、空气供给部140的气体供给量。而且，控制部200以使燃料电池的输出电压成为目标电压或者将所希望的电力向电动机170供给的方式，控制DC/DC转换器104、174。在本实施方式中，控制部200作为用于解决问题的手段中的“氧量调节部”、“运转模式选择部”、及“输出电压控制部”发挥功能。需要说明的是，控制部200还具备计时器，能够计测从输入各种信号或执行各种处理起的经过时间。
[0084] B.电源系统的运转模式：
[0085] 在本实施方式的燃料电池车辆20中，在电源系统30的运行中，可切换包含通常运转模式和间歇运转模式在内的多个运转模式。通常运转模式是在对电源系统30的负载要求超过预先设定的基准值的情况下选择的运转模式，是通过燃料电池100发出的电力来提供包含电动机170的要求电力在内的负载要求的至少一部分的运转模式。间歇运转模式是对电源系统30的负载要求为预先设定的基准值以下时选择的运转模式。在本实施方式中，间歇运转模式包括使燃料电池100的发电停止的非发电模式和燃料电池100进行微小的发电的微小发电模式。
[0086] 在此，作为从电源系统30接受电力供给的负载，除了对燃料电池车辆20进行驱动的电动机170之外，还包括车辆辅机及燃料电池辅机。因此，在本实施方式的电源系统30中，所谓负载要求，包括电动机170的要求电力、车辆辅机的要求电力以及燃料电池辅机的要求电力。车辆辅机包括例如空调设备(空调装置)、照明装置、警示灯及方向指示器等。燃料电池辅机包括例如压缩器130、循环泵127、分流阀144、背压阀143等各种阀、已述的用于使制冷剂循环的制冷剂泵、及用于对制冷剂进行冷却的散热器风扇。而且，在二次电池172的残存容量(SOC)下降时，二次电池172也成为负载的一部分。在本实施方式中，作为上述的各负载的要求电力的总量而求出负载要求，基于该负载要求是否为基准值以下，进行通常运转模式与间歇运转模式之间的切换。
[0087] (B-1)通常运转模式：
[0088] 图2是示意性地表示燃料电池100的输出电流与输出电压或输出电力的关系的说明图。以下，对选择通常运转模式时的控制进行说明。
[0089] 在本实施方式中，通常运转模式下的燃料电池100的发电量通过确定燃料电池100的输出电压而被控制。由图2所示的输出电流与输出电力的关系可知，在燃料电池100中，若应输出的电力PFC确定，则此时的燃料电池100的输出电流的大小IFC确定。并且，从图2所示的电流-电压特性(IV特性)可知，若燃料电池100的输出电流IFC确定，则此时的燃料电池100的输出电压VFC确定。在选择通常运转模式时，控制部200将这样求出的输出电压VFC作为目标电压对DC/DC转换器174发出指令，由此以使燃料电池100的发电量成为所希望量的方式进行控制。需要说明的是，在选择通常运转模式时，向燃料电池100供给的氧量及氢量都以超过为了从燃料电池100得到所希望的电力而理论上所需的量的量(过剩量)的方式被控制。
[0090] (B-2)非发电模式：
[0091] 以下，对间歇运转模式中的非发电模式进行说明。在选择非发电模式而使燃料电池100的发电停止时，燃料电池100的输出电流成为0。当燃料电池100从发电状态成为停止状态时，即，在为了发电而将充分的氢和氧向燃料电池100供给的状态下，将燃料电池100与负载的连接切断而使输出电流为0时，燃料电池100如图2所示表现出极高的开路电压(OCV)。这种情况表示燃料电池100的阴极的电极电位非常高。已知当燃料电池100的电极电位升高时，电极所具备的铂等催化剂金属溶出而燃料电池100的性能下降。因此，为了抑制燃料电池100的性能下降，在燃料电池100中优选抑制电极电位的过度上升。在本实施方式中，在非发电模式选择时，控制在燃料电池100的发电停止期间向阴极侧流路148供给的氧量，由此将阴极的电极电位抑制成所希望的范围。
[0092] 图3是示意性地表示燃料电池100的发电停止期间的供给氧量与燃料电池100的开路电压(OCV)的关系的说明图。该图3表示为了进行通常运转模式的发电而向阳极侧流路115供给充分量的氢的状态下，变更了向阴极侧流路148供给的氧量时的上述关系。在向阴极侧流路148供给的氧量极少时，成为即使供给氧量变化OCV也为极低的等级不怎么变化的状态。这样的供给氧量的范围在图3中作为氧缺乏域A，以带有A的箭头表示。当使供给氧量进一步增加时，伴随着供给氧量的增加而OCV会急剧上升。这样的供给氧量的范围在图3中作为当量比1相当域B，由带有B的箭头表示。当供给氧量进一步增加时，成为即使供给氧量变化OCV也为极高的等级不怎么变化的状态。这样的供给氧量的范围在图3中，作为氧过剩域C，由带有C的箭头表示。在本实施方式中，在非发电模式选择时，以使OCV表示当量比1相当域B内的规定的电压的方式控制供给氧量。即，在本实施方式中，在非发电模式选择时，作为OCV的目标电压，预先设定当量比1相当域B内的特定的电压，以使燃料电池100的开路电压成为上述目标电压的方式调节向燃料电池100供给的氧量。
[0093] 如已述那样，在本实施方式的空气供给部140中，向燃料电池100的阴极侧流路148供给的空气量(氧量)由压缩器130的驱动量、分流阀144的开阀状态、以及背压阀143的开度来确定。在本实施方式中，在非发电模式选择时，在这些参数中，将压缩器130的驱动量及分流阀144的开阀状态固定，对背压阀143的开度进行变更，由此将燃料电池100的OCV控制成目标电压。因此，在本实施方式中，为了非发电模式选择时，将已述的目标电压与用于向燃料电池供给得到该目标电压的氧的背压阀143的开度的初始值(背压阀143的驱动量的初始值)一起预先存储于控制部200内的存储器。用于实现目标电压的背压阀143的开度例如可以预先实验性地求出。
[0094] 需要说明的是，在使燃料电池100的发电停止之后，在各单电池中，氢会从阳极侧流路115经由电解质膜向阴极侧流路148透过，透过的氢的氧化反应在阴极处进行。其结果是，由于透过了电解质膜的氢的氧化反应而阴极侧流路148内的氧被消耗。因此，在发电停止中的燃料电池100中，为了得到属于当量比1相当域的所希望的开路电压，除了需要供给根据所希望的开路电压由图3求出的氧量(产生电动势所需的氧量)之外，还需要供给由于透过的氢的氧化反应而被消耗的氧量(由透过氢消耗的氧量)。即，在非发电模式选择时为了得到所希望的开路电压而应向燃料电池100供给的氧量(单电池电压维持氧量)由以下的(1)式表示。
[0095] 单电池电压维持氧量＝产生电动势所需的氧量+由透过氢消耗的氧量…(1)[0096] 在将背压阀143的开度调节成存储于控制部200内的存储器中的开度时，若向燃料电池100供给的氧量正好满足(1)式，则燃料电池100的开路电压成为目标电压。然而，透过电解质膜的氢量根据阳极侧流路115的氢压、燃料电池100的内部温度以及燃料电池100的内部湿度而变动。因此，例如在由于这些要因而供给氧量不足的情况下，燃料电池100的开路电压比目标电压低，在供给氧量变得过剩的情况下，燃料电池100的开路电压比目标电压高。在本实施方式中，进行基于将燃料电池100的开路电压的检测值与目标电压进行比较的结果，使向燃料电池100的供给氧量增减，以使燃料电池100的开路电压接近目标电压的控制。详细的控制的内容在后文叙述。
[0097] 在非发电模式下，如上所述设定特定的目标电压，但是在持续选择非发电模式的中途，也可以变更目标电压。例如，也可以在从负载迅速地表现出负载要求的可能性高的情况下，与从负载迅速地表现出负载要求的可能性低的情况相比，将目标电压的值设定得更高。这样的话，在从负载迅速地表现出负载要求的可能性高的情况下，设定更高的目标电压，由此在阴极侧流路148内能确保比较多的氧量，能够确保下次负载要求增加时的响应性。而且，在从负载迅速地表现出负载要求的可能性低的情况下，设定更低的目标电压，由此，即使构成燃料电池100的各单电池的电压的偏差扩大，也能够抑制电压上升为不允许的程度的单电池的产生。其结果是，能够提高燃料电池100整体的耐久性。
[0098] 作为“从负载迅速地表现出负载要求的可能性高的情况”，可以列举例如档位为D档的情况。而且，作为“从负载迅速地表现出负载要求的可能性低的情况”，可列举例如档位为P档的情况。或者，也可以即使档位为D档，但在从“档位处于D档的状态且与间歇运转模式对应的低负载要求”这样的条件成立起的经过时间超过了预先设定的基准时间时，判断为成为“从负载迅速地表现出负载要求的可能性低的情况”。
[0099] 需要说明的是，即使在间歇运转模式(非发电模式及后述的微小发电模式)选择时，在燃料电池100内的阳极侧流路115中，也维持能够直接发出超过成为选择间歇运转模式的基准的负载要求的电力的量的氢存在的状态。即，即使在间歇运转模式选择时，循环泵127的驱动也继续，并且为了弥补经由电解质膜向阴极侧流路148透过的失去的氢，而进行从氢供给设备126的氢供给。
[0100] 在此，从抑制由高电位引起的电极催化剂的劣化(溶出)的观点出发，非发电模式选择时设定的燃料电池100的OCV的目标电压(平均单电池电压)优选设为0.9V以下，更优选设为0.85V以下，进一步优选设为0.8V以下。
[0101] 相对于此，可认为阴极的单电池电压越低，即，阴极侧流路148的氧分压越低，则阴极的电极催化剂越容易被还原(催化剂表面的氧化覆膜消失)。若阴极的电极催化剂被还原，则在下次向阴极侧流路148内供给氧而阴极的电位上升时，会产生阴极的电极催化剂的溶出容易进行这样的不良情况。因此，在非发电模式选择时，优选构成燃料电池100的各单电池电压都不下降为0V。因此，从抑制由单电池电压的下降引起的上述不良情况的观点出发，在非发电模式选择时所设定的OCV的目标电压(平均单电池电压)优选设为0.1V以上，更优选设为0.2V以上。
[0102] 而且，在非发电模式持续的情况下，存在各单电池的开路电压的不均增大的可能性，优选即便在这样的情况下，全部的单电池的电压也为能够充分抑制电极催化剂的溶出的电压。因此，从即使在长期选择了非发电模式的情况下也抑制各单电池的OCV的过度上升的观点出发，例如在已述的“从负载迅速地表现出负载要求的可能性低的情况下”，在非发电模式选择时所设定的OCV的目标电压(平均单电池电压)也优选设为0.4V以下，更优选设为0.3V以下。
[0103] 而且，在非发电模式选择时，虽然负载要求成为基准值以下，但是由于电源系统30处于运行中(没有被输入使用者的系统停止的指示)，因此短时间内存在负载要求再次增大的可能性。因此，从在负载要求再次增大时迅速地得到所希望的电力的观点出发，希望不使阴极侧流路148内的氧量过于减少。即，从下次负载要求增大时的响应性的观点出发，在非发电模式选择时所设定的OCV的目标电压(平均单电池电压)优选为高。因此，例如在已述的“从负载迅速地表现出负载要求的可能性高的情况下”，为了确保对负载要求的响应性，目标电压优选设为例如0.6V以上，更优选设为0.7V以上。
[0104] 在作为间歇运转模式选择上述那样的非发电模式的情况下，在负载要求成为预先设定的基准值以下的低负载状态时，不使燃料电池100发电，就能够避免燃料电池100的高电位状态。因此，无需仅为了避免高电位状态而进行未要求的过剩的发电。而且，能够抑制因将过剩发出的电力暂时蓄积于二次电池的情况等而电源系统30的能量效率下降的情况。
[0105] (B-3)微小发电模式：
[0106] 以下，对间歇运转模式中的微小发电模式进行说明。微小发电模式是与通常运转模式同样地伴随着燃料电池100的发电的运转模式。然而，微小发电模式与向燃料电池100供给过剩量的氧的通常运转模式不同，是将根据燃料电池100的目标发电量而理论上导出的必要氧量向燃料电池100供给的运转模式。
[0107] 图4是示意性地表示一边向燃料电池100供给过剩量的氢一边变更向燃料电池100供给的氧量时的燃料电池100的IV特性的说明图。在图4中，作为表示燃料电池100的IV特性的坐标图，示出A1～A4这4个坐标图，并且按照A1、A2、A3、A4的顺序，供给氧量减少。在此，坐标图A1示出通常运转模式即供给过剩量的氧时的IV特性。由图4可知，即使输出电压(VFC)相同，向燃料电池100供给的氧量越少，则输出电流(I1～I4)越减小，其结果是，输出电力也减小。
[0108] 图5是将燃料电池100在微小发电模式选择时可取得的动作点与通常运转模式下的IV特性重叠表示的说明图。在通常运转模式选择时，若将燃料电池100的输出电压设定为特定的值(VFC)，则输出电流成为I1。相对于此，在微小发电模式选择时，通过一边将燃料电池100的输出电压设定为特定的值(VFC)，一边变更供给氧量，由此将输出电流的大小设定为比上述的I1小的任意的值，将发电量控制成所希望的值。因此，燃料电池100在微小发电模式选择时可取得的动作点可设定在输出电压为VFC且输出电流为0至I1的范围的线段上。
[0109] 在电动机170未要求电力的微小发电模式选择时，负载要求的总量至少包含车辆辅机及燃料电池辅机的要求电力。微小发电模式选择时的目标发电量基于上述的负载要求来设定。需要说明的是，在微小发电模式选择时，无需利用燃料电池100的发电电力来提供上述的负载要求的总量(将目标发电量设为上述的负载要求的总量以上)，也可以从二次电池172输出负载要求的一部分。而且，上述负载要求的总量还可以包含用于对二次电池172进行充电的电力。在微小发电模式选择时，上述的车辆辅机、燃料电池辅机及二次电池172的要求电力发生变动，因此伴随着负载变动而燃料电池100的目标发电量也会变动。但是，优选，微小发电模式选择时的目标发电量不超过车辆辅机及燃料电池辅机的要求电力与二次电池172的要求电力的总量。
[0110] 在此，若将燃料电池100的目标发电量设为车辆辅机及燃料电池辅机的要求电力的合计以下，则能够抑制二次电池172的残存容量(SOC)变得过剩。而且，若将燃料电池100的目标发电量设定为超过车辆辅机及燃料电池辅机的要求电力的合计，则能抑制二次电池172的残存容量(SOC)的过于下降，能够使对二次电池172进行充电的频度下降。在二次电池
172的充电时，存在压缩器130的驱动量增加而产生噪声的可能性，而通过减少充电频度，能够抑制这样的不良情况。因此，微小发电模式选择时的燃料电池100的目标发电量只要根据燃料电池车辆20的运转状态及负载要求等而适当设定即可。
172的充电时，存在压缩器130的驱动量增加而产生噪声的可能性，而通过减少充电频度，能够抑制这样的不良情况。因此，微小发电模式选择时的燃料电池100的目标发电量只要根据燃料电池车辆20的运转状态及负载要求等而适当设定即可。
[0111] 在本实施方式的空气供给部140中，如已述那样，向燃料电池100的阴极侧流路148供给的空气量(氧量)根据压缩器130的驱动量、分流阀144的开阀状态、以及背压阀143的开度来确定。在本实施方式中，在微小发电模式选择时，在这些参数中，将分流阀144的开阀状态固定，且变更压缩器130的驱动量及背压阀143的开度，由此将燃料电池100的发电量控制成为目标发电量。因此，在本实施方式中，在能设定的目标发电量的整个范围，将用于向燃料电池供给可得到目标发电量的氧的背压阀143的开度(背压阀143的驱动量)及压缩器130的驱动量预先作为初始值存储在控制部200内的存储器中。用于实现目标发电量的背压阀143的开度及压缩器130的驱动量例如可以预先实验性地求出。需要说明的是，在微小发电模式选择时，由于发电而消耗氧，因此与非发电模式相比，压缩器130的驱动量变大。
[0112] 从抑制由高电位为引起的电极催化剂的劣化(溶出)的观点出发，在微小发电模式选择时所设定的燃料电池100的发电电压的目标电压(平均单电池电压)优选设为0.9V以下，更优选设为0.85V以下，进一步优选设为0.8V以下。
[0113] C.间歇运转模式选择时的控制：
[0114] (C-1)非发电模式选择时的控制：
[0115] 图6是表示作为非发电模式选择时的动作在控制部200的CPU中执行的非发电间歇运转控制处理例程的流程图。本例程在选择了非发电模式时，反复执行至非发电模式解除为止。非发电模式例如在产生来自主负载(电动机170)的负载要求时等被解除(后述的图8的步骤S330、步骤S340)。关于选择非发电模式的动作，在后文详细说明。需要说明的是，反复执行本例程时的间隔设定为比按照本例程来变更背压阀143的开度时，作为其结果而向阴极侧流路148供给的氧量实际变化为止所需的时间长的时间(例如1～5秒)。
[0116] 当执行本例程时，CPU判断执行中的非发电间歇运转控制处理例程是否为电源系统30的运转模式成为本次的间歇运转模式后首次执行的处理(步骤S100)。当判断为是成为本次的间歇运转模式后首次执行的处理时，CPU将背压阀143设为反应场的全闭状态(步骤S170)。然后，从电压传感器102取得燃料电池100的电压值Vme(步骤S175)。
[0117] 反应场的全闭状态是指供给图3中的氧缺乏域A与当量比1相当域B的交界处的氧量时的背压阀143的开阀状态。即，是向燃料电池100供给在燃料电池100的发电停止中透过电解质膜的氢的氧化所需的量的氧时的背压阀143的开阀状态。在步骤S170中将背压阀143设为反应场的全闭状态时，向燃料电池100供给的氧量与通常运转模式选择时相比大幅减少。在本实施方式中，成为反应场的全闭状态时的背压阀143的开度预先被设定，存储在控制部200内的存储器中。
[0118] 若在步骤S100中判断为是成为本次的间歇运转模式后首次执行的处理的时刻是从“根据负载要求而燃料电池100发电的状态”切换成“非发电模式”时，则在切换的时刻，向燃料电池100供给着过剩量的氧。因此，若在步骤S170之后直接停止燃料电池100的发电，则存在燃料电池100的OCV增大至不允许的程度的可能性。因此，在步骤S170之后，也可以例如在燃料电池100的输出电压成为能够允许的上限值以下的状态下，继续进行燃料电池100的发电。在使燃料电池100的发电继续的情况下，燃料电池100的阴极侧流路148内的氧量会因发电被消耗而急剧减少。因此，燃料电池100的输出电流逐渐减小。这样燃料电池100的输出电流减小一定程度时，在DC/DC转换器104所具备的二极管的作用下，从燃料电池100向负载的电力供给被切断，燃料电池100停止发电。
[0119] 在步骤S170之后，在燃料电池100停止发电的情况下，透过了电解质膜的氢在阴极上被氧化，由此燃料电池100的阴极侧流路148内的氧量迅速减少。由于这样燃料电池100内的氧量的减少，发电停止后的燃料电池100的OCV下降至能够允许的上限值的附近，若燃料电池100的发电停止状态进一步继续，则燃料电池100的OCV下降至上述上限值以下。
[0120] 在步骤S175中，若燃料电池100处于发电中，则CPU取得燃料电池100的输出电压，若燃料电池100处于发电停止中，则CPU取得燃料电池100的OCV。需要说明的是，在本实施方式中，上述电压值Vme是将电压传感器102所检测到的电池组整体的电压值除以电池组所具备的单电池数所得到的平均单电池电压。
[0121] 在步骤S175中取得燃料电池100的电压值Vme后，CPU将所取得的电压值Vme与目标电压Vmark+α进行比较(步骤S180)。在此所说的目标电压Vmark如已述那样作为非发电模式选择时的目标电压，预先存储于控制部200的存储器。而且，α是正值，是为了抑制向阴极侧流路148的供给氧量的增加来不及而燃料电池100的OCV下降为比目标电压Vmark低的情况而设置的值。如已述那样，电压值Vme在燃料电池100的发电停止后逐渐下降，因此在本实施方式中，反复进行步骤S175中的电压值Vme的取得和步骤S180的判断直至电压值Vme成为目标电压Vmark+α以下为止。
[0122] 在步骤S180中判断为电压值Vme成为了目标电压Vmark+α以下后，CPU以使背压阀143的开度成为作为用于实现Vmark的开度而预先存储的开度的方式，向背压阀143的步进电动机输出驱动信号(步骤S190)，结束本例程。即，向燃料电池100供给的氧量从与反应场的全闭状态对应的氧量增加为与用于实现上述Vmark的开度对应的氧量。
[0123] 在此，若在电压值Vme下降至目标电压Vmark后使供给氧量增加，则在所希望量的氧到达阴极为止，燃料电池100的电压进一步下降，有可能电压值Vme低于Vmark。在本实施方式中，在Vme下降为目标电压Vmark+α的时机使供给氧量增加，因此能够抑制燃料电池100的电压下降为比目标电压Vmark低的情况。上述α的值只要考虑驱动背压阀143时的响应性和/或增加了供给量的氧到达阴极为止的速度(例如，受到包含阴极侧流路148的流路中的流路阻力和/或流路长的影响)适当设定即可。
[0124] 在步骤S100中，若判断为执行中的非发电间歇运转处理例程不是成为本次的间歇运转模式后首次执行的处理，即，判断为背压阀143的开度控制已经开始，则CPU从电压传感器102取得燃料电池100的电压值Vme(步骤S110)。在步骤S110中取得电压值Vme时，由于燃料电池100已经停止发电，因此在步骤S110中取得燃料电池100的OCV。
[0125] 在步骤S110中取得了电压值Vme之后，CPU将所取得的电压值Vme与目标电压Vmark进行比较(步骤S130)。在比较的结果是电压值Vme比目标电压Vmark高第一值以上(以下，也称为高电压状态)的情况下，CPU在非发电状态下，通过减小背压阀143的开度来减少向阴极侧流路148供给的氧的流量(步骤S140)，结束本例程。在比较的结果是电压值Vme比目标电压Vmark低第二值以上(以下，也称为低电压状态)的情况下，CPU在非发电状态下，通过增大背压阀143的开度而增加向阴极侧流路148供给的氧的流量(步骤S150)，结束本例程。在比较的结果是不符合上述的高电压状态及低电压状态(符合电压维持状态)的情况下，CPU在非发电状态下，通过维持当前的背压阀143的开度来维持向阴极侧流路148供给的氧量(步骤S160)，结束本例程。
[0126] 在本实施方式中，在步骤S140中减小背压阀143的开度时及在步骤S150中增大背压阀143的开度时，将背压阀143的步进电动机的驱动量设为将开度变更1级的量。即，通过变更背压阀143的开度时的最小单位，来变更开度。由此，能抑制燃料电池100的过度的电压变动。但是，背压阀143的每1次的开度的变更量也可以设定为2级量以上。
[0127] 而且，在步骤S140中使氧量减少的判断所使用的第一值与在步骤S150中使氧量增加的判断所使用的第二值可以是不同值，也可以是相同值。第一及第二值只要是正值即可，可以考虑氧流量变化相对于向背压阀143输入的驱动信号的响应性等而任意设定。
[0128] (C-2)微小发电模式选择时的控制：
[0129] 图7是表示作为微小发电模式选择时的动作在控制部200的CPU中执行的微小发电间歇运转控制处理例程的流程图。本例程在微小发电模式被选择时，反复执行至微小发电模式被解除为止。微小发电模式例如在来自主负载(电动机170)的负载要求存在时等被解除(后述的图8的步骤S380、步骤S390)。关于选择微小发电模式的动作，在后文详细说明。需要说明的是，反复执行本例程时的间隔设定为比在按照本例程变更背压阀143的开度时，作为结果而向阴极侧流路148供给的氧量实际变化为止所需的时间长的时间(例如20～30秒)。
[0130] 当执行本例程时，CPU判断执行中的微小发电间歇运转控制处理例程是否为选择了微小发电模式之后首次执行的处理(步骤S200)。当判断为是选择了微小发电模式时的首次的处理时，CPU将背压阀143设为已述的反应场的全闭状态，并将燃料电池100的输出电压设定为目标电压Vmark(步骤S280)，结束本例程。即，对于DC/DC转换器174，指令预先作为初始值存储在存储器内的目标电压Vmark作为目标电压。
[0131] 若在步骤S280中将背压阀143设为反应场的全闭状态，则向燃料电池100的阴极侧流路148的氧供给大幅减少。若在向阴极侧流路148的氧供给大幅减少的状态下继续燃料电池100的发电，则伴随发电而阴极侧流路148内的氧量会减少。此时，燃料电池100的输出电压固定为目标电压Vmark，因此伴随上述氧量的减少，燃料电池100的输出电流及输出电力逐渐下降。如图5所示，燃料电池100在微小发电模式选择时可取得的动作点可设定在输出电压为VFC(目标电压Vmark)且输出电流为0至I1的范围的线段上。因此，当减少向阴极侧流路148的氧供给时，燃料电池100的动作点在上述线段上，从输出电流为I1的点向输出电流减小的方向逐渐移动。需要说明的是，此时燃料电池100发出的电力由燃料电池辅机及车辆辅机消耗即可，在进一步产生更多的电力的情况下，使用于二次电池172的充电即可。
[0132] 若在步骤S200中判断为执行中的微小发电间歇运转控制处理例程不是选择了微小发电模式之后首次执行的处理，则CPU设定燃料电池的目标发电量Pmark(步骤S210)。目标发电量Pmark如已述那样，基于车辆辅机、燃料电池辅机及二次电池172的要求电力来设定即可。
[0133] 在步骤S210中设定目标发电量Pmark后，CPU判断背压阀143是否处于反应场的全闭状态(步骤S220)。在步骤S220中判断为背压阀143处于反应场的全闭状态的情况是开始微小发电间歇运转控制处理例程，在步骤S280中背压阀143刚被设为反应场的全闭状态之后，且未开始向阴极侧流路148供给的氧量的控制的情况。
[0134] 在步骤S220中判断为背压阀143处于反应场的全闭状态的情况下，CPU以向阴极侧流路148供给为了实现目标发电量Pmark所需的氧量的方式，调节供给氧量(步骤S290)，结束本例程。如已述那样，在本实施方式中，在微小发电模式选择时可设定的目标电压Vmark的整个范围内，将用于向燃料电池供给可得到目标发电量的氧的背压阀143的开度(背压阀143的驱动量)及压缩器130的驱动量预先作为映射而存储在控制部200内的存储器中。在步骤S290中，基于目标发电量Pmark，参照上述映射，调节供给氧量。
[0135] 在步骤S220中判断为背压阀143不处于反应场的全闭状态，即，判断为供给氧量的控制已经开始时，CPU导出燃料电池100的当前的发电量Pme(步骤S230)。燃料电池100的发电量Pme根据电压传感器102所检测到的输出电压Vme和电流传感器103所检测到的输出电流Ime来算出即可。
[0136] 在步骤S230中导出发电量Pme后，CPU将发电量Pme与目标发电量Pmark进行比较(步骤S240)。在比较的结果是发电量Pme比目标发电量Pmark多第一值以上(以下，也称为高输出状态)的情况下，CPU进行减少向阴极侧流路148供给的氧量的控制(步骤S250)，结束本例程。在比较的结果是发电量Pme比目标发电量Pmark少第二值以上(以下，也称为低输出状态)的情况下，CPU进行增加向阴极侧流路148供给的氧量的控制(步骤S260)，结束本例程。在比较的结果是不符合上述的高输出状态及低输出状态(符合输出维持状态)的情况下，CPU维持向阴极侧流路148供给的氧量(步骤S270)，结束本例程。
[0137] 需要说明的是，在本实施方式中，供给氧量的增减的控制如已述那样，通过将分流阀144的开阀状态固定且变更压缩器130的驱动量及背压阀143的开度来进行。尤其是供给氧量的大幅的变更通过压缩器130的驱动量的变更进行，供给氧量的微调整通过背压阀143的开度变更进行。例如，在发电量Pme与目标发电量Pmark之差小时，仅变更背压阀143的开度即可。此时，对背压阀143的开度进行增减时的变化量可以始终恒定(例如每次变更1级量)，也可以发电量Pme与目标发电量Pmark之差越大则越增大对背压阀143的开度进行增减的程度。而且，在例如负载要求变动而发电量Pme与目标发电量Pmark之差增大的情况下，可以取代背压阀143的开度变更而变更压缩器130的驱动量，或者除了背压阀143的开度变更之外，还变更压缩器130的驱动量。这样，通过使压缩器130的驱动量与背压阀143的开度变更组合，能够抑制压缩器130的驱动量的变动。因此，能够抑制由压缩器130的转速变动的情况引起的噪声的产生。
[0138] 需要说明的是，在步骤S250中使氧量减少的判断所使用的第一值与在步骤S260中使氧量增加的判断所使用的第二值可以是不同值，也可以是相同值。第一及第二值只要是正值即可，可以考虑氧流量变化相对于向背压阀143及压缩器130输入的驱动信号的响应性等而任意设定。
[0139] D.间歇运转模式的切换控制：
[0140] 图8是表示作为间歇运转模式的设定相关的动作在控制部200的CPU中执行的间歇运转模式设定处理例程的流程图。本例程在电源系统30起动之后，在电源系统30的运行中反复执行直至被输入使用者的系统停止的指示为止。在电源系统30中，如已述那样，选择非发电模式和微小发电模式中的任一个作为间歇运转模式。在本实施方式中，在间歇运转模式选择时，通常设定非发电模式，如后所述在间歇运转模式选择中存在特定的负载要求的情况下，选择微小发电模式来抑制电压变动。
[0141] 当执行本例程时，CPU导出负载要求(步骤S300)。负载要求如已述那样是电动机170的要求电力与车辆辅机及燃料电池辅机的要求电力的总和。电动机170的要求电力基于加速器开度传感器180及车速传感器的检测信号而求出。车辆辅机及燃料电池辅机的要求电力基于向各辅机输出的驱动信号而求出。
[0142] 然后，CPU判断导出的负载要求是否为预先确定的基准值以下(步骤S310)。在判断为负载要求不是基准值以下的情况下，不选择间歇运转模式，CPU结束本例程。这种情况下，基于负载要求，进行通常运转模式的控制。
[0143] 在步骤S310中判断为负载要求为基准值以下的情况下，CPU执行图6的非发电间歇运转控制处理例程(步骤S320)。需要说明的是，在步骤S320的非发电间歇运转控制处理例程中，燃料电池100的目标电压设定为目标电压Vmark1。在本实施方式中，在步骤S320中执行非发电间歇运转控制处理例程时的负载要求的状态相当于用于解决问题的手段中的“第一低负载状态”，目标电压Vmark1相当于用于解决问题的手段中的“第一目标电压”。
[0144] 在步骤S320中，CPU每当执行非发电间歇运转控制处理例程时，判断是否存在超过在步骤S310的判断中所使用的基准值的负载要求(步骤S330)。在步骤S330中，CPU反复执行步骤S320的非发电间歇运转控制处理例程直至判断为存在超过上述基准值的负载要求为止。
[0145] 若在步骤S330中判断为超过上述基准值的负载要求存在，则CPU判断成为判断的对象的负载要求是否符合非重置负载要求(步骤S340)。在本实施方式中，超过上述基准值的负载要求分为应解除间歇运转模式(应结束图8的间歇运转模式设定处理例程)的重置负载要求和不解除间歇运转模式的非重置负载要求。在本实施方式中，将二次电池172的SOC下降时的负载要求(用于对二次电池172进行充电的负载要求)设为非重置负载要求。在步骤S340中判断为不是非重置负载要求，即是重置负载要求的情况下(例如，成为加速器接通时)，CPU结束本例程。
[0146] 若在步骤S340中判断为是非重置负载要求，则CPU中断基于间歇运转模式的发电，进行用于非重置负载要求的发电控制(步骤S350)。在二次电池172的充电那样的用于非重置负载要求的发电时，在与通常运转模式同样地将过剩量的氢及氧向燃料电池100供给的状态下，以能够发出与非重置负载要求对应的电力的方式进行燃料电池100的发电控制。需要说明的是，在本实施方式中，将步骤S350的发电控制的燃料电池100的输出电压表示为Vout。在本实施方式中，Vout是比步骤S320的非发电间歇运转控制处理例程所设定的目标电压Vmark1大的值。
[0147] 在开始步骤S350的发电控制后，CPU判断是否应结束相对于非重置负载要求的从燃料电池100的输出(步骤S360)。具体而言，判断是否二次电池172的SOC恢复而应结束充电。CPU持续进行步骤S350的输出控制，直至判断为应结束相对于非重置负载要求的输出为止。
[0148] 若在步骤S360中判断为应结束相对于非重置负载要求的输出，则CPU进行恢复成间歇运转模式的控制变更，并且在以后的间歇运转模式下，执行图7的微小发电间歇运转控制处理例程(步骤S370)。在步骤S370的微小发电间歇运转控制处理例程中，燃料电池100的目标电压设定为比在步骤S320中所使用的目标电压Vmark1大的值即目标电压Vmark2。在本实施方式中，在步骤S370中执行微小发电间歇运转控制处理例程时的负载要求的状态相当于用于解决问题的手段中的“第二低负载状态”，目标电压Vmark2相当于用于解决问题的手段中的“第二目标电压”。需要说明的是，在步骤S370中设定的第二目标电压Vmark2优选比步骤S350的输出电压Vout低。这是因为，在变更输出电压时，与使电压上升的变更相比，使电压下降的变更能够抑制各单电池的电压的不均扩大。而且是因为，在步骤S370的微小发电模式的控制开始之后，即使在低负载状态进一步继续而各单电池的电压不均扩大的情况下，也能够抑制不优选的程度地成为高电压的单电池的产生。
[0149] 在步骤S370中，CPU每当执行微小发电间歇运转控制处理例程时，判断是否产生超过在步骤S310的判断中所使用的基准值的负载要求(步骤S380)。在步骤S380中，CPU反复执行步骤S370的微小发电间歇运转控制处理例程，直至判断为产生超过上述基准值的负载要求为止。
[0150] 若在步骤S380中判断为超过上述基准值的负载要求存在，则CPU判断成为判断的对象的负载要求是否符合非重置负载要求(步骤S390)。该步骤S390是与已述的步骤S340同样的处理。若在步骤S390中判断为是非重置负载要求，则CPU返回步骤S350，执行步骤S350以后的已述的处理。若在步骤S390中判断为不是非重置负载要求，即是重置负载要求的情况下(例如，加速器接通时)，CPU结束本例程。需要说明的是，在步骤S340及步骤S390中，判断为存在重置负载要求之后，按照来自电动机170的负载要求，开始基于通常运转模式的发电。
[0151] 根据如以上那样构成的本实施方式的电源系统30，在负载要求成为预先设定的基准值以下的低负载状态时选择间歇运转模式的情况下，设定第一目标电压Vmark1作为目标电压。并且，之后负载要求超过上述基准值，而以超过在上述间歇运转模式中所使用的第一目标电压Vmark1的输出电压Vout进行了燃料电池100的发电之后，再次成为低负载状态而选择间歇运转模式的情况下，将比上述第一目标电压Vmark1高的第二目标电压Vmark2设为目标电压。这样，通过在以比间歇运转模式选择时的第一目标电压Vmark1高的输出电压Vout进行了发电之后，在其后再次选择间歇运转模式时，使用比第一目标电压Vmark1高的第二目标电压Vmark2，由此能够抑制燃料电池100的电压变动。因此，能够抑制燃料电池100的电极电位的变动，抑制电极催化剂(尤其是阴极电极催化剂)的溶出，提高燃料电池100的耐久性。
[0152] 在本实施方式中，在间歇运转模式设定处理例程中，在判断为处于应选择间歇运转模式的低负载状态时，首先，选择非发电模式(步骤S320)。这样，在低负载状态时，在微小发电模式之前选择非发电模式，由此能抑制低负载状态下的燃料消耗量，能够提高电源系统30整体的能量效率。这是因为，在微小发电模式选择时，为了发电而消耗氢，相对于此，在非发电模式选择时，氢的消耗量仅是经由电解质膜从阳极侧流路115向阴极侧流路148透过而在阴极上被氧化的氢量，从而能够抑制氢的消耗。而且是因为，伴随着发电的微小发电模式选择时与非发电模式选择时相比需要增多供给氧量，压缩器130的驱动量，即压缩器130的消耗电力量也增多。
[0153] 而且，在本实施方式中，在以比第一目标电压Vmark1高的输出电压Vout进行了发电之后，在使用比第一目标电压Vmark1高的第二目标电压Vmark2进行间歇运转模式的控制时，选择微小发电模式作为间歇运转模式。在微小发电模式选择时，燃料电池100发电，因此能够抑制二次电池172的SOC的下降，能够抑制对二次电池172进行充电的频度。在二次电池172的充电时，为了从燃料电池100得到充电用的电力，需要增大压缩器130的驱动量。选择微小发电模式作为间歇运转模式，抑制二次电池172的充电频度，由此能够抑制由充电时压缩器130的驱动量增大引起的噪声的产生。
[0154] 需要说明的是，在步骤S320的非发电间歇运转控制处理例程中所设定的目标电压在步骤S320的执行中不需要始终恒定。例如可以如已述那样，在“从负载快速地表现出负载要求的可能性高的状态”时，设定更高的目标电压，在“从负载快速地表现出负载要求的可能性低的状态”时，设定更低的目标电压。这样，在步骤S320的执行中即使变更非发电模式的目标电压的情况下，在步骤S320的动作即将解除之前的目标电压设为已述的第一目标电压Vmark1时，在步骤S370中，将比上述第一目标电压Vmark1高的电压设定作为第二目标电压Vmark2即可。
[0155] 在本实施方式中，将在步骤S340中判断的非重置负载要求设为二次电池172的充电用的负载要求，将重置负载要求设为加速器接通时的负载要求，但也可以设为不同的结构。例如，非重置负载要求可以包括来自电动机170的负载要求。但是，优选将来自从电源系统30接受电力供给的负载中的主要的负载(主负载)即电动机170的负载要求设为重置负载要求，将来自要求发电量比主负载小的其他的负载(副负载)的负载要求设为非重置负载要求。在产生来自主负载的负载要求时，通过对选择间歇运转模式的判断进行重置，在控制整体上，容易执行在间歇运转模式被选择时最先采用的运转模式(在本实施方式中是非发电模式，设定更低的第一目标电压Vmark1作为目标电压)。这样，目标电压值更低的运转模式在控制整体中优先地容易进行，由此能够提高系统整体的能量效率。
[0156] 在本实施方式中，将在间歇运转模式选择时所选择的运转模式(最初的运转模式)设为非发电模式，将在非重置负载要求之后所选择的运转模式(后续的运转模式)设为微小发电模式，但也可以设为不同的结构。例如，也可以将最初的运转模式设为微小发电模式，将后续的运转模式设为非发电模式。或者，例如也可以仅采用微小发电模式作为间歇运转模式，将最初的运转模式和后续的运转模式这双方设为微小发电模式。或者，例如也可以仅采用非发电模式作为间歇运转模式，将最初的运转模式和后续的运转模式这双方设为非发电模式。
[0157] 作为将双方设为非发电模式的形态，可以例示以下的形态。即，如已述那样，在因档位为P档而使用低的目标电压进行非发电模式的控制时，即使在非重置负载要求之后再次成为低负载状态时维持P档的情况下，只要使用D档相当的更高的目标电压来进行之后的非发电模式的控制即可。
[0158] E.微小发电模式选择时的阴极扫气：
[0159] 在选择微小发电模式作为间歇运转模式时，伴随着发电(电化学反应的进展)而在阴极上生成水。当在阴极上产生水时，在阴极及其附近的阴极侧流路148内，存在液态水滞留的可能性。当在阴极及其附近滞留液态水时，可能由滞留的液态水引起各种问题。因此，在本实施方式中，进行暂时性地增加向阴极侧流路148供给的氧量(空气流量)，来将所滞留的液态水吹跑而除去的处理(以下，也称为阴极扫气)。以下，对阴极扫气进行说明。
[0160] 在以通常运转模式进行发电时，与微小发电模式选择时相比发电量多，因此与发电相伴的生成水量也多。然而，在通常运转模式选择时向阴极供给的氧量(空气流量)多，因此通过向阴极侧流路148供给的空气，将生成水作为水蒸气而带走，或者以液态水的状态吹跑而能够除去。相对于此，在微小发电模式选择时，虽然生成水量比通常运转模式选择时少，但是空气流量少得多，因此从阴极附近难以除去，容易产生由滞留的液态水引起的问题。
[0161] 作为由液态水滞留于阴极附近引起的问题，可列举例如冰点下起动性的下降、燃料电池100的输出下降、水害的问题(从燃料电池车辆20排出的大量的液态水溅到站在燃料电池车辆20的附近的使用者等而带给使用者等不快感的问题)、及阳极催化剂的碳氧化。
[0162] 冰点下起动性的下降的问题是在燃料电池车辆20的使用环境低于0℃的低温状态时，使电源系统30暂时停止之后再次起动时，存在燃料电池100的良好的起动受到妨碍这样的问题。滞留于阴极附近的液态水若在电源系统30的停止中冻结，则在下次的起动时，受到冻结水的阻碍而充分量的氧无法到达阴极，从而产生这样的问题。
[0163] 燃料电池100的输出下降的问题是由于液态水滞留于阴极附近而在燃料电池100的发电中，燃料电池100的发电量逐渐下降这样的问题。当液态水滞留于阴极附近时，氧向阴极的供给逐渐被妨碍，因此会产生这样的问题。
[0164] 水害的问题是在执行将滞留在燃料电池的阴极侧流路148内的液态水排出的处理时，非优选的程度地排出大量的水的问题。在电源系统30中，在阴极侧流路148内滞留液态水时，如已述那样进行阴极扫气。若这样的阴极扫气的时机较晚而滞留在阴极侧流路148内的液态水量变得过剩，则在阴极扫气时从阴极侧流路148内向车辆外部排出的液态水量会增多至非优选的程度。因此，为了抑制水害的问题，需要以充分的频度进行阴极扫气，来抑制一次排出的液态水量。
[0165] 阳极催化剂的碳氧化的问题是在阳极滞留有过剩的液态水而阳极成为氢不足，由此在发电中的燃料电池内，取代正常的电化学反应，载持阳极的电极催化剂的碳的氧化反应(分解)进展这一问题。这样的问题由如下原因引起：在滞留于阴极的液态水变得过剩时，过剩的液态水经由电解质膜向阳极侧移动并滞留，氢难以到达阳极。因此，通过在向阳极侧移动并滞留的液态水量变得过剩之前，将阴极侧的液态水除去，能够抑制碳氧化的问题的发生。
[0166] 图9是概念性地表示为了避免产生由液态水滞留于阴极附近引起的上述各问题而能够允许的阴极侧流路148内的水分量(以下，也称为允许含水量)的说明图。用于避免产生各问题的允许含水量能够通过以下方式预先通过实现获知：一边监控根据累计发电量而算出的阴极处的生成水量，一边以微小发电模式使发电继续，求出上述各问题产生时的生成水量的总量。在按照各产生问题而允许含水量不同的情况下，基于上述各问题的允许含水量中的最小值(图9中的冰点下起动性的允许含水量)来控制实施阴极扫气的时机即可。
[0167] 是否为应进行阴极扫气的时机(是否符合由于微小发电模式下的燃料电池的发电而在燃料电池内产生的液态水过剩地滞留于燃料电池内的液态水滞留条件)的判断可以通过例如在微小发电模式选择时，持续进行基于累计发电量的生成水量的算出，并根据生成水量是否达到上述的允许含水量来判断。或者，也可以预先设定阴极侧流路148内的水分量达到符合液态水滞留条件的水分量为止所需的经过时间，每隔所设定的经过时间进行阴极扫气。在这种情况下，优选例如考虑微小发电模式选择时的目标发电量的最大值等，以即使微小发电模式选择时的发电量变动也能避免阴极侧流路148内的水分量变得过剩的方式设定上述经过时间。
[0168] 在本实施方式的电源系统30中，在阴极扫气时，将背压阀143设为全开，并且变更分流阀144的开阀状态，由此将压缩器130所取入的空气的全部向阴极侧流路148供给。用于充分地抑制上述的由阴极侧的液态水引起的问题的发生的、阴极扫气时的空气流量(压缩器130的驱动量)可以预先实验性地研究。因此，阴极扫气时的压缩器130的驱动量基于上述实验性地研究的结果来设定即可。在按照产生的各问题而为了抑制问题发生所需的压缩器130的驱动量不同的情况下，例如，只要与抑制问题发生所需的压缩器130的驱动量最大的值匹配地设定压缩器130的驱动量即可。或者也可以使用为了消除上述的允许含水量最少的问题所需的压缩器130的驱动量，进行阴极扫气。
[0169] 在如上所述那样增加向阴极侧流路148供给的空气流量时，相对于发电量而供给空气量变得过剩，因此燃料电池100以图5所示的通常运转模式选择时的IV特性上的动作点进行发电。因此，在阴极扫气时，以成为通常运转模式选择时的IV特性上且输出电压成为允许上限以下的动作点的方式，适当选择燃料电池100的目标电压。即，阴极扫气的处理是为了除去滞留在阴极侧流路148内的液态水而暂时中断作为微小发电模式的控制，选择将超过在微小发电模式下向燃料电池100供给的氧量的过剩量的氧向燃料电池100供给的阴极扫气运转模式的处理。
[0170] 需要说明的是，在阴极扫气时，如上所述供给氧量增大，因此燃料电池100的发电量变得比微小发电模式选择时多。这样过剩地发出的电力被充到二次电池172。因此，在考虑为二次电池172的残存容量(SOC)大而难以对阴极扫气时产生的电力进行充电的情况下，可以超过上述允许上限地设定阴极扫气时的燃料电池100的输出电压，来抑制阴极扫气时的燃料电池100的发电量。而且，也可以在阴极扫气之前，预先使二次电池172的残存容量下降。关于这样的控制以下进行说明。
[0171] 图10是表示作为阴极扫气相关的动作而在控制部200的CPU中执行的阴极扫气控制处理例程的流程图。本例程在电源系统30中选择了微小发电模式时，反复执行至微小发电模式被解除为止。
[0172] 当执行本例程时，CPU判断液态水滞留条件是否成立(步骤S400)。液态水滞留条件是否成立的判断如已述那样。但是，在本实施方式中，如后所述，在阴极扫气处理之前进行使二次电池172的残存容量下降的处理，因此优选以在使残存容量下降的处理之后进行阴极扫气处理的时刻阴极处的生成水量不超过已述的允许含水量的方式判断上述液态水滞留条件的成立。例如，在阴极处的生成水量达到“从已述的允许含水量减去在使残存容量下降的处理期间在阴极产生的生成水量而得到的量”以前的阶段，判断为上述液态水滞留条件成立即可。CPU反复进行步骤S400的判断直至液态水滞留条件成立为止。
[0173] 在步骤S400中判断为液态水滞留条件成立后，CPU判断燃料电池100的内部温度是否为预先设定的基准温度以下(步骤S410)。在判断为燃料电池100的内部温度超过上述基准温度的情况下，CPU不进行阴极扫气而结束本例程。燃料电池100的内部温度越高，则在阴极侧流路148内液态水越容易气化，液态水越不易滞留。在本实施方式中，在燃料电池100的内部温度超过了上述基准温度时，判断为阴极侧流路148内液态水未滞留为产生上述的各问题的程度，不进行阴极扫气。燃料电池100的内部温度例如能够通过检测从燃料电池100排出的制冷剂的温度来获知。或者，也可以设置直接检测燃料电池100的内部温度的温度传感器。需要说明的是，在燃料电池100的内部温度超过了基准温度时，也可以不设为不进行阴极扫气，而设为使阴极扫气时的供给空气量(压缩器130的驱动量)减少。或者，在燃料电池100的内部温度超过了基准温度时，也可以延长进行阴极扫气的时间间隔。而且，也可以设为不进行基于燃料电池100的内部温度的控制变更。
[0174] 若在步骤S410中判断为燃料电池100的内部温度为基准温度以下，则CPU进行使二次电池172的残存容量(SOC)下降的处理(步骤S420)。具体而言，作为燃料电池100的目标电压，维持在微小发电模式下使用的目标电压Vmark，并将目标发电量从在微小发电模式中所使用的目标发电量Pmark1变更为更低的目标发电量Pmark2。即，在输出电压为目标电压Vmark时，以能够实现使得发电量成为目标发电量Pmark2的供给氧量的方式，调节背压阀143的开度(将背压阀143的开度向关闭方向变更，使供给氧量减少)。
[0175] 步骤S420的目标发电量Pmark2例如能够如以下那样根据要使二次电池172的残存容量下降的程度进行设定。即，由于阴极扫气时的燃料电池100的目标电压被预先设定，因此如已述那样取得通常运转模式选择时的IV特性上的动作点的阴极扫气时的发电量也确定。其结果是，能够获知为了将在阴极扫气时发出的剩余的电力向二次电池172充电而需要使充电前的二次电池172的SOC下降至何种程度(目标残存容量)。在此，若将燃料电池100的发电量设为小于车辆辅机及燃料电池辅机的要求负载，则通过从二次电池172输出不足部分，能够使二次电池172的SOC下降。而且，在本实施方式中，步骤S420的处理持续的时间也被预先设定。因此，CPU以如下方式设定步骤S420中的目标发电量Pmark2：将二次电池172的当前的SOC与上述目标残存容量进行比较，考虑来自辅机类的要求负载，在作为上述步骤S420的处理持续的时间而预先设定的时间内，能够使二次电池172的SOC下降为目标残存容量。
[0176] 在步骤S420中进行了SOC下降处理之后，CPU执行阴极扫气处理(步骤S430)。在步骤S430的阴极扫气处理之后，CPU控制变更为微小发电模式(步骤S440)，结束本例程。即，维持目标电压Vmark，并使目标发电量返回微小发电模式的目标发电量Pmark1，以能够实现使得发电量成为目标发电量Pmark1的供给氧量的方式，调节背压阀143的开度和/或压缩器130的驱动量。
[0177] 若这样进行阴极扫气处理，则即使在微小发电模式长时间持续的情况下，也能够抑制由阴极处的生成水引起的已述的各种问题的发生。并且，通过在阴极扫气之前进行二次电池172的SOC下降处理，能够将在阴极扫气时产生的过剩的电力充到二次电池172，毫无障碍地以所希望的时机进行阴极扫气。
[0178] F.变形例：
[0179] ·变形例1：
[0180] 在上述实施方式中，将为了变更向阴极供给的氧量而设于氧供给路的流量调整阀设为设于第二空气流路145的背压阀143，但也可以形成为不同的结构。也可以取代设置在供从燃料电池100排出的氧流动的流路(下游侧流路)的作为节流阀的背压阀143，而通过控制在用于向燃料电池100供给氧的流路(上游侧流路)设置的节流阀的开度来调节供给氧量。或者，也可以通过控制在下游侧流路和上游侧流路这双方设置的节流阀的开度来调节供给氧量。只要设置能够调节向阴极供给的氧量的流量调整阀，就能够进行与实施方式同样的控制。
[0181] 而且，在上述实施方式中，在非发电模式选择时，将压缩器130的驱动量及分流阀144的开阀状态固定并且变更背压阀143的开度，由此以使燃料电池100的OCV成为目标电压Vmark的方式控制供给氧量，但也可以设为不同的结构。例如，也可以通过仅变更背压阀143的开度的方法以外的控制方法，即变更从压缩器130的驱动量(氧导入部导入的氧量)、分流阀144的开阀状态及背压阀143的开度(流量调整阀的开度)中选择的至少一个的方法，来控制供给氧量。
[0182] 而且，在上述实施方式中，在氧供给路设置旁通流路(第三空气流路146)，通过调节分流阀144的开阀状态及背压阀143的开度(流量调整阀的开度)，将压缩器130的供给氧量的下限值以下的氧量向阴极供给，进行间歇运转模式的控制，但也可以设为不同的结构。例如，也可以取代压缩器130而设置能够将间歇运转模式选择时的氧供给量调节成所希望的流量的压缩器，或者除了压缩器130之外还设置这样的压缩器，通过这样的压缩器的驱动量控制来调节供给氧量。即使设为这样的结构，也能够不用测定供给氧量，通过基于电压值Vme和/或发电量Pme来调节供给氧量，由此执行间歇运转模式的处理。
[0183] ·变形例2：
[0184] 在上述实施方式中，在非发电模式的步骤S110中，取得将电池组整体的OCV除以单电池数所得到的平均单电池电压作为电压值Vme，使用该平均单电池电压进行了步骤S130的比较的处理，但也可以设为不同的结构。例如，可以个别地测定构成燃料电池100的各单电池的电压，作为电压值Vme，可以使用最低单电池电压，也可以使用最高单电池电压。在使用最低单电池电压的情况下，从抑制各单电池的电压过度下降而阴极的电极催化剂被过度还原的观点出发是有利的。而且，在使用最高单电池电压的情况下，从抑制各单电池的电压过度上升而阴极的电极催化剂过度溶出的观点出发是有利的。
[0185] 在上述实施方式中，由软件实现的功能及处理的一部分或全部也可以由硬件实现。而且，由硬件实现的功能及处理的一部分或全部也可以由软件实现。作为硬件，可以使用例如集成电路、分立电路、或将这些电路组合的电路模块等各种电路。
[0186] 本发明并不局限于本说明书的实施方式或实施例、变形例，在不脱离其主旨的范围内能够以各种结构实现。例如，用于解决问题的手段一栏记载的各方式中的技术特征所对应的实施方式、实施例、变形例中的技术特征为了解决上述的课题的一部分或全部，或者为了实现上述的效果的一部分或全部，可以适当进行替换和/或组合。而且，该技术特征只要在本说明书中不是作为必须的特征进行说明，就可以适当删除。