执行预先实验而设定该表。此外，可通过JP 2011-113774A中所述的方法计算逆向扩散水量和伴随水量。
[0055](A3)电流限制过程:图4和5是指示在燃料电池系统100中执行的电流限制过程的程序的流程图。当开启电动汽车(未示出)的点火开关时，在燃料电池系统100中开始电流限制过程。
[0056]如图4中所示，控制单元20基于对应于从加速器位置传感器32获取的检测值的所需输出功率设定目标电流密度(步骤S12)。基于关于先前存储在控制单元20中的燃料电池堆110的W-1特征曲线设定目标电流密度。控制单元20从温度测量单元74获取燃料电池堆110的温度(步骤S14)，并且确定该温度是否低于凝固点(步骤S15)。在该实施例中采取的凝固点为0°C，但是可根据使用燃料电池堆110的条件(空气压力)设定凝固点。在步骤S15中，当确定燃料电池堆110的温度等于或高于凝固点时，控制单元20就终止电流限制过程。
[0057]当控制单元20在步骤S15中确定燃料电池堆110的温度低于冻结温度时，就计算直到燃料电池堆110的温度等于或高于凝固点的时间(步骤S16)。在该实施例中，其中燃料电池堆110的温度等于或高于凝固点的情况称为“超过凝固点”。基于在步骤S14中获取的燃料电池堆110的温度、燃料电池堆110的热容以及在以目标电流密度发电时燃料电池堆110的总发热值，计算直到燃料电池堆110的温度超过凝固点的时间(下面也将其称为“超过凝固点时间”)。在该实施例中，计算凝固点超过时间，并且也可能提前提供指示燃料电池堆110的温度、目标电流密度和凝固点超过时间之间的相应关系的表，并且可能通过参考该表获得凝固点超过时间。
[0058]控制单元20基于在步骤S16中计算的凝固点超过时间以及容许时间表24 (图3)，以凝固点超过时间等于或低于容许时间的方式设定目标电流密度的上限值和下限值(步骤S17)。更具体地，如图3中所示，其中凝固点超过时间和阳极侧容许时间相同的电流密度被设为下限值，并且其中凝固点超过时间和阴极侧容许时间相同的电流密度被设定为上限值。在该实施例中，以凝固点超过时间低于图3中的阳极和阴极曲线的交叉点的方式设计燃料电池10的热容和发热值。
[0059]如图5中所示，控制单元20控制在步骤16中计算的凝固点超过时间是否等于或小于阴极的容许时间(在步骤S12中设定的目标电流密度下)(步骤S18)。在步骤S18中，当确定凝固点超过时间等于或小于阴极的容许时间时，控制单元20以在步骤S12中设定的目标电流密度输出功率的方式控制燃料电池堆110的操作(步骤S20)。另一方面，当确定凝固点超过时间长于阴极的容许时间时(步骤S18为NO)，控制单元20就基于容许时间表降低目标电流密度，并且将目标电流密度设定为步骤S17中设定的上限值。换句话说，控制单元20与所需功率无关地重新设定目标电流密度(步骤S24)。控制单元20控制燃料电池堆110的操作，以便以已经重新设定的目标电流密度输出功率(步骤S20)。在该实施例中，在步骤S24中，目标电流密度被设定为在步骤17中设定的上限值，但是本发明不限于此。例如，可采取以下配置，其中提前设定重新设定目标电流时的降低量A I，并且重复执行重新设定，直到目标电流密度变为低于步骤S17中设定的上限值的某一值，由此将目标电流密度重新设定为低于上限值的某一值。此外，当设定目标电流的上限值和下限值时(步骤S17)，也可基于上限值和下限值适当地设定目标电流密度，例如将其设定为上限值和下限值的中间值，或者通过从上限值减去预定值获得的值。例如，在该实施例中，在步骤S18中，仅确定凝固点超过时间是否等于或小于阴极的容许时间，但是也可确定凝固点超过时间是否等于或小于阴极和阳极两者的容许时间。通常，在步骤S12中设定的目标电流密度高于目标电流密度的上限值，这意味着超过时间将等于或小于阳极的容许时间，假设超过时间等于或小于阴极的容许时间，并且因此足以确定超过时间是否等于或小于阴极的容许时间。
[0060]如图5中所示，控制单元20基于电流测量单元71的测量值确定电流密度是否已经减小(步骤S22)。这是因为以凝固点或低于凝固点在燃料电池堆110中发电时，由于发电而产生的水冻结，由此阻碍反应气体扩散，并且电流密度下降。在步骤S22中，当确定电流密度未下降时，控制单元20从温度测量单元74获取燃料电池堆110的温度，并且确定该温度是否已经超过凝固点(步骤S30)。当在步骤S30中确定该温度已经超过了凝固点时，控制单元20就终止电流限制过程。
[0061]在步骤S22中，当确定电流密度已经下降时，控制单元20就参考容许时间表24，并且确定凝固点超过时间是否等于或小于阳极的容许时间(在下降电流密度下)(步骤S26)。这是因为，当电流密度低时，逆向扩散的水量增大，并且因此流入阳极侧催化剂层13a的水量增大，并且容许时间变短。在步骤S26中，当确定凝固点超过时间等于或小于阳极容许时间时，控制单元20前进至步骤S30。在步骤S26中，当确定凝固点超过时间大于阳极容许时间(步骤S26为NO)时，控制单元20基于容许时间表24增大目标电流密度，将目标电流密度设定为步骤S17中设定的下限值(重新设定目标电流密度)，并且控制燃料电池堆110的操作，以便实现重新设定的目标电流密度(步骤S28)。当燃料电池堆110的温度已经超过凝固点时，控制单元20就终止电流限制过程，并且基于所需功率具体实施对燃料电池堆110操作的正常控制。在该实施例中，在步骤S28中，目标电流密度被设定为在步骤S17中设定的下限值，但是本发明不限于此。例如，目标电流密度也可被设定为在步骤S17中设定的上限值。通过采用这种配置，可能在调节流入阳极侧催化剂层13a的流入水量的同时获得相对大的输出电流。此外，也可能与步骤S24类似地设定增大范围，或者设定步骤S17中的值。
[0062]在步骤S30中，当燃料电池堆110的温度低于凝固点时，控制单元20就返回至步骤S22。换句话说，存在步骤S22、S26、S28、S30重复的可能性，直到燃料电池堆110的温度超过凝固点。在步骤S28中，目标电流密度在步骤S17中设定的目标电流密度的上限值和下限值的范围内增大。因此，目标电流密度不无止境地增大。
[0063]即使已经在步骤S18中确定凝固点超过时间是否等于或小于阳极的容许时间，也期望在步骤S26中再次确定凝固点超过时间是否等于或小于阳极的容许时间。原因在于，当发电表面积由于流入电极催化剂层的水冻结而减小，并且输出电流密度变得低于目标电流密度时，即使超过时间在步骤S18中等于或小于阳极的容许时间，也存在超过时间在降低的输出电流密度下将不等于且不小于容许时间的可能性。
[0064]在电流限制过程中，控制单元20控制电磁阀41、循环栗42、空气压缩机50等等，以便通过调节反应气体的体积流量、反应气体供应期间的回压、输出电压等等，提高或降低输出电流。根据本实施例的燃料电池系统100具有起燃料电池10的辅助电源作用的二次电池(未示出)，并且如上所述，当导致燃料电池堆110以低于与负荷所要求的输出对应的输出电流的输出电流发电时，通过二次电池补偿关于输出要求的输出不足。例如，二次电池由可再充电锂离子电池构成。
[0065]图6是示出当具体实施电力限制过程时燃料电池堆的输出电流时间变化的示意图。如图6中所示，在根据该实施例的燃料电池系统100中，将燃料电池堆110的输出电流控制为处于目标电流的上限值和下限值之间，直到燃料电池堆110的温度变为等于或高于凝固点。
[0066](A4)实施例的效果:在根据该实施例的燃料电池系统100中，以到阳极侧催化剂层13a的流入水量不超过容许量的方式调节目标电流密度。因此，防止流入阳极侧催化剂层13a的水溢流并且积聚在电解质隔膜12和阳极侧催化剂层13a之间。结果，当低于凝固点启动燃料电池时，可能抑制由于伴随电解质隔膜12和阳极侧催化剂层13a之间积聚的水冻结的现象(诸如冻胀)导致的阳极侧催化剂层13a与电解质隔膜12分离。由于根据该实施例的燃料电池系统100被形成为不包括加湿器以对反应气体加湿，并且由于电解质隔膜12具有小厚度，所以逆向扩散水的量大，并且倾向于在阳极侧上发生水的积聚。因此，认为通过执行上述电流限制过程获得抑制阳极侧催化剂层13a破裂的显著效果。
[0067]此外，在根据该实施例的燃料电池系统100中，也通过考虑阴极侧流入水量而设定目标电流密度。更特别地，以流入阴极侧催化剂层13c的水量不超过容许量的方式调节目标电流密度。因此，当低于凝固点启动燃料电池时，可能与阳极侧类似地抑制阴极侧催化剂层13c与电解质隔膜12分离。
[0068]B:变型:本发明不限于上述实施例，并且不偏离本发明的本质，能够以各种方式具体实施；例如，也可能存在诸如以下变型。
[0069](BI)第一变型:在上述实施例中，通过考虑阳极侧流入水量和阴极侧流入水量两者设定目标电流密度，但是也可通过仅考虑阳极侧流入水量设定目标电流密度。换句话说，可仅基于阳极侧的容许时间表设定目标电流密度。即使采用这种配置，也可能抑制阳极侧催化剂层13a与电解质隔膜12的分离。
[0070](B2)第二变型:在上述实