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(I)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…(I)
[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(I)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，循环栗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，S卩，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。S卩，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Ai?A 4这4个坐标图，并且按照A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(Vrc)相同，向燃料电池100供给的氧量越少，则输出电流⑴?I 4)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(Vrc)，则输出电流成为1卩相对于此，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(Vrc)，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Vrc且输出电流为O至I i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。
[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I?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I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SlOO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0CV。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。S卩，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