车载电源系统发挥功能的结构，具备:接受反应气体(燃料气体、氧化气体)的供给而发电的燃料电池组20;用于将作为氧化气体的空气向燃料电池组20供给的氧化气体供给系统30 ;用于将作为燃料气体的氢气向燃料电池组20供给的燃料气体供给系统40 ;用于对电力的充放电进行控制的电力系统50 ;用于对燃料电池组20进行冷却的冷却系统60 ;以及对系统整体进行控制的控制器(ECU)700
[0049]燃料电池组20是将多个单电池串联地层叠而成的固体高分子电解质型单电池组。在燃料电池组20中，在阳极处产生(I)式的氧化反应，在阴极处产生(2)式的还原反应。作为燃料电池组20整体而产生(3)式的起电反应。
[0050]H2—2H++2e …(I)
[0051 ] (1/2) 0z+2H++2e -H2O- (2)
[0052]H2+(1/2) O2一 H 20…(3)
[0053]在燃料电池组20安装有用于检测燃料电池组20的输出电压的电压传感器71、用于检测发电电流的电流传感器72、以及用于检测单电池电压的单电池电压传感器73。
[0054]氧化气体供给系统30具有向燃料电池组20的阴极供给的氧化气体所流动的氧化气体通路34和从燃料电池组20排出的氧化废气所流动的氧化废气通路36。在氧化气体通路34设有经由过滤器31从大气中取入氧化气体的空气压缩器32、用于对向燃料电池组20的阴极供给的氧化气体进行加湿的加湿器33以及用于调整氧化气体供给量的节流阀35。在氧化废气通路36设有用于调整氧化气体供给压的背压调整阀37和用于在氧化气体(干气体)与氧化废气(湿气体)之间进行水分交换的加湿器33。
[0055]燃料气体供给系统40具有:燃料气体供给源41 ;从燃料气体供给源41向燃料电池组20的阳极供给的燃料气体所流动的燃料气体通路45 ;用于使从燃料电池组20排出的燃料废气向燃料气体通路45返回的循环通路46 ;将循环通路46内的燃料废气向燃料气体通路45进行压力输送的循环栗47 ;以及与循环通路46分支连接的排气排水通路48。
[0056]燃料气体供给源41例如由高压氢罐和/或储氢合金等构成，积存高压(例如，35MPa至70MPa)的氢气。当打开截止阀42时，燃料气体从燃料气体供给源41向燃料气体通路45流出。燃料气体通过调节器43和/或喷射器44减压至例如200kPa左右，向燃料电池组20供给。
[0057]需要说明的是，燃料气体供给源41可以包括由烃系的燃料生成富氢的改性气体的改性器和将由该改性器生成的改性气体蓄压成高压状态的高压气体罐。
[0058]调节器43是将其上游侧压力(一次压)调压成预先设定的二次压的装置，例如由对一次压进行减压的机械式的减压阀等构成。机械式的减压阀具有背压室和调压室分隔隔膜而形成的框体，且具有通过背压室内的背压在调压室内将一次压减压成规定的压力而形成为二次压的结构。
[0059]喷射器44是利用电磁驱动力直接以规定的驱动周期对阀芯进行驱动而从阀座隔离，从而能够调整气体流量和/或气体压的电磁驱动式的开闭阀。喷射器44具备:喷嘴体，具备具有喷射燃料气体等气体燃料的喷射孔的阀座，并将该气体燃料供给引导至喷射孔；阀芯，被收容保持成相对于该喷嘴体能够沿轴线方向(气体流动方向)移动且对喷射孔进行开闭。
[0060]在排气排水通路48配设有排气排水阀49。排气排水阀49按照来自控制器70的指令而工作，由此将循环通路46内的含有杂质的燃料废气和水分向外部排出。通过排气排水阀49的开阀，循环通路46内的燃料废气中的杂质的浓度下降，能够提高在循环系统内循环的燃料废气中的氢浓度。
[0061]经由排气排水阀49排出的燃料废气与在氧化废气通路36中流动的氧化废气混合，由稀释器(未图示)稀释。循环栗47将循环系统内的燃料废气通过电动机驱动向燃料电池组20循环供给。
[0062]电力系统50具备燃料电池组用的转换器(FDC) 51a、蓄电池用的转换器(BDC) 51b、蓄电池52、牵引逆变器53、牵引电动机54及辅机类55。FDC51a承担对燃料电池组20的输出电压进行控制的作用，将向一次侧(输入侧:燃料电池组20侧)输入的输出电压转换(升压或降压)成与一次侧不同的电压值而向二次侧(输出侧:逆变器53侧)输出，而且反之，将向二次侧输入的电压转换成与二次侧不同的电压而向一次侧输出的双方向的电压转换装置。通过基于该FDC51a的电压转换控制，来控制燃料电池组20的动作点(I，V)。
[0063]BDC51b承担对逆变器53的输入电压进行控制的作用，具有例如与FDC51a同样的电路结构。需要说明的是，BDC51b的电路结构不是局限于上述的主旨，可以采用能够进行逆变器53的输入电压的控制的所有结构。
[0064]蓄电池52作为剩余电力的贮藏源、再生制动时的再生能量贮藏源以及与燃料电池车辆的加速或减速相伴的负载变动时的能量缓冲器发挥功能。作为蓄电池52，优选例如镍镉蓄电池、镍氢蓄电池、锂二次电池等二次电池。
[0065]牵引逆变器53例如是以脉冲宽度调制方式驱动的PffM逆变器，按照来自控制器70的控制指令，将从燃料电池组20或蓄电池52输出的直流电压转换成三相交流电压，对牵引电动机54的旋转转矩进行控制。牵引电动机54是用于对车轮56L、56R进行驱动的电动机(例如三相交流电动机)，构成燃料电池车辆的动力源。
[0066]辅机类55是在燃料电池系统10内的各部配置的各电动机(例如栗类等动力源)和/或用于对这些电动机进行驱动的逆变器类、以及各种车载辅机类(例如，空气压缩器、喷射器、冷却水循环栗、散热器等)的总称。
[0067]冷却系统60具备用于使在燃料电池组20内部循环的制冷剂流动的制冷剂通路61、62、63、64、用于压力输送制冷剂的循环栗65、用于在制冷剂与外气之间进行热交换的散热器66、用于切换制冷剂的循环路径的三通阀67、及用于检测燃料电池组20的温度的温度传感器74。在预热运转完成后的通常运转时，以使从燃料电池组20流出的制冷剂在制冷剂通路61、64中流动而由散热器66冷却之后，在制冷剂通路63中流动而再次流入燃料电池组20的方式对三通阀67进行开闭控制。另一方面，在系统刚起动之后的预热运转时，以从燃料电池组20流出的制冷剂在制冷剂通路61、62、63中流动而再次流入燃料电池组20的方式对三通阀67进行开闭控制。
[0068]控制器70是具备CPU、R0M、RAM及输入输出接口等的计算机系统，作为用于对燃料电池系统10的各部分(氧化气体供给系统30、燃料气体供给系统40、电力系统50及冷却系统60)进行控制的控制单元发挥功能。例如，控制器70在接收到从点火开关输出的起动信号IG时，开始燃料电池系统10的运转，以从加速器传感器输出的加速器开度信号ACC和/或从车速传感器输出的车速信号VC等为基础来求出系统整体的要求电力。
[0069]系统整体的要求电力是车辆行驶电力与辅机电力的合计值。辅机电力包含由车载辅机类(加湿器、空气压缩器、氢栗及冷却水循环栗等)消耗的电力、由车辆行驶所需的装置(变速器、车轮控制装置、转向装置及悬架装置等)消耗的电力、配设在乘员空间内的装置(空调装置、照明器具及音频设备等)消耗的电力等。
[0070]并且，控制器70决定燃料电池组20和蓄电池52各自的输出电力的分配，运算发电指令值，并以使燃料电池组20的发电量满足要求发电量Preq的方式控制氧化气体供给系统30及燃料气体供给系统40。而且，控制器70对FDC51a等进行控制而对燃料电池组20的动作点进行控制。控制器70以得到与加速器开度对应的目标车速的方式，例如，作为开关指令，将U相、V相及W相的各交流电压指令值向牵引逆变器53输出，对牵引电动机54的输出转矩及转速进行控制。以下，说明本实施方式的特征之一的预热运转时的燃料电池组20的动作点的决定工艺的概要。
[0071]A-2.动作
[0072]<预热运转时的动作点的决定工艺的概要>
[0073]图2是表示由控制器70执行的预热运转时的动作点的决定工艺的流程图，图3?图6是表示燃料电池系统的预热运转时的运转动作点的变化的概念图。在图3中，LI表示燃料电池的等功率线，L2表示燃料电池的等Q线。
[0074]控制器(决定部)70在决定了图3所示的要求发电量Preq(等功率线LI)和要求发热量Qreq(等Q线L2)之后，基于决定的要求发电量Preq和要求发热量Qreq，决定燃料电池组20的电流目标值Itgt (步骤SI)。在此，关于要求发热量Qreq及要求发电量Preq的决定方法详细叙述的话，控制器70基于从温度传感器74输出的表示燃料电池组