燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法
【专利摘要】燃料电池系统具备与燃料电池连接的负载以及控制器。控制器实施以下IV估计处理：在燃料电池的暖机时调整向负载供给的供给电力来将燃料电池的输出电流改变规定幅度，基于在改变的期间检测出的至少两组输出电流值和输出电压值来估计燃料电池的IV特性。而且，控制器在IV估计处理的实施过程中基于燃料电池的输出来停止IV估计处理的实施。
【专利说明】
燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法。
【背景技术】
[0002]作为燃料电池系统，存在如下的燃料电池系统:使燃料电池的输出电流产生振幅，基于此时的输出电流值和输出电压值来估计IV特性(参照JP2000-357526A)。
【发明内容】
[0003]在燃料电池系统启动后，通过将燃料电池的发电电力供给到负载来利用自身发热使燃料电池暖机，例如在燃料电池的IV特性变为期望的IV特性后发出车辆的行驶允许。因此，正在研究以下技术:估计暖机过程中的燃料电池的IV特性，在估计出的IV特性变为期望的IV特性的时间点发出车辆的行驶允许，由此尽可能早地发出车辆的行驶允许。
[0004]在此，为了确保IV特性的估计精度，需要以固定以上的电流幅度改变燃料电池的输出电流并基于此时的输出电流值和输出电压值来估计IV特性。
[0005]然而，在暖机过程中改变燃料电池的输出电流时，存在无法确保IV特性的估计所需的电流幅度的情况、燃料电池自身的发电特性变差的担忧。
[0006]本发明是着眼于这种问题而完成的，其目的在于提供一种避免由于改变燃料电池的输出电流而引起所估计的发电特性变差的燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法。
[0007]根据本发明的某个方式，提供一种向燃料电池供给负极气体和正极气体来使该燃料电池发电的燃料电池系统。该燃料电池系统具备与燃料电池连接的负载，使电流电压估计单元实施，该电流电压估计单元在燃料电池的暖机时调整向负载供给的供给电力来将燃料电池的输出电流改变规定幅度，基于在改变的期间检测出的至少两组输出电流值和输出电压值来估计燃料电池的IV特性。而且，在电流电压估计单元的实施过程中基于燃料电池的输出来停止电流电压估计单元的实施。
【附图说明】
[0008]图1是说明本发明的第一实施方式的燃料电池的结构的图。
[0009]图2是图1的燃料电池的I1-1I截面图。
[0010]图3是第一实施方式的燃料电池系统的概要图。
[0011]图4是表示燃料电池堆的温度与IV特性的关系的图。
[0012]图5是说明燃料电池系统启动时的燃料电池堆的IV特性的估计方法的图。
[0013]图6A是说明第一实施方式的IV特性的估计控制的流程图。
[0014]图6B是说明第一实施方式的IV特性的估计控制的流程图。
[0015]图7是说明蓄电池要求限制电流计算处理的流程图。
[0016]图8是说明系统要求限制电流计算处理的流程图。
[0017]图9是计算氧分压下降防止要求上限值的图表。
[0018]图10是计算单电池电压下降防止要求上限值的图表。
[0019]图11是计算输出电压下降防止要求上限值的表。
[0020]图12是计算干涸防止要求下限值的表。
[0021]图13是说明最大电流振幅计算处理的流程图。
[0022]图14是表示第一实施方式的IV特性的估计控制的动作的一例的时间图。
[0023]图15是表示本发明的第二实施方式的IV特性的估计控制的动作的另一例的时间图。
[0024]图16A是说明第二实施方式的IV特性的估计控制的流程图。
[0025]图16B是说明第二实施方式的IV特性的估计控制的流程图。
[0026]图17是说明蓄电池要求限制电流计算处理的流程图。
[0027]图18是表示第二实施方式的IV特性的估计控制的动作的一例的时间图。
【具体实施方式】
[0028]下面，参照附图来说明本发明的实施方式。
[0029 ]燃料电池通过用负极(anode)电极(燃料极)和正极(cathode)电极(氧化剂极)将电解质膜夹在中间并向负极电极供给含氢的负极气体(燃料气体)、向正极电极供给含氧的正极气体(氧化剂气体)来进行发电。在负极电极和正极电极这两个电极处进行的电极反应如下。
[0030]负极电极:2?~>4H++4e…(I)
[0031]正极电极:4H++4e+O2—^21^0...(2)
[0032]通过该(I)、(2)的电极反应，燃料电池产生I伏特左右的电动势。
[0033]图1和图2是说明本发明的一实施方式的燃料电池10的结构的图。图1是燃料电池10的概要立体图。图2是图1的燃料电池10的I1-1I截面图。
[0034]燃料电池10构成为在MEA11的表面和背面两面配置负极隔板12和正极隔板13。
[0035]MEA 11具备电解质膜111、负极电极112以及正极电极113 JEA 11在电解质膜111的其中一面具有负极电极112，在另一面具有正极电极113。
[0036]电解质膜111是由氟系树脂形成的质子传导性的离子交换膜。电解质膜111在湿润状态下表现出良好的电传导性。
[0037]负极电极112具备催化剂层112a和气体扩散层112b。催化剂层112a与电解质膜111接触。催化剂层112a由铂或承载有铂等的炭黑粒子形成。气体扩散层112b设置于催化剂层112a的外侧(电解质膜111的相反侧)，与负极隔板12接触。气体扩散层112b由具有足够的气体扩散性和导电性的构件形成，例如由碳布形成，该碳布是用由碳纤维形成的线织成的。
[0038]正极电极113也与负极电极112同样地具备催化剂层113a和气体扩散层113b。
[0039]负极隔板12与气体扩散层112b接触。负极隔板12具有用于向负极电极112供给负极气体的多个槽状的负极气体流路121。
[0040]正极隔板13与气体扩散层113b接触。正极隔板13具有用于向正极电极113供给正极气体的多个槽状的正极气体流路131。
[0041]在负极气体流路121中流动的负极气体和在正极气体流路131中流动的正极气体相互平行地流向相反方向。也可以相互平行地流向相同方向。
[0042]在将这种燃料电池10用作汽车用动力源的情况下，由于所要求的电力大，因此作为将数百块燃料电池层叠而得到的燃料电池堆I来使用。然后，构成向燃料电池堆I供给负极气体和正极气体的燃料电池系统100，取出用于驱动车辆的电力。
[0043](第一实施方式)
[0044]图3是本发明的第一实施方式的燃料电池系统100的概要图。
[0045]燃料电池系统100具备燃料电池堆1、正极气体供排装置2、负极气体供排装置3、堆冷却装置4、电力系统5以及控制器6。
[0046]燃料电池堆I是层叠数百块燃料电池10而得到的，接受负极气体和正极气体的供给，来发出驱动车辆所需的电力。燃料电池堆I具备负极电极侧输出端子Ia和正极电极侧输出端子Ib作为取出电力的端子。
[0047]正极气体供排装置2具备正极气体供给通路21、正极气体排出通路22、过滤器23、气流传感器24、正极压缩机25、正极压力传感器26、水分回收装置(Water RecoveryDevice;以下称为“WRD”。)27以及正极压力调节阀28。正极气体供排装置2向燃料电池堆I供给正极气体，并且将从燃料电池堆I排出的正极排气排出到外部大气。
[0048]正极气体供给通路21是流通向燃料电池堆I供给的正极气体的通路。正极气体供给通路21—端连接于过滤器23，另一端连接于燃料电池堆I的正极气体入口孔。
[0049]正极气体排出通路22是流通从燃料电池堆I排出的正极排气的通路。正极气体排出通路22—端连接于燃料电池堆I的正极气体出口孔，另一端为开口端。正极排气是正极气体与通过电极反应而产生的水蒸气的混合气体。
[0050]过滤器23将取入到正极气体供给通路21的正极气体中的异物去除。
[0051 ]气流传感器24设置于比正极压缩机25更靠上游的正极气体供给通路21。气流传感器24对供给到正极压缩机25并最终供给到燃料电池堆I的正极气体的流量(以下称为“堆供给流量” ο)进行检测。此外，下面，根据需要将该气流传感器24的检测值称为“检测堆供给流里ο
[0052]正极压缩机25设置于正极气体供给通路21。正极压缩机25经由过滤器23将作为正极气体的空气(外部大气)取入到正极气体供给通路21，供给到燃料电池堆I。
[0053]正极压力传感器26设置于正极压缩机25与WRD 27之间的正极气体供给通路21。正极压力传感器26对供给到燃料电池堆I的正极气体的压力(以下称为“正极压力”。)进行检测。此外，下面根据需要将该正极压力传感器26的检测值称为“检测正极压力”。
[0054]WRD 27分别与正极气体供给通路21和正极气体排出通路22连接，回收在正极气体排出通路22中流动的正极排气中的水分，以所回收的该水分来加湿在正极气体供给通路21中流动的正极气体。
[0055]正极压力调节阀28设置于比WRD 27更靠下游的正极气体排出通路22。正极压力调节阀28由控制器6来控制开闭，将供给到燃料电池堆I的正极气体的压力调节为期望的压力。此外，也可以不设置正极压力调节阀28，而设置孔(Orifice)等节流件。
[0056]负极气体供排装置3向燃料电池堆I供给负极气体，并且将从燃料电池堆I排出的负极排气排出到正极气体排出通路22。负极气体供排装置3具备高压罐31、负极气体供给通路32、负极压力调节阀33、负极压力传感器34、负极气体排出通路35、缓冲罐36、放气通路37以及放气阀38。
[0057]高压罐31将要向燃料电池堆I供给的负极气体(氢)保持为高压状态来贮存。
[0058]负极气体供给通路32是用于将从高压罐31排出的负极气体供给到燃料电池堆I的通路。负极气体供给通路32—端与高压罐31连接，另一端与燃料电池堆I的负极气体入口孔连接。
[0059]负极压力调节阀33设置于负极气体供给通路32。负极压力调节阀33由控制器6来控制开闭，将供给到燃料电池堆I的负极气体的压力调节为期望的压力。
[0060]负极压力传感器34设置于比负极压力调节阀33更靠下游的负极气体供给通路32，对供给到燃料电池堆I的负极气体的压力(以下称为“负极压力”。)进行检测。在本实施方式中，将该负极压力用作从燃料电池堆I到缓冲罐36为止的负极系统内的压力。下面，根据需要将该负极压力传感器34的检测值称为“检测负极压力”。
[0061]负极气体排出通路35—端连接于燃料电池堆I的负极气体出口孔，另一端连接于缓冲罐36 ο电极反应中未被使用的剩余的负极气体与包含从正极气体流路131向负极气体流路121透过来的氮、水分(生成水、水蒸气)等的惰性气体的混合气体(以下称为“负极排气” ο)被排出到负极气体排出通路35。
[0062]缓冲罐36暂时蓄积通过负极气体排出通路35流过来的负极排气。积存在缓冲罐36中的负极排气在放气阀38被打开时通过放气通路37排出到正极气体排出通路22。
[0063]放气通路37—端连接于负极气体排出通路35，另一端连接于正极气体排出通路22。
[0064]放气阀38设置于放气通路37。放气阀38由控制器6来控制开闭，对从负极气体排出通路35排出到正极气体排出通路22的负极排气的流量(以下称为“旁路流量”。)进行控制。在下面的说明中，根据需要将打开放气阀38来向正极气体排出通路22排出负极排气的情况称为“放气”。
[0065]经由负极气体排出通路35排出到正极气体排出通路22的负极排气在正极气体排出通路22内与正极排气相混合后排出到燃料电池系统100的外部。负极排气中含有电极反应中未使用的剩余的氢，因此通过与正极排气相混合后排出到燃料电池系统100的外部，使得该排出气体中的氢浓度为预先决定的规定浓度以下。
[0066]堆冷却装置4是对燃料电池堆I进行冷却以将燃料电池堆I保持为适于发电的温度的装置。堆冷却装置4具备冷却水循环通路41、散热器42、旁路通路43、三通阀44、循环栗45、PTC加热器46、A 口水温传感器47以及出口水温传感器48。
[0067]冷却水循环通路41是循环用于冷却燃料电池堆I的冷却水的通路，一端连接于燃料电池堆I的冷却水入口孔，另一端连接于燃料电池堆I的冷却水出口孔。
[0068]散热器42设置于冷却水循环通路41。散热器42对从燃料电池堆I排出的冷却水进行冷却。
[0069]旁路通路43的一端连接于冷却水循环通路41，另一端连接于三通阀44，使得冷却水能够绕过散热器42而进行循环。
[0070]三通阀44设置于比散热器42更靠下游侧的冷却水循环通路41。三通阀44根据冷却水的温度来切换冷却水的循环路径。具体地说，在冷却水的温度高于规定温度时，以使从燃料电池堆I排出的冷却水经由散热器42再次供给到燃料电池堆I的方式切换冷却水的循环路径。反之，在冷却水的温度低于规定温度时，以使从燃料电池堆I排出的冷却水不经由散热器42而流过旁路通路43来再次供给到燃料电池堆I的方式切换冷却水的循环路径。
[0071 ] 循环栗45设置于比三通阀44更靠下游侧的冷却水循环通路41，使冷却水循环。
[0072]PTC加热器46设置于旁路通路43 WTC加热器46在燃料电池堆I暖机时被通电，使冷却水的温度上升。
[0073]入口水温传感器47设置于燃料电池堆I的冷却水入口孔附近的冷却水循环通路。入口水温传感器47对流入到燃料电池堆I的冷却水的温度(以下称为“入口水温”。)进行检测。
[0074]出口水温传感器48设置于燃料电池堆I的冷却水出口孔附近的冷却水循环通路。出口水温传感器48对从燃料电池堆I排出的冷却水的温度(以下称为“出口水温”。)进行检测。
[0075]在本实施方式中，入口水温和出口水温的平均水温被用作燃料电池堆I内的温度(以下称为“堆温度”。)。
[0076]电力系统5具备电流传感器51、电压传感器52、行驶马达53、逆变器54、蓄电池55以及DC/DC转换器56。
[0077]电流传感器51检测从燃料电池堆I取出的电流(以下称为“输出电流”。)。
[0078]电压传感器52检测负极电极侧输出端子Ia与正极电极侧输出端子Ib之间的端子间电压(以下称为“输出电压”。)。电压传感器52检测构成燃料电池堆I的每块燃料电池10的电压(以下称为“单电池电压”。)，并检测燃料电池10的总电压作为输出电压。此外，也可以检测每多块燃料电池10的电压(单电池组电压)。
[0079]行驶马达53是在转子埋设永磁体并在定子缠绕定子线圈而成的三相交流同步电动机。行驶马达53具有作为电动机的功能和作为发电机的功能，该作为电动机的功能是从燃料电池堆I和蓄电池55接受电力的供给来进行旋转驱动，该作为发电机的功能是在使转子因外力而进行旋转的车辆减速时使定子线圈的两端产生电动势。
[0080]逆变器54例如由IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor:绝缘棚.双极型晶体管)等多个半导体开关构成。逆变器54的半导体开关由控制器6来控制开闭，由此将直流电力变换为交流电力，或者将交流电力变换为直流电力。在使行驶马达53作为电动机而发挥功能时，逆变器54将燃料电池堆I的发电电力与蓄电池55的输出电力的合成直流电力变换为三相交流电力来供给到行驶马达53。另一方面，在使行驶马达53作为发电机而发挥功能时，逆变器54将行驶马达53的再生电力(三相交流电力)变换为直流电力来供给到蓄电池55。
[0081]对蓄电池55充入燃料电池堆I的发电电力(输出电流X输出电压)的剩余部分和行驶马达53的再生电力。充入到蓄电池55的电力根据需要被供给到正极压缩机25等辅机类和行驶马达53。
[0082 ] DC/DC转换器56是使燃料电池堆I的输出电压升降的双向性的电压变换机。通过利用DC/DC转换器56对燃料电池堆I的输出电压进行控制，来控制燃料电池堆I的输出电流，进而控制发电电力。
[0083]控制器6由具备中央运算装置(CPU)、只读存储器(R0M)、随机存取存储器(RAM)以及输入输出接口(I/o接口)的微计算机构成。
[0084]除了来自前述的气流传感器24等的信号以外，来自检测加速踏板的踏下量(以下称为“加速操作量”。)的加速行程传感器61、检测蓄电池55的充电量的SOC传感器62、检测蓄电池65的温度的蓄电池温度传感器63等用于检测燃料电池系统100的运转状态的各种传感器的信号也被输入到控制器6。
[0085]控制器6基于燃料电池系统100的运转状态来计算燃料电池堆I的目标输出电流。具体地说，基于行驶马达53的要求电力、正极压缩机25等辅机类的要求电力、蓄电池55的充放电要求、暖机要求等来计算目标输出电流。然后，控制器6通过DC/DC转换器56来控制燃料电池堆I的输出电压，使得燃料电池堆I的输出电流为目标输出电流。
[0086]另外，控制器6以使电解质膜111的湿润度(含水率)变为适于发电的湿润度的方式控制正极压缩机25、循环栗45等。具体地说，例如通过交流阻抗法等来计算与电解质膜111的湿润度之间具有相关关系的燃料电池堆I的内部阻抗(High Frequency Resistance;以下称为“HFR”。)。然后，以使HFR为目标HFR的方式控制正极压缩机25、循环栗45等。HFR越小则电解质膜111的湿润度越高。此外，在本实施方式中，将目标HFR设为预先通过实验等决定的适于发电的规定值。
[0087]图4是表示燃料电池堆I的温度与燃料电池堆I的电流电压特性(以下称为“IV特性”。)的关系的图。在图4中，以实线示出的IV特性是燃料电池堆I的暖机完成后的IV特性(以下称为“基准IV特性”。)。
[0088]如图4所示，燃料电池堆I的IV特性根据燃料电池堆I的温度而变化，燃料电池堆I的温度越低，则从燃料电池取出相同电流值的输出电流时的输出电压越低。即，燃料电池堆I的温度越低时，燃料电池堆I的发电效率下降得越多。
[0089]若在燃料电池堆I的发电效率下降的状态下允许车辆行驶，则存在以下担忧:当在行驶时行驶马达53的要求电力变大而燃料电池堆I的输出电流增加时，燃料电池堆I的输出电压低于系统最低电压Vmin。在此，系统最低电压Vmin是预先通过实验等而设定的电压值，是当燃料电池堆I的输出电压低于系统最低电压Vmin时对行驶马达53的驱动产生障碍的电压值。在本实施方式中，在输出电压低于系统最低电压Vmin时，控制器6作为故障安全而停止燃料电池系统100的运转。即，控制器6构成在燃料电池堆I的输出电压为系统最低电压Vmin(第二规定值)以下时使燃料电池系统100停止的系统停止单元。
[0090]因而，在燃料电池系统100启动后，需要在对燃料电池堆I进行暖机的同时，确认与燃料电池堆I的温度上升相应地时时刻刻变化的IV特性已变为即使驱动行驶马达53、燃料电池堆I的输出电压也不会低于系统最低电压VmiJ^IV特性，来发出车辆的行驶允许。以图4来说，需要确认已变为燃料电池堆I的输出电流成为行驶允许电流时的输出电压不低于系统最低电压Vmin的IV特性，来发出车辆的行驶允许。行驶允许电流是将能够驱动行驶马达53来使车辆平稳地起步或行驶的输出电流的最低值与规定的余量相加而得到的值，是预先通过实验等而设定的值。
[0091]然而，与燃料电池堆I连接的电气部件(负载)中的在未发出行驶允许的暖机时能够通电的电气部件限于除行驶马达53以外的正极压缩机25、PTC加热器46等辅机类以及蓄电池55。也就是说，在未发出行驶允许的暖机时，无法从燃料电池堆I取出辅机类和蓄电池55所能流通的电流以上的输出电流。
[0092]因而，未发出行驶允许的暖机时的输出电流的上限值(以下“行驶允许前上限电流”)为将辅机所能流通的电流(以下称为“辅机消耗电流”。)与蓄电池55所能流通的电流相加而得到的值，而该行驶允许前上限电流为小于行驶允许电流的值。
[0093]因此，在未发出行驶允许的暖机时，无法从燃料电池堆I取出行驶允许电流，因此无法实际判定从燃料电池堆I取出行驶允许电流时的输出电压是否低于系统最低电压Vmin。
[0094]因此，在本实施方式中，在燃料电池系统100启动后，在对燃料电池堆I进行暖机的同时估计燃料电池堆I的IV特性，在估计出的IV特性变为即使驱动行驶马达53、燃料电池堆I的输出电压也不会低于系统最低电压Vm i n的规定的IV特性的时间点，发出车辆的行驶允许。
[0095]图5是说明燃料电池系统100启动时的燃料电池堆I的IV特性的估计方法的图。在图5中，实线表示基准IV特性。虚线表示未发出行驶允许的暖机中的某个时间点的实际的IV特性(以下称为“实际IV特性” ο)。
[0096]在未发出行驶允许的暖机时，仅能够使输出电流增大到行驶允许前上限电流。因此，无法实际检测行驶允许前上限电流以上的区域中的实际IV特性。
[0097]在此，实验证明:未发出行驶允许的暖机中的某个时间点的实际输出电流Ir和此时的基准电压(IV特性为基准IV特性的情况下实际应该检测出的电压)Vb与实际输出电压Vr的电压差AV之间的关系能够如以下的(3)式那样近似为一次函数。
[0098]Δν=ΑΧ?Γ+Β...(3)
[0099]因而，只要使输出电流在到行驶允许前上限电流为止的区间内变动、并分别计算至少任意2点的实际输出电流Irl、Ir2所对应的基准电压Vbl、Vb2以及实际输出电压Vrl、Vr2，就能够计算出(3)式的斜率A和截距B。其结果，基于(3)式，能够计算出行驶允许前上限电流以上的区域的任意的输出电流下的输出电压，因此，能够如图5中点划线所示那样估计出行驶允许前上限电流以上的区域中的实际IV特性。
[0100]此外，如图5所示，在输出电流变为IV估计精度确保要求下限电流Imin之前，因活化极化引起的压降大，输出电压的变动相对于输出电流的变动相对较大，因此近似精度下降。也就是说，在输出电流变为IV估计精度确保要求下限电流Imin之前，实际输出电流Ir与电压差A V之间的关系无法近似为一次函数。因此，在本实施方式中，使输出电流在IV估计精度确保要求下限电流Imin到行驶允许前上限电流为止的区间(以下称为“数据获取区域”。)内以固定量以上的振幅变动，来获取多组上述的3个参数(实际输出电流、基准电压以及实际输出电压)，通过最小二乘法来计算(3)式的斜率A和截距B。此外，使输出电流以固定量以上的振幅变动是由于，获取的参数的数量越多则估计精度提高得越多。
[0101]另外，在使输出电流在数据获取区域内变动来获取此时的基准电压和实际输出电压的数据的情况下，考虑了一边使输出电流增加一边获取数据的方法和一边使输出电流下降一边获取数据的方法。在暖机中IV特性逐渐恢复，因此在基于一边使输出电流上升一边获取到的参数来计算(3)式的系数A和截距B的情况下，估计IV特性趋向于变为相比于实际IV特性更接近基准IV特性的IV特性。若基于这种估计IV特性来发出行驶允许，则存在在使输出电流上升到行驶允许电流时低于最低电压的担忧。因此，在本实施方式中，基于一边使输出电流下降一边获取到的参数来估计IV特性。
[0102]这样，为了在未发出行驶允许的暖机中高精度地估计IV特性，需要使输出电流在IV估计精度确保要求下限电流Imin到行驶允许前上限电流之间以固定量以上的振幅变动。
[0103]在此，在暖机中，为了利用自身发热来促进燃料电池堆I的暖机，使辅机消耗电流尽量大。因此，当在估计IV特性时使输出电流变动时，期望的是尽量使输出电流不低于该暖机用的辅机消耗电流。因此，在本实施方式中，当在估计IV特性时使输出电流变动时，基本上是在使输出电流上升到比辅机消耗电流大的IV特性估计用的输出电流之后，使输出电流从此下降来获取IV估计所需的数据。
[0104]然而，在暖机中IV特性尚未达到基准IV特性，发电不稳定，因此若使输出电流从为了暖机用而设定得大的辅机消耗电流进一步上升，则存在输出电压大幅下降的担忧。其结果，存在输出电压低于系统最低电压Vmin的担忧。并且，存在以下担忧:燃料电池堆I的输出电压在运转燃料电池系统100时低于所需的规定的最低电压，必须停止燃料电池系统100。
[0105]因此，在本实施方式中，在使输出电流上升以估计IV特性的情况下，在输出电压变为比系统最低电压Vmin高的规定电压V1以下时，使输出电流暂时恢复为辅机消耗电流，在经过规定时间后再次使输出电流上升以估计IV特性。
[0106]图6A和图6B是说明在暖机中实施的本实施方式的IV特性的估计控制的流程图。
[0107]在步骤SI中，控制器6将燃料电池堆I的目标输出电流设定为规定的暖机用目标电流Iwu，使输出电流上升到暖机用目标电流Iwu。暖机用目标电流Iwu是根据在暖机中能够驱动的辅机类的消耗电流而决定的值。在本实施方式中，为了利用燃料电池堆I的自身发热促进暖机，使暖机中的辅机类的消耗电流尽量大，使暖机用目标电流Iwu大。此外，由控制器6执行的步骤SI的处理与暖机单元对应，该暖机单元在燃料电池堆I的暖机时，以使输出电流为规定的暖机用目标电流的方式调整向作为负载的辅机类供给的供给电力来使燃料电池堆I暖机。
[0108]在步骤S2中，控制器6判定输出电流是否已上升到暖机用目标电流I?。若输出电流已上升到暖机用目标电流I?，则控制器6进行步骤S3的处理。另一方面，若输出电流未上升到暖机用目标电流I?，则控制器6返回到步骤SI的处理，继续使输出电流上升到暖机用目标电流Iwu。
[0109]在步骤S3中，控制器6使计数计时器启动。
[0110]在步骤S4中，控制器6判定使计数计时器启动后的经过时间(以下称为“计数值”ο)是否已变为IV估计开始允许阈值Tl以上。IV估计开始允许阈值Tl的初始值被设定为零。若计数值为IV估计开始允许阈值Tl以上，则控制器6进行步骤S5的处理。另一方面，若计数值小于IV估计开始允许阈值Tl，则控制器6进行步骤S4的处理直到计数值变为IV估计开始允许阈值Tl以上为止。
[0111]在步骤S5中，控制器6使计数计时器停止，并且使计数值恢复为零。
[0112]在步骤S6中，控制器6实施蓄电池要求限制电流计算处理。该处理是计算根据蓄电池55的状态而设定的输出电流的上限值(以下称为“蓄电池要求上限电流和下限值(以下称为“蓄电池要求下限电流Ibl”。)的处理。参照图7的流程图来说明蓄电池要求限制电流计算处理的详情。
[0113]图7是说明蓄电池要求限制电流计算处理的流程图。
[0114]在步骤S61中，控制器6基于蓄电池充电量和蓄电池温度来计算能够从蓄电池55取出的电流的最大值(以下称为“可放电电流值”。)和蓄电池55所能流通的电流的最大值(以下称为“可充电电流值”。)。
[0115]在步骤S62中，控制器6计算将暖机用目标电流I?与可充电电流值相加而得到的电流值来作为蓄电池要求上限电流Ibh。蓄电池要求上限电流Ibh是如下的电流值:若输出电流变得大于此值，则存在蓄电池55变为过充电状态而使蓄电池55劣化的担忧。
[0116]在步骤S63中，控制器6计算从暖机用目标电流I?减去可放电电流值而得到的电流值作为蓄电池要求下限电流Ibl。蓄电池要求下限电流Ibl是如下的电流值:若输出电流变得小于此值，则存在蓄电池55变为过放电状态而使蓄电池55劣化的担忧。
[0117]下面，再次返回到图6A的流程图来说明IV特性的估计控制。
[0118]在步骤S7中，控制器6实施系统要求限制电流计算处理。该处理是计算根据燃料电池系统100的运转状态而设定的输出电流的上限值(以下称为“系统要求上限电流ISH”。)和下限值(以下称为“系统要求下限电流Isl”。)的处理。即，由控制器6执行的处理与基于燃料电池系统100的运转状态来设定输出电流的上限值和下限值中的至少一方的限制值设定单元对应。参照图8的流程图来说明系统要求限制电流计算处理的详情。
[0119]图8是说明系统要求限制电流计算处理的流程图。
[0120]在步骤S71中，控制器6参照图9的图表，基于检测正极压力、检测堆温度以及检测堆供给流量来计算氧分压下降防止要求上限值。氧分压下降防止要求上限值是在供给到燃料电池堆I的正极气体的流量为检测堆供给流量的情况下可以从燃料电池堆I取出的输出电流的最大值。若取出比氧分压下降防止要求上限值大的电流，则存在以下担忧:相对于正极气体的供给量，氧消耗量变得过多，正极气体流路131内的氧分压下降，输出电压大幅下降。
[0121]在步骤S72中，控制器6参照图10的图表，基于平均单电池电压和最低单电池电压来计算单电池电压下降防止要求上限值。单电池电压下降防止要求上限值是用于避免单电池电压低于预先设定的规定的单电池电压下限阈值的输出电流的最大值。若在单电池电压下降到比单电池电压下限阈值低的状态下继续发电，则存在燃料电池10变为过热状态等而燃料电池10劣化的担忧。
[0122]在步骤S73中，控制器6参照图11的表，基于输出电压来计算输出电压下降防止要求上限值。输出电压下降防止要求上限值是用于避免输出电压低于预先设定的输出电压下限阈值的输出电流的最大值。若在输出电压下降到比输出电压下限阈值低的状态下增大输出电流，则存在输出电压大幅下降或使燃料电池10劣化的担忧。
[0123]在步骤S74中，控制器6计算氧分压下降防止要求上限值、单电池电压下降防止要求上限值以及输出电压下降防止要求上限值中的最小的值来作为系统要求上限电流Ish。
[0124]在步骤S75中，控制器6参照图12的表，基于HFR来计算干涸防止要求下限值。干涸防止要求下限值是为了防止干涸现象的产生而设定的输出电流的下限值，该干涸现象是由于电解质膜111干燥而发电效率下降的现象。
[0125]在步骤S76中，控制器6计算干涸防止要求下限值和预先通过实验等决定的规定的高电位劣化防止要求下限值中较大的一方来作为系统要求下限电流Isl。高电位劣化防止要求下限值是为了防止产生高电位劣化现象而设定的输出电流的下限值，该高电位劣化现象是当单电池电压变为高电位时电极催化剂层的催化剂被氧化膜覆盖而发电效率下降的现象。
[0126]下面，再次返回到图6A的流程图来说明IV特性的估计控制。
[0127]在步骤S8中，控制器6实施输出电流的振幅(以下称为“电流振幅”。)的最大值(以下称为“最大电流振幅”。)A Imax的计算处理。参照图13的流程图来说明该最大电流振幅计算处理的详情。
[0128]图13是说明最大电流振幅计算处理的流程图。
[0129]在步骤S81中，控制器6计算在IV估计时使输出电流产生振幅时的输出电流的上限值(以下称为“IV估计上限电流Icl”。)。具体地说，控制器6计算蓄电池要求上限电流Ibh和系统要求上限电流Ish中的较小的一方来作为IV估计上限电流Icl。
[0130]在步骤S82中，控制器6计算在IV估计时使输出电流产生振幅时的输出电流的下限值(以下称为“IV估计下限电流1。2”。)。具体地说，计算蓄电池要求下限电流Ii系统要求下限电流以及IV估计精度确保要求下限电流Imin中的最大的电流来作为IV估计下限电流
I c2 ο
[0131]在步骤S83中，控制器6计算IV估计上限电流1^与1￥估计下限电流1。2的差值来作为最大电流振幅Δ Imax。
[0132]下面，再次返回到图6的流程图来说明IV特性的估计控制。
[0133]在步骤S9中，控制器6判定最大电流振幅△Imax是否为确保IV特性的估计精度所需的规定的电流振幅A I以上。若最大电流振幅A Imax为电流振幅A I以上，则控制器6进行步骤SlO的处理。另一方面，若最大电流振幅Δ Imax小于电流振幅Δ I，则控制器6返回到步骤S6的处理。
[0134]在步骤S1中，控制器6将燃料电池堆I的目标输出电流设定为IV估计上限电流Icl来开始IV估计处理，使输出电流从暖机用目标电流I?向IV估计上限电流Icl上升。由控制器6执行的IV估计处理与电流电压估计单元对应，该电流电压估计单元在燃料电池堆I暖机时调整向作为负载的辅机类供给的供给电力来使燃料电池堆I的输出电流以规定幅度产生振幅，基于在产生振幅的期间检测出的至少两组输出电流值和输出电压值来估计燃料电池堆I的IV特性。
[0135]在步骤S11中，控制器6判定输出电流是否已上升到IV估计上限电流I。若输出电流已上升到IV估计上限电流Icl，则控制器6进行步骤S18的处理。另一方面，若处于使输出电流向IV估计上限电流Icl上升的中途，则控制器6进行步骤S12的处理。
[0136]在步骤S12中，控制器6判定输出电压是否为规定电SV1以下。即，在使输出电流向IV估计上限电流Icl上升的中途判定输出电压是否已下降到规定电压V1。该规定电压V1是比系统最低电压Vmin高的电压值，是为了预防输出电压随着输出电流的上升而下降到系统最低电压Vmin所设定的阈值。此外，由控制器6执行的步骤S12的处理与判断单元对应，该判断单元在电流电压估计单元的实施过程中判断燃料电池堆I的发电状态是否处于能够估计IV特性的良好状态。
[0137]若输出电压已下降到规定电压V1,则控制器6进行步骤S13的处理。另一方面，若输出电压未下降到规定电压V1,则控制器6进行步骤S15的处理。
[0138]此外，在步骤S12中，既可以一并判定最低单电池电压是否为规定单电池电压％以下，也可以取代步骤S12的处理来判定最低单电池电压是否为规定单电池电压V2以下。规定单电池电压V2与将规定电压V1除以单电池总数而得到的值相当。
[0139]在步骤S13中，由于若使输出电流进一步上升则存在输出电压从规定电压V1进一步下降而低于系统最低电压Vmin的担忧，因此控制器6停止IV估计处理。即，在判定为燃料电池堆I的发电状态未处于良好状态的情况下，控制器6停止IV估计处理的实施。具体地说，控制器6将目标输出电流设定为暖机用目标电流I?，使原本向IV估计上限电流Icl上升的输出电流向暖机用目标电流I?下降。此外，由控制器6执行的步骤S13的处理与电流电压估计停止步骤对应，在该电流电压估计停止步骤中，在IV估计处理的实施过程中基于燃料电池堆I的输出电压来停止IV估计处理的实施。
[0140]在步骤S14中，控制器6将IV估计开始允许阈值Tl设定为第一规定值Tml。然后，返回到步骤S3来使计数计时器启动，若计数值为第一规定值Tml以上则重新开始IV估计处理。
[0141]在此，在本实施方式中，将第一规定值Tml设为例如几十秒左右的比较大的值。关于此，能够将在使输出电流向IV估计上限电流I 上升的中途输出电压下降到规定电SV1的情况认为是暖机未进展而实际的IV特性与基准IV特性的偏离大的状态。即，能够认为是燃料电池堆I的暖机尚不充分而IV特性差的状态。
[0142]因而，若在这种状态时不怎么空开间隔地重新开始IV估计处理，则存在以下担忧:输出电压再次下降到规定电压％，必须停止IV估计处理。当开始IV估计处理时，会使输出电流从暖机用目标电流Iwu向IV估计上限电流Ici上升，无法流向辅机类的剩余的电流会流向蓄电池55。因此，若无用地实施好几次IV估计处理，则存在以下担忧:蓄电池充电量增加，蓄电池要求上限电流Ibh逐渐下降，无法确保规定的电流振幅Al。另外，蓄电池55的负担也变大。
[0143]因此，在本实施方式中，在这种状态时空开某种程度的间隔地等待IV特性的恢复后实施IV估计处理。由此，能够防止无用地实施好几次IV估计处理。
[0144]此外，在本实施方式中将第一规定值Tml设为预先决定的固定值，但是也可以设为可变值。例如，也可以基于输出电压变为规定电压V1时的输出电流值来设定第一规定值Tml。在该情况下，期望的是，输出电流值越小时，使第一规定值Tml越大。这是由于，输出电压变为规定电压Vdt的输出电流值越小时，实际的IV特性与基准IV特性的偏离越大，能够判断为处于IV特性差的状态。
[0145]在步骤S15中，控制器6再次计算系统要求上限电流Ish。
[0146]在步骤S16中，控制器6将通过步骤SlO设定的目标输出电流、S卩IV估计上限电流Icl与通过步骤S15计算出的系统要求上限电流Ish的大小进行比较。此外，由控制器6执行的步骤S16的处理与超过判定单元对应，该超过判定单元在通过IV估计处理使输出电流以规定幅度产生振幅的情况下，判定输出电流是否达到上限值(系统要求上限电流Ish)。
[0147]然后，在IV估计上限电流1^大于系统要求上限电流Ish的情况下，控制器6进行步骤S17的处理。另一方面，若IV估计上限电流Icl为系统要求上限电流Ish以下，则控制器6返回到步骤Sll的处理。即，在判断为燃料电池堆I的发电状态处于良好状态的情况下，控制器6继续IV估计处理的实施。
[0148]在步骤S17中，控制器6停止IV估计处理。具体地说，将目标输出电流设定为暖机用目标电流I?，使原本向IV估计上限电流Icl上升的输出电流向暖机用目标电流I?下降。此夕卜，由控制器6执行的步骤S17的处理与第二电流电压估计停止单元对应，该第二电流电压估计停止单元在判定为输出电流达到上限值(系统要求上限电流Ish)时停止IV估计处理的实施。
[0149]关于在步骤S17中停止IV估计处理，若在使输出电流向IV估计上限电流Icl上升的中途例如系统要求上限电流Ish被更新而下降，则有时IV估计上限电流1^会变得大于系统要求上限电流Ish。在该情况下，若使输出电流超过系统要求上限电流Ish而上升到IV估计上限电流IdJlj存在招致极端的压降、燃料电池的劣化的担忧。因此，不期望使输出电流上升到IV估计上限电流Icl。
[0150]然而，若无法使输出电流上升到IV估计上限电流Icl，则存在无法确保规定的电流振幅A I从而无法确保期望的估计精度的担忧。因此，在这种情况下，返回到步骤S6，再次判定是否能够确保规定的电流振幅A I后实施IV估计处理。
[0151]在步骤S18中，控制器6将从IV估计上限电流Icl减去电流振幅Al而得到的电流值(以下称为“IV估计用负荷降低目标电流ItL”。)设定为燃料电池堆I的目标输出电流。然后，使输出电流从IV估计上限电流工^向^估计用负荷降低目标电流ItL下降。
[0152]在步骤S19中，控制器6在使输出电流下降的期间适当获取前述的3个参数(实际输出电流、基准电压以及实际输出电压)。
[0153]在步骤S20中，控制器6判定输出电流是否已下降到IV估计用负荷降低目标电流ItL。若输出电流已下降到IV估计用负荷降低目标电流ItL，则控制器6进行步骤S24的处理。另一方面，若处于使输出电流向IV估计用负荷降低目标电流ItL下降的中途，则控制器6进行步骤S21的处理。
[0154]在步骤S21中，控制器6再次计算系统要求下限电流Ii
[0155]在步骤S22中，控制器6将通过步骤S18设定的目标输出电流、S卩IV估计用负荷降低目标电流ItL与通过步骤S21计算出的系统要求下限电流Isl的大小进行比较。然后，在系统要求下限电流Isl大于IV估计用负荷降低目标电流ItL的情况下，控制器6进行步骤S23的处理。另一方面，若系统要求下限电流Isl为IV估计用负荷降低目标电流ItL以下，则控制器6返回到步骤S19的处理。此外，由控制器6执行的步骤S22的处理与超过判定单元对应，该超过判定单元在通过IV估计处理使输出电流以规定幅度产生振幅的情况下，判定输出电流是否已达到下限值(系统要求下限电流Isl)。
[0156]在步骤S23中，控制器6停止IV估计处理。具体地说，将目标输出电流设定为暖机用目标电流I?，向暖机用目标电流I?控制原本向IV估计用负荷降低目标电流Ia下降的输出电流。此外，由控制器6执行的步骤S23的处理与第二电流电压估计停止单元对应，该第二电流电压估计停止单元在判定为输出电流达到下限值(系统要求下限电流I s L)时停止IV估计处理的实施。
[0157]关于在步骤S23中停止IV估计处理，存在以下情况:在使输出电流向IV估计用负荷降低目标电流ItL下降的中途例如系统要求下限电流被更新而增加，系统要求下限电流Isl变得大于IV估计用负荷降低目标电流ItL。若在该情况下使输出电流下降到比系统要求下限电流Isl还低，则存在产生干涸现象、高电位劣化现象的担忧。因此，不期望使输出电流下降到IV估计用负荷降低目标电流ItL。
[0158]然而，若无法使输出电流下降到IV估计用负荷降低目标电流ItL，则存在无法确保规定的电流振幅A I从而无法确保期望的估计精度的担忧。因此，在这种情况下返回到步骤S6，再次判定是否能够确保规定的电流振幅△ I后开始IV估计处理。
[0159]在步骤S24中，控制器6结束参数的获取。
[0160]在步骤S25中，控制器6将目标输出电流设定为暖机用目标电流I?，向暖机用目标电流ι?控制输出电流。
[0161]在步骤S26中，控制器6基于所获取到的多个参数群来估计IV特性。这样，在步骤SI至步骤S26的一系列处理中控制器6实施IV估计处理。
[0162]此外，由控制器6执行的步骤SI至步骤S26的一系列处理与电流电压估计步骤对应，在该电流电压估计步骤中，在燃料电池堆I暖机时调整向负载供给的供给电力来使燃料电池堆I的输出电流以规定幅度产生振幅，基于在产生振幅的期间检测出的至少两组输出电流值和输出电压值来估计燃料电池堆I的IV特性。
[0163]在步骤S27中，控制器6判定是否能够发出行驶允许。具体地说，控制器6判定所估计出的IV特性是否为即使驱动行驶马达53、燃料电池堆I的输出电压也不会低于系统最低电压Vmin的规定的IV特性。此外，由控制器6执行的步骤27的处理与电流电压特性判定单元对应，该电流电压特性判定单元判定通过IV估计处理估计出的IV特性是否已变为规定的IV特性。
[0164]控制器6在能够发出行驶允许的情况下进行步骤S28的处理，在不能发出行驶允许的情况下进行步骤S29的处理。
[0165]在步骤S28中，控制器6发出行驶允许，结束IV特性的估计控制。
[0166]在步骤S29中，控制器6将IV估计开始允许阈值Tl设定为第二规定值Tm2。然后，返回到步骤S3来使计数计时器启动，若计数值为第二规定值Tm2以上则重新开始IV估计处理。
[0167]在此，在本实施方式中，将第二规定值Tm2设定为例如几秒左右，设为比第一规定值Tml小的值。这是由于，在尽管能够估计IV特性但是不能发出行驶允许的情况下，与输出电压变为规定电压V1以下而停止IV估计处理的情况不同，即使以比较短的间隔重新开始IV估计处理也能够估计IV特性。因此，若以比较短的间隔重新开始IV估计处理，则能够尽早判定可否允许行驶。
[0168]图14是表示本实施方式的IV特性的估计控制的动作的一例的时间图。
[0169]在燃料电池系统100启动后，在时刻tl输出电流被控制为暖机用目标电流Ito(S2中“是”)，当判定出最大电流振幅A Imax为规定的电流振幅△ I以上时(S9中“是”)，控制器6开始IV估计处理。具体地说，将目标输出电流设定为IV估计上限电流Icl，使输出电流从暖机用目标电流I?向IV估计上限电流I cl上升。
[0170]当在时刻t2使输出电流向IV估计上限电流Icl上升的中途输出电压下降到规定电压V.(S11中“否”，S12中“是”)，控制器6停止IV估计处理。具体地说，将目标输出电流设定为暖机用目标电流I?，使原本向IV估计上限电流Icl上升的输出电流向暖机用目标电流Ito下降。
[0171]这样，在使输出电流向IV估计上限电流Icl上升的中途输出电压下降到规定电压％时，能够认为是暖机未进展而IV特性差的状态。因此，控制器6将IV估计开始允许阈值IY设定为比第二规定值Tm2大的第一规定值Tml后使计数计时器启动。
[0172]由此，空开某个程度的间隔后重新开始IV估计处理，因此能够防止无用地实施好几次IV估计处理。
[0173]若在时刻t3从时刻t2起的经过时间变为第一规定值Tml以上(S4中“是”)，则控制器6重新开始IV估计处理。具体地说，将目标输出电流设定为IV估计上限电流Icl，使输出电流从暖机用目标电流I?向IV估计上限电流Icl上升。
[0174]当在时刻t4输出电流上升到IV估计上限电流。时(SII中“是”)，控制器6将目标输出电流设定为IV估计用负荷降低目标电流ItL，从IV估计上限电流工^向^估计用负荷降低目标电流ItL下降。然后，控制器6在使输出电流下降的期间适当获取前述的3个参数(实际输出电流、基准电压以及实际输出电压)。
[0175]当在时刻t5输出电流下降到IV估计用负荷降低目标电流ItL时(S20中“是”)，结束参数的获取，将目标输出电流设定为暖机用目标电流I?。然后，控制器6基于所获取到的参数来估计IV特性，判定是否能够发出行驶允许。
[0176]在判定为不能发出行驶允许的情况下(S27中“否”)，控制器6将IV估计开始允许阈值Tl设定为第二规定值Tm2后使计数计时器启动。
[0177]若在时刻t6从时刻t5起的经过时间变为第二规定值Tm2以上(S4中“是”)，则控制器6重新开始IV估计处理。
[0178]这样，在对IV特性进行估计的结果是判定为不能发出行驶允许时，输出电压不会下降到规定电压％，因此能够认为是暖机进展而实际的IV特性也正在接近基准IV特性的状态。因此，控制器6将IV估计开始允许阈值Tl设定为第二规定值Tm2后使计数计时器启动。
[0179]由此，不怎么空开间隔地重新开始IV估计处理，因此能够缩短到接下来判定可否允许行驶为止的时间，从而能够尽早判定可否允许行驶。
[0180]图15是表示本实施方式的IV特性的估计控制的动作的另一例的时间图。
[0181]在时刻til蓄电池要求上限电流Ibh小于系统要求上限电流ISH，因此计算蓄电池要求上限电流Ibh来作为IV估计上限电流Icl。因而，在时刻til，蓄电池要求上限电流Ibh与IV估计下限电流1。2的差值为最大电流振幅Δ I.。
[0182]在时刻til输出电流被控制为暖机用目标电流I?，最大电流振幅AImax也为规定的电流振幅A I以上，因此开始IV估计处理。
[0183]当在时刻tl2在使输出电流向蓄电池要求上限电流IBH(IV估计上限电流Icl)上升的中途系统要求上限电流Ish变得小于蓄电池要求上限电流Ibh(IV估计上限电流Icl)时，控制器6停止IV估计处理。
[0184]这是由于，当系统要求上限电流Ish变得小于蓄电池要求上限电流IBH(IV估计上限电流I。:)时，最大电流振幅A Imax变得小于在时刻til开始IV估计处理时的最大电流振幅△Imax，不知道是否能够确保规定的电流振幅Δ I。
[0185]因此，在系统要求上限电流Ish变得小于蓄电池要求上限电流IBH(IV估计上限电流Icl)时(S16中“是”)，停止IV估计处理，再次判定最大电流振幅Al.是否为规定的电流振幅ΔΙ以上。
[0186]在时刻tl3系统要求上限电流Ish小于蓄电池要求上限电流IBH，因此计算系统要求上限电流Ish来作为IV估计上限电流Icl。因而，在时刻tl3，系统要求上限电流Ish与IV估计下限电流1。2的差值为最大电流振幅Δ Imax。
[0187]在时刻tl3计算出的最大电流振幅Δ Imax为规定的电流振幅Δ I以上，因此控制器6重新开始IV估计处理。然后，控制器6基于在时刻tl4至时刻tl5的期间获取到的参数来估计IV特性。在估计的结果是不能发出行驶允许的情况下，若在时刻tl6从时刻tl5起的经过时间为第二规定值Tm2以上则重新开始IV估计处理。
[0188]以上说明的本实施方式的燃料电池系统100具备燃料电池堆I以及与燃料电池堆I连接的辅机类、蓄电池55等负载，实施以下的电流电压估计单元:在燃料电池堆I暖机时调整向负载供给的供给电力来使燃料电池堆I的输出电流以规定幅度变化，基于在变化的期间检测出的至少两组输出电流值和输出电压值来估计燃料电池堆I的IV特性。
[0189]而且，燃料电池系统100在电流电压估计单元的实施过程中，基于从燃料电池堆I输出的电力、即燃料电池堆I的输出来停止电流电压估计单元的实施。例如，燃料电池系统100基于燃料电池堆I的输出来判定燃料电池堆I的发电状态是否处于适于实施IV估计处理的良好状态，在判定为燃料电池堆I的发电状态未处于实施IV估计处理的良好状态的情况下，停止电流电压估计单元的实施。
[0190]在本实施方式中，燃料电池系统100在燃料电池堆I的输出电压易于极端下降的发电状态、易于发生所谓的压降的发电状态时，判定为未处于实施IV估计处理的良好状态，停止IV估计处理的实施。由此，能够防止随着执行IV估计处理而发生燃料电池堆I的压降从而燃料电池堆I的发电状态恶化。
[0191]这样，根据本实施方式，能够避免因改变燃料电池堆I的输出而导致通过IV估计处理估计的燃料电池堆I的发电特性恶化。
[0192 ]本实施方式的燃料电池系统100在燃料电池堆I的输出电压变为规定电压V1 (第一规定值)以下时停止电流电压估计单元的实施。由此，能够抑制在电流电压估计单元的实施过程中输出电压变为规定电Sv1以下。因此，例如能够通过将规定电压V1设定为系统最低电压以上来防止在估计IV特性时输出电压低于系统最低电压。
[0193]另外，本实施方式的燃料电池系统100将规定电压V1(第一规定值)设定为比系统最低电压Vmin (第二规定值)大的值。因此，能够可靠地抑制在电流电压估计单元的实施过程中输出电压变为系统最低电压Vmin以下而停止燃料电池系统100。
[0194]另外，本实施方式的燃料电池系统100在输出电压变为规定电压V1以下而停止电流电压估计单元的实施时，在经过第一规定期间Tml之后再次实施电流电压估计单元。
[0195]在输出电压变为规定电压V1以下而停止电流电压估计单元的实施时，能够认为是由于暖机未进展因此实际的IV特性与基准IV特性的偏离大、IV特性差的状态。因此，即使不空开间隔地实施电流电压估计单元，IV特性变为能够发出行驶允许的IV特性的可能性也低，因此会无用地实施电流电压估计单元。
[0196]若无用地实施好几次电流电压估计单元，则存在以下担忧:蓄电池充电量逐渐增加或减少，无法取得确保IV估计精度所需的电流振幅△ I从而无法进行电流电压估计单元的实施本身。并且，存在蓄电池55自身劣化的担忧。
[0197]因而，如本实施方式的燃料电池系统100那样，在经过第一规定期间Tml之后再次实施电流电压估计单元，由此能够抑制无用地实施电流电压估计单元。由此，能够在确保电流电压估计单元的实施的同时还抑制蓄电池55的劣化。
[0198]此时，若基于输出电压变为规定电压Vdt的输出电流值以例如输出电流值越小则该第一规定期间Tml越大的方式设定第一规定期间Tml，则能够进一步抑制无用地实施电流电压估计单元。这是由于，输出电压变为规定电SV1时的输出电流值越小时，实际的IV特性与基准IV特性的偏离越大，能够判断为处于IV特性差的状态。
[0199]另外，本实施方式的燃料电池系统100判定由电流电压估计单元估计出的IV特性是否已变为能够发出行驶允许的规定的IV特性。在该判定的结果是判定为未变为规定的IV特性时，在经过第二规定期间Tm2之后再次实施电流电压估计单元。而且，第一规定期间Tml被设定为比第二规定期间Tm2长的值。
[0200]由此，在中途停止电流电压估计单元的实施的情况下、即处于暖机未进展的状态时，空开某种程度的间隔地再次实施电流电压估计单元。另一方面，在能够通过电流电压估计单元估计IV特性的情况下、即处于暖机以某种程度进展的状态时，不怎么空开间隔地再次实施电流电压估计单元。因此，能够抑制在处于暖机未进展的状态时无用地实施电流电压估计单元。另外，在处于暖机以某种程度进展的状态时，不怎么空开间隔地再次实施电流电压估计单元，因此能够将到接下来判定可否允许行驶为止的时间缩短，从而能够尽早判定可否允许行驶。
[0201]另外，本实施方式的燃料电池系统100基于燃料电池系统100的运转状态来设定系统要求上限电流Ish(输出电流的上限值)和系统要求下限电流Isl(输出电流下限值)中的至少一方。然后，在通过电流电压估计单元使输出电流以规定幅度产生振幅的情况下，判定输出电流是否达到系统要求上限电流Ish或系统要求下限电流Isl(S16，S22)。然后，在判定为输出电流达到系统要求上限电流Ish或系统要求下限电流Isl时，停止电流电压估计单元的实施。
[0202]当在通过电流电压估计单元使输出电流以规定幅度产生振幅的情况下输出电流达到系统要求上限电流Ish或系统要求下限电流Isl时，无法使输出电流进一步产生振幅。这样一来，存在无法使输出电流以规定幅度产生振幅的担忧，IV特性的估计精度下降。
[0203]因而，在判定为输出电流达到系统要求上限电流Ish或系统要求下限电流Isl时，停止电流电压估计单元的实施，由此能够确保IV特性的估计精度。
[0204]另外，本实施方式的燃料电池系统100在燃料电池堆I暖机时以使输出电流为规定的暖机用目标电流I?的方式调整向负载供给的供给电力来使燃料电池堆I暖机。然后，在实施电流电压估计单元时，以使输出电流从暖机用目标电流I?上升的方式调整向负载供给的供给电力，来使燃料电池堆I的输出电流以规定幅度产生振幅。
[0205]由此，可以不使输出电流从为了促进暖机而设定的暖机用目标电流I?下降，因此能够抑制暖机性能的恶化。
[0206]另外，本实施方式的燃料电池系统100在使输出电流上升时实施输出电压是否已变为规定电压V1(第一规定值)以下的判断。输出电压随着输出电流的上升而下降。因而，通过仅在输出电压下降的场景下实施这种判断，能够减轻控制器6的运算负荷。
[0207](第二实施方式)
[0208]此外，在本实施方式中，利用在燃料电池堆I的输出电流为规定电流以上的区域内输出电流与输出电压的关系能够近似为一次函数这一情况，通过观察在该区域内使输出电流以固定以上的电流幅度变化时的输出电压的变化来估计IV特性。
[0209]在这种情况下，为了在未发出行驶允许的暖机中高精度地估计IV特性，如图5所示，需要使输出电流在IV估计精度确保要求下限电流Imin到行驶允许前上限电流之间以固定量以上的振幅变动。
[0210]在此，为了确保固定量以上的振幅，期望的是使辅机消耗电流尽量大来使行驶允许前上限电流大。另外，通过使辅机消耗电流大，也能够利用自身发热来促进燃料电池堆I的暖机。因此，在本实施方式中，为了使输出电流在输出电流为规定电流以上的区域内以固定以上的电流幅度变化，使与燃料电池堆I连接的辅机类的消耗电流大，并且也向蓄电池55流通输出电流。
[0211]然而，根据辅机类的状况不同，有时无法使辅机的消耗电流足够大。若要在该情况下使输出电流以固定以上的电流幅度变化，则存在必须使输出电流在小于规定电流的区域内变化的担忧。在输出电流小于规定电流的区域中，输出电流与输出电压的关系无法近似为一次函数，因此，当必须使输出电流在小于规定电流的区域内变化时，IV特性的估计精度恶化。
[0212]例如，根据暖机中的燃料电池系统100的运转状态不同，存在如为了防止冷却水的突沸而必须使PTC加热器46的消耗电流下降等无法使辅机消耗电流大的情况。在这种情况下，行驶允许前上限电流也变小，因此若例如使输出电流从行驶允许前上限电流下降固定量，则存在输出电流低于IV估计精度确保要求下限电流Imin的担忧。
[0213]这样，若在一边使输出电流下降一边获取参数时输出电流低于IV估计精度确保要求下限电流1_，则在IV估计精度确保要求下限电流1_以下的区域中实际输出电流Ir与电压差A V的关系无法近似为一次函数，因此IV特性的估计精度显著下降。
[0214]因此，在本发明的第二实施方式中，控制器6在判断为在使输出电流上升后使输出电流下降固定量以估计IV特性时输出电流低于IV估计精度确保要求下限电流Imin时，暂时停止IV特性的估计。
[0215]此外，第二实施方式的燃料电池系统的结构与图3所示的燃料电池系统100的结构相同，因此下面标注同一标记并省略详细说明。
[0216]图16A和图16B是说明在暖机中实施的第二实施方式的IV特性的估计控制的流程图。
[0217]在步骤S31中，控制器6将燃料电池堆I的目标输出电流设定为规定的暖机用目标电流Iwu，使输出电流上升到暖机用目标电流Iwu。暖机用目标电流Iwu是根据在暖机中能够驱动的辅机类的消耗电流而决定的值。因而，暖机用目标电流I?根据正极压缩机25、PTC加热器46的消耗电流而变化，通常被设定为高的值以促进燃料电池堆I的暖机。然而，例如在需要使PTC加热器46的消耗电流下降以防止冷却水的突沸等情况下，根据需要将暖机用目标电流I?设定为比通常低的值。
[0218]在步骤S32中，控制器6判定输出电流是否已上升到暖机用目标电流I?。若输出电流已上升到暖机用目标电流I?，则控制器6进行步骤S33的处理。另一方面，若输出电流未上升到暖机用目标电流I?，则控制器6返回到步骤S31的处理，继续使输出电流上升到暖机用目标电流Iwu。
[0219]在步骤S33中，控制器6使计数计时器启动。
[0220]在步骤S34中，控制器6判定使计数计时器启动后的经过时间(以下称为“计数值”。)是否已变为IV估计开始允许阈值Tl以上。IV估计开始允许阈值Tl的初始值被设定为零。控制器6重复本处理直到计数值为IV估计开始允许阈值Tl以上为止。
[0221 ]在步骤S35中，控制器6使计数计时器停止，并且使计数值恢复为零。
[0222]在步骤S36中，控制器6实施蓄电池要求限制电流计算处理。该处理是计算根据蓄电池55的状态而设定的输出电流的上限值(以下称为“蓄电池要求上限电流Ibh”。)和下限值(以下称为“蓄电池要求下限电流Ibl”。)的处理。参照图17的流程图来说明蓄电池要求限制电流计算处理的详情。
[0223]图17是说明蓄电池要求限制电流计算处理的流程图。
[0224]在步骤S361中，控制器6基于蓄电池充电量和蓄电池温度来计算能够从蓄电池55取出的电流的最大值(以下称为“可放电电流值”。)和蓄电池55所能流通的电流的最大值(以下称为“可充电电流值”。)。
[0225]在步骤S362中，控制器6计算将暖机用目标电流I?与可充电电流值相加而得到的电流值来作为蓄电池要求上限电流Ibh。蓄电池要求上限电流Ibh是如下的电流值:若输出电流变得大于此值，则存在蓄电池55变为过充电状态而使蓄电池55劣化的担忧。该蓄电池要求上限电流Iffi与前述的行驶允许前上限电流相当。
[0226]在步骤S363中，控制器6计算从暖机用目标电流I?减去可放电电流值而得到的电流值来作为蓄电池要求下限电流Ibl。蓄电池要求下限电流Ibl是如下的电流值:若输出电流变得小于此值，则存在蓄电池55变为过放电状态而使蓄电池55劣化的担忧。
[0227]下面，再次返回到图16A的流程图来说明IV特性的估计控制。
[0228]在步骤S37中，控制器6计算最大电流振幅△ Imax。具体地说，控制器6计算蓄电池要求上限电流Iffi与蓄电池要求下限电流Ibl的差值来作为最大电流振幅AImax。
[0229]在步骤S38中，控制器6判定最大电流振幅△Imax是否为确保IV特性的估计精度所需的规定的电流振幅A I以上。若最大电流振幅A Imax为电流振幅△ I以上，则控制器6进行步骤S39的处理。另一方面，若最大电流振幅Δ Imax小于电流振幅Δ I，则控制器6返回到步骤S44的处理。
[0230]在步骤S39中，控制器6计算IV估计用负荷提高目标电流ItH。具体地说，控制器6计算将暖机用目标电流I?与电流振幅A I相加而得到的电流值Ibt以及蓄电池要求上限电流Ibh中的较小的一方来作为IV估计用负荷提高目标电流ItH。IV估计用负荷提高目标电流ItH是使输出电流产生振幅时的上侧的目标值。
[0231]在步骤S40中，控制器6将燃料电池堆I的目标输出电流设定为IV估计用负荷提高目标电流ItH，使输出电流从暖机用目标电流I?向IV估计用负荷提高目标电流ItH上升。
[0232]在步骤S41中，控制器6判定输出电流是否已上升到IV估计用负荷提高目标电流ItH。控制器6重复进行本处理直到输出电流上升到IV估计用负荷提高目标电流ItH为止。
[0233]在步骤S42中，控制器6计算IV估计用负荷降低目标电流ItL。具体地说，控制器6计算从IV估计用负荷提高目标电流ItH减去电流振幅Al而得到的电流值来作为IV估计用负荷降低目标电流It^IV估计用负荷降低目标电流ItL是使输出电流产生振幅时的下侧的目标值。
[0234]在步骤S43中，控制器6判定IV估计用负荷降低目标电流ItL是否为IV估计精度确保要求下限电流Imin以上。此外，由控制器6执行的步骤43的处理与判断单元对应，该判断单元在电流电压估计单元的实施过程中判断燃料电池堆I的发电状态是否处于能够估计IV特性的良好状态。
[0235]若IV估计用负荷降低目标电流It为IV估计精度确保要求下限电流Imin以上，则控制器6进行步骤S48的处理。另一方面，若IV估计用负荷降低目标电流ItL小于IV估计精度确保要求下限电流Imin，则控制器6转移到步骤S44的处理以停止IV估计处理。即，控制器6在判断为燃料电池堆I的发电状态处于良好状态的情况下，继续IV估计处理的实施，在判断为燃料电池堆I的发电状态未处于良好状态的情况下，停止IV估计处理的实施。
[0236]此外，在本实施方式中，控制器6将为了确保IV特性的估计精度而通过实验等预先决定的输出电流的最低值、即固定值设定为IV估计精度确保要求下限电流Imin。然而，控制器6也可以根据燃料电池堆I的IV特性的恢复状况、即燃料电池堆I的暖机的进展情形来变更IV估计精度确保要求下限电流Imin。这是由于存在以下倾向:燃料电池堆I的暖机越进展而IV特性越恢复，则IV估计精度确保要求下限电流1_越小。
[0237]在根据燃料电池堆I的暖机的进展情形来变更IV估计精度确保要求下限电流Imin的情况下，例如，控制器6只要如下即可:启动燃料电池系统100后的经过时间越长，则将IV估计精度确保要求下限电流W1设定为越小的值。或者，控制器6只要如下即可:堆温度越高，则将IV估计精度确保要求下限电流Imin设定为越小的值。这样，控制器6构成如下的最低值设定单元:为了确保IV估计处理的IV估计精度，对通过IV估计处理使燃料电池堆I的输出电流变化时的输出电流的最低值(IV估计精度确保要求下限电流Imin)进行设定。
[0238]在本实施方式中，在步骤S39中，计算将暖机用目标电流I?与电流振幅△I相加而得到的电流值Ibt以及蓄电池要求上限电流Ibh中的较小的一方来作为IV估计用负荷提高目标电流ItH。在此，将蓄电池要求上限电流Ibh计算为IV估计用负荷提尚目标电流ItH的情况是指以下的情况:蓄电池充电量多、蓄电池55所能接受的电力量少，因此无法使输出电流从暖机用目标电流I?上升到将暖机用目标电流I?与电流振幅A I相加而得到的电流值Ibt，输出电流的上限被限制为蓄电池要求上限电流Ibh。
[0239]因此，若例如在使暖机用目标电流I?比通常低以防止冷却水的突沸时将蓄电池要求上限电流Ibh计算为IV估计用负荷提高目标电流ItH，则有时IV估计用负荷降低目标电流It会低于IV估计精度确保要求下限电流Imin。若在IV估计用负荷降低目标电流It低于IV估计精度确保要求下限电流Imin的情况下基于一边使输出电流下降到IV估计用负荷降低目标电流ItL 一边获取到的参数来估计IV特性，则IV特性的估计精度会变差。
[0240]因此，在本实施方式中，在这种情况下，如以下的步骤S44至步骤S47所说明的那样，停止IV估计处理并且使蓄电池55放电，由此使蓄电池要求上限电流Ibh大。
[0241]在步骤S44中，控制器6计算放电用目标电流ItD。放电用目标电流ItD是从暖机用目标电流I?减去预先设定的规定值而得到的电流值，是为了使蓄电池55放电而设定的输出电流的目标值。
[0242]在步骤S45中，控制器6将燃料电池堆I的目标输出电流设定为放电用目标电流ItD后停止IV估计处理，使输出电流从IV估计用负荷提高目标电流ItH下降到放电用目标电流ItD。由此，放电用目标电流ItD被设定为比暖机用目标电流I而低的值，因此从蓄电池55供给不足的电力以驱动辅机，蓄电池55被放电。其结果，蓄电池充电量减少，因此蓄电池要求上限电流Ibh变大。此外，由控制器6执行的步骤S43至步骤S45的一系列处理与电流电压估计停止单元对应，该电流电压估计停止单元在IV估计处理的实施过程中判断为燃料电池堆I的输出电流低于最低值(IV估计精度确保要求下限电流Imin)时停止IV估计处理的实施。
[0243]在步骤S46中，控制器6判定输出电流是否已下降到放电用目标电流ItD。若输出电流已下降到放电用目标电流ItD，则控制器6进行步骤S47的处理，若未下降到放电用目标电流ItD，则重复进行本处理直到下降到放电用目标电流ItD为止。
[0244]在步骤S47中，控制器6判定蓄电池55的放电量是否为预先设定的规定值以上。若蓄电池55的放电量为规定值以上，则控制器6返回到步骤S36的处理来重新开始IV估计处理。另一方面，若蓄电池55的放电量小于规定值，则控制器6重复进行本处理直到变为规定值以上为止。
[0245]在步骤S48中，控制器6将燃料电池堆I的目标输出电流设定为IV估计用负荷降低目标电流Itu使输出电流从IV估计用负荷提高目标电流ItH向IV估计用负荷降低目标电流ItL下降。
[0246]在步骤S49中，控制器6在使输出电流下降的期间适当获取前述的3个参数(实际输出电流、基准电压以及实际输出电压)。
[0247]在步骤S50中，控制器6判定输出电流是否已下降到IV估计用负荷降低目标电流ItL。若输出电流已下降到IV估计用负荷降低目标电流ItL，则控制器6进行步骤S51的处理。另一方面，若处于使输出电流向IV估计用负荷降低目标电流ItL下降的中途，则控制器6进行步骤S49的处理。
[0248]在步骤S51中，控制器6结束参数的获取。
[0249]在步骤S52中，控制器6将目标输出电流设定为暖机用目标电流I?，将输出电流控制为暖机用目标电流Iwu。
[0250]在步骤S53中，控制器6基于所获取到的多个参数群来估计IV特性。
[0251]在步骤S54中，控制器6判定是否能够发出行驶允许。具体地说，控制器6判定所估计出的IV特性是否为即使驱动行驶马达53、燃料电池堆I的输出电压也不会低于系统最低电压Vmin的规定的IV特性。控制器6在能够发出行驶允许的情况下进行步骤S55的处理，在不能发出行驶允许的情况下进行步骤S56的处理。
[0252]在步骤S55中，控制器6发出行驶允许，结束IV特性的估计控制。
[0253]在步骤S56中，控制器6将IV估计开始允许阈值Tl设定为预先设定的规定值。然后，返回到步骤S33来使计数计时器启动，若计数值变为规定值以上则重新开始IV估计处理。
[0254]图18是表示本实施方式的IV特性的估计控制的动作的一例的时间图。
[0255]在时刻t21，输出电流被控制为暖机用目标电流I?，最大电流振幅AImax也为电流振幅Δ I以上，因此控制器6计算IV估计用负荷提高目标电流ItH。在时刻t21，蓄电池要求上限电流Ibh比将暖机用目标电流I?与电流振幅Al相加而得到的电流值Ibt小。因此，控制器6将目标输出电流设定为蓄电池要求上限电流Ibh，使输出电流向蓄电池要求上限电流Ibh上升。
[0256]当在时刻t22输出电流上升到蓄电池要求上限电流Ibh时，控制器6计算IV估计用负荷降低目标电流ItL。在时刻t22，IV估计用负荷降低目标电流ItL小于IV估计精度确保要求下限电流1_。因此，控制器6将目标输出电流设定为放电用目标电流ItD，使输出电流向放电用目标电流ItD下降。
[0257]当在时亥Ijt23输出电流下降到放电用目标电流ItD时，控制器6将输出电流控制为放电用目标电流ItD直到放电量为规定值为止。由此，蓄电池55被放电，蓄电池要求上限电流Ibh上升。
[0258]当在时刻t24放电量达到规定值时，控制器6再次判定最大电流振幅ΔImax是否也为电流振幅A I以上。在时刻t24，最大电流振幅Almax也为电流振幅Δ I以上，因此控制器6计算IV估计用负荷提高目标电流ItH。在时刻t24也是，蓄电池要求上限电流Ibh小于将暖机用目标电流I?与电流振幅A I相加而得到的电流值Ibt，因此控制器6将目标输出电流设定为蓄电池要求上限电流Iffi。然后，控制器6使输出电流再次向蓄电池要求上限电流Ibh上升。
[0259]当在时刻t25输出电流上升到蓄电池要求上限电流Ibh时，控制器6计算IV估计用负荷降低目标电流ItL。在时刻t25，对蓄电池55进行放电，由此IV估计用负荷降低目标电流ItL变得大于IV估计精度确保要求下限电流Imin。因此，控制器6将目标输出电流设定为IV估计用负荷降低目标电流ItL，使输出电流向IV估计用负荷降低目标电流ItL下降。然后，控制器6在使输出电流下降的期间适当获取前述的3个参数(实际输出电流、基准电压以及实际输出电压)。
[0260]当在时刻t26输出电流下降到IV估计用负荷降低目标电流ItL时，结束参数的获取，将目标输出电流设定为暖机用目标电流I?。然后，控制器6基于所获取到的参数来估计IV特性，判定是否能够发出行驶允许。
[0261]控制器6在判定为能够发出行驶允许时结束IV特性的估计控制。另一方面，在判定为不能发出行驶允许的情况下，将IV估计开始允许阈值Tl设定为规定值后使计数计时器启动。然后，若从时刻t26起的经过时间变为规定值以上则重新开始IV估计处理。
[0262]以上说明的本实施方式的燃料电池系统100具备燃料电池堆I以及与燃料电池堆I连接的辅机类、蓄电池55等负载，实施以下的电流电压估计单元:在燃料电池堆I暖机时调整向负载供给的供给电力来将燃料电池堆I的输出电流改变规定幅度，基于在改变的期间检测出的至少两组输出电流值和输出电压值来估计燃料电池堆I的IV特性。
[0263]而且，燃料电池系统100基于燃料电池堆I的输出来停止电流电压估计单元的实施。例如，燃料电池系统100判定燃料电池堆I的发电状态、即燃料电池系统100的运转状态是否处于适于实施IV估计处理的良好状态，在判定为燃料电池系统100的运转状态未处于良好状态的情况下停止电流电压估计单元的实施。具体地说，燃料电池系统100根据辅机类的工作状态，只要是无法对确保IV特性的估计精度所需的输出电流的振幅进行确保的状态时就停止电流电压估计单元的实施。由此，能够避免由于改变燃料电池堆I的输出电流而发生的IV特性的估计精度的恶化。
[0264]另外，本实施方式的燃料电池系统为了确保电流电压估计单元的IV估计精度，设定通过电流电压估计单元改变输出电流时的输出电流的最低值(IV估计精度确保要求下限电流Imin)，在电流电压估计单元的实施过程中判断为输出电流低于最低值时停止电流电压估计单元的实施。
[0265]由此，能够抑制基于在输出电流低于最低值的区域内检测出的输出电流值和输出电压值来估计燃料电池堆I的IV特性，因此能够抑制IV估计精度的恶化。
[0266]此时，如果设为燃料电池堆I的暖机越进展则最低值越小，则能够进行与暖机的进展情形相应的最低值的设定。由此，能够在燃料电池堆I的暖机进展时使在电流电压估计单元的实施过程中输出电流降低而停止电流电压估计单元的实施的频率减少。其结果，IV特性的估计频率增加，因此能够尽早判定可否允许行驶。
[0267]另外，本实施方式的燃料电池系统100在停止电流电压估计单元的实施时，在使作为负载的蓄电池55放电之后，再次实施电流电压估计单元。
[0268]由此，能够使蓄电池55的充电量下降从而使蓄电池55所能流通的电流值(可充电电流)增大。因此，在再次通过电流电压估计单元将输出电流改变规定幅度时，能够使输出电流上升与可充电电流所增大的量相当的量而上升到高电流值。因此，能够抑制在再次通过电流电压估计单元使输出电流下降以将输出电流改变规定幅度时输出电流再次低于最低值，从而能够抑制使电流电压估计单元无用地重复进行。
[0269 ]另外，本实施方式的燃料电池系统100在燃料电池堆I暖机时以使输出电流为规定的暖机用目标电流I?的方式调整向负载供给的供给电力来使燃料电池堆I暖机。
[0270]而且，电流电压估计单元在使输出电流从暖机用目标电流I?上升之后，以使输出电流下降规定幅度的方式调整向负载供给的供给电力，并且基于在使输出电流下降的期间内检测出的至少两组输出电流值和输出电压值来估计燃料电池堆I的IV特性。
[0271]这样，使输出电流从为了促进暖机而设定的暖机用目标电流I?上升后使输出电流下降，由此能够减少在电流电压估计单元的实施过程中输出电流低于暖机用目标电流I?的频率。因此，能够抑制通过电流电压估计单元改变输出电流时的暖机性能的恶化。
[0272]以上，说明了本发明的第一实施方式和第二实施方式，但是上述实施方式不过示出了本发明的应用例的一部分，其宗旨并不是将本发明的保护范围限定于上述实施方式的具体结构。
[0273]例如，在第二实施方式中，在步骤S47中使蓄电池55放电直到放电量为规定值以上为止，但是也可以在放电中计算蓄电池要求上限电流Ibh，使蓄电池55放电直到蓄电池要求上限电流Ibh为规定值以上为止。
[0274]另外，在上述实施方式中，设置了作为蓄积负极排气的空间的缓冲罐36。然而，也可以不设置这种缓冲罐36，例如，使燃料电池堆I的内部歧管为代替缓冲罐36的空间。在此所说的内部歧管是指将已流过负极气体流路121的负极排气汇总的燃料电池堆I的内部的空间，负极排气经由歧管被排出到负极气体排出通路35。
[0275]此外，上述实施方式能够适当组合。
[0276]本申请基于2014年2月17日向日本专利局申请的特愿2014-027808要求优先权，并且基于2014年2月17日向日本专利局申请的特愿2014-027809号要求优先权，通过参照将这些申请的全部内容引入本说明书中。
【主权项】
1.一种燃料电池系统，向燃料电池供给负极气体和正极气体来使该燃料电池发电，该燃料电池系统具备: 负载，其与所述燃料电池连接； 电流电压估计单元，其在所述燃料电池的暖机时调整向所述负载供给的供给电力来将所述燃料电池的输出电流改变规定幅度，基于在改变的期间检测出的至少两组输出电流值和输出电压值来估计所述燃料电池的电流电压特性；以及 电流电压估计停止单元，其在所述电流电压估计单元的实施过程中，基于所述燃料电池的输出，来停止所述电流电压估计单元的实施。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于， 还包括判断单元，该判断单元在所述电流电压估计单元的实施过程中，判断所述燃料电池的发电状态是否处于能够估计所述燃料电池的电流电压特性的良好状态， 在由所述判断单元判断为所述燃料电池的发电状态处于所述良好状态的情况下，所述电流电压估计停止单元使所述电流电压估计单元实施，在判定为所述燃料电池的发电状态未处于所述良好状态的情况下，所述电流电压估计停止单元停止所述电流电压估计单元的实施。3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其特征在于， 在所述电流电压估计单元的实施过程中所述燃料电池的输出电压为第一规定值以下时，所述电流电压估计停止单元停止所述电流电压估计单元的实施。4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于， 还具备系统停止单元，该系统停止单元在所述燃料电池的输出电压为第二规定值以下时使所述燃料电池系统停止， 所述第一规定值比所述第二规定值大。5.根据权利要求3或4所述的燃料电池系统，其特征在于， 在通过所述电流电压估计停止单元停止了所述电流电压估计单元的实施时，在经过第一规定期间之后，再次使所述电流电压估计单元实施。6.根据权利要求5所述的燃料电池系统，其特征在于， 还具备电流电压特性判定单元，该电流电压特性判定单元判定由所述电流电压估计单元估计出的电流电压特性是否已变为规定的电流电压特性， 在判定为估计出的电流电压特性未变为规定的电流电压特性时，在经过第二规定期间之后再次使所述电流电压估计单元实施， 所述第一规定期间比所述第二规定期间长。7.根据权利要求5或6所述的燃料电池系统，其特征在于， 所述第一规定期间是基于所述燃料电池的输出电压变为第一规定值时的输出电流值而设定的。8.根据权利要求7所述的燃料电池系统，其特征在于， 所述输出电流值越小则所述第一规定期间被设定为越大的值。9.根据权利要求1?8中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，还具备: 限制值设定单元，其基于所述燃料电池系统的运转状态来设定输出电流的上限值和下限值中的至少一方； 超过判定单元，其在通过所述电流电压估计单元使输出电流以规定幅度产生振幅的情况下，判定输出电流是否达到所述上限值或所述下限值；以及第二电流电压估计停止单元，其在判定为输出电流达到所述上限值或所述下限值时，停止所述电流电压估计单元的实施。10.根据权利要求3?9中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于， 还具备暖机单元，该暖机单元在所述燃料电池的暖机时，以使输出电流为规定的暖机用目标电流的方式调整向所述负载供给的供给电力来使所述燃料电池暖机， 所述电流电压估计单元以使输出电流从所述暖机用目标电流起上升的方式调整向所述负载供给的供给电力，来使所述燃料电池的输出电流以规定幅度产生振幅。11.根据权利要求3?10中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于， 在使所述燃料电池的输出电流上升时，所述电流电压估计停止单元实施所述燃料电池的输出电压是否为所述第一规定值以下的判断。12.根据权利要求1?11中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于， 还具备最低值设定单元，该最低值设定单元设定通过所述电流电压估计单元改变输出电流时的输出电流的最低值，以确保所述电流电压估计单元的电流电压估计精度， 所述电流电压估计停止单元在所述电流电压估计单元的实施过程中判断为所述燃料电池的输出电流低于所述最低值时，停止所述电流电压估计单元的实施。13.根据权利要求12所述的燃料电池系统，其特征在于， 在通过所述电流电压估计停止单元停止了所述电流电压估计单元的实施时，在使作为所述负载的蓄电池放电之后，再次使所述电流电压估计单元实施。14.根据权利要求12或13所述的燃料电池系统，其特征在于， 所述燃料电池的暖机进展得越多，则所述最低值设定单元使所述最低值越小。15.根据权利要求12?14中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，还具备暖机单元，该暖机单元在所述燃料电池的暖机时，以使输出电流为规定的暖机用目标电流的方式调整向所述负载供给的供给电力来使所述燃料电池暖机， 所述电流电压估计单元以使输出电流从所述暖机用目标电流起上升之后使输出电流下降所述规定幅度的方式调整向所述负载供给的供给电力，并且，基于在使输出电流下降的期间检测出的至少两组输出电流值和输出电压值来估计所述燃料电池的电流电压特性。16.—种燃料电池系统的控制方法，该燃料电池系统向燃料电池供给负极气体和正极气体，使该燃料电池根据连接于所述燃料电池的负载来进行发电，该燃料电池系统的控制方法包括以下步骤: 电流电压估计步骤，在所述燃料电池的暖机时调整向所述负载供给的供给电力来将所述燃料电池的输出电流改变规定幅度，基于在改变的期间检测出的至少两组输出电流值和输出电压值来估计所述燃料电池的电流电压特性；以及 电流电压估计停止步骤，在所述电流电压估计步骤的实施过程中，基于所述燃料电池的输出，来停止所述电流电压估计步骤的实施。
【文档编号】H01M8/04537GK106030880SQ201480075780
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2014年12月17日
【发明人】星圣
【申请人】日产自动车株式会社