燃料电池系统及其控制方法与流程

本发明涉及一种燃料电池系统。

背景技术：

us2012/0156575a公开了以下的燃料电池系统：基于闭合氢供给阀来停止向燃料电池供给氢的期间的氢供给阀下游的负极系统内的压力变化，来计算从负极系统内排出的气体量。

技术实现要素：

在燃料电池系统的运转中，在放气阀闭合的期间，从燃料电池的正极电极经由电解质膜向负极电极透过来的氮等蓄积在负极系统内，负极系统内的氢浓度逐渐下降。当负极系统内的氢浓度下降时，在燃料电池系统的运转中发生压降。

为了防止这种压降，根据需要来打开放气阀，经由放气阀从负极系统内排出包含氮、氢的排气，由此将负极系统内的氢浓度管理为不发生压降的氢浓度以上。此时，通过高精度地估计经由放气阀从负极系统内排出的排气的量(放气量)来判断是否适当地管理了负极系统内的氢浓度。这是由于负极系统内的氢浓度与放气量相应地变化，放气量越多则负极系统内的氢浓度越高。

然而，利用前述的以往的手法计算出的从负极系统内排出的气体除了包含经由放气阀放出的放气气体以外还包含从负极系统内泄漏出去的气体。从负极系统内泄漏出去的气体主要是从燃料电池的负极电极经由电解质膜向正极电极透过去的氢。当氢从燃料电池的负极电极透过到正极电极时，负极系统内的氢浓度会降低。

即，放气气体向提高负极系统内的氢浓度的方向起作用，但是透过氢向降低负极系统内的氢浓度的方向起作用。

因而，当想要基于利用前述的以往的手法计算出的从负极系统内排出的气体量来管理氢浓度时，存在以下担忧：受到从负极系统内泄漏的氢的影响，氢浓度低于预期，发生预想不到的压降。

本发明的目的在于，通过排除放气以外的使负极系统内的压力变化的因素的影响、特别是排除从负极系统内泄漏出去的氢的影响，来高精度地估计通过放气阀从负极系统内排出的排气的量。

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、根据负荷使燃料电池发电的燃料电池系统。该燃料电池系统具备：供给阀，其控制向燃料电池系统的负极系统内的负极气体的供给；放气阀，其从负极系统内排出排气；压力检测部，其估计或测量负极系统内的压力；以及放气量估计部，其基于在供给阀处于打开状态时闭合放气阀的期间的负极系统内的压力变化以及在供给阀处于闭合状态时闭合放气阀的期间的负极系统内的压力变化，来估计通过放气阀从负极系统内排出的排气的放气量。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的燃料电池系统的概要图。

图2是说明本发明的第一实施方式的放气量的计算方法的图。

图3是说明氢供给阀处于闭合状态时的负极系统内的气体流入流出的图。

图4是说明本发明的第一实施方式的放气控制的流程图。

图5是基于燃料电池堆的负荷和堆温度来计算基准占空比的图表。

图6是说明放气阀开阀要求信号生成处理的详情的流程图。

图7是说明放气阀开闭处理的详情的流程图。

图8是说明放气流量估计处理的详情的流程图。

图9是基于升压幅度来计算在氢供给阀打开时蓄积到负极系统内的气体量的图表。

图10是基于输出电流来计算在放气阀打开时在燃料电池堆1内通过发电而消耗的每运算周期的氢量的图表。

图11是基于负极压力的下降量来计算在放气阀打开时从负极系统内流出的每运算周期的气体量的图表。

图12a是说明本发明的第一实施方式的放气流量的计算方法的图。

图12b是说明本发明的变形例的放气流量的计算方法的图。

图13是示出放气流量的阈值的图。

图14是说明高负荷放气处理的详情的流程图。

图15是说明本发明的一个实施方式的氢供给阀的控制的流程图。

图16是基于目标输出电流来计算脉动上下限压力的图表。

图17是表示运转区域为通常区域、放气流量为阈值以上的情况下的放气控制的时序图。

图18是表示运转区域为通常区域、放气流量小于阈值的情况下的放气控制的时序图。

图19是表示运转区域为高负荷区域、放气流量为阈值以上的情况下的放气控制的时序图。

图20是说明本发明的第二实施方式的放气量的计算方法的图。

图21是说明本发明的第二实施方式的放气量的计算方法的图。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本发明的实施方式。

(第一实施方式)

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来构成燃料电池。燃料电池在负极电极接受含氢的负极气体(燃料气体)的供给、在正极电极接受含氧的正极气体(氧化剂气体)的供给来进行发电。负极电极和正极电极这两个电极处进行的电极反应如下。

负极电极：2h2→4h⁺+4e^-…(1)

正极电极：4h⁺+4e^-+o2→2h2o…(2)

通过该(1)、(2)的电极反应，燃料电池产生1伏特左右的电动势。

在将燃料电池用作汽车用动力源的情况下，由于要求的电力大，因此作为将数百块的燃料电池层叠所得的燃料电池堆来进行使用。然后，构成向燃料电池堆供给负极气体和正极气体的燃料电池系统，取出用于驱动车辆的电力。

图1是本发明的一个实施方式的燃料电池系统100的概要图。

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以及控制器4。

燃料电池堆1是层叠多块燃料电池而得到的，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。

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(waterrecoverydevice；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1供给正极气体，并且将从燃料电池堆1排出的正极排气排出到外部大气。

正极气体供给通路21是流通向燃料电池堆1供给的正极气体的通路。正极气体供给通路21一端连接于过滤器23，另一端连接于燃料电池堆1的正极气体入口孔。

正极气体排出通路22是流通从燃料电池堆1排出的正极排气的通路。正极气体排出通路22一端连接于燃料电池堆1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。

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。

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1的正极气体的流量进行检测。

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1。

正极压力传感器26设置于正极压缩机25与wrd27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1的正极气体的压力(以下称为“正极压力”。)进行检测。

wrd27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。

正极压力调节阀28设置于比wrd27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4来控制开闭，对供给到燃料电池堆1的正极气体的压力进行调节。此外，在本实施方式中，基本上是通过对正极压缩机25的旋转速度和正极压力调节阀28的开度进行调整来将正极压力控制为期望的压力(目标正极压力)。

负极气体供排装置3向燃料电池堆1供给负极气体，并且将从燃料电池堆1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具备高压氢罐31、负极气体供给通路32、氢供给阀33、负极压力传感器34、负极气体排出通路35以及放气阀36。

高压氢罐31将要向燃料电池堆1供给的负极气体保持为高压状态来贮存。

负极气体供给通路32是用于将从高压氢罐31排出的负极气体供给到燃料电池堆1的通路。负极气体供给通路32一端与高压氢罐31连接，另一端与燃料电池堆1的负极气体入口孔连接。

氢供给阀33设置于负极气体供给通路32。氢供给阀33由控制器4来控制开闭，将供给到燃料电池堆1的负极气体的压力调节为期望的压力。另外，通过对氢供给阀33进行开闭控制，也对供给到燃料电池堆1的负极气体的流量进行控制。

负极压力传感器34设置于比氢供给阀33更靠下游的负极气体供给通路32。负极压力传感器34是对比氢供给阀33更靠下游的负极气体供给通路32的压力进行检测的压力检查部。在本实施方式中，将由该负极压力传感器34检测出的压力代用作从氢供给阀33到放气阀36的负极系统内的压力(以下称为“负极压力”。)。

负极气体排出通路35是流通从燃料电池堆1排出的负极排气的通路。负极排气是电极反应中未被使用的剩余的氢(负极气体)与从正极电极侧经由电解质膜向负极电极侧透过来的氮、水蒸气的混合气体。负极气体排出通路35的一端连接于燃料电池堆1的负极气体出口孔，另一端连接于正极气体排出通路22。

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。

放气阀36设置于负极气体排出通路35。放气阀36由控制器4来控制开闭，对从负极系统内排出到正极气体排出通路22的负极排气的流量(以下称为“放气流量”。)进行控制。

控制器4由具备中央运算装置(cpu)、只读存储器(rom)、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。

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41、检测对燃料电池堆1进行冷却的冷却水的温度(以下称为“堆温度”。)的温度传感器42、检测燃料电池堆1的输出电流的电流传感器43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4。

控制器4基于燃料电池系统100的运转状态来计算燃料电池堆1的目标输出电流。具体地说，基于用于驱动车辆的行驶马达(未图示)的要求电力、正极压缩机25等辅机类的要求电力、蓄电池(未图示)的充放电要求来计算燃料电池堆1的目标输出电流。

另外，控制器4基于燃料电池系统100的运转状态来进行使负极压力周期性地上升下降的脉动运转。在脉动运转中，基本上使负极压力在根据燃料电池堆1的目标输出电流而设定的脉动上限压力和脉动下限压力的范围内周期性地上升下降，来使负极压力脉动。通过进行这种脉动运转，在负极压力上升时将负极系统内的液态水排出到负极系统外来确保排水性。

在此，在燃料电池堆1的发电中，氮、水蒸气等从正极电极侧经由电解质膜向负极电极侧透过来。因此，当使放气阀36保持闭合时，氢逐渐被燃料电池堆1消耗，另一方面，透过来的氮等在负极系统内逐渐蓄积。其结果，即使在将负极系统内的压力(负极压力)控制为相同的压力的情况下，负极系统内的氢浓度也会逐渐下降与氮等透过来的量相应的量。当在像这样负极系统内的氢浓度已下降的状态下进行发电时，存在以下担忧：即使将负极压力控制为目标值，在燃料电池堆1内发电所需的氢也会不足，从而发生压降。

另一方面，如果打开放气阀36，则负极系统内蓄积的氮等作为负极排气从负极系统内排出，因此负极系统内的氢浓度增加(恢复)。也就是说，负极系统内的氢浓度与通过放气阀36从负极系统内排出的负极排气的量(以下称为“放气量”。)相应地变化，具体地说，放气量越多则负极系统内的氢浓度越增加。

因此，在本实施方式中，根据燃料电池堆1的负荷，预先通过实验等来求出能够将负极系统内的氢浓度管理为不发生压降的氢浓度(目标氢浓度；例如60％)的放气流量(或放气量)的阈值。然后，估计打开放气阀36时的放气流量，将估计出的放气流量与阈值进行比较。如果估计出的放气流量小于阈值，则判断为将负极系统内的氢浓度管理为目标氢浓度所需的放气量不足，实施追加放气。

在此，作为估计放气量的方法，例如想到了：基于在氢供给阀33处于闭合状态时打开放气阀36的期间的负极压力的下降量来估计在该期间内从负极系统内流出的气体量，将从该气体量减去在该期间内通过发电而消耗的氢量所得到的气体量估计为通过放气阀36从负极系统内排出的负极排气的量、即放气量。此外，如果用该放气量除以该期间即为放气流量。

然而，作为在氢供给阀33处于闭合状态时从负极系统内流出的气体，除了通过放气阀36流出的气体(放气气体)、通过发电而消耗的氢以外还存在其它气体。例如，从负极电极侧经由电解质膜向正极电极侧透过的氢(以下称为“透过氢”。)、在负极系统内冷凝而变为液态水的水蒸气。其中透过氢也向降低负极系统内的氢浓度的方向起作用。而且，氢的分子量也小，因此经由电解质膜透过去的量也不少。

这样，放气气体向提高负极系统内的氢浓度的方向起作用，但是透过氢向降低负极系统内的氢浓度的方向起作用。

因而，当通过前述的估计方法估计出的放气量中的透过氢量的比例变大时，虽然通常来说放气量越多则负极系统内的氢浓度恢复得越多，但是其恢复量会减少。因而，若忽视该透过氢量而使放气量包含该透过氢量，则存在以下担忧：成为尽管放气流量为阈值以上、但是实际的负极系统内的氢浓度比预计低的状态，发生预想不到的压降。

因此，在本实施方式中，使得能够仅将通过放气阀36流出的气体(放气气体)计算为放气量。下面，参照图2和图3来说明本实施方式的放气量的计算方法。

图2是说明本实施方式的放气量的计算方法的图。图3是说明在氢供给阀33处于闭合状态时的负极系统内的气体流入流出的图。

在本实施方式中，基于在氢供给阀33处于打开状态时闭合放气阀36的期间的压力下降以及在氢供给阀33处于闭合状态时闭合放气阀36的期间的压力下降，来仅将通过放气阀36流出的气体(放气气体)计算为放气量。

如图2所示，在时刻t11至时刻t12的打开氢供给阀33且放气阀36的期间中，负极气体被供给到负极系统内，由此在负极系统内主要蓄积负极气体，负极压力上升。然后，在该氢供给阀处于打开状态时蓄积到负极系统内的气体在时刻t12至时刻t15的氢供给阀处于闭合状态时从负极系统内流出，由此负极压力逐渐下降。该氢供给阀处于闭合状态时的负极压力的变化是由于下面的因素而产生的。

在图2中，在时刻t12至时刻t14打开放气阀36，在时刻t14至时刻t15闭合放气阀36，但是首先说明在氢供给阀处于闭合状态时与放气阀36的开闭状态无关地改变负极压力的因素。

如图2和图3所示，第一个因素是在氢供给阀33处于闭合状态时通过发电而消耗的负极系统内的氢。负极压力因该发电消耗氢而下降。第二个因素是在负极系统内液态水蒸发而成为水蒸气、或者反之水蒸气冷凝而成为液态水。负极压力根据该蒸发和冷凝的平衡而变化。最后第三个因素是从负极电极侧经由电解质膜向正极电极侧透过去的氢(透过氢)、反之从正极电极侧经由电解质膜向负极电极侧透过来的氮和氧。负极压力根据这些透过气体的收支平衡而变化。

在此，在时刻t14至时刻t15闭合放气阀36，因此负极压力由于这三个因素而逐渐下降。

另一方面，在时刻t12至时刻t14打开放气阀36，因此负极压力除了由于这三个因素以外、还由于通过放气阀36流出的气体(放气气体)而下降。此外，就放气阀36的构造而言，当放气阀36被打开时首先液态水排出，之后负极排气作为放气气体而排出，因此如图2所示从时刻t13起排出负极排气。

因此，在本实施方式中，基于在氢供给阀33处于闭合状态时闭合放气阀36的放气阀闭合期间(时刻t14～时刻t15)的压力下降，来求出在该期间由于上述三个因素而失去的负极系统内的气体量。即，求出与放气阀36的开闭状态无关地从负极系统内流出的气体量。只要用该气体量除以放气阀闭合期间就能够计算出由于上述三个因素而失去的每单位时间的负极系统内的气体量。

在此，认为与放气阀闭合期间相比，在时刻t12至时刻t14的放气阀打开期间由于上述三个因素而失去的每单位时间的负极系统内的气体量也基本不变。

因而，只要对由于上述三个因素而失去的每单位时间的负极系统内的气体量乘以氢供给阀闭合时间(＝放气阀打开时间+放气阀闭合时间)，就能够计算出在氢供给阀处于闭合状态时(时刻t12～时刻t15)由于上述三个因素而失去的负极系统内的气体量。

然后，在氢供给阀处于闭合状态时从负极系统内流出的气体量是在该氢供给阀处于闭合状态时由于上述三个因素而失去的负极系统内的气体量(在氢供给阀处于闭合状态时与放气阀36的开闭状态无关地从负极系统内流出的气体量)以及通过放气阀36流出的气体量(即放气量)。

时刻t11的负极压力与时刻t15的负极压力相等，因此在该氢供给阀处于闭合状态时(时刻t12～时刻t15)从负极系统内流出的气体量与在打开氢供给阀33且放气阀36的期间中(时刻t11～时刻t12)蓄积到负极系统内的气体量相等。

因而，只要从在打开氢供给阀33且闭合放气阀36的期间中蓄积到负极系统内的气体量减去在氢供给阀处于闭合状态时与放气阀36的开闭状态无关地从负极系统内流出的气体量，就能够高精度地仅计算出通过放气阀36流出的气体量。如果用该通过放气阀36流出的气体量除以放气阀打开时间，即为放气流量。

下面，参照图4至图13来说明本实施方式的放气控制。

图4是说明本实施方式的放气控制的流程图。控制器4以规定的运算周期重复执行本例程。

在步骤s100中，控制器4参照图5的图表，基于燃料电池堆1的负荷(输出电流)和堆温度来计算基准占空比。基准占空比是在将放气周期固定为某个固定值(基准放气周期；在本实施方式中设为5秒，但是能够适当变更)时针对每个负荷能够稳定地进行发电的放气阀36的占空比，预先通过实验等求出。换言之，基准占空比是能够将负极系统内的氢浓度管理为目标氢浓度以上的放气阀36的占空比。此外，也可以仅基于燃料电池堆1的负荷(输出电流)来计算基准占空比。

在步骤s200中，控制器4实施基于基准占空比来生成放气阀36的开阀要求信号的处理。参照图6在后面叙述该放气阀开阀要求信号生成处理的详情。

在步骤s300中，控制器4实施基于放气阀开阀要求信号等在氢供给阀33闭合时(停止供给负极气体时)实际使放气阀36开闭的处理。参照图7在后面叙述该放气阀36开闭处理的详情。

在步骤s400中，控制器4实施基于在氢供给阀33处于打开状态时闭合放气阀36的期间的压力下降以及在氢供给阀33处于闭合状态时闭合放气阀36的期间的压力下降来估计放气流量的处理。参照图8在后面叙述该放气流量估计处理的详情。

图6是说明放气阀开阀要求信号生成处理的详情的流程图。

在步骤s201中，控制器4判定使后述的放气阀开阀要求信号为开启(on)的时间的累计值(以下称为“放气阀开阀要求开启时间”。)除以预先决定的基准放气周期而得到的值是否为基准占空比以上。也就是说，控制器4判定放气阀开阀要求开启时间在基准放气周期中占据的比例是否大于基准占空比。如果除法运算值为基准占空比以下，则控制器4进行步骤s202的处理，如果除法运算值大于基准占空比，则控制器4进行步骤s203的处理。

在步骤s202中，控制器4将放气阀开阀要求信号设为开启。

在步骤s203中，控制器4将放气阀开阀要求信号设为关闭(off)。

在步骤s204中，控制器4对放气阀开阀要求信号为开启的时间进行累计，计算为放气阀开阀要求开启时间。

在步骤s205中，控制器4判定是否经过了基准放气周期的1个周期。即，例如在将基准放气周期设定为5秒时，判定是否从开始基准放气周期的计时起经过了5秒。如果未经过基准放气周期的1个周期，则控制器4结束本次的处理，如果经过基准放气周期的1个周期，则进行步骤s206的处理。

在步骤s206中，控制器4使通过步骤s204计算出的放气阀开阀要求开启时间复位为零，并且使基准放气周期的计时也复位为零。

图7是说明放气阀开闭处理的详情的流程图。

在步骤s301中，控制器4与前述的步骤s204相独立地计算放气阀开阀要求开启时间。

在步骤s302中，控制器4判定氢供给阀33是否被打开。如果是氢供给阀33被打开时、即供给负极气体时，则控制器4进行步骤s303的处理。另一方面，如果是氢供给阀33被闭合时、即停止供给负极气体时，则控制器4进行步骤s309的处理。进行步骤s302的判定是由于：在本实施方式中基本是在氢供给阀33闭合时进行放气阀36的开阀。

在步骤s303中，控制器4判定燃料电池堆1的运转区域是否为高负荷区域。控制器4例如在输出电流大于规定电流时判定为是高负荷区域。如果燃料电池堆1的运转区域是高负荷区域，则控制器4进行步骤s600的处理，否则进行步骤s304的处理。

在步骤s600中，控制器4实施在高负荷区域实施的放气阀36的开闭处理。参照图13在后面叙述该高负荷放气处理的详情，但是若简单地说明则是：相比于通常区域，在高负荷区域，负极系统内蓄积的液态水增加。就放气阀36的构造而言，当放气阀36被打开时首先液态水从负极系统内排出，之后负极排气排出。因此，在高负荷区域，在脉动升压时也使得能够打开放气阀36，将负极系统内的液态水可靠地从负极系统内排出，使得之后负极排气利落地从负极系统内排出。

在步骤s304中，控制器4闭合放气阀36。

在步骤s305中，控制器4判定放气阀持续开阀标志是否为开启。如果放气阀持续开阀标志为开启，则控制器4进行步骤s306的处理，如果放气阀持续开阀标志为关闭则控制器4结束本次的处理。

放气阀持续开阀标志是在停止供给负极气体时的放气阀打开时间作为在停止供给负极气体时实际打开放气阀36的时间而超过预先设定的第二规定值之前都被设为开启的标志。该放气阀持续开阀标志是为了例如在停止供给负极气体时放气阀36被打开后在经过第二规定值之前开始供给负极气体的情况下仍继续延长本次的放气阀打开时间而设定的标志。由此，能够在下一次停止供给负极气体时将放气阀36打开剩余的时间(分割放气)。

在步骤s306中，控制器4判定通过步骤s301计算出的放气阀开阀要求开启时间是否已变为预先设定的第一规定值以上。如果放气阀开阀要求开启时间为第一规定值以上，则控制器4进行步骤s307的处理，如果放气阀开阀要求开启时间小于第一规定值，则控制器4进行步骤s308的处理。

在步骤s307中，控制器4将放气阀打开指令设为开启。放气阀打开指令的初始值被设定为关闭。当在放气阀打开指令开启的状态下闭合氢供给阀33时，放气阀36实际上被打开。由此，能够在氢供给阀33闭合时连动地打开放气阀36。

这样，在本实施方式中，在放气阀开阀要求开启时间(＝基准占空比的累计值)变为第一规定值以上后将放气阀打开指令设为开启，允许放气阀36的打开。这是为了，在本实施方式中在氢供给阀33闭合时在某种程度上确保打开放气阀36的时间来可靠地实施排水，使得在放气阀处于打开状态时可靠地通过放气阀36排出负极排气。

另外，通过这样，输出电流越低则基准占空比越小，因此能够使得输出电流越低时，到放气阀打开指令变为开启为止的时间越长。也就是说，基于输出电流来变更发出放气阀的开阀指令的间隔，使得输出电流越低时放气阀从闭合到打开的间隔(放气间隔)越长。在输出电流低时，正极压力也低，因此从正极电极侧透过来的氮等的量也少，因此相应地，即使延长放气间隔，负极系统内的氢浓度的下降也少。因此，输出电流越低时使放气间隔越长来集中地排出负极排气，由此使得在放气阀处于打开状态时可靠地通过放气阀36排出负极排气。

在步骤s308中，控制器4将放气阀打开指令设为关闭。

在步骤s309中，控制器4判定放气阀打开指令是否开启。如果放气阀打开指令为关闭，则控制器4进行步骤s310的处理，如果果放气阀打开指令为开启，则控制器4进行步骤s311的处理。

在步骤s310中，控制器4闭合放气阀36。这样，在放气阀开阀要求开启时间变为第一规定值以上之前，即使是氢供给阀33闭合时也不打开放气阀36。

在步骤s311中，控制器4打开放气阀36。

在步骤s312中，控制器4对打开放气阀36的时间进行累计，计算为放气阀打开时间。

在步骤s313中，控制器4判定通过步骤s312计算出的放气阀打开时间作为在氢供给阀33闭合时实际打开放气阀36的时间是否已变为预先设定的第二规定值以上。这样，在本实施方式中，如果放气阀开阀要求开启时间已变为第一规定值以上，则将放气阀36打开第二规定值。在本实施方式中将第一规定值和第二规定值设定为相同的值，但是也可以设定为不同的值。能够将第一规定值和第二规定值分别作为能够将负极系统内的氢浓度管理为目标氢浓度、且能够高精度地实施放气流量的估计的值(例如0.5秒)来预先通过实验等求出。如果放气阀打开时间小于第二规定值，则控制器4进行步骤s314的处理，如果放气阀打开时间为第二规定值以上，则控制器4进行步骤s316的处理。

在步骤s314中，控制器4将放气阀持续开阀标志设为开启。放气阀持续开阀标志的初始值被设定为关闭。

在步骤s315中，控制器4将升压中标志设为关闭。该升压中标志是在高负荷放气处理中使用的标志，初始值被设定为关闭。

在步骤s316中，控制器4使在放气阀开闭处理内计算出的放气阀打开时间复位为零。

在步骤s317中，控制器4将放气阀持续开阀标志设为关闭。

在步骤s318中，控制器4将放气阀打开指令设为关闭。

图8是说明放气流量估计处理的详情的流程图。

在步骤s401中，控制器4判定氢供给阀33是否被打开。如果是氢供给阀33打开时，则控制器4进行步骤s402的处理。另一方面，如果是氢供给阀33闭合时，则控制器4进行步骤s405的处理。

在步骤s402中，控制器4计算从打开氢供给阀33起的负极压力的升压幅度。具体地说，通过累计每运算周期的负极压力的升压幅度来进行计算。

在步骤s403中，控制器4基于负极压力的升压幅度来计算在氢供给阀33处于打开状态时蓄积到负极系统内的气体量。例如能够预先通过实验等制作使负极压力的升压幅度与蓄积到负极系统内的气体量相关联的图9所示的图表，通过参照该图表来计算该气体量。在图9中，根据堆温度对蓄积到负极系统内的气体量进行校正，但是未必需要根据堆温度进行校正。另外，例如通过计算将升压前的负极压力等代入到气体的状态方程式来求出的升压前的负极系统内的气体的摩尔数与将升压后的负极压力等代入到气体的状态方程式来求出的升压前的气体的摩尔数之间的变化，也能够求出该气体量。

在步骤s404中，控制器4累计打开氢供给阀33的时间，计算为氢供给阀打开时间。

在步骤s405中，控制器4基于电流传感器43的检测值(输出电流)来计算在氢供给阀闭合时通过发电在燃料电池堆1内消耗的每运算周期的氢量，通过累计该氢量来计算氢供给阀闭合时的发电消耗氢量。

例如能够预先通过实验等制作使输出电流与消耗氢量相关联的图10所示的表，通过参照该表来基于输出电流计算在该氢供给阀打开时通过发电在燃料电池堆1内消耗的每运算周期的氢量。另外，例如通过将输出电流、运算周期以及燃料电池的块数代入到使用法拉第常数的运算式来计算所消耗的氢的摩尔质量，也能够求出在该氢供给阀打开时通过发电在燃料电池堆1内消耗的每运算周期的氢量。

在步骤s406中，控制器4累计闭合氢供给阀33的时间，计算为氢供给阀闭合时间。

在步骤s407中，控制器4计算从闭合氢供给阀33起的负极压力的降压幅度。具体地说，通过累计每运算周期的负极压力的降压幅度来进行计算。

在步骤s408中，控制器4判定放气阀36是否被打开。如果是放气阀36打开时则控制器4进行步骤s409的处理。另一方面，如果是放气阀36闭合时则控制器4进行步骤s410的处理。

在步骤s409中，控制器4累计打开放气阀36的时间，计算为放气阀打开时间。

在步骤s410中，控制器4基于负极压力的下降来计算在放气阀闭合时从负极系统内流出的每运算周期的气体量，通过将该气体量与上次值相加来计算放气阀打开时的流出气体量。

例如能够预先通过实验等制作使负极压力的下降量(负极压力的上次值-负极压力的本次值)与从负极系统内流出的气体量相关联的图11所示的图表，通过参照该图表来基于负极压力的下降量计算在该放气阀闭合时从负极系统内流出的每运算周期的气体量。在图11中，根据堆温度对从负极系统内流出的气体量进行校正，但是未必需要根据堆温度进行校正。另外，例如通过计算将负极压力的上次值等代入到气体的状态方程式来求出的负极系统内的气体的摩尔数与将负极压力的本次值等代入到气体的状态方程式来求出的负极系统内的气体的摩尔数之间的变化，也能够求出该气体量。

在步骤s411中，控制器4基于电流传感器43的检测值(输出电流)来计算在放气阀闭合时通过发电在燃料电池堆1内消耗的每运算周期的氢量，通过累计该氢量来计算氢供给阀闭合时的发电消耗氢量。

在步骤s412中，控制器4累计闭合放气阀36的时间，计算为放气阀闭合时间。

在步骤s413中，控制器4判定用于估计放气流量的数据量是否足够。具体地说，判定通过步骤s404和步骤s412计算出的氢供给阀打开时间和放气阀闭合时间是否已分别变为预先设定的规定时间(例如0.5秒)以上。如果数据量足够，则控制器4进行步骤s413的处理，如果数据量不足，则控制器4结束本次的处理。因而，如果数据量不足，则不仅基于1个脉动周期的数据、而是基于多个脉动周期的压力变化的数据来估计放气流量。

在步骤s414中，控制器4判定升压幅度与降压幅度是否一致。实施该判定是由于，在本实施方式中，利用在打开氢供给阀33且闭合放气阀36的期间蓄积到负极系统内的气体量(与升压幅度相应的气体量)与在闭合氢供给阀33且闭合放气阀36的期间从负极系统内流出的气体量(与降压幅度相应的气体量)相等这一情况，来实施放气流量的估计。

在步骤s415中，控制器4基于通过步骤s402至步骤s407以及步骤s408至步骤s412获取到的数据来计算放气流量。具体地说，实施图12a所示的计算来计算放气流量。图12a图示了参照图2说明的放气流量的计算方法。此外，不限于图12a所示的方法，也可以通过12b所示的方法来计算氢供给阀闭合时的除发电消耗氢量的从负极系统内流出的流出气体量。

在步骤s416中，控制器4参照图13的图表，判定计算出的放气流量是否为预先设定的阈值以上。换言之，判定放气量是否足够。如果放气流量为阈值以上，则控制器4进行步骤s417的处理，如果放气流量小于阈值，则控制器4进行步骤s418的处理。

如图13所示，以发出放气阀打开指令的间隔(从发出放气阀打开指令到下一次放气阀打开指令出现为止的间隔。以下称为“放气间隔”。)越长则阈值越小的方式对阈值进行校正。

关于这一点，放气间隔越长，则从打开放气阀36到下一次开阀为止的期间越长，因此负极系统内蓄积的液态水量也越多。因此，放气间隔越长，则在打开放气阀36时排出的放气量相对越少。在本实施方式中，配合氢供给阀33的开闭状态来打开放气阀36，因此到打开放气阀36为止的间隔会变化。在该情况下，与放气间隔短的情况相比在放气间隔长时放气量变少的原因是：由于放气间隔变长，负极系统内的液态水量变多。因而，发出放气阀打开指令的间隔越长时使阈值越小，由此减少判断为放气不足的频度。

此外，为了将负极系统内的氢浓度管理为使发电稳定的氢浓度，基本上需要燃料电池堆1的负荷越高则使放气量越多。在图13中，看起来燃料电池堆1的负荷越高则阈值越减少，趋势是相反的，但是这是由于将放气流量取为横轴，关于使放气流量乘以与每个负荷的基准占空比对应的放气阀36的开阀时间而得到的放气量本身，燃料电池堆1的负荷越高则该放气量越多。

在步骤s417中，控制器4从通过步骤s301计算出的放气阀开阀要求开启时间减去放气阀打开时间。

在步骤s418中，控制器4原样保持通过步骤s301计算出的放气阀开阀要求开启时间。这是由于，在判断为放气流量小于阈值时，为了进行稳定的发电需要进一步执行放气，因此能够在下一次处理中执行追加放气。

这样，在放气流量小于阈值时(放气量不足时)，不从放气阀开阀要求开启时间减去放气阀打开时间，由此使放气间隔比通常短，与放气流量为阈值以上时(放气量足够时)相比增加了放气阀开阀要求开启时间。由此，打开放气阀36的时间会增加放气阀开阀要求开启时间所增加的量、即未减去的量。

在步骤s419中，控制器4使通过步骤s402至步骤s407、步骤s409至步骤s412获取到的数据复位为零。

图14是说明高负荷放气处理的详情的流程图。

在步骤s601中，控制器4判定放气阀打开指令是否开启。如果放气阀打开指令为开启，则控制器4进行步骤s602的处理，如果放气阀打开指令为关闭，则控制器4进行步骤s605的处理。

在步骤s602中，控制器4判定通过步骤s312计算的放气阀打开时间是否为零、或者升压中开阀标志是否开启。只要任一方成立，控制器4就进行步骤s603的处理，如果均不成立则控制器4进行步骤s605的处理。

在步骤s603中，控制器4将升压中开阀标志设为开启。

在步骤s604中，控制器4打开放气阀36。

在步骤s605中，控制器4累计打开放气阀36的时间，计算为放气阀打开时间。

在步骤s606中，控制器4将升压中开阀标志设为关闭。

在步骤s607中，控制器4闭合放气阀36。

这样，在高负荷时，即使是氢供给阀33处于打开状态时，也打开放气阀36。这是为了，在高负荷时燃料电池堆1内的液态水增加，因此通过从氢供给阀33打开时起打开放气阀36，使得可靠地排出液态水。另外，在高负荷时，通过发电而消耗的氢量变多，因此氢供给阀33闭合后的负极压力的下降速度也变快，降压时间也变短。因而，在升压中打开放气阀36来提高液态水的排出效率，由此即使降压时间变短也能够在氢供给阀闭合后经由放气阀36可靠地排出放气气体。因此，能够提高放气流量的估计精度。

图15是说明本实施方式的氢供给阀33的控制的流程图。

在步骤s1中，控制器4参照图16的图表，基于燃料电池堆1的目标输出电流来设定负极压力的脉动上限压力和脉动下限压力。

在步骤s2中，控制器4判定负极压力是否为脉动上限压力以上。如果负极压力为脉动上限压力以上，则控制器4进行步骤s3的处理以使负极压力下降。另一方面，如果负极压力小于脉动上限压力，则控制器4进行步骤s4的处理。

在步骤s3中，控制器4将目标负极压力设定为脉动下限压力。

在步骤s4中，控制器4判定负极压力是否为脉动下限压力以下。如果负极压力为脉动下限压力以下，则控制器4进行步骤s5的处理以使负极压力上升。另一方面，如果负极压力高于脉动下限压力，则控制器4进行步骤s6的处理。

在步骤s5中，控制器4将目标负极压力设定为脉动上限压力。

在步骤s6中，控制器4将目标负极压力设定为与上次相同的目标负极压力。

在步骤s7中，在脉动下限压力被设定为目标负极压力时，控制器4对氢供给阀33进行反馈控制使得负极压力为脉动下限压力。该反馈控制的结果通常是氢供给阀33的开度为完全闭合，停止从高压氢罐31向燃料电池堆1供给负极气体。其结果，通过发电对燃料电池堆1内的负极气体的消耗等，负极压力逐渐下降。

另一方面，在脉动上限压力被设定为目标负极压力时，控制器4对氢供给阀33进行反馈控制使得负极压力上升到脉动上限压力。该反馈控制的结果是氢供给阀33被打开至期望的开度，从高压氢罐31向燃料电池堆1供给负极气体，负极压力上升。

图17和图18是说明本实施方式的放气控制的时序图。图17的时序图是运转区域为通常区域、放气流量为阈值以上时的时序图。另一方面，图18的时序图是运转区域为通常区域、放气流量小于阈值时的时序图。

如图17的(d)所示，通过放气阀开阀要求信号生成处理，生成使放气阀开阀要求信号在基准放气周期中仅开启基准占空比的放气阀开阀要求信号。然后，如图17的(e)所示，对放气阀开阀要求信号为开启的时间进行累计，计算为放气阀开阀要求开启时间。

当在时刻t1放气阀开阀要求开启时间变为第一规定值以上时，在之后的时刻t2氢供给阀33被打开时(图17的(b))，放气阀打开指令变为开启(图17的(f))。

然后，当在时刻t3在放气阀打开指令为开启的状态下氢供给阀33被闭合时，放气阀36被打开(图17的(c))。当放气阀36被打开时，如图17的(g)所示，对打开放气阀36的时间进行累计，计算为放气阀打开时间。当在时刻t4放气阀打开时间变为第二规定值以上时，放气阀打开指令变为关闭(图17的(f))，放气阀36被闭合(图17的(c))。

在时刻t2至时刻t3的氢供给阀打开期间，计算用于估计放气流量的数据、即在氢供给阀打开时蓄积到负极系统内的气体量。

另外，在时刻t3至时刻t5的氢供给阀闭合期间，计算用于估计放气流量的数据、即氢供给阀闭合时的发电氢消耗量。并且，在时刻t4至时刻t5的放气阀闭合期间，计算用于估计放气流量的数据、即放气阀打开时的流出气体量和发电消耗氢量。

当氢供给阀33从打开到闭合(时刻t2～t3)的升压幅度与氢供给阀33从闭合到打开(时刻t3～t5)的降压幅度在时刻t5变为相等时，如果数据量足够，则基于获取到的数据来计算放气流量(图17的(i))。

如果计算出的该放气流量为阈值以上，则在时刻t6使放气阀开阀要求开启时间减少放气阀打开时间(＝第二规定值)(图17的(e))。由此，放气阀开阀要求开启时间低于第一规定值，在时刻t7，即使氢供给阀33被闭合，放气阀36也不被打开。

另一方面，如图18所示，如果放气流量小于阈值，则在时刻t6原样保持放气阀开阀要求开启时间。因此，能够在时刻t6放气阀打开指令变为开启，在时刻t7打开放气阀36。这样，如果放气流量小于阈值，则使放气间隔比通常的放气间隔小，在放气流量估计后的氢供给阀33闭合时再次打开放气阀36来实施追加放气。因此，能够将负极系统内的氢浓度管理为使发电稳定的氢浓度。

图19也是说明本实施方式的放气控制的时序图。图19的时序图是运转区域为高负荷区域、放气流量为阈值以上时的时序图。

如图19所示，当在时刻t21放气阀开阀要求开启时间变为第一规定值以上时(图19的(d))，放气阀打开指令被设为开启(图19的(e))。此时，如果运转区域为高负荷区域，则通过高负荷放气处理来判定放气阀打开时间是否为零或者升压中开阀标志是否开启。在时刻t21，放气阀打开时间为零，因此升压中标志被设为开启(图19的(h))，在氢供给阀33处于打开状态时放气阀36被打开(图19的(b))。

这样，在高负荷时，在氢供给阀33处于打开状态时使放气阀36打开，由此使得能够可靠地排出液态水，在氢供给阀闭合后经由放气阀36使放气气体可靠地排出。由此，能够提高放气流量的估计精度。

当在时刻t22氢供给阀33被闭合时，升压中标志变为关闭(图19的(h))。然后，在时刻t23氢供给阀33被打开，但是此时的放气阀打开时间尚未达到第二规定值(图19的(f))。因此，放气阀36在氢供给阀33处于闭合状态时一直保持打开(图19的(b))。另外，放气阀打开时间也不被复位(图19的(f))，放气阀打开指令也保持开启(图19的(e))。

其结果，在时刻t23再次判定放气阀打开时间是否为零、或者升压中开阀标志是否开启。在时刻t23，哪个条件都不满足，因此本次虽然处于高负荷区域，但是在氢供给阀33处于打开状态时放气阀36被闭合(图19的(b))。

然后，当在时刻t24氢供给阀33被闭合时，放气阀36被打开(图19的(b))，放气阀打开时间再次增加(图19的(f))。

在时刻t25氢供给阀33被打开，但是放气阀打开时间仍未达到第二规定值(图19的(f))，因此放气阀36从时刻t24起一直保持打开(图19的(b))。另外，放气阀打开时间也不被复位(图19的(f))，放气阀打开指令也保持开启(图19的(e))。

当在时刻t26氢供给阀33被闭合时，若在时刻t27放气阀打开时间达到第二规定值(图19的(f))，则放气阀打开指令被设为关闭(图19的(e))，放气阀36被闭合(图19的(b))。

这样，在高负荷区域等从闭合氢供给阀33到打开氢供给阀33的间隔变短时，有时在一次脉动降压中放气阀打开时间达不到第二规定值。在这种时候，分割地进行放气阀36的开阀，并且仅最初的放气在氢供给阀33处于打开状态时进行。

以上说明的本实施方式的燃料电池系统100具备：氢供给阀33(供给阀)，其对向负极系统内的负极气体的供给进行控制；放气阀36，其从负极系统内排出排气；负极压力传感器34(压力检测部)，其测量负极系统内的压力；以及放气量估计部(控制器4)，其基于在氢供给阀33处于打开状态时闭合放气阀36的期间的负极系统内的压力变化以及在氢供给阀33处于闭合状态时闭合放气阀的期间的负极系统内的压力变化，来估计通过放气阀36从负极系统内排出的排气的放气量。

具体地说，放气量估计部具备：第一估计部，其基于在氢供给阀33处于打开状态时闭合放气阀36的期间的负极系统内的压力变化，来估计在该期间中蓄积到负极系统内的气体量；以及第二估计部，其基于在氢供给阀33处于闭合状态时闭合放气阀36的期间的负极系统内的压力变化，来估计在氢供给阀33处于闭合状态时与放气阀36的开闭状态无关地从负极系统内流出的气体量，放气量估计部基于由第一估计部估计出的气体量以及由第二估计部估计出的气体量来估计放气量。

在氢供给阀33处于闭合状态时从负极系统内流出的气体量是通过放气阀36从负极系统内排出的放气气体量与在氢供给阀33处于闭合状态时与放气阀36的开闭状态无关地从负极系统内流出的气体量的总计。而且，在氢供给阀33处于闭合状态时从负极系统内流出的气体量与在氢供给阀33处于打开状态时蓄积到负极系统内的气体量相等。因而，只要计算出在氢供给阀33处于打开状态时蓄积到负极系统内的气体量以及在氢供给阀33处于闭合状态时与放气阀36的开闭状态无关地从负极系统内流出的气体量，就能够通过将它们相减来高精度地仅计算出放气气体量。

另外，放气量估计部在氢供给阀33处于闭合状态时的负极系统内的压力下降到打开氢供给阀33时的负极系统内的初始压力时估计放气量。因此，能够在氢供给阀33处于打开状态时蓄积到负极系统内的气体量与在氢供给阀33处于闭合状态时从负极系统内流出的气体量一致时实施放气流量的估计。

另外，本实施方式的燃料电池系统100具备基于氢供给阀33的开闭状态和燃料电池堆1的负荷来开闭放气阀36的放气阀控制部(控制器4)。

放气阀控制部在氢供给阀33处于打开状态时闭合放气阀36，因此能够积极地形成估计放气流量所需的状态。因此，获取估计放气流量所需的数据的频度也增加，能够使放气流量的估计频度增加。

另外，放气阀控制部基于燃料电池堆1的负荷来变更发出放气阀36的开阀指令的间隔，在开阀指令出现时的氢供给阀33处于闭合状态时打开放气阀36。

在燃料电池堆1的负荷小时放气量也可以少。因此，在燃料电池堆1的负荷小时延长放气间隔，由此能够使一次排出的放气量与负荷无关地大致固定。而且，与氢供给阀33的闭合一并地打开放气阀36，由此能够在停止供给负极气体时可靠地形成放气阀打开状态并且确保估计放气流量所需的放气量，因此能够可靠地探测放气阀打开时的压力下降。

另外，放气阀控制部基于放气阀36的开阀时间，在氢供给阀33处于闭合状态时闭合放气阀36，因此能够只要氢供给阀33处于闭合状态时的放气阀打开时间达到规定时间(第二规定值)就闭合放气阀36。因此，能够在氢供给阀33处于闭合状态时可靠地形成放气阀闭合状态，能够可靠地探测放气阀闭合时的压力下降。其结果，能够可靠地实施放气流量的估计。

另外，本实施方式的燃料电池系统100具备基于由放气量估计部估计出的放气量来判定放气量是否不足的判定部(控制器4)。然后，在判定为放气量不足时，放气阀控制部使发出放气阀36的开阀指令的间隔比基于燃料电池堆1的负荷设定的间隔短。

具体地说，放气阀控制部基于燃料电池堆1的负荷来计算放气阀36的开阀要求时间(基准占空比)，在所述开阀要求时间的累计值(放气阀开阀要求开启时间)变为第一规定值以上时发出放气阀36的开阀指令，在判定为放气量没有不足时使开阀要求时间的累计值减去放气阀36的开阀时间，在判定为放气量不足时原样保持开阀要求时间的累计值。

由此，在放气量不足时，能够除了基于负荷的放气以外另外实施追加的放气，因此能够抑制负极系统内的氢浓度的下降，从而能够继续实施稳定的发电。

另外，本实施方式的燃料电池系统100具备供给阀控制部(控制器4)，该供给阀控制部基于燃料电池堆1的负荷来控制氢供给阀33的开闭，使得氢供给阀33交替地重复供给状态(脉动升压时)和供给停止状态(脉动降压时)，在供给状态中，打开氢供给阀33来向负极系统内供给负极气体，在供给停止状态中，闭合氢供给阀33来停止向所述负极系统内的负极气体的供给。然后，放气量估计部基于多次的供给状态和供给停止状态中的负极系统内的压力变化来估计放气流量。因此，例如，即使在燃料电池堆1的负荷高、脉动降压时间变短的情况下，也能够根据多个脉动周期的压力变化的数据来获取估计放气量所需的固定时间(例如0.5秒)以上的数据，来高精度地估计放气量。

(第二实施方式)

接着，说明本发明的第二实施方式。本实施方式在放气量的计算方法上与第一实施方式不同。下面以该不同点为中心来进行说明。此外，对于实现与前述的第一实施方式相同的功能的部分，使用相同的标记，省略重复的说明。

图20和图21是说明本实施方式的放气量的计算方法的图。

在前述的第一实施方式中，利用在打开氢供给阀33且闭合放气阀36的期间蓄积到负极系统内的气体量(与升压幅度相应的气体量)与在闭合氢供给阀33且闭合放气阀36的期间从负极系统内流出的气体量(与降压幅度相应的气体量)相等这一情况，来估计放气量(放气流量)。因此，将升压幅度与降压幅度一致作为放气量估计的条件之一。即，将氢供给阀33处于闭合状态时的负极系统内的压力(负极压力)下降到打开氢供给阀33时的负极系统内的初始压力(图20的时刻t11的压力)作为放气量估计的条件之一。

与此相对，在本实施方式中，在用于估计放气量的数据量变得足够的阶段实施估计。即，在闭合氢供给阀33且闭合放气阀36的时间变为规定时间(例如0.5秒)以上的阶段(图20的时刻t141)估计放气量。在该情况下，如图20所示，有时必须在氢供给阀33处于闭合状态时的负极系统内的压力下降到打开氢供给阀33时的负极系统内的初始压力(图20的时刻t11的压力)之前估计放气量。

即使处于该情况，为了估计放气量也需要求出在时刻t12至时刻t15的期间从负极系统内流出的气体量。因而，需要计算在时刻t141至时刻t15的期间从负极系统内流出的气体量、即在时刻t141的时间点残存于负极系统内的气体量(以下称为“残存气体量”。)。

因此，在本实施方式中，基于实施放气量的估计的时间点(图20的时刻t141)的负极系统内的压力以及打开氢供给阀33时的负极系统内的初始压力(图20的时刻t11的压力)来计算残存气体量。具体地说，例如能够根据这两个压力值之差，参照预先通过实验等制作的表来进行计算。另外，也能够计算将估计放气量时的负极压力等代入到气体的状态方程式来求出的负极系统内的气体的摩尔数与将氢供给阀打开时的负极压力等代入到气体的状态方程式来求出的负极系统内的气体的摩尔数之间的变化，来求出残存气体量。

然后，如图21所示，利用该残存气体量对基于时刻t14至时刻t141的压力下降而计算出的时刻t12至时刻t141的在氢供给阀处于闭合状态时从负极系统内流出的气体量进行校正，由此计算时刻t12至时刻t15的在氢供给阀处于闭合状态时与放气阀36的开闭状态无关地从负极系统内流出的气体量。具体地说，使时刻t12至时刻t141的在氢供给阀处于闭合状态时与放气阀36的开闭状态无关地从负极系统内流出的气体量与残存气体量相加。

根据以上说明的本实施方式，在氢供给阀33处于闭合状态时的负极系统内的压力下降到打开氢供给阀33时的负极系统内的初始压力之前估计放气量时，基于估计时的负极系统内的压力和初始压力来估计负极系统内的残存气体量，基于残存气体量对在氢供给阀33处于闭合状态时与放气阀36的开闭状态无关地从负极系统内流出的气体量进行校正。

即使像这样估计放气量，也能够与第一实施方式同样地高精度地实施放气量或放气流量的估计，并且即使在升压幅度与降压幅度一致之前也能够实施放气量或放气流量的估计。

在上述的实施方式中，与氢供给阀33的闭合同时地打开放气阀36，但是也可以在闭合氢供给阀33后经过规定时间(例如80ms)后打开放气阀36。由此，能够减小氢供给阀33的响应延迟、负极压力传感器34的检测值的过冲等对放气流量的估计造成的影响，从而能够进一步提高放气流量的估计精度。

另外，在上述的实施方式中，将负极压力传感器34的检测值用作负极系统内的压力，但是也可以例如根据氢供给阀33的开度等来估计负极系统内的压力。

另外，在上述的实施方式中，实施使负极压力脉动的脉动运转，但是也可以是根据燃料电池堆的负荷使负极压力固定的燃料电池系统。在该情况下，只要在负荷下降时的下降过渡时(负极下降时)进行放气阀36的开闭即可。另外，也可以暂时性地使负极压力脉动。

另外，在上述的实施方式中，在放气阀打开时间变为第二规定值之前，在氢供给阀33处于闭合状态时一直打开放气阀36，在高负荷等时分割地实施放气。与此相对，也可以使得在氢供给阀33打开前必定闭合放气阀36，并且在放气阀打开时间达到第二规定值之前分割地进行放气。

另外，在上述的实施方式中，与氢供给阀33闭合时同步地打开放气阀36，但是未必要同步进行。

以上，说明了本发明的实施方式，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技术范围限定于上述实施方式的具体结构。

本申请基于2014年10月28日向日本专利局申请的特愿2014-219717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。