燃料电池系统的制作方法

本发明涉及燃料电池系统。

背景技术：

已知通过降低燃料电池的电压，来除去燃料电池的催化剂附着的中毒物和氧化被膜，使催化剂从性能下降中恢复的恢复处理(参照例如日本特开2008-130402)。

技术实现要素：

如日本特开2008-130402那样在恢复处理刚结束后，燃料电池的电压被控制为高压时，燃料电池的催化剂被暴露在高电位下，有可能溶出。

本发明提供抑制燃料电池的催化剂溶出的燃料电池系统。

根据本发明第一方式，提供一种燃料电池系统。该燃料电池系统具备：燃料电池；向所述燃料电池供给阴极气体的供给装置；以及执行恢复处理的控制装置，所述恢复处理中，通过使所述燃料电池的输出电压下降来使所述燃料电池的催化剂从性能下降中恢复。所述控制装置在执行的所述恢复处理完成时，通过控制所述供给装置，使所述阴极气体的化学计量比与所述恢复处理执行前的通常运行状态下的所述阴极气体的化学计量比相比下降，并将所述燃料电池控制为发电中止状态。

根据上述方式的燃料电池系统，能够抑制燃料电池的电压变为高压。由此，能够抑制燃料电池的催化剂溶出。

在上述方式的燃料电池系统中，所述控制装置可以通过控制所述供给装置，将所述发电中止状态下的所述燃料电池的开路电压控制为低于所述通常运行状态下的怠速运行状态下的所述燃料电池的输出电压。

在上述方式的燃料电池系统中，所述控制装置可以控制所述供给装置，对于向所述燃料电池供给的所述阴极气体的流量进行增减控制，由此将所述燃料电池的所述开路电压维持在预定的目标范围内。

在上述方式的燃料电池系统中，所述燃料电池可以由多个单电池层叠而构成。所述控制装置可以通过控制所述供给装置，以平均电池电压为0.9v以下的方式控制所述发电中止状态下的所述燃料电池的开路电压。

在上述方式的燃料电池系统中，所述控制装置可以构成为：i)在所述恢复处理完成时对所述燃料电池的要求输出低于第1阈值的情况下，使所述阴极气体的所述化学计量比与所述通常运行状态下的所述阴极气体的所述化学计量比相比下降，并将所述燃料电池控制为所述发电中止状态；ii)在所述恢复处理完成时的所述要求输出为所述第1阈值以上且低于比所述第1阈值大的第2阈值的情况下，使所述阴极气体的化学计量比与所述通常运行状态下的所述阴极气体的所述化学计量比相比下降，并将所述燃料电池控制为怠速运行状态。

上述方式的燃料电池系统可以还具备二次电池。所述控制装置可以在所述二次电池能够输出所述恢复处理完成时对所述燃料电池的要求输出的情况下，将所述燃料电池控制为所述发电中止状态并且以满足所述要求输出的方式控制所述二次电池的输出。

在上述方式的燃料电池系统中，所述燃料电池可以为多个，所述供给装置可以向多个所述燃料电池供给所述阴极气体，所述控制装置可以在能够通过多个所述燃料电池中除了所述恢复处理刚完成后的所述燃料电池以外的所述燃料电池来输出对于多个所述燃料电池中的任一者的所述恢复处理完成时对多个所述燃料电池整体的要求输出的情况下，将所述恢复处理刚完成后的所述燃料电池控制为所述发电中止状态，并且以满足对多个所述燃料电池整体的所述要求输出的方式，控制除了所述恢复处理刚完成后的所述燃料电池以外的所述燃料电池的输出。

在上述方式的燃料电池系统中，所述燃料电池可以为多个，所述供给装置可以向多个所述燃料电池供给所述阴极气体，所述控制装置可以在能够通过多个所述燃料电池中除了输出性能最为下降的所述燃料电池以外的所述燃料电池来输出多个所述燃料电池全都完成所述恢复处理时对多个所述燃料电池整体的要求输出的情况下，将多个所述燃料电池中的输出性能最为下降的所述燃料电池控制为所述发电中止状态，以满足对多个所述燃料电池整体的所述要求输出的方式，控制除了输出性能最为下降的所述燃料电池以外的所述燃料电池的输出。

根据本发明的第二方式，提供一种燃料电池系统。该燃料电池系统具备：燃料电池；向所述燃料电池供给阴极气体的供给装置；以及执行恢复处理的控制装置，所述恢复处理中，通过使所述燃料电池的输出电压下降来使所述燃料电池的催化剂从性能下降中恢复。所述控制装置在执行的所述恢复处理完成时，通过控制所述供给装置，使所述阴极气体的化学计量比与所述恢复处理执行前的通常运行状态下的所述阴极气体的化学计量比相比下降，并将所述燃料电池控制为怠速运行状态。

根据上述方式的燃料电池系统，能够抑制燃料电池的电压变为高压。由此，能够抑制燃料电池的催化剂溶出。

根据本发明，能够提供抑制燃料电池的催化剂溶出的燃料电池系统。

附图说明

以下，将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，相同的附图标记表示相同的元件。

图1是车辆所搭载的燃料电池系统的构成图。

图2是表示燃料电池的通常iv曲线和低iv曲线的坐标图。

图3a是表示比较例中的恢复处理完成后的燃料电池的输出和电压变化的时序图。

图3b是表示本实施例中的恢复处理完成后的燃料电池的输出和电压变化的时序图。

图3c是表示本实施例中的恢复处理完成后的燃料电池的输出和电压变化的时序图。

图4是表示本实施例的运行模式控制一例的流程图。

图5是第1变形例的运行模式控制的说明图。

图6是变形例的燃料电池系统的构成图。

图7是示出第2变形例的运行模式控制的流程图。

图8是示出第2变形例的运行模式控制的时序图。

图9是示出第3变形例的运行模式控制的流程图。

图10是示出第3变形例的运行模式控制的时序图。

图11是示出第4变形例的运行模式控制的流程图。

图12是示出第5变形例的运行模式控制的流程图。

具体实施方式

燃料电池系统的结构

图1是车辆所搭载的燃料电池系统1的构成图。燃料电池系统1包含：ecu(electroniccontrolunit、电子控制单元)3、燃料电池(以下称为fc)4、二次电池(以下称为bat)8、阴极气体供给系统10、阳极气体供给系统20和电力控制系统30。再者，燃料电池系统1包含使冷却水在fc4中循环从而进行冷却的未图示的冷却系统。另外，车辆具备行驶用的电动机50、车轮5和油门开度传感器6。fc4是接受阴极气体和阳极气体的供给进行发电的燃料电池，是将固体高分子电解质型单电池层叠多个而构成的。

阴极气体供给系统10(供给装置)向fc4供给作为阴极气体的包含氧的空气，包含供给管11、排出管12、旁路管13、空气压缩器14(压缩机)、旁路阀15、中冷器16和背压阀17。供给管11与fc4的阴极入口歧管连接。排出管12与fc4的阴极出口歧管连接。旁路管13将供给管11和排出管12连通。旁路阀15设在供给管11与旁路管13的连接部分。旁路阀15对供给管11与旁路管13的连通状态进行切换。空气压缩器14、旁路阀15和中冷器16在供给管11上从上游侧起依次配置。背压阀17在排出管12上，配置在比排出管12与旁路管13的连接部分靠上游侧。空气压缩器14将作为阴极气体的包含氧的空气经由供给管11向fc4供给。供给到fc4的阴极气体经由排出管12排出。中冷器16将向fc4供给的阴极气体进行冷却。背压阀17调整fc4的阴极侧的背压。空气压缩器14、旁路阀15和背压阀17的驱动由ecu3控制。

另外，fc4的通常运行状态下，通过调整旁路阀15和背压阀17的开度，控制为来自空气压缩器14的阴极气体向fc4供给的供给状态。供给状态下，旁路阀15至少将供给管11的旁路阀15的上游侧与下游侧连通，背压阀17至少将排出管12调整为全闭以外的打开状态。另外，详情后述，fc4的发电中止的状态下，通过旁路阀15和背压阀17，控制为不向fc4供给阴极气体而是在fc4迂回向外部排出的迂回状态。迂回状态下，背压阀17将排出管12设为全闭，旁路阀15将供给管11的旁路阀15的上游侧与下游侧截断，将比旁路阀15靠上游侧的供给管11与旁路管13连通。

阳极气体供给系统20向fc4供给氢气作为阳极气体，包含罐20t、供给管21、排出管22、循环管23、罐阀24、调压阀25、喷射器(以下称为inj)26、气液分离器27、排水阀28和氢循环泵(以下称为hp)29。罐20t和fc4的阳极入口歧管由供给管21连接。在罐20t中储存有作为阳极气体的氢气。排出管22连接于fc4的阳极出口歧管。循环管23将气液分离器27与供给管21连通。罐阀24、调压阀25和inj26从供给管21的上游侧起依次配置。在罐阀24打开的状态下，调整调压阀25的开度，inj26喷射阳极气体。由此，向fc4供给阳极气体。在排出管22，气液分离器27和排水阀28从上游侧起依次配置。气液分离器27将水分从由fc4排出的阳极气体中分离并储存。储存在气液分离器27中的水通过排水阀28打开，经由排出管22向燃料电池系统1的外部排出。循环管23是用于使阳极气体向fc4回流的配管，上游侧的端部连接于气液分离器27，配置有hp29。从fc4排出的阳极气体通过hp29被适度加压，导向供给管21。罐阀24、调压阀25、inj26、排水阀28和hp29的驱动由ecu3控制。

电力控制系统30对fc4的放电和bat8的充放电进行控制。电力控制系统30包含燃料电池dc/dc转换器(以下称为fdc)32、电池dc/dc转换器(以下称为bdc)34、电动机逆变器(以下称为minv)38、辅机逆变器(以下称为ainv)39。fdc32基于从ecu3发送的要求电流值控制fc4的输出电流，并且调整来自fc4的直流电力，向minv38和/或ainv39输出。bdc34调整来自bat8的直流电力，向minv38和/或ainv39输出。fc4的发电功率能够对bat8充电。minv38将输出的直流电力转换为三相交流电力向电动机50供给。电动机50驱动车轮5使车辆行驶。另外，电动机50在车辆的减速时和下坡时，作为基于从车轮5输入的动能发电的发电机发挥作用。fc4和bat8的电力能够经由ainv39向电动机50以外的负荷装置供给。在此，负荷装置除了电动机50以外，还包含fc4用的辅机和车辆用的辅机。fc4用的辅机包含上述的空气压缩器14、旁路阀15、背压阀17、罐阀24、调压阀25、inj26、排水阀28、hp29。车辆用的辅机包含例如空调设备、照明装置、警示灯等。

ecu3包含cpu(centralprocessingunit、中央处理器)、rom(readonlymemory、只读存储器)、ram(randomaccessmemory、随机存取存储器)。ecu3中，油门开度传感器6、空气压缩器14、旁路阀15、背压阀17、罐阀24、调压阀25、inj26、排水阀28、hp29、fdc32和bdc34被电连接。ecu3基于油门开度传感器6的检测值、上述的车辆用的辅机和fc4用的辅机的驱动状态、bat8的蓄电电力等，算出对fc4的要求输出、即要求fc4输出的电能。另外，ecu3算出与对fc4的要求输出相应的fc4的目标电流值，控制空气压缩器14和/或inj26将向fc4供给的阴极气体和阳极气体的流量控制为与目标电流值对应的流量，并且控制fdc32，由此将fc4的扫掠电流值控制为目标电流值。另外，ecu3是执行后述恢复处理的控制装置的一例。

iv特性

ecu3能够通过控制向fc4供给的阴极气体的化学计量比，来变更fc4的电流-电压特性(以下称为iv特性)。详细而言，能够通过变更向fc4供给的阴极气体的流量，来变更阴极化学计量比，结果，能够变更fc4的iv特性。“化学计量比”表示基于要求的发电量供给的反应气体量相对于理论上的反应气体量之比。通常运行状态下，以阴极化学计量比和阳极化学计量比全都足够高的状态调整阴极气体和阳极气体的流量，以高效率进行发电。控制阳极气体的流量，以不发生所谓氢短缺的方式，无关于阴极化学计量比的大小地维持在阳极化学计量比足够高的状态。

图2是表示fc4的通常iv曲线c1和低iv曲线c2的坐标图。通常iv曲线c1是在阴极化学计量比和阳极化学计量比足够高的状态下的iv曲线，示出通常运行状态下的fc4的iv特性。低iv曲线c2示出与通常运行状态相比仅阴极化学计量比下降了的fc4的iv特性，示出与通常运行状态相比发电效率低的iv特性。另外，图2示出工作点d1、d2、e1、e2、f1、和f2、目标值α、电压值β、怠速目标电流值a1。工作点d1、e1和f1表示通常iv曲线c1上的工作点，工作点d2、e2和f2表示低iv曲线c2上的工作点。详细而言，目标值α是后述的恢复处理中的目标电压值，也是工作点f1和f2的电压值。工作点e1和e2分别是在通常iv曲线c1和低iv曲线c2上电流变为零时的工作点。怠速目标电流值a1是fc4被控制为怠速运行状态时的目标电流值。电压值β是通常iv曲线c1上的工作点d1的电压、即通常运行状态下fc4被控制为怠速运行状态时的电压值。再者，怠速运行状态是例如车辆暂时停止中，fc4以与要持续fc4发电的最低限必要的fc4用的辅机所消耗的电力相当的量，对加上预定裕度的电力进行发电的状态。

恢复处理

ecu3执行使fc4的催化剂从性能下降中恢复的恢复处理。具体而言，通过将fc4的输出电压降低到fc4的电极催化剂发生还原反应的电压值即目标值，来将fc4的催化剂附着的中毒物和氧化被膜除去，使催化剂从性能下降中恢复。通过执行恢复处理，能够恢复fc4的发电性能。恢复处理在存在恢复处理的执行要求的情况下，在fc4处于预定运行状态时执行。恢复处理的执行要求被判断为例如以下的任意条件成立的情况。fc4的预定的电流密度下的电压值低于阈值的情况、从上次恢复处理的执行起的经过时间为预定时间以上的情况、从上次恢复处理的执行起的fc4的累计运行时间为预定时间以上的情况、从上次恢复处理的执行起的车辆的行驶距离为预定的距离以上的情况。

恢复处理例如按以下那样执行。在通常运行状态下，以从fc4为怠速运行状态的工作点d1向电压变为目标值α的工作点f1移行的方式控制fc4。从工作点d1向工作点f1的移行可通过将阴极化学计量比和阳极化学计量比维持在足够高的状态并增大向fc4供给的阴极气体和阳极气体的流量，并且来自fc4的扫掠电流值逐渐达到与工作点f1对应的目标电流值的方式控制fdc32来实现。再者，恢复处理也可以通过从工作点d1向工作点f2移行来实现。该情况下，使阴极化学计量比与通常运行状态相比下降，在阳极化学计量比足够高的状态下增大阴极气体的流量和阳极气体的流量，以来自fc4的扫掠电流值逐渐达到与工作点f2对应的目标电流值的方式控制fdc32。在任意情况下，通过fc4的电压值达到目标值α，催化剂附着的中毒物和氧化被膜被除去，恢复处理完成。目标值α被设定为例如平均电池电压变为0.6v以下。

比较例中的恢复处理完成后的控制

图3a是表示比较例中的恢复处理完成后的fc4的输出和电压的变化的时序图。图3a中，示出按工作点d1、f1、d1的顺序移行的情况。从工作点d1开始恢复处理时(时刻t1)，fc4的输出开始增大，电压开始下降。到达工作点f1从而电压到达目标值α时，恢复处理完成(时刻t2)。恢复处理完成时，fc4的输出立即下降，电压增大，恢复到工作点d1(时刻t3x)。这样在恢复处理刚完成后fc4的电压立即被控制为高压时，fc4的催化剂暴露在高电位下，可能溶出。

本实施例中的恢复处理完成后的控制

本实施例中，ecu3执行用于抑制恢复处理完成后fc4的电压变为高压的控制。图3b和图3c是示出本实施例中的恢复处理完成后的fc4的输出和电压的变化的时序图。本实施例中，将恢复处理完成后的fc4的运行模式切换为以下两种模式中的任一者，这些模式为：在使阴极化学计量比与通常运行状态相比下降的状态下控制为发电中止状态的模式(以下称为低iv中止模式)，以及在使阴极化学计量比与通常运行状态相比下降的状态下控制为怠速运行状态的模式(以下称为低iv怠速模式)。具体而言，根据恢复处理完成时对于fc4的要求输出的大小，将fc4控制为低iv中止模式和低iv怠速模式中的任一者。图3b表示fc4被控制为低iv中止模式的情况，具体而言，示出按工作点d1、f1、e2的顺序移行的情况。图3c中，表示fc4被控制为低iv怠速模式的情况，具体而言，示出按工作点d1、f1、d2的顺序移行的情况。再者，详情后述，与低iv中止模式和低iv怠速模式对比，将通常运行状态下的fc4的运行模式称为通常运行模式。

低iv中止模式

参照图3b，对于恢复处理完成后fc4被控制为低iv中止模式的情况进行说明。与上述比较例同样地完成恢复处理时(时刻t2)，向工作点e2移行(时刻t3)。在此，从工作点f1向工作点e2的移行通过在使阴极化学计量比维持在比通常运行状态低的状态下使阴极气体的流量逐渐减少，并且使来自fc4的扫掠电流值逐渐下降到零，将fc4的发电中止来实现。由此，与在通常iv曲线c1上从工作点f1向工作点e1移行的情况相比使发电效率下降，在fc4的电压低的状态下，能够使fc4向发电中止状态移行，能够抑制上述催化剂的溶出。再者，工作点e2的电压值是控制为低iv中止模式且扫掠电流值控制为零的时间点的目标电压值。优选以该电压值变为目标电压值的方式控制阴极化学计量比、即阴极气体的流量。

到达工作点e2后，即在fc4的发电中止的状态下，以fc4的开路电压维持在预定的目标范围内的方式对向fc4供给的阴极气体的流量进行增减控制。具体而言，在到达工作点e2的时间点，阴极气体的流量被控制为零，fc4的开路电压由于所谓交叉泄漏而下降。fc4的开路电压变为目标范围的下限值以下时，再次向fc4供给阴极气体，fc4的开路电压上升。fc4的开路电压变为目标范围的上限值以上时，再次将向fc4供给的阴极气体的流量被控制为零。这样的目标范围的上限值设定为比上述的通常iv曲线c1上的工作点e1的电压值低的值。

再者，在工作点e2的电压值和上述开路电压的目标范围的上限值优选低于通常运行状态下的怠速运行状态下的工作点d1的电压值β。因为在恢复处理完成后优选将fc4的电压维持在低值。而且，在工作点e2的电压值和开路电压的目标范围的上限值是平均电池电压变为0.9v以下的值，优选是平均电池电压变为0.85v以下的值，更优选是平均电池电压变为0.8v以下的值。平均电池电压越低，越能够抑制各单电池的催化剂溶出。

fc4在低iv中止模式下控制后经过预定期间，然后增大对于fc4的要求输出，该的情况下，再次开始发电，增大阴极气体和阳极气体的流量，fc4被控制为通常运行模式。在此，上述开路电压的目标范围的下限值过小时，在再次开始发电时在fc4的阴极极侧的氧浓度变得过低，要使阴极极侧的氧浓度上升需要花费时间，fc4的实际输出相对于要求输出的响应可能变慢。因此，优选开路电压的目标范围的下限值设置为再次开始发电时的fc4响应变慢不发生的值。

低iv怠速模式

接着，对于在恢复处理完成后fc4被控制为低iv怠速模式的情况进行说明。如图3c所示，恢复处理完成时(时刻t2)，向工作点d2移行(时刻t3a)。在此，从工作点f1向工作点d2的移行通过将阴极化学计量比维持在比通常运行状态低的状态下使阴极气体的流量逐渐减少，并且使来自fc4的扫掠电流值逐渐下降到怠速目标电流值a1来实现。能够与在通常iv曲线c1上从工作点f1向工作点d1的情况相比在使发电效率下降fc4的电压低的状态下，使fc4向怠速运行状态移行，能够抑制上述fc4的催化剂溶出。工作点d2的电压值是控制为低iv怠速模式且扫掠电流值被控制为怠速目标电流值a1的时间点的目标电压值。优选以低iv怠速模式下的fc4的电压值变为该目标电压值的方式控制阴极化学计量比、即阴极气体的流量。如上所述，工作点d2的电压值是平均电池电压变为0.9v以下那样的电压值。

fc4被控制为低iv怠速模式的状态下经过预定期间后，对于fc4的要求输出增大的情况下，阴极气体和阳极气体的流量增大，fc4被控制为通常运行模式。在此，低iv怠速模式下的fc4的电压值过小时，直到恢复到通常运行状态下的通常化学计量比需要花费时间，fc4的实际输出相对于要求输出的响应可能变慢。因此，优选低iv怠速运行状态下的电压的目标范围的下限值设定为再次开始发电时的fc4响应变慢不发生的值。

再者，低iv中止模式和低iv怠速模式中的任一者都是通过控制向fc4的阴极气体流量来实现的，阴极气体的流量控制通过如上所述地调整旁路阀15和背压阀17的开度来实现。例如，当阴极气体的流量切换为零的情况下，在空气压缩器14的旋转速度以最低旋转速度持续旋转的状态下，将连通状态控制为上述迂回状态。另外，当增大阴极气体的流量的情况下，背压阀17打开排出管12，通过旁路阀15将相比于旁路阀15靠供给管11的上游侧与下游侧连通。阴极气体的流量控制不限定于此，在例如能够向fc4供给阴极气体的供给状态下，可以通过停止空气压缩器14的驱动来将向fc4的阴极气体的流量控制为零。另外，在开路电压变为目标范围的上限值以上的情况所设定的阴极气体的目标流量被控制为零，但不限定于此，是开路电压下降的流量即可。

本实施例的运行模式控制

接着，对于ecu3执行的恢复处理完成后的运行模式控制进行具体说明。图4是示出本实施例的运行模式控制一例的流程图。该控制被反复执行。ecu3对恢复处理是否完成进行判定(步骤s1)。具体而言，判定是否为恢复处理的执行中且fc4的输出电压变为上述目标值α以下。fc4的输出电压由连接于fc4的未图示的电压传感器来检测。当恢复处理不在执行中的情况、或恢复处理在执行中但fc4的输出电压不是目标值α以下的情况(步骤s1中为否)下，本控制结束。

恢复处理完成了的情况下(步骤s1中为是)，ecu3判定对于fc4的要求输出p是否低于阈值a(步骤s2)。要求输出p低于阈值a的情况是例如车辆用的辅机所消耗的电力消耗量少，bat8的充电余量足够且能够通过bat8的充电电力充分确保车辆用的辅机所消耗的电能的状态。例如，是车辆为停止状态、减速行驶时或下坡路行驶时等，是车辆的空调装置停止了的状态。阈值a是第1阈值的一例。

当要求输出p低于阈值a的情况(步骤s2中为是)，ecu3以低iv中止模式控制fc4(步骤s3)。由此，能够抑制fc4的催化剂溶出。

当要求输出p为阈值a以上的情况下(步骤s2中为否)，ecu3判定要求输出p是否为阈值a以上且低于阈值b(步骤s4)。要求输出p为阈值a以上且低于阈值b的情况是例如车辆为停止状态且车辆用的辅机的消耗电力比较大的情况。车辆用的辅机的消耗电力比较大的情况是例如车辆的空调装置的设定温度与外部气体温度之差大的情况。阈值b是第2阈值的一例。

要求输出p为阈值a以上且低于阈值b的情况下(步骤s4中为是)，ecu3以低iv怠速模式控制fc4(步骤s5)。由此，能够抑制fc4的催化剂溶出。再者，通过将fc4控制为低iv怠速模式，当fc4的输出相对于要求输出p不足的情况下，通过控制bdc34来由bat8输出其不足量的电力。

当要求输出p为阈值a以上且不是低于阈值b的情况下(步骤s4中为否)，即要求输出p为阈值b以上的情况下，ecu3以通常运行模式控制fc4(步骤s6)。要求输出p为阈值b以上的情况是车辆为行驶状态，且加速行驶时或在上坡路行驶的状态。如图2所示，fc4的输出越大则fc4的电压越下降，因此即使以通常运行模式控制fc4，fc4的电压也不增大到高压，催化剂溶出被抑制。

再者，在步骤s6中，可以通过相比于要求输出p有意地增大fc4的输出，来抑制fc4的电压增大。如上所述，因为fc4的输出越大则fc4的电压越下降。例如，当要求输出p为阈值b以上但低于比阈值b大的阈值c的情况下，即本来利用比怠速运行状态下的输出大但比较低的输出来控制fc4的情况下，通过相比于要求输出p有意地增大fc4的输出，能够抑制fc4电压被控制为高压的情况。再者，此时产生的fc4的剩余电力可以向bat8充电。

第1变形例的运行模式控制

接着，对于运行模式控制的多个变形例进行说明。图5是第1变形例的运行模式控制的说明图。变形例的运行模式控制中，关于与上述本实施例的运行模式控制相同的处理附带相同标记省略重复的说明。

恢复处理完成了的情况下(步骤s1中为是)，ecu3判定对于fc4的要求输出p是否低于能够由bat8输出的输出上限值pv(步骤s21)。输出上限值pv在步骤s21的执行时，基于bat8的充电余量(soc：stateofcharge)和从bat8向车辆用的辅机等供给的电能算出。

要求输出p低于输出上限值pv的情况下(步骤s21中为是)，ecu3以控制bdc34满足要求输出p的方式使bat8的输出增大(步骤s31)，将fc4控制为低iv中止模式，将fc4的发电中止(步骤s3)。要求输出p为输出上限值pv以上的情况下(步骤s21中为否)，与上述本实施例同样地执行步骤s2以后的处理。上述步骤s21、s31和s3是bat8能够输出恢复处理完成时对fc4的要求输出p的情况下，以将fc4控制为发电中止状态并且满足要求输出p的方式控制bat8输出的处理的一例。

这样，当bat8的充电余量多从而能够输出要求输出p的情况下，能够通过以低iv中止模式控制fc4，使bat8的输出增大，来抑制恢复处理完成后fc4电压变为高压的情况，并且使要求输出p充足。另外，当能够通过bat8输出要求输出p的情况下，能够通过以低iv中止模式控制fc4，较多地确保fc4的发电被中止的机会。在此，fc4的累计运行时间越长，fc4经时劣化，输出性能越下降，但通过如本变形例这样较多地确保fc4的发电被中止的机会，能够抑制fc4的累计运行时间增加，能够抑制fc4的经时劣化。

再者，在上述本实施例和第1变形例中，fc4被控制为低iv怠速模式，但不一定需要控制为低iv怠速模式。例如，在通常运行模式下的怠速运行状态下的fc4的输出电压值比催化剂可能溶出的电压低，例如平均电池电压变为0.9v以下的值的情况下，不需要实施低iv怠速模式。该情况下，不用执行上述步骤s4而是执行步骤s6即可。

变形例的燃料电池系统

接着，对于变形例的燃料电池系统1a进行说明。再者，对于类似的结构附带类似的标记省略重复的说明。图6是变形例的燃料电池系统1a的构成图。燃料电池系统1a包含2个控制系统(以下简称为系统)2a和2b以及ecu(electroniccontrolunit)3a。系统2a和2b分别包含fc4a和4b、bat8a和8b、阴极气体供给系统10a和10b、阳极气体供给系统20a和20b、电力控制系统30a和30b。再者，系统2a和2b分别包含使fc4a和4b循环冷却水并冷却的未图示的冷却系统。fc4a和4b是相同的燃料电池，fc4a的额定输出ra与fc4b的额定输出rb相同，但不限定于此。再者，作为搭载2个fc4a和4b的车辆，可考虑例如公交车和卡车等大型汽车，但不限定于此。另外，燃料电池系统1a可以分别包含具有fc的3个以上的控制系统。

阴极气体供给系统10a和10b分别是将作为阴极气体的包含氧的空气向fc4a和4b供给的供给装置的一例。具体而言，阴极气体供给系统10a和10b分别包含供给管11a和11b、排出管12a和12b、旁路管13a和13b、空气压缩器14a和14b、旁路阀15a和15b、中冷器16a和16b以及背压阀17a和17b。

阳极气体供给系统20a和20b分别包含罐20ta和20tb、供给管21a和21b、排出管22a和22b、循环管23a和23b、罐阀24a和24b、调压阀25a和25b、inj26a和26b、气液分离器27a和27b、排水阀28a和28b以及hp29a和29b。

电力控制系统30a和30b分别包含fdc32a和32b、bdc34a和34b、ainv39a和39b。另外，电力控制系统30a和30b共用minv38。fdc32a和32b分别调整来自fc4a和4b的直流电力并向minv38输出。bdc34a和34b分别调整来自bat8a和8b的直流电力并向minv38输出。fc4a和4b的发电功率分别能够在bat8a和8b蓄电。minv38将输入的直流电力转换为三相交流电力并向电动机50a供给。再者，电动机50a与上述的本实施例的电动机50相比驱动转矩大且消耗电力也大，但不限定于此。

ecu3a中，油门开度传感器6、空气压缩器14a和14b、旁路阀15a和15b、背压阀17a和17b、罐阀24a和24b、调压阀25a和25b、inj26a和26b、排水阀28a和28b、fdc32a和32b以及bdc34a和34b被电连接。ecu3a基于油门开度传感器6的检测值、上述的车辆用的辅机和fc4a和4b用的辅机的驱动状态、bat8a和8b的蓄电电力等，算出对于fc4a和4b整体的要求输出pa。另外，ecu3a根据要求输出pa，控制fc4a和4b用的辅机等，控制fc4a和4b的合计发电功率。

第2变形例的运行模式控制

图7是示出第2变形例的运行模式控制的流程图。再者，第2变形例的运行模式控制的前提是fc4a和4b的恢复处理不是同时而是在不同的定时下执行。因为例如即使在控制为fc4a和4b的运行状态始终相同的情况下，也有时fc4a和4b各自的催化剂性能下降产生波动，fc4a和4b中的一者要求执行恢复处理，而另一者不要求执行恢复处理。另外，第2变形例的运行模式控制的前提是，fc4a和4b是相同的燃料电池，fc4a的额定输出ra与fc4b的额定输出rb相同。

ecu3a对在fc4a和4b中的任一者执行的恢复处理是否完成进行判定(步骤s1a)。具体而言，fc4a和4b中的一者的恢复处理的执行中判定一者的输出电压是否变为恢复处理的目标值α以下。步骤s1a中为否的情况下，本控制结束。

在fc4a和4b中的任一者的恢复处理完成了的情况下(步骤s1a中为是)，ecu3a对要求输出pa是否低于阈值aa进行判定(步骤s2a)。要求输出pa低于阈值aa的情况，是例如bat8a和8b的充电余量充分，车辆用的辅机所消耗的电力消耗量少，能够通过bat8a和8b的充电电力来充分确保车辆用的辅机所消耗的电能的状态。例如车辆为停止状态、减速行驶时或下坡路的行驶时等，是车辆的空调装置停止的状态。

要求输出pa低于阈值aa的情况下(步骤s2a中为是)，ecu3a将fc4a和4b这两者控制为低iv中止模式(步骤s3a)。由此，即使在fc4a和4b中的一者是恢复处理刚完成后，fc4a和4b这两者的电压变为高压的情况也被抑制，能够抑制恢复处理刚完成后的fc的催化剂溶出。

要求输出pa为阈值aa以上的情况下(步骤s2a中为否)，ecu3a对要求输出pa是否为预定值γ以下进行判定(步骤s2b)。预定值γ是能够仅由fc4a输出，也能够仅由fc4b输出的输出值。即，步骤s2b中，判定要求输出pa是否能够由fc4a单独输出也能够由fc4b单独输出。具体而言，预定值γ是根据对fc4a和4b的最大输出的合计即合计最大输出pmax乘以1/2得到的值再减去预定的裕度值而得到的值。当fc4a和4b的各最大输出相同的情况下，对合计最大输出pmax乘以1/2得到的值是能够由fc4a和4b中任一者输出的输出值。但是，fc4a和4b的实际输出性能存在波动，因此将由对合计最大输出pmax乘以1/2得到的值再减去预定的裕度值而得到的值作为预定值γ。再者，预定值γ是比上述阈值aa大的值。

合计最大输出pmax例如按以下那样由ecu3a事前算出。通常运行模式下遍及预定的输出范围控制fc4a的状态下，由fc4a的实际的输出电流值和输出电压值存储多个实际工作点，基于存储的多个工作点推定fc4a的iv特性。基于该推定出的iv特性，根据预定的fc4a推定与能够扫掠的电流值的上限值对应的输出电压值，算出该上限值与推定出的输出电压值相乘而得到的值作为fc4a的最大输出。采用同样的方法，算出fc4b的最大输出，将fc4a的最大输出与fc4b的最大输出相加，由此算出合计最大输出pmax。

当要求输出pa为预定值γ以下的情况下(步骤s2b中为是)，ecu3a对是否为fc4a的恢复处理完成后，即恢复处理完成的是否为fc4a进行判定(步骤s2c)。

当恢复处理完成的是fc4a的情况下(步骤s2c中为是)，ecu3a以低iv中止模式控制是恢复处理完成后的fc4a，将不是恢复处理完成后的fc4b控制为补偿发电模式(步骤s3b)。fc4b切换为补偿发电模式时，以对fc4a的发电中止引起的发电功率的不足量进行补充的方式控制fc4b的输出。由此，能够通过fc4b满足要求输出pa，并且抑制恢复处理完成了的fc4a的电压增大，能够抑制fc4a的催化剂溶出。

当恢复处理完成的是fc4b的情况下(步骤s2c中为否)，ecu3a以补偿发电模式控制不是恢复处理完成后的fc4a，并以低iv中止模式控制是恢复处理完成后的fc4b(步骤s3c)。由此，能够通过fc4a满足要求输出pa，并且抑制恢复处理完成了的fc4b的电压增大，能够抑制fc4b的催化剂溶出。步骤s2b、s2c、s3b和s3c是能够通过恢复处理刚完成后的fc以外的fc来输出对多个fc的任一者的恢复处理的完成时对多个fc整体的要求输出的情况下，将恢复处理刚完成后的fc控制为发电中止状态，并且以满足要求输出的方式控制恢复处理刚完成后的fc以外的fc的输出的处理的一例。以满足要求输出的方式刚完成恢复处理后的fc以外的fc是所述多个fc中的1个fc或多个fc。对多个fc整体的要求输出是要求多个fc整体输出的电能。

当要求输出pa大于预定值γ的情况下(步骤s2b中为否)，ecu3a将fc4a和4b这两者控制为通常运行模式(步骤s6a)。即，当要求输出pa大的情况下，fc4a和4b这两者都实施通常运行，能够满足高的要求输出pa。另外，该情况下，是恢复处理完成后的一者的fc以比较高的电力发电，因此，恢复处理完成后一者的fc电压被控制为高压的情况得到抑制。

图8是示出第2变形例的运行模式控制的时序图。图8中示出fc4a和4b各自的输出、电压和推移情况，示出对fc4a执行恢复处理的情况。fc4a的恢复处理完成时(时刻t2)，步骤s2b和s2c中为是的情况下，fc4a和4b分别以低iv中止模式和补偿发电模式控制，fc4b的输出开始增大，电压开始下降(时刻t3)。fc4b的输出增大，因此即使fc4a的发电中止，也能够满足要求输出。

再者，步骤s6a中，不限定于以fc4a和4b的输出相同的方式进行控制。例如也能够以满足要求输出pa的方式，以fc4a和4b中的恢复处理完成的一者的输出大于另一者输出的方式控制fc4a和4b的输出。由此，能够满足要求输出pa，并且fc4a和4b中的恢复处理完成的一者的电压变为高压的情况得到抑制，能够抑制fc4a和4b的恢复处理完成的一者的催化剂溶出。另外，当即使fc4a和4b中的一者以低iv怠速模式控制，也能够通过另一者的输出满足要求输出pa的情况下，可以将fc4a和4b中的恢复处理完成的一者控制为低iv怠速模式，并将另一者控制为通常运行模式。

fc4a和4b各自的额定输出ra和rb相同，因此在步骤s2b中，预定值γ可以是例如由该额定输出减去预定的裕度值而得到的值。裕度值优选考虑fc4a和4b的实际输出性能的波动和下降等确定。

在步骤s2b中，例如具备n个(n≥3)额定输出相同的fc的系统中，将n个fc的最大输出的合计设为pnmax时，预定值γ可以设定为由{(n-1)/n}×pnmax减去预定的裕度值而得到的值。由此，在具备3个以上的fc的系统中，能够对是否能够通过恢复处理刚完成后的fc以外的fc来满足要求输出进行判定，在肯定判定的情况下通过恢复处理刚完成后的fc以外的fc来满足要求输出，并且以低iv中止模式控制恢复处理刚完成后的fc，由此能够抑制恢复处理刚完成后的fc的电压变为高压的情况。

第3变形例的运行模式控制

图9是示出第3变形例的运行模式控制的流程图。第3变形例的运行模式控制的前提是fc4a和4b的恢复处理以相同定时执行。例如，当仅对fc4a和4b中的一者产生恢复处理的执行要求的情况下，是双方都执行恢复处理的情况。另外，第3变形例的运行模式控制中，前提是fc4a和4b是相同的燃料电池。

ecu3a判定对fc4a和4b这两者执行的恢复处理是否完成(步骤s1b)。具体而言，判定fc4a和4b的恢复处理的执行中各输出电压是否变为目标值α以下。fc4a和4b这两者都没有恢复处理的执行要求的情况、和/或是恢复处理的执行中但完成前的情况(步骤s1b中为否)下，本控制结束。

fc4a和4b这两者的恢复处理完成(步骤s1b中为是)，要求输出pa为阈值aa以上(步骤s2a中为否)，要求输出pa为预定值γ以下的情况下(步骤s2b中为是)，ecu3a判定fc4a的输出性能是否比fc4b下降(步骤s2d)。

ecu3a如下地事先取得fc4a和4b的输出性能。fc4a和4b这两者都是高输出状态，扫掠电流值相同且其他运行条件也相同的状态下持续预定期间以上期间，ecu3a存储fc4a和4b的各输出电压值。该存储的电压值作为表示输出性能的指标使用。ecu3a将存储的电压值低的fc判定为输出性能下降。在此，fc4a和4b这两者都以高输出状态持续预定期间以上，由此电压下降且生成水量增大，因此能够抑制fc4a和4b内的干燥、催化剂的中毒物和氧化被膜等引起的可逆的性能下降。因此，上述状态下存储的电压值反映了fc4a和4b的经时劣化引起的不可逆的性能下降的程度。再者，fc4a和4b的运行条件相同的情况，是例如fc4a和4b各自供给的阴极气体的流量和阳极气体的流量被控制为相同，循环管23a和23b内的压力差为预定值以下，循环管23a和23b内的压力看作大致相同的情况。另外，取得fc4a和4b的输出性能的方法不限定上述方法。

fc4a的输出性能与fc4b相比下降的情况下(步骤s2d中为是)，ecu3a以低iv中止模式控制输出性能下降了的fc4a，并将fc4b控制为补偿发电模式(步骤s3b)。fc4b的输出性能与fc4a相比下降了的情况下(步骤s2d中为否)，ecu3a以补偿发电模式控制fc4a，并将输出性能下降了的fc4b控制为低iv中止模式(步骤s3c)。由此，能够通过将输出性能下降了的fc的发电中止来抑制累计运行期间的增加，能够抑制输出性能下降了的fc的进一步的经时劣化。另外，通过使输出性能高的fc发电，能够使发电效率高的fc发电，燃油效率提高。步骤s2b、s2d、s3b和s3c是能够通过多个fc中的输出性能最为下降的fc以外的fc来输出多个fc全都完成了恢复处理时对多个fc整体的要求输出的情况下，将多个fc中的输出性能最为下降的fc控制为发电中止状态，并以满足要求输出的方式控制输出性能最为下降的fc以外的fc的输出的处理的一例。

图10是示出第3变形例的运行模式控制的时序图。图10示出fc4a和4b各自的输出、电压和推移情况，对fc4a和4b这两者执行恢复处理，并且fc4a的输出性能与fc4b相比下降了的情况。fc4a和4b中任一者的电压都变为目标值α以下时完成恢复处理(时刻t2)，输出性能下降了的fc4a的发电被中止，输出性能高的fc4b的输出增大。

再者，在fc4a和4b各自的恢复处理以不同的定时执行的情况、以及以相同定时执行的情况中的任意情况下，都可以执行如下的运行模式控制。判定fc4a和4b中的仅一者的恢复处理是否为完成后，当肯定判定的情况下，执行图7示出的步骤s2a以后的处理，当否定判定的情况下，判定fc4a和4b这两者的恢复处理是否为完成后。fc4a和4b这两者的恢复处理不是完成后的情况下，结束本控制，fc4a和4b这两者的恢复处理是完成后的情况下，可以执行图9示出的步骤s2a以后的处理。

当例如具备3个以上的额定输出相同的fc的情况下，在步骤s2d、s3b和s3c中，可以仅将输出性能最为下降的fc控制为低iv中止模式，将剩余的fc控制为补偿发电模式。

第4变形例的运行模式控制

对于第4变形例的运行模式控制进行说明。第4变形例的运行模式控制的前提是fc4a和4b的恢复处理以不同的定时执行，而且前提是fc4a和4b是不同的燃料电池且额定输出ra和rb也不同，且fc4a的最大输出pamax和fc4b的最大输出pbmax也不同。

图11是示出第4变形例的运行模式控制的流程图。fc4a和4b的任一者的恢复处理完成(步骤s1a中为是)，要求输出pa为阈值aa以上(步骤s2a中为否)，恢复处理完成了的是fc4a的情况下(步骤s2c中为是)，ecu3a判定要求输出pa是否为由fc4b的最大输出pbmax减去预定的裕度值d而得到的值以下(步骤s2e)。步骤s2e是判定能否仅通过fc4b来输出fc4a的恢复处理完成时的要求输出pa的处理。

fc4b的最大输出pbmax是例如以下那样由ecu3a事前算出的。以通常运行模式遍及预定的输出范围控制fc4b的状态下，根据fc4b的实际输出电流值和输出电压值存储多个实际的工作点，基于存储了的多个工作点推定fc4b的iv特性。基于该推定的iv特性，由预定的fc4b推定与能够扫掠的电流值的最大值对应的输出电压值，算出该能够扫掠的电流值和推定出的输出电压值相乘而得到的值作为fc4b的最大输出pbmax。

要求输出pa为由最大输出pbmax减去裕度值d而得到的值以下的情况下(步骤s2e中为是)，fc4a以低iv中止模式控制，fc4b以补偿发电模式控制(步骤s3b)。要求输出pa比由最大输出pbmax减去裕度值d而得到的值大的情况下(步骤s2e中为否)，fc4a和4b这两者都以通常运行模式控制(步骤s6a)。即，在fc4a的恢复处理完成时的要求输出pa能够仅由fc4b输出的情况下，以中止fc4a的发电并且fc4b满足要求输出pa的方式使输出增大。

恢复处理完成了的是fc4b的情况下(步骤s2c中为否)，ecu3a判定要求输出pa是否为由fc4a的最大输出pamax减去预定的裕度值e而得到的值以下(步骤s2f)。步骤s2f是判定能否仅由fc4a来输出fc4b的恢复处理完成时的要求输出pa的处理。fc4a的最大输出pamax采用与fc4b的最大输出pbmax同样的方法，由ecu3a事前取得。

要求输出pa是由最大输出pamax减去预定的裕度值e而得到的值以下的情况下(步骤s2f中为是)，fc4a以补偿发电模式控制，fc4b以低iv中止模式控制(步骤s3c)。要求输出pa比由最大输出pamax减去裕度值e而得到的值大的情况下(步骤s2f中为否)，fc4a和4b这两者都以通常运行模式控制(步骤s6a)。即，当能够仅由fc4a来输出fc4b的恢复处理完成时的要求输出pa的情况下，以中止fc4b的发电并且fc4a满足要求输出pa的方式使输出增大。步骤s2c、s2e、s2f、s3b和s3c是能够由恢复处理刚完成后的fc以外的fc来输出对多个fc的任一者的恢复处理的完成时对多个fc整体的要求输出的情况下，将恢复处理刚完成后的fc控制为发电中止状态，并且以满足要求输出的方式控制恢复处理刚完成后的fc以外的fc的输出的处理的一例。

如上所述，在fc4a和4b各自的额定输出ra和rb不同，各自的最大输出pamax和pbmax也不同的情况下，也能够在恢复处理刚完成后抑制该fc的电压变为高压的情况，能够抑制催化剂溶出。

再者，在额定输出ra和rb不同的情况下，不限定于步骤s6a中，使对于额定输出ra的fc4a的实际输出的比例和对于额定输出rb的fc4b的实际输出的比例相同地控制的情况。例如，fc4a的恢复处理完成在步骤s2e中判定为否之后的步骤s6a中，能够以使对于额定输出ra的fc4a的实际输出的比例比对于额定输出rb的fc4b的实际输出的比例大、且fc4a和4b的合计输出满足要求输出pa的方式，控制fc4a和4b的输出。fc4b的恢复处理完成，步骤s2f中判定为否之后的步骤s6a中，能够以使对于额定输出rb的fc4b的实际输出的比例比对于额定输出rafc4a的实际输出的比例大、且fc4a和4b的合计输出满足要求输出pa的方式，控制fc4a和4b的输出。由此，在满足要求输出pa的同时，fc4a和4b中的恢复处理完成的一者的fc的输出增大而一者的fc的电压被控制为高压的情况得到抑制，能够抑制一者的fc的催化剂溶出。

第5变形例的运行模式控制

对于第5变形例的运行模式控制进行说明。第5变形例的运行模式控制的前提是fc4a和4b的恢复处理以相同定时执行，并且前提是fc4a和4b各自的额定输出ra和rb不同，fc4a的最大输出pamax和fc4b的最大输出pbmax不同。

图12是示出第5变形例的运行模式控制的流程图。fc4a和4b这两者的恢复处理完成(步骤s1b中为是)，要求输出pa为阈值aa以上的情况下(步骤s2a中为否)，ecu3a判定fc4a的输出性能是否比fc4b下降(步骤s2d1)。

在此，fc4a和4b各自的额定输出ra和rb不同，因此步骤s2d1的判定具体而言如下进行。采用与上述步骤s2d同样的方法算出fc4a和4b的各输出性能。接着，算出fc4a的输出性能相对于fc4a的额定输出ra的比例，并算出fc4b的输出性能相对于fc4b的额定输出rb的比例。这样算出的比例小的fc被判定为其输出性能比另一者的fc下降。

在fc4a的输出性能比fc4b下降(步骤s2d1中为是)，要求输出pa为由最大输出pbmax减去裕度值d而得到的值以下的情况下(步骤s2e中为是)，fc4a以低iv中止模式控制，fc4b以补偿发电模式控制(步骤s3b)。在要求输出pa比由最大输出pbmax减去裕度值d而得到的值大的情况下(步骤s2e中为否)，fc4a和4b以通常运行模式控制(步骤s6a)。即，fc4a的输出性能比fc4b低，要求输出pa能够仅由fc4b输出的情况下，以中止fc4a的发电并且fc4b满足要求输出pa的方式使输出增大。

在fc4b的输出性能比fc4a下降(步骤s2d1中为否)，要求输出pa为由最大输出pamax减去裕度值e而得到的值以下的情况下(步骤s2f中为是)，fc4a以补偿发电模式控制，fc4b以低iv中止模式控制(步骤s3c)。在要求输出pa比由最大输出pamax减去裕度值e而得到的值大的情况下(步骤s2f中为否)，fc4a和4b以通常运行模式控制(步骤s6a)。即，在fc4b的输出性能比fc4a低，要求输出pa能够仅由fc4a输出的情况下，以中止fc4b的发电并且fc4a满足要求输出pa的方式使输出增大。步骤s2d1、s2e、s2f、s3b和s3c是能够通过多个fc中的输出性能最为下降的fc以外的fc来输出多个fc全都完成了恢复处理时对多个fc整体的要求输出的情况下，将多个fc中的输出性能最为下降的fc控制为发电中止状态，以满足要求输出的方式控制输出性能最为下降的fc以外的fc的输出的处理的一例。

再者，额定输出ra和rb不同，fc4a和4b各自的恢复处理以不同的定时执行的情况，以及以同一定时执行的情况的任意情况下，都可以执行如下的运行模式控制。判定是否为fc4a和4b中的仅一者的恢复处理完成后，当肯定判定的情况下，执行图11示出的步骤s2a以后的处理，当否定判定的情况下，判定是否为fc4a和4b这两者的恢复处理完成后。在不是fc4a和4b这两者的恢复处理完成后的情况下，结束本控制，在是fc4a和4b这两者的恢复处理完成后的情况下，可以执行图12示出的步骤s2a以后的处理。

以上，对本发明的优选实施方式进行了详细说明，但本发明不限定于这些特定的实施方式，在专利请求保护的范围所记载的本发明的主旨范围内，能够进行各种变形和变更。