CN102991370B - 燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种燃料电池系统，在燃料电池系统(12)中，执行再生时电压固定控制，所述再生时电压固定控制是，在再生时或预想再生时，将燃料电池的输出电压设定为氧化还原进行电压范围外的电压值，并基于蓄电装置(20)的剩余容量，使提供给燃料电池(40)的反应气体的量变化的控制。在所述再生时电压固定控制中，判定是否是伴随搭载对象的移动体(10)的下坡的再生，与判定为不是伴随下坡的再生的情况相比，判定为是伴随下坡的再生的情况使提供给燃料电池(40)的所述反应气体的量降低。

Description

燃料电池系统

技术领域

本发明涉及具备燃料电池以及蓄电装置并能进行功率再生的燃料电池系统。

背景技术

现有技术中，为了抑制在燃料电池车辆等中利用的燃料电池的劣化，提出了避免氧化还原电位来对燃料电池进行发电的燃料电池系统{美国专利申请公开第2009/0029197号公报(下面称作“US2009/0029197A1”)}。在US2009/0029197A1的燃料电池系统中，即使在慢慢提升系统请求功率Wreq的情况下，也进行控制，使得先暂时将燃料电池的输出电压Vfc限制在氧化还原电位Voxpt上，用蓄电池来弥补相当于限制的电压的功率。之后，即使降低加速器开度而不再需要燃料电池的发电，也将燃料电池的输出电压维持在氧化还原电位以下而继续发电，直到蓄电池的剩余容量超过规定值为止都继续发电(摘要以及图3)。

另外，开发了以再生功率的有效回收为目标的燃料电池系统{JP特开2009-295516号公报(下面称作“JP2009-295516A”)}。在JP2009-295516A中，在并用燃料电池和蓄电池来向行驶电动机提供功率的电力系统中，以提供能最大限度回收来自行驶电动机的再生功率的燃料电池系统为课题(摘要)。为此，在JP2009-295516A的燃料电池系统20中，随着再生功率提高，使燃料电池1的可输出范围的下限值的基准值降低，在该可输出范围内来控制燃料电池1的输出功率(权利要求1)。

如上所述，在US2009/0029197A1的控制中，虽然将燃料电池的输出电压维持在氧化还原电位Voxpt以下，但为了持续避免氧化还原电位Voxpt，需要相对于行驶电动机等的负载所请求的功率而增大燃料电池的输出功率。这种情况下，燃料电池的剩余功率就被充电到了蓄电池。为此，为了持续避免氧化还原电位Voxpt，蓄电池的充放电的频率增多。若蓄电池的充放电频率增多，则伴随着充放电的功率损失就会变大，在燃料电池系统整体的输出效率就会降低。另外，经本发明的发明者确认，发生氧化还原反应的电位存在一定的幅度。下面，将发生氧化还原反应的电压范围称作“氧化还原进行电压范围”。

另外，在JP2009-295516A的控制中，与再生功率的大小相应地来降低燃料电池1的可输出范围的下限值的基准值，但由于降低了该可输出范围的下限值的基准值，燃料电池1的输出电压会增加，有可能会过度进行触媒(白金)的氧化反应或还原反应从而促进燃料电池1的劣化。进而，还认为，若以再生功率的回收为优先而过度降低燃料电池1的发电功率，则在只能得到低于预想的再生功率的情况下，会让蓄电池的剩余容量过度降低。

发明内容

本发明考虑到这样的课题而提出，目的在于提供一种能抑制燃料电池的劣化并能有效地回收再生功率的燃料电池系统。

本发明所涉及的燃料电池系统的特征在于，执行再生时电压固定控制，所述再生时电压固定控制是，在再生时或预想再生时，将燃料电池的输出电压固定在氧化还原进行电压范围外的电压值上，并且基于蓄电装置的剩余容量，使提供给所述燃料电池的反应气体的量变化的控制，在所述再生时电压固定控制中，判定是否是伴随搭载对象的移动体的下坡的再生，与判定为不是伴随下坡的再生的情况相比，判定为是伴随下坡的再生的情况使提供给所述燃料电池的所述反应气体的量降低。

根据本发明，能抑制燃料电池的劣化，并能有效地回收再生功率。

即，根据本发明，在再生时或预想再生时，将燃料电池的输出电压设定为氧化还原进行电压范围外的电压值。因此，能抑制燃料电池的劣化。

另外，在本发明中，在再生时或预想再生时，基于蓄电装置的剩余容量(SOC)来使提供给燃料电池的反应气体的量变化。进而，与判定为不是伴随下坡的再生的情况(例如在平坦路上的减速引起的再生的情况)相比，判定为是伴随下坡的再生的情况使提供给燃料电池的反应气体的量降低。由此，即使蓄电装置的SOC相同，与不是伴随下坡的再生的情况相比，是伴随下坡的再生的情况的燃料电池的发电量降低。

一般，与在平坦路的减速引起的再生相比，伴随下坡的再生持续长时间的可能性较高。所谓伴随下坡的再生，意味着伴随例如在下坡中为了维持车速或减速，或为了使加速度的增加变缓，而使制动力发挥作用(包含减少电动机的转速)的再生。另外，在下坡中，由于能将移动体的势能变换成再生能量，因此认为再生功率易于变大。因此，在是伴随下坡的再生的情况下，能对蓄电装置进行更多的充电。在此，若燃料电池与行驶电动机、再生用电动机等的再生发电源分开来进行发电，则这部分难以将再生功率充电到蓄电装置中，有可能会使再生功率的回收效率降低。根据本发明，在是伴随下坡的再生的情况下，使提供给燃料电池的反应气体的量降低，减少燃料电池的发电量。因此，能更多地将下坡时的再生功率充电到蓄电装置中。

另外，在将目标值或目标范围设定为蓄电装置的SOC，控制蓄电装置的充放电，使得SOC等于目标值或SOC进入到目标范围内的情况下，在维持燃料电池的输出不变的过程中，例如，有可能会由于下坡时的再生功率而导致对蓄电装置过充电。这样的情况下，蓄电装置的充放电的次数增加，发生伴随充放电的功率损失，作为结果降低了再生效率。根据本发明，在是伴随下坡的再生的情况下，降低提供给燃料电池的反应气体的量，减少燃料电池的发电量。因此，通过取代燃料电池的发电功率而增加对蓄电装置充电的再生功率，易于使蓄电装置的剩余容量接近于目标值或者维持在目标范围内。因此，能提高再生效率。

也可以在判定为是伴随所述下坡的再生的情况下，将所述燃料电池的输出电压设定为比所述氧化还原进行电压范围高的电压值，在判定为不是伴随所述下坡的再生的情况下，根据所述蓄电装置的剩余容量，将所述燃料电池的输出电压设定为比所述氧化还原进行电压范围低的值、或高的值。

一般，在以通常发电时的化学计量比来将反应气体提供给燃料电池的情况下，燃料电池的输出电压越低则燃料电池的输出就越高。另外，如上所述，在是伴随下坡的再生的情况下，抑制燃料电池的输出能有效利用再生功率。进而，根据上述构成，在是伴随下坡的再生的情况下，能通过将燃料电池的输出电压设定得较高来使燃料电池的输出相对较低，在不是伴随下坡的再生的情况下，能通过将燃料电池的输出电压设定得较低来使燃料电池的输出相对较高。因此，在伴随下坡的再生时，能与对燃料电池的反应气体的提供量的降低相辅相成，能实现与反应气体的提供量相应的确实的发电。其结果，能提高燃料电池系统的发电效率。

从与添加的附图一起的下面的适当的实施方式的说明中，上述目的、特征以及优点会变得更加明确。

附图说明

图1是搭载了本发明的一个实施方式所涉及的燃料电池系统的燃料电池车辆的概略整体构成图。

图2是所述燃料电池车辆的电力系统的框图。

图3是所述实施方式中的燃料电池构件的概略构成图。

图4是表示所述实施方式中的DC/DC转换器的详细情况的图。

图5是电子控制装置(ECU)中的基本的控制的流程图。

图6是计算系统负载的流程图。

图7是表示当前的电动机转速和电动机预想消耗功率的关系的图。

图8是表示构成燃料电池的燃料电池单元的电位和单元的劣化量的关系的一例的图。

图9是表示燃料电池单元的电位的变动速度不同的情况下的氧化的进行和还原的进行的样子的示例的循环伏安图。

图10是所述实施方式的燃料电池的充电控制的说明图。

图11是所述ECU进行的所述燃料电池车辆的能量管理的流程图。

图12是表示再生时的蓄电池SOC和目标FC功率的关系的图。

图13是表示阴极化学计量比和单元电流的关系的图。

图14是电压固定/电流可变控制的流程图。

图15是表示所述电压固定/电流可变控制中的目标FC电流和目标氧浓度的关系的图。

图16是表示所述电压固定/电流可变控制中的目标氧浓度以及目标FC电流、和目标空气泵转速以及目标水泵转速的关系的图。

图17是表示所述电压固定/电流可变控制中的目标氧浓度以及目标FC电流、和目标背压阀开度的关系的图。

图18是表示所述电压固定/电流可变控制中的目标FC电流和空气流量的关系的图。

图19是表示所述电压固定/电流可变控制中的循环阀的开度和循环气体流量的关系的图。

图20是电动机的转矩控制的流程图。

图21是使用了通常再生时的所述实施方式所涉及的各种控制的情况下的时序图的例子。

图22是使用了下坡再生时的所述实施方式所涉及的各种控制的情况下的时序图的例子。

图23是表示所述实施方式所涉及的燃料电池车辆的第1变形例的概略构成的框图。

图24是表示所述实施方式所涉及的燃料电池车辆的第2变形例的概略构成的框图。

图25是表示所述实施方式所涉及的燃料电池车辆的第3变形例的概略构成的框图。

具体实施方式

1.整体构成的说明

[1-1.整体构成]

图1是搭载了本发明的一个实施方式所涉及的燃料电池系统12(下面称作“FC系统12”)的燃料电池车辆10(下面称作“FC车辆10”或“车辆10”)的概略整体图。图2是FC车辆10的电力系统的框图。如图1以及图2所示，FC车辆10除了FC系统12以外，还具有行驶用电动机14、逆变器16。

FC系统12具有：燃料电池构件18(下面称作“FC构件18”)、高压蓄电池20(下面称作“蓄电池20”)(蓄电装置)、DC/DC转换器22、和电子控制装置24(下面称作“ECU24”)。

[1-2.驱动系统]

电动机14基于从FC构件18以及蓄电池20所提供的功率来生成驱动力，该驱动力通过了变速箱26来使车轮28旋转。另外，电动机14将通过再生而生成的功率(再生功率Preg)[W]输出给蓄电池20等(参照图2)。

逆变器16构成为三相桥型，进行直流/交流变换，将直流变换成三相的交流并提供给电动机14，另一方面，伴随着再生动作的交流/直流变换后的直流通过DC/DC转换器22而提供给蓄电池20等。

另外，将电动机14和逆变器16合起来称作负载30。在负载30中，还能包括后述的空气泵60、水泵80、空气调节器90等的构成要素。

[1-3.FC系统]

(1-3-1.整体构成)

图3是FC构件18的概略构成图。FC构件18具备：燃料电池堆40(下面称作“FC堆40”或“FC40”)、对FC堆40的阳极给排氢(燃料气体)的阳极系统、对FC堆40的阴极给排包含氧的空气(氧化剂气体)的阴极系统、冷却FC堆40的冷却系统、和单元电压监视器42。

(1-3-2.FC堆40)

FC堆40例如具有层叠了燃料电池单元(下面称作“FC单元”)的构造，其中，该燃料电池单元通过用阳极电极和阴极电极从两侧夹持固体高分子电解质膜而形成。

(1-3-3.阳极系统)

阳极系统具有：氢罐44、调节器46、喷射器48、以及净化阀50。氢罐44是收纳作为燃料气体的氢的构成，经由配管44a、调节器46、配管46a、喷射器48、以及配管48a而与阳极流路52的入口连接。由此，能经由配管44a等将氢罐44中的氢提供给阳极流路52。另外，在配管44a中设有阻断阀(未图示)，在FC堆40的发电时，通过ECU24来打开该阻断阀。

调节器46将所导入的氢的压力调整为规定值后再排出。即，调节器46按照经由配管46b而输入的阴极侧的空气的压力(先导压力)，来控制下游侧的压力(阳极侧的氢的压力)。因此，阳极侧的氢的压力与阴极侧的空气的压力联动，如后述那样，若为了改变氧浓度而改变空气泵60的转速等，则阳极侧的氢的压力也改变。

喷射器48用喷嘴来喷射来自氢罐44的氢，从而使负压产生，通过该负压来吸引配管48b的阳极逸出气体(off gas)。

阳极流路52的出口经由配管48b而与喷射器48的吸气口连接。并且，从阳极流路52排出的阳极逸出气体通过配管48b而被再度导入喷射器48，从而阳极逸出气体(氢)进行循环。

另外，阳极逸出气体包含阳极中的电极反应中未被消耗掉的氢以及水蒸气。另外，在配管48b中设有分离、回收包含在阳极逸出气体中的水分{凝结水(液体)、水蒸气(气体)}的气液分离器(未图示)。

配管48b的一部分经由配管50a、净化阀50以及配管50b而与后述的设于配管64b中的稀释盒54连接。在判定为FC堆40的发电不稳定的情况下，基于来自ECU24的指令来使净化阀50打开规定时间。稀释盒54用阴极逸出气体来稀释来自净化阀50的阳极逸出气体中的氢。

(1-3-4.阴极系统)

阴极系统具有空气泵60、加湿器62、背压阀64、循环阀66、流量传感器68、70以及温度传感器72。

空气泵60是用于将外部气体(空气)压缩后送入阴极侧的构成，其吸气口隔着配管60a而与车外(外部)连通。空气泵60的喷出口经由配管60b、加湿器62以及配管62a而与阴极流路74的入口连接。空气泵60按照ECU24的指令而启动后，空气泵60经由配管60a吸入车外的空气并压缩，通过配管60b等将该被压缩的空气压送到阴极流路74。

加湿器62具备具有水分透过性的多个中空纤维膜62e。加湿器62经由中空纤维膜62e在朝向阴极流路74的空气和从阴极流路74排出的湿润的阴极逸出气体之间进行水分交换，对朝向阴极流路74的空气进行加湿。

在阴极流路74的出口侧配置有：配管62b、加湿器62、配管64a、背压阀64以及配管64b。从阴极流路74排出的阴极逸出气体(氧化剂逸出气体)通过配管62b等而排出到车外。

背压阀64例如由蝶形阀构成，通过ECU24来控制其开度，由此控制阴极流路74中的空气的压力。更具体地，若减小背压阀64的开度，则阴极流路74中的空气的压力上升，每体积流量的氧浓度(体积浓度)提高。反之，若增大背压阀64的开度，则阴极流路74中的空气的压力下降，每体积流量的氧浓度(体积浓度)降低。

配管64b经由配管66a、循环阀66以及配管66b而与空气泵60的上游侧的配管60a连接。由此，排出气体(阴极逸出气体)的一部分作为循环气体，通过配管66a、循环阀66以及配管66b而提供给配管60a，与来自车外的新空气汇合，被空气泵60吸入。

循环阀66例如由蝶形阀构成，通过ECU24控制其开度，由此控制循环气体的流量。

流量传感器68安装在配管60b中，检测朝向阴极流路74的空气的流量[g/s]，并将检测结果输出给ECU24。流量传感器70安装在配管66b中，对朝向配管60a的循环气体的流量Qc[g/s]进行检测，并将检测结果输出给ECU24。

温度传感器72安装在配管64a中，对阴极逸出气体的温度进行检测，并将检测结果输出给ECU24。在此，循环气体的温度与阴极逸出气体的温度大致相等，因此基于温度传感器72检测出的阴极逸出气体的温度，能探测循环气体的温度。

(1-3-5.冷却系统)

冷却系统具有水泵80以及未图示的散热器、散热器风扇等。水泵80通过使冷却水(冷媒)在FC40内循环来冷却FC40。冷却FC40而温度上升的冷却水由接受所述散热器风扇的送风的所述散热器来进行散热。

(1-3-6.单元电压监视器42)

单元电压监视器42是对构成FC堆40的多个单电池单元的每个单元电压Vcell进行检测的设备，具备：监视器主体、连接监视器主体和各单电池单元的线束(wiring harness)。监视器主体以规定周期对全部单电池单元进行扫描，检测各单电池单元的单元电压Vcell，算出平均单元电压以及最低单元电压。然后，将平均单元电压以及最低单元电压输出给ECU24。

(1-3-7.电力系统)

如图2所示，来自FC40的功率(下称作“FC功率Pfc”)除了提供给逆变器16以及电动机14(动力运转时)、和DC/DC转换器22以及高电压蓄电池20(充电时)以外，还提供给所述空气泵60、所述水泵80、所述空气调节器90、下转换器92(降压型DC-DC转换器)、低电压蓄电池94、附件96以及ECU24。另外，如图1所示，在FC构件18(FC40)和逆变器16以及DC/DC转换器22之间配置有逆流防止二极管98。另外，通过电压传感器100(图4)来检测FC40的发电电压(下面称作“FC电压Vfc”)，通过电流传感器102来检测FC40的发电电流(下面称作“FC电流Ifc”)，将它们的检测结果都输出给ECU24。

[1-4.高电压蓄电池20]

蓄电池20是包含多个蓄电池单元的蓄电装置(储能器)，例如，能利用锂离子二次电池、镍氢二次电池或电容器等。在本实施方式中，利用锂离子二次电池。通过电压传感器104(图2)来检测蓄电池20的输出电压(下面称作“蓄电池电压Vbat”)[V]，通过电流传感器106来检测蓄电池20的输出电流(下面称作“蓄电池电流Ibat”)[A]，并将它们的检测结果都输出给ECU24。ECU24基于蓄电池电压Vbat和蓄电池电流Ibat来算出蓄电池20的剩余容量(下面称作“SOC”)[％]。

[1-5.DC/DC转换器22]

DC/DC转换器22对来自FC构件18的FC功率Pfc、从蓄电池20提供的功率(下面称作“蓄电池功率Pbat”)[W]、和来自电动机14的再生功率Preg的提供目的地进行控制。

在图4中，显示示出了本实施方式的DC/DC转换器22的详细。如图4所示，DC/DC转换器22一方与蓄电池20的某一次侧1S连接，另一方与负载30和FC40的连接点即二次侧2S连接。

DC/DC转换器22是将一次侧1S的电压(一次电压V1)[V]升压到二次侧2S的电压(二次电压V2)[V](V1≤V2)，并将二次电压V2降压到一次电压V1的升降压型且为斩波型的电压变换装置。

如图4所示，DC/DC转换器22由配置于一次侧1S和二次侧2S之间的相臂UA、和电抗器110构成。

相臂UA由上臂元件(上臂开关元件112和逆并联二极管114)和下臂元件(下臂开关元件116和逆并联二极管118)构成。在上臂开关元件112和下臂开关元件116中，例如分别采用MOSFET或IGBT等。

电抗器110被插入在相臂UA的中点(公共连接点)和蓄电池20的正极之间，在通过DC/DC转换器22来在一次电压V1和二次电压V2之间变换电压时，具有存储以及放出能量的作用。

上臂开关元件112根据从ECU24输出的栅极驱动信号(驱动电压)UH的高电平而接通，下臂开关元件116根据栅极的驱动信号(驱动电压)UL的高电平而接通。

另外，ECU24通过与一次侧的平滑电容器122并联设置的电压传感器20来检测一次电压V1，通过电流传感器124来检测一次侧的电流(一次电流I1)[A]。另外，ECU24通过与二次侧的平滑电容器128并联设置的电压传感器126来检测二次电压V2，通过电流传感器130来检测二次侧的电流(二次电流I2)[A]。

[1-6.ECU24]

ECU24经由通信线140(图1等)来控制电动机14、逆变器16、FC构件18、蓄电池20以及DC/DC转换器22。在进行该控制时，执行存储器(ROM)中存储的程序，另外，使用单元电压监视器42、流量传感器68、70、温度传感器72、电压传感器100、104、120、126、电流传感器102、106、124、130等的各种传感器的检测值。

在此的各种传感器除了上述的传感器以外，还包含第1开度传感器150、第2开度传感器151、电动机转速传感器152以及倾斜传感器153(图1)。第1开度传感器150检测加速器踏板154的开度θp[度]。第2开度传感器151检测刹车踏板155的开度θb[度]。转速传感器152检测电动机14的转速(下面称作“电动机转速Nm”或“转速Nm”)[rpm]。ECU24使用转速Nm来检测FC车辆10的车速V[km/h]。倾斜传感器153检测车辆10的倾斜A[°]。进而，在ECU24中连接有主开关158(下面称作“主SW158”)。主SW158是切换能否从FC构件18以及蓄电池20向电动机14提供功率的开关，能由用户操作。

ECU24包含微型计算机，根据需要，具有计时器、A/D转换器、D/A转换器等的输入输出接口。另外，ECU24不是仅由1个ECU构成，能由电动机14、FC构件18、蓄电池20以及DC/DC转换器22的每一个中的多个ECU构成。

ECU24除了根据FC堆40的状态、蓄电池20的状态以及电动机14的状态之外，还根据基于来自各种开关以及各种传感器的输入(负载请求)而决定的作为FC车辆10整体而对FC系统12请求的负载，来对FC堆40应负担的负载、蓄电池20应负担的负载、再生电源(电动机14)应负担的负载的分配(分担)一边进行调停一边予以决定，并向电动机14、逆变器16、FC构件18、蓄电池20以及DC/DC转换器22送出指令。

2.本实施方式的控制

接下来，说明ECU24中的控制。

[2-1.基本控制]

在图5中示出ECU24中的基本控制的流程图。在步骤S1中，ECU24判定主SW158是否为接通。在主SW158不为接通的情况下(S1：否)，反复步骤S1。在主SW158为接通的情况下(S1：是)，前进到步骤S2。在步骤S2中，ECU24计算对FC系统12请求的负载(系统负载Psys)[W]。

在步骤S3中，ECU24进行FC系统12的能量管理。在此所说的能量管理主要是算出FC40的发电量(FC功率Pfc)以及蓄电池20的输出(蓄电池功率Pbat)的处理，谋求能抑制FC系统40的劣化，并能使FC系统12整体的输出变得有效率。

在步骤S4中，ECU24进行FC堆40的周边设备即空气泵60、背压阀64、循环阀66以及水泵80的控制(FC发电控制)。在步骤S5中，ECU24进行电动机14的转矩控制。

在步骤S6中，ECU24判定主SW158是否为断开。在主SW158不为断开的情况下(S6：否)，返回步骤S2。在主SW158为断开的情况下(S6：是)，结束本次的处理。

[2-2.系统负载Psys的计算]

在图6中示出计算系统负载Psys的流程图。在步骤S11中，ECU24从开度传感器150读取加速器踏板156的开度θp。在步骤S12中，ECU24从转速传感器152读取电动机14的转速Nm。

在步骤S13中，ECU24基于开度θp和转速Nm来算出电动机14的预想消耗功率Pm[W]。具体地，在图7所示的映射图中，按每个开度θp来存储转速Nm和预想消耗功率Pm的关系。例如，在开度θp为θp1时，使用特性160。同样地，在开度θp为θp2、θp3、θp4、θp5、θp6时，分别使用特性162、164、166、168、170。然后，在基于开度θp而确定了表示转速Nm和预想消耗功率Pm的关系的特性的基础上，确定与转速Nm相应的预想消耗功率Pm。

在步骤S14中，ECU24从各辅助设备中读取当前的动作状况。在此的辅助设备中，例如包括：包括空气泵60、水泵80以及空气调节器90在内的高电压系统的辅助设备；和包括低电压蓄电池94、附件96以及ECU24在内的低电压系统的辅助设备。例如，若是空气泵60以及水泵80，则读取转速Nap、Nwp[rpm]。若是空气调节器90，则读取其输出设定。

在步骤S15中，ECU24根据各辅助设备的当前的动作状况来算出辅助设备的消耗功率Pa[W]。在步骤S16中，ECU24算出电动机14的预想消耗功率Pm和辅助设备的消耗功率Pa之和，作为在FC车辆10整体的预想消耗功率(即系统负载Psys)。

[2-3.能量管理]

如上所述，本实施方式中的能量管理中，能谋求抑制FC堆40的劣化，并能使FC系统12整体的输出变得有效率。

(2-3-1.前提事项)

图8表示构成FC堆40的FC单元的电位(单元电压Vcell)[V]和单元的劣化量D的关系的一例。即，图8中的曲线180表示单元电压Vcell和劣化量D的关系。

在图8中，在低于电位v1(例如0.5V)的区域(下面称作“白金凝聚增加区域R1”或“凝聚增加区域R1”)中，关于包含在FC单元中的白金(氧化铂)，剧烈地进行还原反应，白金过度地凝聚。电位v1到电位v2(例如0.8V)，是稳定地进行还原反应的区域(下面称作“白金还原区域R2”或“还原区域R2”)。

电位v2到电位v3(例如0.9V)是对于白金而言进行氧化还原反应的区域(下面称作“白金氧化还原进行区域R3”或“氧化还原区域R3”)。电位v3到电位v4(例如0.95V)是对于白金而言稳定地进行氧化反应的区域(下面称作“白金氧化稳定区域R4”或“氧化区域R4”)。电位v4到OCV(开路电压)，是包含于单元中的碳的氧化进行的区域(下面称作“碳氧化区域R5”)。

如上所述，在图8中，若单元电压Vcell处于白金还原区域R2或白金氧化稳定区域R4，则与相邻的区域比较，FC单元的劣化的进行程度较小。另一方面，若单元电压Vcell处于白金凝聚增加区域R1、白金氧化还原进行区域R3或碳氧化区域R5)，则与相邻的区域比较，FC单元的劣化的进行程度较大。

另外，在图8中，按照唯一确定曲线180的方式来标记，但实际上曲线180按照每单位时间中的单元电压Vcell的变动量(变动速度Acell)[V/sec]而变化。

图9是表示变动速度Acell不同的情况下的氧化的进行和还原的进行的样子的示例的循环伏安图。在图9中，曲线190表示变动速度Acell较高的情况，曲线192表示变动速度Acell较低的情况。如从图9所知那样，由于根据变动速度Acell不同而氧化或还原的进行程度不同，因此并不一定能唯一地确定各电位v1～v4。另外，由于FC单元的个体差，各电位v1～v4也会发生变化。因此，电位v1～v4优选设定为将误差部分反映到理论值、模拟值或实测值中的值。

另外，与一般的燃料电池单元相同，FC单元的电流-电压(IV)特性也是单元电压Vcell越降低，单元电流Icell[A]就越增加(参照图10)。此外，FC堆40的发电电压(FC电压Vfc)是将单元电压Vcell与FC堆40内的串联连接数Nfc相乘后得到的值。串联连接数Nfc是在FC堆40内串联连接的FC单元的数量，下面也会仅称作“单元数”。

基于以上描述，在本实施方式中，DC/DC转换器22进行电压变换动作时，将FC堆40的目标电压(目标FC电压Vfctgt)[V]主要设定在白金还原区域R2内，并根据需要设定在白金氧化稳定区域R4内(使用图10等来说明具体例)。通过切换这样的目标FC电压Vfctgt，能极力缩短FC电压Vfc处于区域R1、R3、R5(特别是白金氧化还原进行区域R3)内的时间，能防止FC堆40的劣化。

另外，在上述的处理中，存在FC堆40的提供功率(FC功率Pfc)、和系统负载Psys不相等的情况。关于这点，在FC功率Pfc低于系统负载Psys的情况下，从蓄电池20提供该不足部分。另外，在FC功率Pfc高于系统负载Psys的情况下，将其多余部分对蓄电池20充电。

另外，在图8中，将电位v1～v4确定为具体的数值，这是由于进行后述的控制，该数值终究只是考虑到控制的方便而决定的值。换言之，如从曲线180可知那样，由于劣化量D连续地变化，因此，能根据控制的规格来适当地设定电位v1～v4。

其中，白金还原区域R2包含曲线180的极小值(第1极小值Vlmi1)。在白金氧化还原进行区域R3中，包含曲线180的极大值(极大值Vlmx)。白金氧化稳定区域R4包含曲线180的其它的极小值(第2极小值Vlmi2)。

(2-3-2.在能量管理中使用的FC40的发电控制)

图10是本实施方式中的FC40的发电控制的说明图。在本实施方式中，作为在能量管理中使用的发电控制(功率提供的控制方法)，主要使用2种类的发电控制。即，在本实施方式中，作为在能量管理中使用的发电控制，切换使用电压可变/电流可变控制(电压可变/输出可变控制)和电压固定/电流可变控制(电压固定/输出可变控制)。电压可变/电流可变控制是目标FC电压Vfctgt以及FC电流Ifc(FC功率Pfc)均可变的控制。电压固定/电流可变控制是目标FC电压Vfctgt恒定、FC电流Ifc(FC功率Pfc)可变的控制。

电压可变/电流可变控制主要是在系统负载Psys相对较高时使用的控制，在将目标氧浓度Cotgt固定(或者将氧维持在丰润的状态)的状态下，通过调整目标FC电压Vfctgt来控制FC电流Ifc。由此，基本上能通过FC功率Pfc来供应系统负载Psys。

电压固定/电流可变控制主要是在系统负载Psys相对较低时或再生时使用的控制，将目标单元电压Vcelltgt(＝目标FC电压Vfctgt/单元数)固定在设定于氧化还原区域R3外的基准电位{在本实施方式中，电位v2(＝0.8V)或电位v3(＝0.9V)}，并通过使目标氧浓度Cotgt为可变，来使FC电流Ifc可变(但是，有一部分例外)。由此，能基本通过FC功率Pfc来供应系统负载Psys(详细后述)。FC功率Pfc的不足部分从蓄电池20支援。

(2-3-3.能量管理的整体流程)

图11中示出ECU24进行FC系统12的能量管理(图5的S3)的流程图。在步骤S21中，ECU24判定电动机14(或车辆10)是否为再生中。该判定例如能通过电流传感器(例如电流传感器124或电流传感器130)来判定电流的方向(例如是电流向朝向电动机14的方向流动或者电流向从电动机14出来的方向流动)，由此来进行。或者，能根据电动机转速Nm的每单位时间的变化量(即电动机转速Nm的增减)来进行判定。或者，能根据未图示的脚踏刹车的操作量来判定是否在再生中。

在电动机14不是在再生中的情况下(S21：否)，在步骤S22中，ECU24进行通常的能量管理控制。通常的能量管理控制根据系统负载Psys而使用所述电压可变/电流可变控制或者所述电压固定/电流可变控制。

在电动机14在再生中的情况下(S21：是)，在步骤S23中，ECU24判定车辆10是否在下坡中。在此，“下坡”是指车辆10行驶在下坡路上。关于是否是下坡路，例如能根据倾斜传感器153所检测出的车辆10的倾斜A来判定。或者，下坡中也可以如下判定：就算加速器踏板156的开度θp较小，只要车速V变高，就基于这一情况，根据开度θp和车速V的关系来判定是否为下坡中。或者，下坡中也可以如下判定：就算操作了刹车踏板155，只要车辆10的减速度变小，就基于这一情况，根据刹车踏板155的开度θb与车速V的关系，来判定是否为下坡中。或者，也可以根据由电动机14进行的刹车(如所谓的引擎制动那样使电动机14发挥作用的刹车)的启动状况来判定是否为下坡中。

在车辆10不为下坡中的情况下(S23：否)，车辆10以不进行下坡的状态(例如在平坦路上行驶中操作刹车踏板155或通过ECU24进行的自动刹车来减速的状态)来进行再生(下面，将该状态下的再生称作“通常再生”)。这种情况下，在步骤S24中，ECU24按照蓄电池20的SOC来设定通常再生时的目标FC功率Pfctgt。

图12是表示再生时的蓄电池20的SOC与目标FC功率Pfctgt的关系的图。如图12所示，在通常再生时，在下限设定值SOClow到上限设定值SOCup之间，SOC越高则目标FC功率Pfctgt就越低。

在步骤S23中，在车辆10为下坡中的情况下(S23：是)，在车辆10正下坡的状态下，电动机14进行再生。这种情况下，在步骤S25中，ECU24根据蓄电池20的SOC来设定下坡再生时用的目标FC功率Pfctgt。具体地，如图12所示，在下坡再生时，在SOC位于下限设定值SOClow周边时，目标FC功率Pfctgt剧减，在比该下限设定值SOClow大的SOC处，目标FC功率Pfctgt成为最低值Pfcmin(例如零)。

在步骤S26中，ECU24判定在步骤S24或步骤S25中设定的目标FC功率Pfctgt是否为阈值THP1以下。阈值THP1是为了判定电动机14的再生功率Preg是否是相对低的值(目标FC功率Pfctgt是否是相对高的值)而使用的值，例如，在氧浓度Co为通常的情况下，与FC电压Vfc为电位v2(＝0.8V)×单元数时的FC功率Pfc对应(参照图10的点A)。

在目标FC功率Pfctgt不为阈值THP1以下的情况下(S26：否)，目标FC功率Pfctgt与相对较低的再生功率Preg对应。这种情况下，前进到上述的步骤S22。在目标FC功率Pfctgt为阈值THP1以下的情况下(S26：是)，目标FC功率Pfctgt与并不相对较低的再生功率Preg对应。这种情况下，前进到步骤S27。

在步骤S27中，ECU24判定在步骤S24或步骤S25中设定的目标FC功率Pfctgt是否为阈值THP2以下。阈值THP2是用于判定与电动机14的再生功率Preg对应的目标FC功率Pfctgt是否是相对中等程度的值，例如，在氧浓度Co为通常的情况下，与FC电压Vfc为电位v3(＝0.9V)×单元数时的FC功率Pfc对应(参照图10的点C)。

在目标FC功率Pfctgt不为阈值THP2以下的情况下(S27：否)，目标FC功率Pfctgt比阈值THP2大且为阈值THP1以下(THP2＜Pfctgt≤THP1)，与相对中等程度的再生功率Preg对应。这种情况下，前进到步骤S28。

在步骤S28中，ECU24将目标FC电压Vfctgt固定在0.8V×单元数，来进行电压固定/电流可变控制。即，在图10中，按照单元电流Icell在点A和点B之间变化的方式来控制氧浓度Co。

在目标FC功率Pfctgt为阈值THP2以下的情况下(S27：是)，目标FC功率Pfctgt与相对较高的再生功率Preg对应。这种情况下，在步骤S29中，ECU24将目标FC电压Vfctgt固定于0.9V×单元数，来进行电压固定/电流可变控制。即，在图10中，按照单元电流Icell在点C和点D之间变化的方式来控制氧浓度Co。例外，在目标FC功率Pfctgt为零的情况下，停止空气泵60，停止FC40的积极的发电(基于残留气体的发电除外)。

例外，作为一般的燃料电池的特性，若使输出电压急剧变化，则燃料电池的劣化也会进行。特别是，在燃料电池为低输出的情况下(输出电压高时)该倾向显著。因此，在图11的流程图中，在电动机14开始再生时，为了避免FC电压Vfc急剧变化，优选进行限制目标FC电压Vfctgt的每单位时间(或每运算周期)的变化量的处理(下面称作“限速(rate limit)处理”)。目标FC电压Vfctgt由于与目标FC电流Ifctgt以及目标FC功率Pfctgt存在相关关系，因此，限速处理也可以对目标FC电流Ifctgt以及目标FC功率Pfctgt来进行。

(2-3-4.电压可变/电流可变控制)

如上所述，电压可变/电流可变控制主要在系统负载Psys相对较高时使用，在将目标氧浓度Cotgt固定(或将氧维持在丰润的状态)的状态下，通过调整目标FC电压Vfctgt来控制FC电流Ifc。

即，如图10所示，在电压可变/电流可变控制中，FC40的电流-电压特性(IV特性)使用通常的特性(图10中实线表示的特性)。与通常的燃料电池相同，FC40的IV特性为单元电压Vcell(FC电压Vfc)越低则单元电流Icell(FC电流Ifc)就越大。因此，在电压可变/电流可变控制中，与系统负载Psys相应地算出目标FC电流Ifctgt，进而算出与目标FC电流Ifctgt对应的目标FC电压Vfctgt。然后，ECU24控制DC/DC转换器22，以使得FC电压Vfc成为目标FC电压Vfctgt。即，通过DC/DC转换器22对一次电压V1进行升压，以使得二次电压V2成为目标FC电压Vfctgt，由此控制FC电压Vfc，从而来控制FC电流Ifc。

另外，氧处于丰润的状态意味着，例如如图13所示，即使阴极化学计量比上升，单元电流Icell也大致恒定，成为实质饱和的状态的通常化学计量比以上的区域中的氧。氢为丰润的情况也相同。另外，阴极化学计量比是提供给阴极流路74的空气的流量/由FC40的发电而消耗的空气的流量，近似于阴极流路74中的氧浓度Co。另外，阴极化学计量比的调整例如通过氧浓度Co的控制来进行。

根据以上的电压可变/电流可变控制，即使在系统负载Psys为高负载的情况下，也能基本上通过FC功率Pfc来供应系统负载Psys的全部。

(2-3-5电压固定/电流可变控制)

如上所述，电压固定/电流可变控制是主要在系统负载Psys为低负载时或再生时使用的控制，将目标单元电压Vcelltgt(＝目标FC电压Vfctgt/单元数)固定在设定于氧化还原区域R3外的基准电位{本实施方式中为电位v2(＝0.8V)或电位v3(＝0.9V)}，并通过使目标氧浓度Cotgt可变来使FC电流Ifc可变。

即，如图10所示，在电压固定/电流可变控制中，在将单元电压Vcell保持为恒定的状态下，通过降低目标氧浓度Cotgt来降低氧浓度Co。如图13所示，若阴极化学计量比(氧浓度Co)降低，则单元电流Icell(FC电流Ifc)也降低。因此，通过在将单元电压Vcell保持为恒定的状态下来增减目标氧浓度Cotgt，能控制单元电流Icell(FC电流Ifc)以及FC功率Pfc。另外，FC功率Pfc的不足部分能从蓄电池20支援。

在图14中示出了电压固定/电流可变控制(图11的S28、S29)的流程图。在步骤S31中，ECU24通过调整DC/DC转换器22的升压率，来将目标FC电压Vfctgt固定在设定于氧化还原区域R3外的电位的基准电位{在本实施方式中，电位v2(＝0.8V)×单元数或电位v3(＝0.9V)×单元数}(参照图11的S28、S29)。在步骤S32中，ECU24算出与系统负载Psys对应的目标FC电流Ifctgt。

在步骤S33中，EUC24以目标FC电压Vfctgt是基准电位为前提，来算出与目标FC电流Ifctgt对应的目标氧浓度Cotgt(参照图10以及图15)。另外，图15示出了FC电压Vfc为基准电位时的目标FC电流Ifctgt和目标氧浓度Cotgt的关系。

在步骤S34中，ECU24按照目标氧浓度Cotgt来算出并发送给各部的指令值。在此算出的指令值中包含：空气泵60的转速(下面称作“空气泵转速Nap”或“转速Nap”)、水泵80的转速(下面称作“水泵转速Nwp”或“转速Nwp”)、背压阀64的开度(下面称作“背压阀开度θbp”或“开度θbp”)以及循环阀66的开度(下面称作“循环阀开度θc”或“开度θc”)。

即，如图16以及图17所示，按照目标氧浓度Cotgt(或目标FC电流Ifctgt)来设定目标空气泵转速Naptgt、目标水泵转速Nwptgt以及目标背压阀开度θbptgt。另外，循环阀66的目标开度θctgt设定为初始值(例如循环气体成为零的开度)。

在步骤S35中，EUC24判定FC40进行的发电是否稳定。作为该判定，EUC24在从单元电压监视器42输入的最低单元电压比从平均单元电压减去规定电压而得到的电压低的情况下{最低单元电压<(平均单元电压-规定电压)}，判定为FC40的发电不稳定。另外，所述规定电压例如能使用实验值、模拟值等。

在发电为稳定的情况下(S35：是)，结束本次的处理。在发电不稳定的情况下(S35：否)，在步骤S36中，ECU24一边经由流量传感器70监视循环气体的流量Qc[g/s]，一边增大循环阀66的开度θc，将流量Qc增加一个级别(参照图18)。另外，在图18中，例示了在循环阀66为全开的情况下，流量Qc增加到第4个级别从而成为最大流量的情况。

但是，若增加循环阀66的开度θc，则吸入到空气泵60中的吸入气体中的循环气体的比例会增加。即，吸入气体中，新的空气(从车外吸入的空气)和循环气体的比例中，按照循环气体的比例增加的方式发生变化。因此，提高了对全部单电池单元的氧的分配能力。在此，循环气体(阴极逸出气体)的氧浓度Co相对于新空气的氧浓度Co较低。由此，在循环阀66的开度θc的控制前后，在空气泵60的转速Nap以及背压阀64的开度θbp为相同的情况下，在阴极流路74中流通的气体的氧浓度Co降低。

因此，在步骤S36中，优选与循环气体的流量Qc的增加联动，执行空气泵60的转速Nap的增加以及背压阀64的开度θbp的减少的至少一方，以使得维持在步骤S33中算出的目标氧浓度Cotgt。

例如，优选在增加循环气体的流量Qc的情况下增加空气泵60的转速Nap，来增加新的空气的流量。然后，若如此，则由于朝向阴极流路74的气体(新的空气和循环气体的混合气体)整体的流量增加，因此，进一步提高了对全部单电池单元的氧的分配能力，变得易于恢复FC40的发电性能。

如此地，由于一边维持目标氧浓度Cotgt，一边使循环气体与新的空气汇流，因此，增加了在阴极流路74中通流的气体的体积流量[L/s]。由此，维持了目标氧浓度Cotgt并增加了体积流量的气体易于在FC40内遍布在复杂地形成的阴极流路74整体中。因此，对各单电池单元同样地提供所述气体变得容易，消除FC40的发电的不稳定变得容易。另外，也易于除去附着在MEA(膜电极接合体)的表面、和包围阴极流路74的壁面上的水滴(凝结水等)。

在步骤S37中，ECU24判定经由流量传感器70检测出的循环气体的流量Qc是否为上限值以上。成为判定基准的上限值被设定为循环阀66的开度θc成为全开的值。

在这种情况下，即使循环阀开度θc相同，如增加空气泵60的转速Nap，则由流量传感器70检测出的循环气体的流量Qc也会增加，因此，所述上限值与空气泵转速Nap关联对应，即，优选设定为若空气泵60的转速Nap增大，则所述上限值也变大。

在判定为循环气体的流量Qc不是上限值以上的情况下(S37：否)，返回步骤S35。在判定为循环气体的流量Qc是上限值以上的情况下(S37：是)，前进到步骤S38。

在此，在步骤S36、S37中，基于流量传感器70直接检测出的循环气体的流量Qc来执行处理，但也可以基于循环阀开度θc来执行处理。即，在步骤S36中，设为将循环阀开度θc向开方向增加一个级别(例如30°)的构成，在步骤S37中，也可以构成为在循环阀66为全开的情况下(S37：是)前进到步骤S38。

另外，在这种情况下，基于循环阀66的开度θc、循环气体的温度、图19的映射图，还能算出循环气体的流量Qc[g/s]。如图19所示，由于随着循环气体的温度变高，其密度变小，因此成为流量Qc[g/s]变小的关系。

在步骤S38中，与步骤S35相同，ECU24判定发电是否稳定。在发电稳定的情况下(S38：是)，结束本次的处理。在发电不稳定的情况下(S38：否)，在步骤S39中，ECU24使目标氧浓度Cotgt增加1级别(向通常的浓度接近)。具体地，进行1个级别的空气泵60的转速Nap的增加以及背压阀64的开度θbp的减少的至少一者。

在步骤S40中，ECU24判定目标氧浓度Cotgt是否为通常的IV特性中的目标氧浓度(通常氧浓度Conml)以下。在目标氧浓度Cotgt为通常氧浓度Conml以下的情况下(S40：是)，返回步骤S38。在目标氧浓度Cotgt不为通常氧浓度Conml以下的情况下(S40：否)，在步骤S41中，ECU24停止FC构件18。即，ECU24停止对FC40提供氢以及空气，停止FC40的发电。然后，ECU24点亮未图示的警告灯，向运行者通知FC40异常。另外，ECU24从蓄电池20向电动机14提供功率，使FC车辆10的行驶继续。

根据以上那样的电压固定/电流可变控制，在系统负载Psys为低负载或再生时的情况下，在使单元电压Vcell为恒定的状态下，通过调整氧浓度Co(阴极化学计量比)，能基本通过FC功率Pfc来供应系统负载Psys的全部。

[2-4.FC发电控制]

如上所述，作为FC发电控制(图5的S4)，ECU24控制FC堆40的周边设备即空气泵60、背压阀64、循环阀66以及水泵80。具体地，ECU24使用在能量管理(图5中的S3)中算出的这些设备的指令值(例如图14的S34)，来控制这些设备。

[2-5.电动机14的转矩控制]

图20中示出了电动机14的转矩控制的流程图。在步骤S51中，ECU24从转速传感器152读取电动机转速Nm。在步骤S52中，ECU24从第1开度传感器150读取加速器踏板154的开度θp。

在步骤S53中，ECU24基于电动机转速Nm和开度θp来算出电动机14的暂定目标转矩Ttgt_p[N·m]。具体地，在未图示的存储单元中存储将转速Nm、开度θp和暂定目标转矩Ttgt_p关联对应的映射图，基于该映射图、转速Nm以及开度θp来算出暂定目标转矩Ttgt_p。

在步骤S54中，ECU24算出与能从FC系统12提供给电动机14的功率的极限值(极限提供功率Ps_lim)[W]相等的电动机14的极限输出(电动机极限输出Pm_lim)[W]。具体地，极限提供功率Ps_lim以及电动机极限输出Pm_lim是从来自FC堆40的FC功率Pfc和能从蓄电池20提供的功率的极限值(极限输出Pbat_lim)[W]之和中减去辅助设备的消耗功率Pa后得到的值(Pm_lim＝Ps_lim←Pfc+Pbat_lim-Pa)

在步骤S55中，ECU24算出电动机14的转矩限制值Tlim[N·m]。具体地，将电动机极限输出Pm_lim除以车速V后得到的值作为转矩限制值Tlim(Tlim←Pm_lim/V)。

另一方面，在步骤S54中，ECU24在判定为电动机14为再生中的情况下，算出极限提供再生功率Ps_reglim。极限提供再生功率Ps_reglim是从能对蓄电池20充电的功率的极限值(极限充电Pbat_chglim)和来自FC堆40的FC功率Pfc之和中减去辅助设备的消耗功率Pa后得到的值(Pm_reglim＝Pbat_chglim+Pfc-Pa)。在是再生中的情况下，在步骤S55中，ECU24算出电动机14的再生转矩限制值Treglim[N·m]。具体地，将极限提供再生功率Ps_reglim除以车速Vs而得到的值作为转矩限制值Tlim(Tlim←Ps_reglim/Vs)。

在步骤S56中，ECU24算出目标转矩Ttgt[N·m]。具体地，ECU24将在暂定目标转矩Ttgt_p上加上了转矩限制值Tlim的限制的值作为目标转矩Ttgt。例如，在暂定目标转矩Ttgt_p为转矩限制值Tlim以下的情况下(Ttgt_p≤Tlim)，将暂定目标转矩Ttgt_p直接作为目标转矩Ttgt(Ttgt←Ttgt_p)。另一方面，在暂定目标转矩Ttgt_p超过转矩限制值Tlim的情况下(Ttgt_p＞Tlim)，将转矩限制值Tlim作为目标转矩Ttgt(Ttgt←Tlim)。

然后，使用计算出的目标转矩Ttgt来控制电动机14。

3.各种控制的示例

图21中，示出了通常再生时的使用本实施方式所涉及的各种控制的情况下的时序图的示例。图21中的“坡度”意味着车辆10所行驶的道路的坡度(图22也相同)。另外，图21中的“电动机功率Pmot”是将电动机14驱动时(车辆10的动力运转时)的电动机14的消耗功率和电动机14的再生时(车辆10的再生时)的电动机14的再生功率Preg合起来值(图22也相同)。

在时间点t1前，车辆10停止。因此，车速V为零。电动机功率Pmot、蓄电池SOC、FC电压Vfc以及FC电流Ifc恒定。另外，将时间点t1前的FC电压Vfc设定为OCV。另外，在图21中，车辆10总是行驶在平坦路上(坡度0％)。

到了时间点t1，车辆10开始行驶。从时间点t1后到时间点t2附近，车速V、电动机功率Pmot以及FC电流Ifc慢慢上升，并且蓄电池SOC慢慢下降。另外，FC电压Vfc从OCV降低到0.8V×单元数为止后，执行电压可变/电流可变控制(其中，如前所述优选进行限速控制)。

在即将到达时间点t2之前，例如，通过刹车踏板155的操作，车辆10开始减速。然后，在时间点t2前后，电动机功率Pmot从正切换为负，电动机14从驱动状态移转到再生状态。与此相伴，FC电压Vfc固定在0.8V×单元数(参照图11的S28)。然后，来自电动机14的再生功率Preg开始充电到蓄电池20中。

从时间点t2到时间点t3为止，电动机14为再生状态(通常再生状态)。成为时间点t3后，车辆10停止，车速V以及电动机功率Pmot成为零。

在图22中示出下坡再生时使用了本实施方式所涉及的各种控制的情况下的时序图的例子。在时间点t11前，坡度大于0％，车辆10行驶在上坡。与此相伴，蓄电池SOC以及FC电压Vfc减少，另一方面，FC电流Ifc增加。

从即将到时间点t11之前起，坡度开始缓缓下降，在时间点t11坡度成为零，之后成为负的值。即，在时间点t11的前后，车辆10从上坡移转到下坡。与此相伴，电动机功率Pmt也从正移转到负，电动机14从驱动状态移转到再生状态。另外，由于伴随着电动机14的再生，再生功率Preg充电到蓄电池20中，因此时间点t12以后SOC慢慢增加。进而，从时间点t11起，FC电压Vfc增加，在时间点t12，FC电压Vfc被设定为0.8V×单元数(图11的S28)。此外，从时间点t11起，FC电流Ifc开始急剧减少。

虽未图示，但从时间点t12到时间点t13为止，目标FC功率Pfctgt超过阈值THP2而为阈值THP1以下(S26：是→S27：否)，FC电压Vfc恒定为0.8V×单元数(S28)。

成为时间点t13后，目标FC功率Pfctgt成为阈值THP2以下(S26：是→S27：是)，FC电压Vfc恒定为0.9V×单元数(S29)。

从时间点t11起一直减少的FC电流Ifc在时间点t14成为零。如此，通过使FC电流Ifc减少，蓄电池20能实现有效率地回收(充电)电动机14的再生功率Preg。

从时间点t15起，道路的坡度慢慢增加，在时间点t16成为0％(平坦路)。另外，从时间点t15起，车速V以及电动机功率Pmot慢慢减少，在时间点t16成为零。

另外，根据图11的流程图以及图12的特性图，在电动机14的下坡再生中，将目标FC功率Pfctgt设为最低值Pfcmin，将目标FC电压Vfctgt固定为0.9V×单元数。但是，在图22中的时序图中，下坡再生中(t11～t16)中的时间点t11到时间点t13为止，FC电压Vfc未成为0.9×单元数。这是因为如上所述，为了避免FC电压Vfc的急剧的变化而进行限速控制。

4.本实施方式的效果

如以上说明，根据本实施方式，能一边抑制FC40的劣化，一边有效率地回收再生功率Preg。

即，根据本实施方式，在再生时，将FC电压Vfc设定为氧化还原区域R3外的电压值(0.8V×单元数或0.9V×单元数)。因此，能抑制FC40的劣化。

另外，在本实施方式中，在再生时，基于蓄电池SOC来设定目标FC功率Pfctgt(图12)，按照目标FC功率Pfctgt(目标FC电流Ifctgt)来使目标氧浓度Cotgt变化(图11的S28、S29)。进而，在判定为下坡再生时的情况下，与判定为通常再生时的情况(例如在平坦路的减速引起的再生的情况)相比，通过较低地设定目标FC功率Pfctgt，能使目标氧浓度Cotgt降低。由此，即使蓄电池SOC相同，与通常再生时相比，下坡再生时的FC功率Pfc要低。

一般地，与在平坦路的减速引起的再生相比，伴随着下坡的再生持续更长时间的可能性更高，另外，由于能将车辆10的势能变换成再生能量，因此认为再生功率Preg易于变大。因此，在是伴随下坡的再生的情况下，能对蓄电池20进行更多的充电。在此，若FC40与电动机14分开来进行发电，这部分难以将再生功率Preg充电到蓄电池20中，有可能会降低再生功率Preg的回收效率。根据本实施方式，在是伴随下坡的再生的情况下，降低目标FC功率Pfctgt以及目标氧浓度Cotgt，使FC功率Pfc减少。因此，能将下坡时的再生功率Preg更多地充电到蓄电池20中。

另外，在将目标值SOCtgt设定为蓄电池SOC，按照使SOC与目标值SOCtgt相等的方式来控制蓄电池20的充放电情况下，在维持FC40的输出不变的过程中，例如有可能由于下坡时的再生功率Preg而对蓄电池20过充电。这种情况下，通过增加蓄电池20的充放电的次数，产生伴随充放电的功率损失，作为结果降低了再生效率。根据本实施方式，在是伴随下坡的再生的情况下，降低目标FC功率Pfctgt以及目标氧浓度Cotgt，减少FC功率Pfc。因此，取代FC功率Pfc而增加对蓄电池20充电的再生功率Preg，由此使蓄电池SOC易于向目标值SOCtgt接近。因此，能提高再生效率。

在本实施方式中，在判定为是下坡再生时的情况下，将FC电压Vfc设定为比氧化还原区域R3高的电压值(0.9V×单元数)，在判定为是通常再生时的情况下，按照蓄电池SOC，将FC电压Vfc设定为比氧化还原区域R3低的值(0.8V×单元数)或高的值(0.9V×单元数)(参照图11的S28、S29以及图12)。

一般，在按照通常发电时的化学计量比将反应气体提供给FC40的情况下，FC电压Vfc越低则FC40的输出就越高。另外，如上所述，在下坡再生时的情况下，抑制FC40的输出能更有效活用再生功率Preg。进而，根据本发明，在下坡再生时的情况下，通过将FC电压Vfc设定得更高，能使FC40的输出相对较低，在通常再生时的情况下，通过能将FC电压Vfc设定得更低，能使FC40的输出相对较高。因此，在下坡再生时，能与降低目标氧浓度Cotgt相辅相成，进行与目标氧浓度Cotgt相应的确实的发电。其结果，能提高燃料电池系统12的发电效率。

5.变形例

另外，本发明并不限于上述实施方式，能基于本说明书的记载内容而采用各种变更，这是毫无疑问的。例如，能采用以下的构成。

[5-1.搭载对象]

在上述实施方式中，将FC系统12搭载于FC车辆10中，但并不限于此，也可以搭载在能在下坡时进行再生的其它的对象中。例如，还能将FC系统12使用在电车、电动自行车等的移动体中。另外，还能分为能得到再生功率Preg的多个情景，在能得到更多的再生功率Preg的情景和其它的情景下来进行图11的步骤S28、S29这样的处理。作为这样的情景，例如能举出电梯的下降时和其它的制动力运作时、起重机的下降时和其它的制动力运作时。

[5-2.FC系统12的构成]

在上述实施方式中，构成为将FC40和高电压蓄电池20并联配置，在蓄电池20的跟前配置DC/DC转换器22，但并不限于此。例如，也可以如图23所示，构成为并联配置FC40和蓄电池20，将升压式、降压式、或升降压式的DC/DC转换器22配置在FC40的跟前。或者，也可以如图24所示，构成为将FC40和蓄电池20并联配置，在FC40的跟前配置升压式、降压式、或升降压式的DC/DC转换器22a，在蓄电池20的跟前配置DC/DC转换器22。或者，也可以如图25所示，构成为将FC40和蓄电池20串联配置，在蓄电池20和电动机14之间配置DC/DC转换器22。

在上述实施方式中，构成为将来自行驶用电动机14的再生功率Preg充电到蓄电池20中，但只要是将来自再生发电源的再生功率充电到蓄电装置的构成，就不限于此。例如，也可以代替行驶电动机14而使用再生专用的电动机。

[5-3.化学计量比]

在上述实施方式中，作为调整化学计量比的手段或方法，使用调整目标氧浓度Cotgt的手段或方法，但并不限于此，也可以调整目标氢浓度。另外，也可以代替目标浓度而使用目标流量、或目标浓度和目标流量两者。

在上述实施方式中，例示了具备提供包含氧的空气的空气泵60的构成，但也可以代替其或在此基础上，成为具备提供氢的氢泵的构成。

[5-4.FC40的发电控制]

在上述实施方式中，作为FC40的发电控制，使用电压可变/电流可变控制、和电压固定/电流可变控制，但只要至少使用电压固定/电流可变控制，就能应用本发明。

在上述实施方式中，将电压固定/电流可变控制中的目标FC电压Vfctgt设定为电位v2(＝0.8V)×单元数或电位v3(＝0.9V)×单元数，但并不限于此。例如，也可以将电压固定/电流可变控制中的目标FC电压Vfctgt设定为例如还原区域R2内或氧化区域R4内的其它的电位。特别是，在电动机14的特性上，在具有易于将再生功率Preg充电到蓄电池20的电压(再生效率高的电压)的情况下，也可以将电压固定/电流可变控制中的目标FC电压Vfctgt设定为该电压或其附近。另外，并不一定非得是固定值，还能根据规定的图案或随机地使目标FC电压Vfctgt变化。

在上述实施方式中，在电压固定/电流可变控制中，为了控制氧浓度Co，使循环阀开度θc、空气泵转速Nap以及背压阀开度θbp可变，但只要能控制氧浓度Co，则不限于此。例如，也可以使空气泵转速Nap恒定，使循环阀开度θc可变。由此，由于空气泵60的输出声音恒定，因此能防止该输出声音可变而对乘客带来不协调感。

在上述实施方式中(图11的S21)，判定电动机14(或车辆10)是否处于再生中，但并不一定非得判定为再生中，只要是在短时间后预测到再生时即可。在再生的预测中，例如能使用导航装置的地图信息、来自外部(例如道路旁边的光标记或能通过无线通信来进行通信的基站、或服务器)的信息。

Claims (2)

1.一种燃料电池系统(12)，其特征在于，

执行再生时电压固定控制，所述再生时电压固定控制是，在再生时或预想再生时，将燃料电池(40)的输出电压固定在氧化还原进行电压范围外的电压值上，并且基于蓄电装置(20)的剩余容量，使提供给所述燃料电池(40)的反应气体的量变化的控制，

在所述再生时电压固定控制中，

判定是否是伴随搭载对象的移动体(10)的下坡的再生，

与判定为不是伴随下坡的再生的情况相比，判定为是伴随下坡的再生的情况使提供给所述燃料电池的所述反应气体的量降低，

与判定为不是伴随下坡的再生的情况相比，判定为是伴随下坡的再生的情况将目标功率设定得低，该目标功率是基于所述蓄电装置的剩余容量的燃料电池输出的目标值，

基于所述目标功率来控制提供给燃料电池的反应气体的量。

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统(12)，其特征在于，

在判定为是所述伴随下坡的再生的情况下，将所述燃料电池(40)的输出电压设定为比所述氧化还原进行电压范围高的电压值，

在判定为不是所述伴随下坡的再生的情况下，根据所述蓄电装置(20)的剩余容量，将所述燃料电池(40)的输出电压设定为比所述氧化还原进行电压范围低的值、或高的值。