CN104137315A - 燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的燃料电池系统具备：燃料电池，具备将具有催化剂层的电极配置于高分子电解质膜的两面而成的膜电极组件；以及控制装置，通过使所述燃料电池的输出电压降低至规定电压而实施所述催化剂层的性能恢复处理，所述控制装置预测对所述燃料电池的输出增加要求的定时，并基于该预测结果来决定所述性能恢复处理的需要与否及内容。

Description

燃料电池系统
技术领域
本发明涉及具有催化剂活性化功能的燃料电池系统。
背景技术
燃料电池堆是通过电化学工艺使燃料氧化，由此将伴随于氧化反应而放出的能量直接变换成电能的发电系统。燃料电池堆具有膜电极组件，该膜电极组件是利用由多孔材料构成的一对电极夹持用于选择性地输送氢离子的高分子电解质膜的两侧面而成的。一对电极分别具有：以吸附保持铂系的金属催化剂的碳粉末为主成分并与高分子电解质膜接触的催化剂层；以及形成在催化剂层的表面并同时具有透气性和电子导电性的气体扩散层。
在这种燃料电池系统中，当在单体电池电压成为氧化电压(约0.7V～1.0V)的运转区域继续电池运转时，通过向催化剂层的铂催化剂表面的氧化皮膜形成，铂催化剂的有效面积减少，输出特性会降低。鉴于这样的情况，在专利文献1中提及了如下的处理：在对燃料电池的要求电力小于规定值时，停止向燃料电池堆的空气(氧化气体)供给，并且通过DC/DC转换器强制性地使燃料电池堆的输出电压降低，使单体电池电压下降至还原电压(例如0.6V以下)，由此从铂催化剂表面除去氧化皮膜而使催化剂层的性能恢复(以下，称为恢复处理)。
而且，在该文献中也提及了如下情况：对于以燃料电池系统为车载电源的燃料电池车辆，在燃料电池车辆的行驶速度为规定值以上的行驶中时，禁止恢复处理。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-192468号公报
发明内容
发明要解决的课题
与催化剂层中的氧化皮膜的形成及除去相关的近年的研究的结果是，认知到了能够除去氧化皮膜的还原电压并不仅有一阶段，还存在二阶段或其以上。例如，存在二阶段的还原电压的情况下，在氧化皮膜中混杂有只要使燃料电池堆的输出电压下降至专利文献1提及的还原电压(以下，称为第一还原电压)就能够除去的皮膜(以下，称为I型氧化皮膜)、和不下降至比第一还原电压低的第二还原电压则无法除去的皮膜(以下，称为II型氧化皮膜)。
在专利文献1的恢复处理中，将能够除去氧化皮膜的还原电压(第一还原电压)假定为仅一阶段，因此通过使燃料电池堆的输出电压下降一定时间至该假定的第一还原电压，虽然能够除去I型氧化皮膜，但无法连II型氧化皮膜也除去。由此，催化剂层的性能恢复有时未必充分。
假设在恢复处理中，以连该II型氧化皮膜也除去为目的，而使燃料电池堆的输出电压下降至第二还原电压时，虽然能估计到催化剂层的充分的性能恢复，但是与下降至第一还原电压的情况相比，单体电池电压进一步降低，因此存在对高负荷要求(输出增加要求)的响应性明显降低的可能。例如，在燃料电池车辆中，若单体电池电压极端下降，则有时无法得到追随于高负荷要求时的油门响应的输出，存在驾驶性能(操纵性能)显著降低的可能。
因此，本发明的课题在于提出一种能够将对输出增加要求的响应性的影响抑制到最小限度，并实现催化剂层的性能恢复的最大化的燃料电池系统。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的，本发明的燃料电池系统具备：
燃料电池，具备将具有催化剂层的电极配置于高分子电解质膜的两面而成的膜电极组件；以及
控制装置，通过使所述燃料电池的输出电压降低至规定电压而实施所述催化剂层的性能恢复处理，
所述控制装置预测对所述燃料电池的输出增加要求的定时，并基于该预测结果来决定所述性能恢复处理的需要与否及内容。
在该结构中，能够根据预测的输出增加要求的定时来决定性能恢复处理的需要与否及应实施的性能恢复处理的内容(程度)，因此能够兼顾实现对输出增加要求的响应性的影响的最小化和催化剂层的性能恢复的最大化。
在上述结构中，在所述燃料电池的发电中形成于所述催化剂层的氧化皮膜是混杂有第一氧化皮膜和第二氧化皮膜的氧化皮膜，该第一氧化皮膜是能够通过使所述燃料电池的输出电压降低至第一皮膜除去电压而除去的氧化皮膜，该第二氧化皮膜是不使所述燃料电池的输出电压降低至比所述第一皮膜除去电压低的第二皮膜除去电压则无法除去的氧化皮膜的情况下，
所述控制装置可以在判断为需要所述性能恢复处理的情况下，根据所述预测结果来变更所述降低的规定电压。
根据该结构，在需要性能恢复处理时，不是实施一律的处理，而能够根据预测的输出增加要求的定时，选择仅将第一氧化皮膜除去，或不仅将第一氧化皮膜除去而且连第二氧化皮膜也除去。因此，能够高维地兼顾实现对响应性的影响的最小化和催化剂层的性能恢复的最大化。
例如，所述控制装置可以在预测为对所述燃料电池的输出增加要求的定时处于第一规定时间的经过之前的情况下，使所述燃料电池的输出电压仅下降至所述第一皮膜除去电压，但在预测为对所述燃料电池的输出增加要求的定时处于所述第一规定时间的经过之后、或处于比所述第一规定时间长的第二规定时间的经过之后的情况下，使所述燃料电池的输出电压下降至所述第二皮膜除去电压。
在该结构中，在预测到对燃料电池的输出增加要求的定时近的情况下，使对输出增加要求的响应性的影响的最小化为最优先，而使燃料电池的输出电压仅下降至第一皮膜除去电压，但是在预测到对燃料电池的输出增加要求的定时不太近的情况下，使催化剂层的性能恢复的最大化为最优先而使燃料电池的输出电压下降至第二皮膜除去电压。
在该结构中，所述控制装置可以在对所述燃料电池的输出要求为规定值以下(例如，燃料电池系统搭载于车辆的情况的空转运转时对应于此情况)时，使所述燃料电池的输出电压下降至所述第二皮膜除去电压。
在上述结构的燃料电池系统作为车载电源搭载于燃料电池车辆的情况下，
所述控制装置可以基于制动器开度来预测对所述燃料电池的输出增加要求的定时。
发明效果
根据本发明，提供一种能够将对输出增加要求的响应性的影响抑制为最小限度并实现催化剂层的性能恢复的最大化的燃料电池系统。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的燃料电池系统的结构图。
图2是构成燃料电池堆的单体电池的分解立体图。
图3是表示燃料电池系统的运转控制的一例的时间图。
图4是表示以制动器开度超过规定的阈值为条件而实施恢复处理的步骤的流程图。
图5是表示在制动器开度超过了规定的阈值时实施与制动器开度对应的恢复处理的步骤的流程图。
图6是图5的与制动器开度对应的恢复处理的一例，是表示制动器开度与恢复电压的关系的表。
图7是图5的与制动器开度对应的恢复处理的一例，是表示制动器开度与恢复时间的关系的表。
图8是表示在将燃料电池堆的输出电压保持为恒定值的情况下，在催化剂层形成的氧化皮膜中的I型氧化皮膜～III型氧化皮膜的各比例随着经过时间发生变化的图。
图9是表示伴随于燃料电池堆的输出电压上下跨规定的边界电压的次数的增加，在催化剂层形成的氧化皮膜中的I型氧化皮膜及II型氧化皮膜的各比例发生变化的图。
标号说明
11  燃料电池系统
12  燃料电池
24a 催化剂层
25  膜电极组件
60  控制器(控制装置)
具体实施方式
以下，参照各图，说明本发明的实施方式。对于同一装置，显示同一标号，省略重复的说明。
(实施方式1)
图1示出实施方式1的燃料电池系统10的系统结构。
燃料电池系统10作为搭载于燃料电池车辆的车载电源系统发挥功能，具备：接受反应气体(燃料气体、氧化气体)的供给而发电的燃料电池堆20；用于将作为氧化气体的空气向燃料电池堆20供给的氧化气体供给系统30；用于将作为燃料气体的氢气向燃料电池堆20供给的燃料气体供给系统40；用于控制电力的充放电的电力系统50；以及对系统整体进行统一控制的控制器60。
燃料电池堆20是将多个单体电池串联层叠而成的固体高分子电解质型单体电池堆。在燃料电池堆20中，在阳极发生(1)式的氧化反应，在阴极发生(2)式的还原反应。作为燃料电池堆20整体而发生(3)式的起电反应。
H2→2H++2e-…(1)
(1/2)O2+2H++2e-→H2O…(2)
H2+(1/2)O2→H2O…(3)
在燃料电池堆20安装有用于检测燃料电池堆20的输出电压(FC电压)的电压传感器71、用于检测输出电流(FC电流)的电流传感器72。
氧化气体供给系统30具有：向燃料电池堆20的阴极供给的氧化气体所流动的氧化气体通路33；从燃料电池堆20排出的氧化废气所流动的氧化废气通路34。在氧化气体通路33设有：经由过滤器31而从大气中取入氧化气体的空气压缩器32；用于对由空气压缩器32加压的氧化气体进行加湿的加湿器35；以及用于隔断向燃料电池堆20的氧化气体供给的隔断阀A1。
在氧化废气通路34设有：用于将来自燃料电池堆20的氧化废气排出隔断的隔断阀A2；用于调整氧化气体供给压的背压调整阀A3；以及用于在氧化气体(干气)与氧化废气(湿气)之间进行水分交换的加湿器35。
燃料气体供给系统40具有：燃料气体供给源41；从燃料气体供给源41向燃料电池堆20的阳极供给的燃料气体所流动的燃料气体通路43；用于使从燃料电池堆20排出的燃料废气返回燃料气体通路43的循环通路44；将循环通路44内的燃料废气向燃料气体通路43压送的循环泵45；以及与循环通路44分支连接的排气排水通路46。
燃料气体供给源41例如由高压氢罐或储氢合金等构成，积存高压(例如，35MPa至70MPa)的氢气。当打开隔断阀H1时，燃料气体从燃料气体供给源41向燃料气体通路43流出。燃料气体通过调节器H2、喷射器42而减压至例如200kPa左右，然后向燃料电池堆20供给。
在循环通路44连接有用于将来自燃料电池堆20的燃料废气排出隔断的隔断阀H4、从循环通路44分支的排气排水通路46。在排气排水通路46配置有排气排水阀H5。排气排水阀H5根据来自控制器60的指令而进行动作，由此将循环通路44内的含有杂质的燃料废气和水分向外部排出。
经由排气排水阀H5排出的燃料废气与在氧化废气通路34中流动的氧化废气混合，由稀释器(未图示)稀释。循环泵45借助电动机驱动而将循环系统内的燃料废气向燃料电池堆20循环供给。
电力系统50具备DC/DC转换器51、蓄电池52、牵引逆变器53、牵引电动机54、及辅机类55。DC/DC转换器51具有将从蓄电池52供给的直流电压升压并向牵引逆变器53输出的功能和将燃料电池堆20发电的直流电力或通过再生制动而牵引电动机54回收的再生电力降压并向蓄电池52充电的功能。
蓄电池52作为剩余电力的储藏源、再生制动时的再生能量储藏源、与燃料电池车辆的加速或减速相伴的负荷变动时的能量缓冲器发挥功能。作为蓄电池52，优选例如镍·镉蓄电池、镍·氢蓄电池、锂二次电池等二次电池。在蓄电池52安装有用于检测其剩余容量即SOC(State of charge)的SOC传感器。
牵引逆变器53例如是以脉冲宽度调制方式驱动的PWM逆变器，按照来自控制器60的控制指令，将从燃料电池堆20或蓄电池52输出的直流电压转换成三相交流电压，对牵引电动机54的旋转转矩进行控制。牵引电动机54例如是三相交流电动机，构成燃料电池车辆的动力源。
辅机类55是在燃料电池系统10内的各部配置的各电动机(例如，泵类等动力源)、用于驱动这些电动机的逆变器类、以及各种车载辅机类(例如，空气压缩器、喷射器、冷却水循环泵、散热器等)的总称。
控制器60是具备CPU、ROM、RAM及输入输出接口的计算机系统，对燃料电池系统10的各部进行控制。例如，控制器60在接收到从点火开关输出的起动信号IG时，开始燃料电池系统10的运转，基于从油门传感器输出的油门开度信号ACC、从车速传感器输出的车速信号VC等，求出系统整体的要求电力。系统整体的要求电力是车辆行驶电力与辅机电力的总值。
辅机电力包含由车载辅机类(加湿器、空气压缩器、氢泵及冷却水循环泵等)消耗的电力、由车辆行驶所需的装置(变速器、车轮控制装置、转向装置、及悬架装置等)消耗的电力、由配置在乘坐人员空间内的装置(空调装置、照明器具及音响等)消耗的电力等。
控制器60决定燃料电池堆20和蓄电池52的各自的输出电力的分配，以使燃料电池堆20的发电量与目标电力一致的方式控制氧化气体供给系统30及燃料气体供给系统40，并且控制DC/DC转换器51来调整燃料电池堆20的输出电压，由此控制燃料电池堆20的运转点(输出电压、输出电流)。
图2是构成燃料电池堆20的单体电池21的分解立体图。
单体电池21由高分子电解质膜22、阳极23、阴极24、隔板26、27构成。阳极23及阴极24是从两侧夹持高分子电解质膜22而成为夹心结构的扩散电极。
由气体不透过的导电性构件构成的隔板26、27再从两侧夹持该夹心结构，并在与阳极23及阴极24之间分别形成燃料气体及氧化气体的流路。在隔板26形成截面凹状的肋26a。
通过使阳极23与肋26a抵接，而肋26a的开口部被闭塞，形成燃料气体流路。在隔板27形成有截面凹状的肋27a。通过使阴极24与肋27a抵接，而肋27a的开口部被闭塞，形成氧化气体流路。
阳极23以吸附保持铂系的金属催化剂(Pt、Pt-Fe、Pt-Cr、Pt-Ni、Pt-Ru等)的碳粉末为主成分，具有：与高分子电解质膜22接触的催化剂层23a；形成在催化剂层23a的表面，同时具有透气性和电子导电性的气体扩散层23b。同样，阴极24具有催化剂层24a和气体扩散层24b。
更详细而言，催化剂层23a、24a是使吸附保持有铂或由铂和其他的金属构成的合金的碳粉向适当的有机溶剂分散，适量添加电解质溶液而进行糊剂化，并向高分子电解质膜22上进行网版印刷而得到的催化剂层。气体扩散层23b、24b通过利用由碳纤维构成的线织成的碳布、碳纸、或碳毡形成。
高分子电解质膜22是固体高分子材料、例如由氟系树脂形成的质子传导性的离子交换膜，在湿润状态下发挥良好的导电性。通过高分子电解质膜22、阳极23及阴极24形成膜电极组件25。
图3是表示燃料电池系统10的运转控制的时间图。
燃料电池系统10根据运转负荷来切换燃料电池堆20的运转模式，由此实现发电效率的提高。
例如，燃料电池系统10在发电效率低的低负荷区域(发电要求小于规定值的运转区域)中，将燃料电池堆20的发电指令值设定为零而进行运转控制，实施通过来自蓄电池52的电力来供给车辆行驶所需的电力或系统运用上所需的电力的间歇运转。需要说明的是，在间歇运转中存在高负荷要求(输出增加要求)时若单体电池电压低，则驾驶性能恶化，因此间歇运转中的单体电池电压保持得较高。
另一方面，在发电效率高的高负荷区域(发电要求成为规定值以上的运转区域)中，基于油门开度或车速等而算出燃料电池堆20的发电指令值并进行运转控制，实施仅通过燃料电池堆20产生的发电电力或通过燃料电池堆20产生的发电电力和来自蓄电池52的电力来供给车辆行驶所需的电力或系统运用上所需的电力的通常负荷运转。
另外，在刚起动之后或等待信号时那样的驻停车时，换言之，在换档杆进入P档或N档时、或虽然进入D档但踏入制动器而车速为零时，燃料电池系统10使燃料电池堆20以驾驶性能确保所需的发电电压进行发电，实施将该发电电力向蓄电池52充电的空转运转。
该空转运转时那样的阴极24的电压保持得较高的情况下，在燃料电池堆20中，催化剂层24a的铂催化剂存在熔出的可能性，因此将燃料电池堆20的输出电压控制为使用上限电压V1以下，实施维持燃料电池堆20的耐久性的高电位回避控制(OC回避运转)。使用上限电压V1例如以每一个单体电池的电压成为0.9V左右的方式进行设定。
图4是表示以制动器开度超过了规定的阈值为条件而实施恢复处理的步骤的流程图。
需要说明的是，在先前的图3中，记载了在通常负荷运转后的空转运转时(例如，等待信号时)判断恢复处理的需要与否的例子，但是在图4中，说明在通常负荷运转中判断恢复处理的需要与否的例子。
控制器60在通常负荷运转中(步骤S1)以规定的周期判断恢复处理的需要与否(步骤S3)。恢复处理的需要与否例如基于从实施上次恢复处理的时刻起的经过时间对氧化皮膜形成量(形成后的氧化皮膜的表面积)进行时间积分来推定、或者参照基于实验或模拟结果而作成的映射来推定氧化皮膜形成量、或者通过理论計算来推定、或者根据高电位回避控制时的输出倾向来推定，根据推定到的氧化皮膜形成量是否超过规定的阈值进行判断。
在燃料电池堆20中，如上述的(1)式所示，在阳极23生成的氢离子透过电解质膜22而向阴极24移动，移动到阴极24的氢离子如上述的(2)式所示，与向阴极24供给的氧化气体中的氧发生电化学反应，从而产生氧的还原反应。其结果是，氧化皮膜覆盖催化剂层24a的铂催化剂表面而有效面积减少，发电效率(输出特性)降低。
恢复处理是将单体电池电压以规定时间(以下，有时称为恢复时间)降低至还原电压(以下，有时称为恢复电压)，由此将氧化皮膜还原，而从催化剂表面去除氧化皮膜的处理。更详细而言，使各单体电池的电压即燃料电池堆20的输出电压下降规定时间，由此使输出电流增加，使催化剂层24a的电化学反应从氧化反应区域向还原反应区域转移而使催化剂活性恢复。
在推定的氧化皮膜形成量未超过规定的阈值时(步骤S3为“否”)，返回通常负荷运转(步骤S1)，在超过了规定的阈值时(步骤S3为“是”)，基于从制动器传感器输出的制动器开度信号，判断制动器开度是否超过阈值α(步骤S5)。阈值α设定为例如5％～10％。
在制动器开度未超过阈值α时(步骤S5为“否”)，即，在未将制动器踏入一定以上时，处理返回步骤S1。
在制动器开度超过了阈值α时(步骤S5为“是”)，例如在因等待信号等而燃料电池堆20的运转模式为空转运转中且制动器开度为全开时，进行恢复处理(步骤S7)。
需要说明的是，本实施方式的恢复处理与制动器开度无关，都以恒定的恢复电压(还原电压)及恢复时间(还原电压保持时间)进行。
从催化剂层24a的性能恢复的最大化的观点出发，此时的恢复电压优选能够将后述的II型氧化皮膜或III型氧化皮膜除去的高低程度的电压。
如以上说明那样，在本实施方式中为了允许恢复处理的实施，至少需要满足(1)氧化皮膜形成量超过了规定的阈值、及(2)制动器开度超过了规定的阈值α这2个条件。换言之，即使氧化皮膜形成量超过了规定的阈值，只要制动器开度未超过规定的阈值α，也禁止恢复处理的实施。
制动器开度超过阈值α的情况是制动踏板的踏入量大的情况，因此从此状态起被指令高负荷要求的可能性低，在本实施方式中，在这样的高负荷要求的可能性低时实施恢复处理，由此能实现催化剂层24a的性能恢复的最大化，并使对驾驶性能的影响达到最小限度。
(实施方式2)
图5是表示制动器开度超过了规定的阈值时实施与制动器开度对应的恢复处理的步骤的流程图。
另外，图6、7是图5的与制动器开度对应的恢复处理的一例，图6是表示制动器开度与恢复电压的关系的表，图7是表示制动器开度与恢复时间的关系的表。
以下，说明图5的流程图，但由于该图的步骤S1～S5与图4的步骤S1～S5为相同的处理内容，因此标注同一步骤编号，并省略此处的说明，以下，详细说明接着步骤S5的步骤S17的处理内容。
在图4的步骤S7实施的恢复处理中，与制动器开度无关地将恢复电压及恢复时间分别设定为恒定的值，但是在图5的步骤S17实施的恢复处理中，恢复电压或/及恢复时间根据制动器开度进行切换。
(恢复电压的切换)
例如图6所示，制动器开度≤25％时的恢复电压为0.6V(以下，称为模式V1)，根据该恢复处理，能够除去后述的I型氧化皮膜。
另外，25％<制动器开度≤50％时的恢复电压为0.4V(以下，称为模式V2)，根据该恢复处理，能够除去后述的II型氧化皮膜。而且，50％<制动器开度时的恢复电压为0.05V(以下，称为模式V3)，根据该恢复处理，能够除去后述的III型氧化皮膜。
I型氧化皮膜、II型氧化皮膜及III型氧化皮膜已知能混杂于1的氧化皮膜中，例如图8所示，在将燃料电池堆20的输出电压保持为恒定的氧化皮膜形成电压(氧化电压)时，伴随于该保持时间的增大而氧化皮膜中的比例逐渐变化，且各自的还原电压的大小关系满足以下的关系。
<还原电压的大小关系>
I型氧化皮膜(例如，0.65V～0.9V)>II型氧化皮膜(例如，0.4V～0.6V)>III型氧化皮膜(例如，0.05V～0.4V)
另外，I型氧化皮膜、II型氧化皮膜及III型氧化皮膜已知例如图9所示那样(但是，对于III型氧化皮膜省略了图示)，伴随于燃料电池堆20的输出电压上下跨规定的边界电压(例如，0.8V)的次数(以下，称为循环数)的增大而氧化皮膜中的比例逐渐变化。
在该实施方式中，根据制动器开度，换言之，根据最近油门踏板被踏入而对燃料电池堆20的要求发电量增大的可能性的大小，来切换恢复电压。例如，在制动器开度相对小的模式V1时，与模式V2、V3时相比，可以说是踏入油门踏板的可能性高的状态，因此最为考虑对驾驶性能的影响的最小化而将恢复电压设定为最高电压，达到仅将I型氧化膜皮膜除去。
相对于此，在制动器开度相对大的模式V3时，与模式V1、V2时相比，可以说是油门踏板被踏入的可能性极低的状态，因此几乎不用考虑对驾驶性能的影响，最为考虑催化剂层24a的性能恢复的最大化而将恢复电压设定为最低电压，将I型氧化膜皮膜、II型氧化皮膜及III型氧化皮膜全部除去。
并且，在中间的模式V2的情况下，油门踏板被踏入的可能性比模式V1的情况低，但是不像模式V3的情况那么低，因此为了尽量以高维兼顾对驾驶性能的影响和催化剂层24a的性能恢复，而将恢复电压设定为模式V1与模式V2之间的电压，将I型氧化膜皮膜及II型氧化皮膜除去。
(恢复时间的切换)
例如图7所示，制动器开度≤10％时的恢复时间为0.5秒(以下，称为模式T1)，10％<制动器开度≤30％时的恢复时间为1秒(以下，称为模式T2)，30％<制动器开度时的恢复时间为3秒。
在该实施方式中，根据制动器开度，换言之，根据近来油门踏板被踏入而对燃料电池堆20的要求发电量增大的可能性的大小，来切换恢复时间。例如，在制动器开度相对小的模式T1的情况下，与模式T2、3的情况相比，可以说是油门踏板被踏入的可能性高的状态，因此最为考虑对驾驶性能的影响的最小化而将恢复时间设定得最短。
相对于此，在制动器开度相对大的模式T3的情况下，与模式T1、2的情况相比，可以说是油门踏板被踏入的可能性极低的状态，因此几乎不用考虑对驾驶性能的影响，最为考虑催化剂层24a的性能恢复的最大化而将恢复时间设定得最长。
并且，在中间的模式T2的情况下，油门踏板被踏入的可能性比模式T1的情况低，但是不像模式T3的情况那么低，因此为了尽量以高维兼顾对驾驶性能的影响和催化剂层24a的性能恢复，而将恢复时间设定为模式T1与模式T2之间的时间。
在本实施方式中，氧化皮膜的除去量按照模式T1、模式T2及模式T3的顺序增加。即，在担心驾驶性能的恶化的状况(模式T1)下，极力缩短单体电池电压降低的时间而使驾驶性能优先，在几乎不担心驾驶性能的恶化的状况(模式T2)下，单体电池电压降低的时间可以延长，因此使氧化皮膜除去量的最大化优先。
也可以实施将图6及图7这2个组合后的恢复处理。
例如，制动器开度≤10％时的恢复电压及恢复时间分别设定为0.6V及0.5秒，10％<制动器开度≤25％时的恢复电压及恢复时间分别设定为0.6V及1秒，25％<制动器开度≤30％时的恢复电压及恢复时间分别设定为0.4V及1秒，30％<制动器开度≤50％时的恢复电压及恢复时间分别设定为0.4V及3秒，50％<制动器开度时的恢复电压及恢复时间分别设定为0.05V及3秒，由此实施恢复处理。
需要说明的是，在上述的各实施方式中，作为预测对燃料电池20的输出增加要求的定时的方法，例示了根据搭载有燃料电池系统10的燃料电池车辆的制动器开度进行预测的方式，但是预测对燃料电池20的输出增加要求的定时的方式并不局限于该例。例如，可以将换档杆为P档、N档、B档时作为制动器开度为100％的情况，来预测输出增加要求的定时。
另外，在上述的各实施方式中，例示了使用燃料电池系统10作为车载电源系统的利用方式，但是燃料电池系统10的利用方式并不局限于该例。例如，也可以将燃料电池系统10搭载作为燃料电池车辆以外的移动体(机器人、船舶、飞机等)的电力源。而且，也可以将本实施方式的燃料电池系统10使用作为住宅或大楼等的发电设备(固定用发电系统)。

Claims (5)

1.一种燃料电池系统，具备：
燃料电池，具备将具有催化剂层的电极配置于高分子电解质膜的两面而成的膜电极组件；以及
控制装置，通过使所述燃料电池的输出电压降低至规定电压而实施所述催化剂层的性能恢复处理，
所述控制装置预测对所述燃料电池的输出增加要求的定时，并基于该预测结果来决定所述性能恢复处理的需要与否及内容。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，
在所述燃料电池的发电中形成于所述催化剂层的氧化皮膜是混杂有第一氧化皮膜和第二氧化皮膜的氧化皮膜，该第一氧化皮膜是能够通过使所述燃料电池的输出电压降低至第一皮膜除去电压而除去的氧化皮膜，该第二氧化皮膜是不使所述燃料电池的输出电压降低至比所述第一皮膜除去电压低的第二皮膜除去电压则无法除去的氧化皮膜，
所述控制装置在判断为需要所述性能恢复处理的情况下，根据所述预测结果来变更所述降低的规定电压。
3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中，
所述控制装置在预测为对所述燃料电池的输出增加要求的定时处于第一规定时间的经过之前的情况下，使所述燃料电池的输出电压仅下降至所述第一皮膜除去电压，但在预测为对所述燃料电池的输出增加要求的定时处于所述第一规定时间的经过之后、或处于比所述第一规定时间长的第二规定时间的经过之后的情况下，使所述燃料电池的输出电压下降至所述第二皮膜除去电压。
4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其中，
在对所述燃料电池的输出要求为规定值以下时，所述控制装置使所述燃料电池的输出电压下降至所述第二皮膜除去电压。
5.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，
所述燃料电池系统作为车载电源搭载于燃料电池车辆，
所述控制装置基于制动器开度来预测对所述燃料电池的输出增加要求的定时。
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