CN105591134A - 燃料电池系统及燃料电池的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种燃料电池系统及燃料电池的控制方法，该控制方法是对于各种物理量的控制彼此发生冲突的情况下的控制方法。决定用于实现避免发电电力超过上限值的电力控制、避免发电电压低于下限值的电压控制、避免发电电流超过上限值的电流控制的电流值的上限值即ImaxA。而且，决定用于避免发电电压超过上限值的电流值的下限值即Imin。在ImaxA小于Imin的情况下，将电流值的目标值设定为ImaxA((d)、(e)、(f))。

Description

燃料电池系统及燃料电池的控制方法

本申请主张基于在2014年11月12日提出申请的申请编号2014-229381号的日本专利申请的优先权，并将其公开的全部通过参照而援引于本申请。

技术领域

本发明涉及燃料电池。

背景技术

为了控制燃料电池的发电，已知有搭载多个ECU的结构。这多个ECU分别为了执行自身分担的控制而决定各种物理量的目标范围(JP2006-139972)。

发明内容

【发明要解决的课题】

在上述现有技术的情况下，关于通过各ECU决定的目标范围未兼顾而控制彼此发生冲突的情况并未充分考虑。这样的课题并不局限于多个ECU分担地执行控制的情况，在将这些控制汇集于1个ECU的情况下也共通。本发明鉴于上述情况，提供一种在燃料电池的控制中关于各种物理量的控制彼此发生冲突的情况下的控制方法。

【用于解决课题的方案】

本发明用于解决上述课题，可以作为以下的方式来实现。

根据本发明的一方式，提供一种通过燃料电池来发电的燃料电池系统。该燃料电池系统具备：发电控制部，执行第一控制及第二控制，所述第一控制执行避免发电电力超过上限值的电力控制、避免发电电压低于下限值的电压控制、避免发电电流超过上限值的电流控制中的至少一个控制，所述第二控制是避免发电电压超过上限值的控制；及优先指示部，在所述第一控制及所述第二控制冲突的情况下，对所述发电控制部指示相比所述第二控制优先执行所述第一控制。根据该方式，在第一及第二控制发生冲突的情况下，即使不执行复杂的调停等也能够决定控制内容。此外，通过使第一控制比第二控制优先，能够避免更应避免的状况。

在上述方式中，可以是，所述发电控制部还执行第三控制，所述第三控制是对于阳极和阴极中的至少一方避免化学计量比低于规定值的控制，在所述第二控制与所述第三控制冲突的情况下，所述优先指示部对所述发电控制部指示相比所述第三控制优先执行所述第二控制。根据该方式，在第二及第三控制发生冲突的情况下，即使不执行复杂的调停等也能够决定控制内容。

在上述方式中，可以是，所述燃料电池系统具备相互通信的多个控制装置，所述多个控制装置分担执行所述电力控制、所述电压控制、所述电流控制、所述第二控制、所述指示。根据该方式，在多个控制装置分担地进行控制的情况下，能够应用上述方式。

在上述方式中，可以是，所述发电控制部将所述电力控制、所述电压控制、所述电流控制中的至少两个控制作为所述第一控制而执行，所述发电控制部具备：第一控制用统一部，将所述发电电力的上限值、所述发电电压的下限值、所述发电电流的上限值中的用于所述第一控制的值统一成相同的物理量；及选择部，选择所述统一后的值中的实现所述第一控制的值作为所述第一控制的限制值。根据该方式，能够容易地实现第一控制。

在上述方式中，可以是，所述发电控制部具备第二控制用统一部，所述第二控制用统一部将所述发电电压的上限值统一成所述物理量，在通过所述第二控制用统一部统一后的限制值与通过所述选择部选择了的限制值冲突的情况下，所述优先指示部判定为所述第一控制与所述第二控制冲突。根据该方式，能够容易地判定第一及第二控制发生冲突的情况。

在上述方式中，所述物理量可以是电流。根据该方式，能够容易地判定第一及第二控制发生冲突的情况。

本发明能够以上述以外的各种方式实现。例如，能够以燃料电池的控制方法、实现该方法的控制装置、用于实现该方法的计算机程序、存储有该计算机程序的非暂时性的存储介质等方式实现。

附图说明

图1是表示燃料电池系统的结构的概略图。

图2是表示燃料电池系统的电气结构的概略图。

图3是表示发电控制处理的流程图。

图4是表示电流-电压特性的坐标图。

图5是上述坐标图的放大图。

图6是表示上限电流值决定处理的流程图。

图7是表示目标电流值校正处理的流程图。

图8是关于优先规则的适用的表。

【标号说明】

10…燃料电池

11…发电体

20…控制部

21…燃料电池ECU

22…FDC-ECU

23…电力控制ECU

30…阴极气体供给部

31…阴极气体配管

32…空气压缩器

34…开闭阀

40…阴极气体排出部

41…阴极废气配管

43…调压阀

50…阳极气体供给部

51…阳极气体配管

52…氢罐

53…开闭阀

54…调节器

55…喷射器

60…阳极气体循环排出部

61…阳极废气配管

62…气液分离部

63…阳极气体循环配管

64…氢循环用泵

65…阳极排水配管

66…排水阀

70…冷却介质供给部

71…冷却介质用配管

72…散热器

73…冷却介质循环用泵

81…二次电池

82…FDC

85…BDC

91…单电池电压计测部

92…电流计测部

100…燃料电池系统

200…负载

300…发电控制部

310…第一控制用统一部

320…第二控制用统一部

330…选择部

400…优先指示部

具体实施方式

图1是表示燃料电池系统100的结构的概略图。燃料电池系统100具备燃料电池10、控制部20、阴极气体供给部30、阴极气体排出部40、阳极气体供给部50、阳极气体循环排出部60、冷却介质供给部70。

燃料电池10是接受作为反应气体的氢(阳极气体)和空气(阴极气体)的供给而发电的固体高分子型燃料电池。燃料电池10具有层叠有多个(例如400个)单电池11的堆叠结构。各单电池11具有在电解质膜的两面配置有电极的作为发电体的膜电极接合体、夹持膜电极接合体的2张隔板。

电解质膜由在湿润状态下表现出良好的质子传导性的固体高分子薄膜构成。电极由碳构成。在电极的电解质膜侧的面上载持有用于促进发电反应的铂催化剂。在各单电池11设有反应气体或冷却介质用的歧管(未图示)。歧管的反应气体经由设于各单电池11的气体流路，向各单电池11的发电区域供给。

控制部20具备发电控制部300和优先指示部400。发电控制部300具备第一控制用统一部310、第二控制用统一部320、选择部330。控制部20接受来自负载200的发电要求，并根据该要求，控制以下说明的燃料电池系统100的各结构部，实现基于燃料电池10的发电。

阴极气体供给部30具备阴极气体配管31、空气压缩器32、开闭阀34。阴极气体配管31是与燃料电池10的阴极侧连接的配管。空气压缩器32经由阴极气体配管31而与燃料电池10连接，将取入外部空气并进行了压缩后的空气作为阴极气体向燃料电池10供给。控制部20对空气压缩器32进行驱动，由此将空气向燃料电池10的供给量与向负载200的电力供给建立关联，或者与电力供给分开地控制。

开闭阀34设置在空气压缩器32与燃料电池10之间，根据阴极气体配管31中的供给空气的流动而开闭。具体而言，开闭阀34通常为关闭的状态，在具有规定的压力的空气从空气压缩器32向阴极气体配管31供给时打开。

阴极气体排出部40具备阴极废气配管41和调压阀43。阴极废气配管41是与燃料电池10的阴极侧连接的配管，将阴极废气向燃料电池系统100的外部排出。调压阀43调整阴极废气配管41中的阴极废气的压力(燃料电池10的背压)。

阳极气体供给部50具备阳极气体配管51、氢罐52、开闭阀53、调节器54、喷射器55。氢罐52经由阳极气体配管51而与燃料电池10的阳极连接，将填充于罐内的氢向燃料电池10供给。

开闭阀53、调节器54、喷射器55按照该顺序从上游侧(即接近氢罐52的一侧)设于阳极气体配管51。开闭阀53按照来自控制部20的指令进行开闭，控制氢从氢罐52向喷射器55的上游侧的流入。调节器54是用于调整喷射器55的上游侧的氢的压力的减压阀。

喷射器55是根据由控制部20设定的驱动周期或开阀时间而阀芯电磁性地进行驱动的电磁驱动式的开闭阀。控制部20通过控制喷射器55的驱动周期或开阀时间来控制向燃料电池10供给的氢的量。

阳极气体循环排出部60具备阳极废气配管61、气液分离部62、阳极气体循环配管63、氢循环用泵64、阳极排水配管65、排水阀66。阳极废气配管61是将燃料电池10的阳极的出口与气液分离部62连接的配管，将包含发电反应未使用的未反应气体(氢或氮等)的阳极废气向气液分离部62引导。

气液分离部62与阳极气体循环配管63和阳极排水配管65连接。气液分离部62将阳极废气中包含的气体成分与水分分离，对于气体成分，向阳极气体循环配管63引导，对于水分，向阳极排水配管65引导。

阳极气体循环配管63与阳极气体配管51的比喷射器55靠下游处连接。在阳极气体循环配管63设有氢循环用泵64，通过该氢循环用泵64，在气液分离部62分离的气体成分中包含的氢向阳极气体配管51送出。这样，在该燃料电池系统100中，使阳极废气包含的氢循环，再次向燃料电池10供给，由此能提高氢的利用效率。

阳极排水配管65是用于将在气液分离部62中分离的水分向燃料电池系统100的外部排出的配管。排水阀66设于阳极排水配管65，根据来自控制部20的指令进行开闭。控制部20在燃料电池系统100的运转中，通常将排水阀66关闭，在预先设定的规定的排水定时、阳极废气中的惰性气体的排出定时打开排水阀66。

冷却介质供给部70具备冷却介质用配管71、散热器72、冷却介质循环用泵73。冷却介质用配管71是将设于燃料电池10的冷却介质用的入口歧管与出口歧管连结的配管，使用于对燃料电池10进行冷却的冷却介质循环。散热器72设于冷却介质用配管71，使在冷却介质用配管71中流动的冷却介质与外部空气之间进行热交换，由此对冷却介质进行冷却。

冷却介质循环用泵73在冷却介质用配管71中设置在比散热器72靠下游侧(燃料电池10的冷却介质入口侧)处，将在散热器72中冷却后的冷却介质向燃料电池10送出。

图2是表示燃料电池系统100的电气结构的概略图。燃料电池系统100除了具备前述的控制部20等之外，还具备二次电池81、FDC82、DC/AC逆变器83、BDC85、单电池电压计测部91、电流计测部92。控制部20具备燃料电池ECU21、FDC-ECU22、电力控制ECU23。燃料电池ECU21、FDC-ECU22及电力控制ECU23相互经由总线，按照CAN等的通信协议进行通信。

单电池电压计测部91与燃料电池10的各单电池11连接，计测各单电池11的电压(单电池电压)。单电池电压计测部91将其计测结果向燃料电池ECU21发送。电流计测部92计测燃料电池10的发电电流的值，并向燃料电池ECU21及FDC-ECU22发送。

电力控制ECU23从负载200取得要求电力值，反映到燃料电池10的运转中。燃料电池ECU21基于要求电力值、单电池电压、发电电流，控制阳极气体及阴极气体。具体而言，通过控制开闭阀53、氢循环用泵64、排水阀66等的动作来控制阳极气体的流量等，通过控制空气压缩器32的转速等来控制阴极气体的流量等。

FDC82及BDC85是DC/DC转换器。FDC82基于FDC-ECU22的控制，控制燃料电池10的发电电流和发电电压，并对发电电压进行变压而向DC/AC逆变器83供给。而且，FDC82测定发电电压而向FDC-ECU22发送。BDC85基于控制部20中包含的其他的ECU(未图示)的控制来控制二次电池81的充放电。二次电池81由锂离子电池构成，作为燃料电池10的辅助电源发挥功能。

DC/AC逆变器83与燃料电池10和负载200连接。DC/AC逆变器83将从燃料电池10和二次电池81得到的直流电力转换成交流电力，向负载200供给。在负载200中产生的再生电力由DC/AC逆变器83转换成直流电流，通过BDC85向二次电池81充电。

图3是表示发电控制处理的流程图。发电控制处理是燃料电池ECU21、FDC-ECU22、电力控制ECU23协作而执行的处理，在燃料电池10的发电中，反复执行。在图3、后述的图6、图7中，上述3个ECU分担地执行的各步骤示出作为一连串的流程图。

首先，电力控制ECU23基于来自负载200的要求电力来决定目标电力值Ptgt(步骤S300)。接下来，燃料电池ECU21基于目标电力值Ptgt来决定目标电流值Itgt(步骤S400)。

图4是表示燃料电池10的电流-电压特性的坐标图。即，该坐标图相当于表示1个单电池11的电流-电压特性的坐标图的纵轴和横轴乘以燃料电池10中包含的单电池11的个数的图。图5是图4所示的区域5的放大图。电力(W)作为电流(A)与电压(V)之积算出。在步骤S400中，将表示电流-电压特性的曲线(以下称为“特性曲线”)与V＝Ptgt/I的交点(未图示)处的电流值决定作为目标电流值Itgt。

接下来，执行上限电流值决定处理(步骤S500)。控制部20通过上限电流值决定处理的执行，实现第一控制。图6是表示上限电流值决定处理的流程图。首先，电力控制ECU23基于上限电力值Pmax，决定第一上限电流值(步骤S510)。电力控制ECU23通过步骤S510的执行来实现电力控制。电力控制ECU23通过步骤S510的执行，而作为发电控制部300及第一控制用统一部310发挥功能。上限电力值Pmax是通过电力控制ECU23决定的变量。上限电力值Pmax的决定例如以二次电池81的保护为目的而执行。二次电池81若以大电力被充电或者过度地充电，则有时会劣化。

在步骤S510中，基于下述式(4)来决定第一上限电流值Imax1。下述的Pj表示电力的实测值，Vj表示电压的实测值，Itgtold表示最近的目标电流值。

ΔP＝Pj-Pmax…(1)

ΔI＝-ΔP/Vj…(2)

Imax1＝Itgtold+ΔI…(3)

∴Imax1＝Itgtold-{(Pj-Pmax)/Vj}…(4)

接下来，FDC-ECU22基于下限电压值Vmin来决定第二上限电流值(步骤S520)。FDC-ECU22通过步骤S520的执行来实现电压控制。FDC-ECU22通过步骤S520的执行而作为发电控制部300及第一控制用统一部310发挥功能。下限电压值Vmin是表示单电池电压的下限值的值，是通过燃料电池ECU21决定的变量。下限电压值Vmin的决定例如以燃料电池10的保护及防止发电效率的下降为目的而执行。当单电池电压过低时，燃料电池10的温度有时会变得过高。而且，当单电池电压过低时，伴随着单电池电压的下降而进入发电电力下降的工作区域，存在发电效率下降的情况。在步骤S520中，通过下述式(8)来决定第二上限电流值Imax2。下述的G1表示正的增益。

ΔV＝Vmin-Vj…(5)

ΔI＝-ΔV×G1…(6)

Imax2＝Itgtold+ΔI…(7)

∴Imax2＝Itgtold-{(Vmin-Vj)×G}…(8)

接下来，FDC-ECU22取得额定电流Ir作为第三上限电流值Imax3(步骤S530)。FDC-ECU22通过步骤S530的执行而实现电流控制。FDC-ECU22通过步骤S530的执行而作为发电控制部300及第一控制用统一部310发挥功能。额定电流Ir是为了保护电流流过的各部件而预先确定的固定值(例如500A)，存储于FDC-ECU22。

接下来，FDC-ECU22将第一、第二、第三上限电流值Imax1、Imax2、Imax3之中的最小值决定作为优先上限电流值ImaxA(步骤S540)。FDC-ECU22通过步骤S540的执行，来选择第一、第二、第三上限电流值Imax1、Imax2、Imax3之中的最小值。由此，FDC-ECU22通过步骤S540的执行而作为选择部330发挥功能。若将电流值控制为优先上限电流值ImaxA以下，则基于第一、第二及第三上限电流值的限制全部满足。即，能够全部满足发电电力不超过上限电力值Pmax的情况、发电电压不低于下限电压值Vmin的情况、及发电电流不超过额定电流Ir的情况。

接下来，燃料电池ECU21基于化学计量比来决定不优先上限电流值ImaxB(步骤S550)，结束上限电流值决定处理。燃料电池ECU21通过步骤S550的执行而实现第三控制。燃料电池ECU21通过步骤S550的执行而作为发电控制部300发挥功能。不优先上限电流值ImaxB是通过燃料电池ECU21决定的变量。当发电电流增大时，阳极气体及阴极气体所需的流量增大。然而，阳极气体及阴极气体的流量存在上限。由此，当发电电流变得过大时，化学计量比低于正常范围。在步骤S550中，为了避免这样的事态，以使化学计量比不会变得过小的方式决定发电电流的上限值。该上限值在图5中表示作为电流值Is。

接下来，如图3所示，FDC-ECU22基于上限电压值Vmax来决定下限电流值Imin(步骤S600)。FDC-ECU22通过步骤S600的执行来实现第二控制。FDC-ECU22通过步骤S600的执行而作为发电控制部300及第二控制用统一部320发挥功能。具体而言，通过如下的(式)12来决定下限电流值Imin。上限电压值Vmax是通过燃料电池ECU21决定的变量，例如，采用用于抑制单电池11的劣化的值。下述的G2表示正的增益。需要说明的是，G2可以与G1相同也可以不同。

ΔV＝Vj-Vmax…(9)

ΔI＝ΔV×G2…(10)

Imin＝Itgtold+ΔI…(11)

∴Imin＝Itgtold+{(Vj-Vmax)×G2}…(12)

接下来，FDC-ECU22执行目标电流值校正处理(步骤S700)。图7是表示目标电流值校正处理的流程图。首先，判定目标电流值Itgt是否为不优先上限电流值ImaxB以下(步骤S710)。在目标电流值Itgt超过不优先上限电流值ImaxB的情况下(步骤S710为“否”)，以使目标电流值Itgt与不优先上限电流值ImaxB一致的方式进行校正(步骤S720)。另一方面，在目标电流值Itgt为不优先上限电流值ImaxB以下的情况下(步骤S710为“是”)，跳过步骤S720。

接下来，判定目标电流值Itgt是否为下限电流值Imin以上(步骤S730)。即，判定第二控制与第三控制是否冲突。在目标电流值Itgt小于下限电流值Imin的情况下(步骤S730为“否”)，判定为第二控制与第三控制冲突。因此，在目标电流值Itgt小于下限电流值Imin的情况下(步骤S730为“否”)，以使目标电流值Itgt与下限电流值Imin一致的方式进行校正(步骤S740)。另一方面，在目标电流值Itgt为下限电流值Imin以上的情况下(步骤S730为“是”)，跳过步骤S740。

接下来，判定目标电流值Itgt是否为优先上限电流值ImaxA以下(步骤S750)。即，判定第一控制与第二控制是否冲突。在目标电流值Itgt超过优先上限电流值ImaxA的情况下(步骤S750为“否”)，判定为第一控制与第二控制发生冲突。因此，在目标电流值Itgt超过优先上限电流值ImaxA的情况下(步骤S750为“否”)，以使目标电流值Itgt与优先上限电流值ImaxA一致的方式进行校正(步骤S760)，结束目标电流值校正处理。另一方面，在目标电流值Itgt为优先上限电流值ImaxA以下的情况下(步骤S750为“是”)，跳过步骤S760，结束目标电流值校正处理。

最后，如图3所示，FDC-ECU22对FDC82进行控制，使发电电流接近目标电流值Itgt(步骤S800)。即，采用步骤S800的阶段的目标电流值Itgt和与目标电流值Itgt对应的电压值作为燃料电池10的工作点。FDC-ECU22通过步骤S800的执行而作为发电控制部300发挥功能。步骤S760的执行相当于对通过步骤S800的执行而发挥功能的发电控制部300指示使第一控制比第二控制优先的情况。即，FDC-ECU22通过步骤S760的执行而作为优先指示部400发挥功能。步骤S740的执行相当于在未执行步骤S760的情况下，对通过步骤S800的执行发挥功能的发电控制部300指示使第二控制比第三控制优先的情况。即，FDC-ECU22在未执行步骤S760的情况下，通过步骤S740的执行而作为优先指示部400发挥功能。

根据上述的发电控制处理，关于发电电力、发电电压、发电电流的限制，不用进行复杂的调停等而能够决定控制内容。能够这样简易地决定是因为，在将限制值(上限值及下限值)统一成电流进行比较，而且，在限制值发生冲突的情况下适用优先规则。该优先规则是指通过目标电流值校正处理(图7)实现的内容。具体而言，最为优先的是不超过优先上限电流值ImaxA的情况(步骤S750、S760)，第二优先的是不低于下限电流值Imin的情况(步骤S730、S740)，比这2个条件靠后的是不超过不优先上限电流值ImaxB的情况(步骤S710、S720)。

例如，假定特性曲线与V＝Pmax/I(图4、图5)的交点处的电流值Ip与优先上限电流值ImaxA一致的情况、特性曲线与V＝Vmax的交点处的电流值Ivmax与下限电流值Imin一致的情况、及电流值Ip比下限电流值Imin大的情况。这种情况下，若以发电电流包含在电流值Ivmax以上且电流值Ip以下的范围的方式进行控制，则能够进行对优先上限电流值ImaxA、不优先上限电流值ImaxB、下限电流值Imin各自的要求全部得以满足的控制。例如若基于目标电力值Ptgt的目标电流值Itgt(以下称为“当初目标电流值”)为电流值Ivmax以上且电流值Ip以下的范围内，则将当初电流目标值原封不动地决定作为目标电流值Itgt，由此全部满足上述要求，且也满足要求电力值。另一方面，若当初目标电流值小于电流值Ivmax，则进行使目标电流值Itgt与电流值Ivmax一致的校正，若当初目标电流值超过电流值Ip，则进行使目标电流值Itgt与电流值Ip一致的校正的话，则全部满足上述要求。即，关于这样的情况，控制彼此的冲突不会发生，因此上述的优先规则不适用。因此，对于在何种情况下适用优先规则进行说明。

图8示出用于说明优先规则的适用的表。最小值、中间值及最大值表示在发电控制处理中决定的优先上限电流值ImaxA、不优先上限电流值ImaxB、下限电流值Imin的大小关系，可考虑图8所示的(a)～(f)这6种。需要说明的是，中间值并不局限于最小值与最大值的平均值，是指属于最小值以上且最大值以下的范围的值。

图8所示的下限值及上限值表示在步骤S800中目标电流值Itgt可取得的范围。图8所示的“适用的优先规则”表示根据上述的大小关系而决定下限值及上限值时适用的优先规则。

图8(a)对应于与图4、图5一起例示的情况。这种情况下，如前所述只要将目标电流值Itgt设定为下限电流值Imin以上且优先上限电流值ImaxA以下即可，因此优先规则不适用。

图8(b)的情况也是只要将目标电流值Itgt设定为下限电流值Imin以上且不优先上限电流值ImaxB以下即可，因此优先规则不适用。

在图8(c)的情况下，下限电流值Imin比不优先上限电流值ImaxB大，因此这2个要求无法兼顾而冲突。因此，将目标电流值Itgt设定为不优先上限电流值ImaxB以下这样的要求比设定为下限电流值Imin以上这样的要求的优先度低，因此忽视。其结果是，目标电流值Itgt设定为下限电流值Imin以上且优先上限电流值ImaxA以下。

在图8(d)、(e)的情况下，优先上限电流值ImaxA比下限电流值Imin小，因此这2个要求无法兼顾而冲突。因此，将目标电流值Itgt设定为下限电流值Imin以上这样的要求比设定为优先上限电流值ImaxA以下这样的要求的优先度低，因此忽视。但是，为了尽量使目标电流值Itgt接近下限电流值Imin而使目标电流值Itgt与优先上限电流值ImaxA一致。需要说明的是，在图8(d)、(e)的情况下，将目标电流值Itgt设定为不优先上限电流值ImaxB以下这样的要求得以满足。

在图8(f)的情况下，优先上限电流值ImaxA比下限电流值Imin小，因此忽视将目标电流值Itgt设定为下限电流值Imin以上这样的要求，将目标电流值Itgt设定为优先上限电流值ImaxA以下。另一方面，下限电流值Imin比不优先上限电流值ImaxB大，因此忽视将目标电流值Itgt设定为不优先上限电流值ImaxB以下这样的要求，将目标电流值Itgt设定为尽可能大的值。将上述进行综合，使目标电流值Itgt与优先上限电流值ImaxA一致。

将目标电流值Itgt设定成作为图8(a)～(f)说明的下限值以上且上限值以下的范围的情况通过执行前述的目标电流值校正处理(图7)来实现。

根据以上说明的实施方式，即使在对于优先上限电流值ImaxA、不优先上限电流值ImaxB、下限电流值Imin各自的要求无法全部满足的状况下，也不会使响应性恶化而能够进行适当的控制。

本发明并不局限于上述的实施方式或实施例、变形例，在不脱离其主旨的范围内能够以各种结构实现。例如，发明内容一栏记载的各方式中的技术特征所对应的实施方式、实施例、变形例中的技术特征为了解决上述的课题的一部分或全部，或者为了实现上述的效果的一部分或全部，可以适当进行更换、组合。该技术特征在本说明书中只要不是作为必须的特征进行说明，就可以适当删除。例如，可例示以下的情况。

发电控制处理的分担可以任意变更。发电控制处理的分担是指哪个ECU执行发电控制处理的各步骤的分配。

执行发电控制处理的各步骤的控制装置的个数可以任意变更。例如，可以是1个ECU执行全部的步骤，也可以是2个ECU或4个以上的ECU协作地执行。

也可以不考虑上限电力值、下限电压值、额定电流值中的任1个或2个地决定优先上限电流值。或者可以将用于确保规定值以上的化学计量比的电流值加入考虑到优先上限电流值的决定中。

也可以不决定不优先上限电流值。即，目标电流值的上限值可以是不能确保规定值以上的化学计量比的值。

在优先上限电流值、不优先上限电流值、下限电流值的决定中，也可以考虑其他的参数。例如，在基于冷却水的冷却中不能抑制燃料电池的温度上升的情况下，为了限制发电电流，也可以将燃料电池的温度加入考虑到不优先上限电流值的决定中。

用于将限制值统一的物理量可以不是电流。例如，可以是电压，也可以是电力。

限制值也可以不统一成同一物理量。例如，可以使用利用表的手法。即，若代入各种限制值和目标电力值，则预先生成输出校正后的目标电力值的表，若存储于FDC-ECU22，则不需要物理量的统一。

在2个控制发生冲突的情况下，也可以不忽视优先度低的控制，而执行利用了折衷点的控制。例如，在优先上限电流值ImaxA比下限电流值Imin小的情况下，可以将目标电流值设定为ImaxA以上且Imin以下的值。这种情况下，可以实施与优先度对应的加权。即，可以将目标电流值设定为与优先度低的Imin相比，更接近优先度高的ImaxA的值。

也可以变更优先规则的内容。例如，可以使下限电流值最优先。或者可以使用于确保规定值以上的化学计量比的上限电流值比下限电流值优先。

作为变量而说明的各种限制值(例如，上限电力值、下限电压值)可以是预先决定的固定值。

可以将V＝Pmax/I的曲线与特性曲线的交点处的电流值决定作为第一上限电流值。

可以将V＝Vmin与特性曲线的交点处的电流值决定作为第二上限电流值。

可以将V＝Vmax与特性曲线的交点处的电流值决定作为下限电流值。

作为对象的燃料电池可以不是机动车用，可以是搭载于其他的运输用设备(二轮车、地铁等)的结构或定置的结构。

在上述实施方式中，由软件实现的功能及处理的至少一部分可以由硬件实现。而且，由硬件实现的功能及处理的至少一部分可以由软件实现。作为硬件，例如，可以使用集成电路、分立电路、或将上述的电路组合的电路模块等各种电路(circuitry)。

Claims (12)

1.一种燃料电池系统，通过燃料电池来发电，具备：

发电控制部，执行第一控制及第二控制，所述第一控制执行避免发电电力超过上限值的电力控制、避免发电电压低于下限值的电压控制、避免发电电流超过上限值的电流控制中的至少一个控制，所述第二控制是避免发电电压超过上限值的控制；及

优先指示部，在所述第一控制与所述第二控制冲突的情况下，对所述发电控制部指示相比所述第二控制优先执行所述第一控制。

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，

所述发电控制部还执行第三控制，所述第三控制是对于阳极和阴极中的至少一方避免化学计量比低于规定值的控制，

在所述第二控制与所述第三控制冲突的情况下，所述优先指示部对所述发电控制部指示相比所述第三控制优先执行所述第二控制。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的燃料电池系统，其中，

所述燃料电池系统具备相互通信的多个控制装置，

所述多个控制装置分担执行所述电力控制、所述电压控制、所述电流控制、所述第二控制、所述指示。

4.根据权利要求1～权利要求3中任一项所述的燃料电池系统，其中，

所述发电控制部将所述电力控制、所述电压控制、所述电流控制中的至少两个控制作为所述第一控制而执行，

所述发电控制部具备：第一控制用统一部，将所述发电电力的上限值、所述发电电压的下限值、所述发电电流的上限值中的用于所述第一控制的值统一成相同的物理量；及选择部，选择所述统一后的值中的实现所述第一控制的值作为所述第一控制的限制值。

5.根据权利要求4所述的燃料电池系统，其中，

所述发电控制部具备第二控制用统一部，所述第二控制用统一部将所述发电电压的上限值统一成所述物理量，

在通过所述第二控制用统一部统一后的限制值与通过所述选择部选择了的限制值冲突的情况下，所述优先指示部判定为所述第一控制与所述第二控制冲突。

6.根据权利要求4或权利要求5所述的燃料电池系统，其中，

所述物理量是电流。

7.一种控制方法，控制由燃料电池进行的发电，其中，

执行第一控制及第二控制，所述第一控制执行避免发电电力超过上限值的电力控制、避免发电电压低于下限值的电压控制、避免发电电流超过上限值的电流控制中的至少一个控制，所述第二控制是避免发电电压超过上限值的控制，

在所述第一控制与所述第二控制冲突的情况下，相比所述第二控制优先执行所述第一控制。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其中，

还执行第三控制，所述第三控制是对于阳极和阴极中的至少一方避免化学计量比低于规定值的控制，

在所述第二控制与所述第三控制冲突的情况下，相比所述第三控制优先执行所述第二控制。

9.根据权利要求7或权利要求8所述的控制方法，其中，

相互通信的多个控制装置分担执行所述电力控制、所述电压控制、所述电流控制、所述第二控制。

10.根据权利要求7～权利要求9中任一项所述的控制方法，其中，

将所述电力控制、所述电压控制、所述电流控制中的至少两个控制作为所述第一控制而执行，

将所述发电电力的上限值、所述发电电压的下限值、所述发电电流的上限值中的用于所述第一控制的值统一成相同的物理量，选择所述统一后的值中的实现所述第一控制的值作为所述第一控制的限制值。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其中，

在通过将所述发电电压的上限值统一成所述物理量而统一后的限制值与所述选择了的限制值冲突的情况下，判定为所述第一控制与所述第二控制冲突。

12.根据权利要求10或权利要求11所述的控制方法，其中，

所述物理量是电流。