CN105609837A - 电源系统及燃料电池的电压控制方法 - Google Patents

电源系统及燃料电池的电压控制方法 Download PDF

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Abstract

一种电源系统及燃料电池的电压控制方法，燃料电池(100)的电压控制方法包括：在低负载状态时，切断燃料电池与负载(170、172)的电连接；在将电连接的切断期间，以预先设定的条件向所述燃料电池供给氧；以所述预先设定的条件向所述燃料电池供给了氧之后，检测所述燃料电池的开路电压；在所述开路电压比目标电压高第一值以上时，减少向所述燃料电池供给的氧量；在所述开路电压比所述目标电压低第二值以上时，增加向所述燃料电池供给的氧量；及在所述开路电压小于所述目标电压与所述第一值之和且大于从所述目标电压减去所述第二值所得到的值时，维持向所述燃料电池供给的氧量。

Description

电源系统及燃料电池的电压控制方法
技术领域
本发明涉及电源系统及燃料电池的电压控制方法。
背景技术
在具备燃料电池的电源系统中，在根据来自负载的要求电力(以下，也称为负载要求)而从电源系统取出电力时，即使在电源系统的运转中也存在暂时性地负载要求极小的情况。在具备燃料电池的系统中，通常，在燃料电池的发电电力非常小的情况下，具有系统整体的能量效率下降这样的性质。因此，作为在对于电源系统的负载要求极小时进行的控制之一，进行了使燃料电池的发电停止的控制。并且，对于负载，通过与燃料电池一起搭载于电源系统的二次电池，输出所要求的电力。
当在燃料电池的阳极侧流路内残留有氢并且在阴极侧流路内残留有氧的状态下使燃料电池的发电停止时，燃料电池显示出极高的开路电压(OCV)。若燃料电池的开路电压过度升高，则燃料电池具备的电极(阴极)的电极电位过度升高，在阴极电极处，催化剂的溶出(劣化)进展，由此燃料电池的发电性能及耐久性下降。
而且，在燃料电池的发电停止后，残留在阳极侧流路内的氢经由燃料电池的电解质膜向阴极侧流路透过，且在阴极上被氧化的反应进展。其结果是，当燃料电池的发电停止后不久，残留于阴极侧流路的氧被消耗，由此开路电压下降(阴极电位下降)。在这样的情况下，由于阴极催化剂被还原而之后阴极电位再上升时，阴极催化剂的溶出更容易产生。因此，在负载要求极小时，希望将燃料电池的电压(电极电位)保持在适当的范围内。
在负载要求极小时，作为用于将燃料电池的电压保持在适当的范围内的方法，提出了即使在负载要求极小之后在燃料电池中也继续微小的发电的方法(例如，参照日本特开2013-161571)。作为继续微小的发电的方法，提出了例如在燃料电池的输出电压下降至上述规定的范围的下限之前停止对燃料电池的氧的供给，在输出电压下降至上述下限之后，在输出电压上升至上述规定的范围的上限之前进行对燃料电池的氧的供给这样的方法。
然而，当即使负载要求变为极小之后也继续燃料电池的发电时，会产生为了电压维持而进行未要求的过度的发电的事态。这样过度地发电的电力在暂时向二次电池充电之后能够利用。然而，将燃料电池发电的电力暂时蓄积于二次电池的方法与直接利用由燃料电池发电的电力的情况相比，能量效率差，因此会导致具备燃料电池的系统整体的能量效率的下降。
发明内容
本发明提供一种电源系统及燃料电池的电压控制方法。
本发明的第一方案是具备燃料电池的电源系统中的所述燃料电池的电压控制方法，所述燃料电池构成为向负载供给电力。所述电压控制方法包括：在来自所述负载的要求电力为预先确定的基准值以下的低负载状态时，切断所述燃料电池与所述负载的电连接；在切断所述燃料电池与所述负载的电连接时，以预先设定的条件向所述燃料电池供给氧，所述预先设定的条件是用于将为了使所述燃料电池的开路电压成为预先确定的目标电压而需要的氧向所述燃料电池供给的条件；以所述预先设定的条件向所述燃料电池供给了氧之后，检测所述燃料电池的开路电压；在所述检测到的开路电压比所述目标电压高第一值以上的第一电压状态下，减少向所述燃料电池供给的氧量；在所述检测到的开路电压比所述目标电压低第二值以上的第二电压状态下，增加向所述燃料电池供给的氧量；以及在所述检测到的开路电压小于所述目标电压与所述第一值之和且大于从所述目标电压减去所述第二值而得到的值的电压维持状态下，维持向所述燃料电池供给的氧量。
根据本发明的第一方案，在负载要求为预先设定的基准值以下的低负载状态时，不使燃料电池发电而能够将燃料电池的开路电压维持在目标电压的附近。因此，无需进行未要求的过度的发电，能够抑制以将发电了的电力暂时蓄积于二次电池的情况等为起因而电源系统的能量效率下降的情况。
本发明的第一方案的电压控制方法可以还包括：在所述低负载状态时判断是否符合第一状态和第二状态中的任一个状态，在所述第一状态下所述负载快速地要求所述电力的概率比在所述第二状态下高；在判断为是所述第一状态的情况下，使用预先确定的第一目标电压作为所述目标电压；以及在判断为是所述第二状态的情况下，使用比所述第一目标电压低的第二目标电压作为所述目标电压。
根据上述方案，在判断为从负载迅速地显示出负载要求的概率高的第一状态的情况下，使用更高的第一目标电压作为燃料电池的目标电压。因此，能够在燃料电池内确保氧，能够确保下次负载要求增加时的响应性。而且，在判断为从负载迅速地显示出负载要求的概率为比第一状态低的第二状态的情况下，使用更低的第二目标电压作为燃料电池的目标电压。因此，即使构成燃料电池的各单电池的开路电压的变动扩大，也能抑制电压过度上升的单电池的产生，能够提高燃料电池整体的耐久性。
本发明的第一方案的电压控制方法也可以还包括：在成为所述低负载状态且以所述预先设定的条件向所述燃料电池供给了氧之后经过的时间小于预先设定的基准时间的情况下，使用第一目标电压作为所述目标电压；以及在以所述预先设定的条件向所述燃料电池供给了氧之后经过了所述预先设定的基准时间的情况下，将所述目标电压从所述第一目标电压变更为比所述第一目标电压低的第二目标电压。
当使用第一目标电压作为目标电压的控制继续时，构成燃料电池的各单电池的开路电压的变动能够扩大。根据上述方案，由于将目标电压变更为比第一目标电压低的第二目标电压，因此能抑制电压过度上升的单电池的产生，能够提高燃料电池整体的耐久性。
本发明的第一方案的电压控制方法也可以还包括：在所述低负载状态时判断档位为规定的驱动档和规定的非驱动档中的哪一个；在判断为所述档位是所述规定的驱动档的情况下，使用预先确定的第一目标电压作为所述目标电压；以及在判断为所述档位是所述规定的非驱动档的情况下，使用比所述第一目标电压低的第二目标电压作为所述目标电压。
在上述结构中，电压控制方法也可以还包括：在以所述预先设定的条件向所述燃料电池供给了氧之后经过的时间小于预先设定的基准时间且判断为所述档位是所述规定的驱动档的情况下，使用所述第一目标电压作为所述目标电压；以及在以所述预先设定的条件向所述燃料电池供给了氧之后经过了所述预先设定的基准时间且判断为所述档位是所述规定的驱动档的情况下，将所述目标电压从所述第一目标电压变更为所述第二目标电压。
本发明的第一方案的电压控制方法也可以还包括：在所述低负载状态时判断具备所述燃料电池的车辆是否符合第一状态和第二状态中的任一个状态，所述负载在所述第一状态下要求规定等级以上的电力的响应性的概率比在所述第二状态下高；在所述车辆处于第一状态的情况下，使用预先确定的第一目标电压作为所述目标电压；以及在所述车辆处于第二状态的情况下，使用比所述第一目标电压低的第二目标电压作为所述目标电压。
本发明的第一方案的电压控制方法也可以还包括：在成为所述低负载状态且以所述预先设定的条件向所述燃料电池供给了氧之后，所述燃料电池的开路电压相对于作为所述目标电压而设定的第一目标电压下降了预先设定的允许值以上的情况下，将所述目标电压从所述第一目标电压变更为比所述第一目标电压低的第二目标电压。
根据上述方案，燃料电池的开路电压相对于第一目标电压下降了允许值以上的情况下，由于将目标电压变更为更低的第二目标电压，因此能够抑制以各单电池的开路电压变动为起因而产生不优选的程度的高电压的单电池的情况。而且，不进行使下降了的燃料电池的开路电压上升为第一目标电压的控制，将目标电压变更得更低，由此能抑制燃料电池的开路电压的变动，能够抑制以变动为起因而燃料电池的电极催化剂劣化的情况。
本发明的第一方案的电压控制方法也可以还包括：在将所述燃料电池的开路电压的目标值从所述第一目标电压变更为所述第二目标电压之后，在向所述燃料电池供给氧之前暂时停止对所述燃料电池的氧的供给。
根据上述方案，能够减少使用第一目标电压作为目标电压期间产生的各单电池的开路电压的变动。
本发明的第二方案是具备燃料电池的电源系统中的所述燃料电池的电压控制方法，所述燃料电池构成为向负载供给电力。所述电压控制方法包括：在来自所述负载的要求电力为预先确定的基准值以下的低负载状态时，以预先设定的条件向所述燃料电池供给氧，所述预先设定的条件是用于将为了使所述燃料电池的电压成为预先确定的目标电压而需要的氧向所述燃料电池供给的条件；以所述预先设定的条件向所述燃料电池供给了氧之后，检测所述燃料电池的电压；在所述检测到的电压比所述目标电压高第一值以上的第一电压状态下，将输出电压设定为所述目标电压并使所述燃料电池的发电进行；在所述检测到的电压比所述目标电压低第二值以上的第二电压状态下，以切断了所述燃料电池与所述负载的电连接的状态增加向所述燃料电池供给的氧量；以及在所述检测到的电压小于所述目标电压与所述第一值之和且大于从所述目标电压减去所述第二值而得到的值的电压维持状态下，维持向所述燃料电池供给的氧量。
根据本发明的第二方案，至少在负载要求为预先设定的基准值以下的低负载状态时，不用使燃料电池发电，而能够进行将燃料电池的电压维持在目标电压的附近的控制。因此，能抑制未要求的过度的发电，能够抑制以将发电的电力暂时蓄积于二次电池等为起因而电源系统的能量效率下降的情况。
本发明的第三方案的电源系统包括：燃料电池，构成为向负载供给电力；氧供给部，构成为向所述燃料电池的阴极供给氧：氧量调节部，构成为调节所述氧供给部向所述阴极供给的氧量；负载切断部，构成为在来自所述负载的要求电力为预先设定的基准值以下的低负载状态时，切断所述燃料电池与所述负载的电连接；以及电压传感器，构成为检测所述燃料电池的开路电压。所述氧量调节部构成为在所述低负载状态时以预先设定的条件驱动所述氧供给部，所述预先设定的条件是用于将为了使所述燃料电池的开路电压成为预先设定的目标电压而需要的氧向所述燃料电池供给的条件。所述氧量调节部构成为在驱动了所述氧供给部之后，在第一电压状态下以向所述燃料电池供给的氧量减少的方式驱动所述氧供给部，所述第一电压状态是所述检测到的开路电压比所述目标电压高第一值以上的状态。所述氧量调节部构成为在驱动了所述氧供给部之后，在所述检测到的开路电压比所述目标电压低第二值以上的第二电压状态下以向所述燃料电池供给的氧量增加的方式驱动所述氧供给部。
根据本发明的第三方案，在负载要求为预先设定的基准值以下的低负载状态时，不使燃料电池发电，而能够将燃料电池的开路电压维持在目标电压的附近。因此，无需进行未要求的过度的发电，能够抑制以将发电的电力暂时蓄积于二次电池等为起因而电源系统的能量效率下降的情况。而且，为了使燃料电池的开路电压接近于目标电压而调节供给氧量的控制通过基于燃料电池的开路电压与目标电压的关系使供给氧量增减来进行，因此无需直接测定供给氧量，能够简化系统结构。
在本发明的第三方案中，所述氧供给部也可以具备氧供给路、氧导入部、旁通流路、分流阀、流量调整阀。所述氧供给路也可以是与所述阴极连接的流路。所述氧导入部可以构成为向所述氧供给路导入氧。所述旁通流路可以从所述氧供给路分支，构成为以不经由所述阴极的方式引导从所述氧导入部供给的氧。所述分流阀可以设于所述旁通流路从所述氧供给路分支的位置，构成为通过开阀状态来变更向所述氧供给路和所述旁通流路分配的氧的分配比例。所述流量调整阀可以设于所述氧供给路，构成为变更向所述阴极供给的氧量。所述氧量调节部可以构成为变更所述氧导入部导入的氧量、所述分流阀的开阀状态及所述流量调整阀的开度中的至少一个来调节向所述阴极供给的氧量。
在本发明的第三方案中，所述氧量调节部可以构成为在使所述氧导入部导入的氧量及所述分流阀的开阀状态固定的状态下，通过变更所述流量调整阀的开度来调节向所述阴极供给的氧量。
本发明的第四方案的电源系统包括：燃料电池，向负载供给电力；氧供给部，构成为向所述燃料电池的阴极供给氧；至少一个电子控制装置，构成为调节所述氧供给部向所述阴极供给的氧量，且构成为控制所述燃料电池的输出状态；负载切断部，构成为切断所述燃料电池与所述负载的电连接；以及电压传感器，构成为检测所述燃料电池的电压。所述电子控制装置构成为在所述低负载状态时以预先设定的条件驱动所述氧供给部，所述预先设定的条件是用于将为了使所述燃料电池的电压成为预先设定的目标电压而需要的氧向所述燃料电池供给的条件。所述电子控制装置构成为在以所述预先设定的条件驱动了所述氧供给部之后，在所述检测到的电压比所述目标电压低第二值以上的第二电压状态且所述负载切断部切断所述燃料电池与所述负载的电连接的状态下，以向所述阴极供给的氧量增加的方式驱动所述氧供给部。所述电子控制装置构成为在以所述预先设定的条件驱动了所述氧供给部之后，在所述检测到的电压比所述目标电压高第一值以上的第一电压状态下，以使所述燃料电池的输出电压成为所述目标电压的方式控制所述燃料电池的输出状态。
本发明的方案也可以通过搭载电源系统作为驱动用电源的移动体、具备燃料电池的电源系统的燃料电池的高电位回避控制方法、实现已述的电压控制方法和高电位回避控制方法的计算机程序、记录有该计算机程序的非暂时性的记录介质等方案来实现。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的燃料电池车辆的概略结构的框图。
图2是表示本发明的实施方式的燃料电池的输出电流与输出电压或输出电力的关系的说明图。
图3是示意性地表示本发明的实施方式的供给氧量与燃料电池的开路电压的关系的说明图。
图4是表示本发明的实施方式的间歇运转控制处理例程的流程图。
图5是表示本发明的实施方式的目标电压设定处理例程的流程图。
图6是表示本发明的实施方式的目标电压变更处理例程的流程图。
图7是概念性地表示本发明的实施方式的电压维持控制开始之后的开路电压的行迹的说明图。
图8是表示本发明的实施方式的间歇运转控制处理例程的流程图。
图9是表示本发明的实施方式的间歇运转控制处理例程的流程图。
图10是表示本发明的实施方式的间歇运转控制处理例程的流程图。
图11是表示本发明的实施方式的极限值回避处理例程的流程图。
图12是表示本发明的实施方式的间歇运转控制处理例程的流程图。
具体实施方式
图1是表示作为本发明的第一实施方式的燃料电池车辆20的概略结构的框图。燃料电池车辆20在车体22上搭载电源系统30。电源系统30与燃料电池车辆20的驱动用的电动机170之间由配线178连接，经由配线178，在电源系统30与电动机170之间交接电力。
电源系统30具备燃料电池100、包含氢罐110的氢气供给部120、包含压缩器130的空气供给部140、二次电池172、DC/DC转换器104、DC/DC转换器174、控制部200。需要说明的是，电源系统30还具备为了将燃料电池100的温度保持在规定范围内而使对燃料电池进行冷却的制冷剂在燃料电池内流通的未图示的制冷剂循环部。在电源系统30中，燃料电池100及二次电池172分别单独，或者从燃料电池100及二次电池172这双方同时能够对包含电动机170的负载供给电力。
燃料电池100具有将单电池层叠多个而成的电池组结构。第一实施方式的燃料电池100是固体高分子型燃料电池。在构成燃料电池100的各单电池中，将电解质膜介于之间，在阳极侧形成供氢流动的流路(以后，也称为阳极侧流路)，在阴极侧形成供氧流动的流路(以后，也称为阴极侧流路)。燃料电池100经由DC/DC转换器104及配线178，与包含电动机170的负载连接。燃料电池100的电压由电压传感器102检测。电压传感器102的检测信号向控制部200输出。
DC/DC转换器104具有接受控制部200的控制信号而对燃料电池100的输出状态进行变更的功能。具体而言，DC/DC转换器104具有设定燃料电池100发电时的输出电压的功能。而且，DC/DC转换器104具有在将燃料电池100发电的电力向负载供给时使输出电压升压至所希望的电压的功能。而且，DC/DC转换器104具备二极管。通过在DC/DC转换器104设置二极管，在来自燃料电池100的输出电流成为规定值以下时，燃料电池100与负载之间的电连接被切断。在第一实施方式中，DC/DC转换器104具备的二极管也可以看作本发明的“负载切断部”。
氢气供给部120具备的氢罐110例如是贮藏高压的氢气的氢高压储气瓶、或在内部具备储氢合金且通过使储氢合金吸留氢而能够贮藏氢的罐。氢气供给部120具备从氢罐110到燃料电池100的氢供给流路121、使未消耗的氢气(阳极废气)向氢供给流路121循环的循环流路122、及用于对阳极废气进行大气放出的氢放出流路123。在氢气供给部120，贮藏于氢罐110的氢气经由氢供给流路121的开闭阀124的流路开闭、由减压阀125的减压，从减压阀125的下游的氢供给设备126(例如，注射器)向燃料电池100的阳极侧流路供给。在循环流路122中循环的氢的流速由循环泵127调节。氢供给设备126及循环泵127的驱动量参照压力传感器128检测到的循环氢的压力并根据负载要求而由控制部200调节。
需要说明的是，在循环流路122中流动的氢气的一部分经由从循环流路122分支的氢放出流路123的开闭阀129的开闭调整，在规定的时刻进行大气放出。由此，能够将在循环流路122内循环的氢气中的氢以外的杂质(水蒸气、氮等)向流路外排出，能够抑制向燃料电池100供给的氢气中的杂质浓度的上升。上述的开闭阀124的开闭的时刻由控制部200调节。
空气供给部140除了压缩器130之外，还具备第一空气流路141、第二空气流路145、第三空气流路146、分流阀144、空气放出流路142、背压阀143及流量传感器147。在第一空气流路141中流动有压缩器130取入的空气的全量。第二空气流路145及第三空气流路146从第一空气流路141分支设置。分流阀144设置在第一空气流路141分支成第二空气流路145及第三空气流路146的部位，通过变更该分流阀144的开阀状态，能够变更从第一空气流路141向第二空气流路145或第三空气流路146流动的空气的分配比例。第二空气流路145的一部分在燃料电池100内形成阴极侧流路。第三空气流路146是不经由燃料电池100而引导空气的旁通流路。第二空气流路145与第三空气流路146汇合而成为空气放出流路142。背压阀143是在第二空气流路145上设置在比与第三空气流路146的汇合部位靠上游侧的位置的节流阀。通过调节背压阀143的开度，能够变更燃料电池100的阴极侧流路的背压。空气放出流路142是用于将通过了第二空气流路145的空气(阴极废气)与通过了第三空气流路146的空气一起进行大气放出的流路。在空气放出流路142上连接有已述的氢放出流路123，经由氢放出流路123放出的氢在大气放出之前，由在空气放出流路142中流动的空气稀释。流量传感器147设于第一空气流路141，检测经由第一空气流路141取入的空气的总流量。
在第一实施方式中，空气供给部140也可以看作本发明的“氧供给部”。在空气供给部140中，通过变更从压缩器130的驱动量、分流阀144的开阀状态及背压阀143的开度中选择的至少1个条件，能够调节向燃料电池100的阴极侧流路供给的空气的流量(氧流量)。在第一实施方式中，背压阀143具备未图示的步进电动机，通过控制步进电动机的步数，能够将背压阀143的阀开度以高精度调节成任意的开度。压缩器130的驱动量、分流阀144的开阀状态及背压阀143的开度由控制部200调节。需要说明的是，空气供给部140例如在第一空气流路141中，也可以具备对用于向燃料电池100供给的空气进行加湿的加湿装置。
此外，在第一实施方式中，第一空气流路141及第二空气流路145也可以看作本发明的“氧供给路”。而且，压缩器130也可以看作本发明的“氧导入部”。而且，第三空气流路146也可以看作本发明的“旁通流路”。而且，背压阀143也可以看作本发明的“流量调整阀”。
二次电池172经由DC/DC转换器174而与上述配线178连接，DC/DC转换器174和DC/DC转换器104相对于上述配线178并联连接。作为二次电池172，可以采用例如铅蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。在二次电池172并列设有用于检测二次电池172的残存容量(SOC)的未图示的残存容量监视器，检测到的残存容量向控制部200输出。残存容量监视器可以构成作为将二次电池172的充电/放电的电流值与时间累计的SOC计。或者，残存容量监视器也可以取代SOC计而由检测二次电池172的电压的电压传感器构成。
DC/DC转换器174具有对二次电池172的充/放电进行控制的充放电控制功能，接受控制部200的控制信号而控制二次电池172的充/放电。此外，DC/DC转换器174在控制部200的控制下设定输出侧的目标电压，由此进行二次电池172的蓄电电力的引出和向电动机170的电压施加，从而可变地调整电力引出状态和向电动机170施加的电压等级。需要说明的是，DC/DC转换器174在二次电池172中无需进行充放电时，切断二次电池172与配线178的连接。
控制部200由具备执行逻辑运算的CPU、ROM、RAM等的所谓微型计算机构成。控制部200除了氢气供给部120或空气供给部140具备的已述的传感器之外，还从油门开度传感器180、档位传感器、车速传感器及外部气体温度传感器等各种传感器取得检测信号，进行燃料电池车辆20的各种控制。例如，控制部200基于油门开度传感器180的检测信号等而求出负载要求的大小，以从燃料电池100和二次电池172中的至少一方得到与负载要求对应的电力的方式向电源系统30的各部输出驱动信号。具体而言，在从燃料电池100得到电力的情况下，以从燃料电池100得到所希望的电力的方式控制来自氢气供给部120或空气供给部140的气体供给量。而且，控制部200以将所希望的电力向电动机170供给的方式控制DC/DC转换器104、174。在第一实施方式中，控制部200也可以看作本发明的“氧量调节部”或“电子控制装置”。需要说明的是，控制部200还具备计时器，能够计测从输入各种信号或执行各种处理起的经过时间。
在第一实施方式的燃料电池车辆20中，在电源系统30的运转中，切换包含通常运转模式和间歇运转模式的多个运转模式。通常运转模式是对于电源系统30的负载要求超过了预先设定的基准值的情况下选择的运转模式，是通过燃料电池100发电的电力来供给包含电动机170的要求电力的负载要求的至少一部分的运转模式。间歇运转模式是对于电源系统30的负载要求为预先设定的基准值以下时，使燃料电池100的发电停止的运转模式。
在此，作为从电源系统30接受电力供给的负载，除了对燃料电池车辆20进行驱动的电动机170之外，还包含车辆辅机及燃料电池辅机。因此，在第一实施方式的电源系统30中，负载要求包括电动机170的要求电力、车辆辅机的要求电力、燃料电池辅机的要求电力。车辆辅机包括例如空调设备(空调)、照明装置、危险警示灯及方向指示器等。燃料电池辅机包括例如压缩器130、循环泵127、分流阀144、空气放出流路142、背压阀143等各种阀、用于使已述的制冷剂循环的制冷剂泵、及用于对制冷剂进行冷却的散热器风扇。而且，在二次电池172的残存容量(SOC)下降时，二次电池172也能够成为负载的一部分。在第一实施方式中，作为上述的各负载的要求电力的总量，求出负载要求，在该负载要求为基准值以下时，选择间歇运转模式。并且，在间歇运转模式的选择时，将发电停止中的燃料电池100的电压控制在规定的范围内。
图2是示意性地表示燃料电池100的输出电流与输出电压或输出电力的关系的说明图。以下，简单说明通常运转模式的选择时的控制，此外，详细说明间歇运转模式的选择时的燃料电池100的控制。
在第一实施方式中，通常运转模式下的燃料电池100的发电量通过确定燃料电池100的输出电压来控制。根据图2所示的输出电流与输出电力的关系可知，在燃料电池100中，若应输出的电力PFC确定，则此时的燃料电池100的输出电流的大小IFC确定。从图2所示的电流-电压特性(IV特性)可知，若燃料电池100的输出电流IFC确定，则此时的燃料电池100的输出电压VFC确定。在选择通常运转模式时，控制部200对于DC/DC转换器174指令这样求出的输出电压VFC作为目标电压，由此将燃料电池100的发电量控制成为所希望的量。
在间歇运转模式的选择时使燃料电池100的发电停止之际，燃料电池100的输出电流成为0。在燃料电池100的发电停止时，即，为了发电而将充分的氢和氧向燃料电池100供给的状态下，将燃料电池100与负载的连接切断而使输出电流为0时，燃料电池100如图2所示显示出极高的开路电压(OCV)。这种情况表示燃料电池100的阴极的电极电位非常高。已知若燃料电池100的电极电位升高，则电极具备的铂等催化剂金属溶出，燃料电池100的性能下降。因此，为了抑制燃料电池100的性能下降，优选在燃料电池100中抑制电极电位的过度的上升。在第一实施方式中，在燃料电池100的发电停止期间，通过控制向阴极侧流路供给的氧量，来抑制阴极的电极电位的过度上升。
图3是示意性地表示在燃料电池100的发电停止期间，在向阳极侧流路供给为了进行通常运转模式的发电的充分量的氢的状态下，变更了向阴极侧流路供给的氧量时的供给氧量与燃料电池100的开路电压(OCV)的关系的说明图。在向阴极侧流路供给的氧量极少时，即使供给氧量变化，OCV也成为极低的等级而几乎不变化的状态。这样的供给氧量的范围在图3中作为氧缺乏区域A，利用标注了A的箭头表示。当使供给氧量进一步增加时，伴随着供给氧量的增加而OCV急剧上升。这样的供给氧量的范围在图3中，作为对于供给的氧的、与该氧发生反应的氢的当量比可以看作1的中间域B，由标注了B的箭头表示。当使供给氧量进一步增加时，即使供给氧量变化，OCV也为极高的等级而成为几乎不变化的状态。这样的供给氧量的范围在图3中，作为氧过度区域C，由标注了C的箭头表示。在第一实施方式中，在间歇运转模式选择时，以使OCV表示中间区域B内的规定的电压的方式控制供给氧量。即，在第一实施方式中，在间歇运转模式选择时，作为OCV的目标电压Vmark，预先设定中间区域B内的特定的电压，以使燃料电池100的开路电压成为上述目标电压Vmark的方式，调节向燃料电池100供给的氧量。
如已述那样，在第一实施方式的空气供给部140中，向燃料电池100的阴极侧流路供给的空气量(氧量)根据压缩器130的驱动量、分流阀144的开阀状态、背压阀143的开度来确定。在第一实施方式中，在间歇运转模式选择时，在这些参数中，将压缩器130的驱动量及分流阀144的开阀状态固定，并变更背压阀143的开度，由此以使燃料电池100的OCV成为目标电压Vmark的方式进行控制。因此，在第一实施方式中，将用于向燃料电池供给得到目标电压Vmark的氧的背压阀143的开度(背压阀143的驱动量)与已述的目标电压Vmark一起预先作为初始值而存储于控制部200内的存储器内。用于实现目标电压Vmark的背压阀143的开度例如可以预先实验性地求出。
需要说明的是，在使燃料电池100的发电停止之后，在各单电池中，氢经由电解质膜从阳极侧流路向阴极侧流路透过，透过了的氢的氧化反应在阴极进展。其结果是，由于透过了电解质膜的氢的氧化反应，阴极侧流路内的氧被消耗。因此，在发电停止期间的燃料电池100中，为了得到属于中间区域B的所希望的开路电压，除了根据所希望的开路电压从图3求出的氧量(产生电动势所需的氧量)之外，还需要供给由于透过了的氢的氧化反应而被消耗的氧量(透过氢引起的消耗氧量)。即，在间歇运转模式选择时为了得到所希望的开路电压而应向燃料电池100供给的氧量(单电池电压维持氧量)由以下的(1)式表示。
单电池电压维持氧量＝产生电动势所需的氧量+透过氢引起的消耗氧量…(1)
在将背压阀143的开度调节成在控制部200内的存储器中存储的开度时，向燃料电池100供给的氧量若正好满足(1)式，则燃料电池100的开路电压成为目标电压Vmark。然而，透过电解质膜的氢量根据阳极侧流路的氢压、燃料电池100的内部温度、燃料电池100的内部湿度而变动。因此，例如在由于这些主要原因而供给氧量不足的情况下，燃料电池100的开路电压比目标电压Vmark降低，在供给氧量变得过度的情况下，燃料电池100的开路电压比目标电压Vmark升高。在第一实施方式中，基于将燃料电池100的开路电压的检测值与目标电压Vmark进行比较的结果，使向燃料电池100的供给氧量增减，进行使燃料电池100的开路电压接近目标电压Vmark的控制。关于详细的控制的内容在后文叙述。
需要说明的是，在间歇运转模式选择时设定的燃料电池100的OCV的目标电压Vmark(如后所述，在第一实施方式中为平均单电池电压)从抑制以高电位为起因的电极催化剂的劣化(溶出)的观点出发，优选设为0.9V以下，更优选设为0.85V以下，进一步优选设为0.8V以下。
相对于此，阴极的单电池电压越低，即，阴极侧流路的氧分压越低，可认为阴极的电极催化剂越容易被还原(催化剂表面的氧化覆膜消失)。当阴极的电极催化剂被还原时，在下次向阴极侧流路内供给氧而阴极的电位上升时，能够产生阴极的电极催化剂的溶出容易进展这样的不良情况。因此，在间歇运转模式选择时，构成燃料电池100的各单电池电压都优选不下降至0V。因此，从抑制以单电池电压的下降为起因的上述不良情况的观点出发，在间歇运转模式选择时设定的OCV的目标电压Vmark(平均单电池电压)优选设为0.1V以上，更优选设为0.2V以上。
而且，在间歇运转模式选择时，负载要求成为基准值以下，但是由于电源系统30为运转中(使用者的系统停止的指示未输入)，因此在短时间内存在负载要求再次增大的可能性。因此，在负载要求再次增大时，从快速地得到所希望的电力这样的观点出发，优选不过度减少阴极侧流路内的氧量。即，从下次负载要求增大时的响应性的观点出发，在间歇运转模式选择时设定的OCV的目标电压Vmark(平均单电池电压)优选较高。因此，为了确保对于负载要求的响应性，目标电压Vmark优选设为例如0.6V以上，更优选设为0.7V以上。
需要说明的是，即使在间歇运转模式选择时，在燃料电池100内的阳极侧流路中，也会维持直接能够发电出超过作为选择间歇运转模式的基准的负载要求的电力的量的氢存在的状态。即，即使在间歇运转模式选择时，也会继续循环泵127的驱动，并且为了补充经由电解质膜向阴极侧流路透过的失去的氢，进行从氢供给设备126的氢供给。
而且，即使在间歇运转模式选择时，经由设于氢放出流路123的开闭阀129，在循环流路122中流动的氢的一部分向燃料电池车辆20的外部放出，能抑制在循环流路122中流动的氢中的杂质浓度(氮及水蒸气的浓度)。在间歇运转模式选择时，空气中的氮经由电解质膜从阴极侧流路向阳极侧流路流入。而且，在间歇运转模式选择时，从阳极侧流路向阴极侧流路透过的氢在阴极上被氧化而产生水，产生的水的一部分作为水蒸气向阳极侧流路透过。因此，在判断为阳极侧流路内的杂质浓度超过了基准浓度时，利用控制部200对开闭阀129进行规定时间开阀的处理。氮和氢的透过量依赖于时间，因此在判断为阳极侧流路内的杂质浓度超过了基准浓度时，例如，可以作为从上次进行将开闭阀129开阀的处理起的经过时间超过了预先确定的基准时间时。需要说明的是，执行将开闭阀129开阀的处理的时刻除了基于上述的经过时间进行判断之外，也可以直接测定循环流路122内的杂质浓度(氮浓度及/或水蒸气浓度)来进行判断。
图4是表示作为间歇运转模式选择时的动作而在控制部200的CPU中执行的间歇运转控制处理例程的流程图。本例程在电源系统30起动之后到使用者输入系统停止的指示之前，在电源系统30的运转中反复执行。需要说明的是，对于反复执行本例程时的间隔，在按照本例程来变更背压阀143的开度时，其结果是设定为比向阴极侧流路供给的氧量实际变化之前所需的时间长的时间(例如1～5秒)。
当执行本例程时，CPU导出负载要求(步骤S100)。负载要求如已述那样是电动机170的要求电力与车辆辅机及燃料电池辅机的要求电力的总和。电动机170的要求电力基于油门开度传感器180及车速传感器的检测信号而求出。车辆辅机及燃料电池辅机的要求电力基于向各辅机输出的驱动信号来求出。
然后，CPU判断导出的负载要求是否为预先确定的基准值以下(步骤S110)。在判断为负载要求不是基准值以下的情况下，不选择间歇运转模式，CPU结束本例程。
在步骤S110中，在判断为负载要求是基准值以下的情况下，继续进行间歇运转模式用的处理。在步骤S110中暂时判断为负载要求是基准值以下时，直至在步骤S110中判断为负载要求超过基准值为止，在反复执行图4的间歇运转控制处理例程期间，电源系统30的运转模式为间歇运转模式的状态继续。
在步骤S110中判断为负载要求是基准值以下时，CPU判断执行中的间歇运转控制处理例程是否为电源系统30的运转模式成为本次的间歇运转模式后首次执行的处理(步骤S120)。当判断为是成为本次的间歇运转模式后首次执行的处理时，CPU将背压阀143设为反应场的全闭状态(步骤S170)。并且，从电压传感器102取得燃料电池100的电压值Vme(步骤S175)。
反应场的全闭状态是供给图3的氧缺乏区域A与中间区域B的交界处的氧量时的背压阀143的开阀状态。即，是将在燃料电池100的发电停止期间透过电解质膜的氢的氧化所需的量的氧对燃料电池100供给时的背压阀143的开阀状态。在步骤S170中将背压阀143形成为反应场的全闭状态时，向燃料电池100供给的氧量与通常运转模式选择时相比较大地减少。在第一实施方式中，预先设定成为反应场的全闭状态时的背压阀143的开度，存储在控制部200内的存储器中。
在步骤S120中，在判断为是成为本次的间歇运转模式后首次执行的处理时，即，在即将从通常运转模式切换成间歇运转模式之前，对燃料电池100供给过度量的氧。因此，在步骤S170之后直接停止燃料电池100的发电时，燃料电池100的OCV存在过度变大的可能性。因此，在步骤S170之后，例如，在燃料电池100的输出电压成为能够允许的上限值以下的状态下，也可以继续燃料电池100的发电。在使燃料电池100的发电继续的情况下，燃料电池100的阴极侧流路内的氧量因发电被消耗而急剧减少。因此，燃料电池100的输出电流逐渐变小。这样，当燃料电池100的输出电流减小一定程度时，在DC/DC转换器104具备的二极管的作用下，切断从燃料电池100向负载的电力供给，燃料电池100停止发电。
在步骤S170之后，在燃料电池100停止发电的情况下，透过了电解质膜的氢在阴极上被氧化，由此燃料电池100的阴极侧流路内的氧量迅速减少。这样由于燃料电池100内的氧量减少，发电停止后的燃料电池100的OCV下降至能够允许的上限值的附近，当燃料电池100的发电停止状态进一步继续时，燃料电池100的OCV下降至上述上限值以下。
在步骤S175中，若燃料电池100为发电中，则CPU取得燃料电池100的输出电压，若燃料电池100为发电停止中，则CPU取得燃料电池100的OCV。需要说明的是，在第一实施方式中，上述电压值Vme是将电压传感器102检测到的电池组整体的电压值除以电池组具备的单电池数所得到的平均单电池电压。
在步骤S175中取得燃料电池100的电压值Vme时，CPU将取得的电压值Vme与目标电压Vmark+α进行比较(步骤S180)。目标电压Vmark如已述那样预先存储于控制部200的存储器。而且，α是正值，是为了抑制向阴极侧流路的供给氧量的增加来不及而燃料电池100的OCV比目标电压Vmark下降的情况而设置的值。如已述那样，电压值Vme在燃料电池100的发电停止后逐渐下降，因此在第一实施方式中，在电压值Vme成为目标电压Vmark+α以下之前，反复进行步骤S175中的电压值Vme的取得和步骤S180的判断。
在步骤S180中判断为电压值Vme成为目标电压Vmark+α以下时，CPU以使背压阀143的开度成为用于实现Vmark的开度而预先存储的开度的方式，向背压阀143的步进电动机输出驱动信号(步骤S190)，结束本例程。即，使向燃料电池100供给的氧量从与反应场的全闭状态对应的氧量增加为与用于实现上述Vmark的开度对应的氧量。
在此，当电压值Vme下降至目标电压Vmark后增加供给氧量时，在所希望量的氧到达阴极之前，燃料电池100的电压进一步下降，存在低于Vmark的可能性。在第一实施方式中，在Vme下降至目标电压Vmark+α的时刻使供给氧量增加，因此能够抑制燃料电池100的电压比目标电压Vmark下降的情况。上述α的值只要考虑驱动背压阀143时的响应性、增加供给量的氧到达阴极为止的速度(例如，受到阴极侧流路中的流路阻力或流路长度的影响)而适当设定即可。
在步骤S120中，当判断为不是成为本次的间歇运转模式后首次执行的处理，即，背压阀143的开度控制已经开始时，CPU从电压传感器102取得燃料电池100的电压值Vme(步骤S130)。在步骤S130中取得电压值Vme时，由于燃料电池100已经停止发电，因此在步骤S130中取得燃料电池100的OCV。
在步骤S130中取得了电压值Vme之后，CPU将取得的电压值Vme与目标电压Vmark进行比较(步骤S150)。在比较的结果是电压值Vme比目标电压Vmark高第一值以上(以下，也称为高电压状态)的情况下，CPU在非发电状态下，通过减小背压阀143的开度而减少向阴极侧流路供给的氧的流量(步骤S160)，结束本例程。比较的结果是电压值Vme比目标电压Vmark低第二值以上(以下，也称为低电压状态)的情况下，CPU在非发电状态下，通过增大背压阀143的开度而增加向阴极侧流路供给的氧的流量(步骤S162)，结束本例程。在比较的结果是不符合上述的高电压状态及低电压状态(符合电压维持状态)的情况下，CPU在非发电状态下，通过维持当前的背压阀143的开度来维持向阴极侧流路供给的氧量(步骤S164)，结束本例程。上述电压维持状态也可以看作所述检测到的开路电压小于所述目标电压与所述第一值之和且大于从所述目标电压减去所述第二值所得到的值的状态。在第一实施方式中，上述高电压状态也可以看作本发明的“第一电压状态”。而且，上述低电压状态也可以看作本发明的“第二电压状态”。
在第一实施方式中，在步骤S160中减小背压阀143的开度时，及，在步骤S162中增大背压阀143的开度时，将背压阀143的步进电动机的驱动量设为开度变更了1等级量的量。即，通过对背压阀143的开度进行变更时的最小单位来变更开度。由此，会抑制燃料电池100的电压变动。但是，背压阀143的每一次的开度的变更量也可以设定为2等级量以上。
而且，在步骤S160中使氧量减少的判断所使用的第一值和在步骤S162中使氧量增加的判断所使用的第二值可以是不同的值，也可以是相同的值。第一及第二值只要是正值即可，考虑相对于向背压阀143输入的驱动信号的氧流量变化的响应性等，可以任意设定。
根据以上那样构成的第一实施方式的电源系统30，在负载要求为预先设定的基准值以下的低负载状态时，不使燃料电池100发电，能够避免燃料电池100的高电位状态。因此，无需仅为了避免高电位状态而进行未要求的过度的发电，能够抑制以将发电的电力暂时向二次电池蓄积等为起因而电源系统30的能量效率下降的情况。
从图2所示的IV特性可知，作为通过使燃料电池100的发电停止而避免燃料电池显示出高OCV的方法，可考虑以使燃料电池100的输出电压成为能够允许的程度的高电压V1的方式进行低输出的发电(输出电流成为I1的发电)的方法。这样得到的剩余的电力能够向二次电池172充电，但是在暂时对二次电池172进行了充电之后从二次电池172对负载输出电力的情况下，与从燃料电池100直接对负载供给电力的情况相比，能量效率下降。而且，由于二次电池172的容量存在限度，因此当高电位回避用的发电量增多时，存在无法继续高电位回避用的低输出发电，或者无法回收车辆的制动时的再生电力的可能性。其结果是，存在难以适当地维持电源系统的能量收支的情况。在第一实施方式中，在规定的低负载状态时停止发电且能够避免高电位状态，因此能够避免上述那样的不良情况。
而且，根据第一实施方式，在低负载状态下能够抑制燃料电池的电压变动，因此能够提高燃料电池的耐久性。
而且，根据第一实施方式，在对阴极侧流路供给为了电压维持所需的量的氧时，基于当前的燃料电池100的OCV，通过调节背压阀143的开度来使供给氧量增减。在此，作为调节向燃料电池100供给的氧量(空气量)的方法，也可考虑直接检测供给氧量，并以使供给氧量成为所希望的量的方式变更供给氧量的方法。然而在这种情况下，需要设置用于检测向阴极侧流路供给的氧量的流量计(用于检测空气量的气流计)。在第一实施方式中，无需设置这样的气流计，能够简化装置结构。
而且，根据第一实施方式，使向阴极侧流路供给的空气的流路分流，利用背压阀143的开度来控制供给氧量(空气流量)，因此能够高精度地进行供给氧量的控制。虽然也可考虑通过压缩器130的驱动量的增减来进行供给氧量的增减的方法，但压缩器130是能够从负载要求最小时到负载要求最大时为止进行对应的流量范围大的压缩器。因此，第一实施方式的发电停止时的电压维持那样的微小的流量的调节一般是困难的，需要另外设置与微小流量对应的压缩器。在第一实施方式中，无需进一步设置这样的压缩器，能够高精度地进行微小空气流量的控制。但是，也可以通过另外设置与微小流量对应的压缩器等不同的方法来调节供给氧量，并进行使电压值Vme接近目标电压Vmark的控制。这种情况下，也是能够得到使发电停止并可避免高电位这样的与第一实施方式同样的效果。
需要说明的是，在步骤S150中，电压值Vme比目标电压Vmark大且电压值Vme与目标电压Vmark之差比第一值大的情况下，进而，也可以判断是否为暂时性的响应延迟。例如，开始间歇运转模式而将背压阀143的开度从反应场的全闭状态刚变更为与Vmark对应的开度之后，在Vme下降至目标电压Vmark+α的时刻增加氧供给，由此存在暂时性地Vme比目标电压Vmark大且电压值Vme与目标电压Vmark之差比第一值大的情况。这样，在刚开始了背压阀143的开度控制之后，判断为暂时性的响应延迟，即使在Vme比目标电压Vmark大规定值以上的情况下，也可以不变更背压阀143的开度。暂时性的响应延迟与否的判断例如可以基于开始背压阀143的开度控制(执行步骤S190)起的经过时间来进行判断。
而且，反复执行图4的间歇运转处理例程时的时间间隔优选设定得比从CPU对背压阀143输出开度变更用的驱动信号到电压值Vme变化为止的响应时间长。即使CPU输出变更背压阀143的开度的指示信号，到实际上背压阀143的开度被变更而供给氧量变化从而到达阴极的氧量发生变化之前，需要一定程度的时间。这是因为，在其中途再次进行步骤S150的判断时，存在如下的可能性：虽然背压阀143的开度的变更量充分，但是判断为供给氧量仍不足、或者仍过度，而进行进一步的背压阀143的开度的变更，反而可能使供给氧量成为过度或不足。
而且，在第一实施方式中，在基于电压值Vme与目标电压Vmark的关系来增减背压阀143的开度时，也可以设定背压阀143的开度的上限及/或下限。背压阀143的开度的上限可以设为比背压阀143的机械性的全开状态小的开度。上述上限作为例如即使透过电解质膜的氢量成为最大的情况下也能够供给可实现当前设定的目标电压Vmark的氧量的开度，可以设为按照各目标电压Vmark而预先设定的值。而且，背压阀143的开度的下限无需是背压阀143的机械性的全闭状态。上述下限可以设为例如背压阀143的流路的有效截面积实质上成为0的开度。
在第一实施方式中，作为间歇运转模式选择时的目标电压Vmark，使用了存储于控制部200的存储器中的单一的值，但也可以设为不同的结构。以下，作为第二实施方式，说明基于燃料电池车辆20的档位来变更目标电压Vmark的结构。第二实施方式仅仅是目标电压的设定的动作与第一实施方式不同。
图5是表示在第二实施方式的燃料电池车辆20中执行的目标电压设定处理例程的流程图。本例程在电源系统30起动之后，到使用者输入系统停止的指示之前，与图4的间歇运转控制处理例程平行地在电源系统30的运转中反复执行。在第二实施方式中，CPU在图4的间歇运转控制处理例程中进行使用了目标电压Vmark的处理时，使用利用图5的目标电压设定处理例程而设定的最新的目标电压来执行处理。
当执行图5的例程时，CPU判断是否为应选择间歇运转模式的状态(步骤S200)。该步骤S200的处理是与图4的步骤S100及步骤S110相同的处理。在步骤S200中判断为不是应选择间歇运转模式的状态(负载要求超过基准值)时，CPU重置后述的与经过时间相关的存储(步骤S250)，结束本例程。
在步骤S200中判断为是应选择间歇运转模式的状态(负载要求为基准值以下)时，CPU从档位传感器取得检测信号，判断档位(步骤S210)。在步骤S210中，当判断为档位是D档时，CPU判断从档位为D档这样的条件、及负载要求是对应于间歇运转模式的低负载要求这样的条件的双方成立起的经过时间是否超过了预先设定的基准时间(步骤S220)。在第二实施方式中，在控制部200中，计测档位为D档的状态且在步骤S200中首先判断为应选择间歇运转模式起的经过时间。在间歇运转模式被解除时，即，在步骤S200中判断为不是应选择间歇运转模式的状态时，该经过时间在步骤S250中被重置。
在步骤S220中，在判断为从间歇运转模式被选择起的经过时间未超过基准时间时，CPU设定第一目标电压Vmark1作为目标电压Vmark(步骤S230)，结束本例程。在步骤S220中，在判断为从间歇运转模式被选择起的经过时间超过了基准时间时，CPU设定比第一目标电压Vmark1低的第二目标电压Vmark2作为目标电压Vmark(步骤S240)，结束本例程。而且，在步骤S210中，即使在判断为档位是P档时，CPU也设定第二目标电压Vmark2作为目标电压Vmark(步骤S240)，结束本例程。
图6是表示控制部200的CPU执行的目标电压变更处理例程的流程图。本例程在图5的处理中设定第二目标电压Vmark2作为目标电压Vmark时，即判断为进行了从第一目标电压Vmark1向第二目标电压Vmark2的目标电压Vmark的变更的情况下，取代图4的处理而通过中断处理执行1次。
当执行本例程时，CPU输出使背压阀143为全闭的驱动信号(步骤S300)。由此，停止向阴极侧流路内的氧供给，燃料电池100的电压开始下降。然后，CPU从电压传感器102取得当前的OCV(平均单电池电压)即电压值Vme(步骤S310)。
并且，CPU将电压值Vme与(第二目标电压Vmark2+β)进行比较(步骤S320)。β与图4的步骤S180中的α同样，是正值，是为了抑制向阴极侧流路的氧的供给开始来不及而燃料电池100的OCV比第二目标电压Vmark2下降所设置的值。在第二实施方式中，在电压值Vme成为(第二目标电压Vmark2+β)以下之前，反复进行步骤S320的判断。在步骤S320中，当判断为电压值Vme成为(第二目标电压Vmark2+β)以下时，CPU以成为用于实现第二目标电压Vmark2的开度而预先存储的开度的方式，向背压阀143的步进电动机输出驱动信号(步骤S330)，结束本例程。
第一目标电压Vmark1及第二目标电压Vmark2预先存储在控制部200内的存储器中，如已述那样，第一目标电压Vmark1是比第二目标电压Vmark2大的值。因此，在第二实施方式中，在档位为D档、从间歇运转模式被选择起的经过时间未达到基准时间时，使用更高的电压的目标电压，进行基于图4的供给氧量的控制。而且，在档位为D档且从间歇运转模式被选择起的经过时间超过了基准时间时，及在P档时，使用更低的电压的目标电压，进行基于图4的供给氧量的控制。
在第二实施方式中，档位为D档且从间歇运转模式被选择起的经过时间未超过基准时间的状态也可以看作本发明的“第一状态”。而且，档位为D档且从间歇运转模式被选择起的经过时间超过基准时间的状态，及档位为P档的状态也可以看作本发明的“第二状态”。
图7是概念性地表示基于图4至图6的处理而开始了使用目标电压Vmark的电压维持控制之后的各单电池的开路电压的行迹的说明图。在图7中，利用粗线表示平均单电池电压。如图7所示，当设定第一目标电压Vmark1作为目标电压Vmark而开始电压维持控制时，平均单电池电压维持为第一目标电压Vmark1，但是在电池组整体中，单电池电压的变动逐渐变大。然后，目标电压从第一目标电压Vmark1变更为第二目标电压Vmark2而氧供给停止时，开路电压急剧下降，氧供给再次开始之后，平均单电池电压维持成第二目标电压Vmark2。平均单电池电压维持成第二目标电压Vmark2之后，各单电池电压的变动逐渐变大。
第一目标电压Vmark1从抑制以高电位为起因的电极催化剂的劣化(溶出)的观点出发，优选为0.9V以下，更优选为0.85V以下，进一步优选为0.8V以下。而且，第一目标电压Vmark1为D档的状态且负载再次增大时(成为油门接通时)，从直接恢复阴极侧流路内的氧量而确保用于得到所希望的电力的响应性的观点出发，优选为0.6V以上，更优选为0.7V以上。
从抑制阴极的电极催化剂被还原的观点出发，构成燃料电池100的任一单电池的电压都优选为比0V高的值。因此，第二目标电压Vmark2优选设为0.1V以上，更优选设为0.2V以上。而且，在间歇运转模式长期继续而各单电池的开路电压的变动增大时，全部的单电池的电压也优选为能够充分地抑制电极催化剂的溶出的电压。因此，第二目标电压Vmark2优选设为0.4V以下，更优选设为0.3V以下。
而且，步骤S220的判断所使用的基准时间只要在将燃料电池100的平均单电池电压维持成第一目标电压Vmark1时，从表示最高单电池电压的单电池的开路电压也抑制在允许范围内的观点出发，适当设定即可。
根据第二实施方式，在判断为从负载迅速地显示负载要求的概率比较高的状态的情况下，在间歇运转模式选择时，设定更高的目标电压进行电压维持控制，因此在阴极侧流路内能确保比较多的氧量，能够确保下次负载要求增加时的响应性。而且，在判断为从负载迅速地显示负载要求的概率为比较低的状态的情况下，在间歇运转模式选择时，设定更低的目标电压进行电压维持控制，因此即使单电池电压的变动扩大，也能抑制电压过度上升的单电池的产生，能够提高燃料电池100整体的耐久性。
尤其是在第二实施方式中，在档位保持为D档的状态下经过基准时间时，即使没有档位的变更，也将目标电压Vmark变更为更低的目标电压。因此，即使在产生使用特定的目标电压的控制继续而电池电压的变动扩大、产生了电压上升为不优选的程度的单电池的情况下，也不用等待档位的变更等的来自使用者的指示，能够消除一部分的单电池的过度的电压上升。
而且，在第二实施方式中，在将目标电压Vmark从第一目标电压Vmark1变更为第二目标电压Vmark2时，在开始用于使电压Vme接近第二目标电压Vmark2的氧供给量的控制之前，暂时停止氧供给。因此，能够减少在使用第一目标电压Vmark1作为目标电压Vmark期间产生的各单电池的开路电压的变动。其理由可考虑如下。即，在使用第一目标电压Vmark1作为目标电压Vmark期间，由于各单电池内的流路阻力的变动、在流路内产生的水等的影响，向阴极供给的氧量按照各单电池变动，开路电压的变动逐渐变宽。此时，当暂时停止氧供给时，燃料电池100具备的各单电池同样成为氧不足的状态，可认为开路电压的变动减小。
在第二实施方式中，可考虑在档位成为P档而开始使用了第二目标电压Vmark2的电压维持控制之后，在负载要求保持基准值以下的状态下(参照步骤S110)，将档位变更为D档的情况。在这样的情况下，如图5那样，不是基于档位为D档的状态且对应于间歇运转模式的低负载要求这样的条件成立起的经过时间来设定目标电压，而是优选维持低的目标电压即第二目标电压Vmark2。由此，能够抑制间歇运转模式中的电压变动的频度，能抑制以电压变动为起因的电极催化剂的劣化。
需要说明的是，在图5中，作为档位，仅说明了D档及P档的情况，关于选择其他的档的情况省略了记载。例如，在选择N档作为其他的档的情况下，能够进行与D档同样的处理。或者在选择R档的情况下，也可以无论从选择R档起的经过时间如何，都始终使用第一目标电压Vmark1，确保移动时的响应性。D档及R档可以看作本发明的驱动档。而且，P档及N档可以看作本发明的非驱动档。而且，在选择驱动档时，通过电动机170、二次电池172等，能要求规定等级以上的电力的响应性。
在第一实施方式中，基于步骤S150的电压值Vme与目标电压Vmark的比较结果，在步骤S160及步骤S162中使氧流量增减时，每次按照步进电动机的1等级量地变更了背压阀143的开度，但也可以是不同的结构。以下，作为第三实施方式，说明根据电压值Vme与目标电压Vmark之差的大小来使氧流量的变更量变化的结构。
图8是表示第三实施方式的控制部200的CPU取代图4的间歇运转控制处理例程而执行的间歇运转控制处理例程的流程图。在本例程中，步骤S150以后的处理以外进行与图4的间歇运转控制处理例程同样的处理，因此对于共同的处理，标注相同工序编号而省略详细的说明。
在步骤S150中将电压值Vme与目标电压Vmark进行比较的结果是判断为符合已述的高电压状态的情况下，CPU还判断电压值Vme与目标电压Vmark之差是否为预先确定的基准值以上(步骤S400)。并且，CPU在判断为上述差小于基准值时，将在非发电状态下背压阀143的开度减少了1等级量的信号向背压阀143输出(步骤S430)，结束本例程。在步骤S400中判断为上述差为基准值以上时，CPU将在非发电状态下背压阀143的开度减少了2等级量的信号向背压阀143输出(步骤S440)，结束本例程。
在步骤S150中将电压值Vme与目标电压Vmark进行比较的结果是判断为符合已述的低电压状态的情况下，CPU还判断电压值Vme与目标电压Vmark之差是否为预先确定的基准值以上(步骤S410)。并且，CPU在判断为上述差小于基准值时，将在非发电状态下背压阀143的开度增加1等级量的信号向背压阀143输出(步骤S450)，结束本例程。在步骤S410中判断为上述差为基准值以上时，CPU将在非发电状态下背压阀143的开度增加了2等级量的信号向背压阀143输出(步骤S460)，结束本例程。
在步骤S150中将电压值Vme与目标电压Vmark进行比较的结果是判断为符合已述的电压维持状态的情况下，CPU在非发电状态下，通过维持当前的背压阀143的开度而维持向阴极侧流路供给的氧量(步骤S164)，结束本例程。
根据第三实施方式，在符合高电压状态或低电压状态而使背压阀143的开度(氧的供给量)增减时，电压值Vme与目标电压Vmark之差越大，越增大增减的程度。因此，即使在电压值Vme与目标电压Vmark之差变动的情况下，也能够使燃料电池100的开路电压迅速地接近目标电压Vmark。作为电压值Vme与目标电压Vmark之差变动的原因之一，可列举例如由于从阳极侧流路的氢压、燃料电池100的内部温度及燃料电池100的内部湿度中选择的至少任1个条件变动而透过电解质膜的氢量变动，从而已述的(1)式的单电池电压维持氧量变动的情况。
步骤S400及步骤S410的判断所使用的基准值只要考虑例如使供给氧量增减的程度不同引起的供给氧量的增减速度的变化量等来确定即可。而且，在步骤S400和步骤S410中，使用的基准值的值可以不同，也可以相同。而且，在图8中，根据电压值Vme与目标电压Vmark之差而使供给氧量增加的动作及减少的动作分别可以两阶段地变更，但也可以3阶段以上地变更。而且，使供给氧量增减的单位也可以是步进电动机的1等级量与2等级量的组合以外的组合。
在第一实施方式中，在选择间歇运转模式时，继续进行使燃料电池100的OCV即电压值Vme接近设定的目标电压Vmark的控制，但是也可以根据电压值Vme的变动状态来变更目标电压Vmark。这样的结构作为第四实施方式在以下进行说明。
图9是表示第四实施方式的控制部200的CPU取代图4的间歇运转控制处理例程而执行的间歇运转控制处理例程的流程图。在本例程中，步骤S150以后的处理以外进行与图4的间歇运转控制处理例程同样的处理，因此对于共同的处理，标注相同的工序编号而省略详细的说明。
在步骤S150中将电压值Vme与目标电压Vmark进行比较的结果是判断为符合已述的高电压状态的情况下，CPU与图4同样，在非发电状态下，减小背压阀143的开度而使氧流量减少(步骤S160)，结束本例程。而且，在比较的结果是判断为符合于已述的电压维持状态的情况下，CPU与图4同样，在非发电状态下，通过维持当前的背压阀143的开度而维持氧流量(步骤S164)，结束本例程。
在步骤S150的比较的结果是判断为符合已述的低电压状态的情况下，CPU判断电压值Vme与目标电压Vmark之差是否为预先确定的基准值以上(步骤S500)。并且，CPU在判断为上述差小于基准值时，与图4的步骤S162同样，在非发电状态下，增大背压阀143的开度而使氧流量增加(步骤S510)，结束本例程。在步骤S500中，在判断为上述差为上述基准值以上时，CPU在非发电状态下，将目标电压Vmark从目前为止设定的值目标电压Vmark1变更为更小的值目标电压Vmark2，并且以使背压阀143的开度成为用于实现目标电压Vmark2的开度而预先存储于控制部200内的存储器中的开度的方式，对背压阀143输出驱动信号(步骤S520)，结束本例程。
在第四实施方式中，步骤S500的判断所使用的基准值也可以看作本发明的“允许值”。而且，在步骤S500中判断为上述差为基准值以上之前作为目标电压Vmark而使用的目标电压Vmark1也可以看作本发明的“第一目标电压”。在步骤S520中新设定的目标电压Vmark2也可以看作本发明的“第二目标电压”。
根据第四实施方式，即便进行基于电压Vme来调节背压阀143的开度的电压维持控制也难以维持目标电压Vmark1的情况下，将目标电压Vmark变更为比目标电压Vmark1低的目标电压Vmark2。因此，能够抑制以各单电池的OCV变动为起因而不优选的程度地产生高电压的单电池的情况。
作为难以维持目标电压Vmark1的原因，可列举例如各单电池的阴极侧流路内的流路阻力产生变动的情况。当流路阻力变动时，在一部分的单电池的阴极处氧不足而电压下降，从而存在燃料电池100整体的平均单电池电压下降的情况。作为按照各单电池而阴极侧流路内的流路阻力变动的原因，可列举例如在阴极附近产生液体水的情况。这是因为，在伴随发电停止的间歇运转模式选择时，透过了电解质膜的氢在阴极上被氧化的反应进展，由于该反应而产生水的缘故。
在这样难以维持目标电压Vmark1时，若为了使燃料电池100的开路电压接近目标电压Vmark1而使供给氧量增加，则供给的氧更多地流向流路阻力小的容易流动的流路，因此存在各单电池电压的变动进一步增大的可能性。因此，在较高地维持目标电压的状态下继续进行使供给氧量增加的控制时，不优选的程度地产生高电压的电池的概率升高。在第四实施方式中，在设定的目标电压Vmark1的维持变得困难时，将控制使用的目标电压变更为更低的目标电压Vmark2，因此能够抑制以高的平均电压为中心而各单电池的变动变大的情况为起因而过度地产生高电压的单电池的情况。
而且，由于燃料电池100的开路电压下降而处于阴极的电极催化剂的还原进展的倾向，因此一旦下降的电压上升时，如已述那样在阴极处催化剂电极的溶出容易进展。如第四实施方式那样电压值Vme下降一定程度以上时，目标电压Vmark也下降而抑制OCV的再上升，因此能够抑制以电压的再上升为起因的催化剂劣化。
需要说明的是，在步骤S520中新设定的第二目标电压Vmark2可以比步骤S130中检测到的当前的OCV即电压值Vme高，也可以比电压值Vme低，还可以与电压值Vme相同。但是，第二目标电压Vmark2比在步骤S130中检测到的电压值Vme低的情况从能够抑制燃料电池100的电压的再上升的频度这样的观点出发优选。
而且，即使在新设定了更低的第二目标电压Vmark2之后，在电压值Vme继续下降而电压值Vme与第二目标电压Vmark2之差扩大的情况下，也可以反复进行将目标电压Vmark设定得更低的动作。这样，变更为更低的值的目标电压Vmark在负载要求超过规定值而间歇运转模式被解除时，只要重置即可。
此外，也可以将第四实施方式与第三实施方式组合。具体而言，在电压值Vme比目标电压Vmark低时，且目标电压Vmark与电压值Vme之差为规定值以下时，目标电压Vmark与电压值Vme之差越大，越进行增大使背压阀143的开度增加的程度的控制即可(参照图8的步骤S450及步骤S460)。并且，在电压值Vme比目标电压Vmark低时，且目标电压Vmark与电压值Vme之差超过规定值时，只要进行将目标电压Vmark变更为更低的值的控制即可(参照图9的步骤S520)。
而且，在第四实施方式的步骤S520中，也可以在将目标电压Vmark从到目前为止设定的目标电压Vmark1变更为更小的值的目标电压Vmark2时，不是以成为用于实现目标电压Vmark2的开度而预先存储在控制部200内的存储器中的开度的方式直接变更背压阀143的开度，而是暂时使背压阀143的开度为全闭。即，也可以与图6同样，在成为与目标电压Vmark2对应的开度的方式变更背压阀143的开度之前(步骤S330)，在电压值Vme成为(第二目标电压Vmark2+β)以下为止(步骤S320)，使背压阀143为全闭(步骤S300)而停止氧供给。通过形成为这样的结构，能够减少使用第一目标电压Vmark1作为目标电压Vmark期间产生的各单电池的开路电压的变动。
在第三实施方式中，根据电压值Vme与目标电压Vmark之差的大小而使氧流量的变更量(背压阀143的开度的变更量)变化。在第四实施方式中，根据电压值Vme与目标电压Vmark之差的大小来变更目标电压Vmark。相对于此，在预测到电压值Vme较大变化的情况下，在电压值Vme变化之前，为了消除所预测的电压值Vme的变化，也可以变更背压阀143的开度的增减量。这样的结构作为第五实施方式在以下进行说明。
图10是表示第五实施方式的控制部200的CPU取代图4的间歇运转控制处理例程而执行的间歇运转控制处理例程的流程图。在本例程中，步骤S150以后的处理以外进行与图4的间歇运转控制处理例程同样的处理，因此对于共同的处理，标注相同的工序编号而省略详细的说明。
在步骤S150中将电压值Vme与目标电压Vmark进行比较的结果是判断为符合已述的高电压状态的情况下，CPU判断是否预测到对燃料电池100的供给氧量的增大(是否符合供给氧量增大的条件)(步骤S600)。在未预测供给氧量的增大的情况下，CPU通过减小背压阀143的开度，而进行使向阴极侧流路供给的氧的流量减少的通常的处理(步骤S160)，结束本例程。在步骤S600中预测到供给氧量的增大的情况下，CPU将供给氧量的增大的影响加入考虑，以能够将氧流量减少所希望的量的方式调节背压阀143的开度(步骤S630)，结束本例程。
而且，在步骤S150中将电压值Vme与目标电压Vmark进行比较的结果是判断为符合已述的低电压状态的情况下，CPU判断是否预测到对燃料电池100的供给氧量的增大(是否符合供给氧量增大的条件)(步骤S610)。在未预测到供给氧量的增大的情况下，CPU通过增大背压阀143的开度，进行使向阴极侧流路供给的氧的流量增加的通常的处理(步骤S162)，结束本例程。在步骤S610中预测到供给氧量的增大的情况下，CPU将供给氧量的增大的影响加入考虑，以能够使氧流量增加所希望的量的方式调节背压阀143的开度(步骤S640)，结束本例程。
而且，在步骤S150中将电压值Vme与目标电压Vmark进行比较的结果是判断为符合已述的电压维持状态的情况下，CPU判断是否预测到对燃料电池100的供给氧量的增大(是否符合供给氧量增大的条件)(步骤S620)。在未预测到供给氧量的增大的情况下，CPU通过维持当前的背压阀143的开度，而进行维持向阴极侧流路供给的氧的流量的通常的处理(步骤S164)，结束本例程。在步骤S620中预测到供给氧量的增大的情况下，CPU将供给氧量的增大的影响加入考虑，以能够维持氧流量的方式调节背压阀143的开度(步骤S650)，结束本例程。
在此，预测到供给氧量的增大时，可列举例如判断为应将在循环流路122中流动的氢的一部分经由设于氢放出流路123的开闭阀129放出的时刻的情况。如已述那样，即使在间歇运转模式选择时，通过在规定的时刻将开闭阀129开阀，也能抑制阳极侧流路内的杂质浓度的上升。在将开闭阀129开阀而放出循环流路122内的氢时，如已述那样，将放出的氢向空气放出流路142引导而对氢进行稀释，由此减少从燃料电池车辆20放出的氢浓度(参照图1)。因此，在第五实施方式中，在对开闭阀129进行开阀时，同时通过增大压缩器130的驱动量来增大在空气放出流路142中流动的空气量，从而充分减少放出的氢浓度。当这样增大压缩器130的驱动量时，将分流阀144的状态固定，因此若对于背压阀143进行通常的控制，则向阴极侧流路供给的氧变得过度。
因此，在第五实施方式中，在判断为是将开闭阀129开阀的时刻时，在通过压缩器130的驱动量的增加而增大向燃料电池100供给的氧量之前，追加减小背压阀143的开度的控制。由此，即使在压缩器130的驱动量增加的情况下，也能抑制压缩器130的驱动量的增加量的影响，能够将向燃料电池100供给的氧的变化量抑制成根据电压值Vme与Vmark的关系而导出的所希望的量。需要说明的是，在第五实施方式中，将开闭阀129开阀时的压缩器130的驱动量的增加量预先确定为一定的值。而且，如已述那样，分流阀144的状态固定。因此，在第五实施方式中，关于在压缩器130的驱动量的增加前应采取的背压阀143的开度的整个范围，在使压缩器130的驱动量增加规定量时，在通常的控制中用于使供给氧量增加1等级量、减少1等级量及维持供给氧量的背压阀143的开度预先实验性地求出而作为映射存储在控制部200内的存储器中。在步骤S630、步骤S640及步骤S650中，CPU基于当前的背压阀143的开度，参照上述映射，决定背压阀143的驱动量。
需要说明的是，开闭阀129的应开阀的时间预先确定。因此，在一旦判断为是开闭阀129应开阀的时刻之后，直到上述应开阀的时间经过为止，在步骤S600或步骤S610中，判断为预测到供给氧量的增大的条件。
若设为这样的结构，则即使由于与燃料电池100的电压控制不同的目的、或者与燃料电池的开路电压变动的通常的主要原因不同的主要主因，而成为对燃料电池100的供给氧量能够发生变动的状态，也能抑制上述变动，能够稳定地进行使燃料电池100的OCV成为目标电压Vmark的控制。
需要说明的是，基于是否预测到对燃料电池100的供给氧量的增大的第五实施方式的控制取代图4所示的第一实施方式的控制，而也可以在图8所示的第三实施方式的控制、或者图9所示的第四实施方式的控制中适用。而且，在第五实施方式中，作为预测到供给氧量的增大的情况，列举了判断为开闭阀129应开阀的情况，但也可以设为不同的结构。例如，在向燃料电池100供给的氧的流路的任意的部位判断为液体水滞留时，采用使压缩器130的驱动量暂时增加来消除液体水的滞留的结构，在压缩器130的驱动量暂时性增加时，也可以进行同样的处理。而且，在取代预测到供给氧量的增大的情况而预测到供给氧量的减少的情况下，也可以变更控制(追加增大背压阀143的开度的控制)。预测到供给氧量的减少的情况可列举例如在压缩器130产生不良情况而判断为应抑制驱动量的情况。
在第一至第五实施方式中，基于将电压值Vme与目标电压Vmark进行比较的结果，以预先设定的变更量使背压阀143的开度增减，但也可以设为不同的结构。例如，在电压值Vme达到作为上限值或下限值而确定的极限值的情况下，也可以最大限度地变更背压阀143的开度，抑制电压值Vme达到极限值的情况。这样的结构作为第六实施方式在以下进行说明。
图11是表示在第六实施方式的燃料电池车辆20中执行的极限值回避处理例程的流程图。本例程在电源系统30起动之后直至使用者输入系统停止的指示之前，与图4的间歇运转控制处理例程平行地在电源系统30的运转中反复执行。
当本例程执行时，CPU判断是否为应选择间歇运转模式的状态(步骤S200)。该步骤S200的处理是与图4中的步骤S100及步骤S110相同的处理。在步骤S200中判断为不是应选择间歇运转模式的状态(负载要求超过基准值)时，CPU结束本例程。
在步骤S200中判断为是应选择间歇运转模式的状态(负载要求为基准值以下)时，CPU从电压传感器102取得当前的OCV即电压值Vme(步骤S700)。步骤S700的处理是与图4的步骤S130同样的处理。
当取得电压值Vme时，CPU判断电压值Vme是否为上限值以上(步骤S710)。步骤S710的判断所使用的上限值是作为表示阴极成为应避开的高电位状态(电极催化剂极容易溶出的状态)的值而预先确定的值。上述上限值可以设为例如0.9V。
在步骤S710中，在判断为电压值Vme为上限值以上时，CPU以使背压阀143的开度成为最小的方式向背压阀143输出驱动信号，减少供给氧量(步骤S720)，结束本例程。在此，在背压阀143的开度成为最小时，只要背压阀143的流路的有效截面积实质上是成为0的开度即可，不需要背压阀143的机械性全闭状态。通过这样暂时实质性地切断氧供给，而燃料电池100的OCV快速下降。
在步骤S710中判断为电压值Vme小于上限值时，CPU判断电压值Vme是否为下限值以下(步骤S730)。步骤S730的判断所使用的下限值是作为表示阴极成为应避开的低电位状态(电极催化剂被还原的程度极大的状态)的值而预先确定的值。上述下限值可以设为例如0.1V。
在步骤S730中判断为电压值Vme为下限值以下时，CPU以使背压阀143的开度成为最大的方式向背压阀143输出驱动信号，使供给氧量增加(步骤S740)，结束本例程。在此，背压阀143的最大的开度作为即使在透过电解质膜的氢量成为最大的情况下也能够供给实现当前设定的目标电压Vmark的氧量的开度，只要按照各目标电压Vmark而预先设定即可，无需是背压阀143的机械性的全开状态。通过这样使氧供给暂时性地急剧增加，而燃料电池100的OCV快速上升。
需要说明的是，在第六实施方式中，步骤S720及步骤S730的供给氧量的增减的动作比基于图4的供给氧量的增减的控制优先而通过中断处理执行。因此，在电压值Vme达到上限值或下限值时，使电压值Vme远离上限值或下限值，能够避免电压值Vme达到上限值或下限值引起的不良情况。在步骤S730中判断为电压值Vme超过下限值时，CPU结束本例程，执行基于图4的通常的供给氧量的控制。
若形成为这样的结构，则在燃料电池的开路电压达到不优选的极限值时，能够使燃料电池的开路电压成为迅速地远离极限值的值。
第六实施方式的用于避开燃料电池100的极限值(上限值或下限值)的基于图11的控制也可以取代图4所示的第一实施方式的处理例程，与图8所示的第三实施方式的处理例程或图9所示的第四实施方式的处理例程平行地执行，比上述的基于控制处理例程的供给氧量变更的动作优先执行。
在上述各实施方式中，在间歇运转模式选择时，停止燃料电池100的发电，基于将燃料电池100的OCV与目标电压Vmark进行比较的结果而使供给氧量增减，但也可以设为不同的结构。例如，也可以在燃料电池100的OCV超过目标电压Vmark的情况下，在发电停止状态下不减少供给氧量，而使燃料电池100进行微小的发电，来抑制燃料电池100的电压上升。这样的结构作为第七实施方式在以下进行说明。
图12是表示第七实施方式的控制部200的CPU取代图4的间歇运转控制处理例程而执行的间歇运转控制处理例程的流程图。在本例程中，除了步骤S150以后的处理以外进行与图4的间歇运转控制处理例程同样的处理，因此对于共同的处理，标注相同的工序编号而省略详细的说明。
在步骤S150中将电压值Vme与目标电压Vmark进行比较的结果是判断为符合已述的低电压状态的情况下，CPU与图4同样地在非发电状态下，增大背压阀143的开度而使氧流量增加(步骤S162)，结束本例程。而且，在比较的结果是判断为符合已述的电压维持状态的情况下，CPU与图4同样为非发电状态，通过维持当前的背压阀143的开度而维持氧流量(步骤S164)，结束本例程。
在步骤S150的比较的结果是符合已述的高电压状态的情况下，CPU以燃料电池100的输出电压成为目标电压Vmark的方式进行燃料电池100的发电控制(步骤S800)，结束本例程。在间歇运转模式选择时，供给氧量比通常运转模式选择时减少，因此若将燃料电池100的输出电压设为目标电压Vmark，则与在通常运转模式选择时将输出电压设为目标电压Vmark的情况相比，发电量变得微小。
需要说明的是，在步骤S800中，若燃料电池100的输出电压成为目标电压Vmark的微小发电一旦开始，则之后反复进行图12的间歇运转控制处理例程时，在步骤S130中，取得发电中的燃料电池100的输出电压。此时，输出电压成为目标电压Vmark，因此在步骤S150中判断为电压维持状态。并且，在步骤S164中，维持以输出电压为目标电压Vmark而进行微小的发电的状态。
根据以上那样的结构，至少在燃料电池100的OCV成为比Vmark大的高电压状态之前，进行使燃料电池100的发电停止的间歇运转模式的控制，因此能够抑制低负载状态时的来自燃料电池100的发电量，其结果是，能够抑制电源系统30的能量效率的下降。此外，以使燃料电池100的电压成为目标电压Vmark的方式进行非发电状态下的氧供给量的控制或微小的发电，因此能够抑制燃料电池100的电压变动，并提高燃料电池100的耐久性。
在上述各实施方式中，为了实现目标电压Vmark而在步骤S190中设定的背压阀143的开度按照各目标电压Vmark预先确定而存储于控制部200的存储器。并且，在电压维持控制开始之后，通过基于电压值Vme与目标电压Vmark之差来调节背压阀143的开度，结果是将(1)式所示的单电池电压维持氧量向燃料电池100供给。相对于此，在变形例1中，也可以基于各种参数算出(1)式所示的单电池电压维持氧量，并决定应供给的氧量。这种情况下，例如，只要检测阳极侧流路的氢分压(阳极侧流路内的压力及氢浓度)、燃料电池100内的温度、及燃料电池100内的湿度来求出透过氢量，并求出基于透过氢的消耗氧量即可。并且，也可以基于(1)式，作为电动势产生所需的氧量与上述的基于透过氢的消耗氧量的总计值，求出单电池电压维持氧量，设定能够供给这样的单电池电压维持氧量的背压阀143的开度。
此时，阳极侧流路内的压力基于设于循环流路122的压力传感器128的检测值能够获知。阳极侧流路内的氢浓度通过在循环流路122内设置氢浓度传感器能够获知。燃料电池100内的温度例如可以在燃料电池100的内部设置温度传感器来检测，也可以根据从燃料电池100排出的制冷剂温度来推定。燃料电池100内的湿度例如可以在阴极侧流路上设置湿度传感器来进行检测。而且，向燃料电池100应供给的氧量与背压阀143的开度的关系只要预先研究并作为映射存储即可。
在上述各实施方式中，通过步骤S130及步骤S175取得的电压值Vme作为将电池组整体的OCV除以单电池数而得到的平均单电池电压。相对于此，在变形例2中也可以设为不同的结构。例如，个别地测定构成燃料电池100的各单电池的电压，作为电压值Vme，可以使用最低单电池电压，也可以使用最高单电池电压。在使用最低单电池电压的情况下，从抑制各单电池的电压过度下降而阴极的电极催化剂被过度还原的观点出发有利。而且，在使用最高单电池电压的情况下，从抑制各单电池的电压过度上升而阴极的电极催化剂过度溶出的观点出发有利。
在上述各实施方式中，为了变更向阴极供给的氧量而设于氧供给路的流量调整阀作为设于第二空气流路145的背压阀143。相对于此，在变形例3中也可以设为不同的结构。也可以取代设置在从燃料电池100排出的氧流动的流路(下游侧流路)上的节流阀即背压阀143，对控制设置在用于向燃料电池100供给氧的流路(上游侧流路)上的节流阀的开度，由此调节供给氧量。或者也可以通过控制设置在下游侧流路和上游侧流路这双方的节流阀的开度，来调节供给氧量。只要设置能够调节向阴极供给的氧量的流量调整阀，就能够进行与实施方式同样的控制。
而且，在上述实施方式中，在间歇运转模式选择时，将压缩器130的驱动量及分流阀144的开阀状态固定，并变更背压阀143的开度，由此以使燃料电池100的OCV成为目标电压Vmark的方式控制供给氧量，但也可以设为不同的结构。例如，也可以通过将从压缩器130的驱动量(氧导入部导入的氧量)、分流阀144的开阀状态及背压阀143的开度(流量调整阀的开度)中选择的至少一个变更，来控制供给氧量。或者，也可以在氧供给路上不设置旁通流路(第三空气流路146)，取代压缩器130，或者在压缩器130的基础上，设置能够将间歇运转模式选择时的氧供给量调节成所希望的流量的压缩器，通过这样的压缩器的驱动量控制来调节供给氧量。即便是这样的结构，也不用测定供给氧量，通过基于电压值Vme来调节供给氧量，由此在发电停止的状态下，能够使燃料电池100的电压(阴极电位)成为避开不优选的高电位的所希望的电压。
在上述各实施方式中，在间歇运转模式选择时使燃料电池100的发电停止之际，通过DC/DC转换器104具备的二极管，将燃料电池100与负载的电连接切断。相对于此，在变形例4中也可以设为不同的结构。例如，作为负载切断部，将燃料电池100与负载的电连接物理性地切断的开关也可以设于配线178。
本发明并不局限于上述的实施方式、实施例、变形例。例如，本发明的实施方式、变形例中的技术特征也可以适当更换、组合。

Claims (12)

1.一种燃料电池的电压控制方法，是具备燃料电池(100)的电源系统(30)中的所述燃料电池的电压控制方法，所述燃料电池(100)构成为向负载(170、172)供给电力，所述燃料电池的电压控制方法的特征在于，包括：
在来自所述负载的要求电力为预先确定的基准值以下的低负载状态时，切断所述燃料电池与所述负载的电连接；
在切断所述燃料电池与所述负载的电连接时，以预先设定的条件向所述燃料电池供给氧，所述预先设定的条件是用于将为了使平均单电池电压成为预先确定的目标电压而需要的氧向所述燃料电池供给的条件，所述平均单电池电压是将所述燃料电池的开路电压除以所述燃料电池具备的单电池数而得到的电压；
以所述预先设定的条件向所述燃料电池供给了氧之后，检测所述燃料电池的开路电压；
在所述平均单电池电压比所述目标电压高第一值以上的第一电压状态下，减少向所述燃料电池供给的氧量；
在所述平均单电池电压比所述目标电压低第二值以上的第二电压状态下，增加向所述燃料电池供给的氧量；以及
在所述平均单电池电压小于所述目标电压与所述第一值之和且大于从所述目标电压减去所述第二值而得到的值的电压维持状态下，维持向所述燃料电池供给的氧量。
2.根据权利要求1所述的燃料电池的电压控制方法，其中，
所述燃料电池的电压控制方法还包括：
在成为所述低负载状态且以所述预先设定的条件向所述燃料电池供给了氧之后经过的时间小于预先设定的基准时间的情况下，使用第一目标电压作为所述目标电压；以及
在以所述预先设定的条件向所述燃料电池供给了氧之后经过了所述预先设定的基准时间的情况下，将所述目标电压从所述第一目标电压变更为比所述第一目标电压低的第二目标电压。
3.根据权利要求1所述的燃料电池的电压控制方法，其中，
所述燃料电池的电压控制方法还包括：
在所述低负载状态时判断档位为规定的驱动档和规定的非驱动档中的哪一个；
在判断为所述档位是所述规定的驱动档的情况下，使用预先确定的第一目标电压作为所述目标电压；以及
在判断为所述档位是所述规定的非驱动档的情况下，使用比所述第一目标电压低的第二目标电压作为所述目标电压。
4.根据权利要求3所述的燃料电池的电压控制方法，其中，
所述燃料电池的电压控制方法还包括：
在以所述预先设定的条件向所述燃料电池供给了氧之后经过的时间小于预先设定的基准时间且判断为所述档位是所述规定的驱动档的情况下，使用所述第一目标电压作为所述目标电压；以及
在以所述预先设定的条件向所述燃料电池供给了氧之后经过了所述预先设定的基准时间且判断为所述档位是所述规定的驱动档的情况下，将所述目标电压从所述第一目标电压变更为所述第二目标电压。
5.根据权利要求1所述的燃料电池的电压控制方法，其中，
所述燃料电池的电压控制方法还包括：
在所述低负载状态时判断具备所述燃料电池的车辆是否符合第一状态和第二状态中的任一个状态，所述负载在所述第一状态下要求规定等级以上的电力的响应性的概率比在所述第二状态下高；
在所述车辆处于第一状态的情况下，使用预先确定的第一目标电压作为所述目标电压；以及
在所述车辆处于第二状态的情况下，使用比所述第一目标电压低的第二目标电压作为所述目标电压。
6.根据权利要求1所述的燃料电池的电压控制方法，其中，
所述燃料电池的电压控制方法还包括：
在成为所述低负载状态且以所述预先设定的条件向所述燃料电池供给了氧之后，所述平均单电池电压相对于作为所述目标电压而设定的第一目标电压下降了预先设定的允许值以上的情况下，将所述目标电压从所述第一目标电压变更为比所述第一目标电压低的第二目标电压。
7.根据权利要求4或6所述的燃料电池的电压控制方法，其中，
所述燃料电池的电压控制方法还包括：
在将所述目标电压从所述第一目标电压变更为所述第二目标电压之后，在向所述燃料电池供给氧之前暂时停止对所述燃料电池的氧的供给。
8.一种燃料电池的电压控制方法，是具备燃料电池(100)的电源系统(30)中的所述燃料电池的电压控制方法，所述燃料电池(100)构成为向负载(170、172)供给电力，所述燃料电池的电压控制方法的特征在于，包括：
在来自所述负载的要求电力为预先确定的基准值以下的低负载状态时，以预先设定的条件向所述燃料电池供给氧，所述预先设定的条件是用于将为了使所述燃料电池的电压成为预先确定的目标电压而需要的氧向所述燃料电池供给的条件；
以所述预先设定的条件向所述燃料电池供给了氧之后，检测所述燃料电池的电压；
在所述检测到的电压比所述目标电压高第一值以上的第一电压状态下，将输出电压设定为所述目标电压并使所述燃料电池的发电进行；
在所述检测到的电压比所述目标电压低第二值以上的第二电压状态下，以切断了所述燃料电池与所述负载的电连接的状态增加向所述燃料电池供给的氧量；以及
在所述检测到的电压小于所述目标电压与所述第一值之和且大于从所述目标电压减去所述第二值而得到的值的电压维持状态下，维持向所述燃料电池供给的氧量。
9.一种电源系统(30)，其特征在于，包括：
燃料电池(100)，构成为向负载(170、172)供给电力；
氧供给部(140)，构成为向所述燃料电池的阴极供给氧：
氧量调节部(200)，构成为调节所述氧供给部向所述阴极供给的氧量；
负载切断部，构成为在来自所述负载的要求电力为预先设定的基准值以下的低负载状态时，切断所述燃料电池与所述负载的电连接；以及
电压传感器(102)，构成为检测所述燃料电池的开路电压，
其中，
所述氧量调节部构成为在所述低负载状态时以预先设定的条件驱动所述氧供给部，所述预先设定的条件是用于将为了使平均单电池电压成为预先设定的目标电压而需要的氧向所述燃料电池供给的条件，所述平均单电池电压是将所述燃料电池的开路电压除以所述燃料电池具备的单电池数而得到的电压，
所述氧量调节部构成为在驱动了所述氧供给部之后，在第一电压状态下以向所述燃料电池供给的氧量减少的方式驱动所述氧供给部，所述第一电压状态是所述平均单电池电压比所述目标电压高第一值以上的状态，
所述氧量调节部构成为在驱动了所述氧供给部之后，在所述平均单电池电压比所述目标电压低第二值以上的第二电压状态下以向所述燃料电池供给的氧量增加的方式驱动所述氧供给部。
10.根据权利要求9所述的电源系统，其中，
所述氧供给部具备氧供给路(145)、氧导入部(130)、旁通流路(146)、分流阀(144)、流量调整阀(143)，
所述氧供给路是与所述阴极连接的流路，
所述氧导入部构成为向所述氧供给路导入氧，
所述旁通流路从所述氧供给路分支，构成为以不经由所述阴极的方式引导从所述氧导入部供给的氧，
所述分流阀设于所述旁通流路从所述氧供给路分支的位置，构成为通过开阀状态来变更向所述氧供给路和所述旁通流路分配的氧的分配比例，
所述流量调整阀设于所述氧供给路，构成为变更向所述阴极供给的氧量，
所述氧量调节部构成为变更所述氧导入部导入的氧量、所述分流阀的开阀状态及所述流量调整阀的开度中的至少一个来调节向所述阴极供给的氧量。
11.根据权利要求10所述的电源系统，其中，
所述氧量调节部构成为在使所述氧导入部导入的氧量及所述分流阀的开阀状态固定的状态下，通过变更所述流量调整阀的开度来调节向所述阴极供给的氧量。
12.一种电源系统(30)，其特征在于，包括：
燃料电池(100)，向负载(170、172)供给电力；
氧供给部(140)，构成为向所述燃料电池的阴极供给氧；
至少一个电子控制装置(200)，构成为调节所述氧供给部向所述阴极供给的氧量，且构成为控制所述燃料电池的输出状态；
负载切断部，构成为切断所述燃料电池与所述负载的电连接；以及
电压传感器(102)，构成为检测所述燃料电池的电压，
其中，
所述电子控制装置构成为在所述低负载状态时以预先设定的条件驱动所述氧供给部，所述预先设定的条件是用于将为了使所述燃料电池的电压成为预先设定的目标电压而需要的氧向所述燃料电池供给的条件，
所述电子控制装置构成为在以所述预先设定的条件驱动了所述氧供给部之后，在所述检测到的电压比所述目标电压低第二值以上的第二电压状态且所述负载切断部切断所述燃料电池与所述负载的电连接的状态下，以向所述阴极供给的氧量增加的方式驱动所述氧供给部，
所述电子控制装置构成为在以所述预先设定的条件驱动了所述氧供给部之后，在所述检测到的电压比所述目标电压高第一值以上的第一电压状态下，以使所述燃料电池的输出电压成为所述目标电压的方式控制所述燃料电池的输出状态。
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