CN109390595B - 燃料电池系统的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃料电池系统(100)的控制装置(200)，该燃料电池系统(100)具备在阳极电极中包含水电解催化剂的燃料电池(1)、与燃料电池(1)电连接的电负载部(50)以及物理性地切断燃料电池(1)与电负载部(50)的电连接的电路切断器(52)，该燃料电池系统(100)的控制装置(200)具备：缺氢判定部，判定是否成为了向燃料电池(1)供给的氢量相对于发电所需的氢量不足的缺氢状态；缺氢消除判定部，在被判定为成为了缺氢状态时，判定该缺氢状态是否已消除；以及切断控制部，在被判定为缺氢状态已消除时，通过电路切断器(52)来暂时地切断燃料电池(1)与电负载部(50)的电连接。

Description

燃料电池系统的控制装置
技术领域
本发明涉及一种燃料电池系统的控制装置。
背景技术
在日本特表2003－508877号公报中，公开了一种燃料电池，在该燃料电池中，除了促进氢氧化反应的例如铂等催化剂之外，还使促进水的电解的催化剂(水电解催化剂)包含于阳极电极。
发明内容
通过使水电解催化剂包含于燃料电池的阳极电极，从而在成为了向燃料电池供给的氢量相对于发电所需的氢量不足的缺氢状态时，能够抑制阳极电极中的碳发生氧化腐蚀。然而，即使在使水电解催化剂包含于燃料电池的阳极电极的情况下，当成为缺氢状态时，燃料电池的电压也降低而变成负电压。其结果，存在如下这样的问题点：在阳极电极中的铂催化剂铂的表面形成氧化被膜，在缺氢状态消除之后，直至燃料电池的电压返回到正常的电压值为止也花费时间。
本发明是着眼于这样的问题而进行的，其目的在于，在成为了缺氢状态而燃料电池的电压降低了的情况下，在该缺氢状态消除之后，使燃料电池的电压迅速地返回到正常的电压值。
为了解决上述课题，根据本发明的某个方式，提供一种用于控制燃料电池系统的燃料电池系统的控制装置，该燃料电池系统具备：燃料电池，在阳极电极中包含水电解催化剂；电负载部，与燃料电池电连接；以及电路切断器，物理性地切断燃料电池与电负载部的电连接。燃料电池系统的控制装置构成为具备：缺氢判定部，判定是否成为了向燃料电池供给的氢量相对于发电所需的氢量不足的缺氢状态；缺氢消除判定部，在被判定为成为了缺氢状态时，判定该缺氢状态是否已消除；以及切断控制部，在被判定为缺氢状态已消除时，通过电路切断器来暂时地切断燃料电池与电负载部的电连接。
根据本发明的该方式，在成为了缺氢状态而燃料电池的电压降低的情况下，在消除了该缺氢状态之后，能够使燃料电池的电压迅速地返回到正常的电压值。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的燃料电池系统以及控制燃料电池系统的电子控制单元的概略结构图。
图2是说明本发明的第一实施方式的电压恢复控制的流程图。
图3是说明本发明的第一实施方式的电压恢复控制的动作的时序图。
图4是说明本发明的第二实施方式的电压恢复控制的流程图。
图5是用于基于初始水温来计算冻结消除判定时间的表格。
图6是说明本发明的第二实施方式的电压恢复控制的动作的时序图。
图7是说明本发明的第三实施方式的电压恢复控制的流程图。
图8是说明本发明的第三实施方式的电压恢复控制的动作的时序图。
图9是说明本发明的第四实施方式的电压恢复控制的流程图。
图10是说明本发明的第四实施方式的电压恢复控制的动作的时序图。
具体实施方式
下面，参照附图，详细说明本发明的实施方式。此外，在以下说明中，对相同的结构要素附加相同的附图标记。
(第一实施方式)
图1是本发明的第一实施方式的燃料电池系统100以及控制燃料电池系统100的电子控制单元200的概略结构图。
燃料电池系统100具备燃料电池组10、用于对燃料电池组10进行作为阳极气体(燃料气体)的氢的供给排放的氢供给排放装置20、用于对燃料电池组10进行作为阴极气体(氧化剂气体)的空气的供给排放的空气供给排放装置30、用于使冷却燃料电池组10的冷却水循环的冷却水循环装置40以及电连接于燃料电池组10的输出端子的电负载部50。
燃料电池组10是将多个燃料电池单电池(下面称为“单电池”)1沿着层叠方向相互层叠并将各单电池1电串联连接而成的。各单电池1具备MEA(Membrane ElectrodeAssembly，膜电极组件)1a。
MEA1a是在由固体高分子材料形成的质子传导性的离子交换膜(下面称为“电解质膜”)的一表面形成阳极电极、在另一表面形成阴极电极并将它们一体化而成的。在用燃料电池组10进行发电时，在阳极电极以及阴极电极处发生以下的电化学反应。
阳极电极：2H2→4H++4e－…(1)
阴极电极：4H++4e－+O2→2H2O…(2)
阳极电极以及阴极电极分别具备使多孔质的碳原料承载催化剂而得到的催化剂层，在各催化剂层中，作为用于促进氢与氧的电化学反应((1)式的氢氧化反应以及(2)式的氧还原反应)的催化剂，包括有铂。此外，在MEA1a的两个外侧，也可以还具备阳极气体扩散层以及阴极气体扩散层。
另外，在本实施方式中，在阳极电极的催化剂层中，还包含用于在对单电池1的氢的供给量不足时促进水电解反应的催化剂(下面称为“水电解催化剂”)。作为水电解催化剂，例如可列举氧化钌、氧化铱等。在本实施方式中，关于使水电解催化剂包含于阳极电极的催化剂层的理由，在后面叙述。
在各单电池1内，形成用于将氢供给到阳极电极的氢流通路2a以及用于将空气供给到阴极电极的空气流通路3a。另外，在邻接的2个单电池彼此之间，形成用于供给冷却水的冷却水流通路4a。
各单电池1的氢流通路2a、空气流通路3a以及冷却水流通路4a分别在燃料电池组10内并联连接，由此，在燃料电池组10内形成氢通路2、空气通路3以及冷却水通路4。
在本实施方式中，氢通路2的入口以及出口分别设置于燃料电池组10的层叠方向一端侧(图中右侧)，空气通路3以及冷却水通路4的入口以及出口分别设置于燃料电池组10的层叠方向另一端侧(图中左侧)，但不限于该方式。另外，在本实施方式中，以在单电池1内氢以及空气的流动方向反向的方式，分别在氢通路2以及空气通路3中供给氢以及空气，但也可以以方向相同的方式供给氢以及空气。另外，在本实施方式中，将在单电池1内冷却水的流动方向设为与氢的流动方向相同的方向，但也可以设为反向。
氢供给排放装置20具备氢供给管21、作为氢源的高压氢罐22、氢供给控制部23、阳极废气管24、气液分离器25、氢返回管26、氢循环泵27、吹扫管28和吹扫控制阀29。
氢供给管21是向氢通路2供给的氢所流过的配管，一端连结于高压氢罐22，另一端连结于氢通路2的入口。
高压氢罐22储藏用于经由氢供给管21向氢通路2供给的氢。
氢供给控制部23具备主截止阀231、调节器232和喷射器233。
主截止阀231是由电子控制单元200进行开闭的电磁阀，设置于氢供给管21。当打开主截止阀231时，氢从高压氢罐22向氢供给管21流出。当关闭主截止阀231时，氢从高压氢罐22的流出停止。
调节器232设置于比主截止阀231靠下游的氢供给管21。调节器232是能够连续地或者阶段性地调整开度的压力控制阀，其开度通过电子控制单元200来控制。通过控制调节器232的开度，来控制比调节器232靠下游侧的氢的压力、即从喷射器233喷射的氢的压力。
喷射器233设置于比调节器232靠下游的氢供给管21。喷射器233例如是针阀，通过电子控制单元200进行开闭控制。通过控制喷射器233的开阀时间，来控制从喷射器233喷射的氢的流量。
这样，通过氢供给控制部23来控制从高压氢罐22向氢通路2的氢的供给。即，通过氢供给控制部23，而被控制成期望的压力以及流量的氢被向氢通路2供给。
将阳极压力传感器211设置于比喷射器233靠下游的氢供给管21。作为代表氢通路2内的氢的压力(下面称为“阳极压力”)的值，阳极压力传感器211检测比喷射器233靠下游的氢供给管21内的氢的压力。
阳极废气管24是从氢通路2流出来的阳极废气所流过的配管，一端连结于氢通路2的出口，另一端连结于气液分离器25的气体流入口25a。阳极废气是包括在各单电池1内未用于电化学反应的剩余的氢、从空气流通路3a经由MEA1a透过来到氢流通路2a的氮等惰性气体以及水分(液态水、水蒸气)的气体。
气液分离器25具备气体流入口25a、气体流出口25b和液态水流出口25c。气液分离器25从由气体流入口25a流入到内部的阳极废气将水分离。然后，气液分离器25将所分离出的水从液态水流出口25c排出到吹扫管28，并且将分离水后的包括氢的阳极废气从气体流出口25b排出到氢返回管26。
氢返回管26是一端连结于气液分离器25的气体流出口25b、另一端连结于比氢供给控制部23靠下游的氢供给管21的配管，供从气液分离器25的气体流出口25b排出的阳极废气流动。
氢循环泵27设置于氢返回管26。氢循环泵27是用于使在阳极废气中包含的氢、即在各单电池1内未用于电化学反应的剩余的氢返回到氢供给管21并进行循环的泵。氢循环泵27对从气液分离器25的气体流出口25b排出的阳极废气进行加压，并压送到氢供给管21。
吹扫管28是一端连结于气液分离器25的液态水流出口25c、另一端向大气开口的配管。
吹扫控制阀29是通过电子控制单元200来开闭的电磁阀，设置于吹扫管28。吹扫控制阀29通常闭阀，周期性地在短时间内开阀。当对吹扫控制阀29进行开阀时，将在气液分离器25内分离出的水经由吹扫管28排出到燃料电池系统100的外部。
这样，本实施方式的燃料电池系统100是使从氢通路2流出的阳极废气返回到氢供给管21并进行循环的氢循环式的燃料电池系统，但也可以设为不使从氢通路2流出的阳极废气返回到氢供给管21的氢非循环式的燃料电池系统。
空气供给排放装置30具备空气供给管31、空气清洁器32、压缩机33、中间冷却器34、阴极废气管35、加湿器36和阴极压力控制阀37。
空气供给管31是供向空气通路3供给的空气流动的配管，一端连结于空气清洁器32，另一端连结于空气通路3的入口。
空气清洁器32除掉被吸入到空气供给管31的空气中的异物。空气清洁器32配置在作为氧源32a的大气中。即，氧源32a经由空气清洁器而与空气供给管31连通。
压缩机33例如是离心式或者轴流式的涡轮压缩机，设置于空气供给管31。压缩机33对经由空气清洁器32吸入到空气供给管31的空气进行压缩并喷出。
中间冷却器34设置于比压缩机33靠下游的空气供给管31，例如通过行驶时的风、冷却水等来冷却从压缩机33喷出的空气。
阴极废气管35是供从空气通路3的出口流出的阴极废气流动的配管，一端连结于空气通路3的出口，另一端向大气开口。阴极废气是包括在各单电池1内未用于电化学反应的剩余的氧、氮等惰性气体、由于电化学反应而产生的水分(液态水、水蒸气)的气体。
加湿器36分别连接于空气供给管31以及阴极废气管35，回收在阴极废气管35中流动的阴极废气中的水分，利用该回收得到的水分来对在空气供给管31中流过的空气进行加湿。
阴极压力控制阀37设置于比加湿器36靠下游的阴极废气管35。阴极压力控制阀37是能够连续地或者阶段性地调整开度的电磁阀，其开度通过电子控制单元200来控制。通过控制阴极压力控制阀37的开度，来控制空气通路3内的压力即阴极压力。
在比加湿器36靠上游的阴极废气管35设置有阴极压力传感器212。作为代表空气通路3内的压力(阴极压力)的值，阴极压力传感器212检测比阴极压力控制阀37靠上游的阴极废气管35内的压力。
冷却水循环装置40具备冷却水循环配管41、冷却水泵42、散热器43、散热器旁通管44和散热器旁通控制阀45。
冷却水循环配管41是使用于冷却燃料电池组10的冷却水循环的配管，一端连接于冷却水通路4的入口，另一端连接于冷却水通路4的出口。下面，将冷却水通路4的出口侧定义为冷却水循环配管41的上游、将冷却水通路4的入口侧定义为冷却水循环配管41的下游来进行说明。
冷却水泵42设置于冷却水循环配管41的上游侧，使冷却水循环。
在比冷却水泵42靠上游的冷却水循环配管41、即冷却水通路4的出口附近的冷却水循环配管41，设置有水温传感器213。作为代表燃料电池组10的温度的值，水温传感器213检测从冷却水通路4流出到冷却水循环配管41的冷却水的温度。以使由该水温传感器213检测出的冷却水的温度成为预先确定的目标温度(例如60℃)的方式，基于来自电子控制单元200的控制信号来控制冷却水泵42。
散热器43设置于比冷却水泵42靠下游的冷却水循环配管41，例如通过行驶时的风、由散热器风扇46吸入的空气来冷却从冷却水通路4的出口流出的冷却水。
散热器旁通管44是为了能够使冷却水不经由散热器43地进行循环而设置的配管，一端连接于冷却水泵42与散热器43之间的冷却水循环配管41，另一端连接于散热器旁通控制阀45。
散热器旁通控制阀45例如是电子控制式的三通阀，设置于比散热器43靠下游的冷却水循环配管41。散热器旁通控制阀45根据冷却水的温度而切换冷却水的循环路径。具体来说，在冷却水的温度高于预先设定的基准温度时，以使从冷却水通路4流出到冷却水循环配管41的冷却水经由散热器43再次流入到冷却水通路4的方式，切换冷却水的循环路径。相反地，在冷却水的温度为基准温度以下时，以使从冷却水通路4流出到冷却水循环配管41的冷却水不经由散热器43而流过散热器旁通管44并直接流入到冷却水通路4的方式，切换冷却水的循环路径。
电负载部50具备第一转换器51、电路切断器52、蓄电池53、第二转换器54、电动发电机55和变换器56。
在电负载部50与燃料电池组10的输出端子的连接线57上设置有用于检测从燃料电池组10取出的电流(下面称为“组电流”)的电流传感器214以及用于检测燃料电池组10的输出端子的端子间电压(下面称为“组电压”)的电压传感器215。由该电流传感器214检测出的组电流相当于燃料电池组10的负载。
第一转换器51是具备能够使初级侧端子的端子间电压进行升降压的电路的双向性的DC/DC转换器，初级侧端子经由电路切断器52连接于燃料电池组10的输出端子，次级侧端子连接于变换器56的直流侧端子。第一转换器51基于来自电子控制单元200的控制信号，使作为初级侧的端子间电压的组电压进行升降压，将组电压控制成根据燃料电池系统100的运转状态而设定的目标组电压。
电路切断器52通过电子控制单元200进行开闭，将燃料电池组10与电负载部50电气地、物理性地连接或者切断。
蓄电池53是例如镍镉蓄电池、镍氢蓄电池、锂离子电池等能够充放电的二次电池。将燃料电池组10的剩余电力以及电动发电机55的再生电力充入到蓄电池53。充入到蓄电池53的电力根据需要而用于驱动电动发电机55、压缩机33等燃料电池系统100所具备的各控制部件。
第二转换器54例如是具备能够使次级侧端子的端子间电压进行升降压的电路的双向性的DC/DC转换器，初级侧端子连接于蓄电池53的输出端子，次级侧端子连接于变换器56的直流侧端子。第二转换器54基于来自电子控制单元200的控制信号，使作为次级侧的端子间电压的变换器56的输入电压进行升降压，将输入电压控制成根据燃料电池系统100的运转状态而设定的目标输入电压。
电动发电机55例如是三相的永磁铁型同步马达，具备作为产生搭载燃料电池系统100的车辆的动力的电动机的功能以及作为在车辆减速时进行发电的发电机的功能。电动发电机55连接到变换器56的交流侧端子，利用燃料电池组10的发电电力以及蓄电池53的电力来驱动。
变换器56具备如下电路，该电路能够基于来自电子控制单元200的控制信号，将从直流侧端子输入的直流电流变换成交流电流而从交流侧端子输出，相反地，基于来自电子控制单元200的控制信号，将从交流侧端子输入的交流电流变换成直流电流而从直流侧端子输出。变换器56的直流侧端子连接于第一转换器51以及第二转换器54的次级侧端子，变换器56的交流侧端子连接于电动发电机55的输入输出端子。变换器56在使电动发电机55作为电动机发挥功能时，将燃料电池组10的燃料电池电流以及蓄电池53的电池电流的合成直流电流变换成交流电流(在本实施方式中是三相交流电流)而向电动发电机55供给。另一方面，变换器56在使电动发电机55作为发电机发挥功能时，将来自电动发电机55的交流电流变换成直流电流而向蓄电池53等供给。
电子控制单元200由数字计算机构成，具备由双向性总线201相互连接的ROM(只读存储器)202、RAM(随机存取存储器)203、CPU(微处理器)204、输入端口205以及输出端口206。
对输入端口205，经由对应的各AD变换器207输入上述阳极压力传感器211、阴极压力传感器212、水温传感器213、电流传感器214、电压传感器215等的输出信号。另外，对输入端口205，输入用于判断燃料电池系统100的起动以及停止的来自启动开关220的输出信号。
在输出端口206经由对应的驱动电路208电连接氢供给控制部23(主截止阀231、调节器232以及喷射器233)、吹扫控制阀29、压缩机33、阴极压力控制阀37、冷却水泵42、散热器旁通控制阀45、第一转换器51、电路切断器52、第二转换器54、电动发电机55、变换器56等各控制部件。
这样，对输入端口205输入控制燃料电池系统100所需的各种传感器的输出信号，电子控制单元200基于输入到输入端口205的各种传感器的输出信号，从输出端口206输出用于控制各控制部件的控制信号。
在这里，在将燃料电池系统100搭载于车辆的情况下，有时在外部气温低于0[℃]的低温环境下燃料电池系统100被起动。在燃料电池系统100的运转中，通过上述(2)式的氧还原反应而在阴极电极侧产生生成水，因而，有时该生成水的一部分在燃料电池系统100的运转中从阴极电极侧透过到阳极电极侧，在燃料电池系统100停止后仍残留于阳极电极侧的氢流通路2a。
另外，在本实施方式那样的氢循环式的燃料电池系统100的情况下，虽然通过气液分离器25将阳极废气中的水分分离，但也有时无法将水分完全分离。因此，有时在向氢通路2、进而向氢流通路2a供给的氢中包含水分，有时在氢中包含的水分残留于氢流通路2a。另外，除此之外，还考虑由于某些原因而水混入到氢流通路2a，在燃料电池系统100停止后，所混入的水仍残留于氢流通路2a。
因此，在低温环境下，残留于氢流通路2a的水(下面称为“残留水”)在燃料电池系统100的停止过程中有可能冻结。在燃料电池系统100起动时，如果在例如梳齿部(从在将各单电池1层叠时形成的氢歧管(氢通路2)将氢向各单电池1的阳极电极分配的部分)等的氢流通路2a中发生这样的残留水的冻结，则会阻碍向发生冻结的单电池1的氢供给。
如果这样在向至少一部分的单电池1的氢供给受阻碍的状态下使燃料电池系统100运转，则氢供给受阻碍的单电池1会成为发电所需的氢量不足的缺氢状态、即所供给的氢量相对于根据燃料电池组10的负载而设定的发电所需的氢量不足的状态。
在成为缺氢状态的单电池1的阳极电极中，无法通过上述(1)式的氢氧化反应而生成氢离子(质子)。因此，在成为缺氢状态的单电池1的阳极电极中，利用在阳极电极中包含的碳，以下(3)式所示的碳氧化反应成为支配性，而生成氢离子，在各电极处发生以下的电化学反应。
阳极电极：C+2H2O→CO2+4H++4e－…(3)
阴极电极：4H++4e－+O2→2H2O…(2)
如果这样在阳极电极处发生碳氧化反应，则阳极电极中的碳发生氧化腐蚀，所以，使成为缺氢状态的单电池1的性能降低。
因此，在本实施方式中，为了抑制成为缺氢状态的单电池1的阳极电极处的碳氧化反应，使水电解催化剂包含于阳极电极。如果在阳极电极中包含水电解催化剂，则在成为缺氢状态时，利用电解质膜中的水，以下(4)式所示的水电解反应代替碳氧化反应而成为支配性，而生成氢离子，在各电极处发生以下的电化学反应。
阳极电极：2H2O→O2+4H++4e－…(4)
阴极电极：4H++4e－+O2→2H2O…(2)
因此，通过使水电解催化剂包含于阳极电极，从而即使假设成为缺氢状态，也能够抑制碳发生氧化腐蚀。
另外，在阳极电极处发生(1)式所示的氢氧化反应时的阳极电极的电位(标准电极电位)大概是0[V]，低于在阴极电极处发生(2)式所示的氧还原反应时的阴极电极的电位(大概是0.6[V]～0.8[V]左右)。
然而，当在阳极电极处发生(3)式所示的碳氧化反应时、发生(4)式所示的水电解反应时，存在阳极电极的电位高于上述阴极电极的电位的倾向。即，成为缺氢状态的单电池1的电池电压(阴极电极的电位－阳极电极的电位)存在无论有没有水电解催化剂都变成负电压的倾向。
阳极电极中的铂催化剂当暴露于某个电位(大概0.6[V]左右)以上的电位时，发生氧化而在表面开始形成氧化被膜，电位越高，则被膜率越增加。
因此，如果在存在成为缺氢状态的单电池1的状况下使燃料电池系统100运转，则该单电池1的电池电压变成负电压，无论有没有水电解催化剂，都在阳极电极中的铂催化剂的表面形成氧化被膜。此外，发生水电解反应时的阳极电极的电位低于发生碳氧化反应时的阳极电极的电位，所以，通过使水电解催化剂包含于阳极电极，从而能够使形成于铂催化剂的表面的氧化被膜的被膜率自身下降。
形成于阳极电极中的铂催化剂的表面的氧化被膜在缺氢状态消除而向氢流通路2a供给氢时，即当被放置于氢环境下(还原环境下)时，通过氢而被还原并去除。
然而，如果铂催化剂暂时被氧化被膜覆盖，则由于失去铂催化剂的活性，所以在缺氢状态消除之后，在阳极电极处仍难以发生氢氧化反应，仅通过氢氧化反应无法充分地生成氢离子。因此，为了补偿在缺氢状态消除之后仍不足的氢离子，当在阳极电极中未包括水电解催化剂的情况下发生碳氧化反应，在包括水电解催化剂的情况下，基本上发生水电解反应。
因此，在缺氢状态消除之后，阳极电极持续为高电位的状态而容易形成氧化被膜的状态仍持续，所以，基于氢的氧化被膜的还原耗费时间。另外，还发生氢氧化反应，成为氧化被膜的还原所需的氢通过氢氧化反应而被消耗的状态，所以，因为这一点，基于氢的氧化被膜的还原也耗费时间。
这样，即使使水电解催化剂包含于阳极电极，当在存在成为缺氢状态的单电池1的状况下使燃料电池系统100运转时，该单电池1的电池电压也变成负电压，在阳极电极中的铂催化剂的表面形成氧化被膜。然后，当电池电压变成负电压而铂催化剂暂时被氧化被膜覆盖时，在缺氢状态消除之后，电池电压为负电压的状态仍持续一段时间，直至电池电压从负电压返回到正常的电压值为止耗费时间。
因此，在电池电压为负电压的情况下，考虑实施输出限制，暂时地将目标发电电力设为零，停止由燃料电池组10实施的发电。通过实施这样的输出限制，从而不再进行单电池1内的发电，在阳极电极处不再发生氢氧化反应以及水电解反应，所以，还认为能够在氢环境下迅速地实施基于氢的氧化被膜的还原。
然而，即使实施这样的输出限制，在燃料电池组10与电负载部50的电连接未通过电路切断器52物理性地切断的情况下，实际上也有时有微小的暗电流经由连接线57从燃料电池组10流到电负载部50。即，即使实施了输出限制，在单电池1内也发生氢氧化反应，成为氧化被膜的还原所需的氢通过氢氧化反应而被消耗的状态。其结果，基于氢的氧化被膜的还原无法迅速地推进，直至电池电压从负电压返回到正常的电压值为止有可能花费时间。
因此，在本实施方式中，判定是否处于缺氢状态，并且判定该缺氢状态是否已消除，在判定为缺氢状态已消除时，通过电路切断器52暂时物理性地切断燃料电池组10与电负载部50的电连接。
这样，通过电路切断器52物理性地切断燃料电池组10与电负载部50的电连接，从而不再进行单电池1内的发电，并且暗电流也不经由连接线57流过，所以，能够在氢环境下迅速地实施基于氢的氧化被膜的还原。因此，能够使直至电池电压从负电压返回到正常的电压值为止的时间缩短。下面，说明本实施方式的电压恢复控制。
图2是说明本实施方式的电压恢复控制的流程图。电子控制单元200在燃料电池系统100的运转中以规定的运算周期Δt[ms]重复执行本例程。
在步骤S1中，电子控制单元200读入由水温传感器213检测出的冷却水温Tw。
在步骤S2中，电子控制单元200判定标记F1是否设定为0。标记F1是当在后述的步骤S3中判定为缺氢状态时设定为1、当在后述的步骤S6中判定为缺氢状态消除时返回到0的标记，初始值设定为0。
在步骤S3中，电子控制单元200判定是否存在成为了缺氢状态的单电池1。在本实施方式中，如果冷却水温Tw低于规定的冻结判定水温Tw1(例如0[℃])，则电子控制单元200判定为存在成为了缺氢状态的单电池1，前进到步骤S4的处理。这是由于，如果冷却水温Tw低于冻结判定水温Tw1，则能够判定为由于残留水冻结而阻碍向至少一部分的单电池1的氢供给。另一方面，如果冷却水温Tw为冻结判定水温Tw1以上，则电子控制单元200判定为没有由于残留水冻结而成为了缺氢状态的单电池1，结束本次的处理。
在步骤S4中，电子控制单元200将标记F1设定为1。
在步骤S5中，电子控制单元200实施用于促进燃料电池组10的预热的快速预热运转。在本实施方式中，电子控制单元200以使供给到空气通路3的空气流量比根据燃料电池组10的负载而设定的目标空气流量少规定量的方式，控制阴极压缩机33。由此，燃料电池组10的IV特性劣化，与IV特性劣化相应地，热损失增加，所以，能够促进燃料电池组10的预热。
在步骤S6中，电子控制单元200判定缺氢状态是否已消除。在本实施方式中，如果冷却水温Tw为高于冻结判定水温Tw1的规定的冻结消除水温Tw2(例如10[℃])以上，则电子控制单元200判定为缺氢状态已消除。这是由于，如果冷却水温Tw为冻结消除水温Tw2以上，则能够判定为残留水的冻结被消除，正常进行向各单电池1的氢供给。如果冷却水温Tw为冻结消除水温Tw2以上，则电子控制单元200前进到步骤S7的处理。另一方面，如果冷却水温Tw低于冻结消除水温Tw2，则电子控制单元200结束本次的处理。
在步骤S7中，电子控制单元200使标记F1返回到0。
在步骤S8中，电子控制单元200按规定的切断时间ts将电路切断器52断开，通过电路切断器52暂时物理性地切断燃料电池组10与电负载部50的电连接。
这样，在消除缺氢状态之后，通过电路切断器52物理性地切断燃料电池组10与电负载部50的电连接，从而能够使阳极电极处的氢氧化反应完全停止，并且将阳极电极放置于氢环境下。因此，在物理性地切断燃料电池组10与电负载部50的电连接的期间，能够通过氢迅速地使形成于铂催化剂的表面的氧化被膜还原。
根据发明者们的实验结果，不物理性地切断电连接而实施上述输出限制，尝试进行成为了负电压的单电池1的电压恢复，其结果，需要100秒左右。与此相对地，如果实施本实施方式的电压恢复控制，则确认到能够在切断时间ts的期间内使单电池1的电池电压返回到正常的电压值(大概0.8[V])。
此外，切断时间ts的下限值大概是1[msec]左右，在本实施方式中，将切断时间ts设为1[sec]。另一方面，切断时间ts的上限值没有特别限定，但由于在切断期间内无法进行由燃料电池组10实施的电力供给，所以，期望处于能够通过蓄电池53进行电力供给的时间的范围内，例如期望处于30分钟以内，优选处于1分钟以内，进一步地优选处于3秒以内。
图3是说明本实施方式的电压恢复控制的动作的时序图。
在时刻t1下使燃料电池系统100起动，开始燃料电池系统100的运转。此时，在图3所示的例子中，冷却水温Tw低于冻结判定水温Tw1，一部分的单电池1为缺氢状态。其结果，在时刻t1之后的燃料电池系统100的运转中，电池电压变成负电压，在成为了缺氢状态的单电池1的阳极电极中的铂催化剂的表面形成氧化被膜。
在时刻t2下，当冷却水温Tw达到冻结消除水温Tw2以上时，判定为缺氢状态已消除，按规定的切断时间ts将电路切断器52断开，物理性地切断燃料电池组10与电负载部50的电连接。由此，能够通过氢迅速地使在电池电压为负电压的期间形成于铂催化剂的表面的氧化被膜还原，所以，能够使电池电压迅速地恢复至正常的电压值。
根据以上说明的本实施方式，具备在阳极电极中包含水电解催化剂的燃料电池(单电池1或者燃料电池组10)、与燃料电池电连接的电负载部50以及物理性地切断燃料电池与电负载部50的电连接的电路切断器52的燃料电池系统100的电子控制单元200(控制装置)构成为具备：缺氢判定部，判定是否成为了向燃料电池供给的氢量相对于发电所需的氢量不足的缺氢状态；缺氢消除判定部，在被判定为成为了缺氢状态时，判定该缺氢状态是否已消除；以及切断控制部，在被判定为缺氢状态已消除时，通过电路切断器52暂时地切断燃料电池组10与电负载部50的电连接。
这样，在消除缺氢状态之后，通过电路切断器52物理性地切断燃料电池与电负载部50的电连接，从而能够使燃料电池的阳极电极处的氢氧化反应完全停止，并且将阳极电极放置于氢环境下。因此，在物理性地切断燃料电池与电负载部50的电连接的期间，能够通过氢迅速地使形成于铂催化剂的表面的氧化被膜还原。因此，在缺氢状态消除后，能够使燃料电池的电压迅速地返回到正常的电压值。
另外，根据本实施方式，缺氢判定部构成为，在代表燃料电池的温度的冷却水温Tw(代表温度)低于在燃料电池内有可能发生水冻结的规定的冻结判定温度Tw1时，判定为成为了缺氢状态。并且，缺氢消除判定部构成为，在冷却水温Tw(代表温度)为比冻结判定温度Tw1高的规定的冻结消除判定温度Tw2以上时，判定为缺氢状态已消除。
由此，能够高精度地判定由于残留水冻结而引起的缺氢状态的产生以及消除。
(第二实施方式)
接下来，说明本发明的第二实施方式。本实施方式在基于从判定为缺氢状态起的经过时间te来判定缺氢状态是否已消除这一点上，与第一实施方式不同。下面，以该不同点为中心进行说明。
图4是说明本实施方式的电压恢复控制的流程图。电子控制单元200在燃料电池系统100的运转中按规定的运算周期Δt[ms]重复执行本例程。在图4中，步骤S1至步骤S5以及步骤S8实施与第一实施方式相同的处理，所以，在这里省略说明。
在步骤S21中，电子控制单元200计算从判定为缺氢状态起的经过时间te。在本实施方式中，电子控制单元200计算对经过时间te的上次值加上本例程的运算周期Δt而得到的值来作为经过时间te。经过时间te的初始值是零。
此外，在本实施方式中，这样将从判定为缺氢状态起的时间设为经过时间te，但作为代替，也可以将从起动燃料电池系统100起的时间、或者从在燃料电池系统100起动后通过燃料电池组10开始发电起的时间设为经过时间te。
在步骤S22中，电子控制单元200将在步骤S3中判定为缺氢状态时的冷却水温Tw存储为初始水温Tw0。
在步骤S23中，电子控制单元200参照预先通过实验等制作的图5的表格，基于初始水温Tw0，计算直至消除缺氢状态为止的时间、即直至残留水的冻结被消除为止的时间(下面称为“冻结消除判定时间”)te1。在图5的表格中，基本上与在初始水温Tw0高时相比，在初始水温Tw0较低时，将冻结消除判定时间te1设定得较长，在本实施方式中，在初始水温Tw0越低时，将冻结消除判定时间te1设定得越长。
在步骤S24中，电子控制单元200判定缺氢状态是否已消除。在本实施方式中，如果经过时间te为冻结消除判定时间te1以上，则电子控制单元200判定为缺氢状态已消除。如果经过时间te为冻结消除判定时间te1以上，则电子控制单元200前进到步骤S7的处理。另一方面，如果是经过时间te低于冻结消除判定时间te1，则电子控制单元200结束本次的处理。
在步骤S25中，电子控制单元200使标记F1返回到0，并且使经过时间te返回到作为初始值的零。
图6是说明本实施方式的电压恢复控制的动作的时序图。
在时刻t1下使燃料电池系统100起动，开始燃料电池系统100的运转。此时，在图6所示的例子中，冷却水温Tw低于冻结判定水温Tw1，一部分的单电池1成为了缺氢状态。其结果，在时刻t1之后的燃料电池系统100的运转中，电池电压变成负电压，在成为了缺氢状态的单电池1的阳极电极中的铂催化剂的表面形成氧化被膜。并且，在本实施方式中，在时刻t1下冷却水温Tw低于冻结判定水温Tw1，所以，将时刻t1下的冷却水温Tw存储为初始水温Tw0，基于初始水温Tw0而设定冻结消除判定时间te1。
在时刻t2下，如果经过时间te达到冻结消除判定时间te1以上，则判定为缺氢状态已消除，按规定的切断时间ts将电路切断器52断开，物理性地切断燃料电池组10与电负载部50的电连接。由此，能够通过氢迅速地使在电池电压为负电压的期间形成于铂催化剂的表面的氧化被膜还原，所以，能够使电池电压迅速地恢复至正常的电压值。
根据以上说明的本实施方式，电子控制单元200的缺氢消除判定部构成为，在从判定为缺氢状态起的经过时间te成为了基于判定为缺氢状态时的冷却水温(即，初始水温Tw0)而设定的冻结消除判定时间te1以上时，判定为缺氢状态消除。并且，缺氢消除判定部构成为，与在被判定为缺氢状态时的冷却水温(即，初始水温Tw0)高时相比，在该冷却水温低时，使冻结消除判定时间te1加长。
由此，能够得到与第一实施方式相同的效果，并且能够基于初始水温Tw0而高精度地判定由于残留水冻结而产生的缺氢状态的消除。
(第三实施方式)
接下来，说明本发明的第三实施方式。本实施方式在基于燃料电池组10的内部阻抗(HFR：High Frequency Resistance，高频电阻)Z来判定缺氢状态是否已消除这一点上，与第一实施方式不同。下面，以该不同点为中心进行说明。
图7是说明本实施方式的电压恢复控制的流程图。电子控制单元200在燃料电池系统100的运转中按规定的运算周期Δt[ms]重复执行本例程。在图5中，步骤S1至步骤S5、步骤S7以及步骤S8实施与第一实施方式相同的处理，所以，在这里省略说明。
在步骤S31中，电子控制单元200读入在本例程之外在燃料电池系统100的运转中随时计算的燃料电池组10的内部阻抗Z。公知了内部阻抗Z与电解质膜的湿润度处于相关关系，当电解质膜的湿润度为一定的湿润度以下时(即，当电解质膜中的水分量为一定以下时)，处于内部阻抗Z增加的倾向。
此外，内部阻抗Z的计算方法没有特别限定，使用公知的各种方法(例如交流阻抗法)来计算即可。另外，除此之外，也可以另行设置内部阻抗Z的计测装置，实际对内部阻抗Z进行计测。此外，关于内部阻抗Z，不限于关于燃料电池组10整体进行计算的情况，也可以做成计算燃料电池组10内的各单电池1的内部阻抗的结构，基于单电池1的内部阻抗中的至少1个而取得电解质膜的湿润度。例如，在燃料电池的单电池1中的预先容易冻结的部位已知的情况下，也可以计算容易冻结的单电池1的内部阻抗，基于该内部阻抗来取得电解质膜的湿润度。
在步骤S32中，电子控制单元200判定缺氢状态是否已消除。在本实施方式中，如果内部阻抗Z的微分值(dZ/dt)为规定值X以上，则电子控制单元200判定为缺氢状态已消除。即，电子控制单元200在电解质膜的湿润度为一定以下、内部阻抗Z以某个一定的斜率以上的斜率开始增加时，判定为消除了缺氢状态。
下面，说明如果内部阻抗的微分值(dZ/dt)为规定值X以上则能够判定为缺氢状态消除的理由。
如上所述，当在存在成为了缺氢状态的单电池1的状况下使燃料电池系统100运转时，如果在阳极电极中包含水电解催化剂，则在该单电池1的阳极电极中，利用电解质膜中的水，(4)式所示的水电解反应成为支配性，生成氢离子。其结果，电池电压变成负电压，在阳极电极中的铂催化剂的表面形成氧化被膜。
当铂催化剂暂时被氧化被膜覆盖时，由于失去铂催化剂的活性，所以，在消除缺氢状态之后，在阳极电极处仍难以发生(1)式所示的氢氧化反应，仅通过氢氧化反应，无法充分地生成氢离子。因此，为了补偿在消除缺氢状态之后仍不足的氢离子，当在阳极电极中包含水电解催化剂的情况下，发生水电解反应。
即，在缺氢状态下使燃料电池系统100运转，当在阳极电极的铂催化剂的表面暂时形成氧化被膜时，在缺氢状态消除之后，在阳极电极处仍继续发生水电解反应。在水电解反应中使用电解质膜中的水，所以，当水电解反应持续时，电解质膜缓缓地变干燥，当电解质膜的湿润度为一定以下时，大概维持于某个恒定值的内部阻抗Z以某个一定的斜率以上的斜率开始增加。
此时，例如在由于冻结而成为了缺氢状态的情况下，直至该缺氢状态消除为止的时间、即直至冻结被消除为止的时间充分短于直至由于成为缺氢状态并继续进行水电解反应而电解质膜的湿润度成为一定以下为止的时间、即直至内部阻抗Z转为按某个一定的斜率以上的斜率增加为止的时间。
因此，在判定为处于缺氢状态之后，在内部阻抗Z的微分值(dZ/dt)为规定值X以上的情况下，能够判定为该缺氢状态已消除。
图8是说明本实施方式的电压恢复控制的动作的时序图。
在时刻t1下使燃料电池系统100起动，开始燃料电池系统100的运转。此时，在图8所示的例子中，冷却水温Tw低于冻结判定水温Tw1，一部分的单电池1成为了缺氢状态。其结果，在时刻t1之后的燃料电池系统100的运转中，电池电压变成负电压，在成为了缺氢状态的单电池1的阳极电极中的铂催化剂的表面形成氧化被膜。
在时刻t2下，如果伴随着冷却水温Tw的上升而缺氢状态消除，则阳极电极被放置于氢环境下，但由于在阳极电极中的铂催化剂的表面形成有氧化被膜，所以，如上所述在阳极电极处发生水电解反应。因此，在时刻t2之后，电池电压仍保持为负电压。
在时刻t2下消除了缺氢状态之后，在阳极电极处仍继续发生水电解反应，从而在时刻t2之后，电解质膜仍缓缓变干燥。其结果，当在时刻t3下电解质膜的湿润度为一定以下时，内部阻抗Z以某个一定的斜率以上的斜率地增加。在本实施方式中，此时判定为缺氢状态已消除，按规定的切断时间ts将电路切断器52断开，物理性地切断燃料电池组10与电负载部50的电连接。由此，能够通过氢迅速地使在电池电压为负电压的期间形成于铂催化剂的表面的氧化被膜还原，所以，能够使电池电压迅速地恢复至正常的电压值。
根据以上说明的本实施方式，电子控制单元200的缺氢消除判定部构成为，在燃料电池组10的电解质膜的湿润度成为了规定的湿润度以下时，判定为缺氢状态已消除。具体来说，缺氢消除判定部构成为，在燃料电池组10的内部阻抗Z的微分值成为了规定值X以上时，判定为燃料电池组10的电解质膜的湿润度成为了规定的湿润度以下。
由此，能够得到与第一实施方式相同的效果，并且能够基于燃料电池组10的内部阻抗Z来判定由于残留水冻结而产生的缺氢状态的消除。此外，不限定于如上所述基于内部阻抗Z的微分值来判定燃料电池组10的电解质膜的湿润度的情况，例如也可以构成为在内部阻抗Z的值成为了规定值X2以上时，判定为燃料电池组10的电解质膜的湿润度成为了规定的湿润度以下。
(第四实施方式)
接下来，说明本发明的第四实施方式。本实施方式在进一步地判定是否有可能存在由于水堵塞而成为了缺氢状态的单电池1这一点上，与上述各实施方式不同。下面，以该不同点为中心进行说明。
在上述第一实施方式至第三实施方式中，如果冷却水温Tw低于冻结判定水温Tw1，则判定为有可能存在由于残留水冻结而成为了缺氢状态的单电池1。
然而，有时由于这样的残留水的冻结以外的原因而阻碍向单电池1的氢供给。
如上所述，电子控制单元200以使冷却水温Tw成为预先确定的目标温度(例如60[℃])的方式，控制冷却水泵42。然而，当在燃料电池系统100起动后以较低负载继续进行发电的情况等下，有时直至冷却水温Tw到达至目标温度为止耗费时间。如果这样在冷却水温Tw低于目标温度的状态下进行发电，则在发电中从阴极电极侧透过到阳极电极侧的生成水不蒸发而滞留于氢流通路2a，有时在氢流通路2a中发生水堵塞。其结果，有时阻碍向单电池1的氢供给。
因此，在本实施方式中，进一步地，在存在由于水堵塞而成为了缺氢状态的单电池1的情况下，在消除了水堵塞之后，通过电路切断器52暂时物理性地切断燃料电池组10与电负载部50的电连接。下面，说明本实施方式的电压恢复控制。
图9是说明本实施方式的电压恢复控制的流程图。电子控制单元200在燃料电池系统100的运转中按规定的运算周期Δt[ms]重复执行本例程。在图9中，步骤S1至步骤S8实施与第一实施方式相同的处理，所以，在这里省略说明。
在步骤S41中，电子控制单元200判定是否有可能存在由于水堵塞而成为了缺氢状态的单电池1。在本实施方式中，如果冷却水温Tw低于规定的水堵塞判定水温Tw3(例如50[℃])，则电子控制单元200判定为有可能存在由于水堵塞而成为了缺氢状态的单电池1，前进到步骤S42的处理。另一方面，如果冷却水温Tw为水堵塞判定水温Tw3以上，则电子控制单元200结束本次的处理。
在步骤S42中，电子控制单元200读入在本例程之外在燃料电池系统100的运转中随时计算的燃料电池组10的内部阻抗Z。
在步骤S43中，电子控制单元200判定内部阻抗Z的微分值(dZ/dt)是否为规定值X以上。这样，在冷却水温Tw为冻结判定水温Tw1以上且低于水堵塞判定水温Tw3的状况下，判定内部阻抗Z的微分值(dZ/dt)是否成为了规定值X以上，这是基于以下的理由。
在冷却水温Tw低于水堵塞判定水温Tw3的情况下，燃料电池组10成为比通常时候低的温度，所以，电解质膜的湿润度基本上变高(即，未变干)。因此，当在冷却水温Tw为冻结判定水温Tw1以上且低于水堵塞判定水温Tw3的状况下内部阻抗Z的微分值(dZ/dt)为规定值X以上的情况下，能够判断为由于水堵塞而至少一部分的单电池1成为了缺氢状态，在该单电池1的阳极电极处继续发生水电解反应，电解质膜变干燥，内部阻抗Z开始增加。
因此，如果在步骤S43中内部阻抗Z的微分值(dZ/dt)为规定值X以上，则电子控制单元200前进到步骤S44以及步骤S45的处理，按规定时间实施使氢流量暂时地增加而消除水堵塞的水堵塞消除运转之后，前进到步骤S8的处理，按规定的切断时间ts将电路切断器52断开，通过电路切断器52暂时物理性地切断燃料电池组10与电负载部50的电连接。
另一方面，如果在步骤S43中内部阻抗Z的微分值(dZ/dt)低于规定值X，则电子控制单元200结束本次的处理。此外，在冷却水温Tw为冻结判定水温Tw1以上且低于水堵塞判定水温Tw3时，并非一定引起水堵塞，所以，在最初不存在由于水堵塞而成为了缺氢状态的单电池1的情况下，基本上内部阻抗Z的微分值(dZ/dt)不为规定值X以上。因此，在这样的情况下，在步骤S43中前进到“否”。
在步骤S44中，电子控制单元200实施使氢流量暂时地增加而消除水堵塞的水堵塞消除运转。
在步骤S45中，电子控制单元200判定是否按规定时间实施了水堵塞消除运转。即，判定由水堵塞引起的缺氢状态是否消除。如果按规定时间实施了水堵塞消除运转，则电子控制单元200前进到步骤S8的处理。另一方面，如果未按规定时间实施水堵塞消除运转，则电子控制单元200继续进行水堵塞消除运转。
图10是说明本实施方式的电压恢复控制的动作的时序图。
在时刻t1下，如果在燃料电池系统100的运转中由于水堵塞而成为了缺氢状态，则成为缺氢状态的单电池1的电池电压变成负电压。在图10所示的例子中，在时刻t1之后，冷却水温Tw低于水堵塞判定水温Tw3，所以，继续判定内部阻抗Z的微分值(dZ/dt)是否为规定值X以上。
在时刻t1至时刻t2的期间，在由于水堵塞而成为了缺氢状态的单电池1的阳极电极处，发生水电解反应，电解质膜变干燥。其结果，在时刻t1之后，电解质膜缓缓变干燥，当在时刻t2下电解质膜的湿润度为一定以下时，内部阻抗Z以某个一定的斜率以上的斜率增加。由此，在时刻t2下，在冷却水温Tw低于目标温度的状态下继续进行发电，所以，判定为产生由于水堵塞而成为了缺氢状态的单电池1，以规定时间实施水堵塞消除运转，消除水堵塞。
然后，在以规定时间实施水堵塞消除运转之后的时刻t3下，按规定的切断时间ts将电路切断器52断开，物理性地切断燃料电池组10与电负载部50的电连接。由此，能够通过氢迅速地使在电池电压为负电压的期间形成于铂催化剂的表面的氧化被膜还原，所以，能够使电池电压迅速地恢复至正常的电压值。
根据以上说明的本实施方式，电子控制单元200的缺氢判定部构成为具备：第一判定部，在代表燃料电池的温度的冷却水温Tw(代表温度)低于在燃料电池内有可能发生水冻结的规定的冻结判定温度Tw1时，判定为由于水冻结而成为了缺氢状态；以及第二判定部，在冷却水温Tw为冻结判定温度Tw1以上并且低于在燃料电池内的氢流通路2a中有可能发生水堵塞的规定的水堵塞判定温度Tw3的情况下，在燃料电池的内部阻抗Z的微分值成为了规定值X以上时，判定为由于水堵塞而成为了缺氢状态。并且，缺氢消除判定部构成为，在判定为由于水堵塞而成为了缺氢状态时，在以规定时间实施了使向燃料电池供给的氢量暂时地增加来消除水堵塞的水堵塞消除运转时，判定为缺氢状态已消除。
由此，能够得到与第一实施方式相同的效果，并且除了由于残留水冻结而产生的缺氢状态之外，还能够判定由于水堵塞而产生的缺氢状态的产生以及消除。因此，在由于水堵塞的原因而成为了缺氢状态并且电压降低的情况下，也能够在由水堵塞引起的缺氢状态消除后使成为缺氢状态的单电池1的电压迅速地返回到正常的电压值。
以上，说明了本发明的实施方式，但上述实施方式只不过示出了本发明的应用例的一部分，并非旨在将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体结构。

Claims (11)

1.一种燃料电池系统的控制装置，
所述燃料电池系统具备：
燃料电池，在阳极电极中包含水电解催化剂；
电负载部，与所述燃料电池电连接；以及
电路切断器，物理性地切断所述燃料电池与所述电负载部的电连接，
其中，
所述燃料电池系统的控制装置具备：
缺氢判定部，构成为判定是否成为了向所述燃料电池供给的氢量相对于发电所需的氢量不足的缺氢状态；
缺氢消除判定部，构成为在被判定为成为了所述缺氢状态时，判定该缺氢状态是否已消除；以及
切断控制部，构成为在被判定为所述缺氢状态已消除时，通过所述电路切断器来暂时地切断所述燃料电池与所述电负载部的电连接。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统的控制装置，其中，
所述缺氢判定部构成为，在代表所述燃料电池的温度的代表温度低于在所述燃料电池内有可能发生水的冻结的规定的冻结判定温度时，判定为成为了所述缺氢状态。
3.根据权利要求2所述的燃料电池系统的控制装置，其中，
所述缺氢消除判定部构成为，在所述代表温度成为了比所述冻结判定温度高的规定的冻结消除判定温度以上时，判定为所述缺氢状态已消除。
4.根据权利要求2所述的燃料电池系统的控制装置，其中，
所述缺氢消除判定部构成为，在从判定为所述缺氢状态起的经过时间成为了冻结消除判定时间以上时，判定为所述缺氢状态已消除，所述冻结消除判定时间基于判定为所述缺氢状态时的所述代表温度而设定。
5.根据权利要求4所述的燃料电池系统的控制装置，其中，
与在判定为所述缺氢状态时的所述代表温度高时相比，在判定为所述缺氢状态时的所述代表温度低时，所述缺氢消除判定部使所述冻结消除判定时间加长。
6.根据权利要求2所述的燃料电池系统的控制装置，其中，
所述缺氢消除判定部构成为，在所述燃料电池的电解质膜的湿润度成为了规定的湿润度以下时，判定为所述缺氢状态已消除。
7.根据权利要求6所述的燃料电池系统的控制装置，其中，
所述缺氢消除判定部构成为，在所述燃料电池的内部阻抗的微分值成为了规定值以上时，判定为所述燃料电池的电解质膜的湿润度成为了规定的湿润度以下。
8.根据权利要求1所述的燃料电池系统的控制装置，其中，
所述缺氢判定部具备：
第一判定部，构成为在代表所述燃料电池的温度的代表温度低于在所述燃料电池内有可能发生水的冻结的规定的冻结判定温度时，判定为由于水的冻结而成为了所述缺氢状态；以及
第二判定部，构成为在所述代表温度为所述冻结判定温度以上且低于规定的水堵塞判定温度的情况下，在所述燃料电池的内部阻抗的微分值成为了规定值以上时，判定为由于水堵塞而成为了所述缺氢状态，所述规定的水堵塞判定温度是在所述燃料电池内的氢流通路中有可能发生水堵塞的温度，
所述缺氢消除判定部构成为，在判定为由于水堵塞而成为了所述缺氢状态时，在实施了规定时间的水堵塞消除运转时，判定为所述缺氢状态已消除，所述水堵塞消除运转是使向所述燃料电池供给的氢量暂时地增加来消除水堵塞的运转。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的燃料电池系统的控制装置，其中，
通过所述电路切断器来暂时地切断所述燃料电池与所述电负载部的电连接的切断时间为1毫秒以上且30分钟以下。
10.根据权利要求9所述的燃料电池系统的控制装置，其中，
所述切断时间为1毫秒以上且1分钟以下。
11.根据权利要求10所述的燃料电池系统的控制装置，其中，
所述切断时间为1毫秒以上且3秒以下。
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