CN112103538A - 燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃料电池系统，具备：第一燃料电池，通过将第一单电池层叠而成；第二燃料电池，通过将第二单电池层叠而成；第一电压检测装置；第二电压检测装置；及控制装置。上述第一电压检测装置检测每平均N个上述第一单电池的电压，上述第二电压检测装置检测上述第二燃料电池整体的电压或者每平均M个上述第二单电池的电压，上述M个比上述N个多。上述控制装置执行通过参照上述第一电压检测装置的检测结果来判定是否任一个上述第一单电池处于燃料缺乏状态的判定处理，在上述判定处理中做出了肯定判定的情况下对于上述第一燃料电池在发电状态下执行消除燃料缺乏状态的消除处理且将上述第二燃料电池的发电控制为停止状态。

Description

燃料电池系统
技术领域
本发明涉及燃料电池系统。
背景技术
在层叠了多个单电池而成的燃料电池中，例如若无法向一部分单电池充分供给燃料气体而成为燃料缺乏的状态，则存在该单电池的电压降低至成为负电压而导致该单电池的输出性能降低的情况(例如参照日本特开2006－049259)。
为了抑制这样的输出性能的降低，可考虑对是否任一个单电池处于燃料缺乏状态进行判定，在处于燃料缺乏状态的情况下执行用于消除燃料缺乏状态的消除处理。这里，例如通过使用对每一个单电池的电压进行检测的电压检测装置并参照其检测结果，能够高精度判定是否任一个单电池处于燃料缺乏状态，由此能恰当地执行消除处理而抑制输出性能的降低。
对于这样的电压检测装置而言，若按很少的个数检测单电池的电压则制造成本变高，与按多个来检测电压或仅检测燃料电池整体的电压相比，按每一个检测单电池的电压的制造成本较高。另外，在具备多个燃料电池的燃料电池系统中，若对多个燃料电池分别安装这样的制造成本高的电压检测装置，则燃料电池系统的制造成本增大。
发明内容
本发明提供一种既削减制造成本又抑制输出性能降低的燃料电池系统。
本发明所涉及的一个方式提供燃料电池系统。该燃料电池系统具备：第一燃料电池，被供给燃料气体以及氧化剂气体，且通过将多个第一单电池层叠而成；第二燃料电池，被供给燃料气体以及氧化剂气体，且通过将多个第二单电池层叠而成；第一电压检测装置及第二电压检测装置，分别安装于上述第一燃料电池及第二燃料电池；以及控制装置，构成为控制上述第一燃料电池及第二燃料电池的运转。上述第一电压检测装置检测每平均N个上述第一单电池的电压，上述第二电压检测装置构成为检测上述第二燃料电池整体的电压或者每平均M个上述第二单电池的电压，上述M个比上述N个多。上述控制装置构成为执行通过参照上述第一电压检测装置的检测结果来判定是否任一个上述第一单电池处于燃料缺乏状态的判定处理，当在上述判定处理中做出了肯定判定的情况下，对于上述第一燃料电池在发电状态下执行将燃料缺乏状态消除的消除处理且将上述第二燃料电池的发电控制为停止状态。
在上述燃料电池系统中，上述控制装置可以构成为一边参照上述第一电压检测装置的检测结果一边对于上述第一燃料电池继续进行执行中的上述消除处理。
在上述燃料电池系统中，上述控制装置可以构成为参照上述第一电压检测装置的检测结果来对是否通过上述消除处理的执行而在任一个上述第一单电池中均消除了燃料缺乏状态进行判定。
在上述燃料电池系统中，上述控制装置可以构成为在判定为通过上述消除处理的执行而在任一个上述第一单电池均消除了燃料缺乏状态的情况下停止上述消除处理。
在上述燃料电池系统中，上述控制装置可以构成为在判定为通过上述消除处理的执行而未在任一个上述第一单电池中均消除了燃料缺乏状态的情况下将上述第一燃料电池的发电控制为停止状态。
在上述燃料电池系统中，上述控制装置可以构成为在判定为任一个上述第一单电池处于燃料缺乏状态的情况下，对于上述第一燃料电池执行上述消除处理且将上述第二燃料电池的发电控制为停止状态，进而对于上述第二燃料电池执行在上述第二燃料电池的发电开始前将成为燃料缺乏状态的因素消除的前处理。
在上述燃料电池系统中，上述控制装置可以构成为在判定为任一个上述第一单电池处于燃料缺乏状态且与上述第二燃料电池的电压相关的电压参数表示为处于发电状态的上述第二燃料电池的电压小于阈值的情况下，对于上述第一燃料电池执行上述消除处理且将上述第二燃料电池的发电控制为停止状态。
在上述燃料电池系统中，上述控制装置可以构成为在判定为任一个上述第一单电池处于燃料缺乏状态且与上述第二燃料电池的温度相关的温度参数表示为处于发电状态的上述第二燃料电池的温度为阈值以下的情况下，对于上述第一燃料电池执行上述消除处理且将上述第二燃料电池的发电控制为停止状态。
在上述燃料电池系统中，上述控制装置可以构成为在对上述第一燃料电池以及第二燃料电池的至少一方存在发电开始请求的情况下，对于上述第一燃料电池在发电状态下执行上述判定处理。
在上述燃料电池系统中，上述控制装置可以构成为当在对上述第一燃料电池以及第二燃料电池的至少一方存在发电开始请求时与外部空气温度相关的外部空气温度参数表示为外部空气温度是阈值以下的情况下，对于上述第一燃料电池在发电状态下执行上述判定处理。
在上述燃料电池系统中，上述控制装置可以构成为在判定为任一个上述第一单电池处于燃料缺乏状态且向上述第一燃料电池以及第二燃料电池的总计的请求输出小于阈值的情况下，对于上述第一燃料电池执行上述消除处理且将上述第二燃料电池的发电控制为停止状态。
本发明能够提供既削减制造成本又抑制输出性能降低的燃料电池系统。
附图说明
以下，参照附图对本发明的示例性实施例的特征、优点、技术及工业重要性进行说明，在附图中相同的附图标记表示相同的构成要素，其中：
图1是被搭载于车辆的燃料电池系统的结构图。
图2A是电压传感器的说明图。
图2B是电压传感器的其他说明图。
图3是表示本实施例的燃料缺乏判定控制的一个例子的流程图。
图4是表示燃料缺乏判定控制的第一变形例的流程图。
图5是表示燃料缺乏判定控制的第二变形例的流程图。
图6是表示燃料缺乏判定控制的第三变形例的流程图。
图7A是电压传感器的第一变形例的说明图。
图7B是电压传感器的第一变形例的其他说明图。
图8A是电压传感器的第二变形例的说明图。
图8B是电压传感器的第二变形例的其他说明图。
具体实施方式
燃料电池系统的简要结构
图1是被搭载于车辆的燃料电池系统1的结构图。燃料电池系统1包括ECU(Electronic Control Unit)3(控制装置)、燃料电池(以下称为FC)4a(第一燃料电池)及燃料电池4b(第二燃料电池)、二次电池(以下称为BAT)8a及8b、氧化剂气体供给系统10a及10b、燃料气体供给系统20a及20b、电力控制系统30a及30b、以及冷却系统40a及40b。另外，车辆具备行驶用的马达50、车轮5、加速器开度传感器6、点火开关7以及外部气温传感器9。
FC4a以及4b是接受燃料气体和氧化剂气体的供给来进行发电的燃料电池。FC4a以及4b分别层叠有多个固体高分子电解质型的单电池。在FC4a以及4b内分别形成有供氧化剂气体流动的阴极流路4aC以及4bC和供燃料气体流动的阳极流路4aA以及4bA。单电池是包括膜电极接合体和夹持该膜电极接合体的一对隔板的构成燃料电池的最小单位。阳极流路4aA包括贯通了多个单电池的隔板的阳极入口歧管以及阳极出口歧管、和被配置在设置于各单电池的膜电极接合体的阳极侧的隔板与膜电极接合体之间的空间。膜电极接合体包括电解质膜和分别形成于电解质膜的两面的催化剂层。阴极流路4aC包括贯通了多个单电池的隔板的阴极入口歧管以及阴极出口歧管、和被配置在设置于各单电池的膜电极接合体的阴极侧的隔板与膜电极接合体之间的空间。在本实施例中，FC4a以及4b为相同的燃料电池，但并不限定于此。FC4a以及4b分别是第一燃料电池以及第二燃料电池的一个例子。
氧化剂气体供给系统10a以及10b分别将包含氧的空气作为氧化剂气体供给至FC4a以及4b。具体而言，氧化剂气体供给系统10a以及10b分别包括供给管11a以及11b、排出管12a以及12b、旁通管13a以及13b、空气压缩机14a以及14b、旁通阀15a以及15b、中冷器16a以及16b以及背压阀17a以及17b。
供给管11a以及11b分别与FC4a以及4b的阴极入口歧管连接。排出管12a以及12b分别与FC4a以及4b的阴极出口歧管连接。旁通管13a将供给管11a以及排出管12a连通，同样，旁通管13b也将供给管11b以及排出管12b连通。旁通阀15a设置于供给管11a与旁通管13a的连接部分，同样，旁通阀15b设置于供给管11b与旁通管13b的连接部分。旁通阀15a切换供给管11a与旁通管13a的连通状态，同样，旁通阀15b切换供给管11b与旁通管13b的连通状态。空气压缩机14a、旁通阀15a以及中冷器16a从上游侧起依次配置于供给管11a上。背压阀17a配置于排出管12a上的比排出管12a与旁通管13a的连接部分靠上游侧的位置。同样，空气压缩机14b、旁通阀15b以及中冷器16b从上游侧起依次配置于供给管11b上。背压阀17b配置于排出管12b上的比排出管12b与旁通管13b的连接部分靠上游侧的位置。
空气压缩机14a以及14b分别将包含氧的空气作为氧化剂气体经由供给管11a以及11b供给至FC4a以及4b。供给至FC4a以及4b的氧化剂气体在FC4a以及4b内通过与燃料气体的化学反应而产生电之后分别经由排出管12a以及12b被排出。中冷器16a以及16b分别对供给至FC4a以及4b的氧化剂气体进行冷却。背压阀17a以及17b分别对FC4a以及4b的阴极侧的背压进行调整。
燃料气体供给系统20a以及20b分别将氢气作为燃料气体供给至FC4a以及4b。具体而言，燃料气体供给系统20a以及20b分别包括罐20Ta以及20Tb、供给管21a以及21b、排出管22a以及22b、压力传感器Pa以及Pb、循环管23a以及23b、罐阀24a以及24b、调压阀25a以及25b、喷射器(以下称为INJ)26a以及26b、气液分离器27a以及27b、排水阀28a以及28b、以及氢循环泵(以下称为HP)29a以及29b。
罐20Ta与FC4a的阳极入口歧管通过供给管21a连接。同样，罐20Tb与FC4b的阳极入口歧管通过供给管21b连接。在罐20Ta以及20Tb中存积有作为燃料气体的氢气。排出管22a以及22b的一端分别与FC4a以及4b的阳极出口歧管连接，排出管22a以及22b的另一端分别与氧化剂气体供给系统10a以及10b的排出管12a以及12b连接。循环管23a以及23b分别将气液分离器27a以及27b与供给管21a以及21b连通。罐阀24a、调压阀25a以及INJ26a从供给管21a的上游侧起依次配置。在罐阀24a打开的状态下，调整调压阀25a的开度，INJ26a喷射燃料气体。由此，向FC4a供给燃料气体。罐阀24a、调压阀25a以及INJ26a的驱动由ECU3控制。罐阀24b、调压阀25b以及INJ26b也同样。
在排出管22a中从上游侧起依次配置有压力传感器Pa、气液分离器27a以及排水阀28a。压力传感器Pa设置于FC4a的阳极出口歧管附近，对FC4a的阳极流路的出口侧处的压力进行检测。气液分离器27a从由FC4a排出的燃料气体分离水分并进行存积。存积于气液分离器27a的水因排水阀28a打开而经由排出管22a以及12a向燃料电池系统1的外部排出。排水阀28a的驱动由ECU3控制。关于压力传感器Pb也同样，设置于FC4b的阳极出口歧管附近，对FC4b的阳极流路的出口侧处的压力进行检测。气液分离器27b以及排水阀28b也与气液分离器27a以及排水阀28a同样。
循环管23a是用于使燃料气体向FC4a回流的配管，上游侧的端部与气液分离器27a连接，并配置有HP29a。从FC4a排出的燃料气体被HP29a适度地加压并向供给管21a引导。HP29a的驱动由ECU3控制。关于循环管23b以及HP29b也同样。
冷却系统40a以及40b分别通过使冷却水经过规定的路径循环来冷却FC4a以及4b。冷却系统40a以及40b分别包括供给管41a以及41b、排出管42a以及42b、旁通管43a以及43b、散热器44a以及44b、旁通阀45a以及45b、水泵(以下称为WP)46a以及46b、以及温度传感器Ta以及Tb。
供给管41a与FC4a的冷却水入口歧管连接。排出管42a与FC4a的冷却水出口歧管连接。旁通管43a将供给管41a以及排出管42a连通。旁通阀45a设置于供给管41a与旁通管43a的连接部分。旁通阀45a切换供给管41a与旁通管43a的连通状态。散热器44a与供给管41a和排出管42a连接。旁通阀45a以及WP46a从上游侧起依次配置于供给管41a上。WP46a使作为制冷剂的冷却水经由供给管41a以及排出管42a在FC4a与散热器44a之间循环。散热器44a通过将从FC4a排出的冷却水与外部空气热交换来进行冷却。旁通阀45a以及WP46a的驱动由ECU3控制。温度传感器Ta设置于排出管42a上，检测从FC4a排出的冷却水的温度，ECU3取得其检测结果。关于供给管41b、排出管42b、旁通管43b、散热器44b、旁通阀45b、WP46b、以及温度传感器Tb也同样。
电力控制系统30a以及30b分别包括燃料电池DC/DC转换器(以下称为FDC)32a以及32b、电池DC/DC转换器(以下称为BDC)34a以及34b、辅机逆变器(以下称为AINV)39a以及39b、电压传感器Va(第一电压检测装置)以及电压传感器Vb(第二电压检测装置)、以及电流传感器Aa以及Ab。另外，电力控制系统30a以及30b共用与马达50连接的马达逆变器(以下称为MINV)38。FDC32a以及32b分别调整来自FC4a以及4b的直流电力并输出至MINV38。BDC34a以及34b分别调整来自BAT8a以及8b的直流电力并输出至MINV38。FC4a以及4b的发电电力能够分别蓄电至BAT8a以及8b。MINV38将被输入的直流电力变换为三相交流电力而向马达50供给。马达50驱动车轮5来使车辆行驶。
FC4a以及BAT8a的电力能够经由AINV39a供给至马达50以外的负载装置。同样，FC4b以及BAT8b的电力能够经由AINV39b供给至负载装置。这里，负载装置包括FC4a以及4b用的辅机、和车辆用的辅机。FC4a以及4b用的辅机包括上述的空气压缩机14a以及14b、旁通阀15a以及15b、背压阀17a以及17b、罐阀24a以及24b、调压阀25a以及25b、INJ26a以及26b、排水阀28a以及28b、HP29a以及29b。车辆用的辅机例如包括空调装置、照明装置、危险警示灯等。
电流传感器Aa以及电压传感器Va被安装于FC4a，电流传感器Ab以及电压传感器Vb被安装于FC4b。电流传感器Aa以及Ab分别检测FC4a以及4b的输出电流，ECU3取得其检测结果。电压传感器Va检测FC4a的每一个单电池的电压，ECU3取得其检测结果。电压传感器Vb检测FC4b整体的电压，ECU3取得其检测结果。电流传感器Aa以及电压传感器Va、电流传感器Ab以及电压传感器Vb分别为了控制FC4a以及4b的运转而被使用。例如，ECU3基于电流传感器Aa以及电压传感器Va来取得FC4a的电流电压特性，参照FC4a的电流电压特性而以FC4a的实际的输出与对FC4a的请求输出一致的方式设定FC4a的目标电流值，通过控制FDC32a来将FC4a的引出电流值控制为目标电流值。此外，电压传感器Va检测FC4a的每一个单电池的电压，但ECU3通过将各单电池的电压相加来计算FC4a整体的电压，并基于此来取得FC4a的电流电压特性。同样，ECU3基于电流传感器Ab以及电压传感器Vb来根据FC4b的输出电流与输出电压的关系取得FC4b的电流电压特性，参照FC4b的电流电压特性而以FC4b的实际的输出与对FC4b的请求输出一致的方式设定FC4b的目标电流值，通过控制FDC32b来将FC4b的引出电流值控制为目标电流值。这样，ECU3基于电压传感器Va以及Vb的检测结果来分别控制FC4a以及4b。电压传感器Va以及Vb分别是第一电压检测装置以及第二电压检测装置的一个例子，详细内容将后述。
ECU3包括CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(RandomAccess Memory)。ECU3电连接着加速器开度传感器6、点火开关7、外部气温传感器9、空气压缩机14a以及14b、旁通阀15a以及15b、背压阀17a以及17b、罐阀24a以及24b、调压阀25a以及25b、INJ26a以及26b、排水阀28a以及28b、FDC32a以及32b、以及BDC34a以及34b。ECU3基于加速器开度传感器6的检测值、上述的车辆用的辅机以及FC4a以及4b用的辅机的驱动状态、BAT8a以及8b的蓄电电力等来计算向FC4a以及4b整体的请求输出P。另外，ECU3根据请求输出P来控制FC4a以及4b用的辅机等，控制FC4a以及4b的总计发电电力。其中，请求输出P是向由多个燃料电池构成的燃料电池单元请求的输出，不包括向BAT8a以及8b等燃料电池以外请求的输出。
电压传感器Va以及Vb
图2A以及图2B是电压传感器Va以及Vb的说明图。首先对FC4a以及4b进行说明。FC4a具有多个单电池4a2(第一单电池)层叠而成的层叠体4a1。在层叠体4a1的一端，从层叠体4a1侧起依次层叠有未图示的接线板(terminal plate)、绝缘体(insulator)、端板，在另一端也同样，从层叠体4a1侧起依次层叠有接线板、绝缘体、端板，FC4a包括这些部件。同样，FC4b具有多个单电池4b2(第二单电池)层叠而成的层叠体4b1，还具有两个接线板、两个绝缘体以及两个端板。单电池4a2与单电池4b2相同。另外，单电池4a2的总计层叠个数也与单电池4b2相同。
电压传感器Va针对FC4a的全部的单电池4a2按每一个来检测电压。即，电压传感器Va的检测通道数与单电池4a2的总计层叠个数一致。与此相对，电压传感器Vb检测层叠体4b1整体、即FC4b整体的电压。因此，电压传感器Vb的检测通道数为1。这样，由于电压传感器Vb的检测通道数比电压传感器Va的检测通道数少，所以电压传感器Vb的制造成本比电压传感器Va的制造成本低。因此，与对于FC4b也和FC4a同样地设置检测每一个单电池4b2的电压的电压传感器的情况相比，本实施例的燃料电池系统1的制造成本减少。
燃料缺乏状态
接下来，对燃料缺乏状态进行说明。例如，存在即便从INJ26a向FC4a供给燃料气体也成为向任一个单电池4a2无法充分供给燃料气体的燃料缺乏状态的可能性。例如，在因发电反应而产生的液态水滞留在阳极流路4aA内而导致燃料气体无法充分供给至一部分单电池4a2的至少一部分发电区域的情况下，成为燃料缺乏状态。另外，例如在下述情况下该单电池4a2也成为燃料缺乏状态：在燃料电池系统1的停止中外部空气温降低而导致残留在FC4a的阳极流路4aA内的液态水结冰，即便是燃料电池系统1启动后，燃料气体也因结成的冰而无法充分供给至一部分单电池4a2的至少一部分发电区域。成为燃料缺乏状态的单电池4a2的电压比本来预定的电压降低，发电效率降低。并且，若燃料缺乏状态持续，则该单电池4a2的担载阳极催化剂的碳、担载阴极催化剂的碳被氧化腐蚀而导致阳极催化剂以及阴极催化剂溶出，存在发电性能降低的可能性。这里，在向单电池4a2供给的氧化剂气体缺乏的情况下，发电性能仅暂时降低，但若如上述那样燃料气体缺乏，则由于存在以后的发电性能永久性降低的担忧，所以需要比氧化剂不足更恰当地检测并消除该状态。针对FC4b的单电池4b2也考虑因同样的原理而成为燃料缺乏状态的情况，可能产生同样的问题。
因此，例如在FC4a的任一个单电池4a2存在成为燃料缺乏状态的可能性的情况下，考虑对于FC4a执行用于消除燃料缺乏状态的消除处理。关于消除处理的详细内容将后述。这里，在本实施例中，ECU3一边参照电压传感器Va的检测结果一边对是否在FC4a的任一个单电池4a2产生了燃料缺乏进行判定，对于FC4a执行消除处理。如上所述，由于安装于FC4a的电压传感器Va检测每一个单电池4a2的电压，所以ECU3能够高精度地对是否在任一个单电池4a2产生了燃料缺乏进行判定，另外，能够高精度地掌握消除处理执行中的每一个单电池4a2的电压的变化。例如在消除处理执行前大幅降低的单电池4a2的电压通过消除处理的执行而充分恢复的情况下，可认为不需要进一步持续消除处理而能够停止消除处理。另外，在通过消除处理的执行也无法观察到一部分单电池4a2的电压恢复的情况下，为了防止该单电池4a2的输出性能降低，还能够停止FC4a的发电本身。这样，能够参照单电池4a2的各电压高精度地对是否在任一个单电池4a2产生了燃料缺乏进行判定，能够基于消除处理执行中的单电池4a2的各电压来对于FC4a进行适当的措施。
同样，在FC4b的任一个单电池4b2存在成为燃料缺乏状态的可能性的情况下，可考虑一边参照电压传感器Vb的检测结果一边对于FC4b也执行消除处理。然而，由于安装于FC4b的电压传感器Vb检测FC4b整体的电压，所以ECU3难以掌握每一个单电池4b2的电压的变化。因此，即便想要一边参照电压传感器Vb的检测结果一边对FC4b的单电池4b2是否处于燃料缺乏状态进行判定，也存在ECU3无法准确判定的情况。例如，即使FC4b中的仅一个单电池成为燃料缺乏状态而该单电池4b2的电压降低，由于电压传感器Vb检测FC4b整体的电压，所以FC4b整体的电压的变化的比例也小。因此，难以对各单电池4b2的电压是因燃料缺乏以外的因素而大致均衡地稍微降低、还是仅一个单电池成为燃料缺乏状态而导致电压大幅降低进行判断。即，难以对是否在任一个单电池4b2产生了燃料缺乏高精度地进行判定。另外，即便一边参照电压传感器Vb的检测结果一边对于FC4b执行了消除处理，也无法对处于燃料缺乏状态的单电池4b2的电压是否恢复了进行判断，难以对于FC4b进行适当的措施。在本实施例中，当FC4a的单电池4a2以及FC4b的单电池4b2的至少任一个存在成为燃料缺乏状态的可能性的情况下，ECU3一边参照电压传感器Va的检测结果一边对于FC4a执行消除处理，但对于FC4b停止发电。
燃料缺乏消除控制
图3是表示本实施例的燃料缺乏消除控制的一个例子的流程图。本控制被反复执行。首先，ECU3对FC4a以及4b是否处于发电中进行判定(步骤S1)。例如，在电流传感器Aa以及Ab分别检测到的电流值为零以上的情况下，能够判定为FC4a以及4b都处于发电中。在步骤S1中为否的情况下，结束本控制。
当在步骤S1中为是的情况下，ECU3对向FC4a以及4b的请求输出P是否小于阈值P1进行判定(步骤S2)。阈值P1是仅通过FC4a的输出就能够满足的值。例如在车辆的行驶速度为低速的情况下、或在车辆暂时停车且加速踏板未被操作的情况下，请求输出P小于阈值P1。在步骤S2为否的情况下，结束本控制。
当在步骤S2中为是的情况下，ECU3参照电压传感器Va的检测结果来对单电池4a2的各电压中的最小值Vamin是否小于阈值α进行判定(步骤S3)。阈值α是能够视为单电池4a2处于燃料缺乏状态的电压值，是在发电中的FC4a正常运转状态下不会将单电池4a2的电压积极地控制为该电压值的比电压的下限值小的值。当在步骤S3的判定处理中为否的情况下，认为FC4a的任一个单电池4a2均不处于燃料缺乏状态，结束本控制。
阈值α例如为0.1V，但并不限定于此。阈值α例如只要为－0.2V以上小于0.2V即可，优选为0V以上小于0.15V。阈值α为－0.2V以上的理由是因为：若单电池4a2的电压为－0.2V以下，则单电池4a2的阳极催化剂的溶出大幅度加剧，存在此后的单电池4a2的输出性能降低的可能性。优选阈值α为0V以上的理由是因为：在处于燃料缺乏状态的单电池4a2的电压达到负电压之前，通过执行后述的消除燃料缺乏状态的消除处理能够抑制发电效率降低。阈值α小于0.2V的理由是因为：若设为比如上所述预先设定的单电池4a2的电压的控制范围的下限值大的值，则存在尽管处于正常状态但判定为单电池4a2的任一个处于燃料缺乏状态的可能性。优选阈值α小于0.15V的理由是因为：有时单电池4a2的任一个的电压也因燃料缺乏状态以外的因素(例如氧化剂气体的供给不足)而小于0.2V，另外，也存在液态水在阳极流路4aA内暂时滞留而导致任一个单电池4a2的电压降低由此暂时成为燃料缺乏状态但滞留的液态水因FC4a的运转状态的变化而立即被排出、燃料缺乏状态立即被消除这一情况。
当在步骤S3的判定处理中为是的情况下，ECU3认为存在FC4a的任一个单电池4a2已经处于燃料缺乏状态、FC4b的任一个单电池4b2达到燃料缺乏状态的可能性，对于FC4a在发电状态下执行消除燃料缺乏状态的消除处理(步骤S4)，对于FC4b停止发电(步骤S5)并且执行在FC4b的发电开始前消除成为燃料缺乏状态的因素的前处理(步骤S6)。通过对于FC4a执行消除处理、对于FC4b执行前处理，可抑制FC4a以及4b各自的单电池4a2以及4b2的输出性能降低。
这里，当在FC4a的任一个单电池4a2存在成为燃料缺乏状态的可能性的情况下，能够视为FC4b的任一个单电池4b2都存在成为燃料缺乏状态的可能性。这是因为如上所述，FC4a的任一个单电池4a2为燃料缺乏状态的原因是FC4a的阳极流路4aA内的液态水、冰，但这些液态水、冰的量取决于FC4a的周边的温度，并且FC4a以及4b被搭载于同一车辆，FC4a以及4b的周边的环境温度也大致相同的情况较多。因此，通过针对FC4a使发电持续并执行后述的消除处理，而针对FC4b停止发电，由此能够防止FC4b的任一个单电池4b2的电压的降低加剧而导致输出性能降低。
对于FC4a的消除处理
对于FC4a执行的消除燃料缺乏状态的消除处理包括促进液态水从FC4a排出的排水促进处理和使FC4a升温的升温处理。
对于FC4a的排水促进处理是通过促进滞留在阳极流路4aA内的液态水的排出来消除因阳极流路4aA内的液态水的滞留引起的燃料缺乏状态的处理。FC4a的排水促进处理例如是(aa)使INJ26a的开阀期间比通常运转状态增大的处理、(ba)使HP29a的旋转速度比通常运转状态增大的处理的至少一个。通过上述的(aa)的处理，从INJ26a喷射的燃料气体的压力增大，能够促进滞留在阳极流路4aA内的液态水的排出。其中，INJ26a实际上间歇地开阀，通过增大开阀期间相对于开阀期间与闭阀期间的总计亦即整体期间之比来实现上述(aa)的处理。另外，通过上述的(ba)的处理，在阳极流路4aA循环的燃料气体的压力也增大而能够促进液态水从阳极流路4aA内的排出。此外，可以执行上述的(aa)以及(ba)双方。
对于FC4a的升温处理是通过使FC4a升温来促进滞留在阳极流路4aA内的液态水的蒸发或者通过促进存在于阳极流路4aA内的冰的溶融来消除燃料缺乏状态的处理。FC4a的升温处理例如是(ca)使向FC4a供给的氧化剂气体的化学计量比比通常运转状态降低来使FC4a的发电效率降低的处理、(da)使WP46a的旋转速度比通常运转状态降低或者停止来使在FC4a循环的冷却水的流量降低或者停止的处理、(ea)通过控制旁通阀45a的开度来使在散热器44a流动的冷却水的流量比通常运转状态降低的处理的至少一个。通过上述的(ca)的处理，FC4a的发热量增大而能够使FC4a升温。其中，“化学计量比”表示所供给的反应气体量相对于基于被请求的发电量的理论上的反应气体量之比。另外，通过(da)的处理，FC4a的冷却效率降低而能够使FC4a升温。通过(ea)的处理，能够使冷却水的温度上升，能够使FC4a升温。此外，可以同时执行上述的(ca)、(da)、以及(ea)中的2个以上处理。
例如在外部空气温为0℃以上且从燃料电池系统1启动起经过规定时间后的情况下，认为燃料缺乏的原因在于滞留在阳极流路4aA内的液态水，上述的消除处理可以执行排水促进处理。另外，在外部空气温度为0℃以下且从燃料电池系统1启动起经过规定时间前时，认为燃料缺乏的原因在于位于阳极流路4aA内的冰，可以执行升温处理。另外，可以同时执行上述的排水促进处理与升温处理。这是因为例如在阳极流路4aA内存在冰的情况下，通过升温处理能够促进冰的溶融，通过排水促进处理能够促进冰溶融而增加的液态水的排出。
对于FC4b的前处理
关于在FC4b的发电开始前消除成为燃料缺乏状态的因素的前处理也是促进液态水从FC4b排出的排水促进处理和使FC4b升温的升温处理，但任一个处理都在FC4b为发电停止状态下执行。
FC4b的排水促进处理是通过促进滞留在阳极流路4bA内的液态水的排出来在发电开始前预先消除因阳极流路4bA内的液态水的滞留引起的燃料缺乏状态的处理。FC4b的排水促进处理例如是(ab)在FC4b的发电停止状态下使INJ26b驱动的处理、(bb)在FC4b的发电停止状态下使HP29b驱动的处理的至少一个。通过上述的(ab)的处理，能够利用从INJ26b喷射的燃料气体的压力使阳极流路4bA内的燃料气体的压力上升来促进滞留在阳极流路4bA内的液态水的排出。另外，通过上述的(bb)的处理，也能够使在阳极流路4bA循环的燃料气体的压力上升来促进液态水从阳极流路4bA内的排出。此外，可以执行上述的(ab)以及(bb)双方。
对于FC4b的升温处理是通过使发电停止中的FC4b升温来促进滞留在阳极流路4bA内的液态水的蒸发或者通过促进存在于阳极流路4bA内的冰的溶融来消除燃料缺乏状态的处理。处于发电停止中的FC4b的升温处理例如是(cb)利用FC4a的发热来将FC4b升温的处理与(db)使用加热器来加热FC4b的处理的至少一个。
通过上述的(cb)的处理，能够有效利用FC4a的发热来使发电停止中的FC4b的温度上升，例如使FC4b的阳极流路4bA内的冷凝水减少，或者促进阳极流路4bA内的冰的溶融。其中，在上述的(cb)的处理中，例如优选将FC4a和FC4b两者配置在接近至FC4b能够通过FC4a的发热而升温的程度的位置，例如FC4a以及4b各自的层叠体4a1以及4b1可以被收纳于共通的壳体内。在(cb)的处理中，并不限定于上述那样的例子。例如供从FC4a排出的氧化剂气体、燃料气体以及冷却水分别流动的排出管12a、22a以及42a的至少一个可以被设置为包围FC4b。由此，能够借助从FC4a排出的氧化剂气体、燃料气体以及冷却水的至少任一个将FC4a的热传递至FC4b。此外，在作为前处理而仅执行(cb)的处理的情况下，对于FC4b不需要特别的处理，FC4a的发电持续与对于FC4b的前处理相当。
通过上述的(db)的处理，能够尽早使发电停止中的FC4b升温至高温而尽早消除FC4b中的燃料缺乏状态的原因。为了执行上述的(db)的处理而需要预先设置能够加热FC4b的层叠体4b1的加热器。
前处理与上述的消除处理同样，在外部空气温为冰点下以上且从燃料电池系统1启动起经过规定时间后的情况下，认为燃料缺乏的原因在于滞留在阳极流路4bA内的液态水，可以执行排水促进处理。另外，在外部空气温度为冰点下以下且从燃料电池系统1启动起经过规定时间前时，认为燃料缺乏的原因在于位于阳极流路4bA内的冰，可以执行升温处理。另外，可以同时执行上述的排水促进处理与升温处理。
返回到图3的流程图，ECU3对最小值Vamin是否大于阈值β进行判定(步骤S7)。阈值β是大于阈值α的值，被设定为比消除了燃料缺乏状态的单电池4a2能够取到的电压值的最小值高规定的富余量的电压值。阈值β例如为0.2V，但并不限定于此。
当在步骤S7中为是的情况下，ECU3视为在FC4a中消除了燃料缺乏状态而停止消除处理(步骤S8)。接下来，ECU3判定从对于FC4b开始前处理的执行起是否经过规定期间(步骤S9)。这里，规定期间被设定为从开始前处理起至关于FC4b的任一个单电池4b2均充分消除燃料缺乏的因素为止所需的期间。当在步骤S9中为否的情况下，再次执行步骤S9，当在步骤S9中为是的情况下，ECU3停止前处理(步骤S10)。此外，在前处理仅为上述的(cb)的处理的情况下，可以不执行步骤S9以及S10的处理。
当在步骤S7中为否的情况下，ECU3对最小值Vamin是否小于阈值γ进行判定(步骤S11)。阈值γ是比阈值α小的值，被设定为存在单电池4a2的负电压加剧而导致单电池4a2的输出性能的降低大幅加剧的可能性的电压值。阈值γ例如为－0.2V，但并不限定于此。当在步骤S11中为否的情况下，再次执行步骤S7的处理。即，当在步骤S7以及S11中为否的情况下，继续上述的前处理以及消除处理。
当在步骤S11中为是的情况下，为了防止单电池4a2的输出性能降低，ECU3对于FC4a停止消除处理(步骤S12)，并且停止发电(步骤S13)，进而前处理也停止(步骤S10)。当在步骤S11中为是的情况下，也存在在FC4a等产生了某些异常的可能性，由于FC4b也存在同样的可能性，所以停止FC4a的发电，并且停止对于FC4b的前处理。此外，该情况下，可以利用BAT8a以及8b的电力来使车辆退避行驶，通过使设置于车厢内的警告灯点亮等来向驾驶员催促车辆的检查、修理。
如以上那样，ECU3能够参照安装于FC4a的电压传感器Va的检测结果来高精度地对FC4a的任一个单电池4a2是否处于燃料缺乏状态进行判定(步骤S3)。另外，参照电压传感器Va的检测结果来决定对于FC4a执行的消除处理的停止的可否(步骤S4、S7、S8、S11、S12)。即，能够基于消除处理执行中的单电池4a2的各电压来对于此后的FC4a采取适当的措施。
另外，如上所述，由于安装于FC4b的电压传感器Vb的制造成本比安装于FC4a的电压传感器Va低，所以燃料电池系统1的制造成本减少。并且，由于安装了对FC4b的整体的电压进行检测的电压传感器Vb的FC4b如上所述停止发电，所以至少在发电停止中能够抑制任一个单电池4b2成为负电压而导致输出性能降低。综上所述，燃料电池系统1能够既减少制造成本又抑制输出性能的降低。
在上述实施例中，当请求输出P小于阈值P1的情况下(在步骤S2中为是)，对于FC4a执行消除处理(步骤S4)，对于FC4b停止发电，并且执行前处理(步骤S5以及S6)。因此，能够既满足请求输出P，又抑制FC4a以及4b的输出性能的降低。此外，也可以不执行步骤S2的处理。该情况下，可以通过FC4a的输出与BAT8a以及8b的至少一方的输出的总计来满足请求输出P。
在上述实施例中，参照电压传感器Va的检测结果来对于FC4a决定消除处理的要否以及停止的可否，但并不局限于此，也可以参照电压传感器Va的检测结果来控制消除处理本身的内容。例如，可以以最小值Vamin越小则为了消除成为FC4a的燃料缺乏状态的原因而消耗的能量越增大的方式执行消除处理。由于最小值Vamin越小，则该单电池4a2的电压成为负电压而导致输出性能降低的可能性越高，所以能够尽快从FC4a消除成为燃料缺乏状态的原因而防止单电池4a2的输出性能降低。例如，可以以最小值Vamin越小则越促进从FC4a的阳极流路4aA排水的方式来使INJ26a的开阀期间、HP29a的旋转速度增大。另外，可以以最小值Vamin越小则阳极流路4aA内的冰越提前溶融的方式将FC4b的目标升温温度设定得高。另外，可以最小值Vamin越小则同时执行上述的(aa)～(ea)中的越多的处理。
另外，可以以消除处理执行中的最小值Vamin为上述的阈值β以下且阈值γ以上的期间、即在步骤S7以及S11中反复判定为否的期间越长期化、则为了消除成为FC4a的燃料缺乏状态的原因而消耗的能量越增大的方式执行消除处理。例如，上述的期间越长期化，则可以使INJ26a的开阀期间、HP29a的旋转速度越增大，可以同时执行上述的(aa)～(ea)中的越多的处理。
另外，关于前处理，也可以参照电压传感器Va的检测结果来控制前处理本身的内容。例如，可以以最小值Vamin越小则为了消除成为FC4b的燃料缺乏状态的因素而消耗的能量越增大的方式执行前处理。例如，可以以最小值Vamin越小则越促进从FC4b的阳极流路4bA排水的方式使INJ26b的开阀期间、HP29b的旋转速度增大。
在上述实施例中，能够在步骤S7或者S11中判定为是之后停止对于FC4b的前处理(步骤S10)，但并不限定于此。例如，可以在从开始前处理起经过了规定期间的情况下，无论步骤S7以及S11的判定结果如何均停止前处理。
燃料缺乏消除控制的第一变形例
图4是表示燃料缺乏消除控制的第一变形例的流程图。对与上述的实施例的控制相同的处理标注相同的附图标记，由此省略重复的说明。
在第一变形例中，ECU3在上述的步骤S4与步骤S5之间对由安装于FC4b的电压传感器Vb检测出的电压值Vb1是否小于阈值δ进行判定(步骤S5a)。电压值Vb1是与FC4b的电压相关的电压参数的一个例子。阈值δ是根据FC4b的输出电流而设定的值，FC4b的输出电流越大，则阈值δ被设定为越小的值。这是因为FC4b的输出电流越大则输出电压越降低。另外，阈值δ被设定为比在任一个单电池4b2均未产生燃料缺乏状态的正常状态下与FC4b的输出电流对应的FC4b的输出电压低的值。
当在步骤S5a中为是的情况下，FC4b的电压的降低程度大，该情况下，在FC4b的至少任一个单电池4b2存在处于燃料缺乏状态的可能性，停止FC4b的发电并执行前处理(步骤S5以及S6)。当在步骤S5a中为否的情况下，不执行步骤S5以及S6，FC4b继续发电。
另外，在第一变形例中，ECU3在上述的步骤S8与S9之间对是否处于前处理执行中进行判定(步骤S9a)。当在步骤S9a中为否的情况下，本控制结束，当在步骤S9a中为是的情况下，执行步骤S9、S10的处理。另外，ECU3在上述的步骤S13的处理的执行后对是否处于前处理执行中进行判定(步骤S13a)。当在步骤S13a中为否的情况下，本控制结束，当在步骤S13a中为是的情况下，执行步骤S10的处理。
上述的阈值δ也可以是固定值。例如阈值δ可以被设定为比在任一个单电池4b2均未产生燃料缺乏状态的正常状态下FC4b的输出电流成为规定值以下时所能够取到的输出电压的最小值小的值。该情况下，在FC4b的输出电流成为规定值以下时，对电压传感器Vb的电压值Vb1是否小于阈值δ进行判定。
在步骤S5a中，例如当在FC4b设置有例如按多个来检测电压的电压传感器的情况下，当电压传感器所检测出的多个检测值中的任一个小于阈值的情况下，可以判定为表示FC4b的电压小于阈值δ这一情况。另外，例如当在FC4b设置有例如按多个来检测电压的电压传感器的情况下，当电压传感器检测出的多个检测值的平均值小于阈值的情况下，可以判定为表示FC4b的电压小于阈值δ这一情况。另外，在电压值Vb1的倒数为规定的阈值以上的情况下，可以判定为表示FC4b的电压小于阈值δ这一情况。这样，电压传感器检测出的多个检测值、其平均值、电压值Vb1的倒数等也是与FC4b的电压相关的电压参数的一个例子。
燃料缺乏消除控制的第二变形例
图5是表示燃料缺乏消除控制的第二变形例的流程图。在第二变形例中，ECU3对由检测FC4b的冷却水的温度的温度传感器Tb检测出的温度Tb1是否为阈值Tα以下进行判定(步骤S5b)来代替上述的步骤S5a。温度Tb1是与FC4b的温度相关的温度参数的一个例子。阈值Tα例如为30℃。这是因为可认为若温度Tb1是作为阈值Tα的30℃以下，则在FC4b的阳极流路4bA内容易产生冷凝水。另外，阈值Tα例如也可以为0℃。这是因为可认为若是0℃以下，则在FC4b的阳极流路4bA内存在冰。
在第二变形例中，检测FC4b的冷却水的温度作为FC4b的温度，但并不局限于此，也可以使用直接检测FC4b的温度的温度传感器，还可以使用被配置在未与FC4b直接接触但能够充分传导FC4b的温度的FC4b的附近的温度传感器。另外，也可以使用检测外部空气温度而非FC4b的温度的外部气温传感器9的温度。这是因为可认为外部空气温度越低则FC4b的温度也越低。因此，在步骤S5b中，当由这些温度传感器检测出的温度为阈值以下的情况下，可以判定为表示FC4b的温度为阈值Tα以下。另外，在温度Tb1的倒数为规定的阈值以上的情况下，可以判定为表示FC4b的温度为阈值Tα以下。如上述那样检测出的温度、温度Tb1的倒数等也是与FC4b的温度相关的温度参数的一个例子。
此外，可以仅在执行上述的步骤S5a以及S5b双方的处理且该处理全部为是的情况下，执行步骤S5以及S6的处理。由此，是否存在单电池4a2以及4b2的至少任一个成为燃料缺乏状态的可能性的判定精度提高。
燃料缺乏消除控制的第三变形例
图6是表示燃料缺乏消除控制的第三变形例的流程图。ECU3判定对于FC4a以及4b是否存在发电开始请求(步骤S1a)。具体而言，对于FC4a以及4b双方存在发电开始请求的情况是在FC4a以及4b双方均停止发电的状态下对于FC4a以及4b双方存在发电开始请求的情况。例如，在点火开关7刚刚从断开切换为接通之后，FC4a以及4b处于发电停止状态，对于FC4a以及4b请求发电的开始。另外，例如在车辆处于暂时停止中的情况下将FC4a以及4b双方的发电暂时停止的系统中，当在该状态下加速踏板被操作而存在车辆的起步请求的情况下，对于FC4a以及4b请求发电的开始。当在步骤S1a中为否的情况下，本控制结束。
当在步骤S1a中为是的情况下，ECU3对外部气温传感器9的温度Tout是否为阈值Tβ以下进行判定(步骤S2a)。温度Tout是与外部空气温度相关的外部空气温度参数的一个例子。阈值Tβ例如为0℃，但并不限定于此。当在步骤S2a中为否的情况下，ECU3开始FC4a以及4b的发电(步骤S3－1)。当在步骤S2a中为是的情况下，ECU3仅开始FC4a的发电(步骤S3－2)，并且参照电压传感器Va的检测结果对单电池4a2的各电压中的最小值Vamin是否小于阈值α进行判定(步骤S3)。当在步骤S3中为是的情况下，执行消除处理(步骤S4)，并且对于处于发电停止状态的FC4b执行前处理(步骤S6)。当在步骤S2a中为是的情况下，由于存在液态水在FC4a以及4b各自的阳极流路4aA以及4bA内结冰的可能性，所以通过在这种情况下执行步骤S3－2以及S3，能够高精度地对FC4a的任一个单电池4a2是否处于燃料缺乏状态进行判定。此外，当在步骤S3中为否的情况下，可认为FC4a以及4b均处于燃料缺乏状态的可能性低而执行步骤S3－1。另外，在第三变形例的消除处理以及前处理中，分别采用上述的升温处理。
此外，在第三变形例中，与图3所示的本实施例不同，在步骤S4的处理的执行后不执行步骤S5的处理。这是因为在第三变形例中FC4b的发电已经处于停止状态。因此，尽管在步骤S1a中判定为是并针对FC4a以及4b存在发电开始请求也不开始FC4b的发电意味着“将FC4b的发电控制为停止状态”。
当在步骤S7中为是的情况下，若停止对于FC4a的消除处理(步骤S8)，则ECU3对由温度传感器Tb检测出的温度Tb1是否大于阈值Tγ进行判定(步骤S9b)。阈值Tγ例如为0℃，但并不局限于此，也可以是比0℃稍高的温度。当在步骤S9b中为否的情况下，再次执行步骤S9b的处理。当在步骤S9b中为是的情况下，认为FC4b的阳极流路4bA内的冰溶融了而停止对于FC4b的前处理并开始发电(步骤S9以及S10)。此外，当在步骤S9b中为是的情况下，不立即开始FC4b的发电，可以在经过规定时间后开始发电。这是因为在FC4b的温度高于0℃之后，存在FC4b的阳极流路4bA内的冰溶融花费时间的情况。此外，在步骤S9b中，使用了检测FC4b的冷却水的温度的温度传感器Tb，但并不局限于此，例如也可以使用检测FC4b的温度或其周边温度的温度传感器。
当在步骤S11中为是的情况下，ECU3对于FC4a停止消除处理并停止发电(步骤S12以及S13)，对于FC4b停止前处理(步骤S14)。
如上所述，仅在步骤S2a以及S3中为是的情况下，FC4a先开始发电，当在步骤S2a以及S3的至少一方为否的情况下，FC4a以及4b一同开始发电。因此，能够将FC4a以及4b的累积发电时间之差抑制为最小限度，能够防止FC4a的累积发电时间比FC4b增大而导致随时间劣化加剧。
另外，阈值Tβ可以为10℃。这是因为该情况下，在外部空气温度为0℃以上且小于10℃的情况下，水分容易在FC4a以及4b的阳极流路4aA以及4bA内冷凝，因液态水的滞留而容易产生燃料缺乏。该情况下，作为消除处理以及前处理，执行上述的排水促进处理。另外，该情况下，可以不执行步骤S9b以及S9的处理，而再次取得外部空气温度Tout，在Tout为阈值Tβ以上的情况下开始FC4b的发电。
在第三变形例中，在步骤S2a中使用了由外部气温传感器9检测出的温度Tout，但并不局限于此，例如也可以使用由检测FC4a以及4b各自的冷却水的温度的温度传感器Ta以及Tb的至少一方检测出的温度。另外，也可以使用由直接检测FC4a以及4b的一方的温度的温度传感器或检测其周边温度的温度传感器检测出的温度。由于这些温度均与外部空气温度相关，所以是外部空气温度参数的一个例子。
另外，也可以无论这些温度如何，在对于FC4a以及4b存在发电开始请求的情况下一律对于FC4a开始发电并在最小值Vamin小于阈值时执行消除处理，对于FC4b执行前处理。这是因为一般温度在燃料电池的发电停止中比在发电中低，伴随着发电的开始容易在阳极流路内产生冷凝水。
在第三变形例中，以对于FC4a以及4b双方存在发电开始请求的情况为例进行了说明，但并不局限于此，在对FC4a以及4b的至少一方存在发电开始请求的情况下，也可以在FC4a处于发电状态下执行上述的步骤S3的判定处理。例如，当在FC4a以及4b双方处于发电停止状态下仅对FC4a存在发电开始请求的情况下，可以开始FC4a的发电并执行步骤S3的判定处理。在这种情况下执行了消除处理以及前处理之后，只要对于FC4b不存在发电请求则不需要开始FC4b的发电。另外，当在FC4a以及4b双方处于发电停止状态下仅对于FC4b存在发电开始请求的情况下，可以使FC4b保持发电停止状态不变，使FC4a而非FC4b发电并执行上述的步骤S3的判定处理。这是因为在即便使FC4b发电但通过安装于FC4b的电压传感器Vb也无法高精度地对FC4b的任一个单电池4b2是否处于燃料缺乏状态进行判定时，通过使FC4a而非FC4b发电并执行步骤S3的判定处理，能够参照电压传感器Va的检测结果对FC4a的任一个单电池4a2是否处于燃料缺乏状态进行判定。另外，在FC4a处于发电停止状态且FC4b处于发电状态下对FC4a存在发电开始请求的情况下，可以开始FC4a的发电并执行步骤S3的判定处理。该情况下，当在步骤S3中为是的情况下，可以停止FC4b的发电而执行前处理。另外，当在FC4a处于发电状态且FC4b处于发电停止状态下对FC4b存在发电开始请求的情况下，在开始FC4b的发电之前执行步骤S3的判定处理，当在步骤S3中为是的情况下，可以执行消除处理并且对于FC4b执行前处理。
在上述的步骤S3、S7以及S11中，参照电压传感器Va所检测的电压的最小值Vamin，但并不限定于此。例如，也可以对由电压传感器Va检测出的单电池4a2的各电压中的其降低速度最大的最大值是否为阈值以上进行判定。另外，也可以将多个单电池4a2的各电压的总计值除以单电池4a2的个数来计算每一个的电压的平均值，对从该平均值减去单电池4a2的各电压而得到的值中的最大值是否为阈值以上进行判定。在上述的判定中判定为是的情况表示为该单电池的电压的降低程度大，能够视为在任一个单电池4a2产生了燃料缺乏状态。另外，也可以将上述的方法组合。另外，可以根据上述的最大值的大小来控制消除处理本身的内容。例如，可以以上述的最大值越大则为了消除成为FC4a的燃料缺乏状态的原因而消耗的能量越增大的方式执行消除处理。例如，最大值越大，则可以使INJ26a的开阀期间、HP29a的旋转速度越增大，可以以阳极流路4aA内的冰尽早溶融的方式将FC4a的目标升温温度设定得越高，可以同时执行上述的(aa)～(ea)中的越多的处理。
电压传感器的第一变形例
图7A以及图7B分别是电压传感器的第一变形例的说明图。图7A以及图7B分别表示了电压传感器Vaa以及Vba的一部分。电压传感器Vaa针对FC4a的全部的单电池4a2按每两个检测电压。即，电压传感器Vaa的检测通道数是单电池4a2的总计层叠个数的二分之一。与此相对，电压传感器Vba针对全部的单电池4b2按每四个检测电压。因此，电压传感器Vba的检测通道数是单电池4b2的总计层叠个数的四分之一。在这种情况下，由于电压传感器Vba的检测通道数也比电压传感器Vaa的检测通道数少，所以电压传感器Vba的制造成本比电压传感器Vaa的制造成本低。因此，与对于FC4b也和FC4a同样地设置检测每两个单电池4b2的电压的电压传感器的情况相比，制造成本减少。
在上述的步骤S3、S7以及S11中，可以使用由电压传感器Vaa检测出的电压中的最小值，也可以根据由电压传感器Vaa检测到的电压计算每一个单电池4a2的电压并使用这些电压中的最小值。
电压传感器Vaa按每两个检测单电池4a2的电压，电压传感器Vba按每四个检测单电池4b2的电压，但并不局限于此，也可以是电压传感器Vaa检测每n个单电池4a2的电压，电压传感器Vba检测每m个单电池4b2的电压，m个比n个多。
电压传感器的第二变形例
图8A以及图8B分别是电压传感器的第二变形例的说明图。电压传感器Vab针对一部分单电池4a2按每一个检测电压，针对一部分单电池4a2按每两个检测电压。电压传感器Vbb针对一部分单电池4b2按每两个检测电压，针对一部分单电池4b2按每四个检测电压。该情况下，也只要电压传感器Vab在FC4a整体中检测每平均N个单电池4a2的电压、电压传感器Vbb检测FC4b整体的电压或者在FC4b整体中检测每平均M个单电池4b2的电压即可，M个比N个多。这是因为如果是该情况则电压传感器Vbb的制造成本比电压传感器Vab的制造成本低。
另外，在上述的情况下，例如在步骤S3、S7以及S11中可以根据电压传感器Vab的检测结果来计算每一个单电池4a2的电压，并使用该电压的最小值。在图4的步骤S5a中，可以使用由电压传感器Vbb检测出的电压值的总计值作为电压值Vb1，也可以根据检测出的电压计算每一个单电池4b2的电压的平均值，并使用该平均值作为电压值Vb1。
详细而言，电压传感器Vab针对配置于层叠体4a1的两端周边的单电池4a2按每一个检测电压，针对配置于层叠体4a1的中央部的单电池4a2按每两个检测电压。同样，电压传感器Vbb针对配置于层叠体4b1的两端周边的单电池4b2按每两个检测电压，针对配置于层叠体4b1的中央部的单电池4b2按每四个检测电压。这里，配置于层叠体4a1的两端部周边的单电池4a2比配置于层叠体4a1的中央部的单电池4a2容易产生燃料缺乏状态。这是因为层叠体4a1的两端部比中央部容易受到外部气温的影响而被冷却，在层叠体4a1的两端部周边的单电池4a2中容易发生冷凝水的产生、液态水的结冰。因此，在步骤S3、S7以及S11中，优选使用配置于层叠体4a1的两端周边的单电池4a2的电压中的最小值Vamin。这是因为由此针对容易成为燃料缺乏状态而导致电压降低的被配置于层叠体4a1的两端周边的单电池4a2能够高精度地检测电压的降低，并且与针对全部的单电池4a2按每一个对检测电压的情况相比，能够减少电压传感器Vab的制造成本。
例如，在FC4a具备100个以上单电池4a2的情况下，电压传感器Vab可以针对配置于层叠体4a1的一端的20个单电池4a2和配置于另一端的20个单电池4a2按每一个检测电压，针对除此以外的配置于层叠体4a1的中央部的单电池4a2按每两个检测电压。关于电压传感器Vbb，例如在FC4b也具备100个以上单电池4b2的情况下，电压传感器Vbb可以针对配置于层叠体4b1的一端的20个单电池4b2和配置于另一端的20个单电池4b2检测每两个的电压，针对除此以外的配置于层叠体4b1的中央部的单电池4b2检测每四个的电压。
在任意情况下，都只要安装于FC4a的电压传感器在FC4a整体中检测每平均N个单电池4a2的电压、且安装于FC4b的电压传感器检测FC4b整体的电压或者在FC4b整体中检测每平均M个单电池4b2的电压即可，其中，M个比N个多。
其中，上述的平均N个能够通过将单电池4a2的总计层叠个数除以安装于FC4a的电压传感器的检测通道数来计算。例如，设想FC4a的单电池4a2的总计层叠个数为100个，针对层叠体4a1的一端的20个和另一端的20个单电池4a2按每一个检测电压，针对剩余的60个单电池4a2按每两个检测电压的情况。由于总计层叠个数为100张，检测通道数为70，所以能够计算为100÷70≈1.4，该情况下，安装于FC4a的电压传感器按每平均约1.4个来检测单电池4a2的电压。
对于平均M个也同样，能够通过将单电池4b2的总计层叠个数除以安装于FC4b的电压传感器Vb的检测通道数来计算。例如，设想FC4b的单电池4b2的总计层叠个数为100个，针对层叠体4b1的一端的20个与另一端的20个单电池4b2按每两个检测电压，针对剩余的60个单电池4b2按每四个检测电压的情况。由于总计层叠个数为100个，电压传感器的检测通道数为35，所以能够计算为100÷35≈2.9，该情况下，安装于FC4b的电压传感器按每平均约2.9个来检测单电池4b2的电压。
其中，在FC4a的单电池4a2的总计层叠个数比FC4b的单电池4b2的总计层叠个数少的情况下，当如上所述安装于FC4a的电压传感器检测每平均N个单电池4a2的电压、安装于FC4b的电压传感器检测每平均M个单电池4b2的电压的情况下，也存在安装于FC4a的电压传感器的检测通道数小于安装于FC4b的电压传感器的检测通道数的情况。然而，即便是该情况，由于单电池4b2的对每一个FC4b安装的电压传感器的制造成本也比在FC4b中对每平均N个单电池4b2安装了电压传感器的情况下的电压传感器的制造成本便宜，所以通过采用这样的安装于FC4b的电压传感器，能够减少燃料电池系统的制造成本。
在上述的实施例以及变形例中，以具备两个FC4a以及4b的燃料电池系统1为例进行了说明，但燃料电池系统也可以具备3个以上燃料电池。在具备3个以上燃料电池的燃料电池系统中，例如可以参照分别安装于多个燃料电池的电压传感器中的检测每最少个数的单电池的电压的电压传感器的检测结果来针对安装有该电压传感器的燃料电池执行消除处理，并针对除此以外的燃料电池停止发电。
上述的燃料电池系统被搭载于车辆，但并不局限于此，也可以是固定式的燃料电池系统。另外，车辆不仅是汽车，也可以是两轮车、铁路车辆、船舶、航空器等。
以上对本发明的优选实施方式进行了详述，但本发明并不限定于上述特定的实施方式，在技术方案所记载的本发明的主旨范围内，能够进行各种变形/变更。

Claims (11)

1.一种燃料电池系统，包括：
第一燃料电池，被供给燃料气体以及氧化剂气体，通过将多个第一单电池层叠而成；
第二燃料电池，被供给燃料气体以及氧化剂气体，通过将多个第二单电池层叠而成；
第一电压检测装置，安装于所述第一燃料电池；
第二电压检测装置，安装于所述第二燃料电池；以及
控制装置，构成为控制所述第一燃料电池以及所述第二燃料电池的运转，
其中，
所述第一电压检测装置构成为检测每平均N个所述第一单电池的电压，
所述第二电压检测装置构成为检测所述第二燃料电池整体的电压或者每平均M个所述第二单电池的电压，所述M个比所述N个多，
所述控制装置构成为执行通过参照所述第一电压检测装置的检测结果来判定是否任一个所述第一单电池处于燃料缺乏状态的判定处理，当在所述判定处理中做出了肯定判定的情况下，对于所述第一燃料电池在发电状态下执行将燃料缺乏状态消除的消除处理且将所述第二燃料电池的发电控制为停止状态。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，
所述控制装置构成为一边参照所述第一电压检测装置的所述检测结果一边对于所述第一燃料电池继续进行执行中的所述消除处理。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其中，
所述控制装置构成为参照所述第一电压检测装置的所述检测结果来对通过所述消除处理的执行是否在任一个所述第一单电池中均消除了燃料缺乏状态进行判定。
4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其中，
所述控制装置构成为在判定为通过所述消除处理的执行而在任一个所述第一单电池中均消除了燃料缺乏状态的情况下停止所述消除处理。
5.根据权利要求3或4所述的燃料电池系统，其中，
所述控制装置构成为在判定为通过所述消除处理的执行而未在任一所述第一单电池中均消除了燃料缺乏状态的情况下将所述第一燃料电池的发电控制为停止状态。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的燃料电池系统，其中，
所述控制装置构成为在判定为任一个所述第一单电池处于燃料缺乏状态的情况下，对于所述第一燃料电池执行所述消除处理且将所述第二燃料电池的发电控制为停止状态，进而对于所述第二燃料电池执行在所述第二燃料电池的发电开始前将成为燃料缺乏状态的因素消除的前处理。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的燃料电池系统，其中，
所述控制装置构成为在判定为任一个所述第一单电池处于燃料缺乏状态且与所述第二燃料电池的电压相关的电压参数表示为处于发电状态的所述第二燃料电池的电压小于阈值的情况下，对于所述第一燃料电池执行所述消除处理且将所述第二燃料电池的发电控制为停止状态。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的燃料电池系统，其中，
所述控制装置构成为在判定为任一个所述第一单电池处于燃料缺乏状态且与所述第二燃料电池的温度相关的温度参数表示为处于发电状态的所述第二燃料电池的温度为阈值以下的情况下，对于所述第一燃料电池执行所述消除处理且将所述第二燃料电池的发电控制为停止状态。
9.根据权利要求1～6中任一项所述的燃料电池系统，其中，
所述控制装置构成为在对所述第一燃料电池以及第二燃料电池的至少一方存在发电开始请求的情况下，对于所述第一燃料电池在发电状态下执行所述判定处理。
10.根据权利要求1～6中任一项所述的燃料电池系统，其中，
所述控制装置构成为当对所述第一燃料电池以及第二燃料电池的至少一方存在发电开始请求时，在与外部空气温度相关的外部空气温度参数表示为外部空气温度是阈值以下的情况下，对于所述第一燃料电池在发电状态下执行所述判定处理。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的燃料电池系统，其中，
所述控制装置构成为在判定为任一个所述第一单电池处于燃料缺乏状态且对所述第一燃料电池以及第二燃料电池的总计请求输出小于阈值的情况下，对于所述第一燃料电池执行所述消除处理且将所述第二燃料电池的发电控制为停止状态。
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