CN112786932A - 燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

一种燃料电池系统包括：第一和第二燃料电池；第一和第二燃料气体供应装置，分别向第一和第二燃料电池供应燃料气体；第一和第二循环路径，将从第一和第二燃料电池排出的燃料气体分别循环到第一和第二燃料电池；连通路径，与第一和第二循环路径连通；打开/关闭装置，通过打开/关闭连通路径而使第一和第二循环路径彼此连通或断开；以及控制器，控制第一和第二燃料电池、第一和第二燃料气体供应装置以及打开/关闭装置，确定是否可能由于第一和第二燃料电池的发电而在第一和第二燃料电池中发生溢流，当确定可能发生溢流时，在维持燃料气体的供应的同时暂停第一和第二燃料电池中的一个的发电，并使打开/关闭装置将第一和第二循环路径彼此连通。

Description

燃料电池系统

技术领域

本公开内容涉及燃料电池系统。

背景技术

例如，存在一种燃料电池系统，该燃料电池系统包括例如在日本专利申请公开第2018-147727号中公开的将用于发电之后的燃料气体再循环到多个燃料电池堆的循环路径。

发明内容

例如，当通过发电而产生的大量的液态水聚集在循环路径中并且燃料气体的循环量相对于液态水的量不足时，难以使液态水流出。因此，可能发生液态水堵塞循环路径，由此导致燃料电池中的溢流。当发生溢流时，例如，载有催化剂的碳被液态水氧化并在燃料电池的电极处被洗脱，并且发电性能可能劣化。

通过增加供应给每个燃料电池堆的燃料气体的量，循环量增加，并且由此抑制了溢流的发生。然而，在将大于发电所需的供应量的燃料气体供应到每个燃料电池堆时，燃料气体被浪费，并且由此可能降低燃料经济性。

因此，本公开内容的目的是提供能够减少燃料气体的消耗并抑制溢流的发生的燃料电池系统。

上述目的通过燃料电池系统来实现，该燃料电池系统包括：第一燃料电池和第二燃料电池，各自使用燃料气体和氧化剂气体产生电力；第一燃料气体供应装置，其向第一燃料电池供应燃料气体；第二燃料气体供应装置，其向第二燃料电池供应燃料气体；第一循环路径，其将从第一燃料电池排出的燃料气体循环至第一燃料电池；第二循环路径，其将从第二燃料电池排出的燃料气体循环至第二燃料电池；连通路径，其与第一循环路径和第二循环路径连通；打开/关闭装置，其通过打开/关闭连通路径使得第一循环路径和第二循环路径彼此连通或彼此断开；以及控制器，其被配置成控制第一燃料电池和第二燃料电池、第一燃料气体供应装置和第二燃料气体供应装置以及打开/关闭装置，其中，控制器被配置成：确定是否存在由于第一燃料电池和第二燃料电池的发电而导致第一燃料电池和第二燃料电池中发生溢流的可能性，并且当确定存在在第一燃料电池和第二燃料中发生溢流的可能性时，在维持燃料气体的供应的同时暂停第一燃料电池和第二燃料电池中的一个燃料电池的发电，并使打开/关闭装置将第一循环路径和第二循环路径彼此连通。

在以上配置中，控制器确定是否存在由于第一燃料电池和第二燃料电池的发电而导致第一燃料电池和第二燃料电池中发生溢流的可能性，并且当确定存在在第一燃料电池和第二燃料电池中发生溢流的可能性时，在维持燃料气体的供应的同时暂停第一燃料电池和第二燃料电池中的一个燃料电池的发电，并使打开/关闭装置将第一循环路径和第二循环路径彼此连通。因此，燃料气体通过连通路径从第一燃料电池和第二燃料电池中的一个燃料电池的循环路径流到第一燃料电池和第二燃料电池中的另一个燃料电池的循环路径。因此，由于燃料气体的流量的增加，在第一燃料电池和第二燃料电池中的另一个燃料电池的循环路径中聚集的液态水被排出，并且抑制了第一燃料电池和第二燃料电池中的另一个燃料电池中溢流的发生。另外，由于第一燃料电池和第二燃料电池中的一个燃料电池的发电被暂停，所以没有产生液态水，并且抑制了溢流的发生。

另外，第一和第二燃料电池中的另一个燃料电池可以增加所生成的电力，使得当第一和第二循环路径彼此连通时，由于使用从第一和第二燃料电池中的一个燃料电池的循环路径通过连通路径流到第一和第二燃料电池中的另一个燃料电池的循环路径的燃料气体的第一和第二燃料电池中的一个燃料电池的发电的暂停而导致的所产生的电力的下降可以被补偿。因此，抑制了燃料气体在没有用于发电的情况下而被浪费。

在以上配置中，当第一燃料电池和第二燃料电池中的一个燃料电池的发电被暂停时，第一燃料电池和第二燃料电池中的另一个燃料电池使所产生的电力增加由于第一燃料电池和第二燃料电池中的一个燃料电池的发电的暂停而导致的所产生的电力的下降。

在以上配置中，燃料电池系统还可以包括：第一氧化剂气体供应装置，其向第一燃料电池供应氧化剂气体；以及第二氧化剂气体供应装置，其向第二燃料电池供应氧化剂气体，并且控制器可以被配置成：当确定存在在第一燃料电池和第二燃料电池中发生溢流的可能性时，使得第一氧化剂气体供应装置和第二氧化剂气体供应装置中的、向第一燃料电池和第二燃料电池中的另一个燃料电池供应氧化剂气体的氧化剂气体供应装置增加氧化剂气体的供应量。

在以上配置中，控制器可以被配置成：当确定存在在第一燃料电池和第二燃料电池中发生溢流的可能性时，使得第一氧化剂气体供应装置和第二氧化剂气体供应装置中的、向第一燃料电池和第二燃料电池中的一个燃料电池供应氧化剂气体的另一氧化剂气体供应装置减少氧化剂气体的供应，以暂停第一燃料电池和第二燃料电池中的一个燃料电池的发电。

在以上配置中，燃料电池系统还可以包括：第一氧化剂气体供应装置，其将氧化剂气体供应至第一燃料电池；以及第二氧化剂气体供应装置，其将氧化剂气体供应至第二燃料电池，控制器可以被配置成：当确定存在在第一燃料电池和第二燃料电池中发生溢流的可能性时，使得第一氧化剂气体供应装置和第二氧化剂气体供应装置中的、向第一燃料电池和第二燃料电池中的一个燃料电池供应氧化剂气体的氧化剂气体供应装置减少氧化剂气体的供应，以暂停第一燃料电池和第二燃料电池中的一个燃料电池的发电。

在以上配置中，燃料电池系统还可以包括：第一循环阀，其被设置在第一循环路径和连通路径彼此连接的部分的下游侧的第一循环路径中；以及第二循环阀，其被设置在第二循环路径和连通路径彼此连接的部分的下游侧的第二循环路径中，并且控制器可以被配置成：当使打开/关闭装置将第一循环路径和第二循环路径彼此连通时，关闭第一循环阀和第二循环阀中的、设置在第一燃料电池和第二燃料电池中的一个燃料电池的循环路径中的循环阀。

在以上配置中，控制器可以被配置成：当第一燃料电池所需的输出电流和第二燃料电池所需的输出电流小于阈值时，确定存在在第一燃料电池和第二燃料电池中发生溢流的可能性。

在以上配置中，燃料电池系统还可以包括：第一测量装置，其测量第一燃料电池的温度；以及第二测量装置，其测量第二燃料电池的温度，并且其中，控制器可以被配置成：当由第一测量装置测量的温度或由第二测量装置测量的温度等于或小于温度参考值时，确定存在在第一燃料电池和第二燃料电池中发生溢流的可能性。

在以上配置中，控制器可以被配置成根据第一燃料电池和第二燃料电池所需的输出电流来确定温度参考值。

在以上配置中，燃料电池系统还可以包括：第一检测装置，其检测流过第一燃料电池的燃料气体的压力损失；以及第二检测装置，其检测流过第二燃料电池的燃料气体的压力损失，并且控制器可以被配置成根据第一燃料电池所需的输出电流和第二燃料电池所需的输出电流来确定压力参考值，并且当由第一检测装置检测到的压力损失或由第二检测装置检测到的压力损失大于压力参考值时，确定存在在第一燃料电池和第二燃料电池中发生溢流的可能性。

在以上配置中，燃料电池系统还可以包括：第一测量装置，其测量第一燃料电池的温度；以及第二测量装置，其测量第二燃料电池的温度，控制器可以被配置成根据由第一测量装置测量的温度或由第二测量装置测量的温度以及输出电流来确定压力参考值。

在以上配置中，控制器可以被配置成：当确定存在在第一燃料电池和第二燃料电池中发生溢流的可能性时，暂停第一燃料电池和第二燃料电池中的、累积发电时间较长的燃料电池的发电。

在以上配置中，控制器可以被配置成：确定当在第一燃料电池和第二燃料电池中的一个燃料电池的发电被暂停的同时第一燃料电池和第二燃料电池中的另一个燃料电池要发电时，是否存在在第一燃料电池和第二燃料电池中的另一个燃料电池中发生溢流的可能性，并且当不存在在第一燃料电池和第二燃料电池中的另一个燃料电池中发生溢流的可能性时，暂停第一燃料电池和第二燃料电池中的一个燃料电池的发电。

在以上配置中，当存在在第一燃料电池和第二燃料电池中的另一个燃料电池中发生溢流的可能性时，可以使第一燃料气体供应装置和第二燃料气体供应装置增加燃料气体的供应量。

在以上配置中，燃料电池系统还可以包括：第一喷射器，其被连接到第一循环路径，并且将从第一燃料电池排出的燃料气体与从第一燃料气体供应装置供应的燃料气体一起引导至第一燃料电池；以及第二喷射器，其被连接到第二循环路径，并将从第二燃料电池排出的燃料气体与从第二燃料气体供应装置供应的燃料气体一起引导至第二燃料电池。

在上述配置中，燃料电池系统还可以包括：第三燃料电池，其使用燃料气体和氧化剂气体来产生电力；第三燃料气体供应装置，其向第三燃料电池供应燃料气体；以及第三循环路径，其将从第三燃料电池排出的燃料气体循环至第三燃料电池，连通路径可以与第一循环路径、第二循环路径以及第三循环路径连通，打开/关闭装置可以使得第一循环路径、第二循环路径以及第三循环路径彼此连通或彼此断开，并且控制器可以被配置成：确定是否存在由于第一燃料电池、第二燃料电池和第三燃料电池的发电而导致的在第一燃料电池、第二燃料电池和第三燃料电池中发生溢流的可能性，当确定存在在第一燃料电池、第二燃料电池和第三燃料电池中发生溢流的可能性时，在维持燃料气体的供应的同时暂停第一燃料电池、第二燃料电池和所第三燃料电池中的第一燃料电池和第二燃料电池中的一个燃料电池的发电，并且使第一循环路径、第二循环路径和第三循环路径彼此连通。

在上述配置中，控制器可以被配置成：当确定存在在第一燃料电池、第二燃料电池和第三燃料电池中发生溢流的可能性时，在维持燃料气体的供应的同时暂停所第一燃料电池和第二燃料电池中的一个燃料电池的发电以及第三燃料电池的发电，并且使第一循环路径、第二循环路径和第三循环路径彼此连通。

发明效果

根据本公开内容，可以提供能够减少燃料气体的消耗并抑制溢流的发生的燃料电池系统。

附图说明

图1是安装在车辆上的燃料电池系统的配置图；

图2A、图2B和图2C示出了阳极气体的流动；

图3是燃料电池系统的示例性操作的流程图；

图4是单-单元发电模式的示例性操作的流程图；

图5A和图5B示出了所需电流值与阳极气体的流量之间的关系；

图6A和图6B示出了单-单元发电状态中溢流可能性的确定的示例；

图7是确定的第一示例的示例性处理的流程图；

图8是确定的第二示例的示例性处理的流程图；

图9是确定的第三示例的示例性处理的流程图；

图10是确定的第四示例的示例性处理的流程图；

图11是确定的第五示例的示例性处理的流程图；

图12示出了包括三个燃料电池的燃料电池系统的示例性配置；

图13示出了当三个燃料电池中的一个燃料电池的发电被暂停时的阳极气体的流动；以及

图14示出了当三个燃料电池中的两个燃料电池的发电被暂停时的阳极气体的流动。

具体实施方式

[燃料电池系统的配置]

图1是安装在车辆上的燃料电池系统(下文中，简称为系统)1的配置图。系统1包括电子控制单元(ECU)2、燃料电池(下文中，称为FC)4a和4b、二级蓄电池(下文中，称为BAT)8a和8b、阴极气体供应系统10a和10b、阳极气体供应系统20a和20b、冷却系统40a和40b、电力控制系统30a和30b以及电动机50。

FC 4a和4b是燃料电池，其被供应有阴极气体和阳极气体以产生电力。在本实施方式中，包含氧气的空气被用作阴极气体，而氢气被用作阳极气体。FC 4a和4b中的每一个包括多个堆叠的固体聚合物电解质单元电池。在本实施方式中，FC 4a和4b彼此相同，并且具有相同的额定输出，但这并不意味着提出任何限制。FC 4a和4b是第一燃料电池和第二燃料电池的示例。

阴极气体供应系统10a和10b分别向FC 4a和4b供应作为阴极气体的包含氧气的空气。具体地，阴极气体供应系统10a包括供应管11a、排出管12a、旁通管13a、空气压缩机14a、旁通阀15a、中间冷却器16a和背压阀17a，而阴极气体供应系统10b包括供应管11b、排出管12b、旁通管13b、空气压缩机14b、旁通阀15b、中间冷却器16b和背压阀17b。

供应管11a和11b分别连接到FC 4a和4b的阴极入口歧管。排出管12a和12b分别连接到FC 4a和4b的阴极出口歧管。供应管11a和排出管12a通过旁通管13a彼此连通，而供应管11b和排出管12b通过旁通管13b彼此连通。旁通阀15a被设置在供应管11a和旁通管13a连接的部分，而旁通阀15b被设置在供应管11b和旁通管13b连接的部分。旁通阀15a改变供应管11a与旁通管13a之间的连通状态，而旁通阀15b改变供应管11b与旁通管13b之间的连通状态。空气压缩机14a、旁通阀15a和中间冷却器16a从上游侧起依次设置在供应管11a中。背压阀17a设置在排出管12a中，并且位于比排出管12a和旁通管13a连接的部分更上游处。类似地，空气压缩机14b、旁通阀15b和中间冷却器16b从上游侧起依次设置在供应管11b中。背压阀17b设置在排出管12b中，并且位于比排出管12b和旁通管13b连接的部分更上游处。

空气压缩机14a和14b分别通过供应管11a和11b向FC 4a和4b供应作为阴极气体的包含氧气的空气。供应给FC 4a和4b的阴极气体分别通过排出管12a和12b而被排出。中间冷却器16a和16b分别冷却供应给FC 4a和4b的阴极气体。背压阀17a和17b分别调节FC 4a和4b的阴极侧处的背压。空气是氧化剂气体的示例。空气压缩机14a和14b是分别向FC 4a和4b供应氧化剂气体的第一和第二氧化剂气体供应装置的示例。

阳极气体供应系统20a和20b分别向FC 4a和4b供应作为阳极气体的氢气。具体地，阳极气体供应系统20a包括容器20Ta、供应管21a、排出管22a、返回管23a、截止阀23av、容器阀24a、调节阀25a、注射器(下文中，称为INJ)26a、气液分离器27a、排出阀28a以及喷射器29a，而阳极气体供应系统20b包括容器20Tb、供应管21b、排出管22b、返回管23b、截止阀23bv、容器阀24b、调节阀25b、INJ 26b、气液分离器27b、排出阀28b以及喷射器29b。阳极气体供应系统20a和20b共享连通管23c和选择器阀28c。氢气是燃料气体的示例。

容器20Ta和20Tb在其中以高压状态存储氢气。容器20Ta通过供应管21a连接到FC4a的阳极入口歧管。类似地，容器20Tb通过供应管21b连接到FC 4b的阳极入口歧管。容器20Ta和20Tb在其中存储氢气。排出管22a和22b分别连接到FC 4a和4b的阳极出口歧管。气液分离器27a和供应管21a通过返回管23a彼此连通，而气液分离器27b和供应管21b通过返回管23b彼此连通。

容器阀24a、调节阀25a、INJ 26a和喷射器29a从上游侧依次设置在供应管21a中。在打开容器阀24a的同时，对调节阀25a的打开程度进行调节，并且INJ 26a注入阳极气体。因此，阳极气体穿过喷射器29a，并且然后被供应到FC 4a。容器阀24a、调节阀25a和INJ 26a的驱动由ECU2控制。这同样适用于容器阀24b、调节阀25b、INJ 26b和喷射器29b。

这里，INJ 26a和26b是分别向FC 4a和4b供应阳极气体的第一和第二燃料气体供应装置的示例。喷射器29a是连接至返回管23a并且将从FC4a排出的阳极气体与从INJ 26a供应的阳极气体一起引导至FC 4a的第一喷射器的示例。喷射器29b是连接到返回管23b并且将从FC 4b排出的阳极气体与从INJ 26b供应的阳极气体一起引导至FC 4b的第二喷射器的示例。

在返回管23a和23b中没有设置用于将从FC 4a和4b排出的阳极气体传送到FC 4a和4b的泵。阳极气体由喷射器29a和29b来传送，而不是由泵来传送。因此，与设置泵的情况下的成本相比，系统1的装置成本降低。

另外，在FC 4a与喷射器29a之间的供应管21a中设置入口压力传感器21ap，该入口压力传感器21ap检测FC 4a中的阳极气体流动路径的入口处的压力(下文中，称为入口压力)。另一方面，类似的入口压力传感器21bp被设置在供应管21b中。

气液分离器27a和排出阀28a从上游侧依次设置在排出管22a中。气液分离器27a将水与从FC 4a排出的阳极气体分离并存储水。通过打开排出阀28a，将存储在气液分离器27a中的水通过排出管22a排出到系统1的外部。排出阀28a的驱动由ECU 2控制。这同样适用于气液分离器27b和排出阀28b，但是排出管22b被连接至排出管22a的中间。也就是说，随着排出阀28b打开，储存在气液分离器27b中的水通过排出管22b和22a而排出到系统1的外部。

返回管23a是用于将从FC 4a排出的阳极气体再次返回至FC 4a的管。返回管23a的上游端连接至气液分离器27a，以及返回管23a的下游端连接至喷射器29a。喷射器29a使用从INJ 26a注入的阳极气体的流作为驱动流以从返回管23a吸入从FC 4a排出的阳极气体，并且将从FC 4a排出的阳极气体再次返回至FC 4a。因此，位于比供应管21a的喷射器29a更靠下游的部分、位于比排出管22a的气液分离器27a更靠上游的部分以及返回管23a是使从FC 4a排出的阳极气体循环到FC4a的第一循环路径的示例。类似地，位于比供应管21b的喷射器29b更靠下游的部分、位于比排出管22b的气液分离器27b更靠上游的部分以及返回管23b是使从FC4b排出的阳极气体循环到FC 4b的第二循环路径的示例。

连通管23c的第一端23c1连接至返回管23a，并且连通管23c的第二端23c2连接至返回管23b。打开和关闭连通管23c的选择器阀28c被设置到连通管23c。当选择器阀28c关闭时，返回管23a和23b彼此切断。当选择器阀28c打开时，返回管23a和23b通过连通管23c彼此连通，即，前述第一和第二循环路径彼此连通。

在下文中，在本说明书中，当简称为“连通状态”时，意指通过打开选择器阀28c使前述第一和第二循环路径彼此连通的状态。连通管23c是与返回管23a和23b连通的连通路径的示例。另外，选择器阀28c是通过使连通管23c打开/关闭而使返回管23a和23b彼此连通或彼此断开的打开/关闭装置的示例。

截止阀23av被设置在返回管23a连接至连通管23c的第一端23c1的部分的下游侧的返回管23a中。截止阀23av根据ECU 2的控制，在返回管23a连接至连通管23c的部分的下游侧使返回管23a打开和开闭。当截止阀23av被关闭时，通过返回管23a的阳极气体的循环停止。另一方面，类似的截止阀23bv被设置在返回管23b中。截止阀23av和23bv是分别在返回管23a和23b连接到连通管23c的部分的下游侧的返回管23a和23b中设置的第一和第二循环阀的示例。

检测FC 4a中阳极气体流动路径的出口处的压力(下文中，称为出口压力)的出口压力传感器23ap被设置在FC 4a与气液分离器27a之间的返回管23a中。另一方面，类似的出口压力传感器23bp被设置在返回管23b中。

冷却系统40a和40b分别冷却通过发电而加热的FC 4a和4b。冷却系统40a包括冷却水供应管41a、冷却水排出管42a、散热器43a、泵44a和温度传感器45a，而冷却系统40b包括冷却水供应管41b、冷却水排出管42b、散热器43b、泵44b和温度传感器45b。在该示例中，冷却水被描述为用于冷却FC 4a和4b的冷却剂，但这并不意味着提出任何限制，并且可以使用其他冷却剂。

散热器43a和43b分别通过例如空气冷却来使由于FC 4a和4b的热量的吸收而引起的温度升高的冷却水冷却。冷却后的冷却水穿过冷却水供应管41a和41b以分别供应到FC4a和4b。冷却水供应管41a和41b分别连接到FC 4a和4b的冷却水歧管的入口。

冷却水在对FC 4a和4b冷却之后被排出到冷却水排出管42a和42b。冷却水排出管42a和42b分别连接到FC 4a和4b的冷却水歧管的出口。被排出的冷却水循环到散热器43a和43b。

用于使冷却水在散热器43a与FC 4a之间循环的泵44a被设置在冷却水供应管41a中。类似地，用于使冷却水在散热器43b与FC 4b之间循环的泵44b被设置在冷却水供应管41b中。

用于测量冷却水的温度的温度传感器45a和45b被分别设置到冷却水排出管42a和42b。温度传感器45a和45b是分别测量FC 4a和4b的温度的第一和第二测量装置的示例。

电力控制系统30a包括燃料电池DC/DC转换器(下文中，称为FDC)32a、蓄电池DC/DC转换器(下文中，称为BDC)34a以及辅助逆变器(下文中，称为AINV)，而电力控制系统30b包括FDC 32b、BDC 34b和AINV39b。电力控制系统30a和30b共享连接到电动机50的电动机逆变器(下文中，称为MINV)38。FDC 32a和32b分别调节来自FC 4a和4b的直流(DC)电力，以将调节后的IC电力输出到MINV。BDC 34a和34b分别调节来自BAT 8a和8b的DC电力，以将调节后的DC电力输出到MINV38。由FC 4a和4b产生的电力可以分别存储在BAT 8a和8b中。MINV 38将输入DC电力转换成三相交流(AC)电力，并且将三相AC电力供应至电动机50。电动机50驱动车轮5以使车辆行驶。

可以通过AINV 39a将FC 4a和BAT 8a的电力供应给除电动机50之外的负载装置。类似地，可以通过AINV 39b将FC 4b和BAT 8b的电力供应给负载装置。在此，负载装置包括用于FC 4a和4b的辅助机器以及用于车辆的辅助机器。用于FC 4a和4b的辅助机器包括空气压缩机14a和14b、旁通阀15a和15b、背压阀17a和17b、截止阀23av和23bv、容器阀24a和24b、调节阀25a和25b、INJ 26a和26b以及排出阀28a和28b。用于车辆的辅助机器包括例如空气调节器单元、照明系统、警示灯等。

ECU 2包括中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)。电连接到ECU 2的是加速器开度传感器6、空气压缩机14a和14b、旁通阀15a和15b、背压阀17a和17b、截止阀23av和23bv、容器阀24a和24b、调节阀25a和25b、INJ 26a和26b、排出阀28a和28b、选择器阀28c、FDC 32a和32b、BDC 34a和34b、温度传感器45a和45b、入口压力传感器21ap和21bp以及出口压力传感器23ap和23bp。ECU 2基于加速器开度传感器6的检测值来计算FC 4a和4b所需的输出电流值(下文中，称为所需电流值)。此外，ECU 2根据所需电流值来控制用于FC 4a和4b的辅助机器，以控制由FC 4a和4b产生的总电力。

此外，ECU 2确定是否存在由于FC 4a和4b的发电而在FC 4a和4b中发生溢流的可能。当确定在FC 4a和4b中可能发生溢流时，ECU 2在保持阳极气体的供应的同时暂停FC 4a和4b中的一个的发电，并使选择器阀28c将返回管23a和23b彼此连通。该控制使得阳极气体通过连通管23c从FC 4a和4b中的一个的返回管23a、23b流入FC 4a和4b中的另一个的返回管23b、23a。因此，阳极气体的流量的增加移除了聚集在FC 4a和4b中的另一个的返回管23b、23a中的液态水，从而抑制了在FC 4a和4b中的另一个中发生溢流。另外，由于FC 4a和4b中的一个的发电被暂停，所以不产生液态水，并且从而抑制了溢流的发生。

另外，当返回管23b和23a彼此连通时，FC 4a和4b中的另一个可以使用从FC 4a和4b中的一个的返回管23a、23b经过连通管23c流到FC 4a和4b中的另一个的返回管23b、23a的阳极气体来增加所产生的电力，从而补偿由于FC 4a和4b中的一个的发电的暂停而导致的所产生的电力的下降。因此，抑制了阳极气体在没有用于发电的情况下而被浪费。ECU 2是控制FC 4a和4b、INJ 26a和26b以及选择器阀28c的控制器的示例。另外，可以为FC 4a和4b中的每一个分别提供ECU 2，并且可以采用其中三个或更多个ECU 2被连接以便彼此通信的配置。

[发电控制的示例]

图2A至图2C示出了阳极气体的流动。在图2A至图2C中，与图1中所示的部件相同的部件被提供相同的附图标记，并且因此省略其说明。在返回管23a和23b、供应管21a和21b、阳极气体流动路径23ai和23bi以及连通管23c上示出的箭头指示阳极气体流动的方向。

附图标记Sa指示当FC 4a和4b两者都产生电力时的阳极气体的流动。在这种情况下，因为选择器阀28c关闭，所以没有阳极气体在返回管23a与23b之间流动。由于截止阀23av和23bv被打开，所以阳极气体可以流过返回管23a和23b以分别循环到FC 4a和4b。

从INJ 26a注入的阳极气体穿过喷射器29a和供应管21a，进入FC 4a中的阳极气体流动路径23ai，并且然后用于发电。剩余的阳极气体穿过返回管23a以返回到喷射器29a。从INJ 26b注入的阳极气体穿过喷射器29b和供应管21b，进入FC 4b中的阳极气体流动路径23bi，并且然后用于发电。剩余的阳极气体穿过返回管23b以返回到喷射器29b。

因此，FC 4a使用通过返回管23a循环的阳极气体来产生电力，而FC4b使用通过返回管23b循环的阳极气体来产生电力。在此，通过FC 4a产生的电力由Pa表示，且通过FC 4b产生的电力由Pb表示。

附图标记Sb指示在FC 4a产生电力且FC 4b的发电被暂停时的阳极气体的流动。当确定由于FC 4a和4b两者的发电而导致可能溢流时，ECU2在保持来自喷射器26b的阳极气体的供应的同时暂停FC 4b的发电，并打开选择器阀28c。该控制使得返回管23a和23b通过连通管23c彼此连通。在这种情况下，由于通过FC 4a的发电消耗了阳极气体，因此FC 4a的阳极气体流动路径23ai中的压力变得小于发电被暂停的FC 4b的压力。因此，阳极气体通过连通管23c从FC 4b的返回管23b流到FC 4a的返回管23a。

从INJ 26b注入的阳极气体进入FC 4b的阳极气体流动路径，但是由于FC 4b的发电被暂停，因此这些阳极气体被排出到返回管23b而没有被消耗。被排出的阳极气体从返回管23b流入返回管23a，穿过供应管21a和喷射器29a，并且然后进入FC 4a中的阳极气体流动路径23ai以用于发电。另外，从INJ 26a注入的阳极气体进入阳极气体流动路径23ai以用于发电。因此，流过返回管23a的阳极气体的流量变得大于在FC 4b的发电被暂停之前的状态(由附图标记Sa指示的状态)下的流量，并且因此，返回管23a中的液态水可以被容易地排出。因此，减少了由于FC 4a的阳极电极处的阳极气体的缺少而使载有催化剂的碳被洗脱并被液态水氧化的可能性，从而使发电性能劣化。

在此，正在产生电力的FC 4a消耗阳极气体，而被暂停发电的FC 4b不消耗阳极气体。因此，正在产生电力的FC 4a中的阳极气体流动路径23ai中的压力低于发电被暂停的FC4b中的阳极气体流动路径23bi中的压力。因此，阳极气体从发电被暂停的FC 4b的返回管23b穿过连通管23c，并流入正在产生电力的FC 4a的返回管23a中。

另外，当打开选择器阀28c以使返回管23a和23b彼此连通时，ECU2使设置在发电被暂停的FC 4b的返回管23b中的截止阀23bv关闭。因此，通过返回管23b的阳极气体的循环被停止，并且由此可以使流过连通管23c的阳极气体的流量大于当选择器阀28c被关闭时的流量。因此，流入返回管23a的阳极气体的流量增加，并且液态水被更有效地排出。

如上所述，供应给发电被暂停的FC 4b的阳极气体从连通管23c供应给正在产生电力的FC 4a，并且FC 4a使所产生的电力增加由于FC 4b的发电的暂停而导致的所产生的电力的下降，使得通过使用所供应的阳极气体进行发电来补偿所产生的电力的下降。也就是说，如果FC 4b的发电没有被暂停，则由FC 4a产生的电力变为值(Pa+Pb)，该值是在FC 4b的发电被暂停之前由FC 4a产生的电力Pa与由发电被暂停的FC 4b应该产生的电力Pb的和。由FC 4b产生的电力为0。

因此，有效地抑制了没有用于发电的阳极气体的无用供应。这里，ECU2将来自INJ26a和26b的阳极气体的注入量(即，供应量)保持在FC 4b的发电被暂停之前的注入量，但是ECU 2可以调节阳极气体的注入量，使得FC 4a根据所需电流值产生电力。此外，ECU 2可以通过控制空气压缩机14a的输出来调节阴极气体的供应量以根据所需电流值产生电力。

阳极气体也被供应到发电被暂停的FC 4b。因此，减少了由于FC 4b的阳极电极处的阳极气体的缺少而使载有催化剂的碳被洗脱并被液态水氧化的可能性，并且由此使发电性能劣化。

附图标记Sc指示在FC 4b产生电力并且FC 4a的发电被暂停时的阳极气体的流动。当确定由于FC 4a和4b两者的发电而可能发生溢流时，ECU 2在保持来自注射器26a的阳极气体的供应的同时暂停FC 4a的发电，并打开选择器阀28c。另外，ECU 2关闭截止阀23av。

该控制使得进行其中以上参照附图标记Sb所描述的操作中的FC 4a和4b被互换的操作。因此，如果FC 4a的发电没有被暂停，则由FC 4b产生的电力变为值(Pa+Pb)，该值是由发电被暂停的FC 4a应该产生的电力Pa与FC 4a的发电被暂停之前由FC 4b产生的电力Pb的总和。由FC 4a产生的电力为0。

ECU 2可以暂停FC 4a和4b中的任何一个的发电。然而，通过暂停例如累积发电时间较长的FC 4a或4b的发电，可以抑制FC 4a或4b的老化。在这种情况下，ECU 2可以将指示FC 4a和4b的发电时间的信息记录在诸如存储器的存储介质中，将该信息称为累积发电时间，并且选择发电要被暂停的FC 4a或4b。

[燃料电池系统的操作]

图3是燃料电池系统1的示例性操作的流程图。当用于启动车辆的点火开关(没有示出)从“关”变为“开”时，执行该操作。通过由ECU 2的CPU执行的软件的功能来执行流程图中的每个处理，但这并不意味着提出任何限制。可以通过诸如集成电路(IC)的硬件装置的功能来实现每个处理。

ECU 2关闭选择器阀28c，使得返回管23a和23b彼此不连通(步骤St1)。然后，ECU 2打开截止阀23av和23bv，使得阳极气体穿过返回管23a和23b以分别循环到FC 4a和4b(步骤St2)。

然后，ECU 2基于例如加速器开度传感器6的检测值来计算FC 4a和4b中的每一个的所需电流值Irq(步骤St3)。在该示例中，ECU 2将FC 4a和4b的所要求的电流值Irq设置成相同的值，但是可以将FC 4a和4b的所要求的电流值Irq设置成不同的值。

然后，ECU 2使FC 4a和4b根据所需电流值Irq产生电力(步骤St4)。在这种情况下，ECU 2控制INJ 26a和26b的注入量以及空气压缩机14a和14b的输出，使得阳极气体和阴极气体的供应量变为根据所需电流值Irq的量。该控制使系统1处于由图2A中的附图标记Sa所指示的两个FC 4a和4b产生电力的状态。

然后，ECU 2确定是否指示FC 4a和4b的操作暂停(步骤St5)。例如，当点火开关断开时，ECU 2确定指示操作暂停。

当指示操作暂停时(步骤St5/是)，ECU 2暂停FC 4a和4b的发电(步骤St6)。在这种情况下，ECU 2停止INJ 26a和26b的注入以及空气压缩机14a和14b的输出，从而停止阳极气体和阴极气体的供应。

当没有指示操作暂停时(步骤St5/否)，ECU 2确定是否存在由于FC4a和4b的发电而发生溢流的可能(下文中，称为溢流的可能性)(步骤St7)。用于确定是否存在溢流的可能性的方法之一是如之后所述的将所需电流值Irq与阈值进行比较。当不存在溢流的可能性时(步骤St7/否)，重新执行步骤St3中及其之后的操作。当存在溢流的可能性时(步骤St7/是)，ECU 2执行单-单元发电模式，该模式仅使FC 4a或4b如由图2B和图2C中的附图标记Sb和Sc所指示地产生电力(步骤St8)。稍后将描述单-单元操作模式的细节。

然后，为了使系统1的状态返回到其中两个FC 4a和4b如由图2A中的附图标记Sa所指示地产生电力的状态，ECU 2重新执行步骤St1中及其之后的操作。ECU 2如上所述地操作。

图4是单-单元发电模式的示例性操作的流程图。在上述步骤St8中执行该操作。

ECU 2将FC 4a的累积发电时间Da与FC 4b的累积发电时间Db相比较(步骤St11)。ECU 2如上所述将关于累积发电时间的信息记录在存储器中，并且基于该信息选择累积发电时间较长的FC 4a或4b作为发电要被暂停的FC。这允许ECU 2抑制FC 4a和4b的累积发电时间较长的FC的老化。

当FC 4a的累积发电时间Da比FC 4b的累积发电时间Db长时(步骤St11/是)，ECU 2选择FC 4a作为发电要被暂停的燃料电池并且执行步骤St12a至St17a中的操作。

ECU 2在仅FC 4b产生电力时，基于例如加速器开度传感器6的检测值来计算FC 4b所需的所需电流值Irq_b(步骤St12a)。所需电流值Irq_b是当FC 4a的所需电流值Irq被设置为0时计算的所需电流值Irq。

然后，ECU 2确定是否存在由于仅由FC 4b的发电而导致在FC 4b中溢流的可能性，以检查FC 4a的发电的暂停是否有效(步骤St13a)。用于确定是否存在溢流的可能性的方法之一是例如如后所述的将所需电流值Irq_b与阈值相比较。

当存在溢流的可能性时(步骤St13a/是)，通过暂停FC 4a的发电没有消除溢流的可能性。因此，ECU 2通过增加INJ 26a和26b的输出来增加FC 4a和4b的阳极气体的供应量(步骤St18)。这增加了通过返回管23a和23b循环的阳极气体的流量，消除了溢流的可能性。然后，ECU 2等待足以消除溢流的可能性的时间段(步骤St19)，并结束单-单元发电模式的操作。

当不存在溢流的可能性时(步骤St13a/否)，ECU 2打开选择器阀28c，使得返回管23a和23b彼此连通(步骤St14a)。然后，ECU 2使发电要被暂停的FC 4a的截止阀23av关闭，使得流过连通管23c的阳极气体的流量增加(步骤St15a)。

然后，ECU 2暂停FC 4a的发电(步骤St16a)。在这种情况下，ECU2通过例如减少或停止空气压缩机14a的输出来暂停FC 4a的发电。也就是说，ECU 2使空气压缩机14a减少阴极气体的供应。因此，减少了空气压缩机14a的功耗。代替控制空气压缩机14a，ECU 2可以控制FDC 32a的开关元件，使得FC 4a与电子负载之间的连接断开，以暂停FC 4a的发电。另外，ECU 2维持向FC 4a的阳极气体的供应，使得可以向剩余的FC4b供应足以根据所需电流值Irq_b产生电力的阳极气体。

由于阳极气体从发电被暂停的FC 4a的返回管23a流到正在产生电力的FC 4b的返回管23b，因此返回管23b中的阳极气体的流量增加。因此，即使当用于将从FC 4b排出的阳极气体发送至FC 4b的泵没有连接至返回管23b时，也可以排出返回管23b中剩余的液态水，并且由此抑制溢流的发生。

如上所述，在步骤St13a中，ECU 2预先确定当暂停FC 4a的发电的同时使FC 4b产生电力时是否存在溢流的可能性。当不存在溢流的可能性时，ECU 2暂停FC 4a的发电。因此，ECU 2可以在暂停FC 4a的发电之前检查FC 4a的发电的暂停是否有效。

然后，ECU 2根据所需电流值Irq_b增加由FC 4b产生的电力(步骤St17a)。在这种情况下，当阳极气体的供应不足以根据所需电流值Irq_b产生电力时，ECU 2增加INJ 26b的注入量。另外，当阴极气体的供应量不足以根据所需电流值Irq_b产生电力时，ECU 2增加空气压缩机14b的输出，即阴极气体的供应量。因此，即使当阴极气体的量不足时，也可以保持所产生的电力。当阳极气体和阴极气体的供应量都足以根据所需电流值Irq_b产生电力时，ECU 2不必控制INJ 26a和空气压缩机14a。

然后，ECU 2等待足以消除溢流的可能性的时间段(步骤St19)，并结束单-单元发电模式的操作。

当FC 4a的累积发电时间Da等于或小于FC 4b的累积发电时间Db时(步骤St11/否)，ECU 2选择FC 4b作为发电要被暂停的燃料电池，并执行步骤St12b至St17b中的操作。该情况下的操作是将当FC 4a被选择作为发电要被暂停的燃料电池时执行的上述操作的FC4a和4b互换的操作，并且简化了其描述。

当仅FC 4a产生电力时，ECU 2基于例如加速器开度传感器6的检测值来计算FC 4a所需的所需电流值Irq_a(步骤St12b)。ECU 2确定是否存在由于仅由FC 4a的发电而导致溢流的可能性，以检查FC 4b的发电的暂停是否有效(步骤St13b)。用于确定是否存在溢流的可能性的方法之一是例如如后所述的将所需电流值Irq_a与阈值相比较。当存在溢流的可能性时(步骤St13b/是)，增加FC 4a和4b的阳极气体的供应量(步骤St18)。然后，ECU 2等待足以消除溢流的可能性的时间段(步骤St19)，并结束单-单元发电模式的操作。

当不存在溢流的可能性时(步骤St13b/否)，选择器阀28c被打开(步骤St14b)。然后，ECU 2使发电要被暂停的FC 4b的截止阀23bv关闭(步骤St15b)。

然后，ECU 2暂停FC 4b的发电(步骤St16b)。然后，ECU 2根据所需电流值Irq_a增加由FC 4a产生的电力(步骤St17b)。然后，ECU 2等待足以消除溢流的可能性的时间段(步骤St19)，并结束单-单元发电模式的操作。

如上所述，当存在溢流的可能性时，ECU 2暂停FC 4a和4b中的一个的发电，并通过连通管23c将供应给发电被暂停的FC 4a或4b的阳极气体供应给FC 4a或4b的另一个。FC 4a和4b中的另一个使用通过连通管23c供应的阳极气体来增加所产生的电力，从而补偿由于FC 4a和4b中的一个的发电的暂停而导致的所产生的电力的下降。如上所述执行单-单元操作模式的操作。

在以上配置中，由于阳极气体从FC 4a和4b中的一个的返回管23a、23b经过连通管23c流入FC 4a和4b中的另一个的返回管23b、23a，因此阳极气体的流量的增加去除了FC 4a和4b中的另一个的返回管23b、23a中聚集的液态水，从而抑制了在FC 4a和4b中的另一个中发生溢流。另外，由于FC 4a和4b中的一个的发电被暂停，所以没有产生液态水，并且从而抑制了溢流的发生。此外，FC 4a和4b中的另一个使用从FC 4a和4b中的一个经过连通管23c流入FC 4a和4b中的另一个的阳极气体来增加所产生的电力。因此，抑制了阳极气体在没有用于发电的情况下而被浪费。

因此，本实施方式的系统1减少了燃料气体的消耗并抑制了溢流。

[用于确定溢流的可能性的方法]

接下来，将描述由ECU 2所采用的用于确定溢流的可能性的方法。在下文中，将描述用于确定溢流的可能性的示例性方法，但是该方法不限于此，并且可以采用用于确定溢流的可能性的其他方法。

(确定的第一示例)

图5A和图5B示出了所需电流值(A)与阳极气体流量(NL/min.)之间的关系。阳极气体流量是根据所需电流值的来自INJ 26a和26b的阳极气体的供应量与通过返回管23a和23b循环的阳极气体的量(即阳极废气的循环量)的总和。阳极气体流量实际上与所需电流值成正比。

附图标记Ga和Gb分别指示FC 4a和4b的所需电流值与阳极气体流量之间的关系。FC 4a的所需电流值与阳极气体流量之间的关系与FC 4b的所需电流值与阳极气体流量之间的关系相同。

ECU 2预先在存储器中存储用于确定是否存在溢流的可能性的阈值TH。基于FC 4a和4b的各种类型的性能，通过模拟或实验来确定阈值TH。

当所需电流值等于或大于阈值TH时，ECU 2确定不存在溢流的可能性。当所需电流值小于阈值TH时，ECU 2确定存在溢流的可能性。这是因为由于随着所需电流值减小，阳极气体流量减小，所以排出返回管23a和23b中的液态水变得困难。也就是说，当阳极气体根据阈值TH以等于或大于阳极气体流量W的流量流动时，液态水被充分排出，但是以小于阳极气体流量W的流量的阳极气体的流动不能充分地排出液态水。

例如，在上述步骤St7中，当在FC 4a和4b两者都产生电力时的所需电流值Irq小于阈值TH时，ECU 2确定存在溢流的可能性。

图6A和图6B示出了单-单元发电模式中溢流的可能性的确定的示例。在图6A和图6B中，省略了与图5A和图5B相同的内容的描述。

例如，将描述FC 4a的发电被暂停并且FC 4b的发电被维持的情况。在这种情况下，ECU 2将FC 4a的所需电流值Irq_a设置为0。因此，所需电流值Irq_a变得小于阈值TH。然而，由于FC 4a的发电被暂停，因此也停止了液态水的产生，并且从而抑制了溢流。

另外，ECU 2增加FC 4b的所需电流值Irq_b，以补偿由于FC 4a的发电的暂停而导致的所产生的电力的下降。当该控制使得所需电流值Irq_b等于或大于阈值TH时，确定不存在溢流的可能性。例如，在上述步骤St13a中，当所需电流值Irq_b变得大于阈值TH(所需电流值Irq_b>阈值TH)时，ECU 2确定在FC 4b中不存在溢流的可能性。

图7是确定的第一示例的示例性处理的流程图。在上述步骤St7、St13a和St13b中执行该处理。

ECU 2将所需电流值Irq、Irq_a、Irq_b与阈值TH相比较(步骤St21)。当所需电流值Irq、Irq_a、Irq_b小于阈值TH时(步骤St21/是)，ECU 2确定存在溢流的可能性(步骤St22)。另外，当所需电流值Irq、Irq_a、Irq_b等于或大于阈值TH时(步骤St21/否)，ECU 2确定不存在溢流的可能性(步骤St23)。如上所述执行确定的第一示例的处理。

如上所述，当所需电流值Irq、Irq_a、Irq_b小于阈值TH时，ECU 2确定存在溢流的可能性，并且因此，可以基于所需电流值Irq、Irq_a、Irq_b高精度地预测溢流的发生。

(确定的第二示例)

图8是确定的第二示例的示例性处理的流程图。在上述步骤St7中执行该处理。在本示例中，FC 4a和4b的温度Ta和Tb用于确定溢流的可能性。随着温度Ta和Tb降低，饱和的蒸气的量降低。因此，FC 4a和4b中的液态水增加，并且有可能发生溢流。

ECU 2使温度传感器45a和45b分别测量FC 4a和4b的温度Ta和Tb(步骤St31)。然后，ECU 2将FC 4a的温度Ta与温度参考值Tref相比较(步骤St32)。当温度Ta等于或小于温度参考值Tref时(步骤St32/否)，ECU 2确定存在溢流的可能性(步骤St35)。基于FC 4a和4b的各种类型的性能，通过模拟或实验来确定温度参考值Tref。

当温度Ta高于温度参考值Tref时(步骤St32/是)，ECU 2将FC 4b的温度Tb与温度参考值Tref相比较(步骤St33)。当温度Tb等于或小于温度参考值Tref时(步骤St33/否)，ECU 2确定存在溢流的可能性(步骤St35)。

当温度Tb高于温度参考值Tref时(步骤St33/是)，ECU 2确定不存在溢流的可能性(步骤St34)。如上所述执行确定的第二示例的处理。

如上所述，当由温度传感器45a测量的温度Ta或由温度传感器45b测量的温度Tb等于或小于温度参考值Tref时，ECU 2确定存在由于FC 4a和4b的发电而导致的溢流的可能性。因此，可以基于温度Ta和Tb高精度地预测溢流的发生。

(确定的第三示例)

图9是确定的第三示例的示例性处理的流程图。在上述步骤St7中执行该处理。在该示例中，FC 4a和4b的阳极气体的压力损失用于确定溢流的可能性。

FC 4a中的压力损失被计算为由入口压力传感器21ap检测到的压力与由出口压力传感器23ap检测到的压力之差，而FC 4b中的压力损失被计算为由入口压力传感器21bp检测到的压力与出口压力传感器23bp检测到的压力之差。入口压力传感器21ap和21bp以及出口压力传感器23ap和23bp是检测阳极气体的压力损失的第一和第二检测装置的示例。

ECU 2使入口压力传感器21ap和21bp以及出口压力传感器23ap和23bp检测压力(步骤St41)。在此，由入口压力传感器21ap和21bp检测到的压力分别由P1in和P2in表示，而由出口压力传感器23ap和23bp检测到的压力分别由P1out和P2out表示。

然后，ECU 2从例如存储器中存储的映射数据中，根据所需电流值Irq获得压力损失参考值Pref(步骤St42)。附图标记Ha指示所需电流值Irq与压力损失参考值Pref之间的关系。压力损失参考值Pref是用于确定是否存在溢流的可能性的压力损失的阈值并且随着所需电流值Irq变高而变高。当压力损失高于压力损失参考值Pref时，ECU 2确定存在溢流的可能性，而当压力损失低于压力损失参考值Pref时，ECU 2确定不存在溢流的可能性。

然后，ECU 2将FC 4a中的压力损失(P1in-P1out)与压力损失参考值Pref相比较(步骤St43)。当压力损失高于压力损失参考值Pref时(步骤St43/否)，ECU 2确定存在溢流的可能性(步骤St46)。

当压力损失等于或小于压力损失参考值Pref时(步骤St43/是)，ECU2将FC 4b中的压力损失(P2in-P2out)与压力损失参考值Pref相比较(步骤St44)。当压力损失高于压力损失参考值Pref时(步骤St44/否)，ECU 2确定存在溢流的可能性(步骤St46)。

当压力损失等于或小于压力损失参考值Pref时(步骤St44/是)，ECU2确定不存在溢流的可能性(步骤St45)。如上所述执行确定的第三示例的处理。

如上所述，ECU 2根据FC 4a和4b的所需电流值Irq确定压力损失参考值Pref。当在FC 4a和4b中的任何一个中检测到的压力损失大于压力损失参考值Pref时，ECU 2确定存在由于FC 4a和4b的发电而导致溢流的可能性。因此，ECU 2可以基于所需电流值Irq和压力损失来高精度地预测溢流的发生。

以上处理可以应用于上述步骤St13a和St13b。在这种情况下，仅执行与继续步骤St43和St44的发电的FC 4a或4b相对应的步骤。另外，在步骤St42中，获得根据继续发电的FC 4a或4b的所需电流值Irq_a或Irq_b的压力损失参考值Pref。

(确定的第四示例)

图10是确定的第四示例的示例性处理的流程图。在图10中，与图8中的步骤相同的步骤被提供相同的附图标记，并省略其描述。在上述步骤St7中执行该处理。

在该示例中，如在确定的第二示例中一样，FC 4a和4b的温度Ta和Tb用于确定溢流的可能性，但是温度参考值Tref不是预定值，而是基于所需电流值Irq确定的。

ECU 2从例如存储器中存储的映射数据中，根据所需电流值Irq获得温度参考值Tref(步骤St31a)。附图标记Hb指示所需电流值Irq与温度参考值Tref之间的示例性关系。温度参考值Tref是用于确定是否存在溢流的可能性的温度Ta和Tb的阈值并且随着所需电流值Irq的增加而增加。当温度Ta和Tb高于温度参考值Tref时，ECU 2确定存在溢流的可能性，而当温度Ta或Tb小于温度参考值Tref时，ECU 2确定不存在溢流的可能性。

如上所述，由于ECU 2根据FC 4a和4b的所需电流值Irq确定温度参考值Tref，因此ECU 2可以基于所需电流值Irq和温度来高精度地预测溢流的发生。

上述处理可以应用于上述步骤St13a和St13b。在这种情况下，仅执行与继续步骤St32和St33的发电的FC 4a或4b对应的步骤。在步骤St31a中，获得根据继续发电的FC 4a或4b的所需电流值Irq_a或Irq_b的温度参考值Tref。

(确定的第五示例)

图11是确定的第五示例的示例性处理的流程图。在图11中，与图9中的步骤相同的步骤被提供相同的附图标记，并省略其描述。在上述步骤St7中执行该处理。

在该示例中，如在确定的第三示例中一样，FC 4a和4b的阳极气体的压力损失被用于确定溢流的可能性，但是压力损失参考值Pref不仅基于所需电流值Irq而且还基于温度Ta和Tb来确定。

在检测到压力之后(步骤St41)，ECU 2使温度传感器45a和45b分别测量FC 4a和4b的温度Ta和Tb(步骤St41a)。然后，ECU 2计算温度Ta和Tb的平均温度Tm(步骤St41b)。

然后，ECU 2从例如存储器中存储的映射数据中，根据所需电流值Irq和平均温度Tm获得压力损失参考值Pref(步骤St42a)。附图标记Hc指示所需电流值Irq与压力损失参考值Pref之间的示例性关系。映射数据指示相对于例如每个平均温度Tm＝T1、T2、……、Tn(n：正整数)的所需电流值Irq与压力损失参考值Pref之间的关系。

压力损失参考值Pref随着所需电流值Irq的增加而增加。当压力损失高于压力损失参考值Pref时，ECU 2确定存在溢流的可能性，而当压力损失低于压力损失参考值Pref时，ECU 2确定不存在溢流的可能性。

如上所述，ECU 2根据所需电流值Irq、压力损失以及FC 4a和4b的温度Ta和Tb来确定压力损失参考值Pref。当在FC 4a和4b中的任何一个中检测到的压力损失大于压力损失参考值Pref时，ECU 2确定存在由于FC 4a和4b的发电而导致溢流的可能性。因此，ECU 2可以基于所需电流值Irq、压力损失以及温度Ta和Tb来高精度地预测溢流的发生。在该示例中，ECU 2基于平均温度Tm确定压力损失参考值Pref，但这并不意味着提出任何限制。ECU 2可以通过参照温度Ta和Tb中的一个来确定压力损失参考值Pref。

上述处理可以应用于上述步骤St13a和St13b。在这种情况下，仅执行与继续步骤St43和44的发电的FC 4a或4b对应的步骤。另外，在步骤St42a中，获得根据所需电流值Irq_a或Irq_b以及继续发电的FC 4a或4b的温度Ta或Tb的压力损失参考值Pref。不执行步骤St41b。

[燃料电池系统的其他示例]

上面描述了包括两个FC 4a和4b的系统，但是该系统中燃料电池的数目不限于两个。作为示例，以下将描述包括三个燃料电池的系统。

图12示出了包括三个FC 4a、4b和4x的燃料电池系统的示例性配置。在图12中，与图2A至图2C中的部件相同的部件被提供相同的附图标记，并且省略其描述。

FC 4x作为第三燃料电池的示例而被添加到该示例的系统1中。与其他FC 4a和4b一样，阳极气体的供应管21x和返回管23x被连接到FC 4x。在供应管21x中设置用于注入阳极气体的INJ 26x和用于使从FC 4x排放至返回管23x的阳极气体循环至FC 4x的喷射器29x。截止阀23xv、气液分离器27x和排出阀28x被连接至返回管23x。INJ 26x是将阳极气体供应到FC 4x的第三燃料气体供应装置的示例，以及返回管23x是将从FC 4x排出的阳极气体循环到FC 4x的第三循环路径的示例。

阳极气体流过的阳极气体流动路径23xi被设置在FC 4x中。省略了图示，但是FC4x包括与FC 4a和4b一样的阴极气体供应系统以及冷却系统。电力控制系统30a和30b以及电动机50被连接到FC 4a、4b和4x中的每一个。

FC 4a、4b和4x的各个返回管23a、23b和23x通过连通管52彼此连接。连通管52是连通路径的示例，并且与返回管23a、23b和23x连通。连通管52分支成三个管，分支的管连接到截止阀23av与气液分离器27a之间的返回管23a，连接到截止阀23bv与气液分离器27b之间的返回管23b，并且连接到截止阀23xv与气液分离器27x之间的返回管23x。

另外，选择器阀51a、51b和51x分别设置在至FC 4a、4b和4x的连通管52的分支管中。例如，当选择器阀51a和51b打开时，FC 4a和4b的返回管23a和23b通过连通管52彼此连通，而当选择器阀51b和51x打开时，FC 4b和4x的返回管23b和23x通过连通管52彼此连通。选择器阀51a、51b和51x是打开/关闭装置的示例，并且使返回管23a、23b和23x彼此连通或彼此断开。另外，ECU 2控制选择器阀51a、51b和51x、INJ 26x、截止阀23xv和排出阀28x。

在该示例中，FC 4a、4b和4x正在产生电力，并且箭头指示阳极气体流动的方向。在这种情况下，截止阀23av、23bv和23xv被打开，并且选择器阀51a、51b和51x被关闭。因此，阳极气体通过供应管21a、阳极气体流动路径23ai和返回管23a循环，通过供应管21b、阳极气体流动路径23bi和返回管23b循环，以及通过供应管21x、阳极气体流动路径23xi和返回管23x循环。

图13示出了当FC 4a、4b和4x中的一个的发电被暂停时的阳极气体的流动。ECU 2确定是否存在由于FC 4a、4b和4x的发电而导致在FC 4a、4b和4x中溢流的可能性。当确定FC4a，4b和4x中有可能溢流时，作为示例，ECU 2在维持阳极气体的供应的同时暂停FC 4a的发电。在这种情况下，ECU 2通过例如停止向FC 4a供应阴极气体来暂停发电。ECU 2维持向剩余的FC 4b和4x供应阴极气体和阳极气体。

此外，ECU 2通过打开选择器阀51a、51b和51x使返回管23a、23b和23x通过连通管52彼此连通，并且通过关闭截止阀23av来停止阳极气体通过回流管23a和供应管21a的循环。该控制使得流过返回管23a的阳极气体通过连通管52流入FC 4b和4x的返回管23b和23x。

FC 4b和4x使用分别流入返回管23b和23x的阳极气体来增加所产生的电力。这补偿了由于FC 4a的发电的暂停而导致的所产生的电力的下降。在这种情况下，ECU 2可以增加向FC 4b和4x的阴极气体的供应量。

由于阳极气体的流量的增加，上述操作使得FC 4b和4x的返回管23b和23x中的液态水被容易地排出，从而抑制了FC 4b和4x中溢流的发生。另外，由于FC 4a的发电被暂停，所以没有产生液态水。因此，也抑制了FC 4a中溢流的发生。

因此，在如该示例中一样包括三个FC 4a、4b和4x的系统1中，也实现了与上述相同的优点。本示例描述了FC 4a的发电被暂停的情况，但是即使当FC 4b或FC 4x的发电被暂停时，也通过执行与上述操作类似的操作来抑制溢流的发生。

在该示例中，ECU 2暂停FC 4a、4b和4x中的一个的发电，但是可以根据例如系统1的操作状态来暂停FC 4a、4b和4x中的两个的发电。

图14示出了当三个FC 4a、4b和4x中的两个的发电被暂停时的阳极气体的流动。当确定存在FC 4a、4b和4x中溢流的可能性时，作为示例，ECU 2在维持阳极气体的供应的同时暂停FC 4a和4x的发电。在这种情况下，ECU 2通过停止例如向FC 4a和4x的阴极气体的供应来暂停发电。ECU 2维持向剩余的FC 4b的阴极气体和阳极气体的供应。

此外，ECU 2通过打开选择器阀51a、51b和51x使返回管23a、23b和23x通过连通管52彼此连通，并且通过关闭截止阀23av和23xv来停止阳极气体通过回流管23a和23x以及供应管21a和21x的循环。该控制使得流过返回管23a和23x的阳极气体通过连通管52流入FC4b的返回管23b。

FC 4b使用流入返回管23b的阳极气体来增加所生成的电量。这补偿了由于FC 4a和FC 4x的发电的暂停而导致的所产生的电力的下降。在这种情况下，ECU 2可以增加向FC4b的阴极气体的供应量。

由于阳极气体的流量的增加，以上操作使得FC 4b的返回管23b中的液态水被容易地排出，从而抑制了FC 4b中溢流的发生。在此，由于阳极气体从两个FC 4a和4x的返回管23a和23x流动，所以返回管23b中的阳极气体的流量大于图13的示例中的阳极气体的流量，并且液态水被更有效地排出。另外，由于FC 4a和FC 4x暂停发电，因此没有产生液态水。因此，也抑制了FC 4a和FC 4x中溢流的发生。

因此，在该示例中也实现了与上述相同的优点。本示例描述了FC 4a和FC 4x的发电被暂停的情况，但是即使当FC 4a、4b和4x中的其他两个的发电被暂停时，通过执行与上述类似的操作，也可以抑制溢流的发生。

尽管已经详细描述了本发明的一些实施方式，但是本发明不限于特定实施方式，而是可以在所要求保护的本发明的范围内进行变化或改变。

Claims (17)

1.一种燃料电池系统，包括：

第一燃料电池和第二燃料电池，各自使用燃料气体和氧化剂气体产生电力。

第一燃料气体供应装置，其向所述第一燃料电池供应所述燃料气体。

第二燃料气体供应装置，其向所述第二燃料电池供应所述燃料气体。

第一循环路径，其将从所述第一燃料电池排出的燃料气体循环至所述第一燃料电池；

第二循环路径，其将从所述第二燃料电池排出的燃料气体循环至所述第二燃料电池。

连通路径，其与所述第一循环路径以及所述第二循环路径连通；

打开/关闭装置，其通过打开/关闭所述连通路径，使得所述第一循环路径与所述第二循环路径彼此连通或彼此断开；以及

控制器，其被配置成控制所述第一燃料电池和所述第二燃料电池、所述第一燃料气体供应装置和所述第二燃料气体供应装置以及所述打开/关闭装置，

其中，所述控制器被配置成：

确定是否存在由于所述第一燃料电池和所述第二燃料电池的发电而导致在所述第一燃料电池和所述第二燃料电池中发生溢流的可能性，以及

当确定存在在所述第一燃料电池和所述第二燃料电池中发生溢流的可能性时，在维持所述燃料气体的供应的同时暂停所述第一燃料电池和所述第二燃料电池中的一个燃料电池的发电，并使所述打开/关闭装置将所述第一循环路径和所述第二循环路径彼此连通。

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，当所述第一燃料电池和所述第二燃料电池中的所述一个燃料电池的发电被暂停时，所述第一燃料电池和所述第二燃料电池中的另一个燃料电池使所产生的电力增加由于所述第一燃料电池和所述第二燃料电池中的所述一个燃料电池的发电暂停而导致的所产生的电力的下降。

3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，还包括：

第一氧化剂气体供应装置，其向所述第一燃料电池供应所述氧化剂气体；以及

第二氧化剂气体供应装置，其向所述第二燃料电池供应所述氧化剂气体，

其中，所述控制器被配置成：当确定存在在所述第一燃料电池和所述第二燃料电池中发生溢流的可能性时，使得所述第一氧化剂气体供应装置和所述第二氧化剂气体供应装置中的、向所述第一燃料电池和所述第二燃料电池中的所述另一个燃料电池供应所述氧化剂气体的氧化剂气体供应装置增加所述氧化剂气体的供应量。

4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其中，所述控制器被配置成：当确定存在在所述第一燃料电池和所述第二燃料电池中发生溢流的可能性时，使得所述第一氧化剂气体供应装置和所述第二氧化剂气体供应装置中的、向所述第一燃料电池和所述第二燃料电池中的所述一个燃料电池供应所述氧化剂气体的另一个氧化剂气体供应装置减少所述氧化剂气体的供应，以暂停所述第一燃料电池和所述第二燃料电池中的所述一个燃料电池的发电。

5.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，还包括：

第一氧化剂气体供应装置，其向所述第一燃料电池供应所述氧化剂气体；以及

第二氧化剂气体供应装置，其向所述第二燃料电池供应所述氧化剂气体，

其中，所述控制器被配置成：当确定存在在所述第一燃料电池和所述第二燃料电池中发生溢流的可能性时，使得所述第一氧化剂气体供应装置和所述第二氧化剂气体供应装置中的、向所述第一燃料电池和所述第二燃料电池中的所述一个燃料电池供应所述氧化剂气体的氧化剂气体供应装置减少所述氧化剂气体的供应，以暂停所述第一燃料电池和所述第二燃料电池中的所述一个燃料电池的发电。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的燃料电池系统，还包括：

第一循环阀，其被设置在所述第一循环路径和所述连通路径彼此连接的部分的下游侧的所述第一循环路径中；以及

第二循环阀，其被设置在所述第二循环路径和所述连通路径彼此连接的部分的下游侧的所述第二循环路径中，

其中，所述控制器被配置成：当使所述打开/关闭装置将所述第一循环路径和所述第二循环路径彼此连通时，关闭所述第一循环阀和所述第二循环阀中的、设置在所述第一燃料电池和所述第二燃料电池中的所述一个燃料电池的循环路径中的循环阀。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的燃料电池系统，其中，所述控制器被配置成：当所述第一燃料电池所需的输出电流和所述第二燃料电池所需的输出电流小于阈值时，确定存在在所述第一燃料电池和所述第二燃料电池中发生溢流的可能性。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的燃料电池系统，还包括：

第一测量装置，其测量所述第一燃料电池的温度；以及

第二测量装置，其测量所述第二燃料电池的温度，

其中，所述控制器被配置成：当由所述第一测量装置测量的温度或由所述第二测量装置测量的温度等于或小于温度参考值时，确定存在在所述第一燃料电池和所述第二燃料电池中发生溢流的可能性。

9.根据权利要求8所述的燃料电池系统，其中

所述控制器被配置成根据所述第一燃料电池所需的输出电流和所述第二燃料电池所需的输出电流来确定所述温度参考值。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的燃料电池系统，还包括：

第一检测装置，其检测流过所述第一燃料电池的所述燃料气体的压力损失；以及

第二检测装置，其检测流过所述第二燃料电池的所述燃料气体的压力损失，

其中，所述控制器被配置成：根据所述第一燃料电池所需的输出电流和所述第二燃料电池所需的输出电流来确定压力参考值，并且当由所述第一检测装置检测到的压力损失或由所述第二检测装置检测到的压力损失大于所述压力参考值时，确定存在在所述第一燃料电池和所述第二燃料电池中发生溢流的可能性。

11.根据权利要求10所述的燃料电池系统，还包括：

第一测量装置，其测量所述第一燃料电池的温度；以及

第二测量装置，其测量所述第二燃料电池的温度，

其中，所述控制器被配置成根据由所述第一测量装置测量的温度或由所述第二测量装置测量的温度以及所述输出电流来确定所述压力参考值。

12.根据权利要求1至11中的任一项所述的燃料电池系统，其中，所述控制器被配置成：当确定存在在所述第一燃料电池和所述第二燃料电池中发生溢流的可能性时，暂停所述第一燃料电池和所述第二燃料电池中的、累积发电时间较长的燃料电池的发电。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的燃料电池系统，其中

所述控制器被配置成：

确定当在所述第一燃料电池和所述第二燃料电池中的所述一个燃料电池的发电被暂停的同时所述第一燃料电池和所述第二燃料电池中的所述另一个燃料电池要发电时，是否存在在所述第一燃料电池和所述第二燃料电池中的所述另一个燃料电池中发生溢流的可能性，以及

当不存在在所述第一燃料电池和所述第二燃料电池中的所述另一个燃料电池中发生溢流的可能性时，暂停所述第一燃料电池和所述第二燃料电池中的所述一个燃料电池的发电。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的燃料电池系统，其中，当存在在所述第一燃料电池和所述第二燃料电池中的所述另一个燃料电池中发生溢流的可能性时，使得所述第一燃料气体供应装置和所述第二燃料气体供应装置增加所述燃料气体的供应量。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的燃料电池系统，还包括：

第一喷射器，其被连接到所述第一循环路径，并且将从所述第一燃料电池排出的燃料气体与从所述第一燃料气体供应装置供应的燃料气体一起引导至所述第一燃料电池；以及

第二喷射器，其被连接到所述第二循环路径，并将从所述第二燃料电池排出的燃料气体与从所述第二燃料气体供应装置供应的燃料气体一起引导至所述第二燃料电池。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的燃料电池系统，还包括：

第三燃料电池，其使用所述燃料气体和所述氧化剂气体来产生电力；

第三燃料气体供应装置，其向所述第三燃料电池供应所述燃料气体；以及

第三循环路径，其将从所述第三燃料电池排出的燃料气体循环至所述第三燃料电池，

其中，所述连通路径与所述第一循环路径、所述第二循环路径以及所述第三循环路径连通，

其中，所述打开/关闭装置使得所述第一循环路径、所述第二循环路径以及所述第三循环路径彼此连通或彼此断开，以及

其中，所述控制器被配置成：

确定是否存在由于所述第一燃料电池、所述第二燃料电池和所述第三燃料电池的发电而导致的在所述第一燃料电池、所述第二燃料电池和所述第三燃料电池中发生溢流的可能性，

当确定存在在所述第一燃料电池、所述第二燃料电池和所述第三燃料电池中发生溢流的可能性时，在维持所述燃料气体的供应的同时暂停所述第一燃料电池、所述第二燃料电池和所述第三燃料电池中的所述第一燃料电池和所述第二燃料电池中的所述一个燃料电池的发电，并且使所述第一循环路径、所述第二循环路径和所述第三循环路径彼此连通。

17.根据权利要求16所述的燃料电池系统，其中，所述控制器被配置成：当确定存在在所述第一燃料电池、所述第二燃料电池和所述第三燃料电池中发生溢流的可能性时，在维持所述燃料气体的供应的同时暂停所述第一燃料电池和所述第二燃料电池中的所述一个燃料电池的发电以及所述第三燃料电池的发电，并且使所述第一循环路径、所述第二循环路径和所述第三循环路径彼此连通。

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