JP6620547B2 - 車載燃料電池システム - Google Patents

Description

本発明は、車載燃料電池システムに関するものである。

従来、車載燃料電池システムにおいて、自動車の走行用電動機等に必要になる電力を発電する燃料電池と、燃料電池の出力電力を制御する制御装置を備えるものがある（例えば、特許文献１参照）。

このものにおいて、制御装置は、道路環境に応じた制御率Ｒを目標電圧αに乗じた電圧値を出力するように燃料電池を制御する。これにより、燃料電池の出力電圧上昇幅と電圧上昇発生頻度を抑えることにより、燃料電池の耐久性を向上することができる。

特開２０１３−１７６２１３号公報

上記車載燃料電池システムでは、複数の燃料電池を用いた場合には、更なる燃料電池の耐久性の向上が望まれる。

本発明は上記点に鑑みて、燃料電池の耐久性をより一層向上するようにした車載燃料電池システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、燃料ガスおよび酸化剤ガスの電気化学反応により電力をそれぞれ発生し、この発生した電力を走行用電動機（２６ａ、２６ｂ）に出力する複数の燃料電池（２１ａ、２１ｂ）の出力電力を制御する車載燃料電池システムであって、
乗員が操作する操作部（５０）の操作量を検出するセンサ（４０）の出力信号に基づいて、複数の燃料電池から出力するべき電力の総量をシステム要求出力として算出する第１算出手段（Ｓ１１０）と、
システム要求出力に基づいて、複数の燃料電池から燃料電池毎に出力すべき電力としての分配出力を算出するものであって、燃料電池毎の分配出力が、燃料電池が劣化しやすい電圧範囲に相当して回避すべき回避電力範囲以外の電力になるように燃料電池毎の分配出力を算出する第２算出手段（Ｓ１２０、Ｓ１２０Ａ）と、を備え、
第２算出手段は、複数の燃料電池のうち１つの燃料電池の分配出力が回避電力範囲よりも高く、かつ複数の燃料電池のうち１つの燃料電池以外の他の燃料電池の分配出力が回避電力範囲よりも低くなるように燃料電池毎の分配出力を算出するものであり、
さらに複数の燃料電池の出力電力をそれぞれ前記燃料電池毎の分配出力に近づけるように複数の燃料電池の出力電力を制御する制御手段（Ｓ１３０）を備え、
複数の燃料電池のうち１つの燃料電池の分配出力を回避電力範囲よりも低い値から回避電力範囲よりも高い値に変化させる場合には、分配出力を時間軸に対してステップ状に変化させ、１つの燃料電池の分配出力を回避電力範囲よりも高い値から回避電力範囲よりも低い値に変化させる場合には、分配出力を時間軸に対してランプ状に変化させるヒステリシスを有するように第２算出手段が燃料電池毎の分配出力を算出することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、燃料電池毎の分配出力が、回避電力範囲以外の電力になるように算出される。よって、複数の燃料電池の出力電力を回避電力範囲以外の電力にすることができる。このため、複数の燃料電池の耐久性をより一層向上することができる。

これに加えて、請求項１に記載の発明によれば、１つの燃料電池の分配出力が回避電力範囲よりも高く、かつ他の燃料電池の分配出力が回避電力範囲よりも低くなるように燃料電池毎の分配出力が算出される。このため、１つの燃料電池の出力が回避電力範囲よりも高くなり、かつ他の燃料電池の出力が回避電力範囲よりも低くなる。このため、操作部の操作量に追従して複数の燃料電池から十分な電力を走行用電動機に供給することができる。よって、自動車のドライビリティの低下を抑えることができる。

以上により、自動車のドライビリティの低下を抑えつつ、複数の燃料電池の耐久性をより一層向上することができる。

但し、回避電力範囲とは、燃料電池の耐久性の低下を避けるため、燃料電池の出力電圧として使用することを避けるべき電力値の範囲ことである。

請求項１に記載の発明によれば、１つの燃料電池の分配出力を回避電力範囲よりも高い値から回避電力範囲よりも低い値に変化させる場合には、分配出力をランプ状に変化させる。このため、１つの燃料電池の出力電圧は、時間軸に対してランプ状に上昇することになる。したがって、燃料電池の耐久性の低下をより一層抑制することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態における車載燃料電池システムの全体構成を示す図である。 第１実施形態における燃料電池セルの耐久サイクル数と最大出力との関係を示す図である。 第１実施形態における燃料電池の出力とシステム要求出力との関係を示す図である。 第１実施形態における制御装置の制御処理を示すフローチャートである。 第１実施形態における燃料電池の出力の変化を示すタイミングチャートである。 従来における各燃料電池の発電量と車載燃料電池システムの総発電量との関係を示す図である。 本発明の第２実施形態における燃料電池の出力とシステム要求出力との関係を示す図である。 第２実施形態における燃料電池の出力の変化を示すタイミングチャートである。 図８中のＢ部分の詳細を示すタイミングチャートである。 本発明の第３実施形態における制御装置の制御処理を示すフローチャートである。 本発明の第４実施形態における燃料電池の出力とシステム要求出力との関係を示す図である。 第４実施形態における制御装置の制御処理を示すフローチャートである。 第４実施形態における燃料電池の出力の変化を示すタイミングチャートである。 本発明の第５実施形態における制御装置の制御処理を示すフローチャートである。 本発明の第６実施形態における制御装置の制御処理を示すフローチャートである。 本発明の第７実施形態における制御装置の制御処理の一部を示すフローチャートである。 第７実施形態における制御装置の制御処理の残りを示すフローチャートである。 本発明の第８実施形態における制御装置の制御処理を示すフローチャートである。 第８実施形態における燃料電池の出力とシステム要求出力との関係を示す図である。 本発明の第９実施形態における制御装置の制御処理の一部を示すフローチャートである。 第９実施形態における制御装置の制御処理の残りを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１に本発明の車載燃料電池システムが適用される自動車用の車載燃料電池システム１０の全体構成を示す。本実施形態の自動車としては、バスやトラックの大型自動車が用いられる。

車載燃料電池システム１０は、燃料電池ユニット２０Ａ、２０Ｂ、制御装置３０、およびアクセルセンサ４０を備える。

燃料電池ユニット２０Ａは、燃料電池２１ａ、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２ａ、２３ａ、
バッテリ２４ａ、インバータ２５ａ、およびモータジェネレータ２６ａを備える。

燃料電池２１ａは、複数の燃料電池セルを直列に接続してなる固体高分子型燃料電池セルスタックである。複数の燃料電池セルは、それぞれ、燃料ガスおよび酸化剤ガスの電気化学反応により直流電力を出力する。

具体的には、複数の燃料電池セルでは、燃料電池セル毎に、アノード極において（１）
式の酸化反応が生じ、カソード極において（２）式の還元反応が生じる。燃料電池セル全体としては（３）式の起電反応が生じる。

Ｈ₂→２Ｈ⁺＋２ｅ^-…（１）（１／２）Ｏ₂＋２Ｈ⁺＋２ｅ^-→Ｈ₂Ｏ…（２）
Ｈ₂＋（１／２）Ｏ₂→Ｈ₂Ｏ…（３）
なお、本実施形態では、燃料ガスとしては、例えば水素ガスが用いられる。酸化剤ガスとしては、酸素をカソード極に供給するために例えば、空気が用いられる。

ＤＣ−ＤＣコンバータ２２ａは、燃料電池２１ａから出力される直流電力を昇圧して出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２３ａは、インバータ２５ａから出力される直流電力とＤＣ−ＤＣコンバータ２２ａから出力される直流電力とを降圧してバッテリ２４ａに充電する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２３ａは、インバータ２５ａおよびＤＣ−ＤＣコンバータ２２ａから出力される直流電力に基づいてバッテリ２４ａに充電する充電量を調整する充電量調整部を構成する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２３ａは、バッテリ２４ａから出力される直流電力を昇圧してインバータ２５ａに出力する。つまり、ＤＣ−ＤＣコンバータ２３ａは、バッテリ２４ａからモータジェネレータ２６ａに放電される放電量を調整する放電量調整部を構成する。

バッテリ２４ａは、燃料電池２１ａから出力される余剰の直流電力とモータジェネレータ２６ａが回収した回生電力とを貯える貯蔵源として機能するとともに、当該自動車の加速や減速時のエネルギーバッファとして機能する二次電池である。

インバータ２５ａは、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２ａ、２３ａからそれぞれ出力される直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ２６ａに出力する。インバータ２５ａは、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２ａ、２３ａからモータジェネレータ２６ａに出力される電力を調整する電力量整部を構成する。インバータ２５ａは、モータジェネレータ２６ａで回収した回生電力を交流電力から直流電力に変換して出力する。モータジェネレータ２６ａは、駆動輪２７を交流電動モータとして駆動するとともに、駆動輪２７の制動により回生電力を回収する交流発電機を構成する。

燃料電池ユニット２０Ｂは、燃料電池ユニット２０Ａと同様、燃料電池２１ｂ、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２ｂ、２３ｂ、バッテリ２４ｂ、インバータ２５ｂ、およびモータジェネレータ２６ｂを備える。

なお、燃料電池２１ｂは燃料電池２１ａに対応し、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２ｂはＤＣ−ＤＣコンバータ２２ａに対応し、ＤＣ−ＤＣコンバータ２３ｂはＤＣ−ＤＣコンバータ２３ａに対応し、バッテリ２４ｂはバッテリ２４ａに対応し、インバータ２５ｂはインバータ２５ａに対応し、モータジェネレータ２６ｂはモータジェネレータ２６ａに対応する。このため、インバータ２５ｂは、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２ｂ、２３ｂからモータジェネレータ２６ｂに出力される電力を調整する電力量調整部を構成する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２３ｂは、インバータ２５ｂおよびＤＣ−ＤＣコンバータ２２ｂから出力される直流電力に基づいてバッテリ２４ｂに充電する充放電量を調整する充電量調整部を構成する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２３ｂは、バッテリ２４ｂからモータジェネレータ２６ｂに放電される放電量を調整する放電量調整部を構成する。

制御装置３０は、マイクロコンピュータやメモリを備える周知の電子制御装置である。
制御装置３０は、コンピュータプログラムにしたがって、制御処理を実行する。制御装置３０は、制御処理の実行に伴って燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力を制御する。

アクセルセンサ４０は、アクセルペダル５０の踏み込み量をアクセル開度として検出する。アクセル開度は、後述するシステム要求出力Ｗａを算出するために用いられる。アクセルペダル５０は、運転者が燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力を制御するために運転者の足により踏み込まれる操作部である。

次に、本実施形態の制御装置３０の制御処理の説明に先だって、燃料電池２１ａ、２１ｂの特性について説明する。

燃料電池２１ａ、２１ｂは、発電の負荷状態に応じて燃料電池セルの毎に、出力電極間（アノード極およびカソード極の間）の電圧が変動し、その過程において、触媒層にてＰｔ（プラチナ）の溶出、析出を繰り返してＰｔが凝集する。このため、発電に寄与するＰｔ表面積が低下して出力低下を招くことになる。

ここで、触媒層は、燃料電池２１ａ、２１ｂにおいて発電反応部であるアノード極およびカソード極を構成する。触媒層は、カーボン粒子上に触媒であるＰｔ粒子が担持してあり、その外側を電解質であるアイオノマで覆われている。燃料電池セルの出力電極間電圧が、おおよそ０．７Ｖ以下の低い電位状態では、Ｐｔ粒子は安定した状態で存在するが、燃料電池セルの出力電極間電圧がおおよそ０．８Ｖ以上の高い電位状態になると、Ｐｔ粒子からＰｔイオンがアイオノマや電解質膜中に溶出する。

ただし、０．８Ｖ以上の高い電位ではＰｔ粒子の表面上では酸素と反応し酸化皮膜が形成される。この酸化皮膜が形成されるとＰｔ溶出も抑制される。このように電位が高いほどＰｔは溶出しやすいが酸化皮膜も形成されやすい。したがって、低い電位から急激に高い電位に変化したときほどＰｔ溶出がされやすいが、時間が経過すれば酸化皮膜が形成されるため、Ｐｔ溶出が抑制される。

特に、燃料電池２１ａ、２１ｂにおいて、高負荷と低負荷とを繰り返す負荷変動時において、低負荷時の燃料電池セルの出力電極間電圧が、開放電圧（約１．０Ｖ）に近いほど触媒層が劣化しやすい。

図２に、アクセルのＯＮ／ＯＦＦを繰り返す耐久サイクル数と燃料電池セルの最大出力との関係を示す。アクセルＯＮとは、燃料電池セルが高負荷になり、燃料電池セルの出力電圧が開放電圧から低下した状態である。アクセルＯＦＦとは、燃料電池セルが低負荷になり、燃料電池セルの出力電圧が上昇して開放電圧に近づいた状態である。

グラフＱ１は、アクセルＯＮ時の燃料電池セルの出力電圧を０．７Ｖとし、アクセルＯＦＦ時の燃料電池セルの出力電圧を０．８５Ｖとしたときの燃料電池セルの最大出力の変化を示す。グラフＱ２は、アクセルＯＮ時の燃料電池セルの出力電圧を０．７Ｖとし、アクセルＯＦＦ時の燃料電池セルの出力電圧を０．９Ｖとしたときの燃料電池セルの最大出力の変化を示す。グラフＱ３は、アクセルＯＮ時の燃料電池セルの出力電圧を０．７Ｖとし、アクセルＯＦＦ時の燃料電池セルの出力電圧を１．０Ｖとしたときの燃料電池セルの最大出力の変化を示す。

このようにアクセルＯＦＦ時の燃料電池セルの出力電圧が開放電圧に近づくほど、少ない耐久サイクル数で燃料電池セルの最大出力が低下する。つまり、アクセルＯＦＦ時の燃料電池セルの出力電圧が開放電圧に近づくほど、燃料電池セル（燃料電池２１ａ、２１ｂ）の耐久性は大きく低下する。

そこで、本実施形態では、制御装置３０は、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力を制御する際には、燃料電池セル毎に燃料電池セルの出力電極間電圧が所定電圧範囲Ｖａ（具体的には、０．７〜０．８Ｖ付近）に入る使用頻度を下げる。つまり、燃料電池２１ａ、２１ｂを構成する燃料電池セルの個数をＮとし、（Ｖａ×Ｎ）から決まる電圧範囲を回避電圧範囲Ｖｎとすると、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力を制御する際には、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電圧が燃料電池毎に回避電圧範囲Ｖｎ内に入る使用頻度を下げることになる。換言すれば、制御装置３０は、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力を制御する際に、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力が燃料電池毎に避けるべき電力範囲（以下、回避電力範囲Ｐａという）内に入る使用頻度を下げることになる。

ここで、所定電圧範囲Ｖａは、燃料電池セルの出力電極間電圧の変動により触媒層が低下しやすい燃料電池セルの出力電極間電圧の範囲である。回避電圧範囲Ｖｎ（＝Ｖａ×Ｎ）は、燃料電池毎に設定される出力電極間電圧の範囲であって、触媒層の低下により耐久性が低下しやすい燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電極間電圧の範囲である。すなわち、回避電圧範囲Ｖｎは、燃料電池２１ａ、２１ｂが劣化しやすい電圧範囲である。回避電力範囲Ｐａは、燃料電池２１ａ（或いは、２１ｂ）において、触媒層の低下により耐久性が低下しやすい電力範囲であって、回避電圧範囲Ｖｎに対応関係にある電力範囲である。

以下、制御装置３０の制御処理について図３、図４を参照して説明する。制御装置３０は、図４のフローチャートにしたがって、制御処理を実行する。図３は、後述するシステム要求出力Ｗａと燃料電池２１ａ、２１ｂの出力（ｋＷ）との関係を示すグラフである。そして、図４は、制御装置３０の制御処理を示すフローチャートである。

まず、ステップ１００において、アクセルセンサ４０によりアクセル開度を検出する。
アクセル開度は、運転者が足で踏み込むアクセルペダル５０の踏み込み量である。踏み込み量が大きくなるほどアクセル開度が大きくなる。

次に、ステップ１１０において、アクセル開度に基づいて、自動車のモータジェネレータ２６ａ、２６ｂおよび補機に必要となる電力をシステム要求出力Ｗａとして算出する。システム要求出力Ｗａは、アクセル開度が大きくなるほど、大きくなるように設定されている。補機に必要な電力とは、車両用空調装置、変速機、車輪制動装置、操舵装置、照明装置、および音響装置等の各種の車載装置に必要となる電力のことである。

次に、ステップ１２０において、システム要求出力Ｗａに基づいて、燃料電池２１ａ、
２１ｂがそれぞれ出力するべき電力（以下、分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２という）を次のように決める。

（１）Ｗａ＜（２×Ｗｎ１）であるとき、分配出力Ｗｓ１を（Ｗａ／２）とし、分配出力Ｗｓ２を（Ｗａ／２）とする。ここで、Ｗｎ１は、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力として避けるべき電力範囲Ｐａのうち最小値である。Ｗｎ２は、電力範囲Ｐａのうち最大値である。

（２）（２×Ｗｎ１）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｉｄ）であるとき、分配出力Ｗｓ１をアイドル出力Ｗｉｄとし、分配出力Ｗｓ２を（Ｗａ−Ｗｉｄ）とする。

ここで、アイドル出力Ｗｉｄは、予め決められた高電位回避電圧に対応関係にある燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力である。高電位回避電圧は、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電圧が開放電圧よりも低く、かつ回避電圧範囲Ｖｎよりも高くなるように設定されている電圧である。

（３）（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｉｄ）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｎ１）であるときには、分配出力Ｗｓ１を（Ｗａ−Ｗｎｌｉｍ）とし、分配出力Ｗｓ２をＷｎｌｉｍとする。ここで、Ｗｎｌｉｍは、燃料電池２１ａ（或いは、２１ｂ）の出力電力の最大値である。

（４）（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｎ１）＜Ｗａであるときには、分配出力Ｗｓ１を（Ｗａ／２）
とし、分配出力Ｗｓ２を（Ｗａ／２）とする。

このように、ステップ１２０において、燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２を算出する。分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２を制御出力値として燃料電池２１ａ、２１ｂに出力する（ステップ１３０）。

これに伴い、燃料電池２１ａでは、その出力電力を分配出力Ｗｓ１に近づけるように燃料ガスおよび酸化剤ガスの化学反応が実施される。このため、燃料電池２１ａの出力電力を分配出力Ｗｓ１に近づけることができる。燃料電池２１ｂでは、その出力電力を分配出力Ｗｓ２に近づけるように燃料ガスおよび酸化剤ガスの化学反応が実施される。このため、燃料電池２１ｂの出力電力を分配出力Ｗｓ２に近づけることができる。これにより、運転者によるアクセルペダル５０への踏み込み量に応じて、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力を制御することができる。

次に、本実施形態の燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２の具体例について図５を参照して説明する。

まず、時刻ｔ０〜時刻ｔ１の間では、Ｗａ＜（２×Ｗｎ１）であり、分配出力Ｗｓ１＝（Ｗａ／２）とし、分配出力Ｗｓ２＝（Ｗａ／２）とする。

次に、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間では、（２×Ｗｎ１）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｉｄ）
であり、分配出力Ｗｓ１＝Ｗｉｄとし、分配出力Ｗｓ２＝（Ｗａ−Ｗｉｄ）とする。

次の時刻ｔ２〜時刻ｔ３の間では、Ｗａ＜（２×Ｗｎ１）であり、分配出力Ｗｓ１＝（Ｗａ／２）とし、分配出力Ｗｓ２＝（Ｗａ／２）とする。

次の時刻ｔ３〜時刻ｔ４の間では、（２×Ｗｎ１）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｉｄ）であり、分配出力Ｗｓ１＝Ｗｉｄとし、分配出力Ｗｓ２＝（Ｗａ−Ｗｉｄ）とする。

次の時刻ｔ４〜時刻ｔ５の間では、（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｉｄ）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｎ１）であり、分配出力Ｗｓ１＝（Ｗａ−Ｗｎｌｉｍ）とし、分配出力Ｗｓ２＝Ｗｎｌｉｍとする。

次の時刻ｔ５〜時刻ｔ６の間では、（２×Ｗｎ１）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｉｄ）であり、分配出力Ｗｓ１＝Ｗｉｄとし、分配出力Ｗｓ２＝（Ｗａ−Ｗｉｄ）とする。

次の時刻ｔ６〜時刻ｔ７の間では、（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｉｄ）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｎ１）であり、分配出力Ｗｓ１＝（Ｗａ−Ｗｎｌｉｍ）とし、分配出力Ｗｓ２＝Ｗｎｌｉｍとする。

次の時刻ｔ７〜時刻ｔ８の間では、（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｎ１）＜Ｗａであり、分配出力Ｗｓ１を（Ｗａ／２）とし、分配出力Ｗｓ２を（Ｗａ／２）とする。

次の時刻ｔ８〜時刻ｔ９の間では、（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｉｄ）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｎ１）であり、分配出力Ｗｓ１＝（Ｗａ−Ｗｎｌｉｍ）とし、分配出力Ｗｓ２＝Ｗｎｌｉｍとする。

次の時刻ｔ９〜時刻ｔ１０の間では、（２×Ｗｎ１）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｉｄ）
であり、分配出力Ｗｓ１＝Ｗｉｄとし、分配出力Ｗｓ２＝（Ｗａ−Ｗｉｄ）とする。

次の時刻ｔ１０以降では、Ｗａ＜（２×Ｗｎ１）であり、分配出力Ｗｓ１＝（Ｗａ／２）とし、分配出力Ｗｓ２＝（Ｗａ／２）とする。

以上に説明した本実施形態によれば、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力を制御する車載燃料電池システム１０であって、制御装置３０は、アクセルペダル５０の操作量を検出するアクセルセンサ４０の出力信号に基づいて、燃料電池２１ａ、２１ｂから出力するべき電力の総量をシステム要求出力Ｗａとして算出する。制御装置３０は、（２×Ｗｎ１）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｎ１）であるときに、分配出力Ｗｓ２が回避電力範囲Ｐａよりも高く、かつ分配出力Ｗｓ１が回避電力範囲Ｐａよりも低くなるように燃料電池毎の分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２を算出する。制御装置３０は、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力を燃料電池毎の分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２に近づけるように燃料電池２１ａ、２１ｂを独立して制御する。

このため、（２×Ｗｎ１）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｎ１）であるときに、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力は、燃料電池毎に回避すべき電力範囲Ｐａ以外の電力になる。したがって、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力が回避電力範囲Ｐａに入ることが避けることができる範囲は、図３中の出力範囲Ｅｇ２になる。

これに対して、図６に示すように、車載燃料電池システムの総発電量が変化しても燃料電池２１ａ、２１ｂの発電量Ｗｇ１、Ｗｇ２が同一値になる従来の車載燃料電池システムでは、図３中の出力範囲Ｅｇ１内にて、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力が回避電力範囲Ｐａに入ることとなる。

したがって、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力が電力範囲Ｐａ以外の電力になるシステム要求出力Ｗａの範囲を拡げることができるので、燃料電池２１ａ、２１ｂの耐久性を向上することができる。

ここで、上記特許文献１では、制御装置は、道路環境に応じて燃料電池の出力電圧を制御するため、燃料電池の耐久性を向上することができるものの、例えば、燃料電池から走行用電動機に出力される電力がアクセルペダルの踏み込み量に追従しなくなり、自動車の加速時に燃料電池から走行用電動機に供給される電力が不足してドライビリティ（運転性）が低下することが懸念される。

これに対して、本実施形態では、（２×Ｗｎ１）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｎ１）であるときには、分配出力Ｗｓ２が回避電力範囲Ｐａよりも大きくなり、かつ分配出力Ｗｓ１が回避電力範囲Ｐａよりも小さくなっている。このため、燃料電池２１ｂの出力電力が回避電力範囲Ｐａよりも大きくなり、かつ燃料電池２１ａの出力電力が回避電力範囲Ｐａよりも小さくなっている。これにより、アクセルペダル５０の踏み込み量に追従して燃料電池２１ａ、２１ｂから十分な電力をモータジェネレータ２６ａ、２６ｂに供給することができる。よって、自動車のドライビリティの低下を抑えることができる。

以上により、車載燃料電池システムにおいて、自動車のドライビリティの低下を抑えつつ、燃料電池２１ａ、２１ｂの耐久性を向上することができる。

本実施形態では、制御装置３０は、上述の如く、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力を独立して制御するので、アクセルペダル５０の踏み込み量に追従して燃料電池２１ａ、２１ｂから十分な電力をモータジェネレータ２６ａ、２６ｂに供給することができる。このため、燃料電池２１ａ、２１ｂがモータジェネレータ２６ａ、２６ｂに電力を供給する際に、燃料電池２１ａ、２１ｂを補助するためのバッテリ２４ａ、２４ｂの容量を小さくすることができる。これに加えて、バッテリ２４ａ、２４ｂの使用頻度が抑えられるので、バッテリ２４ａ、２４ｂの耐久性の低下を抑えることができる。

（第２実施形態）
本実施形態では、上記第１実施形態において、燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２が回避電力範囲Ｐａを跨ぐときに、ヒステリシスを有するように分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２を算出する例について図７を参照して説明する。

図７は、システム要求出力Ｗａと燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２との関係を示すグラフである。

まず、システム要求出力Ｗａが（２×Ｗｎ１）よりも低い値から（２×Ｗｎ１）よりも高い値に変化するときに、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２が電力範囲Ｐａの最小値Ｗｎ１よりも低い値から電力範囲Ｐａの最大出力Ｗｎ２よりも高い値に変化する。この際に、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２は矢印ｈ１の如くステップ状に上昇する。これに伴い、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１は矢印ｈ２の如くステップ状に低下する。

次に、システム要求出力Ｗａが（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｎ１）よりも低い値から（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｎ１）よりも高い値に変化するときに、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１が回避電力範囲Ｐａの最小出力Ｗｎ１よりも低い値から回避電力範囲Ｐａの最大出力Ｗｎ２よりも高い値に変化する。この際に、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１は矢印ｈ３の如くステップ状に上昇する。これに伴い、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２は矢印ｈ４の如くステップ状に低下する。

次に、システム要求出力Ｗａが（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｎ１）よりも高い値から（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｎ１）も低い値に変化するときに、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１が回避電力範囲Ｐａの最大出力Ｗｎ２よりも高い値から回避電力範囲Ｐａの最小出力Ｗｎ１よりも低い値に変化する。この際に、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１は、矢印ｈ７の如く、ランプ状に低下する。これに伴い、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２は、矢印ｈ８の如く、ランプ状に上昇する。

ここで、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１はランプ状に低下する際には、燃料電池２１ａの出力電圧の時間当たりの変化量が０．１（Ｖ／ｓｅｃ）以下になるように燃料電池毎の分配出力Ｗｓ１が算出されている。

次に、システム要求出力Ｗａが（２×Ｗｎ１）よりも高い値から（２×Ｗｎ１）よりも低い値に変化するときに、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２が回避電力範囲Ｐａの最大値Ｗｎ２よりも高い値から回避電力範囲Ｐａの最小出力Ｗｎ１よりも低い値に変化する。この際に、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２は矢印ｈ５の如くランプ状に低下する。これに伴い、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１は矢印ｈ６の如く一定になる。

ここで、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２はランプ状に低下する際には、燃料電池２１ｂの出力電圧の時間当たりの変化量が０．１（Ｖ／ｓｅｃ）以下になるように燃料電池毎の分配出力Ｗｓ２が算出されている。

次に、本実施形態の燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２の具体例について図８、図９を参照して説明する。図８は、本実施形態において時間に対する分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２の変化を示すタイミングチャートである。図９は、図８中Ｂ部分の拡大図である。以下、本実施形態と上第１記実施形態との間の相違点について説明する。

図８中Ａ付近において、時刻ｔ２〜時刻ｔ２ａの間で、システム要求出力Ｗａが（２×Ｗｎ１）よりも高い値から（２×Ｗｎ１）よりも低い値に変化するときに、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２が回避電力範囲Ｐａの最大出力Ｗｎ２よりも高い値から回避電力範囲Ｐａの最小出力Ｗｎ１よりも低い値に変化する。この際に、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２はランプ状に低下する。これに伴い、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１は一定値になる。

図９中の時刻ｔ８〜時刻ｔ９の間で、システム要求出力Ｗａが（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｎ１）
よりも高い値から（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｎ１）よりも低い値に変化するときに、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１が回避電力範囲Ｐａの最大出力Ｗｎ２よりも高い値から回避電力範囲Ｐａの最小出力Ｗｎ１よりも低い値に変化する。この際に、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１はランプ状に低下する。これに伴い、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２はランプ状に上昇する。

図９中の時刻ｔ１０以降で、システム要求出力Ｗａが（２×Ｗｎ１）よりも高い値から（２×Ｗｎ１）よりも低い値に変化するときに、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２が回避電力範囲Ｐａの最大出力Ｗｎ２よりも高い値から回避電力範囲Ｐａの最小出力Ｗｎ１よりも低い値に変化する。この際に、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２はランプ状に低下する。これに伴い、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１は一定になる。

以上説明した本実施形態では、制御装置３０は、ヒステリシスを有するように燃料電池毎の分配出力Ｓｗ１、Ｓｗ２を算出する。すなわち、燃料電池２１ａ、２１ｂのうち一方の燃料電池の分配出力を回避電力範囲Ｐａよりも低い値から回避電力範囲Ｐａよりも高い値に変化させる場合には、前記一方の燃料電池の分配出力を時間軸に対してステップ状に変化させる。一方、前記一方の燃料電池の分配出力を回避電力範囲Ｐａよりも高い値から回避電力範囲Ｐａよりも低い値に変化させる場合には、前記分配出力を時間軸に対してランプ状に変化させる。したがって、前記一方の燃料電池の分配出力を時間軸に対して緩やかに上昇させることができる。具体的には、燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２はランプ状に低下する際には、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電圧の時間当たりの変化量が０．１（Ｖ／ｓｅｃ）以下になる。このため、前記一方の燃料電池の分配出力を時間軸に対してステップ状に上昇させる場合に比べて、前記一方の燃料電池の触媒層においてＰｔイオンを溶出することを抑制することができる。したがって、燃料電池２１ａ、２１ｂの耐久性の低下をより一層抑制することができる。

（第３実施形態）
上記第１実施形態では、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２が回避電力範囲Ｐａよりも高く、かつ燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１が回避電力範囲Ｐａよりも低くなるように分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２を算出した例について説明したが、本実施形態では、次のように、分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２を算出する。

すなわち、本実施形態では、燃料電池２１ａ、２１ｂのうち分配出力が回避電力範囲Ｐａよりも高くなるように算出される算出対象としての燃料電池と分配出力が回避電力範囲Ｐａよりも低くなるように算出される算出対象としての燃料電池とを交互に切り替える。

本実施形態と上記第１実施形態とでは制御装置３０の制御処理が相違する。そこで、以下、本実施形態における制御装置３０の制御処理について説明する。制御装置３０は、図４に代わる図１０のフローチャートにしたがって、制御処理を実行する。図１０のフローチャートは、図４のフローチャートにおいて、ステップ１１５、ステップ１２０Ａを追加したものである。図１０において、図４と同一の符号は、同一ステップを示し、その説明を省略する。

まず、ステップ１１５は、上述した算出対象を切り替えるべきか否かを判定する。すなわち、ステップ１２０、１２０Ａのうちいずれのステップを実行するかを決めるためのステップである。例えば、ステップ１１５でステップ１２０を実行すべきであると判定するときには、ＹＥＳと判定する。ステップ１１５でステップ１２０Ａを実行すべきであると判定するときには、ＮＯと判定する。

本実施形態では、ステップ１１５の実行毎に、ステップ１２０、１２０Ａを交互に実行する。例えば、第１回目のステップ１１５でＹＥＳと判定してステップ１２０を実行し、第２回目のステップ１１５でＮＯと判定してステップ１２０Ａを実行し、第３回目のステップ１１５でＹＥＳと判定してステップ１２０を実行し、第４回目のステップ１１５でＮＯと判定してステップ１２０Ａを実行し、・・・・・第Ｍ（＞４）回目のステップ１１５でＹＥＳと判定してステップ１２０を実行する。このため、ステップ１１５の実行毎に、ステップ１２０、ステップ１２０Ａ、ステップ１２０、ステップ１２０Ａ・・・の順に実行されるステップが切り替わることになる。

ここで、ステップ１２０は、（２×Ｗｎ１）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｎ１）であるとき、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２を回避電力範囲Ｐａよりも高くし、かつ燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１を回避電力範囲Ｐａよりも低くするように分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２を算出するステップである。

ステップ１２０Ａは、（２×Ｗｎ１）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｎ１）であるとき、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１を回避電力範囲Ｐａよりも高くし、かつ燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２を回避電力範囲Ｐａよりも低くするように分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２を算出するステップである。

具体的には、ステップ１２０Ａでは、次の（５）〜（８）のように分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２を算出する。

（５）Ｗａ＜（２×Ｗｎ１）であるとき、分配出力Ｗｓ１を（Ｗａ／２）とし、分配出力Ｗｓ２を（Ｗａ／２）とする。

（６）（２×Ｗｎ１）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｉｄ）であるとき、分配出力Ｗｓ１を（Ｗａ−Ｗｉｄ）とし、分配出力Ｗｓ２をアイドル出力Ｗｉｄとする。

（７）（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｉｄ）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｎ１）であるときには、分配出力Ｗｓ１をＷｎｌｉｍとし、分配出力Ｗｓ２を（Ｗａ−Ｗｎｌｉｍ）とする。

（８）（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｎ１）＜Ｗａであるときには、分配出力Ｗｓ１を（Ｗａ／２）
とし、分配出力Ｗｓ２を（Ｗａ／２）とする。

なお、ステップ１２０の処理は、上記第１実施形態のステップ１２０と同様であるので、説明を省略する。

その後、ステップ１３０では、上記ステップ１２０、１２０Ａのうち一方のステップで算出される分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２を制御出力値として燃料電池２１ａ、２１ｂに出力する。これに伴い、燃料電池２１ａ、２１ｂでは、それぞれの出力電力を分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２に近づけるように燃料ガスおよび酸化剤ガスの化学反応が実施される。このため、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力をそれぞれ分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２に近づけることができる。これにより、運転者によるアクセルペダル５０への踏み込み量に追従して、燃料電池２１ａ、２１ｂからモータジェネレータ２６ａ、２６ｂにそれぞれ十分な出力電力を出力することができる。

以上説明した本実施形態によれば、制御装置３０は、期間Ｅｇ２にて燃料電池２１ａ、
２１ｂのうち、分配出力が回避電力範囲Ｐａよりも高くなるように算出される算出対象としての燃料電池と、期間Ｅｇ２にて回避電力範囲Ｐａよりも低くなるように算出される算出対象としての燃料電池とを交互に切り替える。

このことにより、燃料電池２１ａ、２１ｂのうち、期間Ｅｇ２にて出力電力が回避電力範囲Ｐａよりも高くなるように制御される制御対象としての燃料電池と、期間Ｅｇ２にて出力電力が回避電力範囲Ｐａよりも低くなるように制御される制御対象としての燃料電池とが交互に切り替えられる。このため、燃料電池２１ａ、２１ｂの耐久性の低下を均等にすることができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態では、制御装置３０は、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力を制御する際には、ある基準値よりもシステム要求出力Ｗａが低くなったときに、燃料電池２１ａ、２１ｂにおいて少量の発電を継続する例について説明する。

本実施形態の車載燃料電池システム１０と上記第１実施形態の車載燃料電池システム１０とは、制御装置３０の制御処理が相違するだけで、その他の構成は同一である。そこで、以下、本実施形態の制御装置３０の制御処理について説明する。

本実施形態の制御装置３０は、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力を制御する際には、
ある基準値（高電位回避電圧Ｘ）よりもシステム要求出力Ｗａが低くなっても、燃料電池２１ａ、２１ｂの負荷を零とせず、燃料電池２１ａ、２１ｂにおいて少量の発電を継続し、燃料電池セル毎に燃料電池セルの出力電極間電圧を開放電位よりも低い電圧に維持する。

以下、このように燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電極間電圧（或いは、燃料電池セルの出力電極間電圧）を開放電圧Ｋａ（或いは、開放電圧Ｋｂ）よりも低い高電位回避電圧に維持することを高電位回避という。燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電極間電圧とは、燃料電池２１ａ（或いは、２１ｂ）のプラス側出力電極およびマイナス側出力電極の間に発生する電圧のことである。

開放電圧Ｋａは、燃料電池２１ａ（或いは、２１ｂ）のプラス側出力電極およびマイナス側出力電極の間を開放したときに、燃料電池２１ａ（或いは、２１ｂ）のプラス側出力電極およびマイナス側出力電極の間に発生する電圧である。開放電圧Ｋｂは、燃料電池セルのプラス側出力電極およびマイナス側出力電極の間を開放したときに、燃料電池セルのプラス側出力電極およびマイナス側出力電極の間に発生する電圧である。

ここで、高電位回避電圧が低いほど触媒層の劣化を抑制することができるので、燃料電池２１ａ、２１ｂの耐久性が向上するが、発電量が増えるため余剰電力量が増えてしまう。

そこで、本実施形態では、燃料電池２１ａ、２１ｂのうち一方の燃料電池２１ａの高電位回避電圧Ｖ１を他方の燃料電池２１ｂの高電位回避電圧Ｖ２（＜Ｖ１）よりも、高い値に設定して燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力を独立して制御する。

これら燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力を制御する際には、燃料電池セル毎に燃料電池セルの出力電極間電圧が所定電圧範囲（０．７Ｖ〜０．８Ｖ）に入る使用頻度を下げる。所定電圧範囲（０．７Ｖ〜０．８Ｖ）は、燃料電池セルの出力電極間電圧の変動により触媒層が劣化しやすい燃料電池セルの出力電極間電圧の範囲である。

つまり、燃料電池２１ａ、２１ｂを構成する燃料電池セルの個数をＮとし、（Ｖａ×Ｎ）から決まる電圧範囲を回避電圧範囲Ｖｎとすると、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力を制御する際には、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電圧が燃料電池毎に回避電圧範囲Ｖｎ内に入る使用頻度を下げることになる。換言すれば、制御装置３０は、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力を制御する際に、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力が燃料電池毎に避けるべき電力範囲（以下、回避電力範囲Ｐａという）内に入る使用頻度を下げることになる。

ここで、所定電圧範囲Ｖａは、燃料電池セルの出力電極間電圧の変動により触媒層が低下しやすい燃料電池セルの出力電極間電圧の範囲である。回避電圧範囲Ｖｎ（＝Ｖａ×Ｎ）は、燃料電池毎に設定される出力電極間電圧の範囲であって、触媒層の低下により耐久性が低下しやすい燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電極間電圧の範囲である。すなわち、回避電圧範囲Ｖｎは、燃料電池２１ａ、２１ｂが劣化しやすい電圧範囲である。回避電力範囲Ｐａは、燃料電池２１ａ（或いは、２１ｂ）において、触媒層の劣化により耐久性が低下しやすい電力範囲であって、回避電圧範囲Ｖｎに対応関係にある電力範囲である。

以下、制御装置３０の制御処理について図１１、図１２を参照して説明する。制御装置３０は、図１２のフローチャートにしたがって、制御処理を実行する。図１１は、後述するシステム要求出力Ｗａと燃料電池２１ａ、２１ｂの出力（ｋＷ）との関係を示すグラフである。そして、図１２は、制御装置３０の制御処理を示すフローチャートである。

まず、ステップ１００において、アクセルセンサ４０によりアクセル開度を検出する。
アクセル開度は、運転者が足で踏み込むアクセルペダル５０の踏み込み量である。踏み込み量が大きくなるほどアクセル開度が大きくなる。

次に、ステップ１１０において、アクセル開度に基づいて、自動車のモータジェネレータ２６ａ、２６ｂおよび補機に必要となる電力をシステム要求出力Ｗａとして算出する。システム要求出力Ｗａは、燃料電池２１ａ、２１ｂから出力すべき電力の総量であって、アクセル開度が大きくなるほど、大きくなるように設定されている。補機に必要な電力とは、車両用空調装置、変速機、車輪制動装置、操舵装置、照明装置、および音響装置等の各種の車載装置に必要となる電力のことである。

次に、ステップ１４０において、システム要求出力Ｗａが高電位回避閾値Ｘ以下であるか否かを判定する。高電位回避閾値Ｘは、予め決められた電力である。

ここで、システム要求出力Ｗａが高電位回避閾値Ｘ以下であるとき、次のステップ１５０、１６０において、高電位回避電圧Ｖ１、Ｖ２に基づいて、燃料電池２１ａ、２１ｂが出力するべき電力（以下、分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２という）を決める。

まず、ステップ１５０において、燃料電池２１ａの負荷が低いときに燃料電池２１ａから出力するべき電力としてのアイドル出力Ｗｉｄｌを高電位回避電圧Ｖ１に応じて設定する。つまり、アイドル出力Ｗｉｄｌは、燃料電池２１ａの出力電極間電圧が高電位回避電圧Ｖ１になるときに燃料電池２１ａから出力される電力である。

燃料電池２１ｂの負荷が低いときに燃料電池２１ｂから出力するべき電力としてのアイドル出力Ｗｉｄ２を高電位回避電圧Ｖ２に応じて設定する。つまり、アイドル出力Ｗｉｄ２は、燃料電池２１ｂの出力電極間電圧が高電位回避電圧Ｖ２になるときに燃料電池２１ｂから出力される電力である。

次に、ステップ１６０において、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１をアイドル出力Ｗｉｄ１（＝分配出力Ｗｓ１）とする。燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２をアイドル出力Ｗｉｄ２（＝分配出力Ｗｓ２）とする。

このように、システム要求出力Ｗａが高電位回避閾値Ｘ以下であるときには、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１をアイドル出力Ｗｉｄ１とし、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２をアイドル出力Ｗｉｄ２とする。

一方、上記ステップ１４０において、システム要求出力Ｗａが高電位回避閾値Ｘよりも大きいとしてＮＯと判定すると、次のステップ１７０において、燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２を（９）（１０）（１１）（１２）の如く算出する。
（９）システム要求出力Ｗａが（２×Ｗｎ１）よりも小さいときいは、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１を（Ｗａ−Ｗｉｄ２）とし、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２をアイドル出力Ｗｉｄ２とする。

ここで、（２×Ｗｎ１）は、最小出力Ｗｎ１を２倍した値である。（Ｗａ−Ｗｉｄ２）
は、システム要求出力Ｗａからアイドル出力Ｗｉｄ２を引いた値である。最小出力Ｗｎ１は、回避電力範囲Ｐａのうちの最小値である。最大出力Ｗｎ２は、回避電力範囲Ｐａのうちの最大値である。アイドル出力Ｗｉｄ１、Ｗｉｄ２は、最小出力Ｗｎ１よりも小さい。
（１０）（２×Ｗｎ１）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｉｄ１）であるとき、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１をアイドルＷｉｄ１とし、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２を（Ｗａ−Ｗｉｄ１）とする。（Ｗａ−Ｗｉｄ１）は、システム要求出力Ｗａからアイドル出力Ｗｉｄ１を引いた値である。
（１１）（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｉｄ１）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｎ１）であるとき、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１を（Ｗａ−Ｗｎｌｉｍ）とし、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ２を（Ｗｎｌｉｍ）とする。（Ｗｎｌｉｍ）は、燃料電池２１ａ（或いは、２１ｂ）の最大出力電力である。
（１２）（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｎ１）＜Ｗａであるときには、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１を（Ｗａ／２）とし、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ２を（Ｗａ／２）とする。

このように、ステップ１４０、１６０において、燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２を算出する。分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２を制御出力値として燃料電池２１ａ、２１ｂに出力する（ステップ１３０）。

これに伴い、燃料電池２１ａでは、その出力電力を分配出力Ｗｓ１に近づけるように燃料ガスおよび酸化剤ガスの化学反応が実施される。このため、燃料電池２１ａの出力電力を分配出力Ｗｓ１に近づけることができる。燃料電池２１ｂでは、その出力電力を分配出力Ｗｓ２に近づけるように燃料ガスおよび酸化剤ガスの化学反応が実施される。このため、燃料電池２１ｂの出力電力を分配出力Ｗｓ２に近づけることができる。これにより、運転者によるアクセルペダル５０への踏み込み量に応じて、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力を制御することができる。

その後、ステップ１８０において、燃料電池２１ａ、２１ｂの発電を終了すべきか否かを判定する。燃料電池２１ａ、２１ｂの発電を終了すべきではないとしてステップ１８０においてＮＯと判定すると、ステップ１００に戻る。このため、ステップ１８０において、燃料電池２１ａ、２１ｂの発電を終了すべきであると判定されるまで、アクセル開度の入力処理（ステップ１００）、システム要求出力算出処理（ステップ１１０）、システム要求出力判定処理（ステップ１２０）、分配出力算出処理（ステップ１５０、１６０、１７０）、および分配出力処理（ステップ１３０）を繰り返し実行する。

その後、燃料電池２１ａ、２１ｂの発電を終了すべきであるとしてステップ１８０においてＹＥＳと判定すると、制御処理を終了する。

次に、本実施形態の燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２の具体例について図１３を参照して説明する。

まず、時刻ｔ０〜時刻ｔ１の間では、Ｗａ＜Ｘであり、分配出力Ｗｓ１＝Ｗｉｄ１とし、分配出力Ｗｓ２＝Ｗｉｄ２とする。

次に、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間では、Ｗａ＜（２×Ｗｎ１）であり、分配出力Ｗｓ１＝（Ｗａ−Ｗｉｄ２）とし、分配出力Ｗｓ２＝Ｗｉｄ２とする。

次に、時刻ｔ２〜時刻ｔ３の間では、（２×Ｗｎ１）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｉｄ２）であり、分配出力Ｗｓ１＝Ｗｉｄ１とし、分配出力Ｗｓ２＝（Ｗａ−Ｗｉｄ１）とする。

次の時刻ｔ３〜時刻ｔ４の間では、時刻ｔ３の間では、Ｗａ＜（２×Ｗｎ１）であり、
分配出力Ｗｓ１＝（Ｗａ−Ｗｉｄ２）とし、分配出力Ｗｓ２＝Ｗｉｄ２とする。

次の時刻ｔ４〜時刻ｔ５の間では、Ｗａ＜Ｘであり、分配出力Ｗｓ１＝Ｗｉｄ１とし、
分配出力Ｗｓ２＝Ｗｉｄ２とする。

次の時刻ｔ５〜時刻ｔ６の間では、Ｗａ＜（２×Ｗｎ１）であり、分配出力Ｗｓ１＝（Ｗａ−Ｗｉｄ２）とし、分配出力Ｗｓ２＝Ｗｉｄ２とする。

次の時刻ｔ６〜時刻ｔ７の間では、（２×Ｗｎ１）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｉｄ１）
であり、分配出力Ｗｓ１＝Ｗｉｄ１とし、分配出力Ｗｓ２＝（Ｗａ−Ｗｉｄ１）とする。

次の時刻ｔ７〜時刻ｔ８の間では、（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｉｄ１）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｎ１）であり、分配出力Ｗｓ１＝（Ｗａ−Ｗｎｌｉｍ）とし、分配出力Ｗｓ２＝（Ｗｎｌｉｍ）とする。

次の時刻ｔ８〜時刻ｔ９の間では、（２×Ｗｎ１）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｉｄ１）
であり、分配出力Ｗｓ１＝Ｗｉｄ１とし、分配出力Ｗｓ２＝（Ｗａ−Ｗｉｄ１）とする。

次の時刻ｔ９〜時刻ｔ１０の間では、（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｉｄ１）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｎ１）であり、分配出力Ｗｓ１＝（Ｗａ−Ｗｎｌｉｍ）とし、分配出力Ｗｓ２＝（Ｗｎｌｉｍ）とする。

次の時刻ｔ１０〜時刻ｔ１１の間では、（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｎ１）＜Ｗａであり、分配出力Ｗｓ１＝（Ｗａ／２）とし、分配出力Ｗｓ２＝（Ｗａ／２）とする。

次の時刻ｔ１１〜時刻ｔ１２の間では、（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｉｄ１）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｎ１）であり、分配出力Ｗｓ１＝（Ｗａ−Ｗｎｌｉｍ）とし、分配出力Ｗｓ２＝Ｗｎｌｉｍとする。

次の時刻ｔ１２〜時刻ｔ１３の間では、（２×Ｗｎ１）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｉｄ２）であり、分配出力Ｗｓ１＝アイドルＷｉｄ１とし、分配出力Ｗｓ２＝（Ｗａ−Ｗｉｄ１）とする。

次の時刻ｔ１３〜時刻１４の間では、Ｗａ＜（２×Ｗｎ１）であり、分配出力Ｗｓ１＝（Ｗａ−Ｗｉｄ２）とし、分配出力Ｗｓ２＝Ｗｉｄ２とする。

その後、時刻１４以降では、Ｗａ＜Ｘであり、分配出力Ｗｓ１＝Ｗｉｄ１とし、分配出力Ｗｓ２＝Ｗｉｄ２とする。

以上に説明した本実施形態によれば、システム要求出力Ｗａが高電位回避閾値Ｘ未満である低負荷運転時には、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電圧が燃料電池毎に高電位回避電圧になるように、燃料電池毎の分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２が算出される。このため、複数の燃料電池の耐久性を向上することができる。

さらに、燃料電池２１ａ、２１ｂは、高電位回避電圧が互いに相違するように設定されているので、低負荷運転時における余剰電力を下げることができる。

一方、従来、車載燃料電池システムでは、特開２００８−２１８３９８号公報に示すように、燃料電池に対する要求電力が所定値未満であるとき、制御装置は、燃料電池の出力電圧が開放端電圧よりも低い高電位回避電圧に維持されるように燃料電池の出力電力を制御するものがある。

このものにおいては、燃料電池に対する要求電力が所定値以上であるとき、制御装置は、高電位回避電圧を上限電圧として燃料電池の出力電圧を制御する。これにより、燃料電池の出力電圧の上限を高電位回避電圧に設定することができる。このため、燃料電池の出力電圧が開放端電圧まで上昇することによる燃料電池の触媒の劣化を抑制することができる。しかし、この場合、２つの燃料電池を用いた場合に、２つの燃料電池の耐久性を向上するために２つの燃料電池の出力電圧の上限電圧を下げると、余剰電力が大きくなり、燃費が低下する。

これに対して、本実施形態によれば、上述の如く、燃料電池２１ａ、２１ｂは、高電位回避電圧が互いに相違するように設定されているので、低負荷運転時における余剰電力を下げることができる。

さらに、本実施形態では、システム要求出力Ｗａが高電位回避閾値Ｘ以上であり、かつ（２×Ｗｎ１）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｎ１）であるときには、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力は、燃料電池毎に回避すべき回避電力範囲Ｐａ以外の電力になる。したがって、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力が回避電力範囲Ｐａに入ることが避けることができる範囲は、図１１中の出力範囲Ｅｇ２になる。

これに対して、図６に示すように、車載燃料電池システムの総発電量が変化しても燃料電池２１ａ、２１ｂの発電量Ｗｇ１、Ｗｇ２が同一値になる従来の車載燃料電池システムでは、図１１中の出力範囲Ｅｇ１内にて、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力が回避電力範囲Ｐａに入ることとなる。したがって、燃料電池２１ａ、２１ｂの耐久性を向上することができる。

本実施形態によれば、燃料電池２１ａ、２１ｂのうち高電位回避電圧が高く設定されている一方の燃料電池２１ａの分配出力が回避電力範囲よりも低くなるように分配出力を算出する。したがって、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電圧の変動を小さくすることができる。一方、燃料電池２１ａのうち高電位回避電圧が低く設定されている燃料電池２１ｂの分配出力が回避電力範囲よりも高くなるように分配出力を算出する。したがって、燃料電池２１ｂの出力電圧の変動を小さくすることができる。これにより、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電圧の変動を小さくすることができる。このため、燃料電池２１ａ、２１ｂの耐久性を向上することができる。

以上により、余剰電力を下げつつ、燃料電池２１ａ、２１ｂの耐久性を向上するようにした車載燃料電池システム１０を提供することができる。

（第５実施形態）
上記第４実施形態では、燃料電池２１ａの高電位回避電圧Ｖ１を燃料電池２１ｂの高電位回避電圧Ｖ２（＜Ｖ１）よりも高くして燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力を算出した例について説明したが、本第５実施形態では、次のように、燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力を算出する。

すなわち、本実施形態では、燃料電池２１ａ、２１ｂのうち高電位回避電圧が高く設定される算出対象としての燃料電池と高電位回避電圧が低く設定される算出対象としての燃料電池とを交互に切り替える。

本実施形態と上記第１実施形態とでは制御装置３０の制御処理が相違する。そこで、以下、本実施形態における制御装置３０の制御処理について説明する。制御装置３０は、図１２に代わる図１４のフローチャートにしたがって、制御処理を実行する。図１４において、図１２と同一の符号は、同一ステップを示し、その説明を省略する。

図１４中のステップ２００Ａは、ステップ１４０Ａ、１５０Ａ、１６０Ａ、１７０Ａから構成されたものであって、燃料電池２１ａの高電位回避電圧Ｖ１を燃料電池２１ｂの高電位回避電圧Ｖ２（＞Ｖ１）よりも低くして燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力を算出するステップである。

ここで、図１４中のステップ１４０、１５０、１６０、１７０は、上記第４実施形態と同様、燃料電池２１ａの高電位回避電圧Ｖ１を燃料電池２１ｂの高電位回避電圧Ｖ２（＜Ｖ１）よりも高くして燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力を算出するステップである。以下、説明の便宜上、ステップ１４０、１５０、１６０、１７０を纏めてステップ２００とする。

まず、ステップ１１５は、上述した算出対象を切り替えるべきか否かを判定する。すなわち、ステップ２００、２００Ａのうちいずれのステップを実行するかを決めるためのステップである。

例えば、ステップ１１５でステップ２００を実行すべきであると判定するときには、ＹＥＳと判定する。ステップ１１５でステップ２００Ａを実行すべきであると判定するときには、ＮＯと判定する。

本実施形態では、ステップ２００、２００Ａを交互に実行する。例えば、第１回目のステップ１１５でＹＥＳと判定してステップ２００を実行し、第２回目のステップ１１５でＮＯと判定してステップ２００Ａを実行し、第３回目のステップ１１５でＹＥＳと判定してステップ２００を実行し、第４回目のステップ１１５でＮＯと判定してステップ２００Ａを実行し、・・・・・第Ｍ（＞４）回目のステップ１１５でＹＥＳと判定してステップ２００を実行する。このため、ステップ１１５の実行毎に、ステップ２００、ステップ２００Ａ、ステップ２００、ステップ２００Ａ・・・の順に実行されるステップが切り替わることになる。

以下、ステップ２００Ａの処理の詳細について説明する。

まず、ステップ１４０Ａにおいて、システム要求出力Ｗａが高電位回避閾値Ｘ以下であるか否かを判定する。ここで、システム要求出力Ｗａが高電位回避閾値Ｘ以下であるとき、次のステップ１５０Ａ、１６０Ａにおいて、燃料電池２１ａ、２１ｂが出力するべき電力としての分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２を決める。

次に、ステップ１５０Ａにおいて、燃料電池２１ａの高電位回避電圧Ｖ１’を燃料電池２１ｂの高電位回避電圧Ｖ２’よりも低くする（Ｖ２’＞Ｖ１’）。

燃料電池２１ａのアイドル出力Ｗｉｄｌ’を高電位回避電圧Ｖ１’に応じて設定する。
アイドル出力Ｗｉｄ１’は、燃料電池２１ｂの出力電極間電圧が高電位回避電圧Ｖ１’になるときに燃料電池２１ａから出力される電力である。

燃料電池２１ｂのアイドル出力Ｗｉｄ２’を高電位回避電圧Ｖ２’に応じて設定する。
アイドル出力Ｗｉｄ２’は、燃料電池２１ｂの出力電極間電圧が高電位回避電圧Ｖ２’になるときに燃料電池２１ｂから出力される電力である。

次に、ステップ１６０Ａにおいて、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１をアイドル出力Ｗｉｄ１’（＝分配出力Ｗｓ１）とする。燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２をアイドル出力Ｗｉｄ２’（＝分配出力Ｗｓ２）とする。

このように、システム要求出力Ｗａが高電位回避閾値Ｘ以下であるときには、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１をアイドル出力Ｗｉｄ１’とし、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２をアイドル出力Ｗｉｄ２’とする。

一方、上記ステップ１４０Ａにおいて、システム要求出力Ｗａが高電位回避閾値Ｘよりも大きいとしてＮＯと判定すると、次のステップ１７０Ａにおいて、燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２を（１３）（１４）（１５）（１６）の如く算出する。
（１３）システム要求出力Ｗａが（２×Ｗｎ１）よりも小さいときいは、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２を（Ｗａ−Ｗｉｄ１’）とし、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１をアイドル出力Ｗｉｄ１’とする。

ここで、（Ｗａ−Ｗｉｄ１’）は、システム要求出力Ｗａからアイドル出力Ｗｉｄ２’を引いた値である。アイドル出力Ｗｉｄ１’、Ｗｉｄ２’は、最小出力Ｗｎ１よりも小さい。
（１４）（２×Ｗｎ１）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｉｄ２’）であるとき、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２をアイドルＷｉｄ２’とし、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１を（Ｗａ−Ｗｉｄ１’）とする。（Ｗａ−Ｗｉｄ１’）は、システム要求出力Ｗａからアイドル出力Ｗｉｄ１’を引いた値である。
（１５）（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｉｄ２’）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｎ１）であるとき、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２を（Ｗａ−Ｗｎｌｉｍ）とし、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１を（Ｗｎｌｉｍ）とする。（Ｗｎｌｉｍ）は、燃料電池２１ａ（或いは、２１ｂ）の最大出力電力である。
（１６）（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｎ１）＜Ｗａであるときには、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１を（Ｗａ／２）とし、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ２を（Ｗａ／２）とする。

このようにステップ１７０Ａで燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２を算出することにより、（２×Ｗｎ１）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｎ１）であるとき、分配出力Ｗｓ１が回避電力範囲Ｐａよりも高くなり、分配出力Ｗｓ２が回避電力範囲Ｐａよりも低くなる。

ここで、ステップ２００の処理は、上記第４実施形態のステップ２００と同様であるので、説明を省略する。

以上のように、ステップ２００、或いはステップ２００Ａにおいて、燃料電池２１ａ、
２１ｂの分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２を算出する。その後、ステップ１３０では、上記ステップ２００、２００Ａのうちいずれか１つのステップで算出される分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２を制御出力値として燃料電池２１ａ、２１ｂに出力する。これに伴い、燃料電池２１ａ、２１ｂでは、それぞれの出力電力を分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２に近づけるように燃料ガスおよび酸化剤ガスの化学反応が実施される。このため、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力をそれぞれ分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２に近づけることができる。これにより、運転者によるアクセルペダル５０への踏み込み量に追従して、燃料電池２１ａ、２１ｂからモータジェネレータ２６ａ、２６ｂにそれぞれ十分な出力電力を出力することができる。

以上説明した本実施形態によれば、制御装置３０は、燃料電池２１ａのうち、分配出力Ｗｓ１が回避電力範囲Ｐａよりも高くなるように算出される算出対象としての燃料電池と、分配出力Ｗｓ１が回避電力範囲Ｐａよりも低くなるように算出される算出対象としての燃料電池とを交互に切り替える。

このことにより、燃料電池２１ａ、２１ｂのうち、出力電力が回避電力範囲Ｐａよりも高くなるように制御される制御対象としての燃料電池と、出力電力が回避電力範囲Ｐａよりも低くなるように制御される制御対象としての燃料電池とが交互に切り替えられる。このため、燃料電池２１ａ、２１ｂの耐久性の低下を均等にすることができる。

（第６実施形態）
本第６実施形態では、上記第１実施形態と上記第４実施形態とを組み合わせた車載燃料電池システム１０について図１５を参照して説明する。

本実施形態と上記第４実施形態とは、制御装置３０の制御処理が相違するだけであり、
その他の構成は、同じである。このため、以下、本実施形態の制御装置３０の制御処理について図１５を参照して説明する。

図１５は、本実施形態の制御装置３０の制御処理を示すフローチャートである。

図１５のフローチャートは、図１２中ステップ１００、１１０、１３０、１４０、１５０と図４中のステップ１２０とを組み合わせたものである。このため、システム要求出力Ｗａが高電位回避閾値Ｘ以下であるときには（ステップ１４０：ＹＥＳ）、上記第４実施形態と同様、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１をアイドル出力Ｗｉｄ１とし、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２をアイドル出力Ｗｉｄ２とする（ステップ１５０、１６０）。

アイドル出力Ｗｉｄｌは、燃料電池２１ａの出力電極間電圧が高電位回避電圧Ｖ１になるときに燃料電池２１ａから出力される電力である。アイドル出力Ｗｉｄ２は、燃料電池２１ｂの出力電極間電圧が高電位回避電圧Ｖ２になるときに燃料電池２１ｂから出力される電力である。
一方、システム要求出力Ｗａが高電位回避閾値Ｘ以上であるときには（ステップ１４０：ＮＯ）、上記第１実施形態と同様に、ステップ１２０に進んで、分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２を算出する。

以上説明した本実施形態によれば、システム要求出力Ｗａが高電位回避閾値Ｘ未満であるときには、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電圧が燃料電池毎に高電位回避電圧になるように、燃料電池毎の分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２が算出される。

システム要求出力Ｗａが高電位回避閾値Ｘ以上であり、かつ（２×Ｗｎ１）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍ＋Ｗｎ１）であるときに、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力は、燃料電池毎に回避すべき電力範囲Ｐａ以外の電力になる。

以上により、複数の燃料電池の耐久性を向上することができる。

（第７実施形態）
上記第６実施形態では、燃料電池２１ａの高電位回避電圧Ｖ１を燃料電池２１ｂの高電位回避電圧Ｖ２（＜Ｖ１）よりも高くして燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力を算出した例について説明したが、本第７実施形態では、次のように、燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力を算出する。

すなわち、本実施形態では、燃料電池２１ａ、２１ｂのうち高電位回避電圧が高く設定される算出対象としての燃料電池と高電位回避電圧が低く設定される算出対象としての燃料電池とを交互に切り替える。

本実施形態と上記第６実施形態とでは制御装置３０の制御処理が相違する。そこで、以下、本実施形態における制御装置３０の制御処理について説明する。制御装置３０は、図１５に代わる図１６、図１７のフローチャートにしたがって、制御処理を実行する。図１６、図１７のフローチャートは、図１５のフローチャートにおいて、ステップ１１５、２１０、２１０Ａを追加したものである。図１６、図１７において、図１５と同一の符号は、同一ステップを示し、その説明を省略する。

ステップ２１０Ａは、ステップ１２０Ａ、１４０Ａ、１５０Ａ、１６０Ａから構成されたものであって、燃料電池２１ａの高電位回避電圧Ｖ１’を燃料電池２１ｂの高電位回避電圧Ｖ２’（＞Ｖ１’）よりも低くして燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力を算出するステップである。

ここで、図１７中ステップ１２０Ａは、図１０中ステップ１２０Ａと同一であり、図１７中のステップ１４０Ａ、１５０Ａ、１６０Ａは、図１４中のステップ１４０Ａ、１５０Ａ、１６０Ａと同一である。

図１６中のステップ１２０、１４０、１５０、１６０は、上記第４実施形態と同様、燃料電池２１ａの高電位回避電圧Ｖ１を燃料電池２１ｂの高電位回避電圧Ｖ２（＜Ｖ１）よりも高くして燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力を算出するステップである。以下、説明の便宜上、ステップ１２０、１４０、１５０、１６０を纏めてステップ２１０とする。

ここで、図１６中のステップ１２０は、図４のステップ１２０と同一であり、図１６中のステップ１２０、１４０、１５０、１６０は、図１５のステップ１２０、１４０、１５０、１６０と同一である。

まず、ステップ１１５は、上述した算出対象を切り替えるべきか否かを判定する。すなわち、ステップ２１０、２１０Ａのうちいずれのステップを実行するかを決めるためのステップである。

例えば、ステップ１１５でステップ２１０を実行すべきであると判定するときには、ＹＥＳと判定する。ステップ１１５でステップ２１０Ａを実行すべきであると判定するときには、ＮＯと判定する。

本実施形態では、ステップ２１０、２１０Ａを交互に実行する。例えば、第１回目のステップ１１５でＹＥＳと判定してステップ２１０を実行し、第２回目のステップ１１５でＮＯと判定してステップ２１０Ａを実行し、第３回目のステップ１１５でＹＥＳと判定してステップ２１０を実行し、第４回目のステップ１１５でＮＯと判定してステップ２１０Ａを実行し、・・・・・第Ｍ（＞４）回目のステップ１１５でＹＥＳと判定してステップ２１０を実行する。このため、ステップ１１５の実行毎に、ステップ２１０、ステップ２１０Ａ、ステップ２１０、ステップ２１０Ａ・・・の順に実行されるステップが切り替わることになる。

このように、ステップ２１０、或いはステップ２１０Ａにおいて、燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２を算出する。その後、ステップ１３０では、上記ステップ２１０、２１０Ａのうちいずれか１つのステップで算出される分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２を制御出力値として燃料電池２１ａ、２１ｂに出力する。これに伴い、燃料電池２１ａ、２１ｂでは、それぞれの出力電力を分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２に近づけるように燃料ガスおよび酸化剤ガスの化学反応が実施される。このため、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力をそれぞれ分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２に近づけることができる。これにより、運転者によるアクセルペダル５０への踏み込み量に追従して、燃料電池２１ａ、２１ｂからモータジェネレータ２６ａ、２６ｂにそれぞれ十分な出力電力を出力することができる。

以上説明した本実施形態によれば、制御装置３０は、燃料電池２１ａのうち、分配出力Ｗｓ１が回避電力範囲Ｐａよりも高くなるように算出される算出対象としての燃料電池と、分配出力Ｗｓ１が回避電力範囲Ｐａよりも低くなるように算出される算出対象としての燃料電池とを交互に切り替える。このため、燃料電池２１ａ、２１ｂの耐久性の低下を均等にすることができる。

（第８実施形態）
本実施形態では、上記第１実施形態において、バッテリ２４ａ、２４ｂの充放電を利用して、燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２が回避電力範囲Ｐａを跨ぐときに、ヒステリシスを有するように分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２を算出する例について説明する。

本実施形態と上記第１実施形態とは、制御装置３０の制御処理とが相違する。そこで、本実施形態の制御装置３０の制御処理について図１８、図１９を参照して説明する。

図１８は制御処理を示すフローチャートである。図１９は、システム要求出力Ｗａと、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力（ｋＷ）と、バッテリ２４ａ、２４ｂの充電量（ｋＷ）、放電量（ｋＷ）との関係を示すグラフである。制御装置３０は、図１８のフローチャートにしたがって、制御処理を実行する。図１８中ステップ１００と図４中ステップ１００とは同一であり、図１８中ステップ１１０と図４中ステップ１１０とは同一である。

まず、ステップ１００において、アクセルセンサ４０によりアクセル開度を検出する。

次に、ステップ１１０において、アクセル開度に基づいて、自動車のモータジェネレータ２６ａ、２６ｂおよび補機に必要となる電力をシステム要求出力Ｗａとして算出する。

次に、ステップ３００において、システム要求出力Ｗａが時間の経過に伴って増加中であるか否かを判定する。

具体的には、所定期間前のシステム要求出力Ｗａ（Ｎ−１）に比べて、現時刻のシステム要求出力Ｗａ（Ｎ）の方が大きい場合には、システム要求出力Ｗａが時間の経過に伴って増加中であると判定する。一方、システム要求出力Ｗａ（Ｎ−１）に比べて、システム要求出力Ｗａ（Ｎ）の方が小さい場合には、システム要求出力Ｗａが時間の経過に伴って減少中であると判定する。

このとき、システム要求出力Ｗａが時間の経過に伴って増加中であるとステップ３００で判定したときには、システム要求出力Ｗａに基づいて燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２と、バッテリ２４ａ、２４ｂの放電量とを次のように決める（ステップ３１０）。
（１）Ｗａ＜（２×Ｗｎ１）であるときには、Ｗｓ１＝（Ｗａ／２）とし、Ｗｓ２＝（Ｗａ／２）とする。
（２）（２×Ｗｎ１）＜Ｗａ＜（２×Ｗｎ１＋Ｗｂａｔｌｉｍｔ）であるときには、Ｗｓ１＝Ｗｎ１、Ｗｓ２＝Ｗｎ１とする。

この場合、燃料電池２１ａ、２１ｂがモータジェネレータ２６ａ、２６ｂに電力を出力する際に、燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２がそれぞれ最小出力Ｗｎ１を維持した状態で、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２にアシストしてバッテリ２４ｂがその放電電力をモータジェネレータ２６ｂに電力を出力する。

ここで、バッテリ２４ｂの放電電力をＷｂａｔとしたとき、Ｗｂａｔ＝Ｗａ−Ｗｓ１−Ｗｓ２を満たす。Ｗｂａｔｌｉｍｔは、バッテリ２４ｂから放電可能である電力の最大値である。
（３）（２×Ｗｎ１＋Ｗｂａｔｌｉｍｔ）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍｔ＋Ｗｉｄ）であるときには、Ｗｓ１＝Ｗｉｄ、Ｗｓ２＝Ｗａ−Ｗｉｄとする。このため、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２が最小出力Ｗｎ１から最大出力Ｗｎ２以上の電力に変化する。

ここで、Ｗｉｄは、燃料電池２１ａ、２１ｂのアイドル出力である。Ｗｎｌｉｍｔは、燃料電池２１ａ、２１ｂの最大出力である。
（４）（Ｗｎｌｉｍｔ＋Ｗｉｄ）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍｔ＋Ｗｎ１）であるときには、Ｗｓ１＝Ｗａ−Ｗｎｌｉｍｔとし、Ｗｓ２＝Ｗｎｌｉｍｔとする。
（５）（Ｗｎｌｉｍｔ＋Ｗｎ１）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍｔ＋Ｗｎ１＋Ｗｂａｔｌｉｍｔ）であるときには、Ｗｓ１＝Ｗｎ１、Ｗｓ２＝Ｗｎｌｉｍｔとする。

この場合、燃料電池２１ａがモータジェネレータ２６ａに電力を出力する際に、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１にアシストしてバッテリ２４ａがその放電電力をモータジェネレータ２６ａに電力を出力する。

ここで、Ｗｂａｔは、バッテリ２４ａの放電電力であって、Ｗｂａｔ＝Ｗａ−Ｗｓ１−Ｗｓ２を満たす。Ｗｂａｔｌｉｍｔは、バッテリ２４ａから放電可能である電力の最大値である。
（６）（Ｗｎｌｉｍｔ＋Ｗｎ１＋Ｗｂａｔｌｉｍｔ）＜Ｗａであるときには、Ｗｓ１＝（Ｗａ／２）とし、Ｗｓ２＝（Ｗａ／２）とする。このため、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１が最小出力Ｗｎ１から最大出力Ｗｎ２以上の電力に変化する。

また、上記ステップ３００において、システム要求出力Ｗａが時間の経過に伴って減少中であると判定したときには、システム要求出力Ｗａに基づいて燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２と、バッテリ２４ａ、２４ｂの充電量とを次のように決める（ステップ３２０）。
（１）Ｗａ＞（２×Ｗｎ２）であるとき、Ｗｓ１＝（Ｗａ／２）とし、Ｗｓ２＝（Ｗａ／２）とする。
（２）（２×Ｗｎ２）＞Ｗａ＞（２×Ｗｎ２−Ｗｂａｔｌｉｍｔ）であるとき、Ｗｓ１＝Ｗｎ２、Ｗｓ２＝Ｗｎ２とする。

この場合、燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２をそれぞれ最大出力Ｗｎ２に維持しつつ、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１によってバッテリ２４ａを充電する。

このとき、燃料電池２１ａからバッテリ２４ａに充電される電力である充電量をＷｂａｔとすると、Ｗｂａｔ＝Ｗｓ１＋Ｗｓ２−Ｗａを満たす。
（３）（２×Ｗｎ２−Ｗｂａｔｌｉｍｔ）＞Ｗａ＞（Ｗｎ２ ＋ Ｗｉｄ）であるとき、Ｗｓ１＝Ｗｉｄ、Ｗｓ２＝Ｗａ−Ｗｉｄとする。このため、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１が最大出力Ｗｎ２以上の電力から最小出力Ｗｎ１以下の電力に変化する。
（４）（Ｗｎ２＋Ｗｉｄ）＞Ｗａ＞（Ｗｎ２＋Ｗｉｄ−Ｗｂａｔｌｉｍｔ）であるとき、 Ｗｓ１＝Ｗｉｄ、Ｗｓ２＝Ｗｎ２とする。

この場合、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１をＷｉｄに維持しつつ、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２を最大出力Ｗｎ２に維持した状態で、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１によってバッテリ２４ａを充電する。

このとき、燃料電池２１ａからバッテリ２４ａに充電される充電量Ｗｂａｔは、Ｗｂａｔ＝Ｗｓ１＋Ｗｓ２−Ｗａを満たす。
（５）（Ｗｎ２＋Ｗｉｄ−Ｗｂａｔｌｉｍｔ）＞Ｗａであるとき、Ｗｓ１＝（Ｗａ／２）とし、Ｗｓ２＝（Ｗａ／２）とする。このため、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２が最大出力Ｗｎ２から最小出力Ｗｎ１以下の電力に変化する。

このように、ステップ３１０、３２０によって、燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２と、バッテリ２４ａの放電量Ｗｂａｔ、充電量Ｗｂａｔとを算出する。このとき、分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２とシステム要求出力Ｗａとの関係において、燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２が回避電力範囲Ｐａを跨ぐときに、ヒステリシスを有することになる。

つまり、分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２がシステム要求出力ｗａに対してヒステリシスを有している。燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２を最大出力Ｗｎ２から最小出力Ｗｎ１以下の値に変化させるシステム要求出力Ｗａと、燃料電池２１ａの分配出力を最小出力Ｗｎ１から最大出力Ｗｎ２以上の値に変化させるシステム要求出力Ｗａとが互いに相違する。

そして、分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２を制御出力値として燃料電池２１ａ、２１ｂに出力する（ステップ１３０Ａ）。

これに伴い、燃料電池２１ａでは、その出力電力を分配出力Ｗｓ１に近づけるように燃料ガスおよび酸化剤ガスの化学反応が実施される。このため、燃料電池２１ａの出力電力を分配出力Ｗｓ１に近づけることができる。

このような燃料電池２１ａの出力電力は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２ａおよびインバータ２５ａを介してモータジェネレータ２６ａに出力される。

ここで、システム要求出力Ｗａが時間の経過に伴って増加中であり、かつ（２×Ｗｎ１）＜Ｗａ＜（２×Ｗｎ１＋Ｗｂａｔｌｉｍｔ）であるとき、制御装置３０がＤＣ−ＤＣコンバータ２３ｂおよびインバータ２５ｂを制御することにより、バッテリ２４ｂからＤＣ−ＤＣコンバータ２３ｂおよびインバータ２５ｂを介してモータジェネレータ２６ｂに出力される電力が放電量Ｗｂａｔに近づくことになる。

システム要求出力Ｗａが時間の経過に伴って増加中であり、かつ（Ｗｎｌｉｍｔ＋Ｗｎ１）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍｔ＋Ｗｎ１＋Ｗｂａｔｌｉｍｔ）であるとき、制御装置３０がＤＣ−ＤＣコンバータ２３ａおよびインバータ２５ａを制御することにより、バッテリ２４ａからＤＣ−ＤＣコンバータ２３ａおよびインバータ２５ａを介してモータジェネレータ２６ａに出力される電力が放電量Ｗｂａｔに近づくことになる。

システム要求出力Ｗａが時間の経過に伴って減少中であり、かつ（２×Ｗｎ２）＞Ｗａ＞（２×Ｗｎ２−Ｗｂａｔｌｉｍｔ）であるとき、制御装置３０がＤＣ−ＤＣコンバータ２２ａ、２３ａを制御することにより、バッテリ２４ａが燃料電池２１ａによって充電される電力が充電量Ｗｂａｔに近づくことになる。このため、燃料電池２１ａの出力電力のうち一部の電力がバッテリ２４ａに充電され、燃料電池２１ａの出力電力のうち一部の電力以外の残りの電力がモータジェネレータ２６ａに出力される。

システム要求出力Ｗａが時間の経過に伴って減少中であり、かつ（Ｗｎ２＋Ｗｉｄ）＞Ｗａ＞（Ｗｎ２＋Ｗｉｄ−Ｗｂａｔｌｉｍｔ）であるとき、制御装置３０がＤＣ−ＤＣコンバータ２２ｂ、２３ｂを制御することにより、バッテリ２４ｂが燃料電池２１ｂによって充電される電力が充電量Ｗｂａｔに近づくことになる。このため、燃料電池２１ｂの出力電力のうち一部の電力がバッテリ２４ｂに充電され、燃料電池２１ｂの出力電力のうち一部の電力以外の残りの電力がモータジェネレータ２６ｂに出力される。

このようなステップ１００、１１０、３００、３１０、３２０、１３０Ａの処理が繰り返される。これにより、運転者によるアクセルペダル５０への踏み込み量に応じて、バッテリ２４ａの放電量、充電量と燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力とが制御される。

以上説明した本実施形態によれば、制御装置３０は、ステップ３１０の（２）において、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２を回避電力範囲Ｐａの最小出力Ｗｎ１にした状態で、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２にアシストしてバッテリ２４ｂの出力電力をモータジェネレータ２６ｂに出力してから、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２を回避電力範囲Ｐａの最小出力Ｗｎ１から最大出力Ｗｎ２以上の値に変化させるように燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力Ｗｓ１およびバッテリ２４ｂの放電量を算出する。

このことにより、システム要求出力Ｗａの増加時には、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２を最小出力Ｗｎ１から最大出力Ｗｎ２以上の電力に変化させるシステム要求出力Ｗａを大きくすることができる。このため、燃料電池２１ｂの出力電力が最大出力Ｗｎ２以上の電力、或いは最小出力Ｗｎ１以下の電力になるシステム要求出力Ｗａの範囲が拡がる。

制御装置３０は、ステップ３１０の（５）において、制御装置３０は、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１を回避電力範囲Ｐａの最小出力Ｗｎ１にした状態で、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１にアシストしてバッテリ２４ａの出力電力をモータジェネレータ２６ａに出力してから、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１を回避電力範囲Ｐａの最小出力Ｗｎ１から最大出力Ｗｎ２以上の値に変化させるように燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１およびバッテリ２４ａの放電量を算出する。

このことにより、システム要求出力Ｗａの増加時には、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１を最小出力Ｗｎ１から最大出力Ｗｎ２以上の電力に変化させるシステム要求出力Ｗａを大きくすることができる。このため、燃料電池２１ａの出力電力が最大出力Ｗｎ２以上の電力、或いは最小出力Ｗｎ１以下の電力になるシステム要求出力Ｗａの範囲が拡がる。

以上により、システム要求出力Ｗａが時間の経過に伴って増加しているときには、２×Ｗｎ１＜Ｗａ＜Ｗｎｌｉｍｔ＋Ｗｎ１＋Ｗｂａｔｌｉｍｔであるときに、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力は、回避電力範囲Ｐａの最大出力Ｗｎ２以上の電力、或いは最小出力Ｗｎ１以下の電力になる。したがって、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力が回避電力範囲Ｐａに入ることが避けることができる範囲は、図１９中の出力範囲Ｅｇ２ａになる。

制御装置３０は、ステップ３２０の（２）において、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１を回避電力範囲Ｐａの最大出力Ｗｎ２にした状態で、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ２によってバッテリ２４ａを充電してから、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１を回避電力範囲Ｐａの最大出力Ｗｎ２から最小出力Ｗｎ１以下の値に変化させるように燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１およびバッテリ２４ａの充電量を算出する。

このことにより、システム要求出力Ｗａの減少時には、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１を最大出力Ｗｎ２から最小出力Ｗｎ１以下の電力に変化させるシステム要求出力Ｗａを小さくすることができる。このため、燃料電池２１ａの出力電力が最大出力Ｗｎ２以上の電力、或いは最小出力Ｗｎ１以下の電力になるシステム要求出力Ｗａの範囲が拡がる。

制御装置３０は、ステップ３２０の（４）において、制御装置３０は、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２を回避電力範囲Ｐａの最大出力Ｗｎ２にした状態で、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２によってバッテリ２４ｂを充電してから、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２を回避電力範囲Ｐａの最大出力Ｗｎ２から最小大値Ｗｎ１以下の値に変化させるように燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２およびバッテリ２４ｂの放電量を算出する。

このことにより、システム要求出力Ｗａの減少時には、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２を最大出力Ｗｎ２から最小出力Ｗｎ１以下の電力に変化させるシステム要求出力Ｗａを小さくすることができる。このため、燃料電池２１ｂの出力電力が最大出力Ｗｎ２以上の電力、或いは最小出力Ｗｎ１以下の電力になるシステム要求出力Ｗａの範囲が拡がる。

このため、システム要求出力Ｗａが時間の経過に伴って減少しているときには、（Ｗｎ２＋Ｗｉｄ−Ｗｂａｔｌｉｍｔ）＜Ｗａ＜２×Ｗｎ２であるときに、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力は、回避電力範囲Ｐａの最大出力Ｗｎ２以上の電力、或いは最小出力Ｗｎ１以下の電力になる。したがって、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力が回避電力範囲Ｐａに入ることが避けることができる範囲は、図１９中の出力範囲Ｅｇ２ｂになる。

以上により、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力が回避電力範囲Ｐａに入ることが避けることができるシステム要求出力Ｗａの範囲を拡げることができるので、燃料電池２１ａ、２１ｂの耐久性を向上することができる。

本実施形態の分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２がシステム要求出力ｗａに対してヒステリシスを有して、燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２を最大出力Ｗｎ２から最小出力Ｗｎ１以下の値に変化させるシステム要求出力Ｗａと、燃料電池２１ａの分配出力を最小出力Ｗｎ１から最大出力Ｗｎ２以上の値に変化させるシステム要求出力Ｗａとが互いに相違する。

したがって、システム要求出力Ｗａが変動しても、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力が最小出力Ｗｎ１以下の電力から最大出力Ｗｎ２値以上の電力に変化したり、燃料電池２１ａ、２１ｂの出力電力が最大出力Ｗｎ２値以上の電力から最小出力Ｗｎ１以下の電力に変化したりすることを抑制することができる。これにより、燃料電池２１ａ、２１ｂの耐久性をより一層向上することができる。

本実施形態では、システム要求出力Ｗａの増加時におけるバッテリ２４ａ、２４ｂの放電とシステム要求出力Ｗａの減少時におけるバッテリ２４ａ、２４ｂの充電とが必ずセットで行われるため、不要な余剰電力が生じることはない。

（第９実施形態）
本実施形態では、上記第８実施形態において、出力範囲Ｅｇ２ａ、Ｅｇ２ｂにて、燃料電池２１ａ、２１ｂのうち分配出力が回避電力範囲Ｐａの最大出力Ｗｎ２以上になるように算出される算出対象としての燃料電池と、分配出力が回避電力範囲Ｐａの最小出力Ｗｎ１以下になるように算出される算出対象としての燃料電池とを交互に切り替える例について説明する。

本実施形態と上記第８実施形態とでは制御装置３０の制御処理が相違する。そこで、以下、本実施形態における制御装置３０の制御処理について説明する。制御装置３０は、図１８に代わる図２０、図２１のフローチャートにしたがって、制御処理を実行する。図２０、図２１のフローチャートは、図１８のフローチャートにおいて、ステップ１１５、３１０Ａ、３２０Ａ、１３０Ａを追加したものである。図２０、図２１において、図１８と同一の符号は、同一ステップを示し、その説明を省略する。

まず、ステップ１１５は、上述した算出対象を切り替えるべきか否かを判定する。すなわち、ステップ４００、４１０のうちいずれのステップを実行するかを決めるためのステップである。例えば、ステップ１１５でステップ４００を実行すべきであると判定するときには、ＹＥＳと判定する。ステップ１１５でステップ４１０を実行すべきであると判定するときには、ＮＯと判定する。

本実施形態では、ステップ１１５の実行毎に、ステップ４００、４１０を交互に実行する。例えば、第１回目のステップ１１５でＹＥＳと判定してステップ４００を実行し、第２回目のステップ１１５でＮＯと判定してステップ４１０を実行し、第３回目のステップ１１５でＹＥＳと判定してステップ４００を実行し、第４回目のステップ１１５でＮＯと判定してステップ４１０を実行し、・・・・・第Ｍ（＞４）回目のステップ１１５でＹＥＳと判定してステップ４００を実行する。このため、ステップ１１５の実行毎に、ステップ４００、ステップ４１０、ステップ４００、ステップ４１０・・・の順に実行されるステップが切り替わることになる。

ここで、ステップ４００は、図１８のステップ３００、３１０、３２０から構成されてステップである。ステップ４１０は、ステップ３００Ａ、３１０Ａ、３２０Ａから構成されてステップである。

具体的には、ステップ４１０では、システム要求出力Ｗａが時間の経過に伴って増加中であるか否かを判定する（ステップ３００Ａ）。

このとき、システム要求出力Ｗａが時間の経過に伴って増加中であるとステップ３００Ａで判定したときには、システム要求出力Ｗａに基づいて燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２と、バッテリ２４ａ、２４ｂの放電量とを次のように決める（ステップ３１０Ａ）。
（１）Ｗａ＜（２×Ｗｎ１）であるときには、Ｗｓ１＝（Ｗａ／２）とし、Ｗｓ２＝（Ｗａ／２）とする。
（２）（２×Ｗｎ１）＜Ｗａ＜（２×Ｗｎ１＋Ｗｂａｔｌｉｍｔ）であるときには、Ｗｓ１＝Ｗｎ１、Ｗｓ２＝Ｗｎ１とする。

この場合、燃料電池２１ａ、２１ｂがモータジェネレータ２６ａ、２６ｂに電力を出力する際に、燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２がＷｎ１を維持した状態で、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１にアシストしてバッテリ２４ａがその放電電力をモータジェネレータ２６ａに電力を出力する。

ここで、バッテリ２４ａの放電電力をＷｂａｔとしたとき、Ｗｂａｔ＝Ｗａ−Ｗｓ１−Ｗｓ２を満たす。Ｗｂａｔｌｉｍｔは、バッテリ２４ａから放電可能である電力の最大値である。
（３）（２×Ｗｎ１＋Ｗｂａｔｌｉｍｔ）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍｔ＋Ｗｉｄ）であるときには、Ｗｓ１＝Ｗａ−Ｗｉｄ、Ｗｓ２＝Ｗｉｄとする。このため、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１が最小出力Ｗｎ１から最大出力Ｗｎ２以上の電力に変化する。
（４）（Ｗｎｌｉｍｔ＋Ｗｉｄ）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍｔ＋Ｗｎ１）であるときには、Ｗｓ２＝Ｗａ−Ｗｎｌｉｍｔとし、Ｗｓ１＝Ｗｎｌｉｍｔとする。
（５）（Ｗｎｌｉｍｔ＋Ｗｎ１）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍｔ＋Ｗｎ１＋Ｗｂａｔｌｉｍｔ）であるときには、Ｗｓ２＝Ｗｎ１、Ｗｓ１＝Ｗｎｌｉｍｔとする。

この場合、燃料電池２１ｂがモータジェネレータ２６ｂに電力を出力する際に、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２にアシストしてバッテリ２４ｂがその放電電力をモータジェネレータ２６ｂに電力を出力する。

ここで、Ｗｂａｔは、バッテリ２４ｂの放電電力であって、Ｗｂａｔ＝Ｗａ−Ｗｓ１−Ｗｓ２を満たす。Ｗｂａｔｌｉｍｔは、バッテリ２４ｂから放電可能である電力の最大値である。
（６）（Ｗｎｌｉｍｔ＋Ｗｎ１＋Ｗｂａｔｌｉｍｔ）＜Ｗａであるときには、Ｗｓ１＝（Ｗａ／２）とし、Ｗｓ２＝（Ｗａ／２）とする。このため、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２が最小出力Ｗｎ１から最大出力Ｗｎ２以上の電力に変化する。

また、上記ステップ３００Ａにおいてシステム要求出力Ｗａが時間の経過に伴って減少中であると判定したときには、システム要求出力Ｗａに基づいて燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２と、バッテリ２４ａ、２４ｂの充電量とを次のように決める（ステップ３２０Ａ）。
（１）Ｗａ＞（２×Ｗｎ２）であるとき、Ｗｓ１＝（Ｗａ／２）とし、Ｗｓ２＝（Ｗａ／２）とする。
（２）（２×Ｗｎ２）＞Ｗａ＞（２×Ｗｎ２−Ｗｂａｔｌｉｍｔ）であるとき、Ｗｓ１＝Ｗｎ２、Ｗｓ２＝Ｗｎ２とする。

この場合、燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２をそれぞれＷｎ２に維持しつつ、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２によってバッテリ２４ｂを充電する。

このとき、燃料電池２１ｂからバッテリ２４ｂに充電される電力である充電量をＷｂａｔとすると、Ｗｂａｔ＝Ｗｓ１＋Ｗｓ２−Ｗａを満たす。
（３）（２×Ｗｎ２−Ｗｂａｔｌｉｍｔ）＞Ｗａ＞（Ｗｎ２ ＋ Ｗｉｄ）であるとき、Ｗｓ１＝Ｗａ−Ｗｉｄ、Ｗｓ２＝Ｗｉｄとする。このため、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２が最大出力Ｗｎ２以上の電力から最小出力Ｗｎ１以下の電力に変化する。
（４）（Ｗｎ２＋Ｗｉｄ）＞Ｗａ＞（Ｗｎ２＋Ｗｉｄ−Ｗｂａｔｌｉｍｔ）であるとき、 Ｗｓ２＝Ｗｉｄ、Ｗｓ１＝Ｗｎ２とする。

この場合、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ１をＷｉｄに維持しつつ、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１をそれぞれＷｎ２に維持した状態で、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１によってバッテリ２４ａを充電する。

このとき、燃料電池２１ａからバッテリ２４ａに充電される充電量Ｗｂａｔは、Ｗｂａｔ＝Ｗｓ１＋Ｗｓ２−Ｗａを満たす。
（５）（Ｗｎ２＋Ｗｉｄ−Ｗｂａｔｌｉｍｔ）＞Ｗａであるとき、Ｗｓ１＝（Ｗａ／２）とし、Ｗｓ２＝（Ｗａ／２）とする。このため、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１が最大出力Ｗｎ２から最小出力Ｗｎ１以下の電力に変化する。

このように、ステップ３１０、３２０、３１０Ａ、３２０Ａによって、燃料電池２１ａ、２１ｂの分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２と、バッテリ２４ａの放電量Ｗｂａｔ、充電量Ｗｂａｔとを算出する。そして、分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２を制御出力値として燃料電池２１ａ、２１ｂに出力する（ステップ１３０Ａ）。

これに伴い、燃料電池２１ａでは、その出力電力を分配出力Ｗｓ１に近づけるように燃料ガスおよび酸化剤ガスの化学反応が実施される。このため、燃料電池２１ａの出力電力を分配出力Ｗｓ１に近づけることができる。

このような燃料電池２１ａの出力電力は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２ａおよびインバータ２５ａを介してモータジェネレータ２６ａに出力される。

例えば、ステップ３１０Ａで分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２、および燃料電池２１ａ、２１ｂの放電量を算出し、かつ（２×Ｗｎ１）＜Ｗａ＜（２×Ｗｎ１＋Ｗｂａｔｌｉｍｔ）であるとき、制御装置３０がＤＣ−ＤＣコンバータ２３ａおよびインバータ２５ａを制御することにより、バッテリ２４ａからＤＣ−ＤＣコンバータ２３ａおよびインバータ２５ａを介してモータジェネレータ２６ａに出力される電力が放電量Ｗｂａｔに近づくことになる。この際に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２３ａは、バッテリ２４ａからモータジェネレータ２６ａに出力される放電量を調整する放電量調整部として機能する。

ステップ３１０Ａで分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２、および燃料電池２１ａ、２１ｂの放電量を算出し、かつ（Ｗｎｌｉｍｔ＋Ｗｎ１）＜Ｗａ＜（Ｗｎｌｉｍｔ＋Ｗｎ１＋Ｗｂａｔｌｉｍｔ）であるとき、制御装置３０がＤＣ−ＤＣコンバータ２３ｂおよびインバータ２５ｂを制御することにより、バッテリ２４ｂからＤＣ−ＤＣコンバータ２３ｂおよびインバータ２５ｂを介してモータジェネレータ２６ｂに出力される電力が放電量Ｗｂａｔに近づくことになる。この際に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２３ｂは、バッテリ２４ｂからモータジェネレータ２６ｂに出力される放電量を調整する放電量調整部として機能する。

ステップ３２０Ａで分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２、および燃料電池２１ａ、２１ｂの充電量を算出し、かつ（２×Ｗｎ２）＞Ｗａ＞（２×Ｗｎ２−Ｗｂａｔｌｉｍｔ）であるとき、制御装置３０がＤＣ−ＤＣコンバータ２３ｂを制御することにより、バッテリ２４ｂが燃料電池２１ｂによって充電される電力が充電量Ｗｂａｔに近づくことになる。このため、燃料電池２１ｂの出力電力のうち一部の電力がバッテリ２４ｂに充電され、燃料電池２１ｂの出力電力のうち一部の電力以外の残りの電力がモータジェネレータ２６ｂに出力される。この際に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２３ｂは、バッテリ２４ｂが燃料電池２１ｂによって充電される電力が充電量を調整する充電量調整部として機能する。

ステップ３２０Ａで分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２、および燃料電池２１ａ、２１ｂの充電量を算出し、かつ（Ｗｎ２＋Ｗｉｄ）＞Ｗａ＞（Ｗｎ２＋Ｗｉｄ−Ｗｂａｔｌｉｍｔ）であるとき、制御装置３０がＤＣ−ＤＣコンバータ２３ａを制御することにより、バッテリ２４ａが燃料電池２１ａによって充電される電力が充電量Ｗｂａｔに近づくことになる。このため、燃料電池２１ａの出力電力のうち一部の電力がバッテリ２４ａに充電され、燃料電池２１ａの出力電力のうち一部の電力以外の残りの電力がモータジェネレータ２６ａに出力される。この際に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２３ａは、バッテリ２４ａが燃料電池２１ａによって充電される電力が充電量を調整する充電量調整部として機能する。

ステップ３１０、３２０で分配出力Ｗｓ１、Ｗｓ２、および燃料電池２１ａ、２１ｂの充電量、放電量を算出した場合において、制御装置３０が図２１のステップ１３０Ａで実行する処理は、制御装置３０が図１８のステップ１３０で実行する処理と同じであるため、その説明を省略する。

以上説明した本実施形態によれば、制御装置３０は、出力範囲Ｅｇ２ａ、Ｅｇ２ｂにて、燃料電池２１ａ、２１ｂのうち、分配出力が回避電力範囲Ｐａの最大出力Ｗｎ２以上になるように算出される算出対象としての燃料電池と、分配出力が回避電力範囲Ｐａの最小出力Ｗｎ１以下になるように算出される算出対象としての燃料電池とを交互に切り替える。このため、燃料電池２１ａ、２１ｂの耐久性の低下を均等にすることができる。

（他の実施形態）
上記第１〜第７の実施形態では、車載燃料電池システム１０に２つの燃料電池ユニット２０Ａ、２０Ｂを設けた例について説明したが、これに限らず、車載燃料電池システム１０に３つの以上の燃料電池ユニットを設けてもよい。

上記第１〜第９の実施形態では、燃料電池ユニット２０Ａ、２０Ｂをそれぞれ、複数の燃料電池セルを直列接続したものとした例について説明したが、これに代えて、燃料電池ユニット２０Ａ、２０Ｂをそれぞれ１つの燃料電池セルからなるものとしてもよい。

上記第１〜第９の実施形態では、本発明の車載燃料電池システム１０を大型自動車用の車載燃料電池システムとした例について説明したが、これに代えて、本発明の車載燃料電池システム１０を大型自動車用以外の自動車用の車載燃料電池システムとしてもよい。或いは、本発明の車載燃料電池システム１０を自動車以外の列車用の車載燃料電池システムとしてもよい。

上記第３実施形態では、ステップ１１５におけるＹＥＳ判定とステップ１１５におけるＮ０判定とを交互に繰り返して、ステップ１２０、ステップ１２０Ａ、ステップ１２０、ステップ１２０Ａ・・・の順に実行される例について説明したが、これに代えて、次のようにしてもよい。

すなわち、ステップ１１５におけるＹＥＳ判定をＮ回繰り返すことと、ステップ１１５におけるＮ０判定をＮ回繰り返すこととを交互に繰り返す。このことにより、ステップ１２０をＮ回繰り返すことと、ステップ１２０ＡをＮ回繰り返すことを交互に繰り返す。このため、ステップ１２０（１）、ステップ１２０（２）、・・・ステップ１２０（Ｎ）、ステップ１２０Ａ（１）、ステップ１２０Ａ（２）、・・・ステップ１２０Ａ（Ｎ）、ステップ１２０（Ｎ＋１）、ステップ１２０（Ｎ＋２）、・・・ステップ１２０（Ｎ＋Ｎ）、ステップ１２０Ａ（Ｎ＋１）、ステップ１２０Ａ（Ｎ＋２）、・・・ステップ１２０Ａ（Ｎ＋Ｎ）・・・の順に実行される。なお、Ｎは２以上の整数であり、括弧内の符号・数字は、ステップ１２０、１２０Ａのそれぞれの実行回数を示している。

同様に、上記第５実施形態において、ステップ１１５におけるＹＥＳ判定をＮ回繰り返すことと、ステップ１１５におけるＮ０判定をＮ回繰り返すこととを交互に繰り返してもよい。

このことにより、ステップ２００をＮ回繰り返すことと、ステップ２００ＡをＮ回繰り返すことを交互に繰り返す。このため、ステップ２００（１）、ステップ２００（２）、・・・ステップ２００（Ｎ）、ステップ２００Ａ（１）、ステップ２００Ａ（２）、・・・ステップ２００Ａ（Ｎ）、ステップ２００（Ｎ＋１）、ステップ２００（Ｎ＋２）、・・・ステップ２００（Ｎ＋Ｎ）、ステップ２００Ａ（Ｎ＋１）、ステップ２００Ａ（Ｎ＋２）、・・・ステップ２００Ａ（Ｎ＋Ｎ）・・・の順に実行される。

同様に、上記第７実施形態において、ステップ１１５におけるＹＥＳ判定をＮ回繰り返すことと、ステップ１１５におけるＮ０判定をＮ回繰り返すこととを交互に繰り返してもよい。このことにより、ステップ２１０をＮ回繰り返すことと、ステップ２１０ＡをＮ回繰り返すことを交互に繰り返す。このため、ステップ２１０（１）、ステップ２１０（２
）、・・・ステップ２１０（Ｎ）、ステップ２１０Ａ（１）、ステップ２１０Ａ（２）、・・・ステップ２１０Ａ（Ｎ）、ステップ２１０（Ｎ＋１）、ステップ２１０（Ｎ＋２）、・・・ステップ２１０（Ｎ＋Ｎ）、ステップ２１０Ａ（Ｎ＋１）、ステップ２１０Ａ（Ｎ＋２）、・・・ステップ２１０Ａ（Ｎ＋Ｎ）・・・の順に実行される。

同様に、上記第９実施形態において、ステップ１１５におけるＹＥＳ判定をＮ回繰り返すことと、ステップ１１５におけるＮ０判定をＮ回繰り返すこととを交互に繰り返してもよい。このことにより、ステップ４００をＮ回繰り返すことと、ステップ４１０をＮ回繰り返すことを交互に繰り返す。

上記第８、第９実施形態において、ステップ３１０の（２）において、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２を最小出力Ｗｎ１にした例について説明したが、これに限らず、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２を最小出力Ｗｎ１未満の電力にしてもよい。

上記第８、第９実施形態において、ステップ３１０の（５）において、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１を最小出力Ｗｎ１にした例について説明したが、これに限らず、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１を最小出力Ｗｎ１未満の電力にしてもよい。

上記第８、第９実施形態において、ステップ３２０の（２）において、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１を最大出力Ｗｎ２にした例について説明したが、これに限らず、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１を最大出力Ｗｎ２よりも大きな電力にしてもよい。

上記第８、第９実施形態において、ステップ３２０の（４）において、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２を最大出力Ｗｎ２にした例について説明したが、これに限らず、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２を最大出力Ｗｎ２よりも大きな電力にしてもよい。

上記第９実施形態において、ステップ３１０Ａの（２）において、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１を最小出力Ｗｎ１にした例について説明したが、これに限らず、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１を最小出力Ｗｎ１未満の電力にしてもよい。

上記第９実施形態において、ステップ３１０Ａの（５）において、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２を最小出力Ｗｎ１にした例について説明したが、これに限らず、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２を最小出力Ｗｎ１未満の電力にしてもよい。

上記第９実施形態において、ステップ３２０Ａの（２）において、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２を最大出力Ｗｎ２にした例について説明したが、これに限らず、燃料電池２１ｂの分配出力Ｗｓ２を最大出力Ｗｎ２よりも大きな電力にしてもよい。

上記第９実施形態において、ステップ３２０Ａの（４）において、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１を最大出力Ｗｎ２にした例について説明したが、これに限らず、燃料電池２１ａの分配出力Ｗｓ１を最大出力Ｗｎ２よりも大きな電力にしてもよい。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

次に、上記各実施形態と特許請求の範囲との対応関係について説明する。

モータジェネレータ２６ａ、２６ｂが走行用電動機に対応し、アクセルペダル５０が操作部に対応し、アクセルセンサ４０がセンサに対応し、ステップ１１０が第１算出手段に対応し、ステップ１２０、１２０Ａがそれぞれ第２算出手段に対応し、ステップ１６０、１６０Ａが第４算出手段に相当し、ステップ１７０、１７０Ａが第５算出手段に相当し、ステップ１３０が制御手段に対応し、ステップ１１５が切替制御手段に対応する。

１０ 車載燃料電池システム
２０Ａ、２０Ｂ 燃料電池ユニット
２１ａ、２１ｂ 燃料電池
２２ａ、２３ａ、２２ｂ、２３ｂ ＤＣ−ＤＣコンバータ
２４ａ、２４ｂ バッテリ
２５ａ、２５ｂ インバータ
２６ａ、２６ｂ モータジェネレータ
３０ 制御装置
４０ アクセルセンサ
５０ アクセルペダル（操作部）

Claims (4)

1. 燃料ガスおよび酸化剤ガスの電気化学反応により電力をそれぞれ発生し、この発生した電力を走行用電動機（２６ａ、２６ｂ）に出力する複数の燃料電池（２１ａ、２１ｂ）の出力電力を制御する車載燃料電池システムであって、
   乗員が操作する操作部（５０）の操作量を検出するセンサ（４０）の出力信号に基づいて、前記複数の燃料電池から出力するべき電力の総量をシステム要求出力として算出する第１算出手段（Ｓ１１０）と、
   前記システム要求出力に基づいて、前記複数の燃料電池から前記燃料電池毎に出力すべき電力としての分配出力を算出するものであって、前記燃料電池毎の分配出力が、前記燃料電池が劣化しやすい電圧範囲に相当する回避すべき回避電力範囲以外の電力になるように前記燃料電池毎の分配出力を算出する第２算出手段（Ｓ１２０、Ｓ１２０Ａ）と、を備え、
   前記第２算出手段は、前記複数の燃料電池のうち１つの燃料電池の分配出力が前記回避電力範囲よりも高く、かつ前記複数の燃料電池のうち前記１つの燃料電池以外の他の燃料電池の分配出力が前記回避電力範囲よりも低くなるように前記燃料電池毎の分配出力を算出するものであり、
   さらに前記複数の燃料電池の出力電力をそれぞれ前記燃料電池毎の分配出力に近づけるように前記複数の燃料電池の出力電力を制御する制御手段（Ｓ１３０）を備え、
   前記複数の燃料電池のうち１つの燃料電池の分配出力を前記回避電力範囲よりも低い値から前記回避電力範囲よりも高い値に変化させる場合には、前記分配出力を時間軸に対してステップ状に変化させ、前記１つの燃料電池の分配出力を前記回避電力範囲よりも高い値から前記回避電力範囲よりも低い値に変化させる場合には、前記分配出力を時間軸に対してランプ状に変化させるヒステリシスを有するように前記第２算出手段が前記燃料電池毎の分配出力を算出することを特徴とする車載燃料電池システム。
2. 前記１つの燃料電池の分配出力をランプ状に変化させる際に前記１つの燃料電池の出力電圧の時間当たりの変化量が０．１（Ｖ／ｓｅｃ）以下になるように前記第２算出手段が前記燃料電池毎の分配出力を算出することを特徴とする請求項１に記載の車載燃料電池システム。
3. 前記複数の燃料電池のうち前記分配出力が前記回避電力範囲よりも高くなるように算出される算出対象としての燃料電池と前記分配出力が前記回避電力範囲よりも低くなるように算出される算出対象としての燃料電池とを切り替える切替制御手段（Ｓ１１５）を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の車載燃料電池システム。
4. 前記複数の燃料電池は、前記燃料電池毎に、前記燃料ガスおよび前記酸化剤ガスの電気化学反応により電力をそれぞれ出力する複数の燃料電池セルが直列に接続されて構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車載燃料電池システム。

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