JPWO2004093230A1 - 燃料電池システム及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

過剰な運転制限を設けることなく、燃料電池スタック（３）の出力性能（ＥＰ）を確保するため、燃料電池システム（１）のコントローラ（４３）に、温度センサ（２７）が検出した吸入空気温度（Ｔ１）と圧力センサ（２５）が検出した大気圧（Ｐ０）とに基づいて、空気圧縮機（７）の吐出空気温度（Ｔ２）がその上限値（Ｌｔ）を超えないようにスタック（３）の運転を制限し、吸入空気温度（Ｔ１）の低下が予測される状態において運転の制限を緩和する運転制限部（４５）と、温度センサ（２７）が検出した吸入空気温度（Ｔ１）と圧力センサ（２５）が検出した大気圧（Ｐ０）とに基づいて、空気圧縮機（７）が吐出する空気の温度（Ｔ２）がその上限値（Ｌｔ）を超えないように空気圧縮機（７）の吐出空気圧力（Ｐ２）の上限値（Ｌｐ）を設定する上限値設定部（４７）とを設けた。

Description

本発明は、燃料電池システム及びその制御方法に関し、特に、燃料電池に供給される酸化剤の許容温度範囲に基づき燃料電池の発電を制限する燃料電池システム及びその制御方法に関する。

燃料電池は、例えば水素ガスからなる燃料と酸素を含有する酸化ガスからなる酸化剤とを電解質を介し電気化学的に反応させて、電解質を挟む電極間に電気エネルギを取り出す。
電解質を固体高分子で形成した固体高分子型燃料電池は、動作温度が低く、取扱いが容易なため、電動車両の車載電源として使用される。
燃料電池を電源とする電動車両は、車載の水素貯蔵装置（例えば、高圧水素タンク、液体水素タンク、水素吸蔵合金タンク）から供給される水素と、酸素を含む空気とを燃料電池で反応させ、そこから取り出した電気エネルギで車両の駆動輪につながるモータを駆動し、反応生成物として水だけを排出することから、究極のクリーン車両といわれる。
地上で使用される燃料電池システムは、通常、空気圧縮機又は送風ファンにより周囲の空気を断熱的に圧縮し、結果的に昇温し昇圧された空気を酸化剤として燃料電池へ供給する酸化剤供給系を備える。
次の特許文献１〜３に、酸化剤供給系を備える燃料電池システムに関する技術が示されている。
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日本特開２０００−１２０６０号公報（第３頁、図１）
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日本特開２０００−４８８３８号公報（第３頁、図２）
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日本特開２０００−４８８３９号公報（第３頁、図２）
特許文献１は、空気圧縮機を通常運転時より圧力比の高い運転点で運転して得た比較的高温の空気を用いて、燃料改質器の暖機を促進し、起動時間を短縮する。
特許文献２，３は、酸化剤供給系に送風ファンを用い、先ず、その標準条件（１気圧、０℃）下での回転速度を、所要燃料量に応じて推定し、その推定結果を更に大気圧と外気温とに応じて補正することにより、燃料電池の設置位置或いは気象条件の変動に拘わらず、適量の酸化剤を燃料電池に供給できるようにしている。
特許文献１に従い空気圧縮機の圧力比を高くした場合、或いは特許文献１〜３で空気圧縮機又は送風ファンが高温の空気を吸入した場合に、その吐出空気の温度が過度に上昇する可能性がある。

この問題は、そうした空気圧縮機又は送風ファンの下流側にある部品の耐熱温度を考慮して吐出空気の圧力及び燃料電池の発電を制限することにより、対処することができる。
しかしながら、そうした空気圧縮機又は送風ファンの吸込口が、例えば燃料電池自身、あるいはその水冷ラジエタの近くにあると、これが熱源となり、車両の停止時或いは低速走行時に、吸入空気の温度が高くなる。
このため、車両の発進時或いは加速時に燃料電池の発電を制限して、空気圧縮機の吐出空気温度が所定温度を超えないように配慮する必要が生じ、それだと燃料電池の性能を活かし切れない事態も想定される。
本発明は、以上の点に鑑みなされたもので、酸化剤の供給温度の許容範囲に応じて燃料電池の発電を制限しつつも、状況に応じ燃料電池の性能を活用可能な燃料電池システム及びその制御方法を提供することをその課題とする。
前記課題を解決する本発明の１つの主題は、水素を含む燃料ガスと酸素を含む酸化ガスとの供給を受けて発電する燃料電池と、前記燃料電池に空気を供給する空気供給部と、前記空気供給部が吸入する空気の温度を検出する吸入空気温度検出部と、大気圧を検出する大気圧検出部と、前記燃料電池の運転を制御する制御装置とを備えた燃料電池システムであって、前記制御装置は、前記吸入空気温度検出部が検出した吸入空気温度と前記大気圧検出部が検出した大気圧とに基づいて、前記空気供給部が吐出する空気の温度が所定の上限値を超えないように前記燃料電池の運転を制限し、所定の状態においては前記運転の制限を緩和する運転制限部を備えることを要旨とする。
前記課題を解決する本発明の別の主題は、酸化剤を含むユーティリティを供給する供給系と、前記供給系から供給されたユーティリティを用いて発電する燃料電池と、前記供給系を制御して前記燃料電池を運転するコントローラとを備えてなり、前記コントローラは、前記酸化剤の供給条件を制限する第１の制御部と、前記供給系の運転状況に応じて前記供給条件の制限を緩和する第２の制御部とを有することを要旨とする燃料電池システムである。
前記課題を解決する本発明の別の主題は、水素を含む燃料ガスと酸素を含む酸化ガスとの供給を受けて発電する燃料電池と、前記燃料電池に空気を供給する空気供給部と、前記空気供給部が吸入する空気の温度を検出する吸入空気温度検出部と、大気圧を検出する大気圧検出部と、前記燃料電池の運転を制御する制御装置とを備える燃料電池システムの制御方法であって、前記吸入空気温度検出部が検出した吸入空気温度と前記大気圧検出部が検出した大気圧とに基づいて、前記空気供給部が吐出する空気の温度が所定の上限値を超えないように前記燃料電池の運転を制限し、所定の状態においては前記運転の制限を緩和することを要旨とする。
前記課題を解決する本発明の別の主題は、酸化剤を含むユーティリティを供給する供給系と、前記供給系から供給されたユーティリティを用いて発電する燃料電池とを備え、前記供給系を制御して前記燃料電池を運転する燃料電池システムの制御方法であって、前記酸化剤の供給条件を制限し、前記供給系の運転状況に応じて前記供給条件の制限を緩和することを要旨とする。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池システムのブロック図である。
図２は、図１の燃料電池システムにおける空気圧縮機の吸入空気温度と吐出空気圧力の上限値との間の関係を実験に基づき示すグラフである。
図３は、図１の燃料電池システムのコントローラの制御フローチャートである。
図４は、図３の制御フローチャートを補完するフローチャートである。
図５は、図３の制御フローチャートを補完するフローチャートである。
図６は、図５のフローチャートを補完するフローチャートである。
図７は、第１の実施の形態の第１の変更例を示すフローチャートである。
図８Ａは、空気圧縮機の吸入空気温度と吐出空気圧力の上限値との間の関係を実験に基づき示すグラフである。
図８Ｂは、空気圧縮機の吐出空気圧力上限値と燃料電池スタックの出力電力上限値との間の関係を実験に基づき示すグラフである。
図８Ｃは、空気圧縮機の吸入空気温度と燃料電池スタックの出力電力上限値との間の関係を示すグラフである。
図９は、第１の実施の形態の第２の変更例を示すフローチャートである。
図１０は、図９のフローチャートを補完するフローチャートである。
図１１は、図１０のフローチャートを補完するフローチャートである。
図１２は、第１の実施の形態の第３の変更例を示すフローチャートである。
図１３は、図１２のフローチャートを補完するフローチャートである。
図１４は、図１２のフローチャートを補完するフローチャートである。
図１５は、第１の実施の形態の第４の変更例を示すフローチャートである。
図１６は、第１の実施の形態の第５の変更例を示すフローチャートである。
図１７は、本発明の第２の実施の形態を示す制御フローチャートである。
図１８は、本発明の第３の実施の形態に係る車両の燃料電池システムのブロック図である。
図１９は、図１８の車両のメインモータの回転数とトルクとの関係、及び回転数と電力との関係を示すグラフである。
図２０は、図１８の車両の低速域における、アクセル開度と、メインモータが要求する電力と、空気圧縮機の吐出空気の圧力及び温度との時間変化を示すタイムチャートである。
図２１は、図１８の車両の中〜高速域における、アクセル開度と、メインモータが要求する電力と、空気圧縮機の吐出空気の圧力及び温度との時間変化を示すタイムチャートである。
図２２は、図１８の車両のメインモータの回転数と、メインモータが要求する電力、燃料電池スタックの運転を制限するパラメータの値を制限の緩和のために補正する補正係数、及び緩和の補完のために補正する補正係数との関係を示すグラフである。
図２３は、図１８の燃料電池システムのコントローラの制御フローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態及びその変更例を説明する。同じ要素又は機能は同じ符号で示し、理解を容易となす。
〔第１の実施の形態〕
先ず、図１〜図６を参照して、本発明の第１の実施の形態を説明する。
図１は、第１の実施の形態に係る燃料電池システム１のブロック図である。
燃料電池システム１は、ユニットセル（不図示）の集合体からなる燃料電池本体としての燃料電池スタック３と、このスタック３の運転に必要な流体を供給する流体供給系ＦＬＳと、スタック３及び流体供給系ＦＬＳの動作状態を検出するスタック状態検出系ＤＳ１及び流体状態検出系ＤＳ２を含む検出システムＤＳと、この検出システムＤＳから得た検出データに基づき流体供給系ＦＬＳを制御することによりスタック３の発電を制御する制御システムＣＳとを備える。
なお上記燃料電池システム１は、スタック３から電力ＥＰの供給を受けて動作する駆動ユニット１９を備え、この駆動ユニット１９は、本実施例ではこのシステム１を搭載した電動式自動車のメインモータとして説明するが、これに限定されず、例えばこのシステム１を搭載した電車の駆動モータ、或いはこのシステムを適用可能な任意規模プラントの電動駆動部でも良い。この点、上記検出システムＤＳは、駆動ユニット１９の運転状態（即ち操作状態及び作動状態）を検出する検出系（不図示）を含み、また上記制御システムＣＳは、検出システムＤＳの検出データに基づき駆動ユニット１９の作動状態（即ち、動作及び出力）を必要に応じ推定し、適宜制御するための制御要素を含む。
流体供給系ＦＬＳは、スタック３に燃料を供給する燃料供給系ＦＳと、スタック３に酸化剤を供給する酸化剤供給系ＯＳと、燃料及び酸化剤を加湿するための純水を循環させる純水循環系ＨＳと、スタック３の運転温度を適正に保持すべく冷却するための冷却水を冷媒として循環させる冷媒循環系（不図示）とを含む。
燃料供給系ＦＳは、燃料としてのガス状水素を貯蔵する高圧水素タンク１１と、このタンク１１から取出した高圧の水素の流量制御を行う可変バルブ１３と、高圧の水素を適宜外部へ排出するパージ弁１７と、スタック３下流側に出てきた未使用の水素を上流側へ還流させるためのイジェクタ１５とを含む一群の流体回路要素を必要に応じ備える。
酸化剤供給系ＯＳは、吸入した外気を圧縮し酸化剤として吐出する空気供給装置としての空気圧縮機７と、スタック３へ供給される空気の圧力及び流量を制御するスロットル９とを含む一群の流体回路要素を必要に応じ備える。
純水循環系ＨＳは、純水を循環させる純水ポンプ３３と、循環する純水により燃料及び酸化剤を加湿する加湿器５とを含む一群の流体回路要素を必要に応じ備える。
冷媒循環系は、スタック３に設けられた冷媒流路と、冷媒の熱を系外に放出するラジエタと、冷媒を循環させる冷媒ポンプとを含む一群の流体回路要素を必要に応じ備える。
スタック状態検出系ＤＳ１は、スタック３を構成するユニットセルあるいはセル群の電圧を検出するセル電圧検出部２１を含む一群の検出要素を必要に応じ備える。
流体状態検出系ＤＳ２は、外気の温度Ｔ_０及び圧力Ｐ_０をそれぞれ検出する温度センサ２３及び圧力センサ２５と、空気圧縮機７に吸入される空気の温度Ｔ_１を検出する温度センサ２７と、空気圧縮機７から酸化剤として吐出された空気の温度Ｔ_２及び圧力Ｐ_２をそれぞれ検出する温度センサ２９及び圧力センサ３１と、加湿器５により加湿されてスタック３へ流入する空気の流量Ｆ_３及び圧力Ｐ_３をそれぞれ検出する流量センサ３５及び圧力センサ３７と、加湿器５により加湿されてスタック３へ流入する水素の流量Ｆ_ｆ及び圧力Ｐ_ｆをそれぞれ検出する流量センサ３９及び圧力センサ４１とを含む一群の検出要素を必要に応じ備える。なお、外気温（Ｔ_０）センサ２３は、システム１内の熱源（例えば、スタック３又はその冷却水のラジエタ）の影響を受けない位置に設置する。
制御システムＣＳは、上記センサ２３，２５，２７，２９，３１，３５，３７，３９，４１及びセル電圧検出部２１を含む検出システムＤＳの出力を読込み、内蔵された制御プログラムに基づいて、燃料供給系ＦＳの可変バルブ１３及びパージ弁１７並びに酸化剤供給系ＯＳの空気圧縮機７及びスロットル９を含む流体供給系ＦＬＳの能動回路要素のアクチュエータを制御するコントローラ４３を有する。
スタック３は、そこに供給され更に分岐されて各ユニットセルに流入した水素及び空気をそのセル内で反応させて発電を行い、全セルで得られた電力（電流）を集め、必要に応じ駆動ユニット１９へ供給する。各セルに流入した水素及び空気は互いに独立な流路を流れ、その間の反応は、流路間に設けられた電解質膜（本実施形態では固体高分子膜）を介して行われる。
各セルでの反応後に残された未使用の空気は、セル間の空気合流路を介して集められ、スタック３下流側のスロットル９を介してシステム１の系外へ排出される。また各セルでの反応後に残された未使用の水素は、セル間の水素合流路を介して集めた後、更に加湿器５の上流側へイジェクタ１５を介し還流して再度発電に使用するが、状況に応じ、パージ弁１７を介してシステム１の系外へ排出することもできる。
水素及び空気の各セルへの分岐路、セル内流路及びセル間の合流路は、それぞれ燃料供給系ＦＳ及び酸化剤供給系ＯＳの受動的流体回路要素をなす。従って酸化剤供給系ＯＳの流路内圧Ｐ_２，Ｐ_３は、上記スロットル９の絞り圧Ｐ_４に依存して決まる。
Ｐ_２＝ｆ_１（Ｐ_４）、Ｐ_３＝ｆ_２（Ｐ_４）
ここに、ｆ_ｉ（ｉ＝自然数）は表示外の変数も含む多変数の関数を表す。
空気圧縮機７から吐出される空気の温度Ｔ_２は、空気圧縮機７の吸入空気温度Ｔ_１と圧縮比（Ｐ_０／Ｐ_２）とに依存し、空気圧縮機７の下流に位置する酸化剤供給系ＯＳの流体回路要素の温度性能Ｔｃにより許容範囲Ｒｔの上限Ｌｔが制限される。
Ｔ_２＝ｆ_３（Ｔ_１，Ｐ_０／Ｐ_２）＝ｆ_３｛Ｔ_１，Ｐ_０／ｆ_１（Ｐ_４）｝
＝ｆ_４（Ｔ_１，Ｐ_０，Ｐ_４）
Ｔ_２≦Ｌｔ＝ｆ_５（Ｔｃ）
一方、スタック３の出力電力（又は発電電力）Ｇは、その許容範囲Ｒｇの上限Ｌｇがスタック３の動作温度Ｔ_ｓに依存し、この動作温度Ｔ_ｓは空気圧縮機７の吐出空気温度Ｔ_２に依存する。
Ｌｇ＝ｆ_６（Ｔ_ｓ）、Ｔ_ｓ＝ｆ_７（Ｔ_２）、
Ｌｇ＝ｆ_６｛ｆ_７（Ｔ_２）｝＝ｆ_８（Ｔ_２）
従って、スタック３の出力電力Ｇは、その許容範囲Ｒｇの上限Ｌｇが上記吸入空気温度Ｔ_１に依存し、酸化剤供給系ＯＳの流体回路要素の温度性能Ｔｃにより制限される。
Ｌｇ＝ｆ_８｛ｆ_４（Ｔ_１，Ｐ_０，Ｐ_４）｝＝ｆ_９（Ｔ_１，Ｐ_０，Ｐ_４）
＝ｆ_９｛Ｔ_１，Ｐ_０，ｆ_１ ^−１（Ｐ_２）｝＝ｆ_１０（Ｔ_１，Ｐ_０，Ｐ_２）
Ｇ≦Ｌｇ＝ｆ_１１（Ｔｃ）
コントローラ４３は、検出システムＤＳの検出データを読込み、駆動ユニット１９の運転状態からスタック３の目標発電量を推定して、この発電量を達成すべく流体供給系ＦＬＳの空気圧縮機７、スロットル９及び可変バルブ１３を含む能動流体回路要素の制御目標値をさだめ、現データとの比較からそれぞれの所要制御量を計算して対応した制御を行うとともに、スタック３から駆動ユニット１９へ必要な電力ＥＰ（電流）が供給されるように制御する。
このため、コントローラ４３は、温度センサ２７で検出した吸入空気温度Ｔ_１と圧力センサ２５で検出した大気圧Ｐ_０とに基づいて、空気圧縮機７の吐出空気の温度Ｔ_２がその許容範囲Ｒｔの上限値Ｌｔを超えないようにスタック３の運転を制限し、必要に応じ或いは所定の状態で、その制限の度合を緩和する運転制限部４５を備え、更に、空気圧縮機７の吐出空気の温度Ｔ_２を上記上限値Ｌｔ以下に抑えるべく、その吐出空気の圧力Ｐ_２の上限値Ｌｐを設定し、これにより吐出空気圧Ｐ_２の許容範囲Ｒｐを規定する吐出空気圧（Ｐ_２）上限設定部４７を備える。この上限値Ｌｐは、上記吸入空気温度Ｔ_１及び大気圧Ｐ_０に基づき設定され、この設定値を変えることにより、運転制限部４５によるスタック３の運転制限の緩和がなされる。
本実施の形態は、システム１が搭載された燃料電池車両を発進時または低速走行時に加速すると、空気圧縮機７の吸入空気温度Ｔ_１が走行風の影響により低下して、最終的に外気温度Ｔ_０にほぼ等しくなる点に着目し、この現象を利用してスタック３の運転制限を緩和することによりシステム１の効率を向上させるようにしたもので、空気圧縮機７の吐出空気温度Ｔ_２の上限値Ｌｔを見定める際、吸入空気温度Ｔ_１の過渡的な変化を考慮することにより、スタック３の過剰な運転制限を回避している。
つまり、空気圧縮機７の吸入空気温度Ｔ_１及び大気圧Ｐ_０を検出して吐出空気温度Ｔ_２をその上限値Ｌｔ以下に維持するために吐出空気圧力Ｐ_２の上限値Ｌｐを設定してスタック３の運転を制限する際に、吸入空気温度Ｔ_１の変化を算出し、低下が予測される場合には、その低下率に応じて吐出空気圧力Ｐ_２の上限値Ｌｐを補正することにより、スタック３の運転制限を緩和する処理（図３のステップＳ６に相当）を行い、過剰な運転制限を回避する。
ここで図２を参照して、吐出空気圧力上限値Ｌｐの補正演算の一例を説明するが、本発明は、この例に限定されるものではない。
図２は、本システム１における空気圧縮機７の吸入空気温度Ｔ_１［℃］と吐出空気圧力上限値Ｌｐ［ｋＰａ］との関係を、外気圧Ｐ_０＝一定の条件下で行った実験に基づき示すグラフであり、曲線Ａｐ（実線）は運転制限非緩和時（つまり、通常の運転制限状態で）の関係に相当し、曲線Ｂｐ（破線）は基準となる（つまり実験された）過度状態における運転制限緩和時の関係に相当する。
先ず、一定の大気圧Ｐ_０［ｋＰａ］下でシステム１の実機実験を行い、吸入空気温度Ｔ_１［℃］と、これに対応した吐出空気温度Ｔ_２をその上限値Ｌｔ［℃］以下に維持するための吐出空気圧力Ｐ_２の上限値Ｌｐ_ａ［ｋＰａ］と、の間の静的な関係（曲線Ａｐ）を記録する。
次に、同じ大気圧Ｐ_０［ｋＰａ］下で、空気圧縮機７の吸入空気温度Ｔ_１を所定時間ｔ秒間に所定の温度差だけ（例えば、図２のＴ_１１［℃］からＴ_１２［℃］まで）均等に低下させる実験を行い、その時の低下率−ΔＴ_ｒ［℃／ｓ］｛つまり、基準となる降温速度＝（Ｔ_１２−Ｔ_１１）／ｔ｝と、この基準的過度状態（つまり、吸入空気温度Ｔ_１を基準の変化率ΔＴ_ｒで低下させる動的な状態）における吸入空気温度Ｔ_１［℃］と吐出空気圧力上限値Ｌｐ_ｂ［ｋＰａ］との間の関係（曲線Ｂｐ）とを記録する。
そして、燃料電池車両に搭載されたシステム１の運転に際し、現在の制御サイクルにおいて検出された吸入空気温度Ｔ_１と、前サイクルもしくはそれより前のサイクルとの比較から算出された吸入空気温度Ｔ_１の低下率−ΔＴ_ｄ［℃／ｓ］とに基づき、現サイクルでの吸入空気温度Ｔ_１に対応した吐出空気圧力Ｐ_２の静的な上限値Ｌｐ_ａ［ｋＰａ］を、この静的上限値Ｌｐ_ａとそれに対応する標準的過度状態での動的上限値Ｌｐ_ｂとの間の比例計算から内挿的或いは必要に応じ外挿的に求められた補正量ΔＬｐ＝（Ｌｐ_ｂ−Ｌｐ_ａ）（ΔＴ_ｄ／ΔＴ_ｒ）により、次の式（１）のように補正し、この補正された値を実際の過度状態における吐出空気圧力上限値Ｌｐとして設定する：
Ｌｐ＝Ｌｐ_ａ＋ΔＬｐ
＝Ｌｐ_ａ＋（Ｌｐ_ｂ−Ｌｐ_ａ）（ΔＴ_ｄ／ΔＴ_ｒ）…（１）
次に、図３〜図６を参照して、本システム１の作用を説明する。
図３はコントローラ４３の制御フローチャートであり、図４及び図５は図３の制御フローチャートを補完するフローチャートであり、図６は図５のフローチャートを補完するフローチャートである。
コントローラ４３は、圧力センサ２５により検出された大気圧Ｐ_０と、温度センサ２７により検出された空気圧縮機７の吸入空気温度Ｔ_１とに基づいて、システム１の運転制限を行う。より詳細には「流体供給系ＦＬＳの運転（つまり操作量及び動作）を制御することによりスタック３の運転（つまり発電動作）を制限し、必要に応じ駆動ユニット１９への供給電力ＥＰも制御する」（以下、このことを「スタック３の運転制限」と呼び、文脈によっては、単に「運転制限」若しくは「（運転の）制限」と略称する）。そして、コントローラ４３が認識したシステム１の運転状況に応じ、スタック３の運転制限を緩和する処理を行う。
コントローラ４３の制御サイクルＣＬ（図３）は、スタック３の運転開始指令発令以降の各タイムスロット（例えば１０［ｍｓ］の時間幅）において、図３の運転制限／緩和処理ＬＲＰ１を実行する。即ち、ステップＳ０でこの処理ＬＲＰ１に入り、ステップＳ７でこの処理ＬＲＰ１から出る。なお、現サイクル（つまり現在のタイムスロット）における処理ＬＲＰ１の結果は、次サイクル（つまり現在の次のタイムスロット）以降の処理ＬＲＰ１で更改されるまで維持される。
図３に示すように、制御フローはステップＳ０からステップＳ１へ進む。
ステップＳ１では、現サイクルで温度センサ２７により検出された空気圧縮機７の吸入空気温度Ｔ_１を取得する（つまり、コントローラ４３の中央処理装置が現サイクルの検出データをサンプリングしてメモリに保存し、現サイクル以降のサイクルにおける読込みに備える）。制御フローはステップＳ１からステップＳ２へ進む。
ステップＳ２では、現サイクルで圧力センサ２５により検出された大気圧Ｐ_０を取得する。制御フローはステップＳ２からステップＳ３（運転制限処理）へ進む。
ステップＳ３では、現サイクルで取得した吸入空気温度Ｔ_１及び大気圧Ｐ_０を含む保存データに基づき、図４に示す運転制限処理を行い、吐出空気圧Ｐ_２の静的な上限値Ｌｐ（例えば図２のＬｐ_ａ）を設定する。制御フローはステップＳ３からステップＳ４（基本的な緩和許否判定処理）へ進む。
ステップＳ４では、図５に示す緩和許否判定処理を行って、運転制限の緩和が可能でありそれを許可すべきか或いは不可能であり拒否すべきかを判定し、緩和許可フラグＦＡの値（１＝許可、０＝拒否）を設定する。制御フローはステップＳ４からステップＳ５へ進む。
ステップＳ５では、ステップＳ４で設定された緩和許可フラグＦＡの値が１か０かを判断し、ＦＡ＝１であれば、制御フロー（ＹＥＳ）がステップＳ５からステップＳ６（緩和処理）へ進み、ＦＡ＝０であれば、制御フロー（ＮＯ）がステップＳ５からステップＳ７へ進む。
ステップＳ６では、既述の運転制限緩和処理を実行する。つまり、現サイクルでのステップＳ３で設定した吐出空気圧Ｐ_２の静的な上限値Ｌｐを｛例えば、前述の式（１）中の静的上限値Ｌｐ_ａに代入することにより｝補正して、現在の過度状態に対応した動的な上限値Ｌｐを設定し、この上限値Ｌｐに従い｛即ち（Ｐ_２≦動的Ｌｐ）となるように｝スタック３の運転制限を行う。制御フローはステップＳ６からステップＳ７へ進む。
ここで、図４を参照して、ステップＳ３の運転制限処理を更に説明する。
図４に示すように、制御フローはステップＳ２からステップＳ１０（制限値設定処理）へ進む。
ステップＳ１０では、現サイクルで取得した吸入空気温度Ｔ_１及び大気圧Ｐ_０に基づき、吐出空気温度Ｔ_２をその上限値Ｌｔ以下に維持すると推定される吐出空気圧力Ｐ_２の静的な上限値Ｌｐを演算して設定する。制御フローはステップＳ１０からステップＳ１２（制限実行処理）へ進む。
ステップＳ１２では、現在従うべき吐出空気圧力上限値Ｌｐを確認する。つまり、前サイクルで設定された緩和許可フラグＦＡ＝０であれば、現サイクルで設定した静的な上限値を現在従うべき上限値Ｌｐとみなし、ＦＡ＝１であれば、前サイクルで設定された動的な上限値と現サイクルで設定した静的な上限値との内の適宜な一方（より詳細には、前サイクル以前の運転と滑らかにつながるほう）を現在従うべき上限値Ｌｐとみなす。そして、この上限値Ｌｐに基づき、空気圧縮機７の吐出空気圧力Ｐ_２を｛（Ｐ_２≦Ｌｐ）となるように｝制御して、スタック３の運転を制限する。制御フローはステップＳ１２からステップＳ４へ進む。
ステップＳ１０の推定演算で使用される吐出空気温度Ｔ_２及びその上限値Ｌｔの計算は、吸入空気温度Ｔ_１、大気圧Ｐ_０、空気圧縮機７の全断熱効率、酸化剤供給系ＯＳの流体回路要素の温度性能Ｔｃに基づく吐出空気温度Ｔ_２の上限値Ｌｔなどを含む保存データを用いて行う。
なお、空気圧縮機７の吐出空気圧力Ｐ_２の上限値Ｌｐに代え吐出空気温度Ｔ_２の上限値Ｌｔを設定して、温度センサ２９により検出された吐出空気温度Ｔ_２がその上限値Ｌｔを超えないように吐出空気圧力Ｐ_２を制御することにより、吸入空気温度Ｔ_１の過度状態におけるスタック３の運転制限の緩和を実現しても良い。
次に、図５を参照して、ステップＳ４の緩和許否判定処理を、更に説明する。
図５に示すように、制御フローはステップＳ３からステップＳ２０へ進む。
ステップＳ２０では、現サイクルで温度センサ２３により検出された外気温度Ｔ_０を取得する。制御フローはステップＳ２０からステップＳ２２へ進む。
ステップＳ２２では、現サイクルで取得した吸入空気温度Ｔ_１と現サイクルで取得した外気温度Ｔ_０との間の温度差ＤＴ（但し、ＤＴ＝Ｔ_１−Ｔ_０）が対応する閾値Ｔｈ_１を上回るか否か判定する。ＤＴ＞Ｔｈ_１であれば、制御フロー（ＹＥＳ）がステップＳ２２からステップＳ２４（変化予測処理）へ進み、ＤＴ≦Ｔｈ_１であれば、制御フロー（ＮＯ）がステップＳ２２からステップＳ３０へ進む。
ステップＳ２４では、図６に示す変化予測処理に従って、吸入空気温度Ｔ_１の変化を予測し、吸入空気温度Ｔ_１の低下が期待可能か否か判定する。制御フローはステップＳ２４からステップＳ２６へ進む。
ステップＳ２６では、ステップＳ２４の判定結果を確認する。そして、吸入空気温度Ｔ_１の低下が期待できれば、制御フロー（ＹＥＳ）がステップＳ２６からステップＳ２８へ進み、吸入空気温度Ｔ_１の低下が期待できなければ、制御フロー（ＮＯ）がステップＳ２６からステップＳ３０へ進む。
ステップＳ２８では、緩和許可フラグＦＡを、ＦＡ＝１に設定する。制御フローはステップＳ２８からステップＳ５へ進む。
ステップＳ３０では、緩和許可フラグＦＡを、ＦＡ＝０に設定する。制御フローはステップＳ３０からステップＳ５へ進む。
次に、図６を参照して、ステップＳ２４の（Ｔ_１）変化予測処理を、更に説明する。
図６に示すように、制御フローはステップＳ２２からステップＳ４０へ進む。
ステップＳ４０では、本システム１を搭載する燃料電池車両の車速センサ６０により現サイクルで検出された車速Ｖｓを取得する。制御フローはステップＳ４０からステップＳ４２へ進む。
ステップＳ４２では、現サイクルで取得した車速Ｖｓが対応する閾値Ｔｈ_２（例えば、５［ｋｍ／ｈ］）を下回るか否か判断する。０≦Ｖｓ＜Ｔｈ_２であれば、制御フロー（ＹＥＳ）がステップＳ４２からステップＳ４４へ進み、Ｖｓ≧Ｔｈ_２であれば、制御フロー（ＮＯ）がステップＳ４２からステップＳ４６へ進む。
ステップＳ４４では、車両の発進または加速に伴う走行風による吸入空気温度Ｔ_１の有意な低下を現サイクル以降で期待できると判定する。制御フローはステップＳ４４からステップＳ２６へ進む。
ステップＳ４６では、走行風による吸入空気温度Ｔ_１の低下が既に飽和状態（つまり、ＤＴ＝Ｔ_１−Ｔ_０＝０の状態）の近傍に達しており、もはや現サイクル以降で有意な低下を期待することができないと判定する。制御フローはステップＳ４６からステップＳ２６へ進む。
本実施の形態によれば、ステップＳ２２で、吸入空気温度Ｔ_１が外気温Ｔ_０より所定温度差Ｔｈ_１以上高いと判断され、かつステップＳ４４で、吸入空気温度Ｔ１の低下が現サイクル以降で期待できると判定された場合に、ステップＳ２８で、緩和許可フラグＦＡがＦＡ＝１（許可）に設定される。つまり、燃料電池車両がその停止状態あるいは極低速での走行状態から発進もしくは加速して、車速Ｖｓが次第に上昇し、吸入空気温度Ｔ_１が応分に低下すると見込まれる過度的状態を検知し、そのときスタック３の運転制限を緩和しようとしているので、燃料電池車両の加速性能を前向きに支援する仕方で、システム１を運転できる。
本実施の形態によれば、空気圧縮機７の吐出空気温度Ｔ_２をその上限値Ｌｔ以下に維持すべく吐出空気圧力Ｐ_２の上限値Ｌｐを設定し、吐出空気圧力Ｐ_２がこの上限値Ｌｐを上回らないように制御しているので、スタック３の運転制限を緩和しても、吐出空気温度Ｔ_２が上限値Ｌｔを上回ることがなく、従って、空気圧縮機７の吸入空気温度Ｔ_１が低下する過度的状態において過剰な運転制限を回避できる。
次に第１の実施の形態の制御フローを部分的に変更した複数の変更例を説明する。これらの変更例は適宜組み合わせることができる。
〔第１の実施の形態の第１の変更例〕
次に、図７を参照して、第１の実施の形態の第１の変更例を説明する。
この変更例は、スタック３の運転制限をパラメータ変換により多様化するもので、図３のステップＳ３（運転制限処理）の処理内容が図４に示すフローから図７に示すフローに変わる点で、第１の実施の形態と異なる。より詳細には、図４のステップＳ１２（制限実行処理）が図７のステップＳ５０，Ｓ５２，及びＳ５４に置き換わる。
図７に示すように、第１の変更例の制御フローはステップＳ２（図３）から、ステップＳ１０（図４の制限値設定処理）を経て、ステップＳ５０へ進む。
ステップＳ５０では、現在従うべき吐出空気圧力上限値Ｌｐを確認する。制御フローはステップＳ５０からステップＳ５２（パラメータ変換処理）へ進む。
ステップＳ５２では、現在従うべき吐出空気圧力上限値Ｌｐを、スタック３の出力電力上限値（即ち、スタック３から取出可能な電力の上限値）Ｌｇにパラメータ変換する。この上限値Ｌｇをスタック３の出力電流で表しても良い。制御フローはステップＳ５２からステップＳ５４へ進む。
ステップＳ５４では、流体供給系ＦＬＳを制御して、スタック３の出力電力（又は発電電力）ＧがＧ≦Ｌｇとなるように、運転の制限を行う。制御フローはステップＳ５４からステップＳ４（図３の緩和許否判定処理）へ進む。
ここで図８Ａ〜８Ｃを参照して、図７のステップＳ５２（パラメータ変換処理）を更に説明する。
図８Ａは、空気圧縮機７の吸入空気温度Ｔ_１と吐出空気圧力Ｐ_２の上限値Ｌｐとの間の関係（曲線Ｌｐ_ａ，曲線Ｌｐ_ｂ）を実験に基づき示す、図２に対応したグラフ；図８Ｂは、空気圧縮機７の吐出空気圧力上限値Ｌｐとスタック３の出力電力上限値Ｌｇとの間の関係（曲線Ｃｇ）を実験に基づき示す、パラメータ変換（Ｌｐ→Ｌｇ）のためのグラフ；図８Ｃは、パラメータ変換（Ｌｐ→Ｌｇ）により得られた、空気圧縮機７の吸入空気温度Ｔ_１とスタック３の出力電力上限値Ｌｇとの間の関係（曲線Ｌｇ_ａ，曲線Ｌｇ_ｂ）を示すグラフである。
図８Ａに示すように、外気圧Ｐ_０＝一定の条件の下に、吸入空気温度Ｔ_１と吐出空気圧力上限値Ｌｐとの間の静的な関係を示す曲線Ｌｐ_ａは、例えば、Ｔ_１＝Ｔ_１１でＬｐ＝Ｌｐ_ａ１となり、Ｔ_１＝Ｔ_１２でＬｐ＝Ｌｐ_{ａ ２}となる。同じ外気圧Ｐ_０＝一定の条件の下に、吸入空気温度Ｔ_１を基準の変化率｛ΔＴ_ｒ＝（Ｔ_１２−Ｔ_１１）／ｔ｝で低下させた過度状態で、吸入空気温度Ｔ_１と吐出空気圧力上限値Ｌｐとの間の動的な関係を示す曲線Ｌｐ_ｂは、例えば、Ｔ_１＝Ｔ_１１でＬｐ＝Ｌｐ_ｂ１となり、Ｔ_１＝Ｔ_１２でＬｐ＝Ｌｐ_ｂ２となる。
図８Ｂに示すように、外気圧Ｐ_０＝一定の条件の下に、吐出空気圧力上限値Ｌｐと出力電力上限値Ｌｇとの間の関係を示す曲線Ｃｇは、ほぼリニアかつ連続で、例えば、Ｌｐ＝Ｌｐ_ａ１のときＬｇ＝Ｌｇ_ａ１となり、Ｌｐ＝Ｌｐ_ｂ１のときＬｇ＝Ｌｇ_ｂ１となり、Ｌｐ＝Ｌｐ_ａ２のときＬｇ＝Ｌｇ_ａ２となり、Ｌｐ＝Ｌｐ_ｂ２のときＬｇ＝Ｌｇ_ｂ２となる。つまり、スタック３の運転を制限する限界値が、曲線Ｃｇ｛即ち、対応する連続写像関数Ｌｇ＝ｆ_１２（Ｌｐ）｝により、パラメータＬｐからパラメータＬｇへ、Ｌｐ_ａ１→Ｌｇ_ａ１、Ｌｐ_ｂ１→Ｌｇ_ｂ１、Ｌｐ_ａ２→Ｌｇ_ａ２、Ｌｐ_ｂ２→Ｌｇ_ｂ２のように変換される。
このパラメータ変換により、図８Ｃに示すように、外気圧Ｐ_０＝一定の条件の下に、吸入空気温度Ｔ_１と出力電力上限値Ｌｇとの間の静的な関係を示す曲線Ｌｇ_ａが得られ、また同じ外気圧Ｐ_０＝一定の条件の下に、吸入空気温度Ｔ_１を基準の変化率（ΔＴ_ｒ）で低下させた過度状態で、吸入空気温度Ｔ_１と出力電力上限値Ｌｇとの間の動的な関係を示す曲線Ｌｇ_ｂが得られる。静的関係を示す曲線Ｌｇ_ａは、例えば、Ｔ_１＝Ｔ_１１でＬｇ＝Ｌｇ_ａ１となり、Ｔ_１＝Ｔ_１２でＬｇ＝Ｌｇ_ａ２となる。動的関係を示す曲線Ｌｇ_ｂは、例えば、Ｔ_１＝Ｔ_１１でＬｇ＝Ｌｇ_ｂ１となり、Ｔ_１＝Ｔ_１２でＬｇ＝Ｌｇ_ｂ２となる。
なお、本変更例に係る運転制限処理（図７）を含む制御フローＣＬ（図３）の実行に際し、ステップＳ６の緩和処理でもパラメータ変換（Ｌｐ→Ｌｇ）を行うことは差し支えない。
その場合は、図８Ｂの写像関数Ｌｇ＝ｆ_１２（Ｌｐ）により、吐出空気圧力Ｐ_２の動的な上限値Ｌｐを出力電力（又は発電電力）Ｇの動的な上限値Ｌｇに変換して、Ｇ≦Ｌｇとなるように制御することにより、運転制限の緩和を実行する。
しかしながら、図８Ｃに対応するデータマップが存在する場合には、動的Ｌｐの設定同様に、燃料電池車両に搭載されたシステム１の運転に際し、現在の制御サイクルにおいて検出された吸入空気温度Ｔ_１と、前サイクルもしくはそれより前のサイクルとの比較から算出された吸入空気温度Ｔ_１の低下率−ΔＴ_ｄ［℃／ｓ］とに基づき、現サイクルでの吸入空気温度Ｔ_１に対応した出力電力Ｇの静的な上限値Ｌｇ_ａ［ｋＷ］を、この静的上限値Ｌｇ_ａとそれに対応する標準的過度状態での動的上限値Ｌｇ_ｂとの間の比例計算から内挿的或いは必要に応じ外挿的に求められた補正量ΔＬｇ＝（Ｌｇ_ｂ−Ｌｇ_ａ）（ΔＴ_ｄ／ΔＴ_ｒ）により、次の式（２）のように補正し、この補正された値を実際の過度状態における出力電力上限値Ｌｇとして設定するようにしてもよい：
Ｌｇ＝Ｌｇ_ａ＋ΔＬｇ
＝Ｌｇ_ａ＋（Ｌｇ_ｂ−Ｌｇ_ａ）（ΔＴ_ｄ／ΔＴ_ｒ）…（２）
〔第１の実施の形態の第２の変更例〕
次に、図９−１１を参照して、第１の実施の形態の第２の変更例を説明する。
この変更例は、スタック３の運転制限の緩和に酸化剤の圧力変化に応じた制限を加えるもので、図３のステップＳ４（基本的な緩和許否判定処理）の後のステップＳ５（許否判断）を、図９に示すステップＳ６６（補助的な緩和許否判定処理）とステップＳ６８（許否判断）との組合せに置き換えた点で、第１の実施の形態と異なる。図１０−１１は、図９のステップＳ６６の処理内容を示すフローチャートである。
図９に示すように、第２の変更例の制御フローはステップＳ４（基本的な緩和許否判定処理）からステップＳ６６（補助的な緩和許否判定処理）へ進む。
ステップＳ６６では、図１０−１１のフローに従って補助的な緩和許否判定処理を実行し、図１０に示す判定フラグＦＢ｛ＦＢ＝１（許可）又はＦＢ＝０（拒否）｝と、図１１に示す判定フラグＦＣ｛ＦＣ＝１（許可）又はＦＣ＝０（拒否）｝との値を設定する。制御フローはステップＳ６６からステップＳ６８へ進む。
ステップＳ６８では、フラグＦＡ（図５）とフラグＦＢとフラグＦＣとのＡＮＤ（論理積：ＦＡ∩ＦＢ∩ＦＣ）が１か否かを判断する。この論理積が１であれば、制御フロー（ＹＥＳ）がステップＳ６８からステップＳ６（図３の緩和処理）へ進む。
上記論理積が１でなければ（つまり、ＦＡ∩ＦＢ∩ＦＣ＝０なら）、制御フロー（ＮＯ）がステップＳ６８からステップＳ７（図３）へ進み、現サイクルでの運転制限／緩和処理ＬＲＰ１（図３）から出る。
ここで、図１０を参照して、ステップＳ６６の緩和許否判定処理を更に説明する。
図１０に示すように、本変更例の制御フローはステップＳ４（基本的な緩和許否判定処理）からステップＳ８０（圧力変化演算処理）へ進む。
ステップＳ８０では、図１１に示すフローに従って、現サイクルで取得した吐出空気圧Ｐ_２（経過サイクル数ｎ＝０）及び前サイクル以前に取得した吐出空気圧Ｐ_２（経過サイクル数ｎ≧１）を含む吐出空気圧Ｐ_２のデータの全集合｛Ｐ_２（０≦ｎ）｝の中から、適宜な２つのＰ_２データを含む所定サイズの部分集合｛Ｐ_２（０≦ｎ≦Ｎ：Ｎは所定の自然数）｝、を選択し、その集合要素間の圧力変化ＤＰ_２を演算する処理が実行される。制御フローはステップＳ８０からステップＳ８２（緩和許否判断）へ進む。
ステップＳ８２では、上記部分集合｛Ｐ_２（０≦ｎ≦Ｎ）｝の要素の大小比較に基づく論理演算により、前記圧力変化ＤＰ_２が吐出空気圧Ｐ_２の上昇側での変化か否かを判断する。上昇側での変化であれば、制御フロー（ＹＥＳ）がステップＳ８２からステップＳ８４へ進む。そうでなければ、制御フロー（ＮＯ）がステップＳ８２からステップＳ８６へ進む。
なお、ステップＳ８０における圧力変化ＤＰ_２の演算を、上記部分集合｛Ｐ_２（０≦ｎ≦Ｎ）｝の要素の代数的差分又は数値微分として行い、その符号（正又は負）からステップＳ８２の判断を行うようにしても良い。
ステップＳ８４では、フラグＦＢの値を１（許可）に設定する。制御フローはステップＳ８４からステップＳ６８（図９）へ進む。
ステップＳ８６では、フラグＦＢの値を０（拒否）に設定する。制御フローはステップＳ８６からステップＳ６８（図９）へ進む。
ここで、図１１を参照して、ステップＳ８０の圧力変化（ＤＰ_２）演算処理を更に説明する。
図１１に示すように、本変更例の制御フローはステップＳ４（基本的な緩和許否判定処理）からステップＳ９１（データ取得）へ進む。
ステップＳ９１では、図１のセンサー３１により現サイクルで検出した吐出空気圧Ｐ_２（ｎ＝０）を取得する。制御フローはステップＳ９１からステップＳ９２（データ選択）へ進む。
ステップＳ９２では、それまでに取得され（従ってメモリ中に保存され）た吐出空気圧Ｐ_２のデータの全集合｛Ｐ_２（０≦ｎ）｝の中から、適宜な２つのＰ_２データ｛本変更例ではＰ_２（ｎ＝０）及びＰ_２（ｎ＝１）｝を含むＮ＋１個のデータからなる部分集合｛Ｐ_２（０≦ｎ≦Ｎ：本変更例ではＮ＝２）、つまりＰ_２（ｎ＝０），Ｐ_２（ｎ＝１），及びＰ_２（ｎ＝２）｝、を選択し、その集合要素間の圧力変化ＤＰ_２を次の要領で計算する。
Ｐ_２（ｎ＝０）−Ｐ_２（ｎ＝１）≧０の場合は、
ＤＰ_２＝Ｐ_２（ｎ＝０）−Ｐ_２（ｎ＝１）
一方、Ｐ_２（ｎ＝０）−Ｐ_２（ｎ＝１）＜０の場合には、
Ｐ_２（ｎ＝０）−Ｐ_２（ｎ＝２）≧０なら、
ＤＰ_２＝｛Ｐ_２（ｎ＝０）−Ｐ_２（ｎ＝２）｝／２。
Ｐ_２（ｎ＝０）−Ｐ_２（ｎ＝２）＜０なら、
ＤＰ_２＝０。
なお、前記部分集合｛Ｐ_２（０≦ｎ≦Ｎ）｝のサイズＮ＝１とし、圧力変化ＤＰ_２を
ＤＰ_２＝｜Ｐ_２（ｎ＝０）−Ｐ_２（ｎ＝１）｜
としても良い。
上記圧力変化ＤＰ_２は、吐出空気圧力Ｐ_２のタイムスロット当たりの変化率を示す。
そして、制御フローはステップＳ９３からステップＳ９４（緩和許否判断）へ進む。
ステップＳ９４では、圧力変化ＤＰ_２が所定の閾値Ｔｈ_３未満か否か判断する。圧力変化ＤＰ_２が閾値Ｔｈ_３未満（即ち、ＤＰ_２＜Ｔｈ_３）であれば、制御フロー（ＹＥＳ）がステップＳ９４からステップＳ９５へ進む。そうでなければ（つまり、ＤＰ_２≧Ｔｈ_３なら）、制御フロー（ＮＯ）がステップＳ９４からステップＳ９６へ進む。
ステップＳ９５では、フラグＦＣの値を１（許可）に設定する。制御フローはステップＳ９５からステップＳ８２（図１０）へ進む。
ステップＳ９６では、フラグＦＣの値を０（拒否）に設定する。制御フローはステップＳ９６からステップＳ８２（図１０）へ進む。
本変更例によれば、吐出空気圧力Ｐ_２が所定の変化率（Ｔｈ_３）以上（ＦＣ＝０）で上昇（ＦＢ＝１）すると、ＦＢ∩ＦＣ＝０となって、運転制限の緩和が拒否｛ＦＡ∩ＦＢ∩ＦＣ＝ＦＡ∩（ＦＢ∩ＦＣ）＝０｝されるので、吐出空気温度Ｔ_２を上限値Ｌｔ以下に維持してスタック３の運転を行うことが容易となる。
〔第１の実施の形態の第３の変更例〕
次に、図１２−１４を参照して、第１の実施の形態の第３の変更例を説明する。
この変更例は、スタック３の運転制限の緩和に空気圧縮機７の吸入空気の温度変化に応じた制限を加えるもので、図３のステップＳ４（基本的な緩和許否判定処理）の後のステップＳ５（許否判断）を、図１２に示すステップＳ１０６（補助的な緩和許否判定処理）とステップＳ１０８（許否判断）との組合せに置き換えた点で、第１の実施の形態と異なる。図１３−１４は、図１２のステップＳ１０６の処理内容を示すフローチャートである。
図１２に示すように、第３の変更例の制御フローはステップＳ４（基本的な緩和許否判定処理）からステップＳ１０６（補助的な緩和許否判定処理）へ進む。
ステップＳ１０６では、図１３−１４のフローに従って補助的な緩和許否判定処理を実行し、図１３に示す判定フラグＦＤ｛ＦＤ＝１（許可）又はＦＤ＝０（拒否）｝と、図１４に示す判定フラグＦＥ｛ＦＥ＝１（許可）又はＦＥ＝０（拒否）｝との値を設定する。制御フローはステップＳ１０６からステップＳ１０８へ進む。
ステップＳ１０８では、フラグＦＡ（図５）とフラグＦＤとフラグＦＥとのＡＮＤ（論理積：ＦＡ∩ＦＤ∩ＦＥ）が１か否かを判断する。この論理積が１であれば、制御フロー（ＹＥＳ）がステップＳ１０８からステップＳ６（図３の緩和処理）へ進む。
上記論理積が１でなければ（つまり、ＦＡ∩ＦＤ∩ＦＥ＝０なら）、制御フロー（ＮＯ）がステップＳ１０８からステップＳ７（図３）へ進み、現サイクルでの運転制限／緩和処理ＬＲＰ１（図３）から出る。
ここで、図１３を参照して、ステップＳ１０６の緩和許否判定処理を更に説明する。
図１３に示すように、本変更例の制御フローはステップＳ４（基本的な緩和許否判定処理）からステップＳ１１０（温度変化演算処理）へ進む。
ステップＳ１１０では、図１４に示すフローに従って、現サイクルのステップＳ１（図３）で取得した吸入空気温度Ｔ_１（経過サイクル数ｍ＝０）及び前サイクル以前に取得した吸入空気温度Ｔ_１（経過サイクル数ｍ≧１）を含む吸入空気温度Ｔ_１のデータの全集合｛Ｔ_１（０≦ｍ）｝の中から、適宜な２つのＴ_１データを含む所定サイズの部分集合｛Ｔ_１（０≦ｍ≦Ｍ：Ｍは所定の自然数）｝、を選択し、その集合要素間の温度変化ＤＴ_１を演算する処理が実行される。制御フローはステップＳ１１０からステップＳ１１２（緩和許否判断）へ進む。
ステップＳ１１２では、上記部分集合｛Ｔ_１（０≦ｍ≦Ｍ）｝の要素の大小比較に基づく論理演算により、前記温度変化ＤＴ_１が吸入空気温度Ｔ_１の下降側での変化か否かを判断する。下降側での変化であれば、制御フロー（ＹＥＳ）がステップＳ１１２からステップＳ１１４へ進む。そうでなければ、制御フロー（ＮＯ）がステップＳ１１２からステップＳ１１６へ進む。
なお、ステップＳ１１０における温度変化ＤＴ_１の演算を、上記部分集合｛Ｔ_１（０≦ｍ≦Ｍ）｝の要素の代数的差分又は数値微分として行い、その符号（正又は負）からステップＳ１１２の判断を行うようにしても良い。
ステップＳ１１４では、フラグＦＤの値を１（許可）に設定する。制御フローはステップＳ１１４からステップＳ１０８（図１２）へ進む。
ステップＳ１１６では、フラグＦＤの値を０（拒否）に設定する。制御フローはステップＳ１１６からステップＳ１０８（図１２）へ進む。
ここで、図１４を参照して、ステップＳ１１０の温度変化（ＤＴ_１）演算処理を更に説明する。
図１４に示すように、本変更例の制御フローはステップＳ４（基本的な緩和許否判定処理）からステップＳ１２２（データ選択）へ進む。
ステップＳ１２２では、それまでに取得され（従ってメモリ中に保存され）た吸入空気温度Ｔ_１のデータの全集合｛Ｔ_１（０≦ｍ）｝の中から、適宜な２つのＴ_１データ｛本変更例ではＴ_１（ｍ＝０）及びＴ_１（ｍ＝１）｝を含むＭ＋１個のデータからなる部分集合｛Ｔ_１（０≦ｍ≦Ｍ：本変更例ではＭ＝２）、つまりＴ_１（ｍ＝０），Ｔ_１（ｍ＝１），及びＴ_１（ｍ＝２）｝、を選択する。制御フローはステップＳ１２２からステップＳ１２３（ＤＴ_１計算）へ進む。
ステップＳ１２３では、上記部分集合｛Ｔ_１（ｍ＝０），Ｔ_１（ｍ＝１），Ｔ_１（ｍ＝２）｝の要素間の温度変化ＤＴ_１を次の要領で計算する。
Ｔ_１（ｍ＝０）−Ｔ_１（ｍ＝１）≦０の場合は、
ＤＴ_１＝Ｔ_１（ｍ＝１）−Ｔ_１（ｍ＝０）
一方、Ｔ_１（ｍ＝０）−Ｔ_１（ｍ＝１）＞０の場合には、
Ｔ_１（ｍ＝０）−Ｔ_１（ｍ＝２）≦０なら、
ＤＴ_１＝｛Ｔ_１（ｍ＝２）−Ｔ_１（ｍ＝０）｝／２。
Ｔ_１（ｍ＝０）−Ｔ_１（ｍ＝２）＞０なら、
ＤＴ_１＝０。
なお、前記部分集合｛Ｔ_１（０≦ｍ≦Ｍ）｝のサイズＭ＝１とし、温度変化ＤＴ_１を
ＤＴ_１＝｜Ｔ_１（ｍ＝０）−Ｔ_１（ｍ＝１）｜
としても良い。
上記温度変化ＤＴ_１は、吸入空気温度Ｔ_１のタイムスロット当たりの変化率を示す。
そして、制御フローはステップＳ１２３からステップＳ１２４（緩和許否判断）へ進む。
ステップＳ１２４では、温度変化ＤＴ_１が所定の閾値Ｔｈ_４を越えるか否か判断する。温度変化ＤＴ_１が閾値Ｔｈ_４を越える（即ち、ＤＴ_１＞Ｔｈ_４）であれば、制御フロー（ＹＥＳ）がステップＳ１２４からステップＳ１２５へ進む。そうでなければ（つまり、ＤＴ_１≦Ｔｈ_４なら）、制御フロー（ＮＯ）がステップＳ１２４からステップＳ１２６へ進む。
ステップＳ１２５では、フラグＦＥの値を１（許可）に設定する。制御フローはステップＳ１２５からステップＳ１１２（図１３）へ進む。
ステップＳ１２６では、フラグＦＥの値を０（拒否）に設定する。制御フローはステップＳ１２６からステップＳ１１２（図１３）へ進む。
本変更例によれば、吸入空気温度Ｔ_１が所定の変化率（Ｔｈ_４）以下（ＦＥ＝０）で下降（ＦＤ＝１）すると、ＦＤ∩ＦＥ＝０となって、運転制限の緩和が拒否｛ＦＡ∩ＦＤ∩ＦＥ＝ＦＡ∩（ＦＤ∩ＦＥ）＝０｝されるので、吐出空気温度Ｔ_２を上限値Ｌｔ以下に維持してスタック３を運転することが容易となる。
〔第１の実施の形態の第４の変更例〕
次に、図１５を参照して、第１の実施の形態の第４の変更例を説明する。
この変更例は、第３の変更例における運転制限の緩和期間を酸化剤供給系ＯＳの昇温慣性に応じて延長するもので、図１５に示すように、空気温度（Ｔ_１）の変化に基づく緩和拒否時（ＮＯ）の制御フロー（図１４）に、（温度制限による）拒否開始からの経過時間ｔｅが所定の閾値（Ｔｈ_５）未満であるか判断するステップＳ１３０を設け、閾値未満（ｔｅ＜Ｔｈ_５）の間は緩和許可（ＹＥＳ）側にフローを戻すようにした点で、第３の変更例と異なる。
上記経過時間ｔｅは、吐出空気温度Ｔ_２がその上限値Ｌｔを上回って（Ｔ_２＞Ｌｔ）いる時間と見なせるにもかかわらず、その時間ｔｅが闘値（Ｔｈ_５）に達するまではフローが緩和許可（ＹＥＳ）側に戻るので、以下、この時間ｔｅを緩和許可の延長時間と呼ぶ。
図１５に示すように、本変更例の制御フローは、ステップＳ１２３でＤＴ_１計算を実行した後、ステップＳ１２４へ進んで緩和の許否を判断し、判断の結果が緩和許可（ＹＥＳ）であれば、ステップＳ１２４からステップＳ１２５へ進み、許可フラグＦＥを１に設定して、次のステップＳ１１２（図１３）へ進む。
ステップＳ１２４での判断の結果が緩和拒否（ＮＯ）であれば、ステップＳ１３０へ進み、上記延長時間ｔｅが閾値（Ｔｈ_５）未満であるか否か判断する。
延長時間ｔｅが閾値未満（ｔｅ＜Ｔｈ_５）であれば、制御フロー（ＹＥＳ）がステップＳ１３０からステップＳ１２５（ＦＥ＝１）へ進む。
延長時間ｔｅが閾値以上（ｔｅ≧Ｔｈ_５）になると、制御フロー（ＮＯ）がステップＳ１３０からステップＳ１２６へ進み、許可フラグＦＥを０に設定する。制御フローはステップＳ１２６からステップＳ１１２（図１３）へ進む。
なお、上記閾値（Ｔｈ_５）は、酸化剤供給系ＯＳを構成する空気圧縮機７以降の流体回路要素及び関連部材について、その熱伝達率及び熱容量に基づく昇温速度を計算し、最も耐熱温度が低い要素又は部材の温度を考慮して設定するが、実験的に定めても良い。
本変更例によれば、コントローラ４３は、運転制限の緩和に伴い、空気圧縮機７の吐出空気温度Ｔ_２が上限値Ｌｔを上回っても、酸化剤供給系ＯＳを構成する空気圧縮機７以降の流体回路素子及び関連部材のいずれかがその耐熱温度まで昇温しない限り、運転制限の緩和を許可するように動作する。
この点、吐出空気温度Ｔ_２の上限値Ｌｔは、酸化剤供給系ＯＳの流体回路要素の温度性能Ｔｃ（図１）に基づき設定される。
従って、酸化剤供給系ＯＳを構成する空気圧縮機７，加湿器５，及びスタック３を含む機材各一の耐熱温度を比較し、最も耐熱温度が低い機材（例えば、ユニットセル）を基準として全機材一律に上限値Ｌｔが設定されるので、空気圧縮機７の吐出空気温度Ｔ_２がこの上限値Ｌｔを越えても、それにより流路の温度が上がって、基準となる機材が耐熱温度に達するまでにはそれなりの時間がかかる。本変更例は、この時間を見込んで過度状態での運転制限を緩和しているので、それによりいずれかの機材の性能が劣化することはない。
〔第１の実施の形態の第５の変更例〕
次に、図１６を参照して、第１の実施の形態の第５の変更例を説明する。
この変更例は、第１の実施の形態における運転制限の緩和期間を酸化剤供給系ＯＳの昇温慣性に応じて延長するもので、図１６に示すように、現サイクルにおける空気温度（Ｔ_１）の変化及び以降のサイクルにおける変化の予測に基づく緩和拒否時（ＮＯ）の制御フロー（図５）に、（温度制限による）拒否開始からの経過時間ｔｅが所定の閾値（Ｔｈ_６）未満であるか判断するステップＳ１４０を設け、閾値未満（ｔｅ＜Ｔｈ_６）の間は緩和許可（ＹＥＳ）側にフローを戻すようにした点で、第１の実施の形態と異なる。
上記経過時間ｔｅも緩和許可の延長時間に相当するので、以下、そう呼称する。
図１６に示すように、本変更例の制御フローは、ステップＳ２２で吸入空気温度Ｔ_１と外気温度Ｔ_０との温度差ＤＴが閾値Ｔｈ_１を上回る否か判断し、上回る（ＹＥＳ）と判断すれば、ステップＳ２４へ進んで吸入空気温度（Ｔ_１）の変化予測処理を実行する。そして、ステップＳ２６へ進んで吸入空気温度（Ｔ_１）の低下を期待できるか否か判断し、低下期待可能（ＹＥＳ）と判断すれば、ステップＳ２８へ進み、緩和許可フラグＦＡを１に設定して、次の緩和許否判断ステップＳ５（図２）へ進む。
ステップＳ２２で温度差ＤＴが閾値Ｔｈ_１を上回らない（ＮＯ）と判断した場合、又はステップＳ２６で吸入空気温度（Ｔ_１）の低下を期待できない（ＮＯ）と判断した場合は、制御フローがステップＳ１４０へ進み、上記延長時間ｔｅが閾値（Ｔｈ_６）未満であるか否か判断する。
延長時間ｔｅが閾値未満（ｔｅ＜Ｔｈ_６）であれば、制御フロー（ＹＥＳ）がステップＳ１４０からステップＳ２８（ＦＡ＝１）へ進む。
延長時間ｔｅが閾値以上（ｔｅ≧Ｔｈ_６）になると、制御フロー（ＮＯ）がステップＳ１４０からステップＳ３０へ進み、許可フラグＦＡを０に設定する。制御フローはステップＳ３０からステップＳ５（図２）へ進む。
上記閾値（Ｔｈ_６）も、酸化剤供給系ＯＳを構成する空気圧縮機７以降の流体回路要素及び関連部材について、その熱伝達率及び熱容量に基づく昇温速度を計算し、最も耐熱温度が低い要素又は部材の温度を考慮して設定するが、実験的に定めても良い。
本変更例によれば、コントローラ４３は、運転制限の緩和に伴い、空気圧縮機７の吐出空気温度Ｔ_２が上限値Ｌｔを上回っても、酸化剤供給系ＯＳを構成する空気圧縮機７以降の流体回路素子及び関連部材のいずれかがその耐熱温度まで昇温しない限り、運転制限を緩和して、スタック３から取出す電力ＥＰ（又は電流）の増加を許容するように動作する。
本変更例によれば、過渡状態における運転制限の緩和を、上限値Ｌｐ以下の吐出空気圧Ｐ_２に対し所定の時間定格を限度として継続するようにしているので、その間、吐出空気温度Ｔ_２を上限値Ｌｔ以下に抑えた状態で、スタック３の出力電力ＥＰ（又は電流）を増加させることができ、過剰な運転制限を回避できる。
〔第２の実施の形態〕
次に、図１７を参照して、本発明の第２の実施の形態を説明する。図１７は第２の実施の形態に係る運転制限／緩和処理ＬＲＰ２を示す制御フローチャートである。
この実施の形態は、図３のステップＳ３（運転制限処理）を図１７のステップＳ２０３に変更し、図３のステップＳ６（制限緩和処理）を図１７のステップＳ２０６及びＳ２０８に変更した点で、第１の実施の形態と異なる。
図１７に示すように、第２の実施の形態の制御フローは、ステップＳ０（図３）からステップＳ１へ進んで吸入空気温度Ｔ_１を取得し、更にステップＳ２へ進んで大気圧Ｐ_０を取得した後、ステップＳ２０３（Ｌｐ設定処理）へ進む。
ステップＳ２０３では、図４のステップＳ１０同様に、現サイクルで取得した吸入空気温度Ｔ_１及び大気圧Ｐ_０に基づき、吐出空気温度Ｔ_２をその上限値Ｌｔ以下に維持すると推定される吐出空気圧力Ｐ_２の静的な上限値Ｌｐを演算して設定する。
制御フローはステップＳ２０３からステップＳ４（基本的な緩和許否判定処理）へ進み、ここで図５に示す緩和許否判定処理を行って、運転制限の緩和が可能でありそれを許可すべきか或いは不可能であり拒否すべきかを判定し、緩和許可フラグＦＡの値（１＝許可、０＝拒否）を設定する。
制御フローはステップＳ４からステップＳ５へ進み、ここで緩和許可フラグＦＡの値が１か０かを判断する。ＦＡ＝１であれば、制御フロー（ＹＥＳ）がステップＳ５からステップＳ２０６（Ｌｐ緩和処理）へ進み、ＦＡ＝０であれば、制御フロー（ＮＯ）がステップＳ５からステップＳ２０８（制限実行）へ進む。
ステップＳ２０６では、図３のステップＳ６におけると同様に、ステップＳ２０３で設定した吐出空気圧Ｐ_２の静的な上限値Ｌｐを現在の過度状態に対応した動的な上限値Ｌｐに補正することにより、Ｌｐの値を緩和（即ち、大きく）する。制御フローはステップＳ２０６からステップＳ２０８へ進む。
ステップＳ２０８では、現在の上限値Ｌｐ（つまり、ＦＡ＝０［緩和拒否］なら静的Ｌｐ、ＦＡ＝１［緩和許可］なら動的Ｌｐ）に従い、Ｐ_２≦Ｌｐとなるようにスタック３の運転制限を行う。制御フローはステップＳ２０８からステップＳ７（図３）へ進む。
本実施の形態によれば、図４（第１の実施の形態）のステップＳ１２における運転制限の実行（Ｐ_２≦Ｌｐ）が省略され、従って「現在従うべき上限値Ｌｐの確認」が不要になる。
本実施の形態と第１の実施の形態の変更例とを適宜組み合わせることは差し支えない。
〔第３の実施の形態〕
次に、図１８を参照して、本発明の第３の実施の形態に係る燃料電池システム３０１の構成を説明する。図１８は燃料電池システム３０１のブロック図である。第１の実施の形態（図１）と同じ要素又は機能は同じ参照番号で表し、理解を容易にする。
燃料電池システム３０１は、このシステム３０１が搭載された燃料電池車両Ｖの駆動ユニット１９及びその他の電気負荷へ供給される電力ＥＰを発電する燃料電池スタック３と、このスタック３の運転に必要な流体（即ちユーティリティ）を供給する流体供給系ＦＬＳと、スタック３及び流体供給系ＦＬＳの運転（操作／動作）状態並びに車両Ｖの運転（操作／動作）状態に関する情報を収集する情報システムＤＳ３と、この情報システムＤＳ３から得た情報に基づき流体供給系ＦＬＳを制御することによりスタック３の発電を制御する制御システムＣＳ３とを備える。
情報システムＤＳ３は、スタック３の運転状態に関する情報を収集するスタック情報収集系ＤＳ３１と、流体供給系ＦＬＳの運転状態に関する情報を収集する流体供給情報収集系ＤＳ３２とを含み、更に、車両Ｖの運転情報ＩＳを制御システムＣＳ３のコントローラ３４３にインターフェースするインフォメーションプロバイダＩＰを備える。
インフォメーションプロバイダＩＰでインターフェースされる運転情報ＩＳは、例えば、車両Ｖのアクセルペダル５０の操作量（開度）ＡＯを検出するペダルセンサ５１の検出データ、車両Ｖの車速Ｖｓを検出する車速センサー６０の検出データ、及び車両Ｖの駆動ユニット１９を成すメインモータ１９ａの動作に関する情報ＤＣを含む。
従って、運転情報ＩＳには、例えば、アクセル開度ＡＯ、車速Ｖｓ、及びモータ動作情報ＤＣが含まれ、このモータ動作情報ＤＣには、燃料電池スタック３から駆動ユニット１９のメインモータ１９ａへ入力され（消費され）る電力ＥＰ１に関する情報、メインモータ１９ａの毎分回転数ＫＴに関する情報、及びメインモータ１９ａから車両Ｖのパワトレインへ出力される駆動トルクＴＱに関する情報が含まれる。
スタック３から車両Ｖのメインモータ１９ａ以外の電気負荷（例えば、ヒータを含む乗員室又は貨物室空調装置等）に供給され（消費され）る電力ＥＰ２に関する情報を、運転情報ＩＳに含めても良い。
スタック情報収集系ＤＳ３１は、スタック３の動作状態ＷＣを検出するスタック検出系ＳＤ（図１のＤＳ１）を含み、この検出系ＳＤは、スタック３のユニットセルの電圧、スタック３の動作温度を推定するデータとなる冷媒循環系の冷媒温度、及びスタック３の出力電力ＥＰを算定するデータとなるスタック出力電流を検出する。
流体供給情報収集系ＤＳ３２は、流体供給系ＦＬＳの運転状態を検出する流体状態検出系（図１のＤＳ２）を含む。
制御システムＣＳ３のコントローラ３４３は次の３つの制御部を含む。
１．第１の制御部３４５
この制御部は、流体供給系ＦＬＳの静的な（つまり通常の）運転状態に関する情報に基づきスタック３の運転を制限するパラメータＬｐの値を設定し、その制限値Ｌｐに従いスタック３の運転を制限する。これは、第１の実施の形態（図１）において運転制限部４５と上限設定部４７の静的制限値（Ｌｐ）設定機能部分とを組み合わせたものに相当する。
２．第２の制御部３４７
この制御部は、第１の制御部３４５で設定された制限値Ｌｐを流体供給系ＦＬＳの動的な（つまり過度的な）運転状態に関する情報に基づき補正する処理（以下、「第１の補正」と呼ぶ。）を行うことにより、（第１の制御部３４５による）スタック３の運転制限を緩和する。これは、第１の実施の形態（図１）における上限設定部４７の動的制限値（Ｌｐ）設定機能部分に相当する。
３．第３の制御部３４９
この制御部は、第２の制御部３４７で第１の補正がなされた制限値Ｌｐを車両Ｖの運転状態に関する情報に基づき補正する処理（以下、「第２の補正」と呼ぶ。）を行うことにより、（第１の制御部３４５による）スタック３の運転制限の緩和を補完する。
なお、本実施の形態では、スタック３の運転を制限するパラメータとして、空気圧縮機７の吐出空気圧Ｐ_２に許容される変動の範囲Ｒｐの（所与条件下での）上限値Ｌｐを用いるが、これと変換可能な他のパラメータ、例えば、吐出空気温度上限値Ｌｔ又は発電電力上限値Ｌｇに置き換えても良い。
ここで、図１９〜図２１を参照し、燃料電池車両Ｖと燃料電池システム３０１との特殊な関係を説明する。
理解を容易にするため、駆動モータ１９ａの入力電流に対応して消費される電力Ｅ１をスタック３の出力電力ＥＰとみなす（つまり、ＥＰ２≒０）。従って、スタック３は、モータ１９ａの駆動電流に対応した大きさの電力ＥＰを出力することが要求される。
図１９は、車両Ｖの駆動モータ１９ａの回転数ＫＴと出力トルクＴＱとの関係（実線）、及び回転数ＫＴと電力ＥＰとの関係（破線）を示している。
モータ１９ａのトルクＴＱは、低速回転時に比較的安定して大きく、回転数ＫＴの上昇に伴い漸減して、限界速度に至り出力不能となる。スタック３に要求される電力ＥＰは、回転数ＫＴが初速から上昇するに連れて増大し、中速域から高速域にかけて安定し、限界速度近くで急減する。
図２０は、車両Ｖの低速域でアクセルペダル５０を踏込んだ際に生じるアクセル開度ＡＯの時間変化と、それに対応してメインモータ１９ａが要求する電力ＥＰ、並びに、空気圧縮機７の吐出空気の圧力Ｐ_２及び温度Ｔ_２の時間変化とを示す。一方、図２１は、車両Ｖの中−高速域でアクセルペダル５０を踏込んだ際に生じるにアクセル開度ＡＯの時間変化と、それに対応してメインモータ１９ａが要求する電力ＥＰ、並びに、空気圧縮機７の吐出空気の圧力Ｐ_２及び温度Ｔ_２の時間変化とを示す。
図２０及び図２１に示されるように、アクセル開度ＡＯは、踏込速度に対応した踏込時間ｔｆで最大となり、その状態を維持する。
メインモータ１９ａがスタック３に要求する出力電力ＥＰは、その立上げが、車両Ｖの中−高速域（図２１）では緩勾配になり、低速域（図２０）では急勾配になる。これに合わせ、吐出空気の圧力Ｐ_２及び温度Ｔ_２も、車両Ｖの中−高速域（図２１）では比較的なだらかに立上がるが、低速域（図２０）ではオーバーシュートして立上がる。
本実施の形態は、前記第１の制御部３４５によるスタック３の運転の制限を、前記第２の制御部３４７の「第１の補正」により緩和し、更に、この制限の緩和を、上記オーバーシュートの発生条件及び度合を考慮した前記第３の制御部３４９の「第２の補正」により補完して、オーバーシュートによる制限緩和の減殺分を補償する。
「第１の補正」による制限の緩和は、そのための補正係数（以下、「第１の補正係数」と呼ぶ。）ｋ０を運転の制限のためのパラメータＬｐに乗じて行い、「第２の補正」による緩和の補完は、そのための補正係数（以下、「第２の補正係数」と呼ぶ。）ｋｘを緩和された制限値Ｌｐに乗じて行う。
第１及び第２の補正係数ｋ０及びｋｘは、それぞれ、乗算単位（＝１）に等しい基数部と、条件により変動する小数部との和として次のように表される：
ｋ０ ＝ １（基数部） ＋ ｘ１（小数部）、
ｋｘ ＝ １（基数部） ＋ ｘ２（小数部）。
ここで、図２２を参照し、第１の補正係数ｋ０と、第２の補正係数ｋｘとを説明する。
図２２は、車両Ｖのメインモータ１９ａの回転数ＫＴとメインモータ１９ａが要求する電力ＥＰとの関係（破線）と、回転数ＫＴと第１の補正係数ｋ０との関係（点線）と、回転数ＫＴと第２の補正係数ｋｘとの関係（実線）とを示す。なお、この図２２では、比較の便宜上、第１の補正係数ｋ０の大きさを、第２の補正係数ｋｘの基数部に合わせ、縮尺して示す。
第１の補正係数ｋ０は、燃料電池システム３０１（より詳細には、流体供給系ＦＬＳ）の運転状態を表す情報収集系ＤＳ３２からの情報に依存した値を取るが、図２２に示されるように、車両Ｖのメインモータ１９ａの回転数ＫＴには依存しない。つまり、
ｋ０ ＝ １ ＋ ｘ１（ＤＳ３２からの情報に依存した少数値）。
なお、この小数部ｘ１が零値の場合にも、補正係数ｋ０は意味がある。つまり、流体供給系ＦＬＳの温度性能は決まっているので、小数部ｘ１が小さいほど、第２の補正係数ｋｘの自由度が増して、緩和の補完をより効果的に行え、ｘ１＝０は最も効果的な補完を許容する。
一方、第２の補正係数ｋｘは、燃料電池システム３０１（より詳細には、流体供給系ＦＬＳ）の運転状態には依存しないが、図２２に示されるように、車両Ｖの運転状態を表すインフォメーションプロバイダＩＰからの情報（この場合、メインモータ１９ａの回転数ＫＴ）に依存した値を取る。つまり、
ｋｘ ＝ １ ＋ ｘ２（ＩＰからの情報に依存した少数値）。
この補正係数ｋｘも、その小数部ｘ２が零値の場合に、意味を持つ。つまり、小数部ｘ２が小さいほど、第１の補正係数ｋ０の自由度が増して、制限の緩和をより効果的に行え、ｘ２＝０は最も効果的な緩和を許容する。
本実施の態様では、図２２から明らかなように、第２の補正係数ｋｘの小数部（ｘ２）が、車両Ｖの低速域では所定の正値となり、低速域から中速域への過渡領域で単調減少し、中〜高速域で零値となる。
次に、図２３を参照して、コントローラ３４３の制御フローを説明する。図２３は第３の実施の形態に係る運転制限／緩和処理ＬＲＰ３を示す制御フローチャートである。
図２３に示すように、第３の実施の形態の制御フローは、ステップＳ０（図３）からステップＳ１へ進んで吸入空気温度Ｔ_１を取得し、更にステップＳ２へ進んで大気圧Ｐ_０を取得して、ステップＳ２０３（図１７のＬｐ設定処理）へ進み、ここで、吸入空気温度Ｔ_１及び大気圧Ｐ_０に基づき、吐出空気温度Ｔ_２をその上限値Ｌｔ以下に維持すると推定される吐出空気圧力Ｐ_２の静的な上限値Ｌｐを演算して設定した後、ステップＳ３０４（基本的な緩和許否判定処理）へ進む。
ステップＳ３０４では、図５に示す緩和許否判定処理を行って、運転制限の緩和が可能でありそれを許可すべきか或いは不可能であり拒否すべきかを判定し、緩和許可フラグＦＡの値（１＝許可、０＝拒否）を設定する。
制御フローはステップＳ３０４からステップＳ５（緩和拒否判断）へ進み、ここで緩和許可フラグＦＡの値が１か０かを判断する。ＦＡ＝１であれば、制御フロー（ＹＥＳ）がステップＳ５からステップＳ３０６（第１の補正処理）へ進み、ＦＡ＝０であれば、制御フロー（ＮＯ）がステップＳ５からステップＳ２０８（図１７の制限実行）へ進む。
ステップＳ３０６では、ステップＳ２０３で設定した吐出空気圧Ｐ_２の静的な上限値Ｌｐを、これに（図３のステップＳ６におけると同様）流体供給系ＦＬＳの現在の運転状態に対応した第１の補正係数ｋ０を乗じることにより、動的な上限値Ｌｐに補正する。これにより、Ｌｐの値が緩和される（即ち、大きくなる）。制御フローはステップＳ３０６からステップＳ３０９（第２の補正処理）へ進む。
ステップＳ３０９では、ステップＳ３０６で制限を緩和した吐出空気圧Ｐ_２の上限値Ｌｐを、これに車両Ｖの現在の運転状態に対応した第２の補正係数ｋｘを乗じることにより、更に補正する。これにより、運転制限の緩和が補完される（即ち、車両Ｖの運転状態に応じて制限値Ｌｐが更に大きくなる）。制御フローはステップＳ３０９からステップＳ２０８（図１７の制限実行）へ進む。
ステップＳ２０８では、現在の上限値Ｌｐ（つまり、ＦＡ＝０［緩和拒否］なら静的Ｌｐ、ＦＡ＝１［緩和許可］なら補完された動的Ｌｐ）に従い、Ｐ_２≦Ｌｐとなるようにスタック３の運転制限を行う。制御フローはステップＳ２０８からステップＳ７（図３）へ進む。
本実施の形態によれば、車両Ｖの発進又は低速走行時にアクセルペダル５０を踏み、空気圧縮機７の吸入空気温度Ｔ１が低下して、第１の制御部３４５による運転の制限を緩和することが許可され、第２の制御部３４７が制限値Ｌｐを緩和する際、その緩和を第３の制御部３４９が更に補完して、オーバーシュートによる制限緩和の減殺分を補償するので、制限の緩和をより効果的に遂行できる。
本実施の形態と第１又は第２の実施の形態若しくはその変更例とを適宜組み合わせることは差し支えない。
ここで、日本特願２００３−１１２９５６号を参照することにより、その内容を本明細書に組込む。
以上、本発明の最適な実施の形態を説明したが、この説明は例示的なものであり、当業者であれば、本発明の請求の範囲又は精神を逸脱することなく、実施の態様を変更可能なことをここに記す。

本発明に係る燃料電池システムによれば、大気圧と空気圧縮機の吸入空気温度の検出値に基づき、空気圧縮機の吐出空気温度が上限値を超えないように、燃料電池スタックの運転を制限する一方、スタックの流体供給系又は車両の運転状態に応じて、スタックの運転制限を緩和し、状況に応じその緩和を補完しているので、スタックの過剰な運転制限を回避でき、スタックの出力性能を確保できる。

Claims (19)

1. 水素を含む燃料ガスと酸素を含む酸化ガスとの供給を受けて発電する燃料電池と、
   前記燃料電池に空気を供給する空気供給部と、
   前記空気供給部が吸入する空気の温度を検出する吸入空気温度検出部と、
   大気圧を検出する大気圧検出部と、
   前記燃料電池の運転を制御する制御装置とを備えた燃料電池システムであって、
   前記制御装置は、前記吸入空気温度検出部が検出した吸入空気温度と前記大気圧検出部が検出した大気圧とに基づいて、前記空気供給部が吐出する空気の温度が所定の上限値を超えないように前記燃料電池の運転を制限し、所定の状態においては前記運転の制限を緩和する運転制限部を備える
   燃料電池システム。
2. 前記制御装置は、前記吸入空気温度検出部が検出した吸入空気温度と前記大気圧検出部が検出した大気圧とに基づいて、前記空気供給部が吐出する空気の温度が所定の上限値を超えないように前記空気供給部の吐出圧力の上限値を設定する吐出圧力上限値設定部を備え、前記運転制限部は、前記吐出圧力の上限値を上回らないように前記空気供給部の吐出圧力を制御する請求項１に記載の燃料電池システム。
3. 前記制御装置は、前記吐出圧力上限値設定部より求められた吐出圧力上限値に基づいて、燃料電池から取出し可能な上限電力あるいは上限電流を算出し、前記運転制限部はこの上限電力あるいは上限電流を上回らないように発電を制御する請求項２に記載の燃料電池システム。
4. 前記空気供給部が吐出する空気の温度を検出する吐出空気温度検出部を備え、前記運転制限部は、前記吐出空気温度検出部が検出した吐出空気温度が所定値を上回らないように前記空気供給部を制御する請求項１に記載の燃料電池システム。
5. 外気温度を検出する外気温度検出部と、吸入空気温度の変化を予測する吸入空気温度変化予測部とを備え、前記吸入空気温度検出部が検出した吸入空気温度が外気温度に対し所定量以上高く、かつ前記吸入空気温度変化予測部が吸入空気温度の低下を予測したときに、過渡的に運転の制限を緩和する請求項１に記載の燃料電池システム。
6. 前記吸入空気温度変化予測部は、車両の停止または極低速の状態から発進または加速状態を検出する請求項５に記載の燃料電池システム。
7. 前記空気供給部の吐出空気圧力が、所定の変化率以上で上昇しているときに、運転制限の緩和を拒否する請求項５に記載の燃料電池システム。
8. 前記空気供給部の吸入空気温度が所定の経過時間で所定量以上低下しなかったときに、運転制限の緩和を拒否する請求項５に記載の燃料電池システム。
9. 前記吐出空気温度の上限値は、前記空気供給部または燃料電池または燃料電池に供給する空気を加湿する加湿器のうち、最も耐熱温度が低いものに基づいて設定された温度である請求項１に記載の燃料電池システム。
10. 前記運転制限の緩和は、前記空気圧縮機及びその下流の構成品の熱容量に基づき、前記構成品の温度が耐熱温度に上昇するまでの時間に対しなされる請求項２に記載の燃料電池システム。
11. 前記運転制限の緩和は、前記空気圧縮機及びその下流の構成品の熱容量に基づき、前記構成品の温度が耐熱温度に上昇するまでの時間に対しなされる請求項４に記載の燃料電池システム。
12. 前記運転制限の緩和は、制限された吐出空気圧力に対し時間定格として許される間、取出し電力あるいは電流を増加させる請求項３に記載の燃料電池システム。
13. 酸化剤を含むユーティリティを供給する供給系と、
    前記供給系から供給されたユーティリティを用いて発電する燃料電池と、
    前記供給系を制御して前記燃料電池を運転するコントローラとを備えてなり、
    前記コントローラは、
    前記酸化剤の供給条件を制限する第１の制御部と、
    前記供給系の運転状況に応じて前記供給条件の制限を緩和する第２の制御部と
    を有する
    燃料電池システム。
14. 前記第１の制御部は前記供給条件を制限する制限値を有し、前記第２の制御部は前記制限値を補正することにより前記制限を緩和する請求項１３に記載の燃料電池システム。
15. 前記燃料電池を主電源とする移動体を備え、前記コントローラは、前記移動体の運転状況に応じて前記制限の緩和を補完する第３の制御部を有する請求項１３に記載の燃料電池システム。
16. 水素を含む燃料ガスと酸素を含む酸化ガスとの供給を受けて発電する燃料電池と、
    前記燃料電池に空気を供給する空気供給手段と、
    前記空気供給手段が吸入する空気の温度を検出する吸入空気温度検出手段と、
    大気圧を検出する大気圧検出手段と、
    前記燃料電池の運転を制御する制御装置とを備えた燃料電池システムであって、
    前記制御装置は、前記吸入空気温度検出手段が検出した吸入空気温度と前記大気圧検出手段が検出した大気圧とに基づいて、前記空気供給手段が吐出する空気の温度が所定の上限値を超えないように前記燃料電池の運転を制限し、所定の状態においては前記運転の制限を緩和する運転制限手段を備える
    燃料電池システム。
17. 酸化剤を含むユーティリティを供給する供給系と、
    前記供給系から供給されたユーティリティを用いて発電する燃料電池と、
    前記供給系を制御して前記燃料電池を運転するコントローラとを備えてなり、
    前記コントローラは、
    前記酸化剤の供給条件を制限する第１の制御段手段と、
    前記供給系の運転状況に応じて前記供給条件の制限を緩和する第２の制御手段と
    を有する
    燃料電池システム。
18. 水素を含む燃料ガスと酸素を含む酸化ガスとの供給を受けて発電する燃料電池と、前記燃料電池に空気を供給する空気供給部と、前記空気供給部が吸入する空気の温度を検出する吸入空気温度検出部と、大気圧を検出する大気圧検出部と、前記燃料電池の運転を制御する制御装置とを備える燃料電池システムの制御方法であって、
    前記吸入空気温度検出部が検出した吸入空気温度と前記大気圧検出部が検出した大気圧とに基づいで、前記空気供給部が吐出する空気の温度が所定の上限値を超えないように前記燃料電池の運転を制限し、所定の状態においては前記運転の制限を緩和する
    燃料電池システムの制御方法。
19. 酸化剤を含むユーティリティを供給する供給系と、前記供給系から供給されたユーティリティを用いて発電する燃料電池とを備え、前記供給系を制御して前記燃料電池を運転する燃料電池システムの制御方法であって、
    前記酸化剤の供給条件を制限し、
    前記供給系の運転状況に応じて前記供給条件の制限を緩和する
    燃料電池システムの制御方法。

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