(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部負荷に対し蓄電池と燃料電池とにより電力を供給する燃料電池システムであって、
前記燃料電池に酸化剤を供給する酸化剤供給機と、
前記燃料電池に連設され、前記酸化剤供給機から供給された酸化剤が流れる酸化剤通路と、
前記燃料電池よりも上流の酸化剤通路から分岐し、前記酸化剤供給機で供給された酸化剤の一部が燃料電池を迂回するように流れるバイパス通路と、
前記バイパス通路に設けられ、バイパス通路を流れる酸化剤流量を調整するバイパス弁と、
前記燃料電池の要求発電量に応じた酸化剤流量を前記酸化剤供給機により供給する酸化剤流量制御部と、
一定量の酸化剤流量を前記酸化剤供給機により供給する音振モード用酸化剤流量制御部と、を備え、
前記音振モード用酸化剤流量制御部により前記酸化剤供給機を制御しているときは、前記燃料電池の要求に応じて前記バイパス弁を制御するバイパス弁制御部と、
を含む燃料電池システムの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムの制御装置において、
前記音振モード用酸化剤流量制御部は、前記酸化剤供給機の作動音の音圧レベルが暗騒音の音圧レベルよりも大であるときに、一定量の酸化剤流量が供給されるように前記酸化剤供給機を制御する、
燃料電池システムの制御装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システムの制御装置において、
前記音振モード用酸化剤流量制御部は、車両が停止中、車両が低速走行中、シフトレンジがＰレンジ、シフトレンジがＮレンジ、静音モード又は燃料電池が低発電状態であるときに、一定量の酸化剤流量が供給されるように前記酸化剤供給機を制御する、
燃料電池システムの制御装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の燃料電池システムの制御装置において、
前記酸化剤通路を流れる酸化剤の圧力を調整する調圧弁と、
前記酸化剤供給機がサージするおそれがあるか否かを判定するサージ判定部と、
前記音振モード用酸化剤流量制御部により前記酸化剤供給機を制御している場合において、前記サージ判定部によりサージするおそれがあると判定されたときに、前記調圧弁の開度を大きくする調圧弁制御部と、
をさらに含む燃料電池システムの制御装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の燃料電池システムの制御装置において、
前記酸化剤通路を流れる酸化剤の圧力を調整する調圧弁と、
燃料電池に供給される酸化剤及び水素の差圧が燃料電池の膜耐差圧を越えるか否かを判定する差圧判定部と、
前記音振モード用酸化剤流量制御部により前記酸化剤供給機を制御している場合において、前記差圧判定部により前記差圧が膜耐差圧を越えると判定されたときには、前記調圧弁の開度を大きくする調圧弁制御部と、
をさらに含む燃料電池システムの制御装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の燃料電池システムの制御装置において、
前記音振モード用酸化剤流量制御部は、前記バイパス弁が開いているときに、一定量の酸化剤流量が供給されるように前記酸化剤供給機を制御する、
燃料電池システムの制御装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の燃料電池システムの制御装置において、
前記音振モード用酸化剤流量制御部は、廃水素を希釈するための酸化剤量が発電に要求される酸化剤量よりも多い、バイパス通路を流れる酸化剤流量を増量した運転中である、サージを回避するように運転している、又は起動直後であるときに、一定量の酸化剤流量が供給されるように前記酸化剤供給機を制御する、
燃料電池システムの制御装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の燃料電池システムの制御装置において、
前記酸化剤供給機から一定量の酸化剤流量が供給されるときの余裕発電電力を演算する余裕演算部をさらに含み、
前記音振モード用酸化剤流量制御部は、燃料電池の目標発電電力が、前記余裕発電電力を越えるときには、酸化剤の供給量が増えるように前記酸化剤供給機を制御する、
燃料電池システムの制御装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の燃料電池システムの制御装置において、
前記音振モード用酸化剤流量制御部は、所定の回転速度を超えないように前記酸化剤供給機を制御する、
燃料電池システムの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池システムを制御する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムでは、燃料電池の発電量に応じて空気を供給する必要があるが、発電要求はバッテリーのＳＯＣ制御等により変動しやすく、燃料電池スタックに空気を供給するコンプレッサーから周期的な変動音が発生しやすい。このような変動音は、特に、暗騒音が低い車両の停止中等に乗員に認知されやすい。乗員は、このような変動音を耳障りに感じて違和感を覚える。【０００３】
これに対して、ＪＰ２００６−１７９３３１Ａでは、ラジエーターファンなどの不規則な騒音でマスクすることで、乗員に認知されにくくしている。【０００４】
他にも関連する文献として、ＪＰ３８９５２６３Ｂがある。
【発明の概要】
【０００５】
しかしながら、前述した手法は、ラジエーターファンが駆動される状態でなければ実施できない。一方でコンプレッサー流量を一定にしてやることもできるが、それだけでは燃料電池スタックの発電に不要な空気を供給することとなり、例えば過乾燥になるという不都合を生じる懸念がある。
【０００６】
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされた。本発明の目的は、コンプレッサーの作動音が乗員に認知されにくい燃料電池システムの制御装置を提供することである。
【０００７】
本発明のひとつの態様の燃料電池システムの制御装置は、外部負荷に対し蓄電池と燃料電池とにより電力を供給する。そして、前記燃料電池に酸化剤を供給する酸化剤供給機と、前記燃料電池に連設され、前記酸化剤供給機から供給された酸化剤が流れる酸化剤通路と、前記燃料電池よりも上流の酸化剤通路から分岐し、前記酸化剤供給機で供給された酸化剤の一部が燃料電池を迂回するように流れるバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられ、バイパス通路を流れる酸化剤流量を調整するバイパス弁と、前記燃料電池の要求発電量に応じた酸化剤流量を前記酸化剤供給機により供給する酸化剤流量制御部と、一定量の酸化剤流量を前記酸化剤供給機により供給する音振モード用酸化剤流量制御部と、を備える。さらに、前記音振モード用酸化剤流量制御部により前記酸化剤供給機を制御しているときは、前記燃料電池の要求に応じて前記バイパス弁を制御するバイパス弁制御部を含む。
【０００８】
本発明の実施形態、本発明の利点は、添付された図面とともに以下に詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明による燃料電池システムの制御装置を適用する基本的なシステムを示す図である。
【図２】図２は、バッテリーの充電率ＳＯＣと燃料電池スタックの発電電力との相関図である。
【図３】図３は、実施形態の解決課題を説明する図である。
【図４】図４は、本発明による燃料電池システムの制御装置のコントローラーが実行する制御フローチャートである。
【図５】図５は、燃料電池スタックに供給する空気量を演算する機能をブロック図として表したものである。
【図６】図６は、運転モードを判定するサブルーチンを示す図である。
【図７】図７は、通常モード運転のサブルーチンを示す図である。
【図８】図８は、通常モード運転におけるブリード空気量を演算する機能をブロック図として表したものである。
【図９】図９は、音振モード運転のサブルーチンを示す図である。
【図１０】図１０は、音振モード運転におけるブリード空気量を演算する機能をブロック図として表したものである。
【図１１】図１１は、第１実施形態の通常モード運転における作動を説明する図である。
【図１２】図１２は、第１実施形態の音振モード運転における作動を説明する図である。
【図１３】図１３は、第１実施形態の音振モード運転における作動を説明するタイムチャートである。
【図１４】図１４は、本発明による燃料電池システムの第２実施形態の運転モード判定サブルーチンを示す図である。
【図１５】図１５は、本発明による燃料電池システムの第３実施形態の音振モード運転サブルーチンを示す図である。
【図１６】図１６は、通常モード運転におけるコンプレッサー２１の運転手法について説明する図である。
【図１７】図１７は、音振モード運転において、カソード調圧弁を制御しない場合の問題点を説明する図である。
【図１８】図１８は、音振モード運転において、第３実施形態の作用効果を説明する図である。
【図１９】図１９は、本発明による燃料電池システムの第４実施形態の運転モード判定サブルーチンを示す図である。
【図２０】図２０は、本発明による燃料電池システムの第５実施形態の運転モード判定サブルーチンを示す図である。
【図２１】図２１は、本発明による燃料電池システムの第６実施形態の音振モードサブルーチンを示す図である。
【図２２】図２２は、余裕発電電力を演算する機能をブロック図として表したものである。
【図２３】図２３は、コンプレッサーが供給する空気の増量分を演算する機能をブロック図として表したものである。
【図２４】図２４は、第６実施形態の作用効果を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施形態）
図１は、本発明による燃料電池システムの制御装置を適用する基本的なシステムを示す図である。
【００１１】
最初に図１を参照して、本発明による燃料電池システムの制御装置を適用する基本的なシステムについて説明する。
【００１２】
燃料電池スタック１０は、電解質膜が適度な湿潤状態に維持されつつ反応ガス(酸素Ｏ2、水素Ｈ2)が供給されて発電する。そのようにするために、燃料電池スタック１０には、カソードライン２０と、アノードライン３０と、冷却水循環ライン４０と、が接続される。なお燃料電池スタック１０の発電電流は、電流センサー１０１で検出される。燃料電池スタック１０の発電電圧は、電圧センサー１０２で検出される。
【００１３】
カソードライン２０には、燃料電池スタック１０に供給される酸素Ｏ2を含む空気がカソードガスとして流れる。カソードライン２０には、コンプレッサー２１と、ＷＲＤ(Water Recovery Device)２２と、カソード調圧弁２３と、が設けられる。またカソードライン２０には、ブリードライン２００が並設される。ブリードライン２００は、コンプレッサー２１よりも下流であってＷＲＤ２２よりも上流のカソードライン２０から分岐して、カソード調圧弁２３よりも下流のカソードライン２０に合流する。このような構成なので、コンプレッサー２１で送風された空気の一部がブリードライン２００に流れて、燃料電池スタック１０を迂回する。ブリードライン２００には、ブリード弁２１０が設けられる。なおブリードライン２００が請求の範囲のバイパス通路に相当する。ブリード弁２１０が請求の範囲のバイパス弁に相当する。
【００１４】
コンプレッサー２１は、本実施形態では、たとえば遠心式のターボコンプレッサーである。コンプレッサー２１は、燃料電池スタック１０やＷＲＤ２２よりも上流のカソードライン２０に配置される。コンプレッサー２１は、モーターＭによって駆動される。コンプレッサー２１は、カソードライン２０を流れるカソードガスの流量を調整する。カソードガスの流量は、コンプレッサー２１の回転速度によって調整される。
【００１５】
ＷＲＤ２２は、燃料電池スタック１０に導入される空気を加湿する。ＷＲＤ２２は、加湿対象となるガスが流れる被加湿部と、加湿源となる水含有ガスが流れる加湿部と、を含む。被加湿部には、コンプレッサー２１によって導入された空気が流れる。加湿部には、燃料電池スタック１０を通流して水を含有しているガスが流れる。
【００１６】
カソード調圧弁２３は、燃料電池スタック１０よりも下流のカソードライン２０に設けられる。カソード調圧弁２３は、カソードライン２０を流れるカソードガスの圧力を調整する。カソードガスの圧力は、カソード調圧弁２３の開度によって調整される。
【００１７】
コンプレッサー２１よりも上流のカソードライン２０を流れるカソードガスの圧力Ｐ１は、カソード圧力センサー２０１で検出される。このカソード圧力センサー２０１は、コンプレッサー２１よりも上流に設けられる。
【００１８】
カソードライン２０を流れるカソードガスの流量Ｑは、カソード流量センサー２０２で検出される。このカソード流量センサー２０２は、コンプレッサー２１よりも下流であってＷＲＤ２２よりも上流に設けられる。
【００１９】
カソードライン２０を流れるカソードガスの圧力は、カソード圧力センサー２０３で検出される。このカソード圧力センサー２０３は、コンプレッサー２１よりも下流であってＷＲＤ２２よりも上流に設けられる。さらに図１では、カソード圧力センサー２０３は、カソード流量センサー２０２の下流に位置する。
【００２０】
ブリード弁２１０は、ブリードライン２００に設けられる。ブリード弁２１０は、ブリードライン２００を流れるカソードガスの流量を調整する。カソードガスの流量は、ブリード弁２１０の開度によって調整される。
【００２１】
アノードライン３０には、燃料電池スタック１０に供給される水素Ｈ2がアノードガスとして流れる。アノードライン３０には、ボンベ３１と、アノード調圧弁３２と、パージ弁３３と、が設けられる。
【００２２】
ボンベ３１には、水素Ｈ2が高圧状態で貯蔵されている。ボンベ３１は、アノードライン３０の最上流に設けられる。
【００２３】
アノード調圧弁３２は、ボンベ３１の下流に設けられる。アノード調圧弁３２は、ボンベ３１から新たにアノードライン３０に供給するアノードガスの圧力を調整する。アノードガスの圧力は、アノード調圧弁３２の開度によって調整される。
【００２４】
パージ弁３４は、燃料電池スタック１０の下流に設けられる。パージ弁３４が開くと、アノードガスがパージされる。
【００２５】
アノードライン３０を流れるアノードガスの圧力は、アノード圧力センサー３０１で検出される。このアノード圧力センサー３０１は、調圧弁３２よりも下流であって燃料電池スタック１０よりも上流に設けられる。
【００２６】
冷却水循環ライン４０には、燃料電池スタック１０に供給される冷却水が流れる。冷却水循環ライン４０には、ラジエーター４１と、三方弁４２と、ウォーターポンプ４３と、が設けられる。また冷却水循環ライン４０には、バイパスライン４００が並設される。バイパスライン４００は、ラジエーター４１よりも上流の冷却水循環ライン４０から分岐し、ラジエーター４１よりも下流の冷却水循環ライン４０に合流する。このためバイパスライン４００を流れる冷却水は、ラジエーター４１をバイパスする。
【００２７】
ラジエーター４１は、冷却水を冷却する。ラジエーター４１には、クーリングファン４１０が設けられている。
【００２８】
三方弁４２は、バイパスライン４００と冷却水循環ライン４０との合流部分に位置する。三方弁４２は、開度に応じて、ラジエーター側のラインを流れる冷却水の流量と、バイパスラインを流れる冷却水の流量と、を調整する。これによって冷却水の温度が調整される。
【００２９】
ウォーターポンプ４３は、三方弁４２の下流に位置する。ウォーターポンプ４３は、三方弁４２を流れた冷却水を燃料電池スタック１０に送る。
【００３０】
冷却水循環ライン４０を流れる冷却水の温度は、水温センサー４０１で検出される。この水温センサー４０１は、バイパスライン４００が分岐する部分よりも上流に設けられる。
【００３１】
コントローラーは、電流センサー１０１、電圧センサー１０２、カソード圧力センサー２０１、カソード流量センサー２０２、カソード圧力センサー２０３、アノード圧力センサー３０１、水温センサー４０１の信号を入力する。そして、信号を出力して、コンプレッサー２１、カソード調圧弁２３、ブリード弁２１０、アノード調圧弁３２、パージ弁３４、三方弁４２、ウォーターポンプ４３の作動を制御する。
【００３２】
このような構成によって、燃料電池スタック１０は、適温に維持されるとともに、電解質膜が適度な湿潤状態を維持しながら、発電に必要な反応ガス(酸素Ｏ2、水素Ｈ2)が不足すること無く供給され、安定した発電が可能となる。燃料電池スタック１０によって発電された電力は、ＤＣ／ＤＣコンバーター１１を介して走行モーター１２、バッテリー１３、負荷１４に供給される。
【００３３】
図２は、バッテリーの充電率ＳＯＣと燃料電池スタックの発電電力との相関図である。
【００３４】
発明者らは、燃料電池スタック１０の発電電力及び／又はバッテリー１３の電力を使って、走行モーター１２や負荷１４を駆動するシステムを開発中である。バッテリー１３の寿命を短縮しないためには、バッテリー充電率ＳＯＣを所定値に管理することが望ましい。しかしながら、過渡運転状態では、電力消費が大きいことから、バッテリー充電率ＳＯＣが変動しやすい。また定常運転状態であっても、燃料電池スタックの発電電力の変動や、補機負荷の変動によって、バッテリー充電率ＳＯＣが変動しやすい。またそもそもバッテリー充電率ＳＯＣは電流センサー値の積算によって算出するが、誤差を除くために適宜リセットする。これによって誤差が除去されるとともにバッテリー充電率ＳＯＣが変動する可能性がある。このようなバッテリー充電率ＳＯＣの変動を抑えて、バッテリー充電率ＳＯＣを所定値に管理することが重要である。
【００３５】
そこで図２に示されるように、バッテリー充電率ＳＯＣが管理値よりも大きいときには、燃料電池スタック１０の発電電力を小さくする。このようにすることでバッテリー１３が放電する。この結果、バッテリー充電率ＳＯＣが管理値に近づく。バッテリー充電率ＳＯＣが管理値よりも小さいときには、燃料電池スタック１０の発電電力を大きくする。このようにすることでバッテリー１３が充電される。この結果、バッテリー充電率ＳＯＣが管理値に近づく。
【００３６】
図３は、本実施形態の解決課題を説明する図である。
【００３７】
上述のように、バッテリー充電率ＳＯＣが所定値(管理値)よりも大であるか小であるかによって燃料電池スタック１０の発電電力を調整することで、バッテリー充電率ＳＯＣを所定値(管理値)に管理する。
【００３８】
しかしながら燃料電池スタック１０の発電電力を調整するときに、従来は、図３に示されるように、コンプレッサーから供給される流量を制御して、カソードライン２０を流れる空気の流量を変動させる。このときコンプレッサー２１の回転速度が変動する。
【００３９】
停車中などに、コンプレッサー２１の音が変動しては、乗員が耳障りに感じて違和感を覚える。
【００４０】
そこで本実施形態では、コンプレッサー２１の回転速度が変動しないようにしつつ燃料電池スタック１０の発電電力を調整する。
【００４１】
以下では具体的な手法について説明する。
【００４２】
図４は、本発明による燃料電池システムの制御装置のコントローラーが実行する制御フローチャートである。なおコントローラーは、微小時間(たとえば１０ミリ秒)ごとにこのフローチャートを繰り返し実行する。
【００４３】
ステップＳ１においてコントローラーは、燃料電池スタック１０に供給する空気量を演算する。具体的な内容は後述する。
【００４４】
ステップＳ２においてコントローラーは、運転モードを判定する。具体的な内容は後述する。
【００４５】
ステップＳ３においてコントローラーは、運転モードが音振モードであるか否かを判定する。コントローラーは、音振モードでなければステップＳ４へ処理を移行し、音振モードであればステップＳ５へ処理を移行する。
【００４６】
ステップＳ４においてコントローラーは、通常モードを実行する。具体的な内容は後述する。
【００４７】
ステップＳ５においてコントローラーは、音振モードを実行する。具体的な内容は後述する。
【００４８】
図５は、燃料電池スタックに供給する空気量を演算する機能をブロック図として表したものである。
【００４９】
なお以下のブロック図に示される各ブロックは、コントローラーの各機能を仮想ユニットとして示すものであり、各ブロックは物理的な存在を意味しない。
【００５０】
ブロックＢ１０１は、シフトレンジ、アクセルペダル操作量及び車速に基づいて、走行電力を演算する。具体的には、予め準備された複数のマップのなかから現在のシフトレンジに対応したマップが選択される。そしてそのマップにアクセルペダル操作量及び車速が適用されて、走行に必要なトルクをモーターが出すための走行電力（＝モーターがドライバーの要求を満足するために必要な電力）が演算される。
【００５１】
ブロックＢ１０２は、バッテリー充電率ＳＯＣを管理値に管理するための発電電力を演算する。
【００５２】
ブロックＢ１０３は、補機負荷の消費電力、ブロックＢ１０１で演算された走行電力及びブロックＢ１０２で演算された発電電力を加算して、燃料電池が発電すべき目標発電電力を求める。なお、バッテリーの発電電力とは、バッテリーが充電するときにはプラスの値が設定され、放電するときにはマイナスの値が設定される。バッテリーが充電を必要とするときは、燃料電池の発電電力によって充電するために、燃料電池はバッテリーへの充電分を考慮して発電電力を大きくする必要がある。一方、バッテリーが放電を必要とするときは、モーターへの電力の一部をバッテリーによって賄うことになるため燃料電池の発電電力を小さくするためである。
【００５３】
ブロックＢ１０４は、ブロックＢ１０３で演算された目標発電電力に基づいて燃料電池スタック１０に供給する空気量を演算する。
【００５４】
以上のように、フローチャートのステップＳ１における処理が実行される。
【００５５】
図６は、運転モードを判定するサブルーチンを示す図である。
【００５６】
ステップＳ２１においてコントローラーは、コンプレッサー２１の音圧レベルが暗騒音の音圧レベルよりも大であるか否かを判定する。なお音圧レベルはたとえばマイクを取り付けて検出すればよい。なお、本ステップの判定を、例えば、車両が停車中、かつ、燃料電池がアイドル状態（モーターへの電力が０で、補機及びバッテリーへの電力供給のみを行っている状態）を判定すれば良い。コントローラーは、判定結果が否であればステップＳ２２へ処理を移行し、判定結果が肯であればステップＳ２３へ処理を移行する。
【００５７】
ステップＳ２２においてコントローラーは、通常モードを判定する。
【００５８】
ステップＳ２３においてコントローラーは、音振モードを判定する。
【００５９】
図７は、通常モード運転のサブルーチンを示す図である。
【００６０】
ステップＳ４１においてコントローラーは、燃料電池に要求される発電電力に応じた空気量を演算する。一方、当該空気量がコンプレッサー２１が最低限流すべき流量と比較をする。この流量としては、コンプレッサー２１のサージ回避のための流量（例えば、コンプレッサー流量が低流量のときにスタックの圧力が高いとサージが生じるので、サージしないだけの最低限の流量を設定しておく）が挙げられる。そして、発電電力に応じた空気流量と、コンプレッサーの最低限流すべき流量を比較して、発電電力に応じた空気流量が大きければ、コンプレッサー２１は発電電力に応じた空気流量を供給する。一方、コンプレッサー２１の最低限流すべき流量が大きい場合は、コンプレッサー２１はこの流量を供給する。
【００６１】
ステップＳ４２においてコントローラーは、ブリードライン２００に流す空気量を演算する。コンプレッサー２１が燃料電池の発電電力に応じた流量を供給する場合はブリードする流量は０となる。しかしながら、コンプレッサー２１が最低限流すべき流量を供給しているときは、燃料電池が必要とする流量よりも大きな流量を燃料電池に供給することとなる。燃料電池スタックにとっては、不要な流量が供給されることになるので、例えば、燃料電池の湿潤状態が乾燥してしまう等の不都合が生じる。なお、発電は外部負荷の負荷に応じて決まるので不要な空気は電力収支に与える問題は無い。そこで、燃料電池への不要な空気の供給を防ぐために、ブリード弁は発電に必要な空気量のみが燃料電池スタックへ供給されるようにブリード弁を開弁することになる。本ステップでは、このときブリード弁に流す流量を演算するのである。具体的な内容は後述する。
【００６２】
ステップＳ４３においてコントローラーは、ステップＳ４２において演算された空気量がブリードライン２００に流れるように、ブリード弁２１０の開度を調整する。
【００６３】
図８は、通常モード運転におけるブリード空気量を演算する機能をブロック図として表したものである。
【００６４】
ブロックＢ４２１は、燃料電池スタック１０に供給する空気量をコンプレッサー２１の下限流量から減算する。コンプレッサー２１は、供給流量が過小になると、サージするおそれがある。コンプレッサー２１の下限流量とは、そのような事態を生じさせない最低流量である。燃料電池スタック１０に供給する空気量がコンプレッサー２１の下限流量よりも多ければ、ブロックＢ４２１は、負値を出力する。燃料電池スタック１０に供給する空気量が少なく、コンプレッサー２１の下限流量を下回っていれば、ブロックＢ４２１は、正値を出力する。
【００６５】
ブロックＢ４２２は、ブロックＢ４２１の出力結果が正値であれば、そのまま出力し、負値であればゼロを出力する。なお、負値の場合とは、コンプレッサー２１が燃料電池スタックの発電に必要な空気を供給する状況で、ブリード弁２１０が全閉であれば良い状況である。つまり、ブリード弁としては空気を流さない値が演算される必要があり、その値は０であるため、負値の場合はゼロをセットするのである。一方、正値の場合とは、コンプレッサー２１が燃料電池スタックが必要とする流量よりも多い流量を流している状況である。このとき、ブリード弁２１０は正値の流量をそのままブリードライン２００へ流すことで、燃料電池スタックは発電に必要な流量だけが供給されることとなる。
【００６６】
引き続き、ブロックＢ４２３、Ｂ４２４、Ｂ４２５について説明する。
【００６７】
上記ではコンプレッサー２１自身のサージ回避のための最低流量がコンプレッサー２１の流量として設定された場合のブリード流量の演算について説明した。ここからは、燃料電池のパージガスに対する希釈のための流量がコンプレッサー２１に設定された場合のブリード流量の演算について説明する。
【００６８】
まず、希釈に対しての説明を行う。
【００６９】
燃料電池スタックのアノード側には発電エリアであるイオン交換膜を介してカソード側の窒素が透過することになる。アノード側で安定して発電するためには高濃度の水素の維持が必要であるため、定期的に、若しくは、窒素濃度を検知して、水素ガスと共に窒素をパージする。これにより、アノード内の水素濃度を高い濃度に維持することが必要である。
【００７０】
一方で、パージを行うと、燃料電池スタックの外へ窒素と共に水素を排出することなり、この水素の濃度を所定濃度以下に抑えるために、本実施の形態では、水素のオフガスを酸素のオフガスと混合させて希釈するのである。
【００７１】
通常、発電電力が大きい場合は、燃料電池スタックの発電に必要な空気流量を供給することで、希釈に必要な流量が供給されるので、コンプレッサー２１は発電電力に応じた空気量を供給することになる。
【００７２】
しかしながら、発電電力が小さい場合は、燃料電池スタックからパージされる水素に対し、発電に必要な空気流量だけでは所望の水素濃度以下とならない場合がある。そこで、希釈に必要な流量をコンプレッサー２１が供給するのである。
【００７３】
希釈に必要な流量を流す際は、ブリード弁２１０により燃料電池スタックの発電に必要な流量に対し、不要な流量分をブリードライン２００に流す点は上記と同じである。
【００７４】
まず、ブロックＢ４２３は、燃料電池スタック１０に供給する空気量から、発電で消費される流量を減算する。これによって燃料電池スタック１０で発電に消費されることなく排出される空気量が出力される。
【００７５】
ブロックＢ４２４は、燃料電池スタック１０で発電に消費されることなく排出される空気量を、希釈要求空気量から減算する。パージ弁３４が開くと、アノードガスＨ2が排出される。このアノードガスＨ2を希釈するのに必要な空気量が希釈要求空気量である。燃料電池スタック１０で発電に消費されることなく排出される空気量が、希釈要求空気量よりも多ければブロックＢ４２４は、負値を出力する。燃料電池スタック１０で発電に消費されることなく排出される空気量が、希釈要求空気量よりも少なければブロックＢ４２４は、正値を出力する。
【００７６】
ブロックＢ４２５は、ブロックＢ４２４の出力結果が正値であれば、そのまま出力し、負値であればゼロを出力する。
【００７７】
ブロックＢ４２６は、ブロックＢ４２２の出力とブロックＢ４２５の出力とを比較し、大きい方をブリード空気量として出力する。
【００７８】
本実施の形態では、燃料電池の発電に応じてコンプレッサー２１の供給量が変化する。特に、燃料電池のアイドル運転時に、ＳＯＣ制御によって燃料電池が要求する発電電力が変化すると、その変化に応じてコンプレッサー２１の回転速度が変化するので、暗騒音の小さい状況でドライバーに違和感を与える懸念がある。なお、コンプレッサー２１が自身の最低流量や希釈流量を流しているときでも、ＳＯＣの要求で燃料電池の発電要求に基づく空気流量が大きくなってしまう場合は、同様にコンプレッサー２１の回転速度が変動してしまう懸念がある。
【００７９】
そこで、下記では、暗騒音が小さいときに、コンプレッサー２１の回転速度がＳＯＣの要求に応じて変動するのを防止するための制御ロジックについて説明する。
【００８０】
図９は、音振モード運転のサブルーチンを示す図である。
【００８１】
ステップＳ５１においてコントローラーは、音振モード空気量(一定値)をコンプレッサー２１から供給する。この値は、音振モードにおいて、発電要求に基づいて設定される最大の空気量よりも大きな値が望ましい。このような値を設定しておければ、完全にＳＯＣ要求に基づいてコンプレッサー２１の回転速度が変動することを防止できるからである。
【００８２】
また、音振モードにおいても、コンプレッサー２１は燃料電池スタックの発電要求に基づく流量よりも多くの流量を供給することになるので、燃料電池スタックの発電にとって不要な空気量はブリード弁２１０がブリードライン２００へ流すようにしている。
【００８３】
まず、ステップＳ５２においてコントローラーは、ブリードライン２００に流す空気量を演算する。具体的な内容は後述する。
【００８４】
ステップＳ５３においてコントローラーは、ステップＳ５２において演算された空気量がブリードライン２００に流れるように、ブリード弁２１０の開度を調整する。
【００８５】
図１０は、音振モード運転におけるブリード空気量を演算する機能をブロック図として表したものである。
【００８６】
ブロックＢ５２１は、燃料電池スタック１０に供給する空気量をコンプレッサー２１の下限流量から減算する。なおブロックＢ５２１は、基本的にはブロックＢ４２１と同様である。
【００８７】
ブロックＢ５２２は、ブロックＢ５２１の出力結果が正値であれば、そのまま出力し、負値であればゼロを出力する。なおブロックＢ５２２は、基本的にはブロックＢ４２２と同様である。
【００８８】
ブロックＢ５２３は、燃料電池スタック１０に供給する空気量から、発電で消費される流量を減算する。なおブロックＢ５２３は、基本的にはブロックＢ４２３と同様である。
【００８９】
ブロックＢ５２４は、燃料電池スタック１０で発電に消費されることなく排出される空気量を、希釈要求空気量から減算する。なおブロックＢ５２４は、基本的にはブロックＢ４２４と同様である。
【００９０】
ブロックＢ５２５は、ブロックＢ５２４の出力結果が正値であれば、そのまま出力し、負値であればゼロを出力する。なおブロックＢ５２５は、基本的にはブロックＢ４２５と同様である。
【００９１】
ブロックＢ５２６は、音振モード空気量から燃料電池スタック１０が要求する発電電力に応じた空気量を減算する。コンプレッサー２１が音振モードにおける空気量を供給している状況で、燃料電池スタックへは発電に必要な空気のみを供給したい。これを達成するためのブリードライン２００へ供給する空気量が上記のようにして演算されるのである。なお音振モード運転では、燃料電池スタック１０に供給する空気量よりも音振モード空気量が多いので、ブロックＢ５２６は、正値を出力する。
【００９２】
ブロックＢ５２７は、通常は、ブロックＢ５２６の出力結果が正値であるので、そのまま出力する。ただし、コンピューターの演算上、何らかの異常があって、発電要求に基づく流量が音振モード空気量より大きくなってしまう場合が想定されるため、これへの対処をブロックＢ５２６で行う。ブロックＢ５２６から負値が出力されていれば、ブロックＢ５２７は、ゼロを出力することで対処する。
【００９３】
ブロックＢ５２８は、ブロックＢ５２２の出力とブロックＢ５２５の出力とブロックＢ５２７の出力とを比較し、最も大きいものをブリード空気量として出力する。
【００９４】
図１１は、第１実施形態の通常モード運転における作動を説明する図である。
【００９５】
通常モード運転では、燃料電池への発電要求に応じた空気量がコンプレッサーから供給される。ただし供給流量が過小になると、サージするおそれがある。そこで図１１の発電減少時のように供給流量が少なくてよいときでも、コンプレッサー２１の下限流量分の空気が供給され、燃料電池スタックの目標発電電力を発電するのに必要な流量（ＦＣスタック供給空気量）を越える余剰の空気がブリードラインに流される。
【００９６】
発電増加時には、発電減少時よりも多くの空気量がコンプレッサーから供給される。
【００９７】
このように、通常モード運転では、運転状態に応じてコンプレッサー２１の流量が変動する。
【００９８】
図１２は、第１実施形態の音振モード運転における作動を説明する図である。
【００９９】
音振モード運転では、音振モード空気量がコンプレッサー２１から供給される。この音振モード空気量は、発電減少時，発電増加時にかかわらず、一定値である。
【０１００】
そして、燃料電池スタックの目標発電電力を発電するのに必要な流量(ＦＣスタック供給空気量)を越える余剰の空気がブリードラインに流される。すなわち、燃料電池スタックに供給される空気量は、ブリード空気量の多少によって調整される。
【０１０１】
図１３は、第１実施形態の音振モード運転における作動を説明するタイムチャートである。
【０１０２】
上述のように、燃料電池システムでは、バッテリー充電率ＳＯＣが所定値(管理値)よりも大であるか小であるかによって燃料電池スタック１０の発電電力を調整することで、バッテリー充電率ＳＯＣを所定値(管理値)に管理する。
【０１０３】
そして本実施形態では、一定量の音振モード空気量をコンプレッサー２１から供給するようにした。すなわちコンプレッサー２１の回転速度を一定に維持するようにしたのである。そしてブリード空気量を調整することで、燃料電池スタックに供給する空気量を調整するようにしたのである。
【０１０４】
燃料電池スタック１０の発電電力を調整するときに、コンプレッサー２１の回転速度を変動させては、乗員が耳障りに感じて違和感を覚える。
【０１０５】
これに対して、本実施形態では、コンプレッサー２１の回転速度を一定に維持されるので、コンプレッサー２１の作動音が変動せず、乗員に違和感を感じさせないのである。
【０１０６】
なお本実施形態では、コンプレッサー２１の音圧レベルが暗騒音の音圧レベルよりも大きいときにのみ、音振モード運転してコンプレッサー２１の回転速度を高めの一定速度に維持する。
【０１０７】
コンプレッサー２１の音圧レベルが暗騒音の音圧レベルよりも小さければ、コンプレッサー２１の音が変動しても、認知されない。しかしながら、コンプレッサー２１の音圧レベルが暗騒音の音圧レベルよりも大きければ、コンプレッサー２１の音の変動が認知されてしまう。
【０１０８】
コンプレッサー２１の回転速度を高めの一定速度に維持すれば、それだけ電力が無駄に消費される。
【０１０９】
そこで本実施形態では、音振モードの運転シーンを限定することで、できる限り無駄な電力消費を回避できるのである。
【０１１０】
（第２実施形態）
図１４は、本発明による燃料電池システムの第２実施形態の運転モード判定サブルーチンを示す図である。
【０１１１】
なお以下では前述と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。
【０１１２】
第１実施形態では、たとえばマイクで検出された音圧レベルによって、コンプレッサー２１の音圧レベルが暗騒音の音圧レベルよりも大であるか否かを直接的に判定した。しかしながらこのような手法ではマイクが必要であり、コストがかかる。本実施形態では、運転状態に基づいて、コンプレッサー２１の音圧レベルが暗騒音の音圧レベルよりも大であるか否かを推定(間接的に判定)する。具体的には以下である。
【０１１３】
ステップＳ２１１においてコントローラーは、車両が停止中であるか否かを判定する。コントローラーは、判定結果が否であればステップＳ２１２へ処理を移行し、判定結果が肯であればステップＳ２３へ処理を移行する。
【０１１４】
ステップＳ２１２においてコントローラーは、シフトレンジがＰレンジ又はＮレンジであるか否かを判定する。コントローラーは、判定結果が否であればステップＳ２１３へ処理を移行し、判定結果が肯であればステップＳ２３へ処理を移行する。
【０１１５】
ステップＳ２１３においてコントローラーは、車両が低速走行中であるか否かを判定する。なお低速走行とは、暗騒音の音圧レベルが、コンプレッサー２１の音圧レベルよりも小さくなる場合の速度よりも低い速度での走行である。低速走行中であるか否かの閾値は、予め実験等を通じて設定されている。コントローラーは、判定結果が否であればステップＳ２１４へ処理を移行し、判定結果が肯であればステップＳ２３へ処理を移行する。
【０１１６】
ステップＳ２１４においてコントローラーは、静音モードであるか否かを判定する。なお静音モードは、ドライバーのスイッチ操作などによって設定される。コントローラーは、判定結果が否であればステップＳ２１５へ処理を移行し、判定結果が肯であればステップＳ２３へ処理を移行する。
【０１１７】
ステップＳ２１５においてコントローラーは、燃料電池スタック１０が低発電状態であるか否かを判定する。なお低発電状態とは、暗騒音の音圧レベルが、コンプレッサー２１の音圧レベルよりも小さくなる場合の発電量よりも低い発電量での状態である。低発電状態であるか否かの閾値は、予め実験等を通じて設定されている。コントローラーは、判定結果が否であればステップＳ２２へ処理を移行し、判定結果が肯であればステップＳ２３へ処理を移行する。
【０１１８】
ステップＳ２２においてコントローラーは、通常モードを判定する。
【０１１９】
ステップＳ２３においてコントローラーは、音振モードを判定する。
【０１２０】
本実施形態によれば、暗騒音の音圧レベルが、コンプレッサー２１の音圧レベルよりも小さくなる運転シーンのときに、暗騒音の音圧レベルがコンプレッサー２１の音圧レベルよりも小であることを推定している。このようにすることで、マイクを使用しなくても、コンプレッサー２１の音圧レベルが暗騒音の音圧レベルよりも大であるか否かを推定(間接的に判定)できる。したがってコストを安価に抑えることができる。
【０１２１】
（第３実施形態）
図１５は、本発明による燃料電池システムの第３実施形態の音振モード運転サブルーチンを示す図である。
【０１２２】
ステップＳ５１〜Ｓ５３は、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【０１２３】
ステップＳ５４においてコントローラーは、コンプレッサー２１がサージするおそれがあるか否かを判定する。これは、コンプレッサー２１が供給する空気量と、コンプレッサー２１の圧力比(コンプレッサー２１の入口圧力Ｐ１に対する出口圧力Ｐ２の比(Ｐ２／Ｐ１))と、に基づいて判定される。コントローラーは、判定結果が否であればステップＳ５５へ処理を移行し、判定結果が肯であればステップＳ５６へ処理を移行する。
【０１２４】
ステップＳ５５においてコントローラーは、燃料電池の電解質膜の表裏面の差圧が、膜耐差圧を越えないか否かを判定する。カソード側の圧力は、カソード圧力センサー２０３の検出値から、カソードガスがＷＲＤ２２を流れたりすることで失われる損失分を減ずることで演算される。アノード側の圧力は、アノード圧力センサー３０１によって検出される。なお燃料電池の電解質膜の表裏面の差圧が、膜耐差圧を越える場合には、一般的にはカソード側が高圧になる場合と、アノード側が高圧になる場合とが考えられる。しかしながら、本実施形態では、音振モード(通常モードよりもコンプレッサー２１からの空気供給量を増やしているモード)であるので、カソード側が高圧になる場合である。コントローラーは、判定結果が否であれば一旦処理を抜け、判定結果が肯であればステップＳ５６へ処理を移行する。
【０１２５】
ステップＳ５６においてコントローラーは、カソード調圧弁２３の開度を増やす。
【０１２６】
図１６は、通常モード運転におけるコンプレッサー２１の運転手法について説明する図である。図１６は、横軸が空気流量であり、縦軸が圧力比(コンプレッサー２１の入口圧力Ｐ１に対する出口圧力Ｐ２の比(Ｐ２／Ｐ１))である。
【０１２７】
本実施形態では、たとえばアイドル運転中のように暗騒音の音圧レベルが小さいときには、音振モード運転するが、仮にアイドル運転であっても通常モード運転する場合を考える。
【０１２８】
アイドル運転では、燃料電池スタック１０の発電電力から要求されるコンプレッサー２１の運転点は、Ａである。すなわちコンプレッサー２１の流量はＱAでよい。しかしながら、運転点Ａは、サージラインよりも上のサージ領域にあるので、コンプレッサー２１がサージするおそれがある。そこで流量をＱBにして、運転点Ｂでコンプレッサー２１を運転する。しかしながら、この状態では、余剰の空気が燃料電池スタック１０に供給されてしまう。そこで（ＱB−ＱA）をブリードする。
【０１２９】
発電が増加したときには、燃料電池スタック１０の発電電力から要求されるコンプレッサー２１の運転点は、Ｃである。すなわちコンプレッサー２１の流量はＱCでよい。しかしながら、運転点Ｃは、サージラインよりも上のサージ領域にあるので、コンプレッサー２１がサージするおそれがある。そこで流量をＱDにして、運転点Ｄでコンプレッサー２１を運転する。しかしながら、この状態では、余剰の空気が燃料電池スタック１０に供給されてしまう。そこで（ＱD−ＱC）をブリードする。
【０１３０】
このように通常モードでは、コンプレッサー２１の流量をＱBからＱDに調整するとともに、発電に必要な流量を越える流量は、ブリードするのである。
【０１３１】
図１７は、音振モード運転において、カソード調圧弁を制御しない場合の問題点を説明する図である。
【０１３２】
続いて、暗騒音の音圧レベルが小さく音振モード運転する場合について考える。
【０１３３】
なお、本実施形態では、コンプレッサー２１がサージするおそれがあるときには(ステップＳ５４でＹｅｓ)、コンプレッサー２１の流量を増やすとともに(ステップＳ５６)、カソード調圧弁２３の開度を大きくするが(ステップＳ５７)、仮にカソード調圧弁２３の開度を調整しない場合を考える。
【０１３４】
音振モードでは、音振モード空気量ＱEをコンプレッサー２１から供給する。ただし、アイドル運転では、燃料電池スタック１０の発電電力から要求される流量はＱAでよい。そこでアイドル運転では、コンプレッサー２１から音振モード空気量ＱEを供給しつつ、（ＱE−ＱA）をブリードする。
【０１３５】
次に、発電量が増加し、燃料電池スタック１０に流量ＱCを供給する場合を考える。なおＱC＝ＱA＋ΔＱである。このとき、コンプレッサー２１から供給する空気量は、音振モード空気量ＱEのままであり、（ＱE−ＱC）をブリードする。
【０１３６】
ここでカソード調圧弁２３の開度を調整しなければ、燃料電池スタック１０に供給される空気量がΔＱだけ多くなる分、コンプレッサー２１の出口圧力Ｐ２が高くなり、サージを回避できない可能性がある。またコンプレッサー２１の出口圧力Ｐ２が高くなれば、燃料電池の電解質膜のカソード側が高圧になる。その結果、電解質膜の表裏面の差圧が、膜耐差圧を越えるおそれがある。
【０１３７】
図１８は、音振モード運転において、第３実施形態の作用効果を説明する図である。
【０１３８】
上述のように、発電量が増加し、燃料電池スタック１０に流量ＱCを供給する場合に、何ら対策しなければ、燃料電池スタック１０に供給される空気量がΔＱだけ多くなる分、コンプレッサー２１の出口圧力Ｐ２が高くなり、サージを回避できない可能性がある。
【０１３９】
そこで本実施形態では、カソード調圧弁２３の開度を大きくすることで、コンプレッサー２１の出口圧力Ｐ２が高くなることを防止して、運転点Ｅ０でコンプレッサー２１を運転するようにしたのである。そして、余剰の空気量（ＱE−ＱC）をブリードする。このようにすることで、コンプレッサー２１のサージを回避できる。
【０１４０】
なおカソード調圧弁２３の開度を大きくし過ぎると、Ｃ１に示されているように、コンプレッサー２１の出口圧力Ｐ２が低くなり過ぎることが考えられる。このような場合は、燃料電池の電解質膜のカソード側が低圧になる。その結果、電解質膜の表裏面の差圧が、膜耐差圧を越えるおそれがある。このようにならないように、カソード調圧弁２３の開度を調整する。このようにすることで、電解質膜を保護できる。
【０１４１】
（第４実施形態）
図１９は、本発明による燃料電池システムの第４実施形態の運転モード判定サブルーチンを示す図である。
【０１４２】
ステップＳ２２１においてコントローラーは、現在ブリード弁２１０が開いているか否かを判定する。判定結果が否であればステップＳ２２へ処理を移行し、判定結果が肯であればステップＳ２３へ処理を移行する。
【０１４３】
ステップＳ２２においてコントローラーは、通常モードを判定する。
【０１４４】
ステップＳ２３においてコントローラーは、音振モードを判定する。
【０１４５】
ブリード弁２１０が開いていれば、コンプレッサー２１は、現在、燃料電池スタック１０が発電に必要な空気量を越える空気量を供給するとともに、余剰の空気をブリードしている。このような場合には、音振モード空気量を超える空気量を供給している可能性がある。したがってコンプレッサー２１を無駄に作動させなくても音振モード空気量を供給できる。また音振モード空気量を超えていなくても、ブリード分があるので、ブリード弁２１０が閉じている場合に比べて少量で音振モード空気量を供給できる。したがって、本実施形態のようにすることで、コンプレッサー２１を無駄に作動させて電力を浪費することを回避できる。
【０１４６】
（第５実施形態）
図２０は、本発明による燃料電池システムの第５実施形態の運転モード判定サブルーチンを示す図である。
【０１４７】
ステップＳ２３１においてコントローラーは、燃料電池スタック１０の発電で必要な空気量を超える希釈空気量が必要であるか否かを判定する。判定結果が否であればステップＳ２３２へ処理を移行し、判定結果が肯であればステップＳ２３へ処理を移行する。
【０１４８】
ステップＳ２３２においてコントローラーは、過渡運転に備えたブリード増量運転中であるか否かを判定する。過渡運転では、燃料電池スタック１０の発電が急増する可能性があるので、予めコンプレッサー２１を余剰に回転するとともにブリード増量していることがある。コントローラーは、このような運転状態であるか否かを判定する。判定結果が否であればステップＳ２３３へ処理を移行し、判定結果が肯であればステップＳ２３へ処理を移行する。
【０１４９】
ステップＳ２３３においてコントローラーは、サージ回避運転中であるか否かを判定する。サージ回避運転とは、サージを回避するためにコンプレッサー２１を余剰に回転するとともにブリード増量している運転である。判定結果が否であればステップＳ２３３へ処理を移行し、判定結果が肯であればステップＳ２３へ処理を移行する。
【０１５０】
ステップＳ２３４においてコントローラーは、燃料電池スタック１０が起動直後であるか否かを判定する。起動直後は、アノード圧を高圧にするとともに連続的にパージを実行している。したがってこのようなときには、パージされた水素を希釈するために、ブリード量を増量している。ブリード量を増量するために、コンプレッサー２１は、燃料電池スタック１０の発電で必要な空気量を超える空気量を供給している。コントローラーは、このような運転状態であるか否かを判定する。判定結果が否であればステップＳ２２へ処理を移行し、判定結果が肯であればステップＳ２３へ処理を移行する。
【０１５１】
ステップＳ２２においてコントローラーは、通常モードを判定する。
【０１５２】
ステップＳ２３においてコントローラーは、音振モードを判定する。
【０１５３】
本実施形態では、コンプレッサー２１が、現在、燃料電池スタック１０が発電に必要な空気量を越える空気量を供給するとともに、余剰の空気をブリードしているシーンで、音振モード運転する。このようなシーンでは、音振モード空気量を超える空気量を供給している可能性がある。したがってコンプレッサー２１を無駄に作動させなくても音振モード空気量を供給できる。また音振モード空気量を超えていなくても、ブリード分があるので、少量だけ増量することで音振モード空気量を供給できる。したがって、本実施形態のようにすることで、コンプレッサー２１を無駄に作動させて電力を浪費することを回避できる。
【０１５４】
（第６実施形態）
図２１は、本発明による燃料電池システムの第６実施形態の音振モードサブルーチンを示す図である。
【０１５５】
ステップＳ５１，Ｓ５２は、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【０１５６】
ステップＳ５２１においてコントローラーは、余裕発電電力を演算する。余裕発電電力とは、コンプレッサー２１から供給された空気がブリードされることなく、すべて燃料電池スタック１０に供給されたときに、燃料電池スタック１０で発電される電力である。具体的な演算手法は後述する。
【０１５７】
ステップＳ５２２においてコントローラーは、余裕発電電力が、目標発電電力よりも小さいか否かを判定する。なお目標発電電力は、たとえば図５で示されるように演算される。コントローラーは、判定結果が否であればステップＳ５３へ処理を移行し、判定結果が肯であればステップＳ５２３へ処理を移行する。
【０１５８】
ステップＳ５２３においてコントローラーは、余裕発電電力が、目標発電電力を上回るようにコンプレッサー２１の流量を増やす。具体的な演算手法は後述する。
【０１５９】
図２２は、余裕発電電力を演算する機能をブロック図として表したものである。
【０１６０】
ブロックＢ５２１１は、燃料電池スタックに実際に供給される空気量と、ブリード空気量とを足し合わせる。
【０１６１】
ブロックＢ５２１２は、その空気量を予め設定されたマップに適用して余裕発電電力を求める。
【０１６２】
図２３は、コンプレッサーが供給する空気の増量分を演算する機能をブロック図として表したものである。
【０１６３】
ブロックＢ５２３１は、目標発電電力に基づいて燃料電池スタック１０に供給する空気量を演算する。
【０１６４】
ブロックＢ５２３２は、ブロックＢ５２３１で演算された空気量から、実際にコンプレッサー２１から供給されている空気量を差し引いて、空気の増量分を演算する。
【０１６５】
図２４は、第６実施形態の作用効果を説明する図である。
【０１６６】
本実施形態では、目標発電電力が増加したときに、コンプレッサーから供給する空気量を増加させる。このようにすることで、たとえばバッテリー充電率ＳＯＣが低下するなどして目標発電電力が増加しても、燃料電池スタック１０が適切に発電することができる。
【０１６７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【０１６８】
たとえば、音振モードでは、コンプレッサーの作動音が変動しないように、一定の空気量(音振モード空気量)を供給する。しかしながら、その一定の空気量(音振モード空気量)が過大であれば、コンプレッサーの作動音が変動しなくても、乗員が耳障りに感じて違和感を覚える可能性がある。そこでそのような違和感を感じさせない範囲でコンプレッサーを作動させるとよい。これは第６実施形態のように、コンプレッサーから供給する空気量を途中で増加させる場合であっても、違和感を生じさせないように上限を設けてもよい。
【０１６９】
また上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。
【０１７０】
本願は、２０１１年１０月３日に日本国特許庁に出願された特願２０１１−２１９２９８に基づく優先権を主張し、これらの出願の全ての内容は参照によって本明細書に組み込まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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