(57)【要約】      （修正有）【課題】出力要求に対する燃料電池の電力取り出しの応答性を向上させる事ができる燃料電池システムを提供する。【解決手段】アノード１１に供給される水素ガスと、カソード１２に供給される空気ガスとにより発電する燃料電池スタック１０と、水素ガスが供給されるアノード１１側の水素ガス圧力と、空気ガスが供給されるカソード１２側の空気ガス圧力とをそれぞれ調節する水素ガス圧力調整弁２３、パージ弁２６、コンプレッサ３２、空気ガス圧力調整弁３５と、要求出力に応じて、水素ガス圧力と、空気ガス圧力との圧力差を所定の圧力差範囲内に保ちながら、それぞれ高負荷運転時の圧力レベルが保持されるように、水素ガス圧力調整弁２３、パージ弁２６、コンプレッサ３２、空気ガス圧力調整弁３５をそれぞれ制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）５０とを備えることで実現する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料極に供給される燃料ガスと、酸化剤極に供給される酸化剤ガスとにより発電する燃料電池スタックと、
上記燃料ガスが供給される上記燃料極側の燃料ガス圧力と、上記酸化剤ガスが供給される上記酸化剤極側の酸化剤ガス圧力とをそれぞれ調節する圧力調節手段と、
要求出力に応じて、上記燃料ガス圧力と、上記酸化剤ガス圧力との圧力差を所定の圧力差範囲内に保ちながら、それぞれ高負荷運転時の圧力レベルが保持されるように、上記圧力調整手段を制御する制御手段とを備えること
を特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
上記制御手段は、高負荷運転から低負荷運転を求める要求出力となったことに応じて、上記燃料ガス圧力と、上記酸化剤ガス圧力との圧力差を所定の圧力差範囲内に保ちながら、それぞれ上記高負荷運転時の圧力レベルが保持されるように、上記圧力調節手段を制御すること
を特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
上記制御手段は、所定の負荷レベル以上の高負荷運転を求める要求出力に応じて、上記燃料ガス圧力と、上記酸化剤ガス圧力との圧力差を所定の圧力差範囲内に保ちながら、それぞれ上記高負荷運転時の圧力レベルが保持されるように、上記圧力調節手段を制御すること
を特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項４】
当該燃料電池システムは、上記燃料電池スタックで発電された電力を動力源として走行する車両に搭載され、
上記制御手段は、上記車両の運転状態を示す車両信号に基づいて決定される上記要求出力に応じて、上記燃料ガス圧力と、上記酸化剤ガス圧力との圧力差を所定の圧力差範囲内に保ちながら、それぞれ上記高負荷運転時の圧力レベルが保持されるように、上記圧力調整手段を制御すること
を特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項５】
上記制御手段は、上記車両信号として取得される上記車両の現在のアクセルの開度を示したアクセル開度信号が、所定値以下となった場合に、高負荷運転から低負荷運転を求める要求出力がなされたとみなし、上記燃料ガス圧力と、上記酸化剤ガス圧力との圧力差を所定の圧力差範囲内に保ちながら、それぞれ上記高負荷運転時の圧力レベルが保持されるように、上記圧力調整手段を制御すること
を特徴とする請求項４記載の燃料電池システム。
【請求項６】
上記制御手段は、上記車両信号として取得される車速信号で示される上記車両の現在の走行速度が、所定の速度以上となった場合に、所定の負荷レベル以上の高負荷運転を求める要求出力がなされたとみなし、上記燃料ガス圧力と、上記酸化剤ガス圧力との圧力差を所定の圧力差範囲内に保ちながら、それぞれ上記高負荷運転時の圧力レベルが保持されるように、上記圧力調整手段を制御すること
を特徴とする請求項４記載の燃料電池システム。
【請求項７】
上記燃料電池スタックの補助電源として、上記車両の回生制動により発電される電力を蓄える二次電池を備え、
上記制御手段は、上記車速信号と比較する上記所定の速度として、上記二次電池の現在の許容充電量と等しい電力量を回生制動によって発電する場合に要求される上記車両の走行速度とすること
を特徴とする請求項６記載の燃料電池システム。
【請求項８】
上記燃料電池スタックの補助電源として、上記車両の回生制動により発電される電力を蓄える二次電池を備え、
上記制御手段は、上記車両信号として取得される上記二次電池の充電状態を示すＳＯＣ（State of Charge）信号が、上記二次電池の放電限界であるＳＯＣ信号の下限値以上となった場合に、高負荷運転を求める要求出力がなされたとみなし、上記燃料ガス圧力と、上記酸化剤ガス圧力との圧力差を所定の圧力差範囲内に保ちながら、それぞれ上記高負荷運転時の圧力レベルが保持されるように、上記圧力調整手段を制御すること
を特徴とする請求項４記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関し、高負荷運転時、あるいは高負荷運転へ移行する際の過渡応答性能を向上させた燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
化石燃料の枯渇危機、並びに化石燃料の燃焼による大気汚染、地球温暖化の問題に対応すべく、圧縮された燃料ガスを消費することで走行する車両が考案されている。このように燃料ガスを消費することで走行する車両としては、例えば、燃料ガスとして水素ガスを用い、化学反応により発生させた電気エネルギーで走行する燃料電池車がある。
【０００３】
このような燃料電池車では、例えば、低コストでコンパクトな燃料電池スタックを形成することができる高分子電解質形燃料電池（ＰＥＦＣ：Polymer Electrolyte Fuel Cell）を走行用モータの動力源として用いることが有望視されている。ＰＥＦＣは、電解質として固体高分子材料からなる非常に薄いプロトン導電性高分子膜を用いることを特徴としている。
【０００４】
なお、ＰＥＦＣは、ＰＥＭＦＣ（Proton Exchange Membrane Fuel Cell）と呼称される場合もある。
【０００５】
ＰＥＦＣは、他の燃料電池と同様に、発電単位である単セルを複数積層することで燃料電池スタックを構成しているが、単セルの構造として、高分子電解質膜の両側に触媒層をそれぞれ設け、燃料極、空気極が形成されたＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly）と呼ばれる構造を有することを特徴としている。
【０００６】
このようなＰＥＦＣを燃料電池として用いた燃料電池システムでは、出力要求に応じた発電量となるように、燃料極へ水素ガスを供給する水素ガス供給系、酸化剤極である空気極へ、酸化剤ガスである空気ガスを供給する空気ガス供給系、空気極の圧力制御をする空気ガス排出系をそれぞれ制御している。
【０００７】
ところで、ＭＥＡを構成する高分子電解質膜は、非常に薄く強度が低いため、例えば、ＭＥＡの両側に作用する水素ガス圧力と、空気ガス圧力との極間差圧が大きくなると高分子電解質膜が破損してしまう虞がある。
【０００８】
したがって、ＰＥＦＣを燃料電池として用いた燃料電池システムでは、空気極入口側への空気ガス流量が目標空気ガス流量となるように空気ガス供給系を制御すると共に、空気極入口側の空気ガス圧力が目標空気ガス圧力となるように空気ガス排出系を制御することで、燃料極入口側の水素ガス圧力、空気極側入口側の空気ガス圧力を、極間差圧が許容値内に保たれるような制御を行っていた。
【０００９】
しかしながら、このような制御を行った場合、空気ガス流量を増減させることで目標空気流量とするまでの過渡時において、空気ガス排出系が過剰に作用してしまい、空気極入口側の空気ガス圧力が、一旦低下又は上昇してしまい、上述したＭＥＡの極間差圧が増大してしまうといった問題があった。
【００１０】
そこで、空気極入口側への空気ガス流量を流量センサで逐次検出し、流量センサで検出される空気ガス流量の変化に応じて、空気極入口側の空気ガス圧力を目標空気ガス圧力となるように制御することで、極間差圧の増大を回避すると共に、目標空気ガス圧力となるまでの時間的遅れを解消し出力要求に対する応答性を改善した技術が開示されている（特許文献１参照。）。
【特許文献１】特願２０００−２２３１９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このような、燃料電池システムでは、出力要求に応じて、燃料電池スタックへの燃料ガス、酸化剤ガスの供給ガス流量、供給ガス圧力を変化させ、所望の電力を取り出す、というような制御を行っている。
【００１２】
そのため、高負荷運転を求める出力要求に応じて運転制御をしている際に、さらに高い負荷運転を求められた場合や、低負荷運転を求める出力要求から、急に高負荷運転を求める出力要求がなされた場合などには、所望の電力を取り出すために必要な燃料電池スタック内の目標ガス圧力と、実ガス圧力との乖離が大きくなってしまい、圧力が上昇するまでに多くの待ち時間を必要としていた。
【００１３】
したがって、燃料電池システムを搭載した車両などでは、車両が高速で走行している際に、ドライバがさらにアクセルを踏み込んだ場合など、アクセル開度に基づいて要求される出力要求に応じて、即座に出力電力を取り出すことができず、車両を操作してから、車両が動作するまでの時間が、ドライバに違和感を与えてしまう程の遅延時間となってしまうという問題がある。
【００１４】
そこで、本発明は上述したような問題を解決するために案出されたものであり、燃料電池スタックの酸化剤ガス圧力、燃料ガス圧力に大幅な圧力上昇が要求される運転状態であっても、要求出力を受けてから、所望の出力電力を取り出すまでの時間を短縮することができる燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の燃料電池システムは、燃料極に供給される燃料ガスと、酸化剤極に供給される酸化剤ガスとにより発電する燃料電池スタックと、上記燃料ガスが供給される上記燃料極側の燃料ガス圧力と、上記酸化剤ガスが供給される上記酸化剤極側の酸化剤ガス圧力とをそれぞれ調節する圧力調節手段と、要求出力に応じて、上記燃料ガス圧力と、上記酸化剤ガス圧力との圧力差を所定の圧力差範囲内に保ちながら、それぞれ高負荷運転時の圧力レベルが保持されるように、上記圧力調整手段を制御する制御手段とを備えることにより、上述の課題を解決する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の燃料電池システムは、燃料電池スタックの燃料極側の燃料ガス圧力と、酸化剤極側の酸化剤ガス圧力とを、要求出力に応じて、燃料ガス圧力と、酸化剤ガス圧力との圧力差を所定の圧力差範囲内に保ちながら、それぞれ高負荷運転時の圧力レベルが保持されるように制御する。
【００１７】
これにより、再び、高負荷運転を求める出力要求があった場合でも、低負荷運転時の圧力レベルからの圧力上昇待ち時間を短縮できるため、出力要求に対する応答性を大幅に向上させることを可能とする。
【００１８】
また、この燃料電池システムを車両に搭載させた際、車両信号に基づいて決定される出力要求に応じて、高負荷運転時の圧力レベルが保持されるため、ドライバが求める出力要求に即座に応答できる。したがって、車両操作に対する応答遅れによる違和感を、ドライバに与えない車両走行を実現することを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
まず、図１を用いて、本発明の実施の形態として示す、車両に搭載された燃料電池システムについて説明をする。
【００２１】
図１に示すように、燃料電池システムは、燃料電池本体である燃料電池スタック１０と、燃料電池スタック１０の燃料極であるアノード１１に水素を供給する水素ガス循環供給系２０と、燃料電池スタック１０の酸化剤極であるカソード１２に酸化剤ガスである空気ガスを供給する空気ガス供給系３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１と、車両モータインバータ４２と、車両モータ４３と、コンプレッサモータインバータ４４と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）５０と、アクセル開度センサ５１と、車速センサ５２と、要求出力検出部５３とを備えている。
【００２２】
また、燃料電池システムは、燃料電池スタック１０によって発電された電力の不足分を補う電力補助装置として２次電池６１と、２次電池６１の充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）を検出するＳＯＣ検出器６２とを備えている。
【００２３】
燃料電池スタック１０は、発電単位である単セルを複数積層することで構成され、アノード１１に燃料ガスとして供給される水素ガスと、カソード１２に供給される空気ガス中の酸素との化学反応により発電する。
【００２４】
例えば、燃料電池スタック１０は、従来の技術でも説明したような電解質として高分子電解質膜を用いた高分子電解質形燃料電池（ＰＥＦＣ：Polymer Electrolyte Fuel Cell）などであり、単セルの構造が、高分子電解質膜の両側に触媒層をそれぞれ設け、燃料極、酸化剤極が形成されたＭＥＡ（Membrane Electrode Asesembly）として一体化されている。
【００２５】
水素ガス循環供給系２０は、燃料ガスである水素ガスを貯蔵する高圧水素タンクといった水素ガス供給源２１と、水素ガス遮断弁２２、水素ガス圧力調整弁２３が設けられ、水素ガス供給源２１に貯蔵された水素ガスを燃料電池スタック１０のアノード１１に供給する水素ガス供給配管２５と、パージ弁２６が設けられ、アノード１１の水素ガスに含まれる不純物ガスを排出する水素ガス排出配管２７と、ポンプ、エゼクタといった水素ガスを循環させる水素ガス循環装置２８が設けられ、アノード１１の水素ガスを循環させる水素ガス循環配管２９とを備えている。
【００２６】
また、水素ガス供給配管２５には、燃料電池システムの運転状態を検出するために、アノード１１入口側の水素ガス圧を測定するアノード圧力計２４が設けられている。
【００２７】
このような水素ガス循環供給系で２０は、アノード圧力計２４で測定された水素ガス圧力を読み込んだＥＣＵ５０の制御により、水素ガス圧力調整弁２３の開度を制御することで、水素ガス供給源２１から水素ガス遮断弁２２を通過し、水素ガス供給配管２５を介して供給される水素ガスを、当該燃料電池システムが運転できる範囲で定められた所定の圧力に調節して、燃料電池スタック１０のアノード１１へ供給する。
【００２８】
また、水素ガス循環供給系２０では、ＥＣＵ５０の制御により、燃料電池スタック１０のアノード１１に供給する水素ガス流量を、出力電流に相当する反応水素ガス流量より当量比を大きくすることで、複数のセルで構成される燃料電池スタック１０の各セルに、不足なく水素ガスが供給できるようにされている。
【００２９】
さらにまた、発電を継続するにつれて、燃料電池スタック１０のアノード１１には、水素ガス以外の不純物ガス、例えば窒素などが蓄積され、水素濃度を減少させてしまう。水素濃度が減少すると発電効率の低下、燃料電池スタック１０の劣化を招くので、ＥＣＵ５０は、パージ弁２６の開度を制御することで、水素ガス排出配管２７を介して不純物ガスを排出するよう制御する。
【００３０】
一方、空気ガス供給系３０は、塵・埃を捕集するフィルタ３１、空気を圧縮して空気ガスとして供給するコンプレッサ３２、圧縮され昇温した空気ガスを冷却する冷却器３３とが設けられ、燃料電池スタック１０のカソード１２に空気ガスを供給する空気供給配管３４と、空気ガス圧力調整弁３５が設けられ、カソード１２の空気ガスを排出する空気排出配管３６とを備えている。
【００３１】
また、空気供給配管３４と、空気排出配管３６とには加湿装置３７が設けられている。さらに、燃料電池システムの運転状態を検出するために、空気供給配管３４には、カソード１２に供給される空気ガスの流量を測定する流量計３８と、カソード１２入口側の空気ガス圧力を測定するカソード圧力計３９とが設けられている。
【００３２】
冷却器３３は、図示しない冷却用配管に封入された冷却液を用いて、コンプレッサ３２の圧縮により昇温された空気ガスを冷却する。例えば、図示しない冷却用配管に封入される冷却液は、燃料電池スタック１０を冷却する際に用いる冷却液と共用するようにしてもよい。
【００３３】
加湿装置３７は、空気供給配管３４において、燃料電池スタック１０のカソード１２に供給する空気ガスを加湿する。また、加湿装置３７は、水蒸気交換機能を有しており、カソード１２から空気排出配管３６を介して排出される空気ガス中に含まれる水分を、空気供給配管３４を介してカソード１２供給される空気ガスに移動させる。加湿装置３７が備える水蒸気交換機能は、例えば、ポリイミドのような水分透過性が高い材料で形成された膜によって実現することができる。
【００３４】
このように、加湿装置３７は、カソード１２に供給する空気ガスを加湿することで、高分子電解質膜に水分供給をし、高分子電解質膜のイオン輸送能力を低下させることなく良好なイオン伝導性を保つように水分管理を行う。
【００３５】
このような空気ガス供給系３０は、カソード圧力計３９で測定されたカソード圧力を読み込んだＥＣＵ５０の制御により、空気ガス圧力調整弁３５の開度、コンプレッサ３２の回転数を制御することで、空気供給配管３４を介して供給される空気を、当該燃料電池の運転できる範囲で定められた所定の圧力に調節して、燃料電池スタック１０のカソード１２へ供給する。
【００３６】
ＥＣＵ５０は、アクセル開度センサ５１、車速センサ５２、要求出力検出部５３などから検出される当該燃料電池システムが搭載された車両の運転状態を示した信号に基づいて、燃料電池システムを含む車両を統括的に制御する制御手段である。
【００３７】
ＥＣＵ５０は、上述したような燃料電池スタック１０のアノード１１の水素ガス圧力、カソード１２の空気ガス圧力を制御しながらの、アノード１１、カソード１２への水素ガス、空気ガスの供給制御に加えて、燃料電池スタック１０の圧力封入制御を実行する。燃料電池スタック１０の圧力封入制御については、後で詳細に説明をする。
【００３８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ４１は、燃料電池スタック１０からの出力電力を調整して、それぞれ車両モータ４３、コンプレッサ３２を制御する車両モータインバータ４２、コンプレッサモータインバータ４４に供給する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１を介して調整された出力電力は、図示しない複数の補機を駆動する補機駆動モータなどに供給される。
【００３９】
２次電池６１は、燃料電池スタック１０からの出力電力の不足分を補う電力補助装置である。
【００４０】
ＳＯＣ検出器６２は、２次電池６１の充電状態を検出しＳＯＣ信号としてＥＣＵ５０に出力する。２次電池６１は、充電の上限値と、放電の下限値を有しており、上限値を超えて充電されると過充電となり性能が低下し、下限値を下回って放電されると過放電となり故障の原因となる。ＥＣＵ５０は、ＳＯＣ検出器６２から出力されるＳＯＣ信号により、この充電の上限値と、放電の下限値とを常に監視することができる。
【００４１】
２次電池６１からの出力電力は、燃料電池スタック１０から出力された出力電力と同様に、車両モータインバータ４２、コンプレッサモータインバータ４４、図示しない補機駆動モータへなどへ出力される。
【００４２】
［燃料電池スタック１０の圧力封入制御］
続いて、ＥＣＵ５０の制御によって実行される燃料電池スタック１０の圧力封入制御について説明をする。
【００４３】
燃料電池スタック１０の圧力封入制御とは、出力要求に応じて、燃料電池スタック１０のアノード１１の水素ガス圧力と、カソード１２の空気ガス圧力とを、高分子電解質膜の破損が生じない程度の圧力差範囲内に保ちながら、それぞれ高負荷運転時の圧力レベルに保持させる制御である。
【００４４】
一般に、燃料電池スタックを高い圧力で運転すると出力電力が増加する。したがって、このような圧力封入制御を実行することで、所望の圧力レベルに燃料電池スタック１０の水素ガス圧力、空気ガス圧力が保持されるため、通常なら大幅な圧力上昇が要求される運転状態であっても、圧力上昇待ち時間を短縮することができ、所望の電力を短時間で取り出すことができる。つまり、圧力封入制御を実行すると、燃料電池スタック１０の応答性が向上するため、燃料電池スタック１０を搭載した車両の加速応答を向上させることができる。
【００４５】
具体的には、ＥＣＵ５０は、高負荷運転時に出力要求が低下したことに応じて、出力要求が低下する前の高負荷運転時の燃料電池スタック１０の圧力レベルとなるように封入制御を実行する。出力要求が低下した場合に、圧力封入制御をしないと、燃料電池スタック１０内の圧力レベルは、徐々に減少してしまう。
【００４６】
特に、高速度で車両が走行している際、つまり高負荷運転をしている際に、アクセルペダルを緩めると低負荷運転に移行するため、車両が惰性である程度の高速度を保っているのにも関わらず、燃料電池スタック１０内の圧力レベルは低下し、アイドル状態となる。
【００４７】
燃料電池スタック１０がアイドル状態になった後で、アクセルペダルが再び踏み込まれると、燃料電池スタック１０内の圧力レベルが、ドライバが求めている速度とするのに必要な出力電圧を取り出せる状態になっておらず、所望の速度とするまでに、多くの待ち時間を要してしまうことになる。
【００４８】
そこで、この待ち時間を解消するために、ＥＣＵ５０は、アクセル開度センサ５１から出力されるアクセル開度信号、あるいは、要求出力検出部５３から出力される要求出力を低下させる要求出力信号に応じて、水素ガス循環供給系２０の水素ガス圧力調整弁２３、パージ弁２６を制御し、空気ガス供給系３０のコンプレッサ３２の回転数、空気ガス圧力調整弁３５を制御して、燃料電池スタック１０の水素ガス圧力、空気ガス圧力の圧力レベルを高負荷運転時の圧力レベルのまま保持するように制御する。
【００４９】
また、ＥＣＵ５０は、車速センサ５２から出力される車速信号に基づいて、圧力封入制御の実行を行う。車両が高速度で走行している場合に、アクセルが踏み込まれると、直ちに高負荷運転を求める出力要求となってしまうが、低速度で走行している場合に、アクセルを踏み込まれたとしても、直ちに高負荷運転を求める出力要求とはならない。
【００５０】
つまり、車両が所定の速度以上の高速度で走行している場合、言い換えれば、所定の負荷レベル以上で高負荷運転している場合に、圧力封入制御を実行して、燃料電池スタック１０の圧力レベルを高負荷運転時の圧力レベルを保持しておくことで、さらなる高負荷運転の出力要求に即座に応答することができる。
【００５１】
ＥＣＵ５０は、車速センサ５２から出力される車速信号が、圧力封入制御を実行する程度の走行速度を示しているかどうかを、以下のようにして決めた基準値との比較により決定をする。
【００５２】
圧力封入をするには、空気ガス供給系３０におけるコンプレッサ３２の回転数を上げてカソード１２へ供給する空気ガスの流量を増加させる必要があるため、コンプレッサ３２で消費される消費電力が高くなってしまう。したがって、２次電池６１に充電された電気量も大量に消費されてしまうことになる。
【００５３】
上述したように、２次電池６１は、過放電状態になると故障してしまう。したがって、圧力封入を実行したことで、コンプレッサ３２の消費電力が高くなり、２次電池６１が過放電状態となってしまうことを回避する必要がある。
【００５４】
そこで、ＥＣＵ５０は、まず、２次電池６１の現在の許容充電容量と等しい電力量を、車両の回生制動によって取得する場合に必要となる車両の走行速度を算出する。これが上述した、圧力封入制御を実行するかどうかの基準値となる。なお、２次電池６１の現在の許容充電容量は、ＳＯＣ検出器６２から出力されるＳＯＣ信号と、２次電池６１の充電の上限値との差分で求めることができる。
【００５５】
次に、ＥＣＵ５０は、算出された基準値である走行速度と、車速センサ５２から出力された車両の現在の走行速度を示す車速信号とを比較し、車速信号で示される走行速度が算出された走行速度以上の場合に、高負荷運転時の圧力レベルを保持するよう圧力封入制御を実行するようにする。
【００５６】
結果として、ＥＣＵ５０は、車速信号で示される現在の車両の速度がゼロとなるまで、すなわち車両が停止するまでに回生制動によって得られる電力量で、２次電池６１への充電するための電力、さらにはコンプレッサ３２で消費される電力を賄える場合にのみ封入制御処理を実行することになる。
【００５７】
また、ＥＣＵ５０は、ＳＯＣ検出器６２から出力されるＳＯＣ信号に基づいて、圧力封入制御の実行を行う。上述したように、圧力封入をするには、空気ガス供給系３０におけるコンプレッサ３２の回転数を上げてカソード１２へ供給する空気ガスの流量を増加させる必要があるため、コンプレッサ３２で消費される消費電力が高くなってしまう。したがって、２次電池６１に充電された電気量も大量に消費されてしまうことになる。
【００５８】
上述したように、２次電池６１は、過放電状態になると故障してしまう。したがって、圧力封入を実行したことで、コンプレッサ３２の消費電力が高くなり、２次電池６１が過放電状態となってしまうことを回避する必要がある。
【００５９】
つまり、ＥＣＵ５０は、ＳＯＣ検出器６２から出力されるＳＯＣ信号と、２次電池６１の放電の下限値とを比較して、ＳＯＣ信号で示される２次電池６１の充電状態が、下限値を下回る場合には、２次電池６１が過放電となる可能性が高いため、高負荷運転を求める要求出力ではないと判断する。
【００６０】
逆に、ＥＣＵ５０は、ＳＯＣ検出器６２から出力されるＳＯＣ信号と、２次電池６１の放電の下限値とを比較して、ＳＯＣ信号で示される２次電池６１の充電状態が、下限値以上の場合には、高負荷運転を求める要求出力であると判断し、圧力封入制御を実行するようにする。
【００６１】
これにより、ＳＯＣ信号が、２次電池６１の充電の下限値以上の場合、圧力封入制御を実行したとしても、コンプレッサ３２で消費する電力が充分であるため、２次電池６１の過放電を生ずることがない。
【００６２】
また、回生制動によって得られる電力が非常に多くなる惰性進行時、例えば、坂道などを下っている場合など、ＳＯＣ信号が、２次電池６１の充電の下限値以上となると、圧力封入制御が実行されるため、回生制動で得られた電力をコンプレッサ３２で消費することができるので、２次電池６１の充電の上限値を超えることを回避できる。
【００６３】
さらに、ＳＯＣ信号が、２次電池６１の充電の下限値を下回る場合には、上述したように、コンプレッサ３２で電力を消費させることができないため、圧力封入制御を実行せず、回生制動で得られる電力を２次電池６１に充電させるようにする。
【００６４】
このように、図１に示すような構成の燃料電池システムでは、ＥＣＵ５０によって、燃料電池スタック１０のアノード１１の水素ガス圧力、カソード１２の空気ガス圧力を保持する圧力封入制御を実行することで、大幅な圧力上昇が要求される要求出力、車両状態を示す車両信号に基づいて決定された要求出力に即時に応答することができる。
【００６５】
続いて、図２、図３、図４に示すフローチャートを用いて、燃料電池システムを搭載した車両の運転状態に応じた圧力封入制御処理、圧力封入制御解除処理動作について説明をする。
【００６６】
まず、図２に示すフローチャートを用いて、車両の運転状態に応じて、圧力封入制御処理又は圧力封入制御解除処理のいずれかが選択される際の動作について説明をする。
【００６７】
ステップＳ１において、ＥＣＵ５０は、アクセル開度センサ５１から出力されるアクセル開度信号、車速センサ５２から出力される車速信号、ＳＯＣ検出器６２から出力されるＳＯＣ信号、要求出力検出部５３から出力される要求出力信号を読み込み、燃料電池システムが搭載された車両の運転状態を検出する。
【００６８】
ステップＳ２において、ＥＣＵ５０は、読み込んだ要求出力信号が、低負荷運転を求める要求出力であるかどうかを判定する。低負荷運転を求める要求出力とは、前回読み込まれた要求出力信号によって実行されている負荷運転よりも、低い負荷での運転を要求する場合全てのことを示している。
【００６９】
要求出力信号が、低負荷運転を求める要求出力である場合には、工程をステップＳ３へと進め、要求出力信号が、低負荷運転を求める要求出力でない場合には、工程をステップＳ８へと進める。
【００７０】
また、ステップＳ２において、ＥＣＵ５０は、要求出力検出部５３から出力された要求出力信号に応じた判定をする代わりに、アクセル開度センサ５１から出力されるアクセル開度信号に基づいて決定される要求出力に応じて判定をするようにしてもよい。
【００７１】
つまり、アクセル開度センサ５１から出力されるアクセル開度信号が、所定値以下となった場合に、高負荷運転から低負荷運転を求める要求出力がなされたとする。
【００７２】
ステップＳ３において、ＥＣＵ５０は、読み込んだ車速信号が、所定値よりも大きいかどうかを判定する。車速信号が、所定値以上の場合には、工程をステップＳ４へと進め、車速信号が、所定値を下回った場合には、工程をステップＳ８へと進める。
【００７３】
車速信号が所定値よりも大きい場合、燃料電池システムは、所定の負荷レベル以上の高負荷運転にて運転されていることになる。逆に、車速信号が所定値を下回った場合には、燃料電池システムは低負荷運転にて運転されているといえる。
【００７４】
ＥＣＵ５０が、読み出した車速信号との比較に用いる所定値は、２次電池６１の現在の許容充電容量と等しい電力量を、回生制動によって発電することができる車両の走行速度である。
【００７５】
つまり、本ステップにおいて、ＥＣＵ５０は、車速信号で示される現在の車両の速度がゼロとなるまで、すなわち車両が停止するまでに回生制動によって得られる電力量が、２次電池６１の現在の許容充電容量を超えるかどうかを判定している。
【００７６】
例えば、車速信号によって示される現在の車両の走行速度から、車両が停止するまでに回生制動によって得られる電力量が、２次電池６１の現在の許容充電容量を超えた場合、この余剰電力は、コンプレッサ３２で消費させる電力に使用することができる。
【００７７】
ステップＳ４において、ＥＣＵ５０は、読み込んだＳＯＣ信号が、所定値以上かどうかを判定する。ＳＯＣ信号が、所定値以上の場合には、工程をステップＳ５へと進め、ＳＯＣ信号が、所定値を下回った場合には、工程をステップＳ８へと進める。
【００７８】
ＥＣＵ５０が、読み出したＳＯＣ信号との比較に用いる所定値は、２次電池６１の放電の下限値である。
【００７９】
ＳＯＣ信号が、２次電池６１の充電の下限値以上の場合、圧力封入制御を実行したとしても、コンプレッサ３２で消費する電力が充分であるため、２次電池６１の過放電を生ずることがない。したがって、高負荷運転を求める出力要求がなされていると判断することができる。
【００８０】
また、ＳＯＣ信号が、２次電池６１の充電の下限値を下回っている場合には、コンプレッサ３２で電力を消費させることができないため、圧力封入制御を実行せず、回生制動で得られる電力を２次電池６１に充電させるようにする。したがって、高負荷運転を求める出力要求がなされていないと判断することができる。
【００８１】
ステップＳ５において、ＥＣＵ５０は、図示しない所定のタイマーを作動させ、燃料電池スタック１０に対する圧力封入制御が実行されている時間の計測を開始する。
【００８２】
ステップＳ６において、ＥＣＵ５０は、圧力封入制御が実行されていることを示すフラグを、当該ＥＣＵ５０が備える図示しない所定のレジスタに立てる。例えば、所定のレジスタを“１”にしてフラグを立てることで、現在、圧力封入制御が実行されていることを示す。
【００８３】
ステップＳ７において、ＥＣＵ５０は、圧力封入制御を実行するモードとなり、圧力封入制御処理を実行する。ＥＣＵ５０によって実行される圧力封入制御処理の詳細については、後で、図３に示すフローチャートを用いて説明をする。
【００８４】
ステップＳ８において、ＥＣＵ５０は、所定のレジスタを参照し、フラグが立っているかどうかを判定することで、前回の制御ループにおいて、圧力封入制御が実行された状態であるかどうかを判定する。
【００８５】
レジスタ内にフラグが立ち、圧力封入制御が実行されていた場合には、工程をステップＳ９へと進める。レジスタ内にフラグが立っておらず、圧力封入制御が実行されていなかった場合には、工程をステップＳ１１へと進める。
【００８６】
上述したように、圧力封入制御を実行する場合には、所定のレジスタ内を“１”として、フラグを立てるため、ＥＣＵ５０は、レジスタ内にゼロより大きな値が格納されているかどうかで、フラグが立っているのか、フラグが立っていないのかを判定する。
【００８７】
ステップＳ９において、ＥＣＵ５０は、所定のレジスタ内の値をゼロとして、フラグを下ろす。
【００８８】
ステップＳ１０において、ＥＣＵ５０は、圧力封入制御を解除するモードとなり、圧力封入制御解除処理を開始する。ＥＣＵ５０によって実行される圧力封入制御解除処理の詳細については、後で、図４に示すフローチャート用いて説明をする。
【００８９】
ステップＳ１１において、ＥＣＵ５０は、通常の圧力制御処理を実行する。
【００９０】
ＥＣＵ５０は、燃料電池システムが搭載された車両の走行中において、このように図２に示したフローチャートを用いて説明したステップＳ１〜ステップＳ１１までの工程を、検出された車両信号に基づいて決定される要求出力に応じて繰り返し実行することになる。
【００９１】
次に、図３に示すフローチャートを用いて、図２で示したステップＳ７の工程である圧力封入制御処理動作について説明をする。
【００９２】
まず、ステップＳ２１において、ＥＣＵ５０は、車速センサ５２から出力される車速信号、要求出力検出部５３から出力される要求出力信号、アノード圧力計２４から出力される水素ガス圧力、カソード圧力計３９から出力される空気ガス圧力を読み込む。
【００９３】
ステップＳ２１の工程が終了すると、ＥＣＵ５０は、カソード１２側の処理を実行するためにステップＳ２２へと工程を進め、同時にアノード１１側の処理を実行するためにステップＳ２５へと工程を進める。
【００９４】
ステップＳ２２において、ＥＣＵ５０は、読み込んだ車速信号に基づき、回生制動によって得られる回生制動電力を算出する。具体的には、ＥＣＵ５０は、車速信号として通知される現在の車速が、アクセルを緩めることで、車速ゼロとなるまでの回生制動電力を算出する。
【００９５】
ステップＳ２３において、ＥＣＵ５０は、コンプレッサ３２の回転数を算出する。具体的には、ＥＣＵ５０は、ステップＳ２２で算出した回生制動電力と同じ電力を消費するように、コンプレッサ３２を駆動させた際の回転数を算出する。ＥＣＵ５０は、算出したこの回転数で、コンプレッサ３２を駆動させる。
【００９６】
ステップＳ２４おいて、ＥＣＵ５０は、空気ガス供給系３０が備える空気ガス圧力調整弁３５を制御して開度調節をすることで、カソード圧力計３９から出力される空気ガス圧力を所望の圧力に制御する。
【００９７】
具体的には、ＥＣＵ５０は、空気ガス圧力調整弁３５の開度を調節することで、カソード圧力計３９から出力される空気ガス圧力を、アノード圧力計２４から出力される水素ガス圧力と同等の圧力となるように制御するか、もしくは、カソード圧力計３９から出力される空気ガス圧力を、燃料電池スタック１０の高分子電解質膜を破損させない程度のアノード−カソード間差圧となるように制御する。
【００９８】
ステップＳ２５において、ＥＣＵ５０は、水素ガス循環供給系２０が備えるパージ弁２６を全閉し、水素ガスの排出を止めると共に、水素ガス圧力調整弁２３を制御して、封入時の水素ガス圧力を維持するように制御をする。これにより水素ガスを、無駄に外部に排出することを回避することができる。
【００９９】
このように、燃料電池スタック１０の圧力封入制御処理は、アノード１１側の水素ガス圧力を封入開始時の圧力に保つと共に、カソード１２側の空気ガス圧力を、回生制動電力を消費するようにコンプレッサ３２を動作させながら、アノード−カソード間差圧によって、高分子電解質膜を破損させない程度の差圧範囲となるように、空気ガス圧力調整弁３５によって調整をする。
【０１００】
ステップＳ２５の工程が終了すると、ＥＣＵ５０は、圧力封入制御を実行する制御モードとなり圧力封入制御が解除されるまで、図３に示したフローチャートで説明したステップＳ２１〜ステップＳ２５までの工程を繰り返し実行することになる。
【０１０１】
このように、圧力封入制御を実行することで、水素ガスを高負荷運転時の圧力レベルのまま、アノード１１に保持しておき、次に高負荷運転を求める出力要求がなされた場合に即座に対応して電力を取り出せるようにすると、圧力封入をせずに、水素ガスを消費させることで出力要求に応じた電力を取り出す場合と比較して、燃費効率上も望ましい結果が得られる。
【０１０２】
また、アクセルを緩めているが、速い速度で車両が惰性走行している場合、例えば、長い下り坂を車両が走行している場合、回生制動によって多くの電力が発電されることになる。この発電された電力は、２次電池６１に充電されると共に、２次電池６１の過充電を回避するためにコンプレッサ３２で消費することになる。
【０１０３】
このとき、圧力封入制御をしないで、２次電池６１の過充電を回避するために、コンプレッサ３２の消費電力を増加させると、カソード１２の空気ガス圧力のみが高くなり、高分子電解質膜を介したアノード−カソード間差圧が高くなってしまう。
【０１０４】
また、圧力封入制御をせずに、且つ高分子電解質膜を介したアノード−カソード間差圧が生じないように、水素ガス圧力、空気ガス圧力を低圧で運転させると、コンプレッサ３２での消費電力を増加させることが困難となり、２次電池６１の過充電を回避できなくなる。
【０１０５】
コンプレッサ３２は、同じ回転数でも、ガス密度の違いにより消費電力が異なる。すなわち、ガス密度が大きいほど、消費電力を大きくすることができるので、２次電池６１の過充電を回避すべくコンプレッサ３２の消費電力を増加させるためには、水素ガス圧力、空気ガス圧力ともに圧力封入制御を行う必要がある。
【０１０６】
次に、図４に示すフローチャートを用いて、図２で示したステップＳ１０の工程である圧力封入制御解除処理動作について説明をする。
【０１０７】
ステップＳ３１において、ＥＣＵ５０は、要求出力検出部５３で検出される要求出力信号を読み込む。
【０１０８】
ステップＳ３２において、ＥＣＵ５０は、読み込んだ要求出力信号が、低負荷運転を求める要求出力であるかどうかを判定する。ＥＣＵ５０は、低負荷運転を求める要求出力である場合には、工程をステップＳ３３へと進め、低負荷運転ではなく高負荷運転を求める要求出力である場合には、工程をステップＳ３４へと進める。
【０１０９】
また、ステップＳ３２において、ＥＣＵ５０は、車速センサ５２から出力された車速信号が、所定値を下回った場合に、高負荷運転を求める要求出力ではなくなったと判断するようにしてもよい。この場合、燃料電池スタック１０は、高圧待機させておく必要がなくなるので、工程をステップＳ３３へと進める。
【０１１０】
さらに、ステップＳ３２において、ＳＯＣ検出器６２から出力されたＳＯＣ信号が、所定値を下回った場合、２次電池６１が過放電となる可能性があるため高圧待機させることができないため、ＥＣＵ５０は、高負荷運転を求める要求出力ではなくなったと判断するようにしてもよい。
【０１１１】
ステップＳ３３において、ＥＣＵ５０は、水素ガス循環供給系２０の水素ガス圧力調整弁２３、パージ弁２６、空気ガス供給系３０のコンプレッサ３２、空気ガス圧力調整弁３５を制御することで、所望の圧力となるように減圧制御をする。
【０１１２】
ステップＳ３４において、ＥＣＵ５０は、高負荷運転を求める要求出力に応じて、要求されている出力電力を取り出すよう制御する。
【０１１３】
ステップＳ３５において、ＥＣＵ５０は、圧力封入制御を解除し、燃料電池システムが通常の制御処理を実行するようにする。
【０１１４】
ステップＳ３５の工程が終了すると、ＥＣＵ５０は、圧力封入制御を実行する制御モードとなるまで、図４に示したフローチャートで説明したステップＳ３１〜ステップＳ３５までの工程を繰り返し実行することになる。
【０１１５】
次に、図５に示すタイミングチャートを用いて、車両に搭載された燃料電池システムによる圧力封入制御処理を実行した際の、空気ガス、水素ガスの流量及び圧力、発電電力、回生制動によって得られる電力、車速の変化の様子を具体的な事例を用いて説明をする。
【０１１６】
図５に示す事例では、ある時刻ｔ１までは、アクセル開度を全開にされたことによる高負荷運転を求める要求出力に応じて、車両が高加速走行をし、時刻ｔ１〜ｔ４までの間では、アクセル開度をゼロとなるまでアクセルを緩めたことによる低負荷運転を求める要求出力に応じて、車両が惰性走行をし、時刻ｔ４以降では、再度、アクセル開度を全開にされたことによる高負荷運転を求める要求出力に応じて、車両が高加速走行をする場合について示している。
【０１１７】
図５（ａ）は、空気ガスの流量の変化の様子を示しており、図５（ｂ）は、カソード１２の空気ガス圧力の変化の様子を示しており、図５（ｃ）は、水素ガスの流量の変化の様子を示しており、図５（ｄ）は、アノード１１の水素ガス圧力の変化の様子を示しており、図５（ｅ）は、燃料電池スタック１０の発電電力の変化の様子を示しており、図５（ｆ）は、回生制動によって得られる電力の変化の様子を示しており、図５（ｇ）は、車両の車速の変化の様子を示している。
【０１１８】
なお、図５（ｆ）では、回生制動によって得られる電力が、正の方向となるように記載している。つまり、ブレーキを効かせていない（制動していない）ときは、ゼロとなり、ブレーキを効かせている（制動している）ときは、電力を発生し正の値を示す。
【０１１９】
また、図５では、圧力封入制御を実行した場合の結果を実線で示すと共に、圧力封入制御を実行したことによる効果を明確に示すために、同じタイミングで同じ要求出力がなされた際に、圧力封入制御を実行しなかった場合の結果を点線で示す。
【０１２０】
［圧力封入制御を実行しない場合］
まず、図５に示すタイミングチャートを用いて、点線で示した圧力封入制御を実行しない場合について説明をする。なお、点線が示されていない箇所は、実線で示された結果と、同一結果となっている箇所である。
【０１２１】
（時刻ｔ１まで：高負荷発電状態）
図５（ｅ）に示すように、燃料電池スタック１０は、高負荷運転を求める要求出力に応じて、高負荷発電を行う。これに応じて、図５（ｇ）に示すように、車両の車速が上昇していく。
【０１２２】
（時刻ｔ１〜時刻ｔ３：アイドル移行状態）
時刻ｔ１において、アクセル開度をゼロまで緩める動作を開始し、要求出力を低下させると、図５（ｅ）に示すように、発電電力が、すぐに応答してアイドル状態まで低下する。圧力封入制御を行わないため、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、空気ガス流量、空気ガス圧力、水素ガス流量、水素ガス圧力ともにアイドル運転条件まで低下していく。
【０１２３】
アクセル開度をゼロまで緩める過程で、パージ弁２６が開かれるか、電流消費により水素ガス圧力が低下する。したがって、水素ガス圧力の低下に伴って、空気ガス圧力、空気ガス流量、水素ガス流量も低下していく。
【０１２４】
アクセル開度をゼロに緩め始めると、車両は回生制動を開始し、図５（ｆ）に示すように回生制動によって発電される電力が増加する。また、図５（ｇ）に示すように、車両は、徐々に車速を失っていく。
【０１２５】
（時刻ｔ３〜時刻ｔ４：アイドル状態）
アクセル開度がゼロとされたことで、図５（ｅ）に示すように発電電力が最低状態を継続し、圧力封入制御をしないため、コンプレッサ３２も停止状態とされ、燃料電池スタック１０が仕事をしていないアイドル状態となる。
【０１２６】
（時刻ｔ４〜時刻ｔ６：出力電圧待ち状態）
時刻ｔ４において、再度アクセルを踏み込むことで、要求出力を上げると、図５（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように、要求出力に見合う空気ガス流量、空気ガス圧力、水素ガス流量、水素ガス圧力まで上昇し、図５（ｅ）に示すように発電電力が上昇する。
【０１２７】
図５（ｅ）に示すように発電電力は、上昇しているが、上昇に遅れが見られる。この発電電力の上昇遅れは、空気ガス圧力の上昇が遅れることで出力に制限がかかってしまうことが最大の要因となっている。
【０１２８】
空気ガス圧力調整弁３５は、空気ガス流量の増加に応じて、開き方向へ急速に動くように制御できるが、コンプレッサ３２の回転数の増加がやや遅れてしまう。したがって、このコンプレッサ３２の圧送遅れによって、空気ガス圧力の上昇も遅れてしまう。
【０１２９】
これにより、空気ガス圧力の上昇遅れに発電電力が追従し、図５（ｅ）に示すような圧電電力の上昇遅れを示すことになる。そして、これに応じて、図５（ｇ）に示すように、車速も急速な加速をすることができず、緩やかな加速となってしまう。
【０１３０】
（時刻ｔ６以降：高負荷発電状態）
時刻ｔ６において、図５（ｂ）に示すように、空気ガス圧力が上昇したところで、要求出力に見合う発電電力を取り出すことができ、図５（ｇ）に示すように、車両は、高加速していく。
【０１３１】
以上のように、圧力封入制御をしない場合、アイドル状態から高負荷運転へと移行する際に過渡応答遅れがある。したがって、アクセルの踏み込みといったドライバの車両操作に基づいて決定される要求出力に呼応した迅速な応答がなされず、車両が操作されてから、車両が動作するまでの間に許容範囲以上のタイムラグが生じ、ドライバに違和感を与えてしまうことになる。
【０１３２】
［圧力封入制御を実行する場合］
次に、同じ図５に示すタイミングチャートを用いて、実線で示した圧力封入制御を実行する場合について説明をする。
【０１３３】
（時刻ｔ１まで：高負荷発電状態）
図５（ｅ）に示すように、燃料電池スタック１０は、高負荷運転を求める要求出力に応じて、高負荷発電を行う。これに応じて、図５（ｇ）に示すように、車両の車速が上昇していく。
【０１３４】
（時刻ｔ１〜時刻ｔ２：アイドル移行状態）
時刻ｔ１において、アクセル開度をゼロまで緩める動作を開始し、要求出力を低下させると、圧力封入制御が開始される。
【０１３５】
圧力封入制御が開始されると、上述した図３で示したフローチャートにおけるステップＳ２２、ステップＳ２３でも説明したように、回生制動によって発電される電力と等しい電力で、コンプレッサ３２が動作されるため、図５（ｂ）に示すように、空気ガス流量が、圧力封入をしない場合と較べて、ある程度のレベルで確保される。
【０１３６】
さらに、図３で示したフローチャートにおけるステップＳ２４が実行され、空気ガス圧力調整弁３５が制御されて、図５（ｂ）に示すように、空気ガス圧力を高負荷運転時の状態で保持する。
【０１３７】
発電電力は、図５（ｅ）に示すように、要求出力の低下に応じて、すぐに応答し、アイドル状態まで低下する。また、発電で消費した分を補給するようにアノード１１に水素ガスが供給されるため、水素ガス流量は、図５（ｃ）に示すように、発電電力の低下に追従して低下していく。
【０１３８】
一方、図３で示したフローチャートにおけるステップＳ２５が実行され、パージ弁２６が全閉され、水素ガス圧力調整弁２３が制御されることで、水素ガス圧力は、図５（ｄ）に示すように、時刻ｔ１のときの、高負荷運転時の高圧力を維持するように制御される。
【０１３９】
これにより、圧力封入制御を実行しない場合において、時刻ｔ１から時刻ｔ３まで、水素ガス消費による水素ガス圧力の低下待ち時間として要していたアイドル状態までの移行時間を、圧力封入制御を実行することで、時刻ｔ１から時刻ｔ２までに短縮することができる。
【０１４０】
（時刻ｔ２〜時刻ｔ４：圧力封入状態）
この時間帯は、圧力封入処理が、ＥＣＵ５０の制御によって継続して実行されている状態である。
【０１４１】
（時刻ｔ４〜時刻ｔ５：出力電圧待ち状態、時刻ｔ５以降：高負荷発電状態）
時刻ｔ４において、再度アクセルを踏み込むことで、要求出力を上げる。図５（ａ）に示すように、空気ガス流量は、ある程度確保されているため、圧力封入制御を実行していない場合と比較して僅かの上昇だけで充分である。したがって、コンプレッサ３２の応答性が変わらなくても、必要となる空気ガス流量までの変化量が低減されているため、空気ガス流量の増加待ち時間を短縮することができる。
【０１４２】
空気ガス圧力は、図５（ｂ）に示すように、高負荷運転時の状態で、一定に保持されている。そのため、空気ガス圧力の上昇待ち時間は、全く必要ない。また、水素ガス圧力も同様に、図５（ｄ）に示すように、高負荷運転時の状態で、一定に保持されている。そのため、水素ガス圧力の上昇待ち時間は、全く必要ない。
【０１４３】
したがって、図５（ｅ）に示すように、発電電力を急速に上昇させることができる。これに応じて、車速も図５（ｇ）に示すように、時刻ｔ５までは、空気ガス流量の増加待ち時間の間だけ緩い加速となっているが、時刻ｔ５以降において、直ちに高加速運転へと移行することができる。
【０１４４】
以上のように、圧力封入制御を実行する場合、圧力封入制御を実行しない場合に生じていた、車両が操作されてから、車両が動作するまでの間のドライバにとっての許容範囲以上のタイムラグを抑制することができる。したがって、ドライバが感じる車両操作に対する車両動作の応答遅れによる違和感を解消し、加速要求に迅速に対応することができる。
【０１４５】
また、アクセルを踏み込んでも、早急に高負荷運転を要求されない低車速の場合には圧力封入制御をせず、アクセルを踏み込んだら、直ちに高負荷運転を要求される高車速のときに圧力封入制御を実行するように、車両信号である車速信号に基づいて出力要求を決定することで、無駄に電力を消費することなく、効率的に圧力封入制御を実行することができる。
【０１４６】
さらに、２次電池６１の充電状態を示すＳＯＣ値が、２次電池６１の放電の下限値以上のときに圧力封入制御を実行するように、車両信号であるＳＯＣ値に基づいて出力要求を決定することで、コンプレッサ３２の電力消費による２次電池６１の過放電を防止することができる。
【０１４７】
また、２次電池６１の充電状態を示すＳＯＣ値が、２次電池６１の放電の下限値以上のときに圧力封入制御を実行するように、車両信号であるＳＯＣ値に基づいて出力要求を決定することで、車両が惰性進行のときに、回生制動によって発電される電力をコンプレッサ３２で消費することができるため、２次電池６１の過充電を防止することができる。
【０１４８】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１４９】
【図１】本発明を適用した燃料電池システムの構成について説明するためのブロック図である。
【図２】圧力封入制御、圧力封入制御の解除へ至る動作について説明するためのフローチャートである。
【図３】圧力封入制御の処理動作について説明するためのフローチャートである。
【図４】圧力封入制御を解除する際の動作について説明するためのフローチャートである。
【図５】圧力封入制御を実行した際の（ａ）は、空気ガス流量の変化の様子、（ｂ）は、空気ガス圧力の変化の様子、（ｃ）は、水素ガス流量の変化の様子、（ｄ）は、水素ガス圧力の変化の様子、（ｅ）は、発電電力の変化の様子、（ｆ）は、回生制動によって得られる電力の変化の様子、（ｇ）は、車速の変化の様子をそれぞれ示したタイミングチャートである。
【符号の説明】
【０１５０】
１０  燃料電池スタック
１１  アノード
１２  カソード
２０  水素ガス循環供給系
２３  水素ガス圧力調整弁
２６  パージ弁
３０  空気ガス供給系
３２  コンプレッサ
３５  空気ガス圧力調整弁
５０  ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）
５１  アクセル開度センサ
５２  車速センサ
５３  要求出力検出部
６１  ２次電池
６２  ＳＯＣ検出器
【図１】
2006278046.tif 000003
【図２】
2006278046.tif 000004
【図３】
2006278046.tif 000005
【図４】
2006278046.tif 000006
【図５】
2006278046.tif 000007