(57)【要約】【課題】  燃料電池の再始動後に出力制限を行わないものに比べて燃料電池の電圧低下を抑制することができる。【解決手段】  通常時には、平均セル電圧Ｖａｖｅと最低セル電圧Ｖｍｉｎとの電圧差に基づいて燃料電池の出力制限を実行する（Ｓ１５０）。停止再始動運転の運転停止条件が成立すると（Ｓ１４０）、燃料電池の発電運転を停止し（Ｓ２００）、再始動条件が成立すると（Ｓ２２０）、該成立時の各燃料電池のセル電圧Ｖｃｅｌをベースセル電圧Ｖｂとして記憶し（Ｓ２３０）、ベースセル電圧とセル電圧との差分に基づいた出力制限Ｗｆｃｒｅｓで出力制限を所定期間ｔｒ実行する（Ｓ２５０）。このとき、すべてのセル電圧が上限セル電圧Ｖｕｐを超えているときには出力制限を実行せず（Ｓ２７０）、セル電圧が下限セル電圧Ｖｄｗｎを下回っているときには最大の出力制限を実行する（Ｓ２９０）。このように、通常時と再始動時の出力制限を変更して実行する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の停止条件が成立したときには燃料電池の発電運転を停止し所定の再始動条件が成立したときには該燃料電池の発電運転を再開する停止再始動運転を実行する燃料電池システムであって、
前記停止再始動運転で前記再始動条件が成立したあと所定期間は通常運転時の出力制限とは異なる出力制限を実行する出力制限手段と、
前記出力制限手段によって実行された出力制限の範囲内で電力を出力するよう前記燃料電池の発電運転を制御する制御手段と、
を備えた燃料電池システム。
【請求項２】
前記出力制限手段は、前記停止再始動運転で前記再始動条件の成立時の燃料電池の状態及び該再始動条件の成立後の燃料電池の状態のうち少なくとも一方に基づいて出力制限を実行する、
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記出力制限手段は、前記停止再始動運転で前記再始動条件が成立したときの燃料電池出力電圧をベースセル電圧とし該再始動条件が成立したあと所定期間は該ベースセル電圧と燃料電池出力電圧との差分に基づいて出力制限を実行する、
請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記出力制限手段は、前記差分が大きいときには前記燃料電池の出力許容範囲の上限値が小さくなるように前記燃料電池の出力制限を実行する、
請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記制御手段は、前記燃料電池を複数積層した燃料電池スタックの発電運転を制御し、
前記出力制限手段は、通常運転時には前記燃料電池スタックを構成する燃料電池全体の出力電圧平均値と各燃料電池の出力電圧との電圧差に基づいて出力制限を実行し、前記停止再始動運転で所定の再始動条件が成立したあと所定期間は前記通常運転時の出力制限に比べて緩和した出力制限を実行する、
請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記出力制限手段は、出力制限を行わない前記電圧差の範囲を大きくすることによって前記通常運転時の出力制限に比べて緩和した出力制限を実行する、
請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記出力制限手段は、前記停止再始動運転で所定の再始動条件が成立したあと所定期間は前記燃料電池出力電圧が所定の最低電圧を下回ると該所定の最低電圧を下回る前の出力制限よりも大きな出力制限を実行する、
請求項１〜６のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記出力制限手段は、前記所定の最低電圧を下回る前の出力制限よりも大きな出力制限を実行するに際して、前記燃料電池の出力許容範囲の上限値が略ゼロになるように前記出力制限を実行する、
請求項７に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記出力制限手段は、前記停止再始動運転で所定の再始動条件が成立したあと所定期間は前記燃料電池出力電圧が所定の許容範囲内にあるときには出力制限を実行しない、
請求項１〜８のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の燃料電池システムを搭載した車両。
【請求項１１】
所定の停止条件が成立したときには燃料電池の発電運転を停止し所定の再始動条件が成立したときには該燃料電池の発電運転を再開する停止再始動運転を実行する燃料電池システムの制御方法であって、
前記停止再始動運転で前記再始動条件が成立したあと所定期間は通常運転時の出力制限とは異なる出力制限を実行し、該実行された出力制限の範囲内で電力を出力するよう前記燃料電池の発電運転を制御する、
燃料電池システムの制御方法。
【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、その制御方法及びそれを搭載した車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池システムとしては、燃料電池の発電運転の停止及び再始動を行い、該発電運転中に燃料電池の出力制限を行うものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載されたシステムは、通常運転時には実際に燃料電池に供給されている燃料ガス及び酸化ガスの量に基づいて出力制限を実行する。一方、再始動時には、燃料電池内に燃料ガスや酸化ガスが残存しており燃料電池に供給されている量よりも多い燃料ガス及び酸化ガスが燃料電池に存在していることから、出力制限を行わずに発電運転を行う。このように、通常運転時には、出力制限を実行することによって、燃料ガス及び酸化ガスの供給量が何らかの原因で負荷に対する目標量に達しないことにより生じる燃料電池の電圧低下を抑制し、再始動時には燃料電池の出力制限を実行しないことによって、燃料電池に要求された電力を出力する。
【特許文献１】特開２００３−３０３６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、燃料電池システムの再始動時において、例えば燃料電池の燃料ガス流路や酸化ガス流路に存在する凝縮水などの影響がある場合や燃料ガスや酸化ガスが燃料電池内部に十分に残存していない場合などには燃料電池の電圧低下が起きることがある。このため、再始動時にも何らかの出力制限を実行することが望ましい。
【０００４】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、燃料電池の再始動後に出力制限を行わないものに比べて燃料電池の電圧低下を抑制することができる燃料電池システム、その制御方法を提供することを目的の一つとする。また、そのような燃料電池システムを搭載した車両を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明の燃料電池システムは、
所定の停止条件が成立したときには燃料電池の発電運転を停止し所定の再始動条件が成立したときには該燃料電池の発電運転を再開する停止再始動運転を実行する燃料電池システムであって、
前記停止再始動運転で所定の再始動条件が成立したあと所定期間は通常運転時の出力制限とは異なる出力制限を実行する出力制限手段と、
前記出力制限手段によって実行された出力制限の範囲内で電力を出力するよう前記燃料電池の発電運転を制御する制御手段と、
を備えたものである。
【０００７】
この燃料電池システムでは、停止再始動運転で所定の再始動条件が成立したあと所定期間は通常運転時の出力制限とは異なる出力制限を実行し、実行された出力制限の範囲内で電力を出力するよう前記燃料電池の発電運転を制御する。ここで、通常運転時の燃料電池の状態と再始動時の燃料電池の状態とは異なるため、再始動時には通常とは異なる出力制限を実行する。このように、再始動後に出力制限を実行するため、燃料電池の再始動後に出力制限を行わないものに比べて燃料電池の電圧低下を抑制することができる。
【０００８】
本発明の燃料電池システムにおいて、前記出力制限手段は、前記停止再始動運転で所定の再始動条件の成立時の燃料電池の状態及び該再始動条件の成立後の燃料電池の状態のうち少なくとも一方に基づいて出力制限を実行してもよい。こうすれば、再始動条件の成立以後の燃料電池の状態に応じた出力制限を実行するため、再始動の際の燃料電池の出力制限を適切なものとすることができる。
【０００９】
本発明の燃料電池システムにおいて、前記出力制限手段は、前記停止再始動運転で所定の再始動条件が成立したときの燃料電池出力電圧をベースセル電圧とし該再始動条件が成立したあと所定期間は該ベースセル電圧と燃料電池出力電圧との差分に基づいて出力制限を実行してもよい。こうすれば、ベースセル電圧からの電圧低下に応じた出力制限を実行するため、再始動後の燃料電池の電圧低下を抑制しやすい。このとき、前記制御手段は、前記燃料電池を複数積層した燃料電池スタックの発電運転を制御し、前記出力制限手段は、前記停止再始動運転で前記再始動条件が成立したときの前記燃料電池の各々の出力電圧をベースセル電圧とし該再始動条件が成立したあと所定期間は該ベースセル電圧と燃料電池出力電圧との差分を前記燃料電池ごとに求め、該求めた差分に基づいて出力制限を実行してもよい。このとき、前記出力制限手段は、前記差分が大きいときには前記燃料電池の出力許容範囲の上限値が小さくなるように前記燃料電池の出力制限を実行してもよい。
【００１０】
本発明の燃料電池システムにおいて、前記制御手段は、前記燃料電池を複数積層した燃料電池スタックの発電運転を制御し、前記出力制限手段は、通常運転時には前記燃料電池スタックを構成する燃料電池全体の出力電圧平均値と各燃料電池の出力電圧との電圧差に基づいて出力制限を実行し、前記停止再始動運転で所定の再始動条件が成立したあと所定期間は前記通常運転時の出力制限に比べて緩和した出力制限を実行してもよい。こうすれば、燃料電池の停止再始動運転では燃料電池の発電能力の低下をある程度許容している、つまり、通常時には出力制限がかかるような状態であっても再始動直後では出力制限を実行しなくてもよい場合があることから、過度の出力制限を抑制することにより、要求された電力を十分に出力することができる。このとき、前記出力制限手段は、出力制限を行わない前記電圧差の範囲を大きくすることによって前記通常運転時の出力制限に比べて緩和した出力制限を実行してもよい。
【００１１】
本発明の燃料電池システムにおいて、前記出力制限手段は、前記停止再始動運転で所定の再始動条件が成立したあと所定期間は前記燃料電池出力電圧が所定の最低電圧を下回ると該所定の最低電圧を下回る前の出力制限よりも大きな出力制限を実行してもよい。こうすれば、燃料電池の再始動後に燃料電池出力電圧が更に低下してしまうのを抑制することができる。このとき、前記出力制限手段は、前記所定の最低電圧を下回る前の出力制限よりも大きな出力制限を実行するに際して、前記燃料電池の出力許容範囲の上限値が略ゼロになるように前記出力制限を実行してもよい。こうすれば、燃料電池出力電圧が所定の最低電圧を下回った際に最大の出力制限を実行するため、燃料電池の保護を十分図ることができる。
【００１２】
本発明の燃料電池システムにおいて、前記出力制限手段は、前記停止再始動運転で所定の再始動条件が成立したあと所定期間は前記燃料電池出力電圧が所定の許容範囲内にあるときには出力制限を実行しなくてもよい。こうすれば、必要以上に燃料電池の出力制限を実行しないため、要求された電力を十分に出力することができる。
【００１３】
本発明の車両は、上述した種々の態様のいずれかの燃料電池システムを搭載したものである。本発明の燃料電池システムは、燃料電池の再始動後に出力制限を行わないものに比べて燃料電池の電圧低下を抑制することができるから、これを搭載した車両も同様の効果を奏するものとなる。
【００１４】
本発明の燃料電池システムの制御方法は、
所定の停止条件が成立したときには燃料電池の発電運転を停止し所定の再始動条件が成立したときには該燃料電池の発電運転を再開する停止再始動運転を実行する燃料電池システムの制御方法であって、
前記停止再始動運転で前記再始動条件が成立したあと所定期間は通常運転時の出力制限とは異なる出力制限を実行し、該実行された出力制限の範囲内で電力を出力するよう前記燃料電池の発電運転を制御することを含むものである。
【００１５】
この燃料電池システムの制御方法では、停止再始動運転で所定の再始動条件が成立したあと所定期間は通常運転時の出力制限とは異なる出力制限を実行し、実行された出力制限の範囲内で電力を出力するよう前記燃料電池の発電運転を制御する。ここで、通常運転時の燃料電池の状態と再始動時の燃料電池の状態とは異なるため、再始動時には通常とは異なる出力制限を実行する。このように、再始動後も出力制限を実行するため、燃料電池の再始動後に出力制限を行わないものに比べて燃料電池の電圧低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１７】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は燃料電池自動車２０の構成の概略を示す構成図である。燃料電池自動車２０は燃料電池システム１２を搭載した車両であり、燃料ガス（水素など）と酸化ガス（空気中の酸素など）との電気化学反応により発電する燃料電池スタック３０と、電力を蓄電又は放電可能な蓄電装置４６と、電力ライン４８に接続されたインバータ４１と、燃料電池スタック３０の出力端子に接続された電力ライン４８の電圧を調整すると共に蓄電装置４６の充放電を行うＤＣ／ＤＣコンバータ４２と、インバータ４１のスイッチング素子のスイッチングにより駆動制御され駆動軸６４と動力のやり取りを行う駆動用モータ４３と、燃料電池システム１２全体をコントロールする電子制御ユニット（ＥＣＵ）７０とを備える。なお、駆動軸６４は、ディファレンシャルギア６２を介して駆動輪６３，６３に接続されており、駆動用モータ４３から出力された動力は最終的には、駆動輪６３，６３に出力されるようになっている。
【００１８】
燃料電池スタック３０は、固体高分子電解質型の単セルとしての燃料電池３１を複数積層したスタック構造を有し、高電圧電源（数百Ｖ）として機能する。この燃料電池３１は、図示しないが、電解質膜をアノード及びカソードとで挟み込んだ膜電極接合体（ＭＥＡ）を一対のセパレータで挟み込むことにより構成されている。この燃料電池３１は、燃料ガスタンク２２及びガス循環ポンプ２４より燃料ガスがアノードに供給され、空気供給器２８より酸化ガスがカソードに供給され、所定の電気化学反応が進行することにより水の生成を伴って起電力が生じる。この空気供給器２８は、図示しないモータが回転駆動することにより酸化ガスを圧縮して燃料電池スタック３０に供給するコンプレッサとして構成されている。燃料ガスは、供給バルブ２６を介して燃料タンク２２から供給され、反応しなかった余剰燃料ガスはガス循環ポンプ２４によって循環流路２５を循環し再利用される。このガス循環ポンプ２４は、図示しないモータが回転駆動することにより燃料ガスを押し出して循環させるポンプである。
【００１９】
セルモニタ５１は、燃料電池スタック３０を構成する各燃料電池３１のセル電圧Ｖｃｅｌを検出し、該検出したそれぞれの電圧信号をＥＣＵ７０へ入力するように接続されている。
【００２０】
駆動用モータ４３は、駆動軸６４に接続され、発電機として駆動することができると共に電動機としても駆動することができる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１を介して蓄電装置４６や燃料電池スタック３０と電力のやり取りを行う。蓄電装置４６は、周知のニッケル水素二次電池として構成されており、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２を介して燃料電池スタック３０と並列に接続され、燃料電池スタック３０のパワーアシストや車両減速時の回生エネルギの吸収を行う。即ち、蓄電装置４６は、駆動用モータ４３や燃料電池スタック３０で発電される電力によって充電されたり、放電することにより燃料電池スタック３０だけでは不足する電力を駆動用モータ４３に供給したりする。なお、この蓄電装置４６は、電気二重層コンデンサ（キャパシタ）などでもよい。
【００２１】
ＥＣＵ７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭ７４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ７６と、時間を計測するタイマ７８と、入出力ポート（図示せず）とを備える。このＥＣＵ７０には、インバータ３４内に取り付けられた図示しない電流センサからの駆動用モータ４３に印加している各相の電流や駆動用モータ４３に取り付けられた図示しない角度センサからの駆動用モータ４３の回転子の回転角，蓄電装置４６を管理するために必要な充放電電流，車速センサ８８からの車速ｖ，シフトレバー８１の位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰなどが入力ポートを介して入力されている。また、ＥＣＵ７０からは、ガス循環ポンプ２４への駆動信号や供給バルブ２６への制御信号，空気供給器２８への駆動信号，ＤＣ／ＤＣコンバータ４２への制御信号，インバータ４１への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。ＥＣＵ７０は、蓄電装置４６の充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）を計算する。なお、ＥＣＵ７０が本発明の出力制限手段及び制御手段に相当する。
【００２２】
次に、本実施例の燃料電池自動車２０の車両走行時の動作の概略について説明する。この燃料電池自動車２０では、シフトポジションＳＰ，アクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダルポジションＢＰ及び車速ｖなどの各種情報を入力し、この各種情報に基づいて車両に要求される走行要求パワーＰｄｒ＊を計算し、該計算した走行要求パワーＰｄｒ＊が出力されるように燃料電池スタック３０の補機類（ガス循環ポンプ２４、空気供給器２８、インバータ４１及びＤＣ／ＤＣコンバータ４２など）を駆動・制御する。例えば、走行要求パワーＰｄｒ＊に見合うすべての電力が燃料電池スタック３０から出力されるように燃料電池スタック３０の補機類を駆動・制御したり、走行要求パワーＰｄｒ＊に見合う電力が燃料電池スタック３０及び蓄電装置４６から出力されるように燃料電池スタック３０の補機類を駆動・制御したり、走行要求パワーＰｄｒ＊と蓄電装置４６の充電に必要な電力（充電要求パワーＰｂ＊）との和に見合う電力が燃料電池スタック３０から出力されるように燃料電池スタック３０の補機類を駆動・制御したりする。また、この燃料電池自動車２０では、所定の停止条件が成立したときに燃料電池スタック３０の発電運転を停止し、該停止後に所定の再始動条件が成立すると燃料電池スタック３０の発電運転を再始動する停止再始動運転を行うことにより燃費を向上させることができる。なお、本実施例では、「発電運転を行う」とは、実際に発電しているか否かにかかわらず燃料電池スタック３０に燃料ガスや酸化ガスを供給している状態をいい、「発電運転の停止」とは、燃料電池スタック３０への燃料ガスや酸化ガスの供給を停止した状態をいう。
【００２３】
次に、本実施例の燃料電池自動車２０の駆動制御ルーチンについて説明する。図２は、燃料電池システム１２のＥＣＵ７０のＣＰＵ７２により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、ＲＯＭ７４に記憶され、ＣＰＵ７２によりシステムが起動してから所定のタイミングごと（例えば数ｍｓｅｃごと）に繰り返し実行される。
【００２４】
このルーチンが開始されると、ＣＰＵ７２は、まずアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや充電要求パワーＰｂ＊，車速センサ８８からの車速ｖ，セルモニタ５１からの各燃料電池３１のセル電圧Ｖｃｅｌなど制御に必要なデータを入力する（ステップＳ１００）。ここで、充電要求パワーＰｂ＊は、基本的には蓄電装置４６のＳＯＣが適正値（例えば６０〜７０％）となるように設定される。次に、ＣＰＵ７２は、駆動軸６４に要求される要求トルクＴｄｒ＊を設定すると共に車両の走行に要求される走行要求パワーＰｄｒ＊を設定する（ステップＳ１１０）。ここで、要求トルクＴｄｒ＊は、アクセル開度Ａｃｃと車速ｖと要求トルクＴｄｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｄｒ＊を導出して設定する。図３に要求トルク設定用マップの一例を示す。また、走行要求パワーＰｄｒ＊は、設定した要求トルクＴｄｒ＊と駆動軸６４の回転数Ｎｄｒ（車速ｖと換算係数ｋを乗じたもの）とを乗算して算出するものとした。
【００２５】
次に、ＣＰＵ７２は、再始動時出力制限フラグＦｒが１にセットされているか否かを判定する（ステップＳ１２０）。この再始動時出力制限フラグＦｒは、燃料電池スタック３０の停止再始動運転の再始動後の出力制限を実行中に１にセットされるフラグであり、初期値はゼロに設定されている。ステップＳ１２０で再始動時出力制限フラグＦｒが１にセットされていないときには、運転停止実行フラグＦｓが１にセットされているか否かを判定する（ステップＳ１３０）。この運転停止実行フラグＦｓは、燃料電池スタック３０の停止再始動運転における発電運転の停止中に１にセットされるフラグであり、初期値はゼロに設定されている。
【００２６】
ステップＳ１３０で運転停止実行フラグＦｓが１にセットされていないとき、つまり、通常運転時には、ＣＰＵ７２は、燃料電池スタック３０の発電運転の停止条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１４０）。ここで、発電運転の停止条件は、例えば燃料電池自動車２０の車速ｖが所定の低速範囲（例えば時速２０ｋｍ以下など）であり走行要求パワーＰｄｒ＊が所定値以下で且つ蓄電装置４６の蓄電量が十分あるときなど、走行に要求される電力が小さく、燃料電池スタック３０の発電運転を停止可能なときに成立する。ステップＳ１４０で停止条件が成立していないときには、ＣＰＵ７２は、通常運転時の燃料電池スタック３０の出力許容電力の上限値としての出力制限Ｗｆｃｄｅｆを設定する（ステップＳ１５０）。
【００２７】
ここで、通常運転時の燃料電池スタック３０の出力制限Ｗｆｃｄｅｆの設定について説明する。まず、ＣＰＵ７２は、セルモニタ５１からの各セル電圧に基づいて平均セル電圧Ｖａｖｅと最低セル電圧Ｖｍｉｎを算出し、この平均セル電圧Ｖａｖｅと最低セル電圧Ｖｍｉｎとの電圧差△Ｖａを用いて出力制限Ｗｆｃｄｅｆを設定する。具体的には、電圧差△Ｖａと出力制限Ｗｆｃｄｅｆとの関係を実験的に求め、該実験結果に基づいて出力制限Ｗｆｃｄｅｆで発電運転を行うとその後の電圧差△Ｖａが小さくなるような、つまり、最低電圧を示す燃料電池３１の発電能力が回復するような出力制限Ｗｆｃｄｅｆを定め、該定めた関係を電圧差−出力制限マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、このマップを用いて出力制限Ｗｆｃｄｅｆを設定する。図４は、電圧差−出力制限マップの一例を示す説明図である。このマップは、電圧差△Ｖａ１までは、出力制限Ｗｆｃｄｅｆを燃料電池スタック３０の定格最大出力Ｗｆｃｍａｘとする、つまり、出力制限を行わないように設定されており、電圧差△Ｖａ１を超えて電圧差△Ｖａが大きくなると出力制限Ｗｆｃｄｅｆが小さくなるように設定されている。
【００２８】
さて、ステップＳ１５０で燃料電池スタック３０の出力制限Ｗｆｃｄｅｆを設定したあと、ＣＰＵ７２は、ステップＳ１３０で求めた走行要求パワーＰｄｒ＊と出力制限Ｗｆｃｄｅｆとのうち小さい方を燃料電池（ＦＣ）目標パワーＰｆｃ＊として設定する（ステップＳ１６０）。つまり、燃料電池スタック３０から出力が許容される電力をＦＣ目標パワーＰｆｃ＊として設定する。
【００２９】
そして、ＣＰＵ７２は、出力制限Ｗｆｃｄｅｆと蓄電装置４６が現在出力可能な出力値Ｗｂｍａｘとの和を駆動軸６４の回転数Ｎｄｒで除算した値と、要求トルクＴｄｒ＊とのうち小さい方を駆動用モータ４３のモータトルク指令Ｔｍ＊として設定する（ステップＳ１７０）。出力制限Ｗｆｃｄｅｆと蓄電装置４６の出力値Ｗｂｍａｘとの和を駆動軸６４の回転数Ｎｄｒで除算した値は、車速ｖにおいて燃料電池スタック３０と蓄電装置４６とから出力可能な最大電力を用いた最大トルクとなる。即ち、要求トルクＴｄｒ＊が燃料電池スタック３０から出力可能な最大トルクを超えている場合には、不足分のトルクを可能な限り蓄電装置４６からの出力で補うのである。なお、出力値Ｗｂｍａｘは、蓄電装置４６のＳＯＣに基づいて求めるものとした。
【００３０】
続いて、ＣＰＵ７２は、駆動用モータ４３からモータトルク指令Ｔｍ＊に相当するトルクが出力されるようにインバータ４１をスイッチング制御すると共に、設定したＦＣ目標パワーＰｆｃ＊で発電運転するように燃料電池スタック３０の補機（例えばガス循環ポンプ２４、空気供給器２８及びＤＣ／ＤＣコンバータ４２など）を制御し（ステップＳ１８０）、このルーチンを終了する。具体的には、燃料電池スタック３０からＦＣ要求パワーＰｆｃ＊が出力されるように空気供給器２８の回転数を調節して空気量を増加又は減少させると同時に、燃料電池スタック３０の動作点をＤＣ／ＤＣコンバータ４２によって移動させる。また、蓄電装置４６からの電力がＤＣ／ＤＣコンバータ４２やインバータ４１を介して駆動用モータ４３に供給されるようにする。このとき、燃料ガスは、電気化学反応によって消費された分を燃料ガスタンク２２から供給しながらガス循環ポンプ２４によって余剰の燃料ガスを燃料電池スタック３０に供給する。なお、ここでは出力制限ＷｆｃｄｅｆによりＦＣ目標パワーＰｆｃ＊がゼロに設定された場合であっても、空気供給器２８から所定量の酸化ガスが供給され、燃料ガスタンク２２及びガス循環ポンプ２４から所定量の燃料ガスが供給されるように設定されている。つまり、燃料電池スタック３０の発電量がゼロであっても発電運転は停止しないように設定されている。ここで、燃料電池スタック３０の動作点の制御は、ＦＣ要求パワーＰｆｃ＊が決定されると、図５（ａ）に示す電力−電流特性（Ｐ−Ｉ特性）からそのＦＣ要求パワーＰｆｃ＊を出力するための電流Ｉｆｃ＊を決定し、図５（ｂ）に示す電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）からその電流Ｉｆｃ＊に対応した電圧Ｖｆｃ＊を決定し、その電圧Ｖｆｃ＊を目標電圧としてＤＣ／ＤＣコンバータ４２で燃料電池スタック３０の出力電圧を制御することにより行う。このように、通常運転時は、平均セル電圧Ｖａｖｅから最も落ち込んでいる燃料電池３１の発電状態が回復するように、電圧差△Ｖａに基づいて設定された出力制限Ｗｆｃｄｅｆの範囲内（図４参照）で燃料電池スタック３０の発電運転を実行する。なお、Ｐ−Ｉ特性とＩ−Ｖ特性は、温度など種々の要因によって変動するため定期的に補正する。
【００３１】
一方、ステップＳ１４０で発電運転の停止条件が成立したときには、ＣＰＵ７２は、運転停止実行フラグＦｓを１にセットすると共に運転停止時間ｔｓ及び後述の所定期間ｔｒを計測するタイマ７８をスタートさせる（ステップＳ１９０）。続いて、ＣＰＵ７２は、ＦＣ目標パワーＰｆｃ＊をゼロに設定し（ステップＳ２００）、蓄電装置４６の出力値Ｗｂｍａｘを駆動軸６４の回転数Ｎｄｒで除算した値と、要求トルクＴｄｒ＊とのうち小さい方をモータトルク指令Ｔｍ＊として設定する（ステップＳ２１０）。つまり、蓄電装置４６から出力可能な範囲でモータトルク指令Ｔｍ＊を設定する。続いて、ＣＰＵ７２は、駆動用モータ４３からモータトルク指令Ｔｍ＊に相当するトルクが出力されるようにインバータ４１をスイッチング制御すると共に、燃料電池スタック３０の発電運転を停止する（ステップＳ１８０）。ここで、発電運転の停止は、供給バルブ２６を閉じて燃料ガスタンク２２からの燃料ガスの供給を停止すると共に燃料電池スタック３０の補機（ガス循環ポンプ２４及び空気供給器２８など）の駆動制御を停止することにより実行する。なお、運転停止時間ｔｓは、発電運転の停止による発電能力の低下を考慮した一定値として設定されＲＯＭ７４に記憶されている。
【００３２】
ステップＳ１３０で運転停止実行フラグＦｓが１にセットされているときには、ＣＰＵ７２は、燃料電池スタック３０の再始動条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ２２０）。ここで、発電運転の再始動条件は、運転停止時間ｔｓが終了したとき又は上述した発電運転の停止条件が解除されたときに成立する。発電運転の停止条件は、例えば発電運転の停止中にアクセルペダル８３が踏み込まれることにより要求トルクＴｄｒ＊が所定値を超えたり、蓄電装置４６の蓄電量が少なくなったときなどに解除される。なお、運転停止時間ｔｓが終了したか否かの判定はタイマ７８のカウント値に基づいて行う。ステップＳ２２０で再始動条件が成立していないときには、ＣＰＵ７２は、ＦＣ目標パワーＰｆｃ＊をゼロに設定し（ステップＳ２００）、モータトルク指令Ｔｍ＊を設定し（ステップＳ２１０）、該設定した条件で駆動用モータ４３及び燃料電池スタック３０を制御し（ステップＳ１８０）、このルーチンを終了する。つまり、発電運転の停止を継続する。一方、ステップＳ２２０で再始動条件が成立したときには、ＣＰＵ７２は、運転停止実行フラグＦｓをゼロにリセットし再始動時出力制限フラグＦｒを１にセットすると共にセルモニタ５１から入力された燃料電池スタック３０を構成する各燃料電池３１のセル電圧Ｖｃｅｌをベースセル電圧ＶｂとしてＲＡＭ７６に記憶する（ステップＳ２３０）。そして、ＣＰＵ７２は、ＦＣ目標パワーＰｆｃ＊を設定し（ステップＳ１６０）、モータトルク指令Ｔｍ＊を設定し（ステップＳ１７０）、駆動用モータ４３と燃料電池スタック３０とを設定に基づいて駆動・制御し（ステップＳ１８０）、このルーチンを終了する。つまり、燃料電池スタック３０の発電運転を再開する。なお、ＣＰＵ７２は、この再始動１回目の出力制限Ｗｆｃｄｅｆを定格最大出力Ｗｆｃｍａｘに設定する。つまり、出力制限を実行しないように設定する。
【００３３】
ステップＳ１２０で再始動時出力制限フラグＦｒが１にセットされているときには、ＣＰＵ７２は、所定期間ｔｒが経過したか否かをタイマ７８のカウント値に基づいて判定する（ステップＳ２４０）。この所定期間ｔｒは、再始動後の出力制限を実行する期間であり、発電運転の再始動後に通常運転時の出力制限に移行可能な期間（例えば３秒など）として経験的に定められたものであり、ＲＯＭ７４に記憶されている。ステップＳ２４０で所定期間ｔｒが経過していないときには、ベースセル電圧Ｖｂとセル電圧Ｖｃｅｌとの差分△Ｖｂに基づいて出力許容電力の上限値としての出力制限Ｗｆｃｒｅｓを設定する（ステップＳ２５０）。
【００３４】
ここで、発電運転の再始動後の出力制限Ｗｆｃｒｅｓの設定方法について説明する。本実施例では、燃料電池スタック３０を構成する各燃料電池３１のベースセル電圧Ｖｂと現在のセル電圧Ｖｃｅｌとの差分を各燃料電池３１ごとに算出し、すべての差分△Ｖｂを算出すると、そのうち最も大きい差分△Ｖｂを用いて出力制限Ｗｆｃｒｅｓを設定する。具体的には、差分△Ｖｂと出力制限Ｗｆｃｒｅｓとの関係を実験的に求め、該実験結果に基づいて出力制限Ｗｆｃｒｅｓで発電運転を行うとその後の差分△Ｖｂが小さくなるような、つまり燃料電池３１の発電能力が回復するような出力制限Ｗｆｃｒｅｓを定め、該定めた関係を差分−出力制限マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておく。そして、このマップを用いて出力制限Ｗｆｃｒｅｓを設定する。図６は、差分−出力制限マップの一例を示す説明図である。このマップは、差分△Ｖｂがゼロのときには出力制限Ｗｆｃｒｅｓを定格最大出力Ｗｆｃｍａｘとするように設定され、差分△Ｖｂが大きくなると出力制限Ｗｆｃｒｅｓが小さくなるように設定されている。また、セル電圧Ｖｃｅｌがベースセル電圧Ｖｂより低下していないときには、出力制限Ｗｆｃｒｅｓを定格最大出力Ｗｆｃｍａｘに設定する。
【００３５】
ステップＳ２５０で出力制限Ｗｆｃｒｅｓを設定すると、ＣＰＵ７２は、すべてのセル電圧Ｖｃｅｌが上限セル電圧Ｖｕｐを超えているか否かを判定する（ステップＳ２６０）。この上限セル電圧Ｖｕｐは、発電運転の再始動後に出力制限を実行しなくても安定した発電運転を行うことができるような電圧として定められており、ＲＯＭ７４に記憶されている。すべてのセル電圧Ｖｃｅｌが上限セル電圧Ｖｕｐを超えているときには、ＣＰＵ７２は、出力制限の実行の必要がないものとみなし上記設定した出力制限Ｗｆｃｒｅｓを定格最大出力Ｗｆｃｍａｘに変更する（ステップＳ２７０）。つまり、差分△Ｖｂにかかわらずに出力制限を実行しないように変更する。一方、セル電圧Ｖｃｅｌが上限セル電圧Ｖｕｐを超えていないものがあるときには、セル電圧Ｖｃｅｌが下限セル電圧Ｖｄｗｎを下回るものがあるか否かを判定する（ステップＳ２８０）。この下限セル電圧Ｖｄｗｎは、セル電圧Ｖｃｅｌが低くなりすぎないような電圧として定められており、ＲＯＭ７４に記憶されている。セル電圧Ｖｃｅｌが下限セル電圧Ｖｄｗｎを下回るものがあるときには、差分△Ｖｂにかかわらず最大の出力制限を実行する必要があるものとみなし、上記設定した出力制限Ｗｆｃｒｅｓをゼロに変更する（ステップＳ２９０）。ここで、ベースセル電圧Ｖｂ自体が低いときには差分△Ｖｂの大小にかかわらずセル電圧Ｖｃｅｌが低くなりすぎることがあるため、より大きな出力制限を必要とする場合がある。ここでは、下限セル電圧Ｖｄｗｎを下回ったときには、燃料電池システム１２で許容される最大の出力制限を実行するように設定されている。具体的には、燃料ガス及び酸化ガスを燃料電池スタック３０に供給はするが、発電は行わないように設定されている。
【００３６】
ステップＳ２７０，Ｓ２９０で出力制限Ｗｆｃｒｅｓを変更したあと、又はステップＳ２８０でセル電圧Ｖｃｅｌが下限セル電圧Ｖｄｗｎを下回るものがないとき、ＣＰＵ７２は、ステップＳ１３０で求めた走行要求パワーＰｄｒ＊と出力制限Ｗｆｃｒｅｓとのうち小さい方をＦＣ目標パワーＰｆｃ＊として設定する（ステップＳ３００）。つまり、燃料電池スタック３０から出力が許容される電力をＦＣ目標パワーＰｆｃ＊として設定する。そして、ＣＰＵ７２は、出力制限Ｗｆｃｒｅｓと蓄電装置４６が現在出力可能な出力値Ｗｂｍａｘとの和を駆動軸６４の回転数Ｎｄｒで除算した値と、要求トルクＴｄｒ＊とのうち小さい方を駆動用モータ４３のモータトルク指令Ｔｍ＊として設定する（ステップＳ３１０）。続いて、ＣＰＵ７２は、駆動用モータ４３からモータトルク指令Ｔｍ＊に相当するトルクが出力されるようにインバータ４１をスイッチング制御すると共に、設定したＦＣ目標パワーＰｆｃ＊で発電運転するように燃料電池スタック３０の補機を制御し（ステップＳ１８０）、このルーチンを終了する。このように、再始動条件が成立したあと所定期間ｔｒは、各燃料電池３１のベースセル電圧Ｖｂから最も落ち込んでいる燃料電池３１の発電状態が回復するように、差分△Ｖｂに基づいて設定された出力制限Ｗｆｃｒｅｓの範囲内（図６参照）で燃料電池スタック３０の発電運転を実行する。また、すべてのセル電圧Ｖｃｅｌが上限セル電圧Ｖｕｐを超えているときには出力制限を実行せず、セル電圧Ｖｃｅｌが下限セル電圧Ｖｄｗｎを下回るときには、差分△Ｖｂにかかわらず最大の出力制限を実行する。
【００３７】
次に、上述した駆動制御ルーチンの具体例を図７及び図８に基づいて説明する。図７は、燃料電池３１の発電能力が低下していないときの駆動制御ルーチン実行中における燃料電池３１のセル電圧Ｖｃｅｌの推移を表すタイムチャートであり、図８は、燃料電池３１の発電能力が低下しているときの駆動制御ルーチン実行中におけるセル電圧Ｖｃｅｌの推移を表すタイムチャートである。まず、図７の具体例を用いて説明する。ＥＣＵ７０は、通常運転時には、平均セル電圧Ｖａｖｅと最低セル電圧Ｖｍｉｎとの電圧差△Ｖａに基づいて電圧差−出力制限マップ（図４）を利用して出力制限を実行する（時間ｔ１まで）。次に、車速が低く、アクセル開度Ａｃｃが小さいなど発電運転の停止条件が成立すると、発電運転を停止する（時間ｔ１）。このとき、燃料電池スタック３０内に燃料ガスや酸化ガスが存在するため、ただちに電圧がゼロになることはないが、燃料ガスの微少な反応やリークなどにより徐々に電圧は低下していく（時間ｔ１〜時間ｔ２）。続いて、アクセル開度Ａｃｃが大きくなるなど再始動条件が成立すると、再始動条件の成立時のセル電圧Ｖｃｅｌをベースセル電圧Ｖｂとして記憶し、発電運転を再開する（時間ｔ２）。その後、ベースセル電圧Ｖｂとセル電圧Ｖｃｅｌとの差分△Ｖｂを各燃料電池３１ごとに算出し、最も大きい差分△Ｖｂに基づいて差分−出力制限マップ（図６）を利用して出力制限を実行する（時間ｔ２〜時間ｔ５）。このとき、すべてのセル電圧Ｖｃｅｌが上限セル電圧Ｖｕｐよりも高いときには、出力制限Ｗｆｃｒｅｓを定格最大出力Ｗｆｃｍａｘに設定し出力制限を実行しない（時間ｔ２〜時間ｔ３）。セル電圧Ｖｃｅｌが上限セル電圧Ｖｕｐ以下になると（時間ｔ３）、差分△Ｖｂに基づいて出力制限を実行する。すると、再始動後に低下したセル電圧Ｖｃｅｌが出力制限の実行によって上昇する（時間ｔ２〜時間ｔ５）。また、セル電圧Ｖｃｅｌが上限セル電圧Ｖｕｐを超えると出力制限の実行を解除する（時間ｔ４〜時間ｔ５）。そして、所定期間ｔｒが経過すると、電圧差△Ｖａに基づく通常運転時の出力制限を実行する（時間ｔ５以降）。
【００３８】
次に、図８の燃料電池スタック３０の発電能力が低下している具体例を用いて説明する。図７と同様に、通常運転時には、電圧差△Ｖａに基づいて出力制限を実行する。そして、発電運転の停止条件が成立すると、発電運転を停止する（時間ｔ６まで）。このとき、燃料電池スタック３０の発電能力が低下していると通常時よりも電圧低下が大きくなる（時間ｔ６〜時間ｔ７）。なお、運転停止時のセル電圧Ｖｃｅｌの低下率を測定することにより燃料電池３１の発電能力の低下状態を判定可能である。そして、アクセル開度Ａｃｃが大きくなるなど再始動条件が成立すると、再始動条件の成立時のセル電圧Ｖｃｅｌをベースセル電圧Ｖｂとして記憶し、発電運転を再開する（時間ｔ７）。その後、ベースセル電圧Ｖｂとセル電圧Ｖｃｅｌとの差分△Ｖｂを各燃料電池３１ごとに算出し、最も大きい差分△Ｖｂに基づいて出力制限を実行する（時間ｔ７〜時間ｔ１０）。このとき、セル電圧Ｖｃｅｌが下限セル電圧Ｖｄｗｎよりも低いときには、出力制限Ｗｆｃｒｅｓをゼロに変更する、つまり、最大の出力制限を実行するよう変更する（時間ｔ８〜時間ｔ９）。セル電圧Ｖｃｅｌが下限セル電圧Ｖｄｗｎ以上になると、差分△Ｖｂに基づいて出力制限を実行する（時間ｔ９〜時間ｔ１０）。このように、再始動後に低下したセル電圧Ｖｃｅｌが出力制限の実行によって上昇する（時間ｔ７〜時間ｔ１０）。そして、所定期間ｔｒが経過すると、電圧差△Ｖａに基づく通常運転時の出力制限を実行する（時間ｔ１０以降）。
【００３９】
以上詳述した本実施例の燃料電池システム１２によれば、停止再始動運転で所定の再始動条件が成立したあと所定期間ｔｒは通常運転時の出力制限Ｗｆｃｄｅｆとは異なる出力制限Ｗｆｃｒｅｓを用いて出力制限を実行し、実行された出力制限の範囲内で電力を出力するよう燃料電池スタック３０の発電運転を制御する。ここで、通常運転時の燃料電池３１の状態と再始動時の燃料電池３１の状態とは異なるため、再始動時には通常とは異なる出力制限を実行する。このように、再始動後も出力制限を実行するため、燃料電池スタック３０の再始動後に出力制限を行わないものに比べて燃料電池スタック３０の電圧低下を抑制することができる。
【００４０】
また、停止再始動運転で所定の再始動条件の成立時の燃料電池スタック３０の状態としてのベースセル電圧Ｖｂ及び該再始動条件の成立後の燃料電池スタック３０の状態としての差分△Ｖｂに基づいて出力制限を実行するため、再始動の際の燃料電池の出力制限を適切なものとすることができる。
【００４１】
更に、停止再始動運転で再始動条件が成立したときのセル電圧Ｖｃｅｌをベースセル電圧Ｖｂとし該再始動条件が成立したあと所定期間ｔｒは該ベースセル電圧Ｖｂとセル電圧Ｖｃｅｌとの差分△Ｖｂに基づいてベースセル電圧Ｖｂからの電圧低下に応じた出力制限を実行するため、再始動後の燃料電池３１の電圧低下を抑制しやすい。
【００４２】
更にまた、停止再始動運転で所定の再始動条件が成立したあと所定期間ｔｒはセル電圧Ｖｃｅｌが下限セル電圧Ｖｄｗｎを下回ると燃料電池システム１２で許容される最大の出力制限を実行するため、燃料電池３１の保護を十分図ることができる。
【００４３】
そして、停止再始動運転で所定の再始動条件が成立したあと所定期間ｔｒはセル電圧Ｖｃｅｌが上限セル電圧Ｖｕｐを超えているとき、即ち所定の許容範囲内にあるときには出力制限を実行しないため、必要以上に燃料電池３１の出力制限を実行せず、要求された電力を十分に出力することができる。
【００４４】
そしてまた、通常運転時には、平均セル電圧Ｖａｖｅから最も落ち込んでいる燃料電池３１の発電状態が回復するように出力制限Ｗｆｃｄｅｆで出力制限を実行し、発電運転の再始動時にはベースセル電圧Ｖｂからの電圧低下を個々の燃料電池３１について算出し、ベースセル電圧Ｖｂから最も落ち込んでいる燃料電池３１の発電状態が回復するように出力制限Ｗｆｃｒｅｓで出力制限を実行する、つまり、燃料電池スタック３０の発電運転の状態に適した出力制限を実行するため、燃料電池３１の電圧低下を抑制すると共に運転者が要求する電力を十分に出力することができる。
【００４５】
なお、本発明は上述した実施例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【００４６】
例えば、上述した実施例では、発電運転の再始動後には、ベースセル電圧Ｖｂとセル電圧Ｖｃｅｌとの差分△Ｖｂに基づいて出力制限を実行するとしたが、図９に示すように、ベースセル電圧Ｖｂと差分△Ｖｂとに基づいて出力制限Ｗｆｃｒｅｓで出力制限を実行してもよい。具体的には、差分△Ｖｂが大きくなると出力制限Ｗｆｃｒｅｓが小さくなり、且つ、ベースセル電圧Ｖｂが小さくなるほど出力制限Ｗｆｃｒｅｓが小さくなるように設定した差分−出力制限マップを用いて再始動後の出力制限を実行する。こうすれば、より燃料電池３１の状態に応じた出力制限を実行可能であるため、発電運転の再始動後の燃料電池３１の電圧低下を一層抑制することができる。
【００４７】
あるいは、発電運転の再始動後にはセル電圧Ｖｃｅｌの変化率に基づいて出力制限Ｗｆｃｒｅｓを設定し出力制限を実行してもよい。例えば、再始動後のセル電圧Ｖｃｅｌの変化率が大きくなると出力制限Ｗｆｃｒｅｓが小さくなるように定めた電圧変化率−出力制限マップを用いて出力制限を実行してもよい。こうしても、燃料電池３１の状態に応じた出力制限を実行可能であるため、発電運転の再始動後の燃料電池３１の電圧低下を抑制することができる。このとき、上記と同様にセル電圧Ｖｃｅｌの変化率とベースセル電圧Ｖｂとに基づいて出力制限Ｗｆｃｒｅｓを設定してもよいし、セル電圧Ｖｃｅｌの変化率とベースセル電圧Ｖｂと差分△Ｖｂとに基づいて出力制限Ｗｆｃｒｅｓを設定してもよい。
【００４８】
あるいは、図１０に示すように、発電運転の再始動後には、ベースセル電圧Ｖｂに基づいた出力制限Ｗｆｃｒｅｓで出力制限を実行してもよい。具体的には、ベースセル電圧Ｖｂが大きいときには出力制限Ｗｆｃｒｅｓを大きくし、ベースセル電圧Ｖｂが小さいときには出力制限Ｗｆｃｒｅｓを小さくするように設定したベースセル電圧−出力制限マップを用いて再始動後の出力制限を実行する。つまり、ベースセル電圧Ｖｂが高いときには、燃料電池３１のセル電圧Ｖｃｅｌの低下がある程度許容される、つまり、通常時には出力制限がかかるような状態であっても再始動直後では出力制限を実行しなくてもよい場合があるため、通常時に比べて緩和した出力制限を実行するようにし、ベースセル電圧Ｖｂが低いときにはセル電圧Ｖｃｅｌが低下しないように出力制限Ｗｆｃｒｅｓを小さくする。こうしても、燃料電池３１の状態に応じた再始動後の出力制限を実行可能であるため、燃料電池３１の電圧低下を抑制することができる。なお、図１０のマップにおいて、出力制限Ｗｆｃｒｅｓをゼロとするベースセル電圧Ｖｂ１を上述した下限セル電圧Ｖｄｗｎに設定してもよいし、出力制限を実行しない閾値であるベースセル電圧Ｖｂ２を上述した上限セル電圧Ｖｕｐに設定してもよい。
【００４９】
また、上述した実施例では、セル電圧Ｖｃｅｌが上限セル電圧Ｖｕｐを超えたときには出力制限を行わないとしたが（ステップＳ２６０，２７０）、この処理を省略してもよい。こうしても、燃料電池スタック３０の再始動後に出力制限を行わないものに比べて燃料電池スタック３０の電圧低下を抑制することができる。また、上述した実施例では、セル電圧Ｖｃｅｌが下限セル電圧Ｖｄｗｎを下回ったときには燃料電池システム１２で許容される最大の出力制限を実行するとしたが（ステップＳ２８０，２９０）、この処理を省略してもよい。こうしても、燃料電池スタック３０の再始動後に出力制限を行わないものに比べて燃料電池スタック３０の電圧低下を抑制することができる。
【００５０】
更に、上述した実施例では、発電運転の再始動後には、ベースセル電圧Ｖｂとセル電圧Ｖｃｅｌとの差分△Ｖｂ、上限セル電圧Ｖｕｐ及び下限セル電圧Ｖｄｗｎに基づいた出力制限Ｗｆｃｒｅｓで出力制限を実行するとしたが、下限セル電圧Ｖｄｗｎのみに基づいて出力制限を実行してもよい。こうすれば、セル電圧Ｖｃｅｌが下限セル電圧Ｖｄｗｎを下回るまでは出力制限を実行しないため、運転者が要求する電力を十分に出力することができるし、セル電圧Ｖｃｅｌが下限セル電圧Ｖｄｗｎを下回ったあとは最大の出力制限を実行するため、燃料電池３１の保護を十分図ることができる。
【００５１】
更にまた、上述した実施例では、通常運転時には平均セル電圧Ｖａｖｅと最低セル電圧Ｖｍｉｎとの電圧差△Ｖａに基づいた出力制限Ｗｆｃｄｅｆで出力制限を実行し、発電運転の再始動時にはベースセル電圧Ｖｂとセル電圧Ｖｃｅｌとの差分△Ｖｂに基づいた出力制限Ｗｆｃｒｅｓで出力制限を実行するとしたが、図１１に示すように、通常運転時には平均セル電圧Ｖａｖｅと最低セル電圧Ｖｍｉｎとの電圧差△Ｖａに基づいた出力制限Ｗｆｃｄｅｆで出力制限を実行し、発電運転の再始動時には通常運転時に比べて出力制限を行わない電圧差△Ｖａの範囲を大きした、つまり、通常運転時の出力制限Ｗｆｃｄｅｆに比べて緩和した出力制限Ｗｆｃｄｅｆに変更して該出力制限を実行してもよい。具体的には、出力制限を実行しない範囲を電圧差△Ｖａ１から電圧差△Ｖａ２に拡大した再始動後の電圧差−出力制限マップを用いて出力制限を実行してもよい。こうすれば、燃料電池スタック３０の停止再始動運転では燃料電池３１の発電能力の低下をある程度許容している、つまり、通常時には出力制限がかかるような状態であっても再始動直後では出力制限を実行しなくてもよい場合があることから、過度の出力制限を抑制することにより、要求された電力を十分に出力することができる。
【００５２】
そして、上述した実施例では、各単セルである燃料電池３１の各セル電圧Ｖｃｅｌをセルモニタ５１により入力して再始動時の出力制限を実行するとしたが、複数積層された燃料電池３１の中から選ばれた一つ以上の燃料電池３１の電圧を検出して再始動時の出力制限を実行してもよいし、幾つかの燃料電池３１をまとめた単電池モジュールの電圧を検出して再始動時の出力制限を実行してもよい。
【００５３】
なお、上述した実施例では特に説明しなかったが、ステップＳ１７０，Ｓ２１０，Ｓ３１０で、走行要求パワーＰｄｒ＊が出力許容電力の上限値よりも小さい場合、つまり、燃料電池スタック３０の発電電力に余裕がある場合には、出力許容電力の範囲内で充電要求パワーＰｂ＊を走行要求パワーＰｄｒ＊に上乗せしてＦＣ目標パワーＰｆｃ＊を設定してもよい。
【００５４】
そして更にまた、上述した実施例では、自動車に搭載した燃料電池システム１２について説明したが、同様の燃料電池システムを列車などの他の車両や船舶や航空機などの移動体に搭載してもよいし、据え置き型のシステム（例えばコジェネレーションシステムなど）に組み込んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】燃料電池自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】駆動制御ルーチンのフローチャートである。
【図３】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図４】電圧差−出力制限マップの一例を示す説明図である。
【図５】燃料電池の特性を表すグラフであり、（ａ）はＰ−Ｉ特性、（ｂ）はＩ−Ｖ特性を示す説明図である。
【図６】差分−出力制限マップの一例を示す説明図である。
【図７】燃料電池の発電能力が低下していないときのセル電圧Ｖｃｅｌの推移を表すタイムチャートである。
【図８】燃料電池の発電能力が低下しているときのセル電圧Ｖｃｅｌの推移を表すタイムチャートである。
【図９】ベースセル電圧Ｖｂと差分△Ｖｂと出力制限Ｗｆｃｒｅｓとの関係を定めたマップの説明図である。
【図１０】ベースセル電圧Ｖｂと出力制限Ｗｆｃｒｅｓとの関係を定めたマップの説明図である。
【図１１】別の電圧差−出力制限マップの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
１２  燃料電池システム、２０  燃料電池自動車、２２  燃料ガスタンク、２４  ガス循環ポンプ、２６  供給バルブ、２８  空気供給器、３０  燃料電池スタック、３１  燃料電池、４１  インバータ、４２  ＤＣ／ＤＣコンバータ、４３  駆動用モータ、４６  蓄電装置、４８  電力ライン、５１  セルモニタ、５４  電圧計、６２  ディファレンシャルギア、６３  駆動輪、６４  駆動軸、７０  ＥＣＵ、７２  ＣＰＵ、７４  ＲＯＭ、７６  ＲＡＭ、７８  タイマ、８１  シフトレバー、８２  シフトポジションセンサ、８３  アクセルペダル、８４  アクセルペダルポジションセンサ、８５  ブレーキペダル、８６  ブレーキペダルポジションセンサ、８８  車速センサ。
【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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