(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池からの発電電力を、負荷からの要求電力に基づいて前記負荷に出力する燃料電池システムにおいて、
前記要求電力を検知する要求電力検知手段と、
前記発電電力を制御する制御装置と、
前記負荷に対して前記燃料電池と並列に接続され、蓄電及び放電を行う蓄電装置と、
前記蓄電装置の蓄電量を検知する蓄電量検知手段と、
を備え、
前記制御装置は、
前記蓄電量が所定の第一蓄電量よりも多い場合には、前記要求電力が増加した際における前記発電電力の増加を抑制し、
前記蓄電量が前記第一蓄電量よりも少ない場合には、前記要求電力が減少した際における前記発電電力の減少を抑制することによって、
前記蓄電量の変動幅を抑制する蓄電量調整制御を行い、更に、前記要求電力と前記蓄電量により変動する所定値とに基づき、積分処理を行うことにより仮指令値を算出する平準化処理を行うことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記蓄電量と前記第一蓄電量との差が大きいほど、前記要求電力が増加した際における前記発電電力の増加の抑制量が大きくなるように制御し、
前記第一蓄電量と前記蓄電量との差が大きいほど、前記要求電力が減少した際における前記発電電力の減少の抑制量が大きくなるように制御することを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記蓄電量が前記第一蓄電量に収束するように、前記蓄電量と前記第一蓄電量との偏差をフィードバックしながら前記発電電力を制御することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記蓄電量が、前記第一蓄電量よりも少ない所定の第二蓄電量を下回っている場合には、前記蓄電量調整制御を行わないことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一に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、燃料電池の発電電力を負荷に供給する燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムを構成する燃料電池は、燃料を電気化学プロセスによって酸化させることにより、酸化反応に伴って放出されるエネルギーを電気エネルギーに直接変換するものである。この燃料電池は、水素イオンを選択的に輸送するための高分子電解質膜の両側面を多孔質材料から成る一対の電極によって挟持してなる膜−電極アッセンブリを有するものである。一対の電極のそれぞれは、白金系の金属触媒を担持するカーボン粉末を主成分とし、高分子電解質膜に接する触媒層と、触媒層の表面に形成され、通気性と電子導電性とを併せ持つガス拡散層とを有している。
【０００３】
また、燃料電池システムにおいては、燃料電池が発電した電力の一部を蓄えることが可能なバッテリ等の蓄電装置を備えて、燃料電池の発電電力と、蓄電装置の放電による電力との両方を負荷に供給可能な構成とすることが一般的に行われている。
【０００４】
このような構成の燃料電池システムにおいては、例えば、負荷からの要求電力が大きいときには、その大部分を燃料電池が発電した電力によって賄うことができる。一方、負荷からの要求電力が小さいときには、燃料電池が発電した電力の余剰分を蓄電装置に貯えながら負荷への電力供給を行うか、燃料電池の発電を一時的に低減又は休止し、負荷への電力供給の大部分を蓄電装置の放電によって行うことができる。このように、蓄電装置の蓄電、放電を併用しながら、燃料電池システムの運転を高い効率で行うことが可能となっている。
【０００５】
下記特許文献１には、燃料電池の発電効率が発電電力の増加時においては低く、発電電力の減少時においては高いことに着目し、蓄電装置との連携によって燃料電池システムの運転効率を更に高めるような運転方法が記載されている。具体的には、負荷の要求電力が増加したことに伴って燃料電池システムからの電力出力を増加させる際は、燃料電池からの発電電力の増加を抑制し、不足分は蓄電装置の放電によって賄っている。一方、負荷の要求電力が減少したことに伴って燃料電池システムからの電力出力を減少させる際は、燃料電池からの発電電力の減少を抑制し、余剰分は蓄電装置へ蓄電している。
【０００６】
すなわち、燃料電池の発電効率が低い状況においては発電を抑制し、発電効率が高い状況においては発電を促進している。燃料電池と蓄電装置との連携をこのように行うことによって、燃料電池システムの平均的な運転効率を更に向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１８６６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１に記載の燃料電池システムの運転方法は、燃料電池の発電効率のみを重視したものであり、蓄電装置の状態については考慮がなされていない。すなわち、蓄電装置が蓄えることのできる電力は有限であるにも関わらず、その蓄電量（ＳＯＣ）を考慮せずに運転を行う結果、負荷からの要求電力の変化によってはＳＯＣが１００％となり、それ以上蓄電することができなくなってしまう場合がある。その場合、負荷からの要求電力が減少した際において、上記のように燃料電池の発電電力の減少を抑制することができないため、燃料電池システムの運転効率が低下してしまうこととなる。
【０００９】
逆に、負荷からの要求電力の変化によってはＳＯＣが０％となってしまうこともある。その場合は、負荷からの要求電力が増加した際において、燃料電池の発電電力の増加を抑制することができないため、やはり燃料電池システムの運転効率が低下してしまうこととなる。
【００１０】
更に、上記特許文献１に記載の燃料電池システムの運転方法は、ＳＯＣが０％から１００％までの広い範囲で変動しうるため、蓄電装置への負担が大きく、蓄電装置が短期間で劣化してしまうという問題も生じていた。
【００１１】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料電池の発電効率を向上させながらも蓄電装置の蓄電量の変動幅を抑制し、蓄電装置の劣化を抑制することのできる燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池からの発電電力を、負荷からの要求電力に基づいて前記負荷に出力する燃料電池システムにおいて、前記要求電力を検知する要求電力検知手段と、前記発電電力を制御する制御手段と、前記負荷に対して前記燃料電池と並列に接続され、蓄電及び放電を行う蓄電装置と、前記蓄電装置の蓄電量を検知する蓄電量検知手段と、を備え、前記制御装置は、前記蓄電量が所定の第一蓄電量よりも多い場合には、前記要求電力が増加した際における前記発電電力の増加を抑制し、前記蓄電量が前記第一蓄電量よりも少ない場合には、前記要求電力が減少した際における前記発電電力の減少を抑制することによって、前記蓄電量の変動幅を抑制する蓄電量調整制御を行うことを特徴としている。
【００１３】
本発明では、負荷からの要求電力の増加時においては燃料電池からの発電電力の増加を抑制する一方、要求電力の減少時においては燃料電池からの発電電力の減少を抑制する。これにより、燃料電池システムの運転効率を向上させることができる。一方、本発明では、負荷からの要求電力の増加時における発電電力の増加の抑制、及び、要求電力の減少時における発電電力の減少の抑制を、常に行うのではなく、蓄電装置の蓄電量に基づいて行う。
【００１４】
具体的には、蓄電装置の蓄電量が所定の第一蓄電量よりも多い場合にのみ、負荷からの要求電力が増加した際における発電電力の増加の抑制を行う。発電電力の増加が抑制される結果、要求電力に対する不足分を補うために蓄電装置の蓄電量は減少し、第一蓄電量に近づくこととなる。また、蓄電装置の蓄電量が所定の第一蓄電量よりも少ない場合にのみ、負荷からの要求電力が減少した際における発電電力の減少の抑制を行う。発電電力の減少が抑制される結果、要求電力に対する余剰分が蓄電されるために蓄電装置の蓄電量は増加し、第一蓄電量に近づくこととなる。
【００１５】
このように、発電電力の変化に伴って蓄電装置の蓄電量が第一蓄電量に近づくように制御するため、上記制御は、蓄電量の変動幅を抑制する蓄電量調整制御を構成している。本発明では、上記蓄電量調整制御によって蓄電量の変動幅が抑制される結果、蓄電装置への負担が小さくなり、蓄電装置の劣化を抑制することができる。
【００１６】
更に、上記蓄電量調整制御によって、蓄電装置の蓄電量が０％又は１００％に到達してしまうことが抑制される。このため、燃料電池からの出力の増加を抑制する制御、及び、燃料電池からの出力の減少を抑制する制御を、常に実行可能な状態とすることができる。
【００１７】
また本発明に係る燃料電池システムでは、前記制御装置は、前記蓄電量と前記第一蓄電量との差が大きいほど、前記要求電力が増加した際における前記発電電力の増加の抑制量が大きくなるように制御し、前記第一蓄電量と前記蓄電量との差が大きいほど、前記要求電力が減少した際における前記発電電力の減少の抑制量が大きくなるように制御することも好ましい。
【００１８】
この好ましい態様では、制御装置は、蓄電量と第一蓄電量との差が大きいほど、要求電力が増加した際における発電電力の増加の抑制量が大きくなるように制御し、第一蓄電量と蓄電量との差が大きいほど、要求電力が減少した際における発電電力の減少の抑制量が大きくなるように制御する。
【００１９】
蓄電装置の蓄電量と第一蓄電量との差が大きいほど、要求電力が増加した際における発電電力の増加の抑制量が大きくなるように制御するため、要求電力に対する不足分を補うために蓄電装置から放電される電力が大きくなる。このため、蓄電量の減少量が大きくなり、蓄電量を第一蓄電量により近づけることができる。
【００２０】
また、第一蓄電量と蓄電装置の蓄電量との差が大きいほど、要求電力が減少した際における発電電力の減少の抑制量が大きくなるように制御するため、蓄電装置に蓄電される余剰電力が大きくなる。このため、蓄電量の増加量が大きくなり、蓄電量を第一蓄電量により近づけることができる。
【００２１】
すなわち、この好ましい態様によれば、蓄電装置の蓄電量に応じてより適切な蓄電量調整制御を行い、蓄電量の変動幅を更に抑制することができる。
【００２２】
また本発明に係る燃料電池システムでは、前記制御手段は、前記蓄電量が前記第一蓄電量に収束するように、前記蓄電量と前記第一蓄電量との偏差をフィードバックしながら前記発電電力を制御することも好ましい。
【００２３】
上記の蓄電量調整制御によれば、負荷からの要求電力が変動する際においてのみ、蓄電装置の蓄電量を第一蓄電量に近づけるような制御が行われる。従って、負荷からの要求電力の変動が少ない状況においては、蓄電量と第一蓄電量との間に一定の偏差が残ってしまう場合がある。
【００２４】
この好ましい態様では、制御手段は、蓄電量が第一蓄電量に収束するように、蓄電量と第一蓄電量との偏差をフィードバックしながら発電電力を制御する。これにより、負荷からの要求電力の変動が少ない状況においても蓄電装置の蓄電量が第一蓄電量に収束するように制御し、蓄電量の変動幅を更に抑制することができる。
【００２５】
また本発明に係る燃料電池システムでは、前記制御装置は、前記発電電力の変動を抑制する平準化処理を行うことも好ましい。
【００２６】
燃料電池においては、出力電圧が変動することによりその発電性能が低下してしまうという現象が知られている。これは、出力電圧が変動することに伴って、燃料電池セルの電極に担持されている触媒の一部が溶出し、触媒の有効面積が低下するというものである。発電性能の低下は、出力電圧の変動幅が大きいほど、また、出力電圧の変動回数が多いほど、著しくなることが知られている。
【００２７】
この好ましい態様では、制御装置は、発電電力の変動を抑制する平準化処理を行う。平準化処理によって発電電力の変動が抑制されるため、燃料電池の出力電圧の変動も抑制される。その結果、蓄電量調整制御によって蓄電装置の劣化を抑制しながら、燃料電池の発電性能の劣化も抑制することができる。
【００２８】
また本発明に係る燃料電池システムでは、前記制御装置は、前記蓄電量が、前記第一蓄電量よりも少ない所定の第二蓄電量を下回っている場合には、前記蓄電量調整制御を行わないことも好ましい。
【００２９】
蓄電装置の蓄電量が低下している状況においては、蓄電装置の放電によって負荷に供給することのできる電力が少ない。このため、蓄電量調整制御を適切に行うことができず、燃料電池システムからの電力出力が低下してしまう可能性がある。また、燃料電池からの発電電力の変動を抑制する平準化処理を行う場合においても、平準化した発電電力と要求電力との差を蓄電装置の放電によって補うことができず、平準化処理を適切に行うことができない可能性がある。
【００３０】
この好ましい態様では、制御装置は、蓄電量が第一蓄電量よりも少ない所定の第二蓄電量を下回っている場合には、蓄電量調整制御を行わない。これにより、蓄電装置の蓄電量が低下している状況においては蓄電量調整制御及び平準化処理をいずれも行わず、燃料電池からの発電電力によって燃料電池システムからの出力を維持することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、燃料電池の発電効率を向上させながらも蓄電装置の蓄電量の変動幅を抑制し、蓄電装置の劣化を抑制することのできる燃料電池システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態である燃料電池システムを搭載した燃料電池車両の、システム構成を示した図である。
【図２】図１に示した燃料電池システムにおいて、燃料電池の発電電力の時間変化を示すグラフである。
【図３】図１に示した燃料電池システムにおいて、燃料電池の発電電力の時間変化を示すグラフである。
【図４】図１に示した燃料電池システムにおいて行われる制御を示す制御ブロック図である。
【図５】図１に示した燃料電池システムにおいて行われる制御を示す制御ブロック図である。
【図６】図５に示した制御ブロック図における、ゲインマップを表す図である。
【図７】図１に示した燃料電池システムにおいて行われる制御を示す制御ブロック図である。
【図８】図１に示した燃料電池システムにおいて行われる制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００３４】
図１は、本発明の一実施形態である燃料電池システム１０を搭載した燃料電池車両の、システム構成を示す図である。燃料電池システム１０は、燃料電池車両に搭載される車載電源システムとして機能するものであり、反応ガス（燃料ガス、酸化剤ガス）の供給を受けて発電する燃料電池スタック２０と、酸化剤ガスとしての空気を燃料電池スタック２０に供給するための酸化剤ガス供給系３０（酸化剤ガス供給手段）と、燃料ガスとしての水素ガスを燃料電池スタック２０に供給するための燃料ガス供給系４０（燃料ガス供給手段）と、電力の充放電を制御するための電力系５０と、システム全体を統括制御するコントローラ６０（制御手段）とを備えている。
【００３５】
燃料電池スタック２０は、多数のセルを直列に積層してなる固体高分子電解質型セルスタックである。燃料電池スタック２０では、アノード極において（１）式の酸化反応が生じ、カソード極において（２）式の還元反応が生じる。燃料電池スタック２０全体としては（３）式の起電反応が生じる。
【００３６】
Ｈ2 → ２Ｈ+＋２ｅ- …（１）
（１／２）Ｏ2＋２Ｈ+＋２ｅ- → Ｈ2Ｏ …（２）
Ｈ2＋（１／２）Ｏ2 → Ｈ2Ｏ …（３）
【００３７】
燃料電池スタック２０には、燃料電池スタック２０の出力端子電圧（スタック電圧Ｖｃ）を検出するための電圧センサ７１、及び出力電流（スタック電流）を検出するための電流センサ７２が取り付けられている。
【００３８】
酸化剤ガス供給系３０は、燃料電池スタック２０のカソード極に供給される酸化剤ガスが流れる酸化剤ガス通路３３と、燃料電池スタック２０から排出される酸化オフガスが流れる酸化オフガス通路３４とを有している。酸化剤ガス通路３３には、フィルタ３１を介して大気中から酸化剤ガスを取り込むエアコンプレッサ３２と、エアコンプレッサ３２により加圧される酸化剤ガスを加湿するための加湿器３５と、燃料電池スタック２０への酸化剤ガス供給を遮断するための遮断弁Ａ１とが設けられている。酸化オフガス通路３４には、燃料電池スタック２０からの酸化オフガス排出を遮断するための遮断弁Ａ２と、酸化剤ガス供給圧を調整するための背圧調整弁Ａ３と、酸化剤ガス（ドライガス）と酸化オフガス（ウェットガス）との間で水分交換するための加湿器３５とが設けられている。
【００３９】
燃料ガス供給系４０は、燃料ガス供給源４１と、燃料ガス供給源４１から燃料電池スタック２０のアノード極に供給される燃料ガスが流れる燃料ガス通路４３と、燃料電池スタック２０から排出される燃料オフガスを燃料ガス通路４３に帰還させるための循環通路４４と、循環通路４４内の燃料オフガスを燃料ガス通路４３に圧送する循環ポンプ４５と、循環通路４４に分岐接続される排気排水通路４６とを有している。
【００４０】
燃料ガス供給源４１は、例えば、高圧水素タンクや水素吸蔵合金などで構成され、高圧（例えば、３５ＭＰａ乃至７０ＭＰａ）の水素ガスを貯留する。遮断弁Ｈ１を開くと、燃料ガス供給源４１から燃料ガス通路４３に燃料ガスが流出する。燃料ガスは、レギュレータＨ２やインジェクタ４２により、例えば、２００ｋＰａ程度まで減圧されて、燃料電池スタック２０に供給される。
【００４１】
尚、燃料ガス供給源４１は、炭化水素系の燃料から水素リッチな改質ガスを生成する改質器と、この改質器で生成した改質ガスを高圧状態にして蓄圧する高圧ガスタンクとから構成してもよい。
【００４２】
燃料ガス通路４３には、燃料ガス供給源４１からの燃料ガスの供給を遮断又は許容するための遮断弁Ｈ１と、燃料ガスの圧力を調整するレギュレータＨ２と、燃料電池スタック２０への燃料ガス供給量を制御するインジェクタ４２と、燃料電池スタック２０への燃料ガス供給を遮断するための遮断弁Ｈ３と、圧力センサ７４とが設けられている。
【００４３】
レギュレータＨ２は、その上流側圧力（一次圧）を、予め設定した二次圧に調圧する装置であり、例えば、一次圧を減圧する機械式の減圧弁などで構成される。機械式の減圧弁は、背圧室と調圧室とがダイアフラムを隔てて形成された筺体を有し、背圧室内の背圧により調圧室内で一次圧を所定の圧力に減圧して二次圧とする構成を有する。インジェクタ４２の上流側にレギュレータＨ２を配置することにより、インジェクタ４２の上流側圧力を効果的に低減させることができる。このため、インジェクタ４２の機械的構造（弁体、筺体、流路、駆動装置等）の設計自由度を高めることができる。また、インジェクタ４２の上流側圧力を低減させることができるので、インジェクタ４２の上流側圧力と下流側圧力との差圧の増大に起因してインジェクタ４２の弁体が移動し難くなることを抑制することができる。従って、インジェクタ４２の下流側圧力の可変調圧幅を広げることができるとともに、インジェクタ４２の応答性の低下を抑制することができる。
【００４４】
インジェクタ４２は、弁体を電磁駆動力で直接的に所定の駆動周期で駆動して弁座から離隔させることによりガス流量やガス圧を調整することが可能な電磁駆動式の開閉弁である。インジェクタ４２は、燃料ガス等の気体燃料を噴射する噴射孔を有する弁座を備えるとともに、その気体燃料を噴射孔まで供給案内するノズルボディと、このノズルボディに対して軸線方向（気体流れ方向）に移動可能に収容保持され噴射孔を開閉する弁体とを備えている。
【００４５】
本実施形態においては、インジェクタ４２の弁体は電磁駆動装置であるソレノイドにより駆動され、このソレノイドに給電されるパルス状励磁電流のオン・オフにより、噴射孔の開口面積を２段階に切り替えることができる。コントローラ６０から出力される制御信号によってインジェクタ４２のガス噴射時間及びガス噴射時期が制御されることにより、燃料ガスの流量及び圧力が高精度に制御される。インジェクタ４２は、弁（弁体及び弁座）を電磁駆動力で直接開閉駆動するものであり、その駆動周期が高応答の領域まで制御可能であるため、高い応答性を有する。インジェクタ４２は、その下流に要求されるガス流量を供給するために、インジェクタ４２のガス流路に設けられた弁体の開口面積（開度）及び開放時間の少なくとも一方を変更することにより、下流側に供給されるガス流量（又は水素モル濃度）を調整する。
【００４６】
循環通路４４には、燃料電池スタック２０からの燃料オフガス排出を遮断するための遮断弁Ｈ４と、循環通路４４から分岐する排気排水通路４６とが接続されている。排気排水通路４６には、排気排水弁Ｈ５が配設されている。排気排水弁Ｈ５は、コントローラ６０からの指令によって作動することにより、循環通路４４内の不純物を含む燃料オフガスと水分とを外部に排出する。排気排水弁Ｈ５の開弁により、循環通路４４内の燃料オフガス中の不純物の濃度が下がり、循環系内を循環する燃料オフガス中の水素濃度を上げることができる。
【００４７】
排気排水弁Ｈ５を介して排出される燃料オフガスは、酸化オフガス通路３４を流れる酸化オフガスと混合され、希釈器（図示せず）によって希釈される。循環ポンプ４５は、循環系内の燃料オフガスをモータ駆動により燃料電池スタック２０に循環供給する。
【００４８】
電力系５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１、バッテリ５２、トラクションインバータ５３、トラクションモータ５４、及び補機類５５を備えている。燃料電池システム１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１とトラクションインバータ５３とが並列に燃料電池スタック２０に接続するパラレルハイブリッドシステムとして構成されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は、バッテリ５２から供給される直流電圧を昇圧してトラクションインバータ５３に出力する機能と、燃料電池スタック２０が発電した直流電力、又は回生制動によりトラクションモータ５４が回収した回生電力を降圧してバッテリ５２に充電する機能とを有する。ＤＣ／ＤＣコンバータ５１のこれらの機能により、バッテリ５２の充放電が制御される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１による電圧変換制御により、燃料電池スタック２０の運転ポイント（出力電圧、出力電流）が制御される。
【００４９】
バッテリ５２は、余剰電力の貯蔵源、回生制動時の回生エネルギー貯蔵源、燃料電池車両の加速又は減速に伴う負荷変動時のエネルギーバッファとして機能する。バッテリ５２としては、例えば、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、リチウム二次電池等の二次電池が好適である。バッテリ５２には、ＳＯＣ（State of charge）を検出するためのＳＯＣセンサ７３が取り付けられている。
【００５０】
トラクションインバータ５３は、例えば、パルス幅変調方式で駆動されるＰＷＭインバータであり、コントローラ６０からの制御指令に従って、燃料電池スタック２０又はバッテリ５２から出力される直流電圧を三相交流電圧に変換して、トラクションモータ５４の回転トルクを制御する。トラクションモータ５４は、例えば、三相交流モータであり、燃料電池車両の動力源を構成する。
【００５１】
補機類５５は、燃料電池システム１０内の各部に配置されている各モータ（例えば、ポンプ類などの動力源）や、これらのモータを駆動するためのインバータ類、更には各種の車載補機類（例えば、エアコンプレッサ、インジェクタ、冷却水循環ポンプ、ラジエータなど）を総称するものである。
【００５２】
コントローラ６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インタフェースを備えるコンピュータシステムであり、燃料電池システム１０の各部を制御する。例えば、コントローラ６０は、イグニッションスイッチＩＧの状態がＯＮになったことを検知すると、燃料電池システム１０の運転を開始し、アクセルセンサから出力されるアクセル開度信号ＡＣＣや、車速センサから出力される車速信号ＶＶなどを基に、負荷からの要求電力を求める。すなわち、コントローラ６０は、要求電力を検知する要求電力検知手段としての機能を備えている。負荷からの要求電力とは、車両走行電力と補機電力との合計値である。
【００５３】
ここで、補機電力とは、加湿器、エアコンプレッサ、水素ポンプ、冷却水循環ポンプ等の補機で消費される電力のことである。すなわち、本実施形態の燃料電池システム１０においては、燃料電池車両の動力源であるトラクションモータ５４及び上記補機が、燃料電池システム１０から電力の供給を受ける負荷に相当する。
【００５４】
そして、コントローラ６０は、燃料電池スタック２０とバッテリ５２とのそれぞれの出力電力の配分を決定し、燃料電池スタック２０の発電電力ＦＰが目標電力に一致するように、酸化剤ガス供給系３０及び燃料ガス供給系４０を制御するとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１を制御して、燃料電池スタック２０の出力電圧を調整することにより、燃料電池スタック２０の運転ポイント（出力電圧、出力電流）を制御する。更に、コントローラ６０は、アクセル開度に応じた目標トルクが得られるように、例えば、スイッチング指令として、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の各交流電圧指令値をトラクションインバータ５３に出力し、トラクションモータ５４の出力トルク、及び回転数を制御する。
【００５５】
本実施形態の燃料電池システム１０では、上記のように、負荷からの要求電力ＲＰの変化に応じて、燃料電池システム１０から負荷に供給（出力）する電力が変化するように、コントローラ６０による制御が行われる。要求電力ＲＰ、燃料電池スタック２０の発電電力ＦＰ、及び、燃料電池システム１０から実際に負荷に供給されるシステム電力ＳＰの時間変化を、図２及び図３を参照しながら説明する。
【００５６】
図２は、バッテリ５２のＳＯＣが、その目標値である目標蓄電量ＴＳＯＣ（第一蓄電量）である５０％よりも少ない状況において、負荷からの要求電力ＲＰが変化した際の発電電力ＦＰ、及び、システム電力ＳＰの時間変化を示すグラフである。図２では、時刻ｔ１において要求電力ＲＰがＷ０からＷ１に増加した後、時刻ｔ２において要求電力ＲＰがＷ１からＷ０に減少した場合の時間変化を示している。
【００５７】
時刻ｔ１において要求電力ＲＰがＷ０からＷ１に増加すると、コントローラ６０は、燃料電池スタック２０の発電電力ＦＰをＷ１まで直ちに増加させる。すなわち、要求電力ＲＰを全て発電電力ＦＰで賄うように、燃料電池システム１０の電力出力が制御される。このため、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけては、発電電力ＦＰとシステム電力ＳＰとが等しくなっている。
【００５８】
続いて、時刻ｔ２において要求電力ＲＰがＷ１からＷ０に減少すると、コントローラ６０は、燃料電池スタック２０の発電電力ＦＰをＷ０まで減少させる。このとき、Ｗ０まで直ちに減少させるのではなく、発電電力ＦＰの減少を抑制し、減少速度が緩やかになるように制御が行われる。このとき、発電電力ＦＰには余剰分が発生するが、かかる余剰分はバッテリ５２に蓄電される。その結果、燃料電池システム１０から負荷に供給されるシステム電力ＳＰは、Ｗ０まで直ちに減少している。
【００５９】
時刻ｔ２においては、それまでの燃料電池スタック２０の発電電力ＦＰが大きかったため、高分子電解質膜のプロトン導電率が向上しており、燃料電池スタック２０は高い発電効率で発電を行っている状態となっている。高分子電解質膜のプロトン導電率は、その後、燃料電池スタック２０の発電電力ＦＰを減少させても直ちには減少せず、一定の遅れをもって減少することが知られている。すなわち、燃料電池スタック２０の発電電力ＦＰを減少させる際は発電効率が高い。
【００６０】
そこで、本実施形態では上記のように、システム電力ＳＰが減少する時刻ｔ２以降においても、燃料電池スタック２０における発電電力ＦＰを直ちには減少させないことで、高い発電効率で発電を行っている状態を利用している。このときの発電電力ＦＰの余剰分はバッテリ５２に蓄電されるため、バッテリ５２のＳＯＣを目標蓄電量ＴＳＯＣである５０％に近づけることができる。尚、目標蓄電量ＴＳＯＣは５０％に限られるものではなく、バッテリ５２の種類や構成などに応じて適宜設定されるものである。一般的には、４０％から８０％の範囲で設定される。
【００６１】
一方、時刻ｔ１においては、それまでの燃料電池スタック２０の発電電力ＦＰが小さかったため、高分子電解質膜のプロトン導電率が低下しており、燃料電池スタック２０は低い発電効率で発電を行っている状態となっている。高分子電解質膜のプロトン導電率は、その後、燃料電池スタック２０の発電電力ＦＰを増加させても直ちには増加せず、一定の遅れをもって増加することが知られている。すなわち、燃料電池スタック２０の発電電力ＦＰを増加させる際は発電効率が低い。
【００６２】
このため、時刻ｔ１以降においては燃料電池スタック２０の発電電力ＦＰを直ちには増加させず、不足分をバッテリ５２からの放電によって補う方が、燃料電池スタック２０の発電効率の観点からは望ましい。しかしその場合、バッテリ５２のＳＯＣが更に減少することとなる。ＳＯＣが目標蓄電量ＴＳＯＣである５０％よりも少ない状況から更に減少すると、バッテリ５２への負担が大きくなり、バッテリ５２が短期間で劣化してしまう。そこで、本実施形態では図２のように、バッテリ５２のＳＯＣが目標蓄電量ＴＳＯＣ（第一蓄電量）である５０％よりも少ない状況では、時刻ｔ１において発電電力ＦＰを直ちに増加させている。すなわち、バッテリ５２のＳＯＣの変動と、燃料電池スタック２０の発電効率をいずれも考慮しながら、燃料電池スタック２０の発電電力ＦＰを制御している。
【００６３】
図３は、バッテリ５２のＳＯＣが目標蓄電量ＴＳＯＣ（第一蓄電量）である５０％よりも多い状況において、負荷からの要求電力ＲＰが変化した際の発電電力ＦＰ、及び、システム電力ＳＰの時間変化を示すグラフである。図３では、時刻ｔ３において要求電力ＲＰがＷ０からＷ１に増加した後、時刻ｔ４において要求電力ＲＰがＷ１からＷ０に減少した場合の時間変化を示している。
【００６４】
図２の場合と異なり、時刻ｔ３において要求電力ＲＰがＷ０からＷ１に増加すると、コントローラ６０は、燃料電池スタック２０の発電電力ＦＰをＷ１まで直ちに増加させず、発電電力ＦＰの増加を抑制し、増加速度が緩やかになるように制御する。このとき、発電電力ＦＰだけでは要求電力ＲＰに満たないが、かかる不足分はバッテリ５２からの放電によって補われる。その結果、燃料電池システム１０から負荷に供給されるシステム電力ＳＰは、Ｗ１まで直ちに増加している。
【００６５】
時刻ｔ３においては、それまでの燃料電池スタック２０の発電電力ＦＰが小さかったため、高分子電解質膜のプロトン導電率が低下しており、燃料電池スタック２０は低い発電効率で発電を行っている状態となっている。高分子電解質膜のプロトン導電率は、その後、燃料電池スタック２０の発電電力ＦＰを増加させても直ちには増加せず、一定の遅れをもって増加することが知られている。すなわち、燃料電池スタック２０の発電電力ＦＰを増加させる際は発電効率が低い。
【００６６】
そこで、本実施形態では上記のように、システム電力ＳＰが増加する時刻ｔ３以降においても、燃料電池スタック２０における発電電力ＦＰを直ちには増加させないことで、発電効率が低い状態における発電を抑制している。このときの発電電力ＦＰの不足分はバッテリ５２の放電によって補われるため、バッテリ５２のＳＯＣが減少し、ＳＯＣを目標蓄電量ＴＳＯＣである５０％に近づけることができる。
【００６７】
一方、時刻ｔ４において要求電力ＲＰがＷ１からＷ０に減少すると、コントローラ６０は、燃料電池スタック２０の発電電力ＦＰをＷ０まで直ちに減少させる。すなわち、発電電力ＦＰの余剰分が発生しないように、燃料電池システム１０の電力出力が制御される。
【００６８】
時刻ｔ４においては、それまでの燃料電池スタック２０の発電電力ＦＰが大きかったため、高分子電解質膜のプロトン導電率が向上しており、燃料電池スタック２０は高い発電効率で発電を行っている状態となっている。高分子電解質膜のプロトン導電率は、その後、燃料電池スタック２０の発電電力ＦＰを減少させても直ちには減少せず、一定の遅れをもって減少することが知られている。すなわち、燃料電池スタック２０の発電電力ＦＰを減少させる際は発電効率が高い。
【００６９】
このため、時刻ｔ４以降においては燃料電池スタック２０の発電電力ＦＰを直ちには減少させず、余剰分をバッテリ５２に蓄電する方が、燃料電池スタック２０の発電効率の観点からは望ましい。しかしその場合、バッテリ５２のＳＯＣが更に増加することとなる。ＳＯＣが目標蓄電量ＴＳＯＣである５０％よりも多い状況から更に増加すると、バッテリ５２への負担が大きくなり、バッテリ５２が短期間で劣化してしまう。そこで、本実施形態では図３のように、バッテリ５２のＳＯＣが目標蓄電量ＴＳＯＣ（第一蓄電量）である５０％よりも多い状況では、時刻ｔ４において発電電力ＦＰを直ちに減少させている。すなわち、バッテリ５２のＳＯＣの変動と、燃料電池スタック２０の発電効率をいずれも考慮しながら、燃料電池スタック２０の発電電力ＦＰを制御している。
【００７０】
以上において説明したように、本実施形態に係る燃料電池システム１０では、負荷からの要求電力ＲＰの増加時においては燃料電池スタック２０からの発電電力ＦＰの増加を抑制する一方、要求電力ＲＰの減少時においては燃料電池スタック２０からの発電電力ＦＰの減少を抑制する。これにより、燃料電池システム１０の運転効率を向上させている。一方、本実施形態に係る燃料電池システム１０では、負荷からの要求電力ＲＰの増加時における発電電力ＦＰの増加の抑制、及び、要求電力ＲＰの減少時における発電電力ＦＰの減少の抑制を、常に行うのではなく、バッテリ５２のＳＯＣに基づいて行う。発電電力ＦＰの変化に伴ってバッテリ５２のＳＯＣが目標蓄電量ＴＳＯＣである５０％に近づくように制御するため、上記制御は、ＳＯＣの変動幅を抑制する蓄電量調整制御を構成している。
【００７１】
本実施形態では、上記蓄電量調整制御によってＳＯＣの変動幅が抑制することによって、バッテリ５２への負担を低減し、バッテリ５２の劣化を抑制している。また、ＳＯＣの変動幅を抑制することによって、バッテリ５２の容量が小さくて済み、バッテリ５２を小型化することができるという利点もある。
【００７２】
更に、上記蓄電量調整制御によって、バッテリ５２のＳＯＣが０％又は１００％に到達してしまうことが抑制される。このため、上記のような発電電力ＦＰの増加を抑制する制御、及び、発電電力ＦＰの減少を抑制する制御が、常に実行可能な状態となっている。
【００７３】
続いて、図４、図５、及び図６を参照しながら、以上に説明した蓄電量調整制御の具体的な内容について、更に詳しく説明する。図４は、コントローラ６０が行う内容を示す制御ブロック図であって、要求電力ＲＰ及びＳＯＣに基づいて発電電力ＦＰを制御する処理を示している。
【００７４】
コントローラ６０は、図４に示したように、要求電力ＲＰ、バッテリ５２のＳＯＣ、ＳＯＣの目標値である目標蓄電量ＴＳＯＣに基づいて、発電電力ＦＰの制御指令値である発電電力指令値ＳＦＰを決定する。コントローラ６０は、発電電力ＦＰが発電電力指令値ＳＦＰに一致するように、燃料ガスの流量やＤＣ／ＤＣコンバータ５１等の制御を行う。
【００７５】
図４において制御ブロックＣＴ１は、要求電力ＲＰとＳＯＣとの入力を受け、発電電力ＦＰをどのように変化させるのかを決定するものである。制御ブロックＣＴ１は、発電電力指令値ＳＦＰの仮値として、仮指令値ＳＦＰ０を出力する。制御ブロックＣＴ１の具体的な処理については、後に説明する。
【００７６】
バッテリ５２のＳＯＣには、その目標値として目標蓄電量ＴＳＯＣ（第一蓄電量）が設定されている。コントローラ６０はＳＯＣと目標蓄電量ＴＳＯＣとの偏差を算出し（符号ＳＭ２）、ＰＩＤ制御ブロックＰ１に入力する。ＰＩＤ制御ブロックＰ１は、上記偏差を０にするために、発電電力指令値ＳＦＰに対して必要な加算分を通常のＰＩＤにて算出する制御ブロックである。
【００７７】
例えば、目標蓄電量ＴＳＯＣよりもＳＯＣが下回っている場合、ＰＩＤ制御ブロックＰ１ではこの不足分を補うために必要な発電電力指令値ＳＦＰへの加算分が算出され、コントローラ６０は、かかる加算分を仮指令値ＳＦＰ０に加算する（符号ＳＭ１）。その結果、発電電力指令値ＳＦＰがその分増加し、発電電力ＦＰもそれに伴い増加するため、増加した電力によってＳＯＣの不足分が補われ、ＳＯＣは目標蓄電量ＴＳＯＣに近づくこととなる。尚、ＰＩＤ制御ブロックＰ１の内部処理は積分項（Ｉ）を含むため、ＳＯＣと目標蓄電量ＴＳＯＣとの間に定常的な偏差が生じることが抑制されている。
【００７８】
すなわち、コントローラ６０は、ＳＯＣが目標蓄電量ＴＳＯＣに収束するように、ＳＯＣと目標蓄電量ＴＳＯＣとの偏差をフィードバックしながら発電電力ＦＰを制御している。これにより、負荷からの要求電力ＲＰの変動が少ない状況においてもバッテリ５２のＳＯＣが目標蓄電量ＴＳＯＣに収束するように制御し、ＳＯＣの変動幅を更に抑制している。
【００７９】
続いて図５を参照しながら、制御ブロックＣＴ１の具体的な処理について説明する。図５は、コントローラ６０が行う内容を示す制御ブロック図であって、図４に示した制御ブロックＣＴ１の内部で行われる具体的な処理を示している。先に述べたように、制御ブロックＣＴ１は、要求電力ＲＰとＳＯＣとの入力を受け、発電電力ＦＰをどのように変化させるのかを決定する制御ブロックである。コントローラ６０は、制御ブロックＣＴ１が出力した仮指令値ＳＦＰ０に対し、ＰＩＤ制御ブロックＰ１が算出した加算分を加えることにより、発電電力指令値ＳＦＰを算出する。
【００８０】
制御ブロックＣＴ１における基本的な処理は、入力された要求電力ＲＰと現在の仮指令値ＳＦＰ０との偏差を算出し（符号ＳＭ３）、これにゲイン（ゲインＰＧ又はゲインＭＧ）を掛けて、出力すべき仮指令値ＳＦＰ０を算出するというものである。ただし、サチュレータＰＳＴ、ＭＳＴを備えることよって、要求電力ＲＰと仮指令値ＳＦＰ０との偏差がプラスの時とマイナスの時とで、それぞれ異なるゲイン（それぞれ、ゲインＰＧ、ゲインＭＧ）を掛ける点が特徴的である。
【００８１】
サチュレータＰＳＴは、上記偏差がプラスの時、すなわち、要求電力ＲＰが仮指令値ＳＦＰ０よりも大きいときのみ信号を通過させ、それ以外の時は０を出力する制御ブロックである。また、サチュレータＭＳＴは、上記偏差がマイナスの時、すなわち、要求電力ＲＰが仮指令値ＳＦＰ０よりも小さいときのみ信号を通過させ、それ以外の時は０を出力する制御ブロックである。このため、要求電力ＲＰが仮指令値ＳＦＰ０よりも大きいときは、両者の偏差に対してゲインＰＧが掛けられ、要求電力ＲＰが仮指令値ＳＦＰ０よりも小さいときは、両者の偏差に対してゲインＭＧが掛けられる。
【００８２】
ここで、ゲインＰＧ及びゲインＭＧは、いずれも固定値ではなく、バッテリ５２のＳＯＣによりその値が変更される。具体的には、図６に示したゲインマップを参照しながら、その値が決定されるものである。
【００８３】
図６は、ＳＯＣとゲインＰＧとの関係を規定したゲインマップＰＧＭと、ＳＯＣとゲインＭＧとの関係を規定したゲインマップＭＧＭとを表す図である。図６に示したように、ゲインマップＰＧＭは、ＳＯＣが目標蓄電量ＴＳＯＣである５０％以下の時は、その値が一定のＧ０となっている。一方、ＳＯＣが目標蓄電量ＴＳＯＣである５０％を超えると、ＳＯＣが高くなるに伴って、その値が徐々に減少するように設定されている。
【００８４】
一方、ゲインマップＭＧＭは、ＳＯＣが目標蓄電量ＴＳＯＣである５０％以上の時は、その値が一定のＧ０となっている。一方、ＳＯＣが目標蓄電量ＴＳＯＣである５０％を下回ると、ＳＯＣが低くなるに伴って、その値が徐々に減少するように設定されている。
【００８５】
本実施形態に係る燃料電池システム１０においては、コントローラ６０においてゲインマップＰＧＭ及びゲインマップＭＧＭが上記のように設定されている結果、既に説明した蓄電量調整制御が行われ、要求電力ＲＰの変化に応じた発電電力ＦＰの変化が図２及び図３に示したようなものとなっている。
【００８６】
すなわち、要求電力ＲＰが上昇すると、要求電力ＲＰと仮指令値ＳＦＰ０との偏差がプラスになる。このとき、当該偏差に対して掛けられるゲインＰＧは、ＳＯＣが目標蓄電量ＴＳＯＣよりも小さい場合には高い値（Ｇ０）となるため、仮指令値ＳＦＰ０は直ちに増加することとなる。その結果、発電電力ＦＰは直ちに増加する（図２の時刻ｔ１から時刻ｔ２）。一方、ゲインＰＧは、ＳＯＣが目標蓄電量ＴＳＯＣよりも大きい場合には、ＳＯＣが高い程その値が減少するため、仮指令値ＳＦＰ０の増加が抑制される。その結果、発電電力ＦＰの増加が抑制され、発電電力ＦＰの増加速度は緩やかになる（図３の時刻ｔ３から時刻ｔ４）。
【００８７】
また、要求電力ＲＰが減少すると、要求電力ＲＰと仮指令値ＳＦＰ０との偏差がマイナスになる。このとき、当該偏差に対して掛けられるゲインＭＧは、ＳＯＣが目標蓄電量ＴＳＯＣよりも大きい場合には高い値（Ｇ０）となるため、仮指令値ＳＦＰ０は直ちに減少することとなる。その結果、発電電力ＦＰは直ちに減少する（図３の時刻ｔ４以降）。一方、ゲインＭＧは、ＳＯＣが目標蓄電量ＴＳＯＣよりも小さい場合には、ＳＯＣが低い程その値が減少するため、仮指令値ＳＦＰ０の減少が抑制される。その結果、発電電力ＦＰの減少が抑制され、発電電力ＦＰの減少速度は緩やかになる（図２の時刻ｔ２以降）。
【００８８】
このように、本実施形態では、ＳＯＣに応じてゲインが変化するように設定されたゲインマップＰＧＭ、ＭＧＭを有することにより、図２及び図３に示したような蓄電量調整制御を実現している。
【００８９】
ゲインマップＰＧＭによれば、バッテリ５２のＳＯＣと目標蓄電量ＴＳＯＣとの差が大きいほど（ＳＯＣが大きいほど）、要求電力ＲＰが増加した際における発電電力ＦＰの増加の抑制量が大きくなるように制御するため、要求電力ＲＰに対する不足分を補うためにバッテリ５２から放電される電力が大きくなる。このため、ＳＯＣの減少量が大きくなり、ＳＯＣを目標蓄電量ＴＳＯＣにより近づけることができる。
【００９０】
また、ゲインマップＭＧＭによれば、目標蓄電量ＴＳＯＣとバッテリ５２のＳＯＣとの差が大きいほど（ＳＯＣが小さいほど）、要求電力ＲＰが減少した際における発電電力ＦＰの減少の抑制量が大きくなるように制御するため、バッテリ５２に蓄電される余剰電力が大きくなる。このため、ＳＯＣの増加量が大きくなり、ＳＯＣを目標蓄電量ＴＳＯＣにより近づけることができる。
【００９１】
再び図５に戻って説明を続けると、制御ブロックＣＴ１では、要求電力ＲＰと仮指令値ＳＦＰ０との偏差に対してゲイン（ＰＧ又はＭＧ）を掛けた後、積分処理（符号ＩＴＧ）を行うことによって仮指令値ＳＦＰ０を算出している。積分処理を行うことにより、仮指令値ＳＦＰ０が急激に変動することが抑制される。その結果、発電電力ＦＰの変動も抑制されるため、上記積分処理は、発電電力ＦＰの変動を抑制する平準化処理に該当する。
【００９２】
平準化処理によって発電電力ＦＰの変動が抑制され、スタック電圧Ｖｃの変動が抑制される。すなわち、本実施形態に係る燃料電池システム１０においては、上記蓄電量調整制御によってバッテリ５２の劣化を抑制しながら、燃料電池スタック２０の発電性能の劣化も抑制している。
【００９３】
尚、平準化処理の方法は上記のような積分処理に限られず、種々の方法を採用することができる。例えば、要求電力ＲＰを直接制御ブロックＣＴ１に入力するのではなく、移動平均処理を行ってから制御ブロックＣＴ１に入力してもよい。
【００９４】
続いて、ＳＯＣが低下し、バッテリ５２の出力性能が低下した場合において行われる燃料電池システム１０の制御について説明する。バッテリ５２のＳＯＣが低下している状況においては、バッテリ５２の放電によって負荷に供給することのできる電力が少ない。このため、これまでに説明した蓄電量調整制御を適切に行うことができず、燃料電池システム１０からの電力出力（システム電力ＳＰ）が低下してしまう可能性がある。また、発電電力ＦＰの変動を抑制する平準化処理を行う場合においても、平準化した発電電力ＦＰと要求電力ＲＰとの差をバッテリ５２の放電によって補うことができず、平準化処理を適切に行うことができない可能性がある。
【００９５】
このため、本実施形態に係る燃料電池システム１０は、蓄電量調整制御及び平準化処理の実行及び停止を切り換えるスイッチＳＷ１を備えている。図７は、燃料電池システム１０において行われる制御を示す制御ブロック図である。図７で明らかなように、スイッチＳＷ１がＯＮの状態では、コントローラ６０が行う制御は図４及び図５の制御ブロック図で示されたものと同じとなり、既に説明したような蓄電量調整制御及び平準化処理がいずれも実行される。
【００９６】
一方、図７においてスイッチＳＷ１がＯＦＦの状態では、蓄電量調整制御及び平準化処理がいずれも実行されない。この場合、発電電力指令値ＳＦＰは、要求電力ＲＰとＰＩＤ制御ブロックＰ１の出力値とを加算（符号ＳＭ６）したものとなる。このため、燃料電池スタック２０の発電効率の低下、及び、スタック電圧Ｖｃの変動をいずれも抑制せず、バッテリ５２のＳＯＣの回復が優先された状態となる。
【００９７】
図７に示したスイッチＳＷ１の切り替えについて、図８を参照しながら説明する。図８は、コントローラ６０が行う制御を示すフローチャートであって、コントローラ６０がＳＯＣに基づいてスイッチＳＷ１を切り換える制御の内容を示している。図８に示した一連の処理は、燃料電池システム１０の運転中において、所定時間が経過するごとにコントローラ６０によって繰り返し実行されるものである。
【００９８】
まず、ステップＳ０１では、バッテリ５２のＳＯＣが低下しているかどうかが判断される。具体的には、目標蓄電量ＴＳＯＣ（本実施形態では５０％）よりもさらに低い値である下限蓄電量ＬＳＯＣ（例えば２０％）をコントローラ６０が記憶しており、ＳＯＣがこの下限蓄電量ＬＳＯＣ以上であるかどうかが判断される。
【００９９】
ＳＯＣが下限蓄電量ＬＳＯＣ以上である場合、コントローラ６０は、蓄電量調整制御及び平準化処理を実行可能と判断し、スイッチＳＷ１をＯＮに切り替える（ステップＳ０２）。一方、ＳＯＣが下限蓄電量ＬＳＯＣを下回っている場合、コントローラ６０は、蓄電量調整制御及び平準化処理を実行不可能と判断し、スイッチＳＷ１をＯＦＦに切り替える（ステップＳ０３）。
【０１００】
図１０に示した制御は、燃料電池システム１０の運転中において常に繰り返し実行されているため、ＳＯＣが下限蓄電量ＬＳＯＣ以上となれば、その時点でスイッチＳＷ１はＯＮに切り替えられる。また、ＳＯＣが下限蓄電量ＬＳＯＣを下回れば、その時点でスイッチＳＷ１はＯＦＦに切り替えられる。
【０１０１】
以上のような制御が行われる結果、本実施形態に係る燃料電池システム１０においては、コントローラ６０は、ＳＯＣが目標蓄電量ＴＳＯＣよりも少ない所定の下限蓄電量ＬＳＯＣ（第二蓄電量）を下回っている場合には、蓄電量調整制御を行わない。これにより、蓄電装置の蓄電量が低下している状況においては蓄電量調整制御及び平準化処理をいずれも行わず、発電電力ＦＰによって燃料電池システム１０からの出力を維持することができる。
【０１０２】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１０３】
１０：燃料電池システム
２０：燃料電池スタック
３０：酸化剤ガス供給系
３１：フィルタ
３２：エアコンプレッサ
３３：酸化剤ガス通路
３４：酸化オフガス通路
３５：加湿器
４０：燃料ガス供給系
４１：燃料ガス供給源
４２：インジェクタ
４３：燃料ガス通路
４４：循環通路
４５：循環ポンプ
４６：排気排水通路
５０：電力系
５１：ＤＣ／ＤＣコンバータ
５２：バッテリ
５３：トラクションインバータ
５４：トラクションモータ
５５：補機類
６０：コントローラ
７１：電圧センサ
７２：電流センサ
７３：ＳＯＣセンサ
７４：圧力センサ
Ａ２：遮断弁
Ａ３：背圧調整弁
ＡＣＣ：アクセル開度信号
ＶＶ：車速信号
ＦＰ：発電電力
Ｈ１：遮断弁
Ｈ２：レギュレータ
Ｈ３：遮断弁
Ｈ４：遮断弁
Ｈ５：排気排水弁
ＩＧ：イグニッションスイッチ
ＰＧ，ＭＧ：ゲイン
ＰＧＭ，ＭＧＭ：ゲインマップ
ＰＳＴ，ＭＳＴ：サチュレータ
ＲＰ：要求電力
ＳＰ：システム電力
ＳＦＰ：発電電力指令値
ＳＦＰ０：仮指令値
ＳＷ１：スイッチ
ＴＳＯＣ：目標蓄電量
ＬＳＯＣ：下限蓄電量
Ｖｃ：スタック電圧
【図１】
0005765260.tif 000002
【図２】
0005765260.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005765260.tif 000005
【図５】
0005765260.tif 000006
【図６】
0005765260.tif 000007
【図７】
0005765260.tif 000008
【図８】
0005765260.tif 000009