本發(fā)明涉及具有接受陽極氣體以及陰極氣體的供給而發(fā)電的燃料電池的車輛用的燃料電池系統(tǒng)以及燃料電池系統(tǒng)的控制方法。

背景技術：

在車輛用的燃料電池系統(tǒng)中，執(zhí)行根據車輛的行駛狀態(tài)將燃料電池系統(tǒng)怠速停止(idlestop)的怠速停止控制。在怠速停止時，由于從燃料電池的電流的取出被停止，所以可以提高燃料電池系統(tǒng)中的耗電效率。

在特開2007－73278號公報中公開了通過在怠速停止時關閉陰極調壓閥，防止被配置在陰極排出通路的稀釋裝置內的陽極氣體(氫氣)反向流過陰極側的燃料電池系統(tǒng)。

技術實現(xiàn)要素：

在燃料電池系統(tǒng)中，考慮從怠速停止至通常發(fā)電狀態(tài)的順暢的恢復，優(yōu)選怠速停止中的燃料電池的電壓處于規(guī)定電壓范圍內。在怠速停止中，陰極壓縮機進行的陰極氣體的供給被停止，在燃料電池內殘留的陰極氣體由于與透過到陰極側來的陽極氣體反應而被消耗，燃料電池的電壓緩慢地降低。特別是，在上述的燃料電池系統(tǒng)中，存在由于在怠速停止時陰極調壓閥關閉，所以陰極氣體容易不足的問題。

本發(fā)明的目的是，提供能夠抑制怠速停止中的陰極氣體不足的燃料電池系統(tǒng)以及燃料電池系統(tǒng)的控制方法。

按照本發(fā)明的一個方式，提供具有接受陽極氣體以及陰極氣體的供給而發(fā)電的燃料電池的車輛用的燃料電池系統(tǒng)。燃料電池系統(tǒng)包括：怠速停止執(zhí)行單元，根據車輛行駛狀態(tài)使該燃料電池系統(tǒng)怠速停止；壓縮機控制單元，在怠速停止時對陰極壓縮機進行停止控制；以及外部氣體導入控制單元，在怠速停止時抑制外部氣體對燃料電池的導入。外部氣體導入控制單元根據怠速停止中的燃料電池的電壓解除外部氣體導入的抑制。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的第1實施方式的燃料電池系統(tǒng)的概略結構圖。

圖2是對怠速停止中的燃料電池堆(stack)的電壓控制進行說明的圖。

圖3是表示第1實施方式的燃料電池系統(tǒng)的控制器執(zhí)行的怠速停止時陰極供給控制的流程圖。

圖4是說明將陰極調壓閥開閥而進行外部氣體導入的情況下的怠速停止陰極控制的定時圖。

圖5是說明驅動陰極壓縮機而強制地進行外部氣體導入的情況下的怠速停止陰極控制的定時圖。

圖6是表示第2實施方式的燃料電池系統(tǒng)的控制器執(zhí)行的怠速停止時陰極供給控制的流程圖。

圖7是說明第2實施方式下的怠速停止時陰極供給控制的定時圖。

圖8a是表示燃料電池系統(tǒng)的一個變形例的圖。

圖8b是表示燃料電池系統(tǒng)的一個變形例的圖。

圖8c是表示燃料電池系統(tǒng)的一個變形例的圖。

圖8d是表示燃料電池系統(tǒng)的一個變形例的圖。

圖9是本發(fā)明的第3實施方式的燃料電池系統(tǒng)的概略結構圖。

圖10是表示第3實施方式的燃料電池系統(tǒng)的控制器執(zhí)行的怠速停止時陰極供給控制的流程圖。

圖11是表示第3實施方式的變形例的燃料電池系統(tǒng)的控制器執(zhí)行的怠速停止時陰極供給控制的流程圖。

具體實施方式

以下，參照附圖等，說明本發(fā)明的各實施方式。

＜第1實施方式＞

參照圖1，說明本發(fā)明的第1實施方式的燃料電池系統(tǒng)100。

圖1所示的燃料電池系統(tǒng)100是被安裝在燃料電池車輛等移動體上的燃料電池系統(tǒng)。燃料電池系統(tǒng)100包括：燃料電池堆1；陰極氣體給排裝置2；陽極氣體給排裝置3；電力系統(tǒng)4；以及控制器50。

燃料電池堆1是將燃料電池(單個單元)層積多個而構成的電池。燃料電池堆1接受陽極氣體以及陰極氣體的供給，發(fā)電車輛的行駛所需要的電力。

陰極氣體給排裝置2對燃料電池堆1供給陰極氣體(空氣)，同時將從燃料電池堆1排出的陰極廢氣排出到外部。陰極氣體給排裝置2包括：陰極氣體供給通路21；陰極氣體排出通路22；陰極壓縮機23；陰極壓力傳感器24；以及陰極調壓閥25。

陰極氣體供給通路21是對燃料電池堆1供給的陰極氣體流過的通路。陰極氣體供給通路21的一端形成作為開口端，陰極氣體供給通路21的另一端與燃料電池堆1的陰極氣體入口部連接。陰極氣體供給通路21的前端開口面臨車輛前方來形成，成為容易取入外部氣體的結構。

陰極氣體排出通路22是從燃料電池堆1排出的陰極廢氣流過的通路。陰極氣體排出通路22的一端連接到燃料電池堆1的陰極氣體出口部，另一端形成作為開口端。陰極廢氣是包含陰極氣體和由于電極反應生成的水蒸氣等的混合氣體。

陰極壓縮機23被設置在陰極氣體供給通路21的前端部分。陰極壓縮機23取入作為陰極氣體的空氣，對燃料電池堆1供給陰極氣體。陰極壓縮機23構成為即使在停止了驅動的狀態(tài)下，陰極氣體也可以通過壓縮機內。陰極壓縮機23的動作由如后所述的控制器50控制。

陰極壓力傳感器24被設置在燃料電池堆1的陰極氣體入口部近旁的陰極氣體供給通路21上。陰極壓力傳感器24檢測被提供給燃料電池堆1的陰極氣體的壓力。由陰極壓力傳感器24檢測出的陰極氣體壓力，代表包含燃料電池堆1的陰極氣體流路等的陰極系統(tǒng)整體的壓力。

陰極調壓閥25被設置在陰極氣體排出通路22上。陰極調壓閥25通過控制器50進行開閉控制，調整對燃料電池堆1供給的陰極氣體的壓力。

接著，說明陽極氣體給排裝置3。陽極氣體給排裝置3對燃料電池堆1供給陽極氣體(氫氣)，同時將從燃料電池堆1排出的陽極廢氣排出到陰極氣體排出通路22。

陽極氣體給排裝置3包括：陽極氣體供給通路31；陽極氣體排出通路32；高壓罐33；陽極調壓閥34；陽極壓力傳感器35；以及清洗閥36。

高壓罐33是將對燃料電池堆1供給的陽極氣體保持為高壓狀態(tài)來儲藏的容器。

陽極氣體供給通路31是將從高壓罐33排出的陽極氣體提供給燃料電池堆1的通路。陽極氣體供給通路31的一端連接到高壓罐33，另一端連接到燃料電池堆1的陽極氣體入口部。

陽極調壓閥34被設置在比高壓罐33更下游的陽極氣體供給通路31上。陽極調壓閥34通過控制器50進行開閉控制，調整對燃料電池堆1供給的陽極氣體的壓力。

陽極壓力傳感器35被設置在燃料電池堆1的陽極氣體入口部近旁的陽極氣體供給通路31上。陽極壓力傳感器35檢測對燃料電池堆1供給的陽極氣體的壓力。由陽極壓力傳感器35檢測出的陽極氣體壓力代表包含燃料電池堆1的陽極氣體流路等的陽極系統(tǒng)整體的壓力。

陽極氣體排出通路32是流過從燃料電池堆1排出的陽極廢氣的通路。陽極氣體排出通路32的一端連接到燃料電池堆1的陽極氣體出口部，另一端連接到比陰極調壓閥25更下游的陰極氣體排出通路22。

清洗閥36被設置在陽極氣體排出通路32上。清洗閥36通過控制器50進行開閉控制，控制從陽極氣體排出通路32排出到陰極氣體排出通路22的陽極廢氣的清洗流量。

在清洗閥36被打開執(zhí)行清洗控制時，陽極廢氣通過陽極氣體排出通路32以及陰極氣體排出通路22被排出到外部。此時，陽極廢氣在陰極氣體排出通路22內與陰極廢氣混合。這樣，通過使陽極廢氣和陰極廢氣混合后排出到外部，混合氣體中的氫濃度被設定為排出容許濃度以下的值。

電力系統(tǒng)4包括：行駛電動機41；逆變器42；電池43；dc/dc轉換器44；電流傳感器45；以及電壓傳感器46。

行駛電動機41是三相交流同步電動機，是用于驅動車輛的車輪的驅動源。行駛電動機41具有作為從燃料電池堆1以及電池43接受電力的供給而旋轉驅動的電動機的功能、以及作為通過由外力旋轉驅動而發(fā)電的發(fā)電機的功能。

逆變器42由igbt等多個半導體開關構成。逆變器42的半導體開關由控制器50進行切換控制，由此直流電流被變換為交流電流，或者交流電流被變換為直流電流。在使行駛電動機41具有作為電動機的功能的情況下，逆變器42將燃料電池堆1的輸出電流和電池43的輸出電流的合成電流變換為三相交流電流，提供給行駛電動機41。相對于此，在使行駛電動機41具有作為發(fā)電機的功能的情況下，逆變器42將行駛電動機41的再生交流電流變換為直流電流，提供給電池43。

電池43被構成為充電燃料電池堆1的輸出電力的剩余部分以及行駛電動機41的再生電力。對電池43充電的電力，根據需要被提供給陰極壓縮機23等的輔助設備類或行駛電動機41。

dc/dc轉換器44是使燃料電池堆1的輸出電壓升壓降壓的雙方向性的電壓變換機。通過由dc/dc轉換器44控制燃料電池堆1的輸出電壓，調整燃料電池堆1的輸出電流等。

電流傳感器45檢測從燃料電池堆1取出的輸出電流。電壓傳感器46檢測燃料電池堆1的輸出電壓，即燃料電池堆1的端子間電壓。

控制器50由具有中央運算裝置(cpu)、只讀存儲器(rom)、隨機接入存儲器(ram)以及入輸出接口(i/o接口)的微計算機構成。

在控制器50中，除了輸入來自陰極壓力傳感器24和陽極壓力傳感器35、電流傳感器45、電壓傳感器46的信號之外，還輸入來自檢測油門踏板的踏入量的油門行程傳感器51和檢測車輛行駛速度的車速傳感器52等檢測車輛運轉狀態(tài)的傳感器的信號。

控制器50根據車輛行駛狀態(tài)以及燃料電池系統(tǒng)100的運轉狀態(tài)，計算燃料電池堆1的目標輸出電力?？刂破?0根據行駛電動機41的要求電力和輔助設備類的要求電力、電池43的充放電要求等，計算目標輸出電力?？刂破?0根據目標輸出電力，參照預先確定的燃料電池堆1的電流電壓特性，計算燃料電池堆1的目標輸出電流。然后，控制器50使用dc/dc轉換器44控制燃料電池堆1的電壓，使得燃料電池堆1的輸出電流成為目標輸出電流。

而且，在例如低負載行駛時那樣對燃料電池堆1的要求電力低的情況下，控制器50執(zhí)行暫時停止燃料電池堆1中的發(fā)電，僅以電池43的電力驅動行駛電動機41和輔助設備類等的、所謂怠速停止控制。在怠速停止中，在由于加速要求等要求電力增大、或者電池43的充電量低于了規(guī)定的閾值時，控制器50結束怠速停止，再次開始燃料電池堆1中的發(fā)電。

參照圖2，說明怠速停止中的燃料電池堆1的電壓控制。

在怠速停止中，陰極壓縮機23的驅動基本上被停止，燃料電池堆1內殘留的陰極氣體由于與透過到陰極側的陽極氣體(氫氣)反應而被消耗。由此，燃料電池堆1的電壓緩慢地降低。怠速停止繼續(xù)時間延長，燃料電池堆1的電壓過度降低時，在從怠速停止恢復后，為了燃料電池堆1的電壓恢復至要求電壓值而花費時間，對于加速要求等的響應延遲加大。

因此，如圖2所示，在進行怠速停止的燃料電池系統(tǒng)100中進行管理，使得怠速停止中的燃料電池堆1的電壓成為預先設定的下限值vl和上限值vh的范圍內。而且，上限值vh被設定為能夠避免高電位劣化的值。

如圖2所示，燃料電池系統(tǒng)100構成為，在怠速停止中燃料電池堆1的電壓低至了下限值vl的情況下，對燃料電池堆1供給陰極氣體，直至該電壓成為上限值vh。燃料電池系統(tǒng)100怠速停止中的陰極氣體供給控制方面具有特征，利用環(huán)境風或行駛風等執(zhí)行陰極氣體的供給。

接著，參照圖3，說明控制器50執(zhí)行的怠速停止時陰極供給控制。圖3是表示控制器50執(zhí)行的怠速停止時陰極供給控制的流程圖。怠速停止時陰極供給控制在燃料電池系統(tǒng)100的怠速停止中被反復執(zhí)行。

在s101中，控制器50判定燃料電池系統(tǒng)100中是否在執(zhí)行怠速停止控制中。例如，控制器50參照與怠速停止控制有關的曲線，根據曲線判定怠速停止控制是否在執(zhí)行中。

怠速停止控制例如在低負載行駛時那樣對燃料電池堆1的要求電力低的情況下被執(zhí)行。即，在對于燃料電池堆1的要求負載為基準值以下、陽極氣體壓力以及陰極氣體壓力在規(guī)定壓力范圍內、且冷卻燃料電池堆1的冷卻水的溫度為規(guī)定溫度范圍內的情況下，控制器50判定為怠速停止條件已成立，執(zhí)行怠速停止控制。而且，在有來自駕駛員的加速要求等的情況下，控制器50中止怠速停止時陰極供給控制等的執(zhí)行，從怠速停止控制恢復，再次開始通常發(fā)電控制。

在s101中判定為不在怠速停止執(zhí)行中的情況下，控制器50結束怠速停止時陰極供給控制。相對于此，在s101中判定為在怠速停止執(zhí)行中的情況下，控制器50執(zhí)行s102的處理。

在s102中，控制器50停止陰極壓縮機23的驅動。之后，在s103中，控制器50進行控制，使得陰極調壓閥25為全閉狀態(tài)。這樣，通過關閉陰極調壓閥25，可以防止在陰極壓縮機23的停止中，行駛風等外部氣體被不必要地提供給燃料電池堆1。而且，在怠速停止中，清洗閥36被關閉，陽極調壓閥34進行開度控制，使得陽極氣體壓力成為規(guī)定壓力。

在s104中，控制器50判定怠速停止中的燃料電池堆1的電壓v1是否為下限值vl以下。燃料電池堆1的電壓v1根據電壓傳感器46的檢測信號進行計算。而且，燃料電池堆1的電壓v1是燃料電池堆1的端子間電壓，但是也可以是根據構成燃料電池堆1的各單個單元的電壓算出的電壓平均值等。

燃料電池堆1的電壓v1大于下限值vl的情況下，控制器50反復執(zhí)行s102～s104的處理，直至燃料電池堆1內的陰極氣體被消耗，電壓v1達到下限值vl。

相對于此，在燃料電池堆1的電壓v1為下限值vl以下的情況下，控制器50判斷為為了抑制從怠速停止恢復時的燃料電池堆1的輸出電壓的響應延遲，需要使燃料電池堆1的電壓恢復，執(zhí)行s105的處理。

在s105中，控制器50將陰極調壓閥25從全閉狀態(tài)控制為全開狀態(tài)。這樣，通過在怠速停止中打開陰極調壓閥25，即使陰極壓縮機23為停止狀態(tài)，車輛的周圍產生的環(huán)境風和車輛行駛時的行駛風也通過陰極壓縮機23以及陰極氣體供給通路21，被提供給燃料電池堆1。如在s103以及s105中說明的那樣，陰極調壓閥25具有在怠速停止中控制外部氣體至燃料電池堆1的導入狀態(tài)的功能。

在s106中，控制器50判定燃料電池堆1的電壓v1是否為上限值vh以上。

在燃料電池堆1的電壓v1為上限值vh以上的情況下，控制器50結束本次的怠速停止時陰極供給控制。之后，控制器50再次開始怠速停止時陰極供給控制，執(zhí)行s101的處理。

相對于此，在燃料電池堆1的電壓v1小于上限值vh的情況下，控制器50判斷為燃料電池堆1的電壓尚未恢復，執(zhí)行s107的處理。

在s107中，控制器50判定壓縮機驅動條件是否已成立。在s105中從打開陰極調壓閥25開始經過了規(guī)定時間的情況下、在陰極調壓閥25的開閥后，燃料電池堆1的電壓v1降低至被設定得低于下限值vl的第2下限值vl2的情況下，控制器50判定為壓縮機驅動條件已成立。

在s107中判定為壓縮機驅動條件未成立的情況下，控制器50再次執(zhí)行s106的處理。相對于此，在s107中判定為壓縮機驅動條件已成立的情況下，控制器50執(zhí)行s108的處理。

在s108中，控制器50驅動陰極壓縮機23，將外部氣體強制地提供給燃料電池堆1。在s108的處理后，控制器50再次執(zhí)行s106的處理。這樣，在壓縮機驅動條件已成立的情況下，陰極壓縮機23被驅動，繼續(xù)陰極氣體供給，直至燃料電池堆1的電壓v1達到上限值vh。

在燃料電池系統(tǒng)100中，通過執(zhí)行上述怠速停止時陰極供給控制，如圖2所示，怠速停止中的燃料電池堆1的電壓v1在下限值vl和上限值vh的范圍內被管理。

參照圖4以及圖5，說明怠速停止時陰極供給控制的作用效果。圖4是例示了將陰極調壓閥25開閥進行外部氣體導入的情況的圖，是與圖3的s105以及s106的處理相關聯(lián)的定時圖。圖5是例示了驅動陰極壓縮機23，強制地進行外部氣體導入的情況的圖，是與圖3的s105～s108的處理相關聯(lián)的定時圖。

如圖4所示，在時刻t11怠速停止條件成立時，在燃料電池系統(tǒng)100中執(zhí)行怠速停止控制以及怠速停止時陰極供給控制。在時刻t11中，對陰極壓縮機23的電力供給如圖4(c)所示被停止，陰極調壓閥25如圖4(b)所示被關閉。這樣，在陰極調壓閥25被關閉時，外部氣體(行駛風等)至燃料電池堆1的導入被抑制。由此，燃料電池堆1內殘留的陰極氣體通過與透過到陰極側的陽極氣體反應而被消耗，圖4(a)所示，燃料電池堆1的電壓緩慢地降低。

在時刻t12，燃料電池堆1的電壓降低至下限值vl時，如圖3的s105以及圖4(b)所示，陰極調壓閥25被控制為從全閉狀態(tài)至全開狀態(tài)。這樣，在陰極調壓閥25被打開時，即使陰極壓縮機23為停止狀態(tài)，車輛的周圍產生的環(huán)境風和車輛行駛時的行駛風也通過陰極壓縮機23以及陰極氣體供給通路21被提供給燃料電池堆1。即使不通過陰極壓縮機23強制地導入外部氣體，由于行駛風等外部氣體被導入，所以如圖4(a)所示，燃料電池堆1的電壓緩慢地上升。

然后，在時刻t13中，燃料電池堆1的電壓達到上限值vh時，陰極調壓閥25被關閉。之后，陰極調壓閥25仍被維持全閉狀態(tài)，直至燃料電池堆1的電壓達到下限值vl，或者怠速停止控制結束。

如上述那樣，在燃料電池系統(tǒng)100中，通過在怠速停止中燃料電池堆1的電壓降低至下限值vl時打開陰極調壓閥25，即使不驅動陰極壓縮機23，也可以將行駛風等外部氣體作為陰極氣體提供給燃料電池堆1。

接著，參照圖5，說明在怠速停止中驅動陰極壓縮機23，強制地進行外部氣體導入的情況。

如圖5所示，在怠速停止中的時刻t14燃料電池堆1的電壓降低至下限值vl時，如圖3的s105以及圖5(b)所示，陰極調壓閥25被控制為從全閉狀態(tài)至全開狀態(tài)。由此，允許行駛風等外部氣體被提供給燃料電池堆1。但是，還考慮在車輛的周圍產生的環(huán)境風和車輛行駛時的行駛風弱的情況下，即使打開陰極調壓閥25，也不能補充陰極氣體不足，燃料電池堆1的電壓不能恢復的情況。

在即使打開陰極調壓閥25，燃料電池堆1的電壓也不恢復，例如在時刻t15，燃料電池堆1的電壓降低至第2下限值vl2時，作為壓縮機驅動條件已成立，如圖5(c)所示，對陰極壓縮機23供給電力。由此，陰極壓縮機23被驅動，外部氣體被強制地提供給燃料電池堆1。其結果，如圖5(a)所示，燃料電池堆1的電壓上升。而且，也可以在即使從打開陰極調壓閥25開始經過規(guī)定時間，燃料電池堆1的電壓也未能達到上限值的情況下，作為壓縮機驅動條件已成立，驅動陰極壓縮機23。

在時刻t16中燃料電池堆1的電壓達到上限值vh時，陰極壓縮機23被停止，在其之后馬上關閉陰極調壓閥25。之后，陰極調壓閥25仍維持全閉狀態(tài)，直至燃料電池堆1的電壓達到下限值vl，或者怠速停止控制結束。

如上述的那樣，在燃料電池系統(tǒng)100中，在怠速停止中即使打開陰極調壓閥25燃料電池堆1的電壓也不恢復，規(guī)定的壓縮機驅動條件成立的情況下，驅動陰極壓縮機23。因此，即使在行駛風等弱的情況下，也可以對燃料電池堆1確實地供給陰極氣體。這樣，通過供給外部氣體，可以消除怠速停止中的陰極氣體不足，將燃料電池堆1的電壓在下限值vl和上限值vh的范圍內進行管理。

按照上述本實施方式的燃料電池系統(tǒng)100，可以得到以下的效果。

在燃料電池系統(tǒng)100中，控制器50在怠速停止時對陰極壓縮機進行停止控制。此時，通過關閉被配置在陰極氣體排出通路22上的陰極調壓閥25，可以抑制行駛風等外部氣體至燃料電池堆1的導入。然后，控制器50根據怠速停止中的燃料電池堆1的電壓對陰極調壓閥25進行開閥控制，解除外部氣體導入的抑制。更具體地說，在怠速停止中的燃料電池堆1的電壓達到了下限值vl的情況下，打開陰極調壓閥25。

在怠速停止中，通過由陰極調壓閥25解除外部氣體導入的抑制，即使不驅動陰極壓縮機23，也可以將行駛風等外部氣體作為陰極氣體提供給燃料電池堆1。而且，在車輛停止時執(zhí)行怠速停止的情況下，可以將車輛的周圍的環(huán)境風作為陰極氣體提供給電池組1。這樣，燃料電池系統(tǒng)100構成為，通過解除外部氣體導入的抑制，使得外部氣體從陰極氣體供給通路21流入燃料電池堆1，所以通過取入行駛風或環(huán)境風作為陰極氣體，能夠消除怠速停止中的陰極氣體不足。而且，由于不驅動陰極壓縮機23地進行陰極氣體供給，所以可以節(jié)約陰極壓縮機23中的耗電，能夠提高燃料電池系統(tǒng)100中的耗電效率。

進而，在打開陰極調壓閥25，燃料電池堆1的電壓達到了上限值vh的情況下，燃料電池系統(tǒng)100的控制器50再次關閉陰極調壓閥25。由此，可以抑制不需要的外部氣體的導入，可以防止在怠速停止中燃料電池堆1的電壓超過上限值vh。因此，按照燃料電池系統(tǒng)100，可以在怠速停止中，在下限值vl和上限值vh的范圍內管理燃料電池堆1的電壓。

進而，在怠速停止中打開了陰極調壓閥25后，燃料電池堆1的電壓未恢復的情況下，燃料電池系統(tǒng)100的控制器50驅動陰極壓縮機23，直至燃料電池堆1的電壓達到上限值。若這樣驅動陰極壓縮機23，則即使在行駛風等較弱的情況下，也可以將陰極氣體強制地提供給燃料電池堆1，能夠確實地消除怠速停止中的陰極氣體不足。

＜第2實施方式＞

參照圖6，說明本發(fā)明的第2實施方式的燃料電池系統(tǒng)100。而且，在以下的實施方式中，對于實現(xiàn)與第1實施方式相同的功能的結構等使用同一標號，適當省略重復的說明。

圖6是表示第2實施方式的燃料電池系統(tǒng)100的控制器50執(zhí)行的怠速停止時陰極供給控制的流程圖。

如圖6所示，第2實施方式的燃料電池系統(tǒng)100的控制器50在s105的處理后，進行基于行駛風導入量的陰極壓縮機23的驅動判定這一點，與第1實施方式的燃料電池系統(tǒng)的控制器不同。即，第2實施方式的燃料電池系統(tǒng)100的控制器50在s105的處理后執(zhí)行s111～s113的處理。

如圖6所示，在s104中判定為燃料電池堆1的電壓v1降低至下限值vl時，控制器50在s105中對陰極調壓閥25進行開閥控制，使得行駛風等被導入燃料電池堆1內。之后，控制器50執(zhí)行s111的處理。

在s111中，控制器50根據由車速傳感器52檢測到的當前的車速計算行駛風導入量qa。行駛風導入量qa是被導入到燃料電池堆1的行駛風等外部氣體(陰極氣體)的流量，車速越快，作為越大的值來計算。而且，行駛風導入量qa也可以根據大氣壓等進行校正。

在s112中，控制器50判定在s111中算出的行駛風導入量qa是否為基準導入量qh以上。基準導入量qh被設定作為通過行駛風等的導入，能夠使燃料電池堆1的電壓上升的值。

在行駛風導入量qa為基準導入量qh以上的情況下，控制器50判斷為即使不驅動陰極壓縮機23也取入足夠量的外部氣體，不執(zhí)行s113的處理而執(zhí)行s106的處理。

相對于此，在行駛風導入量qa小于基準導入量qh的情況下，控制器50判斷為僅打開陰極調壓閥25不能取入足夠量的外部氣體，執(zhí)行s113的處理。

在s113中，控制器50驅動陰極壓縮機23，將外部氣體強制地提供給燃料電池堆1。在s113的處理后，控制器50執(zhí)行s106的處理。

如上述那樣，在燃料電池系統(tǒng)100中，在行駛風導入量qa為基準導入量qh以上的情況下，不驅動陰極壓縮機23。但是，在由于某些影響而成為難以取入行駛風等的狀況的情況下，即使行駛風導入量qa為基準導入量qh以上，也有僅通過打開陰極調壓閥25，不能將足夠的外部氣體提供給燃料電池堆1的可能性。即使是這樣的情況，由于控制器50在壓縮機驅動條件成立時驅動陰極壓縮機23(參照s107以及s108)，所以可以將陰極氣體確實地提供給燃料電池堆1。這樣，s107以及s108起到一種故障保險處理的功能。

參照圖7，說明第2實施方式的燃料電池系統(tǒng)100的控制器50執(zhí)行的怠速停止時陰極供給控制的作用效果。

在怠速停止中燃料電池堆1的電壓降低至下限值vl時，控制器50對陰極調壓閥25進行開閥控制。如圖7(d)所示，在車輛高速行駛時，如圖7(b)所示，僅通過打開陰極調壓閥25就可以取入足夠量的外部氣體，燃料電池堆1的電壓向上限值vh上升。然后，在時刻t21燃料電池堆1的電壓達到上限值vh時，關閉陰極調壓閥25。

之后，在時刻t22，燃料電池堆1的電壓降低至下限值vl時，再次打開陰極調壓閥25。此時，如圖7(d)所示，車輛在低速行駛，所以行駛風導入量qa小于基準導入量qh。在這樣的情況下，由于僅通過打開陰極調壓閥25不能取入足夠量的外部氣體，所以如圖7(c)所示，對陰極壓縮機23供給電力。由此，驅動陰極壓縮機23，外部氣體被強制地提供給燃料電池堆1。其結果，如圖7(a)所示，燃料電池堆1的電壓向上限值vh上升。

按照上述的本實施方式的燃料電池系統(tǒng)100，可以得到以下的效果。

在燃料電池系統(tǒng)100中，在怠速停止中，燃料電池堆1的電壓降低至下限值vl時，控制器50對陰極調壓閥25進行開閥控制?？刂破?0根據車速計算能夠對燃料電池堆1供給的行駛風導入量qa，在行駛風導入量qa小于基準導入量qh的情況下，驅動陰極壓縮機23，直至燃料電池堆1的電壓達到上限值。

如果這樣驅動陰極壓縮機23，則即使在車輛低速行駛，僅通過打開陰極調壓閥25不能取入足夠量的外部氣體的情況下，也可以將陰極氣體(外部氣體)強制地提供給燃料電池堆1。因此，能夠確實地消除怠速停止中的陰極氣體不足。而且，由于根據行駛風導入量qa，僅在需要的情況下驅動陰極壓縮機23，所以可以節(jié)約陰極壓縮機23中的耗電，能夠提高燃料電池系統(tǒng)100的耗電效率。

而且，在燃料電池系統(tǒng)100中，由于根據由車速算出的行駛風導入qa量進行陰極壓縮機23的驅動判定，所以可以馬上判斷驅動陰極壓縮機23的必要性，能夠迅速地使燃料電池堆1的電壓恢復。

上述的第1以及第2實施方式的燃料電池系統(tǒng)100構成為，在陰極氣體排出通路22中具有陰極調壓閥25，通過陰極調壓閥25進行怠速停止中的外部氣體導入控制。但是，作為實現(xiàn)怠速停止中的外部氣體導入控制的結構，除了在陰極氣體排出通路22中配置陰極調壓閥25的結構之外，還考慮圖8a～圖8d所示的那樣的結構。

圖8a～圖8d分別是表示燃料電池系統(tǒng)100的一個變形例的圖。

如圖8a所示，在燃料電池系統(tǒng)100中，也可以在陰極氣體供給通路21以及陰極氣體排出通路22中分別配置陰極調壓閥25。在被這樣構成的情況下，這兩個陰極調壓閥25在圖3以及圖6的s103中同時被閉閥控制，在圖3以及圖6的s106中同時被開閥控制。

而且，如圖8b所示，在燃料電池系統(tǒng)100中，也可以將陰極調壓閥25配置在陰極壓縮機23和燃料電池堆1之間的陰極氣體供給通路21中。

進而，如圖8c所示，在燃料電池系統(tǒng)100中，也可以將陰極調壓閥25配置在比陰極壓縮機23更上游的陰極氣體供給通路21中。作為開閉比陰極壓縮機23更上游的陰極氣體供給通路21的結構，也考慮通過百葉窗(shutter)開閉車輛的前側前格柵的開口部。在該情況下，配置陰極氣體供給通路21的上游端，使其與前側前格柵的開口部相對，設置百葉窗以便開閉該開口部。在這樣的結構中，百葉窗在圖3以及圖6的s103中被關閉，在圖3以及圖6的s106中被打開。

進而，如圖8d所示，在燃料電池系統(tǒng)100中也可以構成為，不設置陰極調壓閥25，而使得陰極氣體供給通路21的上游端21a以及陰極氣體排出通路22的下游端22a回轉。

在這樣的結構中，在需要抑制外部氣體導入的情況下，陰極氣體供給通路21的上游端21a以及陰極氣體排出通路22的下游端22a回轉，以便偏離車輛進行方向。另一方面，在解除外部氣體導入的抑制的情況下，將上游端21a以及下游端22a回轉，使得陰極氣體供給通路21以及陰極氣體排出通路22沿著車輛進行方向成為直線狀。

＜第3實施方式＞

參照圖9，說明本發(fā)明的第3實施方式的燃料電池系統(tǒng)100。第3實施方式的燃料電池系統(tǒng)100在具有旁路通路60以及旁路閥61這一點上與第1實施方式的燃料電池系統(tǒng)不同。

如圖9所示，燃料電池系統(tǒng)100還包括從陰極氣體供給通路21分支而在陰極氣體排出通路22合流的旁路通路60；以及被配置在旁路通路60上的旁路閥61。

旁路通路60是將該燃料電池堆1旁路，使得陰極氣體不通過燃料電池堆1的通路。旁路通路60的上游端與比陰極壓力傳感器24更上游的陰極氣體供給通路21連接，旁路通路60的下游端與比陰極調壓閥25更下游的陰極氣體排出通路22連接。

旁路閥61是開閉旁路通路60的開閉閥，被設置在旁路通路60的中途。旁路閥61的開度通過控制器50進行控制。

接著，參照圖10，說明第3實施方式的燃料電池系統(tǒng)100的控制器50執(zhí)行的怠速停止時陰極供給控制。圖10的流程圖是與圖3同樣的流程圖，圖10的s103a以及s105a是取代圖3的s103以及s105的處理。

如圖10所示，在開始怠速停止時，控制器50在s102中停止陰極壓縮機23。然后，在s102的處理后，控制器50執(zhí)行s103a的處理。

在s103a中，控制器50進行控制，將陰極調壓閥25設為全閉狀態(tài)，并且進行控制，將旁路閥61設為全開狀態(tài)。這樣，由于在怠速停止中將陰極調壓閥25關閉而打開旁路閥61，所以即使假設行駛風等外部氣體流入陰極氣體供給通路21內，外部氣體也通過旁路通路60流入陰極氣體排出通路22。因此，可以抑制外部氣體不必要地被提供給燃料電池堆1。而且，在s103a中，優(yōu)選打開旁路閥61后關閉陰極調壓閥25。

在s103a的處理后的s104中，在判定為燃料電池堆1的電壓降低至下限值vl的情況下，控制器50執(zhí)行s105a的處理。

在s105a中，控制器50將陰極調壓閥25從全閉狀態(tài)控制為全開狀態(tài)，將旁路閥61從全開狀態(tài)控制為全閉狀態(tài)。這樣，通過在怠速停止中打開陰極調壓閥25，關閉旁路閥61，可以將流入陰極氣體供給通路21的行駛風等外部氣體的全量提供給燃料電池堆1。由此，可以使怠速停止中的燃料電池堆的電壓迅速上升。

而且，在s105a中，優(yōu)選在打開陰極調壓閥25后關閉旁路閥61。而且，因為行駛風等的強度因車輛行駛狀態(tài)而變化，所以也可以根據車輛行駛狀態(tài)控制旁路閥61的開度，調整被導入燃料電池堆1的外部氣體的量。

在s105a的處理后，控制器50執(zhí)行s106以后的處理，在燃料電池堆1的電壓達到了上限值vh時結束怠速停止時陰極供給控制。

按照上述的本實施方式的燃料電池系統(tǒng)100，可用得到以下的效果。

在燃料電池系統(tǒng)100中，控制器50在怠速停止時對陰極壓縮機進行停止控制。此時，因為關閉陰極調壓閥25而打開旁路閥61，所以即使假設行駛風等外部氣體流入陰極氣體供給通路21內，外部氣體也可以通過旁路通路60流入陰極氣體排出通路22。因此，可以確實地抑制外部氣體被不必要地提供給燃料電池堆1，可以防止燃料電池堆1的電壓過高。

而且，在怠速停止中的燃料電池堆1的電壓降低至下限值vl的情況下，控制器50對陰極調壓閥25進行開閥控制，同時對旁路閥61進行閉閥控制。這樣，通過在怠速停止中打開陰極調壓閥25，關閉旁路閥61，可以將流入陰極氣體供給通路21的行駛風等外部氣體的全量提供給燃料電池堆1。通過這樣供給外部氣體，能夠消除怠速停止中的陰極氣體不足。而且，由于不驅動陰極壓縮機23而進行陰極氣體供給，所以可以節(jié)約陰極壓縮機23中的耗電，能夠提高燃料電池系統(tǒng)100中的耗電效率。

而且，控制器50在怠速停止中對陰極調壓閥25進行開閥控制的情況下，也可以根據車輛行駛狀態(tài)控制旁路閥61的開度，調整被導入到燃料電池堆1的外部氣體的量。由此，能夠將適度的量的外部氣體提供給燃料電池堆1。

而且，第3實施方式的燃料電池系統(tǒng)100的控制器50也可以不根據圖10的流程圖，而根據與第2實施方式的圖6對應的圖11的流程圖執(zhí)行怠速停止時陰極供給控制。圖11的s103a是取代圖6的s103的處理，是與圖10的s103a相同的處理。而且，圖11的s105a是取代圖6的s105的處理，是與圖10的s105a相同的處理。這樣，通過根據圖11的流程圖執(zhí)行怠速停止時陰極供給控制，能夠得到與第2以及第3實施方式同樣的效果。

以上，說明了本發(fā)明的實施方式，但是上述實施方式只不過是表示本發(fā)明的適用例的一部分，沒有將本發(fā)明的技術的范圍限定于上述實施方式的具體的結構的意思。

例如，在第3實施方式的燃料電池系統(tǒng)100中，也可以不設置陰極調壓閥25，而僅通過旁路閥61執(zhí)行怠速停止中的外部氣體導入控制。在這樣的結構中，在怠速停止中需要抑制外部氣體導入的情況下旁路閥61被打開，在解除外部氣體導入的抑制的情況下旁路閥61被關閉。

進而，在第1至第3實施方式中，在怠速停止中打開陰極調壓閥25而取入足夠的外部氣體的情況下，不驅動陰極壓縮機23。但是，在這樣的情況下，也可以使陰極壓縮機23驅動，以便輔助行駛風等外部氣體的取入。由此，燃料電池系統(tǒng)100的耗電效率降低了相當于驅動陰極壓縮機23的部分，但是能夠使怠速停止中的燃料電池堆1的電壓迅速恢復。

進而，在第1至第3實施方式中，燃料電池系統(tǒng)100也可以構成為，取代陰極壓縮機23而具有鼓風機，以便通過該鼓風機將陰極氣體提供給燃料電池堆1。