燃料电池系统和燃料电池的控制方法与流程

本申请主张基于在2015年6月26日申请的申请号为2015-128259号的日本专利申请的优先权，其公开的全部内容通过参照而包含于本申请。

技术领域

本发明涉及燃料电池系统。

背景技术：

燃料电池具有层叠多个成为发电的基本单位的发电体(以后也称作“单电池”)而成的堆叠构造。以往，已知有包含这样的燃料电池而构成的燃料电池系统。在JP2011-034837A中，记载有用于使燃料电池系统在冰点下环境下起动的方法。

技术实现要素：

发明要解决的课题

在JP2011-034837A那样的燃料电池系统的起动时，在检测到燃料电池的电压的下降的情况下，燃料电池系统为了抑制燃料电池的单电池(cell)的劣化而进行燃料电池的输出限制。具体而言，燃料电池系统对针对燃料电池要求的电流设置上限。

与电压的下降相伴的单电池的劣化具有随着单电池的温度变高而容易加深这一性质。因此，燃料电池系统随着燃料电池的温度变高而加大燃料电池的输出限制量。另一方面，作为表示燃料电池的温度的指标，使用了用于冷却燃料电池的冷却介质的温度。该冷却介质的温度能够通过利用温度传感器测定从燃料电池排出后的冷却介质的温度而简便地取得。由上可知，在燃料电池系统中，在检测到燃料电池的电压的下降的情况下，可考虑以与冷却介质的温度相应的大小的输出限制量来进行燃料电池的输出限制。

在此，在燃料电池具备多个单电池的情况下，燃料电池的各单电池的温度并不均匀。例如，位于堆叠构造的端部周边的单电池与位于中央部周边的单电池相比，容易散热且升温性差，因此具有温度较低这一特征。与此相对，冷却介质的温度终究只不过是表示燃料电池整体的温度的指标。因此，在以与冷却介质的温度相应的输出限制量进行了燃料电池的输出限制的情况下，尤其会针对位于燃料电池的端部周边的单电池施加过剩的输出限制。这样的过剩的输出限制存在会招致燃料电池的各单电池的发热量的下降而使燃料电池的起动性恶化这一课题。

因此，渴求有一种既能利用冷却介质的温度简便地进行燃料电池的输出限制、又能够提高燃料电池的起动性的燃料电池系统。

用于解决课题的手段

本发明是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，能够作为以下的方案而实现。

(1)根据本发明的一方案，提供一种燃料电池系统。该燃料电池系统具备：层叠多个单电池而成的燃料电池；单电池监视器，测定所述单电池的电压即单电池电压；温度测定部，测定所述燃料电池的冷却所使用的冷却介质的温度；以及控制部，基于所述单电池电压的下降来进行所述燃料电池的输出限制，并且将所述输出限制中的输出限制量设为与由所述温度测定部测定到的所述冷却介质的温度相应的量，在从所述燃料电池的端部周边的所述单电池取得的所述单电池电压成为了第一阈值以下的情况下，所述控制部使所述输出限制所使用的输出限制量比与由所述温度测定部测定到的所述冷却介质的温度相应的所述输出限制量小。

燃料电池的输出限制量与燃料电池的温度存在正的相关。即，燃料电池的温度越高，则输出限制量越大，燃料电池的温度越低，则输出限制量越小。另一方面，在燃料电池具备多个单电池的情况下，燃料电池的各单电池的温度并不均匀。例如，燃料电池的端部周边的单电池的温度比燃料电池的中央部周边的单电池的温度低。因此，作为表示燃料电池的温度的指标而广泛使用的冷却介质的温度比实际的燃料电池的端部周边的单电池的温度高。因此，在根据冷却介质的温度决定了燃料电池的输出限制量的情况下，会对燃料电池的端部周边的单电池施加过剩的输出限制(即，输出限制量过大)。这样的过剩的输出限制会招致燃料电池的各单电池的发热量的下降，成为燃料电池的起动性的恶化的原因。关于这一点，根据该方案的燃料电池系统，在从燃料电池的端部周边的单电池取得的单电池电压发生了下降的情况下，控制部使燃料电池的输出限制所使用的输出限制量比与由温度测定部测定到的冷却介质的温度相应的输出限制量小。因此，根据本方案的燃料电池系统，能够避免对燃料电池的端部周边的单电池施加过剩的输出限制，所以能够提高燃料电池的各单电池的发热量，并且能够提高燃料电池的起动性。其结果，根据本方案的燃料电池系统，既能够利用冷却介质的温度简便地进行燃料电池的输出限制，又能够提高燃料电池的起动性。

(2)在上述方案的燃料电池系统中，所述控制部可以根据修正后温度，来决定从所述燃料电池的端部周边的所述单电池取得的所述单电池电压成为了所述第一阈值以下的情况下的所述输出限制量，所述修正后温度被修正成了比由所述温度测定部测定到的所述冷却介质的温度低的温度。

根据该方案的燃料电池系统，控制部能够根据以与燃料电池的端部周边的单电池的温度相匹配的方式被修正为低的修正后温度来决定燃料电池的输出限制量。

(3)在上述方案的燃料电池系统中，所述控制部可以通过一次延迟要素来进行所述修正。

根据该方案的燃料电池系统，控制部通过一次延迟要素来求出修正后温度。因此，修正后温度在燃料电池起动后的一段期间内成为比由温度测定部测定到的冷却介质的温度低的温度，之后成为与由温度测定部测定到的冷却介质的温度相近的温度。其结果，控制部在燃料电池起动后的一段期间(例如，燃料电池的预热进行以前的一定程度的期间)能够使燃料电池的各单电池的发热量的提高和与此相伴的起动性的提高优先，之后(例如，燃料电池的预热进行之后)能够使单电池的劣化的抑制优先。

(4)在上述方案的燃料电池系统中，在所述燃料电池系统的预热期间，所述控制部可以通过一次延迟要素来进行所述修正，在所述燃料电池系统的预热结束后，所述控制部可以通过一次延迟要素和根据环境温度而决定的值中使所述修正的量较大的一方来进行所述修正。

根据该方案的燃料电池系统，在燃料电池系统的预热期间，控制部通过一次延迟要素来求出修正后温度。因此，在燃料电池系统的预热期间，能够使燃料电池的各单电池的发热量的提高和与此相伴的起动性的提高优先。另外，在燃料电池系统的预热结束后，控制部通过一次延迟要素和根据环境温度而决定的值中使修正的量较大的一方、也就是使修正后温度更低的一方来求出修正后温度。因此，在燃料电池系统的预热结束后，能够考虑环境温度而尽可能实现起动性的提高，并且能够抑制单电池的劣化。

(5)根据本发明的一方案，提供一种燃料电池系统。该燃料电池系统具备：层叠多个单电池而成的燃料电池；单电池监视器，测定所述单电池的电压即单电池电压；温度测定部，测定所述燃料电池的冷却所使用的冷却介质的温度；以及控制部，基于所述单电池电压的下降来进行所述燃料电池的输出限制，并且将所述输出限制中的输出限制量设为与由所述温度测定部测定到的所述冷却介质的温度相应的量，在从所述燃料电池的端部周边的所述单电池取得的所述单电池电压成为了第一阈值以下、且从所述燃料电池的全部的所述单电池取得的所述单电池电压成为了第二阈值以下的情况下，所述控制部选择与修正后温度相应的输出限制量和与由所述温度测定部测定到的所述冷却介质的温度相应的所述输出限制量中较大的一方，来进行所述输出限制，所述修正后温度被修正成了比由所述温度测定部测定到的所述冷却介质的温度低的温度。

根据该方案的燃料电池系统，控制部选择与修正后温度即燃料电池的端部周边的单电池的温度相应的输出限制量和与冷却介质的温度即燃料电池的温度相应的输出限制量中较大的一方，来进行燃料电池的输出限制。其结果，根据本方案，在既能够利用冷却介质的温度简便地进行燃料电池的输出限制、又能够提高燃料电池的起动性的燃料电池系统中，还能够加大单电池的劣化的抑制效果。

(6)在上述方案的燃料电池系统中，所述第一阈值可以是根据所述修正后温度而决定的值，所述第二阈值可以是根据由所述温度测定部测定到的所述冷却介质的温度而决定的值。

根据该方案的燃料电池系统，能够根据修正后温度即燃料电池的端部周边的单电池的温度来决定用于检测燃料电池的端部周边的单电池电压的下降的第一阈值。另外，能够根据冷却介质的温度即燃料电池的温度来决定用于检测燃料电池的全部的单电池电压的下降的第二阈值。即，根据本方案的燃料电池系统，能够精密地决定用于检测单电池电压的下降的阈值。

本发明能够以上述形态以外的各种形态来实现。例如，能够以燃料电池系统的控制装置、燃料电池系统的控制方法、燃料电池的控制装置、燃料电池的控制方法、用于实现这些控制方法的计算机程序、存储有该计算机程序的非暂时性的存储介质等形态来实现。另外，作为本发明的一方案的燃料电池系统的课题在于既利用冷却介质的温度简便地进行燃料电池的输出限制又提高燃料电池的起动性。但是，在该技术中，除此之外，还期待燃料电池系统的各种性能的提高、用户体验的提高、燃料电池系统的控制方法的简略化、共通化等。

附图说明

图1是表示作为本发明的第一实施方式的燃料电池系统的概略结构的图。

图2是示出输出限制量映射的一例的图。

图3是示出输出限制量决定处理的顺序的流程图。

图4是对端部温度的推定方法进行说明的图。

图5是对端部温度的推定方法的变形进行说明的图。

图6是示出第二实施方式的燃料电池系统的概略结构的图。

图7是示出第二实施方式的输出限制量决定处理的顺序的流程图。

具体实施方式

A.第一实施方式：

A-1.燃料电池系统的结构：

图1是表示作为本发明的第一实施方式的燃料电池系统的概略结构的图。燃料电池系统10作为用于供给驱动用电源的系统，例如搭载于电动汽车而使用。在本实施方式的燃料电池系统10中，在检测到燃料电池的端部周边的单电池的单电池电压的下降的情况下，以比与冷却介质的温度相应的输出限制量小的输出限制量进行燃料电池的输出限制。

在此，“燃料电池的输出限制”是指对燃料电池系统10对燃料电池要求的电流设置上限。另外，“输出限制量”是指燃料电池系统10进行燃料电池的输出限制时的限制的大小。在输出限制量大的情况下，燃料电池系统10对燃料电池要求的电流的上限变低，在输出限制量小的情况下，燃料电池系统10对燃料电池要求的电流的上限变高。另外，“端部周边的单电池”是指层叠成堆叠构造的多个单电池中的至少包含位于层叠方向的最外侧的单电池的相邻的一个～数个单电池。“数个”例如可以是两三个～五六个左右，例如也可以是从位于层叠方向的最外侧的单电池到存在于层叠方向上的全部单电池的长度的1/20以下的范围内的单电池。

燃料电池系统10具备燃料电池100、燃料气体供给系统200、氧化气体供给系统300、燃料电池冷却系统400、负载装置500、电源切换开关600、蓄电池700、单电池监视器800以及系统控制器900。

燃料电池100具有层叠多个燃料电池单电池110(以后，也简称为“单电池110”)而成的堆叠构造。单电池110具备电解质膜、配置于电解质膜的一个面的阳极侧催化剂电极层(以后，也简称为“阳极”)和配置于电解质膜的另一个面的阴极侧催化剂电极层(以后，也简称为“阴极”)。在本实施方式中，采用固体高分子电解质膜作为电解质膜。另外，采用担载有铂(Pt)的碳粒子以及包含电解质的催化剂作为阳极侧以及阴极侧的催化剂电极层。单电池110通过向阳极侧催化剂电极层供给的燃料气体(例如，氢)和向阴极侧催化剂电极层供给的氧化气体(例如，空气中包含的氧)之间的电化学反应而产生电力。在层叠的单电池110的两端配置有作为综合电极的两个端子板111。

燃料气体供给系统200具备氢罐210、流量调整部220、加湿调整部230、循环压缩机240、气液分离部250以及切换阀260。燃料气体供给系统200从氢罐210对构成燃料电池100的各单电池110的阳极供给作为燃料气体的氢。氢的供给从氢罐210起经由燃料气体供给流路271a、流量调整部220、燃料气体供给流路271b、加湿调整部230以及燃料气体供给流路271c而进行。流量调整部220以使得成为按照来自系统控制器900的指示的流量以及压力的方式调整氢的供给量。加湿调整部230以使氢的湿度成为按照来自系统控制器900的指示的状态的方式调整氢的加湿温度。作为氢罐210，例如可以采用储藏有高压氢的氢罐和压力调整阀。

另外，燃料气体供给系统200通过打开切换阀260而将未被阳极使用的氢排出到燃料电池系统10的外部。氢的排出经由燃料气体排出流路271d、气液分离部250以及切换阀260而进行。另外，燃料气体供给系统200通过关闭切换阀260而使未被阳极使用的氢返回燃料气体供给流路271c，作为燃料气体而再利用。氢的再利用经由燃料气体排出流路271d、气液分离部250、循环流路271e、循环压缩机240以及循环流路271f而进行。循环压缩机240按照来自系统控制器900的指示来调整氢的循环量以及压力。

氧化气体供给系统300具备进气口310、压缩机320、加湿调整部330、密封阀340以及排气口390。氧化气体供给系统300对构成燃料电池100的各单电池110的阴极供给包含作为氧化气体的氧的空气。空气的供给从进气口310起经由氧化气体供给流路351a、压缩机320、氧化气体供给流路351b、加湿调整部330以及氧化气体供给流路351c而进行。压缩机320以使得成为按照来自系统控制器900的指示的压力的方式调整从进气口310取入的空气量。加湿调整部330以使空气的湿度成为按照来自系统控制器900的指示的状态的方式调整空气的加湿温度。

另外，氧化气体供给系统300将从燃料电池100排出的浓度与使用于电化学反应的氧的量相应地变低后的排气从排气口390排出。排气的排出经由氧化气体排出流路351d、密封阀340以及氧化气体排出流路351e而进行。密封阀340在燃料电池系统10停止时，抑制空气经由排气口390、氧化气体排出流路351e、密封阀340以及氧化气体排出流路351d而向阴极供给。密封阀340通过按照来自系统控制器900的指示调整其开闭状态而实现空气的供给的抑制。

燃料电池冷却系统400具备散热器410、制冷剂温度传感器420、制冷剂循环泵430以及回转阀450。燃料电池冷却系统400使冷却介质循环来对燃料电池100进行冷却。作为冷却介质，能够使用水、空气等，在本实施方式中采用水。散热器410经由制冷剂供给流路441a和制冷剂排出流路441b而连接于燃料电池100。散热器410将冷却介质经由制冷剂供给流路441a而向燃料电池100供给，并经由制冷剂排出流路441b而接受被用来进行冷却后的冷却介质，由此使冷却介质循环。制冷剂温度传感器420测定从燃料电池100排出后的冷却介质的温度。制冷剂温度传感器420的输出连接于系统控制器900。制冷剂温度传感器420作为“温度测定部”发挥功能。制冷剂循环泵430和回转阀450按照来自系统控制器900的指示来调整冷却介质的循环量以及压力。

负载装置500例如由车辆驱动用电动机等构成。负载装置500经由电源切换开关600而分别连接于燃料电池100的正极侧以及负极侧的端子板111。变换器550将从燃料电池100或电池700供给的直流电流变换成交流电流并向负载装置500供给。变换器550与燃料电池100以及电池700并联连接。电流传感器560与燃料电池100串联连接，测定在燃料电池100中流动的电流值。

电池700例如由二次电池构成。电池700经由DC-DC转换器750而与负载装置500以及燃料电池100并联连接。DC-DC转换器750将电池700的输出电压升压并向变换器550供给，另外，为了蓄积燃料电池100的剩余发电力而将输出电压降压并向蓄电池700供给。本实施方式的燃料电池系统10中，在电源切换开关600断开(开放)时，电池700经由DC-DC转换器750和变换器550而连接于负载装置500。另一方面，在电源切换开关600接通(闭合)时，燃料电池100连接于负载装置500。

单电池监视器800与构成燃料电池100的各单电池110连接，分别测定各单电池110的单电池电压。单电池电压是指阴极以及阳极这些电极的电位差。本实施方式的单电池监视器800分别连接于构成燃料电池100的所有单电池110，能够分开测定各单电池110的单电池电压。但是，单电池监视器800也可以与构成燃料电池100的单电池110的一部分连接，取得该一部分单电池110的单电池电压。单电池监视器800的输出连接于系统控制器900。

系统控制器900具备CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)910、存储部920、ROM(Read Only Memory：只读存储器)930、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)940以及测定环境温度的环境温度传感器950。系统控制器900与燃料电池系统10的各构成要素电连接，基于从各构成要素接收的信息来控制各构成要素的动作。

CPU910通过读出存储于ROM930的控制程序并加以执行，来控制燃料电池系统10的各构成要素的动作，并且作为控制部912、端部温度推定部914发挥功能。存储部920由ROM、RAM、硬盘等构成。在存储部920中预先存储有输出限制量映射922。

控制部912通过对针对燃料电池100要求的电流设置上限，来进行燃料电池100的输出限制。因控制部912进行燃料电池100的输出限制而产生的电力不足例如由电池700来补偿。另外，控制部912通过执行后述的输出限制量决定处理来决定控制部912进行燃料电池100的输出限制时的限制的大小(输出限制量)。端部温度推定部914在输出限制量决定处理中推定燃料电池100的端部周边的单电池110的温度。

图2是示出输出限制量映射922的一例的图。在输出限制量映射922中相关联地存储有限制开始电压(V)和根据温度(℃)而确定的阈值(图2，虚线)。限制开始电压是指控制部912应该开始进行燃料电池100的输出限制的电压。与单电池电压的下降相伴的单电池110的劣化具有随着单电池110的温度变高而容易加深这一性质。因此，输出限制量映射922的阈值(虚线)被规定成限制开始电压和温度具有正的相关关系。此外，图2所示的输出限制量映射922只不过是一例，具体的电压值、温度、阈值能够进行适当变更。

A-2.输出限制量决定处理：

图3是示出输出限制量决定处理的顺序的流程图。输出限制量决定处理通过控制部912和端部温度推定部914的协作来执行。输出限制量决定处理在燃料电池系统10起动后每隔规定的间隔反复执行。规定的间隔能够任意地设定。

在步骤S10中，控制部912取得冷却介质温度。具体而言，控制部912从制冷剂温度传感器420取得由制冷剂温度传感器420测定到的最新的冷却介质的温度，将该温度作为冷却介质温度。此外，由制冷剂温度传感器420取得的冷却介质的温度是从燃料电池100排出后的冷却介质的温度，所以冷却介质温度可以视作构成燃料电池100的多个单电池110的平均温度。

在步骤S12中，端部温度推定部914推定端部温度。“端部温度”是指燃料电池100的端部周边的单电池110的温度。具体而言，端部温度推定部914将通过对在步骤S10中取得的冷却介质温度应用一次延迟滤波器而求出的值作为端部温度。端部温度作为“修正后温度”发挥功能。

图4是对端部温度的推定方法进行说明的图。如在图3的步骤S12中所说明那样，端部温度推定部914通过对冷却介质温度T_fc应用一次延迟滤波器flt来求出端部温度T_Efc(式1)。

T_Efc＝flt(T_fc)···(1)

在图4中示出了在步骤S10中取得的冷却介质温度T_fc和在步骤S12中推定出的端部温度T_Efc的随着时间经过的推移。在图4中，实线表示冷却介质温度T_fc，虚线表示端部温度T_Efc。作为应用一次延迟滤波器的结果，如图所示，端部温度T_Efc在燃料电池系统10起动后在一定时间内成为比冷却介质温度T_fc低的值。一般来说，在燃料电池100中，端部周边的单电池110与位于堆叠构造的中央部周边的单电池110相比容易散热且升温性差，因此具有温度较低这一特征。因此，根据输出限制量决定处理(图3)的步骤S12，端部温度推定部914能够将端部温度T_Efc修正为接近实际的值。

在图3的步骤S14中，控制部912取得各单电池110的单电池电压。具体而言，控制部912分别取得由单电池监视器800测定到的各单电池110的最新的单电池电压。

在步骤S16中，控制部912判定端部单电池的最小电压是否为第一阈值以下。具体而言，控制部912执行以下的顺序a1～a4。

(a1)控制部912从在步骤S14中取得的各单电池110的单电池电压中分别提取出燃料电池100的端部周边的单电池110的单电池电压。

(a2)控制部912从在顺序a1中提取出的单电池电压中提取最小的单电池电压作为“端部单电池的最小电压”。

(a3)控制部912求出第一阈值。具体而言，控制部912参照输出限制量映射922，求出与在步骤S12中推定出的端部温度T_Efc对应的限制开始电压，作为第一阈值。这样，第一阈值是根据端部温度T_Efc而决定的值。

(a4)控制部912判定在顺序a2中求出的端部单电池的最小电压是否为在顺序a3中求出的第一阈值(与端部温度对应的限制开始电压)以下。

在端部单电池的最小电压比第一阈值大的情况下(步骤S16：否)，在步骤S18中，控制部912判定为不对燃料电池100实施输出限制(即，输出限制量＝0)，结束处理。

在端部单电池的最小电压为第一阈值以下的情况下(步骤S16：是)，在步骤S20中，控制部912根据端部单电池的最小电压(顺序a2)与作为第一阈值而求出的限制开始电压(顺序a3)之间的背离量来求出对燃料电池100的输出限制量。控制部912可以通过任意的方法来求出输出限制量。例如，可以利用预先在存储部920中准备的映射来求出，也可以通过规定的计算式来求出。在求出输出限制量后，控制部912结束处理，对针对燃料电池100要求的电流设置基于所得到的输出限制量的上限。

这样，根据本实施方式的输出限制量决定处理，控制部912通过被修正成了比冷却介质温度低的温度的端部温度(步骤S12)，来决定第一阈值(步骤S16，顺序a3)。在输出限制量映射922(图2)中，限制开始电压和温度之间存在正的相关关系，所以作为第一阈值而求出的限制开始电压比根据冷却介质温度而决定的限制开始电压低。其结果，端部单电池的最小电压和作为第一阈值而求出的限制开始电压之间的背离量(步骤S20)比端部单电池的最小电压和根据冷却介质温度而决定的限制开始电压之间的背离量小。如上所述，控制部912根据被修正成了比利用冷却介质温度的情况下小的背离量来求出输出限制量(步骤S20)。因此，根据本实施方式的输出限制量决定处理，控制部912在检测到燃料电池100的端部周边的单电池110的单电池电压的下降的情况下，能够以比与冷却介质温度相应的输出限制量小的输出限制量进行燃料电池100的输出限制。

此外，在步骤S16中，进行了端部单电池的最小电压和第一阈值的比较。但是，在步骤S16中，控制部912也可以进行端部单电池的单电池电压的统计值(例如，平均值、中位值、众值等)和第一阈值的比较。另外，控制部912也可以分别进行端部单电池的各单电池电压和第一阈值的比较。在分别比较的情况下，控制部912可以在任一单电池中单电池电压成为了第一阈值以下的情况下判定为步骤S16的条件成立，也可以在n个(n为2以上的整数)单电池中单电池电压成为了第一阈值以下的情况下判定为步骤S16的条件成立。

燃料电池100的输出限制量与燃料电池100的温度存在正的相关。即，燃料电池100的温度越高则输出限制量越大，燃料电池100的温度越低则输出限制量越小。另一方面，在如本实施方式这样燃料电池100具备多个单电池110的情况下，燃料电池100的各单电池110的温度并不均匀。例如，燃料电池100的端部周边的单电池110的温度比燃料电池100的中央部周边的单电池110的温度低。因此，作为表示燃料电池100的温度的指标而广泛使用的冷却介质的温度(冷却介质温度T_fc)比实际的燃料电池100的端部周边的单电池110的温度(端部温度T_Efc)高。因此，在根据冷却介质的温度而决定了燃料电池100的输出限制量的情况下，会对燃料电池100的端部周边的单电池110施加过剩的输出限制(即，输出限制量过大)。这样的过剩的输出限制会招致燃料电池100的各单电池110的发热量的下降，成为燃料电池100起动性恶化的原因。

关于这一点，根据本实施方式的燃料电池系统10，控制部912在从燃料电池100的端部周边的单电池110取得的单电池电压发生了下降的情况下(图3，步骤S16：是)，使实际用于燃料电池100的输出限制的输出限制量比与由温度测定部(制冷剂温度传感器420)测定出的冷却介质的温度(冷却介质温度T_fc)相应的输出限制量小(图3，步骤S20)。因此，根据本实施方式的燃料电池系统10，能够避免对燃料电池100的端部周边的单电池110施加过剩的输出限制，所以能够提高燃料电池100的各单电池110的发热量，并且能够提高燃料电池100的起动性。其结果，根据本实施方式的燃料电池系统10，既能利用冷却介质的温度简便地进行燃料电池100的输出限制，又能提高燃料电池100的起动性。

另外，根据本实施方式的燃料电池系统10，控制部912能够根据以与燃料电池100的端部周边的单电池110的温度相匹配的方式被修正为低的修正后温度(端部温度T_Efc)来决定燃料电池100的输出限制量(图3，步骤S20)。

进而，根据本实施方式的燃料电池系统10，控制部912通过一次延迟滤波器flt来求出修正后温度(端部温度T_Efc)(图3，步骤S12)。因此，修正后温度在燃料电池100起动后的一段期间内会成为比由温度测定部(制冷剂温度传感器420)测定出的冷却介质的温度(冷却介质温度T_fc)低的温度，之后成为与由温度测定部测定出的冷却介质的温度相近的温度(图4)。其结果，控制部912在燃料电池100起动后的一段期间(例如，进行燃料电池100的预热以前的一定程度的期间)能够使燃料电池100的各单电池110的发热量的提高和与此相伴的起动性的提高优先，之后(例如，燃料电池100的预热进行之后)能够使单电池110的劣化的抑制优先。与单电池电压的下降相伴的单电池110的劣化具有随着单电池110的温度变高而容易加深这一性质。因此，优选如本实施方式这样，在单电池110的温度没有上升的燃料电池100的起动后，使通过减小输出限制量而得到的起动性的提高效果优先于通过加大输出限制量而得到的单电池110的劣化的抑制效果。

A-3.端部温度的推定方法的变形：

图5是对端部温度的推定方法的变形进行说明的图。在图3中说明的输出限制量决定处理中，端部温度的推定(步骤S12)也可以取代上述的顺序而通过以下的顺序b1～b3来实施。

(b1)端部温度推定部914判定燃料电池系统10是否处于预热期间。具体而言，端部温度推定部914在通过步骤S10而取得的冷却介质温度为规定的目标温度以下的情况下判定为燃料电池系统10处于预热期间，在比规定的目标温度高的情况下判定为燃料电池系统10的预热已结束(不处于预热期间)。规定的目标温度预先设定并存储于存储部920。规定的目标温度例如也可以根据环境温度而变动。

(b2)在燃料电池系统10处于预热期间的情况下，端部温度推定部914将通过对在步骤S10中取得的冷却介质温度T_fc应用一次延迟滤波器flt而求出的值、即通过在图3的步骤S12中说明的式1而求出的值作为端部温度T_Efc。

(b3)在燃料电池系统10的预热已结束的情况下，首先，端部温度推定部914从在步骤S10中取得的冷却介质温度T_fc减去根据环境温度度而决定的规定的偏置值ΔT(式2)。规定的偏置值ΔT按每个环境温度预先设定并存储于存储部920。

T_fc-ΔT(环境温度)···(2)

接着，端部温度推定部914将对冷却介质温度T_fc应用一次延迟滤波器flt而得到的值(式1的右项)和从冷却介质温度T_fc减去规定的偏置值ΔT而得到的值(式2)进行比较，将较小一方的值作为端部温度T_Efc。

在图5中示出了在步骤S10中取得的冷却介质温度T_fc和在步骤S12的变形中推定出的端部温度T_Efc的随着时间经过的推移。如图所示，在由单点划线的圈围出的预热结束前，作为应用了一次延迟滤波器的结果，端部温度T_Efc成为比冷却介质温度T_fc低的值。另外，在预热结束后，作为应用了一次延迟滤波器和基于环境温度的偏置值的减算中修正后温度较低的一方(即，修正的量较大的一方)的结果，端部温度T_Efc也成为比冷却介质温度T_fc低的值。

如以上那样，根据本变形的燃料电池系统10，在燃料电池系统10的预热期间，控制部912通过一次延迟滤波器flt来求出修正后温度(端部温度T_Efc)。因此，在燃料电池系统10的预热期间，能够使燃料电池100的各单电池110的发热量的提高和与此相伴的起动性的提高优先。另外，在燃料电池系统10的预热结束后，控制部912通过一次延迟滤波器flt和根据环境温度而决定的值(ΔT)中修正的量较大的一方、即修正后温度更低的一方来求出修正后温度。因此，在燃料电池系统10的预热结束后，既能考虑环境温度而尽可能实现起动性的提高，又能够抑制单电池110的劣化。

B.第二实施方式：

在本发明的第二实施方式中，对输出限制量决定处理的处理内容不同的构成进行说明。关于在图中具有与第一实施方式同样的结构以及处理的部分，附上与之前说明的第一实施方式相同的标号并省略详细的说明。即，以下没有说明的结构以及处理与上述的第一实施方式是同样的。

B-1.燃料电池系统的结构：

图6是示出第二实施方式的燃料电池系统的概略结构的图。与图1所示的第一实施方式的不同仅在于燃料电池系统10a取代控制部912而具备控制部912a这一点。控制部912a所执行的输出限制量决定处理的处理内容与第一实施方式不同。

B-2.输出限制量决定处理：

图7是示出第二实施方式的输出限制量决定处理的顺序的流程图。与图3所示的第一实施方式的不同在于取代步骤S20而具备步骤S26这一点和还具备步骤S21～S30这一点。

在输出限制量决定处理开始后，在步骤S21中，控制部912a通过对在处理内部使用的变量i设置0，来将变量i初始化。步骤S10～S14与在图3中所说明的第一实施方式是同样的。

在步骤S22中，控制部912a判定全部单电池的最小电压是否为第二阈值以下。具体而言，控制部912a执行以下的顺序c1～c3。

(c1)控制部912a从在步骤S14中取得的各单电池110的单电池电压中提取最小的单电池电压，作为“全部单电池的最小电压”。此处，可以提取端部周边的单电池110的单电池电压，也可以提取中央部周边的单电池110的单电池电压。

(c2)控制部912a求出第二阈值。具体而言，控制部912a参照输出限制量映射922，求出与在步骤S10中取得的冷却介质温度T_fc对应的限制开始电压，作为第二阈值。这样，第二阈值是根据冷却介质温度T_fc而决定的值。

(c3)控制部912a判定在顺序c1中求出的全部单电池的最小电压是否为在顺序c2中求出的第二阈值(与冷却介质温度对应的制开始电压)以下。

在全部单电池的最小电压比第二阈值大的情况下(步骤S22：否)，控制部912a使处理向步骤S16迁移。另一方面，在全部单电池的最小电压为第二阈值以下的情况下(步骤S22：是)，在步骤S24中，控制部912a将全部单电池的最小电压(顺序c1)和作为第二阈值而求出的限制开始电压(顺序c2)之间的背离量存储于RAM940和/或存储部920。之后，控制部912a对变量i设置1，并使处理向步骤S16迁移。

在步骤S16中，控制部912a判定端部单电池的最小电压是否为作为第一阈值而求出的限制开始电压以下。详细情况与图3的步骤S16是同样的。

在端部单电池的最小电压比第一阈值大的情况下(步骤S16：否)，控制部912a使处理向步骤S28迁移。另一方面，在端部单电池的最小电压为第一阈值以下的情况下(步骤S16：是)，在步骤S26中，控制部912a将端部单电池的最小电压(顺序a2)和作为第一阈值而求出的限制开始电压(顺序a3)之间的背离量存储于RAM940和/或存储部920。之后，控制部912a对变量i设置1，并使处理向步骤S28迁移。

在步骤S28中，控制部912a判定变量i是否为0。

在变量i为0的情况下(步骤S28：是)，在步骤S18中，控制部912a判定为不对燃料电池100实施输出限制(即，输出限制量＝0)，并结束处理。

在变量i不为0的情况下(步骤S28：否)，在步骤S30中，控制部912a取得在步骤S24中存储的背离量和在步骤S26中存储的背离量中较大一方的值。在RAM940等中仅存储了一个背离量的情况下，控制部912a取得所存储的背离量。控制部912a根据所取得的背离量来求出对燃料电池100的输出限制量。在求出输出限制量后，控制部912a结束处理，对系统控制器900对燃料电池100要求的电流设置基于所得到的输出限制量的电流限制。

此外，与第一实施方式同样，在步骤S16中，控制部912a也可以比较端部单电池的单电池电压的统计值和第一阈值，还可以分别比较端部单电池的各单电池电压和第一阈值。同样，在步骤S22中，控制部912a也可以比较全部单电池的单电池电压的统计值和第二阈值，还可以针对全部单电池分别比较各单电池电压和第二阈值。

B-3.端部温度的推定方法的变形：

在第二实施方式的输出限制量决定处理中，端部温度的推定(步骤S12)也可以通过在图5中所说明的顺序b1～b4而实施。

如以上那样，根据本实施方式的燃料电池系统10a，控制部912a选择与修正后温度(端部温度T_Efc)即燃料电池100的端部周边的单电池110的温度相应的输出限制量和与冷却介质的温度(冷却介质温度T_fc)即燃料电池100的温度相应的输出限制量中输出限制量较大的一方(图7，步骤S30)，来进行燃料电池100的输出限制。其结果，根据本实施方式的燃料电池系统10a，在既利用冷却介质的温度简便地进行燃料电池100的输出限制、又提高了燃料电池100的起动性的燃料电池系统10a中，还能够加大单电池110的劣化的抑制效果。

进而，根据本实施方式的燃料电池系统10a，能够根据修正后温度(端部温度T_Efc)即燃料电池100的端部周边的单电池110的温度来决定用于检测燃料电池100的端部周边的单电池电压的下降的第一阈值。另外，能够根据冷却介质的温度(冷却介质温度T_fc)即燃料电池100的温度来决定用于检测燃料电池100的所有单电池电压的下降的第二阈值。即，根据本实施方式的燃料电池系统10a，能够精密地决定用于检测单电池电压的下降的阈值。

C.变形例：

此外，本发明不限于上述的实施方式、实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内以各种形态来实施。例如，在上述实施方式中，通过软件实现的功能以及处理的一部分或全部也可以通过硬件来实现。另外，通过硬件实现的功能以及处理的一部分或全部也可以通过软件来实现。作为硬件，例如可以使用集成电路、离散电路或将这些电路组合而成的电路模块等的各种电路(circuitry)。另外，例如也能够进行以下那样的变形。

·变形例1：

在上述实施方式中，示出了燃料电池系统的结构的一例。但是，燃料电池系统的结构能够进行各种变更，例如能够实施构成要素的追加、删除、置换等。

例如，作为燃料电池，不限于固体高分子型燃料电池，能够采用其他各种类型的燃料电池。

·变形例2：

在上述实施方式中，对输出限制量决定处理的一例进行了说明。但是，图3以及图7所示的处理的顺序只不过是一例，能够进行各种变形，例如，既可以省略一部分步骤，也可以进一步追加其他的步骤。另外，也可以变更执行的步骤的顺序。

例如，为了推定端部温度而采用的手段(一次延迟滤波器、基于环境温度的偏置值)终究只不过是一例，能够进行各种变更。例如，端部温度推定部可以利用恒定的偏置值来推定端部温度，也可以利用与燃料电池系统起动后的经过时间相应的偏置值来推定端部温度。

例如，在上述实施方式中，不对燃料电池的一个端部周边的单电池电压以及端部温度和另一个端部周边的单电池电压以及端部温度进行区分而进行了处理。但是，端部温度推定部也可以对燃料电池的一个端部和另一个端部进行区分而推定各个端部的端部温度。另外，控制部也可以对燃料电池的一个端部和另一个端部进行区分来取得单电池电压，实施图3或图7的控制。

·变形例3：

本发明不限于上述的实施方式、实施例、变形例，能够在不脱离其主旨的范围内以各种结构来实现。例如，与发明内容一栏中记载的各方案中的技术特征对应的实施方式、实施例、变形例中的技术特征能够为了解决上述课题的一部分或全部或者为了达成上述效果的一部分或全部而适当进行替换、组合。另外，若该技术特征在本说明书中没有作为必要技术特征而说明，则能够适当删除。

标号说明

10、10a…燃料电池系统

100…燃料电池

110…单电池

111…端子板

200…燃料气体供给系统

210…氢罐

220…流量调整部

230…加湿调整部

240…循环压缩机

250…气液分离部

260…切换阀

271a～d…燃料气体排出流路

271e、f…循环流路

300…氧化气体供给系统

310…进气口

320…压缩机

330…加湿调整部

340…密封阀

351a～c…氧化气体供给流路

351d、e…氧化气体排出流路

390…排气口

400…燃料电池冷却系统

410…散热器

420…制冷剂温度传感器

430…制冷剂循环泵

441a…制冷剂供给流路

441b…制冷剂排出流路

450…回转阀

500…负载装置

550…变换器

560…电流传感器

600…电源切换开关

700…电池

750…DC-DC转换器

800…单电池监视器

900…系统控制器

910…CPU

912、912a…控制部

914…端部温度推定部

920…存储部

922…输出限制量映射

930…ROM

940…RAM

950…环境温度传感器