燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法与流程

本发明涉及一种使向燃料电池供给的正极气体绕开的燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法。

背景技术：

在JP2009-123550A中公开了一种燃料电池系统，该燃料电池系统具备：旁路流路，其不经由燃料电池地排出从压缩机喷出的正极气体；以及阀，其调整从旁路流路排出的正极气体的流量。

技术实现要素：

在如上所述的燃料电池系统中，当旁路流路的阀被打开时，从旁路流路排出正极气体，并且已供给到燃料电池的正极气体的压力经由旁路流路向外部大气逸散。

在这种状况下，存在以下情况：向燃料电池供给的正极气体的压力低于对燃料电池要求的压力，因此燃料电池的发电电力下降，并且，与另一方的负极气体的压力之间的压力差暂时超过容许压力差。

本发明是着眼于这种问题而完成的，其目的在于提供一种抑制随着使供给的正极气体绕开燃料电池而燃料电池的发电性能劣化的燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法。

根据本发明的某个方式，燃料电池系统包括：供给单元，其向燃料电池供给正极气体；以及旁路阀，其使向所述燃料电池供给的正极气体绕开。另外，燃料电池系统包括：检测单元，其检测未经所述旁路阀绕开而向所述燃料电池供给的正极气体的状态；以及压力调节单元，其对向所述燃料电池供给的正极气体的压力进行调整。并且，燃料电池系统包括：计算部，其根据所述燃料电池的运转状态，来计算向所述燃料电池供给的正极气体的目标流量和目标压力；以及运转状态控制部，其基于由所述检测单元检测出的正极气体的流量和压力以及由所述计算部计算出的目标流量和目标压力，来控制所述压力调节单元和所述供给单元中的至少一方的单元的操作量。而且，燃料电池系统包括：旁路阀控制部，其基于由所述检测单元检测出的正极气体的流量以及由所述计算部计算出的目标流量，来打开和关闭所述旁路阀；以及压力补偿部，其在所述旁路阀被打开时，使由所述运转状态控制部控制的所述至少一方的单元的操作量增加或者放缓所述旁路阀的打开速度，由此对向所述燃料电池供给的正极气体的压力进行补偿。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式中的燃料电池系统的结构的图。

图2是表示对燃料电池系统进行控制的控制器的功能结构的框图。

图3是表示在打开旁路阀时对供给到燃料电池堆的正极气体的压力进行补偿的正极压力调节阀的开度的时序图。

图4是表示根据通过旁路阀的正极气体的温度来校正正极压力调节阀指令值的增加量的温度校正图表的框图。

图5是表示根据比旁路阀更靠上游的正极气体的压力来校正正极压力调节阀指令值的增加量的压力校正图表的框图。

图6是表示对正极压力调节阀的开度指令值进行校正的运算处理的方法的时序图。

图7是表示对打开旁路阀时发生的堆压力的下降进行补偿的压力补偿方法的流程图。

图8是表示本发明的第二实施方式中的控制器的功能结构的框图。

图9是表示对正极压力调节阀的开度指令值进行校正的运算处理的方法的时序图。

图10是表示本发明的第三实施方式中的控制器的功能结构的框图。

图11是表示对正极压力调节阀完全闭合时的压缩机流量进行校正的运算处理的方法的时序图。

图12是表示本实施方式中的压力补偿方法的流程图。

图13是表示本发明的第四实施方式中的控制器的功能结构的框图。

图14是表示本实施方式中的压力补偿方法的流程图。

图15是表示本发明的第五实施方式中的控制器的功能结构的框图。

图16是表示本发明的第六实施方式中的控制器的功能结构的框图。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本发明的实施方式。

(第一实施方式)

图1是表示本发明的第一实施方式中的燃料电池系统的结构的图。

燃料电池系统100是向燃料电池堆1供给负极气体和正极气体并且根据电负载使燃料电池堆1发电的电源系统。燃料电池系统100例如搭载于电动汽车，驱动车辆的电动马达作为电负载而与燃料电池堆1连接。

燃料电池系统100包括燃料电池堆1、正极气体供排装置2、负极气体供排装置3以及控制器4。

燃料电池堆1是接受负极气体和正极气体的供给来根据电负载发电的层叠电池。燃料电池堆1中例如层叠有数百块燃料电池。

燃料电池堆1中层叠的燃料电池之一由负极电极(燃料极)、正极电极(氧化剂极)以及夹在负极电极与正极电极之间的电解质膜构成。在燃料电池中，负极电极中含氢的负极气体与正极电极中含氧的正极气体在电解质膜中发生电化学反应而发电。在负极电极和正极电极这两方中进行的发电反应如下。

负极电极：2H₂→4H⁺+4e^-…(1)

正极电极：4H⁺+4e^-+O₂→2H₂O…(2)

通过上述(1)和(2)的发电反应，在燃料电池中产生电动势的同时生成水。在燃料电池堆1中，各燃料电池串联连接，因此各燃料电池所产生的单电池电压的总和即为燃料电池堆1的输出电压(例如数百伏特)。

通过正极气体供排装置2向燃料电池堆1供给正极气体，并且通过负极气体供排装置3向燃料电池堆1供给负极气体。

正极气体供排装置2是向燃料电池堆1供给正极气体、并且将从燃料电池堆1排出的正极排气排出到外部大气的装置。正极排气包括通过发电反应产生的水蒸气、发电反应中未被使用的剩余的正极气体等。

正极气体供排装置2包括正极气体供给通路21、压缩机22、正极气体排出通路23、正极压力调节阀24、旁路通路25以及旁路阀26。

正极气体供给通路21是用于向燃料电池堆1供给正极气体的通路。正极气体供给通路21的一端连接于燃料电池堆1的正极气体入口孔，另一端开口从而与外部大气连通。

压缩机22设置于正极气体供给通路21。压缩机22构成从外部大气向正极气体供给通路21取入空气、将该空气作为正极气体供给到燃料电池堆1的供给单元。压缩机22由控制器4来控制。

正极气体排出通路23是用于从燃料电池堆1排出正极排气的通路。正极气体排出通路23的一端连接于燃料电池堆1的正极气体出口孔，另一端开口从而与外部大气连通。

正极压力调节阀24设置于正极气体排出通路23。正极压力调节阀24构成对向燃料电池堆1供给的正极气体的压力进行调整的压力调节单元。作为正极压力调节阀24，例如使用能够变更阀的开度的电磁阀。正极压力调节阀24由控制器4来控制开闭。通过该开闭控制，对向燃料电池堆1供给的正极气体的压力进行调整。

旁路通路25是用于将从压缩机22供给的正极气体的一部分直接排出到正极气体排出通路23而不供给到燃料电池堆1的通路。旁路通路25的一端连接于比压缩机22更靠下游的正极气体供给通路21，另一端连接于比正极压力调节阀24更靠下游的正极气体排出通路23。

旁路阀26设置于旁路通路25。旁路阀26对从压缩机22喷出的正极气体的流量中的向旁路通路25排出的正极气体的流量进行调整。即，旁路阀26用于使通过压缩机22向燃料电池堆1供给的正极气体的一部分绕开。

例如利用能够变更开度的电磁阀来实现旁路阀26。旁路阀26由控制器4来控制开闭。通过该开闭控制，对绕过燃料电池堆1而从正极气体供给通路21排出到外部大气的正极气体的流量进行调整。

正极气体供给通路21上设置有压缩机流量传感器41、堆流量传感器42以及堆压力传感器43。

压缩机流量传感器41设置于比压缩机22更靠上游的正极气体供给通路21。压缩机流量传感器41对被压缩机22吸入到正极气体供给通路21的正极气体进行检测。

压缩机流量传感器41将表示所检测出的流量的检测信号输出到控制器4。下面，将被压缩机22吸引的正极气体的流量、即从压缩机22喷出的正极气体的流量称为“压缩机流量”。

堆流量传感器42设置于比从正极气体供给通路21分支出旁路通路25的部分更靠下游的正极气体供给通路21。堆流量传感器42对供给到燃料电池堆1的正极气体的流量进行检测。

堆流量传感器42将表示所检测出的流量的检测信号输出到控制器4。下面，将未通过旁路阀26绕开而供给到燃料电池堆1的正极气体的流量称为“堆流量”。

堆压力传感器43设置于比从正极气体供给通路21分支出旁路通路25的部分更靠下游的正极气体供给通路21。堆压力传感器43对供给到燃料电池堆1的正极气体入口孔的正极气体的压力进行检测。

堆压力传感器43将表示所检测出的压力的检测信号输出到控制器4。下面，将供给到燃料电池堆1的正极气体的压力称为“堆压力”。

此外，堆流量传感器42和堆压力传感器43构成对未通过旁路阀26绕开而供给到燃料电池堆1的正极气体的状态进行检测的检测单元。

负极气体供排装置3是向燃料电池堆1供给负极气体、并且从燃料电池堆1排出负极排气的装置。负极排气包括发电反应中未被使用的剩余的负极气体，除此以外还包括在发电反应中生成的水蒸气、从燃料电池堆1内的正极气体流路经电解质膜透过来的氮气等。

负极气体供排装置3包括高压罐31、负极气体供给通路32、负极压力调节阀33、负极气体排出通路34以及放气阀35。

高压罐31将要向燃料电池堆1供给的负极气体保持为高压状态来贮存。

负极气体供给通路32是用于从高压罐31向燃料电池堆1供给负极气体的通路。负极气体供给通路32的一端连接于高压罐31，另一端连接于燃料电池堆1的负极气体入口孔。

负极压力调节阀33设置于负极气体供给通路32。负极压力调节阀33由控制器4来控制开闭。通过该开闭控制，对向燃料电池堆1供给的负极气体的压力进行调整。

负极气体排出通路34是用于从燃料电池堆1排出负极排气的通路。负极气体排出通路34的一端连接于燃料电池堆1的负极气体出口孔，另一端连接于比旁路通路25与正极气体排出通路23合流的部分更靠下游的正极气体排出通路23。

放气阀35设置于负极气体排出通路34。放气阀35由控制器4来控制开闭。通过该开闭控制，对从燃料电池堆1排出的负极排气的流量进行调整。

从放气阀35排出的负极排气被流过正极气体排出通路23的正极排气稀释后排出到外部大气。因此，能够将从正极气体排出通路23排出到外部大气的排出气体中的氢浓度维持为规定浓度、例如4％(百分比)以下。

控制器4由具备中央运算装置(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)以及输入输出接口(I/O接口)的微计算机构成。

除了来自压缩机流量传感器41、堆流量传感器42、堆压力传感器43的检测信号以外、来自检测外部大气的压力的大气压传感器44的检测信号也被输入到控制器4。作为其它传感器，检测加速踏板的踏下量的加速行程传感器、测定燃料电池堆1的内部电阻的装置、检测压缩机22的转速和转矩的传感器等的信号被输入到控制器4。

控制器4使用来自这些各种传感器的检测信号、各种控制部件的指令信号等来控制压缩机22、正极压力调节阀24、旁路阀26、负极压力调节阀33以及放气阀35。

在本实施方式中，控制器4基于从电负载对燃料电池堆1要求的要求电力，来分别运算供给到燃料电池堆1的正极气体的流量和压力的目标值。下面，将供给到燃料电池堆1的正极气体的流量和压力的目标值称为“堆目标流量”和“堆目标压力”。

例如，加速踏板的踏下量越大，则电动马达的要求电力越大，因此控制器4使堆目标流量和堆目标压力越大。

另外，在与燃料电池堆1的湿润度有相关性的内部电阻小于预先决定的基准值的情况下，控制器4使堆目标流量大。由此，由正极气体从燃料电池堆1带出的水蒸气的排出量变多，因此能够抑制燃料电池堆1内的积水、所谓的液泛的产生。

另一方面，在燃料电池堆1的内部电阻大于基准值的情况下，控制器4使堆目标压力大。由此，由正极气体从燃料电池堆1带出的水蒸气的排出量变少，因此能够避免燃料电池的电解质膜过于干燥从而劣化。

这样，根据基于电负载的要求电力的发电要求、基于电解质膜的湿润状态的湿润要求、或者基于正极电极与负极电极之间的压力差的电解质膜的保护要求、部件的过温度防止要求等要求来设定堆目标流量和堆目标压力。即，根据燃料电池堆1的发电状态、湿润状态、内部压力状态、温度状态等运转状态来变更堆目标流量和堆目标压力。

另外，在本实施方式中，在从压缩机22喷出的正极气体的流量变得大于堆目标流量的情况下，控制器4增大旁路阀26的开度来打开旁路阀26。

例如，在电动马达的要求电力下降时，控制器4打开旁路阀26以使得排出气体中的氢浓度不超过规定浓度。由此，能够确保对从燃料电池堆1排出的氢进行稀释的正极气体的排出量、并使堆流量下降至发电所需的流量。

或者，在增大压缩机22的转速以避免在压缩机22中产生浪涌的情况下，控制器4打开旁路阀26，将增大的量的正极气体流量排出到外部大气。此外，浪涌是指在离心式的空气压缩机中空气流量和空气压力周期性地发生变动的现象。

图2是表示对燃料电池系统100进行控制的控制器4的功能结构的框图。

控制器4包括压力调节阀/压缩机FB控制部210、浪涌避免要求流量运算部220、排氢稀释要求流量运算部230、压缩机目标流量设定部240以及压缩机FB控制部250。另外，控制器4包括旁路阀FB控制部260、堆压力补偿量运算部270以及校正值相加部280。

压力调节阀/压缩机FB控制部210基于上述的堆目标流量和堆目标压力以及所检测出的堆流量和堆压力，对压缩机22的操作量和正极压力调节阀24的操作量相互进行反馈控制。

在本实施方式中，通过堆流量传感器42来检测堆流量，通过堆压力传感器43来检测堆压力。压缩机22的操作量是指燃料电池堆1所需的正极气体的流量，下面称为“堆要求流量”。

正极压力调节阀24的操作量是指用于通过正极压力调节阀24来供给燃料电池堆1所需的正极气体的压力的开度指令值。正极压力调节阀24的开度指令值越大，则正极压力调节阀24的开口越大，正极压力调节阀24的开度指令值越小，则正极压力调节阀24的开口越小。

压力调节阀/压缩机FB控制部210为了使堆流量和堆压力分别收敛到堆目标流量和堆目标压力而运算压缩机22的堆要求流量和正极压力调节阀24的开度指令值。

在本实施方式中，压力调节阀/压缩机FB控制部210基于根据堆目标流量和堆目标压力来控制堆流量和堆压力的二输入二输出控制模型，来运算压缩机22的堆要求流量和正极压力调节阀24的开度指令值。

二输入二输出控制模型是对从压缩机22经由燃料电池堆1到正极压力调节阀24的正极气体流路进行建模而得到的。

例如，在二输入二输出控制模型中，考虑压缩机22的动作特性、燃料电池堆1内的入口侧和出口侧的歧管等。然后，基于从压缩机22流入到入口侧歧管的体积流量、通过正极压力调节阀24输出到出口侧歧管的体积流量等，来运算供给到燃料电池堆1的正极气体的状态量即堆流量和堆压力。

二输入二输出控制模型如下，通过行列式来表示。

[数1]

在此，行列x是表示从压缩机22到燃料电池堆1的正极气体流路内的正极气体的状态量的参数。行列u是表示对正极气体的状态量进行操作的操作量的参数，包括压缩机22的堆要求流量和正极压力调节阀24的开度指令值。行列γ是正极气体的状态量的目标值，包括堆目标流量和堆目标压力。行列y是想要求出的正极气体状态量的输出，包括堆流量和堆压力。

另外，行列A、行列B、行列C以及行列E是与正极气体有关的比热等常数、根据从压缩机22经由燃料电池堆1到正极压力调节阀24的正极气体流路的形状、压缩机22的规格等而决定的常数。具体地说，行列A、行列B、行列C以及行列E是根据正极气体流路的容积、压力损耗系数等决定的。

如式(3)所示，使用正极气体状态量的偏差dx/dt和正极气体状态量的输出y来求出压缩机22的堆要求流量和正极压力调节阀24的开度指令值。

具体地说，关于行列x，根据行列u中的压缩机22的堆要求流量和正极压力调节阀24的开度指令值以及行列γ中的堆目标流量和堆目标压力，来决定作为正极气体的状态量的行列x，根据该行列x来求出行列y中的堆流量和堆压力。因而，通过将堆流量和堆压力的检测值以及堆目标流量和堆目标压力输出到式(3)，能够得到堆要求流量和正极压力调节阀24的开度指令值。

这样，压力调节阀/压缩机FB控制部210使用式(3)来计算与正极气体状态量的时间变化相应地变化的行列u中的堆要求流量和开度指令值。由此，在堆目标流量和堆目标压力发生变化时，能够配合压缩机22和正极压力调节阀24的动作特性以及燃料电池堆1的内部构造，适当地使堆流量和堆压力收敛到各目标值。

压力调节阀/压缩机FB控制部210将正极压力调节阀24的开度指令值输出到校正值相加部280，并且将压缩机22的堆要求流量输出到压缩机目标流量设定部240。

浪涌避免要求流量运算部220为了避免在压缩机22中产生浪涌而基于压缩机动作状态信息来运算要从压缩机22喷出的正极气体的流量。下面，将由浪涌避免要求流量运算部220运算出的正极气体的流量称为“浪涌避免要求流量”。

压缩机动作状态信息包括压缩机22的转速以及压缩机22的入口压力和出口压力。例如，基于由大气压传感器44检测出的值来计算压缩机22的输入压力。基于由堆压力传感器43检测出的值来计算压缩机22的出口压力。此外，也可以在压缩机22的上游和下游的正极气体供给通路21上分别设置压力传感器，将从这些压力传感器输出的检测信号用作压缩机22的入口压力和出口压力。

在本实施方式中，在浪涌避免要求流量运算部220中预先存储有表示产生浪涌的压缩机22的运转区域的浪涌避免图表。基于压缩机22的规格等来设定浪涌避免图表。

浪涌避免要求流量运算部220当获取到压缩机动作状态信息时，参照浪涌避免图表，判定根据压缩机22的转速、入口压力以及出口压力而确定的运转点是否位于产生浪涌的区域。在压缩机22的运转点位于产生浪涌的区域的情况下，浪涌避免要求流量运算部220使浪涌避免要求流量大，以使得运转点移至不产生浪涌的区域。

这样，浪涌避免要求流量运算部220运算浪涌避免要求流量，将该浪涌避免要求流量输出到压缩机目标流量设定部240。

排氢稀释要求流量运算部230为了使从正极气体排出通路23排出的气体中的氢浓度为规定浓度以下，而基于放气阀35的排氢流量来运算要从压缩机22喷出的正极气体的流量。

下面，将由排氢稀释要求流量运算部230运算出的正极气体的流量称为“排氢稀释要求流量”。另外，放气阀35的排氢流量是指从放气阀35排出的负极排气的流量，例如基于放气阀35的开度来计算该排氢流量。

在本实施方式中，在排氢稀释要求流量运算部230中存储有表示放气阀35的排氢流量与排氢稀释要求流量之间的关系的稀释流量图表。排氢稀释要求流量运算部230当获取到排氢流量时，参照稀释流量图表，计算与该排氢流量相对应的排氢稀释要求流量。

例如，排氢流量越大，则排氢稀释要求流量运算部230使排氢稀释要求流量单调增加越多。排氢稀释要求流量运算部230将该排氢稀释要求流量输出到压缩机目标流量设定部240。

压缩机目标流量设定部240将堆要求流量、浪涌避免要求流量以及排氢稀释要求流量中的最大的值设定为压缩机目标流量，将该压缩机目标流量输出到压缩机FB控制部250。

压缩机FB控制部250基于压缩机目标流量和压缩机流量对压缩机22的转矩指令值进行反馈控制。此外，通过压缩机流量传感器41来检测压缩机流量。

即，压缩机FB控制部250为了使压缩机流量收敛到压缩机目标流量而运算压缩机22的转矩指令值。压缩机FB控制部250将该转矩指令值输出到压缩机22。

例如，在压缩机目标流量大于压缩机流量时，压缩机FB控制部250使压缩机22的转矩指令值大，来增多从压缩机22喷出的正极气体的流量。

因此，在堆要求流量大于浪涌避免要求流量及排氢稀释要求流量时，在旁路阀26闭合的状态下基于堆要求流量来控制从压缩机22喷出的正极气体的流量。

另外，根据燃料电池堆1的运转状态不同，也存在以下情况：浪涌避免要求流量或排氢稀释要求流量变得大于堆要求流量，与这些要求流量相应地从压缩机22喷出的正极气体的流量增多。在这种状况下，会对燃料电池堆1供给过剩的正极气体的流量。作为其对策，具备旁路阀FB控制部260。

旁路阀FB控制部260构成基于堆目标流量和检测出的堆流量对旁路阀26的开闭进行反馈控制的旁路阀控制部。即，旁路阀FB控制部260为了使堆流量收敛到堆目标流量而运算旁路阀26的开度指令值。

例如，在堆目标流量大于堆流量时，旁路阀FB控制部260使旁路阀26的开度指令值大，来增多从压缩机22排出到旁路通路25的正极气体的流量。

由此，使向燃料电池堆1供给的正极气体的一部分绕开，因此能够防止持续对燃料电池堆1供给大于堆要求流量的正极气体的流量。因此，能够避免以下事态：因对燃料电池堆1供给过剩的正极气体而导致燃料电池的电解质膜过于干燥从而劣化。

然而，在旁路阀26打开时，供给到燃料电池堆1的正极气体的堆压力从旁路通路25经由正极气体排出通路23向外部大气逸出。对于该堆压力的下降，在压力调节阀/压缩机FB控制部210中执行收敛到堆目标压力需要一定时间的反馈控制，因此堆压力会降得过低。

由于这种堆压力的下降，燃料电池堆1的发电电力下降，并且存在以下担忧：燃料电池堆1内的正极电极侧的压力与负极电极侧的压力之间的极间压力差暂时超过燃料电池的容许压力，燃料电池的耐久性劣化，发电特性恶化。

因此，在本实施方式中，控制器4在打开旁路阀26时使闭合正极压力调节阀24时的变化量增加。由此，堆压力上升，因此能够抵消在打开旁路阀26时发生的堆压力的下降。

具体地说，通过图2所示的堆压力补偿量运算部270和校正值相加部280来补偿堆压力的下降。

堆压力补偿量运算部270使用压力补偿控制模型，来运算用于补偿在旁路阀26打开时发生的堆压力的下降的补偿量。

压力补偿控制模型是控制对上述的二输入二输出控制模型追加了旁路通路25和旁路阀26的结构中的正极气体状态量的控制模型，如下，通过行列式来表示。

[数2]

在此，行列Gd_byps是表示从压缩机22供给到旁路通路25的正极气体的状态量的参数。其它行列与式(3)相同。

行列G是基于到从正极气体供给通路21分支出的旁路通路25的旁路阀26为止的正极气体流路的形状、即压力损耗等而决定的常数。行列d_byps是表示旁路阀26的动作量的参数，包括旁路阀26的开度指令值。

如式(4)所示，通过对式(3)追加了行列Gd_byps，供给到燃料电池堆1的正极气体的状态量即堆流量和堆压力与旁路阀26的开度相应地变化。这样，压力补偿控制模型为还考虑了在旁路阀26打开时堆压力下降的情况的控制模型。

行列Gd_byps作为使堆流量和堆压力分别收敛到堆目标流量和堆目标压力时的干扰而进行作用。因而，为了对旁路阀26打开时的堆压力的下降进行补偿，需要如下式那样运算正极压力调节阀24的开度指令值，使得由行列Gd_byps表示的正极气体的状态量被抵消。

[数3]

在本实施方式中，采取对压力调节阀/压缩机FB控制部210的运算结果进行校正的结构，因此行列u如以下那样表示。

[数4]

u＝Fx+Vr+μ···(6)

在此，基于由压力调节阀/压缩机FB控制部210运算出的正极压力调节阀24的开度指令值以及压缩机22的堆要求流量来决定行列Fx与行列Vγ之和(Fx+Vγ)。另外，行列μ是用于抵消作为干扰而进行作用的行列Gd_byps的参数，包括用于对正极压力调节阀24的开度指令值进行校正的开度校正值。

当将式(6)代入到行列式(5)中的行列u时，能够如以下那样导出行列式(7)。

[数5]

在此，只要在行列式(7)中行列式(8)成立，就能够抵消与干扰相当的行列Gd_byps。

[数6]

Bμ+Gd_byps＝0···(8)

因此，通过在行列式(8)的两边除以行列B的逆行列B^-1，能够如以下那样导出行列μ。

[数7]

μ＝-B^-1Gd_byps···(9)

通过将旁路阀26的开度指令值代入到行列式(9)中的行列b_byps，基于行列μ所包括的参数来决定正极压力调节阀24的开度校正值。

因此，堆压力补偿量运算部270使用行列式(9)，将从旁路阀FB控制部260输出的开度指令值代入到式(9)中的行列b_byps，由此计算出正极压力调节阀24的开度校正值。这样，堆压力补偿量运算部270基于旁路阀26的开度指令值来计算出考虑了旁路阀26的动作造成的影响的开度校正值。

校正值相加部280将从压力调节阀/压缩机FB控制部210输出的开度指令值与来自堆压力补偿量运算部270的开度校正值相加。由此，能够使由压力调节阀/压缩机FB控制部210控制的正极压力调节阀24的开度指令值增加。

校正值相加部280将由压力调节阀/压缩机FB控制部210运算出的正极压力调节阀24的开度指令值与开度校正值相加后得到的值作为新的开度指令值输出到正极压力调节阀24。

这样，堆压力补偿量运算部270和校正值相加部280构成在旁路阀26打开时通过使由压力调节阀/压缩机FB控制部210运算的操作量增加来补偿堆压力的压力补偿部。

图3是表示本实施方式中的正极压力调节阀24的控制方法的时序图。

图3的(a)是表示正极气体的流量的图。图3的(b)是表示旁路阀26的开度的图。图3的(c)是表示供给到燃料电池堆1的正极气体的堆压力的图。图3的(d)是表示正极压力调节阀24的开度的图。图3的(a)至图3的(d)各附图的横轴为相互共同的时间轴。

在图3的(a)中，通过实线来表示从压缩机22喷出的正极气体的流量即压缩机流量，通过点划线来表示压缩机目标流量。并且，在图3的(a)中，通过实线来表示供给到燃料电池堆1的正极气体的流量即堆流量，通过虚线来表示堆目标流量。

在图3的(c)中，通过实线来表示利用堆压力补偿量运算部270的开度校正值对正极压力调节阀24的开度指令值进行了校正时的堆压力，通过点线来表示未校正时的堆压力。并且，在图3的(c)中，通过虚线来表示堆目标压力，通过点划线来表示负极气体的目标压力。

在图3的(d)中，通过实线来表示利用堆压力补偿量运算部270的开度校正值进行了校正时的正极压力调节阀24的开度，通过点线来表示未校正时的正极压力调节阀24的开度。

此外，在图3的(a)和图3的(c)中，以各线不重叠的方式进行表示，以使附图易于观看。

在时刻t1之前的时间点，不是根据排氢稀释要求、浪涌避免要求，而是根据堆发电要求来控制压缩机22。因此，如图3的(a)所示，压缩机目标流量与堆目标流量被设定为相同的值，如图3的(b)所示，旁路阀26闭合。

在时刻t1，如图3的(a)和图3的(c)所示，对燃料电池堆1要求的要求电力下降，堆目标电流和堆目标压力被降低。因此，堆流量与堆目标流量的偏差变大，并且堆压力与堆目标压力的偏差也变大。

另外，随着堆目标压力被降低，负极气体目标压力也被降低，以使得燃料电池堆1内的负极气体压力与正极气体压力之间的极间压力差不超过电解质膜的容许压力。在该情况下，要求电力下降，因此从燃料电池堆1取出的电流变少，因此在燃料电池堆1内负极气体的消耗量下降。其结果，燃料电池堆1内的负极气体压力比负极气体目标压力更慢地下降。

此外，在此，当使压缩机流量随着要求电力的下降而降低时，会不再满足排氢稀释要求或浪涌避免要求，因此根据这些要求来将压缩机目标流量维持为固定。

在时刻t2，如图3的(b)所示，通过旁路阀FB控制部260将旁路阀26打开，以使得堆流量与堆目标流量的偏差变小。随之，供给到燃料电池堆1的正极气体的压力从旁路通路25向外部大气逸出。

此时，如图3的(d)所示，通过压力调节阀/压缩机FB控制部210将正极压力调节阀24闭合，以使得堆流量和堆压力相互收敛到堆目标流量和堆目标压力。

假如仅利用压力调节阀/压缩机FB控制部210来控制正极压力调节阀22，则即使堆压力下降，也会由于通过反馈控制来进行堆压力的调整，而如图3的(d)的点线所示那样缓慢闭合正极压力调节阀24。因此，会如图3的(c)的点线所示那样，堆压力相比于堆目标压力大幅下降。其结果，燃料电池堆1内的负极气体压力与正极气体压力之间的极间压力差变得大于燃料电池的容许压力，燃料电池的耐久性劣化。

与此相对，在本实施方式中，堆压力补偿量运算部270基于旁路阀26的开度，计算出事先考虑到旁路阀26的动作所造成的影响的正极压力调节阀24的开度校正值，校正值相加部280将该开度校正值与由压力调节阀/压缩机FB控制部210运算出的开度指令值相加。因此，在旁路阀26打开时，会增大由压力调节阀/压缩机FB控制部210运算出的开度指令值的减小幅度。

由此，如图3的(d)的实线所示，与通过压力调节阀/压缩机FB控制部210来闭合正极压力调节阀24的情况相比，正极压力调节阀24被更快地闭合。

这样，在打开旁路阀26的定时将正极压力调节阀24迅速闭合，由此堆压力迅速上升，因此能够对正极气体的压力通过旁路通路25向外部大气逸散而堆压力下降的情况进行补偿。

然后，在时刻t3，正极压力调节阀24的开度校正值变小，正极压力调节阀24逐渐闭合。

在时刻t4，如图3的(c)的实线所示，将正极压力调节阀24迅速闭合，由此，与通过压力调节阀/压缩机FB控制部210来控制正极压力调节阀24的情况相比，堆压力相对于堆目标压力的下降幅度变小。

因此，燃料电池堆1内的负极气体压力与正极气体压力的压力差被抑制为低于电解质膜的容许压力，因此能够抑制燃料电池的劣化。

之后，在时刻t5，如图3的(c)所示，堆目标压力固定。然后，在时刻t6，如图3的(a)和图3的(c)所示，堆流量和堆压力相互收敛到堆目标流量和堆目标压力，如图3的(b)和图3的(d)所示，旁路阀26和正极压力调节阀24的开度分别被维持为固定。

这样，在旁路阀26打开时，使正极压力调节阀24的开度指令值的减小幅度大，由此能够对供给到燃料电池堆1的正极气体的压力的下降进行补偿。因此，能够抑制燃料电池堆1内的负极气体压力与正极气体压力的压力差变得过大而燃料电池的耐久性劣化。

此外，在本实施方式中，说明了使用压力补偿控制模型来运算堆压力的补偿量的例子，但是不限于此。

例如，堆压力补偿量运算部270也可以在从旁路阀FB控制部260获取到旁路阀26的开度指令值的情况下，参照预先决定的校正图表，来计算与该开度指令值相对应的开度校正值。

在该情况下，旁路阀26的开度指令值越大，则堆压力越容易下降，因此校正图表被设定成旁路阀26的开度指令值越大则使正极压力调节阀24的开度校正值越大。由此，能够以简易的结构对打开旁路阀26时的堆压力的下降进行补偿。

此外，在式(9)所示的行列G中，作为参数而包括在旁路通路25中通过的正极气体的温度以及比旁路阀26更靠上游的正极气体的压力。因此，期望的是，根据这些参数来改变正极压力调节阀24的开度校正值。

因此，堆压力补偿量运算部270也可以如图4和图5所示那样，根据在旁路通路25中通过的正极气体的温度以及比旁路阀26更靠上游的正极气体的压力，对正极压力调节阀24的开度校正值进行校正。

图4是表示按在旁路阀26中通过的正极气体的温度Tcp来设定正极压力调节阀24的校正量而得到的温度校正图表的图。

在此，横轴表示旁路阀26的开度指令值d，纵轴表示对正极压力调节阀24的操作量进行校正的校正量。此外，使校正量的符号反转后得到的值为正极压力调节阀24的开度校正值μ。

在温度校正图表中，旁路阀26的开度指令值d越大，则正极压力调节阀24的校正量单调增加得越多。即，旁路阀26的开度指令值d越大，则正极压力调节阀24的开度校正值μ从零单调减少得越多。

而且，在旁路阀26中通过的正极气体的温度Tcp越高，则正极压力调节阀24的校正量越大。这样，根据在旁路阀26中通过的正极气体的温度Tcp来变更正极压力调节阀24的校正量，由此能够更适当地抑制堆压力的下降。

此外，例如通过在旁路阀26的上游或下游的旁路通路25上设置的温度传感器来检测在旁路阀26中通过的正极气体的温度Tcp。然后，堆压力补偿量运算部270基于由该温度传感器检测出的温度Tcp以及旁路阀26的开度指令值d来计算温度校正图表中对应的正极压力调节阀24的校正量。堆压力补偿量运算部270通过将该校正量乘以“-1”来计算出正极压力调节阀24的开度校正值。

图5是表示按比旁路阀26更靠上游的正极气体的压力Psm来设定正极压力调节阀24的校正量而得到的压力校正图表的图。在此，横轴表示旁路阀26的开度指令值d，纵轴表示正极压力调节阀24的校正量。

在压力校正图表中，旁路阀26的开度指令值d越大，则正极压力调节阀24的校正量单调增加得越多，比旁路阀26更靠上游的正极气体的压力Pcm越高，则正极压力调节阀24的校正量越大。

这样，根据比旁路阀26更靠上游的正极气体的压力Psm来变更正极压力调节阀24的校正量，由此能够更适当地抑制堆压力的下降。

此外，在使用压力校正图表的情况下，堆压力补偿量运算部270例如基于由堆压力传感器43检测出的压力Pcm以及旁路阀26的开度指令值d，来计算压力校正图表中对应的正极压力调节阀24的校正量。

接着，参照附图来说明本实施方式中的控制器4的动作。

图6是表示堆压力补偿量运算部270和校正值相加部280的动作的一例的时序图。

图6的(a)是表示由旁路阀FB控制部260运算的旁路阀26的开度指令值的图。图6的(b)是表示由堆压力补偿量运算部270运算的开度校正值的图。

图6的(c)是表示正极压力调节阀24的开度指令值的图。在图6的(c)中，通过点线来表示由压力调节阀/压缩机FB控制部210运算的校正前的开度指令值，通过实线来表示被校正值相加部280加上开度校正值而得到的校正后的开度指令值。图6的(a)至图6的(c)各附图的横轴为相互共同的时间轴。

在时刻t21之前，旁路阀26的开度指令值、堆压力补偿量运算部270的开度校正值以及正极压力调节阀24的开度指令值均固定。

在时刻t21，如图6的(a)所示，旁路阀26的开度指令值上升，旁路阀26被打开。随之，如图6的(b)所示，按照上述的压力补偿控制模型，旁路阀26的开度指令值越大，则从堆压力补偿量运算部270输出的开度校正值越小。由此，如图6的(c)所示，校正后的开度指令值的下降量变得比校正前的开度指令值的下降量大。

在时刻t22，如图6的(a)所示，旁路阀26的开度指令值的上升停止，随之，如图6的(b)和图6的(c)所示，正极压力调节阀24的开度校正值和开度指令值固定。

这样，堆压力补偿量运算部270基于旁路阀26的开度指令值来使正极压力调节阀24的开度指令值的下降量增加。由此，能够抑制在打开旁路阀26的期间供给到燃料电池堆1的压力下降。

图7是表示本实施方式中的对供给到燃料电池堆1的正极气体的压力进行补偿的压力补偿控制方法的流程图。

在步骤S901中，控制器4根据燃料电池堆1的运转状态来计算堆目标流量和堆目标压力。例如，对燃料电池堆1要求的要求电力越大，则控制器4使堆目标流量和堆目标压力均越大。

在步骤S902中，压力调节阀/压缩机FB控制部210为了使堆流量和堆压力收敛到堆目标流量和堆目标压力，运算出对压缩机22的堆要求流量以及正极压力调节阀24的开度指令值。然后，压缩机目标流量设定部240将堆要求流量、浪涌避免要求流量以及排氢稀释要求流量中的最大的值设定为压缩机目标流量。

在步骤S903中，旁路阀FB控制部260为了使堆流量收敛到堆目标流量而运算出旁路阀26的开度指令值。

例如，在堆要求流量被设定为压缩机目标流量的情况下，旁路阀FB控制部260将旁路阀26的开度指令值设为零来闭合旁路阀26。

另一方面，在浪涌避免要求流量或排氢稀释要求流量被设定为压缩机目标流量的情况下，旁路阀FB控制部260使旁路阀26的开度指令值大来打开旁路阀26。

在步骤S904中，堆压力补偿量运算部270判断旁路阀26的开度指令值是否相对于上一次的值增加、即旁路阀26是否被打开。而且，在旁路阀26的开度指令值未增加的情况下，堆压力补偿量运算部270结束燃料电池系统100的压力补偿控制方法。

在步骤S905中，堆压力补偿量运算部270在旁路阀26被打开的情况下，使正极压力调节阀24的开度指令值的减小幅度增加。当步骤S905的处理完成时，燃料电池系统100的压力补偿控制方法结束。

根据本发明的第一实施方式，燃料电池系统100包括：压缩机22，其构成向燃料电池堆1供给正极气体的供给单元；以及旁路阀26，其使向燃料电池堆1供给的正极气体绕开。并且，燃料电池系统100包括：构成检测单元的堆流量传感器42和堆压力传感器43，它们检测未通过旁路阀26绕开而供给到燃料电池堆1的正极气体的状态；以及构成压力调节单元的正极压力调节阀24，其对供给到燃料电池堆1的正极气体的压力进行调整。

另外，对燃料电池系统100进行控制的控制器4包括计算部，该计算部根据燃料电池堆1的运转状态来计算供给到燃料电池堆1的正极气体的目标流量和目标压力。

另外，控制器4具备构成运转状态控制部的压力调节阀/压缩机FB控制部210，该压力调节阀/压缩机FB控制部210基于由检测单元检测出的正极气体的流量和压力以及所计算出的目标流量和目标压力，来控制压缩机22和正极压力调节阀24中的至少一方的单元的操作量。通过该压力调节阀/压缩机FB控制部210，能够在堆目标流量和堆目标压力发生变化时，配合压缩机22和正极压力调节阀24的动作特性以及燃料电池堆1的内部构造来适当地使堆流量和堆压力收敛到各目标值。

而且，控制器4具备：旁路阀FB控制部260，其基于由检测单元检测出的正极气体的流量以及目标流量来打开和闭合旁路阀26；以及构成压力补偿部的堆压力补偿量运算部270，其在旁路阀26被打开时，使正极压力调节阀24的操作量增加。

通过该堆压力补偿量运算部270，在旁路阀26被打开时，事先考虑旁路阀26的动作所造成的影响，因此不监视堆压力就能够抑制供给到燃料电池堆1的正极气体压力的下降。因此，能够抑制以下的情况：如图3的(c)的虚线所示，堆压力下降到低于目标压力，燃料电池堆1的发电电力暂时下降。

因而，能够抑制因使从燃料电池堆1供给的正极气体绕开而导致的燃料电池堆1的发电性能的下降。

如以上那样，在本实施方式中，通过压力调节阀/压缩机FB控制部210，能够配合压缩机22和正极压力调节阀24的动作特性以及燃料电池堆1的内部构造来适当地使堆流量和堆压力收敛到各目标值，通过堆压力补偿量运算部270，能够对在打开旁路阀26时发生的堆压力的下降进行补偿。即，在通过压力调节阀/压缩机FB控制部210对堆流量和堆压力适当地进行反馈控制的结构中，能够不监视堆压力地对旁路阀26的动作所引起的堆压力的下降进行补偿。

另外，在本实施方式中，在旁路阀26被打开时，与通过压力调节阀/压缩机FB控制部210来打开正极压力调节阀24的情况相比，堆压力补偿量运算部270使正极压力调节阀24的开度的每单位时间的减小幅度增大。由此，能够使闭合正极压力调节阀24的速度快。

因此，不使燃料电池系统100的消耗电力增加就能够防止如图3的(c)的虚线所示那样堆压力相比于堆目标压力大幅下降。因而，能够以简易的结构来避免如下的事态：燃料电池堆1内的负极气体压力与正极气体压力的压力差超过电解质膜的容许压力，电解质膜的耐久性劣化，发电性能劣化。

(第二实施方式)

图8是表示本发明的第二实施方式中的控制器4的功能结构的框图。

本实施方式的控制器4除了图2所示的控制器4的结构以外还具备驱动信号生成部300。其它结构与图2所示的结构相同，因此标注同一标记并省略详细说明。

驱动信号生成部300基于从旁路阀FB控制部260输出的旁路阀26的开度指令值来生成用于驱动旁路阀26的驱动信号。

在本实施方式中，作为旁路阀26，使用逐步地增大开度的控制阀。因此，驱动信号生成部300将对旁路阀26的开度指令值的变化变换为阶梯状的波形，将该变换得到的值作为驱动信号输出到旁路阀26。另外，驱动信号生成部300将对旁路阀26的开度指令值限制在旁路阀26的驱动范围内，将该限制后的驱动信号输出到旁路阀26。

堆压力补偿量运算部270基于从驱动信号生成部300输出的阶梯状的驱动信号，来计算正极压力调节阀24的开度校正值。校正值相加部280将该开度校正值与来自压力调节阀/压缩机FB控制部210的正极压力调节阀24的开度指令值相加，将该相加后得到的值输出到正极压力调节阀24。

图9是表示本实施方式中的堆压力补偿量运算部270和校正值相加部280的动作的一例的时序图。

图9的(a)是表示旁路阀26的驱动信号的图。图9的(b)和图9的(c)是分别表示与图6的(b)和图6的(c)相同的参数的图。另外，图9的(a)至图9的(c)各附图的横轴为相互共同的时间轴。

在图9的(a)中，通过实线来表示从驱动信号生成部300输出的驱动信号，通过点线来表示从旁路阀FB控制部260输出的旁路阀26的开度指令值。

在时刻t31之前，与图6的(a)至图6的(c)各附图同样地，旁路阀26的开度指令值、堆压力补偿量运算部270中的开度校正值以及正极压力调节阀24的开度指令值均固定。

在时刻t31至时刻t35，如图9的(a)所示，旁路阀26的开度指令值线性地上升，因此驱动信号逐步地变大。具体地说，驱动信号在时刻t32上升至旁路阀26的开度指令值，之后维持为固定的值，之后在时刻t33再次上升后维持为固定。然后，在时刻t34和时刻t35也是驱动信号阶梯状地上升至旁路阀26的开度指令值。

这样，在打开旁路阀26时，驱动信号的波形为阶梯状，因此旁路阀26被细碎地打开，每次都会发生堆压力的下降。

随之，如图9的(b)所示，开度校正值逐步地变小。由此，如图9的(c)的实线所示，正极压力调节阀24的开度指令值与旁路阀26的驱动信号相应地阶梯状变小。即，随着旁路阀26逐步地被打开，正极压力调节阀24的操作量阶梯状地增加。

这样，在旁路阀26的动作有限制的情况下使用限制后的驱动信号，由此堆压力补偿量运算部270能够根据与实际的旁路阀26的动作更接近的正极气体状态量来求出正极压力调节阀24的开度校正值。因而，能够进一步抑制堆压力的下降。

根据本发明的第二实施方式，燃料电池系统100具备逐步地变更阀的开度的旁路阀26。而且，在打开旁路阀26的情况下，在每次旁路阀26的开度逐步地上升时，堆压力补偿量运算部270使正极压力调节阀24的开度的减小幅度增加。

由此，随着旁路阀26的阶梯性动作对正极压力调节阀24的开度指令值进行校正，因此能够更适当地补偿在旁路阀26逐步地打开时连续地发生的堆压力的下降。

(第三实施方式)

图10是表示本发明的第三实施方式中的控制器4的功能结构的框图。

本实施方式的控制器4除了图2所示的控制器4的结构以外，还具备压力调节阀补偿量运算部410和校正值相加部420。其它结构与图2所示的结构相同，因此标注同一标记并省略详细说明。

压力调节阀补偿量运算部410构成以下的压力补偿部：基于从校正值相加部280输出的校正后的开度指令值，通过压缩机22对正极压力调节阀24无法补偿的堆压力的下降部分进行补偿。

在本实施方式中，在校正后的开度指令值小于零的情况下，压力调节阀补偿量运算部410基于开度指令值相对于零的下降量，计算出通过压缩机22补偿堆压力所需的流量校正值来作为补偿量。

例如，在压力调节阀补偿量运算部410中预先存储有表示正极压力调节阀24的开度指令值的下降量与流量校正值的关系的压缩机流量校正图表。而且，压力调节阀补偿量运算部410当从校正值相加部280获取到开度指令值时，参照压缩机流量校正图表来计算与该下降量相对应的流量校正值。此外，压缩机流量校正图表是通过实验数据等而预先决定的。

在正极压力调节阀24的开度指令值低于零的情况下，压力调节阀补偿量运算部410将开度指令值设定为零并输出到正极压力调节阀24，并且将基于下降量的流量校正值输出到校正值相加部420。另外，在正极压力调节阀24的开度指令值为零以上的情况下，压力调节阀补偿量运算部410将该开度指令值输出到正极压力调节阀24。

此外，在本实施方式中，说明了使用压缩机流量校正图表来计算流量校正值的例子，但是压力调节阀补偿量运算部410也可以基于利用压力补偿控制模型导出的式(9)来计算流量校正值。

校正值相加部420将从压力调节阀补偿量运算部410输出的流量校正值与从压缩机目标流量设定部240输出的压缩机目标流量相加，由此对压缩机目标流量进行校正。然后，校正值相加部420将流量校正值与压缩机目标流量相加后得到的值、即校正后的压缩机目标流量输出到压缩机FB控制部250。

图11是表示本实施方式中的控制器4的动作的时序图。

图11的(a)是表示由旁路阀FB控制部260运算的旁路阀26的开度指令值的图。图11的(b)是表示由堆压力补偿量运算部270运算的开度校正值的图。

图11的(c)是表示正极压力调节阀24的开度指令值的图。在图11的(c)中，通过点线来表示校正前的开度指令值，通过实线来表示校正后的开度指令值。并且，在图11的(c)中，通过点划线来表示正极压力调节阀24完全闭合后无法使用正极压力调节阀24来补充堆压力的部分的补偿量。

图11的(d)是表示压缩机22的目标流量的图。在图11的(d)中，通过点线来表示从压缩机目标流量设定部240输出的校正前的压缩机目标流量，通过实线来表示校正后的压缩机目标流量。此外，图11的(a)至图11的(d)各附图的横轴为相互共同的时间轴。

在时刻t41之前，旁路阀26的开度指令值、堆压力补偿量运算部270的开度校正值以及正极压力调节阀24的开度指令值均固定，压缩机目标流量被降低。

在时刻t41，如图11的(a)所示，旁路阀26的开度指令值上升而旁路阀26被打开。随之，如图11的(b)所示，按照上述的压力补偿控制模型，开度校正值随着旁路阀26的开度指令值变大而变小。由此，如图11的(c)所示，校正后的开度指令值的变化量变得比校正前的开度指令值大。即，正极压力调节阀24的操作量增加。

在时刻t42，如图11的(c)所示，校正后的开度指令值为零、即完全闭合，再变为小于零。此时，输出到正极压力调节阀24的开度指令值被设定为零。因此，为无法利用正极压力调节阀24对堆压力的下降进行补偿的状态。

因此，在本实施方式中，压力调节阀补偿量运算部410基于校正后的开度指令值相对于零下降的下降量，来计算压缩机22的流量校正值，校正值相加部420将该流量校正值与压缩机目标流量相加。因此，如图11的(d)所示，校正后的开度指令值的下降量越大，校正后的压缩机目标流量越增加。

这样，在正极压力调节阀24完全闭合的状态下旁路阀26被打开时，能够通过使压缩机流量增加来抑制堆压力的下降。

在时刻t43，如图11的(a)所示，旁路阀26的开度指令值的上升停止，随之，如图11的(b)和图11的(c)所示，正极压力调节阀24的开度校正值固定。

在此，如图11的(c)的点划线所示，校正后的开度指令值上升，因此如图11的(d)所示，压缩机目标流量随着开度指令值的下降量的减少而减少。

然后，当经过时刻t44时，如图11的(c)所示，校正后的开度指令值变为大于零，因此如图11的(d)所示，压缩机目标流量恢复为原本的值。

这样，压力调节阀补偿量运算部410使压缩机22的操作量与正极压力调节阀24的开度指令值的下降量相应地增加，由此能够可靠地对供给到燃料电池堆1的正极气体的压力下降进行补偿。

图12是表示本实施方式中的压力补偿控制方法的一例的流程图。

本实施方式的压力补偿控制方法对图7所示的步骤S901至S905的一系列处理过程追加了步骤S906和S907的处理。因此，在此仅说明步骤S906和S907的处理。

在步骤S906中，压力调节阀补偿量运算部410判断校正后的正极压力调节阀24的开度指令值是否小于零、即正极压力调节阀24是否处于完全闭合状态。然后，在正极压力调节阀24未处于完全闭合状态的情况下，压力调节阀补偿量运算部410结束压力补偿控制方法。

在步骤S907中，在校正后的开度指令值小于零的情况下，压力调节阀补偿量运算部410基于开度指令值相对于零的下降量来运算流量校正值，校正值相加部420将该流量校正值与压缩机目标流量相加。由此，能够在旁路阀26打开时使压缩机目标流量增加。

然后，当步骤S907的处理完成时，压力补偿控制方法的一系列处理过程结束。

根据本发明的第三实施方式，燃料电池系统100还具备构成以下的压力补偿部的压力调节阀补偿量运算部410：在旁路阀26被打开的情况下正极压力调节阀24完全闭合时，使压缩机22的操作量增加。

由此，在打开旁路阀26的期间，即使变为无法利用正极压力调节阀24来补偿堆压力的下降的状态，也能够利用压缩机22来适当地抑制堆压力的下降。

(第四实施方式)

图13是表示本发明的第四实施方式中的控制器4的功能结构的框图。

本实施方式的控制器4具备堆压力补偿量运算部271和校正值相加部281来代替图2所示的控制器4的堆压力补偿量运算部270和校正值相加部280。其它结构与图2所示的结构相同，因此标注同一标记并省略详细说明。

堆压力补偿量运算部271基本上与堆压力补偿量运算部270同样地，使用压力补偿控制模型来运算用于对打开旁路阀26时发生的堆压力的下降进行补偿的补偿量。

堆压力补偿量运算部271基于旁路阀26的开度指令值，计算出对压缩机22的堆要求流量进行校正的流量校正值来作为补偿量。

校正值相加部281将压缩机22的流量校正值与从压缩机目标流量设定部240输出的压缩机目标流量相加。即，压缩机22的操作量增加。

图14是表示控制器4的压力补偿控制方法的流程图。在此，执行步骤S915的处理来代替图7所示的步骤S905的处理。因此，仅简单说明步骤S915的处理。

在步骤S915中，堆压力补偿量运算部271在通过步骤S904判断为旁路阀26被打开的情况下，基于旁路阀26的开度指令值来运算压缩机22的流量校正值。然后，校正值相加部281将压缩机22的流量校正值与来自压缩机目标流量设定部240的压缩机目标流量相加，使压缩机目标流量增加。

根据本发明的第四实施方式，在旁路阀26被打开时，不是使正极压力调节阀24的操作量增加，而是使压缩机22的操作量增加。在该情况下，也能够抑制打开旁路阀26时的堆压力的下降，因此能够抑制燃料电池堆1的发电性能的下降。

(第五实施方式)

图15是表示本发明的第五实施方式中的控制器4的功能结构的框图。

本实施方式的控制器4具备堆压力补偿量运算部272和校正值相加部281来代替图2所示的控制器4的堆压力补偿量运算部270。其它结构与图2所示的结构相同，因此标注同一标记并省略详细说明。

堆压力补偿量运算部272基本上与堆压力补偿量运算部270同样地，使用压力补偿控制模型来运算用于对打开旁路阀26时发生的堆压力的下降进行补偿的补偿量。

堆压力补偿量运算部271基于旁路阀26的开度指令值来计算压缩机22的流量校正值和正极压力调节阀24的开度校正值。由此，能够使压缩机22和正极压力调节阀24的操作量相互增加。

根据本发明的第五实施方式，使打开旁路阀26时压缩机22的操作量和正极压力调节阀24的操作量同时增加，由此能够迅速抵消打开旁路阀26时发生的堆压力的下降。

这样，根据第一实施方式至第五实施方式，控制器4在旁路阀26被打开时，使压缩机22和正极压力调节阀24中的至少一方的操作量增加。由此，能够对供给到燃料电池堆1的正极气体的压力进行补偿，能够抑制燃料电池堆1的发电性能的下降。

此外，在本实施方式中，说明了在旁路阀26被打开时通过使压缩机22和正极压力调节阀24中的至少一方的操作量增加来补偿堆压力的例子，但是不限于此。例如，也可以使打开旁路阀26的动作延迟。

(第六实施方式)

图16是表示本发明的第六实施方式中的控制器4的功能结构的框图。

利用具有传递函数的延迟电路来实现堆压力补偿量运算部273，该传递函数包括一阶延迟或二阶延迟要素。

在本实施方式中，堆压力补偿量运算部273对从旁路阀FB控制部260输出的旁路阀26的开度指令值d实施一阶延迟处理。由此，与如上述实施方式那样通过旁路阀FB控制部260来直接控制旁路阀26的情况相比，能够使打开旁路阀26的速度更慢。

因此，正极压力调节阀24会在打开旁路阀26之前先闭合，因此能够抑制堆压力的下降。

以上，说明了本发明的实施方式，但是上述实施方式不过示出了本发明的应用例的一部分，其宗旨并不是将本发明的保护范围限定于上述实施方式的具体结构。

例如，也可以在燃料电池系统100中设置水分回收装置，该水分回收装置对流过正极气体排出通路23的正极排气中的水分进行回收，利用所回收的该水分对流过正极气体供给通路21的正极气体进行加湿。在这种情况下，也能够通过考虑水分回收装置的压力损耗等生成图表来得到与本实施方式同样的作用效果。

另外，在本实施方式中，作为负极气体供排装置3，以非循环型的死端系统为例进行了说明，但是负极气体供排装置3也可以是循环型的系统。

另外，在本实施方式中，说明了将压缩机用作供给正极气体的供给单元的例子，但是也可以是使用泵。

此外，上述实施方式能够适当组合。