夠用作裝配于各種移動體(例如船舶、飛機等)、機器人等能夠自動行駛的移動體的發(fā)電系統(tǒng)，進而也能夠用作固定的發(fā)電系統(tǒng)。
[0038]圖1是表示本實施方式的燃料電池系統(tǒng)100的主要部分結構的圖。在本實施形態(tài)中，設想裝配于燃料電池汽車(FCHV;Fuel Cell Hybrid Vehicle)、電動汽車、混合動力汽車等車輛中的燃料電池系統(tǒng)，但是不僅是車輛，還能夠應用于各種移動體(例如，船舶、飛機、機器人等)、固定型電源。
[0039]燃料電池40是由供給的反應氣體(燃料氣體以及氧化氣體)來產生電力的單元，能夠應用固體高分子型等各種類型的燃料電池。燃料電池40具有電池組42，該電池組42是通過以串聯(lián)的方式層疊具備MEGA等的多個單電池而成的。該燃料電池40的輸出電壓(以下，F(xiàn)C電壓)以及輸出電流(以下，F(xiàn)C電流)分別通過電壓傳感器140以及電流傳感器150來檢測。在燃料電池40的燃料極(陽極)，從燃料氣體供給源10供給有氫氣體等燃料氣體，另一方面，在氧極(陰極)，從氧化氣體供給源70供給有空氣等氧化氣體。
[0040]燃料氣體供給源10例如由氫罐、各種閥等構成，通過調整閥開度、0N/0FF時間等來控制向燃料電池40供給的燃料氣體量。氧化氣體供給源70例如由空氣壓縮機、驅動空氣壓縮機的馬達、逆變器等構成，通過調整該馬達的轉速等來調整向燃料電池40供給的氧化氣體量。
[0041 ]蓄電池60是能夠充放電的二次電池，例如由鎳氫電池等構成。當然，也可以取代蓄電池60而設置二次電池以外的能夠充放電的蓄電器(例如電容器)ο該蓄電池60經由DC/DC轉換器130以并聯(lián)的方式與燃料電池40連接。
[0042]逆變器110例如是脈沖寬度調制方式的PffM逆變器，根據(jù)從控制單元80給予的控制指令，將從燃料電池40或者蓄電池60輸出的直流電力變換為三相交流電力，并向牽引馬達115供給。牽引馬達115是用于驅動車輪116L、116R的馬達(即移動體的動力源)，該馬達的轉速被逆變器110控制。該牽引馬達115以及逆變器110連接于燃料電池40側。
[0043]DC/DC轉換器130例如是由四個功率晶體管和專用的驅動器電路(均省略圖示)構成的全橋式轉換器。DC/DC轉換器130具備將從蓄電池60輸入的DC電壓升壓或者降壓并向燃料電池40側輸出的功能、將從燃料電池40等輸入的DC電壓升壓或者降壓并向蓄電池60側輸出的功能。另外，通過DC/DC轉換器130的功能能夠實現(xiàn)蓄電池60的充放電。
[0044]在蓄電池60與DC/DC轉換器130之間連接有車輛輔機、FC輔機等輔機類120。蓄電池60作為這些輔機類120的電源。此外，車輛輔機指的是在車輛行駛時等使用的各種電力設備(照明設備、空調設備、液壓栗等)，F(xiàn)C輔機指的是燃料電池40的運轉所使用的各種電力設備(用于供給燃料氣體、氧化氣體的栗等)。
[0045]控制單元(控制裝置)80由CPU、R0M、RAM等構成，基于從電壓傳感器140、電流傳感器150、檢測燃料電池40的溫度的溫度傳感器50、檢測蓄電池60的充電狀態(tài)的SOC傳感器、檢測油門踏板的開度的油門踏板傳感器等輸入的各傳感器信號來中樞地控制該系統(tǒng)各部。另夕卜，本實施方式的控制單元80進行在系統(tǒng)停止時執(zhí)行的掃氣處理(低溫對策用的控制)。
[0046]顯示裝置160由液晶顯示裝置、各種燈等構成，聲音輸出裝置170由揚聲器、放大器、過濾器等構成?？刂茊卧?0使用顯示裝置160以及聲音輸出裝置將各種控制內容通知給用戶。在該控制內容中也包含在系統(tǒng)停止時執(zhí)行的掃氣處理的控制內容(例如，掃氣處理的結束消息的顯示、至掃氣處理結束為止所需的時間的運算、或者后述的達到目標輸出所需時間等)。
[0047]圖2是用于說明本實施方式的通知處理等的框圖?？刂茊卧?0用于實現(xiàn)定時決定部18、阻抗測定部180、掃氣結束預定時間推定部280、通知控制部380以及掃氣控制部480的功能。
[0048]〈定時決定部18>
[0049]定時決定部18用于確定阻抗測定的開始定時。定時決定部18在檢測到點火開關接通時，判斷為應開始阻抗測定，將阻抗測定的開始命令向重疊信號生成部182發(fā)送。此外，在本實施方式中，以點火開關接通為契機來發(fā)送阻抗測定的開始命令，但是在何種定時下來發(fā)送阻抗測定的開始命令是任意的。
[0050]〈阻抗測定部180〉
[0051]阻抗測定部180具備目標電壓決定部181、重疊信號生成部182、電壓指令信號生成部183以及運算部184。
[0052]目標電壓決定部181基于從油門踏板傳感器、SOC傳感器等輸入的各傳感器信號來確定輸出目標電壓，并將其向電壓指令?目號生成部183輸出。
[0053]重疊信號生成部182根據(jù)從定時決定部18發(fā)送的阻抗測定的開始命令來生成應與輸出目標電壓重疊的阻抗測定用信號(例如，振幅值2V的特定頻率的正弦波等)，并將其向電壓指令信號生成部183輸出。此外，阻抗測定用信號的各參數(shù)(波形的種類、頻率、振幅值)根據(jù)系統(tǒng)設計等適當?shù)卦O定即可。
[0054]電壓指令信號生成部183將阻抗測定用信號重疊于輸出目標電壓，并作為電壓指令信號Vf cr向DC/DC轉換器130輸出。DC/DC轉換器130基于所給予的電壓指令信號Vf cr來進行燃料電池40等的電壓控制。
[0055]運算部184以規(guī)定的采樣率對由電壓傳感器140檢測的燃料電池40的電壓(FC電壓)Vf以及由電流傳感器150檢測的燃料電池40的電流(FC電流)I f進行采樣，實施傅立葉變換處理(FFT運算處理、DFT運算處理)等。運算部184將傅立葉變換處理后的FC電壓信號除以傅立葉變換處理后的FC電流信號等，從而求出燃料電池40的阻抗。運算部184將如此求出的燃料電池40的阻抗(以下，電池組阻抗)向電池組殘留水量運算部281輸出。
[0056]〈掃氣結束預定時間推定部280〉
[0057]掃氣結束預定時間推定部280具備電池組殘留水量運算部281、電池組水分減少量運算部282、推定部283以及殘留水量比較部284。
[0058]圖3是表示掃氣結束預定時間的推定處理的一個例子的流程圖。電池組殘留水量運算部281基于從運算部184供給的電池組阻抗來運算電池組的殘留水量(電池組殘留水量或者電池組含水量)(步驟SP101)。在電池組殘留水量運算部281中預先儲存有表示電池組阻抗與電池組殘留水量之間的關系的函數(shù)F。電池組殘留水量運算部281通過將電池組阻抗代入該函數(shù)F來求出電池組殘留水量。電池組殘留水量運算部281將如此求出的電池組殘留水量向殘留水量比較部284輸出(步驟SP102)。
[0059]殘留水量比較部284比較從電池組殘留水量運算部281供給的電池組殘留水量Ws與預先設定的目標殘留水量Wo，判斷是否需要掃氣處理(步驟SP103、SP104)。殘留水量比較部284在電池組殘留水量Ws為目標殘留水量Wo以下的情況下，判斷為無需掃氣處理，將掃氣處理的結束指令向通知控制部380發(fā)送(步驟SP105)。
[0060]另一方面，殘留水量比較部284在電池組殘留水量Ws超出目標殘留水量Wo的情況下，判斷為需要掃氣處理，通過從電池組殘留水量Ws減去目標殘留水量Wo來求出應減少的水分量(以下，需要減少水分量)Wd，并將其向推定部283發(fā)送(步驟SP106)。
[0061]電池組水分減少量運算部282用于運算單位時間內的電池組水分減少量，其具備帶走水量運算部282a、電池組生成水量運算部282b以及回收水量運算部282c。
[0062]推定部283使用從殘留水量比較部284供給的需要減少水分量Wd以及從電池組水分減少量運算部282供給的單位時間內的電池組水分減少量，推定掃氣處理所需的時間(以下，掃氣所需時間)(步驟SP107)。
[0063]〈達到目標輸出所需時間推定部300〉
[0064]達到目標輸出所需時間推定部300基于燃料電池40內的含水量以及冰點下啟動時的燃料電池40內的溫度來推定達到目標輸出所需時間，該達到目標輸出所需時間是直到冰點下啟動后的燃料電池40能夠產生燃料電池系統(tǒng)I的用戶希望或期待的預期輸出或者與該預期輸出對應的規(guī)定輸出為止的時間。燃料電池40內的含水量以及燃料電池40內的溫度分別根據(jù)電池組殘留水量運算部281、檢測燃料電池40內的規(guī)定位置(例如，燃料電池(FC)電池組的水出口)的溫度的溫度傳感器2的檢測結果而獲得(參照圖2)。
[0065]此外，上述的燃料電池系統(tǒng)I的用戶希望或期待的預期輸出指的是用戶認為若是在而非冰點下的通常的狀況可獲得