为规定范围，还具备使对燃料电池进行冷却的制冷剂向燃料电池内流通的未图示的制冷剂循环部。在电源系统30中，能够从燃料电池100及二次电池172分别单独，或者从燃料电池100及二次电池172这双方同时向包含电动机170的负载供给电力。
[0074]燃料电池100具有层叠多个单电池而成的堆叠结构。本实施方式的燃料电池100是固体高分子型燃料电池。在构成燃料电池100的各单电池中，在中间隔着电解质膜，而在阳极侧形成有供氢流动的流路(以后，也称为阳极侧流路115)，在阴极侧形成有供氧流动的流路(以后，也称为阴极侧流路148)。需要说明的是，在图1中，示意性地示出在燃料电池100的内部形成有阳极侧流路115及阴极侧流路148的情况。燃料电池100经由DC/DC转换器104及配线178而与包含电动机170的负载连接。燃料电池100的电压由电压传感器102检测。另外，燃料电池100的输出电流由设于配线178的电流传感器103检测。电压传感器102及电流传感器103的检测信号向控制部200输出。
[0075]DC/DC转换器104具有接受控制部200的控制信号而变更燃料电池100的输出状态的功能。具体而言，DC/DC转换器104具有设定燃料电池100发电时的输出电压的功能。而且，DC/DC转换器104具有在将燃料电池100发出的电力向负载供给时，将输出电压升压成所希望的电压的功能。而且，DC/DC转换器104具备二极管。通过在DC/DC转换器104设置二极管，在从燃料电池100的输出电流成为了规定值以下时，将燃料电池100与负载之间的电连接切断。在本实施方式中，DC/DC转换器104所具备的二极管相当于用于解决问题的手段中的“负载切断部”。
[0076]氢气供给部120所具备的氢罐110例如能够设为贮存高压的氢气的氢瓶或在内部具备储氢合金、通过使氢吸藏于储氢合金来贮存氢的罐。氢气供给部120具备从氢罐110到达燃料电池100的氢供给流路121、使未消耗的氢气(阳极废气)向氢供给流路121循环的循环流路122、以及用于对阳极废气进行大气放出的氢放出流路123。在氢气供给部120中，贮存于氢罐110的氢气经由氢供给流路121的开闭阀124的流路开闭、减压阀125处的减压，从减压阀125的下游的氢供给设备126 (例如，喷射器)向燃料电池100的阳极侧流路115供给。在循环流路122中循环的氢的流速由循环栗127调节。氢供给设备126及循环栗127的驱动量一边参照压力传感器128所检测到的循环氢的压力一边根据负载要求由控制部200调节。
[0077]需要说明的是，在循环流路122中流动的氢气的一部分经由从循环流路122分支的氢放出流路123的开闭阀129的开闭调整，以规定的时机被大气放出。由此，能够将在循环流路122内循环的氢气中的氢以外的杂质(水蒸气或氮等)向流路外排出，能够抑制向燃料电池100供给的氢气中的杂质浓度的上升。上述的开闭阀129的开闭的时机由控制部200调节。
[0078]空气供给部140除了具备压缩器130之外，还具备第一空气流路141、第二空气流路145、第三空气流路146、分流阀144、空气放出流路142、背压阀143及流量传感器147。第一空气流路141是供压缩器130所取入的全部空气流动的流路。第二空气流路145及第三空气流路146设置成从第一空气流路141分支。分流阀144设置在第一空气流路141分支成第二空气流路145及第三空气流路146的部位。通过变更该分流阀144的开阀状态，能够变更从第一空气流路141向第二空气流路145或第三空气流路146流动的空气的分配比例。第二空气流路145的一部分在燃料电池100内形成阴极侧流路148。第三空气流路146是不经由燃料电池100而引导空气的旁通流路。第二空气流路145与第三空气流路146合流成为空气放出流路142。背压阀143是在第二空气流路145中，在比阴极侧流路148靠下游侧且比第二空气流路145与第三空气流路146的合流部位靠上游侧处设置的节流阀。通过调节背压阀143的开度，能够变更燃料电池100中的阴极侧流路148的背压。空气放出流路142是用于将通过了第二空气流路145的空气(阴极废气)与通过了第三空气流路146的空气一起进行大气放出的流路。在空气放出流路142上连接有已述的氢放出流路123，经由氢放出流路123放出的氢在大气放出之前，由在空气放出流路142中流动的空气稀释。流量传感器147设于第一空气流路141，检测经由第一空气流路141取入的空气的总流量。
[0079]在空气供给部140，通过变更从压缩器130的驱动量、分流阀144的开阀状态、及背压阀143的开度中选择的至少I个条件，能够调节向燃料电池100的阴极侧流路148供给的空气的流量(氧流量)。在本实施方式中，背压阀143具备未图示的步进电动机，通过控制步进电动机的步数，能够高精度地将背压阀143的阀开度调节成任意的开度。压缩器130的驱动量、分流阀144的开阀状态、及背压阀143的开度由控制部200调节。需要说明的是，空气供给部140例如在第一空气流路141中，可以具备对用于向燃料电池100供给的空气进行加湿的加湿装置。
[0080]需要说明的是，在本实施方式中，空气供给部140相当于用于解决问题的手段中的“氧供给部”。而且，在本实施方式中，第一空气流路141及第二空气流路145相当于用于解决问题的手段中的“氧供给路”。而且，压缩器130相当于用于解决问题的手段中的“氧导入部”，第三空气流路146相当于用于解决问题的手段中的“旁通流路”。而且，背压阀143相当于用于解决问题的手段中的“流量调整阀”。
[0081]二次电池172经由DC/DC转换器174而与上述配线178连接，DC/DC转换器174和DC/DC转换器104相对于上述配线178并联连接。作为二次电池172，可以采用例如铅蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。在二次电池172上并设有用于检测二次电池172的残存容量(SOC)的未图示的残存容量监视器，所检测到的残存容量被向控制部200输出。残存容量监视器可以构成作为对二次电池172的充电/放电的电流值与时间进行累计的SOC计。或者，也可以取代SOC计，而由检测二次电池172的电压的电压传感器构成残存容量监视器。在本实施方式中，二次电池172相当于用于解决问题的手段中的“蓄电部”。
[0082]DC/DC转换器174具有控制二次电池172的充/放电的充放电控制功能，接受控制部200的控制信号而控制二次电池172的充/放电。此外，DC/DC转换器174通过在控制部200的控制下设定输出侧的目标电压，由此进行二次电池172的蓄电电力的引出和向电动机170的电压施加，可变地调整电力引出状态和向电动机170施加的电压等级。需要说明的是，在二次电池172中不需要进行充放电时，DC/DC转换器174切断二次电池172与配线178的连接。
[0083]控制部200由具备执行逻辑运算的CPU、R0M、RAM等的所谓微型计算机构成。除了从氢气供给部120或空气供给部140具备的已述的传感器之外，控制部200还从加速器开度传感器180、档位传感器、车速传感器及外部气温传感器等各种传感器取得检测信号，进行燃料电池车辆20的各种控制。例如，控制部200基于加速器开度传感器180的检测信号等来求出负载要求的大小，以从燃料电池100和二次电池172中的至少一方得到与负载要求对应的电力的方式向电源系统30的各部输出驱动信号。具体而言，在从燃料电池100得到电力的情况下，以从燃料电池100得到所希望的电力的方式控制从氢气供给部120、空气供给部140的气体供给量。而且，控制部200以使燃料电池的输出电压成为目标电压或者将所希望的电力向电动机170供给的方式，控制DC/DC转换器104、174。在本实施方式中，控制部200作为用于解决问题的手段中的“氧量调节部”、“运转模式选择部”、及“输出电压控制部”发挥功能。需要说明的是，控制部200还具备计时器，能够计测从输入各种信号或执行各种处理起的经过时间。
[0084]B.电源系统的运转模式:
[0085]在本实施方式的燃料电池车辆20中，在电源系统30的运行中，可切换包含通常运转模式和间歇运转模式在内的多个运转模式。通常运转模式是在对电源系统30的负载要求超过预先设定的基准值的情况下选择的运转模式，是通过燃料电池100发出的电力来提供包含电动机170的要求电力在内的负载要求的至少一部分的运转模式。间歇运转模式是对电源系统30的负载要求为预先设定的基准值以下时选择的运转模式。在本实施方式中，间歇运转模式包括使燃料电池100的发电停止的非发电模式和燃料电池100进行微小的发电的微小发电模式。
[0086]在此，作为从电源系统30接受电力供给的负载，除了对燃料电池车辆20进行驱动的电动机170之外，还包括车辆辅机及燃料电池辅机。因此，在本实施方式的电源系统30中，所谓负载要求，包括电动机170的要求电力、车辆辅机的要求电力以及燃料电池辅机的要求电力。车辆辅机包括例如空调设备(空调装置)、照明装置、警示灯及方向指示器等。燃料电池辅机包括例如压缩器130、循环栗127、分流阀144、背压阀143等各种阀、已述的用于使制冷剂循环的制冷剂栗、及用于对制冷剂进行冷却的散热器风扇。而且，在二次电池172的残存容量(SOC)下降时，二次电池172也成为负载的一部分。在本实施方式中，作为上述的各负载的要求电力的总量而求出负载要求，基于该负载要求是否为基准值以下，进行通常运转模式与间歇运转模式之间的切换。
[0087](B-1)通常运转模式:
[0088]图2是示意性地表示燃料电池100的输出电流与输出电压或输出电力的关系的说明图。以下，对选择通常运转模式时的控制进行说明。
[0089]在本实施方式中，通常运转模式下的燃料电池100的发电量通过确定燃料电池100的输出电压而被控制。由图2所示的输出电流与输出电力的关系可知，在燃料电池100中，若应输出的电力Prc确定，则此时的燃料电池100的输出电流的大小I 确定。并且，从图2所示的电流-电压特性(IV特性)可知，若燃料电池100的输出电流Irc确定，则此时的燃料电池100的输出电压Vrc确定。在选择通常运转模式时，控制部200将这样求出的输出电压为目标电压对DC/DC转换器174发出指令，由此以使燃料电池100的发电量成为所希望量的方式进行控制。需要说明的是，在选择通常运转模式时，向燃料电池100供给的氧量及氢量都以超过为了从燃料电池100得到所希望的电力而理论上所需的量的量(过剩量)的方式被控制。
[0090](B-2)非发电模式:
[0091]以下，对间歇运转模式中的非发电模式进行说明。在选择非发电模式而使燃料电池100的发电停止时，燃料电池100的输出电流成为O。当燃料电池100从发电状态成为停止状态时，即，在为了发电而将充分的氢和氧向燃料电池100供给的状态下，将燃料电池100与负载的连接切断而使输出电流为O时，燃料电池100如图2所示表现出极高的开路电压(OCV)。这种情况表示燃料电池100的阴极的电极电位非常高。已知当燃料电池100的电极电位升高时，电极所具备的铂等催化剂金属溶出而燃料电池100的性能下降。因此，为了抑制燃料电池100的性能下降，在燃料电池100中优选抑制电极电位的过度上升。在本实施方式中，在非发电模式选择时，控制在燃料电池100的发电停止期间向阴极侧流路148供给的氧量，由此将阴极的电极电位抑制成所希望的范围。
[0092]图3是示意性地表示燃料电池100的发电停止期间的供给氧量与燃料电池100的开路电压(OCV)的关系的说明图。该图3表示为了进行通常运转模式的发电而向阳极侧流路115供给充分量的氢的状态下，变更了向阴极侧流路148供给的氧量时的上述关系。在向阴极侧流路148供给的氧量极少时，成为即使供给氧量变化OCV也为极低的等级不怎么变化的状态。这样的供给氧量的范围在图3中作为氧缺乏域A，以带有A的箭头表示。当使供给氧量进一步增加时，伴随着供给氧量的增加而OCV会急剧上升。这样的供给氧量的范围在图3中作为当量比I相当域B，由带有B的箭头表示。当供给氧量进一步增加时，成为即使供给氧量变化OCV也为极高的等级不怎么变化的状态。这样的供给氧量的范围在图3中，作为氧过剩域C，由带有C的箭头表示。在本实施方式中，在非发电模式选择时，以使OCV表示当量比I相当域B内的规定的电压的方式控制供给氧量。即，在本实施方式中，在非发电模式选择时，作为OCV的目标电压，预先设定当量比I相当域B内的特定的电压，以使燃料电池100的开路电压成为上述目标电压的方式调节向燃料电池100供给的氧量。
[0093]如已述那样，在本实施方式的空气供给部140中，向燃料电池100的阴极侧流路148供给的空气量(氧量)由压缩器130的驱动量、分流阀144的开阀状态、以及背压阀143的开度来确定。在本实施方式中，在非发电模式选择时，在这些参数中，将压缩器130的驱动量及分流阀144的开阀状态固定，对背压阀143的开度进行变更，由此将燃料电池100的OCV控制成目标电压。因此，在本实施方式中，为了非发电模式选择时，将已述的目标电压与用于向燃料电池供给得到该目标电压的氧的背压阀143的开度的初始值(背压阀143的驱动量的初始值)一起预先存储于控制部200内的存储器。用于实现目标电压的背压阀143的开度例如可以预先实验性地求出。
[0094]需要说明的是，在使燃料电池100的发电停止之后，在各单电池中，氢会从阳极侧流路115经由电解质膜向阴极侧流路148透过，透过的氢的氧化反应在阴极处进行。其结果是，由于透过了电解质膜的氢的氧化反应而阴极侧流路148内的氧被消耗。因此，在发电停止中的燃料电池100中，为了得到属于当量比I相当域的所希望的开路电压，除了需要供给根据所希望的开路电压由图3求出的氧量(产生电动势所需的氧量)之外，还需要供给由于透过的氢的氧化反应而被消耗的氧量(由透过氢消耗的氧量)。即，