阅读说明：本技术 燃料电池系统 (Fuel cell system ) 是由 今西雅弘 于 2019-08-22 设计创作，主要内容包括：公开了燃料电池系统。燃料电池系统包括：燃料电池单元,包括彼此并联连接的第一燃料电池和第二燃料电池；供应系统,向燃料电池单元供应反应气体；所需输出电力获得单元,被配置成获得到燃料电池单元的所需输出电力；供应系统控制单元,被配置成控制供应系统,使得燃料电池单元的输出电力是所需输出电力；确定单元,被配置成确定是否满足预定条件；以及性能获得单元,被配置成获得第一燃料电池的输出电力性能。(A fuel cell system is disclosed. The fuel cell system includes: a fuel cell unit including a first fuel cell and a second fuel cell connected in parallel with each other; a supply system that supplies a reaction gas to the fuel cell unit; a required output power obtaining unit configured to obtain required output power to the fuel cell unit; a supply system control unit configured to control the supply system such that the output power of the fuel cell unit is a required output power; a determination unit configured to determine whether a predetermined condition is satisfied; and a performance obtaining unit configured to obtain an output power performance of the first fuel cell.)

燃料电池系统

技术领域

本发明涉及燃料电池系统。

背景技术

已知一种配备有燃料电池单元的燃料电池系统，该燃料电池单元包括彼此并联连接的燃料电池(参见例如日本未审查专利申请公布第2012-160336号)。

通常，随着使用时间增加，燃料电池的输出电力性能劣化。因此，可以根据输出电力性能改变燃料电池的控制内容，并且优选地根据需要获得燃料电池的输出电力性能。在本文中，当燃料电池的输出电力高时，燃料电池的输出电力性能显著地反映在其输出电力中。因此，当燃料电池的输出电力高时，获得燃料电池的准确的输出电力性能。然而，取决于到燃料电池单元的所需输出电力，燃料电池的输出电力可以保持为低，并且可以降低获得燃料电池的准确输出电力性能的频率。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种燃料电池系统，其确保获得燃料电池的准确输出电力性能的频率。

上述目的通过下述燃料电池系统来实现，该燃料电池系统包括：燃料电池单元，其包括彼此并联连接的第一燃料电池和第二燃料电池；供应系统，其向燃料电池单元供应反应气体；所需输出电力获得单元，其被配置成获得到燃料电池单元的所需输出电力；供应系统控制单元，其被配置成控制供应系统，使得燃料电池单元的输出电力是所需输出电力；确定单元，其被配置成确定是否满足预定条件；以及性能获得单元，其被配置成获得第一燃料电池的输出电力性能，其中，供应系统控制单元被配置成：当确定满足预定条件时，执行第一电力生成控制以控制供应系统，使得与确定不满足预定条件时相比，第一燃料电池的输出电力增加并且第二燃料电池的输出电力降低，以及性能获得单元被配置成在第一电力生成控制执行期间获得第一燃料电池的输出电力性能。

利用这样的上述配置，当满足预定条件时，第一燃料电池的输出电力增加并且第二燃料电池的输出电力降低，然后获得第一燃料电池的输出电力性能。这确保了获得第一燃料电池的准确输出电力性能的频率。

预定条件可以包括以下条件：所需输出电力的增加速度低于第一阈值。

预定条件可以包括以下条件：配备有由燃料电池单元操作的、用于驱动交通工具的电动机的交通工具的加速器开度的增加速度低于第二阈值。

预定条件可以包括以下条件：配备有由燃料电池单元操作的、用于驱动交通工具的电动机的交通工具的加速器开度小于第三阈值。

预定条件可以包括以下条件：从配备有由燃料电池单元操作的、用于驱动交通工具的电动机的交通工具被预测要行驶的预测路线中排除了预定区间，并且预定区间可以包括高速路的入口、高速公路的入口以及上坡的倾斜角度是预定值或更大值的区间和上坡的倾斜角度的增加率是预定值或更大值的区间中的至少一个。

燃料电池系统还可以包括路线获得单元，该路线获得单元被配置成从设置了目的地的导航装置获得预测路线。

燃料电池系统还可以包括路线获得单元，该路线获得单元被配置成从存储有交通工具已经行驶的路线的存储单元获得预测路线。

预定条件可以包括以下条件中的至少一个：从燃料电池系统启动以来尚未获得第一燃料电池的输出电力性能、燃料电池系统的累积操作时间超过预定时间、配备有燃料电池系统的交通工具的行驶距离超过预定距离以及从上次获得第一燃料电池的输出电力性能起经过的时间超过预定时间。

预定条件可以包括以下条件：第一燃料电池的温度属于预定范围。

性能获得单元可以被配置成获得第二燃料电池的输出电力性能，供应系统控制单元可以被配置成：当在性能获得单元获得第一燃料电池的输出电力性能之后确定满足预定条件时，执行第二电力生成控制以控制供应系统，使得与确定不满足预定条件时相比，第二燃料电池的输出电力增加并且第一燃料电池的输出电力降低，并且性能获得单元可以被配置成在第二电力生成控制执行期间获得第二燃料电池的输出电力性能。

燃料电池系统还可以包括：历史获得单元，其被配置成获得第一燃料电池的操作历史；以及传输单元，其被配置成将第一燃料电池的操作历史和输出电力性能传输至设置在燃料电池系统外部的外部存储装置。

燃料电池系统还可以包括：历史获得单元，其被配置成获得第一燃料电池和第二燃料电池的操作历史；以及传输单元，其被配置成将第一燃料电池和第二燃料电池的操作历史以及第一燃料电池和第二燃料电池的输出电力性能传输至设置在燃料电池系统外部的外部存储装置。

本发明的效果

根据本发明，可以提供一种确保获得燃料电池的准确输出电力性能的频率的燃料电池系统。

附图说明

图1是配备有燃料电池系统的交通工具的配置视图；

图2是示出随着燃料电池的输出电力性能的劣化而导致的IV曲线的变化的曲线图；

图3是示出输出电力性能获得控制的示例的流程图；

图4是当执行输出电力性能获得控制时的时序图；

图5是示出根据第一变型例的输出电力性能获得控制的示例的流程图；

图6是示出根据第二变型例的输出电力性能获得控制的示例的流程图；

图7是示出根据第三变型例的输出电力性能获得控制的示例的流程图；

图8是示出根据第四变型例的输出电力性能获得控制的示例的流程图；以及

图9是配备有根据变型例的燃料电池系统的交通工具的配置视图。

具体实施方式

图1是配备有燃料电池系统和外部服务器100的交通工具1的配置视图。电子控制单元(ECU)60安装在交通工具1上安装的燃料电池系统中，并且如将在后面描述的那样，ECU60通过无线方式经由传输单元90将预定数据传输至外部服务器100。

[燃料电池系统的配置]

如图1所示，安装在交通工具1上的燃料电池系统包括燃料电池堆(下文中简称为堆)20a和20b、空气压缩机30a和30b、燃料箱40、升压转换器50a和50b、逆变器52、ECU 60、导航装置、传输单元90等。堆20a和20b中的每一个接收氧化剂气体和燃料气体的供应以生成电力。堆20a和20b中的每一个通过堆叠固体聚合物电解质类型的单元电池形成。堆20a和20b是相同的堆，并且其额定输出也是相同的。堆20a和20b是燃料电池单元的示例，并且也是彼此并联连接的第一燃料电池和第二燃料电池的示例。

空气压缩机30a和30b分别经由空气管32a和32b将包含氧气的空气作为氧化剂气体供应至堆20a和20b。燃料箱40存储氢气作为燃料气体，并且燃料气体经由燃料管42供应至堆20a和20b，燃料管42连接至燃料箱40并且在中途分支以连接至堆20a和20b。具体地，喷射器44a和44b分别设置在燃料管42的连接至堆20a的部分处和燃料管42的连接至堆20b的部分处。调节喷射器44a和44b的驱动，从而调节供应至堆20a和20b的燃料气体的流速。空气压缩机30a和30b以及喷射器44a和44b是向堆20a和20b供应反应气体的供应系统的示例。分别排放氧化剂废气和燃料废气的管(未示出)连接至堆20a和20b中的每一个。

冷却水供应管22a和冷却水排放管24a连接至堆20a。冷却水通过冷却水供应管22a供应，冷却水通过冷却水排放管24a排放。类似地，冷却水供应管22b和冷却水排放管24b连接至堆20b。冷却水通过冷却水供应管22b供应，冷却水通过冷却水排放管24b排放。冷却水供应管22a和22b以及冷却水排放管24a和24b构成循环路径的一部分(未示出)，冷却水通过该循环路径循环。设置在循环路径上的散热器促进冷却水的散热。用于检测冷却水的温度的温度传感器26a和26b分别设置在堆20a附近的冷却水排放管24a和堆20b附近的冷却水排放管24b上。

升压转换器50a和50b分别调节从堆20a和20b输出的直流电力，并将直流电力输出至逆变器52。逆变器52将从升压转换器50a和50b输出的直流电力转换为三相交流电力，并将交流电力提供至电动机54。电动机54驱动轮19以驱动交通工具1。

ECU 60包括中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)等。ECU60电连接至点火开关11、加速器开度传感器13、温度传感器26a和26b、喷射器44a和44b以及升压转换器50a和50b。ECU 60根据点火开关11的接通/断开状态启动或停止安装在交通工具1上的燃料电池系统。ECU 60基于加速器开度传感器13的检测值计算加速器开度，该加速器开度是由驾驶员操作的加速器踏板的开度。ECU 60将温度传感器26a和26b的检测值分别转换为堆20a和20b的温度，并且获得堆20a和20b的温度。ECU 60通过控制升压转换器50a和50b来控制从升压转换器50a和50b供应至逆变器52的输出电力。导航装置70电连接至ECU60。导航装置70包含存储地图数据的存储装置，并且包含用于获得交通工具1的位置信息的全球定位系统(GPS)接收器。

该ECU 60基于驱动电动机54所需的电力并且基于驱动诸如空气压缩机30a和30b的辅助装置所需的电力来计算到整个堆20a和20b的所需输出电力。驱动电动机54所需的电力是基于加速器开度计算的。此外，ECU 60控制空气压缩机30a和30b的旋转速度以及喷射器44a和44b的打开和关闭，使得堆20a和20b的总输出电力达到所需输出电力。ECU 60被配置成作为供应系统控制单元，供应系统控制单元被配置成控制供应系统，使得堆20a和20b的输出电力达到所需输出电力。在本说明书中，术语“所需输出电力”不是指到堆20a和20b中的每一个的所需输出电力，而是指到整个堆20a和20b的所需输出电力，即到燃料电池单元的所需输出电力。此外，在本说明书中，“输出电力”意指由堆生成的输出电力。此外，ECU60执行输出电力性能获得控制，以获得堆20a和20b的每个输出电力性能，这将在后面详细描述。输出电力性能获得控制由所需输出电力获得单元、供应系统控制单元、确定单元、性能获得单元、历史获得单元和传输单元执行，上述单元由ECU 60的CPU、ROM和RAM功能上实现。

[外部服务器]

外部服务器100是设置在燃料电池系统外部的外部存储装置的示例。外部服务器100接收并存储包括由ECU 60传输的堆20a和20b中的每一个的输出电力性能和操作历史的数据，这将在后面详细描述。

[堆的输出电力性能]

图2是示出随着燃料电池的输出电力性能的劣化而导致的IV曲线的变化的曲线图。图2的纵轴指示电压，并且横轴指示电流。图2示出了IV曲线iv1和iv2。通过绘制燃料电池的输出电压和输出电流来获得IV曲线iv1和iv2。上限电流值Im是燃料电池的输出电流可控制的范围的预设上限值。下限电压值Vm是燃料电池的输出电压可控制的范围的预设下限值。

如图2所示，通常，随着燃料电池的输出电力增加，输出电流增加并且输出电压降低。此外，IV曲线iv1指示其输出电力性能高于IV曲线iv2的输出电力性能。在本文中，随着燃料电池的输出电力性能降低，输出电压的降低量相对于输出电流的增加量增加。例如，如图2所示，当燃料电池的输出电流被控制为上限电流值Im时，由IV曲线iv1和iv2分别指示的电压值V1与V2之间的差大于与小于上限电流值Im的电流值相对应的电压值之间的差。此外，例如，如图2所示，当燃料电池的输出电压被控制为下限电压值Vm时，由IV曲线iv1和iv2分别指示的电流值I1与I2之间的差大于与高于下限电压值Vm的电压值相对应的电流值之间的差。以这种方式，随着输出电力增加，燃料电池的输出电力性能显著地反映在输出电力中。因此，当输出电力大时，准确地获得燃料电池的输出电力性能。在本实施方式中，当满足预定条件时，ECU 60执行输出电力性能获得控制。该控制增加了堆20a和20b中之一的输出电力，降低了其中另一个的输出电力，并且获得了堆20a和20b中之一的输出电力性能。下面将描述细节。

[输出电力性能获得控制]

图3是示出输出电力性能获得控制的示例的流程图。该流程图由ECU 60以恒定周期重复执行。首先，ECU 60获得所需输出电力(步骤S1)。如上所述，ECU 60获得基于驱动电动机54和辅助装置所需的电力计算的所需输出电力。然而，由于驱动电动机54所需的电力占据总的所需输出电力的大部分，例如，ECU 60可以基于加速器开度的大小来计算并获得所需输出电力。步骤S1的处理是由获得到堆20a和20b的所需输出电力的所需输出电力获得单元执行的处理的示例。

接下来，确定从燃料电池系统启动以来是否已经获得了堆20a和20b的每个输出电力性能(步骤S3)。通过参考稍后描述的输出电力性能获得标记，确定是否已经获得了堆20a和20b的输出电力性能。通过参考点火开关11的状态来确定燃料电池系统是否启动。这是用于执行稍后描述的第一电力生成控制和第二电力生成控制的预定条件的示例，即，从燃料电池系统启动以来尚未获得堆20a和20b的每个输出电力性能。

[正常电力生成控制]

当从燃料电池系统启动以来已经获得了堆20a和20b的每个输出电力性能时(步骤S3中为是)，ECU 60执行正常电力生成控制(步骤S21)。该控制使堆20a和20b的输出电力相同，使得堆20a和20b的总输出电力与所需输出电力相同。具体地，通过调节空气压缩机30a和30b以及喷射器44a和44b的驱动，供应至堆20a和20b的燃料气体的流速被控制成基本相同，并且供应至堆20a和20b的氧化剂气体的流速被控制成基本相同。

[所需输出电力确定]

当从燃料电池系统启动以来尚未获得堆20a和20b中的至少一个的输出电力性能时(步骤S3中为否)，ECU 60确定所需输出电力是否等于或高于预定值α(步骤S5)。该预定值α预先存储在ECU 60的ROM中。预定值α等于或高于执行稍后描述的步骤S13a、S15a、S13b和S15b的处理所需的输出电力。在本实施方式中，预定值α高于堆20a和20b的每个额定输出电力。当所需输出电力小于预定值α时(步骤S5中为否)，ECU60执行正常电力生成控制(步骤S21)。

[增加速度确定]

当所需输出电力等于或高于预定值α时(步骤S5中为是)，ECU 60获得所需输出电力的增加速度(步骤S7)，并确定所需输出电力的增加速度是否低于第一阈值β(步骤S9)。第一阈值β预先存储在ECU 60的ROM中。ECU 60例如如下获得所需输出电力的增加速度。ECU60基于加速器开度、辅助装置的驱动状态、交通工具1的驱动条件等来计算所需输出电力。接下来，ECU 60计算所计算的实际所需输出电力每单位时间的变化量，并获得该变化量作为所需输出电力的增加速度。这是用于执行稍后描述的第一电力生成控制和第二电力生成控制的预定条件的示例，即所需输出电力的增加速度低于第一阈值β。

当所需输出电力的增加速度等于或高于第一阈值β时(步骤S9中为否)，ECU 60执行正常电力生成控制(步骤S21)。也就是说，当所需输出电力的增加速度等于或高于第一阈值β时，堆20a和20b两者的输出电力都增加。在本文中，如上所述，所需输出电力包括驱动不仅电动机54还有其他辅助装置所需的电力，但是驱动电动机54所需的电力占据所需输出电力的大部分。因此，所需输出电力的增加速度等于或高于第一阈值β的情况是驱动电动机54所需的电力的增加速度高的情况，即，例如响应于驾驶员的加速度而交通工具1需要突然加速的情况。在这样的情况下，通过增加堆20a和20b两者的输出电力，可以抑制堆20a和20b的实际输出电力相对于所需输出电力的响应延迟。这确保了驾驶性能。

当所需输出电力的增加速度低于第一阈值β时(步骤S9中为是)，ECU 60确定是否已经获得了堆20a的输出电力性能(步骤S11)。具体地，当在燃料电池系统启动之后获得堆20a的输出电力性能时，ECU 60参考从断开切换到接通的堆20a的输出电力性能获得标记来执行该确定。步骤S5、S7和S9的顺序不限于以上描述的情况。

[第一电力生成控制]

当尚未获得堆20a的输出电力性能时(步骤S11中为否)，ECU 60执行第一电力生成控制(步骤S13a)。在第一电力生成控制的前半部分中，与在所需输出电力相同的条件下执行正常电力生成控制的情况相比，堆20a的输出电力增加，并且堆20b的输出电力降低。在第一电力生成控制的后半部分中，在第一电力生成控制的前半部分中增加的堆20a的输出电力逐渐降低，并且在第一电力生成控制的前半部分中降低的堆20b的输出电力逐渐增加，使得堆20a和20b的每个输出电力被控制回到在正常电力生成状态下的其每个输出电力。通过调节空气压缩机30a和30b以及喷射器44a和44b的驱动来执行这样的输出电力控制。具体地，在第一电力生成控制的前半部分中，供应至堆20a的燃料气体和氧化剂气体的流速增加，并且供应至堆20b的燃料气体和氧化剂气体的流速减小。在第一电力生成控制的后半部分中，供应至堆20a的燃料气体和氧化剂气体的流速逐渐减小，并且供应至堆20b的燃料气体和氧化剂气体的流速逐渐增加。在本实施方式中，在第一电力生成控制的前半部分中，堆20a的输出电力增加直到堆20a的输出电流达到以上描述的上限电流值Im，并且，在第一电力生成控制的后半部分中，堆20a的输出电力降低回到其最初输出电力。此外，在此期间堆20b的输出电力被控制成增加或降低，使得堆20a和20b的总输出电力是所需输出电力。

[堆20a的输出电力性能的获得]

接下来，ECU 60在第一电力生成控制执行期间获得堆20a的输出电力性能(步骤S15a)。具体地，ECU 60通过将上限电流值Im乘以在堆20a的输出电流达到上限电流值Im时堆20a的实际输出电压值来计算输出电力。ECU 60获得该输出电力作为指示当前堆20a的输出电力性能的指标，并且具体地，该输出电力存储在ECU 60的RAM中。通过将上限电流值Im乘以与其对应的输出电压值计算的输出电力对应于堆20a当前能够输出的最大输出电力。以这种方式，ECU 60在第一电力生成控制执行期间获得堆20a的输出电力性能，从而获得堆20a的准确的输出电力，在第一电力生成控制中，堆20a的输出电力高于正常电力生成控制执行期间的输出电力。

当获得堆20a的输出电力性能时，以上描述的堆20a的输出电力性能获得标记从断开切换到接通。此外，在上次执行的输出电力性能获得控制中获得的堆20a的输出电力性能可以被更新为此次获得的输出电力性能。此次获得的输出电力性能可以与上次获得的输出电力性能无关地存储在ECU 60的RAM中。步骤S15a的处理是由获得堆20a的输出电力性能的输出电力性能获得单元执行的处理的示例。

此外，如上所述，当所需输出电力的增加速度低于第一阈值β时，执行第一电力生成控制。在本文中，与所需输出电力的增加速度等于或高于第一阈值β的情况不同，所需输出电力的增加速度低于第一阈值β的情况指示不需要实际输出电力对所需输出电力的高响应的驱动状态。例如，是交通工具1在没有斜坡的平坦铺砌道路上以恒定速度行驶的情况。在这样的情况下，堆20a的输出电力增加并且堆20b的输出电力降低，从而确保获得堆20a的输出电力性能的频率，同时抑制了对驾驶性能的影响。

[堆20a的累积操作时间的获得]

接下来，ECU 60获得堆20a的累积操作时间(步骤S17a)。堆20a的累积操作时间是期间堆20a生成电力的总时间。这里，ECU 60的CPU通过在燃料电池系统的激活期间不断地计算期间请求堆20a的输出电力的时间来计算累积操作时间，并且在RAM中更新和存储以预定时间间隔计算的累积操作时间。当获得堆20a的输出电力性能时，ECU 60的CPU从RAM获得堆20a的累积操作时间。在本文中，堆20a的累积操作时间是影响堆20a的输出电力性能的操作历史的示例。这是因为随着堆20a的累积操作时间增加，堆20a的输出电力性能趋于劣化。步骤S17a的处理是由获得堆20a的操作历史的历史获得单元执行的处理的示例。

[堆20a的数据传输]

接下来，ECU 60经由网络将包括堆20a的获得的输出电力性能和累积操作时间的数据无线地传输至外部服务器100(步骤S19a)。外部服务器100存储由ECU 60传输的包括输出电力性能和累积操作时间的数据。因此，例如，通过访问外部服务器100，可以掌握堆20a的最新输出电力性能与累积操作时间之间的关系。步骤S19a的处理是由将堆20a的操作历史和堆20a的输出电力性能无线地传输至设置在燃料电池系统外部的外部服务器100的传输单元执行的处理的示例。另外，代替外部服务器100，连接至网络的云服务器可以用作外部存储装置。

[第二电力生成控制]

在将包括堆20a的输出电力性能和累积操作时间的数据传输至外部服务器100之后，ECU 60再次执行步骤S1和后续步骤的处理。当ECU 60在燃料电池系统启动之后尚未获得堆20b的输出电力性能时，在步骤S3中确定为否，并且ECU 60执行步骤S5和后续步骤的处理。当在步骤S5、S7和S9之后在步骤S11中确定为是时，ECU 60执行第二电力生成控制(步骤S13b)。与第一电力生成控制类似地执行第二电力生成控制。具体地，在第二电力生成控制的前半部分中，堆20b的输出电力增加并且堆20a的输出电力降低。在第二电力生成控制的后半部分中，堆20b的输出电力逐渐降低，并且堆20a的输出电力逐渐增加，最后，堆20a和20b的输出电力被控制回到正常电力生成状态的输出电力。在与第一电力生成控制类似的第二电力生成控制中，在第二电力生成控制的前半部分中，堆20b的输出电力增加直到堆20b的输出电流达到以上描述的上限电流值Im，并且在第二电力生成控制的后半部分中堆20b的输出电力降低。此外，在此期间，堆20a的输出电力被控制成增加或降低，使得堆20a和20b的总输出电力满足所需输出电力。

[堆20b的输出电力性能的获得]

接下来，ECU 60获得堆20b的输出电力性能(步骤S15b)。具体地，与获得堆20a的输出电力性能一样，ECU 60的RAM存储通过将上限电流值Im乘以在堆20b的输出电流达到上限电流值Im时堆20b的实际输出电压值计算的输出电力。ECU 60以上述方式获得在第二电力生成控制执行期间堆20b的输出电力性能，从而获得堆20b的准确的输出电力性能。当在燃料电池系统启动之后获得堆20b的输出电力性能时，堆20b的输出电力性能获得标记从断开切换到接通。步骤S15b的处理是由获得堆20b的输出电力性能的输出电力性能获得单元执行的处理的示例。

[堆20b的累积操作时间的获得]

接下来，ECU 60获得堆20b的累积操作时间(步骤S17b)。具体地，与获得堆20a的累积操作时间一样，ECU 60的CPU在获得堆20b的输出电力性能时从RAM获得堆20b的累积操作时间。步骤S17a和S17b的处理是由获得堆20a和20b的操作历史的历史获得单元执行的处理的示例。

[堆20b的数据传输]

接下来，ECU 60经由网络将包括堆20b的获得的输出电力性能和累积操作时间的数据无线地传输至外部服务器100(步骤S19b)。因此，例如，通过从外部终端访问外部服务器100，可以掌握堆20b的输出电力性能与累积操作时间之间的关系。

当堆20a和20b两者的输出电力性能和累积操作时间已传输至外部服务器100时，通过访问外部服务器100，可以掌握堆20a和20b两者的输出电力性能与累积操作时间之间的关系。步骤S19b的处理是由将堆20b的累积操作时间和堆20b的输出电力性能传输至以上描述的外部服务器100的传输单元执行的处理的示例。此外，步骤S19a和S19b的处理是由将堆20a和20b的操作历史以及堆20a和20b的输出电力性能传输至以上描述的外部服务器100的传输单元执行的处理的示例。在步骤S19b以后，执行正常电力生成控制(步骤S21)。另外，在燃料电池系统启动之后ECU 60获得堆20a和20b两者的输出电力性能之后，在步骤S3中确定为是，并且ECU 60执行正常电力生成控制(步骤S21)。

ECU 60根据以这样的方式获得的堆20a和20b的输出电力性能来改变堆20a和20b中的每一个的控制。例如，当堆20a的输出电力性能低于堆20b的输出电力性能时，堆20b的输出电力可以被控制成增加，以便补偿堆20a的输出电力的降低。此外，例如，堆20a和20b的输出电力性能可以以驾驶员掌握它的方式显示在交通工具的显示器上。例如，堆20a和20b的输出电力性能可以被指示为堆20a和20b的总最大输出电力。可以显示输出电力性能处于良好状态还是低状态。此外，当堆20a和20b中的至少一个的输出电力性能非常低时，可以通过LIM灯通知驾驶员以提示对其修理或更换。另外，当堆20a与20b之间的输出电力性能存在较大差异时，并且当所需输出电力等于或小于堆20a和20b中的、输出电力性能高于另一个的输出电力性能的一个堆的最大输出电力时，优先使用堆20a和20b中的具有高输出电力性能的一个堆。这抑制了具有低输出电力性能的堆的使用频率，并且抑制了具有低输出电力性能的堆的输出电力性能的进一步劣化。

当ECU 60获得堆20a和20b的输出电力性能时，堆20a和20b中的每一个的输出电力性能获得标志被切换为接通，从而在步骤S3中确定为否。当点火切换为断开时，ECU 60将堆20a和20b的输出电力性能获得标志切换为断开。

与本实施方式不同，在当所需输出电力的增加速度等于或高于第一阈值β时执行第一电力生成控制或第二电力生成控制的情况下，可能发生以下问题。为了当所需输出电力的增加速度等于或高于第一阈值β时执行例如第一电力生成控制，堆20a的输出电力需要快速增加。然而，实际上，堆20a的输出电力不能快速增加，使得可能发生堆20a和20b的实际输出电力相对于所需输出电力的响应延迟。这是因为，即使当用于将氧化剂气体供应至堆20a的空气压缩机30a的旋转速度快速增加时，实际供应至堆20a的氧化剂气体的流速由于氧化剂气体阻力也难以快速增加。此外，这是因为，即使当氧化剂气体的流速快速增加时，电解质膜的干燥也可能进行并且输出电力性能可能暂时劣化。因此，在本实施方式中通过当所需输出电力的增加速度低于第一阈值β时执行第一电力生成控制或第二电力生成控制，在没有上述响应延迟的情况下获得堆20a或20b的输出电力性能。

在本实施方式中，当在燃料电池系统启动之后尚未获得堆20a和20b两者的输出电力性能时(步骤S3中为否)，可以执行第一电力生成控制和第二电力生成控制，但不限于此。例如，以上描述的预定条件可以包括以下条件中的任何一个：燃料电池系统的累积操作时间超过预定时间，交通工具1的行驶距离超过预定距离，以及从先前获得堆20a和20b中的任何一个的输出电力性能的时间起经过的时间超过预定时间。在本文中，当获得堆20a和20b之一的输出电力性能时，堆20a和20b之一的输出电力增加，并且通常损耗也增加，并且燃料消耗随着燃料电池的输出电力增加而劣化。因此，考虑到确保获得输出电力性能的频率和抑制燃料消耗的劣化，优选地设置以上描述的预定条件。

在本实施方式中，堆20a和20b的累积操作时间被描述为燃料电池的操作历史的示例，但不限于此。例如，堆20a的操作历史可以是其累积启动次数、其累积停止次数和在低于冰点的外部空气温度下的其累积启动次数中的至少一个。这是因为随着累积操作时间增加，或者随着累积启动或停止次数增加，堆20a的输出电力性能趋于劣化。此外，这是因为随着在低于冰点的外部空气温度下的累积启动次数增加，在堆20a的单元电池中固化的冰趋于影响电解质膜的性能。优选地，通过各种传感器获得这样的行驶历史，并根据需要将其存储在ECU 60的RAM中。例如，通过对点火开关11接通和断开的次数进行计数来计算累积启动次数和累积停止次数。通过对当点火开关11接通时由外部空气温度传感器检测到的外部空气温度指示低于冰点的情况进行计数来计算在低于冰点的外部空气温度下的累积启动次数。

在本实施方式中，ECU 60独立地传输包括堆20a的输出电力性能和累积操作时间的数据以及包括堆20b的输出电力性能和累积操作时间的数据。然而，在获得两个输出电力性能和两个操作历史之后，可以一次传输包括堆20a和20b两者的输出电力性能和累积操作时间的数据。此外，ECU 60可以根据需要传输堆20a和20b的累积操作时间，并且可以在获得堆20a和20b的输出电力性能之一时传输堆20a和20b之一的输出电力性能。也就是说，数据的传输定时不受限制。

在以上描述的步骤S13a、S13b、S15a和S15b中，ECU 60获得在堆的输出电流被控制为上限电流值Im的状态下的输出电力性能，但不限于此。例如，ECU 60可以通过将下限电压值Vm乘以在堆的输出电压值被控制为以上描述的下限电压值Vm的状态下的输出电流值来计算输出电力，并且ECU 60可以获得输出电力作为输出电力性能。在任何情况下，ECU 60获得在堆的输出电力被控制为当前的最大输出的状态下的输出电力性能，但不限于此。例如，ECU 60可以将堆的输出电流值控制为预定电流值，以便可期望地达到堆的额定输出电力的80％、优选地90％，可以通过将预定电流值乘以与其对应的实际输出电压值来计算输出电力，并且可以获得输出电力作为堆的输出电力性能。同样地，ECU 60可以将堆的输出电压值控制为预定电压值，以便可期望地达到堆的额定输出电力的80％、优选地90％，可以通过将预定电压值乘以与其对应的实际输出电流值来计算输出电力，并且可以获得输出电力作为堆的输出电力性能。当达到额定输出电力的约80％时，堆的输出电力性能反映在其输出电力中。因此，以上描述的预定值α可以是堆20a和20b的每个额定输出电力的80％或更多。

此外，在本实施方式中，ECU 60获得实际输出电力作为堆的输出电力性能，但不限于此。例如，ECU 60可以获得在堆的输出电流值被控制为上限电流值Im的状态下的输出电压值作为指示堆的输出电力性能的指标。这是因为，如图2所示，与上限电流值Im相对应的输出电压值越高，堆的输出电力性能越高。此外，ECU 60可以获得在堆的输出电压被控制为下限电压值Vm的状态下的输出电流值作为指示堆的输出电力性能的指标。这是因为，如图2所示，与下限电压值Vm相对应的输出电流值越高，堆的输出电力性能越高。

接下来，图4是当执行输出电力性能获得控制时的时序图。图4示出了所需输出电力的转变、所需输出电力的增加速度的转变以及堆20a和20b的每个输出电力的转变。所需输出电力从时间t0到时间t1逐渐增加，但由于所需输出电力等于或小于预定值α(步骤S5中为否)，所以执行正常电力生成控制(步骤S21)。尽管从时间t1到时间t2所需输出电力等于或高于预定值α(步骤S5中为是)，但是所需输出电力的增加速度等于或高于第一阈值β(步骤S9中为否)，所以继续正常电力生成控制(步骤S21)。因此，从时间t0到时间t2，堆20a的输出电力和堆20b的输出电力以基本相同的速度增加。

在时间t2之后，所需输出电力继续处于预定值α或更大(步骤S5中为是)，并且所需输出电力的增加速度低于第一阈值β(步骤S9中为是)。因此，从时间t2到时间t4执行第一电力生成控制(步骤S13a)。在从时间t2到时间t3的第一电力生成控制的前半周期中，堆20a的输出电力增加，并且堆20b的输出电力降低。在时间t3，堆20a的输出电力达到最大值，并且ECU 60获得堆20a的输出电力性能(步骤S15a)。在从时间t3到时间t4的第一电力生成控制的后半周期中，堆20a的输出电力逐渐降低，并且堆20b的输出电力逐渐增加，然后堆20a和20b的输出电力在时间t4达到基本相同。

在时间t4，所需输出电力等于或高于预定值α(步骤S5中为是)，所需输出电力的增加速度低于第一阈值β(步骤S9中为是)，并且已经获得了堆20a的输出电力性能(步骤S11中为是)。因此，从时间t4到时间t6执行第二电力生成控制(步骤S13b)。在从时间t4到时间t5的第二电力生成控制的前半周期中，堆20b的输出电力增加，并且堆20a的输出电力降低。在时间t5，堆20b的输出电力达到最大值，并且ECU 60获得堆20b的输出电力性能(步骤S15b)。在从时间t5到时间t6的第二电力生成控制的后半周期中，堆20b的输出电力逐渐降低，并且堆20a的输出电力逐渐增加，然后堆20a和20b的输出电力在时间t6达到基本相同。在时间t6之后，执行正常电力生成控制(步骤S21)。

在以上描述的第一电力生成控制的后半周期中，堆20a的输出电力从最大输出电力逐渐减小。然而，在上述周期中可以获得堆20a的输出电流值和输出电压值，并且可以获得输出电流值与输出电压值之间的关系、输出电流值与输出电力值之间的关系以及输出电压值与输出电力值之间的关系中的至少一个作为堆20a的输出电力性能。因此，堆20a的输出电力性能属于堆20a的输出电力高的预定范围，并且更详细地掌握堆20a的输出电力性能。此外，在堆20a的输出电力逐渐增加到最大输出电力的第一电力生成控制的前半部分中，可以获得堆20a的输出电流值和输出电压值，并且可以获得堆20a的输出电力性能。然而，在这种情况下，由于在堆20a的输出电力逐渐增加的时段期间氧化剂气体的流速逐渐增加，电解质膜可能干燥，并且可能无法获得准确的输出电力性能。因此，优选地在堆20a的输出电力从最大输出电力逐渐减小的第一电力生成控制的后半周期中获得堆20a的输出电力性能。以上描述适用于堆20b。

[输出电力性能获得控制(第一变型例)]

接下来，将描述根据变型例的输出电力性能获得控制。与以上描述的输出电力性能获得控制的处理相同的处理由相同的附图标记表示，并且省略重复的描述。图5是示出根据第一变型例的输出电力性能获得控制的示例的流程图。在第一变型例中，ECU 60没有获得所需输出电力本身的增加速度，而是从加速器开度传感器13获得加速器开度的增加速度(步骤S7a)，并确定加速器开度的增加速度是否低于第二阈值βa(步骤S9a)。第一阈值βa预先在ECU 60的ROM中预设。加速器开度的增加速度低于第二阈值βa的条件是用于执行第一电力生成控制和第二电力生成控制的预定条件的示例。

ECU 60例如如下获得加速器开度的增加速度。ECU 60从加速器开度传感器13以预定时间间隔获得加速器开度，并将上次获得的加速器开度与此次获得的加速器开度之间的差除以预定时间间隔。获得的值被获得作为加速器开度的增加速度。当以这种方式获得的值为负时，该值指示加速器开度在减小。当该值为正时，该值指示加速器开度在增加。

在本文中，“加速器开度”越大，从堆20a和20b供应至电动机54的输出电力越高，即，所需输出电力越高。因此，加速器开度越大，所需输出电力的“增加速度”越高。此外，如上所述，“所需输出电力”包括驱动不仅电动机54还有其他辅助装置所需的电力，但是通常，驱动电动机54所需的电力高于驱动辅助装置所需的电力。因此，加速器开度的增加速度与所需输出电力的增加速度相关。加速器开度的增加速度高的情况是交通工具1需要突然启动或加速的情况。此外，加速器开度的增加速度低的情况是例如加速器开度恒定并且交通工具1以恒定速度行驶的情况。加速器开度的增加速度低于第二阈值βa的条件是用于执行第一电力生成控制和第二电力生成控制的预定条件的示例。

与在以上描述的本实施方式中获得所需输出电力的增加速度的情况相比，提前获得了加速器开度的增加速度。在基于加速器开度、辅助装置的驱动状态、交通工具1的驱动条件等计算所需输出电力之后，计算所需输出电力的增加速度。相反，仅基于加速器开度的每单位时间的变化来计算加速器开度的增加速度。因此，在所需输出电力的增加速度实际增加之前，可以提前开始步骤S9a的处理和诸如步骤S13a的处理的后续处理。因此，在短时间内获得输出电力性能。

步骤S5、S7a和S9a的顺序不限于上述情况。此外，当执行本实施方式的步骤S9a和步骤S9两者并且在两个步骤中都确定为是时，可以执行步骤S11的处理和后续的处理。这是因为准确地估计了所需输出电力的增加速度不增加的状态。

[输出电力性能获得控制(第二变型例)]

图6是示出根据第二变型例的输出电力性能获得控制的示例的流程图。在第二变型例中，ECU 60没有获得加速器开度的增加速度，而是获得加速器开度本身(步骤S7b)，并且确定加速器开度是否小于第三阈值βb(步骤S9b)。当加速器开度小于第三阈值βb时，可以执行第一电力生成控制或第二电力生成控制，但是当加速器开度不小于第三阈值βb时，执行正常电力生成控制。加速器开度小于第三阈值βb的条件是用于执行第一电力生成控制和第二电力生成控制的预定条件的示例。

当加速器开度小于第三阈值βb时，即，当加速器开度小时，所需输出电力的增加速度被估计为小。小的加速器开度指示少量压下加速器踏板，并且难以想到的是，操作加速器踏板以便在少量压下加速器踏板的状态下增加加速器开度的增加速度。此外，当加速器开度大时，所需输出电力本身被估计为高并且所需输出电力的增加速度被估计为高。大的加速器开度指示大量压下加速器踏板，并且可以想到的是，已经在短时间内操作加速器踏板从少量压下加速器踏板的状态到大量压下加速器踏板的状态。通过以上述方式获得加速器开度本身而不是加速器开度的增加速度，减小了ECU 60的处理负荷。

步骤S5、S7b和S9b的顺序不限于以上描述的情况。此外，当执行步骤S9b以及步骤S9和9a中的至少一个并且在任何处理中确定为是时，可以执行步骤S11的处理和后续处理。

[输出电力性能获得控制(第三变型例)]

图7是示出根据第三变型例的输出电力性能获得控制的示例的流程图。在第三变型例中，ECU 60获得预测交通工具1在预定时段例如一分钟内从当前位置行驶的预测路线(步骤S7c)，并且ECU 60确定是否从预测路线中排除了预定区间(步骤S9c)。当从预测路线中排除了预定区间时，可以执行第一电力生成控制或第二电力生成控制。然而，当预定区间包括在预测路线中时，执行正常电力生成控制。从预测路线中排除了预定区间的条件是用于执行第一电力生成控制和第二电力生成控制的预定条件的示例。

在本文中，上述预定区间包括高速路的入口、高速公路的入口、上坡的倾斜角度是预定值或更大值的区间以及上坡的倾斜角度的增加率是预定值或更大值的区间。当这些区间包括在预测路线中时，预测所需输出电力的增加速度为高。在本文中，高速路的入口是例如电子不停车收费系统(ETC)门或收费站。例如，在高速路的入口包括在预测路线中的情况下，可以预测的是，当交通工具1从一般道路进入ETC门时，或者在交通工具1暂时停在收费站并且支付费用之后，交通工具1将快速加速并且所需输出电力的增加速度将增加。类似地，也可以预测，当交通工具1从一般道路进入高速公路时也是如此。另外，在上坡的倾斜角度是预定值或更大值的区间中，可以预测当交通工具1进入这样的区间时所需输出电力的增加速度将增加。即使在上坡的倾斜角度的增加率是预定值或更大值的区间中，也可以预测所需输出电力的增加速度将增加。

此外，预定区间可以包括高速路的入口和高速公路的入口以及上坡的倾斜角度是预定值或更大值的区间和上坡的倾斜角度的增加率是预定值或更大值的区间中的任何一个。这是因为，在许多情况下，上坡的倾斜角度是预定值或更大值的区间包括上坡的倾斜角度的增加率是预定值或更大值的区间，并且上坡的倾斜角度的增加率是预定值或更大值的区间包括上坡的倾斜角度是预定值或更大值的区间。此外，在预定区间包括上坡的倾斜角度是预定值或更大值的区间以及上坡的倾斜角度的增加率是预定值或更大值的区间的情况下，可以准确地预测所需输出电力的增加速度将进一步增加的区间。

该预测路线可以根据设置了目的地的导航装置70来获得。这是因为，当在导航装置70中设置了目的地时，导航装置70基于所设置的目的地、由GPS接收器获得的当前位置以及所存储的地图数据来计算适合于交通工具1的行驶的路线。此外，在指示交通工具1已经行驶的路线的行驶历史被存储在ECU 60的RAM中的情况下，可以基于这样的行驶历史获得预测路线。此外，可以基于交通工具1的平均交通工具速度、预测交通工具1行驶的路线的速度限制等来获得预测交通工具1在预定时段内从当前位置行驶的预测路线。

上面作为示例描述了获得预测交通工具1在一分钟内从当前位置行驶的预测路线的情况，但不限于此。预测路线可以是例如从当前位置在3分钟、5分钟、7分钟和10分钟中的任何一个内。在考虑执行第一电力生成控制和第二电力生成控制所需的时间以及获得堆20a和20b的每个输出电力性能所需的时间的情况下，优选地设置这些时段。也就是说，在需要长时间来获得堆20a和20b的每个输出电力性能的情况下，该时段优选地设置得长。

步骤S5、S7c和S9c的顺序不限于以上描述的情况。此外，当执行步骤S9c以及步骤S9、S9a和S9b中的至少一个并且在任何步骤中确定为是时，可以执行步骤S11的处理和后续处理。

[输出电力性能获得控制(第四变型例)]

图8是示出根据第四变型例的输出电力性能获得控制的示例的流程图。与根据以上描述的本实施方式的输出电力性能获得控制不同，根据第四变型例的输出电力性能获得控制通过由ECU 60在功能上实现的温度获得单元和温度确定单元来实现。当尚未获得堆20a的输出电力性能时(步骤S11中为否)，ECU 60基于来自温度传感器26a的输出值获得堆20a的温度(步骤S121a)，并且确定该温度是否属于预定温度范围(步骤S122a)。预定温度范围可以是例如从50摄氏度到80摄氏度，或者从60摄氏度到70摄氏度。

当堆20a的温度不属于预定温度范围时(步骤S122a中为否)，ECU 60执行正常电力生成控制(步骤S21)。然而，当在步骤S122a中确定为是时，ECU 60执行第一电力生成控制(步骤S13a)，并获得堆20a的输出电力性能(步骤S15a)。因此，ECU 60在基本恒定的温度条件下获得堆20a的输出电力性能。因此，ECU 60在由于堆20a的温度变化对输出电力性能的影响得到抑制的条件下获得堆20a的输出电力性能。另外，当堆20a的温度太低时，堆20a中生成的冷凝水量可能增加，并且堆20a的输出电力性能可能暂时劣化。此外，当堆20a的温度太高时，堆20a的内部可能干燥并且堆20a的输出电力性能可能暂时劣化。除了输出电力性能可能暂时劣化的温度条件之外，ECU 60获得堆20a的输出电力性能。因此，ECU 60获得堆20a的准确的输出电力性能。堆20a的温度属于预定范围的条件是用于执行第一电力生成控制的预定条件的示例。

类似地，当已经获得堆20a的输出电力性能时(步骤S11中为是)，ECU 60基于温度传感器26b的输出值获得堆20b的温度(步骤S121b)，并且确定该温度是否属于预定温度范围(步骤S122b)。步骤S122a的温度范围和步骤S122b的温度范围优选地相同，以便使得当ECU 60获得堆20a和20b的输出电力性能时的温度条件基本相同。堆20b的温度属于预定范围的条件是用于执行第二电力生成控制的预定条件的示例。

[燃料电池系统的配置(变型例)]

将描述根据变型例的燃料电池系统。图9是配备有根据变型例的燃料电池系统的交通工具1a的配置视图。在根据该变型例的燃料电池系统中，与本实施方式不同，设置单个空气压缩机30c而非两个空气压缩机30a和30b。空气压缩机30c比空气压缩机30a和30b中的任何一个大，并且能够以与通过空气压缩机30a和30b实现的氧化剂气体的最大流速之和基本相同的流速向堆20a和20b供应氧化剂气体。空气管32c的一端连接至空气压缩机30c，空气管32c在中途分支为两个，另两个端分别连接至堆20a和20b。氧化剂气体经由空气管32c从空气压缩机30c供应至堆20a和20b。

此外，阀34a和34b设置在空气管32c的彼此分支的两个分支部分处。阀34a和34b的每个开度由ECU 60调节。通过调节阀34a和34b的每个开度，控制供应至堆20a和20b中的每一个的氧化剂气体的流速。空气压缩机30c、阀34a和34b以及喷射器44a和44b是将反应气体供应至堆20a和20b的供应系统的示例。

例如，通过从在正常电力生成控制中阀34a和34b的开度基本相同的状态增加阀34a的开度并通过减小阀34b的开度，从正常电力生成控制切换到第一电力生成控制。也就是说，通过在不改变空气压缩机30c的转速的情况下控制阀34a和34b的开度来执行第一电力生成控制。类似地，通过调节阀34a和34b的开度，从正常电力生成控制切换到第二电力生成控制。因此，不需要为了执行第一电力生成控制或第二电力生成控制而改变空气压缩机30c的转速，从而抑制由于空气压缩机30c的转速的增加或减小而导致的功耗增加。

[其他]

尽管以上描述的实施方式和变型例包括彼此并联连接的两个堆20a和20b，但是它们可以包括彼此并联连接的三个或更多个堆。同样在这种情况下，当所需输出电力的增加速度高时，可以将所有堆的输出电力控制成基本相同。当所需输出电力的增加速度低时，可以增加至少一个堆的输出电力并且可以降低其他堆的输出电力，然后可以获得具有增加的输出电力的堆的输出电力性能。这确保了当所需输出电力的增加速度低时获得堆的输出电力性能的频率，同时在所需输出电力的增加速度高时抑制实际输出电力的响应延迟。

在以上描述的实施方式和变型例中的堆20a和20b具有相同的额定输出，但不限于此。当堆20a和20b在额定输出电力方面彼此不同时，堆20a的输出电力与其额定输出的比率以及堆20b的输出电力与其额定输出的比率被控制成在正常电力生成控制中基本相同。在第一电力生成控制中，堆20a的输出电力与其额定输出的比率可以被控制成大于在正常电力生成状态中的比率，并且堆20b的输出电力与其额定输出的比率可以被控制成小于在正常电力生成状态中的比率。

在上述实施方式和变型例中，包括堆20a和20b的操作历史和输出电力性能的数据通过无线传输被传输至外部服务器100，但不限于无线传输。例如，在工厂处交通工具1的修理等时，包括堆20a和20b的操作历史和输出电力性能的数据可以经由连接至ECU 60的线缆传输至信息处理终端例如设置在交通工具1外部的计算机。

在以上描述的实施方式和变型例中，燃料电池系统安装在交通工具上，但不限于此。例如，可以使用固定式燃料电池系统。交通工具不仅可以是汽车，还可以是两轮交通工具、铁路交通工具、船舶、飞机等。另外，交通工具1可以是使用电动机54和内燃机一起进行驱动的混合动力交通工具。

尽管已经详细描述了本发明的一些实施方式，但是本发明不限于特定实施方式，而是可以在要求保护的本发明的范围内进行变化或改变。