具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式详细进行说明。此外，在以下的说明中，对同样的构成要素标注相同的参照编号。

图1是搭载于车辆的本发明的一个实施方式涉及的燃料电池系统100的简要结构图。

燃料电池系统100具备：燃料电池组10；氢供给装置20，用于向燃料电池组10供给作为阳极气体(燃料气体)的氢；空气供给装置30，用于向燃料电池组10供给作为阴极气体(氧化剂气体)的空气；电气负载部50，与燃料电池组10的输出端子电连接；以及电子控制单元200，用于统一控制燃料电池系统100的各种控制部件。

燃料电池组10是沿着层叠方向将多个燃料电池单电池(以下简称为“单电池”)相互层叠并将各单电池串联电连接而成的部件。各单电池具备MEA(Membrane ElectrodeAssembly)。

MEA是在由固体高分子材料形成的质子传导性的离子交换膜(以下称为“电解质膜”)的一方的表面形成阳极电极、在另一方的表面形成阴极电极并将它们一体化而成的部件。在利用燃料电池组10进行发电时，在阳极电极以及阴极电极发生以下的电化学反应。

阳极电极：2H₂→4H⁺+4e^－…(1)

阴极电极：4H⁺+4e^－+O₂→2H₂O…(2)

阳极电极以及阴极电极分别具备使多孔质的碳原料担载了催化剂的催化剂层，各催化剂层中包括铂作为用于促进氢与氧的电化学反应((1)式的氢氧化反应与(2)式的氧还原反应)的催化剂。此外，在MEA的两外侧可以还具备阳极气体扩散层以及阴极气体扩散层。

氢供给装置20具备氢供给管21、作为氢源的高压氢罐22、氢供给控制部23、阳极废气管24、气液分离器25、氢返回管26、氢循环泵27、净化管28以及净化控制阀29。

氢供给管21是供向燃料电池组10供给的氢流动的配管，一端与高压氢罐22连结，另一端与燃料电池组10连结。

高压氢罐22对用于经由氢供给管21供给至燃料电池组10、进而供给至各单电池的阳极电极的氢进行储藏。

氢供给控制部23具备主止阀231、调节器232以及喷射器233。

主止阀231是由电子控制单元200进行开闭的电磁阀，设置于氢供给管21。若打开主止阀231，则氢从高压氢罐22流出至氢供给管21。若关闭主止阀231，则停止氢从高压氢罐22的流出。

调节器232被设置于比主止阀231靠下游的氢供给管21。调节器232是能够连续或者阶段地调整开度的压力控制阀，其开度由电子控制单元200控制。通过控制调节器232的开度，来控制比调节器232靠下游侧的氢的压力即从喷射器233喷射的氢的压力。

喷射器233被设置于比调节器232靠下游的氢供给管21。喷射器233例如是针阀，由电子控制单元200控制开闭。通过控制喷射器233的开阀时间，来控制从喷射器233喷射的氢的流量。

这样，通过氢供给控制部23来控制氢从高压氢罐22向燃料电池组10的供给。即，将通过氢供给控制部23被控制为所希望的压力以及流量的氢供给至燃料电池组10。

阳极废气管24是供从燃料电池组10流出来的阳极废气流动的配管，一端与燃料电池组10连结，另一端与气液分离器25的气体流入口25a连结。阳极废气是包括在各单电池内未被电化学反应使用的多余的氢、从阴极电极侧经由MEA1a透过至阳极电极侧的氮气等惰性气体以及水分(液态水、水蒸气)的气体。

气液分离器25具备气体流入口25a、气体流出口25b、以及液态水流出口25c。气液分离器25对从气体流入口25a流入至内部的阳极废气中的水进行分离。然后，气液分离器25将分离出的水从液态水流出口25c排出至净化管28，并且将分离出水后的包括氢的阳极废气从气体流出口25b排出至氢返回管26。

氢返回管26是一端与气液分离器25的气体流出口25b连结、另一端与比氢供给控制部23靠下游的氢供给管21连结的配管。在氢返回管26中流动有从气液分离器25的气体流出口25b排出的阳极废气。

氢循环泵27设置于氢返回管26。氢循环泵27是用于将阳极废气中所包括的氢、即在各单电池内未被电化学反应使用的多余的氢返回至氢供给管21并使之循环的泵。氢循环泵27对从气液分离器25的气体流出口25b排出的阳极废气加压并压送至氢供给管21。

净化管28是一端与气液分离器25的液态水流出口25c连结、另一端与后述的阴极废气管38连结的配管。

净化控制阀29是由电子控制单元200进行开闭的电磁阀，设置于净化管28。净化控制阀29通常被闭阀，周期性地短时间开阀。若将净化控制阀29开阀，则在气液分离器25内分离出的水经由净化管28从阴极废气管38排出至外部。

这样，本实施方式涉及的燃料电池系统100是将从氢通路2流出的阳极废气返回至氢供给管21并使之循环的氢循环式的燃料电池系统，但也可以是不将从氢通路2流出的阳极废气返回至氢供给管21的氢非循环式的燃料电池系统。

空气供给装置30具备空气供给管31、空气净化器32、压缩机33、中冷器34、阴极入口阀35、旁通管36、分流阀37、阴极废气管38以及阴极压力控制阀39。

空气供给管31是用于供向燃料电池组10供给、进而供给至各单电池的阴极电极的空气流动的配管，一端与空气净化器32连结，另一端与燃料电池组10连结。

空气净化器32将吸入至空气供给管31的空气中的异物除去。空气净化器32被配置于成为氧源32a的大气中。即，氧源32a经由空气净化器32与空气供给管31连通。

压缩机33例如是离心式或者轴流式的涡轮压缩机，设置于空气供给管31。压缩机33对经由空气净化器32吸入至空气供给管31的空气进行压缩并排出。此外，在比压缩机33靠上游的空气供给管31中设置有用于对被压缩机33吸入并排出的空气的流量(以下称为“总空气供给量”)Qacp[NL/min]进行检测的阴极流量传感器211。

中冷器34设置于比压缩机33靠下游的空气供给管31，例如利用行驶风、冷却水等来冷却从压缩机33排出的空气。

阴极入口阀35是由电子控制单元200进行开闭的电磁阀，设置于比中冷器34靠下游的空气供给管31。阴极入口阀35在需要向燃料电池组10供给空气时被开阀。

旁通管36是用于使从压缩机33排出的空气的一部分或者全部根据需要不经由燃料电池组10而直接流入至后述的阴极废气管38的配管。旁通管36的一端连结于中冷器34与阴极入口阀35之间的空气供给管31，另一端与比后述的阴极压力控制阀39靠下游的阴极废气管38连结。

分流阀37设置于旁通管36。分流阀37是能够连续或者阶段地调整开度的电磁阀，其开度由电子控制单元200控制。

阴极废气管38是供从燃料电池组10流出的阴极废气流动的配管，一端与燃料电池组10连结，另一端向大气开口。阴极废气是包括在各单电池内未被电化学反应使用的多余的氧、氮气等惰性气体、通过电化学反应产生的水分(液态水、水蒸气)的气体。

阴极压力控制阀39设置于阴极废气管38。阴极压力控制阀39是能够连续或者阶段地调整开度的电磁阀，其开度由电子控制单元200控制。通过控制阴极压力控制阀39的开度，来控制燃料电池组10内的压力亦即阴极压力。

通过控制压缩机33进而控制总空气供给量Qafc、阴极入口阀35、分流阀37以及阴极压力控制阀39各自的开度，来控制从压缩机33排出的空气中的供给至燃料电池组10的空气的流量(以下称为“FC空气供给量”)Qfc[NL/min]。

电气负载部50具备第1转换器51、断路器52、蓄电池53、第2转换器54、电动发电机55以及逆变器56。

在电气负载部50与燃料电池组10的输出端子的连接线57设置有用于检测从燃料电池组10取出的电流(以下称为“FC电流”)Ifc[A]的电流传感器212和用于检测燃料电池组10的输出端子的端子间电压(以下称为“FC电压”)Vfc[V]的电压传感器213。

第1转换器51是具备能够使初级侧端子的端子间电压升降压的电路的双向性的DC/DC转换器，初级侧端子与燃料电池组10的输出端子连接，次级侧端子与逆变器56的直流侧端子连接。第1转换器51基于来自电子控制单元200的控制信号来使成为初级侧的端子间电压的FC输出电压Vfc升降压，由此将FC电流Ifc控制为根据燃料电池系统100的运转状态而设定的目标FC电流Itg。

断路器52由电子控制单元200进行开闭，能够以电气方式、物理方式将燃料电池组10与电气负载部50连接或者切断。

蓄电池53例如是镍/镉蓄电池、镍/氢蓄电池、锂离子电池等可充放电的二次电池。向蓄电池53充电燃料电池组10的多余电力以及电动发电机55的再生电力。充电至蓄电池53的电力为了根据需要对电动发电机55、压缩机33等燃料电池系统100所具备的各种控制部件进行驱动而使用。

第2转换器54例如是具备能够使次级侧端子的端子间电压升降压的电路的双向性的DC/DC转换器，初级侧端子与蓄电池53的输出端子连接，次级侧端子与逆变器56的直流侧端子连接。第2转换器54基于来自电子控制单元200的控制信号来使成为次级侧的端子间电压的逆变器56的输入电压升降压。

电动发电机55例如是三相的永磁式同步马达，具备作为产生搭载有燃料电池系统100的车辆的动力的马达的功能和作为车辆减速时进行发电的发电机的功能。电动发电机55与逆变器56的交流侧端子连接，被燃料电池组10的发电电力以及蓄电池53的电力驱动。

逆变器56具备能够基于来自电子控制单元200的控制信号将从直流侧端子输入的直流电流变换为交流电流并从交流侧端子输出、相反地基于来自电子控制单元200的控制信号将从交流侧端子输入的交流电流变换为直流电流并从直流侧端子输出的电路。逆变器56的直流侧端子与第1转换器51以及第2转换器54的次级侧端子连接，逆变器56的交流侧端子与电动发电机55的输入输出端子连接。在使电动发电机55作为马达发挥功能时，逆变器56将来自燃料电池组10以及蓄电池53的直流电流变换为交流电流(在本实施方式中为三相交流电流)并供给至电动发电机55。另一方面，在使电动发电机55作为发电机发挥功能时，逆变器56将来自电动发电机55的交流电流变换为直流电流并供给至蓄电池53等。

电子控制单元200由数字计算机构成，具备通过双向性总线201相互连接的ROM(只读存储器)202、RAM(随机访问存储器)203、CPU(微处理器)204、输入端口205以及输出端口206。

除了上述的阴极流量传感器211、电流传感器212、电压传感器213的输出信号之外，用于检测燃料电池组10的温度(以下称为“FC温度”)Tfc[℃]的FC温度传感器214、用于检测加速踏板的踩踏量(以下称为“加速踩踏量”)的负荷传感器215、用于检测由车辆的驾驶员选择的变速挡(变速杆的位置)的挡位检测传感器216、用于检测蓄电池53的温度(以下称为“蓄电池温度”)Tvat的蓄电池温度传感器217等的输出信号也经由对应的各AD变换器207被输入至输入端口205。

经由对应的驱动电路208在输出端口206电连接有氢供给控制部23(主止阀231、调节器232以及喷射器233)、氢循环泵27、净化控制阀29、压缩机33、阴极入口阀35、分流阀37、阴极压力控制阀39、第1转换器51、断路器52、第2转换器54、逆变器56等各控制部件。

电子控制单元200基于被输入至输入端口205的各种传感器的输出信号从输出端口206输出用于控制各控制部件的控制信号，来控制燃料电池系统100。以下，对电子控制单元200所实施的燃料电池系统100的控制、特别是燃料电池系统100的冰点下启动时的迅速暖机运转中的FC空气供给量Qfc的控制进行说明。

图2是表示电池组温度Tfc成为某个温度时的燃料电池组10的基准的电流电压特性(以下称为“IV特性”)的图。基准IV特性是实施了抑制发电时产生的各种发电损耗的高效率发电(通常发电)时的IV特性。

电子控制单元200基于燃料电池系统100的运转状态来计算燃料电池组10的目标发电电力Ptg[kW]。在本实施方式中，电子控制单元200计算基于加速踩踏量等而计算的电动发电机55的请求电力与压缩机33等各种辅机类的请求电力的合计值作为目标发电电力Ptg。

而且，如图2所示，在燃料电池组10的暖机完成之后的实施高效率发电的通常运转时，电子控制单元200以由FC电流Ifc以及FC电压Vfc规定的动作点X成为在基准IV特性上能够发出目标发电电力Ptg的通常动作点X1的方式控制空气化学计量比，进而控制FC空气供给量Qfc。

空气化学计量比是实际的FC空气供给量Qfc相对于为了发出目标发电电力Ptg而最低限度需要的FC空气供给量(以下称为“理论FC空气供给量”)Qth的比。因此，随着空气化学计量比(＝Qfc/Qth)变得大于1.0，实际的FC空气供给量Qfc变得多于理论FC空气供给量Qth。

图3是对空气化学计量比与成为发电损耗的一个因素的氧浓度过电压(发电时因氧不足而产生的发电损耗)的关系进行说明的图。

如图3所示，氧浓度过电压处于空气化学计量小时与空气化学计量大时相比变大的趋势。换言之，以氧浓度过电压作为因素的发电损耗(电压下降量)处于空气化学计量比小时与空气化学计量比大时相比变大的趋势。

因此在通常运转时，为了实施抑制了发电损耗的高效率发电，电子控制单元200以空气化学计量比成为大致能够忽略氧浓度过电压的通常区域内的空气化学计量比(在图3所示的例子中，例如为1.5附近的空气化学计量比)的方式控制FC空气供给量Qfc。

另一方面，当在冰点下的环境下启动燃料电池系统100来进行运转时，为了抑制伴随着发电而产生的生成水的结冰，并使越是低温时则越劣化的IV特性尽早恢复，电子控制单元200实施迅速暖机运转。迅速暖机运转是通过控制FC空气供给量Qfc来使氧浓度过电压比通常运转时增大而有意地使发电损耗增大、由此使燃料电池组10的自身发热量增大来实现暖机的促进的运转方法。

在迅速暖机运转时，为了发出目标发电电力Ptg并实施发电损耗(自身发热量)比通常运转时增大的低效率发电，电子控制单元200以空气化学计量比成为无法忽略氧浓度过电压的迅速暖机区域内的空气化学计量比(在图3所示的例子中，例如为1.0附近的空气化学计量比)的方式控制FC空气供给量Qfc。

由此，与图2中在基准IV特性上的通常动作点X1进行了高效率发电(通常发电)的情况相比，能够使FC电压Vfc下降与空气化学计量比对应的氧浓度过电压量。即，由于通过控制FC电流Ifc并适当地控制空气化学计量比、进而适当地控制FC空气供给量Qfc，能够如图2所示，在与通常动作点X1位于等电力线(参照虚线)上的、发电损耗比通常动作点X1增大的、可获得所希望的自身发热量的迅速暖机动作点X2进行发电，因而能够实现燃料电池组10的暖机的促进。

这里，根据发明人们深入研究的结果可知：在该迅速暖机运转中处于容易在目标发电电力Ptg与实际发电电力Pfc之间产生差的趋势，其结果是，存在蓄电池充放电电力变大而使蓄电池劣化的担忧。以下，针对该问题点，除了参照图3之外还参照图4进行说明。其中，图4是表示在将FC电流Ifc维持为恒定的状态下使空气化学计量比变化时(即，使FC空气供给量Qfc变化时)的FC电压Vfc的变化的图。

如图3所示，在对空气化学计量比变化了规定量时的氧浓度过电压的变化量进行比较的情况下，处于空气化学计量比小时与空气化学计量比大时相比变大的趋势。换言之，空气化学计量比小时与空气化学计量比大时相比，处于在空气化学计量比变化时电压下降量进而FC电压Vfc容易变动的趋势。

因此，如图4所示，例如在以空气化学计量比成为大致能够忽略上述的氧浓度过电压的通常区域内的某个目标空气化学计量比SRtg1的方式控制FC空气供给量Qfc的通常运转时，即便FC空气供给量Qfc发生变动而使得空气化学计量比偏离目标空气化学计量比SRtg1，FC电压Vfc的变动量也小。

与此相对，例如在以空气化学计量比成为无法忽略上述的氧浓度过电压的迅速暖机区域内的某个目标空气化学计量比SRtg2的方式控制FC空气供给量Qfc的迅速暖机运转时，若FC空气供给量Qfc发生变动而使得空气化学计量比偏离目标空气化学计量比SRtg2，则即便偏离幅度与通常运转时相同，FC电压Vfc也大幅度变动。

这样，在迅速暖机运转中，当空气化学计量比偏离目标空气化学计量比时，处于FC电压Vfc的变动量比通常发电时变大的趋势。

而且，当目标发电电力Ptg发生变化的过渡时，在FC空气供给量Qfc被控制为过渡后的目标空气供给量Qtg之前的期间，空气化学计量比偏离过渡后的目标空气化学计量比。因此，在迅速暖机运转中，特别是在过渡时，存在FC电压Vfc大幅度偏离目标FC电压Vtg的趋势，其结果是，存在实际发电电力Pfc大幅度偏离目标发电电力Ptg的趋势。

而且，若实际发电电力Pfc大于目标发电电力Ptg，则此时的多余电力被充电至蓄电池53。因此，若多余电力变大，则蓄电池53的充电电力成为为了抑制蓄电池53的劣化而根据蓄电池状态设定的允许充电电力Win[kW]以上，存在使蓄电池53劣化的担忧。特别是在使用锂离子电池作为蓄电池53的情况下，若多余电力变大，则存在产生在蓄电池53的负极表面析出锂的所谓的锂析出的担忧。

另外，若实际发电电力Pfc小于目标发电电力Ptg，则从蓄电池53输出此时的不足电力。因此，若不足电力变大，则蓄电池53的放电电力成为与允许充电电力Win同样为了抑制蓄电池53的劣化而根据蓄电池状态设定的允许放电电力Wout[kW]以上，存在使蓄电池53劣化的担忧。

其中，在本实施方式中，蓄电池53的充电电力是对于蓄电池53的充电电力越大则其值越大的正值。另外，蓄电池53的放电电力也同样，是从蓄电池53的放电电力越大则其值越大的正值。

而且，该允许充电电力Win以及允许放电电力Wout根据蓄电池53的状态而变化，例如处于蓄电池53的温度低时与蓄电池53的温度高时相比变小的趋势。因此，由于在基本上在冰点下的环境进行的迅速暖机运转中，蓄电池53的温度也为低温，所以处于允许充电电力Win以及允许放电电力Wout也小于通常运转时的趋势。因此，在迅速暖机运转中，若实际发电电力Pfc与目标发电电力Ptg之间产生偏离，则特别是蓄电池53容易变为过充电状态或者过放电状态，蓄电池53容易劣化。

鉴于此，在本实施方式中，基于搭载燃料电池系统100的车辆的状态与蓄电池状态来变更迅速暖机运转中的目标发热量PLtg[W]。

具体而言，若车辆的状态是选择了驻车挡(以下称为“P挡”)作为变速挡的第1状态(第1模式)，则将迅速暖机运转中的目标发热量PLtg设定为发热量最大的规定的第1发热量PL1。

而且，若车辆的状态是选择前进挡(以下称为“D挡”)或者倒退挡(以下称为“R挡”)作为变速挡的第2状态(第2模式)，则将迅速暖机运转中的目标发热量PLtg设定为发热量小于第1发热量PL1的规定的第2发热量PL2。

这是因为以下的理由。即，越将迅速暖机运转中的目标发热量PLtg设定为大的值，则为了增大氧浓度化过电压来使发电损耗增大而越需要缩小空气化学计量比。因此，越将迅速暖机运转中的目标发热量PLtg设定为大的值，则特别是在过渡时，实际发电电力Pfc与目标发电电力Ptg之间越容易产生偏离。

而且，在选择P挡作为变速挡而车辆处于驻车状态时，由于基本不会踩踏加速踏板，所以目标发电电力Ptg变化而成为过渡状态的频度也少，另外，假设发生变化，其变化量也小。另一方面，在选择D挡或者R挡作为变速挡时，由于基本上加速踏板被踩踏，所以目标发电电力Ptg发生变化而成为过渡状态的频度也多，另外，其变化量也变大。

鉴于此，在本实施方式中，当选择P挡作为变速挡时，将目标发热量PLtg设定为发热量最大的第1发热量PL1，当选择D挡或者R挡作为变速挡时，将目标发热量PLtg设定为发热量小于第1发热量PL1的第2发热量PL2。

由此，能够在变速挡为P挡时增大发热量，而迅速实现燃料电池组10的暖机。而且，在变速挡被切换为D挡或者R挡时，通过某种程度地抑制发热量，能够在实现燃料电池组10的暖机的同时，抑制实际发电电力Pfc与目标发电电力Ptg之间产生偏差而抑制蓄电池53成为过充电状态或者过放电状态。

另外，在选择D挡或者R挡作为变速挡的情况下，当根据蓄电池状态而决定的蓄电池53的允许充电电力Win以及允许放电电力Wout分别变小时，若实际发电电力Pfc与目标发电电力Ptg之间产生偏离，则蓄电池53容易成为过充电状态或者过放电状态。因此，在本实施方式中，在选择D挡或者R挡作为变速挡的情况下，当蓄电池53的允许充电电力Win以及允许放电电力Wout分别小于充电侧阈值以及放电侧阈值时，将迅速暖机运转中的目标发热量PLtg设定为发热量进一步小于第2发热量PL2的规定的第3发热量PL3。

由此，在蓄电池53容易成为过充电状态或者过放电状态时，能够进一步抑制发热量而进一步抑制实际发电电力Pfc与目标发电电力Ptg之间产生偏离。

因此，在本实施方式中，为了增大氧浓度化过电压来使发电损耗增大，由此促进暖机，将第1发热量PL1设定为空气化学计量比成为1.0附近的值那样的发热量(例如50[kW]～60[kW])。

另外，为了抑制空气化学计量比偏离目标空气化学计量比时的FC电压Vfc的变动量，由此抑制蓄电池53成为过充电状态或者过放电状态，将第3发热量PL3设定为空气化学计量比成为接近通常运转时的空气化学计量比的空气化学计量比(例如为1.5附近)那样的发热量(例如5[kW]～10[kW])。

而且，考虑暖机促进与蓄电池53的过充电或者过放电涉及的劣化抑制双方的平衡，将第2发热量PL2设定为第1发热量PL1与第3发热量PL3的大致中间的发热量(例如20[kW]～30[kW])。

以下，参照图5，对包括该迅速暖机运转中的目标发热量PLtg的设定处理的本实施方式涉及的迅速暖机运转中的FC空气供给量Qfc的控制进行说明。

图5是对本实施方式涉及的迅速暖机运转中的FC空气供给量Qfc的控制进行说明的流程图。电子控制单元200按规定的运算周期(例如10[ms])反复执行本例程。

在步骤S1中，电子控制单元200对迅速暖机标志F是否被设定为0进行判定。迅速暖机标志F是初始值被设定为0、在迅速暖机运转的开始时被设定为1、在迅速暖机运转的结束时恢复为0的标志。若迅速暖机标志F为0，则电子控制单元200进入至步骤S2的处理。另一方面，若迅速暖机标志F为1，则电子控制单元200进入至步骤S4的处理。

在步骤S2中，电子控制单元200对是否存在迅速暖机运转的实施请求进行判定。在本实施方式中，若是燃料电池系统100的启动时且FC温度为规定的迅速暖机请求温度(例如0[℃])以下，则电子控制单元200判定为存在迅速暖机运转的实施请求。在判定为存在迅速暖机运转的实施请求时，电子控制单元200进入至步骤S3的处理。另一方面，在判定为不存在迅速暖机运转的实施请求时，电子控制单元200结束本次的处理。

在步骤S3中，电子控制单元200将迅速暖机标志F设定为1。

在步骤S4中，电子控制单元200基于燃料电池系统100的运转状态来计算燃料电池组10的目标发电电力Ptg。在本实施方式中，电子控制单元200如上所述计算电动发电机55的请求电力与压缩机33等各种辅机类的请求电力的合计值作为目标发电电力Ptg。

在步骤S5中，电子控制单元200实施目标发热量PLtg的设定处理。为了使发明容易理解，在说明步骤S6及其以后的处理之前，首先参照图6对该目标发热量PLtg的设定处理进行说明。

图6是对目标发热量PLtg的设定处理详细进行说明的流程图。

在步骤S51中，电子控制单元200对车辆的变速挡是否为P挡进行判定。若车辆的变速挡为P挡，则电子控制单元200进入至步骤S52的处理。另一方面，若车辆的变速挡为P挡以外的挡(例如D挡或者R挡)，则电子控制单元200进入至步骤S53的处理。

在步骤S52中，电子控制单元200将目标发热量PLtg设定为第1发热量PL1。

在步骤S53中，电子控制单元200基于蓄电池53的状态来计算允许充电电力Win以及允许放电电力Wout。在本实施方式中，电子控制单元200基于蓄电池温度Tvat来计算允许充电电力Win以及允许放电电力Wout。如上所述，允许充电电力Win以及允许放电电力Wout分别处于蓄电池温度Tvat低时与蓄电池温度Tvat高时相比变小的趋势。此外，在允许充电电力Win以及允许放电电力Wout的计算时，除了考虑蓄电池温度Tvat以外，例如可以还考虑蓄电池充电率等。

在步骤S54中，电子控制单元200设定暂定目标发热量PLtg’。暂定目标发热量PLtg’基本上被设定为目标发热量PLtg的上次值，但在目标发热量PLtg的上次值为第1发热量PL1的情况下，在本实施方式中设定为第3发热量PL3。

在步骤S55中，电子控制单元200对允许充电电力Win是否为规定的第1充电侧阈值Win1以上进行判定。若允许充电电力Win为第1充电侧阈值Win1以上，则电子控制单元200进入至步骤S56的处理。另一方面，若允许充电电力Win小于第1充电侧阈值Win1，则电子控制单元200进入至步骤S58的处理。

在步骤S56中，电子控制单元200对允许放电电力Wout是否为规定的第1放电侧阈值Wout1以上进行判定。若允许充电电力Wout为第1放电侧阈值Wout1以上，则电子控制单元200进入至步骤S57的处理。另一方面，若允许充电电力Wout小于第1放电侧阈值Wout1，电子控制单元200进入至步骤S58的处理。

在步骤S57中，电子控制单元200将目标发热量PLtg设定为第2发热量PL2。

在步骤S58中，电子控制单元200对允许充电电力Win是否比小于第1充电侧阈值Win1的规定的第2充电侧阈值Win2小进行判定。若允许充电电力Win小于第2充电侧阈值Win2，则电子控制单元200进入至步骤S59的处理。另一方面，若允许充电电力Win为第2充电侧阈值Win2以上，则电子控制单元200进入至步骤S60的处理。

在步骤S59中，电子控制单元200将目标发热量PLtg设定为第3发热量PL3。

在步骤S60中，电子控制单元200对允许放电电力Wout是否比小于第1放电侧阈值Wout1的规定的第2放电侧阈值Wout2小进行判定。若允许充电电力Wout小于第2放电侧阈值Wout2，则电子控制单元200进入至步骤S59的处理。另一方面，若允许充电电力Wout为第2放电侧阈值Wout2以上，则电子控制单元200进入至步骤S61的处理。

在步骤S61中，电子控制单元200将目标发热量PLtg设定为暂定目标发热量PLtg’。

这样，在本实施方式中，当车辆的变速挡为P挡以外的挡(例如D挡或者R挡)时，若允许充电电力Win为第1充电侧阈值Win1以上且允许放电电力Wout为第1放电侧阈值Wout1以上，则将目标发热量PLtg设定为第2发热量PL2。而且，若允许充电电力Win小于第2充电侧阈值Win2、或者允许放电电力Wout小于第2放电侧阈值Wout2，则将目标发热量PLtg设定为第3发热量PL3。

返回至图5，在步骤S6中，电子控制单元200参照图7所示的描绘了等电力线(细实线)与等发热量线(粗实线)的IV特性映射，并基于目标发电电力Ptg与目标发热量PLtg来计算迅速暖机动作点X2即目标FC电流Itg[A]以及目标FC电压Vtg[V]。

具体而言，电子控制单元200如图8所示从等电力线之中选择能够发出目标发电电力Ptg的等电力线，计算选择出的等电力线与在IV特性映射上能够使发热量为目标发热量PLtg的等发热量线相交的点作为迅速暖机动作点X2。

其中，在图7以及图8中，等发热量线L1是能够使发热量为第1发热量PL1的等发热量线，等发热量线L2是能够使发热量为第2发热量PL2的等发热量线，等发热量线L3是能够使发热量为第3发热量PL3的等发热量线。

在步骤S7中，电子控制单元200参照图9所示的基准IV特性映射，计算在基准IV特性上将FC电流Ifc控制为目标FC电流Itg时的FC电压(以下称为“基准FC电压”)Vstd。换言之，基准FC电压Vstd是实施高效率发电(通常发电)而将FC电流Ifc控制为目标FC电流Itg时的FC电压。

其中，由于基准IV特性根据FC温度Tfc而变化，所以按每个FC温度准备多个基准IV特性映射。因此，电子控制单元200从多个基准IV特性映射之中参照与当前的FC温度Tfc对应的最佳的基准IV特性映射来计算基准FC电压Vstd。

在步骤S8中，电子控制单元200参照与图3同样的图10所示的对空气化学计量比与氧浓度过电压的关系进行表示的映射，并基于基准FC电压Vstd与目标FC电压Vtg的差量(即，为了使基准FC电压Vstd降低至目标FC电压Vtg而需要产生的氧浓度过电压)ΔV1(＝Vstd－Vtg)来计算基准空气化学计量比SRstd。

在步骤S9中，电子控制单元200基于目标FC电压Vtg与FC电压Vfc的偏差(以下称为“FC电压偏差”)ΔV2(＝Vtg－Vfc)来计算对于基准空气化学计量比SRstd的反馈修正值，并将该反馈修正值与基准空气化学计量比SRstd相加，从而计算目标空气化学计量比SRtg。

在步骤S10中，电子控制单元200通过将目标空气化学计量比SRtg与为了发出目标发电电力Ptg所需的理论FC空气供给量Qth相乘，来计算目标FC空气供给量Qtg。

在步骤S11中，电子控制单元200控制第1转换器51来将FC电流Ifc控制为目标FC电流Itg，并且将FC空气供给量Qfc控制为目标空气供给量Qtg。在本实施方式中，电子控制单元200以总空气供给量Qafc为恒定的方式控制压缩机，通过控制分流阀37以及阴极压力控制阀的开度来将FC空气供给量Qfc控制为目标空气供给量Qtg。

这样，通过将FC电流Ifc控制为目标FC电流Itg，并且将FC空气供给量Qfc控制为目标空气供给量Qtg，使得FC电压Vfc被控制为目标FC电压Vtg，动作点X被控制为迅速暖机动作点X2。

在步骤S12中，电子控制单元200对燃料电池组的暖机是否完成进行判定。在本实施方式中，电子控制单元200对FC温度Tfc是否变为规定的迅速暖机完成温度(例如70[℃])以上进行判定。若FC温度Tfc为迅速暖机完成温度以上，则电子控制单元200进入至步骤S13的处理。另一方面，若FC温度Tfc小于迅速暖机完成温度，则电子控制单元200结束本次的处理。

在步骤S13中，电子控制单元200结束迅速暖机运转，将迅速暖机标志F恢复至0。

以上说明的本实施方式涉及的燃料电池系统100具备：燃料电池组10(燃料电池)，通过作为燃料气体的氢与作为氧化剂气体的空气的电化学反应来产生电力；蓄电池53(二次电池)，被充电燃料电池组10发电时的多余电力，并且放电不足电力；以及电子控制单元200(控制装置)。电子控制单元200具备：供给流量控制部，构成为对向燃料电池组10供给的空气的供给流量(FC空气供给量Qfc)进行控制；和发电实施部，构成为实施发电损耗大于通常发电的低效率发电。

而且，在低效率发电的实施中，当搭载燃料电池系统100的车辆(搭载体)的状态是选择了P挡作为变速挡的第1模式时，供给流量控制部以伴随着发电损耗的燃料电池组10的发热量成为第1发热量PL1的方式控制FC空气供给量Qfc，在车辆的状态是燃料电池组10的发电电力比第1模式容易变动的、选择了D挡或者R挡作为变速挡的第2模式时，供给流量控制部以发热量成为比第1发热量PL1小的第2发热量PL2的方式控制FC空气供给量Qfc。

由此，在变速挡为P挡时，使燃料电池组10的发热量增大，能够迅速实现燃料电池组10的暖机。而且，在变速挡被切换为D挡或者R挡时，通过某种程度地抑制发热量，能够在实现燃料电池组10的暖机的同时，抑制实际发电电力Pfc与目标发电电力Ptg之间产生偏离这一情况，而抑制蓄电池成为过充电状态或者过放电状态。

另外，本实施方式涉及的供给流量控制部基于根据蓄电池状态而决定的蓄电池53的允许充电电力Win或者允许放电电力Wout的至少一方来以第2模式中的发热量成为比第2发热量PL2小的第3发热量PL3的方式控制FC空气供给量Qfc。

具体而言，在车辆的状态为第2模式时，若允许充电电力Win比小于规定的第1充电侧阈值Win1的规定的第2充电侧阈值Win2小、或者允许放电电力Wout比小于规定的第1放电侧阈值Wout1的规定的第2放电侧阈值Wout2小，则供给流量控制部以发热量成为第3发热量PL3的方式控制FC空气供给量Qfc，若允许充电电力Win为第1充电侧阈值Win1以上且允许放电电力Wout为第1放电侧阈值Wou1以上，则供给流量控制部以发热量成为第2发热量PL2的方式控制FC空气供给量Qfc。

蓄电池的允许充电电力Win或者允许放电电力Wout越小，则在实际发电电力Pfc与目标发电电力Ptg之间产生了偏离时，蓄电池越容易变为过充电状态或者过放电状态。与此相对，在本实施方式中，由于在蓄电池的允许充电电力Win或者允许放电电力Wout小时，能够将发热量抑制为低于第2发热量PL2的第3发热量PL3，所以能够进一步抑制实际发电电力Pfc与目标发电电力Ptg之间产生偏离这一情况。因此，能够抑制蓄电池成为过充电状态或者过放电状态。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式只不过表示本发明的应用例的一部分，其主旨并不在于将本发明的技术范围限定为上述实施方式的具体结构。

例如在上述的实施方式中，举出将燃料电池系统100搭载于车辆的情况为例进行了说明，但并不局限于车辆，也可以搭载于各种移动体，还可以搭载于固定式的发电设备。因此，第1模式并不局限于选择P挡作为变速挡的情况，另外，第2模式也同样并不局限于选择D挡或者R挡作为变速挡的情况。

另外，在上述的实施方式中，在目标发热量设定处理中，为了防止目标发热量PLtg的切换反复产生的振荡的发生，使将目标发热量PLtg从第2发热量PL2切换为第3发热量PL3时的第2充电侧阈值Win2与将目标发热量PLtg从第3发热量PL3切换为第2发热量PL2时的第1充电侧阈值Win1分别为不同的值。另外，同样使将目标发热量PLtg从第2发热量PL2切换为第3发热量PL3时的第2放电侧阈值Wout2与将目标发热量PLtg从第3发热量PL3切换为第2发热量PL2时的第1充电侧阈值Wout1分别为不同的值。然而，也可以简易地如图11所示的流程图所示那样，将充电侧阈值固定为Win1或者Win2的任一方，同样，可以将放电侧阈值固定为Wout1或者Wout2的任一方。即，上述的供给流量控制部可以构成为若允许充电电力Win小于规定的充电侧阈值则以第2模式中的发热量成为第3发热量PL3的方式控制氧化剂气体的供给流量，也可以构成为若允许放电电力Wout小于规定的放电侧阈值则以第2模式中的发热量成为第3发热量PL3的方式控制氧化剂气体的供给流量。