燃料电池系统及其控制方法 【技术领域】
本发明涉及一种燃料电池系统，特别是涉及可以降低燃料电池的输出电压而实施催化剂活化处理的燃料电池系统。
背景技术 以往，在燃料电池系统中，当在运转过程中，在燃料电池的催化剂层吸附了氧时，燃料电池的输出电压降低。此时，暂时停止向燃料电池供给氧，并且使燃料电池的发电电压降低至催化剂层的还原区域，由此进行使燃料电池组的催化剂层活化的处理(即，还原处理)。
作为与这样的燃料电池的催化剂活化处理相关的技术，例如提出了以下的方案：作为构成混合型燃料电池的辅机用蓄电池，使用低电压的蓄电池，使在燃料电池的催化剂活化处理时伴随电压降低而增大的剩余电力对蓄电池进行充电，由此不会浪费剩余电力(日本特开2005‑346979号公报)。
发明内容 但是，在现有技术中，没有考虑如下情况：在燃料电池的催化剂活化处理时，一边考虑燃料电池的剩余电力一边决定燃料电池的电压降低速度。因此，在对燃料电池的催化剂层进行活化时，存在发生不良的情况。例如，为了在短时间内进行催化剂活化处理，当加快燃料电池的电压降低速度时，在残留气体(氧)较多的状态下电压急剧降低，所以剩余电量增大，供给过剩的电力。其结果，担心对燃料电池的负载或蓄电池(蓄电装置)引起耐久性降低等性能的恶化。
因此，本发明是鉴于上述现有技术的课题而提出的，其目的在于 在燃料电池的催化剂活化处理时，按照由燃料电池产生的剩余电力的接受装置的接受能力决定燃料电池的电压降低速度。
为了解决所述课题，本发明的燃料电池系统是降低燃料电池的输出电压来实施催化剂活化处理的燃料电池系统，其特征在于：具备控制部，其根据由所述燃料电池产生的剩余电力的接受装置的可接受电力，变更用于催化剂活化处理的、所述燃料电池的输出电压的变化速度。
根据该结构，在催化剂活化处理时，控制部计算可接受能力(例如向蓄电装置的可充电电力以及/或者基于负载的可消耗电力)，根据该可接受能力，控制用于催化剂活化处理的燃料电池的输出电压的变化速度，因此抑制对接受装置造成不良影响的剩余电力的产生。
例如，接受装置是蓄电装置或所述燃料电池的负载中的至少一方。因为蓄电装置构成为可将剩余电力充电，负载(例如氢泵、压缩机、冷却液泵等辅机或行驶用电动机类)构成为可消耗剩余电力，所以成为可以接受在催化剂活化处理的过程中产生的剩余电力的对象。但是，只要是能够充电或者消耗电力的装置，就可以成为接受装置的对象，不限于此。
本发明的燃料电池系统还具备电压变换部，用于使所述燃料电池的输出电压变化，并且使由所述燃料电池产生的剩余电力向所述接受装置充电。所述控制部在所述催化剂活化处理时，算出所述接受装置的所述可接受能力，并且算出的所述可接受电力越小，越限制所述电压变换部中的所述燃料电池的输出电压的变化速度。
根据该结构，在催化剂活化处理时，可接受电力越小，即成为接受由燃料电池产生的剩余电力的接受对象的接受装置的可接受电力越小，越限制(抑制/削减)燃料电池的输出电压的变化速度(变化率)， 由此抑制伴随燃料电池输出电压的降低急剧地产生剩余电力。因此，即使接受装置的可接受电力减小，随着燃料电池的输出电压的变化速度变慢而产生的剩余电力的产生也会降低，不会超过接受装置的可接受能力(可以接受电力)，因此抑制剩余电路的峰值变高而对接受装置造成影响。
在构成所述燃料电池系统时，可以附加以下的要素。
优选所述控制部在所述电压变换部的通过电力不超过所述电压变换部的上限值的范围内限制所述燃料电池的输出电压的变化速度。
根据该结构，伴随燃料电池的输出电压的降低，由燃料电池产生的剩余电力通过电压变换部，在该通过电力不超过电压变换部的上限值(允许值)的范围内限制燃料电池的输出电压的变化速度，所以可以保护电压变换部不受伴随剩余电力的通过造成的影响(热等)。
优选所述控制部在算出的所述可接受电力小于预定的设定电力时，所述控制部停止使所述燃料电池的输出电压降低至适于所述催化剂活化处理的电压的动作。
根据该结构，在算出的可接受电力小于预先规定的设定电力时，无法通过接受装置接受剩余电力，进行控制以使通过电压变换部进行的电压降低动作停止，所以可以保护接受装置。
优选作为所述接受装置还具有所述燃料电池的辅机，在算出的所述可接受电力小于规定的设定电力时，所述控制部作为所述燃料电池的负载驱动所述辅机。
根据该结构，在算出的可接受电力小于预先规定的设定电力时，无法通过蓄电装置或燃料电池的负载接受剩余电力，通过进一步驱动 辅机，可以通过辅机消耗剩余电力，可以防止充电装置的过充电，并且与不驱动辅机时相比可以加快电压降低速度。
此外，本发明的燃料电池系统是降低燃料电池的输出电压来实施催化剂活化处理的燃料电池系统，其特征在于，具有：电力计算单元，算出成为由所述燃料电池产生的剩余电力的接受对象的蓄电装置或所述燃料电池的负载中的至少一方的可接受电力；以及电压变换控制单元，根据所述电力计算单元算出的可接受电力，控制使所述燃料电池的输出电压变化的电压变换部，所述电力计算单元算出的可接受电力越小，所述电压变换控制单元越限制所述燃料电池的输出电压的变化速度。
根据该结构，在催化剂活化处理时，电力计算单元算出的可接受电力越小，即，成为由燃料电池产生的剩余电力的接受对象的蓄电装置或燃料电池的负载中的至少一方的可接受电力越小，越是限制燃料电池的输出电压的变化速度，由此抑制伴随燃料电池的输出电压的降低急剧地产生剩余电力。因此，即使燃料电池的负载或蓄电装置中的至少一方的可接受电力变小，也会随着燃料电池的输出电压的变化速度的降低缓缓地产生剩余电力，剩余电力不会超过燃料电池的负载或蓄电装置的接受能力(可接受电力)，所以可以抑制剩余电力的峰值变高而对燃料电池的负载、蓄电装置造成影响。进而，伴随燃料电池输出电压的降低，在使由燃料电池产生的剩余电力对蓄电装置充电时，在通过电压变换部的通过电力不超过电压变换部的上限值(允许值)的范围内限制燃料电池的输出电压的变化速度，从而可以保护电压变换部不受到伴随剩余电力的通过造成的影响(热等)。
此外，本发明的燃料电池的控制方法是降低燃料电池的输出电压来实施催化剂活化处理的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，具有：算出由所述燃料电池产生的剩余电力的接受装置的可接受电力的步骤；以及根据算出的可接受电力，使所述燃料电池的输出电压变化 的步骤，在使所述燃料电池的输出电压变化的步骤中，所述算出的可接受电力越小，越减慢所述燃料电池的输出电压的变化速度。
【附图说明】
图1是表示本发明的一实施方式的燃料电池系统的系统结构图。
图2是本发明的原理说明图，表示剩余电力的流动。
图3是表示本发明的一实施方式的动作的流程图。
图4是用于说明本发明的一实施方式的动作的波形图。
图5是用于说明本发明的一实施方式的另一动作的波形图。
图6是本发明的功能框图。
【具体实施方式】
以下参照附图对本发明的实施方式的燃料电池系统进行说明。在本实施方式中，对将本发明用于燃料电池车辆的车载发电系统的例子进行说明。
(结构的说明)
首先，使用图1说明本发明的实施方式的燃料电池系统1的结构。
如图1所示，本实施方式的燃料电池系统1具备：接受反应气体(氧化气体以及燃料气体)的供给而进行发电并伴随发电产生电力的燃料电池2、对燃料电池2供给作为氧化气体的空气的氧化气体配管系统3、对燃料电池2供给作为燃料气体的氢气的燃料气体配管系统4、对系统的电力进行充放电的电力系统5、集中控制整个系统的控制装置6等。
燃料电池2例如由固体高分子电解质型构成，具备层积多个单电池(单体电池)的堆叠结构。燃料电池2的单电池在由离子交换膜构成的电解质的一侧的面上具有阴极(空气极)，在另一侧的面上具有阳极(燃料极)，在包含阴极和阳极的电极中，例如对于基体使用多 孔质的碳材料，对于催化剂(电极催化剂)使用铂金Pt。进而具有从两侧夹持阴极以及阳极的一对隔板。并且，对一侧的隔板的燃料气体流路供给燃料气体，对另一侧的隔板的氧化气体流路供给氧化气体，燃料电池2通过该气体的供给产生电力。在燃料电池2上安装有检测发电中的电流(输出电流)的电流传感器(电流检测单元)2a、检测电压(输出电压)的电压传感器(电压检测单元)2b、以及检测燃料电池2的温度的温度传感器(温度检测单元)2c。此外，作为燃料电池2，除了固体高分子电解质型燃料电池之外，可以采用磷酸型、熔融碳酸盐型等各种类型的燃料电池。
氧化气体配管系统3具有空气压缩机31、氧化气体供给通路32、加湿模块33、阴极废气流路34、稀释器35、驱动空气压缩机31的电动机M1等。
空气压缩机31通过按照控制装置6的控制指令进行动作的电动机M1的驱动力来驱动，将经由未图示的空气过滤器从外部取入的氧(氧化气体)向燃料电池2的阴极供给。在电动机M1上安装有检测电动机M1的转速的转速检测传感器3a。氧化气体供给通路32是用于将从空气压缩机31供给的氧引导至燃料电池2的阴极的气体流路。从燃料电池2的阴极排出阴极废气。在阴极废气中，除了供于燃料电池2的电池反应后的氧废气之外，还包含在阴极侧生成的泵氢等。该阴极废气包含通过燃料电池2的电池反应生成的水分，所以成为高湿润状态。
加湿模块33在流过氧化气体供给通路32的低湿润状态的氧化气体和流过阴极废气流路34的高湿润状态的阴极废气之间进行水分交换，适当地对向燃料电池2供给的氧化气体进行加湿。阴极废气流路34是用于将阴极废气排出到系统外部的气体流路，在该气体流路的阴极出口附近设置了空气调压阀A1。通过空气调压阀A1调整向燃料电池2供给的氧化气体的背压。稀释器35对氢气的排出浓度进行稀释，以使氢气的排出浓度收容在预先设定的浓度范围内(根据环境基准决 定的范围等)。阴极废气流路34的下游以及后述的阳极废气流路44的下游与稀释器35连通，氢废气以及氧废气通过稀释器35被混合稀释，并被排出到系统之外。
燃料气体配管系统4具有燃料气体供给源41、燃料气体供给通路42、燃料气体循环通路43、阳极废气流路44、氢循环泵45、止回阀46、用于驱动氢循环泵45的电动机M2等。
燃料气体供给源41是向燃料电池2供给氢气等燃料气体的燃料气体供给单元，例如由高压氢罐、氢贮藏罐等构成。燃料气体供给通路42是用于将从燃料气体供给源41放出的燃料气体引导至燃料电池2的阳极的气体流路，在该气体流路上从上流向下游设置了罐阀H1、氢气供给阀H2、FC入口阀H3等阀。罐阀H1、氢气供给阀H2以及FC入口阀H3是用于供给(或切断)向燃料电池2的燃料气体的断流阀，例如由电磁阀构成。
燃料气体循环通路43是用于使未反应燃料气体向燃料电池2回流的返回气体流路，在该气体流路上从上游向下游分别设置了FC出口阀H4、氢循环泵45、止回阀46。从燃料电池2排出的低压的未反应燃料气体通过氢循环泵45被适当地加压，并引导至燃料气体供给通路42，所述氢循环泵由按照控制装置6的控制指令进行动作的电动机M2的驱动力驱动。通过止回阀46抑制从燃料气体供给通路42向燃料气体循环通路43的燃料气体的逆流。阳极废气流路44是用于将包含有从燃料电池2排出的氢废气的阳极废气排出到系统外部的气体流路，在该气体流路上设置排气阀H5。
电力系统5具备高压DC/DC转换器51、蓄电池52、牵引变换器53、辅机变换器54、断继开关电路55、吸收器56、牵引电动机M3、辅机电动机M4等。
高压DC/DC转换器51是直流的电压变换器，相当于本发明的电压变换部的构成。高压DC/DC转换器51具有：调整从与一次侧连接的蓄电池52输入的直流电压而向与二次侧连接的牵引变换器53侧输出的功能；以及调整从与二次侧连接的燃料电池2或牵引电动机3输入的直流电压而向与一次侧连接的蓄电池52输出的功能。通过高压DC/DC转换器51的这些功能，实现蓄电池52的充放电。此外，高压DC/DC转换器51可以根据来自控制装置6的控制信号，维持固定二次侧的端子电压，构成为可以通过高压DC/DC转换器51的控制任意地控制燃料电池2的输出电压。此外，高压DC/DC转换器51构成为根据来自控制装置6的控制信号任意地控制从一次侧向二次侧的通过电力或从二次侧向一次侧的通过电力。
蓄电池52是可充放电的二次电池，由各种类型的二次电池构成，例如由镍氢蓄电池等构成。蓄电池52可以根据未图示的蓄电池计算机的控制将剩余电力充电，或者可以辅助地供给电力。在燃料电池2发电的直流电力的一部分通过高压DC/DC转换器51升压降压，并向蓄电池52充电。在蓄电池52上安装有检测蓄电池52的充电状态(SOC：State Of Charge)的SOC传感器5a。还可以采用二次电池以外的可充放电的充电器来取代蓄电池52，例如可以采用电容器。
牵引变换器53以及辅机变换器54是脉冲宽度调制方式的PWM变换器，根据被赋予的控制指令将从燃料电池2或蓄电池52输出的直流电力变换为三相交流电力而向牵引电动机M3以及辅机电动机4供给。牵引电动机M3相当于本发明的负载的一部分，是用于驱动车轮7L、7R的电动机(车辆驱动用电动机)，是负载动力源的一个实施方式。在牵引电动机M3上安装有检测其转速的转速检测传感器5b。辅机电动机M4相当于本发明的负载的一部分，是用于驱动各种辅机类的电动机，是驱动空气压缩机31的M1和驱动氢循环泵45的电动机M2等的总称。
控制装置6由CPU、ROM、RAM等构成，与本发明的控制部相关，控制装置6根据输入的各传感器信号，集中地控制该系统的各部。具体地说，控制装置6根据从检测油门踏板转动的油门踏板传感器6a、SOC传感器5a、转速检测传感器3a、5b、电流传感器2a、电压传感器2b、温度传感器2c等发送的各传感器信号，计算燃料电池2的输出要求电力。此时，控制装置6根据从操作部8发送的信号判定有无来自牵引电动机M3的输出请求，所述操作部由用于选择牵引电动机M3的运转模式(P：泊车模式、R：倒车模式、N：空挡模式、D：驱动模式、B：再生制动模式)的换挡杆等构成。
并且，控制装置6控制燃料电池2的输出电压以及输出电流，以产生与该输出要求电力相对应的输出电力。此外，控制装置6控制牵引变换器53以及辅机变换器54的输出脉冲等来控制牵引电动机M3以及辅机电动机M4。
此外，当在燃料电池2的催化剂层上吸附了氧时，从燃料电池2的输出电压降低开始，控制装置6暂时停止向燃料电池2供给氧，并且将燃料电池2的发电电压降低至催化剂层的还原区域，来进行使催化剂层活化的还原处理或再生处理。
(原理说明)
然后，根据图2说明本实施方式的动作原理。
当继续使用燃料电池2时，由于电极催化剂被氧化而发电效率恶化，所以定期地进行催化剂活化处理。催化剂活化处理是将燃料电池2的输出电压降低至在电极催化剂产生还原反应的电压的处理，也称为还原处理或再生处理。该催化剂活化处理优选在向系统的要求电量较小且可以不从燃料电池2直接向牵引电动机M3供电的稳定状态下来实施。例如，优选在仅通过来自蓄电池52的电力供给使车辆行驶的所谓间歇运转模式下实施。
在催化剂活化处理时，燃料电池2的输出电压通过减少高压DC/DC转换器51的二次侧端子电压而降低。在此，由于燃料电池2本来具有的电流‑电压特性(I‑V特性)燃料电池2的输出电流伴随燃料电池2的输出电压降低而上升，从而燃料电池2的输出电力上升。由于催化剂活化处理是在间歇运转模式等、基本地向系统的要求电力较少的状态下进行的处理，所以上升的燃料电池的输出电力中的较多部分成为剩余电力。
因此，如图2的电力流f1所示，使伴随燃料电池2的输出电压的降低产生的剩余电力经由高压DC/DC转换器51向蓄电池52充电。该剩余电量处于燃料电池2的输出电力的降低速度(降低率)越快该剩余电量越多的倾向。
以往，通过燃料电池2的规定的输出电压的降低速度控制高压DC/DC转换器51。只要能够对蓄电池52充电即可，无需考虑燃料电池2的输出电压的降低速度。但是，存在仅通过蓄电池52无法接受剩余电力的情况。例如，存在蓄电池52已经进行了一定量的充电，可充电的电量(可充电电能)减少的情况。
本发明为了应对这样的情况，检测蓄电池52等接受装置的剩余电力可接受能力，对用于催化剂活化处理的燃料电池2的输出电压的变化速度进行变更控制。即，如果燃料电池2的输出电压的变化速度慢，则利用产生的剩余电量处于减少的倾向，并在蓄电池52等剩余电力的接受装置的接受能力较低时，进行控制以减小燃料电池2的输出电压的降低速度(减小降低率)。
但是，从最初开始降低燃料电池2的输出电压的变化速度并不恰当。燃料电池2的输出电压的降低速度较慢是指到输出电压达到电极催化剂的还原区域为止的时间变长。因为只能够在稳定的车辆行驶状 态下实施进行催化剂活化处理的间歇运转模式，所以例如当操作油门6a等而负载量增加时，必须暂时解除间歇运转模式。另一方面，为了充分进行催化剂活化处理，需要迅速地使燃料电池的输出电压降低至还原区域的电压，并在一定期间内维持该电压，为了不解除催化剂活化处理，需要在尽可能短的时间内降低至还原区域的输出电压，并在一定时间内维持该电压。由此，作为系统，以下的动态的控制比较合适：设定为以妥当的速度降低燃料电池2的输出电压，并仅在产生无法对产生的剩余电力进行充电，或者无法消耗剩余电力的特殊情况时，暂时地降低输出电压的降低速度。
在此，在蓄电池52无法接受燃料电池2的剩余电力的全部时，使剩余电力在负载装置消耗。作为负载装置，存在作为燃料电池2的负载的牵引电动机M3、其他的辅机类M(压缩机M1、氢泵M2、辅机M4(空调器等))。在蓄电池52的可接受电力量较少时，可以利用这些燃料电池2的负载。
作为燃料电池2的负载，如果是可以驱动牵引电动机M3的状态，则通过驱动耗电相对较大的牵引电动机M3，可以消耗无法向蓄电池52充电的剩余电力。如图2的电力流动f2所示，消耗剩余电力。
另一方面，驱动牵引电动机M3的情况是对车辆的行进状态造成影响的状态，所以不能总是可以使用的接受装置。在蓄电池52的可接受电力为规定的设定电力以下的情况下，在无法使牵引电动机M3消耗剩余电力时，可以使牵引电动机M3以外的辅机M消耗剩余电力。即，为以图2的电力流动f3那样的流动使辅机类M消耗燃料电池2的剩余电力的情况。
此外，在单纯地将向蓄电池52的可充电电力作为燃料电池2的剩余电力的接受对象不足够时，还考虑停止催化剂活化处理的方法。原因在于，如果中断催化剂活化处理，并使燃料电池2的输出电压恢复 为原来的高电位避免电压，则不会产生剩余电力。
另一方面，在使剩余电力对蓄电池52进行充电(f1的情况)、或者使辅机类M消耗剩余电力(f3的情况)时，剩余电力通过高压DC/DC转换器51。当通过高压DC/DC转换器51的电力变得过大时，由于存在元件发热等影响，一般对通过电力具有限制。因此，在本实施方式中，控制装置6限制燃料电池2的输出电压的变化速度，以使高压DC/DC转换器51的通过电力不会超过预先掌握的上限值。假使高压DC/DC转换器51的通过电力成为该上限值以上，则例如即使在向蓄电池52的可充电电力、辅机类M的可消耗电力中具有富余，也缓和燃料电池2的输出电压的降低速度。通过这样进行处理，降低剩余电力的产生，即降低高压DC/DC转换器51的通过电力，并保护转换器的元件。
图6表示与本发明的上述原理相对应的功能框图。
如图6所示，本发明的燃料电池系统的燃料电池100和蓄电装置102经由电压变换部101连接。第一负载111与电压变换部101的连接有燃料电池100的二次侧连接，第二负载112与电压变换部101的连接有蓄电装置102的一次侧连接。
燃料电池100对应于实施方式的燃料电池2，电压变换部101对应于高压DC/DC转换器51，蓄电装置102对应于蓄电池52。另外，第一负载111例如是牵引电动机M3等消耗电力比较大的负载，第二负载112例如是辅机电动机M4等消耗电力比较小的负载。可以对每个系统决定将第一负载111和第二负载112连接在电压变换部101的一次侧还是连接在二次侧。
燃料电池系统还具有电力计算单元120以及电压变换控制单元121。在此，电力计算单元120以及电压变换控制单元121相当于输入 来自各种传感器的检测信号来控制系统的控制装置6。
电力计算单元120是计算由燃料电池100产生的剩余电力的接受装置(例如在图6中，蓄电装置102、第一负载111以及第二负载112中的一个以上)的可接受电力Pa的功能框。对于蓄电装置102，例如可以通过参照表示充电状态的SOC信号来判断可接受电力Pa，对于第一负载111，例如可以通过参照是否为能够允许第一负载111的运转的运转模式(间歇运转模式)，或者参照第一负载111的消耗电力，判断可接受电力Pa。
电压变换控制单元121是根据电力计算单元120算出的可充电电力Pa通过控制信号Cfcv等控制使燃料电池100的输出电压变化的电压变换部101的功能框。
在此，作为第一功能，电压变换控制单元121以电力计算单元120算出的可接受电力Pa越小越降低燃料电池的输出电压Vfc的变化速度的方式进行控制。对应于燃料电池100的可接收电力Pa来改变燃料电池100的输出电压的降低率。
作为第二功能，电压变换控制单元121在算出的可接受电力Pa小于规定的设定电力Pth2时，可以停止使燃料电池100的输出电压Vfc降低到适合催化剂活化处理的电压的动作。是上述第一功能的发展形式。
作为第三功能，电压变换控制单元121可以在电压变换部101的通过电力Ppass不超过电压变换部101的上限值Pmax的范围内限制燃料电池100的输出电压Vfc的变化速度。
作为第四追加功能，电压变换控制单元121可以在算出的可接受电力Pa小于规定的设定电力Pth1时驱动第二负载112。
可接受电力Pa是蓄电装置102、第一负载111以及第二负载112中的一个以上，所以可以合计蓄电装置102的可充电电能、第一负载111以及第二负载112的消耗电力的总和来计算。但是，因为剩余电力的消耗通常是对蓄电装置102进行充电，所以还可以作为蓄电装置102的可充电电能来计算可接受电力Pa。在以下的实施方式中，作为蓄电装置102(蓄电池52)的可充电电能来说明可接受电力Pa。
(动作的说明)
然后，参照图3的流程图说明本实施方式的动作。
在车辆的负载状态稳定，可以仅通过来自蓄电池52的电力供给进行运转时，因为进入到间歇运转模式，所以使间歇标志开启。在步骤S10中，控制装置6判断间歇标志是否开启。在步骤S10中，在判断间歇标志为开启时(是)，转移到步骤S11，控制装置6根据来自SOC传感器5a的SOC信号检测蓄电池52的内部温度，取得蓄电池52的SOC值，即充电状态。因为可以根据蓄电池温度决定可对蓄电池充电的全部电力，并且可以根据SOC值掌握当前时刻的充电量，所以如果具有蓄电池温度和SOC值，则可以计算今后能够对蓄电池充电的电力。因此，控制装置6转移到步骤S12，根据蓄电池温度和SOC值计算可向蓄电池52充电的电能。
然后，转移到步骤S13，控制装置6判定运算出的蓄电池52的可充电电能是否大于预先设定的阈值电力Pth1。可以将阈值电力Pth1设定成能够判断作为蓄电池52的充电富余为不充足的一定值。因为充电的富余度取决于剩余电力的大小，所以还可以根据在步骤S14等步骤中可以另行计算的剩余电力，动态地变更设定阈值电力Pth1。
在步骤S 13中蓄电池52的可充电电能为阈值电力Pth1以上时(是)，控制装置6转移到步骤S14，参照来自温度传感器2c的检测 信号来计测燃料电池2的内部温度。
然后转移到步骤S15，控制装置6根据燃料电池温度决定燃料电池2的输出电压的降低速度。可以得知剩余电力的产生量与燃料电池2的内部温度相对应地进行变化。控制装置6对应燃料电池2的内部温度，预先实验性地决定恰当的电压降低速度而作为参照表进行存储。例如，对于为了不过剩地产生剩余电力的输出电压降低速度，参照表将该输出电压降低速度与燃料电池温度的关系进行了映射。控制装置6将燃料电池2的内部温度作为输入值来参照该参照表，读取作为输出值的电压降低速度。例如，可以将电压降低速度记录为每个规定的控制时刻的与前一次相比的电压降低量。
在此，作为上述的第一功能，控制部6实施以下的运算：对应向蓄电池52的可充电电能，缓和与上述剩余电力的产生量相对应的电压降低速度。即，控制部6实施以下的运算：参照表示蓄电池52的充电状态的SOC信号等，计算相对于蓄电池52的可充电电能，对应该可充电电能的大小缓和电压降低速度。由于可充电电能(可接受电力Pa)越大，越可以充电更大的剩余电力，所以可以设定更大的电压降低速度。例如，如果将标准的电压降低速度的倾斜系数表示为‑k1，则缓和后的倾斜系数例如可以表现为‑k1·k2(0≤k2＜1：k2∝Pa)。
然后，转移到步骤S16，控制装置6判定燃料电池2的可充电电能是否成为规定的阈值电力Pth2以下。阈值电力Pth2是适合于缓和燃料电池2的输出电压的降低速度的电力，使阈值电力Pth2高于在剩余电力处理中必须开动辅机类M或者必须停止系统的上述阈值电力Pth1是比较妥当的，但并不限于此。
在步骤S16中，在可充电电能为阈值电力Pth2以下时(是)，作为上述第二功能，控制装置6转移到步骤S17，停止在步骤S15中运算的电压降低处理。例如，如果将电压降低速度作为电压降低直线的倾 斜进行了计算，则将该倾斜系数设定为零。在步骤S16中，在可充电电能大于阈值电力Pth2时(否)，具有足够的富余，控制装置6不停止电压处理。
在步骤S18中，控制装置6向高压DC/DC转换器51输出把遵照所决定的电压降低速度而确定的本次燃料电池2的输出电压值维持在二次侧电压的控制信号。通过在一定的控制时间内重复该处理，即通过在控制时间内实施该控制流程，燃料电池2的输出电压按照与蓄电池52的可充电电能相对应的电压降低速度进行降低。
优选在电压降低期间，控制装置6监视高压DC/DC转换器51的通过电力Ppass。在该通过电力Ppass超过了为了保护转换器所预先设定的通过电力的上限值Pmax时，作为上述第三功能，控制装置6缓和电压降低速度。缓和的方法可以考虑与步骤S17相同。
另一方面，当在步骤S13中蓄电池52的可充电电能为阈值电力Pth1以下时(否)，表示不能向蓄电池52将剩余电力充电。因此，转移到步骤S20，作为上述第四功能，控制装置6判定辅机类M是否为可以运转的状态，如果为可以运转的状态(是)，则转移到步骤S21，使辅机类M运转一定时间。通过该处理，由辅机类M消耗剩余电力。
因为在辅机类M中存在压缩机M1、氢泵M2、辅机M4(空气调节器等)，所以可以对每个辅机判定是否可以运转，仅选择可以运转的辅机使其运转。此外，因为牵引电动机M3的耗电量较大，所以在可以对牵引电动机M3供给剩余电力时，还可以对牵引电动机M3供给剩余电力。在牵引电动机M3的驱动电力剩余电力不足时，可以进行控制以使从蓄电池52向牵引电动机M3供给该不足部分。
在步骤S20中，在所有辅机M都无法运转时，或者在仅能够消耗比剩余电力少的电力时(否)，控制装置6判断为已经无法避免电压 降低，无法进行催化剂活化处理，转移到步骤S22，将间歇标志变更为关。通过对间歇标志进行重设，即使下次调用该处理，在步骤S10中变为否，在成为下一间歇运转模式的时间设置间歇标志之前，无法进行催化剂活化处理。
根据上述处理，通过上述第一功能在最初设定妥当的电压降低速度，通过上述第二功能对应蓄电池52的可充电电能是否超过阈值电力Pth2来停止电压降低处理，但也可以对应电压降低处理中的可充电电能的变动，连续地使电压降低速度变化。即，可充电电能表示可以向蓄电池52供给的富余电力，其随着时间的经过进行变动，如果与该变动相一致地使电压降低速度也动态地变化，则可以进行跟踪性更好的控制。
图4表示通过应用本实施方式进行控制的系统的各部的波形图。
图4(a)表示控制装置6使定期产生的间歇运转模式有效的间歇标志的设定状态。
图4(b)表示通过本实施方式的控制，高压DC/DC转换器51控制的燃料电池2的输出电压的变化状态。通过电压降低特性VS1来表示向蓄电池52的可充电电能较大并可以将电压降低速度设定为相对较快的情况，通过电压降低特性VS2表示可充电电能较小且必须将电压降低速度设定为相对较慢的情况。此外，电压V0是通常运转模式中的高电位避免电压，电压V1是成为催化剂活化处理的目标的还原目标电压。
图4(c)表示燃料电池2的输出电力特性，可以根据I‑V特性，或者根据由电流传感器2a的检测信号表示的输出电流和由电压传感器2b的检测信号表示的输出电压来进行计算。电力P1是按照电压降低特性VS1进行电压降低时的燃料电池2的发电电力(剩余电力)，电力 P2是按照电压降低特性VS2进行电压降低时的燃料电池的发电电力(剩余电力)。
图4(d)表示蓄电池52的允许充电的电能，PA1是电压降低特性VS1时的可充电电能，PA2是电压降低特性VS2时的可充电电能。
如图4(a)所示，当在时刻t1建立了用于进行燃料电池2的间歇运转的间歇标志时，控制装置6降低燃料电池2的输出电压，开始进行用于使催化剂活化的催化剂活化处理。此时，通过高压DC/DC转换器51，从高电位避免电压(待机电压)V0向还原目标电压(适合催化剂活化处理的电压)V1，特定由此时的蓄电池52的可充电电力Pa决定的电压降低特性VS1。
在此，作为上述第一功能，控制装置6以蓄电池52的可充电电能越小电压降低速度越小的方式变更电压降低速度，从而设定电压降低特性VS2那样的倾斜较为缓和的电压降低特性。
与电压降低特性VS2相比，电压降低特性VS1的电压降低的倾斜更陡峭，所以如图4(c)所示，关于剩余电力的产生量，选择电压降低特性VS1时也比选择电压降低特性VS2时多。
在此，剩余电力沿着图2的f1的流动依次向蓄电池52充电，所以如图4(d)所示，随着充电量的上升蓄电池的可充电电能降低。
在时刻t2，在达到上述阈值电力Pth1时，执行上述步骤S20、S21，控制装置6根据上述第四功能，开始牵引电动机M3或辅机类M的驱动，在通过这些负载装置无法消耗剩余电力时，执行上述步骤S22，控制装置6暂时停止催化剂活化处理。
当对应于由氧化气体的处理或负载装置引起的电力消耗，剩余电 量减少时，如PA1所示，蓄电池52的可充电电能也上升。然后，通过在时刻t3超过阈值电力Pth1，上述负载装置的驱动停止。
燃料电池2的输出电压达到催化剂目标电压V1，因为在不存在电压降低时不产生剩余电力，所以蓄电池52进入放电区域而消耗电力。因为此时燃料电池2的电极在还原区域进行电化学反应，所以被氧化的电极催化剂被还原并被活化。
当在时刻t4重设了间歇标志时，停止催化剂活化，如图4(b)所示，燃料电池2的输出电压向高电位避免电压V0上升。
图5表示在催化剂活化处理的中途变更燃料电池2的输出电压降低速度时的波形图。
如图5(a)所示，当间歇标志关闭时，控制装置6控制高压DC/DC转换器51，从高电位避免电压(待机电压)V0朝向目标电压(适合于催化剂活化处理的电压)V1，按照电压降低特性VS1使燃料电池2的输出电压降低。此时，对应于蓄电池52的可充电电能，控制装置6可以根据上述第一功能缓和电压降低特性。
如图5(b)所示，当在时刻t1，蓄电池52的可充电电能超过了阈值Pth2时，控制装置6根据上述第二功能，控制高压DC/DC转换器51，将电压降低速度的倾斜系数变更为小于电压降低特性VS1(包含零)的电压降低特性VS2。然后，在时刻t2，在蓄电池52的充电电力低于阈值Pth2时，使输出电压的降低速度恢复为原来的电压降低特性VS1，按照电压降低特性VS1向目标电压V1降低燃料电池2的输出电压。
如此，对于蓄电池52的可充电电能，通过控制燃料电池2的输出电压的电压降低速度，以使蓄电池52的电压降低速度为最快的电压降 低速度，由此可以使燃料电池2的输出电压迅速降低至还原目标电压V1，并且可以进行保护防止对蓄电池52进行过充电。
在电压降低处理的过程中，在高压DC/DC转换器51的通过电力Ppass超过了高压DC/DC转换器51的上限值或比其大一些的阈值电力Pmax时，控制装置6根据上述第三功能，将输出电压的降低速度变更为比电压降低特性VS1慢的电压降低特性VS2，其后，在通过电力Ppass成为高压DC/DC转换器51的上限值以下时，也可以进行控制以恢复为原来的降低特性VS1。
此时，在用于将燃料电池2产生的剩余电力充入到蓄电池52中的通过电力不超过高压DC/DC转换器51的上限值Pmax的范围内，限制燃料电池2的输出电压的降低速度以使其成为最快的降低速度，从而可以使燃料电池2的输出电压迅速降低至目标电压V1，并且可以进行保护避免随着向高压DC/DC转换器51通过过多的电力而引起的损坏。
(实施方式的效果)
根据以上的实施方式，根据上述第一功能，在催化剂活化处理时，综合考虑可充入蓄电池52的电力以及/或者负载可消耗的电力而决定的可接受电力Pa(在实施方式中，为向蓄电池52的可充电电能)越小，越限制燃料电池2的输出电压的变化速度，所以可以抑制随着燃料电池2的输出电压的降低急剧地产生剩余电力。因此，即使蓄电池52的可充电电能变小，也会与其相对应地进行控制，以使燃料电池2的输出电压的变化速度降低。由此，随着燃料电池2输出电压的变化速度的降低，剩余电力的产生量减少，剩余电力不会超过蓄电池52的可充电电能，所以可以防止对蓄电池52造成损伤。
此外，根据上述实施方式，在蓄电池52的可充电电能的值小于设定电力时，控制装置6根据上述的第二功能，对于DC/DC转换器51，可以停止(包含进行缓和的情况)将燃料电池2的输出电压降低至适 于催化剂活化处理的电压的动作。此时，判断蓄电池52没有能力接受剩余电力，通过降低基于DC/DC转换器51的电压降低速度，或者停止电压降低处理，从而可以进行保护防止对蓄电池51过充电。
此外，根据本实施方式，控制装置6根据上述第三功能，在催化剂活化处理时，在用于将由燃料电池2产生的剩余电力充电到蓄电池52中的通过电力不超过高压DC/DC转换器51的上限值Pmax的范围内，限制燃料电池2的输出电压的降低速度以使其成为最快的降低速度，所以还可以保护DC/DC转换器51免受过多的通过电力导致的损伤。
此外，根据上述实施方式，在向蓄电池52的可充电电能的值较小时，控制装置6根据上述第四功能，在催化剂活化处理时，将辅机作为燃料电池2的负载来进行驱动。由此，通过使辅机消耗剩余电力，可以增加辅机消耗，可以防止蓄电池52的过充电，并且与不驱动辅机时相比，可以加快燃料电池2的电压降低速度。
如上所述，根据本发明，综合地考虑可接受电力来动态地控制电压降低速度，所以可以保护DC/DC转换器51免受过多的通过电力导致的损伤，可以进行保护避免对蓄电池52进行过充电，并且可以在允许的范围内设定最快的电压降低速度，由此，可以进行快速的催化剂活化处理。