JP7256153B2 - 電力システム - Google Patents

Description

本発明は、電力システムに関する。より詳しくは、燃料電池システム及びバッテリを備える電力システムに関する。

燃料電池車両には、燃料電池を利用して発電する燃料電池システムや、燃料電池システムから出力される電力を蓄えるバッテリや、燃料電池システムやバッテリから出力される電力を消費して車両を走行させる走行用モータ等を備える電力システムが搭載される。燃料電池システムは、燃料ガスである水素及び酸化剤ガスである空気が供給されると発電する燃料電池スタックやこの燃料電池スタックに水素や空気を供給するシステム補機等によって構成される。

ところで電力システムでは、走行用モータや車両補機等の車両負荷における要求電力が少なくかつバッテリが満充電状態に近い場合、すなわち燃料電池システムの出力の受け入れ先が無い場合、電力システムの稼働中にも関わらず燃料電池システムの出力を抑制する必要がある。しかしながら燃料電池システムの出力を抑制する必要が生じる度に燃料電池スタックにおける発電を停止してしまうと、その後燃料電池スタックを再起動する際に時間がかかってしまったり、燃料電池スタックの劣化を促進してしまったりするおそれがある。

そこで特許文献１に示された電力システムでは、燃料電池システムの出力を抑制する必要が生じた場合には、極低負荷の下で燃料電池スタックによる発電を継続させている。より具体的には、システム補機に含まれるエアポンプから供給される空気の一部を、燃料電池スタックのカソード流路から迂回させることにより、燃料電池スタックのカソード流路には低流量で空気を供給するとともに、低流量の空気の下で発電した電力でエアポンプを駆動し続ける。これにより特許文献１に示された電力システムでは、燃料電池スタックによる発電を停止させることなく、燃料電池スタックとシステム補機とを合わせた燃料電池システム全体での電気出力であるネット出力を抑制することができる。

特開２０１７－１４７１４０号公報

しかしながら極低負荷とはいえ燃料電池スタックによる発電を長時間にわたって継続すると、水素を無駄に消費するおそれがある。また極低負荷の下ではカソード流路を流れる空気の流量も少なくなることから、発電による生成水の排水性や、燃料電池スタックによる発電安定性に、改善の余地が残されていた。

本発明は、燃料電池システムのネット出力を０以下にするアイドル停止処理を、電力システムやバッテリの状態に応じた適切な態様で行うことができる電力システムを提供することを目的とする。

（１）本発明に係る電力システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池スタックと、電力を消費することによって燃料ガス及び酸化剤ガスを供給するシステム補機と、前記燃料電池スタックから出力される電力を蓄えるバッテリと、前記燃料電池スタック又は前記バッテリから出力される電力を消費する負荷と、前記燃料電池スタック及び前記システム補機を含む燃料電池システムを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記燃料電池スタックによって発電し前記燃料電池システムの電気出力であるネット出力を０より大きくする通常発電処理、前記システム補機の運転及び前記燃料電池スタックの発電を継続しながら前記ネット出力を０以下にする第１アイドル停止処理、前記システム補機の運転を継続しながら前記燃料電池スタックの発電を停止し前記ネット出力を０未満にする第２アイドル停止処理、及び前記システム補機の運転及び前記燃料電池スタックの発電の両方を停止し前記ネット出力を０にする第３アイドル停止処理の何れかを、前記電力システム及び前記バッテリの状態に基づいて実行することを特徴とする。

（２）この場合、前記システム補機は、エアポンプと、前記エアポンプと前記燃料電池スタックとを接続する酸化剤ガス供給路と、前記酸化剤ガス供給路から分岐するバイパス流路と、を備え、前記制御装置は、前記第１アイドル停止処理では、前記エアポンプから供給される酸化剤ガスの一部を前記バイパス流路に流し前記燃料電池スタックをバイパスさせ、前記燃料電池スタックによる極低負荷発電を継続することが好ましい。

（３）この場合、前記制御装置は、前記第２アイドル停止処理では、前記燃料電池スタックへの燃料ガス及び酸化剤ガスの少なくとも何れかの供給を停止することによって前記燃料電池スタックの発電を停止することが好ましい。

（４）この場合、前記制御装置は、前記第３アイドル停止処理では、前記燃料電池スタックの酸化剤ガス流路内に不活性ガスを充填する劣化抑制処理を行った後、前記システム補機の運転及び前記燃料電池スタックの発電を停止することが好ましい。

（５）この場合、前記負荷は、車両を走行させるための走行用モータを含み、前記制御装置は、前記通常発電処理、前記第１、第２、及び第３アイドル停止処理の何れかを、前記車両の状態及び前記バッテリの状態に基づいて選択的に実行することが好ましい。

（６）この場合、前記制御装置は、前記バッテリの充電率が所定値以上でありかつ前記車両が一時停止中である場合、前記第１アイドル停止処理を実行することが好ましい。

（７）この場合、前記制御装置は、前記バッテリの充電率が所定値以上でありかつ前記車両が下り坂の走行中である場合、前記第２アイドル停止処理を実行することが好ましい。

（８）この場合、前記制御装置は、前記バッテリの充電率が所定値以上でありかつ前記車両が停車中である場合、前記第３アイドル停止処理を実行することが好ましい。

（９）この場合、前記電力システムは、複数組の前記燃料電池システムをさらに備え、前記制御装置は、複数組の前記燃料電池システムのうち前記ネット出力を０以下にするアイドル停止対象を、複数組の前記燃料電池システムの各々の劣化度合に基づいて選択することが好ましい。

（１０）この場合、前記制御装置は、前記第１アイドル停止処理又は前記第２アイドル停止処理を実行する場合、前記複数組の燃料電池システムのうち最も前記劣化度合が低いものを前記アイドル停止対象として選択することが好ましい。

（１１）この場合、前記制御装置は、前記第３アイドル停止処理を実行する場合、前記複数組の燃料電池システムのうち最も前記劣化度合が高いものを前記アイドル停止対象として選択することが好ましい。

（１）制御装置は、通常発電処理、第１アイドル停止処理、第２アイドル停止処理、及び第３アイドル停止処理の何れかを、電力システム及びバッテリの状態に基づいて実行する。ここで燃料電池スタックとそのシステム補機とを合わせた燃料電池システムのネット出力を０以下にする３つのアイドル停止処理を比較する。第１アイドル停止処理では、システム補機の運転及び燃料電池スタックの発電を継続しながらネット出力を０以下にするため、電力システム全体のエネルギ効率は第２及び第３アイドル停止処理よりも低いが、発電の再開にかかる時間は第２及び第３アイドル停止処理よりも短い。第３アイドル停止処理では、システム補機の運転及び燃料電池スタックの発電の両方を停止しネット出力を０にするため、発電の再開にかかる時間は第１及び第２アイドル停止処理よりも長いものの、エネルギ効率は第１及び第２アイドル停止処理よりも高い。また第２アイドル停止処理では、システム補機の運転を継続しながら燃料電池スタックによる発電を停止しネット出力を０未満にするため、発電の再開にかかる時間は第３アイドル停止処理よりも短く、エネルギ効率は第１アイドル停止処理よりも高い。本発明では、制御装置は、以上のような通常発電処理及び第１～第３アイドル停止処理を、電力システム及びバッテリの状態に応じて選択的に実行することにより、エネルギ効率及び再起動性が悪化しないように、電力システム及びバッテリの状態に応じた適切なアイドル停止処理を実行できる。

（２）制御装置は、第１アイドル停止処理では、エアポンプから供給される酸化剤ガスの一部をバイパス流路に流し、燃料電池スタックをバイパスさせ、燃料電池スタックによる極低負荷発電を継続する。これにより、システム補機の運転及び燃料電池スタックの発電を継続しながらネット出力を０以下にすることができる。

（３）制御装置は、第２アイドル停止処理では、燃料電池スタックへの燃料ガス及び酸化剤ガスの少なくとも何れかの供給を停止することによって燃料電池スタックの発電を停止する。これにより、第３アイドル停止処理と比較して、燃料電池スタックの劣化を促進するおそれがあるものの、要求に応じて速やかに燃料電池スタックの発電を再開することができる。

（４）制御装置は、第３アイドル停止処理では、燃料電池スタックの酸化剤ガス流路内に不活性ガスを充填する劣化抑制処理を行った後、システム補機の運転及び燃料電池スタックの発電を停止する。これにより、第２アイドル停止処理と比較して、燃料電池スタックの発電の再開にかかる時間が長くなるものの、燃料電池スタックの劣化を抑制することができる。

（５）本発明によれば、通常発電処理及び第１～第３アイドル停止処理の何れかを、車両の状態及びバッテリの状態に基づいて選択的に実行することにより、エネルギ効率及び再起動性が悪化しないように、車両及びバッテリの状態に応じた適切なアイドル停止処理を実行できる。

（６）本発明では、バッテリの充電率が所定値以上でありかつ車両が一時停止中である場合、第１アイドル停止処理を実行することにより、バッテリの過充電を防止しつつ、走行再開時にはドライバの要求に応じて速やかに燃料電池システムの出力を上昇させることができる。

（７）本発明では、バッテリの充電率が所定値以上でありかつ車両が下り坂の走行中である場合、第２アイドル停止処理を実行することにより、燃料電池スタックの発電を停止しながら走行用モータから出力される回生電力でシステム補機を駆動させることができる。よって本発明によれば、バッテリの過充電を防止しつつ、システム補機の電力消費を回生電力によって賄うことができる。

（８）上述のように第３アイドル停止処理は、第１及び第２アイドル停止処理よりも発電を再開するためにかかる時間が長い。これに対し本発明では、バッテリの充電率が所定値以上でありかつ車両が停車中である場合、すなわちドライバは車両の走行を直ちに再開する意思が無いと判断できる場合に第３アイドル停止処理を実行することにより、再起動性を悪化させることなく燃料電池スタックの劣化を抑制することができる。

（９）本発明では、複数組の燃料電池システムのうちネット出力を０以下にするアイドル停止対象を、各々の劣化度合いに基づいて選択することにより、各燃料電池システムの劣化度合いを均一に近づけることができる。

（１０）第１及び第２アイドル停止処理は、第３アイドル停止処理よりも燃料電池システムの劣化に及ぼす影響が大きい。そこで本発明では、第１又は第２アイドル停止処理を実行する場合、複数組の燃料電池システムのうち最も劣化度合いが低いものをアイドル停止対象として選択する。これにより、各燃料電池システムの劣化度合いを均一に近づけることができる。

（１１）第３アイドル停止処理は、第１及び第２アイドル停止処理よりも燃料電池システムの劣化に及ぼす影響が小さい。そこで本発明では、第３アイドル停止処理を実行する場合、複数組の燃料電池システムのうち最も劣化度合いが高いものをアイドル停止対象として選択する。これにより、各燃料電池システムの劣化度合いを均一に近づけることができる。

本発明の第１実施形態に係る電力システムを搭載する車両の構成を示す図である。 燃料電池システムのガス系統の構成を示す図である。 制御装置において、通常発電処理及びアイドル停止処理の何れかを、車両及び高圧バッテリの状態に基づいて選択的に実行する手順を示すフローチャートである。 劣化抑制処理における各装置の制御手順を示すタイムチャートである。 第１～第３アイドル停止処理の効果を比較した表である。 通常発電処理及びアイドル停止処理の実行パターンの一例を示すタイムチャートである。 本発明の第２実施形態に係る電力システムを搭載する車両の構成を示す図である。 制御装置において、アイドル停止対象を選択する手順を示すフローチャートである。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態に係る電力システムについて図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る電力システム１を搭載する車両Ｖの構成を示す図である。

車両Ｖは、駆動輪Ｗと、この駆動輪Ｗに連結された走行用モータＭと後述の燃料電池システム２や高圧バッテリＢとの間での電力の授受を行う電力システム１と、を備える。車両Ｖは、燃料電池システム２によって発電した電力を利用して走行用モータＭで発生する動力によって加減速する、いわゆる燃料電池車両である。

電力システム１は、車両Ｖを走行させるための走行用モータＭと、この走行用モータＭに接続された電力変換器４と、燃料電池スタック２０を用いて発電する燃料電池システム２と、電力を蓄える高圧バッテリＢと、電力変換器４と燃料電池システム２とを接続する第１電力線５と、第１電力線５と高圧バッテリＢとを接続する第２電力線６と、第１電力線５に接続された車両補機７と、第２電力線６に設けられた電圧変換器８と、燃料電池システム２、電力変換器４、及び電圧変換器８を制御する制御装置９と、を備える。この電力システム１において、燃料電池スタック２０又は高圧バッテリＢから出力される電力を消費する電気負荷は、主に走行用モータＭ及び車両補機７によって構成される。

走行用モータＭは、図示しない動力伝達機構を介して駆動輪Ｗに連結されている。電力変換器４から走行用モータＭに三相交流電力を供給することによって走行用モータＭで発生させたトルクは、図示しない動力伝達機構を介して駆動輪Ｗに伝達され、駆動輪Ｗを回転させ、車両Ｖを走行させる。また走行用モータＭは、車両Ｖの減速時には発電機の機能を発揮し、回生電力を発電するとともに、この回生電力の大きさに応じた回生制動トルクを駆動輪Ｗに付与する。電力システム１では、走行用モータＭによって得られる回生電力を、高圧バッテリＢを充電したり、車両補機７や燃料電池システム２において消費させたりすることが可能となっている。

高圧バッテリＢは、化学エネルギを電気エネルギに変換する放電と、電気エネルギを化学エネルギに変換する充電との両方が可能な二次電池である。以下では、この高圧バッテリＢとして、電極間をリチウムイオンが移動することで充放電を行う所謂リチウムイオン蓄電池を用いた場合について説明するが、本発明はこれに限らない。高圧バッテリＢは、第２電力線６及び電圧変換器８を介して第１電力線５に接続されている。

高圧バッテリＢには、その内部状態を推定するためのバッテリセンサユニットＳが設けられている。バッテリセンサユニットＳは、制御装置９において高圧バッテリＢの残量に相当する充電率（バッテリの蓄電量を百分率で表したもの）を取得するために必要な物理量を検出し、検出値に応じた信号を制御装置９へ送信するための複数のセンサによって構成される。より具体的には、バッテリセンサユニットＳは、高圧バッテリＢの端子電圧を検出する電圧センサ、高圧バッテリＢを流れる電流を検出する電流センサ、及び高圧バッテリＢの温度を検出する温度センサ等によって構成される。

電力変換器４は、第１電力線５と走行用モータＭとの間で電力を変換する。電力変換器４は、例えば、複数のスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ）をブリッジ接続して構成されるブリッジ回路を備えた、パルス幅変調によるＰＷＭインバータであり、直流電力と交流電力とを変換する機能を備える。電力変換器４は、その直流入出力側において第１電力線５に接続され、その交流入出力側において走行用モータＭのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルに接続されている。電力変換器４は、制御装置９の図示しないゲートドライブ回路から所定のタイミングで生成されるゲート駆動信号に従って各相のスイッチング素子をオン／オフ駆動することにより、第１電力線５における直流電力を三相交流電力に変換して走行用モータＭに供給したり、走行用モータＭから供給される三相交流電力を直流電力に変換して第１電力線５に供給したりする。

電圧変換器８は、第１電力線５と第２電力線６とを接続し、これら両電力線５，６の間で電圧を変換する。この電圧変換器８には、例えば既知の昇圧チョッパ型のＤＣＤＣコンバータが用いられる。電圧変換器８は、制御装置９からの指令に応じて、高圧バッテリＢから第２電力線６に出力される電力を昇圧して第１電力線５に供給したり、燃料電池システム２や電力変換器４から第１電力線５に出力される電力を降圧して第２電力線６に供給し、高圧バッテリＢに充電させたりする。

燃料電池システム２は、燃料ガスとしての水素と酸化剤ガスとしての空気との電気化学反応によって発電する燃料電池スタック２０と、電力を消費することによって水素及び空気を燃料電池スタック２０等へ供給するシステム補機３０と、を備える。燃料電池システム２において、燃料電池スタック２０を用いることによって発電した電力は、第１電力線５へ出力される。またシステム補機３０は、第１電力線５における電力又は燃料電池スタック２０によって発電された電力を消費することによって稼働する。なお燃料電池システム２のより詳細な構成については、後に図２を参照しながら説明する。

車両補機７は、エアーコンディショナーやバッテリヒータ等、複数の電気負荷によって構成される。車両補機７は、例えば第１電力線５に接続され、第１電力線５における電力を消費して稼働する。なお本実施形態では、車両補機７を第１電力線５に接続した場合について説明するが、車両補機７を接続する部分はこれに限らない。車両補機７は、例えば第２電力線６に接続してもよい。

制御装置９は、燃料電池システム２のシステム補機３０を操作することによって燃料電池スタック２０の発電状態を制御するとともに、電力変換器４及び電圧変換器８を操作することによって燃料電池システム２から第１電力線５への電気出力であるネット出力及び高圧バッテリＢから第１電力線５への電気出力であるバッテリ出力を制御する。これにより、車両補機７及び走行用モータＭにおいて要求される電力を燃料電池システム２及び高圧バッテリＢから第１電力線５へ供給する。

後に図３を参照しながら詳細に説明するように、制御装置９は、燃料電池スタック２０によって発電しネット出力を０より大きくすることにより走行用モータＭ及び車両補機７において要求される電力を第１電力線５に供給する通常発電処理、及びネット出力を０以下にするアイドル停止処理の何れかを、電力システム１及び高圧バッテリＢの状態に基づいて選択的に実行する。

図２は、燃料電池システム２のガス系統の構成を示す図である。
燃料電池システム２は、燃料電池スタック２０と、この燃料電池スタック２０に水素及び空気を供給するシステム補機３０と、燃料電池スタック２０から排出されたガスの後処理を行う希釈器３９と、を備える。

燃料電池スタック２０は、例えば、数十個から数百個の燃料電池セルが積層されたスタック構造である。各燃料電池セルは、膜電極構造体（ＭＥＡ）を一対のセパレータで挟持して構成される。膜電極構造体は、アノード電極（陰極）及びカソード電極（陽極）の２つの電極と、これら電極に挟持された固体高分子電解質膜とで構成される。通常、両電極は、固体高分子電解質膜に接して酸化、還元反応を行う触媒層と、この触媒層に接するガス拡散層とから形成される。この燃料電池スタック２０は、アノード電極側に形成されたアノード流路２１に水素が供給され、カソード電極側に形成されたカソード流路２２に酸素を含んだ空気が供給されると、これらの電気化学反応により発電する。

システム補機３０は、水素の供給に係るアノード系３ａと、空気の供給に係るカソード系３ｃと、に分けられる。

アノード系３ａは、水素タンク３１と、水素タンク３１からアノード流路２１の導入部に至る水素供給管３２と、アノード流路２１の排出部から希釈器３９に至る水素排出管３３と、水素排出管３３から分岐し水素供給管３２に至る水素還流管３４と、を含んで構成される。水素を含んだガスの水素循環流路は、水素供給管３２、アノード流路２１、水素排出管３３及び水素還流管３４によって構成される。

水素タンク３１は、水素ガスを高圧で貯蔵するタンク本体３１１と、タンク本体３１１から延びる水素供給管３２に設けられた主止弁３１２と、を備える。主止弁３１２は、制御装置９からの指令に応じて開閉する。

水素供給管３２のうち、主止弁３１２より下流側には、水素タンク３１から供給された新たな水素ガスを、燃料電池スタック２０へ向けて噴射するインジェクタ３５と、アノード圧センサ３７と、が設けられている。インジェクタ３５は、制御装置９からの指令に応じて開閉する。アノード圧センサ３７は、燃料電池スタック２０のアノード流路２１内の圧力（以下、「アノード圧」という）を検出し、検出値に応じた信号を制御装置９へ送信する。

なお以下では、水素供給管３２のうち、インジェクタ３５と主止弁３１２との間の区間を中圧部３２１という。発電中の燃料電池スタック２０のアノード圧は、中圧部３２１内の圧力が十分に高い状態でインジェクタ３５を開閉駆動することにより所定の目標圧に制御される。なお、主止弁３１２を閉じた後であっても、この中圧部３２１内に十分な量の水素ガスが残っている間は、制御装置９でインジェクタ３５を開閉駆動することによってアノード圧を制御できる。

水素還流管３４には、水素排出管３３側のガスを水素供給管３２へ圧送し、水素循環流路内で水素を含んだガスを循環させる水素ポンプ３６が設けられている。水素ポンプ３６は、制御装置９からの指令に応じて稼働する。水素排出管３３のうち、上記水素還流管３４との接続部より下流側には、パージ弁３３ａが設けられている。パージ弁３３ａは、制御装置９からの指令に応じて開閉する。水素循環流路内を循環するガスの水素濃度が低下すると、燃料電池スタック２０の発電効率が低下する。このため、パージ弁３３ａは、燃料電池スタック２０の発電中に適切なタイミングで開かれる。これにより、水素循環流路内のガスは、希釈器３９へ排出される。

カソード系３ｃは、エアポンプ２３と、エアポンプ２３とカソード流路２２の導入部とを接続する空気供給管２４と、カソード流路２２の排出部から希釈器３９に至る空気排出管２５と、空気排出管２５から分岐し空気供給管２４に至る空気還流管２６と、空気供給管２４から分岐し水素供給管３２及び希釈器３９に至るスタックバイパス管２７と、を含んで構成される。酸素を含んだガスの酸素循環流路は、空気供給管２４、カソード流路２２、空気排出管２５及び空気還流管２６によって構成される。

エアポンプ２３は、システム外の空気を、空気供給管２４を介して燃料電池スタック２０のカソード流路２２に空気を供給する。エアポンプ２３は、制御装置９からの指令に応じて稼働する。また、空気排出管２５には、カソード流路２２内の圧力を調整するための背圧弁２５ｂと、カソード圧センサ２９と、が設けられている。背圧弁２５ｂは、制御装置９からの指令に応じて開閉する。カソード圧センサ２９は、燃料電池スタック２０のカソード流路２２内の圧力（以下、「カソード圧」という）を検出し、検出値に応じた信号を制御装置９へ送信する。発電中の燃料電池スタック２０のカソード圧は、エアポンプ２３で空気を供給しながら背圧弁２５ｂの開度を調整することにより、燃料電池スタック２０の発電状態に応じた適切な大きさに制御される。

空気還流管２６には、空気排出管２５側のガスを空気供給管２４に圧送し、酸素循環流路内で酸素を含んだガスを循環させるＥＧＲポンプ２８が設けられている。ＥＧＲポンプ２８は、制御装置９からの指令に応じて稼働する。空気供給管２４のうち空気還流管２６との接続部よりもエアポンプ２３側には、燃料電池システム２の停止中にエアポンプ２３側からカソード流路２２側へ外気が流入するのを防止する入口封止弁２４ａが設けられている。また、空気排出管２５のうち空気還流管２６との分岐部よりも希釈器３９側には、燃料電池システム２の停止中に希釈器３９側からカソード流路２２側へ外気が流入するのを防止する出口封止弁２５ａが設けられている。これら封止弁２４ａ、２５ａは、制御装置９からの指令に応じて開閉する。これら封止弁２４ａ、２５ａは、後述の劣化抑制処理（後述の図４参照）において、カソード流路２２に酸素濃度の低い不活性ガスを充填した状態で閉じられ、燃料電池スタック２０の劣化を抑制する。

スタックバイパス管２７には、エアポンプ２３から希釈器３９へ流れる空気の流量を制御するバイパス弁２７ａと、エアポンプ２３から水素供給管３２へ流れる空気の流量を制御する掃気弁２７ｂと、が設けられている。これらバイパス弁２７ａ及び掃気弁２７ｂは、制御装置９からの指令に応じて開閉する。バイパス弁２７ａは、例えば背圧弁２５ｂを閉じており、空気排出管２５から希釈ガスを希釈器３９に供給できない場合に開かれ、エアポンプ２３の直下の空気を希釈器３９に供給する。掃気弁２７ｂは、燃料電池スタック２０による発電を停止している間に、水素循環流路内に残留する不純物をエアポンプ２３から供給した空気で排出する掃気処理を実行する際に開かれる。なお本実施形態では、スタックバイパス管２７と水素供給管３２とを配管で接続し、この配管に掃気弁２７ｂを設けた場合について説明するが、本発明はこれに限らない。これら配管及び掃気弁２７ｂは必ずしも設ける必要はない。

希釈器３９は、上述の背圧弁２５ｂ、及びバイパス弁２７ａを介して導入されたガスを希釈ガスとして、パージ弁３３ａを介して排出された水素を含んだガスを希釈し、システム外に排出する。

図３は、制御装置９において、通常発電処理及びアイドル停止処理の何れかを、車両Ｖ及び高圧バッテリＢの状態に基づいて選択的に実行する手順を示すフローチャートである。図３に示す処理は、制御装置９において所定の周期で繰り返し実行される。

図３に示すように、制御装置９は、燃料電池システム２のネット出力を０以下にするアイドル停止処理として、第１アイドル停止処理、第２アイドル停止処理、及び第３アイドル停止処理を実行可能となっている。

制御装置９は、第１アイドル停止処理では、システム補機３０の運転及び燃料電池スタック２０の発電を継続しながらネット出力が０以下になるように制御する。すなわち制御装置９は、第１アイドル停止処理では、燃料電池スタック２０によって発電した電力の全てを利用することによってシステム補機３０を稼働させることにより、ネット出力を０以下にする。

より具体的には、制御装置９は、第１アイドル停止処理では、アノード系３ａについては、インジェクタ３５を駆動し、燃料電池スタック２０のアノード流路２１へ水素を供給する。またカソード系３ｃについては、エアポンプ２３を駆動し、空気を空気供給管２４へ供給しつつ、バイパス弁２７ａを開き、エアポンプ２３から空気供給管２４へ供給される空気の一部をスタックバイパス管２７に流し、燃料電池スタック２０のカソード流路２２をバイパスさせる。すなわち第１アイドル停止処理では、カソード流路２２における空気流量を通常発電処理よりも低減することによって、燃料電池スタック２０による極低負荷発電を継続する。ここでシステム補機３０（特に、エアポンプ２３）の運転を継続させるために必要な電力は、燃料電池スタック２０における極低負荷発電によって発電された電力が用いられる。すなわち、第１アイドル停止処理では、燃料電池スタック２０の発電電力をシステム補機３０の消費電力以下とすることにより、ネット出力を０以下にする。なお燃料電池スタック２０の発電電力をシステム補機３０の消費電力未満とした場合における不足分は、走行用モータＭから第１電力線５へ供給される回生電力又は高圧バッテリＢから第１電力線５へ供給される電力が用いられる。

なお第１アイドル停止処理を行っている間、何らかの理由により一時的に燃料電池スタック２０の発電電力がシステム補機３０の消費電力よりも大きくなり、一時的にネット出力が０より大きくなってしまう場合がある。このような場合、システム補機３０で消費しきれない余剰分は、一時的に高圧バッテリＢに蓄えておき、その後燃料電池スタック２０の発電電力がシステム補機３０の消費電力未満となった場合に、システム補機３０における不足分を高圧バッテリＢから供給してもよい。

なお燃料電池スタック２０には、継続的に発電可能な発電量に対する下限である最低発電量が設定されている場合がある。また燃料電池スタック２０の発電環境によっては、この最低発電量がシステム補機３０における消費電力を上回ってしまう場合もある。このような場合、制御装置９は、ネット出力を継続的に０以下にすることができないため、第１アイドル停止処理を実行せずに、以下で説明する第２アイドル停止処理を実行してもよい。すなわち、燃料電池スタック２０による発電をオフにするとともに、高圧バッテリＢ等から供給される電力によってシステム補機３０を稼働し続けてもよい。

制御装置９は、第２アイドル停止処理では、システム補機３０の運転を継続しながら燃料電池スタック２０の発電を停止し、ネット出力が０未満になるように制御する。すなわち制御装置９は、第２アイドル停止処理では、システム補機３０のうちエアポンプ２３の駆動を継続しながら、燃料電池スタック２０のアノード流路２１への水素の供給及びカソード流路２２への空気の供給の少なくとも何れかを停止することによって燃料電池スタック２０の発電を一時的に停止する。ここでアノード流路２１への水素の供給は、例えばインジェクタ３５の駆動を停止し、さらにパージ弁３３ａを閉じることによって停止することができる。またカソード系３ｃについては、例えば入口封止弁２４ａ及び出口封止弁２５ａを閉じかつバイパス弁２７ａを開いた状態でエアポンプ２３を駆動し続けることにより、エアポンプ２３の駆動を継続しながらカソード流路２２への空気の供給を停止することができる。ここでシステム補機３０（特に、エアポンプ２３）を稼働させるために必要な電力は、走行用モータＭから第１電力線５へ供給される回生電力又は高圧バッテリＢから第１電力線５へ供給される電力が用いられる。すなわち、第２アイドル停止処理では、燃料電池スタック２０における発電を停止しながらシステム補機３０の駆動を継続することにより、ネット出力を０未満にする。

また制御装置９は、第３アイドル停止処理では、システム補機３０の運転及び燃料電池スタック２０の発電の両方を停止し、ネット出力が０になるように制御する。より具体的には、制御装置９は、第３アイドル停止処理では、燃料電池スタック２０のカソード流路２２内に不活性ガスを充填することにより燃料電池スタック２０の劣化を抑制するための劣化抑制処理を行った後、システム補機３０の運転及び燃料電池スタック２０の発電の両方を停止する。

図４は、劣化抑制処理における各装置の制御手順を示すタイムチャートである。劣化抑制処理は、燃料電池スタック２０の劣化を抑制するための処理であり、圧上げ処理（ｔ１～ｔ２）と、ＥＧＲディスチャージ処理（ｔ２～ｔ３）と、保圧処理（ｔ３～ｔ４）と、の３つの処理で構成される。

圧上げ処理は、ＥＧＲディスチャージ処理の実行に先立ち、予めアノード圧を好ましい圧力まで昇圧する処理である。より具体的には、圧上げ処理では、制御装置９は、主止弁３１２を開き中圧部３２１に十分な圧力を確保した状態で、アノード圧が後述の目標圧になるように、アノード圧センサ３７の出力に基づいてインジェクタ３５をフィードバック制御する。

ＥＧＲディスチャージ処理は、燃料電池スタック２０の劣化を防止するため、燃料電池スタック２０による発電を完全に停止させる前にカソード流路２２に残留する酸素を消費する処理である。制御装置９は、アノード系３ａの装置については、主止弁３１２を開いた状態でインジェクタ３５によってアノード圧を予め定められた目標圧（以下、「ディスチャージ時目標圧」という）に制御しながら、水素ポンプ３６によって水素循環流路内の水素ガスを循環させる。制御装置９は、カソード系３ｃの装置については、入口封止弁２４ａ及び出口封止弁２５ａを閉じた状態でエアポンプ２３を駆動することにより、カソード圧を所定の目標圧に維持する。また、制御装置９は、ＥＧＲポンプ２８を駆動することにより、酸素循環流路内でガスを循環させることにより、酸素循環流路内の酸素濃度を徐々に低下させる。ＥＧＲディスチャージ処理では、水素循環流路及び酸素循環流路を上述のような状態に維持しながら燃料電池スタック２０による発電及びディスチャージを所定時間にわたって行い、酸素循環流路内の酸素濃度を低下させる。ＥＧＲディスチャージ処理は、酸素循環流路内の酸素濃度が所定濃度まで低下するまで、又は酸素濃度が所定濃度まで低下したと判断できる程度の時間が経過するまで実行される。

保圧処理は、ＥＧＲディスチャージ処理の終了後に、アノード圧をさらに昇圧する処理である。より具体的には、保圧処理では、主止弁３１２を開いた状態でインジェクタ３５によって上述のディスチャージ時目標圧よりも高い所定の保圧時目標圧までアノード圧を昇圧する。なおこの際エアポンプ２３は、インジェクタ３５と連動してＯＦＦにすることが好ましい（図４中、時刻ｔ４参照）。

以上のような手順で劣化抑制処理を実行することにより、燃料電池スタック２０のカソード流路２２には酸素濃度の低い不活性ガスが充填され、アノード流路２１は水素ガスによって高圧に維持される。これにより、カソード側からの残留酸素の透過が極力抑制され、燃料電池スタック２０の劣化を抑制できる。

図５は、第１～第３アイドル停止処理の効果を比較した表である。
燃料電池スタック２０の劣化に及ぼす影響は、第３アイドル停止処理、第１アイドル停止処理、及び第２アイドル停止処理の順で大きくなる。すなわち、第３アイドル停止処理では上述のように劣化抑制処理を行った後に燃料電池スタック２０の発電を停止するため、燃料電池スタック２０の劣化に及ぼす影響は最も小さい。また第２アイドル停止処理では、劣化抑制処理を行わずに燃料電池スタック２０の発電を停止するため、燃料電池スタック２０の劣化に及ぼす影響は最も大きい。

電力システム１全体のエネルギ効率は、第１アイドル停止処理、第２アイドル停止処理、及び第３アイドル停止処理の順で高くなる。第１アイドル停止処理では、システム補機３０の運転を継続しながら燃料電池スタック２０の発電を継続するため、エネルギ効率は最も低い。また第３アイドル停止処理では、システム補機３０の運転及び燃料電池スタック２０の発電の両方を停止するため、エネルギ効率は最も高い。

また燃料電池スタック２０の発電を再開するためにかかる時間は、第３アイドル停止処理よりも第２アイドル停止処理の方が短い。第３アイドル停止処理では、上述のように劣化抑制処理を実行し、カソード流路２２に不活性ガスを充填するため、第２アイドル停止処理よりも燃料電池スタック２０の発電を再開するためにかかる時間は長い。

図３に戻り、Ｓ１では、制御装置９は、所定のアイドル停止条件を満たすか否かを判定する。ここでアイドル停止条件とは、通常発電処理の実行を停止し、第１～第３アイドル停止処理の実行を開始するための条件である。以下では、アイドル停止条件は、高圧バッテリＢの充電率が所定の上限値以上でありかつ図示しない処理によって算出されるネット出力に対する要求値が０以下であること、とした場合について説明する。ここでネット出力に対する要求値が０以下になる場合とは、例えば車両Ｖが停止している場合や、車両Ｖが下り坂の走行中である場合等が挙げられる。

Ｓ１の判定結果がＮＯである場合、制御装置９は、通常発電処理を実行し（Ｓ２参照）、図３に示す処理を終了する。

Ｓ１の判定結果がＹＥＳである場合、制御装置９は、Ｓ３に移る。Ｓ３では、制御装置９は、車両Ｖが停車中であるか否かを判定する。ここで車両Ｖが停車中であるか否かは、例えば、車両Ｖのシフトポジションがパーキングポジションであるか否か、車速が０ｋｍ／ｈでありかつパーキングブレーキが作動しているか否か、又は車速が０ｋｍ／ｈでありかつナビゲーションシステムから得られる車両Ｖの現在位置が駐車スペース内であるか否か、によって判定することができる。Ｓ３の判定結果がＹＥＳである場合、すなわちドライバは車両Ｖの走行を直ちに再開する意思が無いと判断できる場合、制御装置９は、第３アイドル停止処理を実行し（Ｓ４参照）、図３に示す処理を終了する。

Ｓ３の判定結果がＮＯである場合、制御装置９は、Ｓ５に移る。Ｓ５では、制御装置９は、車両Ｖが下り坂の走行中であるか否かを判定する。Ｓ５の判定結果がＮＯである場合、より具体的には例えば車両Ｖが一時停止中である場合、制御装置９は、第１アイドル停止処理を実行し（Ｓ６参照）、図３に示す処理を終了する。

Ｓ５の判定結果がＹＥＳである場合、すなわち車両Ｖが下り坂を走行中である場合、制御装置９は、第２アイドル停止処理を実行し（Ｓ７参照）、図３に示す処理を終了する。

図６は、通常発電処理及びアイドル停止処理の実行パターンの一例を示すタイムチャートである。図６の例では、ドライバは、時刻ｔ１０～ｔ１７までの間でシフトポジションをドライブポジションとし、時刻ｔ１７～ｔ１９までの間でシフトポジションをパーキングポジションとした場合を示す。また図６の例では、ドライバは、時刻ｔ１１～ｔ１３までの間で信号待ちによって車両Ｖを一時停止させ、時刻ｔ１４～ｔ１６までの間で下り坂を走行し、時刻ｔ１７～ｔ１９までの間でシフトポジションをパーキングポジションにしたまま車両補機７のエアーコンディショナーをオンにした場合を示す。

先ず、時刻ｔ１０～ｔ１１までの間において、制御装置９は、通常発電処理を実行し、高圧バッテリＢと協調して車両補機７及び走行用モータＭに電力を供給する。その後時刻ｔ１１において車両Ｖが信号待ちの状態となることにより、燃料電池システム２から出力される電力によって高圧バッテリＢの充電率が上昇する。

その後時刻ｔ１２では、高圧バッテリＢの充電率が上限値に到達したことに応じて、制御装置９は、第１アイドル停止処理を開始する。第１アイドル停止処理を実行している間、燃料電池スタック２０における低負荷発電によって発電された電力は、システム補機３０において消費されるため、ネット出力は０となり、高圧バッテリＢの充電率は上限値で略一定となる。

その後時刻ｔ１３において、ドライバは車両Ｖの走行を再開したことに応じて、高圧バッテリＢの充電率が上限値から低下し始めたことに応じて、制御装置９は、第１アイドル停止処理を終了し、通常発電処理を開始する。

その後時刻ｔ１４では、車両Ｖが下り坂を走行し始めることにより、制御装置９は、走行用モータＭで発生する回生電力によって高圧バッテリＢの充電を開始し、充電率が上昇し始める。

その後時刻ｔ１５では、高圧バッテリＢの充電率が上限値に到達したことに応じて、制御装置９は、第２アイドル停止処理を開始する。第２アイドル停止処理を実行している間、制御装置９は、燃料電池スタック２０における発電を停止するとともに、走行用モータＭで発生する回生電力を利用してシステム補機３０の運転を継続する。

その後時刻ｔ１６では、下り坂が終了し、高圧バッテリＢの充電率が上限値から低下し始めたことに応じて、制御装置９は、第２アイドル停止処理を終了し、通常発電処理を開始する。この際、第２アイドル停止処理では、システム補機３０の運転を継続しながら燃料電池スタック２０の発電を一時的に停止しているため、時刻ｔ１６では、直ちに燃料電池スタック２０による発電を再開し、通常発電処理に移行することができる。

その後時刻ｔ１７では、ドライバは車両Ｖを停止し、シフトポジションをパーキングポジションにする。このため燃料電池システム２から出力される電力によって高圧バッテリＢの充電率が上昇する。

その後時刻ｔ１８では、シフトポジションがパーキングポジションである状態で高圧バッテリＢの充電率が上限値に到達したことに応じて、制御装置９は、通常発電処理を終了し、第３アイドル停止処理を開始する。第３アイドル停止処理では、劣化抑制処理を実行した後、システム補機３０の運転及び燃料電池スタック２０の発電を停止する。このため時刻ｔ１８以降では、車両補機７は高圧バッテリＢから供給される電力を消費して稼働するため、高圧バッテリＢの充電率は徐々に低下する。

本実施形態に係る電力システム１によれば、以下の効果を奏する。
（１）制御装置９は、通常発電処理、第１アイドル停止処理、第２アイドル停止処理、及び第３アイドル停止処理の何れかを、車両Ｖ及び高圧バッテリＢの状態に基づいて選択的に実行する。ここで燃料電池スタック２０とそのシステム補機３０とを合わせた燃料電池システムのネット出力を０以下にする３つのアイドル停止処理を比較する。第１アイドル停止処理では、システム補機３０の運転及び燃料電池スタック２０の発電を継続しながらネット出力を０以下にするため、電力システム１全体のエネルギ効率は第２及び第３アイドル停止処理よりも低いが、発電の再開にかかる時間は第２及び第３アイドル停止処理よりも短い。第３アイドル停止処理では、システム補機３０の運転及び燃料電池スタック２０の発電の両方を停止しネット出力を０にするため、発電の再開にかかる時間は第１及び第２アイドル停止処理よりも長いものの、エネルギ効率は第１及び第２アイドル停止処理よりも高い。また第２アイドル停止処理では、システム補機３０の運転を継続しながら燃料電池スタック２０による発電を停止しネット出力を０未満にするため、発電の再開にかかる時間は第３アイドル停止処理よりも短く、エネルギ効率は第１アイドル停止処理よりも高い。本実施形態では、制御装置９は、以上のような通常発電処理及び第１～第３アイドル停止処理を、車両Ｖ及び高圧バッテリＢの状態に応じて選択的に実行することにより、エネルギ効率及び再起動性が悪化しないように、車両Ｖ及び高圧バッテリＢの状態に応じた適切なアイドル停止処理を実行できる。

（２）制御装置９は、第１アイドル停止処理では、エアポンプ２３から供給される空気の一部をスタックバイパス管２７に流し、燃料電池スタック２０をバイパスさせ、燃料電池スタック２０による極低負荷発電を継続する。これにより、システム補機３０の運転及び燃料電池スタック２０の発電を継続しながらネット出力を０以下にすることができる。

（３）制御装置９は、第２アイドル停止処理では、燃料電池スタック２０への水素及び空気の少なくとも何れかの供給を停止することによって燃料電池スタック２０の発電を停止する。これにより、第３アイドル停止処理と比較して、燃料電池スタック２０の劣化を促進するおそれがあるものの、要求に応じて速やかに燃料電池スタック２０の発電を再開することができる。

（４）制御装置９は、第３アイドル停止処理では、燃料電池スタック２０のカソード流路２２内に不活性ガスを充填する劣化抑制処理を行った後、システム補機３０の運転及び燃料電池スタック２０の発電を停止する。これにより、第２アイドル停止処理と比較して、燃料電池スタック２０の発電の再開にかかる時間が長くなるものの、燃料電池スタック２０の劣化を抑制することができる。

（５）本実施形態によれば、通常発電処理及び第１～第３アイドル停止処理の何れかを、車両Ｖの状態及び高圧バッテリＢの状態に基づいて選択的に実行することにより、エネルギ効率及び再起動性が悪化しないように、車両Ｖ及び高圧バッテリＢの状態に応じた適切なアイドル停止処理を実行できる。

（６）本実施形態では、高圧バッテリＢの充電率が上限値以上でありかつ車両Ｖが一時停止中である場合、第１アイドル停止処理を実行することにより、高圧バッテリＢの過充電を防止しつつ、走行再開時にはドライバの要求に応じて速やかに燃料電池システム２の出力を上昇させることができる。

（７）本実施形態では、高圧バッテリＢの充電率が上限値以上でありかつ車両Ｖが下り坂の走行中である場合、第２アイドル停止処理を実行することにより、燃料電池スタック２０の発電を停止しながら走行用モータＭから出力される回生電力でシステム補機３０を駆動させることができる。よって本実施形態によれば、高圧バッテリＢの過充電を防止しつつ、システム補機３０の電力消費を回生電力によって賄うことができる。

（８）上述のように第３アイドル停止処理は、第１及び第２アイドル停止処理よりも発電を再開するためにかかる時間が長い。これに対し本実施形態では、高圧バッテリＢの充電率が上限値以上でありかつ車両Ｖが停車中である場合、すなわちドライバは車両Ｖの走行を直ちに再開する意思が無いと判断できる場合に第３アイドル停止処理を実行することにより、再起動性を悪化させることなく燃料電池スタック２０の劣化を抑制することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る電力システムについて図面を参照しながら説明する。なお以下の第２実施形態に係る電力システムの説明において、第１実施形態に係る電力システム及びと同じ構成については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

図７は、本実施形態に係る電力システム１Ａを搭載する車両ＶＡの構成を示す図である。図７に示すように、本実施形態に係る電力システム１Ａは、複数組（図７の例では、３組）の燃料電池システム２ａ，２ｂ，２ｃを備える点及び制御装置９Ａの構成が第１実施形態に係る電力システム１と異なる。なお各燃料電池システム２ａ，２ｂ，２ｃの具体的な構成は、図２を参照して説明した燃料電池システム２とほぼ同じであるので、詳細な説明を省略する。以下では、車両ＶＡは、トラック、バス、及びトレーラ等の大型車両とした場合について説明するが、本発明はこれに限らない。電力システム１Ａは、車両以外の移動体（例えば、船舶、飛行体、及びロボット等）に搭載してもよいし、所定の負荷に電力を供給する定置型又は可搬型の電力供給装置として用いてもよい。

第１燃料電池システム２ａ、第２燃料電池システム２ｂ、及び第３燃料電池システム２ｃは、それぞれ第１電力線５に接続されており、各々の出力を第１電力線５で合成することが可能となっている。

制御装置９Ａは、例えば図３を参照して説明した手順と同じ手順によって通常発電処理及び第１～第３アイドル停止処理の何れかを、車両Ｖ及び高圧バッテリＢの状態に基づいて選択的に実行する。制御装置９Ａは、通常発電処理を実行する場合、複数組の燃料電池システム２ａ，２ｂ，２ｃの各々のネット出力を０より大きくする。また制御装置９Ａは、第１～第３アイドル停止処理を実行する場合、図８に示す処理を実行することによって、複数組の燃料電池システム２ａ，２ｂ，２ｃのうちネット出力を０以下にするアイドル停止対象を選択する。

図８は、制御装置９Ａにおいて、アイドル停止対象を選択する手順を示すフローチャートである。図８に示す処理は、図３に示す処理によって第１～第３アイドル停止処理を実行すると判定されたことに応じて、制御装置９Ａにおいて実行される。

始めにＳ１１では、制御装置９Ａは、第１～第３燃料電池システム２ａ～２ｃの各々の劣化度合を取得する。より具体的には、制御装置９Ａは、例えば第１～第３燃料電池システム２ａ～２ｃの各々の総発電時間、発電状況毎の発電時間、起動回数、及び停止回数等、燃料電池システムの劣化と相関のあるパラメータに基づいて劣化度合を算出する。

次にＳ１２では、制御装置９Ａは、実行するアイドル停止処理は、第３アイドル停止処理であるか否かを判定する。Ｓ１２の判定結果がＹＥＳである場合、制御装置９Ａは、第１～第３燃料電池システム２ａ～２ｃのうちＳ１１で取得した劣化度合が最も高いものをアイドル停止対象として選択し、このアイドル停止対象に対し第３アイドル停止処理を実行する（Ｓ１３参照）。

またＳ１２の判定結果がＮＯである場合、すなわち実行するアイドル停止処理が第１又は第２アイドル停止処理である場合、制御装置９Ａは、第１～第３燃料電池システム２ａ～２ｃのうちＳ１１で取得した劣化度合が最も低いものをアイドル停止対象として選択し、このアイドル停止対象に対し第１又は第２アイドル停止処理を実行する（Ｓ１４参照）。

以上のように制御装置９Ａは、複数組の燃料電池システム２ａ～２ｃのうちネット出力を０以下にするアイドル停止対象を、複数組の燃料電池システム２ａ～２ｃの各々の劣化度合に基づいて選択する。

本実施形態に係る電力システム１Ａによれば、以下の効果を奏する。
（９）本実施形態では、複数組の燃料電池システム２ａ～２ｃのうちネット出力を０以下にするアイドル停止対象を、各々の劣化度合いに基づいて選択することにより、各燃料電池システム２ａ～２ｃの劣化度合いを均一に近づけることができる。

（１０）図５を参照して説明したように、第１及び第２アイドル停止処理は、第３アイドル停止処理よりも燃料電池システムの劣化に及ぼす影響が大きい。そこで本実施形態では、第１又は第２アイドル停止処理を実行する場合、複数組の燃料電池システム２ａ～２ｃのうち最も劣化度合いが低いものをアイドル停止対象として選択する。これにより、各燃料電池システム２ａ～２ｃの劣化度合いを均一に近づけることができる。

（１１）図５を参照して説明したように、第３アイドル停止処理は、第１及び第２アイドル停止処理よりも燃料電池システムの劣化に及ぼす影響が小さい。そこで本実施形態では、第３アイドル停止処理を実行する場合、複数組の燃料電池システム２ａ～２ｃのうち最も劣化度合いが高いものをアイドル停止対象として選択する。これにより、各燃料電池システム２ａ～２ｃの劣化度合いを均一に近づけることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。

Ｖ，ＶＡ…車両
１，１Ａ…電力システム
Ｍ…走行用モータ（負荷、走行用モータ）
Ｂ…高圧バッテリ（バッテリ）
２，２ａ，２ｂ，２ｃ…燃料電池システム
２０…燃料電池スタック
２１…アノード流路
２２…カソード流路
３０…システム補機
３ａ…アノード系
３ｃ…カソード系
２３…エアポンプ
２４…空気供給管（酸化剤ガス供給路）
２７…スタックバイパス管（バイパス流路）
４…電力変換器
５…第１電力線
６…第２電力線
７…車両補機（負荷）
８…電圧変換器
９，９Ａ…制御装置

Claims (9)

1. 燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池スタックと、
   電力を消費することによって燃料ガス及び酸化剤ガスを供給するシステム補機と、
   前記燃料電池スタックから出力される電力を蓄えるバッテリと、
   前記燃料電池スタック又は前記バッテリから出力される電力を消費する負荷と、
   前記燃料電池スタック及び前記システム補機を含む燃料電池システムを制御する制御装置と、
   複数組の前記燃料電池システムと、を備える電力システムであって、
   前記制御装置は、前記燃料電池スタックによって発電し前記燃料電池システムの電気出力であるネット出力を０より大きくする通常発電処理、前記システム補機の運転及び前記燃料電池スタックの発電を継続しながら前記ネット出力を０以下にする第１アイドル停止処理、前記システム補機の運転を継続しながら前記燃料電池スタックの発電を停止し前記ネット出力を０未満にする第２アイドル停止処理、及び前記システム補機の運転及び前記燃料電池スタックの発電の両方を停止し前記ネット出力を０にする第３アイドル停止処理の何れかを、前記電力システム及び前記バッテリの状態に基づいて実行するとともに、前記第１又は第２アイドル停止処理を実行する場合、前記複数組の燃料電池システムのうち最も劣化度合いが低いものに対して前記第１又は第２アイドル停止処理を実行することを特徴とする電力システム。
2. 前記システム補機は、エアポンプと、前記エアポンプと前記燃料電池スタックとを接続する酸化剤ガス供給路と、前記酸化剤ガス供給路から分岐するバイパス流路と、を備え、
   前記制御装置は、前記第１アイドル停止処理では、前記エアポンプから供給される酸化剤ガスの一部を前記バイパス流路に流し前記燃料電池スタックをバイパスさせ、前記燃料電池スタックによる極低負荷発電を継続することを特徴とする請求項１に記載の電力システム。
3. 前記制御装置は、前記第２アイドル停止処理では、前記燃料電池スタックへの燃料ガス及び酸化剤ガスの少なくとも何れかの供給を停止することによって前記燃料電池スタックの発電を停止することを特徴とする請求項１又は２に記載の電力システム。
4. 前記制御装置は、前記第３アイドル停止処理では、前記燃料電池スタックの酸化剤ガス流路内に不活性ガスを充填する劣化抑制処理を行った後、前記システム補機の運転及び前記燃料電池スタックの発電を停止することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の電力システム。
5. 前記負荷は、車両を走行させるための走行用モータを含み、
   前記制御装置は、前記通常発電処理、前記第１、第２、及び第３アイドル停止処理の何れかを、前記車両の状態及び前記バッテリの状態に基づいて選択的に実行することを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の電力システム。
6. 前記制御装置は、前記バッテリの充電率が所定値以上でありかつ前記車両が一時停止中である場合、前記第１アイドル停止処理を実行することを特徴とする請求項５に記載の電力システム。
7. 前記制御装置は、前記バッテリの充電率が所定値以上でありかつ前記車両が下り坂の走行中である場合、前記第２アイドル停止処理を実行することを特徴とする請求項５又は６に記載の電力システム。
8. 前記制御装置は、前記バッテリの充電率が所定値以上でありかつ前記車両が停車中である場合、前記第３アイドル停止処理を実行することを特徴とする請求項５から７の何れかに記載の電力システム。
9. 前記制御装置は、前記第３アイドル停止処理を実行する場合、前記複数組の燃料電池システムのうち最も前記劣化度合が高いものをアイドル停止対象として選択することを特徴とする請求項１から８の何れかに記載の電力システム。
   

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