JP7354920B2 - 燃料電池システム - Google Patents

Description

本開示は燃料電池システム及び燃料電池システムを制御する方法に関する。

燃料電池の冷却水温に基づいて燃料電池の上限出力値を算出し、上限出力値が走行可能出力値以下のときに暖機運転を行う、燃料電池システムが公知である（例えば、特許文献１参照）。燃料電池の上限出力値は、冷却水温が低くなるほど低くなる。したがって、特許文献１では、冷却水温が走行可能出力値に対応する温度以下のときに暖機運転が行われる、と考えられる。

特開２０１３－０４５５１４号公報

ところで、凍結防止処理を確実に又は早期に終了させることを考えると、冷却水温が比較的低いときには冷却水温が比較的高いときに比べて、燃料電池の発熱量を増大させるのが好ましい。しかしながら、ただ単に冷却水温が低いということとで燃料電池の発熱量を増大させると、暖機処理によるエネルギ消費が過度に多くなるおそれがある。特許文献１にはこの点について何ら開示されていない。

本開示によれば、以下が提供される。
［構成１］
燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池の温度を検出するように構成されているセンサと、
前記燃料電池の温度があらかじめ定められたしきい温度よりも低いと判別されたときに第１の暖機処理を実行し、前記第１の暖機処理中に前記燃料電池の温度が低下したと判別されたときに、発熱量が前記第１の暖機処理よりも多い第２の暖機処理を実行するように構成されている暖機制御部と、
を備える、燃料電池システム。
［構成２］
前記暖機制御部は、前記第２の暖機処理中に前記燃料電池の温度が低下したと判別されたときに、前記第２の暖機処理よりも発熱量が多い第３の暖機処理を実行するように構成されている、構成１に記載の燃料電池システム。
［構成３］
燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池の温度及び外気温を検出するように構成されているセンサと、
前記外気温に基づいて、第１のしきい温度と、前記第１のしきい温度よりも低い第２のしきい温度と、を算出するように構成されている算出部と、
前記燃料電池の温度が前記第１のしきい温度よりも低くかつ前記第２のしきい温度よりも高いと判別されたときに第１の暖機処理を実行し、前記燃料電池の温度が前記第２のしきい温度よりも低いと判別されたときに、前記第１の暖機処理よりも発熱量が多い第２の暖機処理を実行するように構成されている暖機制御部と、
を備える、燃料電池システム。
［構成４］
前記算出部は、前記外気温に基づいて、前記第２のしきい温度よりも低い第３のしきい温度を算出するように更に構成されており、
前記暖機制御部は、前記燃料電池の温度が前記第２のしきい温度よりも低くかつ前記第３のしきい温度よりも高いと判別されたときに前記第２の暖機処理を実行し、前記燃料電池の温度が前記第３のしきい温度よりも低いと判別されたときに、前記第２の暖機処理よりも発熱量が多い第３の暖機処理を実行するように更に構成されている、
構成３に記載の燃料電池システム。
［構成５］
燃料電池システムであって、
出力電圧を変更可能な燃料電池と、
前記燃料電池の出力電圧をブースト電圧まで高めるように構成されている昇圧コンバータであって、前記ブースト電圧を変更可能な昇圧コンバータと、
前記昇圧コンバータのブースト電圧をベースブースト電圧よりも低い低下ブースト電圧に設定しつつ前記燃料電池の出力電圧をベース出力電圧よりも低い第１の出力電圧に設定して前記燃料電池を運転する第１の暖機処理を実行するように構成されている暖機制御部と、
を備え、
前記第１の出力電圧は、前記昇圧コンバータのブースト電圧が前記ベースブースト電圧のときの前記昇圧コンバータの入力下限よりも低く、かつ、前記昇圧コンバータのブースト電圧が前記低下ブースト電圧のときの前記昇圧コンバータの入力下限よりも高い、
燃料電池システム。
［構成６］
前記暖機制御部は更に、前記昇圧コンバータのブースト電圧を前記ベースブースト電圧に設定しつつ前記燃料電池の出力電圧を前記ベース出力電圧よりも低くかつ前記第１の出力電圧よりも高い第２の出力電圧に設定して前記燃料電池を運転する第２の暖機処理を実行するとともに、前記第２の暖機処理から前記第１の暖機処理に切り換えるように構成されており、
前記暖機制御部は更に、前記第２の暖機処理から前記第１の暖機処理に切り換えるときに、前記燃料電池の出力電圧が前記昇圧コンバータの入力下限よりも高く維持されるように、前記燃料電池の出力電圧及び前記昇圧コンバータのブースト電圧を変更するように構成されている、
構成５に記載の燃料電池システム。
［構成７］
前記燃料電池の温度を検出するように構成されているセンサを更に備え、
前記暖機制御部は更に、前記第２の暖機処理中に前記燃料電池の温度が低下したと判別されたときに、前記第１の暖機処理を実行するように構成されている、
構成６に記載の燃料電池システム。
［構成８］
前記暖機制御部は更に、前記昇圧コンバータのブースト電圧を前記ベースブースト電圧に設定しつつ前記燃料電池の出力電圧を前記ベース出力電圧よりも低くかつ前記第２の出力電圧よりも高い第３の出力電圧に設定して前記燃料電池を運転する第３の暖機処理を実行するとともに、前記第３の暖機処理から前記第２の暖機処理に切り換えるように構成されている、構成６又は７に記載の燃料電池システム。
［構成９］
前記燃料電池の温度を検出するように構成されているセンサを更に備え、
前記暖機制御部は更に、前記第３の暖機処理中に前記燃料電池の温度が低下したと判別されたときに、前記第２の暖機処理を実行するように構成されている、
構成８に記載の燃料電池システム。
［構成１０］
燃料電池システムを制御する方法であって、
燃料電池の温度をセンサにより検出することと、
前記燃料電池の温度があらかじめ定められたしきい温度よりも低いと判別されたときに第１の暖機処理を実行し、前記第１の暖機処理中に前記燃料電池の温度が低下したと判別されたときに、発熱量が前記第１の暖機処理よりも多い第２の暖機処理を実行することと、
を含む、方法。
［構成１１］
燃料電池システムを制御する方法であって、
燃料電池の温度をセンサにより検出することと、
外気温に基づいて、第１のしきい温度と、前記第１のしきい温度よりも低い第２のしきい温度と、を算出することと、
前記燃料電池の温度が前記第１のしきい温度よりも低くかつ前記第２のしきい温度よりも高いと判別されたときに第１の暖機処理を実行し、前記燃料電池の温度が前記第２のしきい温度よりも低いと判別されたときに、前記第１の暖機処理よりも発熱量が多い第２の暖機処理を実行することと、
を含む、方法。
［構成１２］
燃料電池システムであって、
出力電圧を変更可能な燃料電池と、
前記燃料電池の出力電圧をブースト電圧まで高めるように構成されている昇圧コンバータであって、前記ブースト電圧を変更可能な昇圧コンバータと、
を含む燃料電池システムを制御する方法であって、
前記昇圧コンバータのブースト電圧をベースブースト電圧よりも低い低下ブースト電圧に設定しつつ前記燃料電池の出力電圧をベース出力電圧よりも低い第１の出力電圧に設定して前記燃料電池を運転する第１の暖機処理を実行すること、
を含み、
前記第１の出力電圧は、前記昇圧コンバータのブースト電圧が前記ベースブースト電圧のときの前記昇圧コンバータの入力下限よりも低く、かつ、前記昇圧コンバータのブースト電圧が前記低下ブースト電圧のときの前記昇圧コンバータの入力下限よりも高い、
方法。

暖機処理によるエネルギ消費を低減しつつ、暖機処理を確実に又は早期に終了させることができる。

本開示による実施例の燃料電池システムの概略全体図である。 本開示による暖機制御の第１実施例を説明するための動作図である。 本開示による暖機制御の第１実施例の第１のしきい温度Ｔｗ１を示す線図である。 本開示による暖機制御の第１実施例を説明するための線図である。 本開示による暖機制御の第１実施例を説明するためのタイムチャートである。 本開示による暖機制御の第１実施例を実行するためのルーチンを示すフローチャートである。 本開示による暖機制御の第２実施例を説明するための、図２と同様の動作図である。 本開示による暖機制御の第２実施例を説明するためのタイムチャートである。 昇圧コンバータのブースト電圧及び入力下限を説明するための線図である。 本開示による暖機制御の第２実施例における、第３の暖機処理でのブースト電圧及び燃料電池の出力電圧を示すタイムチャートである。 本開示による暖機制御の第２実施例を実行するためのルーチンを示すフローチャートである。 本開示による暖機制御の第２実施例を実行するためのルーチンを示すフローチャートである。 開始処理ルーチンを示すフローチャートである。 停止処理ルーチンを示すフローチャートである。 本開示による暖機制御の第３実施例を説明するための線図である。 本開示による暖機制御の第３実施例を実行するためのルーチンを示すフローチャートである。 本開示による暖機制御の第４実施例を説明するための線図である。 本開示による暖機制御の第４実施例を実行するためのルーチンを示すフローチャートである。 本開示による暖機制御の第４実施例を実行するためのルーチンを示すフローチャートである。 本開示による暖機制御の第１実施例及び第２実施例などにおける電子制御ユニットの機能ブロック図である。 本開示による暖機制御の第３実施例及び第４実施例などにおける電子制御ユニットの機能ブロック図である。 本開示による暖機制御の第２実施例及び第４実施例などにおける電子制御ユニットの機能ブロック図である。

図１を参照すると、本開示による実施例では、燃料電池システム１は燃料電池１０を備える。燃料電池１０は、複数の単セルを互いに積層して形成される。燃料電池１０は、水素通路１０ｈ、空気通路１０ａ、及び冷却水通路１０ｗを備える。一例では、燃料電池システム１は車両に搭載される。

本開示による実施例では、水素通路１０ｈは、燃料電池１０内を入口１０ｈｉから出口１０ｈｏまで延びる。水素通路１０ｈ内にはアノード極（図示しない）が配置される。入口１０ｈｉには水素供給路３１が接続される。出口１０ｈｏには水素排出路３２が接続される。水素排出路３２の出口は気液分離器３３の入口に接続される。気液分離器３３の上部出口はリターン通路３４を介して水素供給路３１の合流点３５に接続される。気液分離器３３の下部出口はドレイン通路３６を介して空気排出路５２（後述する）の合流点３７に接続される。

本開示による実施例では、水素供給路３１の入口は水素タンク４１に接続される。また、水素供給路３１内には、上流側から順に、電磁式の主止弁４２、電磁式のレギュレータ４３、及び電磁式のインジェクタ４４が設けられる。上述の合流点３５はインジェクタ４４下流の水素供給路３１に位置する。また、リターン通路３４内には、水素を水素供給路３１に戻すためのリターンポンプ４５が設けられる。更に、ドレイン通路３６内には電磁式のドレイン制御弁３７が配置される。

また、本開示による実施例では、空気通路１０ａは、燃料電池１０内を入口１０ａｉから出口１０ａｏまで延びる。空気通路１０ａ内にはカソード極（図示しない）が配置される。入口１０ａｉには空気供給路５１が接続される。出口１０ａｏには空気排出路５２が接続される。空気供給路５１の分岐点５３と空気排出路５２の合流点５４とは、燃料電池１０を迂回するバイパス通路５５によって互いに接続される。

本開示による実施例では、空気通路１０ａの入口は大気に連通される。また、空気供給路５１内には、コンプレッサ６１が配置される。上述の分岐点５３はコンプレッサ６１下流の空気供給路５１に位置する。また、空気排出路５２内には、電磁式の調圧弁６２が設けられる。また、バイパス通路５５内には、電磁式のバイパス制御弁６３が設けられる。

主止弁４２、レギュレータ４３、及びインジェクタ４４が開弁されると、燃料電池１０に水素が供給される。一方、コンプレッサ６１が作動されると、燃料電池１０に空気又は酸素が供給される。その結果、燃料電池１０において電気化学反応（Ｈ_２→２Ｈ^＋＋２ｅ^－，（１／２）Ｏ_２＋２Ｈ^＋＋２ｅ^－→Ｈ_２Ｏ）が起こり、電力が発生される。

このとき水素通路１０ｈから排出されるアノードオフガスは、水素排出路３２を介して気液分離器３３に送られる。アノードオフガスには、未反応の水素、燃料電池１０内で生成した水、空気通路１０ａから電解質膜を透過した窒素及び酸素などが含まれる。気液分離器３３ではアノードオフガスが気体分と液体分とに分離される。アノードオフガスの気体分は、リターンポンプ４５により、リターン通路３４を介して水素供給路３１に戻される。一方、空気通路１０ａから排出されるカソードオフガスは、空気排出路５２を介して大気に放出される。

一方、本開示による実施例では、ドレイン制御弁４６は通常は閉弁されている。ドレイン制御弁４６が開弁されると、アノードオフガスの液体分がドレイン通路３６を介して空気排出路５２に排出される。

更に図１を参照すると、本開示による実施例では、冷却水通路１０ｗは、燃料電池１０内を入口１０ｗｉから出口１０ｗｏまで延びる。入口１０ｗｉと出口１０ｗｏとは、燃料電池１０外において、冷却水循環路７１により互いに接続される。冷却水循環通路７１内には、上流側から順に、ラジエータ７２と、冷却水ポンプ７３と、が設けられる。したがって、高温の冷却水が冷却水通路１０ｗ内を流通すると、燃料電池１０が加熱される。

また、本開示による実施例では、冷却水循環路７１には、空調ヒータ回路７４を介して別の冷却水循環路７５が接続される。その結果、冷却水が空調ヒータ回路７４を介して冷却水循環路７１と別の冷却水循環路７５との間を流通可能になっている。空調ヒータ回路７４には、例えば、別の冷却水ポンプ（図示しない）、エアコン（図示しない）用の空気を加熱するためのヒータコア（図示しない）、空調ヒータ回路７４内を流通する冷却水を加熱するための電気ヒータ（図示しない）、冷却水循環路７１と空調ヒータ回路７４との間を流通する冷却水の量を制御する制御弁（図示しない）、などが含まれる。また、別の冷却水循環路７５には、例えば、ドレイン制御弁４６の冷却水通路、リターンポンプ４５の冷却水通路、などが含まれる。したがって、高温の冷却水が別の冷却水循環路７５内を流通すると、リターンポンプ４５及びドレイン制御弁４６が加熱される。

更に図１を参照すると、本開示による実施例では、燃料電池１０は昇圧コンバータ８１を介してパワーコントロールユニット８２に電気的に接続される。パワーコントロールユニット８２は例えば、モータジェネレータ８３及びバッテリ８４に電気的に接続される。燃料電池１０で発生された電力はパワーコントロールユニット８２により、電気モータとして作動するモータジェネレータ８３に送られ、車両駆動力を発生するのに用いられ、又は、バッテリ８４に送られて蓄えられる。このとき燃料電池１０の出力電圧は、昇圧コンバータ８１によって、ブースト電圧まで高められる。本開示による実施例では、昇圧コンバータ８１のブースト電圧はパワーコントロールユニット８２によって変更可能である。通常運転時には、ブースト電圧はベースブースト電圧ＶＢＢに維持される。なお、モータジェネレータ８３が回生処理により発電機として作動するときには、モータジェネレータ８３で発生された電力はパワーコントロールユニット８２を介してバッテリ８４に送られる。

本開示による実施例の燃料電池システム１は電子制御ユニット９０を備える。電子制御ユニット９０は例えば、双方向性バスによって互いに通信可能に接続された入出力ポート９１、１又は複数のプロセッサ９２、及び、１又は複数のメモリ９３を含む。プロセッサ９２はマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）などを含む。メモリ９３は例えばＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）などを含む。メモリ９３には種々のプログラムが記憶されており、これらプログラムがプロセッサ９２で実行されることにより種々のルーチンが実行される。

入出力ポート９１には、１又は複数のセンサ９４が通信可能に接続される。センサ９４には例えば、水素通路１０ｈ内の圧力を検出するために、合流点３５と燃料電池１０との間の水素供給路３１に設けられた圧力センサ９４ａ、空気供給路５１内を流通する空気の量を検出するためにコンプレッサ６１上流の空気供給路５１に設けられたエアフローメータ９４ｂ、空気通路１０ａ内の圧力を検出するためにコンプレッサ６１と分岐点５３との間の空気供給路５１に設けられた圧力センサ９４ｃ、冷却水通路１０ｗから流出した冷却水の温度を検出するために冷却水循環路７１に取り付けられた水温センサ９４ｄ、などが含まれる。冷却水通路１０ｗから流出した冷却水の温度は燃料電池１０又は燃料電池システム１の温度を表している。一方、入出力ポート９１は、燃料電池１０、主止弁４２、レギュレータ４３、インジェクタ４４、リターンポンプ４５、ドレイン制御弁４６、コンプレッサ６１、調圧弁６２、バイパス制御弁６３、冷却水ポンプ７３、空調ヒータ回路７４、パワーコントロールユニット８２、及びモータジェネレータ８３、などに通信可能に接続される。これら燃料電池１０などは、電子制御ユニット９０からの信号に基づいて制御される。

ところで、例えば燃料電池１０内の水素通路１０ｈ内又は空気通路１０ａ内に存在する水分が凍結すると、水素通路１０ｈ又は空気通路１０ａに詰まりが生ずるおそれがある。また、ポンプ又はバルブなどに付着する水分が凍結すると、ポンプ又はバルブなどが正確に動作しないおそれがある。そこで本開示による実施例の燃料電池システム１では、凍結防止のために、燃料電池システム１又は燃料電池１０を加熱する暖機制御が行われる。次に、本開示による暖機制御の第１実施例を説明する。

本開示による暖機制御の第１実施例では、第１の暖機処理及び第２の暖機処理が行われる。図２には、燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃ及び出力電流Ｉｆｃにより定まる動作領域における、第１の暖機処理の動作点Ｗ１及び第２の暖機処理の動作点Ｗ２の一例が示される。図２において、実線は燃料電池１０の等電力線を示しており、Ｖｔｈは燃料電池１０の理論起電圧を示している。また、図２において、Ｂは暖機処理が行われない通常運転時の動作点の一例を示している。通常運転時の燃料電池１０の発熱量は、ＨＢで示される四角形の面積によって表される。また、図２には、通常運転時の燃料電池１０の出力電圧がベース出力電圧ＶｆｃＢとして示されている。

図２を参照すると、第１の暖機処理（Ｗ１）を実行すべきときには、燃料電池１０の出力が維持されながら、燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃがベース出力電圧ＶｆｃＢよりも低い第１の出力電圧Ｖｆｃ１に設定される。言い換えると、燃料電池１０の発電効率が低下される。この場合の燃料電池１０の発熱量は、図２にＨ１で示される四角形の面積によって表される。その結果、通常運転時（ＨＢ）に比べて、燃料電池１０の発熱量が増大される。これにより、燃料電池１０自体が加熱される。また、燃料電池１０内の冷却水通路１０ｗ内を流通する冷却水が加熱される。この冷却水が冷却水循環路７１内及び別の冷却水循環路７５内を流通することにより、燃料電池１０、リターンポンプ４５、ドレイン制御弁４６などが加熱される。したがって、燃料電池システム１が暖機され、燃料電池システム１における凍結の発生が制限される。

一方、第２の暖機処理（Ｗ２）を実行すべきときには、燃料電池１０の出力が維持されながら、燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃが第１の出力電圧Ｖｆｃ１よりも低い第２の出力電圧Ｖｆｃ２に設定される。この場合の燃料電池１０の発熱量は、図２にＨ２で示される四角形の面積によって表される。その結果、第１の暖機処理時（Ｈ１）に比べて、燃料電池１０の発熱量が増大される。

本開示による暖機制御の第１実施例では、冷却水温Ｔｗが第１のしきい温度Ｔｗ１よりも低いときに第１の暖機処理が実行され、冷却水温Ｔｗが第１のしきい温度Ｔｗ１よりも高いときに第１の暖機処理が実行されない。この第１のしきい温度Ｔｗ１は外気温Ｔａに基づいて定められる。具体的には、図３に示されるように、外気温Ｔａが高いときには外気温Ｔａが低いときに比べて、第１のしきい温度Ｔｗ１は低くなる。その結果、冷却水温Ｔｗが低くても、外気温Ｔａが高ければ、第１の暖機処理が実行されない。逆に、冷却水温Ｔｗが高くても、外気温Ｔａが低ければ、第１の暖機処理が実行される。言い換えると、暖機処理の必要性が低いときには第１の暖機処理が実行されず、暖機処理の必要性が高いときに第１の暖機処理が実行される。したがって、暖機処理によるエネルギ消費を低減しながら、燃料電池システム１の凍結が確実に制限される。

すなわち、冷却水温Ｔｗが一定値Ｔｗ１’よりも低いときに暖機処理を実行する従来例と比べると、本開示による暖機制御の第１実施例では、図４のＸで示される領域において、暖機処理が実行されない。したがって、その分、暖機処理によるエネルギ消費が低減される。

なお、本開示による暖機制御の第１実施例では、外気温Ｔａがゼロ度以上のときには、冷却水温Ｔｗに関わらず、暖機処理は行われない。この点、外気温Ｔａがゼロ度以上のときの第１のしきい温度Ｔｗ１が例えば無限小に設定されていると考えることができる。なお、第１のしきい温度Ｔｗ１は外気温Ｔａの関数として、メモリ９３内にあらかじめ記憶されている。

本開示による暖機制御の第１実施例では、第１の暖機処理により冷却水温Ｔｗが目標温度Ｔｗｔに達したと判別されると、第１の暖機処理が完了される。ところが、例えば車両が下り坂を走行したときに、走行風により燃料電池１０からの放熱量が大きくなり、第１の暖機処理中であっても冷却水温Ｔｗが低下するおそれがある。

そこで本開示による暖機制御の第１実施例では、第１の暖機処理中に冷却水温Ｔｗが低下したと判別されると、第２の暖機処理が実行される。その結果、暖機処理による発熱量が増大され、したがって暖機処理が確実にかつ速やかに完了される。

すなわち、本開示による暖機制御の第１実施例では、図５に示されるように、時間ｔａ１において第１の暖機処理が開始される。すなわち、燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃがベース出力電圧ＶｆｃＢから第１の出力電圧Ｖｆｃ１まで低下される。続く時間ｔａ２において冷却水温Ｔｗが低下したと判別されると、第１の暖機処理が停止され、第２の暖機処理が実行される。すなわち、燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃが第１の出力電圧Ｖｆｃ１から第２の出力電圧Ｖｆｃ２まで低下される。続く時間ｔａ３において冷却水温Ｔｗが目標温度Ｔｗｔに達したと判別されると、第２の暖機処理が停止される。すなわち、燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃがベース出力電圧ＶｆｃＢまで戻される。なお、本開示による暖機制御の第１実施例では、第１の暖機処理時及び第２の暖機処理時に、昇圧コンバータ８１のブースト電圧ＶＢはベースブースト電圧ＶＢＢに維持される。

本開示による暖機制御の第１実施例では、第１の暖機処理時及び第２の暖機処理時に、電気ヒータ（図示しない）によっても冷却水が加熱される。したがって、暖機処理が更に速やかに完了される。

図６は本開示による暖機処理の第１実施例を実行するためのルーチンを示している。図６を参照すると、ステップ１００では第１のしきい温度Ｔｗ１が算出される。続くステップ１０１では、冷却水温Ｔｗが第１のしきい温度Ｔｗ１よりも低いか否かが判別される。Ｔｗ≧Ｔｗ１のときにはステップ１００に戻る。このとき暖機処理が行われない。Ｔｗ＜Ｔｗ１のときにはステップ１０２に進み、第１の暖機処理が実行される。続くステップ１０３では、冷却水温Ｔｗが低下したか否かが判別される。冷却水温Ｔｗが低下していないときには次いでステップ１０４に進み、冷却水温Ｔｗが目標温度Ｔｗｔ以上か否かが判別される。Ｔｗ＜Ｔｗｔのときにはステップ１０２に戻る。Ｔｗ≧Ｔｗｔのときには次いでステップ１０５に進み、第１の暖機処理が停止される。次いでステップ１００に戻る。

これに対し、冷却水温Ｔｗが低下したときにはステップ１０３からステップ１０６に進み、第２の暖機処理が実行される。続くステップ１０７では冷却水温Ｔｗが目標温度Ｔｗｔ以上か否かが判別される。Ｔｗ＜Ｔｗｔのときにはステップ１０６に戻る。Ｔｗ≧Ｔｗｔのときには次いでステップ１０５に進み、第２の暖機処理が停止される。

次に、本開示による暖機制御の第２実施例を説明する。本開示による暖機制御の第１実施例との相違点について説明すると、本開示による暖機制御の第２実施例では、第１の暖機処理及び第２の暖機処理に加えて、第３の暖機処理が行われる。図７には、第１の暖機処理の動作点Ｗ１、第２の暖機処理の動作点Ｗ２、及び第３の暖機処理の動作点Ｗ３の一例が示される。

図７を参照すると、第３の暖機処理（Ｗ３）を実行すべきときには、燃料電池１０の出力が維持されながら、燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃが第２の出力電圧Ｖｆｃ２よりも低い第３の出力電圧Ｖｆｃ３に設定される。この場合の燃料電池１０の発熱量は、図７にＨ３で示される四角形の面積によって表される。その結果、第２の暖機処理時（Ｈ２）に比べて、燃料電池１０の発熱量が増大される。

本開示による暖機制御の第２実施例では、第２の暖機処理中に冷却水温Ｔｗが低下したと判別されると、第３の暖機処理が実行される。その結果、暖機処理が更に確実にかつ更に速やかに完了される。

すなわち、本開示による暖機制御の第２実施例では、図８に示されるように、時間ｔｂ１において第１の暖機処理が開始される。すなわち、燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃがベース出力電圧ＶｆｃＢから第１の出力電圧Ｖｆｃ１まで低下される。続く時間ｔｂ２において冷却水温Ｔｗが低下したと判別されると、第１の暖機処理が停止され、第２の暖機処理が実行される。すなわち、燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃが第１の出力電圧Ｖｆｃ１から第２の出力電圧Ｖｆｃ２まで低下される。続く時間ｔｂ３において冷却水温Ｔｗが低下したと判別されると、第２の暖機処理が停止され、第３の暖機処理が実行される。すなわち、燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃが第２の出力電圧Ｖｆｃ２から第３の出力電圧Ｖｆｃ３まで低下される。続く時間ｔｂ４において冷却水温Ｔｗが目標温度Ｔｗｔに達したと判別されると、第３の暖機処理が停止される。すなわち、燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃがベース出力電圧ＶｆｃＢまで戻される。

また、本開示による暖機制御の第２実施例では、第３の暖機処理が実行されると、昇圧コンバータ８１のブースト電圧ＶＢがベースブースト電圧ＶＢＢから低下ブースト電圧ＶＢＬ（＜ＶＢＢ）に低下され、第３の暖機処理が完了するとベースブースト電圧ＶＢＢまで戻される。このようにしているのは次の理由による。

上述したように本開示による実施例の昇圧コンバータ８１は、燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃである入力電圧Ｖｉｎをブースト電圧ＶＢまで高める。この場合、入力電圧Ｖｉｎに対するブースト電圧ＶＢの比を昇圧比ｒ（＝ＶＢ／Ｖｉｎ）と称すると、昇圧比ｒには上限ｒＵＬがある。したがって、入力電圧Ｖｉｎをブースト電圧ＶＢまで高めるためには、入力電圧ＶｉｎはＶＢ／ｒＵＬ以上でなければならない。このＶＢ／ｒＵＬを昇圧コンバータ８１の入力下限と称すると、入力下限はブースト電圧ＶＢに依存し、ブースト電圧ＶＢが低くなると入力下限も低くなる。

一方、暖機処理時の燃料電池１０の発熱量をより増大させるためには、燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃをより低下させる必要がある。ところが、昇圧コンバータ８１のブースト電圧ＶＢがベースブースト電圧ＶＢＢのときには、燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃを、ベースブースト電圧ＶＢＢのときの入力下限ＶｉｎＬＬよりも低下させることはできない。

そこで本開示による暖機制御の第２実施例では、第３の暖機処理時に、昇圧コンバータ８１のブースト電圧ＶＢをベースブースト電圧ＶＢＢから低下ブースト電圧ＶＢＬまで低下している。その結果、昇圧コンバータ８１の入力下限ＶｉｎＬＬが低下され、燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃを更に低下させることが可能となる。

すなわち、図９に示されるように、本開示による暖機制御の第２実施例の第３の出力電圧Ｖｆｃは、ブースト電圧ＶＢがベースブースト電圧ＶＢＢのときの入力下限ＶｉｎＬＬ（ＶＢＢ）よりも低い。したがって、ブースト電圧ＶＢをベースブースト電圧ＶＢＢに維持したまま、燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃを第３の出力電圧Ｖｆｃ３まで低下させることはできない。これに対し、ブースト電圧ＶＢが低下ブースト電圧ＶＢＬまで低下されると、第３の出力電圧Ｖｆｃはブースト電圧ＶＢが低下ブースト電圧ＶＢＬのときの入力下限ＶｉｎＬＬ（ＶＢＬ）よりも高くなる。したがって、燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃを第３の出力電圧Ｖｆｃ３まで低下させることが可能となる。したがって、暖機処理による燃料電池１０の発熱量が更に増大される。

別の見方をすると、本開示による暖機制御の第２実施例では、第３の出力電圧Ｖｆｃ３は、ブースト電圧ＶＢがベースブースト電圧ＶＢＢのときの入力下限ＶｉｎＬＬ（ＶＢＢ）よりも低く、ブースト電圧ＶＢが低下ブースト電圧ＶＢＬのときの入力下限ＶｉｎＬＬ（ＶＢＬ）よりも高い。これに対し、第１の出力電圧Ｖｆｃ１及び第２の出力電圧Ｖｆｃ２は、ブースト電圧ＶＢがベースブースト電圧ＶＢＢのときの入力下限ＶｉｎＬＬ（ＶＢＢ）よりも高い。

ブースト電圧ＶＢが低下ブースト電圧ＶＢＬまで低下されると、昇圧コンバータ８１からパワーコントロールユニット８２を介してモータジェネレータ８３などに供給される電圧も低下する。本開示による暖機制御の第２実施例では、ブースト電圧ＶＢが低下ブースト電圧ＶＢＬまで低下されても、モータジェネレータ８３などの良好な動作が確保されるように、低下ブースト電圧ＶＢＬが設定される。

上述の説明からわかるように、第３の暖機処理を実行すべきときには、ブースト電圧ＶＢがベースブースト電圧ＶＢＢから低下ブースト電圧ＶＢＬまで低下されるとともに、燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃが第２の出力電圧Ｖｆｃ２から第３の出力電圧Ｖｆｃ３まで低下される。この場合、本開示による暖機制御の第２実施例では、燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃが昇圧コンバータ８１の入力下限ＶｉｎＬＬよりも高く維持されるように、ブースト電圧ＶＢ及び燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃが変更される。

すなわち、図１０に示されるように、第２の暖機処理から第３の暖機処理に切り換えるべきと判別されると、時間ｔｃ１において、燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃが第２の出力電圧Ｖｆｃ２に維持されたまま、ブースト電圧ＶＢがベースブースト電圧ＶＢＢから低下される。続く時間ｔｃ２において、ブースト電圧ＶＢが低下ブースト電圧ＶＢＬに達したと判別されると、燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃが第２の出力電圧Ｖｆｃ２から低下される。続く時間ｔｃ３において、燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃが第３の出力電圧Ｖｆｃに達する。次いで、第３の暖機処理を停止すべきと判別されると、時間ｔｃ４において、ブースト電圧ＶＢが低下ブースト電圧ＶＢＬに維持されたまま、燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃが上昇される。続く時間ｔｃ５において、ベース出力電圧ＶｆｃＢまで戻されたと判別されると、ブースト電圧ＶＢが上昇される。続く時間ｔｃ６においてブースト電圧ＶＢがベースブースト電圧ＶＢＢに戻される。本開示による暖機制御の第２実施例では、このようにして燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃが昇圧コンバータ８１の入力下限ＶｉｎＬＬよりも高く維持される。この点、例えば、ブースト電圧ＶＢを維持しつつ燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃを低下し、その後ブースト電圧ＶＢを低下するようにすると、燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃが昇圧コンバータ８１の入力下限ＶｉｎＬＬよりも低くなるおそれがあり、好ましくない。

図１１及び図１２は本開示による暖機処理の第２実施例を実行するためのルーチンを示している。図６に示されるルーチンとの相違点について説明すると、図１１及び図１２に示されるルーチンでは、第２の暖機処理を実行するステップ１０６に続いてステップ１０６ａに進み、冷却水温Ｔｗが低下したか否かが判別される。冷却水温Ｔｗが低下していないときには次いでステップ１０８に進み、冷却水温Ｔｗが目標温度Ｔｗｔ以上か否かが判別される。Ｔｗ＜Ｔｗｔのときにはステップ１０６に戻る。Ｔｗ≧Ｔｗｔのときには次いでステップ１０５に進み、第２の暖機処理が停止される。これに対し、冷却水温Ｔｗが低下したときにはステップ１０６ａからステップ１０９に進み、第３の暖機処理が実行される。続くステップ１１０では冷却水温Ｔｗが目標温度Ｔｗｔ以上か否かが判別される。Ｔｗ＜Ｔｗｔのときにはステップ１０９に戻る。Ｔｗ≧Ｔｗｔのときには次いでステップ１０５に進み、第３の暖機処理が停止される。

図１３は本開示による暖機制御の第２実施例において第３の暖機処理の開始時に実行される開始処理ルーチンを示している。このルーチンは例えば図１２のステップ１０９において実行される。図１３を参照すると、ステップ１５１では、燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃが維持されつつ、昇圧コンバータ８１のブースト電圧ＶＢが低下ブースト電圧ＶＢＬに向けて低下される。続くステップ１５２ではブースト電圧ＶＢが低下ブースト電圧ＶＢＬ以下になったか否かが判別される。ＶＢ＞ＶＢＬのときにはステップ１５２に戻る。ＶＢ≦ＶＢＬのときには次いでステップ１５３に進み、燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃが第３の出力電圧Ｖｆｃ３まで低下される。

図１４は本開示による暖機制御の第２実施例において第３の暖機処理の停止時に実行される停止処理ルーチンを示している。このルーチンは例えば図１２のステップ１１０から進んだ図１１のステップ１０５において実行される。図１４を参照すると、ステップ１６１では、昇圧コンバータ８１のブースト電圧ＶＢが維持されつつ、燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃがベース出力電圧ＶｆｃＢに向けて上昇される。続くステップ１６１では燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃがベース出力電圧ＶｆｃＢ以上になったか否かが判別される。Ｖｆｃ＜ＶｆｃＢのときにはステップ１６２に戻る。Ｖｆｃ≧ＶｆｃＢのときには次いでステップ１６３に進み、昇圧コンバータ８１のブースト電圧ＶＢがベースブースト電圧ＶＢＢまで高められる。

別の実施例（図示しない）では、本開示による暖機制御の第２実施例において、例えば第２の暖機処理が省略される。この場合、第１の暖機処理から第３の暖機処理に切り換えられる。

次に、本開示による暖機制御の第３実施例を説明する。本開示による暖機制御の第１実施例との相違点について説明すると、本開示による暖機制御の第３実施例では、第１のしきい温度Ｔｗ１に加えて、第１のしきい温度Ｔｗ１よりも低い第２のしきい温度Ｔｗ２が算出される。この第２のしきい温度Ｔｗ２も外気温Ｔａに基づいて定められる。具体的には、図１５に示されるように、外気温Ｔａが高いときには外気温Ｔａが低いときに比べて、第２のしきい温度Ｔｗ２は低くなる。なお、第２のしきい温度Ｔｗ２は外気温Ｔａの関数として、メモリ９３内にあらかじめ記憶されている。

本開示による暖機制御の第３実施例では、冷却水温Ｔｗが第２のしきい温度Ｔｗ２よりも低いときに、第２の暖機処理が実行される。また、冷却水温Ｔｗが第２のしきい温度Ｔｗ２よりも高くかつ第１のしきい温度Ｔｗ１よりも低いときに、第１の暖機処理が実行される。また、冷却水温Ｔｗが第１のしきい温度Ｔｗ１よりも高いときには、暖機処理が実行されない。

その結果、冷却水温Ｔｗが低いときには、発熱量が少ない第１の暖機処理ではなく、発熱量が多い第２の暖機処理が実行される。また、冷却水温Ｔｗが高いときには、発熱量が多い第２の暖機処理ではなく、発熱量が少ない第１の暖機処理が実行される。また、冷却水温Ｔｗが更に高いときには、暖機処理が実行されない。更に、冷却水温Ｔｗが低くても、外気温Ｔａが高ければ、第１の暖機処理又は第２の暖機処理が実行されない。逆に、冷却水温Ｔｗが高くても、外気温Ｔａが比較的低ければ、第１の暖機処理又は第２の暖機処理が実行される。したがって、暖機処理によるエネルギ消費が更に低減されながら、燃料電池システム１の凍結が更に確実に制限される。

図１６は本開示による暖機処理の第３実施例を実行するためのルーチンを示している。図１６を参照すると、ステップ２００では第２のしきい温度Ｔｗ２が算出される。続くステップ２０１では、冷却水温Ｔｗが第２のしきい温度Ｔｗ２よりも低いか否かが判別される。Ｔｗ＜Ｔｗ２のときにはステップ２０２に進み、第２の暖機処理が実行される。続くステップ２０３では、冷却水温Ｔｗが目標温度Ｔｗｔ以上か否かが判別される。Ｔｗ＜Ｔｗｔのときにはステップ２０２に戻る。Ｔｗ≧Ｔｗｔのときには次いでステップ２０４に進み、第２の暖機処理が停止される。次いでステップ２００に戻る。

Ｔｗ≧Ｔｗ１のときにはステップ２０５に進み、第１のしきい温度Ｔｗ１が算出される。続くステップ２０６では、冷却水温Ｔｗが第１のしきい温度Ｔｗ１よりも低いか否かが判別される。Ｔｗ≧Ｔｗ１のときにはステップ２００に戻る。このとき暖機処理が行われない。Ｔｗ＜Ｔｗ１のときにはステップ２０７に進み、第１の暖機処理が実行される。続くステップ２０８では、冷却水温Ｔｗが目標温度Ｔｗｔ以上か否かが判別される。Ｔｗ＜Ｔｗｔのときにはステップ２０７に戻る。Ｔｗ≧Ｔｗｔのときには次いでステップ２０４に進み、第１の暖機処理が停止される。

なお、図１６のルーチンからわかるように、第１のしきい温度Ｔｗ１及び第２のしきい温度Ｔｗ２の両方が算出されない場合もある。

次に、本開示による暖機制御の第４実施例を説明する。本開示による暖機制御の第３実施例との相違点について説明すると、本開示による暖機制御の第４実施例では、第１の暖機処理及び第２の暖機処理に加えて、第３の暖機処理が行われる。第３の暖機処理は、本開示による暖機制御の第２実施例における第３の暖機処理と同様であるので、説明を省略する。

本開示による暖機制御の第４実施例では、第１のしきい温度Ｔｗ１及び第２のしきい温度Ｔｗ２に加えて、第２のしきい温度Ｔｗ２よりも低い第３のしきい温度Ｔｗ３が算出される。この第３のしきい温度Ｔｗ３も外気温Ｔａに基づいて定められる。具体的には、図１７に示されるように、外気温Ｔａが高いときには外気温Ｔａが低いときに比べて、第３のしきい温度Ｔｗ３は低くなる。なお、第３のしきい温度Ｔｗ３は外気温Ｔａの関数として、メモリ９３内にあらかじめ記憶されている。

本開示による暖機制御の第４実施例では、冷却水温Ｔｗが第３のしきい温度Ｔｗ３よりも低いときに、第３の暖機処理が実行される。冷却水温Ｔｗが第３のしきい温度Ｔｗ３よりも高くかつ第２のしきい温度Ｔｗ２よりも低いときに、第２の暖機処理が実行される。冷却水温Ｔｗが第２のしきい温度Ｔｗ２よりも高くかつ第１のしきい温度Ｔｗ１よりも低いときに、第１の暖機処理が実行される。冷却水温Ｔｗが第１のしきい温度Ｔｗ１よりも高いときには、暖機処理が実行されない。その結果、暖機処理によるエネルギ消費が更に低減されながら、燃料電池システム１の凍結が更に確実に制限される。

本開示による暖機制御の第４実施例では、第３の暖機処理を実行すべきときに、ブースト電圧ＶＢがベースブースト電圧ＶＢＢから低下ブースト電圧ＶＢＬまで低下されるとともに、燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃがベース出力電圧ＶｆｃＢから第３の出力電圧Ｖｆｃ３まで低下される。この場合、本開示による暖機制御の第２実施例と同様に、燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃが昇圧コンバータ８１の入力下限ＶｉｎＬＬよりも高く維持されるように、ブースト電圧ＶＢ及び燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃが変更される。

図１８及び図１９は本開示による暖機処理の第４実施例を実行するためのルーチンを示している。図１６に示されるルーチンとの相違点について説明すると、図１８及び図１９に示されるルーチンでは、まずステップ２００ａにおいて、第３のしきい温度Ｔｗ３が算出される。続くステップ２００ｂでは、冷却水温Ｔｗが第３のしきい温度Ｔｗ３よりも低いか否かが判別される。Ｔｗ＜Ｔｗ３のときにはステップ２００ｃに進み、第３の暖機処理が実行される。続くステップ２００ｄでは、冷却水温Ｔｗが目標温度Ｔｗｔ以上か否かが判別される。Ｔｗ＜Ｔｗｔのときにはステップ２００ｃに戻る。Ｔｗ≧Ｔｗｔのときには次いでステップ２０４に進み、第３の暖機処理が停止される。次いでステップ２００ａに戻る。Ｔｗ≧Ｔｗ３のときにステップ２００ｂからステップ２００に進む。

したがって、本開示による暖機制御の第１実施例および第２実施例を包括的に表現すると、図２０の電子制御ユニット９０の機能ブロック図に示されるように、燃料電池システム（１）であって、燃料電池（１０）と、前記燃料電池（１０）の温度（Ｔｗ）を検出するように構成されているセンサ（９４）と、前記燃料電池（１０）の温度（Ｔｗ）があらかじめ定められたしきい温度（Ｔｗ１）よりも低いと判別されたときに第１の暖機処理を実行し、前記第１の暖機処理中に前記燃料電池（１０）の温度（Ｔｗ）が低下したと判別されたときに、発熱量が前記第１の暖機処理よりも多い第２の暖機処理を実行するように構成されている暖機制御部（Ａ１）と、を備える、燃料電池システム（１）が提供される。

また、本開示による暖機制御の第３実施例及び第４実施例を包括的に表現すると、図２１の電子制御ユニット９０の機能ブロック図に示されるように、燃料電池システム（１）であって、燃料電池（１０）と、前記燃料電池（１０）の温度（Ｔｗ）及び外気温（Ｔａ）を検出するように構成されているセンサ（９４）と、前記外気温（Ｔａ）に基づいて、第１のしきい温度（Ｔｗ１）と、前記第１のしきい温度（Ｔｗ１）よりも低い第２のしきい温度（Ｔｗ２）と、を算出するように構成されている算出部（Ｂ１）と、前記燃料電池（１０）の温度（Ｔｗ）が前記第１のしきい温度（Ｔｗ１）よりも低くかつ前記第２のしきい温度（Ｔｗ２）よりも高いと判別されたときに第１の暖機処理を実行し、前記燃料電池（１０）の温度（Ｔｗ）が前記第２のしきい温度（Ｔｗ２）よりも低いと判別されたときに、前記第１の暖機処理よりも発熱量が多い第２の暖機処理を実行するように構成されている暖機制御部（Ｂ２）と、を備える、燃料電池システム（１）が提供される。

更に、本開示による暖機制御の第２実施例及び第４実施例を包括的に表現すると、図２２の電子制御ユニット９０の機能ブロック図に示されるように、燃料電池システム（１）であって、出力電圧（Ｖｆｃ）を変更可能な燃料電池（１０）と、前記燃料電池（１０）の出力電圧（Ｖｆｃ）をブースト電圧（ＶＢ）まで高めるように構成されている昇圧コンバータ（８１）であって、前記ブースト電圧（ＶＢ）を変更可能な昇圧コンバータ（８１）と、前記昇圧コンバータ（８１）のブースト電圧（ＶＢ）をベースブースト電圧（ＶＢＢ）よりも低い低下ブースト電圧（ＶＢＬ）に設定しつつ前記燃料電池（１０）の出力電圧（Ｖｆｃ）をベース出力電圧（ＶｆｃＢ）よりも低い第１の出力電圧（Ｖｆｃ３）に設定して前記燃料電池（１０）を運転する第１の暖機処理（第３の暖機処理）を実行するように構成されている暖機制御部（Ｃ）と、備え、前記第１の出力電圧（Ｖｆｃ３）は、前記昇圧コンバータ（８１）のブースト電圧（ＶＢ）が前記ベースブースト電圧（ＶＢＢ）のときの前記昇圧コンバータの入力下限（ＶｉｎＬＬ（ＶＢＢ））よりも低く、かつ、前記昇圧コンバータ（８１）のブースト電圧（ＶＢ）が前記低下ブースト電圧（ＶＢＬ）のときの前記昇圧コンバータ（８１）の入力下限（ＶｉｎＬＬ（ＶＢＬ））よりも高い、燃料電池システム（１）が提供される。

１ 燃料電池システム
１０ 燃料電池
８１ 昇圧コンバータ
９０ 電子制御ユニット
９４ センサ
Ａ１，Ｂ２，Ｃ１ 暖機制御部
Ｂ１ 算出部

Claims (2)

1. 燃料電池システムであって、
   出力電圧を変更可能な燃料電池と、
   前記燃料電池の温度を検出するように構成されているセンサと、
   前記燃料電池の出力電圧をブースト電圧まで高めるように構成されている昇圧コンバータであって、前記ブースト電圧を変更可能な昇圧コンバータと、
   暖機制御部と、
   を備え、
   前記暖機制御部は、
   前記燃料電池の温度があらかじめ定められたしきい温度よりも低いと判別されたときに第１の暖機処理を実行し、
   前記第１の暖機処理中に前記燃料電池の温度が低下したと判別されたときに、前記第１の暖機処理よりも発熱量が多い第２の暖機処理を実行し、
   前記第２の暖機処理中に前記燃料電池の温度が低下したと判別されたときに、前記第２の暖機処理よりも発熱量が多い第３の暖機処理を実行する
   ように構成されており、
   前記暖機制御部は更に、
   前記第１の暖機処理において、前記昇圧コンバータのブースト電圧をベースブースト電圧に設定しつつ前記燃料電池の出力電圧をベース出力電圧よりも低い第１の出力電圧に設定して前記燃料電池を運転し、
   前記第２の暖機処理において、前記昇圧コンバータのブースト電圧を前記ベースブースト電圧に設定しつつ前記燃料電池の出力電圧を前記第１の出力電圧よりも低い第２の出力電圧に設定して前記燃料電池を運転し、
   前記第３の暖機処理において、前記昇圧コンバータのブースト電圧を前記ベースブースト電圧よりも低い低下ブースト電圧に設定しつつ前記燃料電池の出力電圧を前記第２の出力電圧よりも低い第３の出力電圧に設定して前記燃料電池を運転する
   ように構成されており、
   前記第３の出力電圧は、前記昇圧コンバータのブースト電圧が前記ベースブースト電圧のときの前記昇圧コンバータの入力下限よりも低く、かつ、前記昇圧コンバータのブースト電圧が前記低下ブースト電圧のときの前記昇圧コンバータの入力下限よりも高い、
   燃料電池システム。
2. 燃料電池システムであって、
   出力電圧を変更可能な燃料電池と、
   前記燃料電池の温度及び外気温を検出するように構成されているセンサと、
   前記外気温に基づいて、第１のしきい温度と、前記第１のしきい温度よりも低い第２のしきい温度と、前記第２のしきい温度よりも低い第３のしきい温度と、を算出するように構成されている算出部と、
   前記燃料電池の出力電圧をブースト電圧まで高めるように構成されている昇圧コンバータであって、前記ブースト電圧を変更可能な昇圧コンバータと、
   暖機制御部と、
   を備え、
   前記暖機制御部は、
   前記燃料電池の温度が前記第１のしきい温度よりも低くかつ前記第２のしきい温度よりも高いと判別されたときに第１の暖機処理を実行し、
   前記燃料電池の温度が前記第２のしきい温度よりも低くかつ前記第３のしきい温度よりも高いと判別されたときに、前記第１の暖機処理よりも発熱量が多い第２の暖機処理を実行し、
   前記燃料電池の温度が前記第３のしきい温度よりも低いと判別されたときに、前記第２の暖機処理よりも発熱量が多い第３の暖機処理を実行する
   ように構成されており、
   前記暖機制御部は更に、
   前記第１の暖機処理において、前記昇圧コンバータのブースト電圧をベースブースト電圧に設定しつつ前記燃料電池の出力電圧をベース出力電圧よりも低い第１の出力電圧に設定して前記燃料電池を運転し、
   前記第２の暖機処理において、前記昇圧コンバータのブースト電圧を前記ベースブースト電圧に設定しつつ前記燃料電池の出力電圧を前記第１の出力電圧よりも低い第２の出力電圧に設定して前記燃料電池を運転し、
   前記第３の暖機処理において、前記昇圧コンバータのブースト電圧を前記ベースブースト電圧よりも低い低下ブースト電圧に設定しつつ前記燃料電池の出力電圧を前記第２の出力電圧よりも低い第３の出力電圧に設定して前記燃料電池を運転する
   ように構成されており、
   前記第３の出力電圧は、前記昇圧コンバータのブースト電圧が前記ベースブースト電圧のときの前記昇圧コンバータの入力下限よりも低く、かつ、前記昇圧コンバータのブースト電圧が前記低下ブースト電圧のときの前記昇圧コンバータの入力下限よりも高い、
   燃料電池システム。

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