燃料电池内部的液态水量的推断方法、从燃料电池中被排出的液态水量的推断方法、燃料电池内部液态水量推断装置以及燃料电池系统

技术领域

本发明涉及燃料电池。

背景技术

固体高分子类型的燃料电池（以下，也简称为“燃料电池”）作为发电体 而具备在电解质膜的两表面上配置了电极的膜电极接合体。为了使电解质膜 在湿润状态下显示出良好的质子传导性，从而在燃料电池中，期望内部的水 分被适当保持在能够确保电解质膜的质子传导性的程度。另一方面，当燃料 电池内部的水分明显增多时，有可能会产生燃料电池内部的反应气体的流道 被水分堵塞等的不良情况。因此，期望燃料电池内部的水分被适当地排出。

目前为止，提出了对燃料电池内部的水分状态进行检测，并对燃料电池 内部的水分状态进行控制的各种技术（下述专利文献1等）。但是，为了适当 地对燃料电池内部的水分状态进行控制，现有的、燃料电池内部的水分状态 的检测精度并不足够。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-052936号公报

专利文献2：日本特开2010-257606号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的目的在于，提供一种提高燃料电池内部的水分状态的检测精度 的技术。

用于解决课题的方法

本发明是为了解决上述课题的至少一部分而实施的发明，其能够作为以 下的方式或应用例而实现。

[应用例1]

一种逐次取得运转中的燃料电池内部的液态水量的推断值的方法，具备： （a）取得前次的推断值的工序；（b）根据所述前次的推断值、和表示当前的 所述燃料电池中的反应气体的流量的值，来取得系数的工序；（c）通过对所 述系数和取得所述推断值的周期进行乘法运算，从而取得影响所述燃料电池 内部的液态水量的变动的值的工序；（d）根据在所述工序（c）中所取得的值， 来取得此次的推断值的工序。

根据该方法，能够反映出从前次起的燃料电池的含水量的变动量根据前 次的燃料电池内部的液态水量（以下，也称为“燃料电池的含水量”）而发生 变化的情况，从而取得当前的燃料电池的含水量的推断值。因此，能够以更 高的精度而对燃料电池内部的水分状态进行检测。

[应用例2]

本方法为，在应用例1所记载的方法中，所述系数为排水速度，所述排 水速度为，每单位时间内从所述燃料电池中被排出的液态水的量，影响所述 燃料电池内部的液态水量的变动的值为排水推断量，所述排水推断量表示从 前次到此次之间从所述燃料电池中被排出的液态水量。

根据该方法，能够根据前次的推断值、和当前的燃料电池中的反应气体 的流量，而以较高的精度对在此次的周期内从燃料电池中被排出的液态水的 量进行推断，从而能够提高燃料电池的含水量的推断精度。

[应用例3]

本方法为，在应用例2所记载的方法中，所述工序（b）为如下的工序， 即，根据所述燃料电池内部的液态水量与所述燃料电池中的反应气体的流量 之间的预定的关系，使用所述前次的推断值、和所述表示当前的所述燃料电 池中的反应气体的流量的值，来取得所述排水速度，所述预定的关系为如下 的关系，即，对于每个所述反应气体的流量，以不同的变化程度，所述燃料 电池内部的液态水量以描绘出向下凸起的曲线的方式而进行时间变化的关 系，且为所述燃料电池内部的液态水量以收敛至排水临界值的方式而进行时 间变化的关系，其中，所述排水临界值为，对于每个所述反应气体的流量而 不同的预定的值。

根据该方法，能够根据基于实验的、燃料电池的含水量、和燃料电池中 的反应气体的流量之间的预定的关系，以更高的精度来取得从燃料电池中被 排出的液态水的量。因此，能够提高燃料电池的含水量的推断精度。

[应用例4]

本方法为，在应用例2或应用例3所记载方法中，所述工序（d）为如下 的工序，即，利用所述排水推断量、流入到所述燃料电池中的水蒸汽量、从 所述燃料电池中流出的水蒸汽量、以及通过所述燃料电池的发电而生成的生 成水量，来取得此次的推断值。

根据该方法，能够取得含水量的推断值，所述含水量的推断值反映出基 于燃料电池的运转状态的水分状态的变化。因此，能够以更高的精度对燃料 电池的含水量进行推断。

[应用例5]

本方法为，在应用例4所记载的方法中，所述燃料电池具备被第一电极 和第二电极夹持的电解质膜，在所述工序（d）中，还利用所述第一电极和所 述第二电极之间的水分的移动量，来取得此次的推断值，所述第一电极和所 述第二电极之间的水分的移动量根据与所述电解质膜中所包含的液态水量相 关联的值而决定。

根据该方法，能够取得如下的含水量的推断值，所述含水量的推断值反 映出燃料电池内部的第一电极和第二电极之间的水移动量。因此，能够以更 高的精度对燃料电池的含水量进行推断。

[应用例6]

本方法为，在应用例1至应用例3中的任意一项所记载的方法中，还具 备：（e）对所述燃料电池内部的预定的干燥状态进行检测的工序；（f）当检 测出所述预定的干燥状态时，废弃在所述工序（d）中所取得的所述此次的推 断值，而将预定的值设定为此次的推断值的工序。

根据该方法，能够以燃料电池内部处于干燥时作为基准，而对燃料电池 的含水量的推断值进行修正。因此，能够提高燃料电池的含水量的推断精度。

[应用例7]

本方法为，在应用例2至应用例6中的任意一项所记载的方法中，所述 工序（c）还具备工序（c 1），所述工序（c1）为，在前次到此次之间，当检 测出存在所述反应气体的流量与预定量相比而暂时降低了的时间区域时，根 据所述时间区域的长度而对所述排水推断量进行补正。

根据该方法，能够反映出对于燃料电池的反应气体的供给量发生预定的 变化时的、从燃料电池中被排出的液态水量的变化，从而对燃料电池的含水 量进行推断，进而提高其推断精度。

[应用例8]

本方法为，在应用例3至应用例7中的任意一项所记载的方法中，还具 备：（A）取得所述燃料电池内部的液态水量的基准值的工序；（B）取得与前 次的推断值和在所述工序（A）中所取得的所述基准值之间的差相对应的补正 值，并使用所述补正值而对在所述工序（b）中所使用的所述预定的关系进行 补正的工序。

根据该方法，由于能够对推断值和基准值之间的差进行反馈，从而实施 燃料电池内部的液态水量的推断，因此能够提高其推断精度。

[应用例9]

本方法为，在应用例8所记载的方法中，所述工序（A）以及所述工序（B） 在于冰点下启动所述燃料电池时被执行，所述工序（A）为如下的工序，即， 根据所述燃料电池的启动时的、基于所述燃料电池的内部的水分量的状态变 化，来取得所述基准值。

此处，在燃料电池于冰点下启动时，能够对与燃料电池内部的水分量相 对应的燃料电池的固有的状态变化进行检测。根据该方法，能够根据该固有 的状态变化而容易地取得含水量的基准值，从而能够提高燃料电池的含水量 的推断精度。

[应用例10]

本方法为，在应用例9所记载的方法中，所述工序（A）为如下的工序， 即，根据在所述燃料电池的启动时，在持续向所述燃料电池输出预定的电压 时所检测出的电流的最大值，来取得所述基准值。

根据该方法，能够根据燃料电池的冰点下启动中的电流变化，而容易地 取得作为基准值的燃料电池内部的水分量。

[应用例11]

本方法为，在应用例9所记载的方法中，所述工序（A）为如下的工序， 即，根据在所述燃料电池的启动时，所述燃料电池的运转温度从所述启动时 至进行了预定的温度变化之间的时间，来取得所述基准值。

根据该方法，能够根据燃料电池的冰点下启动中的温度变化，而容易地 取得作为基准值的燃料电池内部的水分量。

[应用例12]

本方法为，在应用例9至应用例11中的任意一项所记载的方法中，所述 工序（B）为如下的工序，即，在所述预定的关系中，将能够相对于所述反应 气体的流量而求出的所述排水临界值作为补正的基准，并使用所述补正值， 而对所述预定的关系的整体进行补正，所述反应气体的流量相当于此次启动 时之前的所述燃料电池的运转时的反应气体的流量。

根据该方法，由于将排水临界值作为基准而进行补正，因此能够获得更 适宜的排水速度，从而提高燃料电池内部的液态水量的推断精度，其中，所 述排水临界值为，对用于获得排水速度的预定的关系赋予特征的要素。

[应用例13]

本方法为，在应用例8至应用例12中的任意一项所记载的方法中，所述 工序（B）为如下的工序，即，将所述补正值设定为小于所述前次的推断值和 所述基准值之间的差的值，以便通过反复进行多次的补正而逐渐消除推断值 的误差。

根据该方法，即使在基准值存在误差的情况下，也能够缓和该误差的影 响。

[应用例14]

一种取得在预定的期间内从运转中的燃料电池中被排出的液态水量的推 断值的方法，具备：（a）取得紧前值的工序，所述紧前值为，表示在所述预 定的期间的紧前时存在于所述燃料电池内部的液态水量；（b）根据所述紧前 值、和表示当前的所述燃料电池中的反应气体的流量的值，来取得系数的工 序；（c）通过对所述系数和所述预定的期间进行乘法运算，从而取得所述推 断值的工序。

根据该方法，能够以较高的精度对从燃料电池中被排出的液态水量进行 推断。

[应用例15]

一种燃料电池内部液态水量推断装置，其逐次取得运转中的燃料电池内 部的液态水量的推断值，所述燃料电池内部液态水量推断装置具备：前次值 存储部，其对前次的推断值进行存储；气体流量取得部，其取得气体流量， 所述气体流量为，表示当前的所述燃料电池中的反应气体的流量的值；推断 值取得部，其根据所述前次值存储部所存储的所述前次的推断值、和所述反 应气体流量取得部所取得的气体流量而取得系数，并通过对所述系数和取得 所述推断值的周期进行乘法运算，从而取得变动影响值，并且根据所述变动 影响值，来取得此次的推断值，其中，所述变动影响值为，影响所述燃料电 池内部的液态水量的变动的值。

根据该装置，能够以较高的精度对燃料电池的含水量进行推断。

[应用例16]

一种燃料电池系统，具备：燃料电池；反应气体供给部，其向所述燃料 电池供给反应气体；液态水量取得部，其逐次取得运转中的所述燃料电池内 部的液态水量的推断值；控制部，其使用由所述液态水量取得部所取得的所 述液态水量的推断值，而对所述燃料电池的运转状态进行控制，所述液态水 量取得部根据前次的推断值、和表示当前的所述燃料电池中的反应气体的流 量的值而取得系数，并通过对所述系数和取得所述推断值的周期进行乘法运 算，从而取得影响所述燃料电池内部的液态水量的变动的值，并且根据影响 所述燃料电池内部的液态水量的变动的值，而取得并输出此次的推断值。

根据该燃料电池系统，能够根据燃料电池的含水量的推断值，而适当地 对燃料电池内部的水分状态进行管理。

另外，本发明能够以各种方式实现，例如，能够以如下的方式实现，即， 对从燃料电池的液态水排出量进行推断的方法以及对从燃料电池的液态水排 出量进行推断的装置、对燃料电池内部的液态水量进行推断的方法以及对燃 料电池内部的液态水量进行推断的推断装置、具备这些方法或装置的功能的 燃料电池系统、用于实现这些方法或装置的功能的计算机程序、以及保存了 该计算机程序的记录媒介等。

附图说明

图1为表示燃料电池系统的结构的概要图。

图2为表示燃料电池系统的电气结构的概要图。

图3为用于对由第一实施例的含水量推断部所实施的含水量的推断方法 的概要进行说明的说明图。

图4为表示第一实施例的含水量推断部所执行的含水量推断处理的处理 步骤的说明图。

图5为表示由扫气引起的燃料电池的含水量的时间变化的说明图。

图6为用于对用于取得排水速度的映射图进行说明的说明图。

图7为表示第二实施例的燃料电池系统的结构的概要图。

图8为用于对由第二实施例的含水量推断部所实施的含水量的推断方法 的概要进行说明的说明图。

图9为表示第二实施例的含水量推断部所执行的含水量推断处理的处理 步骤的说明图。

图10为表示水的扩散系数和电解质膜的含水率之间的关系的说明图。

图11为表示水收支和阳极排水比例之间的关系的说明图。

图12为表示电池内阻和阳极排水比例之间的关系的说明图。

图13为表示第三实施例的含水量推断部所执行的含水量推断处理的处 理步骤的说明图。

图14为表示随着反应气体的供给流量的急剧变动而引起的液态水的排 出量的变化的说明图。

图15为表示用于取得液态水排出量的补正系数的映射图的一个示例的 说明图。

图16为表示第四实施例的含水量推断部所执行的含水量推断处理的处 理步骤的说明图。

图17为表示第四实施例中的排水速度映射图的补正处理的处理步骤的 说明图。

图18为表示燃料电池于冰点下启动时的电流的时间变化的一个示例的 说明图。

图19为用于对燃料电池于冰点下启动时的I-V特性的变化进行说明的说 明图。

图20为表示用于取得基准含水量的映射图的一个示例的说明图。

图21为表示补正值取得用映射图的一个示例的说明图、和用于对排水速 度映射图的补正进行说明的说明图。

图22为用于对用于检验排水速度映射图的补正处理的效果的模拟实验 进行说明的说明图。

图23为表示第五实施例中的排水速度映射图的补正处理的处理步骤的 说明图。

图24为表示用于取得第五实施例中的标准含水量的映射图的一个示例 的说明图。

图25为表示第六实施例的含水量推断部所执行的含水量推断处理的处 理步骤的说明图。

图26为表示运转中的映射图补正处理的处理步骤的说明图。

图27为用于对基于阻抗的燃料电池的含水量的计测处理进行说明的说 明图。

图28为表示第七实施例的含水量推断部所执行的含水量推断处理的处 理步骤的说明图。

图29为表示前次值的修正处理的处理步骤的说明图。

图30为表示电池内阻和燃料电池的含水量之间的关系的说明图。

图31为表示前次值的修正处理被执行时的阴极侧的含水量的推断值的 时间变化的一个示例的说明图。

具体实施方式

A．第一实施例：

图1为表示作为本发明的一个实施例的燃料电池系统的结构的概要图。 该燃料电池系统100被搭载于燃料电池车辆中，并根据来自驾驶员的要求， 而输出被用作驱动力的电力。燃料电池系统100具备：燃料电池10、控制部 20、阴极气体供给部30、阴极气体排出部40、阳极气体供给部50、阳极气 体循环排出部60、以及制冷剂供给部70。

燃料电池10为，作为反应气体而接受氢气（阳极气体）和空气（阴极气 体）的供给并进行发电的固体高分子类型的燃料电池。燃料电池10具有由也 被称为单电池的多个发电体11层叠而成的电池组结构。各个发电体11具有： 膜电极接合体（未图示），其为在电解质膜的两面上配置了电极的发电体；和 对膜电极接合体进行夹持的两个分离器（未图示）。

燃料电池10的电解质膜可以由固体高分子薄膜构成，所述固体高分子薄 膜在内部包含有水分的湿润状态时表现出良好的质子传导性。此外，电极可 以由导电性粒子构成，所述导电性粒子负载有用于促进发电反应的催化剂。 作为催化剂，例如可以采用铂（Pt），作为导电性粒子，例如可以采用碳（C） 粒子。另外，也可以采用如下方式，即，膜电极接合体的电极被构成为，具 有在如前文所述的负载有催化剂的催化剂电极上，层叠有用于使反应气体遍 及整个电极的气体扩散部件的多层结构。

控制部20由具备中央处理装置和主存储装置的微型电子计算机构成。控 制部20具备作为发电控制部的功能，所述发电控制部接受输出电力的要求， 并根据该要求而对以下进行说明的各个结构部进行控制，以使燃料电池10 发电。此外，控制部20具备作为含水量推断部21的功能。含水量推断部21 以预定的周期逐次取得运转中的燃料电池10的内部的液态水量、即含水量的 推断值。关于由含水量推断部21所实施的含水量的推断方法在后文叙述。

控制部20根据含水量推断部21所输出的推断值，而对燃料电池10的运 转状态进行控制。具体而言，控制部20对以下进行说明的各个构成部30、 40、50、60、70进行控制，从而对被供给至燃料电池10的反应气体的化学 计量比、燃料电池10中的反应气体的压力、以及燃料电池10的运转温度等 进行控制。此外，也可以采用如下方式，即，控制部20根据含水量推断部 21所输出的推断值，而适当地执行使燃料电池10的内部的水分减少的扫气 处理。如此，根据本实施例的燃料电池系统100，能够适当地对燃料电池10 的水分状态进行管理，以使得燃料电池10的电解质膜不会明显干燥，并且反 应气体的流动不会被水分所阻碍。

阴极气体供给部30具备：阴极气体配管31、空气压缩机32、空气流量 计33、开闭阀34以及供给气体信息检测部35。阴极气体配管31为，与燃料 电池10的阴极侧的供给用歧管（未图示）连接的配管。

空气压缩机32经由阴极气体配管31而与燃料电池10连接，并将汲取外 部气体并压缩后的空气作为阴极气体而向燃料电池10供给。空气流量计33 在空气压缩机32的上游侧，对空气压缩机32所汲取的外部气体的量进行计 测，并向控制部20发送该计测结果。控制部20通过根据该计测值而对空气 压缩机32进行驱动，从而对针对燃料电池10的供给空气的流量进行调节。

开闭阀34被设置在空气压缩机32和燃料电池10之间，并根据阴极气体 配管31中的供给空气的流动而进行开闭。具体而言，开闭阀34通常处于关 闭的状态，并在具有预定的压力的空气从空气压缩机32被供给至阴极气体配 管31时打开。

供给气体信息检测部35被设置在开闭阀34的下游侧。供给气体信息检 测部35对与燃料电池10的空气供给用的歧管的入口附近的供给空气的状态 相关的信息（以下，简称为“供给气体信息”）进行检测，并发送至控制部 20。供给气体信息检测部35具备：压力计、温度计、露点计以及流量计等， 并取得被供给至燃料电池10的空气的温度、压力、流量以及水蒸汽分压，以 作为阴极侧的供给气体信息。

阴极气体排出部40具备：阴极废气配管41、废气信息检测部43以及调 压阀44。阴极废气配管41为，与燃料电池10的阴极侧的排出用歧管（未图 示）连接的配管，并将阴极侧的废气（以下，简称为“阴极废气”）向燃料电 池系统100的外部排出。

废气信息检测部43对与燃料电池10的废气用的歧管的出口附近的阴极 废气的状态有关的信息（以下，简称为“废气信息”）进行检测，并发送至控 制部20。废气信息检测部43具备：压力计、温度计、露点计以及流量计等， 并取得阴极废气的温度、压力、流量以及水蒸汽分压，以作为阴极侧的废气 信息。

调压阀44被设置在与废气信息检测部43相比靠下游侧的位置处，并对 阴极废气的压力（燃料电池10的阴极侧的背压）进行调节。控制部20根据 废气信息检测部43所检测出的阴极废气的压力的计测值，而对调压阀44的 开度进行调节。

阳极气体供给部50具备：阳极气体配管51、氢气罐52、开闭阀53、调 节器54、氢气供给装置55以及入口压力计测部56。氢气罐52经由阳极气体 配管51而与燃料电池10的阳极侧的供给用歧管（未图示）连接，并向燃料 电池10供给被填充至罐内的氢气。

开闭阀53被设置在氢气罐52的下游侧，并根据来自控制部20的指令而 进行开闭，从而对从氢气罐52向氢气供给装置55的上游侧的氢气的流入进 行控制。调节器54被设置在开闭阀53和氢气供给装置55之间，且为用于对 氢气供给装置55的上游侧的氢气的压力进行调节的减压阀。调节器54的开 度是通过控制部20而被控制。

氢气供给装置55例如可以通过作为电磁驱动式的开闭阀的喷射器而构 成。入口压力计测部56被设置在氢气供给装置55的下游侧，且对燃料电池 10的氢气供给用歧管的入口附近的氢气的压力进行计测，并发送至控制部 20。控制部20根据入口压力计测部56的计测值，而对氢气供给装置55进行 控制，从而对被供给至燃料电池10的氢气量进行控制。

阳极气体循环排出部60具备：阳极废气配管61、气液分离部62、阳极 气体循环配管63、氢气循环用泵64、阳极排水配管65、排水阀66以及出口 压力计测部67。阳极废气配管61为，对燃料电池10的阳极侧的排出用歧管 （未图示）和气液分离部62进行连接的配管。阳极废气配管61将包括发电 反应中未被使用的氢气在内的阳极侧的废气（以下，简称为“阳极废气”）向 气液分离部62进行引导。

气液分离部62与阳极气体循环配管63和阳极排水配管65连接。气液分 离部62对阳极废气中所含的气体成分和水分进行分离，对于气体成分而言， 向阳极气体循环配管63进行引导，对于水分而言，向阳极排水配管65进行 引导。

阳极气体循环配管63被连接在与阳极气体配管51的氢气供给装置55 相比靠下游侧的位置处。在阳极气体循环配管63中设置有氢气循环用泵64， 通过该氢气循环用泵64，从而使在气液分离部62中被分离出的气体成分中 所包含的氢气向阳极气体配管51进行再循环。

阳极排水配管65为，用于将在气液分离部62中被分离出的水分向燃料 电池系统100的外部排出的配管。排水阀66被设置在阳极排水配管65中， 并根据来自控制部20的指令而进行开闭。控制部20在燃料电池系统100的 运转中，通常预先关闭排水阀66，而在预先设定的预定的排水正时、或阳极 废气中的惰性气体的排出正时，将排水阀66打开。

出口压力计测部67被设置在阳极废气配管61中。出口压力计测部67 在燃料电池10的阳极侧的排出用歧管的出口附近，对阳极废气的压力（燃料 电池10的阳极侧的背压）进行计测，并发送至控制部20。

制冷剂供给部70具备：制冷剂用配管71、散热器72、三通阀73、制冷 剂循环用泵75以及两个制冷剂温度计测部76a、76b。制冷剂用配管71为， 用于使制冷剂进行循环的配管，且由上游侧配管71a、下游侧配管71b以及 旁通配管71c构成，其中，所述制冷剂用于对燃料电池10进行冷却。

上游侧配管71a对被设置在燃料电池10上的制冷剂用的出口歧管（未图 示）、和散热器72的入口进行连接。下游侧配管71b对被设置在燃料电池10 上的制冷剂用的入口歧管（未图示）、和散热器72的出口进行连接。旁通配 管71c的一端经由三通阀73而与上游侧配管71a连接，而另一端与下游侧配 管71b连接。控制部20通过对三通阀73的开闭进行控制，从而对朝向旁通 配管71c的制冷剂的流入量进行调节，进而对朝向散热器72的制冷剂的流入 量进行控制。

散热器72被设置在制冷剂用配管71上，通过使在制冷剂用配管71中流 动的制冷剂和外部气体之间进行热交换，从而对制冷剂进行冷却。制冷剂循 环用泵75被设置在，下游侧配管71b中的、与旁通配管71c的连接位置相比 靠下游侧（燃料电池10的制冷剂入口侧）处，并根据控制部20的指令而进 行驱动。

两个制冷剂温度计测部76a、76b分别被设置在上游侧配管71a和下游侧 配管71b中，并将各自的计测值发送至控制部20。控制部20根据各个制冷 剂温度计测部76a、76b的各自的计测值的差而对燃料电池10的运转温度进 行检测。此外，控制部20根据所检测出的燃料电池10的运转温度，而对制 冷剂循环用泵75的转数进行控制，从而对燃料电池10的运转温度进行调节。

图2为，表示燃料电池系统100的电气结构的概要图。燃料电池系统100 具备：二次电池81、DC／DC转换器82以及DC／AC逆变器83。此外，燃料 电池系统100具备：电池电压计测部91、电流计测部92、阻抗计测部93以 及SOC（State of charge：充电状态）检测部94。

燃料电池10经由直流配线DCL而与DC／AC逆变器83连接，DC／AC逆 变器83与作为燃料电池车辆的驱动力源的电机200连接。二次电池81经由 DC／DC转换器82而与直流配线DCL连接。

二次电池81作为燃料电池10的辅助电源而发挥功能，例如可以由能够 进行充电和放电的锂离子电池构成。控制部20通过对DC／DC转换器82进行 控制，从而对燃料电池10的电流及电压、和二次电池81的充放电进行控制， 进而以可变的方式对直流配线DCL的电压电平进行调节。

在二次电池81上连接有SOC检测部94。SOC检测部94对二次电池81 的充电状态（SOC：State of Charge）进行检测，并发送至控制部20。控制 部20根据SOC检测部94的检测值而对二次电池81的充放电进行控制，以将 二次电池81的SOC收敛在预定的范围内。

DC／AC逆变器83将从燃料电池10和二次电池81所获得的直流电力向 交流电力进行转换，并供给至电机200。而且，当通过电机200而产生再生 电力时，DC／AC逆变器83将该再生电力转换为直流电力。被转换为直流电 力的再生电力经由DC／DC转换器82而被蓄电至二次电池81中。

电池电压计测部91与燃料电池10的各个发电体11相连接，并对各个发 电体11的电压（电池电压）进行计测。电池电压计测部91将该计测结果发 送至控制部20。控制部20根据电池电压计测部91的计测结果，来取得燃料 电池10所输出的电压。电流计测部92与直流配线DCL连接，且对燃料电池 10所输出的电流值进行计测，并发送至控制部20。

阻抗计测部93与燃料电池10连接，且通过向燃料电池10施加交流电流， 从而对燃料电池10整体的阻抗进行测量，并向控制部20发送。控制部20 能够根据阻抗计测部93的计测结果，来取得燃料电池10的各个发电体11 的电阻（电池内阻），并根据该电池内阻而对电解质膜的干燥状态进行检测。

此处，如前文所述，在本实施例的燃料电池系统100中，控制部20根据 通过含水量推断部21而周期性地取得的、燃料电池10的含水量的推断值， 而对燃料电池10的运转状态进行控制。具体而言，含水量推断部21以如下 方式对燃料电池10的含水量进行推断。

图3为，用于对由本实施例的含水量推断部21所实施的含水量的推断方 法的概要进行说明的说明图。在图3中，图示了燃料电池10的内部结构的模 式图。如前文所述，燃料电池10的各个发电体11具备在电解质膜1的两侧 设置了电极（阴极2、阳极3）的膜电极接合体5。此外，膜电极接合体5被 配置在阴极2侧的阴极分离器7和配置在阳极3侧的阳极分离器8夹持。

在两个分离器7、8上，在与阴极2或阳极3相接的一侧的面上分别设置 有用于反应气体的流道7p、8p。另外，也可以采用如下结构，即，流道7p、 8p通过被设置在两个分离器7、8的外表面上的槽等的凹凸而构成。具体而 言，可以采用如下方式，即，流道7p、8p以通过弯曲加工或冲压加工而使作 为分离器7、8的基材的板状部件产生凹凸的方式而形成。或者，也可以采用 如下方式，即，通过冲压加工、切削加工、蚀刻加工等，而在板状部件的表 面上形成凹部，从而形成流道7p、8p。此外，也可以采用如下方式，即，流 道7p、8p通过被配置在两个分离器7、8的表面的其他部件（例如，所谓的 膨胀合金或冲孔金属）而被构成。

此处，本说明书中的“燃料电池10的含水量”是指，包括在电解质膜1、 阴极2以及阳极3中所包含的液态水的量（即，浸渍于膜电极接合体5中的 液态水的量）、和存在于各个流道7p、8p中的液态水的量的量。燃料电池10 的含水量在燃料电池10的运转中，根据燃料电池10的发电反应中的生成水 的量、与反应气体一起被供给的水蒸汽的量、与废气一起被排出的水蒸汽的 量、以及从燃料电池10中被排出的液态水的量而发生变动。

因此，在本实施例的含水量推断部21中，通过以预定的周期T而取得预 定的期间Δt内的燃料电池10的含水量的变化量ΔC，从而逐次地输出燃料 电池10的含水量的推断值。预定的期间Δt内的燃料电池10的含水量的变 化量ΔC能够以如下的方式进行计算。

另外，关于燃料电池10中的水分（包含水蒸汽和液态水的双方）的流入 流出量，与阳极3侧相比阴极2侧明显较大。因此，在本实施例中，忽略燃 料电池10的阳极3侧的水分的流入流出量，而认为燃料电池10的含水量的 变化量ΔC与燃料电池10的阴极2侧的含水量的变化量ΔCc相等（ΔC＝Δ Cc）。

此处，以如下方式表示影响燃料电池10的含水量的变化量ΔC的变动的 值。

·燃料电池10的发电反应中的生成水的量（生成水量）…ΔCg

·与供给空气一起流入到阴极2的水蒸汽量（入口侧水蒸汽量）…ΔCvc_in

·与废气一起从阴极2被排出的水蒸汽量（出口侧水蒸汽量）…ΔCvc_out

·阴极2的出口侧水蒸汽量ΔCvc_out和入口侧水蒸汽量ΔCvc_in之间的差（阴 极水蒸汽收支）…ΔCvc

·从阴极2被排出的液态水量（液态水排出量）…ΔClc

此时，燃料电池10的含水量的变化量ΔC能够通过以下的式（1）来表 示。

ΔC＝ΔCg－ΔCvc－ΔClc  …（1）

本实施例的含水量推断部21根据上述的式（1），以预定的周期T而逐次 地求出燃料电池10的含水量的变化量ΔC，并将该变化量ΔC反映到在前次 的周期中所取得的含水量推断值上，从而取得当前的燃料电池10的含水量的 推断值。以下，对其具体的步骤进行说明。

图4为，表示本实施例中的含水量推断部21所执行的含水量推断处理的 处理步骤的流程图。含水量推断部21在燃料电池系统100启动的同时，开始 执行该处理。在步骤S10中，含水量推断部21读取运转结束时含水量，所述 运转结束时含水量为，在前次的燃料电池系统100的运转结束时，被存储于 非易失性存储部（未图示）中的含水量推断值。

在步骤S20中，含水量推断部21取得运转状态信息，所述运转状态信息 表示此次的周期中的预定的期间Δt之内的燃料电池10的运转状态。具体而 言，含水量推断部21取得燃料电池10的发电量、供给气体信息以及废气信 息，以作为运转状态信息。另外，以下，将供给气体信息和废气信息结合起 来，简称为“气体信息”。

在步骤S30中，含水量推断部21取得在前次的周期内所取得的含水量推 断值（前次值）。另外，当处于燃料电池系统100的运转开始后的初次的周期 时，含水量推断部21取得在步骤S10中所取得的运转结束时含水量，以作为 前次值。

在步骤S40中，取得预定的期间Δt内的液态水排出量ΔClc。具体而言， 首先，使用预先准备的映射图，根据在步骤S30中所取得的前次值、和当前 的燃料电池10中的供给空气的流量，来取得每单位时间的液态水排出量（以 下、也称为“排水速度”）dr。而且，通过对该排水速度dr和Δt进行乘法 运算，从而取得液态水排出量ΔClc（ΔClc＝dr×Δt）。此处，在步骤S40 中所使用的映射图为，以下进行说明的、根据通过本发明的发明人所实施的 实验而得到的关系来设定的图表。

图5为，通过本发明的发明人所实施的实验而获得的曲线图，且为将纵 轴设定为燃料电池10的含水量、将横轴设定为扫气时间，来表示由扫气而引 起的燃料电池10的含水量的时间变化的曲线图。本发明的发明人针对内部被 设为满水状态的燃料电池10，使非加湿的扫气气体经由燃料电池10的歧管 而以固定的流量流入，从而针对每个扫气气体的流量而对燃料电池10的含水 量的变化进行研究。

曲线图中的含水量C_max为燃料电池10的满水时的含水量，且为根据流道 7p、8p（图3）内的空间体积、以及膜电极接合体5的最大含水量等燃料电 池10的结构而决定的值。燃料电池10的含水量从满水时的含水量C_max起， 根据扫气时间，以描绘出向下凸出的平滑的曲线的方式而逐渐减少。

与扫气时间相对应的燃料电池10的含水量的变化的程度，在扫气气体为 任意的流量时，均为扫气时间越短则变化的程度越大，且随着扫气时间增长 而变为平缓，在到达某一含水量C_lim之后，含水量变为不再发生变化。此外， 扫气气体的流量越小，则与扫气时间相对应的燃料电池10的含水量的变化的 程度越平缓，含水量变为不发生变化的含水量的收敛值C_lim为，扫气气体的 流量越小则越大的值。

此实验中的扫气气体的扫气时间相当于在运转中的燃料电池10中反应 气体所流通的时间，燃料电池10的含水量的降低量相当于从运转中的燃料电 池10的液态水排出量。由此，关于预定的期间Δt内的燃料电池10的液态 水排出量，本发明的发明人得到了以下的见解。

（a）存在于燃料电池10中的含水量越多，则预定的期间Δt内的燃料电池 10的液态水排出量越多。

（b）反应气体的流量越大，则预定的期间Δt内的燃料电池10的液态水排 出量越多。即，反应气体的流量越大，则排水速度越大。

（c）关于燃料电池10的含水量，存在无法通过反应气体的流动而使之更大 程度地降低的临界值，反应气体的流量越大，则该临界值越小。以下，也将 该临界值称为“排出临界值”。

此外，本发明的发明人发现，根据图5的曲线图，在将燃料电池10的含 水量设为y，将在燃料电池10中流动有反应气体的时间设为x来表示时，能 够通过以下的式（2），而对反应气体的任意的流量q时的y与x之间的关系 进行规定。

y＝（C_lim-C_max）×b/（x-b）＋C_lim…（2）

C_max为前文所述的燃料电池10的满水时的含水量。

C_lim为前文所述的排出临界值，且为根据反应气体的流量q而决定的值。

b为对y的变化的程度进行规定的常数，且为根据反应气体的流量q而决 定的值。

图6为，将纵轴设定为y、将横轴设定为x来表示上述的式（2）的双曲 线曲线图的一个示例。此处，当燃料电池10的含水量为Ct时，即，y＝Ct 时的、该曲线图上的点的切线t的斜率表示了燃料电池10的含水量为Ct时 的排水速度。即，排水速度能够通过在上述的式（2）中，用x对y进行微分 而得到的下述的式（3）来表示。

y’＝（C_max－C_lim）×b／（x－b）2…（3）

因此，通过将前次的推断值代入到上述的式（2）的y中来求出x，并将 该x的值代入到上述的式（3），从而能够得到前次的推断值所表示的燃料电 池10的含水量时的排水速度dr。

如此，排水速度dr为，能够根据前次的推断值、和当前的燃料电池10 中的反应气体的流量而毫无疑义地求出的值。在步骤S40（图4）中，使用如 上所述的表示了排水速度dr、前次的推断值、以及当前的燃料电池10中的 反应气体的流量之间的关系的映射图（以下，也称为“排水速度映射图”）。

另外，排水速度dr能够被解释为如下的系数，即，根据前次的推断值、 和表示当前的燃料电池10中的反应气体的流量的值而发生变化的系数。即， 步骤S40能够被解释为如下的工序，即，取得根据前次的推断值、和表示当 前的燃料电池10中的反应气体的流量的值而发生变化的系数，并根据该系数 和取得推断值的周期T，来取得液态水排出量ΔClc的工序。

在步骤S50中，含水量推断部21使用在步骤S20中所取得的燃料电池状 态的运转信息，来取得生成水量ΔCg和阴极水蒸汽收支ΔCvc。具体而言， 能够根据以下的式（4）、（5），来取得生成水量ΔCg和阴极水蒸汽收支ΔCvc。

生成水量ΔCg＝（I×M_H20／F×2）×Δt  …（4）

阴极水蒸汽收支ΔCvc＝（Pcv_out×Qc_out／Pc_out×22.4）－（Pcv_in×Qc_in／Pc_in×22.4）…（5）

I：在此次的周期的预定的期间Δt中燃料电池10所输出的电流

M_H2O水的分子量

F：法拉第常数

Pcv_out：阴极废气中的水蒸汽分压

Qc_out：阴极废气的流量

Pc_out：阴极废气的压力

Pcv_in：供给空气中的水蒸汽分压

Qc_in：供给空气的流量

Pc_out：供给空气的压力

而且，在步骤S50中，根据上述的式（1），使用生成水量ΔCg、阴极水 蒸汽收支ΔCvc、以及在步骤S40中所得到的液态水排出量ΔClc，来求出阴 极侧的含水量的变化量ΔCc。而且，将该变化量ΔCc反映到前次值上，从而 求出此次的燃料电池10的含水量的推断值。

含水量推断部21以预定的周期T而反复执行步骤S20～S50的处理，直 至燃料电池10的运转结束为止（步骤S60）。另外，在燃料电池10的运转结 束时，将最终所取得的燃料电池10的含水量的推断值作为运转结束时含水量 而存储于非易失性存储部中（步骤S70）。

如上所述，在本实施例的燃料电池系统100中，含水量推断部21使用基 于实验结果的预定的关系来取得排水速度，所述排水速度根据燃料电池10 的含水量和反应气体的流量而发生变化。由此，含水量推断部21能够根据该 排水速度而以较高的精度取得燃料电池10的液态水排出量的推断值，从而能 够以较高的精度取得燃料电池10的含水量的推断值。因此，在本实施例的燃 料电池系统100中，能够以更高的精度对燃料电池10内部的水分状态进行检 测，从而能够适当地执行燃料电池10的内部的水分状态的控制。

B．第二实施例：

图7为，表示作为本发明的第二实施例的燃料电池系统100A的结构的概 要图。图7除如下内容之外与图1大致相同，所述内容为，在阳极气体供给 部50A中设置有供给气体信息检测部57以代替入口压力计测部56这一点、 和在阳极气体循环排出部60A中设置有废气信息检测部68以代替出口压力计 测部67这一点。另外，第二实施例的燃料电池系统100A的电气结构与第一 实施例的燃料电池系统100相同（图2）。

如上所述，在第一实施例的燃料电池系统100中，忽略燃料电池10的阳 极侧的水分的流入流出量，而对燃料电池10的含水量进行了推断（图3）。 与之相对，在该第二实施例的燃料电池系统100A中，还考虑到燃料电池10 的阳极侧的水分的流入流出量而对燃料电池10的含水量进行推断。具体而言 如下文所述。

图8为，用于对由第二实施例的含水量推断部21所实施的含水量的推断 方法的概要进行说明的说明图。图8除如下内容之外与图3大致相同，所述 内容为，追加了表示阳极3侧的水分的移动的箭头标记、和用于使阳极3侧 的水分的流入流出量反映出的含水量的推断的数学式等这一点。

在燃料电池10的各个发电体中，通过发电反应而在阴极2侧产生的生成 水的一部分经由电解质膜1而向阳极3侧进行移动。此外，在阳极3侧，水 分也以水蒸汽的形式流入／流出。而且，在阳极3侧，液态水也与废气一起 被排出到外部。

如此，在燃料电池10中，除阴极2侧的含水量的变化之外，在阳极3 侧其含水量也发生变化。因此，在第二实施例的燃料电池系统100A中，含水 量推断部21求出预定的期间Δt内的、对于阴极2侧和阳极3侧而言各自的 含水量的变化量ΔCc、ΔCa，从而取得阴极2侧和阳极3侧的含水量的推断 值Cc、Ca。

此处，在下文中，将在预定的期间Δt内从阴极2侧向阳极3侧移动了 的液态水的移动量称为“阳极移动液态水量ΔCt”。此时，阴极2侧的含水量 的变化量ΔCc通过以下的式（1A）来表示。

ΔCc＝ΔCg－ΔCvc－ΔClc－ΔCt  …（1A）

关于该式（1A）的右边，除被减去了阳极移动液态水量ΔCt这一点之外， 与在第一实施例中所说明的式（1）相同。

而且，在下文中，以如下的方式表示除阳极移动液态水量ΔCt之外的、 与阳极3侧的含水量相关的值。

·与氢气一起流入到阳极3的水蒸汽量（入口侧水蒸汽量）…ΔCva_in

·与废气一起从阳极3被排出的水蒸汽量（出口侧水蒸汽量）…ΔCva_out

·阳极3的出口侧水蒸汽量ΔCva_out和入口侧水蒸汽量ΔCva_in之间的差（阳极 水蒸汽收支）…ΔCva

·从阳极3被排出的液态水量（排出液态水量）…ΔCla

此时，燃料电池10的阳极3侧的含水量的变化量ΔCa能够通过以下的 式（1B）来表示。

ΔCa＝ΔCt－ΔCva－ΔCla  …（1B）

第二实施例的含水量推断部21根据上述的式（1A）、（1B），以预定的周 期T而逐次地求出两个含水量的变化量ΔCc、ΔCa。而且，将各个变化量Δ Cc、ΔCa反映到在前次的周期内所取得的阴极2侧和阳极3侧的各自的含水 量推断值上，从而取得当前的燃料电池10的含水量的推断值Cc、Ca。以下， 对其具体的步骤进行说明。

图9为，表示第二实施例中的含水量推断部21所执行的含水量推断处理 的处理步骤的流程图。图9除追加了步骤S35这一点之外，与图4大致相同。 在步骤S10中，与在第一实施例中所说明的内容相同地，含水量推断部21 取得被存储于非易失性存储部中的运转结束时含水量。另外，在该第二实施 例的运转结束时含水量中，包括阴极侧的运转结束时含水量和阳极侧的运转 结束时含水量。

在步骤S20中，含水量推断部21取得运转状态信息，所述运转状态信息 表示此次的周期中的预定的期间Δt之内的、燃料电池10的运转状态。具体 而言，含水量推断部21取得燃料电池10的发电量、和阴极侧和阳极侧各自 的气体信息，以作为运转状态信息。

在步骤S30中，含水量推断部21取得在前次的周期内所取得的阴极侧和 阳极侧各自的含水量推断值（前次值）。另外，当处于燃料电池系统100A的 运转开始后的初次的周期时，含水量推断部21将在步骤S10中所取得的运转 结束时含水量作为前次值而取得。

在步骤S35中，含水量推断部21根据电解质膜中的水分状态来取得阳极 移动液态水量ΔCt。此处，阳极移动液态水量ΔCt根据水的扩散系数而发生 变动。此外，燃料电池10的膜电极接合体5中的水的扩散系数根据在电解质 膜中所包含的水分量而发生变动。

图10为，通过本发明的发明人的实验而得到的、表示水的扩散系数和电 解质膜的含水率之间的关系的曲线图。此处，“电解质膜的含水率”为，能够 通过以下的式（6）而求出的值。

电解质膜的含水率Wr＝（Mm_wet／Mm_dry－1）×100…（6）

Mm_dry…干燥状态下的电解质膜的重量

Mm_wet…置于湿润状态后的电解质膜的重量

电解质膜的含水率为，表示在电解质膜中所含的水分量的值。水的扩散 系数随着电解质膜的含水率而增大至最大值Dm，并在达到最大值Dm之后缓 慢地降低，从而描绘出向上凸起的曲线。如此，根据在电解质膜中所含的水 分量，从而与阳极移动液态水量ΔCt具有相关关系的水的扩散系数发生变 化。因此，阳极移动液态水量ΔCt能够根据在电解质膜中所含的水分量而取 得。

此处，将通过以下的式（7）而表示的值（以下，称为“水收支”）定义 为，表示在燃料电池10的电解质膜中所包含的水分量的指标。

水收支Wb＝ΔCg－ΔCvc－ΔCva  …（7）

该水收支Wb为如下的值，即，在相当于燃料电池10中所生成的生成水 量的水分通过反应气体的流动而以水蒸汽的形式被带走时，成为“0”的值。 水收支Wb在其值为负时，表示电解质膜处于干燥倾向，在其值为正时，表示 电解质膜处于湿润倾向。

图11为，通过本发明的发明人的实验而得到的、表示水收支和阳极排水 比例之间的关系的曲线图。此处，“阳极排水比例”是指，表示在生成水量Δ Cg中阳极移动液态水量ΔCt所占的比例（下述的式（8））。

阳极排水比例ADR＝ΔCt／ΔCg  …（8）

本发明的发明人设定为，在发电中的燃料电池10中，从阴极向阳极进行 移动的液态水量的全部以液态水或水蒸汽的形式从阳极被排出，针对每个水 收支而对来自阳极的水分的排出总量进行计测，从而对阳极排水比例进行计 测。通过该实验，作为阳极排水比例和水收支之间的关系，得到了该曲线图 以水收支为零的点作为对象点而成为点对称的形状的关系。

如图11的曲线图所示，在使水收支向负值侧降低时，在水收支为零的附 近而言阳极排水比例显著降低之后，其变化的斜率变得平缓。另一方面，在 使水收支向正值侧增加时，在水收支为零的附近而言阳极排水比例显著增大 之后，其变化的斜率变得平缓。由于水收支和阳极排水比例相互具有毫无疑 义的关系，因此通过预先取得该关系，从而能够根据水收支来取得阳极排水 比例。

第二实施例的含水量推断部21将在图11的曲线图中所图示的关系作为 映射图而预先存储。在步骤S35（图9）中，含水量推断部21使用该映射图， 相对于根据生成水量ΔCg、阴极水蒸汽收支ΔCvc、以及阳极水蒸汽收支ΔCva 而得到的水收支Wb，来取得阳极排水比例ADR。而且，根据上述的式（8）， 使用阳极排水比例ADR和生成水量ΔCg，来取得阳极移动液态水量ΔCt（Δ Ct＝ADR×ΔCg）。

在步骤S40中，含水量推断部21取得阴极侧和阳极侧各自的液态水排出 量ΔClc、ΔCla。此处，关于用图5进行了说明的扫气时间和燃料电池的含 水量之间的关系，通过相对于置于满水的燃料电池，执行仅阴极侧的扫气或 仅阳极侧的扫气，从而能够得到关于阴极侧的关系和关于阳极侧的关系这两 个关系。第二实施例的含水量推断部21预先存储了基于上述两个关系的、关 于阴极侧和阳极侧各自的排水速度映射图。在步骤S40中，使用上述两个种 类的排水速度映射图，而取得阴极侧和阳极侧各自的排水速度，并根据这些 排水速度，来取得液态水排出量ΔClc、ΔCla。

在步骤S50中，根据上述的式（1A）、（1B），来取得阴极侧的含水量的变 化量ΔCc和阳极侧的含水量的变化量ΔCa。而且，将各个含水量的变化量Δ Cc、ΔCa反映到前次值上，从而求出此次的阴极侧和阳极侧的含水量的推断 值Cc、Ca。

另外，阳极水蒸汽收支ΔCva能够通过与上述的式（5）同样的下述式（5a） 而求出。

阳极水蒸汽收支ΔCva＝（Pav_out×Qa_out／Pa_out×22.4）－（Pav_in×Qa_in／ Pa_in×22.4）…（5a）

Pav_out：阳极废气中的水蒸汽分压

Qa_out：阳极废气的流量

Pa_out：阳极废气的压力

Pav_in：供给氢气中的水蒸汽分压

Qa_in：供给氢气的流量

Pa_out：供给氢气的压力

含水量推断部21以预定的周期T而反复执行步骤S20～S50的处理,直至 燃料电池10的运转结束（步骤S60）。另外，在燃料电池10的运转结束时， 将最终取得的两个含水量的推断值Cc、Ca作为运转结束时含水量而存储到非 易失性存储部中（步骤S70）。

另外，在第二实施例的燃料电池系统100A中，取得了阴极侧和阳极侧各 自的含水量的推断值Cc、Ca。也可以采用如下方式，即，控制部20仅使用 阴极侧的含水量的推断值Cc，来实施燃料电池10的运转控制。在这种情况 下，由于阴极侧的含水量的推断值Cc成为了反映出向阳极侧移动了的水分量 的、精度更高的值，因此与第一实施例相比，能够更恰当地对燃料电池10 内部的水分状态进行管理。

此外，也可以采用如下方式，即，控制部20使用阴极侧和阳极侧的含水 量的推断值Cc、Ca，而对阳极侧和阴极侧各自的水分状态进行控制。例如， 可以采用如下方式，即，控制部20在执行燃料电池10内部的扫气处理时， 根据阴极侧和阳极侧的含水量的推断值Cc、Ca，而对阴极侧和阳极侧各自的 扫气气体的流量进行设定并执行扫气处理。

如上所述，在第二实施例的燃料电池系统100A中，含水量推断部21取 得从阴极向阳极进行了移动的水分量，并且关于阳极侧，也取得其含水量的 推断值Ca。因此，与第一实施例的燃料电池系统100相比，能够以更高的精 度对燃料电池10的内部的水分状态进行检测，从而能够更恰当地对燃料电池 10的内部的水分状态进行管理。

B1．第二实施例的其他结构例：

在上述的第二实施例中，作为表示在电解质膜中所包含的水分量的指标， 使用了水收支。但是，作为表示在电解质膜中所包含的水分量的指标，也可 以使用与在电解质膜中所包含的水分量具有相关关系的其他的值，来代替水 收支。

图12为,通过本发明的发明人的实验而得到的、表示电池内阻和阳极排 水比例之间的关系的曲线图。本发明的发明人通过根据交流阻抗法而对电池 内阻进行计测，并对相对于电池内阻的阳极排水比例进行计测，从而得到了 该曲线图。如此，电池内阻和阳极排水比例相互具有毫无疑义的关系。也可 以采用如下方式，即，含水量推断部21预先存储了如图12所示的表示电池 内阻和阳极排水比例之间的关系的映射图，并使用该关系，相对于根据阻抗 计测部93的计测值而取得的电池内阻Rc，来取得阳极排水比例ADR。

C．第三实施例：

图13为，表示在作为本发明的第三实施例的燃料电池系统中，含水量推 断部21所执行的含水量推断处理的处理步骤的流程图。图13除追加了步骤 S25、S45这一点之外，与图9大致相同。另外，第三实施例的燃料电池系统 的结构与第二实施例的燃料电池系统100A相同（图2、图7）。

此处，本发明的发明人发现了如下情况，即，在对于运转中的燃料电池 10的反应气体的供给流量，例如在被暂时停止之后再次恢复等反复进行了急 剧降低和增大时，之后从燃料电池10中被排出的液态水量将增大。因此，第 三实施例的含水量推断部21在根据运转状态信息而检测出反应气体的供给 被暂时停止时，为了取得含水量的推断值而对所求出的液态水排出量ΔClc、 ΔCla进行补正。

图14（A）、（B）为，通过本申请发明的发明人的实验而得到的、表示随 着反应气体的供给流量的急剧变动而引起的液态水的排出量的变化的说明 图。图14（A）为，表示在该实验中，实施了对于燃料电池的反应气体的供 给（开启）／停止（关闭）的正时的时序图。

本发明的发明人以图14（A）所示的周期间隔（3秒、5秒、10秒、20 秒、30秒、40秒）而反复实施如下处理，即，对于燃料电池，在使固定流量 的反应气体的供给持续预定的期间（约20秒）之后使之停止的处理。另外， 在图14（A）中，持续预定的期间的反应气体的供给的各个步骤P0～P6被表 示为向上凸起的脉冲。

图14（B）为，表示持续预定的期间的反应气体的供给的每个步骤P0～ P6中的、燃料电池中的压力的时间变化的曲线图。压力损失在任意一个步骤 P0～P6中，都在暂时增大之后缓慢降低。此外，在初次的步骤P0之后的步 骤P1～P4中，压力损失的最大值依次增大，在步骤P5、P6中，压力损失的 变化大致收敛至固定的变化。

该各个步骤P0～P6中的燃料电池的压力损失的变化与从燃料电池中被 排出的液态水量具有相关关系。具体而言，压力损失的最大值越大的步骤， 则从燃料电池中被排出的液态水量越多。更具体而言，在初次的步骤P0时被 排出的液态水量最多，在之后的步骤P1～P4中，每个步骤所排出的液态水量 增多，在步骤P5、P6中，与步骤P4大致相同程度的液态水量被排出。

认为在步骤P1～P4中液态水的排出量依次增多的原因在于，由于各个步 骤P1～P4之前的反应气体的供给停止时间依次增长，因此从膜电极接合体向 气体流道移动的液态水的量增多。而且，认为在步骤P4～P6中液态水的排出 量成为大致相同的程度的原因在于，向气体流道的液态水的移动在达到某一 预定的量时停止。

如此，当反应气体的流量暂时降低时，将产生向气体流道的液态水的移 动，从而在反应气体的流量恢复时燃料电池的液态水的排出量将增大。而且， 该液态水的排出量增大的程度，在达到某一排出量之前，根据反应气体的流 量降低的期间的长度而增大。

第三实施例的含水量推断部21在步骤S20（图13）中，取得燃料电池 10的发电量和阴极侧以及阳极侧的气体信息，以作为运转状态信息。而且， 在步骤S25中，当根据供给气体信息中与供给空气或氢气的流量相关的信息 而检测出供给空气或氢气的暂时的供给停止时，取得该供给停止时间。

在步骤S30～S40中，含水量推断部21执行与在上述第二实施例中所说 明的处理相同的处理。含水量推断部21在于步骤S40中取得液态水排出量Δ Clc、ΔCla之后，在步骤S45中，对液态水排出量ΔClc、ΔCla进行补正。 具体而言，含水量推断部21首先根据预定的映射图，来取得用于对液态水排 出量ΔClc、ΔCla进行补正的补正系数。

图15为，表示本发明的发明人根据实验而设定的、用于取得液态水排出 量ΔClc、ΔCla的补正系数的映射图的一个示例的说明图。如在图14中所 说明的那样，本发明的发明人以对将反应气体的供给暂时停止的时间（气体 供给停止时间）进行改变的方式而实施如下运转，即，反复进行某固定流量 q下的针对燃料电池的反应气体的供给、和该供给的暂时停止。而且，在每 个气体供给停止时间内，对之后的反应气体的供给重新开始时的、每单位时 间内从燃料电池被排出的液态水的排出量Ea进行了计测。

此外，本发明的发明人在将反应气体不暂时停止的条件下以固定的流量 q持续供给，并将与上述的计测值Eb的计测周期相对应的周期内的每单位时 间内的液态水的排出量作为基准排出量Eb而获得。使用每个气体供给停止时 间内的各个计测值Ea、和与之相对应的基准排出量Eb，而将每个气体供给停 止时间内的补正系数γ作为γ＝Eb／Ea（γ≥1）来获得。由此，能够得到如 下关系，即，如图5的曲线图所示的那样，随着气体供给停止时间增大，补 正系数γ以描绘出向上凸起的曲线的方式逐渐增大，并收敛至最大值γ_max。

第三实施例的含水量推断部21针对供给空气和氢气各自的供给流量中 的每一个，而预先存储了设定有如图15所示的关系的映射。在步骤S45中， 读取与当前的供给空气或氢气的流量相对应的映射，从而取得相对于在步骤 S25中所检测出的供给停止时间t s的补正系数γ。而且，将在步骤S40中所 得到的液态水排出量ΔClc、ΔCla乘以所取得的补正系数γ，从而对液态水 排出量ΔClc、ΔCla进行补正。

如上所述，在第三实施例的燃料电池系统中，当检测出反应气体的供给 被暂时停止时，使用通过与该停止时间相对应的补正系数γ而被补正后的液 态水排出量ΔClc、ΔCla，来计算出含水量的推断值Cc、Ca。因此，能够以 更高的精度，对燃料电池10的内部的水分状态进行检测。

D．第四实施例：

图16为，表示在作为本发明的第四实施例的燃料电池系统中，含水量推 断部21所执行的含水量推断处理的处理步骤的流程图。图16除如下内容之 外与图13大致相同，所述内容为，追加了步骤S15、S21这一点、和设置有 步骤S71来代替步骤S70这一点。另外，第四实施例的燃料电池系统的结构 与第三实施例的燃料电池系统相同（图2、图7）。

第四实施例的含水量推断部21在于步骤S10中读取了运转结束时含水量 之后，执行对在步骤S40中所使用的排水速度映射图进行补正的补正处理（步 骤S15）。此处，如在第二实施例中所说明的那样，含水量推断部21具备阴 极用和阳极用的两个种类的排水速度映射图。但是，在步骤S15的补正处理 中，仅将阴极用的排水速度映射图作为补正的对象。另外，关于步骤S15的 补正处理的内容在后文叙述。

在步骤S21中，含水量推断部21在每个周期内，对在步骤S20中所取得 的运转状态信息所包含的供给气体信息中的供给空气的流量的信息进行存 储。在步骤S71中，含水量推断部21根据在步骤S25中所存储的供给空气的 流量的信息，而对燃料电池10的运转中的供给空气的流量的时间平均（平均 气体流量）进行计算。而且，将该平均气体流量与运转结束时含水量一起存 储于非易失性存储部中。含水量推断部21在之后的燃料电池系统的启动时所 执行的步骤15的补正处理中，读取该平均气体流量，并应用于补正处理。

图17为，表示在步骤S15中所执行的排水速度映射图的补正处理的处理 步骤的流程图。在步骤S110中，含水量推断部21根据由制冷剂温度计测部 76a、76b所检测出的燃料电池10的当前的温度，而对燃料电池10是否开始 了于冰点下的启动进行判断。

当燃料电池10的温度为高于冰点的温度时，含水量推断部21结束该补 正处理，并返回至含水量推断处理（图16），且执行步骤S10之后的处理。 另一方面，当燃料电池10的温度为冰点下时，含水量推断部21对在燃料电 池10的启动时所产生的暂时性的电流增大中的、电流的最大值（以下，称为 “启动时峰值电流”）进行检测（步骤S120）。此外，含水量推断部21对检 测出启动时峰值电流时的燃料电池10的运转温度进行检测。

图18为，表示燃料电池于冰点下启动时的电流的时间变化的一个示例的 曲线图。在燃料电池中，当在于冰点下的启动时将电压控制为预定的固定值 时，能够观察到如下的电流变化，即，电流从刚刚启动之后起以大致固定的 斜率增大至最大值Ip（时刻t₀～时刻t₁），之后降低。产生这种电流的暂时 性增大的原因在于，如以下所说明的那样，因于冰点下启动时的燃料电池的 I－V特性的变化而引起的。

图19（A）、（B）为，用于对燃料电池于冰点下启动时的I－V特性的变 化进行说明的说明图。图19（A）的曲线图图示了燃料电池的含水量相同而 温度不同时的I－V特性的变化。在图19（A）的曲线图中，燃料电池的温度 越高，则I－V特性越向发电効率提高的方向变化。这是由于，燃料电池的温 度越高，则电解质膜以及催化剂层中的质子的移动电阻越降低。

另一方面，图19（B）图示了燃料电池的温度相同而含水量不同时的I －V特性的变化。在图19（B）的曲线图中，燃料电池的含水量越少，则I－ V特性越向发电效率提高的方向变化。这是由于，燃料电池的含水量越少， 则催化剂层中的反应气体的扩散电阻越小。

在冰点下启动时，当将燃料电池的电压控制为固定时，在刚刚启动之后， 由于伴随于燃料电池的运转温度的上升而引起的I－V特性的变化，因而电流 将增加（图19（A））。但是，当电流增大时，在燃料电池中生成水量将增加， 从而其含水量将增大。因此，在某时间点，由于伴随于燃料电池的含水量的 增大而引起的I－V特性的变化，因而电流开始降低（图19（B））。

即，于冰点下启动时的电流的最大值、即启动时峰值电流为，根据燃料 电池的温度和燃料电池的含水量而决定的值。因此，如果预先取得启动时峰 值电流、燃料电池的温度、以及燃料电池的含水量之间的关系，则能够在燃 料电池于冰点下启动时，通过对燃料电池的温度和启动时峰值电流进行计测， 从而根据该关系，来求出燃料电池的含水量。

在步骤S130（图17）中，含水量推断部21根据在步骤S120中所取得的 启动时峰值电流、和燃料电池10的运转温度，使用设定有前文所述的关系的 预定的映射图，从而取得当前的燃料电池10的含水量。另外，此时所取得的 含水量在之后的处理中，被用作用于补正的基准值。以下，将该含水量称为 “基准含水量”。

图20为，将横轴设定为启动时峰值电流、将纵轴设定为基准含水量，来 表示用于在步骤S130中取得基准含水量所使用的映射图的一个示例的曲线 图。本发明的发明人通过针对每个燃料电池的运转温度和含水量而对启动时 峰值电流进行计测，从而得到该映射图。

在该映射图中，针对燃料电池的每个运转温度而设定了如下的关系，即， 启动时峰值电流越低，则基准含水量越以指数函数的方式而增大。此外，在 该映射图中，设定有如下的关系，即，即使为相同的启动时峰值电流，但燃 料电池的运转温度越低，则得到越低的基准含水量。

另外，在图20中，仅图示了运转温度T1、T2、T3（T1＞T2＞T3）时的 曲线图，而省略了其他的运转温度下的曲线图。此外，在图20中，用虚线箭 头标记模式化地图示了如下内容，即，根据该关系，当燃料电池10的运转温 度为T1，启动时峰值电流为Ip时，作为基准含水量而能够取得Cs。

在步骤S135（图17）中，含水量推断部21将基准含水量Cs、和在图16 的步骤S10中取得的阴极侧的运转结束时含水量Cp之间的差，乘以系数β（0 ＜β＜1），从而得到基准补正量dC（下述式（9））。

基准补正量dC＝β×（Cs－Cp）…（9）

关于系数β的功能在后文叙述。

在步骤S140中，含水量推断部21读取在步骤S71中被存储于非易失性 存储部中的平均气体流量q_avg。在步骤S145中，利用平均气体流量q_avg和基 准补正量dC，根据以下所说明的映射图而取得用于对液态水排水速度映射图 进行补正的补正系数α。

图21（A）为，表示为了取得补正系数α而使用的映射图（以下，称为 “补正值取得用映射图”）的一个示例的曲线图。如利用图5、图6所进行的 说明那样，在基于排水速度映射图的关系中，针对每个反应气体的流量，而 存在无法通过反应气体的流动而降低含水量的排出临界值C_lim。在补正值取得 用映射图中，设定有基于该关系的、供给空气的流量q和排出临界值C_lim之 间的对应关系。具体而言，在补正值取得用映射图中，设定有如下关系，即， 供给空气的流量q越小，则排出临界值C_lim越以描绘出向下凸起的方式而降 低。

含水量推断部21根据补正值取得用映射图，来取得相对于在步骤S140 中所取得的平均气体流量q_avg的排出临界值C_{lim_avg}。而且，将该相对于平均气 体流量q_avg的排出临界值C_{lim_avg}代入到下述的式（10）中，从而取得补正系数 α。

α＝（C_{lim_avg}＋dC）／C_{lim_avg}…（10）

在步骤S150（图17）中，含水量推断部21将该补正系数α乘以补正值 取得用映射图的全部的排出临界值C_lim。由此，对补正值取得用映射图中所表 现出的、反应气体流量q和排出临界值C_lim之间的对应关系进行了补正。另 外，在图21（A）中，通过用实线对表示补正前的对应关系的曲线图进行图 示，用虚线对表示补正后的对应关系的曲线图进行图示，从而模式化地图示 了补正值取得用映射图被补正的情况。

在步骤S150中，还对排水速度映射图的排出临界值C_lim进行补正。具体 而言，可以采用如下方式，即，将针对每个反应气体的流量而被规定的上述 式（3）中的C_lim乘以补正系数α。

图21（B）为，用于对伴随于补正系数α对排出临界值C_lim的补正而进行 的排水速度映射图的补正进行说明的说明图。在图21（B）中，关于与图6 同样的、表示式（2）的双曲线曲线图，以实线图示了补正前的状态，以虚线 图示了补正后的状态。当对排出临界值C_lim进行补正时，表示式（2）的双曲 线的变化的程度发生变化，从而在排水速度映射图中所表示的关系（上述式 （3））也发生变化。即，在该补正处理中设定为，在运转结束后的燃料电池 10中，存在相当于以前次的燃料电池10的运转时的平均气体流量进行扫气 时的、排出限界量C_{lim_avg}的含水量，并以该含水量作为基准，而对排水速度 映射图进行补正。

图22为，表示用于对排水速度映射图的补正处理的效果进行验证的模拟 实验结果的一个示例的说明图，且为用于对上述的式（9）中的系数β的功能 进行说明的说明图。本发明的发明人为了对上述的排水速度映射图的补正处 理的效果进行验证，而实施了如下的模拟实验，即，在作为基准含水量而依 次输入偏差较大的值的同时，反复执行含水量推断处理。

在图22的上层中，图示了将纵轴设定为基准含水量的输入值，将横轴设 定为含水量推断处理的执行次数的、表示输入值的偏差（分布）的曲线图。 在图22的下层中，以与上半段的曲线图相对应的方式，图示了将横轴设定为 含水量推断处理的执行次数，将纵轴设定为含水量的推断值的、表示含水量 推断处理的执行结果的变化的曲线图。

此处，作为基准含水量而得到的燃料电池10的含水量的计测值，实际上 由于误差等的影响，而存在作为具有偏差的值而被取得的可能性。因此，在 上述的补正处理中，如果将基准含水量与运转结束时含水量之间的差就此作 为补正量，则该偏差的影响将被反映到补正上，反而会成为燃料电池10的含 水量的推断值精度降低的原因。

因此，在第四实施例的含水量推断部21中，在上述的式（9）中，使用 系数β，以使基准补正量dC的值小于运转结束时含水量Cp和基准含水量Cs 之间的差。由此，通过重复进行补正处理，从而对补正的程度进行调节，以 使得补正的精度逐渐增高。

因此，当在基准含水量和运转结束时含水量之间产生了显著的差时，如 图22的下层所示，作为含水量推断处理的执行结果，在经过了初期阶段中补 正的精度逐渐增高的收敛期间ct之后，能够得到稳定的值。如此，上述的式 （9）的系数β具有对基准含水量的偏差的影响进行缓冲的功能。

如上所述，在第四实施例的含水量推断部21中，将通过基于排水速度的 含水量的推断方法以外的方法而取得的燃料电池10的含水量作为基准值，来 对用于取得排水速度的映射图进行补正。因此，进一步提高了基于排水速度 的含水量的推断方法的推断精度。

E．第五实施例：

图23为，表示在作为本发明的第五实施例的燃料电池系统中，含水量推 断部21所执行的排水速度映射图的补正处理的处理步骤的流程图。图23除 如下内容之外与图17大致相同，所述内容为，设置有步骤S121来代替步骤 S120这一点。另外，第五实施例的燃料电池系统的结构与第四实施例的燃料 电池系统相同（图2、图7）。此外，第四实施例中的含水量推断处理的处理 步骤与在第三实施例中所说明的处理步骤相同（图16）。

此处，冰点下启动时的燃料电池10的含水量越多，则燃料电池10的运 转温度的上升越缓慢。因此，燃料电池10的运转温度变为高于冰点之前的时 间（以下，称为“冰点突破时间”）是由燃料电池10的启动时的运转温度、 和燃料电池10的含水量而决定的。

在第五实施例中，含水量推断部21在步骤S121中，对燃料电池10的启 动时的运转温度、和冰点突破时间进行检测。而且，在步骤S130中，含水量 推断部21利用预先准备的映射图，来取得基准含水量，所述映射图表示了燃 料电池10的启动时的运转温度、冰点突破时间、以及燃料电池10的含水量 之间的关系。

图24为，将横轴设定为冰点突破时间、将纵轴设定为基准含水量，来表 示为了在步骤S130中取得基准含水量而使用的映射图的一个示例的曲线图。 在该映射图中，针对每个燃料电池的启动时的运转温度而设定了如下的关系， 即，冰点突破时间越长，则基准含水量越以描绘出向下凸起的曲线的方式而 增大。此外，在该映射图中，还设定了如下的关系，即，即使为相同的冰点 下突破时间，但燃料电池的启动时的运转温度越低，则得到越低的基准含水 量。

另外，在图24中，仅图示了燃料电池10的启动时的运转温度为T1、T2、 T3（T1＞T2＞T3）时的曲线图，而省略了关于其他的运转温度的曲线图。此 外，在图24中，以虚线箭头标记模式化地图示了如下情况，即，在燃料电池 10的运转温度为T1，冰点突破时间为t_ofp时，作为基准含水量而能够取得Cs。

在步骤S130中，含水量推断部21利用该映射图来取得基准含水量。而 且，在步骤S135～S150中，与在第四实施例中所说明的内容同样地，通过对 限界排出量C_lim进行补正从而执行排水速度映射图的补正。如上所述，即使 为第五实施例的结构，也与第四实施例同样地，能够提高基于排水速度的含 水量的推断方法的推断精度。

F．第六实施例：

图25为，表示在作为本发明的第六实施例的燃料电池系统中，含水量推 断部21所执行的含水量推断处理的处理步骤的流程图。图25除追加了步骤 S55这一点之外与图16大致相同。另外，第六实施例的燃料电池系统的结构 与第五实施例的燃料电池系统相同（图2、图7）。

在上述第四实施例和第五实施例中，含水量推断部21在冰点下启动时执 行了排水速度映射图的补正处理（步骤S15）。与之相对，第六实施例的含水 量推断部21在燃料电池10的运转中也执行排水速度映射图的补正处理。具 体而言，第六实施例的含水量推断部21在于步骤S50中取得燃料电池10的 含水量的推断值Cc、Ca之后，执行以阴极用的排水速度映射图为对象的排水 速度映射图的补正处理（步骤S55）。

图26为，表示步骤S55的排水速度映射图的补正处理（以下，也称为“运 转中映射图补正处理”）的处理步骤的流程图。在步骤S210中，含水量推断 部21取得阻抗计测部93（图2）的计测结果。在步骤S220中，对是否能够 实施基于该阻抗的计测值Zm的、燃料电池10的含水量的计测进行判断。

图27为，表示燃料电池的阻抗和燃料电池的含水量之间的关系的曲线 图。如该曲线图所表示的那样，燃料电池的含水量越多，则燃料电池的阻抗 越以指数函数的方式而减少。因此，当燃料电池的含水量显著较多时，则阻 抗的变动量将显著减小。因此，当燃料电池的内部处于比较湿润的状态时， 基于燃料电池的阻抗的含水量的计测将变得较为困难。

在步骤S220中，含水量推断部21对预先设定的阻抗的阈值Zth、和在 步骤S10中所取得的阻抗的计测值Zm进行比较。而且，当阻抗的计测值Zm 为阈值Zth以上时，判断为能够实施基于阻抗的计测值Zm的、燃料电池10 的含水量的计测。另一方面，当阻抗的计测值Zm小于阈值Zth时，判断为难 以实施基于阻抗的计测值Zm的、燃料电池10的含水量的计测，并结束补正 处理，返回至含水量推断处理（图25）。

此处，含水量推断部21预先存储了设定有如图27所示的关系的映射图。 在步骤S230中，含水量推断部21利用该映射图，来取得相对于阻抗的计测 值Zm的、燃料电池10的当前的含水量C_Z，以作为成为补正的基准的基准含 水量。

在步骤S240中，取得含水量C_Z、和在含水量推断处理（图25）的步骤 S50中所取得的此次的推断值Cc之间的差，并将该差乘以系数β，从而取得 基准补正量dC（下述的式（11））。另外，系数β与在第四实施例中所说明的 式（9）的系数β相同。

基准补正量dC＝β×（C_Z－Cc）…（11）

在步骤S250中，利用基准补正量dC和当前的供给气体的供给流量，并 利用与在第四实施例中所说明的补正处理（图17）的步骤145中所说明的同 样的映射图（图21（A）），来取得补正系数α。而且，在步骤S260中，与在 第四实施例中所说明的补正处理的步骤150的处理同样地，对补正值取得用 映射图和排水速度映射图进行补正。

如上所述，根据第六实施例的含水量推断部21，由于能够在燃料电池10 的运转中，对排水速度映射图进行补正，因此能够以更高的精度而对燃料电 池10的含水量进行推断。

G．第七实施例：

图28为，表示在作为本发明的第七实施例的燃料电池系统中，含水量推 断部21所执行的含水量推断处理的处理步骤的流程图。图28除追加了步骤 S32这一点之外与图16大致相同。另外，第七实施例的燃料电池系统的结构 与第四实施例的燃料电池系统相同（图2、图7）。

第七实施例的含水量推断部21在于步骤S30中取得了前次值之后，在检 测出该前次值的修正的必要性时，执行该修正（步骤S32）。另外，在步骤S32 中成为对象的前次值为，阴极侧和阳极侧双方的含水量的推断值的前次值。 具体而言，步骤S35的处理的具体处理内容如下所述。

图29为，表示在步骤32中含水量推断部21所执行的前次值的修正处理 的处理步骤的流程图。在步骤S310中，含水量推断部21根据阻抗计测部93 （图2）的计测结果，来取得各个发电体11的电池内阻，从而根据该电池内 阻，而对燃料电池10的电解质膜的干燥状态进行检测。

图30为，表示电池内阻和燃料电池的含水量之间的关系的曲线图的一个 示例。如该曲线图所示，燃料电池的含水量越少，则电池内阻越以指数函数 的方式而增大。而且，在燃料电池的电解质膜越干燥从而燃料电池的含水量 越减少的状态时，电池内阻将显著增大。

在步骤S310（图29）中，含水量推断部21将预先设定的电池内阻的阈 值Rc_th作为基准，当电池内阻的计测值大于阈值Rc_th时，判断为燃料电池10 的电解质膜处于干燥状态，并执行步骤S320的处理。另一方面，当电池内阻 的计测值在阈值Rc_th以下时，设定为电解质膜并非干燥状态，并返回至含水 量推断处理（图28），重新开始步骤S35之后的处理。

在步骤S320中，将阴极侧和阳极侧各自的前次值与预定的阈值C₀进行 比较并判断是否为容许范围内的值。作为预定的阈值C₀，例如可以使用根据 如图30所示的电池内阻和燃料电池的含水量之间的关系，相对于电池内阻的 阈值Rc_th而求出的含水量。另外，作为前次值的容许范围，例如也可以设定 为相对于阈值C₀在±10％程度的范围。

当在步骤S320中，判断为阴极侧和阳极侧的前次值中的任意一方也从容 许范围偏离时，在步骤S330中，将该从容许范围偏离的一方的前次值设定为 预定的初始值。作为预定的初始值，例如也可以为与在步骤S320中所使用的 预定的阈值C₀相同的值。而且，含水量推断部21使用该修正后的前次值， 而重新开始含水量推断处理（图28）的步骤S35之后的处理。另一方面，当 阴极侧和阳极侧的前次值都在容许范围内时，在不对前次值进行修正的条件 下，重新开始含水量推断处理的步骤S35之后的处理。

图31为，表示步骤S32的前次值的修正处理被执行时的、阴极侧的含水 量的推断值Cc的时间变化的一个示例的曲线图。另外，为了方便，省略关于 阳极侧的含水量的推断值Ca的说明。在该曲线图中，在时刻td，执行步骤 S32的前次值的修正处理，含水量的推断值Cc被变更为预定的初始值C₀，从 而含水量的推断值Cc的时间变化的轨迹成为不连续。

如上所述，第七实施例的含水量推断部21在燃料电池10的电解质膜处 于干燥状态时，以所预先取得的、当时的燃料电池10的含水量作为基准，来 对前次值进行修正。因此，能够避免在含水量的推断值发生错误的条件下继 续进行推断处理，而导致误差以累积的方式扩大的情况，进而能够提高燃料 电池10的含水量的推断精度。

H．改变例：

另外，该发明并不限定于上述的实施例以及实施方式，在不脱离其主旨 的范围内可以在各种方式中实施，例如可以进行如下的改变。

H1．改变例1：

在上述实施例中，含水量推断部21利用排水速度映射图，来取得燃料电 池10的预定的期间内的液态水排出量，并利用与液态水排出量、生成水量、 阴极水蒸汽收支、阳极水蒸汽收支、以及阳极移动液态水量等的燃料电池10 的运转状态相对应的值，而取得燃料电池10的含水量的推断值。但是，也可 以采用如下方式，即，含水量推断部21在取得燃料电池10的含水量的推断 值时，不利用生成水量、阴极水蒸汽收支、阳极水蒸汽收支、阳极移动液态 水量等的值。含水量推断部21只需至少利用通过在上述实施例中所说明的方 法而取得的液态水排出量来取得燃料电池10的含水量的推断值即可。

H2．改变例2：

在上述实施例中，为了取得包含在供给气体以及废气中的水蒸汽量，通 过供给气体信息检测部35、57和废气信息检测部43、68，从而取得了供给 气体以及废气中的水蒸汽分压。但是，也可以采用如下方式，即，供给气体 信息检测部35、57和废气信息检测部43、68不对水蒸汽分压进行计测。供 给气体中所包含的水蒸汽量也可以根据外部气体的水蒸汽分压而进行计算， 废气中所包含的水蒸汽量也可以设定为废气的水蒸汽圧为饱和水蒸汽圧而进 行计算。同样地，关于在上述实施例中所取得的其他计测值，也可以使用控 制值、或基于预先设定的设定值或限定值的值等，来代替直接通过计测单元 而取得的值。

H3．改变例3：

在上述第二实施例中，根据水收支等、电解质膜的含水量、以及与电解 质膜中的水的扩散系数具有相关关系的值，而取得了从阴极朝向阳极的水的 移动量。但是，从阴极朝向阳极的水的移动量也可以通过其他的方式而取得。

H4．改变例4：

在上述第三实施例中，含水量推断部21在检测出反应气体的供给被暂时 停止时，执行了步骤S45的液态水排出量的补正处理。但是，也可以采用如 下方式，即，含水量推断部21在检测出关于反应气体的供给流量的预定的流 量的变化（例如，流量的急剧降低等）时，执行步骤S45的液态水排出量的 补正处理。在这种情况下，也可以采用如下方式，即，根据反应气体的供给 流量发生了预定的变化的期间而对液态水排出量进行补正。

H5．改变例5：

在上述第四实施例中，含水量推断部21仅对阴极用的排水速度映射图进 行了补正。但是，也可以采用如下方式，即，含水量推断部21通过与阴极用 的排水速度映射图的补正同样的方法，而对阳极用的排水速度映射图进行补 正。

H6．改变例6：

在上述第四实施例中，在排水速度映射图的补正时，将相对于平均气体 流量的排出临界值C_{lim_avg}作为基准而执行了补正处理。但是，也可以采用如 下方式，即，在该补正处理中，使用相对于平均气体流量以外的其他预定的 流量的排出临界值C_{lim_avg}来作为基准。在该补正处理中，优选为，将相对于 如下流量的排出临界值C_{lim_avg}作为基准来执行补正处理，所述流量相当于前 次的燃料电池10的运转时的反应气体的流量。

H7．改变例7：

在上述第五实施例中，含水量推断部21根据从冰点下启动后到燃料电池 10的运转温度变得高于冰点的时间、即冰点突破时间，而取得了基准含水量。 但是，也可以采用如下方式，即，含水量推断部21根据其他的与燃料电池 10的温度变化相关的参数，来取得基准含水量，以代替冰点突破时间。例如， 也可以采用如下方式，即，含水量推断部21根据到燃料电池10的运转温度 上升预定的温度幅度为止的时间，来取得基准含水量。

H8．改变例8：

在上述第五实施例以及第六实施例中，在对基准补正量dC进行计算时， 为了缓和基准含水量的误差的影响，将其乘以系数β。但是，也可以采用如 下方式，即，在式（9）、（11）中，系数β被省略。此外，也可以采用如下方 式，即，在对基准补正量dC进行计算时，通过乘以系数β以外的方法，而减 小所取得的基准补正量。

H9．改变例9：

在上述第六实施例中，含水量推断部21根据燃料电池10的阻抗的计测 值而取得了基准含水量。但是，也可以采用如下方式，即，含水量推断部21 通过其他的方法，来取得燃料电池10的含水量，并将其用作基准含水量。

H10．改变例10：

在上述第七实施例中，含水量推断部21根据燃料电池10的电池内阻， 而对电解质膜的干燥状态进行了检测。但是，也可以采用如下方式，即，含 水量推断部21通过其他的方法，而对电解质膜的干燥状态进行检测。例如也 可以采用如下方式，即，含水量推断部21在检测出预定的I－V特性的变化 时，判断为电解质膜处于干燥状态。

H11．改变例11：

在上述第七实施例中，含水量推断部21在前次值处于容许范围外时，执 行了将前次值设定为预定的值的处理（图29的步骤S320、S330）。但是，也 可以采用如下方式，即，含水量推断部21省略步骤S320的判断处理，在检 测出电解质膜的干燥状态时，执行直接将前次值修正为预定的值的处理。

H12．改变例12：

虽然在上述实施例中，燃料电池系统100被搭载于燃料电池车辆中，但 燃料电池系统100也可以被搭载于燃料电池车辆以外的移动体中，还可以被 设置于移动体以外的、住宅以及设施等的建筑物中。

H13．改变例13：

在上述实施例中，控制部20作为含水量推断部21而发挥功能，并取得 燃料电池10的含水量的推断值，且根据该推断值，而对燃料电池系统100 的各个结构部进行控制，从而对燃料电池10的运转状态进行了控制。但是， 也可以采用如下方式，即，控制部20根据在上述实施例的步骤S40中所取得 的从燃料电池10中被排出的液态水量的推断值，而对燃料电池系统100的各 个结构部进行控制。具体而言，可以采用如下方式，即，控制部20根据从燃 料电池10排出的液态水量的推断值，而对打开阳极气体循环排出部60的排 水阀66的正时进行控制。

另外，在上述实施例中，控制部20可以被理解为，执行如下处理的、作 为液态水排出量推断部而发挥功能的部件，其中，所述处理为，取得在预定 的期间内从燃料电池10中被排出的液态水量的推断值的处理，并具备：（a） 取得紧前值的工序，所述紧前值表示在预定的期间的紧前时的燃料电池10 的含水量；（b）根据该紧前值、和当前的燃料电池10中的反应气体的流量， 来取得系数的工序；（c）通过对该系数和预定的期间进行乘法运算，从而取 得所述推断值的工序。

符号说明

1…电解质膜；2…阴极；3…阳极；3…阴极；5…膜电极接合体；7…阴 极分离器；7p…流道；8…阳极分离器；8p…流道；10…燃料电池；11…发电 体；20…控制部；21…含水量推断部；30…阴极气体供给部；31…阴极气体 配管；32…空气压缩机；33…空气流量计；34…开闭阀；35…供给气体信息 检测部；40…阴极气体排出部；41…阴极废气配管；43…废气信息检测部； 44…调压阀；50、50A…阳极气体供给部；51…阳极气体配管；52…氢气罐； 53…开闭阀；54…调节器；55…氢气供给装置；56…入口压力计测部；57… 供给气体信息检测部；60、60A…阳极气体循环排出部；61…阳极废气配管； 62…气液分离部；63…阳极气体循环配管；64…氢气循环用泵；65…阳极排 水配管；66…排水阀；67…出口压力计测部；68…废气信息检测部；70…制 冷剂供给部；71…制冷剂用配管；71a…上游侧配管；71b…下游侧配管；71c… 旁通配管；72…散热器；73…三通阀；75…制冷剂循环用泵；76a、76b…制 冷剂温度计测部；81…二次电池；82…DC／DC转换器；83…DC／AC逆变器； 91…电池电压计测部；92…电流计测部；93…阻抗计测部；94…SOC检测部； 100、100A…燃料电池系统；200…电机；DCL…直流配线。