(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-08-28
(45)【発行日】2024-09-05
(54)【発明の名称】酸化ガス供給システムおよび燃料電池車両
(51)【国際特許分類】
H01M 8/04111 20160101AFI20240829BHJP
H01M 8/04 20160101ALI20240829BHJP
H01M 8/0438 20160101ALI20240829BHJP
H01M 8/04746 20160101ALI20240829BHJP
H01M 8/00 20160101ALI20240829BHJP
H01M 8/04007 20160101ALI20240829BHJP
B60L 58/30 20190101ALI20240829BHJP
H01M 8/10 20160101ALN20240829BHJP
【ＦＩ】
H01M8/04111
H01M8/04 J
H01M8/0438
H01M8/04746
H01M8/00 Z
H01M8/04007
B60L58/30
H01M8/10 101
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2023546718
(86)(22)【出願日】2021-09-13
(86)【国際出願番号】 JP2021033578
(87)【国際公開番号】W WO2023037551
(87)【国際公開日】2023-03-16
【審査請求日】2023-11-28
(73)【特許権者】
【識別番号】316015888
【氏名又は名称】三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000785
【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】彌城 祐亮
(72)【発明者】
【氏名】山田 祐樹
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 和樹
(72)【発明者】
【氏名】陣内 靖明
【審査官】柳幸 憲子
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－０９１６０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０７５２８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１４５３３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／０１３３０４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１９－１４５３５７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ ８／０４１１１
Ｈ０１Ｍ ８／０４
Ｈ０１Ｍ ８／０４３８
Ｈ０１Ｍ ８／０４７４６
Ｈ０１Ｍ ８／００
Ｈ０１Ｍ ８／０４００７
Ｂ６０Ｌ ５８／３０
Ｈ０１Ｍ ８／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
燃料電池に圧縮機により圧縮された酸化ガスを供給するための酸化ガス供給システムであって、コンプレッサインペラを有する前記圧縮機と、
前記コンプレッサインペラを通過した前記酸化ガスを前記燃料電池に供給するための酸化ガス供給ラインと、
前記コンプレッサインペラに前記酸化ガスを導入するための酸化ガス導入ラインと、
前記酸化ガス供給ラインから分岐して前記酸化ガス導入ラインに接続される酸化ガス還流ラインと、
前記酸化ガス還流ラインを通過する前記酸化ガスの流量を調整可能に構成された流量調整弁と、を備え、
前記流量調整弁の開閉を制御するための制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記コンプレッサインペラを通過した前記酸化ガスが前記燃料電池に供給されている時に、前記燃料電池に供給される前記酸化ガスの流量が第１規定流量を下回る場合には、前記流量調整弁の開度を増大させる第１開度増大制御を実行するように構成される、
酸化ガス供給システム。
【請求項2】
前記制御装置は、前記燃料電池の要求酸化ガス流量が第２規定流量を下回る場合には、前記流量調整弁の開度を増大させる急速開度増大制御を実行するように構成される、請求項１に記載の酸化ガス供給システム。
【請求項3】
前記第２規定流量は、前記第１規定流量よりも大きい、請求項２に記載の酸化ガス供給システム。
【請求項4】
燃料電池に圧縮機により圧縮された酸化ガスを供給するための酸化ガス供給システムであって、
コンプレッサインペラを有する前記圧縮機と、
前記コンプレッサインペラを通過した前記酸化ガスを前記燃料電池に供給するための酸化ガス供給ラインと、
前記コンプレッサインペラに前記酸化ガスを導入するための酸化ガス導入ラインと、
前記酸化ガス供給ラインから分岐して前記酸化ガス導入ラインに接続される酸化ガス還流ラインと、
前記酸化ガス還流ラインを通過する前記酸化ガスの流量を調整可能に構成された流量調整弁と、を備え、
前記流量調整弁の開閉を制御するための制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記コンプレッサインペラを通過した前記酸化ガスが前記燃料電池に供給されている時に、前記燃料電池に供給される前記酸化ガスの流量および前記酸化ガスの圧力に応じた前記圧縮機の運転点がサージ危険運転領域に位置する場合には、前記流量調整弁の開度を増大させる第２開度増大制御を実行するように構成される、
酸化ガス供給システム。
【請求項5】
前記圧縮機は、前記コンプレッサインペラを回転可能に収容するコンプレッサカバーをさらに有し、前記酸化ガス還流ラインは、前記コンプレッサカバーの内部に設けられた、
請求項１又は４に記載の酸化ガス供給システム。
【請求項6】
前記酸化ガス還流ラインに設けられた、前記酸化ガス還流ラインを流れる前記酸化ガスと冷媒との間で熱交換を行うように構成された熱交換器をさらに備える、請求項１又は４に記載の酸化ガス供給システム。
【請求項7】
請求項１又は４に記載の酸化ガス供給システムを備え、前記燃料電池が発生させた電力により走行可能に構成された、
燃料電池車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、燃料電池に圧縮機により圧縮された酸化ガスを供給するための酸化ガス供給システム、および該酸化ガス供給システムを備える燃料電池車両に関する。
【背景技術】
【0002】
燃料電池車両（ＦＣＥＶ：Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）は、燃料電池中における燃料ガス（水素）と酸化ガス（酸素）との化学反応により発電した電気エネルギーにより、走行用モータを回して走行するように構成されたものである。燃料電池に供給される水素は、燃料電池車両に搭載された水素タンクに蓄えられている。燃料電池に供給される酸素は、空気中の酸素が使用される。燃料電池に空気を大量に送り込むことや燃料電池内部の圧力維持することができるように、燃料電池に酸素を供給するための酸素供給系統に、電動圧縮機を設けることがある。上記電動圧縮機には、燃料電池車両の状態に応じて、必要な発電量、すなわち水素と酸素の反応量を賄うことができるように、電動圧縮機の回転数を制御し、変化させるものがある。
【0003】
電動圧縮機が発電した電力の一部を使用するため、燃料電池車両における発電システムの効率を向上させるために燃料電池の空気排出側にタービンを設けること（特許文献１）や、ターボチャージャを設けること（特許文献２）が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００５－３１０４２９号公報
【文献】特表２００５－５０７１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、電動圧縮機は、出口側の圧力上昇量に対して出口側の流量が小さいとサージングと呼ばれる振動現象を発生させ、騒音や損傷を招くことが知られている。また、出口側の圧力上昇量（圧力比）に応じて、サージングを生じさせないための最小流量（サージ領域・サージライン）が存在することが知られている。
【0006】
燃料電池車両では、燃料電池内の空気系統圧力を維持するため、電動圧縮機の出口側の圧力を上昇させる必要があるが、出口側の流量はあまり必要としないため、結果として電動圧縮機のモータ電力消費を抑えるため、サージ領域に近い圧力・流量バランスで動作することが行われる。
【0007】
メカロス低減などの理由により、電動圧縮機の回転数を上げられない場合には、燃料電池への空気供給要求を満たすために、大型の電動圧縮機を使用することが必要となるが、電動圧縮機が大型になるにつれてサージラインが大流量側になるため、よりサージングが発生し易い傾向がある。
【0008】
上述した事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態の目的は、燃料電池に酸化ガスを供給する圧縮機におけるサージングを抑制できる酸化ガス供給システム、および該酸化ガス供給システムを備える燃料電池車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本開示の一実施形態にかかる酸化ガス供給システムは、
燃料電池に圧縮機により圧縮された酸化ガスを供給するための酸化ガス供給システムであって、
コンプレッサインペラを有する前記圧縮機と、
前記コンプレッサインペラを通過した前記酸化ガスを前記燃料電池に供給するための酸化ガス供給ラインと、
前記コンプレッサインペラに前記酸化ガスを導入するための酸化ガス導入ラインと、
前記酸化ガス供給ラインから分岐して前記酸化ガス導入ラインに接続される酸化ガス還流ラインと、
前記酸化ガス還流ラインを通過する前記酸化ガスの流量を調整可能に構成された流量調整弁と、を備える。
燃料電池に圧縮機により圧縮された酸化ガスを供給するための酸化ガス供給システムであって、
コンプレッサインペラを有する前記圧縮機と、
前記コンプレッサインペラを通過した前記酸化ガスを前記燃料電池に供給するための酸化ガス供給ラインと、
前記コンプレッサインペラに前記酸化ガスを導入するための酸化ガス導入ラインと、
前記酸化ガス供給ラインから分岐して前記酸化ガス導入ラインに接続される酸化ガス還流ラインと、
前記酸化ガス還流ラインを通過する前記酸化ガスの流量を調整可能に構成された流量調整弁と、を備える。
【0010】
本開示の一実施形態にかかる燃料電池車両は、
前記酸化ガス供給システムを備え、
前記燃料電池が発生させた電力により走行可能に構成された。
前記酸化ガス供給システムを備え、
前記燃料電池が発生させた電力により走行可能に構成された。
【発明の効果】
【0011】
本開示の少なくとも一実施形態によれば、燃料電池に酸化ガスを供給する圧縮機におけるサージングを抑制できる酸化ガス供給システム、および該酸化ガス供給システムを備える燃料電池車両が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本開示の一実施形態にかかる燃料電池車両の構成を概略的に示す概略構成図である。
【図2】本開示の一実施形態における制御装置の機能を説明するための説明図である。
【図3】本開示の一実施形態における制御装置の第１開度増大制御を含む制御の一例を示すフロー図である。
【図4】本開示の一実施形態における制御装置の急速開度増大制御を含む制御の一例を示すフロー図である。
【図5】燃料電池に供給される酸化ガスの流量の小流量への変化時における圧縮機の運転点の変化を説明するための説明図である。
【図6】本開示の一実施形態における制御装置の第２開度増大制御を含む制御の一例を示すフロー図である。
【図7】第２開度増大制御や第２開度減少制御を説明するための説明図である。
【図8】本開示の一実施形態にかかる酸化ガス供給システムの熱交換器を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。
【0014】
（燃料電池車両）
図１は、本開示の一実施形態にかかる燃料電池車両１の構成を概略的に示す概略構成図である。幾つかの実施形態にかかる燃料電池車両１は、燃料電池（ＦＣ：Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）２が発生させた電力により走行可能に構成された電動車両である。燃料電池２は、負極活物質となる燃料ガス（図示例では、水素ガス）と、正極活物質となる酸化ガス（図示例では、空気中の酸素）と、が常温または高温環境で供給（補充）されるようになっている。燃料電池２は、供給された燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応により発電可能に構成されている。
図１は、本開示の一実施形態にかかる燃料電池車両１の構成を概略的に示す概略構成図である。幾つかの実施形態にかかる燃料電池車両１は、燃料電池（ＦＣ：Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）２が発生させた電力により走行可能に構成された電動車両である。燃料電池２は、負極活物質となる燃料ガス（図示例では、水素ガス）と、正極活物質となる酸化ガス（図示例では、空気中の酸素）と、が常温または高温環境で供給（補充）されるようになっている。燃料電池２は、供給された燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応により発電可能に構成されている。
【0015】
燃料電池車両１は、図１に示されるように、上記燃料電池２と、燃料電池２に酸化ガスを供給するための酸化ガス供給システム３と、燃料電池２に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給システム４と、燃料電池２が発生させた電力が充電されるように構成された駆動用バッテリ（二次電池）５と、燃料電池２が発生させた電力により駆動するように構成された走行用モータ６と、を備える。
【0016】
（燃料電池）
図示される実施形態では、燃料電池２に供給される燃料ガスは、水素ガスからなり、燃料電池２に供給される酸化ガスは、空気中の酸素からなる。燃料電池２は、図１に示されるように、電子受容側電極（カソード）である空気極２１と、電子放出側電極（アノード）である燃料極２２と、空気極２１と燃料極２２とを隔てるように空気極２１と燃料極２２との間に挟まれた電解質膜２３と、を含む少なくとも１つの発電セル２０を有する。なお、燃料電池２は、複数の発電セル２０と、複数の発電セル２０の夫々の間に挟まれたセパレータと、が積層された構成にしてもよい。図示される実施形態では、電解質膜２３は、固体高分子電解質膜からなる。
図示される実施形態では、燃料電池２に供給される燃料ガスは、水素ガスからなり、燃料電池２に供給される酸化ガスは、空気中の酸素からなる。燃料電池２は、図１に示されるように、電子受容側電極（カソード）である空気極２１と、電子放出側電極（アノード）である燃料極２２と、空気極２１と燃料極２２とを隔てるように空気極２１と燃料極２２との間に挟まれた電解質膜２３と、を含む少なくとも１つの発電セル２０を有する。なお、燃料電池２は、複数の発電セル２０と、複数の発電セル２０の夫々の間に挟まれたセパレータと、が積層された構成にしてもよい。図示される実施形態では、電解質膜２３は、固体高分子電解質膜からなる。
【0017】
燃料電池２は、酸化ガス供給システム３によって、複数の発電セル２０の夫々の空気極２１側の触媒層に酸素を含む空気が供給されるようになっている。また、燃料電池２は、燃料ガス供給システム４によって、複数の発電セル２０の夫々の燃料極２２側の触媒層に水素ガスが供給されるようになっている。
【0018】
燃料電池２は、空気極２１に酸素を含む空気が供給され、且つ燃料極２２に水素ガスが供給されることで、下記に示すような化学反応が生じるため、電極間（空気極２１と燃料極２２との間）に発生する起電力として電気エネルギーを取り出すことが可能となる。
燃料極２２（アノード）：Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ－
空気極２１（カソード）：１／２Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ－→Ｈ２Ｏ
燃料極２２（アノード）：Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ－
空気極２１（カソード）：１／２Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ－→Ｈ２Ｏ
【0019】
（駆動用バッテリ、走行用モータ）
燃料電池２の出力は、第１の接続ケーブル１１を介して、駆動用バッテリ５の入力に接続されている。駆動用バッテリ５の出力は、第２の接続ケーブル１２を介して、走行用モータ６の入力に接続されている。駆動用バッテリ５は、第１の接続ケーブル１１を介して燃料電池２が発生させた電力が供給され、供給された電力を蓄える（充電する）。走行用モータ６は、主に駆動用バッテリ５に充電された電力が供給され、駆動用バッテリ５から供給された電力により駆動する。駆動用バッテリ５は、リチウムイオン電池、ニッケル・カドミウム電池、又はニッケル・水素電池の何れかであってもよく、特に限定されるものではない。
燃料電池２の出力は、第１の接続ケーブル１１を介して、駆動用バッテリ５の入力に接続されている。駆動用バッテリ５の出力は、第２の接続ケーブル１２を介して、走行用モータ６の入力に接続されている。駆動用バッテリ５は、第１の接続ケーブル１１を介して燃料電池２が発生させた電力が供給され、供給された電力を蓄える（充電する）。走行用モータ６は、主に駆動用バッテリ５に充電された電力が供給され、駆動用バッテリ５から供給された電力により駆動する。駆動用バッテリ５は、リチウムイオン電池、ニッケル・カドミウム電池、又はニッケル・水素電池の何れかであってもよく、特に限定されるものではない。
【0020】
駆動用バッテリ５の出力は、燃料電池車両１に搭載された電気機器の入力にも接続されている。駆動用バッテリ５に充電された電力は、燃料電池車両１に搭載された電気機器に給電される。なお、燃料電池２の出力は、走行用モータ６や燃料電池車両１に搭載された電気機器の入力に直接接続されていてもよい。
【0021】
燃料電池車両１は、図１に示されるように、燃料電池２、酸化ガス供給システム３、燃料ガス供給システム４、駆動用バッテリ５および走行用モータ６の夫々を搭載した車体１３をさらに備える。燃料電池車両１は、車体１３に対して回転可能に支持された不図示の複数の車輪（前輪、後輪）をさらに備える。走行用モータ６は、前輪又は後輪の少なくとも一方に駆動力（回転力）を伝達可能に接続されている。燃料電池車両１は、走行用モータ６の駆動に伴い、走行用モータ６から駆動力が伝達された前輪や後輪が回転することで、走行するようになっている。
【0022】
（酸化ガス供給システム）
酸化ガス供給システム３は、燃料電池２の空気極２１に圧縮機７により圧縮された酸素を含む空気（酸化ガス）を供給するためのものである。酸化ガス供給システム３は、図１に示されるように、コンプレッサインペラ７１を有する上記圧縮機７と、コンプレッサインペラ７１を通過した酸素を含む空気を燃料電池２の空気極２１（空気極２１側の触媒層）に供給するための酸化ガス供給ライン３１と、上記圧縮機７のコンプレッサインペラ７１に酸素を含む空気を導入するための酸化ガス導入ライン３２と、を少なくとも備える。
酸化ガス供給システム３は、燃料電池２の空気極２１に圧縮機７により圧縮された酸素を含む空気（酸化ガス）を供給するためのものである。酸化ガス供給システム３は、図１に示されるように、コンプレッサインペラ７１を有する上記圧縮機７と、コンプレッサインペラ７１を通過した酸素を含む空気を燃料電池２の空気極２１（空気極２１側の触媒層）に供給するための酸化ガス供給ライン３１と、上記圧縮機７のコンプレッサインペラ７１に酸素を含む空気を導入するための酸化ガス導入ライン３２と、を少なくとも備える。
【0023】
圧縮機７は、コンプレッサインペラ７１を回転可能に収容するコンプレッサカバー７２をさらに有する。コンプレッサカバー７２には、コンプレッサカバー７２の外部から酸素を含む空気を導入するための導入口７３と、コンプレッサインペラ７１を通過した酸素を含む空気をコンプレッサカバー７２の外部に排出するための排出口７４と、が形成されている。コンプレッサカバー７２の内部には、導入口７３からコンプレッサカバー７２の内部に導入した酸素を含む空気をコンプレッサインペラ７１に導くための酸化ガス導入路７５と、コンプレッサインペラ７１を通過した酸素を含む空気を排出口７４からコンプレッサカバー７２の外部へ導くための酸化ガス排出路７６と、が形成されている。
【0024】
酸化ガス導入ライン３２は、酸化ガス導入路７５を少なくとも含む。酸化ガス導入ライン３２は、図１に示されるように、コンプレッサカバー７２の導入口７３にその一方側が接続され、その他方側が開放された酸化ガス導入管３２１をさらに含んでいてもよい。この場合には、酸化ガス導入管３２１および酸化ガス導入路７５を介して、大気中の酸素を含む空気がコンプレッサインペラ７１に導入される。
【0025】
なお、酸化ガス導入ライン３２は、圧縮された酸化ガス（例えば、酸素）を貯留するように構成された不図示の酸化ガス貯留装置（例えば、酸化ガス貯留タンク）をさらに含み、上記酸化ガス貯留装置に酸化ガス導入管３２１の他方側が接続されていてもよい。この場合には、酸化ガス導入管３２１や酸化ガス導入路７５を介して、上記酸化ガス貯留装置に貯留された酸化ガスがコンプレッサインペラ７１に導入される。
【0026】
酸化ガス供給ライン３１は、酸化ガス排出路７６と、酸化ガス供給管３１１と、を含む。酸化ガス供給管３１１は、コンプレッサカバー７２の排出口７４にその一方側が接続され、その他方側が燃料電池２の空気極２１に接続されている。酸化ガス供給ライン３１は、酸化ガス排出路７６および酸化ガス供給管３１１を介して、コンプレッサインペラ７１に圧縮された酸素を含む空気を燃料電池２の空気極２１（空気極２１側の触媒層）に導くように構成されている。
【0027】
圧縮機７を駆動し、コンプレッサインペラ７１を回転させることで生じる吸引力により、酸素を含む空気が導入口７３からコンプレッサカバー７２の内部に取り込まれる。コンプレッサカバー７２の内部に取り込まれた酸素を含む空気は、酸化ガス導入路７５を介してコンプレッサインペラ７１に導かれて、コンプレッサインペラ７１により圧縮される。コンプレッサインペラ７１により圧縮された酸素を含む空気は、酸化ガス供給ライン３１を介して燃料電池２の空気極２１（空気極２１側の触媒層）に供給される。
【0028】
図示される実施形態では、圧縮機７は、駆動用バッテリ５から電力が供給され、駆動用バッテリ５から供給された電力によりコンプレッサインペラ７１を回転させるように構成された電動圧縮機７Ａからなる。電動圧縮機７Ａは、駆動用バッテリ５から供給された電力によりコンプレッサインペラ７１を回転させる回転力を発生させる電動モータ（電動機）７７と、電動モータ７７とコンプレッサインペラ７１とに機械的に連結されて、電動モータ７７からコンプレッサインペラ７１に回転力を伝達する回転シャフト７８と、をさらに有する。なお、他の幾つかの実施形態では、酸化ガス供給システム３は、電動圧縮機７Ａの代わりに、コンプレッサインペラ７１と、燃料電池２から排出された排気（水蒸気）のエネルギーにより回転するタービン翼と、コンプレッサインペラ７１とタービン翼を機械的に連結する回転シャフトと、を含むターボチャージャを備えてもよい。
【0029】
（燃料ガス供給システム）
燃料ガス供給システム４は、燃料電池２の燃料極２２に水素ガス（燃料ガス）を供給するためのものである。燃料ガス供給システム４は、図１に示されるように、水素ガスを貯留するように構成された燃料ガス貯留装置（例えば、水素ガス貯留タンク）４１と、燃料ガス貯留装置４１から燃料電池２の燃料極２２（燃料極２２側の触媒層）に水素ガスを供給するための燃料ガス供給ライン４２と、燃料ガス供給ライン４２を通過する水素ガスの流量を調整可能に構成された燃料ガス流量調整弁４３と、を含む。燃料ガス供給ライン４２は、その一方側が燃料ガス貯留装置４１に接続され、その他方側が燃料電池２の燃料極２２に接続されている。
燃料ガス供給システム４は、燃料電池２の燃料極２２に水素ガス（燃料ガス）を供給するためのものである。燃料ガス供給システム４は、図１に示されるように、水素ガスを貯留するように構成された燃料ガス貯留装置（例えば、水素ガス貯留タンク）４１と、燃料ガス貯留装置４１から燃料電池２の燃料極２２（燃料極２２側の触媒層）に水素ガスを供給するための燃料ガス供給ライン４２と、燃料ガス供給ライン４２を通過する水素ガスの流量を調整可能に構成された燃料ガス流量調整弁４３と、を含む。燃料ガス供給ライン４２は、その一方側が燃料ガス貯留装置４１に接続され、その他方側が燃料電池２の燃料極２２に接続されている。
【0030】
水素ガスは、燃料ガス貯留装置４１に圧縮された状態で貯留されており、燃料ガス流量調整弁４３が全閉のときは、燃料ガス供給ライン４２の燃料ガス流量調整弁４３よりも上流側（燃料ガス貯留装置４１が位置する側）の圧力が、燃料ガス供給ライン４２の燃料ガス流量調整弁４３よりも下流側（燃料電池２の燃料極２２が位置する側）の圧力よりも高くなっている。燃料ガス供給ライン４２の燃料ガス流量調整弁４３よりも上流側と下流側との間の圧力差により、燃料ガス流量調整弁４３を開いたときに、燃料ガス供給ライン４２の上流側から下流側に水素ガスが流れて、水素ガスが燃料電池２の燃料極２２に供給される。
【0031】
（酸化ガス還流ライン、酸化ガス流量調整弁）
酸化ガス供給システム３は、図１に示されるように、酸化ガス供給ライン３１から分岐して酸化ガス導入ライン３２に接続される酸化ガス還流ライン３３と、酸化ガス還流ライン３３を通過する酸素を含む空気の流量を調整可能に構成された酸化ガス流量調整弁（流量調整弁）３４と、をさらに備える。酸化ガス還流ライン３３は、その一方側が酸化ガス供給ライン３１の分岐部３１２に接続され、その他方側が酸化ガス導入ライン３２の合流部３２２に接続されている。
酸化ガス供給システム３は、図１に示されるように、酸化ガス供給ライン３１から分岐して酸化ガス導入ライン３２に接続される酸化ガス還流ライン３３と、酸化ガス還流ライン３３を通過する酸素を含む空気の流量を調整可能に構成された酸化ガス流量調整弁（流量調整弁）３４と、をさらに備える。酸化ガス還流ライン３３は、その一方側が酸化ガス供給ライン３１の分岐部３１２に接続され、その他方側が酸化ガス導入ライン３２の合流部３２２に接続されている。
【0032】
酸化ガス供給ライン３１には、コンプレッサインペラ７１により圧縮された酸素を含む空気が流れるため、酸化ガス流量調整弁３４が全閉のときは、コンプレッサインペラ７１よりも下流側に位置する酸化ガス供給ライン３１の圧力が、コンプレッサインペラ７１よりも上流側に位置する酸化ガス導入ライン３２の圧力よりも高くなっている。酸化ガス供給ライン３１と酸化ガス導入ライン３２との間の圧力差により、酸化ガス流量調整弁３４を開いたときに、酸化ガス還流ライン３３の上記一方側（酸化ガス供給ライン３１側）から上記他方側（酸化ガス導入ライン３２側）に酸素を含む空気が流れる。すなわち、酸化ガス供給ライン３１を流れる酸素を含む空気の一部が、酸化ガス還流ライン３３を介して酸化ガス導入ライン３２に還流される。
【0033】
（排気排出ライン、排気流量調整弁）
燃料電池車両１は、燃料電池２における燃料ガス（水素）と酸化ガス（酸素）との電気化学反応で生成された排気（水蒸気）を燃料電池車両１の外部に排出するための排気排出ライン１４と、排気排出ライン１４を通過する水蒸気の流量を調整可能に構成された排気流量調整弁１５と、をさらに備える。
燃料電池車両１は、燃料電池２における燃料ガス（水素）と酸化ガス（酸素）との電気化学反応で生成された排気（水蒸気）を燃料電池車両１の外部に排出するための排気排出ライン１４と、排気排出ライン１４を通過する水蒸気の流量を調整可能に構成された排気流量調整弁１５と、をさらに備える。
【0034】
（燃料電池車両に搭載される測定機器）
燃料電池車両１は、酸化ガス圧力ＯＰ（空気圧力）を測定するように構成された酸化ガス圧力測定装置（例えば、空気圧力センサ）１６と、燃料ガス圧力ＨＰ（水素圧力）を測定するように構成された燃料ガス圧力測定装置（例えば、水素圧力センサ）１７と、をさらに備える。酸化ガス圧力測定装置１６は、酸化ガス圧力ＯＰとして、燃料電池２の空気極２１における空気の圧力を測定してもよいし、酸化ガス供給ライン３１（特に、分岐部３１２よりも下流側）を流れる空気の圧力を測定してもよい。燃料ガス圧力測定装置１７は、燃料ガス圧力ＨＰとして、燃料電池２の燃料極２２における水素ガスの圧力を測定してもよいし、燃料ガス供給ライン４２（特に、燃料ガス流量調整弁４３よりも下流側）を流れる水素ガスの圧力を測定してもよい。
燃料電池車両１は、酸化ガス圧力ＯＰ（空気圧力）を測定するように構成された酸化ガス圧力測定装置（例えば、空気圧力センサ）１６と、燃料ガス圧力ＨＰ（水素圧力）を測定するように構成された燃料ガス圧力測定装置（例えば、水素圧力センサ）１７と、をさらに備える。酸化ガス圧力測定装置１６は、酸化ガス圧力ＯＰとして、燃料電池２の空気極２１における空気の圧力を測定してもよいし、酸化ガス供給ライン３１（特に、分岐部３１２よりも下流側）を流れる空気の圧力を測定してもよい。燃料ガス圧力測定装置１７は、燃料ガス圧力ＨＰとして、燃料電池２の燃料極２２における水素ガスの圧力を測定してもよいし、燃料ガス供給ライン４２（特に、燃料ガス流量調整弁４３よりも下流側）を流れる水素ガスの圧力を測定してもよい。
【0035】
燃料電池車両１は、燃料電池２の酸化ガス流量（燃料電池２への空気の供給量）を測定するように構成された酸化ガス流量測定装置（例えば、空気流量計）１８をさらに備えていてもよい。酸化ガス流量測定装置１８は、酸化ガス流量ＯＦとして、酸化ガス供給ライン３１（特に、分岐部３１２よりも下流側）を流れる空気の流量を測定してもよい。なお、後述する制御装置８が、酸化ガス圧力ＯＰや圧縮機７の回転数Ｎなどから公知の手法により、酸化ガス流量ＯＦを推定するように構成された酸化ガス流量推定部８１を含む場合には、燃料電池車両１は、酸化ガス流量測定装置１８を備えてなくてもよい。
【0036】
（制御装置）
酸化ガス供給システム３は、少なくとも酸化ガス流量調整弁３４の開閉を制御するための制御装置８をさらに備える。図示される実施形態では、制御装置８は、燃料電池２に供給される酸化ガスや燃料ガスの圧力や流量を調整するための電子制御ユニットであり、図示しないＣＰＵ（プロセッサ）や、ＲＯＭやＲＡＭといったメモリ、外部記憶装置などの記憶装置、Ｉ／Ｏインターフェース、通信インターフェースなどからなるマイクロコンピュータとして構成されていてもよい。そして、例えば上記メモリの主記憶装置にロードされたプログラムの命令に従ってＣＰＵが動作（例えばデータの演算など）することで、後述する各部を実現する。
酸化ガス供給システム３は、少なくとも酸化ガス流量調整弁３４の開閉を制御するための制御装置８をさらに備える。図示される実施形態では、制御装置８は、燃料電池２に供給される酸化ガスや燃料ガスの圧力や流量を調整するための電子制御ユニットであり、図示しないＣＰＵ（プロセッサ）や、ＲＯＭやＲＡＭといったメモリ、外部記憶装置などの記憶装置、Ｉ／Ｏインターフェース、通信インターフェースなどからなるマイクロコンピュータとして構成されていてもよい。そして、例えば上記メモリの主記憶装置にロードされたプログラムの命令に従ってＣＰＵが動作（例えばデータの演算など）することで、後述する各部を実現する。
【0037】
図示される実施形態では、酸化ガス流量調整弁３４、燃料ガス流量調整弁４３および排気流量調整弁１５の夫々は、制御装置８に有線又は無線を介して電気通信可能に接続されている。酸化ガス流量調整弁３４、燃料ガス流量調整弁４３および排気流量調整弁１５の夫々は、制御装置８から送られる開閉指示に応じて作動する不図示のアクチュエータを有し、制御装置８から送られる開閉指示に応じて開閉（開度）が制御されるように構成されている。なお、酸化ガス流量調整弁３４、燃料ガス流量調整弁４３および排気流量調整弁１５の夫々は、全閉と全開に開度調整可能な開閉弁でもよいし、全閉と全開とこれらの間の少なくとも１つの中間開度に開度調整可能な開度調整弁でもよい。
【0038】
図示される実施形態では、電動圧縮機７Ａ（圧縮機７）は、制御装置８に有線又は無線を介して電気通信可能に接続されている。電動圧縮機７Ａ（圧縮機７）は、制御装置８から送られる回転数指示に応じて回転数が制御されるように構成されている。
【0039】
制御装置８には、駆動用バッテリ５、走行用モータ６、酸化ガス圧力測定装置１６および燃料ガス圧力測定装置１７などの燃料電池車両１が備える各装置から燃料電池車両１の運転に関する情報が送られるようになっている。上記燃料電池車両１の運転に関する情報には、駆動用バッテリ５の充電率ＣＲ、走行用モータ６の消費電力ＰＣ、酸化ガス圧力ＯＰの測定値、燃料ガス圧力ＨＰの測定値、圧縮機７の回転数Ｎなどが含まれる。上記燃料電池車両１の運転に関する情報は、データベース部８０に記憶される。
【0040】
図２は、本開示の一実施形態における制御装置８の機能を説明するための説明図である。制御装置８は、データベース部８０と、燃料電池車両１が必要とする発電量（必要発電量ＲＰＧ）を推定するように構成された必要発電量推定部８２と、必要発電量ＲＰＧを発電するための燃料電池２に要求される要求量を算出する要求量算出部８３と、圧縮機７に対して圧縮機７の回転数を指示する回転数指示部８４と、燃料ガス流量調整弁４３に対して開度を指示する燃料ガス側開度指示部８５と、排気流量調整弁１５に対して開度を指示する排気側開度指示部８６と、酸化ガス流量調整弁３４に対して開度を指示する酸化ガス側開度指示部８７と、を含む。制御装置８の各部（必要発電量推定部８２、要求量算出部８３、回転数指示部８４、燃料ガス側開度指示部８５、排気側開度指示部８６および酸化ガス側開度指示部８７など）は、必要な情報をデータベース部８０から取得するように構成されている。図２に示されるように、制御装置８は、上述した酸化ガス流量推定部８１をさらに含んでいてもよい。
【0041】
燃料電池車両１が必要とする発電量（必要発電量ＲＰＧ）は、燃料電池２の発電態様ごとに異なるものである。或る実施形態では、制御装置８は、燃料電池２が走行用モータ６の消費電力ＰＣに応じた電力を発電するように、燃料電池２に供給される酸化ガスや燃料ガスの圧力や流量を調整する。必要発電量推定部８２は、走行用モータ６の消費電力ＰＣに応じた発電量を上記必要発電量ＲＰＧとしてもよい。
【0042】
この実施形態では、必要発電量推定部８２は、走行用モータ６の消費電力ＰＣおよび必要発電量ＲＰＧを予め関連付けた第１の関連付け情報に基づいて、走行用モータ６の消費電力ＰＣから、必要発電量ＲＰＧを求めてもよい。第１の関連付け情報は、走行用モータ６の消費電力ＰＣの増加に伴い、消費電力ＰＣに対応する必要発電量ＲＰＧが増加する傾向を含む情報であり、予めデータベース部８０に記憶されている。
【0043】
或る実施形態では、制御装置８は、駆動用バッテリ５の充電率ＣＲが予め設定された規定充電率ＲＣ（規定値）を下回る場合に燃料電池２が発電を開始するように、燃料電池２に供給される酸化ガスや燃料ガスの圧力や流量を調整する。必要発電量推定部８２は、駆動用バッテリ５の充電率ＣＲが規定充電率ＲＣ以上の場合に、必要発電量ＲＰＧをゼロとしてもよい。また、必要発電量推定部８２は、駆動用バッテリ５の充電率ＣＲが規定充電率ＲＣ未満の場合に、必要発電量ＲＰＧを予め設定された設定値（一定の発電量）にしてもよいし、必要発電量ＲＰＧを駆動用バッテリ５の充電率ＣＲに応じた発電量にしてもよい。
【0044】
この実施形態では、必要発電量推定部８２は、駆動用バッテリ５の充電率ＣＲが規定充電率ＲＣ未満の場合に、駆動用バッテリ５の充電率ＣＲおよび必要発電量ＲＰＧを予め関連付けた第２の関連付け情報に基づいて、駆動用バッテリ５の充電率ＣＲから、必要発電量ＲＰＧを求めてもよい。第２の関連付け情報は、駆動用バッテリ５の充電率ＣＲの減少に伴い、充電率ＣＲに対応する必要発電量ＲＰＧが増加する傾向を含む情報であり、予めデータベース部８０に記憶されている。
【0045】
要求量算出部８３は、必要発電量推定部８２で推定した必要発電量ＲＰＧを発電するための燃料電池２に要求される要求量を算出する。上記要求量には、燃料電池２の空気極２１に供給される酸化ガスに求められる流量ＯＦである要求酸化ガス流量ＲＯＦ、燃料電池２の空気極２１に供給される酸化ガスに求められる圧力ＯＰである要求酸化ガス圧力ＲＯＰ、燃料電池２の燃料極２２に供給される燃料ガスに求められる流量ＨＦである要求燃料ガス流量ＲＨＦ、燃料電池２の燃料極２２に供給される燃料ガスに求められる圧力ＨＰである要求燃料ガス圧力ＲＨＰが含まれる。
【0046】
例えば、要求量算出部８３は、要求酸化ガス流量ＲＯＦ、要求酸化ガス圧力ＲＯＰ、要求燃料ガス流量ＲＨＦおよび要求燃料ガス圧力ＲＨＰの夫々と、必要発電量ＲＰＧと、を予め関連付けた第３の関連付け情報に基づいて、必要発電量推定部８２で推定された必要発電量ＲＰＧから、要求酸化ガス流量ＲＯＦ、要求酸化ガス圧力ＲＯＰ、要求燃料ガス流量ＲＨＦおよび要求燃料ガス圧力ＲＨＰの夫々を求めてもよい。第３の関連付け情報は、予めデータベース部８０に記憶されている。
【0047】
回転数指示部８４は、必要発電量推定部８２で推定された必要発電量ＲＰＧに応じた回転数である要求回転数ＲＮを圧縮機７の電動モータ７７に指示するように構成されている。例えば、回転数指示部８４は、必要発電量ＲＰＧおよび要求回転数ＲＮを予め関連付けた第４の関連付け情報に基づいて、必要発電量推定部８２で推定された必要発電量ＲＰＧから、要求回転数ＲＮを求めてもよい。第４の関連付け情報は、必要発電量ＲＰＧの増加に伴い、必要発電量ＲＰＧに対応する要求回転数ＲＮが増加する傾向を含む情報であり、予めデータベース部８０に記憶されている。
【0048】
燃料ガス側開度指示部８５は、要求量算出部８３で算出された要求燃料ガス流量ＲＨＦおよび要求燃料ガス圧力ＲＨＰに応じた指示開度ＯＤ１を、燃料ガス流量調整弁４３に指示するように構成されている。例えば、燃料ガス側開度指示部８５は、要求燃料ガス流量ＲＨＦ、要求燃料ガス圧力ＲＨＰおよび指示開度ＯＤ１を予め関連付けた第５の関連付け情報に基づいて、要求量算出部８３で算出された要求燃料ガス流量ＲＨＦおよび要求燃料ガス圧力ＲＨＰから、指示開度ＯＤ１を求めてもよい。第５の関連付け情報は、予めデータベース部８０に記憶されている。
【0049】
排気側開度指示部８６は、要求量算出部８３で算出された要求酸化ガス流量ＲＯＦおよび要求酸化ガス圧力ＲＯＰに応じた指示開度ＯＤ２を排気流量調整弁１５に指示するように構成されている。例えば、排気側開度指示部８６は、要求酸化ガス流量ＲＯＦ、要求酸化ガス圧力ＲＯＰおよび指示開度ＯＤ２を予め関連付けた第６の関連付け情報に基づいて、要求量算出部８３で算出された要求酸化ガス流量ＲＯＦおよび要求酸化ガス圧力ＲＯＰから、指示開度ＯＤ２を求めてもよい。第６の関連付け情報は、予めデータベース部８０に記憶されている。
【0050】
なお、酸化ガス圧力ＯＰの測定値と燃料ガス圧力ＨＰの測定値との差（差圧）が許容値を超える場合には、電解質膜２３が損傷する虞がある。回転数指示部８４、燃料ガス側開度指示部８５、又は排気側開度指示部８６の少なくとも１つは、上記差圧が許容値を超える場合には、上記差圧が許容値以下になるように、要求回転数ＲＮ、指示開度ＯＤ１又は指示開度ＯＤ２の少なくとも１つを調整してもよい。
【0051】
指示開度ＯＤ２に応じて排気流量調整弁１５の開度を小さくすると、燃料電池２からの排気（水蒸気）の排出量が減るため、燃料電池２内の酸化ガスの圧力が大きくなり、燃料電池２の空気極２１に供給される酸化ガスの圧力（酸化ガス圧力ＯＰ）が大きくなる。また、指示開度ＯＤ２に応じて排気流量調整弁１５の開度を小さくすると、燃料電池２からの排気（水蒸気）の排出量が減るため、燃料電池２の空気極２１に供給できる酸化ガスの流量（酸化ガス流量ＯＦ）が小さくなる。燃料電池２の空気極２１に供給できる酸化ガスの流量（酸化ガス流量ＯＦ）が小さいと、コンプレッサインペラ７１に供給できる酸化ガスの流量も小さくなるため、圧縮機７においてサージングが発生する可能性が高まる。
【0052】
酸化ガス側開度指示部８７は、指示開度ＯＤ３を酸化ガス流量調整弁３４に指示するように構成されている。詳細は後述するが、酸化ガス側開度指示部８７は、圧縮機７においてサージングが発生する可能性が高いときに、指示開度ＯＤ３を大きくし、酸化ガス流量調整弁３４の開度を大きくする。また、酸化ガス側開度指示部８７は、圧縮機７においてサージングが発生する可能性が低いときに、指示開度ＯＤ３を小さくし、酸化ガス流量調整弁３４の開度を小さくする。なお、本開示における「開度を大きくする（増大させる）」には、開度を全閉から中間開度又は全開にすることが含まれる。本開示における「開度を小さくする（減少させる）」には、開度を全開又は中間開度から全閉にすることが含まれる。
【0053】
幾つかの実施形態にかかる酸化ガス供給システム３は、図１に示されるように、上述した圧縮機７と、上述した酸化ガス供給ライン３１と、上述した酸化ガス導入ライン３２と、上述した酸化ガス還流ライン３３と、上述した酸化ガス流量調整弁３４と、を備える。
【0054】
上記の構成によれば、燃料電池２の要求酸化ガス流量ＲＯＦが小さく、酸化ガス供給ライン３１を介して燃料電池２に供給できる酸化ガスの流量ＯＦが小さい場合に、酸化ガス流量調整弁３４を開き、酸化ガス還流ライン３３を介して酸化ガス供給ライン３１から酸化ガス導入ライン３２に酸化ガスの一部を還流させることができる。これにより、燃料電池２の要求酸化ガス流量ＲＯＦが小さい場合におけるコンプレッサインペラ７１への酸化ガスの流入量を増やすことができるため、圧縮機７の回転数を落とさずに圧縮機７におけるサージングを抑制できる。
【0055】
また、上記の構成によれば、燃料電池２の要求酸化ガス流量ＲＯＦが大きく、酸化ガス供給ライン３１を介して燃料電池２に供給できる酸化ガスの流量ＯＦが大きい場合に、酸化ガス流量調整弁３４を閉じ、酸化ガス還流ライン３３を介した酸化ガスの還流を抑制することで、酸化ガスの還流に伴う圧縮機７の効率低下を抑制できる。
【0056】
仮に、酸化ガス供給システム３が、酸化ガス供給ライン３１に存在する酸化ガスを大気開放させる構成である場合には、大気開放により、コンプレッサインペラ７１を通過した酸化ガスの大部分が大気中に捨てられるため、発電セル２０に十分な酸化ガスが流れずに発電ができない虞がある。上記の構成によれば、酸化ガス供給ライン３１に存在する酸化ガスの一部が酸化ガス還流ライン３３を介して還流され、酸化ガス供給ライン３１に存在する酸化ガスの残りは、発電セル２０に供給される。これにより、発電セル２０に十分な酸化ガスが供給されるため、発電が可能である。
【0057】
また、上記の構成によれば、酸化ガス供給ライン３１に存在する酸化ガスの一部が酸化ガス還流ライン３３を介して還流させることで、酸化ガスを還流させない場合に比べて、コンプレッサインペラ７１に供給される酸化ガスの圧力、温度を上昇させることができ、圧縮機７の動力を増加させることができる。圧縮機７の動力を増加させることで、圧縮機７の負荷が増加するため、コンプレッサインペラ７１の回転数を素早く低下させることが可能になる。サージングや非同期振動などの異常発生時に圧縮機７を緊急停止させる際に、コンプレッサインペラ７１の回転数を素早く低下させることで、圧縮機７の損傷を抑制できる。
【0058】
（第１開度増大制御）
図３は、本開示の一実施形態における制御装置８の第１開度増大制御を含む制御１００の一例を示すフロー図である。幾つかの実施形態では、図３に示されるように、上述した制御装置８は、燃料電池２に供給される酸化ガスの流量（図示例では、酸化ガス流量ＯＦの測定値）が予め設定された第１規定流量ＳＦ１を下回る場合（Ｓ１１で「Ｙｅｓ」の場合）には、酸化ガス流量調整弁３４の開度を増大させる第１開度増大制御（Ｓ１２）を実行するように構成されている。図示される実施形態では、酸化ガス側開度指示部８７が第１開度増大制御を実行するように構成されている。ここで、「燃料電池２に供給される酸化ガスの流量が第１規定流量ＳＦ１を下回る」とは、燃料電池２に供給される酸化ガスの流量が、第１規定流量ＳＦ１よりも大きい状態から第１規定流量ＳＦ１よりも小さい状態に移行することを意味する。
図３は、本開示の一実施形態における制御装置８の第１開度増大制御を含む制御１００の一例を示すフロー図である。幾つかの実施形態では、図３に示されるように、上述した制御装置８は、燃料電池２に供給される酸化ガスの流量（図示例では、酸化ガス流量ＯＦの測定値）が予め設定された第１規定流量ＳＦ１を下回る場合（Ｓ１１で「Ｙｅｓ」の場合）には、酸化ガス流量調整弁３４の開度を増大させる第１開度増大制御（Ｓ１２）を実行するように構成されている。図示される実施形態では、酸化ガス側開度指示部８７が第１開度増大制御を実行するように構成されている。ここで、「燃料電池２に供給される酸化ガスの流量が第１規定流量ＳＦ１を下回る」とは、燃料電池２に供給される酸化ガスの流量が、第１規定流量ＳＦ１よりも大きい状態から第１規定流量ＳＦ１よりも小さい状態に移行することを意味する。
【0059】
上記の構成によれば、燃料電池２に供給される酸化ガスの流量（図示例では、酸化ガス流量ＯＦの測定値）が第１規定流量ＳＦ１を下回る場合には、酸化ガス導入ライン３２を介してコンプレッサインペラ７１に導入される酸化ガスの流量が小さく、圧縮機７においてサージングが発生する可能性が高い。燃料電池２に供給される酸化ガスの流量が第１規定流量ＳＦ１を下回る場合において、制御装置８が第１開度増大制御を実行し、酸化ガス流量調整弁３４の開度を増大させることで、酸化ガス還流ライン３３を介した酸化ガスの還流量を増やすことができる。酸化ガス還流ライン３３を介した酸化ガス還流量を増やすことで、コンプレッサインペラ７１への酸化ガスの流入量を増やすことができるため、圧縮機７におけるサージングを効果的に抑制できる。
【0060】
（第１開度減少制御）
幾つかの実施形態では、図３に示されるように、上述した制御装置８は、燃料電池２に供給される酸化ガスの流量（図示例では、酸化ガス流量ＯＦの測定値）が予め設定された第３規定流量ＳＦ３を上回る場合（Ｓ１３で「Ｙｅｓ」の場合）には、酸化ガス流量調整弁３４の開度を減少させる第１開度減少制御（Ｓ１４）を実行するように構成されていてもよい。第１開度減少制御は、図３に示されるように、第１開度増大制御の実行後に実行されてもよく、第１開度減少制御では、第１開度増大制御において増大させた酸化ガス流量調整弁３４の開度を、第１開度増大制御において増大させる前の開度に戻してもよい。図示される実施形態では、酸化ガス側開度指示部８７が第１開度減少制御を実行するように構成されている。第３規定流量ＳＦ３は、第１規定流量ＳＦ１よりも大きい。ここで、「燃料電池２に供給される酸化ガスの流量が第３規定流量ＳＦ３を上回る」とは、燃料電池２に供給される酸化ガスの流量が、第３規定流量ＳＦ３よりも小さい状態から第３規定流量ＳＦ３よりも大きい状態に移行することを意味する。
幾つかの実施形態では、図３に示されるように、上述した制御装置８は、燃料電池２に供給される酸化ガスの流量（図示例では、酸化ガス流量ＯＦの測定値）が予め設定された第３規定流量ＳＦ３を上回る場合（Ｓ１３で「Ｙｅｓ」の場合）には、酸化ガス流量調整弁３４の開度を減少させる第１開度減少制御（Ｓ１４）を実行するように構成されていてもよい。第１開度減少制御は、図３に示されるように、第１開度増大制御の実行後に実行されてもよく、第１開度減少制御では、第１開度増大制御において増大させた酸化ガス流量調整弁３４の開度を、第１開度増大制御において増大させる前の開度に戻してもよい。図示される実施形態では、酸化ガス側開度指示部８７が第１開度減少制御を実行するように構成されている。第３規定流量ＳＦ３は、第１規定流量ＳＦ１よりも大きい。ここで、「燃料電池２に供給される酸化ガスの流量が第３規定流量ＳＦ３を上回る」とは、燃料電池２に供給される酸化ガスの流量が、第３規定流量ＳＦ３よりも小さい状態から第３規定流量ＳＦ３よりも大きい状態に移行することを意味する。
【0061】
（急速開度増大制御）
図４は、本開示の一実施形態における制御装置８の急速開度増大制御を含む制御２００の一例を示すフロー図である。図５は、燃料電池２に供給される酸化ガスの流量の小流量への変化時における圧縮機７の運転点の変化を説明するための説明図である。
幾つかの実施形態では、図４に示されるように、上述した制御装置８は、燃料電池２の要求酸化ガス流量ＲＯＦが第２規定流量ＳＦ２を下回る場合（Ｓ２２で「Ｙｅｓ」の場合）には、酸化ガス流量調整弁３４の開度を増大させる急速開度増大制御（Ｓ２３）を実行するように構成されている。図示される実施形態では、要求量算出部８３が要求酸化ガス流量ＲＯＦを算出（Ｓ２１）し、酸化ガス側開度指示部８７が急速開度増大制御を実行するように構成されている。ここで、「要求酸化ガス流量ＲＯＦが第２規定流量ＳＦ２を下回る」とは、要求酸化ガス流量ＲＯＦが第２規定流量ＳＦ２よりも大きい状態から第２規定流量ＳＦ２よりも小さい状態に移行することを意味する。
図４は、本開示の一実施形態における制御装置８の急速開度増大制御を含む制御２００の一例を示すフロー図である。図５は、燃料電池２に供給される酸化ガスの流量の小流量への変化時における圧縮機７の運転点の変化を説明するための説明図である。
幾つかの実施形態では、図４に示されるように、上述した制御装置８は、燃料電池２の要求酸化ガス流量ＲＯＦが第２規定流量ＳＦ２を下回る場合（Ｓ２２で「Ｙｅｓ」の場合）には、酸化ガス流量調整弁３４の開度を増大させる急速開度増大制御（Ｓ２３）を実行するように構成されている。図示される実施形態では、要求量算出部８３が要求酸化ガス流量ＲＯＦを算出（Ｓ２１）し、酸化ガス側開度指示部８７が急速開度増大制御を実行するように構成されている。ここで、「要求酸化ガス流量ＲＯＦが第２規定流量ＳＦ２を下回る」とは、要求酸化ガス流量ＲＯＦが第２規定流量ＳＦ２よりも大きい状態から第２規定流量ＳＦ２よりも小さい状態に移行することを意味する。
【0062】
図５および後述する図７では、上述した酸化ガス流量ＯＦを横軸とし、上述した酸化ガス圧力ＯＰを縦軸とするコンプレッサマップが示されている。このコンプレッサマップには、圧縮機７のサージラインＬＳと、サージラインＬＳよりも小流量側に形成されるサージ領域ＳＲと、サージ領域ＳＲとはサージラインＬＳを挟んで反対側（大流量側）に、且つサージ領域ＳＲ近傍に設けられたサージ危険運転領域ＳＤＲと、圧縮機７の現時点での運転点（作動点）ＰであるＰ１と、が示されている。図５、図７に示されるように、サージ危険運転領域ＳＤＲは、上記コンプレッサマップにおいてサージラインＬＳの大流量側にサージラインＬＳに沿う曲線状に形成されたサージ危険ラインＬＳ１と、サージラインＬＳとの間に形成してもよい。サージラインＬＳ、サージ危険ラインＬＳ１、サージ領域ＳＲおよびサージ危険運転領域ＳＤＲの夫々は、予め設定されており、データベース部８０に記憶されている。
【0063】
図５に示されるように、燃料電池２に供給される酸化ガスの流量ＯＦが大流量から小流量に変化するとき（圧縮機７の運転点ＰがＰ１からＰ２に移行するとき）に、図５中点線で示されるように、圧力変化に対して流量変化が先行して、圧縮機７の運転点Ｐ（Ｐ３）が一時的にサージ領域ＳＲに入り、圧縮機７におけるサージングが発生する虞がある。
【0064】
上記の構成によれば、燃料電池２の要求酸化ガス流量ＲＯＦが第２規定流量ＳＦ２を下回る場合には、その後に燃料電池２に供給される酸化ガスの流量ＯＦが小さくなり圧縮機７の運転点が一時的にサージ領域ＳＲに入る可能性が高い。燃料電池２の要求酸化ガス流量ＲＯＦが第２規定流量ＳＦ２を下回る場合において、制御装置８が急速開度増大制御を実行し、酸化ガス流量調整弁３４の開度を増大させることで、その後に要求酸化ガス流量ＲＯＦの小流量化に伴い、燃料電池２に供給される酸化ガスの流量ＯＦが小さくなったときに、圧縮機７の運転点が一時的にサージ領域ＳＲに入ることを抑制できるため、圧縮機７におけるサージングを効果的に抑制できる。
【0065】
幾つかの実施形態では、図５に示されるように、上述した第２規定流量ＳＦ２は、上述した第１規定流量ＳＦ１よりも大きい。上記の構成によれば、第２規定流量ＳＦ２を第１規定流量ＳＦ１よりも大きくすることで、燃料電池２に供給される酸化ガスの流量ＯＦが大流量から小流量に変化したときに、圧縮機７の運転点が一時的にサージ領域ＳＲに入ることを効果的に抑制できる。また、上記の構成によれば、第１規定流量ＳＦ１を第２規定流量ＳＦ２よりも小さくすることで、制御装置８による第１開度増大制御の頻度を抑えることができるため、酸化ガス還流ライン３３を介して還流される酸化ガスの圧力損失（エネルギー損失）を抑制できる。上記酸化ガスの圧力損失を抑制することで、圧縮機７の効率低下を抑制できる。
【0066】
（第２開度増大制御）
図６は、本開示の一実施形態における制御装置８の第２開度増大制御を含む制御３００の一例を示すフロー図である。図７は、第２開度増大制御や第２開度減少制御を説明するための説明図である。幾つかの実施形態では、図６に示されるように、上述した制御装置８は、燃料電池２に供給される酸化ガスの流量（図示例では、酸化ガス流量ＯＦの測定値又は推定値）および燃料電池２に供給される酸化ガスの圧力（図示例では、酸化ガス圧力ＯＰの測定値）に応じた圧縮機７の運転点Ｐ（Ｐ１、図７参照）が、予め設定されたサージ危険運転領域ＳＤＲに位置する場合（Ｓ３２で「Ｙｅｓ」の場合）には、酸化ガス流量調整弁３４の開度を増大させる第２開度増大制御（Ｓ３３）を実行するように構成されている。図示される実施形態では、酸化ガス側開度指示部８７（制御装置８）が運転点Ｐの取得（Ｓ３１）および第２開度増大制御（Ｓ３２、Ｓ３３）を実行するように構成されている。
図６は、本開示の一実施形態における制御装置８の第２開度増大制御を含む制御３００の一例を示すフロー図である。図７は、第２開度増大制御や第２開度減少制御を説明するための説明図である。幾つかの実施形態では、図６に示されるように、上述した制御装置８は、燃料電池２に供給される酸化ガスの流量（図示例では、酸化ガス流量ＯＦの測定値又は推定値）および燃料電池２に供給される酸化ガスの圧力（図示例では、酸化ガス圧力ＯＰの測定値）に応じた圧縮機７の運転点Ｐ（Ｐ１、図７参照）が、予め設定されたサージ危険運転領域ＳＤＲに位置する場合（Ｓ３２で「Ｙｅｓ」の場合）には、酸化ガス流量調整弁３４の開度を増大させる第２開度増大制御（Ｓ３３）を実行するように構成されている。図示される実施形態では、酸化ガス側開度指示部８７（制御装置８）が運転点Ｐの取得（Ｓ３１）および第２開度増大制御（Ｓ３２、Ｓ３３）を実行するように構成されている。
【0067】
酸化ガス側開度指示部８７（制御装置８）は、酸化ガス流量ＯＦの測定値又は推定値の何れか一方および酸化ガス圧力ＯＰの測定値に応じた圧縮機７の運転点Ｐを取得するように構成されている。例えば、酸化ガス側開度指示部８７（制御装置８）は、酸化ガス流量ＯＦ、酸化ガス圧力ＯＰおよび圧縮機７の運転点Ｐを予め関連付けた第７の関連付け情報に基づいて、酸化ガス流量ＯＦの測定値又は推定値の何れか一方および酸化ガス圧力ＯＰの測定値から、酸化ガス流量ＯＦの測定値又は推定値の何れか一方および酸化ガス圧力ＯＰの測定値を求めてもよい。第７の関連付け情報は、予めデータベース部８０に記憶されている。
【0068】
上記の構成によれば、燃料電池２に供給される酸化ガスの流量および酸化ガスの圧力に応じた圧縮機７の運転点Ｐ（Ｐ１）がサージ危険運転領域ＳＤＲに位置する場合には、その後に圧縮機７の運転点Ｐがサージ領域ＳＲに入る可能性が高い。圧縮機７の運転点Ｐがサージ危険運転領域ＳＤＲに位置する場合において、制御装置８が第２開度増大制御を実行し、酸化ガス流量調整弁３４の開度を増大させることで、圧縮機７におけるサージングを予防できる。これにより、圧縮機７におけるサージングを効果的に抑制できる。
【0069】
（第２開度減少制御）
幾つかの実施形態では、図６に示されるように、上述した制御装置８は、第２開度増大制御を実行後に圧縮機７の運転点Ｐ（Ｐ４、図７参照）が、サージ危険運転領域ＳＤＲ外（サージ危険ラインＬＳ１よりも大流量側）に位置する場合（Ｓ３４で「Ｙｅｓ」の場合）には、酸化ガス流量調整弁３４の開度を減少させる第２開度減少制御（Ｓ３５）を実行するように構成されていてもよい。第２開度減少制御では、第２開度増大制御において増大させた酸化ガス流量調整弁３４の開度を、第２開度増大制御において増大させる前の開度に戻してもよい。図示される実施形態では、酸化ガス側開度指示部８７が第２開度減少制御を実行するように構成されている。
幾つかの実施形態では、図６に示されるように、上述した制御装置８は、第２開度増大制御を実行後に圧縮機７の運転点Ｐ（Ｐ４、図７参照）が、サージ危険運転領域ＳＤＲ外（サージ危険ラインＬＳ１よりも大流量側）に位置する場合（Ｓ３４で「Ｙｅｓ」の場合）には、酸化ガス流量調整弁３４の開度を減少させる第２開度減少制御（Ｓ３５）を実行するように構成されていてもよい。第２開度減少制御では、第２開度増大制御において増大させた酸化ガス流量調整弁３４の開度を、第２開度増大制御において増大させる前の開度に戻してもよい。図示される実施形態では、酸化ガス側開度指示部８７が第２開度減少制御を実行するように構成されている。
【0070】
幾つかの実施形態では、図１に示されるように、上述した酸化ガス還流ライン３３は、コンプレッサカバー７２の内部に設けられている。酸化ガス還流ライン３３の一方側が接続される上述した分岐部３１２は、酸化ガス排出路７６に設けられ、酸化ガス還流ライン３３の他方側が接続される上述した合流部３２２は、酸化ガス導入路７５に設けられている。
【0071】
上記の構成によれば、酸化ガス還流ライン３３をコンプレッサカバー７２の内部に設けることで、コンプレッサカバー７２の外部に設ける場合に比べて、酸化ガス還流ライン３３の分岐部３１２との接続部である一端から合流部３２２との接続部である他端までの長さを短くできるため、酸化ガス還流ライン３３を介して還流される酸化ガスの圧力損失（エネルギー損失）を抑制できる。上記酸化ガスの圧力損失を抑制することで、圧縮機７の効率低下を抑制できる。また、酸化ガス還流ライン３３の上記一端から他端までの長さを短くすることで、酸化ガス流量調整弁３４の開度を増減させた際の応答性が向上し、速やかに酸化ガス還流ライン３３を介した酸化ガスの還流量を増減させることができる。
【0072】
（熱交換器）
図８は、本開示の一実施形態にかかる酸化ガス供給システムの熱交換器を説明するための説明図である。幾つかの実施形態では、図８に示されるように、上述した酸化ガス供給システム３は、酸化ガス還流ライン３３に設けられた、酸化ガス還流ライン３３を流れる酸化ガスと冷媒との間で熱交換を行うように構成された熱交換器（酸化ガス側熱交換器）３５をさらに備える。冷媒は、酸化ガス還流ライン３３を流れる酸化ガスよりも低温であり、熱交換器３５において酸化ガス還流ライン３３を流れる酸化ガスから冷媒に熱エネルギーが伝達されることで、酸化ガス還流ライン３３を流れる酸化ガスが冷却される。
図８は、本開示の一実施形態にかかる酸化ガス供給システムの熱交換器を説明するための説明図である。幾つかの実施形態では、図８に示されるように、上述した酸化ガス供給システム３は、酸化ガス還流ライン３３に設けられた、酸化ガス還流ライン３３を流れる酸化ガスと冷媒との間で熱交換を行うように構成された熱交換器（酸化ガス側熱交換器）３５をさらに備える。冷媒は、酸化ガス還流ライン３３を流れる酸化ガスよりも低温であり、熱交換器３５において酸化ガス還流ライン３３を流れる酸化ガスから冷媒に熱エネルギーが伝達されることで、酸化ガス還流ライン３３を流れる酸化ガスが冷却される。
【0073】
コンプレッサインペラ７１により圧縮された酸化ガス供給ライン３１を流れる酸化ガスは、酸化ガス導入ライン３２を介してコンプレッサインペラ７１に導入される酸化ガスよりも高温になっている。上記の構成によれば、酸化ガス還流ライン３３に設けられた熱交換器３５により、酸化ガス還流ライン３３を流れる酸化ガスが冷却されるため、酸化ガス還流ライン３３を介した酸化ガスの還流に伴う、コンプレッサインペラ７１に導入される酸化ガスの温度上昇を抑制できる。コンプレッサインペラ７１に導入される酸化ガスの温度上昇を抑制することで、圧縮機７の動力（エネルギー消費）を低減させることができる。
【0074】
幾つかの実施形態では、熱交換器３５において酸化ガス還流ライン３３を流れる酸化ガスを冷却する冷媒は、燃料電池２を冷却する冷媒と同種の熱媒体からなる。燃料電池車両１は、燃料電池２を冷却するための冷却システム９をさらに備える。冷却システム９は、冷媒（例えば、冷却水）を貯留するように構成された冷媒貯留装置（例えば、冷却水タンク）９１と、燃料電池２と冷媒との間で熱交換を行うように構成された燃料電池側熱交換器９２と、冷媒貯留装置９１から燃料電池側熱交換器９２に冷媒を導くための冷媒供給ライン９３と、燃料電池側熱交換器９２にて熱交換が行われた冷媒を排出するための冷媒排出ライン９４と、冷媒供給ライン９３又は冷媒排出ライン９４の何れかに設けられた冷媒ポンプ９５と、を含む。
【0075】
図示される実施形態では、酸化ガス供給システム３は、冷媒供給ライン９３又は冷媒排出ライン９４の何れか一方から熱交換器３５に冷媒を導くための第１の冷媒分流ライン３６と、熱交換器３５から冷媒供給ライン９３又は冷媒排出ライン９４の何れか一方に冷媒を排出するための第２の冷媒分流ライン３７と、をさらに備える。他の実施形態では、熱交換器３５における冷媒が流れる流路を、冷媒供給ライン９３又は冷媒排出ライン９４の何れか一方に設けてもよい。
【0076】
上記の構成によれば、冷却システム９の機器や配管を、熱交換器３５に冷媒を送るために利用でき、熱交換器３５用に冷媒貯留装置９１や冷媒ポンプ９５を別途設けなくてもよいので、熱交換器３５を備える酸化ガス供給システム３の構成の複雑化や高価格化を抑制できる。
【0077】
幾つかの実施形態にかかる燃料電池車両１は、図１に示されるように、上述した酸化ガス供給システム３を備え、上述した燃料電池２が発生させた電力により走行可能に構成されている。上記の構成によれば、燃料電池車両１は、酸化ガス供給システム３を備えることで、圧縮機７におけるサージングを抑制できるため、燃料電池車両１の効率を向上させることができる。
【0078】
本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【0079】
上述した幾つかの実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握されるものである。
【0080】
１）本開示の少なくとも一実施形態にかかる酸化ガス供給システム（３）は、
燃料電池（２）に圧縮機（７）により圧縮された酸化ガスを供給するための酸化ガス供給システム（３）であって、
コンプレッサインペラ（７１）を有する前記圧縮機（７）と、
前記コンプレッサインペラ（７１）を通過した前記酸化ガスを前記燃料電池（２）に供給するための酸化ガス供給ライン（３１）と、
前記コンプレッサインペラ（７１）に前記酸化ガスを導入するための酸化ガス導入ライン（３２）と、
前記酸化ガス供給ライン（３１）から分岐して前記酸化ガス導入ライン（３２）に接続される酸化ガス還流ライン（３３）と、
前記酸化ガス還流ライン（３３）を通過する前記酸化ガスの流量を調整可能に構成された流量調整弁（酸化ガス流量調整弁３４）と、を備える。
燃料電池（２）に圧縮機（７）により圧縮された酸化ガスを供給するための酸化ガス供給システム（３）であって、
コンプレッサインペラ（７１）を有する前記圧縮機（７）と、
前記コンプレッサインペラ（７１）を通過した前記酸化ガスを前記燃料電池（２）に供給するための酸化ガス供給ライン（３１）と、
前記コンプレッサインペラ（７１）に前記酸化ガスを導入するための酸化ガス導入ライン（３２）と、
前記酸化ガス供給ライン（３１）から分岐して前記酸化ガス導入ライン（３２）に接続される酸化ガス還流ライン（３３）と、
前記酸化ガス還流ライン（３３）を通過する前記酸化ガスの流量を調整可能に構成された流量調整弁（酸化ガス流量調整弁３４）と、を備える。
【0081】
上記１）の構成によれば、燃料電池（２）の要求酸化ガス流量が小さく、酸化ガス供給ライン（３１）を介して燃料電池（２）に供給できる酸化ガスの流量が小さい場合に、流量調整弁（３４）を開き、酸化ガス還流ライン（３３）を介して酸化ガス供給ライン（３１）から酸化ガス導入ライン（３２）に酸化ガスの一部を還流させることができる。これにより、燃料電池（２）の要求酸化ガス流量が小さい場合におけるコンプレッサインペラ（７１）への酸化ガスの流入量を増やすことができるため、圧縮機（７）におけるサージングを抑制できる。
【0082】
また、上記１）の構成によれば、燃料電池（２）の要求酸化ガス流量が大きく、酸化ガス供給ライン（３１）を介して燃料電池（２）に供給できる酸化ガスの流量が大きい場合に、流量調整弁（３４）を閉じ、酸化ガス還流ライン（３３）を介した酸化ガスの還流を抑制することで、酸化ガスの還流に伴う圧縮機（７）の効率低下を抑制できる。
【0083】
２）幾つかの実施形態では、上記１）に記載の酸化ガス供給システム（３）であって、
前記流量調整弁（３４）の開閉を制御するための制御装置（８）をさらに備え、
前記制御装置（８）は、前記燃料電池（２）に供給される前記酸化ガスの流量が第１規定流量（ＳＦ１）を下回る場合には、前記流量調整弁（３４）の開度を増大させる第１開度増大制御を実行するように構成される。
前記流量調整弁（３４）の開閉を制御するための制御装置（８）をさらに備え、
前記制御装置（８）は、前記燃料電池（２）に供給される前記酸化ガスの流量が第１規定流量（ＳＦ１）を下回る場合には、前記流量調整弁（３４）の開度を増大させる第１開度増大制御を実行するように構成される。
【0084】
上記２）の構成によれば、燃料電池（２）に供給される酸化ガスの流量が第１規定流量（ＳＦ１）を下回る場合には、酸化ガス導入ライン（３２）を介してコンプレッサインペラ（７１）に導入される酸化ガスの流量が小さく、圧縮機（７）においてサージングが発生する可能性が高い。燃料電池（２）に供給される酸化ガスの流量が第１規定流量（ＳＦ１）を下回る場合において、制御装置（８）が第１開度増大制御を実行し、流量調整弁（３４）の開度を増大させることで、酸化ガス還流ライン（３３）を介した酸化ガスの還流量を増やすことができる。酸化ガス還流ライン（３３）を介した酸化ガスの還流量を増やすことで、コンプレッサインペラ（７１）への酸化ガスの流入量を増やすことができるため、圧縮機（７）におけるサージングを効果的に抑制できる。
【0085】
３）幾つかの実施形態では、上記２）に記載の酸化ガス供給システム（３）であって、
前記制御装置（８）は、前記燃料電池（２）の要求酸化ガス流量が第２規定流量（ＳＦ２）を下回る場合には、前記流量調整弁（３４）の開度を増大させる急速開度増大制御を実行するように構成される。
前記制御装置（８）は、前記燃料電池（２）の要求酸化ガス流量が第２規定流量（ＳＦ２）を下回る場合には、前記流量調整弁（３４）の開度を増大させる急速開度増大制御を実行するように構成される。
【0086】
燃料電池（２）に供給される酸化ガスの流量が大流量から小流量に変化するときに、圧力変化に対して流量変化が先行して、圧縮機（７）の運転点が一時的にサージ領域（ＳＲ）に入り、圧縮機（７）におけるサージングが発生する虞がある。上記３）の構成によれば、燃料電池（２）の要求酸化ガス流量が第２規定流量（ＳＦ２）を下回る場合には、その後に燃料電池（２）に供給される酸化ガスの流量が小さくなり圧縮機（７）の運転点が一時的にサージ領域（ＳＲ）に入る可能性が高い。燃料電池（２）の要求酸化ガス流量が第２規定流量（ＳＦ２）を下回る場合において、制御装置（８）が急速開度増大制御を実行し、流量調整弁（３４）の開度を増大させることで、その後に燃料電池（２）に供給される酸化ガスの流量が小さくなったときに、圧縮機（７）の運転点が一時的にサージ領域（ＳＲ）に入ることを抑制できるため、圧縮機（７）におけるサージングを効果的に抑制できる。
【0087】
４）幾つかの実施形態では、上記３）に記載の酸化ガス供給システム（３）であって、
前記第２規定流量（ＳＦ２）は、前記第１規定流量（ＳＦ１）よりも大きい。
前記第２規定流量（ＳＦ２）は、前記第１規定流量（ＳＦ１）よりも大きい。
【0088】
上記４）の構成によれば、第２規定流量（ＳＦ２）を第１規定流量（ＳＦ１）よりも大きくすることで、燃料電池（２）に供給される酸化ガスの流量が大流量から小流量に変化したときに、圧縮機（７）の運転点が一時的にサージ領域（ＳＲ）に入ることを効果的に抑制できる。また、上記４）の構成によれば、第１規定流量（ＳＦ１）を第２規定流量（ＳＦ２）よりも小さくすることで、制御装置（８）による第１開度増大制御の頻度を抑えることができるため、酸化ガス還流ライン（３３）を介して還流される酸化ガスの圧力損失（エネルギー損失）を抑制できる。上記酸化ガスの圧力損失を抑制することで、圧縮機（７）の効率低下を抑制できる。
【0089】
５）幾つかの実施形態では、上記１）に記載の酸化ガス供給システム（３）であって、
前記流量調整弁（３４）の開閉を制御するための制御装置（８）をさらに備え、
前記制御装置（８）は、前記燃料電池（２）に供給される前記酸化ガスの流量および前記酸化ガスの圧力に応じた前記圧縮機（７）の運転点がサージ危険運転領域（ＳＤＲ）に位置する場合には、前記流量調整弁（３４）の開度を増大させる第２開度増大制御を実行するように構成される。
前記流量調整弁（３４）の開閉を制御するための制御装置（８）をさらに備え、
前記制御装置（８）は、前記燃料電池（２）に供給される前記酸化ガスの流量および前記酸化ガスの圧力に応じた前記圧縮機（７）の運転点がサージ危険運転領域（ＳＤＲ）に位置する場合には、前記流量調整弁（３４）の開度を増大させる第２開度増大制御を実行するように構成される。
【0090】
上記５）の構成によれば、燃料電池（２）に供給される酸化ガスの流量および酸化ガスの圧力に応じた圧縮機（７）の運転点がサージ危険運転領域（ＳＤＲ）に位置する場合には、その後に上記圧縮機（７）の運転点がサージ領域（ＳＲ）に入る可能性が高い。上記圧縮機（７）の運転点がサージ危険運転領域（ＳＤＲ）に位置する場合において、制御装置（８）が第２開度増大制御を実行し、流量調整弁（３４）の開度を増大させることで、圧縮機（７）におけるサージングを予防できる。これにより、圧縮機（７）におけるサージングを効果的に抑制できる。
【0091】
６）幾つかの実施形態では、上記１）～上記５）までの何れかに記載の酸化ガス供給システム（３）であって、
前記圧縮機（７）は、前記コンプレッサインペラ（７１）を回転可能に収容するコンプレッサカバー（７２）をさらに有し、
前記酸化ガス還流ライン（３３）は、前記コンプレッサカバー（７２）の内部に設けられた。
前記圧縮機（７）は、前記コンプレッサインペラ（７１）を回転可能に収容するコンプレッサカバー（７２）をさらに有し、
前記酸化ガス還流ライン（３３）は、前記コンプレッサカバー（７２）の内部に設けられた。
【0092】
上記６）の構成によれば、酸化ガス還流ライン（３３）をコンプレッサカバー（７２）の内部に設けることで、コンプレッサカバー（７２）の外部に設ける場合に比べて、酸化ガス還流ライン（３３）の一端から他端までの長さを短くできるため、酸化ガス還流ライン（３３）を介して還流される酸化ガスの圧力損失（エネルギー損失）を抑制できる。上記酸化ガスの圧力損失を抑制することで、圧縮機（７）の効率低下を抑制できる。
【0093】
７）幾つかの実施形態では、上記１）～上記６）までの何れかに記載の酸化ガス供給システム（３）であって、
前記酸化ガス還流ライン（３３）に設けられた、前記酸化ガス還流ライン（３３）を流れる前記酸化ガスと冷媒との間で熱交換を行うように構成された熱交換器（３５）をさらに備える。
前記酸化ガス還流ライン（３３）に設けられた、前記酸化ガス還流ライン（３３）を流れる前記酸化ガスと冷媒との間で熱交換を行うように構成された熱交換器（３５）をさらに備える。
【0094】
コンプレッサインペラ（７１）により圧縮された酸化ガス供給ライン（３１）を流れる酸化ガスは、酸化ガス導入ライン（３２）を介してコンプレッサインペラ（７１）に導入される酸化ガスよりも高温になっている。上記７）の構成によれば、酸化ガス還流ライン（３３）に設けられた熱交換器（３５）により、酸化ガス還流ライン（３３）を流れる酸化ガスが冷却されるため、酸化ガス還流ライン（３３）を介した酸化ガスの還流に伴う、コンプレッサインペラ（７１）に導入される酸化ガスの温度上昇を抑制できる。コンプレッサインペラ（７１）に導入される酸化ガスの温度上昇を抑制することで、圧縮機（７）の動力（エネルギー消費）を低減させることができる。
【0095】
８）本開示の少なくとも一実施形態にかかる燃料電池車両（１）は、
上記１）～上記７）までの何れかに記載の酸化ガス供給システム（３）を備え、
前記燃料電池（２）が発生させた電力により走行可能に構成された。
上記１）～上記７）までの何れかに記載の酸化ガス供給システム（３）を備え、
前記燃料電池（２）が発生させた電力により走行可能に構成された。
【0096】
上記８）の構成によれば、燃料電池車両（１）は、酸化ガス供給システム（３）を備えることで、圧縮機（７）におけるサージングを抑制できるため、燃料電池車両（１）の効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【0097】
１ 燃料電池車両
２ 燃料電池
３ 酸化ガス供給システム
４ 燃料ガス供給システム
５ 駆動用バッテリ
６ 走行用モータ
７ 圧縮機
８ 制御装置
９ 冷却システム
１１ 第１の接続ケーブル
１２ 第２の接続ケーブル
１３ 車体
１４ 排気排出ライン
１５ 排気流量調整弁
１６ 酸化ガス圧力測定装置
１７ 燃料ガス圧力測定装置
１８ 酸化ガス流量測定装置
２０ 発電セル
２１ 空気極
２２ 燃料極
２３ 電解質膜
３１ 酸化ガス供給ライン
３２ 酸化ガス導入ライン
３３ 酸化ガス還流ライン
３４ 酸化ガス流量調整弁
３５ 熱交換器
３６ 第１の冷媒分流ライン
３７ 第２の冷媒分流ライン
４１ 燃料ガス貯留装置
４２ 燃料ガス供給ライン
４３ 燃料ガス流量調整弁
７１ コンプレッサインペラ
７２ コンプレッサカバー
７３ 導入口
７４ 排出口
７５ 酸化ガス導入路
７６ 酸化ガス排出路
７７ 電動モータ
７８ 回転シャフト
８０ データベース部
８１ 酸化ガス流量推定部
８２ 必要発電量推定部
８３ 要求量算出部
８４ 回転数指示部
８５ 燃料ガス側開度指示部
８６ 排気側開度指示部
８７ 酸化ガス側開度指示部
９１ 冷媒貯留装置
９２ 燃料電池側熱交換器
９３ 冷媒供給ライン
９４ 冷媒排出ライン
９５ 冷媒ポンプ
２ 燃料電池
３ 酸化ガス供給システム
４ 燃料ガス供給システム
５ 駆動用バッテリ
６ 走行用モータ
７ 圧縮機
８ 制御装置
９ 冷却システム
１１ 第１の接続ケーブル
１２ 第２の接続ケーブル
１３ 車体
１４ 排気排出ライン
１５ 排気流量調整弁
１６ 酸化ガス圧力測定装置
１７ 燃料ガス圧力測定装置
１８ 酸化ガス流量測定装置
２０ 発電セル
２１ 空気極
２２ 燃料極
２３ 電解質膜
３１ 酸化ガス供給ライン
３２ 酸化ガス導入ライン
３３ 酸化ガス還流ライン
３４ 酸化ガス流量調整弁
３５ 熱交換器
３６ 第１の冷媒分流ライン
３７ 第２の冷媒分流ライン
４１ 燃料ガス貯留装置
４２ 燃料ガス供給ライン
４３ 燃料ガス流量調整弁
７１ コンプレッサインペラ
７２ コンプレッサカバー
７３ 導入口
７４ 排出口
７５ 酸化ガス導入路
７６ 酸化ガス排出路
７７ 電動モータ
７８ 回転シャフト
８０ データベース部
８１ 酸化ガス流量推定部
８２ 必要発電量推定部
８３ 要求量算出部
８４ 回転数指示部
８５ 燃料ガス側開度指示部
８６ 排気側開度指示部
８７ 酸化ガス側開度指示部
９１ 冷媒貯留装置
９２ 燃料電池側熱交換器
９３ 冷媒供給ライン
９４ 冷媒排出ライン
９５ 冷媒ポンプ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】