JP6059049B2

JP6059049B2 - Fuel cell system

Info

Publication number: JP6059049B2
Application number: JP2013049793A
Authority: JP
Inventors: 修一数野
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2013-03-13
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2033-03-13
Also published as: JP2014175274A

Description

本発明は、燃料電池の出力電圧を固定すると共に、反応ガスの供給量を調整することで燃料電池の出力電流を可変とする電圧固定・電流可変制御を行う燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system that performs voltage fixing and variable current control for making the output current of a fuel cell variable by fixing the output voltage of the fuel cell and adjusting the supply amount of a reaction gas.

特許文献１では、燃料電池の出力制御として２種類の制御が開示されている。すなわち、１つ目の制御は、単セルの目標電圧が切替電圧以下である場合、単セルの実電圧を目標電圧に追従させる第１モードである（要約、図１５、［００９３］、［０１５０］）。また、２つ目の制御は、単セルの目標電圧が切替電圧以下でない場合、単セルの実電圧を切替電圧で維持しつつ、空気の供給量（酸素濃度）を変化することによって単セルのＩＶ特性を変化することで、単セルの実電流を変化させ、単セルの出力する実電力を要求電力に追従させる第２モードである（要約、図１５、［００９３］）。 Patent Document 1 discloses two types of control as output control of a fuel cell. That is, the first control is a first mode in which the actual voltage of the single cell follows the target voltage when the target voltage of the single cell is equal to or lower than the switching voltage (summary, FIG. 15, [0093], [0150]). ]). In the second control, when the target voltage of the single cell is not less than or equal to the switching voltage, the actual voltage of the single cell is maintained at the switching voltage, and the supply amount (oxygen concentration) of the single cell is changed. This is a second mode in which the actual current of the single cell is changed by changing the IV characteristics, and the actual power output from the single cell follows the required power (summary, FIG. 15, [0093]).

また、特許文献１では、燃料電池スタック１０を冷却するための冷媒系として、冷媒ポンプ４１及びラジエータ４２（放熱器）が開示されている（［００７６］、［００７７］）。第１モードでは、冷媒ポンプ４１の消費電力がシステム消費電力に追従する（［０１６４］、図１８）。第２モードにおける冷媒ポンプ４１の目標回転数は、目標酸素濃度又は目標電流に対応させて設定する（図１３、［０１３１］）。 Patent Document 1 discloses a refrigerant pump 41 and a radiator 42 (heat radiator) as a refrigerant system for cooling the fuel cell stack 10 ([0076], [0077]). In the first mode, the power consumption of the refrigerant pump 41 follows the system power consumption ([0164], FIG. 18). The target rotational speed of the refrigerant pump 41 in the second mode is set corresponding to the target oxygen concentration or the target current (FIG. 13, [0131]).

特許文献２にも、特許文献１と同様の技術が開示されている。 Patent Document 2 also discloses the same technique as Patent Document 1.

特開２０１２−１８５９７１号公報JP 2012-185971 A 特開２０１２−２３８４８５号公報JP 2012-238485 A

上記のように、特許文献１では、第１モード及び第２モードにおける冷媒ポンプ４１の制御について言及されているものの、未だ改善の余地がある。 As described above, although Patent Document 1 mentions control of the refrigerant pump 41 in the first mode and the second mode, there is still room for improvement.

例えば、本願の発明者は、燃料電池の出力電流が等しい場合であっても、出力制御の違いに起因して燃料電池の発熱量（放熱量）が相違するとの知見を得た。すなわち、燃料電池の出力電流が等しい場合であっても、第１モード（電圧可変・電流可変制御）よりも、第２モード（電圧固定・電流可変制御）の方が発熱量が多いことがわかった。特許文献１では、この点について検討されていない。特許文献２も同様である。 For example, the inventor of the present application has found that even when the output currents of the fuel cells are equal, the heat generation amount (heat dissipation amount) of the fuel cells is different due to the difference in output control. That is, even when the output currents of the fuel cells are equal, the second mode (voltage fixed / current variable control) generates more heat than the first mode (voltage variable / current variable control). It was. Patent Document 1 does not discuss this point. The same applies to Patent Document 2.

本発明は上記のような課題を考慮してなされたものであり、出力制御の違いに起因した燃料電池の発熱量の相違を補償することが可能な燃料電池システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of compensating for the difference in the calorific value of the fuel cell due to the difference in output control. .

本発明に係る燃料電池システムは、
燃料電池と、
前記燃料電池から電力供給を受ける負荷と、
前記燃料電池に反応ガスを供給するガス供給装置と、
前記燃料電池の出力電圧を調整する電圧調整装置と、
前記燃料電池に対して冷媒を供給する冷媒供給装置と、
前記ガス供給装置、前記電圧調整装置及び前記冷媒供給装置を制御する制御装置と
を備えるものであって、
前記制御装置は、前記燃料電池の出力制御として、
前記燃料電池の出力電圧及び出力電流の両方を可変とする第１制御と、
前記燃料電池の出力電圧を固定すると共に、前記反応ガスの供給量を調整することで前記燃料電池の出力電流を可変とする第２制御と
を切り替えて実行し、
さらに、前記制御装置は、
前記燃料電池の出力電流に基づく前記冷媒供給装置の暫定目標駆動量を前記燃料電池の出力制御の選択内容に応じて重み付けした目標駆動量を設定し、
前記目標駆動量に基づいて前記冷媒供給装置を制御し、
前記出力制御の選択内容に応じた重み付けは、前記暫定目標駆動量が等しい場合、前記第１制御に比べて前記第２制御の前記目標駆動量を大きくすることにより、前記第１制御から前記第２制御への切替え時には冷媒供給流量を増加させ、前記第２制御から前記第１制御への切替え時には前記冷媒供給流量を減少させるものである
ことを特徴とする。
A fuel cell system according to the present invention includes:
A fuel cell;
A load receiving power supply from the fuel cell;
A gas supply device for supplying a reaction gas to the fuel cell;
A voltage adjusting device for adjusting an output voltage of the fuel cell;
A refrigerant supply device for supplying a refrigerant to the fuel cell;
A control device for controlling the gas supply device, the voltage regulator, and the refrigerant supply device,
The control device, as output control of the fuel cell,
A first control for varying both the output voltage and the output current of the fuel cell;
And switching the second control to change the output current of the fuel cell by adjusting the supply amount of the reaction gas while fixing the output voltage of the fuel cell,
Further, the control device includes:
Setting a target drive amount obtained by weighting the provisional target drive amount of the refrigerant supply device based on the output current of the fuel cell according to the selection content of the output control of the fuel cell;
Controlling the refrigerant supply device based on the target drive amount;
When the provisional target drive amount is equal, the weighting according to the selection content of the output control is increased from the first control to the first control by increasing the target drive amount of the second control compared to the first control. The refrigerant supply flow rate is increased when switching to the second control, and the refrigerant supply flow rate is decreased when switching from the second control to the first control .

本発明によれば、第１制御（電圧可変・電流可変制御）の場合よりも第２制御（電圧固定・電流可変制御）の場合の方が、冷媒供給装置の駆動量が大きくなるように目標駆動量を設定する。これにより、燃料電池の出力電流が等しい場合であっても、出力制御の違いに起因する燃料電池の発熱量の相違を補償することが可能となる。従って、燃料電池の温度変動を抑制することが可能となる。 According to the present invention, the target for the drive amount of the refrigerant supply device to be larger in the second control (voltage fixed / current variable control) than in the first control (voltage variable / current variable control). Set the drive amount. Thereby, even when the output currents of the fuel cells are equal, it is possible to compensate for the difference in the amount of heat generated by the fuel cells due to the difference in output control. Therefore, it is possible to suppress temperature fluctuations of the fuel cell.

前記燃料電池システムは、前記冷媒の実温度を検出する冷媒温度検出部を備え、前記制御装置は、前記燃料電池の出力電流に基づき前記冷媒供給装置の暫定目標駆動量を算出し、前記冷媒の実温度と前記冷媒の目標温度の温度差に応じて前記暫定目標駆動量の補正量を算出し、前記出力制御の選択内容に応じた重み付けは、前記温度差が等しい場合、前記第１制御に比べて前記第２制御の前記補正量を大きくするように行われてもよい。これにより、第１制御と第２制御の相違に基づく重み付けを簡易に実現すると共に、第２制御における冷却の応答性を上げることが可能となる。 The fuel cell system includes a refrigerant temperature detection unit that detects an actual temperature of the refrigerant, and the control device calculates a provisional target drive amount of the refrigerant supply device based on an output current of the fuel cell, and The correction amount of the provisional target drive amount is calculated according to the temperature difference between the actual temperature and the target temperature of the refrigerant, and the weighting according to the selection content of the output control is set to the first control when the temperature difference is equal. In comparison, the correction amount of the second control may be increased. Thereby, weighting based on the difference between the first control and the second control can be easily realized, and the responsiveness of cooling in the second control can be improved.

前記燃料電池システムは、エアコンディショナを備えてもよい。この場合、前記制御装置は、前記エアコンディショナが冷房を行っている場合、前記第２制御の実行を禁止してもよい。或いは、前記燃料電池の各セルにおける酸化還元反応が進行するため各セルの劣化が進む電圧範囲を酸化還元領域と定義するとき、前記制御装置は、前記エアコンディショナが冷房を行っており且つ前記第２制御を実行する場合、前記燃料電池の目標電圧を、前記酸化還元領域を上回る電圧に固定してもよい。これにより、燃料電池の出力電流を減少させることで燃料電池の出力制御に伴う発熱量を抑制し、冷媒供給装置の消費電力を抑制することが可能となる。 The fuel cell system may include an air conditioner. In this case, the control device may prohibit the execution of the second control when the air conditioner is performing cooling. Alternatively, when the voltage range in which the deterioration of each cell progresses because the oxidation-reduction reaction proceeds in each cell of the fuel cell is defined as the oxidation-reduction region, the control device is configured such that the air conditioner performs cooling and When executing the second control, the target voltage of the fuel cell may be fixed to a voltage exceeding the oxidation-reduction region. Thereby, by reducing the output current of the fuel cell, the amount of heat generated by the output control of the fuel cell can be suppressed, and the power consumption of the refrigerant supply device can be suppressed.

本発明の第１実施形態に係る燃料電池車両の概略全体構成図である。1 is a schematic overall configuration diagram of a fuel cell vehicle according to a first embodiment of the present invention. 前記燃料電池車両の電力系のブロック図である。It is a block diagram of the electric power system of the said fuel cell vehicle. 第１実施形態における燃料電池ユニットの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the fuel cell unit in 1st Embodiment. 第１実施形態における燃料電池スタック、冷却系及びエアコンディショナの配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the fuel cell stack in 1st Embodiment, a cooling system, and an air conditioner. 第１実施形態における前記燃料電池スタックの出力制御のフローチャートである。4 is a flowchart of output control of the fuel cell stack in the first embodiment. 第１モード（電圧可変・電流可変制御）及び第２モード（電圧固定・電流可変制御）それぞれについて、燃料電池スタックの出力電流と放熱量（放熱量）の関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the output current of a fuel cell stack, and the heat dissipation (heat dissipation) about each of 1st mode (voltage variable and current variable control) and 2nd mode (voltage fixed and variable current control). 第１実施形態に係る前記燃料電池の出力制御を用いた場合のタイムチャートの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the time chart at the time of using the output control of the said fuel cell which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態におけるウォータポンプの出力制御のフローチャートである。It is a flowchart of the output control of the water pump in 1st Embodiment. 第１モード及び第２モードそれぞれについて、燃料電池スタックの出力電流とウォータポンプの暫定目標消費電力の関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the output current of a fuel cell stack, and the provisional target power consumption of a water pump about each of 1st mode and 2nd mode. 第１モード及び第２モードそれぞれについて、実水温と目標水温の温度差と補正量の関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the temperature difference of actual water temperature and target water temperature, and a correction amount about each of 1st mode and 2nd mode. 第２実施形態における燃料電池スタックの出力制御のフローチャートである。It is a flowchart of the output control of the fuel cell stack in 2nd Embodiment. 第２実施形態における前記燃料電池スタックの出力制御を簡略的に説明する図である。It is a figure which illustrates simply the output control of the said fuel cell stack in 2nd Embodiment. 第１実施形態に係る燃料電池車両の第１変形例の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the 1st modification of the fuel cell vehicle which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る燃料電池車両の第２変形例の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the 2nd modification of the fuel cell vehicle which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る燃料電池車両の第３変形例の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the 3rd modification of the fuel cell vehicle which concerns on 1st Embodiment.

Ａ．第１実施形態
１．全体的な構成の説明
［１−１．全体構成］
図１は、本発明の第１実施形態に係る燃料電池車両１０（以下「ＦＣ車両１０」又は「車両１０」という。）の概略全体構成図である。図２は、ＦＣ車両１０の電力系のブロック図である。図１及び図２に示すように、ＦＣ車両１０は、燃料電池システム１２（以下「ＦＣシステム１２」という。）と、走行モータ１４（以下「モータ１４」という。）と、インバータ１６とを有する。 A. First Embodiment 1. FIG. Explanation of overall configuration [1-1. overall structure]
FIG. 1 is a schematic overall configuration diagram of a fuel cell vehicle 10 (hereinafter referred to as “FC vehicle 10” or “vehicle 10”) according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram of the power system of the FC vehicle 10. As shown in FIGS. 1 and 2, the FC vehicle 10 includes a fuel cell system 12 (hereinafter referred to as “FC system 12”), a traveling motor 14 (hereinafter referred to as “motor 14”), and an inverter 16. .

ＦＣシステム１２は、燃料電池ユニット１８（以下「ＦＣユニット１８」という。）と、高電圧バッテリ２０（以下「バッテリ２０」ともいう。）（蓄電装置）と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２と、電子制御装置２４（以下「ＥＣＵ２４」という。）とを有する。 The FC system 12 includes a fuel cell unit 18 (hereinafter referred to as “FC unit 18”), a high voltage battery 20 (hereinafter also referred to as “battery 20”) (power storage device), a DC / DC converter 22, and electronic control. And a device 24 (hereinafter referred to as “ECU 24”).

［１−２．駆動系］
モータ１４は、ＦＣユニット１８及びバッテリ２０から供給される電力に基づいて駆動力を生成し、当該駆動力によりトランスミッション２６を通じて車輪２８を回転させる。また、モータ１４は、回生を行うことで生成した電力（回生電力Ｐｒｅｇ）［Ｗ］をバッテリ２０等に出力する（図２参照）。 [1-2. Drive system]
The motor 14 generates a driving force based on the electric power supplied from the FC unit 18 and the battery 20, and rotates the wheels 28 through the transmission 26 by the driving force. Further, the motor 14 outputs electric power (regenerative power Preg) [W] generated by performing regeneration to the battery 20 or the like (see FIG. 2).

インバータ１６は、３相ブリッジ型の構成とされて、直流／交流変換を行い、直流を３相の交流に変換してモータ１４に供給する一方、回生動作に伴う交流／直流変換後の直流をＤＣ／ＤＣコンバータ２２を通じてバッテリ２０等に供給する。 The inverter 16 is configured as a three-phase bridge type, performs DC / AC conversion, converts DC to three-phase AC and supplies it to the motor 14, and supplies the DC after AC / DC conversion accompanying the regenerative operation. It is supplied to the battery 20 or the like through the DC / DC converter 22.

なお、モータ１４とインバータ１６を併せて負荷３０という。負荷３０には、後述するエアポンプ６０、ウォータポンプ８０、エアコンディショナ９０等の構成要素を含めることもできる。 The motor 14 and the inverter 16 are collectively referred to as a load 30. The load 30 can also include components such as an air pump 60, a water pump 80, and an air conditioner 90 described later.

［１−３．ＦＣ系］
（１−３−１．全体構成）
図３は、ＦＣユニット１８の概略構成図である。ＦＣユニット１８は、燃料電池スタック４０（以下「ＦＣスタック４０」又は「ＦＣ４０」という。）と、ＦＣスタック４０のアノードに対して水素（燃料ガス）を給排するアノード系と、ＦＣスタック４０のカソードに対して酸素を含む空気（酸化剤ガス）を給排するカソード系と、ＦＣスタック４０を冷却する冷却系４１と、セル電圧モニタ４２とを備える。 [1-3. FC system]
(1-3-1. Overall configuration)
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the FC unit 18. The FC unit 18 includes a fuel cell stack 40 (hereinafter referred to as “FC stack 40” or “FC40”), an anode system that supplies and discharges hydrogen (fuel gas) to and from the anode of the FC stack 40, A cathode system for supplying and discharging air containing oxygen (oxidant gas) to the cathode, a cooling system 41 for cooling the FC stack 40, and a cell voltage monitor 42 are provided.

（１−３−２．ＦＣスタック４０）
ＦＣスタック４０は、例えば、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで両側から挟み込んで形成された燃料電池セル（以下「ＦＣセル」という。）を積層した構造を有する。 (1-3-2. FC stack 40)
The FC stack 40 has, for example, a structure in which fuel cell cells (hereinafter referred to as “FC cells”) formed by sandwiching a solid polymer electrolyte membrane from both sides between an anode electrode and a cathode electrode are stacked.

（１−３−３．アノード系）
アノード系は、水素タンク４４、レギュレータ４６、エゼクタ４８及びパージ弁５０を有する。水素タンク４４は、燃料ガスとしての水素を収容するものであり、配管４４ａ、レギュレータ４６、配管４６ａ、エゼクタ４８及び配管４８ａを介して、アノード流路５２の入口に接続されている。これにより、水素タンク４４の水素は、配管４４ａ等を介してアノード流路５２に供給可能である。なお、配管４４ａには、遮断弁（図示せず）が設けられており、ＦＣスタック４０の発電の際、当該遮断弁は、ＥＣＵ２４により開とされる。 (1-3-3. Anode system)
The anode system includes a hydrogen tank 44, a regulator 46, an ejector 48, and a purge valve 50. The hydrogen tank 44 stores hydrogen as a fuel gas, and is connected to the inlet of the anode flow path 52 through a pipe 44a, a regulator 46, a pipe 46a, an ejector 48, and a pipe 48a. Thereby, the hydrogen in the hydrogen tank 44 can be supplied to the anode flow path 52 via the pipe 44a and the like. Note that a shutoff valve (not shown) is provided in the pipe 44a, and the shutoff valve is opened by the ECU 24 when the FC stack 40 generates power.

レギュレータ４６は、導入される水素の圧力を所定値に調整して排出する。すなわち、レギュレータ４６は、配管４６ｂを介して入力されるカソード側の空気の圧力（パイロット圧）に応じて、下流側の圧力（アノード側の水素の圧力）を制御する。従って、アノード側の水素の圧力は、カソード側の空気の圧力に連動し、後記するように、酸素濃度を変化させるべくエアポンプ６０の回転数等を変化させると、アノード側の水素の圧力も変化する。 The regulator 46 adjusts the pressure of the introduced hydrogen to a predetermined value and discharges it. That is, the regulator 46 controls the downstream pressure (anode hydrogen pressure) in accordance with the cathode pressure (pilot pressure) input via the pipe 46b. Accordingly, the hydrogen pressure on the anode side is linked to the air pressure on the cathode side. As will be described later, when the rotation speed of the air pump 60 is changed to change the oxygen concentration, the hydrogen pressure on the anode side also changes. To do.

エゼクタ４８は、水素タンク４４からの水素をノズルで噴射することで負圧を発生させ、この負圧によって配管４８ｂのアノードオフガスを吸引する。 The ejector 48 generates a negative pressure by injecting hydrogen from the hydrogen tank 44 with a nozzle, and sucks the anode off gas of the pipe 48b by this negative pressure.

アノード流路５２の出口は、配管４８ｂを介して、エゼクタ４８の吸気口に接続されている。そして、アノード流路５２から排出されたアノードオフガスは、配管４８ｂを通って、エゼクタ４８に再度導入されることでアノードオフガス（水素）が循環する。 The outlet of the anode flow path 52 is connected to the intake port of the ejector 48 through the pipe 48b. Then, the anode off gas discharged from the anode flow path 52 is introduced again into the ejector 48 through the pipe 48b, whereby the anode off gas (hydrogen) circulates.

なお、アノードオフガスは、アノードにおける電極反応で消費されなかった水素及び水蒸気を含んでいる。また、配管４８ｂには、アノードオフガスに含まれる水分｛凝縮水（液体）、水蒸気（気体）｝を分離・回収する気液分離器（図示せず）が設けられている。 The anode off gas contains hydrogen and water vapor that were not consumed by the electrode reaction at the anode. The pipe 48b is provided with a gas-liquid separator (not shown) that separates and collects moisture {condensed water (liquid), water vapor (gas)} contained in the anode off gas.

配管４８ｂの一部は、配管５０ａ、パージ弁５０及び配管５０ｂを介して、後記する配管６４ｂに設けられた希釈ボックス５４に接続されている。パージ弁５０は、ＦＣスタック４０の発電が安定していないと判定された場合、ＥＣＵ２４からの指令に基づき所定時間、開となる。希釈ボックス５４は、パージ弁５０からのアノードオフガス中の水素を、カソードオフガスで希釈する。 A part of the pipe 48b is connected to a dilution box 54 provided in a pipe 64b described later via a pipe 50a, a purge valve 50, and a pipe 50b. When it is determined that the power generation of the FC stack 40 is not stable, the purge valve 50 is opened for a predetermined time based on a command from the ECU 24. The dilution box 54 dilutes the hydrogen in the anode off gas from the purge valve 50 with the cathode off gas.

（１−３−４．カソード系）
カソード系は、エアポンプ６０、加湿器６２、背圧弁６４、循環弁６６、流量センサ６８、７０及び温度センサ７２を有する。 (1-3-4. Cathode system)
The cathode system includes an air pump 60, a humidifier 62, a back pressure valve 64, a circulation valve 66, flow rate sensors 68 and 70, and a temperature sensor 72.

エアポンプ６０は、外気（空気）を圧縮してカソード側に送り込むものであり、その吸気口は、配管６０ａを介して車外（外部）と連通している。エアポンプ６０の吐出口は、配管６０ｂ、加湿器６２及び配管６２ａを介して、カソード流路７４の入口に接続されている。エアポンプ６０がＥＣＵ２４の指令に従って作動すると、エアポンプ６０は、配管６０ａを介して車外の空気を吸気して圧縮し、この圧縮された空気が配管６０ｂ等を通ってカソード流路７４に圧送される。 The air pump 60 compresses the outside air (air) and sends it to the cathode side, and the intake port thereof communicates with the outside of the vehicle (outside) via a pipe 60a. The discharge port of the air pump 60 is connected to the inlet of the cathode channel 74 through the pipe 60b, the humidifier 62, and the pipe 62a. When the air pump 60 operates in accordance with a command from the ECU 24, the air pump 60 sucks and compresses air outside the vehicle via the pipe 60a, and the compressed air is pumped to the cathode channel 74 through the pipe 60b and the like.

加湿器６２は、水分透過性を有する複数の中空糸膜６２ｅを備えている。そして、加湿器６２は、中空糸膜６２ｅを介して、カソード流路７４に向かう空気とカソード流路７４から排出された多湿のカソードオフガスとの間で水分交換させ、カソード流路７４に向かう空気を加湿する。 The humidifier 62 includes a plurality of hollow fiber membranes 62e having moisture permeability. The humidifier 62 exchanges moisture between the air toward the cathode channel 74 and the humid cathode offgas discharged from the cathode channel 74 via the hollow fiber membrane 62e, and the air toward the cathode channel 74 Humidify.

カソード流路７４の出口側には、配管６２ｂ、加湿器６２、配管６４ａ、背圧弁６４及び配管６４ｂが配置されている。カソード流路７４から排出されたカソードオフガス（酸化剤オフガス）は、配管６２ｂ等を通って、車外に排出される。 On the outlet side of the cathode channel 74, a pipe 62b, a humidifier 62, a pipe 64a, a back pressure valve 64, and a pipe 64b are arranged. The cathode off gas (oxidant off gas) discharged from the cathode channel 74 is discharged outside the vehicle through the pipe 62b and the like.

背圧弁６４は、例えば、バタフライ弁で構成され、その開度がＥＣＵ２４によって制御されることで、カソード流路７４における空気の圧力を制御する。より具体的には、背圧弁６４の開度が小さくなると、カソード流路７４における空気の圧力が上昇し、体積流量当たりにおける酸素濃度（体積濃度）が高くなる。逆に、背圧弁６４の開度が大きくなると、カソード流路７４における空気の圧力が下降し、体積流量当たりにおける酸素濃度（体積濃度）が低くなる。 The back pressure valve 64 is configured by, for example, a butterfly valve, and the air pressure in the cathode channel 74 is controlled by controlling the opening degree of the back pressure valve 64 by the ECU 24. More specifically, when the opening degree of the back pressure valve 64 is reduced, the air pressure in the cathode flow path 74 is increased, and the oxygen concentration (volume concentration) per volume flow rate is increased. On the contrary, when the opening degree of the back pressure valve 64 increases, the pressure of the air in the cathode flow path 74 decreases, and the oxygen concentration (volume concentration) per volume flow rate decreases.

配管６４ｂは、配管６６ａ、循環弁６６及び配管６６ｂを介して、エアポンプ６０の上流側の配管６０ａに接続されている。これにより、排気ガス（カソードオフガス）の一部が、循環ガスとして、配管６６ａ、循環弁６６及び配管６６ｂを通って、配管６０ａに供給され、車外からの新規空気に合流し、エアポンプ６０に吸気される。 The pipe 64b is connected to the pipe 60a on the upstream side of the air pump 60 through the pipe 66a, the circulation valve 66, and the pipe 66b. As a result, a part of the exhaust gas (cathode off-gas) is supplied as circulation gas to the pipe 60a through the pipe 66a, the circulation valve 66, and the pipe 66b, merges with new air from the outside of the vehicle, and is taken into the air pump 60. Is done.

循環弁６６は、例えば、バタフライ弁で構成され、その開度がＥＣＵ２４によって制御されることで循環ガスの流量を制御する。 The circulation valve 66 is constituted by, for example, a butterfly valve, and the flow rate of the circulation gas is controlled by controlling the opening degree of the circulation valve 66 by the ECU 24.

流量センサ６８は、配管６０ｂに取り付けられ、カソード流路７４に向かう空気の流量［ｇ／ｓ］を検出してＥＣＵ２４に出力する。流量センサ７０は、配管６６ｂに取り付けられ、配管６０ａに向かう循環ガスの流量Ｑｃ［ｇ／ｓ］を検出してＥＣＵ２４に出力する。 The flow rate sensor 68 is attached to the pipe 60b, detects the flow rate [g / s] of the air flowing toward the cathode flow path 74, and outputs it to the ECU 24. The flow rate sensor 70 is attached to the pipe 66b, detects the flow rate Qc [g / s] of the circulating gas toward the pipe 60a, and outputs it to the ECU 24.

温度センサ７２は、配管６４ａに取り付けられ、カソードオフガスの温度を検出してＥＣＵ２４に出力する。ここで、循環ガスの温度は、カソードオフガスの温度と略等しいため、温度センサ７２の検出するカソードオフガスの温度に基づいて、循環ガスの温度を検知することができる。 The temperature sensor 72 is attached to the pipe 64a, detects the temperature of the cathode off gas, and outputs it to the ECU 24. Here, since the temperature of the circulating gas is substantially equal to the temperature of the cathode off gas, the temperature of the circulating gas can be detected based on the temperature of the cathode off gas detected by the temperature sensor 72.

（１−３−５．冷却系４１）
図３に示すように、冷却系４１は、ウォータポンプ８０、ラジエータ８２、ラジエータファン８４及び温度センサ８６等を有する。ウォータポンプ８０は、ＦＣ４０内に冷却水（冷媒）を循環させることでＦＣ４０を冷却する。ＦＣ４０を冷却して温度が上昇した冷却水は、ラジエータファン８４による送風を受けるラジエータ８２で放熱される。温度センサ８６は、冷却水の温度（以下「実水温Ｔｗ」という。）を検出し、ＥＣＵ２４に出力する。 (1-3-5. Cooling system 41)
As shown in FIG. 3, the cooling system 41 includes a water pump 80, a radiator 82, a radiator fan 84, a temperature sensor 86, and the like. The water pump 80 cools the FC 40 by circulating cooling water (refrigerant) in the FC 40. The cooling water whose temperature has risen by cooling the FC 40 is radiated by the radiator 82 that receives the air blown by the radiator fan 84. The temperature sensor 86 detects the temperature of the cooling water (hereinafter referred to as “actual water temperature Tw”) and outputs it to the ECU 24.

図４は、ＦＣ４０、冷却系４１及びエアコンディショナ９０の配置を示す図である。図４に示すように、ラジエータ８２及びラジエータファン８４は、車両１０の前側に配置される。より具体的には、ラジエータ８２が鉛直方向に起立された状態において、ラジエータファン８４がラジエータ８２の後ろに配置される。 FIG. 4 is a view showing the arrangement of the FC 40, the cooling system 41, and the air conditioner 90. As shown in FIG. As shown in FIG. 4, the radiator 82 and the radiator fan 84 are disposed on the front side of the vehicle 10. More specifically, the radiator fan 84 is disposed behind the radiator 82 in a state where the radiator 82 is erected in the vertical direction.

（１−３−６．セル電圧モニタ４２）
セル電圧モニタ４２は、ＦＣスタック４０を構成する複数の単セル毎のセル電圧Ｖｃｅｌｌを検出する機器であり、モニタ本体と、モニタ本体と各単セルとを接続するワイヤハーネスとを備える。モニタ本体は、所定周期で全ての単セルをスキャニングし、各単セルのセル電圧Ｖｃｅｌｌを検出し、平均セル電圧及び最低セル電圧を算出する。そして、平均セル電圧及び最低セル電圧をＥＣＵ２４に出力する。 (1-3-6. Cell voltage monitor 42)
The cell voltage monitor 42 is a device that detects a cell voltage Vcell for each of a plurality of single cells constituting the FC stack 40, and includes a monitor main body and a wire harness that connects the monitor main body and each single cell. The monitor main body scans all the single cells at a predetermined period, detects the cell voltage Vcell of each single cell, and calculates the average cell voltage and the lowest cell voltage. Then, the average cell voltage and the lowest cell voltage are output to the ECU 24.

（１−３−７．電力系）
図２に示すように、ＦＣ４０からの電力（以下「ＦＣ電力Ｐｆｃ」という。）は、インバータ１６及びモータ１４（力行時）とＤＣ／ＤＣコンバータ２２及び高電圧バッテリ２０（充電時）とに加え、前記エアポンプ６０、前記ウォータポンプ８０、前記エアコンディショナ９０、降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ９２、低電圧バッテリ９４、アクセサリ９６、ＥＣＵ２４及びラジエータファン８４に供給される。なお、図１に示すように、ＦＣユニット１８（ＦＣ４０）とインバータ１６及びＤＣ／ＤＣコンバータ２２との間には、逆流防止ダイオード９８が配置されている。また、ＦＣ４０の発電電圧（以下「ＦＣ電圧Ｖｆｃ」という。）は、電圧センサ１００（図２）により検出され、ＦＣ４０の発電電流（以下「ＦＣ電流Ｉｆｃ」という。）は、電流センサ１０２により検出され、いずれもＥＣＵ２４に出力される。 (1-3-7. Power system)
As shown in FIG. 2, the power from the FC 40 (hereinafter referred to as “FC power Pfc”) is added to the inverter 16 and the motor 14 (during power running), the DC / DC converter 22 and the high voltage battery 20 (during charging). The air pump 60, the water pump 80, the air conditioner 90, the step-down DC-DC converter 92, the low voltage battery 94, the accessory 96, the ECU 24, and the radiator fan 84 are supplied. As shown in FIG. 1, a backflow prevention diode 98 is disposed between the FC unit 18 (FC 40), the inverter 16, and the DC / DC converter 22. Further, the power generation voltage of the FC 40 (hereinafter referred to as “FC voltage Vfc”) is detected by the voltage sensor 100 (FIG. 2), and the power generation current of the FC 40 (hereinafter referred to as “FC current Ifc”) is detected by the current sensor 102. Both are output to the ECU 24.

［１−４．高電圧バッテリ２０］
バッテリ２０は、複数のバッテリセルを含む蓄電装置（エネルギストレージ）であり、例えば、リチウムイオン２次電池、ニッケル水素２次電池又はキャパシタ等を利用することができる。本実施形態ではリチウムイオン２次電池を利用している。バッテリ２０の出力電圧（以下「バッテリ電圧Ｖｂａｔ」という。）［Ｖ］は、電圧センサ１０４（図２）により検出され、バッテリ２０の出力電流（以下「バッテリ電流Ｉｂａｔ」という。）［Ａ］は、電流センサ１０６により検出され、それぞれＥＣＵ２４に出力される。ＥＣＵ２４は、バッテリ電圧Ｖｂａｔとバッテリ電流Ｉｂａｔとに基づいて、バッテリ２０の残容量（以下「ＳＯＣ」という。）［％］を算出する。 [1-4. High voltage battery 20]
The battery 20 is a power storage device (energy storage) including a plurality of battery cells, and for example, a lithium ion secondary battery, a nickel hydride secondary battery, or a capacitor can be used. In this embodiment, a lithium ion secondary battery is used. The output voltage of the battery 20 (hereinafter referred to as “battery voltage Vbat”) [V] is detected by the voltage sensor 104 (FIG. 2), and the output current of the battery 20 (hereinafter referred to as “battery current Ibat”) [A] is obtained. Are detected by the current sensor 106 and output to the ECU 24, respectively. The ECU 24 calculates the remaining capacity (hereinafter referred to as “SOC”) [%] of the battery 20 based on the battery voltage Vbat and the battery current Ibat.

［１−５．ＤＣ／ＤＣコンバータ２２］
ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、ＦＣユニット１８からのＦＣ電力Ｐｆｃと、バッテリ２０から供給された電力（以下「バッテリ電力Ｐｂａｔ」という。）［Ｗ］と、モータ１４からの回生電力Ｐｒｅｇとの供給先を制御する。 [1-5. DC / DC converter 22]
The DC / DC converter 22 supplies FC power Pfc from the FC unit 18, power supplied from the battery 20 (hereinafter referred to as “battery power Pbat”) [W], and regenerative power Preg from the motor 14. To control.

ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、１次側１Ｓの電圧（１次電圧Ｖ１）［Ｖ］を２次側２Ｓの電圧（２次電圧Ｖ２）［Ｖ］（Ｖ１≦Ｖ２）に昇圧すると共に、２次電圧Ｖ２を１次電圧Ｖ１に降圧する昇降圧型且つチョッパ型の電圧変換装置である。 The DC / DC converter 22 boosts the voltage on the primary side 1S (primary voltage V1) [V] to the voltage (secondary voltage V2) [V] (V1 ≦ V2) on the secondary side 2S and secondary voltage This is a step-up / step-down and chopper-type voltage converter that steps down the voltage V2 to the primary voltage V1.

ＤＣ/ＤＣコンバータ２２の具体的構成としては、例えば、特許文献２の図４に記載のものを用いることができる。 As a specific configuration of the DC / DC converter 22, for example, the one shown in FIG.

［１−６．ＥＣＵ２４］
ＥＣＵ２４は、通信線１４０（図１等）を介して、モータ１４、インバータ１６、ＦＣユニット１８、バッテリ２０及びＤＣ／ＤＣコンバータ２２を制御する。当該制御に際しては、メモリ（ＲＯＭ）に格納されたプログラムを実行し、また、セル電圧モニタ４２、流量センサ６８、７０、温度センサ７２、８６、電圧センサ１００、１０４、電流センサ１０２、１０６等の各種センサの検出値を用いる。 [1-6. ECU 24]
The ECU 24 controls the motor 14, the inverter 16, the FC unit 18, the battery 20, and the DC / DC converter 22 via the communication line 140 (FIG. 1 and the like). In the control, a program stored in a memory (ROM) is executed, and the cell voltage monitor 42, flow sensors 68 and 70, temperature sensors 72 and 86, voltage sensors 100 and 104, current sensors 102 and 106, etc. Detection values of various sensors are used.

ここでの各種センサには、上記センサに加え、開度センサ１５０及びモータ回転数センサ１５２（図１）が含まれる。開度センサ１５０は、アクセルペダル１５４の開度θｐ［度］を検出する。モータ回転数センサ１５２は、モータ１４の回転数（以下「モータ回転数Ｎｍ」又は「回転数Ｎｍ」という。）［ｒｐｍ］を検出する。ＥＣＵ２４は、回転数Ｎｍを用いてＦＣ車両１０の車速Ｖ［ｋｍ／ｈ］を検出する。さらに、ＥＣＵ２４には、メインスイッチ１５６（以下「メインＳＷ１５６」という。）が接続される。メインＳＷ１５６は、ＦＣユニット１８及びバッテリ２０からモータ１４への電力供給の可否を切り替えるものであり、ユーザにより操作可能である。 The various sensors here include an opening sensor 150 and a motor rotation speed sensor 152 (FIG. 1) in addition to the above sensors. The opening sensor 150 detects the opening θp [degree] of the accelerator pedal 154. The motor rotation speed sensor 152 detects the rotation speed of the motor 14 (hereinafter referred to as “motor rotation speed Nm” or “rotation speed Nm”) [rpm]. The ECU 24 detects the vehicle speed V [km / h] of the FC vehicle 10 using the rotational speed Nm. Further, a main switch 156 (hereinafter referred to as “main SW 156”) is connected to the ECU 24. The main SW 156 switches whether or not power can be supplied from the FC unit 18 and the battery 20 to the motor 14, and can be operated by the user.

ＥＣＵ２４は、マイクロコンピュータを含み、必要に応じて、タイマ、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等の入出力インタフェースを有する。なお、ＥＣＵ２４は、１つのＥＣＵのみからなるのではなく、モータ１４、ＦＣユニット１８、バッテリ２０及びＤＣ／ＤＣコンバータ２２毎の複数のＥＣＵから構成することもできる。 The ECU 24 includes a microcomputer and has an input / output interface such as a timer, an A / D converter, and a D / A converter as necessary. Note that the ECU 24 is not limited to only one ECU, but can be composed of a plurality of ECUs for each of the motor 14, the FC unit 18, the battery 20, and the DC / DC converter 22.

ＥＣＵ２４は、ＦＣスタック４０の状態、バッテリ２０の状態及びモータ１４の状態の他、各種スイッチ及び各種センサからの入力（負荷要求）に基づき決定したＦＣ車両１０全体としてＦＣシステム１２に要求される負荷から、ＦＣスタック４０が負担すべき負荷と、バッテリ２０が負担すべき負荷と、回生電源（モータ１４）が負担すべき負荷の配分（分担）を調停しながら決定し、モータ１４、インバータ１６、ＦＣユニット１８、バッテリ２０及びＤＣ／ＤＣコンバータ２２に指令を送出する。 The ECU 24 determines the load required for the FC system 12 as a whole of the FC vehicle 10 determined based on the input (load request) from various switches and various sensors in addition to the state of the FC stack 40, the state of the battery 20, and the state of the motor 14. Thus, the load to be borne by the FC stack 40, the load to be borne by the battery 20, and the distribution (sharing) of the load to be borne by the regenerative power source (motor 14) are determined while arbitrating, and the motor 14, inverter 16, Commands are sent to the FC unit 18, the battery 20 and the DC / DC converter 22.

［１−７．エアコンディショナ９０］
エアコンディショナ９０は、車両１０内部の温度等を調節するものであり、図４に示すように、コンデンサ１６０、エバポレータ１６２、ブロアファン１６４等の部品を有する。図４に示すように、コンデンサ１６０は、車両１０の前側において、冷却系４１のラジエータ８２及びラジエータファン８４の前方に配置される。 [1-7. Air conditioner 90]
The air conditioner 90 adjusts the temperature and the like inside the vehicle 10, and includes components such as a capacitor 160, an evaporator 162, and a blower fan 164 as shown in FIG. As shown in FIG. 4, the condenser 160 is disposed in front of the radiator 82 and the radiator fan 84 of the cooling system 41 on the front side of the vehicle 10.

２．第１実施形態の制御
次に、車両１０（特に、ＥＣＵ２４）における制御について説明する。第１実施形態の車両１０では、基本的に、特許文献１、２と同様の制御を行うことができる。以下では、特許文献１、２との相違点、すなわち、ＦＣ４０の出力制御及びウォータポンプ８０の出力制御に着目して説明する。 2. Control of First Embodiment Next, control in the vehicle 10 (particularly, the ECU 24) will be described. In the vehicle 10 of the first embodiment, basically the same control as in Patent Documents 1 and 2 can be performed. Below, it demonstrates paying attention to difference with patent documents 1, 2, ie, output control of FC40, and output control of water pump 80.

［２−１．ＦＣ４０の出力制御］
図５は、第１実施形態におけるＦＣ４０の出力制御のフローチャートである。ステップＳ１において、ＥＣＵ２４は、ＦＣシステム１２が低負荷状態であるか否かを判定する。当該判定は、例えば、ＦＣシステム１２に要求される負荷（システム負荷Ｐｓｙｓ）［Ｗ］を算出し、システム負荷Ｐｓｙｓが、低負荷を判定するための閾値（低負荷判定閾値）を下回るか否かにより行う。 [2-1. FC40 output control]
FIG. 5 is a flowchart of the output control of the FC 40 in the first embodiment. In step S1, the ECU 24 determines whether or not the FC system 12 is in a low load state. In this determination, for example, a load (system load Psys) [W] required for the FC system 12 is calculated, and whether or not the system load Psys is lower than a threshold value for determining a low load (low load determination threshold value). To do.

ＦＣシステム１２が低負荷状態でない場合（Ｓ１：ＮＯ）、ステップＳ２において、ＥＣＵ２４は、第１モードを選択する。第１モードは、ＦＣ電圧Ｖｆｃの目標値（以下「目標ＦＣ電圧Ｖｆｃ＿ｔａｒ」という。）及びＦＣ電流Ｉｆｃがいずれも可変である電圧可変・電流可変制御である。第１モードは、主として、システム負荷Ｐｓｙｓが相対的に高いときに用いられるものであり、目標ガス濃度を固定（或いは、反応ガスを豊潤な状態に維持）した状態で、目標ＦＣ電圧Ｖｆｃ＿ｔａｒを調整することによりＦＣ電流Ｉｆｃを制御する。 When the FC system 12 is not in a low load state (S1: NO), in step S2, the ECU 24 selects the first mode. The first mode is voltage variable / current variable control in which both the target value of the FC voltage Vfc (hereinafter referred to as “target FC voltage Vfc_tar”) and the FC current Ifc are variable. The first mode is mainly used when the system load Psys is relatively high, and the target FC voltage Vfc_tar is adjusted while the target gas concentration is fixed (or the reaction gas is maintained in a rich state). Thus, the FC current Ifc is controlled.

ＦＣシステム１２が低負荷状態である場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、ステップＳ３において、ＥＣＵ２４は、エアコンディショナ９０が冷房中であるか否かを判定する。当該判定は、例えば、エアコンディショナ９０に対してユーザから冷房要求が出されたことを知らせる信号（冷房要求信号）を、エアコンディショナ９０から取得することで行う。 When the FC system 12 is in a low load state (S1: YES), in step S3, the ECU 24 determines whether or not the air conditioner 90 is being cooled. This determination is performed by, for example, obtaining a signal (cooling request signal) from the air conditioner 90 that notifies the air conditioner 90 that a cooling request has been issued by the user.

エアコンディショナ９０が冷房中でない場合（Ｓ３：ＮＯ）、ステップＳ４において、ＥＣＵ２４は、第２モードを選択する。第２モードは、目標ＦＣ電圧Ｖｆｃ＿ｔａｒが一定でありＦＣ電流Ｉｆｃが可変である電圧固定・電流可変（ＣＶＶＣ：Constant Voltage Variable Current）制御である。第２モード（電圧固定・電流可変制御）は、主として、システム負荷Ｐｓｙｓが相対的に低いときに用いられるものであり、目標セル電圧Ｖｃｅｌｌ＿ｔａｒ（＝目標ＦＣ電圧Ｖｆｃ＿ｔａｒ／セル数）を、酸化還元領域よりも低い電位で設定された基準電位（第１実施形態では、電位＝０．８Ｖ）に固定すると共に、目標ガス濃度を可変とすることにより、ＦＣ電流Ｉｆｃを可変とする。 When the air conditioner 90 is not being cooled (S3: NO), in step S4, the ECU 24 selects the second mode. The second mode is constant voltage variable current (CVVC) control in which the target FC voltage Vfc_tar is constant and the FC current Ifc is variable. The second mode (voltage fixed / current variable control) is mainly used when the system load Psys is relatively low, and the target cell voltage Vcell_tar (= target FC voltage Vfc_tar / number of cells) is changed to the redox region. The FC current Ifc is made variable by fixing the reference potential (potential = 0.8 V in the first embodiment) set at a lower potential and making the target gas concentration variable.

ここにいう酸化還元領域とは、各セルにおける酸化還元反応が進行するため各セルの劣化が進む電圧範囲を意味する。酸化還元領域の詳細は、例えば、特許文献２の図９、図１０及びこれらの関連記載を参照されたい。 Here, the redox region means a voltage range in which the deterioration of each cell progresses because the redox reaction in each cell proceeds. For details of the redox region, see, for example, FIGS. 9 and 10 of Patent Document 2 and related descriptions thereof.

上記のようにステップＳ４では、第２モード（ＣＶＶＣ制御）を用いることで、基本的に、ＦＣ電力Ｐｆｃによりシステム負荷Ｐｓｙｓをまかなうことが可能となる。ＦＣ電力Ｐｆｃの不足分は、バッテリ２０からアシストする。 As described above, in step S4, by using the second mode (CVVC control), it is basically possible to cover the system load Psys with the FC power Pfc. The shortage of the FC power Pfc is assisted from the battery 20.

図５のステップＳ３においてエアコンディショナ９０が冷房中である場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、ステップＳ５において、ＥＣＵ２４は、第２モードの実行を禁止する（禁止する理由については後述する。）。例えば、ＥＣＵ２４は、第２モードを選択せずに、ＦＣ４０の出力を停止する。この場合、ＦＣ電力Ｐｆｃの不足分は、バッテリ２０からアシストする。或いは、第２モードを選択せずに、第１モードを実行してもよい。 When the air conditioner 90 is being cooled in step S3 of FIG. 5 (S3: YES), in step S5, the ECU 24 prohibits execution of the second mode (the reason for prohibition will be described later). For example, the ECU 24 stops the output of the FC 40 without selecting the second mode. In this case, the shortage of the FC power Pfc is assisted from the battery 20. Alternatively, the first mode may be executed without selecting the second mode.

ステップＳ５は、低負荷状態の場合（Ｓ１：ＹＥＳ）である。このため、ステップＳ５において第１モードを実行する場合、ＦＣ電流Ｉｆｃを極力少なくすることが好ましい。しかしながら、ＦＣ電流Ｉｆｃを少なくするには、ＦＣ電圧Ｖｆｃを高くする必要がある。ＦＣ電圧Ｖｆｃを高くすると、ＦＣ４０の劣化が進行する。 Step S5 is a case of a low load state (S1: YES). For this reason, when the first mode is executed in step S5, it is preferable to reduce the FC current Ifc as much as possible. However, to reduce the FC current Ifc, it is necessary to increase the FC voltage Vfc. When the FC voltage Vfc is increased, the deterioration of the FC 40 proceeds.

そこで、ステップＳ５において第１モードを実行する場合、例えば、セル電圧が酸化還元領域よりも高い値（例えば、０．９Ｖ）となるように目標ＦＣ電圧Ｖｆｃ＿ｔａｒを設定する（Ｖｆｃ＿ｔａｒ←０．９Ｖ×セル数）。或いは、セル電圧が酸化還元領域よりも低い値（例えば、０．８Ｖ）となるように目標ＦＣ電圧Ｖｆｃ＿ｔａｒを設定してもよい（Ｖｆｃ＿ｔａｒ←０．８Ｖ×セル数）。このようにステップＳ５において第１モードを実行する場合、余分に発電した電力は、バッテリ２０に充電してもよい。 Therefore, when the first mode is executed in step S5, for example, the target FC voltage Vfc_tar is set so that the cell voltage has a higher value (for example, 0.9V) than the oxidation-reduction region (Vfc_tar ← 0.9V ×). Number of cells). Alternatively, the target FC voltage Vfc_tar may be set (Vfc_tar ← 0.8V × number of cells) so that the cell voltage becomes a lower value (for example, 0.8 V) than the oxidation-reduction region. Thus, when performing 1st mode in step S5, you may charge the battery 20 with the electric power generated excessively.

次に、上記のように、エアコンディショナ９０が冷房中である場合、第２モードの実行を禁止する理由について説明する。 Next, the reason for prohibiting the execution of the second mode when the air conditioner 90 is being cooled as described above will be described.

図６は、第１モード（電圧可変・電流可変制御）及び第２モード（電圧固定・電流可変制御）それぞれについて、ＦＣ電流ＩｆｃとＦＣ４０の放熱量Ｈｆｃ（発熱量）の関係の一例を示す図である。図６からわかるように、第１モード及び第２モードいずれについても、ＦＣ電流Ｉｆｃが増加すると、放熱量Ｈｆｃが上昇する。 FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a relationship between the FC current Ifc and the heat radiation amount Hfc (heat generation amount) of the FC 40 in each of the first mode (voltage variable / current variable control) and the second mode (voltage fixed / current variable control). It is. As can be seen from FIG. 6, in both the first mode and the second mode, when the FC current Ifc increases, the heat dissipation amount Hfc increases.

また、いずれのＦＣ電流Ｉｆｃにおいても、第１モードよりも第２モードの方が放熱量Ｈｆｃが高い。これは、次の理由と考えられる。すなわち、第２モードの場合、ＦＣ電圧Ｖｆｃを固定した状態で、ガス濃度（ここでは酸素濃度）を変化させてＦＣ電流Ｉｆｃを変化させる。このため、水素と酸素の間で最適に反応できず、電流を発生させる代わりに熱が発生する程度が多くなる。 In any FC current Ifc, the heat release amount Hfc is higher in the second mode than in the first mode. This is considered as the following reason. That is, in the second mode, the FC current Ifc is changed by changing the gas concentration (here, the oxygen concentration) while the FC voltage Vfc is fixed. For this reason, it cannot react optimally between hydrogen and oxygen, and the extent to which heat is generated instead of generating an electric current increases.

そこで、第１実施形態では、エアコンディショナ９０が冷房中である場合、第２モードの実行を禁止し、冷房効率を高めるようにしている。 Therefore, in the first embodiment, when the air conditioner 90 is in the cooling state, the execution of the second mode is prohibited to improve the cooling efficiency.

特に、第１実施形態の場合、冷却系４１のラジエータ８２及びラジエータファン８４とエアコンディショナ９０のコンデンサ１６０とが近接して配置されている（図４参照）。このため、冷却系４１及びエアコンディショナ９０の両方を作動させた場合、コンデンサ１６０から放出された熱がラジエータ８２に影響することとなり、冷却系４１の冷媒の冷却効率が低下する。また、その結果、ＦＣ４０の熱が十分に放出されず、エアコンディショナ９０の冷却効率を下げるおそれもある。そこで、エアコンディショナ９０が冷房中である場合、第２モードの実行を禁止し、上記のような冷房効率の低下を防ぐ効果が大きい。 In particular, in the case of the first embodiment, the radiator 82 and the radiator fan 84 of the cooling system 41 and the condenser 160 of the air conditioner 90 are arranged close to each other (see FIG. 4). For this reason, when both the cooling system 41 and the air conditioner 90 are operated, the heat released from the condenser 160 affects the radiator 82, and the cooling efficiency of the refrigerant in the cooling system 41 decreases. As a result, the heat of the FC 40 is not sufficiently released, and the cooling efficiency of the air conditioner 90 may be lowered. Therefore, when the air conditioner 90 is being cooled, the execution of the second mode is prohibited, and the effect of preventing the above-described decrease in cooling efficiency is great.

［２−２．ＦＣ４０の出力制御の例］
図７には、第１実施形態に係るＦＣ４０の出力制御を用いた場合のタイムチャートの例が示されている。なお、図７のうち冷房要求以外の実線は、第１実施形態に係る制御に対応し、破線は、比較例に係る制御に対応する。比較例に係る制御とは、図５においてステップＳ１、Ｓ２、Ｓ４のみを用い、ステップＳ３、Ｓ５を用いないものである。 [2-2. Example of FC40 output control]
FIG. 7 shows an example of a time chart when the output control of the FC 40 according to the first embodiment is used. In FIG. 7, the solid line other than the cooling request corresponds to the control according to the first embodiment, and the broken line corresponds to the control according to the comparative example. The control according to the comparative example uses only steps S1, S2, and S4 in FIG. 5 and does not use steps S3 and S5.

時点ｔ１において、冷房要求があり、エアコンディショナ９０による冷房が開始される（図５のＳ３：ＹＥＳ）。これに伴い、第１実施形態では、時点ｔ２において第２モード要求フラグがオンからオフとなり、第２モードが禁止され、ＦＣ４０の出力が停止される（Ｓ５）。これに伴い、バッテリ２０からの供給電力が増加していく。 At time t1, there is a cooling request, and cooling by the air conditioner 90 is started (S3 in FIG. 5: YES). Accordingly, in the first embodiment, at the time t2, the second mode request flag is turned from on to off, the second mode is prohibited, and the output of the FC 40 is stopped (S5). Along with this, the power supplied from the battery 20 increases.

また、第１実施形態では、時点ｔ２において第２モードを禁止したことに伴い、エアコンディショナ９０の冷媒温度Ｔａｃが比較例よりも低くなり、エアコンディショナ９０の消費電力が比較例よりも低くなる。 Moreover, in 1st Embodiment, with prohibiting 2nd mode in the time t2, the refrigerant | coolant temperature Tac of the air conditioner 90 becomes lower than a comparative example, and the power consumption of the air conditioner 90 is lower than a comparative example. Become.

［２−３．ウォータポンプ８０の出力制御］
図８は、第１実施形態におけるウォータポンプ８０の出力制御のフローチャートである。ステップＳ１１において、ＥＣＵ２４は、第２モード（ＣＶＶＣ制御）を実施中であるか否かを判定する。第２モード（ＣＶＶＣ制御）を実施中でない場合（Ｓ１１：ＮＯ）、第１モード（電圧可変・電流可変制御）を実施中である。 [2-3. Output control of water pump 80]
FIG. 8 is a flowchart of output control of the water pump 80 in the first embodiment. In step S11, the ECU 24 determines whether or not the second mode (CVVC control) is being performed. When the second mode (CVVC control) is not being implemented (S11: NO), the first mode (voltage variable / current variable control) is being implemented.

この場合、ステップＳ１２において、ＥＣＵ２４は、ＦＣ電流Ｉｆｃに基づいてウォータポンプ８０の暫定目標消費電力Ｐｗｐ＿ｔａｒ＿ｔｅｍｐを設定する。第１モードと第２モードの場合を区別するため、以下では、第１モードの暫定目標消費電力Ｐｗｐ＿ｔａｒ＿ｔｅｍｐをＰｗｐ＿ｔａｒ＿ｔｅｍｐ１といい、第２モードの暫定目標消費電力Ｐｗｐ＿ｔａｒ＿ｔｅｍｐをＰｗｐ＿ｔａｒ＿ｔｅｍｐ２という。 In this case, in step S12, the ECU 24 sets the temporary target power consumption Pwp_tar_temp of the water pump 80 based on the FC current Ifc. In order to distinguish between the first mode and the second mode, hereinafter, the temporary target power consumption Pwp_tar_temp in the first mode is referred to as Pwp_tar_temp1, and the temporary target power consumption Pwp_tar_temp in the second mode is referred to as Pwp_tar_temp2.

上記のように、ＦＣ電流Ｉｆｃは、ＦＣ４０の放熱量Ｈｆｃと対応関係にある（図６参照）。このため、暫定目標消費電力Ｐｗｐ＿ｔａｒ＿ｔｅｍｐは、放熱量Ｈｆｃに対応して設定される数値である。また、ここでは、ウォータポンプ８０の消費電力に関する目標値として暫定目標消費電力Ｐｗｐ＿ｔａｒ＿ｔｅｍｐを設定しているが、ウォータポンプ８０の駆動力を制御するための数値であれば、消費電力以外の指標（例えば、回転数［ｒｐｍ］）を用いてもよい。 As described above, the FC current Ifc has a correspondence relationship with the heat radiation amount Hfc of the FC 40 (see FIG. 6). Therefore, the provisional target power consumption Pwp_tar_temp is a numerical value set corresponding to the heat dissipation amount Hfc. Here, provisional target power consumption Pwp_tar_temp is set as a target value related to the power consumption of water pump 80. However, any numerical value for controlling the driving force of water pump 80 (for example, an index other than power consumption (for example, , Rotation speed [rpm]) may be used.

図９は、第１モード及び第２モードそれぞれについて、ＦＣ電流Ｉｆｃとウォータポンプ８０の暫定目標消費電力Ｐｗｐ＿ｔａｒ＿ｔｅｍｐの関係の一例を示す図である。図９の特性は、図６の特性と略等しい。図９からわかるように、ＦＣ電流Ｉｆｃが等しい場合、第１モードの暫定目標消費電力Ｐｗｐ＿ｔａｒ＿ｔｅｍｐ１は、第２モードの暫定目標消費電力Ｐｗｐ＿ｔａｒ＿ｔｅｍｐ２よりも低い値に設定される。 FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the relationship between the FC current Ifc and the provisional target power consumption Pwp_tar_temp of the water pump 80 for each of the first mode and the second mode. The characteristics shown in FIG. 9 are substantially the same as the characteristics shown in FIG. As can be seen from FIG. 9, when the FC current Ifc is equal, the temporary target power consumption Pwp_tar_temp1 in the first mode is set to a value lower than the temporary target power consumption Pwp_tar_temp2 in the second mode.

図８に戻り、ステップＳ１３において、ＥＣＵ２４は、温度センサ８６が検出した冷媒の温度（実水温Ｔｗ）と、目標水温Ｔｗ＿ｔａｒとの温度差ΔＴ（以下「差ΔＴ」ともいう。）に基づいて暫定目標消費電力Ｐｗｐ＿ｔａｒ＿ｔｅｍｐの補正量Ｃを設定する。以下では、第１モードの補正量Ｃを補正量Ｃ１と呼び、第２モードの補正量Ｃを補正量Ｃ２と呼び、両者を区別する。 Returning to FIG. 8, in step S <b> 13, the ECU 24 tentatively based on the temperature difference ΔT (hereinafter also referred to as “difference ΔT”) between the refrigerant temperature (actual water temperature Tw) detected by the temperature sensor 86 and the target water temperature Tw_tar. A correction amount C of the target power consumption Pwp_tar_temp is set. Hereinafter, the correction amount C in the first mode is referred to as a correction amount C1, and the correction amount C in the second mode is referred to as a correction amount C2.

図１０は、第１モード及び第２モードそれぞれについて、実水温Ｔｗと目標水温Ｔｗ＿ｔａｒの温度差ΔＴと暫定目標消費電力Ｐｗｐ＿ｔａｒ＿ｔｅｍｐの補正量Ｃの関係の一例を示す図である。第１モード及び第２モードいずれの場合も、温度差ΔＴがゼロ又はその近傍値である場合、補正量Ｃ１、Ｃ２はゼロである。また、温度差ΔＴの絶対値が大きくなると、補正量Ｃ１、Ｃ２の絶対値が大きくなる。 FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the relationship between the temperature difference ΔT between the actual water temperature Tw and the target water temperature Tw_tar and the correction amount C of the provisional target power consumption Pwp_tar_temp for each of the first mode and the second mode. In both the first mode and the second mode, when the temperature difference ΔT is zero or a value close thereto, the correction amounts C1 and C2 are zero. Further, when the absolute value of the temperature difference ΔT is increased, the absolute values of the correction amounts C1 and C2 are increased.

ここで、補正量Ｃがゼロ以外の値であり且つ差ΔＴが等しければ、第１モードの補正量Ｃ１よりも第２モードの補正量Ｃ２の絶対値を大きくする。これは、上記のように第２モード（ＣＶＶＣ制御）の方が相対的に放熱量Ｈｆｃが大きいことを考慮し、冷却系４１による冷却速度を高めるためである。これにより、第２モードの場合、冷却の応答性が高まる。 Here, if the correction amount C is a value other than zero and the difference ΔT is equal, the absolute value of the correction amount C2 in the second mode is made larger than the correction amount C1 in the first mode. This is because the cooling rate by the cooling system 41 is increased in consideration of the relatively large heat release amount Hfc in the second mode (CVVC control) as described above. Thereby, in the 2nd mode, the responsiveness of cooling increases.

図８に戻り、ステップＳ１４において、ＥＣＵ２４は、ウォータポンプ８０の目標消費電力Ｐｗｐ＿ｔａｒ１を算出する。具体的には、暫定目標消費電力Ｐｗｐ＿ｔａｒ＿ｔｅｍｐ１に補正量Ｃ１を加えたものを目標消費電力Ｐｗｐ＿ｔａｒ１とする（Ｐｗｐ＿ｔａｒ１←Ｐｗｐ＿ｔａｒ＿ｔｅｍｐ１＋Ｃ１）。 Returning to FIG. 8, in step S <b> 14, the ECU 24 calculates the target power consumption Pwp_tar <b> 1 of the water pump 80. Specifically, the target power consumption Pwp_tar1 is obtained by adding the correction amount C1 to the provisional target power consumption Pwp_tar_temp1 (Pwp_tar1 ← Pwp_tar_temp1 + C1).

ステップＳ１１に戻り、第２モード（ＣＶＶＣ制御）を実施中である場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ２４は、ステップＳ１２〜Ｓ１４と同様の処理を行って第２モード用の目標消費電力Ｐｗｐ＿ｔａｒ２を算出する。但し、上記のように、第２モードの場合、第１モードと比べて放熱量Ｈｆｃが高いことを考慮する。 Returning to step S11, when the second mode (CVVC control) is being executed (S11: YES), the ECU 24 performs the same processing as steps S12 to S14 to calculate the target power consumption Pwp_tar2 for the second mode. . However, as described above, in the second mode, it is considered that the heat radiation amount Hfc is higher than that in the first mode.

すなわち、ステップＳ１５で設定する第２モード用の暫定目標消費電力Ｐｗｐ＿ｔａｒ＿ｔｅｍｐ２は、ＦＣ電流Ｉｆｃが等しい場合、第１モード用の暫定目標消費電力Ｐｗｐ＿ｔａｒ＿ｔｅｍｐ１よりも高く設定される（図９参照）。また、ステップＳ１６で設定する第２モード用の補正量Ｃ２は、差ΔＴがゼロ及びその近傍値以外で等しい場合、第１モード用の補正量Ｃ１よりも高く設定される（図１０参照）。 That is, the temporary target power consumption Pwp_tar_temp2 for the second mode set in step S15 is set higher than the temporary target power consumption Pwp_tar_temp1 for the first mode when the FC current Ifc is equal (see FIG. 9). Further, the correction amount C2 for the second mode set in step S16 is set higher than the correction amount C1 for the first mode when the difference ΔT is equal except for zero and its neighboring values (see FIG. 10).

その結果、ステップＳ１７で算出する第２モード用の目標消費電力Ｐｗｐ＿ｔａｒ２は、冷却の応答性を高める数値となる。 As a result, the target power consumption Pwp_tar2 for the second mode calculated in step S17 is a numerical value that increases the responsiveness of cooling.

ステップＳ１８において、ＥＣＵ２４は、ステップＳ１４又はＳ１７で算出した目標消費電力Ｐｗｐ＿ｔａｒを用いてウォータポンプ８０を駆動させる。 In step S18, the ECU 24 drives the water pump 80 using the target power consumption Pwp_tar calculated in step S14 or S17.

３．第１実施形態の効果
以上説明したように、第１実施形態によれば、第１モード（電圧可変・電流可変制御）の場合よりも第２モード（電圧固定・電流可変制御）の場合の方が、ウォータポンプ８０（冷媒供給装置）の駆動量が大きくなるように目標消費電力Ｐｗｐ＿ｔａｒ（目標駆動量）を設定する（図８、図９参照）。これにより、ＦＣ電流Ｉｆｃが等しい場合であっても、出力制御の違いに起因するＦＣ４０の放熱量Ｈｆｃの相違（図６）を補償することが可能となる。従って、ＦＣ４０の温度変動を抑制することが可能となる。 3. Advantages of the First Embodiment As described above, according to the first embodiment, the second mode (voltage fixed / current variable control) is more effective than the first mode (voltage variable / current variable control). However, the target power consumption Pwp_tar (target drive amount) is set so that the drive amount of the water pump 80 (refrigerant supply device) increases (see FIGS. 8 and 9). Thereby, even when the FC current Ifc is equal, it is possible to compensate for the difference (FIG. 6) in the heat radiation amount Hfc of the FC 40 due to the difference in output control. Therefore, it becomes possible to suppress the temperature fluctuation of FC40.

第１実施形態において、ＦＣシステム１２は、冷媒の実水温Ｔｗを検出する温度センサ８６（冷媒温度検出部）を備え、ＥＣＵ２４（制御装置）は、ＦＣ電流Ｉｆｃに基づきウォータポンプ８０の暫定目標消費電力Ｐｗｐ＿ｔａｒ＿ｔｅｍｐ（暫定目標駆動量）を算出し（図８のＳ１２、Ｓ１５）、冷媒の実水温Ｔｗと目標水温Ｔｗ＿ｔａｒの温度差ΔＴに応じて補正量Ｃを算出し（Ｓ１３、Ｓ１６）、温度差ΔＴが等しい場合、第１モードに比べて第２モードの補正量Ｃを大きくする（図１０）。これにより、第１モードと第２モードの相違に基づく重み付けを簡易に実現すると共に、第２モードにおける冷却の応答性を上げることが可能となる。 In the first embodiment, the FC system 12 includes a temperature sensor 86 (refrigerant temperature detection unit) that detects the actual coolant temperature Tw of the refrigerant, and the ECU 24 (control device) uses the provisional target consumption of the water pump 80 based on the FC current Ifc. Electric power Pwp_tar_temp (provisional target drive amount) is calculated (S12, S15 in FIG. 8), and a correction amount C is calculated according to the temperature difference ΔT between the actual coolant temperature Tw of the refrigerant and the target coolant temperature Tw_tar (S13, S16). When ΔT is equal, the correction amount C in the second mode is increased compared to the first mode (FIG. 10). Thereby, it is possible to easily realize weighting based on the difference between the first mode and the second mode, and to improve the responsiveness of cooling in the second mode.

第１実施形態において、ＦＣシステム１２は、エアコンディショナ９０を備え、ＥＣＵ２４（制御装置）は、エアコンディショナ９０が冷房を行っている場合（図５のＳ３：ＹＥＳ）、第２モードの実行を禁止する（Ｓ５）。これにより、ＦＣ４０の出力制御に伴う放熱量Ｈｆｃを抑制し、ウォータポンプ８０（冷媒供給装置）の消費電力を抑制することが可能となる。 In the first embodiment, the FC system 12 includes an air conditioner 90, and the ECU 24 (control device) executes the second mode when the air conditioner 90 is performing cooling (S3: YES in FIG. 5). Is prohibited (S5). As a result, the heat release amount Hfc associated with the output control of the FC 40 can be suppressed, and the power consumption of the water pump 80 (refrigerant supply device) can be suppressed.

Ｂ．第２実施形態
１．第１実施形態との相違
第２実施形態のハードウェアの構成は、第１実施形態と同様である。以下では、同じ構成要素には、同一の参照符号を付して説明を省略する。第２実施形態に係るＦＣ車両１０では、ＦＣ４０の出力制御（図１１）が、第１実施形態（図５）と異なる。 B. Second Embodiment 1. FIG. Difference from the First Embodiment The hardware configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment. In the following, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In the FC vehicle 10 according to the second embodiment, the output control (FIG. 11) of the FC 40 is different from that of the first embodiment (FIG. 5).

２．第２実施形態の制御
図１１は、第２実施形態におけるＦＣ４０の出力制御のフローチャートである。図１２は、第２実施形態におけるＦＣ４０の出力制御を簡略的に説明する図である。図１１のステップＳ２１〜Ｓ２３は、図５のステップＳ１〜Ｓ３と同様である。 2. Control of Second Embodiment FIG. 11 is a flowchart of output control of the FC 40 in the second embodiment. FIG. 12 is a diagram for simply explaining the output control of the FC 40 in the second embodiment. Steps S21 to S23 in FIG. 11 are the same as steps S1 to S3 in FIG.

ステップＳ２３においてエアコンディショナ９０が冷房中でない場合（Ｓ２３：ＮＯ）、ステップＳ２４において、ＥＣＵ２４は第２モードを選択する。第２モードは、上述した電圧固定・電流可変（ＣＶＶＣ）制御である。ステップＳ２４では、第２モードにおける目標ＦＣ電圧Ｖｆｃ＿ｔａｒとして、目標セル電圧Ｖｃｅｌｌ＿ｔａｒ（＝目標ＦＣ電圧Ｖｆｃ＿ｔａｒ／セル数）が、酸化還元領域を下回る電位で設定された基準電位（例えば、０．８Ｖ）に固定する。 When the air conditioner 90 is not cooling in step S23 (S23: NO), the ECU 24 selects the second mode in step S24. The second mode is the above-described voltage fixing / current variable (CVVC) control. In step S24, as the target FC voltage Vfc_tar in the second mode, the target cell voltage Vcell_tar (= target FC voltage Vfc_tar / number of cells) is set to a reference potential (for example, 0.8 V) set at a potential lower than the oxidation-reduction region. Fix it.

エアコンディショナ９０が冷房中である場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、ステップＳ２５において、ＥＣＵ２４は第３モードを選択する。第３モードは、第２モードと同様、電圧固定・電流可変（ＣＶＶＣ）制御である。但し、ステップＳ２５では、第３モードにおける目標ＦＣ電圧Ｖｆｃ＿ｔａｒとして、目標セル電圧Ｖｃｅｌｌ＿ｔａｒ（＝目標ＦＣ電圧Ｖｆｃ＿ｔａｒ／セル数）が、酸化還元領域を上回る電位で設定された基準電位（例えば、０．９Ｖ）に固定する。 When the air conditioner 90 is being cooled (S23: YES), in step S25, the ECU 24 selects the third mode. The third mode is voltage fixed and variable current (CVVC) control as in the second mode. However, in step S25, as the target FC voltage Vfc_tar in the third mode, the target cell voltage Vcell_tar (= target FC voltage Vfc_tar / number of cells) is set to a reference potential (for example, 0.9 V) that exceeds the redox region. ).

３．第２実施形態の効果
以上のような第２実施形態によれば、第１実施形態の効果に加え又はこれに代えて以下の効果を奏することが可能となる。 3. Effects of Second Embodiment According to the second embodiment as described above, the following effects can be obtained in addition to or instead of the effects of the first embodiment.

すなわち、第２実施形態において、ＦＣシステム１２は、エアコンディショナ９０を備え、ＥＣＵ２４（制御装置）は、エアコンディショナ９０が冷房を行っており且つ第３モード（第２制御としてのＣＶＶＣ制御）を実行する場合、目標ＦＣ電圧Ｖｆｃ＿ｔａｒを、酸化還元領域を上回る電圧に固定する（図１１のＳ２５、図１２参照）。これにより、ＦＣ電流Ｉｆｃを減少させることでＦＣ４０の出力制御に伴う放熱量Ｈｆｃを抑制し（図６参照）、ウォータポンプ８０（冷媒供給装置）の消費電力を抑制することが可能となる。 That is, in the second embodiment, the FC system 12 includes the air conditioner 90, and the ECU 24 (control device) is in the third mode (CVVC control as the second control) in which the air conditioner 90 performs cooling. Is executed, the target FC voltage Vfc_tar is fixed to a voltage that exceeds the redox region (see S25 in FIG. 11 and FIG. 12). Thereby, by reducing the FC current Ifc, it is possible to suppress the heat release amount Hfc accompanying the output control of the FC 40 (see FIG. 6), and to suppress the power consumption of the water pump 80 (refrigerant supply device).

Ｃ．変形例
なお、本発明は、上記各実施形態に限らず、本明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。 C. Modifications Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various configurations can be adopted based on the description of the present specification. For example, the following configuration can be adopted.

１．搭載対象
上記各実施形態では、ＦＣシステム１２をＦＣ車両１０に搭載したが、これに限らず、例えば、ＦＣ４０に対して冷媒を供給するウォータポンプ８０等の冷媒供給装置を用いる別の対象に搭載してもよい。例えば、ＦＣシステム１２を船舶や航空機等の移動体に用いることもできる。或いは、ＦＣシステム１２を、ロボット、製造装置、家庭用電力システム又は家電製品に適用してもよい。 1. Mounting target In each of the above embodiments, the FC system 12 is mounted on the FC vehicle 10. However, the present invention is not limited to this. For example, the FC system 12 is mounted on another target using a coolant supply device such as a water pump 80 that supplies coolant to the FC 40. May be. For example, the FC system 12 can be used for a moving body such as a ship or an aircraft. Alternatively, the FC system 12 may be applied to a robot, a manufacturing apparatus, a household power system, or a home appliance.

２．ＦＣシステム１２の構成
上記各実施形態では、ＦＣ４０と高電圧バッテリ２０を並列に配置し、バッテリ２０の手前にＤＣ／ＤＣコンバータ２２を配置する構成としたが、これに限らない。例えば、図１３に示すように、ＦＣ４０とバッテリ２０を並列に配置し、昇圧式、降圧式又は昇降圧式のＤＣ／ＤＣコンバータ２２をＦＣ４０の手前に配置する構成であってもよい。或いは、図１４に示すように、ＦＣ４０とバッテリ２０を並列に配置し、ＦＣ４０の手前に昇圧式、降圧式又は昇降圧式のＤＣ／ＤＣコンバータ２２ａを、バッテリ２０の手前にＤＣ／ＤＣコンバータ２２を配置する構成であってもよい。或いは、図１５に示すように、ＦＣ４０とバッテリ２０を直列に配置し、バッテリ２０とモータ１４の間にＤＣ／ＤＣコンバータ２２を配置する構成であってもよい。 2. Configuration of FC System 12 In each of the above embodiments, the FC 40 and the high voltage battery 20 are arranged in parallel, and the DC / DC converter 22 is arranged in front of the battery 20, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 13, the FC 40 and the battery 20 may be arranged in parallel, and the step-up, step-down or step-up / step-down DC / DC converter 22 may be arranged in front of the FC 40. Alternatively, as shown in FIG. 14, the FC 40 and the battery 20 are arranged in parallel, and the DC / DC converter 22a of the step-up, step-down or step-up / step-down type is placed in front of the FC 40, and the DC / DC converter 22 is placed in front of the battery 20. The structure to arrange | position may be sufficient. Alternatively, as shown in FIG. 15, the FC 40 and the battery 20 may be arranged in series, and the DC / DC converter 22 may be arranged between the battery 20 and the motor 14.

３．ウォータポンプ８０（冷媒供給装置）
上記各実施形態では、ＦＣ４０に対して冷媒を供給する装置（冷媒供給装置）としてウォータポンプ８０を用いたが、例えば、第１モードと第２モードの相違に着目して冷媒の供給量を調整する観点からすれば、これに限らない。例えば、ウォータポンプ８０に加えて又はこれに代えて、ＦＣ４０に冷媒としての空気を供給する空気供給ファンを冷媒供給装置として用いることもできる。 3. Water pump 80 (refrigerant supply device)
In each of the above embodiments, the water pump 80 is used as a device (refrigerant supply device) for supplying refrigerant to the FC 40. For example, the supply amount of refrigerant is adjusted by paying attention to the difference between the first mode and the second mode. From the viewpoint of doing, it is not limited to this. For example, in addition to or instead of the water pump 80, an air supply fan that supplies air as a refrigerant to the FC 40 may be used as the refrigerant supply device.

４．ストイキ比
上記各実施形態では、ストイキ比を調整する手段又は方法として、目標ガス濃度（目標酸素濃度、目標水素濃度）を調整したが、目標濃度の代わりに、目標流量又は目標濃度と目標流量の両方を用いることもできる。 4). In the above embodiments, the target gas concentration (target oxygen concentration, target hydrogen concentration) is adjusted as a means or method for adjusting the stoichiometric ratio, but instead of the target concentration, the target flow rate or the target concentration and the target flow rate are adjusted. Both can be used.

５．ＦＣ４０の出力制御
上記各実施形態では、エアコンディショナ９０が冷房中であるか否かの判定を用いたが（図５のＳ３、図１１のＳ２３）、その他の特徴（例えば、第１モードと第２モードとでウォータポンプ８０の出力を変更する点）に着目すれば、当該判定を用いなくてもよい。 5. FC40 Output Control In each of the above embodiments, the determination whether or not the air conditioner 90 is in cooling is used (S3 in FIG. 5 and S23 in FIG. 11), but other characteristics (for example, the first mode and If attention is paid to the point of changing the output of the water pump 80 in the second mode, the determination may not be used.

６．ウォータポンプ８０の出力制御
第１実施形態では、図８に示すウォータポンプ８０の出力制御を用いたが、その他の特徴（例えば、エアコンディショナ９０が冷房中であるか否かの判定を用いる点）に着目すれば、図８に示すウォータポンプ８０の出力制御を用いなくてもよい。 6). Output control of the water pump 80 In the first embodiment, the output control of the water pump 80 shown in FIG. 8 is used. However, other characteristics (for example, the determination whether or not the air conditioner 90 is in the cooling state are used). ), The output control of the water pump 80 shown in FIG. 8 may not be used.

図８のフローチャートにおいて、ＥＣＵ２４は、第１モード及び第２モードそれぞれについて、暫定目標消費電力Ｐｗｐ＿ｔａｒ＿ｔｅｍｐの設定（Ｓ１２、Ｓ１５）、補正量Ｃの設定（Ｓ１３、Ｓ１６）及び目標消費電力Ｐｗｐ＿ｔａｒの算出（Ｓ１４、Ｓ１７）の３段階の処理を行ったが、マップを用いてこれらを一括して処理することも可能である。すなわち、ＥＣＵ２４は、ＦＣ電流Ｉｆｃと温度差ΔＴの組合せと、目標消費電力Ｐｗｐ＿ｔａｒとの関係を規定したマップを用いて目標消費電力Ｐｗｐ＿ｔａｒを算出することもできる。この場合、ＥＣＵ２４としては、暫定目標消費電力Ｐｗｐ＿ｔａｒ＿ｔｅｍｐ及び補正量Ｃの設定のための演算を行わない。 In the flowchart of FIG. 8, the ECU 24 sets the provisional target power consumption Pwp_tar_temp (S12, S15), the correction amount C (S13, S16), and the target power consumption Pwp_tar for each of the first mode and the second mode ( Although the three-stage processing of S14 and S17) has been performed, it is also possible to process them collectively using a map. That is, the ECU 24 can also calculate the target power consumption Pwp_tar using a map that defines the relationship between the combination of the FC current Ifc and the temperature difference ΔT and the target power consumption Pwp_tar. In this case, the ECU 24 does not perform calculations for setting the provisional target power consumption Pwp_tar_temp and the correction amount C.

１２…燃料電池システム１８…ＦＣユニット（ガス供給装置）
２２…ＤＣ/ＤＣコンバータ（電圧調整装置）
２４…ＥＣＵ（制御装置）３０…負荷
４０…燃料電池スタック（燃料電池）８０…ウォータポンプ（冷媒供給装置）
８６…温度センサ（冷媒温度検出部）９０…エアコンディショナ
Ｃ…補正量
Ｐｗｐ＿ｔａｒ…目標消費電力（目標駆動量）
Ｐｗｐ＿ｔａｒ＿ｔｅｍｐ…暫定目標消費電力（暫定目標駆動量）
ΔＴ…温度差 12 ... Fuel cell system 18 ... FC unit (gas supply device)
22 ... DC / DC converter (voltage regulator)
24 ... ECU (control device) 30 ... Load 40 ... Fuel cell stack (fuel cell) 80 ... Water pump (refrigerant supply device)
86 ... Temperature sensor (refrigerant temperature detector) 90 ... Air conditioner C ... Correction amount Pwp_tar ... Target power consumption (target drive amount)
Pwp_tar_temp ... Provisional target power consumption (provisional target drive amount)
ΔT ... temperature difference

Claims

A fuel cell;
A load receiving power supply from the fuel cell;
A gas supply device for supplying a reaction gas to the fuel cell;
A voltage adjusting device for adjusting an output voltage of the fuel cell;
A refrigerant supply device for supplying a refrigerant to the fuel cell;
A fuel cell system comprising: the gas supply device, the voltage regulator, and a control device that controls the refrigerant supply device,
The control device, as output control of the fuel cell,
A first control for varying both the output voltage and the output current of the fuel cell;
And switching the second control to change the output current of the fuel cell by adjusting the supply amount of the reaction gas while fixing the output voltage of the fuel cell,
Further, the control device includes:
Setting a target drive amount obtained by weighting the provisional target drive amount of the refrigerant supply device based on the output current of the fuel cell according to the selection content of the output control of the fuel cell;
Controlling the refrigerant supply device based on the target drive amount;
When the provisional target drive amount is equal, the weighting according to the selection content of the output control is increased from the first control to the first control by increasing the target drive amount of the second control compared to the first control. The fuel cell system is characterized in that the refrigerant supply flow rate is increased when switching to the second control and the refrigerant supply flow rate is decreased when switching from the second control to the first control .

A fuel cell;
A load receiving power supply from the fuel cell;
A gas supply device for supplying a reaction gas to the fuel cell;
A voltage adjusting device for adjusting an output voltage of the fuel cell;
A refrigerant supply device for supplying a refrigerant to the fuel cell;
A control device for controlling the gas supply device, the voltage regulator, and the refrigerant supply device;
A fuel cell system comprising:
The control device, as output control of the fuel cell,
A first control for varying both the output voltage and the output current of the fuel cell;
A second control for making the output current of the fuel cell variable by fixing the output voltage of the fuel cell and adjusting the supply amount of the reaction gas;
Switch to run,
Further, the control device includes:
Setting a target drive amount obtained by weighting the provisional target drive amount of the refrigerant supply device based on the output current of the fuel cell according to the selection content of the output control of the fuel cell;
Controlling the refrigerant supply device based on the target drive amount;
The weighting according to the selection content of the output control is performed so as to increase the target drive amount of the second control compared to the first control when the provisional target drive amount is equal ,
The fuel cell system includes an air conditioner,
The control device prohibits execution of the second control when the air conditioner is performing cooling.

A fuel cell;
A load receiving power supply from the fuel cell;
A gas supply device for supplying a reaction gas to the fuel cell;
A voltage adjusting device for adjusting an output voltage of the fuel cell;
A refrigerant supply device for supplying a refrigerant to the fuel cell;
A control device for controlling the gas supply device, the voltage regulator, and the refrigerant supply device;
A fuel cell system comprising:
The control device, as output control of the fuel cell,
A first control for varying both the output voltage and the output current of the fuel cell;
A second control for making the output current of the fuel cell variable by fixing the output voltage of the fuel cell and adjusting the supply amount of the reaction gas;
Switch to run,
Further, the control device includes:
Setting a target drive amount obtained by weighting the provisional target drive amount of the refrigerant supply device based on the output current of the fuel cell according to the selection content of the output control of the fuel cell;
Controlling the refrigerant supply device based on the target drive amount;
The weighting according to the selection content of the output control is performed so as to increase the target drive amount of the second control compared to the first control when the provisional target drive amount is equal ,
The fuel cell system includes an air conditioner,
When a voltage range in which deterioration of each cell progresses because the oxidation-reduction reaction proceeds in each cell of the fuel cell is defined as an oxidation-reduction region, the control device is configured such that the air conditioner performs cooling and the second When the control is executed, a target voltage of the fuel cell is fixed to a voltage that exceeds the oxidation-reduction region.

The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3 ,
The fuel cell system includes a refrigerant temperature detector that detects an actual temperature of the refrigerant,
The controller is
Calculate a provisional target drive amount of the refrigerant supply device based on the output current of the fuel cell,
Calculating a correction amount of the provisional target drive amount according to a temperature difference between the actual temperature of the refrigerant and the target temperature of the refrigerant;
The weighting according to the selection content of the output control is performed so as to increase the correction amount of the second control compared to the first control when the temperature difference is equal.