DE102023114017A1 - Fuel cell system - Google Patents

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Hiroaki Mori
Tatsuya Fukami
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Toyota Motor Corp
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Abstract

Ein Brennstoffzellensystem umfasst eine Vielzahl von Brennstoffzellenstapeln, eine Gaszufuhreinheit, eine Impedanzerfassungseinheit und eine Steuervorrichtung. Die Steuervorrichtung ist so konfiguriert, dass sie eine Drainageverarbeitung durchführt, bei der, wenn die Leistungserzeugung der Brennstoffzellenstapel gestoppt wird, den Brennstoffzellenstapeln Gas zugeführt wird, um in den Brennstoffzellenstapeln zurückgehaltenes Wasser abzuführen. Die Drainageverarbeitung umfasst das Beschränken bzw. Drosseln der Zufuhrdurchflussmenge des Gases zu einem Brennstoffzellenstapel von den Brennstoffzellenstapeln, dessen Erfassungswert einen vorbestimmten Wert erreicht, bis der Erfassungswert den vorbestimmten Wert bei allen Brennstoffzellenstapeln erreicht.A fuel cell system includes a plurality of fuel cell stacks, a gas supply unit, an impedance detection unit and a control device. The control device is configured to perform drainage processing in which, when power generation of the fuel cell stacks is stopped, gas is supplied to the fuel cell stacks to drain water retained in the fuel cell stacks. The drainage processing includes restricting the supply flow rate of the gas to a fuel cell stack of the fuel cell stacks whose detection value reaches a predetermined value until the detection value reaches the predetermined value in all the fuel cell stacks.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention

Die in der vorliegenden Beschreibung offenbarte Technologie bezieht sich auf ein Brennstoffzellensystem.The technology disclosed in this specification relates to a fuel cell system.

2. Beschreibung des Standes der Technik2. Description of the prior art

Wenn in einem Brennstoffzellensystem die Leistungserzeugung durch einen Brennstoffzellenstapel gestoppt wird, wird das durch eine chemische Reaktion erzeugte Wasser in dem Brennstoffzellenstapel zurückgehalten. Wenn dieses zurückgehaltene Wasser im Brennstoffzellenstapel verbleibt, kann das zurückgehaltene Wasser in einer Umgebung mit niedrigen Temperaturen, wie z. B. Temperaturen unter dem Gefrierpunkt oder dergleichen, gefrieren, und der Brennstoffzellenstapel kann möglicherweise nicht normal arbeiten.In a fuel cell system, when power generation by a fuel cell stack is stopped, water produced by a chemical reaction is retained in the fuel cell stack. If this retained water remains in the fuel cell stack, the retained water can be stored in a low temperature environment such as. Temperatures such as freezing temperatures or the like will freeze and the fuel cell stack may not operate normally.

Hierzu beschreibt die japanische Patentanmeldung JP 2021- 180 160 A ein Brennstoffzellensystem, in dem, wenn die Leistungserzeugung des Brennstoffzellenstapels gestoppt wird, eine Drainageverarbeitung ausgeführt wird, bei der Brennstoffzellenstapel ein Oxidationsgas zugeführt wird, um das im Brennstoffzellenstapel zurückgehaltene Wasser abzuführen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Menge des im Brennstoffzellenstapel zurückgehaltenen Wassers auf Basis der Impedanz des Brennstoffzellenstapels bestimmt.The Japanese patent application describes this JP 2021- 180 160 A a fuel cell system in which, when power generation of the fuel cell stack is stopped, drainage processing is performed in which an oxidizing gas is supplied to fuel cell stacks to drain water retained in the fuel cell stack. At this point, the amount of water retained in the fuel cell stack is determined based on the impedance of the fuel cell stack.

KURZFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Wenn eine Vielzahl von Brennstoffzellenstapeln elektrisch in Reihe geschaltet ist, ist es aus Sicht der Betriebssteuerung wünschenswert, die Drainageverarbeitung aller Brennstoffzellenstapel gleichzeitig zu beenden. Die Drainageverarbeitung der Brennstoffzellenstapel wird jedoch selten zur gleichen Zeit abgeschlossen, und oft gibt es Unterschiede in den Zeitpunkten, zu denen die Drainageverarbeitung abgeschlossen wird. In diesem Fall führt die Beendigung der Drainageverarbeitung, wenn die Entwässerung eines Teils der Brennstoffzellenstapel abgeschlossen ist, dazu, dass in den übrigen Brennstoffzellenstapeln Restwasser verbleibt. Wird die Drainageverarbeitung fortgesetzt, bis alle Brennstoffzellenstapel vollständig entleert sind, führt dies dazu, dass die Drainageverarbeitung über das notwendige Maß hinaus ausgeführt wird, das für die Brennstoffzellenstapel, deren Entwässerung bereits abgeschlossen ist, erforderlich ist.When a plurality of fuel cell stacks are electrically connected in series, it is desirable to finish the drainage processing of all fuel cell stacks at the same time from the viewpoint of operation control. However, the drainage processing of the fuel cell stacks is rarely completed at the same time, and there are often differences in the timings at which the drainage processing is completed. In this case, the termination of the drainage processing when the drainage of a part of the fuel cell stacks is completed results in residual water remaining in the remaining fuel cell stacks. Continuing the drainage processing until all fuel cell stacks are completely drained will result in the drainage processing being carried out beyond the necessary level required for the fuel cell stacks whose drainage has already been completed.

In Anbetracht der obigen Umstände ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Technologie zur Verfügung zu stellen, um den Unterschied in der Menge an zurückgehaltenem Wasser in jedem Brennstoffzellenstapel auf ein relativ niedriges Niveau zu reduzieren, selbst wenn die Drainageverarbeitung der Brennstoffzellenstapel zur gleichen Zeit beendet wird.In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a technology to reduce the difference in the amount of retained water in each fuel cell stack to a relatively low level even when the drainage processing of the fuel cell stacks is finished at the same time .

Die in der vorliegenden Beschreibung offenbarte Technologie ist als Brennstoffzellensystem ausgeführt. In einem ersten Aspekt davon umfasst ein Brennstoffzellensystem eine Vielzahl von Brennstoffzellenstapeln, die elektrisch in Reihe geschaltet sind, eine Gaszufuhreinheit, die den Brennstoffzellenstapeln Gas zuführt, eine Impedanzerfassungseinheit, die eine Impedanz der Brennstoffzellenstapel erfasst, und eine Steuervorrichtung, die den Betrieb der Brennstoffzellenstapel und der Gaszufuhreinheit steuert und die einen von der Impedanzerfassungseinheit erfassten Erfassungswert erhält. Die Steuervorrichtung ist so konfiguriert, dass sie eine Drainageverarbeitung ausführt, bei der, wenn die Leistungserzeugung der Brennstoffzellenstapel gestoppt wird, den Brennstoffzellenstapeln das Gas zugeführt wird, um in den Brennstoffzellenstapeln zurückgehaltenes Wasser abzuführen. Die Drainageverarbeitung umfasst das Beschränken einer Zufuhrdurchflussmenge des Gases zu einem Brennstoffzellenstapel von den Brennstoffzellenstapeln, dessen Erfassungswert einen vorbestimmten Wert erreicht, bis der Erfassungswert den vorbestimmten Wert bei allen Brennstoffzellenstapeln erreicht.The technology disclosed in the present description is implemented as a fuel cell system. In a first aspect thereof, a fuel cell system includes a plurality of fuel cell stacks electrically connected in series, a gas supply unit that supplies gas to the fuel cell stacks, an impedance detection unit that detects an impedance of the fuel cell stacks, and a control device that controls the operation of the fuel cell stacks and the Gas supply unit controls and which receives a detection value detected by the impedance detection unit. The control device is configured to perform drainage processing in which, when power generation of the fuel cell stacks is stopped, the gas is supplied to the fuel cell stacks to drain water retained in the fuel cell stacks. The drainage processing includes restricting a supply flow rate of the gas to a fuel cell stack of the fuel cell stacks whose detection value reaches a predetermined value until the detection value reaches the predetermined value in all the fuel cell stacks.

In dem oben beschriebenen Brennstoffzellensystem überwacht die Steuervorrichtung die Impedanz jedes Brennstoffzellenstapels während der Drainageverarbeitung. Je geringer die Menge an zurückgehaltenem Wasser in den Brennstoffzellenstapeln ist, desto höher ist die festgestellte Impedanz in Bezug auf die Brennstoffzellenstapel. Dementsprechend kann die Menge an zurückgehaltenem Wasser innerhalb der Brennstoffzellenstapel, in denen eine Impedanz festgestellt wird, die nicht kleiner als der vorbestimmte Wert ist, als relativ gering angesehen werden, und die Menge an zurückgehaltenem Wasser innerhalb der Brennstoffzellenstapel, in denen eine Impedanz festgestellt wird, die kleiner als der vorbestimmte Wert ist, kann als relativ groß angesehen werden. Daher wird bei der Drainageverarbeitung gemäß der vorliegenden Technologie die Zufuhrdurchflussmenge des Gases für Brennstoffzellenstapel, deren Impedanz den vorbestimmten Wert erreicht hat, beschränkt, bis die Impedanz den vorbestimmten Wert für alle Brennstoffzellenstapel erreicht. Eine solche Konfiguration ermöglicht es, die Mengen an zurückgehaltenem Wasser in allen Brennstoffzellenstapeln während des Entwässerungsprozesses auszugleichen. Auf diese Weise kann die Drainageverarbeitung ohne Einschränkung der Zufuhrdurchflussmenge des Gases zu den einzelnen Brennstoffzellenstapeln fortgesetzt werden, so dass die Drainageverarbeitung mehrerer Brennstoffzellenstapel gleichzeitig beendet wird und der Unterschied in der Menge an zurückgehaltenem Wasser in den einzelnen Brennstoffzellenstapeln dementsprechend relativ klein gemacht werden kann.In the fuel cell system described above, the control device monitors the impedance of each fuel cell stack during drainage processing. The lower the amount of retained water in the fuel cell stacks, the higher the impedance observed with respect to the fuel cell stacks. Accordingly, the amount of retained water within the fuel cell stacks in which an impedance not smaller than the predetermined value is detected can be considered relatively small, and the amount of retained water within the fuel cell stacks in which an impedance is detected which is smaller than the predetermined value can be considered relatively large. Therefore, in the drainage processing according to the present technology, the supply flow rate of the gas for fuel cell stacks whose impedance has reached the predetermined value is restricted until the impedance reaches the predetermined value for all fuel cell stacks. Such a configuration allows the amounts of retained water in all fuel cell stacks to be equalized during the dewatering process. In this way, the drainage processing can continue without restricting the supply flow rate of the gas to the individual fuel cell stacks, so that the drainage processing of several fuel cell stacks is completed simultaneously and the difference in the amount of retained water in the individual fuel cell stacks can accordingly be made relatively small.

Gemäß einem zweiten Aspekt, nach dem ersten Aspekt, kann die Drainageverarbeitung ferner die Korrektur der Zufuhrdurchflussmenge des Gases entsprechend der Temperatur der Brennstoffzellenstapel umfassen. Die abfließende Wassermenge in den Brennstoffzellenstapeln ändert sich in Abhängigkeit von der Menge an gesättigtem Wasserdampf, die von der Temperatur der Brennstoffzellenstapel abhängt, zusätzlich zu der Zufuhrdurchflussmenge des den Brennstoffzellenstapeln zugeführten Gases. Durch die Korrektur der Zufuhrdurchflussmenge des Gases zu jedem Brennstoffzellenstapel entsprechend der Temperatur jedes Brennstoffzellenstapels kann der Unterschied in der Menge an zurückgehaltenem Wasser in jedem Brennstoffzellenstapel in relativ kurzer Zeit behoben werden.According to a second aspect, according to the first aspect, the drainage processing may further include correcting the supply flow rate of the gas according to the temperature of the fuel cell stacks. The amount of water flowing out in the fuel cell stacks changes depending on the amount of saturated water vapor, which depends on the temperature of the fuel cell stacks, in addition to the supply flow rate of gas supplied to the fuel cell stacks. By correcting the supply flow rate of the gas to each fuel cell stack according to the temperature of each fuel cell stack, the difference in the amount of retained water in each fuel cell stack can be eliminated in a relatively short time.

Gemäß einem dritten Aspekt, nach dem ersten oder zweiten Aspekt, kann es sich bei dem Gas um ein Oxidationsgas handeln, das einer Kathodenseite der Brennstoffzellenstapel zugeführt wird. In Brennstoffzellenstapeln wird Wasser hauptsächlich durch chemische Reaktion von Gasen auf der Kathodenseite erzeugt. Dementsprechend kann das im Brennstoffzellenstapel zurückgehaltene Wasser effizient nach außen abgeleitet werden, indem eine Drainageverarbeitung unter Verwendung des der Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels zugeführten Oxidationsgases durchgeführt wird.According to a third aspect, according to the first or second aspect, the gas may be an oxidizing gas that is supplied to a cathode side of the fuel cell stacks. In fuel cell stacks, water is produced primarily by chemical reaction of gases on the cathode side. Accordingly, the water retained in the fuel cell stack can be efficiently drained to the outside by performing drainage processing using the oxidizing gas supplied to the cathode side of the fuel cell stack.

Gemäß einem vierten Aspekt, nach dem ersten bis dritten Aspekt, kann die Gaszufuhreinheit für jeden der Brennstoffzellenstapel einen Oxidationsgaszufuhrpfad, der mit einer Zufuhröffnung des Brennstoffzellenstapels verbunden ist und der einen Verdichter umfasst, einen Oxidationsgasauslasspfad, der mit einer Auslassöffnung des Brennstoffzellenstapels verbunden ist, und einen Strömungsteilungspfad, der den Oxidationsgaszufuhrpfad und den Oxidationsgasauslasspfad miteinander verbindet und der ein Strömungsteilungsventil enthält, umfassen. In diesem Fall kann das Beschränken der Zufuhrdurchflussmenge des Oxidationsgases in der Drainageverarbeitung das Öffnen des Strömungsteilungsventils umfassen, um das Oxidationsgas von dem Strömungsteilungspfad zu dem Oxidationsgasauslasspfad umzuleiten. Gemäß einer solchen Konfiguration kann die Zufuhrdurchflussmenge des dem Brennstoffzellenstapel zugeführten Oxidationsgases reguliert werden, ohne den Betrieb des Verdichters genau zu steuern.According to a fourth aspect, according to the first to third aspects, for each of the fuel cell stacks, the gas supply unit may have an oxidation gas supply path connected to a supply port of the fuel cell stack and including a compressor, an oxidation gas outlet path connected to an outlet port of the fuel cell stack, and a Flow splitting path connecting the oxidizing gas supply path and the oxidizing gas outlet path and including a flow splitting valve. In this case, restricting the supply flow rate of the oxidant gas in the drainage processing may include opening the flow splitting valve to divert the oxidant gas from the flow splitting path to the oxidant gas outlet path. According to such a configuration, the supply flow rate of the oxidant gas supplied to the fuel cell stack can be regulated without precisely controlling the operation of the compressor.

Zusätzlich zu den obigen Ausführungen oder alternativ hierzu kann das Beschränken der Zufuhrdurchflussmenge des Oxidationsgases bei der Drainageverarbeitung das Beschränken der Zufuhrdurchflussmenge des Oxidationsgases durch den Verdichter umfassen. Gemäß einer solchen Konfiguration kann die Zufuhrmenge des der Brennstoffzelleneinheit zugeführten Oxidationsgases unabhängig vom Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des oben beschriebenen Strömungsteilungspfades geregelt werden.In addition to or alternatively to the above, restricting the supply flow rate of the oxidant gas in the drainage processing may include restricting the supply flow rate of the oxidant gas through the compressor. According to such a configuration, the supply amount of the oxidizing gas supplied to the fuel cell unit can be controlled regardless of the presence or absence of the above-described flow splitting path.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Die Merkmale und Vorteile sowie die technische und wirtschaftliche Bedeutung von beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen; hierbei zeigt:

  • 1 ein Schaltbild mit einem Brennstoffzellensystem 10 gemäß einer Ausführungsform;
  • 2 eine Darstellung, die schematisch eine Konfiguration des Brennstoffzellensystems 10 gemäß der Ausführungsform darstellt;
  • 3 ein Flussdiagramm zur Beschreibung der von einer Steuervorrichtung 70 ausgeführten Drainageverarbeitung, in dem Imp(A) die Impedanz eines ersten Brennstoffzellenstapels 22A und Imp(B) die Impedanz eines zweiten Brennstoffzellenstapels 22B darstellt;
  • 4A ein Diagramm, das ein Beispiel für die Impedanz des ersten Brennstoffzellenstapels 22A, eine Zufuhrdurchflussmenge von Luft und Öffnungsgrade eines Einlassventils 36, eines Strömungsteilungsventils 40 und eines Auslassventils 44 für eine erste Brennstoffzelleneinheit 20A zeigt;
  • 4B ein Diagramm, das ein Beispiel für die Impedanz des zweiten Brennstoffzellenstapels 22B, die Zufuhrdurchflussmenge von Luft und die Öffnungsgrade des Einlassventils 36, des Strömungsteilungsventils 40 und des Auslassventils 44 für eine zweite Brennstoffzelleneinheit 20B zeigt;
  • 5 ein Diagramm zur Beschreibung einer Beziehung zwischen einer Menge an zurückgehaltenem Wasser in den Brennstoffzellenstapeln 22 und der Impedanz;
  • 6A ein Diagramm zur Beschreibung eines Beispiels, bei dem die Zufuhrdurchflussmenge von Luft während der Drainageverarbeitung entsprechend den Temperaturen der Brennstoffzellenstapel 22A und 22B korrigiert wird, wobei 6A 4A entspricht; und
  • 6B ein Diagramm zur Beschreibung eines Beispiels, bei dem die Zufuhrdurchflussmenge von Luft während der Drainageverarbeitung entsprechend den Temperaturen der Brennstoffzellenstapel 22A und 22B korrigiert wird, wobei 6B 4B entspricht und die Zufuhrdurchflussmenge von Luft aus 4B korrigiert wurde.
The features and advantages as well as the technical and economic significance of exemplary embodiments of the invention are described below with reference to the accompanying drawings, in which like reference numerals designate like elements; here shows:
  • 1 a circuit diagram with a fuel cell system 10 according to an embodiment;
  • 2 a diagram schematically illustrating a configuration of the fuel cell system 10 according to the embodiment;
  • 3 a flowchart for describing drainage processing performed by a control device 70, in which Imp(A) represents the impedance of a first fuel cell stack 22A and Imp(B) represents the impedance of a second fuel cell stack 22B;
  • 4A a diagram showing an example of the impedance of the first fuel cell stack 22A, a supply flow rate of air, and opening degrees of an inlet valve 36, a flow splitting valve 40 and an exhaust valve 44 for a first fuel cell unit 20A;
  • 4B a diagram showing an example of the impedance of the second fuel cell stack 22B, the supply flow rate of air and the opening degrees of the inlet valve 36, the flow splitting valve 40 and the exhaust valve 44 for a second fuel cell unit 20B;
  • 5 a diagram for describing a relationship between an amount of retained water in the fuel cell stacks 22 and impedance;
  • 6A is a diagram describing an example in which the supply flow rate of air during drainage processing is corrected according to the temperatures of the fuel cell stacks 22A and 22B, wherein 6A 4A corresponds; and
  • 6B is a diagram describing an example in which the supply flow rate of air during drainage processing is corrected according to the temperatures of the fuel cell stacks 22A and 22B, wherein 6B 4B corresponds and the supply flow rate of air 4B was corrected.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS

Ein Brennstoffzellensystem 10 gemäß einer Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Das Brennstoffzellensystem 10 der vorliegenden Ausführungsform wird hauptsächlich in großen Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugen (z. B. Autos, Bussen, Lastwagen und Zügen), stationären Brennstoffzellengeräten usw. installiert. Es sei angemerkt, dass das Brennstoffzellensystem 10 auch in andere Arten von beweglichen Objekten als Fahrzeuge eingebaut werden kann (z.B. in Schiffe und Flugzeuge).A fuel cell system 10 according to an embodiment will be described with reference to the drawings. The fuel cell system 10 of the present embodiment is mainly installed in large fuel cell electric vehicles (e.g., cars, buses, trucks, and trains), stationary fuel cell devices, etc. It should be noted that the fuel cell system 10 can also be installed in types of moving objects other than vehicles (e.g., ships and aircraft).

Wie in den 1 und 2 dargestellt, umfasst das Brennstoffzellensystem 10 eine Vielzahl von Brennstoffzelleneinheiten 20 und eine Steuervorrichtung 70, die den Betrieb der Brennstoffzelleneinheiten 20 steuert. Die Brennstoffzelleneinheiten 20 umfassen eine erste Brennstoffzelleneinheit 20A und eine zweite Brennstoffzelleneinheit 20B. Es sei angemerkt, dass die Anzahl der im Brennstoffzellensystem 10 enthaltenen Brennstoffzelleneinheiten 20 nicht besonders begrenzt ist. In einer anderen Ausführungsform kann die Anzahl von Brennstoffzelleneinheiten 20 drei oder mehr betragen.Like in the 1 and 2 shown, the fuel cell system 10 includes a plurality of fuel cell units 20 and a control device 70 that controls the operation of the fuel cell units 20. The fuel cell units 20 include a first fuel cell unit 20A and a second fuel cell unit 20B. It should be noted that the number of fuel cell units 20 included in the fuel cell system 10 is not particularly limited. In another embodiment, the number of fuel cell units 20 may be three or more.

Wie in den 1 und 2 dargestellt, umfasst jede Brennstoffzelleneinheit 20 einen Brennstoffzellenstapel 22, eine Oxidationsgaszufuhreinheit 30, eine Brenngaszufuhreinheit 50 und eine Zellenüberwachungseinrichtung 60. Der Brennstoffzellenstapel 22 der ersten Brennstoffzelleneinheit 20A und der Brennstoffzellenstapel 22 der zweiten Brennstoffzelleneinheit 20B sind elektrisch in Reihe geschaltet. Nachstehend kann der Brennstoffzellenstapel 22 der ersten Brennstoffzelleneinheit 20A einfach als „erster Brennstoffzellenstapel 22A“ bezeichnet werden, und der Brennstoffzellenstapel 22 der zweiten Brennstoffzelleneinheit 20B kann einfach als „zweiter Brennstoffzellenstapel 22B“ bezeichnet werden.Like in the 1 and 2 shown, each fuel cell unit 20 includes a fuel cell stack 22, an oxidation gas supply unit 30, a fuel gas supply unit 50 and a cell monitoring device 60. The fuel cell stack 22 of the first fuel cell unit 20A and the fuel cell stack 22 of the second fuel cell unit 20B are electrically connected in series. Hereinafter, the fuel cell stack 22 of the first fuel cell unit 20A may be simply referred to as “first fuel cell stack 22A,” and the fuel cell stack 22 of the second fuel cell unit 20B may simply be referred to as “second fuel cell stack 22B.”

Die beiden in Reihe geschalteten Brennstoffzellenstapel 22 sind über einen Gleichstromwandler 102 mit einer Batterie 104 verbunden und versorgen die Batterie 104 mit elektrischer Leistung, ohne hierauf besonders beschränkt zu sein. Die Batterie 104 hat eine Vielzahl von Sekundärbatteriezellen eingebaut und ist so konfiguriert, dass sie wiederholt durch externe elektrische Leistung geladen werden kann. Der Gleichstromwandler 102 ist ein Wandler, der die elektrische Leistung verstärkt und die zwischen den beiden Brennstoffzellenstapeln 22 und der Batterie 104 übertragene elektrische Leistung steuert. Die beiden Brennstoffzellenstapel 22 sind außerdem über eine Leistungssteuerungseinheit (PCU) 106 mit einem Verbraucher 108 verbunden und versorgen diesen mit elektrischer Leistung. Die PCU 106 hat einen Gleichstromwandler und/oder einen Wechselrichter eingebaut und steuert die elektrische Leistung, die zwischen den beiden Brennstoffzellenstapeln 22 und dem Verbraucher 108 übertragen wird. In ähnlicher Weise ist die Batterie 104 über die PCU 106 mit dem Verbraucher 108 verbunden und versorgt den Verbraucher 108 mit elektrischer Leistung. Der Betrieb der beiden Brennstoffzellenstapel 22 wird von der Steuervorrichtung 70 überwacht und gesteuert, wie später im Detail beschrieben wird.The two series-connected fuel cell stacks 22 are connected to a battery 104 via a DC converter 102 and supply the battery 104 with electrical power, without being particularly limited to this. The battery 104 incorporates a plurality of secondary battery cells and is configured to be repeatedly charged by external electric power. The DC converter 102 is a converter that amplifies the electric power and controls the electric power transmitted between the two fuel cell stacks 22 and the battery 104. The two fuel cell stacks 22 are also connected to a consumer 108 via a power control unit (PCU) 106 and supply it with electrical power. The PCU 106 has a DC converter and/or an inverter installed and controls the electrical power that is transmitted between the two fuel cell stacks 22 and the consumer 108. Similarly, the battery 104 is connected to the consumer 108 via the PCU 106 and supplies the consumer 108 with electrical power. The operation of the two fuel cell stacks 22 is monitored and controlled by the control device 70, as will be described in detail later.

Wie in 2 dargestellt, weist jeder der Brennstoffzellenstapel 22 eine Struktur auf, in der eine Vielzahl von Brennstoffzellenzellen 24 gestapelt ist. Der Brennstoffzellenstapel 22 erzeugt Elektrizität durch eine chemische Reaktion von Oxidationsgas und Brenngas in den Brennstoffzellenzellen 24. In der Brennstoffzelleneinheit 20 der vorliegenden Ausführungsform wird Luft als Oxidationsgas verwendet, das einer Kathodenseite zugeführt wird, und Wasserstoffgas wird als Brenngas verwendet, das einer Anodenseite zugeführt wird. Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform ist Luft ein Beispiel für ein Oxidationsgas und Wasserstoffgas ist ein Beispiel für ein Brenngas.As in 2 As shown, each of the fuel cell stacks 22 has a structure in which a plurality of fuel cell cells 24 are stacked. The fuel cell stack 22 generates electricity through a chemical reaction of oxidant gas and fuel gas in the fuel cell cells 24. In the fuel cell unit 20 of the present embodiment, air is used as an oxidant gas supplied to a cathode side, and hydrogen gas is used as a fuel gas supplied to an anode side. That is, in the present embodiment, air is an example of an oxidizing gas and hydrogen gas is an example of a fuel gas.

Es sei angemerkt, dass spezifische Konfigurationen der Brennstoffzellenzellen 24 nicht im Besonderen beschränkt sind. Jede Brennstoffzellenzelle 24 umfasst beispielsweise eine Membranelektroden- und Gasdiffusionsschichtanordnung (MEGA), einen anodenseitigen Separator, einen kathodenseitigen Separator und einen Tragrahmen, obgleich dies in der Abbildung nicht dargestellt ist. Die Membranelektroden- und Gasdiffusionsschichtanordnung wird durch Laminieren einer anodenseitigen Gasdiffusionsschicht, einer Anodenelektrode, einer Elektrolytmembran, einer Kathodenelektrode und einer kathodenseitigen Gasdiffusionsschicht in dieser Reihenfolge hergestellt.It should be noted that specific configurations of the fuel cell cells 24 are not particularly limited. Each fuel cell cell 24 includes, for example, a membrane electrode and gas diffusion layer assembly (MEGA), an anode-side separator, a cathode-side separator, and a support frame, although not shown in the figure. The membrane electrode and gas diffusion layer assembly is manufactured by laminating an anode-side gas diffusion layer, an anode electrode, an electrolyte membrane, a cathode electrode, and a cathode-side gas diffusion layer in this order.

Wie in 2 dargestellt, ist die Oxidationsgaszufuhreinheit 30 eine Einheit zur Zufuhr von Oxidationsgas (Luft) zum Brennstoffzellenstapel 22. Die Oxidationsgaszufuhreinheit 30 umfasst einen Verdichter 32, einen Oxidationsgaszufuhrpfad 34, ein Einlassventil 36, einen Strömungsteilungspfad 38, ein Strömungsteilungsventil 40, einen Oxidationsgasauslasspfad 42 und ein Auslassventil 44.As in 2 As shown, the oxidation gas supply unit 30 is a unit for supplying oxidation gas (air) to the fuel cell stack 22. The oxidation gas supply unit 30 includes a compressor 32, an oxidation gas supply path 34, an inlet valve 36, a flow splitting path 38, a flow splitting valve 40, an oxidation gas outlet path 42 and an outlet valve 44 .

Der Verdichter 32 ist im Oxidationsgaszufuhrpfad 34 angeordnet. Der Oxidationsgaszufuhrpfad 34 ist mit einer kathodenseitigen Zufuhröffnung 26 des Brennstoffzellenstapels 22 verbunden. Die kathodenseitige Zufuhröffnung 26 des Brennstoffzellenstapels 22 ist mit jeder der Brennstoffzellenzellen 24 innerhalb des Brennstoffzellenstapels 22 verbunden. Die vom Verdichter 32 komprimierte Luft wird der kathodenseitigen Zufuhröffnung 26 des Brennstoffzellenstapels 22 über den Oxidationsgaszufuhrpfad 34 zugeführt. Das Einlassventil 36 ist am Oxidationsgaszufuhrpfad 34 angeordnet. Es sei angemerkt, dass die Oxidationsgaszufuhreinheit 30 ferner einen Zwischenkühler umfassen kann, der die Luft kühlt, die aufgrund der Kompression durch den Verdichter 32 heiß geworden ist, ohne hierauf besonders beschränkt zu sein.The compressor 32 is arranged in the oxidation gas supply path 34. The oxidizing gas supply Path 34 is connected to a cathode-side supply opening 26 of the fuel cell stack 22. The cathode-side supply opening 26 of the fuel cell stack 22 is connected to each of the fuel cell cells 24 within the fuel cell stack 22. The air compressed by the compressor 32 is supplied to the cathode-side supply opening 26 of the fuel cell stack 22 via the oxidation gas supply path 34. The inlet valve 36 is arranged on the oxidation gas supply path 34. It should be noted that the oxidizing gas supply unit 30 may further include, but is not particularly limited to, an intercooler that cools the air that has become hot due to compression by the compressor 32.

Der Oxidationsgasauslasspfad 42 ist mit einer kathodenseitigen Auslassöffnung 27 des Brennstoffzellenstapels 22 verbunden. Die kathodenseitige Auslassöffnung 27 des Brennstoffzellenstapels 22 ist mit jeder der Brennstoffzellenzellen 24 innerhalb des Brennstoffzellenstapels 22 verbunden. Nach der Reaktion im Brennstoffzellenstapel 22 wird die Luft, die die Brennstoffzellenzellen 24 durchströmt hat, aus dem Brennstoffzellenstapel 22 durch die kathodenseitige Auslassöffnung 27 in den Oxidationsgasauslasspfad 42 abgeleitet. Das Auslassventil 44 ist am Oxidationsgasauslasspfad 42 angeordnet. Zusammen mit dem Strömungsteilungsventil 40 regelt das Auslassventil 44, das auch als Gegendruckventil bezeichnet wird, die Zufuhrdurchflussmenge des dem Brennstoffzellenstapel 22 zugeführten Oxidationsgases.The oxidation gas outlet path 42 is connected to a cathode-side outlet opening 27 of the fuel cell stack 22. The cathode-side outlet opening 27 of the fuel cell stack 22 is connected to each of the fuel cell cells 24 within the fuel cell stack 22. After the reaction in the fuel cell stack 22, the air that has flowed through the fuel cell cells 24 is discharged from the fuel cell stack 22 through the cathode-side outlet opening 27 into the oxidation gas outlet path 42. The exhaust valve 44 is arranged on the oxidation gas outlet path 42. Together with the flow dividing valve 40, the outlet valve 44, which is also referred to as a back pressure valve, regulates the supply flow rate of the oxidation gas supplied to the fuel cell stack 22.

Der Strömungsteilungspfad 38 verbindet den Oxidationsgaszufuhrpfad 34 und den Oxidationsgasauslasspfad 42 miteinander. Das Strömungsteilungsventil 40 ist am Strömungsteilungspfad 38 angeordnet. Ein Teil oder die gesamte Luft, die im Oxidationsgaszufuhrpfad 34 strömt, wird entsprechend dem Öffnen und Schließen des Strömungsteilungsventils 40 und des Auslassventils 44 durch den Strömungsteilungspfad 38 zum Oxidationsgasauslasspfad 42 geleitet, ohne dem Brennstoffzellenstapel 22 zugeführt zu werden. Auf diese Weise wird die Zufuhrdurchflussmenge des dem Brennstoffzellenstapel 22 zugeführten Oxidationsgases reguliert. Es sei angemerkt, dass das Einlassventil 36 stromabwärts einer Verzweigungsposition des Oxidationsgaszufuhrpfads 34 und des Strömungsteilungspfads 38 positioniert ist, und das Auslassventil 44 stromaufwärts eines Zusammenführungspunkts des Oxidationsgasauslasspfads 42 und des Strömungsteilungspfads 38 positioniert ist.The flow splitting path 38 connects the oxidant gas supply path 34 and the oxidant gas outlet path 42 to each other. The flow splitting valve 40 is arranged on the flow splitting path 38. Part or all of the air flowing in the oxidizing gas supply path 34 is directed to the oxidizing gas exhaust path 42 through the flow dividing path 38 according to the opening and closing of the flow splitting valve 40 and the exhaust valve 44 without being supplied to the fuel cell stack 22. In this way, the supply flow rate of the oxidizing gas supplied to the fuel cell stack 22 is regulated. Note that the inlet valve 36 is positioned downstream of a branching position of the oxidant gas supply path 34 and the flow splitting path 38, and the exhaust valve 44 is positioned upstream of a merging point of the oxidant gas outlet path 42 and the flow splitting path 38.

Wie in 2 dargestellt, ist die Brenngaszufuhreinheit 50 eine Einheit zur Versorgung des Brennstoffzellenstapels 22 mit Brenngas (Wasserstoffgas). Die Brenngaszufuhreinheit 50 umfasst einen Brenngastank 52, einen Brenngaszufuhrpfad 54, ein Zufuhrsteuerventil 56 und einen Brenngasauslasspfad 58. Der Brenngastank 52 speichert Wasserstoffgas. Der Brenngastank 52 ist über die Brenngaszufuhrleitung 54 mit einer anodenseitigen Zufuhröffnung 28 des Brennstoffzellenstapels 22 verbunden. Die anodenseitige Zufuhröffnung 28 des Brennstoffzellenstapels 22 ist mit jeder der Brennstoffzellenzellen 24 innerhalb des Brennstoffzellenstapels 22 verbunden. Das Zufuhrsteuerventil 56 ist am Brenngaszufuhrpfad 54 angeordnet. Das Öffnen des Zufuhrsteuerventils 56 bewirkt, dass das aus dem Brenngastank 52 zugeführte Wasserstoffgas durch den Brenngaszufuhrpfad 54 geleitet wird und der anodenseitigen Zufuhröffnung 28 des Brennstoffzellenstapels 22 zugeführt wird.As in 2 shown, the fuel gas supply unit 50 is a unit for supplying the fuel cell stack 22 with fuel gas (hydrogen gas). The fuel gas supply unit 50 includes a fuel gas tank 52, a fuel gas supply path 54, a supply control valve 56, and a fuel gas outlet path 58. The fuel gas tank 52 stores hydrogen gas. The fuel gas tank 52 is connected to an anode-side supply opening 28 of the fuel cell stack 22 via the fuel gas supply line 54. The anode-side supply opening 28 of the fuel cell stack 22 is connected to each of the fuel cell cells 24 within the fuel cell stack 22. The supply control valve 56 is arranged on the fuel gas supply path 54. Opening the supply control valve 56 causes the hydrogen gas supplied from the fuel gas tank 52 to be passed through the fuel gas supply path 54 and supplied to the anode-side supply opening 28 of the fuel cell stack 22.

Eine anodenseitige Auslassöffnung 29 des Brennstoffzellenstapels 22 ist mit dem Brenngasauslasspfad 58 verbunden. Die anodenseitige Auslassöffnung 29 des Brennstoffzellenstapels 22 ist mit jeder der Brennstoffzellenzellen 24 innerhalb des Brennstoffzellenstapels 22 verbunden. Das in den Brennstoffzellenstapel 22 eingeströmte Wasserstoffgas wird durch die anodenseitige Abflussöffnung 29 aus dem Brenngasauslasspfad 58 nach außen abgeführt. Zu diesem Zeitpunkt kann das aus dem Brennstoffzellenstapel 22 abgeführte Gas noch nicht umgesetztes Wasserstoffgas enthalten. Daher kann jede Brennstoffzelleneinheit 20 außerdem einen Rezirkulationspfad (in der Abbildung weggelassen) enthalten, so dass nicht umgesetztes Wasserstoffgas zum Brennstoffzellenstapel 22 rezirkuliert werden kann.An anode-side outlet opening 29 of the fuel cell stack 22 is connected to the fuel gas outlet path 58. The anode-side outlet opening 29 of the fuel cell stack 22 is connected to each of the fuel cell cells 24 within the fuel cell stack 22. The hydrogen gas flowing into the fuel cell stack 22 is discharged to the outside from the fuel gas outlet path 58 through the anode-side drain opening 29. At this point in time, the gas discharged from the fuel cell stack 22 may contain unreacted hydrogen gas. Therefore, each fuel cell unit 20 may also include a recirculation path (omitted from the figure) so that unreacted hydrogen gas may be recirculated to the fuel cell stack 22.

Wie in 2 dargestellt, ist die Zellenüberwachungseinrichtung 60 innerhalb des Brennstoffzellenstapels 22 angeordnet und elektrisch mit den Brennstoffzellenzellen 24 verbunden. Die Zellenüberwachungseinrichtung 60 gibt ein Spannungssignal aus, um die Spannung jeder Brennstoffzellenzelle 24 zu erfassen. Das von der Zellenüberwachungseinrichtung 60 ausgegebene Spannungssignal wird in die Steuervorrichtung 70 eingegeben und für die Verarbeitung zur Berechnung der Impedanz der Brennstoffzellenzelle 24 verwendet, deren Einzelheiten später beschrieben werden.As in 2 shown, the cell monitoring device 60 is arranged within the fuel cell stack 22 and electrically connected to the fuel cell cells 24. The cell monitor 60 outputs a voltage signal to detect the voltage of each fuel cell cell 24. The voltage signal output from the cell monitor 60 is input to the control device 70 and used for processing for calculating the impedance of the fuel cell cell 24, the details of which will be described later.

Wie in den 1 und 2 dargestellt, ist die Steuervorrichtung 70 eine Computervorrichtung, die einen Prozessor, einen Speicher und so weiter hat. Die Steuervorrichtung 70 ist mit jedem Brennstoffzellenstapel 22 und insbesondere mit jedem Verdichter 32 der Oxidationsgaszufuhreinheit 30, dem Einlassventil 36, dem Strömungsteilungsventil 40, dem Auslassventil 44 und dem Zufuhrsteuerventil 56 der Brenngaszufuhreinheit 50 kommunikativ verbunden und kann deren Betrieb steuern und überwachen. Die Steuervorrichtung 70 berechnet die benötigte elektrische Leistung, die von den Brennstoffzellenstapeln 22 angefordert wird, auf Basis einer externen Anforderung von elektrischer Leistung. Auf Basis der berechneten benötigten elektrischen Leistung steuert die Steuervorrichtung 70 den Betrieb des Verdichters 32, des Einlassventils 36, des Strömungsteilungsventils 40, des Auslassventils 44 und des Zufuhrsteuerventils 56. Auf diese Weise werden der Druck der Luft und der Druck des Wasserstoffgases, die dem Brennstoffzellenstapel 22 zugeführt werden, gesteuert, und die vom Brennstoffzellenstapel 22 ausgegebene elektrische Leistung wird auf die oben beschriebene benötigte Leistung geregelt. Wie oben beschrieben, werden die Spannungssignale der Zellenüberwachungseinrichtungen 60 in die Steuervorrichtung 70 eingegeben. Außerdem überwacht die Steuervorrichtung 70 die Ausgangsströme der Brennstoffzellenstapel 22. Die Steuervorrichtung 70 ist in der Lage, auf Basis der Spannungssignale der Zellenüberwachungseinrichtungen 60 und der Ausgangsströme der Brennstoffzellenstapel 22 die Impedanz der Brennstoffzellenzellen 24 zu berechnen. Ein Teil der Zellenüberwachungseinrichtungen 60 und der Steuervorrichtung 70 gemäß der vorliegenden Beschreibung ist nun ein Beispiel für eine Impedanzerfassungseinheit gemäß der vorliegenden Technologie. Es sei angemerkt, dass die Steuervorrichtung 70 aus einem einzigen Computergerät oder aus einer Kombination mehrerer Computergeräte bestehen kann.Like in the 1 and 2 As shown, the control device 70 is a computing device that has a processor, a memory, and so on. The control device 70 is communicatively connected to each fuel cell stack 22 and in particular to each compressor 32 of the oxidizing gas supply unit 30, the inlet valve 36, the flow splitting valve 40, the outlet valve 44 and the supply control valve 56 of the fuel gas supply unit 50 and can control and monitor their operation. The control device 70 calculates the required electrical power requested from the fuel cell stacks 22 based on an external one Electrical power requirement. Based on the calculated required electric power, the control device 70 controls the operation of the compressor 32, the inlet valve 36, the flow splitting valve 40, the exhaust valve 44 and the supply control valve 56. In this way, the pressure of the air and the pressure of the hydrogen gas supplied to the fuel cell stack 22 are supplied, controlled, and the electrical power output from the fuel cell stack 22 is regulated to the required power described above. As described above, the voltage signals from the cell monitors 60 are input to the controller 70. In addition, the control device 70 monitors the output currents of the fuel cell stacks 22. The control device 70 is able to calculate the impedance of the fuel cell cells 24 based on the voltage signals from the cell monitoring devices 60 and the output currents of the fuel cell stacks 22. Part of the cell monitors 60 and the control device 70 according to the present description is now an example of an impedance detection unit according to the present technology. It should be noted that the control device 70 may consist of a single computing device or a combination of multiple computing devices.

Die Steuervorrichtung 70 ist so konfiguriert, dass sie in der Lage ist, eine Drainageverarbeitung durchzuführen. Die Drainageverarbeitung wird in erster Linie dann durchgeführt, wenn die Leistungserzeugung durch eine Vielzahl von Brennstoffzellenstapeln 22 gestoppt wird. Bei der Drainageverarbeitung wird den Brennstoffzellenstapeln 22 Gas (hier Luft) zugeführt, um das in den Brennstoffzellenstapeln 22 zurückgehaltene Wasser abzuführen.The control device 70 is configured to be capable of performing drainage processing. The drainage processing is primarily performed when power generation by a plurality of fuel cell stacks 22 is stopped. During drainage processing, gas (here air) is supplied to the fuel cell stacks 22 in order to remove the water retained in the fuel cell stacks 22.

Die von der Steuervorrichtung 70 durchgeführte Drainageverarbeitung wird unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 beschrieben. Nach dem Start der Drainageverarbeitung („START“ in 3) schaltet die Steuervorrichtung 70 den Verdichter 32 jeder Brennstoffzelleneinheit 20 ein. Die Steuervorrichtung 70 öffnet auch das Einlassventil 36 und das Auslassventil 44 und schließt das Strömungsteilungsventil 40 (Zeitpunkt 0 in den 4A und 4B). Wie beispielsweise in den 4A und 4B gezeigt, beträgt der Öffnungsgrad des Einlassventils 36 und des Auslassventils 44 in jeder der Brennstoffzelleneinheiten 20A und 20B 100%, und der Öffnungsgrad des Strömungsteilungsventils 40 beträgt 0%. Zu diesem Zeitpunkt strömt in jeder Brennstoffzelleneinheit 20 die gesamte Luft, die durch den Verdichter 32 komprimiert wurde und in den Oxidationsgaszufuhrpfad 34 geströmt ist, in den Brennstoffzellenstapel 22. Die Luft, die den Brennstoffzellenstapel 22 durchströmt hat, wird dann zusammen mit dem zurückgehaltenen Wasser, das sich im Brennstoffzellenstapel 22 befand, durch den Oxidationsgasauslasspfad 42 nach außen abgeführt. Zu diesem Zeitpunkt sind eine Zufuhrdurchflussmenge GA der Luft, die dem ersten Brennstoffzellenstapel 22A zugeführt wird (im Folgenden als „erste Zufuhrdurchflussmenge GA“ bezeichnet), und eine Zufuhrdurchflussmenge GB der Luft, die dem zweiten Brennstoffzellenstapel 22B zugeführt wird (im Folgenden als „zweite Zufuhrdurchflussmenge GB“ bezeichnet), jeweils eine vorgegebener Standard- bzw. Normdurchflussmenge N.The drainage processing performed by the control device 70 is described with reference to FIG 3 to 5 described. After starting drainage processing (“START” in 3 ), the control device 70 switches on the compressor 32 of each fuel cell unit 20. The controller 70 also opens the inlet valve 36 and the outlet valve 44 and closes the flow splitting valve 40 (time 0 in the 4A and 4B) . Like for example in the 4A and 4B shown, the opening degree of the inlet valve 36 and the exhaust valve 44 in each of the fuel cell units 20A and 20B is 100%, and the opening degree of the flow splitting valve 40 is 0%. At this time, in each fuel cell unit 20, all of the air that has been compressed by the compressor 32 and flowed into the oxidizing gas supply path 34 flows into the fuel cell stack 22. The air that has flowed through the fuel cell stack 22 is then, together with the retained water, which was located in the fuel cell stack 22, is discharged to the outside through the oxidation gas outlet path 42. At this time, a supply flow rate GA of the air supplied to the first fuel cell stack 22A (hereinafter referred to as “first supply flow rate GA”) and a supply flow rate GB of the air supplied to the second fuel cell stack 22B (hereinafter referred to as “second supply flow rate”. GB"), each with a specified standard or standard flow rate N.

Die Steuervorrichtung 70 ermittelt dann, ob die Impedanz des ersten Brennstoffzellenstapels 22A einen vorbestimmten Wert PV nicht unterschreitet (Schritt S 10). Der vorbestimmte Wert PV kann dabei ein experimentell ermittelter Wert sein oder kann ein durch Simulation oder dergleichen ermittelter Wert sein. Als Beispiel kann der vorbestimmte Wert PV, der verwendet wird, in dem Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Menge an zurückgehaltenem Wasser im Brennstoffzellenstapel 22 und der Impedanz des Brennstoffzellenstapels 22 in 5 zeigt, die Impedanz sein, bei der sich die Steigung des Diagramms stark ändert. Beispielsweise kann der vorgegebene Wert PV, der verwendet wird, die Impedanz sein, bei der die Impedanz des Brennstoffzellenstapels 22 beginnt, sich relativ stark in Bezug auf den Betrag der Änderung der Menge an zurückgehaltenem Wasser im Brennstoffzellenstapel 22 zu ändern. Es sei angemerkt, dass in einer anderen Ausführungsform der vorbestimmte Wert PV auf Basis des Einflusses anderer Faktoren als der Menge an zurückgehaltenem Wasser im Brennstoffzellenstapel 22 auf die Impedanz festgelegt werden kann. Auch die Leistungserzeugung durch den Brennstoffzellenstapel 22 ist für die Impedanzmessung erforderlich. Die Luft wird dem Brennstoffzellenstapel 22 unter Verwendung der durch diese Leistungserzeugung erzeugten elektrischen Leistung zugeführt.The control device 70 then determines whether the impedance of the first fuel cell stack 22A does not fall below a predetermined value PV (step S10). The predetermined value PV can be a value determined experimentally or can be a value determined by simulation or the like. As an example, the predetermined value PV used may be in the diagram showing a relationship between the amount of retained water in the fuel cell stack 22 and the impedance of the fuel cell stack 22 in 5 shows to be the impedance at which the slope of the diagram changes sharply. For example, the predetermined value PV used may be the impedance at which the impedance of the fuel cell stack 22 begins to change relatively sharply with respect to the amount of change in the amount of retained water in the fuel cell stack 22. Note that in another embodiment, the predetermined value PV may be set based on the influence of factors other than the amount of retained water in the fuel cell stack 22 on the impedance. The power generation by the fuel cell stack 22 is also required for the impedance measurement. The air is supplied to the fuel cell stack 22 using the electric power generated by this power generation.

Wenn Schritt S10 NEIN zurückgibt, wird davon ausgegangen, dass die Menge an zurückgehaltenem Wasser im ersten Brennstoffzellenstapel 22A relativ groß ist und die Drainageverarbeitung relativ langsam voranschreitet. Umgekehrt wird angenommen, wenn Schritt S10 JA zurückgibt wird, dass die Menge an zurückgehaltenem Wasser in dem ersten Brennstoffzellenstapel 22A relativ gering ist und der Drainageverarbeitung relativ schnell voranschreitet.If step S10 returns NO, it is considered that the amount of retained water in the first fuel cell stack 22A is relatively large and the drainage processing progresses relatively slowly. Conversely, when YES is returned to step S10, it is assumed that the amount of retained water in the first fuel cell stack 22A is relatively small and the drainage processing proceeds relatively quickly.

Unmittelbar nach dem Start der Drainageverarbeitung in 3 ist die Menge an zurückgehaltenem Wasser in jedem Brennstoffzellenstapel 22 relativ groß, und dementsprechend wird angenommen, dass die Impedanz des ersten Brennstoffzellenstapels 22A kleiner als der vorbestimmte Wert PV sein wird, d.h. in Schritt S10 wird NEIN zurückgegeben. In diesem Fall bestimmt die Steuervorrichtung 70 dann, ob die Impedanz des zweiten Brennstoffzellenstapels 22B nicht kleiner als der vorbestimmte Wert PV ist (Schritt S12). Der vorbestimmte Wert PV in Schritt S12 ist gleich dem vorbestimmten Wert PV in Schritt S10. Wie oben beschrieben, ist unmittelbar nach dem Start der Drainageverarbeitung in 3 die Menge an zurückgehaltenem Wasser in jedem Brennstoffzellenstapel 22 relativ groß, und dementsprechend wird angenommen, dass die Impedanz des zweiten Brennstoffzellenstapels 22B ebenfalls kleiner als der vorbestimmte Wert PV sein wird, d.h. auch in Schritt S12 wird NEIN zurückgegeben.Immediately after starting drainage processing in 3 The amount of retained water in each fuel cell stack 22 is relatively large, and accordingly it is assumed that the impedance of the first fuel cell stack 22A will be smaller than the predetermined value PV, that is, NO is returned in step S10. In this case, the control device 70 then determines whether the impedance of the second fuel cell stack 22B is not smaller than the predetermined value PV (step S12). The predetermined value PV in step S12 is equal to the predetermined value PV in step S10. As described above, immediately after starting drainage processing in 3 the amount of retained water in each fuel cell stack 22 is relatively large, and accordingly it is assumed that the impedance of the second fuel cell stack 22B will also be smaller than the predetermined value PV, that is, NO is also returned in step S12.

Wenn in Schritt S10 NEIN zurückgegeben wird und in Schritt S12 NEIN zurückgegeben wird, hält die Steuervorrichtung 70 die erste Zufuhrdurchflussmenge GA und die zweite Zufuhrdurchflussmenge GB auf der oben beschriebenen Normdurchflussmenge N (Schritt S14). Das heißt, die Steuervorrichtung 70 hält in jeder der Brennstoffzelleneinheiten 20A und 20B (von Zeitpunkt 0 bis Zeitpunkt T1 in den 4A und 4B) die Öffnungsgrade des Einlassventils 36 und des Auslassventils 44 bei 100 % und den Öffnungsgrad des Strömungsteilungsventils 40 bei 0 %. Auf diese Weise schreitet die Drainageverarbeitung der Brennstoffzellenstapel 22A und 22B voran.If NO is returned in step S10 and NO is returned in step S12, the controller 70 maintains the first supply flow rate GA and the second supply flow rate GB at the standard flow rate N described above (step S14). That is, the control device 70 stops in each of the fuel cell units 20A and 20B (from time 0 to time T1 in the 4A and 4B) the opening degrees of the inlet valve 36 and the exhaust valve 44 at 100% and the opening degree of the flow splitting valve 40 at 0%. In this way, the drainage processing of the fuel cell stacks 22A and 22B proceeds.

Die Steuervorrichtung 70 stellt dann fest, ob die Abbruchbedingungen erfüllt sind (Schritt S16). Zu den Abbruchbedingungen gehört hier, dass sowohl die Impedanz des ersten Brennstoffzellenstapels 22A als auch die Impedanz des zweiten Brennstoffzellenstapels 22B nicht kleiner als ein Abbruchwert FV ist. Der Abbruchwert FV ist ein Impedanzwert, der die Beendigung der Drainageverarbeitung der Brennstoffzellenstapel 22 ermöglicht, und ist ein Wert, der größer ist als der vorbestimmte Wert PV. Wie in 5 gezeigt, kann beispielsweise der Impedanzwert, der dem Zeitpunkt entspricht, an dem die Menge an zurückgehaltenem Wasser im Brennstoffzellenstapel 22 im Wesentlichen Null wird, als Abbruchwert FV angenommen werden. Wenn in Schritt S16 NEIN zurückgegeben wird, kehrt die Steuervorrichtung 70 zu der Verarbeitung von Schritt S 10 zurück.The controller 70 then determines whether the termination conditions are met (step S16). The abort conditions here include that both the impedance of the first fuel cell stack 22A and the impedance of the second fuel cell stack 22B are not smaller than an abort value FV. The termination value FV is an impedance value that enables completion of the drainage processing of the fuel cell stacks 22, and is a value larger than the predetermined value PV. As in 5 shown, for example, the impedance value that corresponds to the time at which the amount of retained water in the fuel cell stack 22 becomes essentially zero can be taken as the termination value FV. If NO is returned in step S16, the controller 70 returns to the processing of step S10.

Während die Drainageverarbeitung in den Brennstoffzellenstapeln 22A und 22B fortschreitet, können die Grade des Fortschritts der Drainageverarbeitung zwischen diesen unterschiedlich sein. Beispielsweise kann die Drainageverarbeitung des ersten Brennstoffzellenstapels 22A relativ schnell voranschreiten, und die Drainageverarbeitung des zweiten Brennstoffzellenstapels 22B kann relativ langsam voranschreiten. In diesem Fall wird nur die Impedanz des ersten Brennstoffzellenstapels 22A den vorbestimmten Wert PV erreichen (JA in Schritt S10 und NEIN in Schritt S20).As drainage processing progresses in the fuel cell stacks 22A and 22B, the degrees of progress of drainage processing may differ between them. For example, the drainage processing of the first fuel cell stack 22A may progress relatively quickly, and the drainage processing of the second fuel cell stack 22B may progress relatively slowly. In this case, only the impedance of the first fuel cell stack 22A will reach the predetermined value PV (YES in step S10 and NO in step S20).

Wenn in Schritt S10 JA zurückgegeben wird und in Schritt S20 NEIN zurückgegeben wird, beschränkt die Steuervorrichtung 70 die erste Zufuhrdurchflussmenge GA zum ersten Brennstoffzellenstapel 22A auf eine vorbestimmte beschränkte Durchflussmenge n (Schritt S22). Die beschränkte Durchflussmenge n ist ein Wert, der kleiner ist als die Normdurchflussmenge N, und ihr spezifischer Zahlenwert ist nicht im besonders begrenzt. Andererseits wird die zweite Zufuhrdurchflussmenge GB zum zweiten Brennstoffzellenstapel 22B auf der Normdurchflussmenge N gehalten. Somit ist die erste Zufuhrdurchflussmenge GA kleiner als die zweite Zufuhrdurchflussmenge GB. In der ersten Brennstoffzelleneinheit 20A drosselt die Steuervorrichtung 70 den Zufuhrdurchflussmenge der Luft durch den Verdichter 32 und/oder verändert die Öffnungsgrade des Auslassventils 44 und des Strömungsteilungsventils 40, wodurch die erste Zufuhrdurchflussmenge GA auf die beschränkte Durchflussmenge n geregelt werden kann.If YES is returned in step S10 and NO is returned in step S20, the controller 70 restricts the first supply flow rate GA to the first fuel cell stack 22A to a predetermined restricted flow rate n (step S22). The restricted flow rate n is a value smaller than the standard flow rate N, and its specific numerical value is not particularly limited. On the other hand, the second supply flow rate GB to the second fuel cell stack 22B is maintained at the standard flow rate N. Thus, the first supply flow rate GA is smaller than the second supply flow rate GB. In the first fuel cell unit 20A, the control device 70 throttles the supply flow rate of the air through the compressor 32 and/or changes the opening degrees of the exhaust valve 44 and the flow dividing valve 40, whereby the first supply flow rate GA can be controlled to the restricted flow rate n.

Beispielsweise erhöht die Steuervorrichtung 70 der vorliegenden Ausführungsform den Öffnungsgrad des Strömungsteilungsventils 40 auf einen vorbestimmten Strömungsteilungs-Öffnungsgrad (z.B. 80 %) und verringert den Öffnungsgrad des Auslassventils 44 auf einen vorbestimmten gedrosselten Öffnungsgrad (z.B. 20 %) an der ersten Brennstoffzelleneinheit 20A (Zeitpunkt T1 in den 4A und 4B). Andererseits werden in der zweiten Brennstoffzelleneinheit 20B die Öffnungsgrade des Einlassventils 36 und des Auslassventils 44 bei 100 % gehalten, und der Öffnungsgrad des Strömungsteilungsventils 40 wird bei 0 % gehalten. Infolgedessen strömt in der ersten Brennstoffzelleneinheit 20A ein Teil der vom Verdichter 32 komprimierten Luft über den Strömungsteilungspfad 38 in den Oxidationsgasauslasspfad 42. Das heißt, die Zufuhrdurchflussmenge der Luft, die dem ersten Brennstoffzellenstapel 22A zugeführt wird, ist beschränkt. Daher wird in der ersten Brennstoffzelleneinheit 20A die erste Zufuhrdurchflussmenge GA begrenzt bzw. beschränkt, indem das Strömungsteilungsventil 40 geöffnet wird, um die Luft aus dem Strömungsteilungspfad 38 in den Oxidationsgasauslasspfad 42 umzuleiten. Infolgedessen wird in dem ersten Brennstoffzellenstapel 22A die notwendige Leistungserzeugung fortgesetzt, aber der Fortschritt der Drainageverarbeitung ist im Wesentlichen unverändert.For example, the control device 70 of the present embodiment increases the opening degree of the flow dividing valve 40 to a predetermined flow dividing opening degree (eg, 80%) and reduces the opening degree of the exhaust valve 44 to a predetermined throttled opening degree (eg, 20%) at the first fuel cell unit 20A (time T1 in the 4A and 4B) . On the other hand, in the second fuel cell unit 20B, the opening degrees of the intake valve 36 and the exhaust valve 44 are kept at 100%, and the opening degrees of the flow splitting valve 40 are kept at 0%. As a result, in the first fuel cell unit 20A, a part of the air compressed by the compressor 32 flows into the oxidant gas outlet path 42 via the flow splitting path 38. That is, the supply flow rate of the air supplied to the first fuel cell stack 22A is limited. Therefore, in the first fuel cell unit 20A, the first supply flow rate GA is limited by opening the flow splitting valve 40 to divert the air from the flow splitting path 38 to the oxidation gas outlet path 42. As a result, in the first fuel cell stack 22A, necessary power generation continues, but the progress of drainage processing is substantially unchanged.

Während der Fortschritt der Drainageverarbeitung in dem ersten Brennstoffzellenstapel 22A im Wesentlichen unverändert ist, schreitet die Drainageverarbeitung in dem zweiten Brennstoffzellenstapel 22B schließlich bis zu einem Punkt voran, an dem die Grade des Fortschritts der Drainageverarbeitung in den beiden Brennstoffzellenstapeln 22A und 22B gleich werden. Das heißt, die Impedanz des ersten Brennstoffzellenstapels 22A erreicht den vorgegebenen Wert PV (JA in Schritt S 10), und die Impedanz des zweiten Brennstoffzellenstapels 22B erreicht ebenfalls den vorgegebenen Wert PV (JA in Schritt S20).While the progress of drainage processing in the first fuel cell stack 22A is substantially unchanged, the drainage processing in the second fuel cell stack 22B eventually advances to a point where the degrees of progress of drainage processing in the two fuel cell stacks 22A and 22B become equal. That is, the impedance of the first fuel cell stack 22A reaches predetermined value PV (YES in step S10), and the impedance of the second fuel cell stack 22B also reaches the predetermined value PV (YES in step S20).

Wenn in Schritt S10 JA zurückgegeben wird und in Schritt S20 JA zurückgegeben wird, regelt die Steuervorrichtung 70 die ersten Zufuhrdurchflussmenge GA und die zweite Zufuhrdurchflussmenge GB auf die Standard- bzw. Normdurchflussmenge N (Schritt S24). Das heißt, die Steuervorrichtung 70 hält die Öffnungsgrade des Einlassventils 36 und des Auslassventils 44 bei 100 % und den Öffnungsgrad des Strömungsteilungsventils 40 bei 0 % in jeder der Brennstoffzelleneinheiten 20A und 20B (Zeit T2 in 4A und 4B). Infolgedessen verläuft nach dem Zeitpunkt T2 in den 4A und 4B die Drainageverarbeitung in den Brennstoffzellenstapeln 22A und 22B gleichmäßig.If YES is returned in step S10 and YES is returned in step S20, the controller 70 regulates the first supply flow rate GA and the second supply flow rate GB to the standard flow rate N (step S24). That is, the control device 70 maintains the opening degrees of the intake valve 36 and the exhaust valve 44 at 100% and the opening degree of the flow splitting valve 40 at 0% in each of the fuel cell units 20A and 20B (time T2 in 4A and 4B) . As a result, after time T2, the 4A and 4B the drainage processing in the fuel cell stacks 22A and 22B evenly.

Die Drainageverarbeitung schreitet dann in jedem der Brennstoffzellenstapel 22A und 22B weiter voran, und die Impedanzen der beiden Brennstoffzellenstapel 22A und 22B erreichen beide den Abbruchwert FV oder höher (YES in Schritt S16). Zu diesem Zeitpunkt beendet die Steuervorrichtung 70 die in 3 gezeigte Drainageverarbeitung (Zeitpunkt T3 in den 4A und 4B).The drainage processing then proceeds further in each of the fuel cell stacks 22A and 22B, and the impedances of the two fuel cell stacks 22A and 22B both reach the cutoff value FV or higher (YES in step S16). At this point, the control device 70 ends the in 3 Drainage processing shown (time T3 in the 4A and 4B) .

Andererseits kann die Drainageverarbeitung des ersten Brennstoffzellenstapels 22A relativ langsam voranschreiten, und die Drainageverarbeitung des zweiten Brennstoffzellenstapels 22B kann relativ schnell voranschreiten. In diesem Fall erreicht nur die Impedanz des zweiten Brennstoffzellenstapels 22B den vorgegebenen Wert PV (NEIN in Schritt S10 und JA in Schritt S12), und die Verarbeitung von Schritt S18 wird anstelle der Verarbeitung von Schritt S22 ausgeführt. In Schritt S 18 beschränkt die Steuervorrichtung 70 die zweite Zufuhrdurchflussmenge GB zum zweiten Brennstoffzellenstapel 22B auf die vorbestimmte beschränkte Durchflussmenge n und hält die erste Zufuhrdurchflussmenge GA zum ersten Brennstoffzellenstapel 22A auf der Normdurchflussmenge N. Somit ist die zweite Zufuhrdurchflussmenge GB kleiner als die erste Zufuhrdurchflussmenge GA. Dies hat zur Folge, dass im zweiten Brennstoffzellenstapel 22B die notwendige Leistungserzeugung fortgesetzt wird, der Fortschritt der Drainageverarbeitung aber im Wesentlichen unverändert ist.On the other hand, the drainage processing of the first fuel cell stack 22A may progress relatively slowly, and the drainage processing of the second fuel cell stack 22B may progress relatively quickly. In this case, only the impedance of the second fuel cell stack 22B reaches the predetermined value PV (NO in step S10 and YES in step S12), and the processing of step S18 is executed instead of the processing of step S22. In step S18, the control device 70 restricts the second supply flow rate GB to the second fuel cell stack 22B to the predetermined restricted flow rate n and maintains the first supply flow rate GA to the first fuel cell stack 22A at the standard flow rate N. Thus, the second supply flow rate GB is smaller than the first supply flow rate GA. As a result, the necessary power generation continues in the second fuel cell stack 22B, but the progress of the drainage processing is essentially unchanged.

In dem oben beschriebenen Brennstoffzellensystem 10 überwacht die Steuervorrichtung 70 die Impedanz jedes Brennstoffzellenstapels 22 während der Drainageverarbeitung. Je geringer die Menge an zurückgehaltenem Wasser in den Brennstoffzellenstapeln 22 ist, desto höher ist die festgestellte Impedanz in Bezug auf den Brennstoffzellenstapel 22. Dementsprechend kann die Menge an zurückgehaltenem Wasser innerhalb der Brennstoffzellenstapel 22, in denen eine Impedanz nicht kleiner als der vorbestimmte Wert PV erfasst wird, als relativ gering angesehen werden, und die Menge an zurückgehaltenem Wasser kann innerhalb der Brennstoffzellenstapel 22, in denen eine Impedanz kleiner als der vorbestimmte Wert PV erfasst wird, als relativ groß angesehen werden. Dementsprechend wird bei der in 3 gezeigten Drainageverarbeitung die Zufuhrdurchflussmenge von Luft zum ersten Brennstoffzellenstapel 22A, dessen Impedanz den vorbestimmten Wert erreicht hat, beschränkt, bis die Impedanz den vorbestimmten Wert PV für die beiden Brennstoffzellenstapel 22A und 22B erreicht (Zeit T1 bis T2 in den 4A und 4B). Eine solche Konfiguration ermöglicht es, die Mengen an zurückgehaltenem Wasser in den beiden Brennstoffzellenstapeln 22A und 22B während der Drainageverarbeitung auszugleichen. Auf diese Weise kann die Drainageverarbeitung ohne Einschränkung der Zufuhrdurchflussmenge von Luft zu jedem der Brennstoffzellenstapel 22A und 22B wieder aufgenommen werden (Zeitpunkt T2 in den 4A und 4B), so dass die Drainageverarbeitung der beiden Brennstoffzellenstapel 22A und 22B zur gleichen Zeit beendet wird (Zeitpunkt T3 in den 4A und 4B), und dementsprechend kann der Unterschied in der Menge an zurückgehaltenem Wasser in jedem Brennstoffzellenstapel relativ klein gemacht werden.In the fuel cell system 10 described above, the controller 70 monitors the impedance of each fuel cell stack 22 during drainage processing. The lower the amount of retained water in the fuel cell stacks 22, the higher the detected impedance with respect to the fuel cell stack 22. Accordingly, the amount of retained water can be detected within the fuel cell stacks 22 in which an impedance is not smaller than the predetermined value PV will be considered relatively small, and the amount of retained water may be considered relatively large within the fuel cell stacks 22 in which an impedance smaller than the predetermined value PV is detected. Accordingly, in 3 In the drainage processing shown, the supply flow rate of air to the first fuel cell stack 22A whose impedance has reached the predetermined value is limited until the impedance reaches the predetermined value PV for the two fuel cell stacks 22A and 22B (time T1 to T2 in Figs 4A and 4B) . Such a configuration makes it possible to balance the amounts of retained water in the two fuel cell stacks 22A and 22B during drainage processing. In this way, the drainage processing can be resumed without limiting the supply flow rate of air to each of the fuel cell stacks 22A and 22B (time T2 in Figs 4A and 4B) , so that the drainage processing of the two fuel cell stacks 22A and 22B is finished at the same time (time T3 in Figs 4A and 4B) , and accordingly the difference in the amount of retained water in each fuel cell stack can be made relatively small.

In der oben beschriebenen Ausführungsform sind die Zufuhrdurchflussmengen GA und GB von Luft, bezüglich derer die Zufuhrdurchflussmengen in den Schritten S14, S18, S22 und S24 von 3 nicht eingeschränkt sind, gleich der Normdurchflussmenge N. In Bezug auf diesen Punkt können in einer anderen Ausführungsform die Zufuhrdurchflussmengen GA und GB von Luft, bezüglich derer die Zufuhrdurchflussmengen in den Schritten S14, S18, S22 und S24 von 3 nicht eingeschränkt sind, größer als die Normdurchflussmenge N oder kleiner sein.In the embodiment described above, the supply flow rates are GA and GB of air, with respect to which the supply flow rates are in steps S14, S18, S22 and S24 of 3 are not limited, equal to the standard flow rate N. Regarding this point, in another embodiment, the supply flow rates GA and GB of air, with respect to which the supply flow rates in steps S14, S18, S22 and S24 of 3 are not restricted, be larger than the standard flow rate N or smaller.

In der oben beschriebenen Ausführungsform wird bei der Drosselung der zweiten Zufuhrdurchflussmenge GB in der in 3 gezeigten Drainageverarbeitung das Strömungsteilungsventil 40 der zweiten Brennstoffzelleneinheit 20B geöffnet, um die Luft aus dem Strömungsteilungspfad 38 in den Oxidationsgasauslasspfad 42 umzuleiten. In Bezug auf diesen Punkt kann in einer anderen Ausführungsform die zweite Zufuhrdurchflussmenge GB durch Begrenzen der Zufuhrdurchflussmenge von Luft durch den Verdichter 32 der zweiten Brennstoffzelleneinheit 20B begrenzt werden. Gemäß einer solchen Konfiguration kann die Zufuhrdurchflussmenge der dem Brennstoffzellenstapel 22 zugeführten Luft unabhängig vom Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des oben beschriebenen Strömungsteilungspfads 38 geregelt werden.In the embodiment described above, when throttling the second supply flow rate GB in the in 3 In the drainage processing shown, the flow splitting valve 40 of the second fuel cell unit 20B is opened to redirect the air from the flow splitting path 38 to the oxidation gas outlet path 42. Regarding this point, in another embodiment, the second supply flow rate GB may be limited by limiting the supply flow rate of air through the compressor 32 of the second fuel cell unit 20B. According to such a configuration, the supply flow rate of air supplied to the fuel cell stack 22 can be controlled regardless of the presence or absence of the flow splitting path 38 described above.

Die oben beschriebene Drainageverarbeitung kann ferner die Korrektur der Zufuhrdurchflussmenge von Luft entsprechend der Temperatur jedes Brennstoffzellenstapels 22 umfassen, wie in den 6A und 6B gezeigt, ohne hierauf besonders beschränkt zu sein. Die Geschwindigkeit des Fortschritts der Drainageverarbeitung im Brennstoffzellenstapel 22 ändert sich in Abhängigkeit von der Temperatur (insbesondere der Menge an gesättigtem Wasserdampf) im Brennstoffzellenstapel 22. Das heißt, je höher die Temperatur des Brennstoffzellenstapels 22 und folglich die Menge an gesättigtem Wasserdampf ist, desto schneller wird die Drainageverarbeitung ablaufen. Wenn beispielsweise die Temperatur des zweiten Brennstoffzellenstapels 22B niedriger ist als die Temperatur im ersten Brennstoffzellenstapel 22A, ist die Menge an gesättigtem Wasserdampf im zweiten Brennstoffzellenstapel 22B geringer als die Menge an gesättigtem Wasserdampf im ersten Brennstoffzellenstapel 22A. In diesem Fall kann die zweite Zufuhrdurchflussmenge GB zum zweiten Brennstoffzellenstapel 22B größer als die erste Zufuhrdurchflussmenge GA zum ersten Brennstoffzellenstapel 22A gemacht werden, indem eine Durchflussmenge N+α eingestellt wird, die durch Addieren einer Korrekturdurchflussmenge α zur Standard- bzw. Normdurchflussmenge N erhalten wird. Auf diese Weise ermöglicht die Korrektur der Zufuhrdurchflussmengen GA und GB zu jedem Brennstoffzellenstapel 22 entsprechend der Temperatur jedes Brennstoffzellenstapels 22, den Unterschied in der Menge an zurückgehaltenem Wasser in jedem Brennstoffzellenstapel 22 in einem relativ kurzen Zeitraum zu beheben.The drainage processing described above may further include correcting the supply flow rate of air according to the temperature of each fuel cell stack 22, as shown in FIGS 6A and 6B shown without being particularly limited to this. The speed of progress of the drainage processing in the fuel cell stack 22 changes depending on the temperature (particularly the amount of saturated water vapor) in the fuel cell stack 22. That is, the higher the temperature of the fuel cell stack 22 and consequently the amount of saturated water vapor, the faster drainage processing takes place. For example, if the temperature of the second fuel cell stack 22B is lower than the temperature in the first fuel cell stack 22A, the amount of saturated water vapor in the second fuel cell stack 22B is less than the amount of saturated water vapor in the first fuel cell stack 22A. In this case, the second supply flow rate GB to the second fuel cell stack 22B can be made larger than the first supply flow rate GA to the first fuel cell stack 22A by setting a flow rate N+α obtained by adding a correction flow rate α to the standard flow rate N. In this way, correcting the supply flow rates GA and GB to each fuel cell stack 22 according to the temperature of each fuel cell stack 22 makes it possible to eliminate the difference in the amount of retained water in each fuel cell stack 22 in a relatively short period of time.

Obwohl vorstehend einige spezifische Beispiele im Detail beschrieben wurden, sind diese lediglich beispielhaft und sollen den Umfang der Ansprüche nicht einschränken. Die in den Ansprüchen beschriebene Technologie umfasst verschiedene Modifikationen und Abwandlungen der oben beschriebenen spezifischen Beispiele. Die technischen Elemente, die in der vorliegenden Beschreibung beschrieben oder in den Zeichnungen dargestellt sind, weisen allein oder in Kombination einen technischen Nutzen auf.Although some specific examples have been described in detail above, these are merely exemplary and are not intended to limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and variations of the specific examples described above. The technical elements described in this description or shown in the drawings, alone or in combination, have technical utility.

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  • JP 2021180160 A [0003]JP 2021180160 A [0003]

Claims (5)

Brennstoffzellensystem, aufweisend: eine Vielzahl von Brennstoffzellenstapeln, die elektrisch in Reihe geschaltet sind; eine Gaszufuhreinheit, die den Brennstoffzellenstapeln Gas zuführt; eine Impedanzerfassungseinheit, die eine Impedanz der Brennstoffzellenstapel erfasst; und eine Steuervorrichtung, die den Betrieb der Brennstoffzellenstapel und der Gaszufuhreinheit steuert und die einen von der Impedanzerfassungseinheit erfassten Erfassungswert erhält, wobei die Steuervorrichtung so konfiguriert ist, dass sie eine Drainageverarbeitung ausführt, bei der, wenn die Leistungserzeugung der Brennstoffzellenstapel gestoppt wird, den Brennstoffzellenstapeln das Gas zugeführt wird, um in den Brennstoffzellenstapeln zurückgehaltenes Wasser abzuführen, und die Drainageverarbeitung das Beschränken einer Zufuhrdurchflussmenge des Gases zu einem Brennstoffzellenstapel von den Brennstoffzellenstapeln umfasst, dessen Erfassungswert einen vorbestimmten Wert erreicht, bis der Erfassungswert den vorbestimmten Wert bei allen Brennstoffzellenstapeln erreicht.Fuel cell system, comprising: a plurality of fuel cell stacks electrically connected in series; a gas supply unit that supplies gas to the fuel cell stacks; an impedance detection unit that detects an impedance of the fuel cell stacks; and a control device that controls the operation of the fuel cell stacks and the gas supply unit and that obtains a detection value detected by the impedance detection unit, wherein the control device is configured to perform drainage processing in which, when power generation of the fuel cell stacks is stopped, the gas is supplied to the fuel cell stacks to drain water retained in the fuel cell stacks, and the drainage processing includes restricting a supply flow rate of the gas to a fuel cell stack of the fuel cell stacks whose detection value reaches a predetermined value until the detection value reaches the predetermined value in all the fuel cell stacks. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei die Drainageverarbeitung ferner die Korrektur der Zufuhrdurchflussmenge des Gases entsprechend der Temperatur der Brennstoffzellenstapel umfasst.fuel cell system Claim 1 , wherein the drainage processing further includes correcting the supply flow rate of the gas according to the temperature of the fuel cell stacks. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gas ein Oxidationsgas ist, das einer Kathodenseite der Brennstoffzellenstapel zugeführt wird.fuel cell system Claim 1 or 2 , wherein the gas is an oxidizing gas supplied to a cathode side of the fuel cell stack. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 3, wobei: die Gaszufuhreinheit für jeden der Brennstoffzellenstapel umfasst: einen Oxidationsgaszufuhrpfad, der mit einer Zufuhröffnung des Brennstoffzellenstapels verbunden ist und einen Verdichter umfasst, einen Oxidationsgasauslasspfad, der mit einer Auslassöffnung des Brennstoffzellenstapels verbunden ist, und einen Strömungsteilungspfad, der den Oxidationsgaszufuhrpfad und den Oxidationsgasauslasspfad miteinander verbindet und der ein Strömungsteilungsventil enthält; und das Beschränken der Zufuhrdurchflussmenge des Oxidationsgases in der Drainageverarbeitung das Öffnen des Strömungsteilungsventils umfasst, um das Oxidationsgas von dem Strömungsteilungspfad zu dem Oxidationsgasauslasspfad umzuleiten.fuel cell system Claim 3 , wherein: the gas supply unit for each of the fuel cell stacks includes: an oxidation gas supply path connected to a supply port of the fuel cell stack and comprising a compressor, an oxidation gas outlet path connected to an outlet port of the fuel cell stack, and a flow splitting path connecting the oxidation gas supply path and the oxidation gas outlet path with each other connects and contains a flow dividing valve; and restricting the supply flow rate of the oxidant gas in the drainage processing includes opening the flow splitting valve to divert the oxidant gas from the flow splitting path to the oxidant gas outlet path. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 4, wobei das Beschränken der Zufuhrdurchflussmenge des Oxidationsgases in der Drainageverarbeitung das Beschränken der Zufuhrdurchflussmenge des Oxidationsgases durch den Verdichter umfasst.fuel cell system Claim 4 , wherein restricting the supply flow rate of the oxidant gas in the drainage processing includes restricting the supply flow rate of the oxidant gas through the compressor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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