JP2006004717A - Fuel cell system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the rapid drop of the output voltage of a fuel cell in warming up. <P>SOLUTION: In the warming up, a controller sets a maximum current value that the fuel cell can output and a response changing current value less than the maximum current value, based on the flow rates and the pressures of a fuel gas and an air that are supplied to the fuel cell. The controller lowers the response speed of the output current of the fuel cell in a current region B where the actual current value of the fuel cell is the response changing current value or larger. In response to the case that the actual current value approaches the maximum current value corresponding to the flow rate and the pressures of the fuel gas and the air due to this configuration, the variation of the actual current per a unit time decreases is smaller and the actual current gradually comes close to the maximum current value, and therefore the rapid drop of the voltage that is likely to occur transitionally can be prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、燃料電池システムに関し、より詳しくは、暖機運転の際に燃料電池の出力電圧が急激に低下することを防止するための技術に係わる。   The present invention relates to a fuel cell system, and more particularly to a technique for preventing a sudden drop in the output voltage of a fuel cell during warm-up operation.

従来より、燃料電池の暖機が必要であると判断された場合、燃料電池に供給する水素や空気等のガスの流量や圧力を下げることにより、燃料電池の発電効率を悪化させ、燃料電池の発熱を促進する燃料電池システムが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００３−３１７７６５号公報 Conventionally, when it is determined that the fuel cell needs to be warmed up, the power generation efficiency of the fuel cell is deteriorated by reducing the flow rate and pressure of gas such as hydrogen and air supplied to the fuel cell. A fuel cell system that promotes heat generation is known (see, for example, Patent Document 1).
JP 2003-317765 A

しかしながら、一般に、燃料電池に供給するガスの流量や圧力を下げた場合、燃料電池の電流電圧特性は高電流密度領域において電圧が急激に低下する特性を呈するようになるために、従来までの燃料電池システムによれば、暖機運転の際に燃料電池の出力電圧が急激に低下し、車両の運転を継続することが困難になることがある。   However, in general, when the flow rate or pressure of the gas supplied to the fuel cell is lowered, the current-voltage characteristic of the fuel cell exhibits a characteristic that the voltage rapidly decreases in a high current density region. According to the battery system, the output voltage of the fuel cell rapidly decreases during warm-up operation, and it may be difficult to continue driving the vehicle.

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、暖機運転の際に燃料電池の出力電圧が急激に低下することを防止可能な燃料電池システムを提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system that can prevent the output voltage of the fuel cell from rapidly decreasing during warm-up operation. It is in.

上述の課題を解決するために、本発明に係る燃料電池システムは、暖機運転の際、燃料電池に供給されているガスの流量又は圧力に基づいて、燃料電池の最大電流値と最大電流値より小さい応答変更電流値を設定し、燃料電池の実電流値、若しくは目標電流値が応答変更電流値以上であるか否かを判別し、燃料電池の実電流値、若しくは目標電流値が応答変更電流値以上である場合、燃料電池の出力電流の応答速度を低下させる。   In order to solve the above-described problems, the fuel cell system according to the present invention is configured to provide the maximum current value and the maximum current value of the fuel cell based on the flow rate or pressure of the gas supplied to the fuel cell during the warm-up operation. Set a smaller response change current value, determine whether the actual current value or target current value of the fuel cell is greater than or equal to the response change current value, and change the actual current value or target current value of the fuel cell When the current value is equal to or greater than the current value, the response speed of the output current of the fuel cell is reduced.

本発明に係る燃料電池システムによれば、燃料電池の出力電流は、応答変更電流値を超えて以後、最大電流値に徐々に近づくようになるので、暖機運転の際に過渡的に生じやすい急激な電圧低下を防止できる。   According to the fuel cell system of the present invention, since the output current of the fuel cell exceeds the response change current value and then gradually approaches the maximum current value, it tends to occur transiently during warm-up operation. A sudden voltage drop can be prevented.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態となる燃料電池システムの構成と動作について説明する。   Hereinafter, the configuration and operation of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

［燃料電池システムの構成］
本発明の第１の実施形態となる燃料電池システムは、図１に示すように、燃料ガスを貯留する燃料ガスタンク１と、燃料ガスタンク１から供給される燃料ガスの圧力を制御する圧力制御弁２と、圧力制御弁２によって圧力が制御された燃料ガスを燃料電池７に供給する流路３と、燃料電池７から排出された燃料ガスが循環する流路と流路３の合流部分に設けられたエゼクタ４と、コンプレッサ５から供給される空気を燃料電池７に供給する流路６と、燃料ガスと空気を利用して発電する燃料電池７と、燃料電池７が排出した空気を排出する排気管８と、排気管８から排出される空気の圧力を制御する圧力制御弁９とを備える。 [Configuration of fuel cell system]
As shown in FIG. 1, a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention includes a fuel gas tank 1 that stores fuel gas, and a pressure control valve 2 that controls the pressure of the fuel gas supplied from the fuel gas tank 1. And a flow path 3 for supplying the fuel gas whose pressure is controlled by the pressure control valve 2 to the fuel cell 7, a flow path for circulating the fuel gas discharged from the fuel cell 7, and the flow path 3. The ejector 4, the flow path 6 for supplying the air supplied from the compressor 5 to the fuel cell 7, the fuel cell 7 for generating power using the fuel gas and air, and the exhaust for discharging the air discharged by the fuel cell 7 A pipe 8 and a pressure control valve 9 for controlling the pressure of air discharged from the exhaust pipe 8 are provided.

一方、上記燃料電池システムの制御系は、流路６内を流れる空気の流量を検出する空気流量計１０と、燃料電池７の出力電流を検出する電流計１１と、燃料電池７の出力電圧を検出する電圧計１２と、燃料電池７の出力電流を制御する出力制御器１３と、燃料電池７の温度を検出する温度センサ１４と、圧力制御弁２及びコンプレッサ５を制御することにより、燃料電池７に供給する燃料ガス及び空気の圧力や流量を制御するコントローラ１５とを備える。   On the other hand, the control system of the fuel cell system includes an air flow meter 10 for detecting the flow rate of air flowing in the flow path 6, an ammeter 11 for detecting the output current of the fuel cell 7, and the output voltage of the fuel cell 7. By controlling the voltmeter 12 to be detected, the output controller 13 for controlling the output current of the fuel cell 7, the temperature sensor 14 for detecting the temperature of the fuel cell 7, the pressure control valve 2 and the compressor 5, the fuel cell 7 and a controller 15 for controlling the pressure and flow rate of the fuel gas and air supplied to the air.

このような構成を有する燃料電池システムでは、燃料電池７の暖機が必要と判断されるのに応じて、コントローラ１５が、燃料電池７に供給する燃料ガス及び空気の圧力や流量を下げることにより、燃料電池７の発電効率を悪化させ、燃料電池７の発熱を促進する（暖機運転）。また、この暖機運転の際、コントローラ１５は、以下に示す応答制御処理を実行することにより、燃料電池７の出力電圧が急激に低下することを防止する。以下、図２に示すフローチャートを参照して、応答制御処理を実行する際のコントローラ１５の動作について説明する。   In the fuel cell system having such a configuration, the controller 15 reduces the pressure and flow rate of the fuel gas and air supplied to the fuel cell 7 in response to the determination that the fuel cell 7 needs to be warmed up. The power generation efficiency of the fuel cell 7 is deteriorated and the heat generation of the fuel cell 7 is promoted (warm-up operation). Further, during the warm-up operation, the controller 15 performs a response control process described below to prevent the output voltage of the fuel cell 7 from rapidly decreasing. The operation of the controller 15 when executing the response control process will be described below with reference to the flowchart shown in FIG.

〔応答制御処理〕
図２に示すフローチャートは、燃料電池システムが起動されるのに応じて開始となり、応答制御処理はステップＳ１の処理に進む。なお、この応答制御処理は所定の制御周期毎に繰り返し実行されるものとする。 [Response control processing]
The flowchart shown in FIG. 2 starts when the fuel cell system is activated, and the response control process proceeds to step S1. This response control process is repeatedly executed every predetermined control cycle.

ステップＳ１の処理では、コントローラ１５が、現在の運転モードが暖機運転モードであるか否かを判別する。そして、判別の結果、運転モードが暖機運転モードでない場合、コントローラ１５は応答制御処理をステップＳ７の処理に進める。一方、運転モードが暖機モードである場合には、コントローラ１５は応答制御処理をステップＳ２の処理に進める。   In step S1, the controller 15 determines whether or not the current operation mode is the warm-up operation mode. If the operation mode is not the warm-up operation mode as a result of the determination, the controller 15 advances the response control process to step S7. On the other hand, when the operation mode is the warm-up mode, the controller 15 advances the response control process to the process of step S2.

ステップＳ２の処理では、コントローラ１５が、圧力制御弁２の開度と空気流量計１０及び温度センサ１４の検出結果を利用して、また図示しない圧力検出手段の検出結果を利用して、燃料電池７に供給されている燃料ガスの圧力，燃料電池７の温度，及び燃料電池７に供給されている空気の流量（ＳＲ）を読み込む。これにより、このステップＳ２の処理は完了し、この応答制御処理はステップＳ２の処理からステップＳ３の処理に進む。   In the process of step S2, the controller 15 uses the opening degree of the pressure control valve 2, the detection results of the air flow meter 10 and the temperature sensor 14, and uses the detection results of the pressure detection means (not shown) to produce a fuel cell. The pressure of the fuel gas supplied to the fuel cell 7, the temperature of the fuel cell 7 and the flow rate (SR) of the air supplied to the fuel cell 7 are read. Thereby, the process of step S2 is completed, and the response control process proceeds from the process of step S2 to the process of step S3.

ステップＳ３の処理では、コントローラ１５が、ステップＳ２の処理により読み込まれた燃料ガスの圧力，燃料電池７の温度，及び空気の流量における燃料電池７の最大電流値（図３参照）を演算する。これにより、このステップＳ３の処理は完了し、この応答制御処理はステップＳ３の処理からステップＳ４の処理に進む。   In the process of step S3, the controller 15 calculates the maximum current value (see FIG. 3) of the fuel cell 7 at the fuel gas pressure, the temperature of the fuel cell 7 and the air flow rate read by the process of step S2. Thereby, the process of step S3 is completed, and the response control process proceeds from the process of step S3 to the process of step S4.

ステップＳ４の処理では、コントローラ１５が、ステップＳ３の処理において算出された最大電流値より小さい応答変更電流値を演算する（図３参照）。ここで、この応答変更電流値は、燃料電池７の出力電圧が所定の傾き以上で低下する以前の電流値であり、最大電流値に所定の１以下の係数を乗算することにより算出される。なお、応答変更電流値は、図４に示すような最大電流値毎の係数（＜１）を示すテーブルを予め用意し、このテーブルを参照して、現在の最大電流値に対応する係数を最大電流値に乗算することにより算出してもよい。これにより、このステップＳ４の処理は完了し、この応答制御処理はステップＳ４の処理からステップＳ５の処理に進む。   In the process of step S4, the controller 15 calculates a response change current value smaller than the maximum current value calculated in the process of step S3 (see FIG. 3). Here, the response change current value is a current value before the output voltage of the fuel cell 7 decreases by a predetermined slope or more, and is calculated by multiplying the maximum current value by a predetermined coefficient of 1 or less. For the response change current value, a table showing the coefficient (<1) for each maximum current value as shown in FIG. 4 is prepared in advance, and the coefficient corresponding to the current maximum current value is set to the maximum with reference to this table. You may calculate by multiplying an electric current value. Thereby, the process of step S4 is completed, and the response control process proceeds from the process of step S4 to the process of step S5.

ステップＳ５の処理では、コントローラ１５が、電流計１１の検出結果を参照して、燃料電池７の実電流（出力電流）を読み込む。これにより、このステップＳ５の処理は完了し、この応答速度制御処理はステップＳ５の処理からステップＳ６の処理に進む。   In the process of step S5, the controller 15 reads the actual current (output current) of the fuel cell 7 with reference to the detection result of the ammeter 11. Thereby, the process of step S5 is completed, and the response speed control process proceeds from the process of step S5 to the process of step S6.

ステップＳ６の処理では、コントローラ１５が、燃料電池７の実電流がステップＳ４の処理により演算された応答変更電流値以上であるか否かを判別する。そして、判別の結果、燃料電池７の実電流が応答変更電流値以上である場合（図３に示す領域Ｂ）、コントローラ１５は応答制御処理をステップＳ８の処理に進める。一方、燃料電池７の実電流が応答変更電流値以下である場合には（図３に示す領域Ａ）、コントローラ１５は応答制御処理をステップＳ７の処理に進める。   In the process of step S6, the controller 15 determines whether or not the actual current of the fuel cell 7 is greater than or equal to the response change current value calculated by the process of step S4. As a result of the determination, when the actual current of the fuel cell 7 is equal to or greater than the response change current value (region B shown in FIG. 3), the controller 15 advances the response control process to the process of step S8. On the other hand, when the actual current of the fuel cell 7 is equal to or smaller than the response change current value (region A shown in FIG. 3), the controller 15 advances the response control process to the process of step S7.

ステップＳ７の処理では、コントローラ１５が、出力制御器１３を制御することにより、燃料電池７の実電流が応答変更電流値以下の電流領域Ａにおいては燃料電池７の電流応答が速くなるように、燃料電池７の出力電流の応答時定数を例えば１秒等の速い応答速度に設定する。これにより、このステップＳ７の処理は完了し、一連の応答制御処理は終了する。   In the process of step S7, the controller 15 controls the output controller 13 so that the current response of the fuel cell 7 becomes faster in the current region A where the actual current of the fuel cell 7 is equal to or less than the response change current value. The response time constant of the output current of the fuel cell 7 is set to a fast response speed such as 1 second. Thereby, the process of this step S7 is completed and a series of response control processes are complete | finished.

ステップＳ８の処理では、コントローラ１５が、出力制御器１３を制御することにより、燃料電池７の実電流が応答変更電流値以上の電流領域Ｂにおいては燃料電池７の電流応答が遅くなるように、燃料電池７の出力電流の応答時定数のステップＳ７の処理により設定される応答時定数よりも遅い例えば２秒等の応答速度に設定する。これにより、このステップＳ８の処理は完了し、一連の応答制御処理は終了する。   In the process of step S8, the controller 15 controls the output controller 13 so that the current response of the fuel cell 7 is delayed in the current region B where the actual current of the fuel cell 7 is equal to or greater than the response change current value. The response speed is set to a response speed, for example, 2 seconds, which is slower than the response time constant set by the process of step S7 of the response time constant of the output current of the fuel cell 7. Thereby, the process of this step S8 is completed and a series of response control processes are complete | finished.

以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態となる燃料電池システムによれば、暖機運転の際、コントローラ１５が、燃料電池７に供給されている燃料ガス及び空気の流量や圧力に基づいて、燃料電池７が出力可能な最大電流値とこの最大電流値より小さい応答変更電流値を設定する。そして、コントローラ１５は、燃料電池７の実電流値が応答変更電流値以上になる電流領域Ｂにおいては、燃料電池７の出力電流の応答速度を低下させる。このような構成によれば、燃料ガス及び空気の流量や圧力に対応する最大電流値に実電流値が近づくのに応じて、実電流の時間当たりの変化量が小さくなり、実電流は徐々に最大電流値に近づくようになるので、過渡的に生じやすい急激な電圧の低下を防止することができる。   As is apparent from the above description, according to the fuel cell system according to the embodiment of the present invention, the controller 15 controls the flow rate and pressure of the fuel gas and air supplied to the fuel cell 7 during the warm-up operation. Based on this, a maximum current value that the fuel cell 7 can output and a response change current value smaller than this maximum current value are set. Then, the controller 15 reduces the response speed of the output current of the fuel cell 7 in the current region B where the actual current value of the fuel cell 7 is equal to or greater than the response change current value. According to such a configuration, as the actual current value approaches the maximum current value corresponding to the flow rates and pressures of the fuel gas and air, the amount of change in the actual current per time decreases, and the actual current gradually decreases. Since the maximum current value is approached, it is possible to prevent a sudden voltage drop that tends to occur transiently.

本発明の第２の実施形態となる燃料電池システムは、上記第１の実施形態となる燃料電池システムと同じ構成を有し、燃料電池７の出力電流の応答速度を低下させた際、コントローラ１５が、以下に示す電圧制御処理を実行することにより、燃料電池７の出力電圧の低下を防止すると共に、その時の温度状態における最大出力電流が得られるように燃料電池７を制御する（電圧制御処理）。以下、図５に示すフローチャートを参照して、この電圧制御処理を実行する際のコントローラ１５の動作について説明する。   The fuel cell system according to the second embodiment of the present invention has the same configuration as the fuel cell system according to the first embodiment, and when the response speed of the output current of the fuel cell 7 is reduced, the controller 15 However, by executing the voltage control process shown below, the output voltage of the fuel cell 7 is prevented from being lowered, and the fuel cell 7 is controlled so as to obtain the maximum output current in the temperature state at that time (voltage control process). ). The operation of the controller 15 when executing this voltage control process will be described below with reference to the flowchart shown in FIG.

〔電圧制御処理〕
図５に示すフローチャートは、燃料電池システムが起動されるのに応じて開始となり、電圧制御処理はステップＳ１１の処理に進む。なお、この電圧制御処理は所定の制御周期毎に繰り返し実行されるものとする。 [Voltage control processing]
The flowchart shown in FIG. 5 starts when the fuel cell system is activated, and the voltage control process proceeds to the process of step S11. Note that this voltage control process is repeatedly executed every predetermined control period.

ステップＳ１１の処理では、コントローラ１５が、現在の運転モードが暖機運転モードであり、且つ、燃料電池７の出力電流の応答速度が低く設定されている状態にあるか否かを判別する。そして、判別の結果、運転モードが暖機運転モードであり、且つ、燃料電池７の出力電流の応答速度が低く設定されている状態にない場合、コントローラ１５は電圧制御処理をステップＳ１９の処理に進める。一方、運転モードが暖機運転モードであり、且つ、燃料電池７の出力電流の応答速度が低く設定されている状態にある場合には、コントローラ１５は電圧制御処理をステップＳ１２の処理に進める。   In the process of step S11, the controller 15 determines whether or not the current operation mode is the warm-up operation mode and the response speed of the output current of the fuel cell 7 is set to be low. As a result of the determination, when the operation mode is the warm-up operation mode and the response speed of the output current of the fuel cell 7 is not set to be low, the controller 15 changes the voltage control process to the process of step S19. Proceed. On the other hand, when the operation mode is the warm-up operation mode and the response speed of the output current of the fuel cell 7 is set to be low, the controller 15 advances the voltage control process to the process of step S12.

ステップＳ１２の処理では、コントローラ１５が、電圧計１２の検出結果を参照して、現在の燃料電池７の出力電圧（現在値）、及び前回の処理において検出された出力電圧（前回値）を読み込む。これにより、このステップＳ１２の処理は完了し、この電圧制御処理はステップＳ１２の処理からステップＳ１３の処理に進む。   In the process of step S12, the controller 15 refers to the detection result of the voltmeter 12 and reads the current output voltage (current value) of the fuel cell 7 and the output voltage (previous value) detected in the previous process. . Thereby, the process of step S12 is completed, and the voltage control process proceeds from the process of step S12 to the process of step S13.

ステップＳ１３の処理では、コントローラ１５が、前回値と現在値の差分値を演算し、演算された差分値が電圧低下判定値（＞０）以上であるか否かを判別する。そして、判別の結果、差分値が電圧低下判定値以上である場合、コントローラ１５は、燃料電池７の出力電圧が急激に低下していると判断し、この電圧制御処理をステップＳ１４の処理に進める。一方、差分値が電圧低下判定値以上でない場合には、コントローラ１５は、燃料電池７の出力電圧は急激に低下していないと判断し、この電圧制御処理をステップＳ１５の処理に進める。   In the process of step S13, the controller 15 calculates the difference value between the previous value and the current value, and determines whether or not the calculated difference value is equal to or greater than the voltage drop determination value (> 0). If the difference value is equal to or greater than the voltage decrease determination value as a result of the determination, the controller 15 determines that the output voltage of the fuel cell 7 is rapidly decreasing, and advances this voltage control process to the process of step S14. . On the other hand, if the difference value is not greater than or equal to the voltage drop determination value, the controller 15 determines that the output voltage of the fuel cell 7 has not dropped rapidly, and advances this voltage control process to the process of step S15.

ステップＳ１４の処理では、コントローラ１５が、出力制御器１３を制御することにより、燃料電池７の出力電流が現在の値以上にならないように電流上限値を燃料電池７の現在の出力電流値に設定し、燃料電池７の出力電圧の更なる低下を防止する。これにより、このステップＳ１４の処理は完了し、この電圧制御処理はステップＳ１４の処理からステップＳ１８の処理に進む。   In step S14, the controller 15 controls the output controller 13 to set the current upper limit value to the current output current value of the fuel cell 7 so that the output current of the fuel cell 7 does not exceed the current value. Thus, further reduction in the output voltage of the fuel cell 7 is prevented. Thereby, the process of step S14 is completed, and the voltage control process proceeds from the process of step S14 to the process of step S18.

ステップＳ１５の処理では、コントローラ１５が、圧力制御弁２の開度と空気流量計１０及び温度センサ１４の検出結果を利用して、また図示しない圧力検出手段の検出結果を利用して、燃料電池７に供給されている燃料ガスの圧力，燃料電池７の温度，及び燃料電池７に供給されている空気の流量（ＳＲ）を読み込む。これにより、このステップＳ１５の処理は完了し、この電圧制御処理はステップＳ１５の処理からステップＳ１６の処理に進む。   In the process of step S15, the controller 15 uses the opening degree of the pressure control valve 2, the detection results of the air flow meter 10 and the temperature sensor 14, and uses the detection results of the pressure detection means (not shown) to produce a fuel cell. The pressure of the fuel gas supplied to the fuel cell 7, the temperature of the fuel cell 7 and the flow rate (SR) of the air supplied to the fuel cell 7 are read. Thereby, the process of step S15 is completed, and the voltage control process proceeds from the process of step S15 to the process of step S16.

ステップＳ１６の処理では、コントローラ１５が、ステップＳ１５の処理により読み込まれた燃料ガスの圧力，燃料電池７の温度，及び空気の流量における燃料電池７の電圧基準値を演算する。これにより、このステップＳ１６の処理は完了し、この電圧制御処理はステップＳ１６の処理からステップＳ１７の処理に進む。   In the process of step S16, the controller 15 calculates the voltage reference value of the fuel cell 7 at the fuel gas pressure, the temperature of the fuel cell 7, and the air flow rate read by the process of step S15. Thereby, the process of step S16 is completed, and the voltage control process proceeds from the process of step S16 to the process of step S17.

ステップＳ１７の処理では、コントローラ１５が、ステップＳ１２の処理において読み込まれた現在値がステップＳ１６の処理により演算された電圧基準値以下であるか否かを判別する。そして、判別の結果、現在値が電圧基準値以下である場合、コントローラ１５は電圧制御処理をステップＳ１８の処理に進める。一方、現在値が電圧基準値以上である場合には、コントローラ１５は電圧制御処理をステップＳ１９の処理に進める。   In the process of step S17, the controller 15 determines whether or not the current value read in the process of step S12 is less than or equal to the voltage reference value calculated by the process of step S16. If the current value is equal to or less than the voltage reference value as a result of the determination, the controller 15 advances the voltage control process to the process of step S18. On the other hand, if the current value is greater than or equal to the voltage reference value, the controller 15 advances the voltage control process to the process of step S19.

ステップＳ１８の処理では、コントローラ１５が、燃料電池７の出力電流を制限するための電流制限フラグをセットする。これにより、このステップＳ１８の処理は完了し、この電圧制御処理はステップＳ１８の処理からステップＳ２１の処理に進む。   In step S18, the controller 15 sets a current limit flag for limiting the output current of the fuel cell 7. Thereby, the process of step S18 is completed, and the voltage control process proceeds from the process of step S18 to the process of step S21.

ステップＳ１９の処理では、コントローラ１５が、燃料電池７の出力電流を制限するための電流制限フラグをクリアする。これにより、このステップＳ１９の処理は終了し、この電圧制限処理はステップＳ１９の処理からステップＳ２０の処理に進む。   In the process of step S19, the controller 15 clears the current limit flag for limiting the output current of the fuel cell 7. Thereby, the process of step S19 ends, and the voltage limiting process proceeds from the process of step S19 to the process of step S20.

ステップＳ２０の処理では、コントローラ１５が、燃料電池７の電流上限値をデフォルト値（定格値）に設定する。これにより、このステップＳ２０の処理は完了し、この電圧制御処理はステップＳ２０の処理からステップＳ２１の処理に進む。   In the process of step S20, the controller 15 sets the current upper limit value of the fuel cell 7 to a default value (rated value). Thereby, the process of step S20 is completed, and the voltage control process proceeds from the process of step S20 to the process of step S21.

ステップＳ２１の処理では、コントローラ１５が、電流制限フラグがセットされているか否かを判別する。そして、判別の結果、電流制限フラグがセットされていない場合、コントローラ１５は、一連の電圧制御処理を終了する。一方、電流制限フラグがセットされている場合には、コントローラ１５は電圧制御処理をステップＳ２２の処理に進める。   In the process of step S21, the controller 15 determines whether or not the current limit flag is set. If the current limit flag is not set as a result of the determination, the controller 15 ends the series of voltage control processes. On the other hand, if the current limit flag is set, the controller 15 advances the voltage control process to the process of step S22.

ステップＳ２２の処理では、コントローラ１５が、温度センサ１４の検出結果を利用して燃料電池７の温度を読み込む。これにより、このステップＳ２２の処理は完了し、この電圧制御処理はステップＳ２２の処理からステップＳ２３の処理に進む。   In the process of step S <b> 22, the controller 15 reads the temperature of the fuel cell 7 using the detection result of the temperature sensor 14. Thereby, the process of step S22 is completed, and the voltage control process proceeds from the process of step S22 to the process of step S23.

ステップＳ２３の処理では、コントローラ１５が、ステップＳ２２の処理により読み込まれた燃料電池７の現在の温度に対応する燃料電池７の最大出力電流値を演算する。これにより、このステップＳ２３の処理は完了し、この電圧制御処理はステップＳ２３の処理からステップＳ２４の処理に進む。   In the process of step S23, the controller 15 calculates the maximum output current value of the fuel cell 7 corresponding to the current temperature of the fuel cell 7 read by the process of step S22. Thereby, the process of step S23 is completed, and the voltage control process proceeds from the process of step S23 to the process of step S24.

ステップＳ２４の処理では、コントローラ１５が、電流計１１及び電圧計１２の検出結果を参照して、燃料電池７の現在の出力電流値を演算する。これにより、このステップＳ２４の処理は完了し、この電圧制御処理はステップＳ２４の処理からステップＳ２５の処理に進む。   In the process of step S24, the controller 15 refers to the detection results of the ammeter 11 and the voltmeter 12, and calculates the current output current value of the fuel cell 7. Thereby, the process of step S24 is completed, and the voltage control process proceeds from the process of step S24 to the process of step S25.

ステップＳ２５の処理では、コントローラ１５が、ステップＳ２２の処理により演算された最大出力電流値がステップＳ２４の処理により演算された燃料電池７の現在の出力電流値以上であるか否かを判別する。そして、判別の結果、最大出力電流値が現在の出力電流値以上である場合、コントローラ１５は、更なる電流出力が可能であると判断し、電圧制御処理をステップＳ２６の処理に進める。一方、最大出力電流値が現在の出力電流値以上である場合には、コントローラ１５は一連の電圧制御処理を終了する。   In the process of step S25, the controller 15 determines whether or not the maximum output current value calculated by the process of step S22 is greater than or equal to the current output current value of the fuel cell 7 calculated by the process of step S24. If the maximum output current value is equal to or greater than the current output current value as a result of determination, the controller 15 determines that further current output is possible, and advances the voltage control process to the process of step S26. On the other hand, if the maximum output current value is equal to or greater than the current output current value, the controller 15 ends the series of voltage control processes.

ステップＳ２６の処理では、コントローラ１５が、圧力制御弁２及びコンプレッサ５を制御することにより、燃料電池７に供給する燃料ガス及び空気の流量（ＳＲ）や圧力を上昇させ、燃料電池７の出力電流を増加させる。これにより、このステップＳ２６の処理は完了し、一連の圧力制御処理は終了する。   In step S26, the controller 15 controls the pressure control valve 2 and the compressor 5, thereby increasing the flow rate (SR) and pressure of the fuel gas and air supplied to the fuel cell 7, and the output current of the fuel cell 7. Increase. Thereby, the process of this step S26 is completed and a series of pressure control processes are complete | finished.

以上の説明から明らかなように、本発明の第２の実施形態となる燃料電池システムによれば、コントローラ１５が、燃料電池７の実電流が電圧低下判定値以上低下したか否かを判別し、電圧低下判定値以上低下した場合、燃料電池７の実電流の増加を停止するので、燃料電池７の出力電圧が更に低下することを防止できる。   As is clear from the above description, according to the fuel cell system according to the second embodiment of the present invention, the controller 15 determines whether or not the actual current of the fuel cell 7 has decreased by a voltage decrease determination value or more. When the voltage drop determination value is lowered, the increase in the actual current of the fuel cell 7 is stopped, so that the output voltage of the fuel cell 7 can be prevented from further lowering.

また、本発明の第２の実施形態となる燃料電池システムによれば、コントローラ１５が、燃料電池７の現在の温度に対応する燃料電池７の最大出力電流値を演算し、燃料電池７の実電流値が演算された最大出力電流値より低い場合、燃料電池７に供給する燃料ガス及び空気の流量や圧力を上昇させることにより、燃料電池７の出力電流値を増加させるので、現在の温度状態における燃料電池７の最大出力電流値を確保することができる。   Further, according to the fuel cell system of the second embodiment of the present invention, the controller 15 calculates the maximum output current value of the fuel cell 7 corresponding to the current temperature of the fuel cell 7, and When the current value is lower than the calculated maximum output current value, the output current value of the fuel cell 7 is increased by increasing the flow rate and pressure of the fuel gas and air supplied to the fuel cell 7, so that the current temperature state The maximum output current value of the fuel cell 7 can be ensured.

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば、上記実施形態では、コントローラ１５は、燃料電池７の実電流値に従って各種制御を行ったが、燃料電池７の目標電流値に従って制御を行ってもよい。また、燃料電池７の出力電流の応答速度を下げた際には、二次電池等のエネルギーデバイスから出力電流の不足分を補い、燃料電池システム全体としては、応答速度が変化しないように制御することが望ましい。このように、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。   As mentioned above, although the embodiment to which the invention made by the present inventor is applied has been described, the present invention is not limited by the description and the drawings that form part of the disclosure of the present invention according to this embodiment. For example, in the above embodiment, the controller 15 performs various controls according to the actual current value of the fuel cell 7, but may perform control according to the target current value of the fuel cell 7. Further, when the response speed of the output current of the fuel cell 7 is lowered, the shortage of the output current is compensated from the energy device such as the secondary battery, and the fuel cell system as a whole is controlled so that the response speed does not change. It is desirable. As described above, it is a matter of course that all other embodiments, examples, operation techniques, and the like made by those skilled in the art based on the above embodiments are included in the scope of the present invention.

本発明の第１の実施形態となる燃料電池システムの構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention. 本発明の実施形態となる応答制御処理の流れを示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the flow of the response control process used as embodiment of this invention. 図２に示す応答制御処理を説明するための燃料電池の出力電流値の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the output current value of the fuel cell for demonstrating the response control process shown in FIG. 応答変更電流値を演算する際に最大電流値に乗算する係数を示す図である。It is a figure which shows the coefficient which multiplies to a maximum electric current value when calculating a response change electric current value. 本発明の実施形態となる電圧制御処理の流れを示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the flow of the voltage control process used as embodiment of this invention. 本発明の実施形態となる電圧制御処理の流れを示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the flow of the voltage control process used as embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１：燃料ガスタンク
２：圧力制御弁
３，６：流路
４：エゼクタ
５：コンプレッサ
６：制御コントローラ
７：燃料電池
８：排気管
９：圧力制御弁
１０：流量計
１１：電流計
１２：電圧計
１３：出力制御器
１４：温度センサ
１５：コントローラ 1: Fuel gas tank 2: Pressure control valve 3, 6: Flow path 4: Ejector 5: Compressor 6: Control controller 7: Fuel cell 8: Exhaust pipe 9: Pressure control valve 10: Flow meter 11: Ammeter 12: Voltmeter 13: Output controller 14: Temperature sensor 15: Controller

Claims (3)

燃料電池に供給するガスの流量又は圧力を制御することにより燃料電池の運転効率を低下し、燃料電池の暖機を行う燃料電池システムであって、
暖機運転の際、燃料電池に供給されているガスの流量又は圧力に基づいて、燃料電池の最大電流値と当該最大電流値より小さい応答変更電流値を設定し、燃料電池の実電流値、若しくは目標電流値が応答変更電流値以上であるか否かを判別し、燃料電池の実電流値、若しくは目標電流値が応答変更電流値以上である場合、燃料電池の出力電流の応答速度を低下させるコントローラを備えること
を特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell system that reduces the operating efficiency of a fuel cell by controlling the flow rate or pressure of a gas supplied to the fuel cell and warms up the fuel cell,
During the warm-up operation, based on the flow rate or pressure of the gas supplied to the fuel cell, the maximum current value of the fuel cell and a response change current value smaller than the maximum current value are set, the actual current value of the fuel cell, Alternatively, it is determined whether or not the target current value is equal to or greater than the response change current value. If the actual current value of the fuel cell or the target current value is equal to or greater than the response change current value, the response speed of the output current of the fuel cell is reduced. A fuel cell system comprising a controller for causing the fuel cell system to operate. 請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記コントローラは、燃料電池の電圧変化量を検出し、検出された電圧変化量が電圧低下判定値以上であるか否かを判別し、電圧変化量が電圧低下判定値以上である場合、燃料電池の出力電流の増加を停止させること
を特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1,
The controller detects a voltage change amount of the fuel cell, determines whether or not the detected voltage change amount is equal to or greater than a voltage drop determination value, and if the voltage change amount is equal to or greater than a voltage drop determination value, the fuel cell A fuel cell system characterized by stopping an increase in the output current of the fuel cell. 請求項２に記載の燃料電池システムであって、
前記コントローラは、燃料電池の温度を検出し、検出された温度に基づいて燃料電池の最大出力電流値を算出し、算出された最大電流値が燃料電池の実電流、若しくは目標電流値以上であるか否かを判別し、算出された最大電流値が燃料電池の実電流、若しくは目標電流値以上である場合、燃料電池に供給されているガスの流量及び圧力の少なくとも一方を増加させることにより、燃料電池の出力電流を増加させること
を特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 2, wherein
The controller detects the temperature of the fuel cell, calculates the maximum output current value of the fuel cell based on the detected temperature, and the calculated maximum current value is equal to or greater than the actual current of the fuel cell or the target current value. If the calculated maximum current value is equal to or greater than the actual current of the fuel cell or the target current value, by increasing at least one of the flow rate and pressure of the gas supplied to the fuel cell, A fuel cell system characterized by increasing the output current of a fuel cell.
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