JP2006100101A - Fuel cell system and its control method as well as vehicle - Google Patents

Fuel cell system and its control method as well as vehicle Download PDF

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信雄 藤田
Satoki Morishita
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To appropriately exhaust generated water formed by a fuel cell to the outside of a system. <P>SOLUTION: One part of air of an air supply system 40 is supplied to an off-gas exhaust tube 52 of an air exhaust system 50 by a bypass supply tube 62 by bypassing a fuel cell stack 22, water in the off-gas exhaust tube 52 is recovered into a storing tank 54, the stored water is heated and vaporized in a heating amount corresponding to a water level in the storing tank 54 or an output Pfc of the fuel cell stack 22 by a heater 56, and the vaporized water is scavenged and exhausted outside the system by using the off-gas from the fuel cell stack 22 and the air from the bypass supply tube 62. In this way, it can be suppressed that the water remains in the off-gas exhaust tube 52 when the system is stopped, and the water in the storing tank 54 can be exhausted appropriately in accordance with the amount of the formed water. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、燃料電池システムおよびその制御方法並びに移動体に関する。   The present invention relates to a fuel cell system, a control method thereof, and a moving body.

従来、この種の燃料電池システムとしては、燃料電池により生成される生成水をタンクに貯留し、貯留した生成水を燃料電池の冷却液を用いて加熱するシステムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。このシステムでは、貯留した生成水を冷却液を用いて加熱することにより、生成水を気化し外部に排出することができる。
特開2003−7323号公報(図1)
Conventionally, as this type of fuel cell system, a system in which generated water generated by the fuel cell is stored in a tank and the stored generated water is heated using a coolant of the fuel cell has been proposed (for example, a patent). Reference 1). In this system, the generated water can be vaporized and discharged to the outside by heating the stored generated water using a cooling liquid.
Japanese Patent Laying-Open No. 2003-7323 (FIG. 1)

しかしながら、上述の燃料電池システムでは、システムを起動した直後の暖機運転中や外気温が低いときなど冷却液の温度が低いときには、貯留した生成水を十分に気化することができず適切に外部に排出できない場合がある。また、燃料電池からの生成水は、燃料電池からのオフガスの排気通路内を流れタンクに貯留されるが、システムを停止すると排気通路内に生成水が残留することがある。このような状態でシステムを放置すると、外気温が低いときには排気通路内に残留した生成水が凍結する場合がある。   However, in the above-described fuel cell system, when the temperature of the coolant is low, such as during warm-up operation immediately after starting the system or when the outside air temperature is low, the stored generated water cannot be sufficiently vaporized and the external May not be discharged. Further, the generated water from the fuel cell flows through the off-gas exhaust passage from the fuel cell and is stored in the tank. However, when the system is stopped, the generated water may remain in the exhaust passage. If the system is left in such a state, the generated water remaining in the exhaust passage may freeze when the outside air temperature is low.

本発明の燃料電池システムおよびその制御方法並びに移動体は、燃料電池により生成される生成水を適切に外部に排出することを目的の一つとする。また、本発明の燃料電池システムおよびその制御方法並びに移動体は、オフガスが流通する通路内での生成水の移動を容易にすることを目的の一つとする。そして、本発明の燃料電池システムおよびその制御方法並びに移動体は、オフガスが流通する通路内での生成水の凍結を抑制することを目的の一つとする。   It is an object of the fuel cell system, the control method thereof, and the moving body of the present invention to appropriately discharge generated water generated by the fuel cell to the outside. Another object of the fuel cell system, the control method thereof, and the moving body of the present invention is to facilitate the movement of generated water in a passage through which off-gas flows. And the fuel cell system of the present invention, its control method, and a mobile object make it one of the objects to control freezing of generated water in a passage through which off-gas flows.

本発明の燃料電池システムおよびその制御方法並びに移動体は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。   In order to achieve at least a part of the above object, the fuel cell system, the control method thereof, and the moving body of the present invention employ the following means.

本発明の第1の燃料電池システムは、
水の生成を伴って発電する燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池で生成された生成水を貯留可能な貯留手段と、
該貯留手段により貯留された生成水を気化または霧化して外部に排出する排出手段と、
システムの状態を検出する状態検出手段と、
該検出されたシステムの状態に基づいて前記生成水を気化または霧化して排出するよう前記排出手段を制御する排出制御手段と、
を備えることを要旨とする。
The first fuel cell system of the present invention comprises:
A fuel cell system comprising a fuel cell that generates electricity with the generation of water,
Storage means capable of storing the generated water generated by the fuel cell;
Discharge means for vaporizing or atomizing the generated water stored by the storage means and discharging it to the outside;
Status detection means for detecting the status of the system;
Discharge control means for controlling the discharge means so as to vaporize or atomize and discharge the generated water based on the detected state of the system;
It is a summary to provide.

本発明の第1の燃料電池システムでは、状態検出手段により検出されたシステムの状態に基づいて貯留手段により貯留された生成水を気化または霧化して外部に排出する。この結果、システムの状態に応じて適切に生成水を外部に排出することができる。   In the first fuel cell system of the present invention, the generated water stored by the storage unit is vaporized or atomized based on the state of the system detected by the state detection unit and discharged to the outside. As a result, the generated water can be appropriately discharged to the outside according to the state of the system.

こうした本発明の第1の燃料電池システムにおいて、前記状態検出手段は、前記貯留手段により貯留された生成水の水位,該貯留された生成水の水温,前記燃料電池の出力,外気温の少なくとも一つを前記システムの状態として検出する手段であるものとすることもできる。この場合、前記状態検出手段は、前記貯留手段により貯留された生成水の水位を前記システムの状態として検出する手段であり、前記排出制御手段は、前記検出された水位が高いほど前記貯留された生成水の気化または霧化される気化霧化量が多くなる傾向に前記排出手段を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、貯留手段により貯留された生成水の水位に応じて生成水を適切に外部に排出することができる。また、前記状態検出手段は、前記燃料電池の出力を前記システムの状態として検出する手段であり、前記排出制御手段は、前記検出された燃料電池の出力が高いほど前記貯留された生成水の気化または霧化される気化霧化量が多くなる傾向に前記排出手段を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、燃料電池の出力に応じて生成水を適切に外部に排出することができる。   In such a first fuel cell system of the present invention, the state detection means includes at least one of the water level of the generated water stored by the storage means, the water temperature of the stored generated water, the output of the fuel cell, and the outside air temperature. It may be a means for detecting one as the state of the system. In this case, the state detection unit is a unit that detects the level of the generated water stored by the storage unit as the state of the system, and the discharge control unit stores the water as the detected water level is higher. It may be a means for controlling the discharge means so that the amount of vaporization or atomization of the generated water tends to increase. If it carries out like this, according to the water level of the generated water stored by the storage means, generated water can be discharged | emitted appropriately outside. The state detecting means is means for detecting the output of the fuel cell as the state of the system, and the discharge control means is configured to vaporize the stored generated water as the detected output of the fuel cell is higher. Alternatively, it may be a means for controlling the discharge means so as to increase the amount of vaporized and atomized. If it carries out like this, according to the output of a fuel cell, generated water can be appropriately discharged | emitted outside.

また、本発明の第1の燃料電池システムにおいて、前記排出手段は、前記貯留された生成水を加熱することにより気化して外部に排出する手段であるものとすることもできるし、前記排出手段は、前記貯留された生成水を加振することにより霧化して外部に排出する手段であるものとすることもできる。   In the first fuel cell system of the present invention, the discharge means may be a means for vaporizing the stored generated water by heating and discharging it to the outside. May be a means for atomizing the stored produced water by vibration and discharging it to the outside.

そして、本発明の第1の燃料電池システムにおいて、前記貯留手段は、前記燃料電池からのオフガスが流通するオフガス通路の下流に連通してなり、該燃料電池システムは、更に、前記燃料電池に酸化ガスとしての空気を供給する空気供給手段と、該空気供給手段からの空気の少なくとも一部を前記燃料電池をバイパスして前記オフガス通路に供給可能なバイパス供給手段と、を備えるものとすることもできる。こうすれば、バイパス供給手段がオフガス通路に供給する空気とオフガスとによりオフガス通路内の生成水を移動させ、貯留手段に集めることができる。このようにして、オフガス通路内の生成水を貯留手段に集めることができるから、システム停止後にオフガス通路内に生成水が残留して凍結することを抑制できる。この場合、前記燃料電池の出力を検出する出力検出手段と、該検出された前記燃料電池の出力が低くなるほど前記空気供給手段から前記燃料電池をバイパスして前記オフガス通路に供給される空気量が多くなる傾向に前記バイパス供給手段を制御するバイパス供給制御手段と、を備えるものとすることもできる。こうすれば、燃料電池の出力が低いときにオフガス通路の生成水をより容易に移動させることができる。また、前記空気供給手段から前記燃料電池をバイパスして前記オフガス通路に供給される空気量が脈動するよう前記バイパス供給手段を制御するバイパス供給制御手段を備えるものとすることもできる。空気供給手段からオフガス通路に供給される空気量を脈動させるから、オフガス通路内の生成水を容易に移動させることができる。   In the first fuel cell system of the present invention, the storage means communicates downstream of an offgas passage through which offgas from the fuel cell flows, and the fuel cell system further oxidizes the fuel cell. Air supply means for supplying air as gas, and bypass supply means for bypassing the fuel cell and supplying at least part of the air from the air supply means to the off-gas passage. it can. If it carries out like this, the generated water in an offgas channel can be moved by the air and offgas which a bypass supply means supplies to an offgas channel, and can be collected in a storage means. In this way, the generated water in the offgas passage can be collected in the storage means, so that it is possible to prevent the generated water from remaining in the offgas passage and freezing after the system is stopped. In this case, output detection means for detecting the output of the fuel cell, and the amount of air supplied from the air supply means to the off-gas passage by bypassing the fuel cell as the detected output of the fuel cell decreases. A bypass supply control means for controlling the bypass supply means in a tendency to increase can also be provided. In this way, the generated water in the offgas passage can be more easily moved when the output of the fuel cell is low. The air supply means may include bypass supply control means for controlling the bypass supply means so as to pulsate the amount of air supplied to the off gas passage by bypassing the fuel cell. Since the amount of air supplied from the air supply means to the offgas passage is pulsated, the generated water in the offgas passage can be easily moved.

本発明の第2の燃料電池システムは、
水の生成を伴って発電する燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池に酸化ガスとしての空気を供給する空気供給手段と、
前記燃料電池からのオフガスを排気通路を介して排気する排気手段と、
前記空気供給手段からの空気の少なくとも一部を前記燃料電池をバイパスして前記排気通路に供給可能なバイパス供給手段と、
を備えることを要旨とする。
The second fuel cell system of the present invention comprises:
A fuel cell system comprising a fuel cell that generates electricity with the generation of water,
Air supply means for supplying air as an oxidizing gas to the fuel cell;
Exhaust means for exhausting off-gas from the fuel cell through an exhaust passage;
Bypass supply means capable of bypassing the fuel cell and supplying the exhaust passage with at least part of air from the air supply means;
It is a summary to provide.

本発明の第2の燃料電池システムでは、バイパス供給手段が排気通路に供給する空気とオフガスとにより排気通路内の生成水を移動させることができる。また、排気通路内の生成水を移動させることができるから、排気通路内に生成水が残留して凍結することを抑制できる。   In the second fuel cell system of the present invention, the generated water in the exhaust passage can be moved by the air and off gas supplied to the exhaust passage by the bypass supply means. Further, since the generated water in the exhaust passage can be moved, it is possible to suppress the generated water from remaining in the exhaust passage and freezing.

本発明の移動体は、上述したいずれかの態様の本発明の燃料電池システム、即ち、基本的には、水の生成を伴って発電する燃料電池を備える燃料電池システムであって、前記燃料電池で生成された生成水を貯留可能な貯留手段と、該貯留手段により貯留された生成水を気化または霧化して外部に排出する排出手段と、システムの状態を検出する状態検出手段と、該検出されたシステムの状態に基づいて前記生成水を気化または霧化して排出するよう前記排出手段を制御する排出制御手段と、を備える本発明の第1の燃料電池システムや、水の生成を伴って発電する燃料電池を備える燃料電池システムであって、前記燃料電池に酸化ガスとしての空気を供給する空気供給手段と、前記燃料電池からのオフガスを排気通路を介して排気する排気手段と、前記空気供給手段からの空気の少なくとも一部を前記燃料電池をバイパスして前記排気通路に供給可能なバイパス供給手段と、を備える本発明の第2の燃料電池システムを電力源とすることを要旨とする。   The mobile body of the present invention is the fuel cell system of the present invention according to any one of the above-described aspects, that is, a fuel cell system basically including a fuel cell that generates electric power with generation of water. A storage means capable of storing the generated water generated in the step, a discharge means for vaporizing or atomizing the generated water stored in the storage means and discharging it to the outside, a state detection means for detecting the state of the system, and the detection A discharge control means for controlling the discharge means to vaporize or atomize and discharge the generated water based on the state of the generated system; A fuel cell system comprising a fuel cell for generating electricity, an air supply means for supplying air as oxidizing gas to the fuel cell, and an exhaust hand for exhausting off-gas from the fuel cell through an exhaust passage And a second fuel cell system according to the present invention, wherein at least part of the air from the air supply means bypasses the fuel cell and can be supplied to the exhaust passage. Is the gist.

本発明の移動体では、上述したいずれかの態様の本発明の第1または第2の燃料電池システムを搭載しているから、本発明の第1または第2の燃料電池システムの奏する効果、例えば、システムの状態に応じて適切に生成水を外部に排出することができる効果や排気通路内に生成水が残留して凍結するのを抑制することができる効果などと同様の効果を奏することができる。   Since the mobile body of the present invention is equipped with the first or second fuel cell system of the present invention according to any one of the aspects described above, the effects exhibited by the first or second fuel cell system of the present invention, for example, The same effect as the effect that the generated water can be appropriately discharged to the outside according to the state of the system and the effect that the generated water remains in the exhaust passage and can be prevented from freezing can be obtained. it can.

本発明の燃料電池システムの制御方法は、
水の生成を伴って発電する燃料電池と、該燃料電池で生成された生成水を貯留可能な貯留手段と、該貯留手段により貯留された生成水を気化または霧化して外部に排出する排出手段と、を備える燃料電池システムの制御方法であって、
(a)システムの状態を検出し、
(b)該検出されたシステムの状態に基づいて前記生成水を気化または霧化して排出するよう前記排出手段を制御する
ことを要旨とする。
The control method of the fuel cell system of the present invention includes:
A fuel cell that generates power with water generation, a storage unit that can store the generated water generated by the fuel cell, and a discharge unit that vaporizes or atomizes the generated water stored in the storage unit and discharges the generated water to the outside A control method of a fuel cell system comprising:
(A) detect the state of the system,
(B) The gist is to control the discharge means so as to vaporize or atomize and discharge the generated water based on the detected state of the system.

本発明の燃料電池システムの制御方法では、検出されたシステムの状態に基づいて生成水が気化または霧化されて排出するよう排出手段を制御する。この結果、システムの状態に応じて適切に生成水を外部に排出することができる。   In the fuel cell system control method of the present invention, the discharge means is controlled so that the generated water is discharged after being vaporized or atomized based on the detected state of the system. As a result, the generated water can be appropriately discharged to the outside according to the state of the system.

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。   Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.

図1は、本発明の一実施例としての燃料電池システム20を搭載した燃料電池車10の構成の概略を示す構成図である。実施例の燃料電池車10は、図示するように、燃料電池システム20からの直流電力を三相交流電力に変換するインバータ12と、インバータ12により変換された三相交流電力により駆動し図示しない駆動軸に動力を出力する走行用のモータ14と、直流電力を変換すると共に燃料電池システム20の出力電圧Vfcや出力電流Ifcを調整するDC/DCコンバータ16と、DC/DCコンバータ16を介して燃料電池システム20に並列に接続された二次電池18とを備える。   FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a fuel cell vehicle 10 equipped with a fuel cell system 20 as an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the fuel cell vehicle 10 of the embodiment is driven by an inverter 12 that converts DC power from the fuel cell system 20 into three-phase AC power, and three-phase AC power that is converted by the inverter 12 and is not shown in the figure. A traveling motor 14 that outputs power to the shaft, a DC / DC converter 16 that converts DC power and adjusts the output voltage Vfc and output current Ifc of the fuel cell system 20, and fuel via the DC / DC converter 16 And a secondary battery 18 connected in parallel to the battery system 20.

燃料電池システム20は、遮断器21を介してインバータ12やDC/DCコンバータ16に接続されており、例えば高分子により形成された電解質膜を二つの電極(燃料極と空気極)で狭持してなる単電池ユニットを複数積層して構成した燃料電池スタック22と、この燃料電池スタック22の燃料極(負極)に高圧水素タンク31からの水素を供給する水素供給系30と、燃料電池スタック22の空気極(正極)に空気を供給する空気供給系40と、燃料電池スタック22の空気極からの空気(オフガス)を外部に排出する空気排出系50と、燃料電池スタック22を冷却する図示しない冷却系と、燃料電池システム20を含む全体をコントロールする電子制御ユニット70とを備える。   The fuel cell system 20 is connected to the inverter 12 and the DC / DC converter 16 via a circuit breaker 21. For example, an electrolyte membrane formed of a polymer is sandwiched between two electrodes (a fuel electrode and an air electrode). A fuel cell stack 22 formed by stacking a plurality of unit cell units, a hydrogen supply system 30 for supplying hydrogen from the high-pressure hydrogen tank 31 to the fuel electrode (negative electrode) of the fuel cell stack 22, and the fuel cell stack 22 An air supply system 40 that supplies air to the air electrode (positive electrode), an air discharge system 50 that discharges air (off-gas) from the air electrode of the fuel cell stack 22 to the outside, and a fuel cell stack 22 that is not illustrated. A cooling system and an electronic control unit 70 for controlling the whole including the fuel cell system 20 are provided.

水素供給系30は、高圧水素タンク31からの水素を燃料電池スタック22に供給する水素供給流路32と、燃料電池スタック22から排出された水素を水素供給流路32に返送する水素循環流路33とを備える。水素供給流路32には、高圧水素タンク31からの水素が逆流しないようにするための逆流防止弁(チェック弁)や燃料電池スタック22への水素の供給や供給停止を行なうための図示しない仕切弁などが設けられている。水素循環流路33には、水素を水素供給流路32に圧送するための水素ポンプ34や、循環している水素中の水蒸気を液化することにより気液分離する気液分離器38,水素供給流路32側の水素が逆流しないようにするための図示しない逆流防止弁(チェック弁)、燃料電池スタック22からの水素の排出を停止するための仕切弁などが設けられている。また、水素供給流路32や水素循環流路33には、燃料電池スタック22に供給する水素の供給量や燃料電池スタック22の運転状態を制御するために用いられる図示しない各種センサが取り付けられている。気液分離器38により分離された水は、空気排出系50を介して貯留タンク54に貯留される。なお、水素循環流路33には分岐管35が取り付けられており、水素循環流路33内の水素は、希釈器39で空気排出系50からの空気の一部を用いて希釈され、その後、空気排出系50を介して大気に開放される。   The hydrogen supply system 30 includes a hydrogen supply flow path 32 that supplies hydrogen from the high-pressure hydrogen tank 31 to the fuel cell stack 22, and a hydrogen circulation flow path that returns hydrogen discharged from the fuel cell stack 22 to the hydrogen supply flow path 32. 33. In the hydrogen supply flow path 32, a backflow prevention valve (check valve) for preventing hydrogen from flowing back from the high-pressure hydrogen tank 31 and a partition (not shown) for supplying and stopping supply of hydrogen to the fuel cell stack 22. Valves are provided. The hydrogen circulation channel 33 includes a hydrogen pump 34 for pumping hydrogen to the hydrogen supply channel 32, a gas-liquid separator 38 for separating gas and liquid by liquefying water vapor in the circulating hydrogen, and a hydrogen supply A non-illustrated backflow prevention valve (check valve) for preventing hydrogen from flowing back on the flow path 32 side, a gate valve for stopping discharge of hydrogen from the fuel cell stack 22, and the like are provided. The hydrogen supply flow path 32 and the hydrogen circulation flow path 33 are provided with various sensors (not shown) used for controlling the supply amount of hydrogen supplied to the fuel cell stack 22 and the operation state of the fuel cell stack 22. Yes. The water separated by the gas-liquid separator 38 is stored in the storage tank 54 via the air discharge system 50. A branch pipe 35 is attached to the hydrogen circulation flow path 33, and hydrogen in the hydrogen circulation flow path 33 is diluted with a part of the air from the air discharge system 50 in the diluter 39, and then The air is released to the atmosphere via the air discharge system 50.

空気供給系40では、マスフローメータ43により計量されエアコンプレッサ44により加圧された空気を供給管41により加湿器46に導いて加湿して供給管42により燃料電池スタック22の空気極に供給する。   In the air supply system 40, the air measured by the mass flow meter 43 and pressurized by the air compressor 44 is guided to the humidifier 46 by the supply pipe 41, humidified, and supplied to the air electrode of the fuel cell stack 22 by the supply pipe 42.

空気排出系50では、燃料電池スタック22の空気極からのオフガスをオフガス排出管51により加湿器46に導いて空気供給系40のエアコンプレッサ44からの空気を加湿し、その後、オフガス排出管52や貯留タンク54を介して大気に解放する。貯留タンク54は、燃料電池スタック22の空気極からの生成水や気液分離器38で分離された水を貯留するようオフガス排出管52の下流端に連通して設けられている。貯留タンク54には、二次電池18からの電力で作動し通常の出力(Low出力)と通常より高い出力(Hi出力)との2段階の出力で貯留された水を加熱するヒータ56や貯留タンク54内の水位Hwを検出する水位センサ58が取り付けられている。オフガス排出管52と空気供給系40の供給管41との間には、空気供給系40の供給管41を流通する乾いた空気の一部を加湿器46や燃料電池スタック22をバイパスしてオフガス排出管52に供給するようバイパス供給管62が設けられている。バイパス供給管62には、供給管41からバイパス供給管62に供給される空気量を調整できるよう図示しないアクチュエータにより駆動されるダンパ64が取り付けられている。図2は、ダンパ64の構成の概略を示す構成図である。ダンパ64は、図2に示すように、バイパス供給管62側への開度Dを調整することによりエアコンプレッサ44から供給管41を通り加湿器46,燃料電池スタック22へ供給される空気量と加湿器46,燃料電池スタック22をバイパスしてバイパス供給管62側へ供給される空気量とを調整する。   In the air discharge system 50, the off gas from the air electrode of the fuel cell stack 22 is guided to the humidifier 46 by the off gas discharge pipe 51 to humidify the air from the air compressor 44 of the air supply system 40, and then the off gas discharge pipe 52 or It is released to the atmosphere via the storage tank 54. The storage tank 54 is provided in communication with the downstream end of the offgas discharge pipe 52 so as to store the generated water from the air electrode of the fuel cell stack 22 and the water separated by the gas-liquid separator 38. The storage tank 54 is operated by electric power from the secondary battery 18 and is heated by a heater 56 that stores water stored at two stages of normal output (Low output) and output higher than normal (Hi output), and a storage tank 54. A water level sensor 58 for detecting the water level Hw in the tank 54 is attached. Between the off-gas discharge pipe 52 and the supply pipe 41 of the air supply system 40, a part of the dry air flowing through the supply pipe 41 of the air supply system 40 bypasses the humidifier 46 and the fuel cell stack 22 to turn off the gas. A bypass supply pipe 62 is provided to supply to the discharge pipe 52. A damper 64 driven by an actuator (not shown) is attached to the bypass supply pipe 62 so that the amount of air supplied from the supply pipe 41 to the bypass supply pipe 62 can be adjusted. FIG. 2 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of the damper 64. As shown in FIG. 2, the damper 64 adjusts the opening degree D to the bypass supply pipe 62 side, thereby adjusting the amount of air supplied from the air compressor 44 through the supply pipe 41 to the humidifier 46 and the fuel cell stack 22. The humidifier 46 and the fuel cell stack 22 are bypassed to adjust the amount of air supplied to the bypass supply pipe 62 side.

電子制御ユニット70は、CPU72を中心とするマイクロコンピュータとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74やデータを一時的に記憶するRAM76、図示しない入出力ポートを備える。電子制御ユニット70には、燃料電池スタック22の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた電圧センサ28からの出力電圧Vfcや同じく電力ラインに取り付けられた電流センサ29からの出力電流Ifc,貯留タンク54に取り付けられ貯留タンク54内の水位が所定の水位を超えるとオンとなる水位センサ58からのセンサ信号,燃料電池スタック22を運転するために取り付けられた各種センサからの検出信号などが入力ポートを介して入力されている。また、電子制御ユニット70からは、遮断器23への駆動信号や水素ポンプ34への駆動信号,エアコンプレッサ44への駆動信号,ダンパ64の図示しないアクチュエータへの駆動信号,ヒータ56への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、電子制御ユニット70は、燃料電池車10の全体をコントロールする電子制御ユニットを兼ねており、インバータ24やDC/DCコンバータ26を駆動するための入力信号が入力ポートを介して入力されたり、DC/DCコンバータ26へのスイッチング制御信号やインバータ24へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。   The electronic control unit 70 is configured as a microcomputer centering on the CPU 72, and includes a ROM 74 for storing a processing program, a RAM 76 for temporarily storing data, and an input / output port (not shown) in addition to the CPU 72. The electronic control unit 70 includes an output voltage Vfc from the voltage sensor 28 attached to the power line connected to the output terminal of the fuel cell stack 22, an output current Ifc from the current sensor 29 attached to the power line, and storage. A sensor signal from a water level sensor 58 that is attached to the tank 54 and turns on when the water level in the storage tank 54 exceeds a predetermined water level, detection signals from various sensors that are attached to operate the fuel cell stack 22, and the like are input. Is entered through the port. Further, from the electronic control unit 70, a drive signal to the circuit breaker 23, a drive signal to the hydrogen pump 34, a drive signal to the air compressor 44, a drive signal to an actuator (not shown) of the damper 64, and a drive signal to the heater 56. Etc. are output via the output port. The electronic control unit 70 also serves as an electronic control unit that controls the entire fuel cell vehicle 10, and an input signal for driving the inverter 24 and the DC / DC converter 26 is input via an input port. A switching control signal to the DC / DC converter 26, a switching control signal to the inverter 24, and the like are output via the output port.

こうした燃料電池システム20は、各種センサからの信号に基づいて水素ポンプ34やエアコンプレッサ44,図示しない冷却水ポンプを駆動したり各仕切弁やダンパ64の開度を調節することにより燃料電池スタック22を制御する。   In such a fuel cell system 20, the fuel cell stack 22 is driven by driving a hydrogen pump 34, an air compressor 44, a cooling water pump (not shown) based on signals from various sensors, and adjusting the opening of each gate valve and damper 64. To control.

次に、こうして構成された実施例の燃料電池システム20の燃料電池スタック22により生成された水を貯留タンク54に回収し外部に排出する際の動作について説明する。最初に燃料電池システム20で生成された水を貯留タンク54に回収する動作について説明し、その後、貯留タンク54に貯留された水を外部に排出する動作について説明する。なお、実施例では、エアコンプレッサ44は、予め設定された供給空気量で一定運転しているものとする。   Next, the operation | movement at the time of collect | recovering the water produced | generated by the fuel cell stack 22 of the fuel cell system 20 of the Example comprised in this way to the storage tank 54, and discharging | emitting outside is demonstrated. The operation | movement which collect | recovers the water produced | generated by the fuel cell system 20 to the storage tank 54 first is demonstrated, and the operation | movement which discharges the water stored by the storage tank 54 outside after that is demonstrated. In the embodiment, it is assumed that the air compressor 44 is in constant operation with a preset supply air amount.

図3は、電子制御ユニット70により実行される回収制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎(例えば、8msec毎)に繰り返し実行される。このルーチンが実行されると、電子制御ユニット70のCPU72は、まず、電圧センサ28からの出力電圧Vfc,電流センサ29からの出力電流Ifcなど制御に必要な信号やデータを入力する処理を実行し(ステップS100)、入力された出力電圧Vfcと出力電流Ifcとの積を燃料電池スタック22の出力Pfcとして設定する(ステップS110)。   FIG. 3 is a flowchart showing an example of a collection control routine executed by the electronic control unit 70. This routine is repeatedly executed every predetermined time (for example, every 8 msec). When this routine is executed, the CPU 72 of the electronic control unit 70 first executes processing for inputting signals and data necessary for control such as the output voltage Vfc from the voltage sensor 28 and the output current Ifc from the current sensor 29. (Step S100), the product of the input output voltage Vfc and the output current Ifc is set as the output Pfc of the fuel cell stack 22 (Step S110).

続いて、設定された燃料電池スタック22の出力Pfcに基づいてダンパ64のバイパス供給管62側への開度Dを設定する(ステップS120)。ダンパ64の開度Dは、実施例では、エアコンプレッサ44を予め設定された供給空気量で一定運転したときのダンパ64の開度Dと燃料電池スタック22の出力Pfcとの関係を予め定めて、ダンパ開度設定用マップとしてROM74に記憶しておき、燃料電池スタック22の出力Pfcが与えられると記憶したマップから対応するダンパ64の開度Dを導出して設定するものとした。図4にダンパ開度設定用マップの一例を示す。図4において、燃料電池スタック22の出力Pfcが低くなるほどダンパ64の開度Dが大きくなるように設定したのは、燃料電池スタック22の出力Pfcが低くなると燃料電池スタック22が運転のために必要とする空気量が少なくなるから、エアコンプレッサ44から供給される空気量が一定のときにはダンパ64の開度Dを大きくして燃料電池スタック22に供給する空気量を減らすと共にバイパス供給管62に供給する空気量を増加させることに基づく。   Subsequently, the opening degree D of the damper 64 toward the bypass supply pipe 62 is set based on the set output Pfc of the fuel cell stack 22 (step S120). In the embodiment, the opening degree D of the damper 64 is determined in advance by defining a relationship between the opening degree D of the damper 64 and the output Pfc of the fuel cell stack 22 when the air compressor 44 is operated at a predetermined supply air amount. The damper opening degree map is stored in the ROM 74, and when the output Pfc of the fuel cell stack 22 is given, the opening degree D of the corresponding damper 64 is derived and set from the stored map. FIG. 4 shows an example of the damper opening setting map. In FIG. 4, the opening degree D of the damper 64 is set to increase as the output Pfc of the fuel cell stack 22 decreases. The reason why the fuel cell stack 22 is necessary for operation when the output Pfc of the fuel cell stack 22 decreases. Therefore, when the amount of air supplied from the air compressor 44 is constant, the opening D of the damper 64 is increased to reduce the amount of air supplied to the fuel cell stack 22 and to supply to the bypass supply pipe 62. Based on increasing the amount of air to play.

このようにしてダンパ64の開度Dが設定されると、ダンパ64の開度を設定された開度にして、バイパス供給管62へ供給される空気量が脈動するよう一定時間毎にダンパ64を開閉しバイパス供給管62の上流端を塞ぐようダンパ64の図示しないアクチュエータを駆動制御し(ステップS130)、本ルーチンを終了する。このようにして、供給管41からバイパス供給管62を介してオフガス排出管52に乾燥した空気を供給することにより、燃料電池スタック22から生成されたり気液分離器38から分離されてオフガス排出管52内の滞留している水を、バイパス供給管62からの空気と燃料電池スタック22からのオフガスとにより掃気しオフガス排出管52の下流側に移動させ貯留タンク54に回収することができる。このような水の回収は、燃料電池スタック22の出力Pfcの高低に関わらず行なうことができる。例えば、燃料電池スタック22の出力Pfcが低いときには、燃料電池スタック22に供給される空気量が少なく燃料電池スタック22からのオフガス量が少なくなるが、バイパス供給管62から供給される空気量が多くなるからオフガス排出管52内の水を十分貯留タンク54に回収することができる。一方、燃料電池スタック22の出力Pfcが高いときには、バイパス供給管62に供給される空気量は少なくなるが、燃料電池スタック22に供給される空気量が多く燃料電池スタック22からのオフガス量が多くなるからオフガス排出管52内の水を十分貯留タンク54に回収することができる。このように、燃料電池スタック22の運転中にオフガス排出管52内の水を貯留タンク54に回収するから、システム停止後にオフガス排出管52内に水が残留するのを抑制することができる。なお、燃料電池スタック22には、ダンパ64により運転に必要な空気量が供給されるから、エアコンプレッサ44からの空気の一部をバイパス供給管62に供給しても燃料電池スタック22の運転に支障をきたすことはない。   When the opening degree D of the damper 64 is set in this manner, the opening degree of the damper 64 is set to the set opening degree so that the amount of air supplied to the bypass supply pipe 62 pulsates at regular intervals. Is opened and closed to control the actuator (not shown) of the damper 64 so as to close the upstream end of the bypass supply pipe 62 (step S130), and this routine ends. In this way, by supplying dry air from the supply pipe 41 to the offgas discharge pipe 52 via the bypass supply pipe 62, the offgas discharge pipe is generated from the fuel cell stack 22 or separated from the gas-liquid separator 38. The water remaining in the gas 52 can be scavenged by the air from the bypass supply pipe 62 and the off gas from the fuel cell stack 22, moved to the downstream side of the off gas discharge pipe 52, and collected in the storage tank 54. Such water recovery can be performed regardless of the level of the output Pfc of the fuel cell stack 22. For example, when the output Pfc of the fuel cell stack 22 is low, the amount of air supplied to the fuel cell stack 22 is small and the amount of off-gas from the fuel cell stack 22 is small, but the amount of air supplied from the bypass supply pipe 62 is large. Therefore, the water in the offgas discharge pipe 52 can be sufficiently recovered in the storage tank 54. On the other hand, when the output Pfc of the fuel cell stack 22 is high, the amount of air supplied to the bypass supply pipe 62 decreases, but the amount of air supplied to the fuel cell stack 22 is large and the amount of off-gas from the fuel cell stack 22 is large. Therefore, the water in the offgas discharge pipe 52 can be sufficiently recovered in the storage tank 54. Thus, since the water in the offgas discharge pipe 52 is collected in the storage tank 54 during the operation of the fuel cell stack 22, it is possible to suppress the water from remaining in the offgas discharge pipe 52 after the system is stopped. The fuel cell stack 22 is supplied with an air amount necessary for operation by the damper 64. Therefore, even if a part of the air from the air compressor 44 is supplied to the bypass supply pipe 62, the fuel cell stack 22 can be operated. There will be no hindrance.

次に、貯留タンク54に回収された水を外部に排出する動作について説明する。図5は、電子制御ユニット70により実行される生成水排出制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎(例えば、8msec毎)に繰り返し実行される。このルーチンが実行されると、電子制御ユニット70のCPU72は、まず、電圧センサ28から出力電圧Vfcや電流センサ29からの出力電流Ifc,水位センサ58からの貯留タンク54の水位Hwなど制御に必要な信号やデータを入力する処理を実行し(ステップS200)、入力された出力電圧Vfcと出力電流Ifcとの積を燃料電池スタック22の出力Pfcとして設定する(ステップS210)。   Next, the operation | movement which discharges | emits the water collect | recovered by the storage tank 54 outside is demonstrated. FIG. 5 is a flowchart showing an example of the generated water discharge control routine executed by the electronic control unit 70. This routine is repeatedly executed every predetermined time (for example, every 8 msec). When this routine is executed, the CPU 72 of the electronic control unit 70 first needs to control the output voltage Vfc from the voltage sensor 28, the output current Ifc from the current sensor 29, the water level Hw of the storage tank 54 from the water level sensor 58, and the like. A process of inputting a simple signal and data is executed (step S200), and the product of the input output voltage Vfc and the output current Ifc is set as the output Pfc of the fuel cell stack 22 (step S210).

続いて、燃料電池スタック22の出力Pfcが閾値Ploを超えているか否かと、貯留タンク54の水位Hwが閾値Hloを超えているか否かとを判定する(ステップS220)。ここで、閾値Ploは、燃料電池スタック22からの生成水の量が少なく貯留タンク54に水を貯留しても気化する必要がないと判断される燃料電池スタック22の出力の上限値として設定されている。また、閾値Hloは、貯留タンク54内の水量が少なく貯留された水を気化する必要がないと判断される水位の上限値として設定されている。燃料電池スタック22の出力Pfcが閾値Plo以下であったり、水位Hwが閾値Hlo以下であれば、貯留タンク54内の水を気化する必要がないと判断して、ヒータ56が作動していたらヒータ56の作動を停止し(ステップS230)、本ルーチンを終了する。   Subsequently, it is determined whether or not the output Pfc of the fuel cell stack 22 exceeds the threshold value Plo and whether or not the water level Hw of the storage tank 54 exceeds the threshold value Hlo (step S220). Here, the threshold value Plo is set as the upper limit value of the output of the fuel cell stack 22 that is judged that it is not necessary to vaporize even if water is stored in the storage tank 54 because the amount of generated water from the fuel cell stack 22 is small. ing. The threshold value Hlo is set as the upper limit value of the water level at which it is determined that the amount of water in the storage tank 54 is small and it is not necessary to vaporize the stored water. If the output Pfc of the fuel cell stack 22 is less than or equal to the threshold value Plo or the water level Hw is less than or equal to the threshold value Hlo, it is determined that there is no need to vaporize the water in the storage tank 54 and the heater 56 is activated. 56 is stopped (step S230), and this routine is terminated.

燃料電池スタック22の出力Pfcが閾値Ploを超えていたり、貯留タンク54の水位Hwが閾値Hloを超えているときには、続いて、燃料電池スタック22の出力Pfcが閾値Phiより低いか否かと、貯留タンク54の水位Hwが閾値Hhiより低い否かとを判定する(ステップS240)。ここで、閾値Phiは、燃料電池スタック22からの生成水の量がヒータ56をLow出力で運転したときの水の気化量に対してそれほど多くないと判断される燃料電池スタック22の出力の上限値として設定されている。また、閾値Hhiは、貯留タンク54内の水量がヒータ56をLow出力で運転したときの水の気化量に対してそれほど多くないと判断される水位の上限値として設定されている。燃料電池スタック22からの出力Pfcが閾値Phiより低かったり、水位Hwが閾値Hhiより低いときには、ヒータ56をLow出力で運転しても差し支えないと判断して、ヒータ56をLow出力で作動するよう制御し(ステップS250)、本ルーチンを終了する。一方、燃料電池スタック22からの出力Pfcが閾値Phiより高かったり、水位Hwが閾値Hhiより高いときには、ヒータ56の出力を高くして貯留タンク54内の水の気化量を多くする必要があると判断して、ヒータ56をHi出力で作動するよう制御し(ステップS260)、本ルーチンを終了する。このようにヒータ56を作動することにより、貯留タンク54に貯留された水を加熱して気化し、気化した水をオフガス排出管52からのオフガスやバイパス供給管41からの空気を用いて掃気しシステムの外に排出する。ヒータ56の出力が燃料電池スタック22の出力Pfcや水位Hwに基づいて設定されるから、生成された水の量や貯留タンク54に貯留された水量に応じて適切に貯留タンク54内の水を気化し排出することができる。また、システム停止後にヒータを作動するシステムと比較して、システム停止後の二次電池18の電力の消費を抑えることができる。   When the output Pfc of the fuel cell stack 22 exceeds the threshold value Plo or when the water level Hw of the storage tank 54 exceeds the threshold value Hlo, whether or not the output Pfc of the fuel cell stack 22 is lower than the threshold value Phi is stored. It is determined whether or not the water level Hw of the tank 54 is lower than the threshold value Hhi (step S240). Here, the threshold Phi is the upper limit of the output of the fuel cell stack 22 that is determined that the amount of water generated from the fuel cell stack 22 is not so much as the amount of water vaporized when the heater 56 is operated at low output. It is set as a value. Further, the threshold value Hhi is set as an upper limit value of the water level at which it is determined that the amount of water in the storage tank 54 is not so much as the amount of water vaporized when the heater 56 is operated at low output. When the output Pfc from the fuel cell stack 22 is lower than the threshold value Phi or the water level Hw is lower than the threshold value Hhi, it is determined that the heater 56 can be operated with the low output, and the heater 56 is operated with the low output. Control is performed (step S250), and this routine is terminated. On the other hand, when the output Pfc from the fuel cell stack 22 is higher than the threshold value Phi or the water level Hw is higher than the threshold value Hhi, it is necessary to increase the output of the heater 56 to increase the amount of water vaporized in the storage tank 54. Determination is made to control the heater 56 to operate with Hi output (step S260), and this routine is terminated. By operating the heater 56 in this manner, the water stored in the storage tank 54 is heated and vaporized, and the vaporized water is scavenged by using off-gas from the off-gas discharge pipe 52 and air from the bypass supply pipe 41. Drain out of the system. Since the output of the heater 56 is set based on the output Pfc of the fuel cell stack 22 and the water level Hw, the water in the storage tank 54 is appropriately supplied according to the amount of generated water and the amount of water stored in the storage tank 54. It can be vaporized and discharged. In addition, the power consumption of the secondary battery 18 after the system is stopped can be suppressed as compared with a system that operates the heater after the system is stopped.

以上説明した実施例の燃料電池システム20によれば、燃料電池スタック22を運転しているときに、バイパス供給管62を介して空気供給系40の空気の一部を空気排出系50のオフガス排出管52へ供給してオフガス排出管52内の水を貯留タンク54に集めることができる。したがって、システムを停止したときにオフガス排出管52内に水が残留するのを抑制することができる。また、貯留タンク54に貯留された水は、燃料電池スタック22の出力Pfcや貯留タンク54内の水位Hwに応じた加熱量でヒータ56により加熱されて気化し排出されるから、生成された水の量に応じて適切に貯留タンク54内の水を気化し排出することができる。また、システム停止後にヒータを作動するシステムと比較して、システム停止後の二次電池18の電力の消費を抑えることができる。   According to the fuel cell system 20 of the embodiment described above, part of the air in the air supply system 40 is discharged from the air discharge system 50 via the bypass supply pipe 62 when the fuel cell stack 22 is in operation. The water in the off-gas discharge pipe 52 can be collected in the storage tank 54 by being supplied to the pipe 52. Therefore, it is possible to suppress water from remaining in the offgas discharge pipe 52 when the system is stopped. Further, the water stored in the storage tank 54 is heated by the heater 56 with a heating amount corresponding to the output Pfc of the fuel cell stack 22 and the water level Hw in the storage tank 54 and is vaporized and discharged. The water in the storage tank 54 can be appropriately vaporized and discharged according to the amount of water. In addition, the power consumption of the secondary battery 18 after the system is stopped can be suppressed as compared with a system that operates the heater after the system is stopped.

実施例の燃料電池システム20では、燃料電池スタック22の出力Pfcに応じてダンパ64の開度Dを調整すると共に一定時間毎にダンパ64を開閉するものとしたが、ダンパ64を開閉させず燃料電池スタック22の出力Pfcに基づいた開度でダンパ64を調整するものとしたり、ダンパ64の開度Dの調整を行なわずにダンパ64を一定時間毎に開閉するものとしてもよい。   In the fuel cell system 20 of the embodiment, the opening degree D of the damper 64 is adjusted according to the output Pfc of the fuel cell stack 22 and the damper 64 is opened and closed at regular intervals. However, the fuel is not opened and closed. The damper 64 may be adjusted by the opening degree based on the output Pfc of the battery stack 22, or the damper 64 may be opened and closed at regular intervals without adjusting the opening degree D of the damper 64.

実施例の燃料電池システム20では、エアコンプレッサ44を一定運転させてダンパ64の開度Dを調整することにより燃料電池スタック22に供給する空気量とバイパス供給管62に供給する空気量とを調整するものとしたが、ダンパ64の開度Dを一定にしてエアコンプレッサ44の運転を制御することにより燃料電池スタック22に供給する空気量とバイパス供給管62に供給する空気量とを調整するものとしてもよい。   In the fuel cell system 20 of the embodiment, the amount of air supplied to the fuel cell stack 22 and the amount of air supplied to the bypass supply pipe 62 are adjusted by operating the air compressor 44 at a constant operation and adjusting the opening D of the damper 64. The amount of air supplied to the fuel cell stack 22 and the amount of air supplied to the bypass supply pipe 62 are adjusted by controlling the operation of the air compressor 44 with the opening degree D of the damper 64 being constant. It is good.

実施例の燃料電池システム20では、バイパス供給管62から供給される空気と燃料電池スタック22からのオフガスとによりオフガス排出管52内の水を貯留タンク54に移動させるものとしたが、更に、オフガス排出管52から貯留タンク54に水が容易に移動できるようオフガス排出管52に傾斜を持たせたりオフガス排出管52内に撥水処理を施したりするものとしてもよい。こうすれば、オフガス排出管52内の水を更に容易に貯留タンク54へ移動させることができる。   In the fuel cell system 20 of the embodiment, the water in the offgas discharge pipe 52 is moved to the storage tank 54 by the air supplied from the bypass supply pipe 62 and the offgas from the fuel cell stack 22. The off-gas discharge pipe 52 may be inclined or water-repellent treatment may be applied to the off-gas discharge pipe 52 so that water can easily move from the discharge pipe 52 to the storage tank 54. In this way, the water in the offgas discharge pipe 52 can be moved to the storage tank 54 more easily.

実施例の燃料電池システム20では、ヒータ56を2段階の出力で貯留タンク54の水を加熱し気化するものとしたが、燃料電池スタック22の出力Pfcが高いほど、または、貯留タンク54内の水位Hwが高いほどヒータ56の出力が高くなる傾向とすればよいから、ヒータ56の切り替え段数は、何段階に設定してもよく、2段階より多いものとしたり1段階であるものとしてもよい。また、切り替え段数を設けずに燃料電池スタック22の出力Pfcに応じてヒータ56の出力Pfcを可変制御するものとしてもよい。この場合、ヒータ56と燃料電池スタック22の出力Pfcとの関係を予め定めて、ヒータ出力設定用マップとしてROM74に記憶しておき、燃料電池スタック22の出力Pfcが与えられると記憶したマップから対応するヒータ56の出力Phを導出して設定するものとするのが望ましい。図6にヒータ出力設定用マップの一例を示す。また、貯留タンク54内の水位Hwがある所定値を超えたときにヒータ56を作動するものとしてもよい。   In the fuel cell system 20 of the embodiment, the heater 56 heats and vaporizes the water in the storage tank 54 with a two-stage output. However, the higher the output Pfc of the fuel cell stack 22 is, or in the storage tank 54. Since the output of the heater 56 only needs to increase as the water level Hw increases, the number of switching stages of the heater 56 may be set to any number, may be more than two, or may be one. . Further, the output Pfc of the heater 56 may be variably controlled according to the output Pfc of the fuel cell stack 22 without providing the number of switching stages. In this case, the relationship between the heater 56 and the output Pfc of the fuel cell stack 22 is determined in advance and stored in the ROM 74 as a heater output setting map. When the output Pfc of the fuel cell stack 22 is given, the stored map is used. It is desirable to derive and set the output Ph of the heater 56. FIG. 6 shows an example of the heater output setting map. Alternatively, the heater 56 may be operated when the water level Hw in the storage tank 54 exceeds a predetermined value.

実施例の燃料電池システム20では、燃料電池スタック22の出力Pfcや貯留タンク54の水位などの検出値に基づいてヒータ56の出力を設定するものとしたが、燃料電池スタック22の出力Pfcや貯留タンク54の水位以外のシステムの状態を示す検出値,例えば、外気温センサからの外気温や貯留タンク54に貯留された水の水温などの他のシステムの状態を示す検出値の少なくとも一つに基づいてヒータ56の出力を設定するものとしてもよい。   In the fuel cell system 20 of the embodiment, the output of the heater 56 is set based on the detected value such as the output Pfc of the fuel cell stack 22 and the water level of the storage tank 54, but the output Pfc of the fuel cell stack 22 and the storage At least one of detection values indicating the state of the system other than the water level of the tank 54, for example, detection values indicating the state of other systems such as the outside air temperature from the outside air temperature sensor and the water temperature of the water stored in the storage tank 54. Based on this, the output of the heater 56 may be set.

実施例の燃料電池システム20では、貯留タンク54に貯留された水をヒータ56で加熱して気化し排出するものとしたが、貯留タンク54に超音波振動子を取り付け、この超音波振動子により水を加振して霧化して排出するものとしてもよい。この場合、貯留タンク54に貯留された水の量が多いほど超音波振動子で霧化量が多くなるようにするのが望ましい。   In the fuel cell system 20 of the embodiment, the water stored in the storage tank 54 is heated and vaporized by the heater 56, and an ultrasonic vibrator is attached to the storage tank 54. The water may be vibrated and atomized for discharge. In this case, it is desirable that the amount of atomization increases with the ultrasonic vibrator as the amount of water stored in the storage tank 54 increases.

実施例の燃料電池システム20では、ダンパ64を用いて燃料電池スタック22に供給する空気量とバイパス供給管62に供給する空気量とを調整するものとしたが、燃料電池スタック22に供給する空気量とバイパス供給管62に供給する空気量とを調整するものであればどのようなものを用いてもよく、ポペット弁,ロータリ弁,スプール弁などの電磁弁を用いるものとしてもよい。   In the fuel cell system 20 of the embodiment, the amount of air supplied to the fuel cell stack 22 and the amount of air supplied to the bypass supply pipe 62 are adjusted using the damper 64, but the air supplied to the fuel cell stack 22 Any device that adjusts the amount and the amount of air supplied to the bypass supply pipe 62 may be used, and an electromagnetic valve such as a poppet valve, a rotary valve, or a spool valve may be used.

以上説明した実施例では、本発明を燃料電池システムを電力源として搭載した燃料電池車に適用するものとしたが、車以外の列車などの車両を含む各種の移動体に適用するものとしてもよいし、移動体以外の燃料電池システムを電力源として含むシステムに適用するものとしてもよい。   In the embodiments described above, the present invention is applied to a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell system as a power source. However, the present invention may be applied to various mobile objects including vehicles other than cars. However, the present invention may be applied to a system including a fuel cell system other than a moving body as a power source.

本発明の一実施例としての燃料電池車に電力源として搭載された燃料電池システム20の構成の概略を示すシステム構成図である。1 is a system configuration diagram showing an outline of a configuration of a fuel cell system 20 mounted as a power source in a fuel cell vehicle as one embodiment of the present invention. ダンパ64の構成の概略を示す構成図である。3 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a damper 64. FIG. 電子制御ユニット70により実行される生成水回収制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing an example of a generated water recovery control routine executed by an electronic control unit 70. ダンパ開度設定用マップの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the map for damper opening degree setting. 電子制御ユニット70により実行される生成水排出制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing an example of a generated water discharge control routine executed by an electronic control unit 70. ヒータ出力設定用マップの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the map for heater output setting.

符号の説明Explanation of symbols

10 燃料電池車、12 インバータ、14 モータ、16 DC/DCコンバータ、18 二次電池、20 燃料電池システム、22 燃料電池スタック、21 遮断器、28 電圧センサ、29 電流センサ、30 水素供給系、31 高圧水素タンク、32 水素供給流路、33 水素循環流路、34 水素ポンプ、35 分岐管、38 気液分離器、40 空気供給系、41,42 供給管、43 マスフローメータ、44 エアコンプレッサ、46 加湿器、50 空気排出系、51,52 オフガス排出管、54 貯留タンク、56 ヒータ、58 水位センサ、62 バイパス供給管、64 ダンパ、70 電子制御ユニット、72 CPU、74 ROM、76 RAM。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel cell vehicle, 12 Inverter, 14 Motor, 16 DC / DC converter, 18 Secondary battery, 20 Fuel cell system, 22 Fuel cell stack, 21 Circuit breaker, 28 Voltage sensor, 29 Current sensor, 30 Hydrogen supply system, 31 High pressure hydrogen tank, 32 Hydrogen supply flow path, 33 Hydrogen circulation flow path, 34 Hydrogen pump, 35 Branch pipe, 38 Gas-liquid separator, 40 Air supply system, 41, 42 Supply pipe, 43 Mass flow meter, 44 Air compressor, 46 Humidifier, 50 Air exhaust system, 51, 52 Off gas exhaust pipe, 54 Storage tank, 56 Heater, 58 Water level sensor, 62 Bypass supply pipe, 64 Damper, 70 Electronic control unit, 72 CPU, 74 ROM, 76 RAM.

Claims (12)

水の生成を伴って発電する燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池で生成された生成水を貯留可能な貯留手段と、
該貯留手段により貯留された生成水を気化または霧化して外部に排出する排出手段と、
システムの状態を検出する状態検出手段と、
該検出されたシステムの状態に基づいて前記生成水を気化または霧化して排出するよう前記排出手段を制御する排出制御手段と、
を備える燃料電池システム。
A fuel cell system comprising a fuel cell that generates electricity with the generation of water,
Storage means capable of storing the generated water generated by the fuel cell;
Discharge means for vaporizing or atomizing the generated water stored by the storage means and discharging it to the outside;
Status detection means for detecting the status of the system;
Discharge control means for controlling the discharge means so as to vaporize or atomize and discharge the generated water based on the detected state of the system;
A fuel cell system comprising:
前記状態検出手段は、前記貯留手段により貯留された生成水の水位,該貯留された生成水の水温,前記燃料電池の出力,外気温の少なくとも一つを前記システムの状態として検出する手段である請求項1記載の燃料電池システム。   The state detection means is means for detecting at least one of a water level of the generated water stored by the storage means, a water temperature of the stored generated water, an output of the fuel cell, and an outside air temperature as a state of the system. The fuel cell system according to claim 1. 請求項2記載の燃料電池システムであって、
前記状態検出手段は、前記貯留手段により貯留された生成水の水位を前記システムの状態として検出する手段であり、
前記排出制御手段は、前記検出された水位が高いほど前記貯留された生成水の気化または霧化される気化霧化量が多くなる傾向に前記排出手段を制御する手段である
燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 2, wherein
The state detection means is means for detecting the water level of the generated water stored by the storage means as the state of the system,
The said discharge control means is a means which controls the said discharge means in the tendency for the vaporization atomization amount by which the stored generated water is vaporized or atomized so that the detected water level is high.
請求項2または3記載の燃料電池システムであって、
前記状態検出手段は、前記燃料電池の出力を前記システムの状態として検出する手段であり、
前記排出制御手段は、前記検出された燃料電池の出力が高いほど前記貯留された生成水の気化または霧化される気化霧化量が多くなる傾向に前記排出手段を制御する手段である
燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 2 or 3, wherein
The state detection means is means for detecting the output of the fuel cell as the state of the system,
The discharge control means is means for controlling the discharge means such that the higher the output of the detected fuel cell is, the more the amount of vaporized or atomized vaporized or atomized stored water is increased. system.
前記排出手段は、前記貯留された生成水を加熱することにより気化して外部に排出する手段である請求項1ないし4いずれか記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to any one of claims 1 to 4, wherein the discharge means is means for vaporizing the stored generated water by heating and discharging the generated water to the outside. 前記排出手段は、前記貯留された生成水を加振することにより霧化して外部に排出する手段である請求項1ないし4いずれか記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to any one of claims 1 to 4, wherein the discharging means is means for atomizing the stored generated water by shaking to discharge the generated water to the outside. 請求項1ないし6いずれか記載の燃料電池システムであって、
前記貯留手段は、前記燃料電池からのオフガスが流通するオフガス通路の下流に連通してなり、
該燃料電池システムは、更に、
前記燃料電池に酸化ガスとしての空気を供給する空気供給手段と、
該空気供給手段からの空気の少なくとも一部を前記燃料電池をバイパスして前記オフガス通路に供給可能なバイパス供給手段と、
を備える燃料電池システム。
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 6,
The storage means communicates downstream of an offgas passage through which offgas from the fuel cell circulates,
The fuel cell system further includes:
Air supply means for supplying air as an oxidizing gas to the fuel cell;
Bypass supply means capable of supplying at least part of the air from the air supply means to the offgas passage by bypassing the fuel cell;
A fuel cell system comprising:
請求項7記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池の出力を検出する出力検出手段と、
該検出された前記燃料電池の出力が低くなるほど前記空気供給手段から前記燃料電池をバイパスして前記オフガス通路に供給される空気量が多くなる傾向に前記バイパス供給手段を制御するバイパス供給制御手段と、
を備える燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 7, wherein
Output detection means for detecting the output of the fuel cell;
Bypass supply control means for controlling the bypass supply means in such a manner that the amount of air supplied from the air supply means to the off-gas passage increases as the detected output of the fuel cell decreases. ,
A fuel cell system comprising:
前記空気供給手段から前記燃料電池をバイパスして前記オフガス通路に供給される空気量が脈動するよう前記バイパス供給手段を制御するバイパス供給制御手段を備える請求項7記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 7, further comprising a bypass supply control unit that controls the bypass supply unit so that the amount of air supplied to the off-gas passage bypasses the fuel cell from the air supply unit. 水の生成を伴って発電する燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池に酸化ガスとしての空気を供給する空気供給手段と、
前記燃料電池からのオフガスを排気通路を介して排気する排気手段と、
前記空気供給手段からの空気の少なくとも一部を前記燃料電池をバイパスして前記排気通路に供給可能なバイパス供給手段と、
を備える燃料電池システム。
A fuel cell system comprising a fuel cell that generates electricity with the generation of water,
Air supply means for supplying air as an oxidizing gas to the fuel cell;
Exhaust means for exhausting off-gas from the fuel cell through an exhaust passage;
Bypass supply means capable of bypassing the fuel cell and supplying the exhaust passage with at least part of air from the air supply means;
A fuel cell system comprising:
請求項1ないし10いずれか記載の燃料電池システムを電力源とする移動体。   A mobile body using the fuel cell system according to claim 1 as a power source. 水の生成を伴って発電する燃料電池と、該燃料電池で生成された生成水を貯留可能な貯留手段と、該貯留手段により貯留された生成水を気化または霧化して外部に排出する排出手段と、を備える燃料電池システムの制御方法であって、
(a)システムの状態を検出し、
(b)該検出されたシステムの状態に基づいて前記生成水を気化または霧化して排出するよう前記排出手段を制御する
燃料電池システムの制御方法。


A fuel cell that generates power with water generation, a storage unit that can store the generated water generated by the fuel cell, and a discharge unit that vaporizes or atomizes the generated water stored in the storage unit and discharges the generated water to the outside A control method of a fuel cell system comprising:
(A) detect the state of the system,
(B) A control method for a fuel cell system, wherein the discharge means is controlled to vaporize or atomize and discharge the generated water based on the detected state of the system.


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