JP2007026843A - Fuel cell powered vehicle and its control method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell powered vehicle and its control method applicable to a vehicle provided with an idling stop function, and capable of stabilizing power generation performance after returning from an idle stop. <P>SOLUTION: A specified value is added to an idle stop period (S2) when a conditions of idle stop is satisfied (S1, Yes), and a setting to increase purge frequency is performed (S5) when the idle stop period passes the specified value 1 (S4, Yes). Purge processing increasing purge frequency for a prescribed period after return is performed (S22) when it returns from the idle stop (S1, No). The frequency of the purge processing is returned to normal and the purge processing is performed at the ordinary purge frequency (S22) when the idle stop period becomes less than a specified value 2 (S6, Yes). <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、アイドル停止機能が搭載された燃料電池移動体およびその制御方法に関する。   The present invention relates to a fuel cell moving body equipped with an idle stop function and a control method thereof.

従来から、燃料電池自動車には、水素(燃料ガス)の無駄使いなどを防止するために、燃料電池から排出された未反応の水素を燃料電池に戻して循環させるための循環装置が設けられている。このため、発電を続けていると、燃料電池のアノード極(燃料極)内に、カソード極から電解質膜を介して空気中の窒素などの不純物が透過して、発電性能が低下することが知られている。そこで、このような発電性能の低下を防止するために、燃料電池自動車には、アノード極内に蓄積した窒素などの不純物を排出するためのパージ弁と呼ばれる制御弁が設けられている。このパージ弁を制御する技術としては、燃料電池のセル電圧の低下に基づいて行われるものや、窒素の蓄積量に基づいて行われるものが提案されている(例えば、特許文献1および特許文献2参照)。
特開2003−173807号公報(請求項1、図3) 特開2004−349068号公報(段落0018、図1および図2)
Conventionally, in order to prevent wasteful use of hydrogen (fuel gas), a fuel cell vehicle has been provided with a circulation device for circulating unreacted hydrogen discharged from the fuel cell back to the fuel cell. Yes. For this reason, it is known that if power generation is continued, impurities such as nitrogen in the air permeate from the cathode electrode through the electrolyte membrane into the anode (fuel electrode) of the fuel cell, resulting in a decrease in power generation performance. It has been. Therefore, in order to prevent such a decrease in power generation performance, a fuel cell vehicle is provided with a control valve called a purge valve for discharging impurities such as nitrogen accumulated in the anode electrode. As a technique for controlling the purge valve, a technique that is performed based on a decrease in the cell voltage of the fuel cell or a technique that is performed based on the accumulated amount of nitrogen has been proposed (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). reference).
Japanese Patent Laying-Open No. 2003-173807 (Claim 1, FIG. 3) JP 2004-349068 (paragraph 0018, FIG. 1 and FIG. 2)

近年、ガソリンや軽油などを燃料とした車両では、二酸化炭素など地球温暖化の原因となる物質や大気汚染物質の排出を削減するため、騒音やエネルギーの無駄使いなどを防止するために、停車中にエンジンを停止させるというアイドリングストップを行うことが推奨されているが、燃料電池自動車においても、アイドリングストップ機能を搭載した技術が提案されている。   In recent years, vehicles powered by gasoline or light oil have been parked to reduce emissions of substances that cause global warming, such as carbon dioxide, and air pollutants, and to prevent waste of noise and energy. It is recommended to stop the engine at an idling stop, but a technology equipped with an idling stop function has also been proposed for fuel cell vehicles.

しかし、特許文献1および特許文献2に記載のパージ弁を制御する技術は、いずれも燃料電池の発電中にパージ弁を制御する技術であり、アイドル停止時におけるパージ弁を制御する技術については何ら検討されていない。このため、例えばアイドル停止の時間が長時間に及んだ場合には、アノード極内に窒素などの不純物が多量に蓄積されることが予想されるため、アイドル停止から復帰後の発電性能が不安定になるという問題がある。   However, the techniques for controlling the purge valve described in Patent Document 1 and Patent Document 2 are both techniques for controlling the purge valve during power generation of the fuel cell, and are there any techniques for controlling the purge valve during idling stop. Not considered. For this reason, for example, when the idle stop time is extended for a long time, it is expected that a large amount of impurities such as nitrogen is accumulated in the anode electrode, so that the power generation performance after returning from the idle stop is poor. There is a problem of becoming stable.

本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、アイドル停止機能を備えた車両に適用することができ、アイドル停止から復帰後の発電性能を安定化できる燃料電池移動体およびその制御方法を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and is a fuel cell moving body that can be applied to a vehicle having an idle stop function and can stabilize power generation performance after returning from an idle stop, and a control method thereof. The purpose is to provide.

本発明の燃料電池移動体は、燃料ガスと酸化剤とを化学反応させて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池から排出された未反応の前記燃料ガスを前記燃料電池に戻して循環させるガス循環手段と、前記燃料電池に供給された前記燃料ガスを外部に排出するパージ弁と、アイドル停止の条件を満たすときに前記燃料電池をアイドル停止させるアイドル停止手段と、前記燃料電池のアイドル停止期間を算出するアイドル停止期間把握手段と、前記アイドル停止期間に基づいて前記燃料電池に供給される燃料ガスの濃度の回復処理を行う燃料ガス濃度回復手段と、を備えることを特徴とする。   The fuel cell moving body of the present invention includes a fuel cell that generates electricity by chemically reacting a fuel gas and an oxidant, and a gas that circulates the unreacted fuel gas discharged from the fuel cell back to the fuel cell. A circulation means; a purge valve for discharging the fuel gas supplied to the fuel cell to the outside; an idle stop means for idly stopping the fuel cell when an idle stop condition is satisfied; and an idle stop period of the fuel cell An idle stop period grasping means for calculating the fuel gas concentration recovery means for performing a recovery process of the concentration of the fuel gas supplied to the fuel cell based on the idle stop period.

本発明によれば、アイドル停止期間に基づいて燃料ガス濃度を予測することで、アイドル停止期間が長時間に及んで燃料ガス濃度が低下した場合であっても、燃料ガス濃度を確実に回復させることが可能になる。   According to the present invention, by predicting the fuel gas concentration based on the idle stop period, the fuel gas concentration can be reliably recovered even when the idle gas stop period is extended for a long time and the fuel gas concentration is decreased. It becomes possible.

また、アイドル停止からの復帰を判断するアイドル復帰判定手段をさらに備え、前記アイドル復帰判定手段がアイドル停止から復帰したと判断したときに、前記燃料ガス濃度回復手段が前記燃料電池の前記燃料ガスの濃度の回復処理を行う構成にすることができる。この構成によれば、アイドル停止からの復帰を確実に判断することができるので、復帰前に燃料ガス濃度を回復させる処理が無駄に行われるのを防止することができる。   Further, the apparatus further comprises an idle return determination means for determining return from the idle stop, and when the idle return determination means determines that the fuel gas concentration recovery means has returned from the idle stop, the fuel gas concentration recovery means It is possible to adopt a configuration for performing a concentration recovery process. According to this configuration, it is possible to reliably determine the return from the idle stop, and thus it is possible to prevent the process for recovering the fuel gas concentration before the return from being performed wastefully.

例えば、前記燃料ガス濃度回復手段は、アイドル停止から復帰後の所定期間、通常運転時よりもパージ頻度を増やすものである。これにより、長時間のアイドル停止期間からの復帰であっても、燃料ガス濃度を確実に回復させることができる。   For example, the fuel gas concentration recovery means increases the purge frequency over a predetermined period after returning from the idling stop as compared with the normal operation. Thereby, even if it is a return from a long idle stop period, the fuel gas concentration can be reliably recovered.

この場合、前記アイドル停止期間に応じて前記パージ頻度を可変とするようにしてもよい。これによって、一層細かなパージ処理の制御が可能になる。   In this case, the purge frequency may be variable according to the idle stop period. This allows finer control of the purge process.

また、前記燃料ガス濃度回復手段は、通常運転時よりも少なくとも初回のパージ時間を後のパージ時間よりも長く設定するものであってもよい。これにより、長時間のアイドル停止期間からの復帰であっても、燃料ガス濃度を確実に回復させることができる。   The fuel gas concentration recovery means may set at least a first purge time longer than a later purge time than during normal operation. Thereby, even if it is a return from a long idle stop period, the fuel gas concentration can be reliably recovered.

また、本発明の燃料電池移動体の制御方法は、燃料ガスと酸化剤とを化学反応させて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池から排出された未反応の前記燃料ガスを再び前記燃料電池に戻すガス循環手段と、前記燃料電池に供給された前記燃料ガスを外部に排出するパージ弁と、制御手段と、を備え、車両が所定の状態となったときに前記燃料電池をアイドル停止させる燃料電池移動体の制御方法であって、前記制御手段が、前記燃料電池が発電を停止してからのアイドル停止期間を検出し、このアイドル停止期間に基づいて前記燃料電池の前記燃料ガスの濃度を回復させる処理を行うことを特徴とする。   The method for controlling a fuel cell moving body of the present invention includes a fuel cell that generates electricity by chemically reacting a fuel gas and an oxidant, and the unreacted fuel gas discharged from the fuel cell is returned to the fuel cell again. A gas circulation means for returning to the fuel cell, a purge valve for discharging the fuel gas supplied to the fuel cell to the outside, and a control means, and the fuel cell is idled when the vehicle is in a predetermined state. A control method for a fuel cell moving body, wherein the control means detects an idle stop period after the fuel cell stops power generation, and the concentration of the fuel gas of the fuel cell based on the idle stop period It is characterized by performing a process for recovering.

本発明によれば、アイドル停止期間に基づいて燃料ガス濃度を予測することで、アイドル停止期間が長時間に及んで燃料ガス濃度が低下した場合であっても、燃料ガス濃度を確実に回復させることが可能になる。   According to the present invention, by predicting the fuel gas concentration based on the idle stop period, the fuel gas concentration can be reliably recovered even when the idle gas stop period is extended for a long time and the fuel gas concentration is decreased. It becomes possible.

また、前記制御手段が、アイドル停止からの復帰を検出した後に、前記燃料電池の前記燃料ガスの濃度を回復させる処理を行うことができる。これにより、アイドル停止からの復帰を確実に判断することができるので、復帰前に燃料ガス濃度を回復させる処理が無駄に行われるのを防止することができる。   In addition, after the control means detects the return from the idle stop, the fuel gas concentration of the fuel cell can be recovered. As a result, it is possible to reliably determine the return from the idle stop, and thus it is possible to prevent the process for recovering the fuel gas concentration before the return from being performed wastefully.

例えば、前記制御手段が、アイドル停止からの復帰後の所定期間、通常運転時よりもパージ頻度を増すことによって、前記燃料ガスの濃度を回復させる処理を行うようにしてもよい。これにより、長時間のアイドル停止期間からの復帰であっても、燃料ガス濃度を確実に回復させることができる。   For example, the control means may perform a process of recovering the concentration of the fuel gas by increasing the purge frequency for a predetermined period after returning from the idle stop, compared with the normal operation. Thereby, even if it is a return from a long idle stop period, the fuel gas concentration can be reliably recovered.

この場合、前記制御手段が、前記アイドル停止期間に応じて前記パージ頻度を変化させるようにしてもよい。これによって、一層細かなパージ処理の制御が可能になる。   In this case, the control means may change the purge frequency according to the idle stop period. This allows finer control of the purge process.

また、前記制御手段が、通常運転時よりも少なくとも初回のパージ時間を後のパージ時間よりも長くすることによって、前記燃料ガスの濃度を回復させる処理を行うようにしてもよい。これにより、長時間のアイドル停止期間からの復帰であっても、燃料ガス濃度を確実に回復させることができる。   Further, the control means may perform a process of recovering the concentration of the fuel gas by making at least the first purge time longer than the purge time after the normal operation. Thereby, even if it is a return from a long idle stop period, the fuel gas concentration can be reliably recovered.

本発明によれば、アイドル停止期間が長時間に及ぶ場合であっても、アイドル停止から復帰後の発電性能を安定化できる。   According to the present invention, power generation performance after returning from idle stop can be stabilized even when the idle stop period is long.

図1は本実施形態の燃料電池自動車の電力系を示す図、図2は燃料電池自動車に搭載される燃料電池システムを示す構成図、図3(a)はパージ頻度設定の処理を示すフローチャート、(b)はパージ実行可否の処理を示すフローチャート、図4はアイドル停止期間とパージ頻度との関係を示すグラフ、図5はアイドル停止から復帰後のパージ処理を示すタイムチャートであり、(a)は図4の実施例1のグラフに基づくパージ処理、(b)は図4の実施例2のグラフに基づくパージ処理、(c)は図4の通常のグラフに基づくパージ処理を示すタイムチャートである。   FIG. 1 is a diagram showing a power system of a fuel cell vehicle according to the present embodiment, FIG. 2 is a configuration diagram showing a fuel cell system mounted on the fuel cell vehicle, and FIG. 3A is a flowchart showing a purge frequency setting process. FIG. 4 is a flowchart showing the purge execution availability process, FIG. 4 is a graph showing the relationship between the idle stop period and the purge frequency, and FIG. 5 is a time chart showing the purge process after returning from the idle stop. Is a purge process based on the graph of Example 1 of FIG. 4, (b) is a purge process based on the graph of Example 2 of FIG. 4, and (c) is a time chart showing a purge process based on the normal graph of FIG. is there.

図1に示すように、本実施形態の燃料電池自動車Vは、車両1に、燃料電池システムF1、蓄電装置20、制御器21、走行モータ22などを含んで構成されている。   As shown in FIG. 1, the fuel cell vehicle V of the present embodiment includes a vehicle 1 including a fuel cell system F1, a power storage device 20, a controller 21, a travel motor 22, and the like.

図2に示すように、前記燃料電池システムF1は、燃料電池FC、水素供給手段2、空気供給手段3、ガス循環手段4、パージ弁5、制御部10などを含んで構成されている。   As shown in FIG. 2, the fuel cell system F1 includes a fuel cell FC, a hydrogen supply unit 2, an air supply unit 3, a gas circulation unit 4, a purge valve 5, a control unit 10, and the like.

前記燃料電池FCは、固体高分子電解質膜mの一面側に触媒を含むアノード極(水素極)p1、他面側に触媒を含むカソード極(酸素極)p2が設けられた膜電極構造体(MEA;Membrane Electrode Assembly)の両面にさらに導電性のセパレータ(図示せず)を備えた単セルが厚み方向に複数枚積層されて構成されている。また、アノード極に対面するセパレータには、燃料ガスとしての水素が流れる流路が形成され、カソード極側に対面するセパレータには、酸化剤としての空気(酸素)が流れる流路が形成されている。さらに、このセパレータには、燃料電池FCを冷却するための冷媒が流れる流路が形成されている。   The fuel cell FC has a membrane electrode structure in which an anode electrode (hydrogen electrode) p1 including a catalyst is provided on one surface side of the solid polymer electrolyte membrane m and a cathode electrode (oxygen electrode) p2 including a catalyst is provided on the other surface side ( A plurality of single cells each having a conductive separator (not shown) on both sides of an MEA (Mebrane Electrode Assembly) are laminated in the thickness direction. The separator facing the anode electrode is formed with a flow path through which hydrogen as a fuel gas flows, and the separator facing the cathode electrode is formed with a flow path through which air (oxygen) as an oxidant flows. Yes. Further, the separator is formed with a flow path through which a refrigerant for cooling the fuel cell FC flows.

前記水素供給手段2は、燃料電池FCのアノード極p1に水素を供給するものであり、燃料電池FCのアノード極p1の上流側(入口側)にアノードガス配管2cが接続され、このアノードガス配管2cの最も上流側に遮断弁2bを備えた高圧水素タンク2aが接続されている。また、図示していないが、この水素供給手段2には、遮断弁2bの下流側に高圧水素タンク2aから放出される高圧の水素の圧力を調整するためのレギュレータなどが設けられている。また、燃料電池FCのアノード極p1の下流側(出口側)には、アノードオフガス配管2dが接続され、このアノードオフガス配管2dに後記するパージ弁5が設けられている。   The hydrogen supply means 2 supplies hydrogen to the anode electrode p1 of the fuel cell FC, and an anode gas pipe 2c is connected to the upstream side (inlet side) of the anode electrode p1 of the fuel cell FC. A high-pressure hydrogen tank 2a having a shutoff valve 2b is connected to the most upstream side of 2c. Although not shown, the hydrogen supply means 2 is provided with a regulator for adjusting the pressure of the high-pressure hydrogen discharged from the high-pressure hydrogen tank 2a on the downstream side of the shutoff valve 2b. Further, an anode offgas pipe 2d is connected to the downstream side (outlet side) of the anode electrode p1 of the fuel cell FC, and a purge valve 5 described later is provided in the anode offgas pipe 2d.

前記空気供給手段3は、前記燃料電池FCのカソード極p2に酸化剤としての空気(酸素)を供給するものであり、燃料電池FCのカソード極p2の上流側(入口側)にカソードガス配管3bが接続され、このカソードガス配管3bの最も上流側にコンプレッサ3aが接続されている。また、図示していないが、この空気供給手段3には、コンプレッサ3aの下流側のカソードガス配管3bに、コンプレッサ3aからの圧縮空気を冷却するための冷却装置(図示せず)や、冷却された空気を反応に適した湿度に加湿するための加湿装置(図示せず)などが設けられている。また、燃料電池FCのカソード極p2の下流側(出口側)には、カソードオフガス配管3cが接続され、このカソードオフガス配管3cが前記アノードオフガス配管2dとともに車両1の外部に通じている。   The air supply means 3 supplies air (oxygen) as an oxidant to the cathode electrode p2 of the fuel cell FC, and the cathode gas pipe 3b on the upstream side (inlet side) of the cathode electrode p2 of the fuel cell FC. And the compressor 3a is connected to the most upstream side of the cathode gas pipe 3b. Further, although not shown, the air supply means 3 is provided with a cooling device (not shown) for cooling the compressed air from the compressor 3a to the cathode gas pipe 3b on the downstream side of the compressor 3a. A humidifier (not shown) for humidifying the air to a humidity suitable for the reaction is provided. Further, a cathode offgas pipe 3c is connected to the downstream side (exit side) of the cathode electrode p2 of the fuel cell FC, and the cathode offgas pipe 3c communicates with the anode offgas pipe 2d to the outside of the vehicle 1.

前記ガス循環手段4は、エゼクタ4aと循環ガス配管4bとで構成され、エゼクタ4aが燃料電池FCのアノード極p1の入口側に位置し、循環ガス配管4bの一端がアノードオフガス配管2dと接続され、他端がエゼクタ4aと接続されている。エゼクタ4aでは、高圧水素タンク2aから燃料電池FCに供給される水素の流れを利用して、燃料電池FCから排出された未反応の水素を吸引して前記循環ガス配管4bを介して循環させることが可能となっている。   The gas circulation means 4 includes an ejector 4a and a circulation gas pipe 4b. The ejector 4a is located on the inlet side of the anode electrode p1 of the fuel cell FC, and one end of the circulation gas pipe 4b is connected to the anode off-gas pipe 2d. The other end is connected to the ejector 4a. In the ejector 4a, unreacted hydrogen discharged from the fuel cell FC is sucked and circulated through the circulation gas pipe 4b using the flow of hydrogen supplied from the high-pressure hydrogen tank 2a to the fuel cell FC. Is possible.

前記制御部10は、CPU(Central Processing Unit)、メモリ、入出力インターフェースなどで構成され、燃料電池FCをアイドル停止させる機能(アイドル停止手段)、アイドル停止後のアイドル停止期間を算出する機能(アイドル停止期間把握手段)、燃料電池FCのアノード極p1の水素濃度を回復させる機能(燃料ガス濃度回復手段)およびアイドル停止からの復帰を判断する機能(アイドル復帰判定手段)を備えている。また、制御部10は、遮断弁2b、パージ弁5、コンプレッサ3aと電気的に接続され、遮断弁2bやパージ弁5の開閉動作、コンプレッサ3aに設けられたモータの回転出力を制御できるようになっている。なお、燃料電池FCをアイドル停止させるとは、コンプレッサ3aなどの燃料電池FCの補機類への電力供給を停止することである。   The control unit 10 includes a CPU (Central Processing Unit), a memory, an input / output interface, and the like. The control unit 10 has a function of idlingly stopping the fuel cell FC (idle stopping means), and a function of calculating an idle stop period after idling is stopped (idle (Stop period grasping means), a function of recovering the hydrogen concentration of the anode p1 of the fuel cell FC (fuel gas concentration recovery means), and a function of determining return from idling stop (idle return determination means). The control unit 10 is electrically connected to the shutoff valve 2b, the purge valve 5, and the compressor 3a so that the opening / closing operation of the shutoff valve 2b and the purge valve 5 and the rotational output of the motor provided in the compressor 3a can be controlled. It has become. Note that the idle stop of the fuel cell FC means that the power supply to the auxiliary devices of the fuel cell FC such as the compressor 3a is stopped.

図1に示すように、前記車両1に搭載された蓄電装置20は、燃料電池FCで発電された電気を貯めておくことができるものであり、バッテリまたはキャパシタなどで構成されている。例えば、バッテリとしては、鉛蓄電池、リチウムイオン二次電池、リチウムポリマー二次電池、ニッケル水素蓄電池、ニッケルカドミウム蓄電池などであり、キャパシタとしては、電気二重層キャパシタや電解コンデンサなどである。   As shown in FIG. 1, the power storage device 20 mounted on the vehicle 1 can store electricity generated by the fuel cell FC, and includes a battery or a capacitor. For example, the battery is a lead storage battery, a lithium ion secondary battery, a lithium polymer secondary battery, a nickel hydride storage battery, a nickel cadmium storage battery, or the like, and the capacitor is an electric double layer capacitor or an electrolytic capacitor.

前記制御器21は、DC/DCコンバータやインバータなどで構成されている。DC/DCコンバータは、制御部10(図2参照)から出力される電流指令値つまり燃料電池FCに対する発電指令に基づいて、燃料電池FCから出力される電流を制御する。また、インバータは、制御部10(図2参照)から出力されるトルク指令に基づいて、燃料電池FCおよび蓄電装置20から出力される直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を走行モータ22に供給する。   The controller 21 includes a DC / DC converter, an inverter, and the like. The DC / DC converter controls the current output from the fuel cell FC based on the current command value output from the control unit 10 (see FIG. 2), that is, the power generation command for the fuel cell FC. Further, the inverter converts DC power output from the fuel cell FC and the power storage device 20 into AC power based on a torque command output from the control unit 10 (see FIG. 2), and this AC power is converted to the traveling motor 22. To supply.

前記走行モータ22は、例えば永久磁石式の3相交流同期モータであり、燃料電池FCおよび/または蓄電装置20から供給される電力により駆動輪W(図1参照)を回転駆動させる。   The traveling motor 22 is, for example, a permanent magnet type three-phase AC synchronous motor, and rotates the drive wheels W (see FIG. 1) with electric power supplied from the fuel cell FC and / or the power storage device 20.

次に、本実施形態の燃料電池自動車の動作について、図3(a)および(b)のフローチャートを中心に説明する。
まず、燃料電池自動車Vが通常運転されているときには、燃料電池FCに水素(H2)と空気(Air)が供給されることにより、水素と、空気に含まれる酸素とが電気化学反応することにより発電が行われる。この電力は、走行モータ22や、コンプレッサ3aなどの補機類に供給され、また必要に応じて蓄電装置20に蓄電される。また、車両1が急加速して燃料電池FCからの電力だけでは不足する状態に陥ったときには、燃料電池FCと蓄電装置20の双方から走行モータ22などに電力が供給される。なお、燃料電池自動車Vでは、イグニッションスイッチがオンのときは、走行中であっても停止中であっても、所定の間隔(通常のパージ頻度)でパージ処理が繰り返し実行されている。
Next, the operation of the fuel cell vehicle according to the present embodiment will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
First, when the fuel cell vehicle V is operating normally, hydrogen (H 2 ) and air (Air) are supplied to the fuel cell FC, so that hydrogen and oxygen contained in the air undergo an electrochemical reaction. Power is generated by This electric power is supplied to the traveling motor 22 and auxiliary machines such as the compressor 3a, and is stored in the power storage device 20 as necessary. In addition, when the vehicle 1 suddenly accelerates and the electric power from the fuel cell FC is insufficient, electric power is supplied from both the fuel cell FC and the power storage device 20 to the traveling motor 22 and the like. In the fuel cell vehicle V, when the ignition switch is on, the purge process is repeatedly executed at a predetermined interval (normal purge frequency) regardless of whether the vehicle is running or stopped.

そして、例えば、燃料電池自動車Vが信号待ちで一時的に停止した場合には、図3(a)のステップ(以下、「S」と略記する)1において、燃料電池自動車Vがアイドル停止の条件を満たすか否かを判断する。このアイドル停止の条件は、例えば、ブレーキペダルが踏まれて(BKSW−ON)、車両1が停止(車速ゼロ;VS=0)し、アクセルがOFF(θth=0)したときである。S1において、アイドル停止の条件を満たすと判断されると(Yes)、コンプレッサ3aへの電力供給を停止し、あるいはコンプレッサ3aへの電力供給を停止し、かつ、遮断弁2bを閉じることで、燃料電池FCでの発電を停止させる。ただし、その他必要な補機類などへの電力は蓄電装置20から供給する。   For example, when the fuel cell vehicle V temporarily stops waiting for a signal, the fuel cell vehicle V is in an idle stop condition in step (hereinafter abbreviated as “S”) 1 in FIG. It is determined whether or not the above is satisfied. The idle stop condition is, for example, when the brake pedal is depressed (BKSW-ON), the vehicle 1 is stopped (vehicle speed is zero; VS = 0), and the accelerator is OFF (θth = 0). If it is determined in S1 that the conditions for idling stop are satisfied (Yes), the power supply to the compressor 3a is stopped or the power supply to the compressor 3a is stopped and the shutoff valve 2b is closed to Stop power generation with battery FC. However, electric power to other necessary auxiliary machines is supplied from the power storage device 20.

燃料電池FCのアイドル停止中において、大きな電力が必要ないにも拘わらず消費電力の比較的大きなコンプレッサ3aを通常の運転と同様な出力で駆動させると、電力が無駄になる。このため、アイドル停止の条件を満たす場合にコンプレッサ3aへの電力供給を停止することにより、水素が無駄に消費されて発電効率が低下するのを防止することができる。   While the fuel cell FC is idling, if the compressor 3a, which consumes a relatively large amount of power, is driven with the same output as the normal operation, even though a large amount of power is not required, the power is wasted. For this reason, by stopping the power supply to the compressor 3a when the condition for idling stop is satisfied, it is possible to prevent wasteful consumption of hydrogen and decrease in power generation efficiency.

なお、燃料電池自動車Vがアイドル停止の条件を満たす場合とは、前記した状態に限定されず、高速道路などをクルーズモードで走行しているときであってもよい。この場合にも、燃料電池FCでの発電を停止して、蓄電装置20のみからの電力で走行させることができる。   The case where the fuel cell vehicle V satisfies the conditions for idling stop is not limited to the state described above, and may be when the vehicle is traveling in a cruise mode on a highway or the like. Also in this case, the power generation in the fuel cell FC can be stopped and the vehicle can be driven with the electric power from only the power storage device 20.

S1において、アイドル停止の条件を満たす場合には(Yes)、アイドル停止期間に所定値を加算する(S2)。例えば、アイドル停止期間をtとすれば、S2では、t=t+1として、アイドル停止期間をインクリメント(加算)する。アイドル停止が開始された直後であれば、アイドル停止期間はゼロであり、図3(a)のフローチャートが繰り返して実行されることでS2の処理が繰り返され、アイドル停止期間として設定される値が増加していく。そして、所定値が加算されたアイドル停止期間が所定値1を超えたか否かを判断する(S4)。なお、アイドル停止が開始された直後は、アイドル停止期間は所定値1を下回っているので(No)、S6に移行する。S6では、アイドル停止期間が所定値2を下回っているか否かを判断する。なお、アイドル停止が開始された直後は、アイドル停止期間は所定値2を下回っているので(Yes)、S7に移行する。S4において、アイドル停止期間が所定値1以下と判断されたということは、アイドル停止期間が短く、燃料電池FCのアノード極p1側には、固体高分子電解質膜mを透過してきた窒素の蓄積量が少ないと判断できるので、パージ頻度を通常に設定する(S7)。   If the idle stop condition is satisfied in S1 (Yes), a predetermined value is added to the idle stop period (S2). For example, if the idle stop period is t, in S2, the idle stop period is incremented (added) as t = t + 1. If the idle stop period is just after the start, the idle stop period is zero, and the process of S2 is repeated by repeatedly executing the flowchart of FIG. It will increase. Then, it is determined whether or not the idle stop period to which the predetermined value is added exceeds the predetermined value 1 (S4). Immediately after the start of the idle stop, the idle stop period is less than the predetermined value 1 (No), and the process proceeds to S6. In S6, it is determined whether the idle stop period is less than a predetermined value 2. Immediately after the start of the idle stop, the idle stop period is less than the predetermined value 2 (Yes), and the process proceeds to S7. In S4, the fact that the idle stop period is determined to be equal to or less than the predetermined value 1 means that the idle stop period is short and the accumulated amount of nitrogen that has permeated the solid polymer electrolyte membrane m on the anode p1 side of the fuel cell FC. Therefore, the purge frequency is set to normal (S7).

一方、図3(a)に示す処理と並行して図3(b)に示す処理が実行されており、S21において、発電中であるか否かが判断される。前記した説明でアイドル停止の条件を満たしているので、発電中ではないと判断され(No)、パージ処理は実行しない。   On the other hand, the process shown in FIG. 3B is executed in parallel with the process shown in FIG. 3A, and it is determined in S21 whether power generation is in progress. Since the conditions for idling stop are satisfied in the above description, it is determined that power generation is not in progress (No), and the purge process is not executed.

このように、アイドル停止が開始された直後では、図3(a)に示す処理(S1→S2→S4→S6→S7)と、図3(b)に示す処理(S21)とが繰り返される。その後、このような処理が繰り返されることにより、アイドル停止期間に設定される値が増加することで、S4において、アイドル停止期間が所定値1を超えたと判断される(Yes)。つまり、アイドル停止から長時間が経過して、燃料電池FCのアノード極p1に窒素が多量に蓄積していると判断できるので、S5において、パージ頻度を増やす設定を行う。なお、この場合も、前記と同様にアイドル停止の条件をまだ満たしているので、図3(b)の処理ではパージ処理を実行しない。   Thus, immediately after the start of the idle stop, the process (S1 → S2 → S4 → S6 → S7) shown in FIG. 3A and the process (S21) shown in FIG. 3B are repeated. Thereafter, by repeating such processing, the value set in the idle stop period increases, so that it is determined in S4 that the idle stop period has exceeded the predetermined value 1 (Yes). That is, since it can be determined that a large amount of nitrogen has accumulated in the anode electrode p1 of the fuel cell FC after a long time has elapsed since the idling stop, a setting for increasing the purge frequency is performed in S5. In this case as well, the purge stop process is not executed in the process of FIG. 3B because the idle stop condition is still satisfied as described above.

その後、アイドル停止から復帰して、アイドル停止の条件を満たさなくなり、燃料電池FCの発電が再開された場合には(S1,No)、S3において、アイドル停止期間から所定値を減算する。例えば、S3では、t=t−1としてアイドル停止期間をデクリメント(減算)する。アイドル停止から復帰したことの判断材料としては、例えば、燃料電池自動車Vが停止状態から走行を再開するのであれば、燃料電池自動車Vのアクセルペダルが踏み込まれたときに(θth≠0)、発電中である旨のフラグを立てるようにしてもよい。S4において、アイドル停止からの復帰直後では、アイドル停止期間が所定値1を超えていると判断されるので、S5に移行し、パージ頻度の設定はそのまま増の状態を維持しておく。   After that, when returning from the idle stop and the idle stop condition is not satisfied and the power generation of the fuel cell FC is resumed (S1, No), a predetermined value is subtracted from the idle stop period in S3. For example, in S3, the idle stop period is decremented (subtracted) with t = t-1. For example, if the fuel cell vehicle V resumes running from a stopped state, the power can be generated when the accelerator pedal of the fuel cell vehicle V is depressed (θth ≠ 0). You may make it raise the flag to the effect of being inside. In S4, immediately after the return from the idle stop, it is determined that the idle stop period has exceeded the predetermined value 1. Therefore, the process proceeds to S5, and the purge frequency setting remains unchanged.

そして、その後発電が継続されると(S1,No)、図3(a)のフローチャートは繰り返して実行されることから、アイドル停止期間に設定された所定値が徐々に減っていくので(S3)、S4における判断において、アイドル停止期間が所定値1以下となる(No)。しかし、S6の処理では、まだアイドル停止期間が所定値2以上であるので(No)、パージ頻度の設定は変更せず、つまり、増の設定のままとする。この場合には、S21において、発電中であると判断されるので(Yes)、S22に移行して、図3(a)の処理で設定されたパージ頻度、つまりパージ頻度を増した設定でパージ処理を実行する。   Then, if power generation is continued thereafter (S1, No), the flowchart of FIG. 3A is repeatedly executed, so the predetermined value set in the idle stop period gradually decreases (S3). In the determination at S4, the idle stop period is equal to or less than the predetermined value 1 (No). However, in the process of S6, since the idle stop period is still greater than or equal to the predetermined value 2 (No), the purge frequency setting is not changed, that is, the increase setting is kept. In this case, since it is determined in S21 that power generation is in progress (Yes), the process proceeds to S22, and the purge frequency set in the process of FIG. Execute the process.

なお、ここでのパージ処理は、パージ弁5を開いて、高圧水素タンク2aから水素を供給して、窒素などの不純物を水素とともにパージ弁5の下流側に排出する。パージ弁5から排出された窒素などを含む水素は、図示しない希釈器を介して、燃料電池FCのカソード極p2側から排出された空気や水によって所定の水素濃度に希釈された後に、車両1の外部へと排出される。   In this purge process, the purge valve 5 is opened, hydrogen is supplied from the high-pressure hydrogen tank 2a, and impurities such as nitrogen are discharged downstream of the purge valve 5 together with hydrogen. Hydrogen containing nitrogen or the like discharged from the purge valve 5 is diluted to a predetermined hydrogen concentration with air or water discharged from the cathode electrode p2 side of the fuel cell FC via a diluter (not shown), and then the vehicle 1 It is discharged outside.

燃料電池FCの発電がさらに継続されると、S3でのアイドル停止期間に設定される所定値がさらに小さくなり、アイドル停止期間が所定値2よりも小さくなったと判断されるので(S6,Yes)、パージ頻度を通常の設定に戻す処理を行う(S7)。このときには、発電中であると判断されるので(S21,Yes)、図3(a)の処理で設定されたパージ頻度、つまり、通常のパージ頻度の設定でパージ処理を実行する。   If the power generation of the fuel cell FC is further continued, it is determined that the predetermined value set in the idle stop period in S3 is further reduced and the idle stop period is smaller than the predetermined value 2 (S6, Yes). Then, the purge frequency is returned to the normal setting (S7). At this time, since it is determined that power is being generated (S21, Yes), the purge process is executed with the purge frequency set in the process of FIG. 3A, that is, the normal purge frequency is set.

以上説明した実施形態では、図4の実施例1に示すように、アイドル停止期間がt1(所定値1)を超えたときに、パージ頻度を増に設定する処理が行われる。すなわち、図5(c)に示すように、通常のパージ頻度で実行されていたものが、発電が再開された場合には、図5(a)に示すように、パージ頻度を増に設定したパージ処理が所定期間実行される。所定期間後は、パージ頻度を通常のパージ頻度に戻して通常のパージ処理が行われる。   In the embodiment described above, as shown in Example 1 in FIG. 4, when the idle stop period exceeds t1 (predetermined value 1), processing for setting the purge frequency to be increased is performed. That is, as shown in FIG. 5C, when the power generation is resumed from what was executed at the normal purge frequency, the purge frequency is set to be increased as shown in FIG. 5A. The purge process is executed for a predetermined period. After a predetermined period, the purge frequency is returned to the normal purge frequency, and the normal purge process is performed.

このように、アイドル停止から復帰した後のパージ頻度を増やすことにより、アイドル停止期間が長期に及んだとしても、アノード極p1の水素濃度を確実に回復させることができ、復帰後の発電性能を安定化させることができる。   Thus, by increasing the purge frequency after returning from idle stop, even if the idle stop period extends for a long time, the hydrogen concentration of the anode electrode p1 can be reliably recovered, and the power generation performance after return Can be stabilized.

また、図4の実施例2の線図に示すように、アイドル停止期間の長さに基いてパージ処理の頻度を可変としてもよい。アイドル停止期間t2が実施例1よりも長期間に及ぶ場合には、図5(b)に示すように、図5(a)の実施例1よりもパージ処理の頻度を多くすることができる。また、図示していないが、アイドル停止期間がt1よりも短い場合には、実施例1よりもパージ処理の頻度を少なくすることができる。このように、アイドル停止期間の長さに基づいてパージ頻度を変化させることによって、一層細かな水素濃度の回復処理を行うことが可能になる。つまり、アイドル停止期間が長くなる場合には、パージ頻度を増して、アノード極p1の水素濃度を確実に回復させることができ、また、アイドル停止期間が短い場合には、パージ頻度を少なくして、無駄にパージ処理が実行されるのを防止できる。   Further, as shown in the diagram of the second embodiment of FIG. 4, the frequency of the purge process may be variable based on the length of the idle stop period. When the idle stop period t2 is longer than that in the first embodiment, as shown in FIG. 5B, the frequency of the purge process can be increased as compared with the first embodiment in FIG. Although not shown, when the idle stop period is shorter than t1, the frequency of the purge process can be reduced as compared with the first embodiment. In this way, by changing the purge frequency based on the length of the idle stop period, it is possible to perform a finer hydrogen concentration recovery process. That is, when the idle stop period becomes long, the purge frequency can be increased to reliably recover the hydrogen concentration of the anode electrode p1, and when the idle stop period is short, the purge frequency is decreased. Therefore, it is possible to prevent the purge process from being performed wastefully.

ところで、図8に示すように、膜(MEA)は、その湿度が増加することによってカソード極p2からアノード極p1に透過する窒素量も増加することが知られている。このように窒素透過量が大きくなるのは、膜の湿度の増加によって膜のポリマーが膨らみ、アノード極p1とカソード極p2との間の隙間が大きくなるからである。そこで、この点を考慮して、以下に示す処理に基づいてパージ頻度を補正してもよい。図6は、パージ頻度の補正処理を示すフローチャート、図7(a)はアイドル停止期間とパージ頻度との関係を示すマップ、(b)はアノード出口ガス温度とMEA含水量との関係を示すマップ、(c)はカソード出口ガス温度とMEA含水量との関係を示すマップ、(d)はMEA含水量と補正係数との関係を示すマップである。   Incidentally, as shown in FIG. 8, it is known that the amount of nitrogen permeating from the cathode electrode p2 to the anode electrode p1 in the membrane (MEA) increases as the humidity increases. The reason why the nitrogen permeation amount increases in this way is that the film polymer swells as the film humidity increases, and the gap between the anode electrode p1 and the cathode electrode p2 increases. Therefore, considering this point, the purge frequency may be corrected based on the following processing. FIG. 6 is a flowchart showing the purge frequency correction process, FIG. 7A is a map showing the relationship between the idle stop period and the purge frequency, and FIG. 6B is a map showing the relationship between the anode outlet gas temperature and the MEA water content. (C) is a map showing the relationship between the cathode outlet gas temperature and the MEA water content, and (d) is a map showing the relationship between the MEA water content and the correction coefficient.

図6に示すように、まず、図7(a)のマップに基づいてアイドル停止期間からパージ頻度Aを計算する(S100)。なお、このパージ頻度Aは、アイドル停止期間に基づいて数値化したものである。   As shown in FIG. 6, the purge frequency A is first calculated from the idle stop period based on the map of FIG. 7A (S100). The purge frequency A is quantified based on the idle stop period.

そして、燃料電池FCのアノード極p1側の出口から排出されるガス温度から、図7(b)のマップに基づいてMEA含水量Bを計算し(S101)、また、カソード極p2側から排出されるガス温度から、図7(c)のマップに基づいてMEA含水量Cを計算する(S102)。なお、アノード出口ガス温度は、燃料電池FCのアノード極p1の出口側のアノードオフガス配管2dに設けられた温度センサ(図示せず)によって、カソード出口ガス温度は、カソード極p2の出口側のカソードオフガス配管3cに設けられた温度センサ(図示せず)によってそれぞれ検知される。そして、含水量Bが含水量Cよりも多いか否かを判断して(S103)、含水量Bが含水量Cよりも多い場合には(Yes)、MEA含水量として含水量Bを設定し(S104)、含水量Cが含水量B以上である場合には(No)、MEA含水量として含水量Cを設定する(S105)。すなわち、S101〜S105の処理では、含水量の大きい値が選択されるように制御される。   Then, the MEA water content B is calculated from the gas temperature discharged from the outlet of the anode p1 side of the fuel cell FC based on the map of FIG. 7B (S101), and discharged from the cathode p2 side. The MEA water content C is calculated from the gas temperature based on the map shown in FIG. 7C (S102). The anode outlet gas temperature is determined by a temperature sensor (not shown) provided in the anode off-gas pipe 2d on the outlet side of the anode pole p1 of the fuel cell FC, and the cathode outlet gas temperature is changed to the cathode on the outlet side of the cathode pole p2. Each is detected by a temperature sensor (not shown) provided in the off-gas pipe 3c. Then, it is determined whether or not the water content B is greater than the water content C (S103). If the water content B is greater than the water content C (Yes), the water content B is set as the MEA water content. (S104) If the water content C is greater than or equal to the water content B (No), the water content C is set as the MEA water content (S105). That is, in the processing of S101 to S105, control is performed so that a value having a large water content is selected.

そして、前記S104またはS105で設定されたMEA含水量から、図7(d)のマップに基づいてパージ頻度の補正係数Dを計算(S106)し、パージ頻度E=A×Dの式から、前記パージ頻度Aに補正係数Dを積算することによりパージ頻度Eを計算する(S107)。   Then, a purge frequency correction coefficient D is calculated from the MEA water content set in S104 or S105 based on the map of FIG. 7D (S106), and the purge frequency E = A × D The purge frequency E is calculated by adding the correction coefficient D to the purge frequency A (S107).

そして、通常時のパージ頻度Fを計算し(S108)、パージ頻度Eがパージ頻度Fよりも大きいか否かを判断する(S109)。なお、このパージ頻度Fは、図7(a)と同様なマップから、アイドル停止期間に基づいて算出される。パージ頻度Eがパージ頻度Fよりも大きい場合には(S109、Yes)、パージ頻度をEに設定つまりパージ頻度を増に設定し(S110)、またパージ頻度Fがパージ頻度E以上である場合には(S109、No)、パージ頻度をFに設定つまりパージ頻度を通常に設定する(S111)。すなわち、S108〜S111の処理では、パージ頻度の大きい値が選択されるように制御される。   Then, the normal purge frequency F is calculated (S108), and it is determined whether the purge frequency E is greater than the purge frequency F (S109). The purge frequency F is calculated based on the idle stop period from the same map as in FIG. When the purge frequency E is greater than the purge frequency F (S109, Yes), the purge frequency is set to E, that is, the purge frequency is set to increase (S110), and the purge frequency F is equal to or higher than the purge frequency E (S109, No), the purge frequency is set to F, that is, the purge frequency is set to normal (S111). That is, in the processing of S108 to S111, control is performed so that a value with a large purge frequency is selected.

このように、膜の湿度に基づく窒素透過量を考慮してパージ頻度を補正することにより、より高精度なパージ処理の制御が可能になる。   As described above, by correcting the purge frequency in consideration of the nitrogen permeation amount based on the humidity of the film, it is possible to control the purge process with higher accuracy.

次に、本実施形態の燃料電池自動車における別のパージ制御について、図9および図10を参照して説明する。図9(a)はパージ頻度設定の処理を示すフローチャート、(b)はパージ実行可否の別の処理を示すフローチャート、図10はアイドル停止から復帰後のパージ処理を示すタイムチャートであり、(a)は初回のパージ時間を長く設定したパージ処理、(b)は通常のパージ処理を示すタイムチャートである。図9(a)は、図3(a)と同じであり、図9(b)は、図3(b)のS22に代えてS23ないしS26を設けたものである。なお、以下の説明では、アイドル停止の条件を満たしている場合の処理は図3(a),(b)と同様であるのでその説明を省略し、パージ頻度を増す設定が行われた状態でアイドル停止から復帰した直後の処理から説明する。   Next, another purge control in the fuel cell vehicle of this embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9A is a flowchart showing a purge frequency setting process, FIG. 9B is a flowchart showing another process for determining whether or not purge can be executed, and FIG. 10 is a time chart showing the purge process after returning from idle stop. ) Is a purge process in which the initial purge time is set long, and (b) is a time chart showing a normal purge process. FIG. 9 (a) is the same as FIG. 3 (a), and FIG. 9 (b) is provided with S23 to S26 instead of S22 of FIG. 3 (b). In the following description, the processing when the conditions for idling stop are satisfied is the same as in FIGS. 3A and 3B, and therefore the description thereof is omitted, and the setting for increasing the purge frequency is performed. The processing immediately after returning from the idle stop will be described.

すなわち、燃料電池FCが発電中であると判断された場合には(S21,Yes)、S23において、初回のパージであるか否かが判断される。この場合には、アイドル停止から復帰した直後であるので、初回のパージであると判断され(S23,Yes)、初回のパージ時間を増に設定する処理が行われる(S24)。そして、S26において、図9(a)の処理で設定されたパージ頻度、つまり、パージ頻度を増した設定に基づいてパージ処理が実行される。   That is, when it is determined that the fuel cell FC is generating electricity (S21, Yes), it is determined in S23 whether or not it is the first purge. In this case, since it is immediately after returning from the idle stop, it is determined that the first purge is performed (S23, Yes), and a process for setting the first purge time to be increased is performed (S24). In S26, the purge process is executed based on the purge frequency set in the process of FIG. 9A, that is, the setting with the increased purge frequency.

そして、同様にして、図9(a)のS1,S3,S4およびS5、および図9(b)のS21を経ると、S23では初回のパージ処理ではないと判断されるので(No,2回目以降)、パージ時間を通常の時間に戻す処理を行い(S25)、図9(a)の処理で設定されたパージ頻度に基づいてパージ処理を実行する(S26)。すなわち、図10(a)の実施例3に示すように、パージ頻度を増したパージ処理が実行されるが、その初回のパージ処理のみパージ時間を長くし、2回目以降の1回毎のパージ時間を通常に戻す。また、その後発電が継続されて、アイドル停止期間に設定された値が所定値2よりも小さくなった場合、つまり、所定期間が経過した場合には、パージ頻度を図10(b)と同様な通常のパージ頻度に戻す。   Similarly, after S1, S3, S4 and S5 in FIG. 9A and S21 in FIG. 9B, it is determined that the initial purge process is not performed in S23 (No, second time). Thereafter, a process of returning the purge time to the normal time is performed (S25), and the purge process is executed based on the purge frequency set in the process of FIG. 9A (S26). That is, as shown in the third embodiment of FIG. 10A, the purge process with an increased purge frequency is executed, but the purge time is lengthened only for the first purge process, and the purge is performed every second and subsequent times. Return time to normal. Further, when the power generation is continued thereafter and the value set in the idle stop period becomes smaller than the predetermined value 2, that is, when the predetermined period elapses, the purge frequency is the same as that in FIG. Return to normal purge frequency.

このように、初回のパージ時間を2回目以降よりも長く設定することで、アイドル停止から復帰後のアノード極p1の水素濃度を迅速に回復することが可能になり、発電性能を安定化できる。   Thus, by setting the first purge time longer than the second and subsequent times, it is possible to quickly recover the hydrogen concentration of the anode electrode p1 after returning from the idle stop, and the power generation performance can be stabilized.

なお、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、図5(c)や図10(b)に示す通常のパージ処理における初回のパージ処理の時間を長く設定するようにしてもよい。また、前記した実施形態では、燃料電池移動体として、車両を例に挙げて説明したが、船舶や航空機などに適用することもできる。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and the time of the first purge process in the normal purge process shown in FIG. 5C or FIG. 10B may be set longer. Good. In the above-described embodiment, the fuel cell moving body has been described by taking a vehicle as an example, but it can also be applied to a ship, an aircraft, or the like.

本実施形態の燃料電池自動車の電力系を示す図である。It is a figure which shows the electric power system of the fuel cell vehicle of this embodiment. 燃料電池自動車に搭載される燃料電池システムを示す構成図である。It is a block diagram which shows the fuel cell system mounted in a fuel cell vehicle. (a)はパージ頻度設定の処理を示すフローチャート、(b)はパージ実行可否の処理を示すフローチャートである。(A) is a flowchart showing a purge frequency setting process, and (b) is a flowchart showing a purge execution enable / disable process. アイドル停止期間とパージ頻度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between an idle stop period and purge frequency. アイドル停止から復帰後のパージ処理を示すタイムチャートであり、(a)は図4の実施例1のグラフに基づくパージ処理、(b)は図4の実施例2のグラフに基づくパージ処理、(c)は図4の通常のグラフに基づくパージ処理である。5 is a time chart showing a purge process after returning from idle stop, where (a) is a purge process based on the graph of Example 1 in FIG. 4, (b) is a purge process based on the graph of Example 2 in FIG. c) is a purge process based on the normal graph of FIG. パージ頻度の補正処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the correction process of purge frequency. (a)はアイドル停止期間とパージ頻度との関係を示すマップ、(b)はアノード出口ガス温度とMEA含水量との関係を示すマップ、(c)はカソード出口ガス温度とMEA含水量との関係を示すマップ、(d)はMEA含水量と補正係数との関係を示すマップである。(A) is a map showing the relationship between the idle stop period and the purge frequency, (b) is a map showing the relationship between the anode outlet gas temperature and the MEA water content, and (c) is the relationship between the cathode outlet gas temperature and the MEA water content. A map showing the relationship, (d) is a map showing the relationship between the MEA water content and the correction coefficient. 膜の湿度と窒素透過量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the humidity of a film | membrane, and nitrogen permeation amount. (a)はパージ頻度設定の処理を示すフローチャート、(b)はパージ実行可否の別の処理を示すフローチャートである。(A) is a flowchart showing a purge frequency setting process, and (b) is a flowchart showing another process for determining whether or not purge can be executed. アイドル停止から復帰後のパージ処理を示すタイムチャートであり、(a)は初回のパージ時間を長く設定したパージ処理、(b)は通常のパージ処理である。It is a time chart which shows the purge process after return from idle stop, (a) is the purge process which set the first purge time long, (b) is a normal purge process.

符号の説明Explanation of symbols

1 車両
2a 高圧水素タンク
3a コンプレッサ
4 ガス循環手段
5 パージ弁
10 制御部(アイドル停止手段、アイドル停止期間把握手段、燃料ガス濃度回復手段、アイドル復帰判定手段、制御手段)
20 蓄電装置
22 走行モータ
FC 燃料電池
V 燃料電池自動車(燃料電池移動体)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle 2a High pressure hydrogen tank 3a Compressor 4 Gas circulation means 5 Purge valve 10 Control part (idle stop means, idle stop period grasping means, fuel gas concentration recovery means, idle return determination means, control means)
20 Power Storage Device 22 Traveling Motor FC Fuel Cell V Fuel Cell Car (Fuel Cell Vehicle)

Claims (10)

燃料ガスと酸化剤とを化学反応させて発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池から排出された未反応の前記燃料ガスを前記燃料電池に戻して循環させるガス循環手段と、
前記燃料電池に供給された前記燃料ガスを外部に排出するパージ弁と、
アイドル停止の条件を満たすときに前記燃料電池をアイドル停止させるアイドル停止手段と、
前記燃料電池のアイドル停止期間を算出するアイドル停止期間把握手段と、
前記アイドル停止期間に基づいて前記燃料電池に供給される燃料ガスの濃度の回復処理を行う燃料ガス濃度回復手段と、
を備えることを特徴とする燃料電池移動体。
A fuel cell that generates electricity by chemically reacting a fuel gas and an oxidant;
Gas circulation means for circulating the unreacted fuel gas discharged from the fuel cell back to the fuel cell;
A purge valve for discharging the fuel gas supplied to the fuel cell to the outside;
Idle stop means for idle-stopping the fuel cell when an idle stop condition is satisfied;
Idle stop period grasping means for calculating an idle stop period of the fuel cell;
Fuel gas concentration recovery means for performing recovery processing of the concentration of fuel gas supplied to the fuel cell based on the idle stop period;
A fuel cell moving body comprising:
アイドル停止からの復帰を判断するアイドル復帰判定手段をさらに備え、前記アイドル復帰判定手段がアイドル停止から復帰したと判断したときに、前記燃料ガス濃度回復手段が前記燃料電池の前記燃料ガスの濃度の回復処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池移動体。   Idle return determination means for determining return from idle stop is further provided, and when the idle return determination means determines that the engine has returned from idle stop, the fuel gas concentration recovery means determines the concentration of the fuel gas in the fuel cell. The fuel cell moving body according to claim 1, wherein a recovery process is performed. 前記燃料ガス濃度回復手段は、アイドル停止から復帰後の所定期間、通常運転時よりもパージ頻度を増やすことを特徴とする請求項2に記載の燃料電池移動体。   3. The fuel cell moving body according to claim 2, wherein the fuel gas concentration recovery means increases the purge frequency over a predetermined period after returning from an idle stop as compared with normal operation. 前記アイドル停止期間に応じて前記パージ頻度を可変とすることを特徴とする請求項3に記載の燃料電池移動体。   The fuel cell moving body according to claim 3, wherein the purge frequency is variable according to the idle stop period. 前記燃料ガス濃度回復手段は、通常運転時よりも少なくとも初回のパージ時間を後のパージ時間よりも長く設定することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の燃料電池移動体。   The fuel cell according to any one of claims 1 to 4, wherein the fuel gas concentration recovery means sets at least a first purge time longer than a later purge time than during normal operation. Moving body. 燃料ガスと酸化剤とを化学反応させて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池から排出された未反応の前記燃料ガスを再び前記燃料電池に戻すガス循環手段と、前記燃料電池に供給された前記燃料ガスを外部に排出するパージ弁と、制御手段と、を備え、アイドル停止の条件を満たすときに前記燃料電池をアイドル停止させる燃料電池移動体の制御方法であって、
前記制御手段が、前記燃料電池が発電を停止してからのアイドル停止期間を検出し、このアイドル停止期間に基づいて前記燃料電池の前記燃料ガスの濃度を回復させる処理を行うことを特徴とする燃料電池移動体の制御方法。
A fuel cell that generates electricity by chemically reacting a fuel gas and an oxidant, a gas circulation means for returning the unreacted fuel gas discharged from the fuel cell to the fuel cell again, and the fuel cell A control method for a fuel cell moving body, comprising a purge valve for discharging the fuel gas to the outside, and a control means, wherein the fuel cell is idle-stopped when an idle stop condition is satisfied,
The control means detects an idle stop period after the fuel cell stops power generation, and performs a process of recovering the concentration of the fuel gas in the fuel cell based on the idle stop period. Control method of fuel cell moving body.
前記制御手段が、アイドル停止からの復帰を検出した後に、前記燃料電池の前記燃料ガスの濃度を回復させる処理を行うことを特徴とする請求項6に記載の燃料電池移動体の制御方法。   7. The method of controlling a fuel cell moving body according to claim 6, wherein the control means performs processing for recovering the concentration of the fuel gas in the fuel cell after detecting return from idle stop. 前記制御手段が、アイドル停止からの復帰後の所定期間、通常運転時よりもパージ頻度を増すことによって、前記燃料ガスの濃度を回復させる処理を行うことを特徴とする請求項7に記載の燃料電池移動体の制御方法。   8. The fuel according to claim 7, wherein the control means performs a process of recovering the concentration of the fuel gas by increasing the purge frequency for a predetermined period after returning from the idle stop, as compared with the normal operation. Control method of battery moving body. 前記制御手段が、前記アイドル停止期間に応じて前記パージ頻度を変化させることを特徴とする請求項8に記載の燃料電池移動体の制御方法。   9. The method of controlling a fuel cell moving body according to claim 8, wherein the control means changes the purge frequency according to the idle stop period. 前記制御手段が、通常運転時よりも少なくとも初回のパージ時間を後のパージ時間よりも長くすることによって、前記燃料ガスの濃度を回復させる処理を行うことを特徴とする請求項6から請求項9のいずれか1項に記載の燃料電池移動体の制御方法。   The control means performs the process of recovering the concentration of the fuel gas by making at least the first purge time longer than the purge time after the normal operation. The method for controlling a fuel cell moving body according to any one of the above.
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