JP2007035436A - Fuel cell system and its starting method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system and its starting method wherein a fuel cell can start stably even when a purge valve fails. <P>SOLUTION: At the start of power generation of the fuel cell FC, after having supplied the fuel cell FC with hydrogen from a high pressure hydrogen tank 21 and air from an air compressor 31, respectively, the purge valve 24 is opened for a predetermined time. After the purge valve 24 is closed in the predetermined time, if a determination is made that the purge valve 24 fails, then a drain valve 25 is opened, or if a determination is made that a stack voltage exceeds the predetermined voltage, then a direction for power generation permission is output. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池システムおよびその起動方法に係り、特に、燃料電池を安定的に起動させることができる燃料電池システムおよびその起動方法に関する。   The present invention relates to a fuel cell system and a starting method thereof, and more particularly to a fuel cell system and a starting method thereof that can stably start a fuel cell.

例えば、燃料電池電気自動車などに搭載される固体高分子型の燃料電池は、固体高分子電解質膜をアノード極とカソード極とで挟んだ単セルを複数積層した構造を有し、アノード極に水素が、カソード極に空気（酸素）がそれぞれ供給されることで発電する。ところが、この種の燃料電池では、長時間発電が停止すると、カソード極に供給された空気に含まれる窒素が固体高分子電解質膜を透過してアノード極に混入する。このような窒素が、燃料電池の起動時にアノード極に存在していると、電圧が上昇し難くなるので、安定した起動が得られなくなる。このため、燃料電池の起動時には、アノード極内に残留している窒素などの不純物を排出させる処理が行われている。例えば、特許文献１では、燃料電池の起動時に、アノード極の出口側に設けられたパージバルブを開弁してガス置換を行い、電圧を所定値まで上昇させてから発電を開始させることが行われている。
特開平１１−９７０４７号公報（図２） For example, a polymer electrolyte fuel cell mounted on a fuel cell electric vehicle has a structure in which a plurality of single cells each having a solid polymer electrolyte membrane sandwiched between an anode electrode and a cathode electrode are stacked, However, electricity is generated by supplying air (oxygen) to the cathode electrode. However, in this type of fuel cell, when power generation is stopped for a long time, nitrogen contained in the air supplied to the cathode electrode permeates the solid polymer electrolyte membrane and enters the anode electrode. If such nitrogen is present in the anode electrode at the start of the fuel cell, the voltage is unlikely to rise, so that stable start-up cannot be obtained. For this reason, when the fuel cell is started, a process of discharging impurities such as nitrogen remaining in the anode electrode is performed. For example, in Patent Document 1, when a fuel cell is started, a purge valve provided on the outlet side of the anode electrode is opened to perform gas replacement, and after increasing the voltage to a predetermined value, power generation is started. ing.
JP-A-11-97047 (FIG. 2)

しかしながら、従来のこのような制御では、パージバルブが全く開かないとかまたは開き具合が十分でないといった故障が発生した場合に、セルの電圧が所望の電圧まで上昇せず、発電を開始できなくなるといった問題がある。また、パージバルブが故障した状態で、発電を継続したとしても、安定した発電特性が得られないという問題がある。   However, in the conventional control as described above, when a failure occurs such that the purge valve is not opened at all or is not fully opened, the voltage of the cell does not rise to a desired voltage, and power generation cannot be started. is there. Further, there is a problem that stable power generation characteristics cannot be obtained even if power generation is continued in a state where the purge valve has failed.

本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、パージバルブが故障した場合でも燃料電池を安定的に起動させることができる燃料電池システムおよびその起動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 an object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of stably starting a fuel cell even when a purge valve fails and a starting method thereof.

本発明の燃料電池システムは、反応ガスの反応により発電を行う燃料電池と、前記反応ガスが流通する反応ガス流通路と、前記反応ガス流通路に反応ガスを供給する反応ガス供給手段と、前記反応ガス流通路から前記反応ガスを排出させる第１のバルブと、前記反応ガス流通路から前記反応ガスを排出させる第２のバルブと、を備え、前記燃料電池の発電停止時に、前記第１のバルブおよび前記第２のバルブを閉じて、前記反応ガス流通路を密閉する燃料電池システムであって、前記燃料電池の発電開始時に前記反応ガスを供給するとともに、前記第１のバルブを開く第１のガス置換手段と、前記燃料電池の発電開始条件を検知する発電開始判断手段と、前記第１のガス置換手段における処理に際し、前記発電開始条件が成立しなかったとき、前記反応ガスを前記反応ガス流通路に供給するとともに、前記第２のバルブを開く第２のガス置換手段と、を備えることを特徴とする。   The fuel cell system of the present invention includes a fuel cell that generates power by reaction of a reaction gas, a reaction gas flow passage through which the reaction gas flows, a reaction gas supply means for supplying a reaction gas to the reaction gas flow passage, A first valve that discharges the reaction gas from the reaction gas flow path; and a second valve that discharges the reaction gas from the reaction gas flow path, and when the power generation of the fuel cell is stopped, the first valve A fuel cell system that closes the valve and the second valve to seal the reaction gas flow path, and supplies the reaction gas at the start of power generation of the fuel cell and opens the first valve. The power generation start determining means for detecting the power generation start condition of the fuel cell, and when the power generation start condition is not satisfied in the processing in the first gas replacement means Supplies the reaction gas to the reaction gas flow path, characterized in that it comprises a second gas replacement means for opening the second valve.

本発明によれば、燃料電池の起動時に、第１のバルブが故障したとしても、第２のバルブを開弁して、反応ガスによるガス置換を行うことが可能になる。   According to the present invention, even if the first valve fails when the fuel cell is started, the second valve can be opened to perform gas replacement with the reaction gas.

また、前記燃料電池の電圧を検知する電圧検知手段を備え、前記発電開始判断手段は、前記燃料電池の電圧が、所定電圧以上となったときに前記発電開始条件が成立したと判断する構成にすることができる。   The power generation start determination unit includes a voltage detection unit configured to detect the voltage of the fuel cell, and the power generation start determination unit determines that the power generation start condition is satisfied when the voltage of the fuel cell becomes equal to or higher than a predetermined voltage. can do.

この構成によれば、燃料電池の電圧によって判断して、燃料電池の電圧が所定電圧を超えなかったときに第１のバルブの故障と判断することができる。   According to this configuration, it is possible to determine that the first valve has failed when the voltage of the fuel cell does not exceed the predetermined voltage, based on the voltage of the fuel cell.

また、本発明の燃料電池システムの起動方法は、反応ガスの反応により発電を行う燃料電池と、前記反応ガスが流通する反応ガス流通路と、前記反応ガス流通路に反応ガスを供給する反応ガス供給手段と、前記反応ガス流通路から前記反応ガスを排出させる第１のバルブと、前記反応ガス流通路から前記反応ガスを排出させる第２のバルブと、を備え、前記燃料電池の発電停止時に、前記第１のバルブおよび前記第２のバルブを閉じて、前記反応ガス流通路を密閉する燃料電池システムの起動方法であって、前記燃料電池の発電開始時に前記反応ガスを供給するとともに、前記第１のバルブを開く処理において、発電開始条件が成立しなかったときに、前記反応ガスを前記反応ガス流通路に供給するとともに、前記第２のバルブを開くことを特徴とする。   The fuel cell system start-up method of the present invention includes a fuel cell that generates power by reaction of a reaction gas, a reaction gas flow passage through which the reaction gas flows, and a reaction gas that supplies the reaction gas to the reaction gas flow passage. A supply means; a first valve that discharges the reaction gas from the reaction gas flow path; and a second valve that discharges the reaction gas from the reaction gas flow path. A starting method of a fuel cell system that closes the first valve and the second valve to seal the reaction gas flow path, and supplies the reaction gas at the start of power generation of the fuel cell, and In the process of opening the first valve, when the power generation start condition is not satisfied, the reaction gas is supplied to the reaction gas flow passage and the second valve is opened. And butterflies.

本発明によれば、燃料電池の起動時に、第１のバルブが故障したとしても、第２のバルブを開弁して、反応ガスによるガス置換を行うことが可能になる。   According to the present invention, even if the first valve fails when the fuel cell is started, the second valve can be opened to perform gas replacement with the reaction gas.

本発明によれば、複数のバルブを設けることで、一方のバルブが故障した場合でも燃料電池を安定的に起動させることができる。   According to the present invention, by providing a plurality of valves, the fuel cell can be stably started even when one of the valves fails.

図１は本実施形態の燃料電池システムを示す全体構成図、図２は燃料電池の起動処理を示すフローチャート、図３はスタック温度とパージ要求量との関係を示すマップ、図４は起動パージ中に発電許可が成立する場合のタイムチャート、図５は起動パージ後に発電許可が成立する場合のタイムチャート、図６は希釈中に発電許可が成立する場合のタイムチャート、図７は希釈後に強制的に発電許可が成立する場合のタイムチャート、図８はパージバルブ故障判断時に発電許可が成立する場合のタイムチャートである。なお、以下では、本実施形態の燃料電池システム１を車両に搭載した場合を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではなく、船舶や航空機などに搭載したものでもよい。   FIG. 1 is an overall configuration diagram showing the fuel cell system of the present embodiment, FIG. 2 is a flowchart showing fuel cell startup processing, FIG. 3 is a map showing the relationship between stack temperature and purge request amount, and FIG. FIG. 5 is a time chart when power generation permission is established after start purge, FIG. 6 is a time chart when power generation permission is satisfied during dilution, and FIG. 7 is forced after dilution. FIG. 8 is a time chart when the power generation permission is satisfied when the purge valve failure is determined. In the following, the case where the fuel cell system 1 of the present embodiment is mounted on a vehicle will be described as an example. However, the present invention is not limited to this and may be mounted on a ship or an aircraft.

図１に示すように、本実施形態の燃料電池システム１は、燃料電池ＦＣ、アノード系２、カソード系３、希釈器４、ＥＣＵ５などで構成されている。   As shown in FIG. 1, the fuel cell system 1 of the present embodiment includes a fuel cell FC, an anode system 2, a cathode system 3, a diluter 4, an ECU 5, and the like.

前記燃料電池ＦＣは、ＰＥＭ（Ｐｒｏｔｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｍｅｍｂｒａｎｅ）型の燃料電池であり、固体高分子電解質膜１１を、触媒を含むアノード極１２およびカソード極１３とで挟んだ膜電極構造体（ＭＥＡ；Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）を、さらに一対の導電性のセパレータ（図示せず）で挟んだ単セルを、複数積層した構造を有している。このような構造の燃料電池ＦＣでは、アノード極１２に水素（反応ガス）が供給され、カソード極１３に空気（酸素）が供給されることにより発電が行われ、燃料電池ＦＣが発電した電力は、図示しない電圧制御器を介して走行モータや補機などの負荷に供給される。   The fuel cell FC is a PEM (Proton Exchange Membrane) type fuel cell, and a membrane electrode structure (MEA; Membrane Electrode) in which a solid polymer electrolyte membrane 11 is sandwiched between an anode electrode 12 containing a catalyst and a cathode electrode 13. It has a structure in which a plurality of single cells sandwiched between a pair of conductive separators (not shown) are stacked. In the fuel cell FC having such a structure, power is generated by supplying hydrogen (reactive gas) to the anode electrode 12 and supplying air (oxygen) to the cathode electrode 13, and the power generated by the fuel cell FC is Then, it is supplied to a load such as a traveling motor or an auxiliary machine through a voltage controller (not shown).

前記アノード系２は、燃料電池ＦＣのアノード極１２に水素を供給し且つアノード極１２から水素を排出するものであり、アノードガス供給配管２ａ、アノードガス排出配管２ｂ、高圧水素タンク２１、遮断弁２２、水素循環系２３、パージバルブ２４、ドレインバルブ２５、気液分離器２６などで構成されている。   The anode system 2 supplies hydrogen to the anode electrode 12 of the fuel cell FC and discharges hydrogen from the anode electrode 12. The anode gas supply pipe 2a, anode gas discharge pipe 2b, high-pressure hydrogen tank 21, shut-off valve 22, a hydrogen circulation system 23, a purge valve 24, a drain valve 25, a gas-liquid separator 26, and the like.

前記アノードガス供給配管２ａは、その一端が燃料電池ＦＣのアノード極１２の入口側ａ１に接続され、他端が高圧水素タンク２１に接続されている。前記アノードガス排出配管２ｂは、その一端が燃料電池ＦＣのアノード極１２の出口側ａ２に接続され、他端が希釈器４に接続されている。また、アノードガス排出配管２ｂは、その一部が、パージバルブ２４が設けられるパージ配管２ｂ１と、ドレインバルブ２５が設けられるドレイン配管２ｂ２となっている。   One end of the anode gas supply pipe 2 a is connected to the inlet side a <b> 1 of the anode electrode 12 of the fuel cell FC, and the other end is connected to the high-pressure hydrogen tank 21. The anode gas discharge pipe 2b has one end connected to the outlet side a2 of the anode electrode 12 of the fuel cell FC and the other end connected to the diluter 4. A part of the anode gas discharge pipe 2b is a purge pipe 2b1 provided with a purge valve 24 and a drain pipe 2b2 provided with a drain valve 25.

前記水素循環系２３は、エゼクタ２３ａとアノードガス循環配管２３ｂとで構成されている。エゼクタ２３ａは、アノードガス供給配管２ａに設けられ、アノードガス循環配管２３ｂの一端がエゼクタ２３ａに接続され、他端がアノードガス排出配管２ｂに設けられた後記する気液分離器２６を介して接続されている。   The hydrogen circulation system 23 includes an ejector 23a and an anode gas circulation pipe 23b. The ejector 23a is provided in the anode gas supply pipe 2a, one end of the anode gas circulation pipe 23b is connected to the ejector 23a, and the other end is connected to the anode gas discharge pipe 2b via a gas-liquid separator 26 described later. Has been.

前記高圧水素タンク２１は、高純度の水素を、例えば３５ＭＰａ（３５０気圧）の非常に高い圧力で蓄積することができる容器である。前記遮断弁２２は、例えば、高圧水素タンク２１内に設けられるインタンク式の弁である。   The high-pressure hydrogen tank 21 is a container that can accumulate high-purity hydrogen at a very high pressure of, for example, 35 MPa (350 atm). The shutoff valve 22 is, for example, an in-tank type valve provided in the high-pressure hydrogen tank 21.

前記パージバルブ２４およびドレインバルブ２５は、それぞれ遮断可能な弁で構成されている。前記パージ配管２ｂ１は、その上流側の一端がアノードガス循環配管２３ｂの途中に接続され、下流側の他端がドレインバルブ２５の下流側に接続されている。前記ドレイン配管２ｂ２は、その上流側の一端が気液分離器２６と接続され、下流側の他端がパージ配管２ｂ１と合流するようにして接続されている。   The purge valve 24 and the drain valve 25 are configured to be shut off. The purge pipe 2 b 1 has one upstream end connected to the anode gas circulation pipe 23 b and the other downstream end connected to the downstream side of the drain valve 25. The drain pipe 2b2 is connected so that one end on the upstream side is connected to the gas-liquid separator 26 and the other end on the downstream side is joined to the purge pipe 2b1.

前記気液分離器２６は、図示していないが、例えば分離プレートを備えたタンクで構成され、燃料電池ＦＣのアノード極１２から排出されたアノードオフガス中の水分を分離し、アノードガス循環配管２３ｂに水分が除かれたアノードオフガスを流通させ、ドレイン配管２ｂ２に水分を流通させるものである。   Although not shown, the gas-liquid separator 26 is composed of, for example, a tank provided with a separation plate, and separates moisture in the anode off-gas discharged from the anode electrode 12 of the fuel cell FC, and the anode gas circulation pipe 23b. The anode off gas from which moisture has been removed is circulated through the drain pipe 2b, and the moisture is circulated through the drain pipe 2b2.

なお、前記したアノードガス供給配管２ａとアノードガス排出配管２ｂ（パージ配管２ｂ１およびドレイン配管２ｂ２を含む）とアノードガス循環配管２３ｂとで本実施形態の反応ガス流通路が構成されている。   The anode gas supply pipe 2a, the anode gas discharge pipe 2b (including the purge pipe 2b1 and the drain pipe 2b2), and the anode gas circulation pipe 23b constitute the reaction gas flow passage of this embodiment.

前記カソード系３は、燃料電池ＦＣのカソード極１３に空気を供給し且つカソード極１３から空気を排出するものであり、カソードガス供給配管３ａ、カソードガス排出配管３ｂ、エアコンプレッサ３１などで構成されている。   The cathode system 3 supplies air to the cathode electrode 13 of the fuel cell FC and exhausts air from the cathode electrode 13, and includes a cathode gas supply pipe 3a, a cathode gas discharge pipe 3b, an air compressor 31, and the like. ing.

前記カソードガス供給配管３ａは、その一端が燃料電池ＦＣのカソード極１３の入口側ｃ１に接続され、他端がエアコンプレッサ３１に接続されている。前記カソードガス排出配管３ｂは、その一端がカソード極１３の出口側ｃ２に接続され、他端が希釈器４に接続されている。前記エアコンプレッサ３１は、モータにより駆動されるスーパーチャージャなどであり、ＥＣＵ５からの信号によりモータの回転速度が制御される。   One end of the cathode gas supply pipe 3a is connected to the inlet c1 of the cathode electrode 13 of the fuel cell FC, and the other end is connected to the air compressor 31. One end of the cathode gas discharge pipe 3 b is connected to the outlet side c <b> 2 of the cathode electrode 13, and the other end is connected to the diluter 4. The air compressor 31 is a supercharger or the like driven by a motor, and the rotational speed of the motor is controlled by a signal from the ECU 5.

なお、図示していないが、燃料電池システム１のアノード系２には、高圧水素タンク２１から供給される高圧の水素を所定圧力に減圧するためのレギュレータなどが設けられている。また、図示していないが、燃料電池システム１のカソード系３には、燃料電池ＦＣに供給する空気を加湿するための加湿器、カソード極１３側の圧力を所定の圧力に制御するための背圧弁などが設けられている。また、燃料電池システム１には、燃料電池ＦＣが発電により発生した熱を大気中に放出するための冷却系（図示せず）が設けられている。   Although not shown, the anode system 2 of the fuel cell system 1 is provided with a regulator or the like for reducing the high-pressure hydrogen supplied from the high-pressure hydrogen tank 21 to a predetermined pressure. Although not shown, the cathode system 3 of the fuel cell system 1 includes a humidifier for humidifying the air supplied to the fuel cell FC, and a back for controlling the pressure on the cathode electrode 13 side to a predetermined pressure. A pressure valve is provided. In addition, the fuel cell system 1 is provided with a cooling system (not shown) for releasing heat generated by the power generation by the fuel cell FC into the atmosphere.

前記希釈器４は、前記したアノードガス排出配管２ｂおよびカソードガス排出配管３ｂと接続され、アノードガス排出配管２ｂを介して排出された水素や窒素などのガスが、カソードガス排出配管３ｂを介して排出されたカソードオフガス（空気＋生成水）によって、所定の水素濃度に希釈された後に大気中に排出するように構成されている。   The diluter 4 is connected to the anode gas discharge pipe 2b and the cathode gas discharge pipe 3b, and gases such as hydrogen and nitrogen discharged through the anode gas discharge pipe 2b are passed through the cathode gas discharge pipe 3b. The cathode offgas (air + product water) discharged is diluted to a predetermined hydrogen concentration and then discharged into the atmosphere.

前記ＥＣＵ５は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース等から構成されており、遮断弁２２、エアコンプレッサ３１のモータの回転出力、パージバルブ２４、ドレインバルブ２５の開閉動作などを制御する。また、ＥＣＵ５は、アノード極１２側の圧力（アノード圧力）を検知する圧力センサＳ１、燃料電池ＦＣのスタック電圧を検知する電圧センサＳ２、イグニッションスイッチ（ＩＧＳＷ）６などと電気的に接続されている。なお、スタック電圧とは、燃料電池ＦＣから得られる総電圧を意味している。ただし、総電圧に替えてセル電圧を検出して制御してもよい。   The ECU 5 comprises a CPU, ROM, RAM, peripheral circuit, input / output interface, etc. (not shown), and controls the shutoff valve 22, the rotational output of the motor of the air compressor 31, the opening and closing operations of the purge valve 24, the drain valve 25, and the like. To do. The ECU 5 is electrically connected to a pressure sensor S1 that detects the pressure on the anode electrode 12 side (anode pressure), a voltage sensor S2 that detects the stack voltage of the fuel cell FC, an ignition switch (IGSW) 6, and the like. . The stack voltage means the total voltage obtained from the fuel cell FC. However, the cell voltage may be detected and controlled instead of the total voltage.

次に、本実施形態の燃料電池システム１における起動制御について図１ないし図３を参照しながら説明する。
図２に示すように、運転者により車両のイグニッションスイッチ６がＯＮに切り替えられると（ステップＳ１）、ＥＣＵ５は、ステップＳ２で遮断弁２２を開弁して高圧水素タンク２１から燃料電池ＦＣのアノード極１２へ水素の供給を開始するとともに、エアコンプレッサ３１を駆動（ＯＮ）して燃料電池ＦＣのカソード極１３へ空気の供給を開始した後に、パージバルブ２４を開弁する。なお、遮断弁２２を開弁するタイミングとエアコンプレッサ３１をＯＮにするタイミングは、同時でなくてもよく、互いに前後して作動させてもよい。 Next, startup control in the fuel cell system 1 of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 2, when the ignition switch 6 of the vehicle is switched ON by the driver (step S1), the ECU 5 opens the shut-off valve 22 in step S2 to open the anode of the fuel cell FC from the high-pressure hydrogen tank 21. The supply of hydrogen to the electrode 12 is started, the air compressor 31 is driven (ON), and the supply of air to the cathode electrode 13 of the fuel cell FC is started, and then the purge valve 24 is opened. Note that the timing for opening the shutoff valve 22 and the timing for turning on the air compressor 31 do not have to be the same, and may be operated before and after each other.

なお、ステップＳ２では、燃料電池ＦＣからまだ負荷を引く（電力を取り出す）ように指示されていないが、アノード極１２に水素が、カソード極１３に空気がそれぞれ供給されて、アノード極１２内の窒素が水素に置換されるにしたがって触媒上で反応が開始されるので、その後、燃料電池のスタック電圧Ｖが上昇する。   In step S2, the fuel cell FC has not yet been instructed to draw a load (take out power), but hydrogen is supplied to the anode 12 and air is supplied to the cathode 13, respectively. Since the reaction starts on the catalyst as the nitrogen is replaced with hydrogen, the stack voltage V of the fuel cell then increases.

そして、ステップＳ３において、ＥＣＵ５は、電圧センサＳ２から得られる燃料電池ＦＣのスタック電圧Ｖが所定電圧を超えているか否か（発電開始条件）を判断する。このときの所定電圧は、その後の発電継続が可能で、燃料電池ＦＣから走行モータや補機などの負荷を引いたときにシステムダウンを招かない程度の電圧値に設定される。ステップＳ３で、スタック電圧Ｖが所定電圧を超えていると判断した場合には（Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５は、ガス置換完了と判断できるので、ステップＳ１３で、発電許可指令を出力する。そして、ステップＳ１４で、開いているバルブ、つまりこの場合にはパージバルブ２４が開いているので、このパージバルブ２４を所定時間Ｔ１（後記するステップＳ５参照）開弁させた後に閉弁し、ステップＳ１５で、フラグをリセットして処理を終了する。   In step S3, the ECU 5 determines whether or not the stack voltage V of the fuel cell FC obtained from the voltage sensor S2 exceeds a predetermined voltage (power generation start condition). The predetermined voltage at this time is set to a voltage value that allows subsequent power generation to be continued and does not cause a system down when a load such as a travel motor or an auxiliary machine is pulled from the fuel cell FC. If it is determined in step S3 that the stack voltage V exceeds the predetermined voltage (Yes), the ECU 5 can determine that gas replacement has been completed, and therefore, in step S13, a power generation permission command is output. In step S14, the opened valve, that is, the purge valve 24 in this case, is opened. Therefore, the purge valve 24 is opened for a predetermined time T1 (see step S5 described later) and then closed. In step S15, the valve is closed. The flag is reset and the process is terminated.

なお、ステップＳ３でスタック電圧Ｖが直ちに（ステップＳ４を経ずに）所定電圧を超えたと判断された場合には、所定時間Ｔ１の経過を待たずに直ちにパージバルブ２４を閉じるようにしてもよい。これにより、燃料電池ＦＣを迅速に起動できるようになる。   If it is determined in step S3 that the stack voltage V has exceeded the predetermined voltage immediately (without passing through step S4), the purge valve 24 may be immediately closed without waiting for the elapse of the predetermined time T1. As a result, the fuel cell FC can be activated quickly.

ステップＳ３で、ＥＣＵ５が、スタック電圧Ｖが所定電圧を超えていないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ４でフラグ判定を行う。なお、ステップＳ４の判断において、符号「０」は、「０」のフラグをたてるという意味であり、符号「１」は、「１」のフラグをたてるという意味であり、符号「２」は、「２」のフラグをたてるという意味である。また、このフラグ判定の初期値は、０（ゼロ）に設定されている。したがって、最初はステップＳ５に移行して、パージバルブ２４が所定時間Ｔ１開弁しているか否かを判断する。この所定時間は、例えば、図３に示すマップに基づいて決定されるものであり、燃料電池ＦＣの温度（スタック温度）が高くなるにつれて、また、発電停止時間が長くなるにつれて、パージ要求量が大きくなり、ステップＳ５の所定時間Ｔ１を長く設定する必要がある。ステップＳ５で、パージバルブ２４が所定時間Ｔ１開弁していないと判断された場合には（Ｎｏ）、ステップＳ３に戻り、所定時間Ｔ１が経過するまでステップＳ３、Ｓ４、Ｓ５の処理が繰り返される。この処理の途中で、スタック電圧Ｖが所定電圧を超えたと判断された場合には（ステップＳ３，Ｙｅｓ）、ステップＳ１３で、燃料電池ＦＣから負荷の取り出しを開始する発電許可指令を出力する。そして、ステップＳ１４で、開いているバルブ、つまりこの場合にはパージバルブ２４が開いているので、このパージバルブ２４を所定時間Ｔ１開弁させた後に閉弁し、ステップＳ１５で、フラグをリセットする。   If the ECU 5 determines in step S3 that the stack voltage V does not exceed the predetermined voltage (No), flag determination is performed in step S4. In the determination in step S4, the sign “0” means that the flag “0” is set, the sign “1” means that the flag “1” is set, and the sign “2”. Means to set the flag “2”. The initial value of this flag determination is set to 0 (zero). Therefore, first, the process proceeds to step S5, and it is determined whether or not the purge valve 24 is open for a predetermined time T1. This predetermined time is determined based on, for example, the map shown in FIG. 3, and the purge request amount increases as the temperature (stack temperature) of the fuel cell FC increases and the power generation stop time increases. It is necessary to increase the predetermined time T1 in step S5. If it is determined in step S5 that the purge valve 24 has not been opened for the predetermined time T1 (No), the process returns to step S3, and the processes of steps S3, S4, and S5 are repeated until the predetermined time T1 elapses. If it is determined that the stack voltage V has exceeded the predetermined voltage in the middle of this processing (step S3, Yes), a power generation permission command for starting to take out the load from the fuel cell FC is output in step S13. In step S14, the opened valve, that is, the purge valve 24 in this case, is opened. Therefore, the purge valve 24 is opened after a predetermined time T1, and the flag is reset in step S15.

なお、パージバルブ２４が開弁している間は、燃料電池ＦＣのアノード極１２側に残留している窒素が水素とともにパージ配管２ｂ１を介して希釈器４に向けて押し出され、窒素を含む水素が希釈器４においてエアコンプレッサ３１からの空気（カソードオフガス）によって所定の水素濃度に希釈された後に、大気中に排出される。   While the purge valve 24 is open, nitrogen remaining on the anode electrode 12 side of the fuel cell FC is pushed out together with hydrogen toward the diluter 4 through the purge pipe 2b1, and hydrogen containing nitrogen is removed. After being diluted to a predetermined hydrogen concentration by air (cathode off-gas) from the air compressor 31 in the diluter 4, it is discharged into the atmosphere.

また、所定時間Ｔ１は、水素で置換するのに必要な時間として設定されたものであるので、所定時間Ｔ１が経過する前に発電許可指令が出力されたとしても、所定時間Ｔ１が経過するのを待ってパージバルブ２４を閉弁することで、安定した発電性能を得るのに十分な水素濃度にガス置換することが可能になる。   Further, since the predetermined time T1 is set as the time necessary for replacement with hydrogen, even if the power generation permission command is output before the predetermined time T1 elapses, the predetermined time T1 elapses. The purge valve 24 is closed after waiting for the gas to be replaced with a hydrogen concentration sufficient to obtain stable power generation performance.

ステップＳ５で、パージバルブ２４が所定時間Ｔ１開弁したと判断された場合には（Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５は、ステップＳ６で、パージバルブ２４を閉じた後、ステップＳ７で、パージバルブ２４が故障しているか否かを判断する。このときのパージバルブ２４の故障判断基準としては、スタック電圧Ｖが所定の電圧閾値まで上昇しているか否かで判断できる。あるいは、アノード圧力の挙動、例えば、ステップＳ２でパージバルブ２４を開にしたにも拘わらず開になっていない場合にアノード圧力が上昇することから判断でき、またはステップＳ６でパージバルブ２４を閉にしたにも拘わらず閉になっていない場合にアノード圧力が上昇しないことから判断できる。   If it is determined in step S5 that the purge valve 24 has been opened for a predetermined time T1 (Yes), the ECU 5 closes the purge valve 24 in step S6, and then determines whether or not the purge valve 24 has failed in step S7. Determine whether. At this time, the failure determination criterion of the purge valve 24 can be determined by whether or not the stack voltage V has increased to a predetermined voltage threshold value. Alternatively, it can be judged from the behavior of the anode pressure, for example, that the anode pressure increases when the purge valve 24 is not opened in step S2 but is not opened, or the purge valve 24 is closed in step S6. Nevertheless, it can be judged from the fact that the anode pressure does not increase when the valve is not closed.

ステップＳ７で、パージバルブ２４が故障していないと判断された場合には（Ｎｏ）、ステップＳ８で、フラグを「０」から「１」に変更し、ステップＳ９で、水素の希釈が完了したか否かを判断する。なお、水素希釈完了の判断は、例えば、パージバルブ２４を閉弁してから所定時間が経過したか否かで判断することができる。なお、所定時間は、後記する図６および図７の符号「Ｔ３」に相当するものであり、燃料電池システム１に応じて適宜設定することができる。ステップＳ９で水素希釈が完了していないと判断された場合には（Ｎｏ）、ステップＳ３に戻り、スタック電圧Ｖが所定電圧を超えるまで、ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ９の処理が繰り返される。この処理の途中でスタック電圧Ｖが所定電圧を超えた場合には（ステップＳ３，Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５は、ステップＳ１３で発電許可指令を出力して、燃料電池ＦＣから負荷の取り出しを開始する。そして、ステップＳ１４において、開いているバルブ、つまりこの場合にはパージバルブ２４はすでに所定時間Ｔ１が経過して閉じているのでバルブを閉じる処理は行われず、ステップＳ１５においてフラグをリセットして処理を終了する。   If it is determined in step S7 that the purge valve 24 has not failed (No), the flag is changed from “0” to “1” in step S8, and whether hydrogen dilution is completed in step S9. Judge whether or not. The determination of the completion of hydrogen dilution can be made by, for example, determining whether a predetermined time has elapsed since the purge valve 24 was closed. The predetermined time corresponds to the symbol “T3” in FIGS. 6 and 7 to be described later, and can be set as appropriate according to the fuel cell system 1. If it is determined in step S9 that hydrogen dilution has not been completed (No), the process returns to step S3, and steps S3, S4, and S9 are repeated until the stack voltage V exceeds a predetermined voltage. If the stack voltage V exceeds the predetermined voltage during this process (step S3, Yes), the ECU 5 outputs a power generation permission command in step S13 and starts taking out the load from the fuel cell FC. In step S14, the valve that is open, that is, in this case, the purge valve 24 is already closed after a predetermined time T1, so that the valve is not closed. In step S15, the flag is reset and the process is terminated. To do.

ステップＳ９において、水素希釈が完了したと判断された場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０で、フラグを「１」から「２」に切り替え、ステップＳ１１でドレインバルブ２５を開弁した後に、ステップＳ１２でドレインバルブ２５が所定時間Ｔ２開弁したか否かを判断する。なお、ここでの所定時間Ｔ２は、前記所定時間Ｔ１と同様な時間に設定してもよく、適宜変更することができる。このとき、ドレインバルブ２５が所定時間Ｔ２開弁していないと判断された場合には（Ｎｏ）、ステップＳ３に戻り、スタック電圧Ｖが所定電圧を超えるまで、ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ１２の処理が繰り返される。この処理の途中で、スタック電圧Ｖが所定電圧を超えたと判断された場合には（ステップＳ３，Ｙｅｓ）、ステップＳ１３で発電許可指令を出力する。そして、ステップＳ１４で、開いているバルブ、つまりこの場合にはドレインバルブ２５がまだ開いているので、所定時間Ｔ２経過するのを待ってドレインバルブ２５を閉弁し、ステップＳ１５でフラグをリセットする。   If it is determined in step S9 that hydrogen dilution has been completed (Yes), the flag is switched from “1” to “2” in step S10, and after opening the drain valve 25 in step S11, step S12 is performed. It is then determined whether or not the drain valve 25 has been opened for a predetermined time T2. Here, the predetermined time T2 may be set to the same time as the predetermined time T1, and can be changed as appropriate. At this time, if it is determined that the drain valve 25 has not been opened for the predetermined time T2 (No), the process returns to step S3, and the processes of steps S3, S4, and S12 are performed until the stack voltage V exceeds the predetermined voltage. Repeated. In the middle of this process, if it is determined that the stack voltage V exceeds the predetermined voltage (step S3, Yes), a power generation permission command is output in step S13. In step S14, the open valve, that is, in this case, the drain valve 25 is still open. Therefore, the drain valve 25 is closed after a predetermined time T2 has elapsed, and the flag is reset in step S15. .

ステップＳ１２で、スタック電圧Ｖが所定電圧を超えることなく、ドレインバルブ２５が所定時間Ｔ２開弁したとＥＣＵ５が判断した場合には、ステップＳ１３で、スタック電圧Ｖが所定電圧を超えているいないに拘わらず強制的に発電許可指令を出力する。そして、ステップＳ１４で開いているバルブ、つまりこの場合にはすでにパージバルブ２４、ドレインバルブ２５のいずれも閉じているのでバルブを閉じる処理は行われず、ステップＳ１５でフラグをリセットして処理を終了する。   If the ECU 5 determines in step S12 that the drain valve 25 has opened for a predetermined time T2 without the stack voltage V exceeding the predetermined voltage, the stack voltage V does not exceed the predetermined voltage in step S13. Regardless, the power generation permission command is forcibly output. Then, since the valve opened in step S14, that is, in this case, both the purge valve 24 and the drain valve 25 are already closed, the valve closing process is not performed, and the flag is reset in step S15 and the process is terminated.

また、ステップＳ７において、前記したスタック電圧Ｖやアノード圧力の挙動に基づいてパージバルブ２４が故障していると判断された場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０で、フラグを「０」から「２」に切り替える。つまり、パージバルブ２４が完全に開かないような閉故障の場合には、希釈器４には水素が流れ込んでいないと判断でき、あるいはパージバルブ２４が半分程度しか開かない半開故障の場合には、希釈器４には少量の水素しか流れ込んでいないと判断できるので、パージバルブ２４を閉じた後の水素希釈処理（ステップＳ８およびＳ９）を飛ばすことができる。このように、水素希釈処理を飛ばすことで、制御を簡略化することができる。   If it is determined in step S7 that the purge valve 24 has failed based on the behavior of the stack voltage V or the anode pressure (Yes), the flag is changed from “0” to “2” in step S10. Switch to. That is, in the case of a closed failure in which the purge valve 24 is not fully opened, it can be determined that hydrogen does not flow into the diluter 4, or in the case of a half-open failure in which the purge valve 24 is opened only about half, the diluter Since it can be determined that only a small amount of hydrogen is flowing into 4, the hydrogen dilution process (steps S <b> 8 and S <b> 9) after the purge valve 24 is closed can be skipped. In this way, the control can be simplified by skipping the hydrogen dilution process.

そして、ステップＳ１１でドレインバルブ２５を開弁し、ステップＳ１２でドレインバルブ２５が所定時間Ｔ２開弁しているか否かを判断して、所定時間Ｔ２開弁していないと判断された場合には（Ｎｏ）、スタック電圧Ｖが所定電圧を超えるまでステップＳ３，Ｓ４，Ｓ１２の処理が繰り返される。この処理の途中で、スタック電圧Ｖが所定電圧を超えた場合（ステップＳ３，Ｙｅｓ）には、ステップＳ１３〜Ｓ１５の処理が実行される。   In step S11, the drain valve 25 is opened. In step S12, it is determined whether the drain valve 25 is open for a predetermined time T2. If it is determined that the predetermined time T2 is not open, (No), steps S3, S4 and S12 are repeated until the stack voltage V exceeds a predetermined voltage. In the middle of this process, when the stack voltage V exceeds the predetermined voltage (step S3, Yes), the processes of steps S13 to S15 are executed.

例えば、図４に示すように、時刻ｔ０でエアコンプレッサ３１をＯＮにするとともに遮断弁２２を開弁し、パージバルブ２４の開弁途中、すなわち、前記したステップＳ３、Ｓ４、Ｓ５の処理の途中で、スタック電圧Ｖが所定電圧を超えた場合（時刻ｔ２）には、図４（ｆ）に示すように、時刻ｔ２で発電許可指令が出力される。発電許可指令後、所定時間Ｔ１の経過を待ってパージバルブ２４を閉弁する。   For example, as shown in FIG. 4, at time t0, the air compressor 31 is turned on and the shut-off valve 22 is opened, and the purge valve 24 is being opened, that is, in the middle of the above-described steps S3, S4, and S5. When the stack voltage V exceeds the predetermined voltage (time t2), a power generation permission command is output at time t2, as shown in FIG. 4 (f). After the power generation permission command, the purge valve 24 is closed after a predetermined time T1 has elapsed.

なお、前記ステップＳ２では、イグニッションスイッチ６をＯＮに切り替えると、遮断弁２２を開弁するとともにエアコンプレッサ３１を駆動することにより、燃料電池ＦＣのアノード極１２側の圧力（図４（ｂ）参照）が上昇するが、このアノード圧力が所定圧力に至ったときにパージバルブ２４を開くように制御する。このように、アノード圧力がある程度高まった後にパージバルブ２４を開くことにより、ガス置換を効率的に行うことができる。   In step S2, when the ignition switch 6 is switched to ON, the pressure on the anode 12 side of the fuel cell FC (see FIG. 4B) is opened by opening the shutoff valve 22 and driving the air compressor 31. The purge valve 24 is controlled to open when the anode pressure reaches a predetermined pressure. Thus, gas replacement can be performed efficiently by opening the purge valve 24 after the anode pressure has increased to some extent.

また、図５に示すように、パージバルブ２４が所定時間Ｔ１開弁した後の水素希釈途中、すなわち、前記したステップＳ３、Ｓ４、Ｓ９の処理の途中で、スタック電圧Ｖが所定電圧を超えた場合（時刻ｔ４）には、この時刻ｔ４で発電許可指令が出力される。   Further, as shown in FIG. 5, when the stack voltage V exceeds the predetermined voltage during the hydrogen dilution after the purge valve 24 is opened for the predetermined time T1, that is, during the processing of the above-described steps S3, S4, and S9. At (time t4), a power generation permission command is output at time t4.

また、図６に示すように、パージバルブ２４が所定時間Ｔ１開弁して、水素希釈処理が所定時間Ｔ３（時刻ｔ３〜ｔ５）実行され、さらにドレインバルブ２５が開弁している途中、すなわち、前記したステップＳ３、Ｓ４、Ｓ１２の処理の途中で、スタック電圧Ｖが所定電圧を超えた場合（時刻ｔ６）には、この時刻ｔ６で発電許可指令を出力する。発電許可指令後、所定時間Ｔ２の経過を待ってドレインバルブ２５を閉弁する。   Further, as shown in FIG. 6, the purge valve 24 is opened for a predetermined time T1, the hydrogen dilution process is performed for a predetermined time T3 (time t3 to t5), and further, the drain valve 25 is being opened, that is, When the stack voltage V exceeds a predetermined voltage during the above-described steps S3, S4, and S12 (time t6), a power generation permission command is output at this time t6. After the power generation permission command, the drain valve 25 is closed after the elapse of a predetermined time T2.

また、図７に示すように、パージバルブ２４が所定時間Ｔ１開弁して、水素希釈処理が所定時間Ｔ３（時刻ｔ２〜ｔ５）経過し、さらにドレインバルブ２５が所定時間Ｔ２開弁しても、すなわち、前記したステップＳ３、Ｓ４、Ｓ１２の処理の途中で依然としてスタック電圧Ｖが所定電圧を超えない場合には、所定時間Ｔ２が経過（時刻ｔ７）するのを待って強制的に発電許可指令を出力する。   Further, as shown in FIG. 7, even if the purge valve 24 is opened for a predetermined time T1, the hydrogen dilution process has passed for a predetermined time T3 (time t2 to t5), and the drain valve 25 is opened for a predetermined time T2, That is, when the stack voltage V still does not exceed the predetermined voltage during the above-described steps S3, S4, and S12, the power generation permission command is forcibly waited for the predetermined time T2 to elapse (time t7). Output.

また、ステップＳ７でパージバルブ２４が故障と判断された場合には、図８に示すように、水素希釈処理を飛ばして、ドレインバルブ２５が開弁している途中、すなわち、前記ステップＳ７のＹｅｓを経由して、ステップＳ３、Ｓ４、Ｓ１２の処理の途中でスタック電圧Ｖが所定電圧を超えた場合（時刻ｔ８）には、この時刻ｔ８で発電許可指令を出力する。例えば、パージバルブ２４が全く開かない完全閉故障の場合には、実線で示す時刻ｔ１〜ｔ２におけるアノード圧力（図８（ｂ）参照）の挙動（傾き）が、時刻ｔ０〜ｔ１のアノード圧力の傾きと同様な傾きで上昇することで故障と判断することができる。また、パージバルブ２４が半分しか開かないような半開故障の場合には、２点鎖線で示すように、前記完全閉故障の場合よりも小さな傾きで圧力が上昇することで故障と判断することができる。   If it is determined in step S7 that the purge valve 24 is out of order, as shown in FIG. 8, the hydrogen dilution process is skipped and the drain valve 25 is open, that is, Yes in step S7. Then, when the stack voltage V exceeds a predetermined voltage during the processes of steps S3, S4, and S12 (time t8), a power generation permission command is output at this time t8. For example, in the case of a completely closed failure in which the purge valve 24 does not open at all, the behavior (slope) of the anode pressure (see FIG. 8B) at time t1 to t2 indicated by the solid line is the slope of the anode pressure at time t0 to t1. It can be determined that there is a failure by ascending at the same slope. Further, in the case of a half-open failure in which the purge valve 24 opens only half, as indicated by a two-dot chain line, the pressure rises with a smaller slope than in the case of the completely closed failure, so that it can be determined as a failure. .

また、タイムチャートで図示していないが、パージバルブ２４が故障と判断されて、ドレインバルブ２５が所定時間Ｔ２開弁してもなおスタック電圧Ｖが所定電圧を超えなかった場合には、ドレインバルブ２５が所定時間Ｔ２開弁したときに、強制的に発電許可指令を出力する。   Although not shown in the time chart, if it is determined that the purge valve 24 is out of order and the drain valve 25 is opened for a predetermined time T2, the stack voltage V still does not exceed the predetermined voltage. When the valve is opened for a predetermined time T2, a power generation permission command is forcibly output.

以上説明したように、燃料電池ＦＣの起動時にパージバルブ２４が故障していると判断された場合であっても、ドレインバルブ２５を開いてアノード極１２を水素置換することで、燃料電池ＦＣを安定的に起動させることが可能になる。また、パージバルブ２４が開弁中にスタック電圧Ｖが所定電圧に至らない場合であっても、ドレインバルブ２５を開弁することで、発電を開始できなくなるといった不都合を防止することができる。   As described above, even if it is determined that the purge valve 24 has failed when the fuel cell FC is started, the fuel cell FC is stabilized by opening the drain valve 25 and replacing the anode electrode 12 with hydrogen. Can be activated automatically. Further, even when the stack voltage V does not reach the predetermined voltage while the purge valve 24 is open, it is possible to prevent the inconvenience that the power generation cannot be started by opening the drain valve 25.

図９は本実施形態の燃料電池システムでの別の起動処理を示すフローチャートである。なお、このフローチャートは、単純にガス置換が完了したかを判断して発電を開始する制御である。   FIG. 9 is a flowchart showing another start-up process in the fuel cell system of this embodiment. Note that this flowchart is control for starting power generation by simply determining whether gas replacement has been completed.

前記ステップＳ１およびステップＳ２と同様にして、運転者により車両のイグニッションスイッチ６がＯＮ状態にされ（ステップＳ２０）、遮断弁２２を開弁して高圧水素タンク２１から燃料電池ＦＣのアノード極１２へ水素の供給を開始し、エアコンプレッサ３１を駆動（ＯＮ）して燃料電池ＦＣのカソード極１３へ空気の供給を開始した後に、パージバルブ２４を開弁する（ステップＳ２１）。   In the same manner as in Steps S1 and S2, the driver turns on the ignition switch 6 of the vehicle (Step S20), opens the shutoff valve 22, and opens the high-pressure hydrogen tank 21 to the anode 12 of the fuel cell FC. After the supply of hydrogen is started and the air compressor 31 is driven (ON) to start the supply of air to the cathode electrode 13 of the fuel cell FC, the purge valve 24 is opened (step S21).

そして、ＥＣＵ５は、ステップＳ２２において、パージバルブ２４が所定時間開弁したか否かを判断し、所定時間開弁していないと判断された場合には（Ｎｏ）、まだ起動パージ中であると判断してステップＳ２２の処理を繰り返し、所定時間開弁したと判断された場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ２３でパージバルブ２４を閉じた後、ステップＳ２４でパージバルブ２４が故障しているか否かを判断する。なお、パージバルブ２４の故障判断基準としては、図２でのフローにおける説明と同様に、起動パージ中のアノード圧力やスタック電圧Ｖの挙動に基づいて判断できる。パージバルブ２４が故障していないと判断された場合には（ステップＳ２４，Ｎｏ）、ステップＳ２８に移行して、発電許可指令を出力する。また、パージバルブ２４が故障していると判断された場合には（ステップＳ２４，Ｙｅｓ）、ステップＳ２５でドレインバルブ２５を開弁し、ステップＳ２６でドレインバルブ２５を所定時間経過するまで開弁させる処理が行われる。ドレインバルブ２５が所定時間開弁したと判断された場合には（ステップＳ２６，Ｙｅｓ）、ステップＳ２７でドレインバルブ２５を閉じた後、ステップＳ２８で発電許可指令を出力する。   Then, in step S22, the ECU 5 determines whether or not the purge valve 24 has been opened for a predetermined time. If it is determined that the valve has not been opened for a predetermined time (No), it is determined that the startup purge is still in progress. Then, the process of step S22 is repeated, and if it is determined that the valve has been opened for a predetermined time (Yes), after the purge valve 24 is closed in step S23, it is determined whether or not the purge valve 24 has failed in step S24. . Note that the failure determination criteria of the purge valve 24 can be determined based on the behavior of the anode pressure and the stack voltage V during the start purge, similarly to the description in the flow in FIG. When it is determined that the purge valve 24 has not failed (step S24, No), the process proceeds to step S28, and a power generation permission command is output. If it is determined that the purge valve 24 is out of order (step S24, Yes), the drain valve 25 is opened in step S25, and the drain valve 25 is opened until a predetermined time elapses in step S26. Is done. If it is determined that the drain valve 25 has been opened for a predetermined time (step S26, Yes), the drain valve 25 is closed in step S27, and then a power generation permission command is output in step S28.

なお、前記した各実施形態では、パージバルブ２４やドレインバルブ２５が開いてから閉じる際のタイミングを時間で制御しているが、これに限定されるものではなく、流量を計測する流量センサを設けて、この流量に基づいて前記タイミングを制御してもよい。   In each of the embodiments described above, the timing when the purge valve 24 and the drain valve 25 are opened and closed is controlled by time. However, the present invention is not limited to this, and a flow rate sensor for measuring the flow rate is provided. The timing may be controlled based on this flow rate.

また、発電許可指令出力の条件として、スタック電圧Ｖが所定電圧を超えたか否かで判断しているが（図２のステップＳ３）、電圧に限定されるものではなく、燃料電池ＦＣの温度を検知する温度センサを設けて、この温度センサに基づいて発電開始条件（例えば、温度が所定温度を超えたとき）を判断してもよい。   Further, as a condition for the power generation permission command output, it is determined based on whether or not the stack voltage V exceeds a predetermined voltage (step S3 in FIG. 2). However, the condition is not limited to the voltage. A temperature sensor to be detected may be provided, and a power generation start condition (for example, when the temperature exceeds a predetermined temperature) may be determined based on the temperature sensor.

本実施形態の燃料電池システムを示す全体構成図である。It is a whole lineblock diagram showing the fuel cell system of this embodiment. 本実施形態の燃料電池システムでの起動処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the starting process in the fuel cell system of this embodiment. スタック温度とパージ要求量との関係を示すマップである。It is a map which shows the relationship between stack temperature and purge required amount. 起動パージ中に発電許可が成立する場合のタイムチャートである。It is a time chart in case electric power generation permission is materialized during starting purge. 起動パージ後に発電許可が成立する場合のタイムチャートである。It is a time chart in case electric power generation permission is materialized after starting purge. 希釈中に発電許可が成立する場合のタイムチャートである。It is a time chart in case electric power generation permission is materialized during dilution. 希釈後に強制的に発電許可が成立する場合のタイムチャートである。It is a time chart when power generation permission is forcibly established after dilution. パージバルブ故障判断時に発電許可が成立する場合のタイムチャートである。It is a time chart in case electric power generation permission is materialized at the time of purge valve failure judgment. 本実施形態の燃料電池システムでの別の起動処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows another starting process in the fuel cell system of this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１ 燃料電池システム
２ａ アノードガス供給配管（反応ガス流通路）
２ｂ アノードガス排出配管（反応ガス流通路）
５ ＥＣＵ（発電開始判断手段、第１のガス置換手段、第２のガス置換手段）
２１ 高圧水素タンク（反応ガス供給手段）
２３ｂ アノードガス循環配管（反応ガス流通路）
２４ パージバルブ（第１のバルブ）
２５ ドレインバルブ（第２のバルブ）
ＦＣ 燃料電池
Ｓ２ 電圧センサ（電圧検知手段） 1 Fuel cell system 2a Anode gas supply pipe (reactive gas flow path)
2b Anode gas discharge pipe (reaction gas flow passage)
5 ECU (power generation start determination means, first gas replacement means, second gas replacement means)
21 High-pressure hydrogen tank (reaction gas supply means)
23b Anode gas circulation piping (reaction gas flow passage)
24 Purge valve (first valve)
25 Drain valve (second valve)
FC fuel cell S2 Voltage sensor (voltage detection means)

Claims (3)

反応ガスの反応により発電を行う燃料電池と、
前記反応ガスが流通する反応ガス流通路と、
前記反応ガス流通路に反応ガスを供給する反応ガス供給手段と、
前記反応ガス流通路から前記反応ガスを排出させる第１のバルブと、
前記反応ガス流通路から前記反応ガスを排出させる第２のバルブと、を備え、
前記燃料電池の発電停止時に、前記第１のバルブおよび前記第２のバルブを閉じて、前記反応ガス流通路を密閉する燃料電池システムであって、
前記燃料電池の発電開始時に前記反応ガスを供給するとともに、前記第１のバルブを開く第１のガス置換手段と、
前記燃料電池の発電開始条件を検知する発電開始判断手段と、
前記第１のガス置換手段における処理に際し、前記発電開始条件が成立しなかったとき、前記反応ガスを前記反応ガス流通路に供給するとともに、前記第２のバルブを開く第２のガス置換手段と、を備えることを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell that generates electricity by reaction of the reaction gas; and
A reaction gas flow path through which the reaction gas flows;
Reactive gas supply means for supplying a reactive gas to the reactive gas flow passage;
A first valve for discharging the reaction gas from the reaction gas flow path;
A second valve for discharging the reaction gas from the reaction gas flow path,
A fuel cell system that closes the first valve and the second valve and seals the reaction gas flow path when power generation of the fuel cell is stopped,
A first gas replacement means for supplying the reaction gas at the start of power generation of the fuel cell and opening the first valve;
Power generation start determining means for detecting a power generation start condition of the fuel cell;
A second gas replacement unit that supplies the reaction gas to the reaction gas flow path and opens the second valve when the power generation start condition is not satisfied during the process in the first gas replacement unit; A fuel cell system comprising: 前記燃料電池の電圧を検知する電圧検知手段を備え、
前記発電開始判断手段は、前記燃料電池の電圧が、所定電圧以上となったときに前記発電開始条件が成立したと判断することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。 Voltage detecting means for detecting the voltage of the fuel cell;
2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the power generation start determining unit determines that the power generation start condition is satisfied when a voltage of the fuel cell becomes equal to or higher than a predetermined voltage. 反応ガスの反応により発電を行う燃料電池と、前記反応ガスが流通する反応ガス流通路と、前記反応ガス流通路に反応ガスを供給する反応ガス供給手段と、前記反応ガス流通路から前記反応ガスを排出させる第１のバルブと、前記反応ガス流通路から前記反応ガスを排出させる第２のバルブと、を備え、前記燃料電池の発電停止時に、前記第１のバルブおよび前記第２のバルブを閉じて、前記反応ガス流通路を密閉する燃料電池システムの起動方法であって、
前記燃料電池の発電開始時に前記反応ガスを供給するとともに、前記第１のバルブを開く処理において、発電開始条件が成立しなかったときに、前記反応ガスを前記反応ガス流通路に供給するとともに、前記第２のバルブを開くことを特徴とする燃料電池システムの起動方法。 A fuel cell that generates electric power by reaction of the reaction gas; a reaction gas flow passage through which the reaction gas flows; a reaction gas supply means for supplying the reaction gas to the reaction gas flow passage; and the reaction gas from the reaction gas flow passage. A first valve for discharging the reaction gas, and a second valve for discharging the reaction gas from the reaction gas flow passage, and when the fuel cell stops power generation, the first valve and the second valve are A method of starting a fuel cell system that closes and seals the reaction gas flow path,
While supplying the reaction gas at the start of power generation of the fuel cell, and supplying the reaction gas to the reaction gas flow passage when the power generation start condition is not satisfied in the process of opening the first valve, A starting method of a fuel cell system, wherein the second valve is opened.
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