JP2007149621A - Fuel cell system and control method at start of its operation - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid a drop in voltage and enhance starting ability in a fuel cell system capable of quickly starting the operation of a fuel cell even if an output of a power source for driving an accessory is unstable, and in a control method of the starting of the fuel cell system. <P>SOLUTION: A fuel cell system is equipped with a high voltage power storage device 15; a low voltage power storage device 19 having a voltage lower than that of the high voltage power storage device 15; a low voltage accessory 20 driven mainly by the electric power of the low voltage power storage device 19; and a DC-DC converter 18 interposed between the high voltage power storage device 15 and the low voltage power storage device 19. When the fuel cell system is made to start, a driving mode of the low voltage accessory 20 is varied according to the state of the low voltage power storage device 19 at starting. The driving of at least a part unnecessary for starting the fuel cell system 1 out of the low voltage accessories 20 is preferably stopped, and the accessory necessary for starting the fuel cell system 1 out of the low voltage accessories 20 is preferably started at a staggering time. <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時における制御方法に関する。さらに詳述すると、本発明は、燃料電池システムの起動時における制御手法の改良に関する。   The present invention relates to a fuel cell system and a control method at the time of startup. More specifically, the present invention relates to an improvement of a control method at the time of starting a fuel cell system.

燃料電池システムを作動させるにあたり、システム内にあるバルブなどの補機を駆動する必要がある。車両用システムの場合には12V補機用電源の電力を利用することが多い(例えば、特許文献1参照)。家庭(定置)用システムの場合には商用電源の電力を利用する場合が多い。
特開2002−110187号公報
In order to operate the fuel cell system, it is necessary to drive an auxiliary device such as a valve in the system. In the case of a vehicle system, the power of a 12V auxiliary power supply is often used (see, for example, Patent Document 1). In the case of a home (stationary) system, power from a commercial power source is often used.
JP 2002-110187 A

上述のような燃料電池システムの起動時に補機駆動用電源の出力が不安定な場合に、通常と同じシーケンスにて補機を作動させようとしても補機の動作も安定しないため、燃料電池の起動がうまくいかない可能性がある。しかし、補機駆動用電源が安定するまで補機駆動開始を待つと燃料電池の起動が遅くなるという問題がある。   If the output of the auxiliary drive power supply is unstable when the fuel cell system is activated as described above, the operation of the auxiliary machine will not be stable even if the auxiliary machine is operated in the same sequence as normal. Startup may not work. However, there is a problem that the start-up of the fuel cell is delayed when the auxiliary machine drive start is waited until the auxiliary machine drive power supply is stabilized.

そこで、本発明は、補機駆動用電源の出力が不安定な場合にも迅速に燃料電池を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時における制御方法を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of quickly starting a fuel cell even when the output of an auxiliary machine driving power source is unstable, and a control method at the time of starting the fuel cell.

かかる課題を解決するため、本発明者は種々の検討を行い、かかる問題を解消しうる技術を知見するに至った。   In order to solve such a problem, the present inventor has made various studies and has come to know a technique capable of solving such a problem.

本発明はかかる知見に基づくものであり、請求項1に記載の発明は、燃料電池と、電圧の異なる二次電池のうち低電圧の低圧電源とを備えた燃料電池システムにおいて、当該燃料電池システムの起動時に低圧電源系の状況に応じて前記低圧電源で駆動される低圧補機を駆動または停止することを特徴とするものである。   The present invention is based on such knowledge, and the invention according to claim 1 is a fuel cell system including a fuel cell and a low-voltage low-voltage power source among secondary batteries having different voltages. The low-voltage auxiliary machine driven by the low-voltage power supply is driven or stopped according to the situation of the low-voltage power supply system at the time of startup.

この燃料電池システムにおいては、電圧低下のおそれがある低圧電源系の状況に応じて起動時の駆動態様を変えることとする。すなわち、低圧電源の電力(電圧)が十分であり、システム起動と同時に所定の低圧補機を駆動したとしても電圧低下のおそれがない状況下にあればそのように低圧補機をシステム起動と同時に駆動することとする。これによれば、電圧低下を回避しつつ従来よりも早期にシステム起動を完了することが可能となる。また、状況に応じて一部の低圧補機を停止させておくこととすれば少なくともその分の電力消費を回避することができるから、電圧低下を抑制しつつシステム起動を行うことが可能となる。一方で、電圧低下のおそれがある状況下であれば従来と同様の起動をすることにより少なくとも従来と同程度の起動時間を確保することができる。このように、本発明は、常に同じシーケンスで起動を行うのではなく低圧電源系の状況を見ながら必要に応じた起動制御を行うという点で特徴的である。なお、本発明における電源には蓄電装置が含まれる。蓄電装置の一例としてはバッテリ(二次電池)を挙げることができるが、これのみならず、例えばニッケル水素電池、リチウムイオン電池、あるいはキャパシタ等の場合であっても適用可能である。   In this fuel cell system, the driving mode at the time of start-up is changed according to the situation of the low-voltage power supply system that may cause a voltage drop. In other words, if the power (voltage) of the low-voltage power supply is sufficient and there is no risk of a voltage drop even if a predetermined low-voltage auxiliary machine is driven at the same time as starting the system, the low-voltage auxiliary machine is set at the same time as starting the system. Drive it. According to this, it is possible to complete the system start-up earlier than before while avoiding the voltage drop. Further, if some low-voltage auxiliary machines are stopped according to the situation, at least power consumption can be avoided, so that it is possible to start the system while suppressing the voltage drop. . On the other hand, if the situation is such that there is a risk of a voltage drop, it is possible to secure at least the same startup time as in the prior art by starting up in the same manner as in the prior art. As described above, the present invention is characteristic in that the start-up control is performed as necessary while observing the state of the low-voltage power supply system, instead of always performing the start-up in the same sequence. Note that the power source in the present invention includes a power storage device. As an example of the power storage device, a battery (secondary battery) can be cited. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to, for example, a nickel hydride battery, a lithium ion battery, or a capacitor.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の燃料電池システムにおいて、前記低圧補機のうち、当該燃料電池システムの起動に不要なものの少なくとも一部について駆動停止させておくというものである。システム起動に不要な低圧補機の少なくとも一部を駆動停止させておければ、少なくともその分の電力消費を抑えて電圧低下を抑制することができる。   According to a second aspect of the present invention, in the fuel cell system according to the first aspect, at least a part of the low-pressure auxiliary machine that is unnecessary for starting the fuel cell system is stopped. . If at least a part of the low-voltage auxiliary machine unnecessary for system startup is stopped, at least power consumption can be suppressed and voltage drop can be suppressed.

請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の燃料電池システムにおいて、前記低圧補機のうち当該燃料電池システムの起動に必要なものについては時間をずらして起動させるというものである。例えば低圧補機が複数ある場合、時間をずらしてこれらを起動させることで突入電流(ラッシュ電流)を分散させ、集中するのを回避することにより低圧電源系において電圧低下が生じるのを抑えることが可能となる。   According to a third aspect of the present invention, in the fuel cell system according to the first or second aspect, the low-pressure auxiliary machine that is necessary for starting up the fuel cell system is started at different times. . For example, if there are multiple low-voltage accessories, start them at different times to disperse the inrush current (rush current) and avoid concentrating it to suppress voltage drop in the low-voltage power supply system It becomes possible.

請求項4に記載の発明は、請求項1または2に記載の燃料電池システムにおいて、前記低圧電源の電圧が所定値よりも低い場合には、当該低圧電源と該低圧電源よりも高い電圧の高圧電源との間に介在するDC/DCコンバータが起動してから前記低圧補機を起動させるというものである。高圧電源と低圧電源とを備えた構成の燃料電池システムにおいて、これら高圧電源と低圧電源との間に介在するDC/DCコンバータは、高圧側から電力をアシスト(補助)することによって低圧電源系における電圧低下を回避するという役割もある。本発明のごとく、低圧電源の電圧が所定値よりも低い場合には、DC/DCコンバータが起動するのを待ってから低圧補機を起動させることによって電圧低下が生じるのを回避することができる。   According to a fourth aspect of the present invention, in the fuel cell system according to the first or second aspect, when the voltage of the low-voltage power source is lower than a predetermined value, the low-voltage power source and the high-voltage having a higher voltage than the low-voltage power source. The low-voltage auxiliary machine is started after the DC / DC converter interposed between the power supply and the power supply is started. In a fuel cell system configured with a high-voltage power supply and a low-voltage power supply, a DC / DC converter interposed between the high-voltage power supply and the low-voltage power supply assists power from the high-voltage side to assist in the low-voltage power supply system. There is also a role of avoiding voltage drop. As in the present invention, when the voltage of the low-voltage power source is lower than the predetermined value, it is possible to avoid a voltage drop by starting the low-voltage auxiliary machine after waiting for the DC / DC converter to start. .

請求項5に記載の発明は、請求項1または2に記載の燃料電池システムにおいて、前記低圧補機の少なくとも一部が起動しなかった場合には、前記低圧電源と該低圧電源よりも高い電圧の高圧電源との間に介在するDC/DCコンバータが起動してから前記低圧補機を起動させるというものである。この場合には低圧電源系にて電圧低下が生じた等のおそれがあるが、このようにいったんDC/DCコンバータを起動させてから低圧補機を起動させることとすれば、高圧側から電力のアシストを受けうる状態で起動させることが可能となる。   According to a fifth aspect of the present invention, in the fuel cell system according to the first or second aspect, when at least a part of the low-voltage auxiliary machine does not start, the low-voltage power supply and a voltage higher than the low-voltage power supply The low-voltage auxiliary machine is started after the DC / DC converter interposed between the high-voltage power supply and the high-voltage power supply is started. In this case, there is a risk that a voltage drop has occurred in the low-voltage power supply system. However, if the low-voltage auxiliary machine is started after starting the DC / DC converter in this way, It can be activated in a state where it can receive assistance.

請求項6に記載の発明は、請求項1から5のいずれかに記載の燃料電池システムにおける前記低圧補機が、前記燃料電池に水素ガスを供給するための水素ガス供給系に配置されている水素ガス供給バルブまたは水素ガス供給用アクチュエータであるというものである。現状の燃料電池システムにおいては高圧水素タンクが複数設置されていることが一般的であり、そのそれぞれに水素供給バルブ等が設けられているために起動時の消費電力が大きくなっていることが多いが、本発明はこのような場合に適用して特に好適である。   According to a sixth aspect of the present invention, the low-pressure auxiliary machine in the fuel cell system according to any one of the first to fifth aspects is disposed in a hydrogen gas supply system for supplying hydrogen gas to the fuel cell. It is a hydrogen gas supply valve or a hydrogen gas supply actuator. In the current fuel cell system, it is common that a plurality of high-pressure hydrogen tanks are installed, each of which is provided with a hydrogen supply valve and the like, and thus power consumption at startup is often large. However, the present invention is particularly suitable when applied to such a case.

また、請求項7に記載の発明は、高圧蓄電装置と、該高圧蓄電装置よりも低い電圧の低圧蓄電装置と、主として該低圧蓄電装置の電力によって駆動される低圧補機と、前記高圧蓄電装置と低圧蓄電装置との間に介在するDC/DCコンバータとを備えた燃料電池システムの起動時における制御方法において、前記起動時における前記低圧蓄電装置の状況に応じて前記低圧補機の駆動の態様を変化させることを特徴とするものである。   The invention described in claim 7 is a high voltage power storage device, a low voltage power storage device having a voltage lower than that of the high voltage power storage device, a low voltage auxiliary machine driven mainly by electric power of the low voltage power storage device, and the high voltage power storage device. In a control method at the time of start-up of a fuel cell system including a DC / DC converter interposed between the low-voltage power storage device and the low-voltage power storage device, a mode of driving the low-voltage auxiliary machine according to the state of the low-voltage power storage device at the time of start It is characterized by changing.

この制御方法においては、電圧低下のおそれがある低圧蓄電装置の状況に応じて起動時の駆動態様を変える。すなわち、低圧蓄電装置の電圧(電力)が十分であり、システム起動と同時に所定の低圧補機を駆動したとしても電圧低下のおそれがない状況下にあればそのように低圧補機をシステム起動と同時に駆動することとする。これによれば、電圧低下を回避しつつ従来よりも早期にシステム起動を完了することが可能となる。また、状況に応じて一部の低圧補機を停止させておくこととすれば少なくともその分の電力消費を回避することができるから、電圧低下を抑制しつつシステム起動を行うことが可能となる。一方で、電圧低下のおそれがある状況下であれば従来と同様の起動をすることにより少なくとも従来と同程度の起動時間を確保することができる。このように、本発明は、常に同じシーケンスで起動を行うのではなく低圧蓄電装置(あるいは低圧回路)の状況を見ながら必要に応じた起動制御を行うという点で特徴的である。   In this control method, the driving mode at startup is changed according to the situation of the low-voltage power storage device that may cause a voltage drop. In other words, if the voltage (electric power) of the low-voltage power storage device is sufficient, and if a certain low-voltage auxiliary machine is driven at the same time as starting the system, there is no risk of voltage drop. Drive simultaneously. According to this, it is possible to complete the system start-up earlier than before while avoiding the voltage drop. Further, if some low-voltage auxiliary machines are stopped according to the situation, at least power consumption can be avoided, so that it is possible to start the system while suppressing the voltage drop. . On the other hand, if the situation is such that there is a risk of a voltage drop, it is possible to secure at least the same startup time as in the prior art by starting up in the same manner as in the prior art. As described above, the present invention is characteristic in that the start-up control is performed as necessary while observing the state of the low-voltage power storage device (or the low-voltage circuit) instead of always starting in the same sequence.

請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の制御方法において、前記低圧補機のうち、当該燃料電池システムの起動に不要な補機の少なくとも一部について駆動停止させておくというものである。システム起動に不要な低圧補機の少なくとも一部を駆動停止させておければ、少なくともその分の電力消費を抑えて電圧低下を抑制することができる。   According to an eighth aspect of the present invention, in the control method according to the seventh aspect, at least a part of the auxiliary equipment unnecessary for starting up the fuel cell system among the low-pressure auxiliary machines is stopped. is there. If at least a part of the low-voltage auxiliary machine unnecessary for system startup is stopped, at least power consumption can be suppressed and voltage drop can be suppressed.

請求項9に記載の発明は、請求項7または8に記載の制御方法において、前記低圧補機のうち当該燃料電池システムの起動に必要な補機については時間をずらして起動させるというものである。例えば低圧補機が複数ある場合、時間をずらしてこれらを起動させることで突入電流(ラッシュ電流)を分散させ、集中するのを回避することにより低圧蓄電装置において電圧低下が生じるのを抑えることが可能となる。   The invention according to claim 9 is the control method according to claim 7 or 8, wherein among the low-pressure auxiliary machines, auxiliary machines required for starting the fuel cell system are started at different times. . For example, when there are a plurality of low-voltage auxiliary machines, the inrush currents (rush currents) are dispersed by starting them at different times, thereby avoiding the concentration and suppressing the voltage drop in the low-voltage power storage device. It becomes possible.

請求項10に記載の発明は、請求項7または8に記載の制御方法において、前記低圧蓄電装置の電圧が所定値よりも低い場合には前記DC/DCコンバータが起動してから前記低圧補機を起動させるというものである。高圧蓄電装置と低圧蓄電装置との間に介在するDC/DCコンバータは、高圧側から電力をアシスト(補助)することによって低圧蓄電装置における電圧低下を回避するという役割もある。本発明のごとく、低圧蓄電装置の電圧が所定値よりも低い場合には、DC/DCコンバータが起動するのを待ってから低圧補機を起動させることによって電圧低下が生じるのを回避することができる。   According to a tenth aspect of the present invention, in the control method according to the seventh or eighth aspect, when the voltage of the low-voltage power storage device is lower than a predetermined value, the low-voltage auxiliary machine is activated after the DC / DC converter is activated. Is to start. The DC / DC converter interposed between the high-voltage power storage device and the low-voltage power storage device also has a role of avoiding a voltage drop in the low-voltage power storage device by assisting power from the high-voltage side. As in the present invention, when the voltage of the low-voltage power storage device is lower than the predetermined value, it is possible to avoid a voltage drop by starting the low-voltage auxiliary machine after waiting for the DC / DC converter to start. it can.

請求項11に記載の発明は、請求項7に記載の制御方法において、前記低圧補機の少なくとも一部が起動しなかった場合には前記DC/DCコンバータが起動してから前記低圧補機を起動させるというものである。この場合には低圧蓄電装置にて電圧低下が生じた等のおそれがあるが、このようにいったんDC/DCコンバータを起動させてから低圧補機を起動させることとすれば、高圧側から電力のアシストを受けうる状態で起動させることが可能となる。   According to an eleventh aspect of the present invention, in the control method according to the seventh aspect, when at least a part of the low-voltage auxiliary machine is not activated, the low-voltage auxiliary machine is activated after the DC / DC converter is activated. It is to start. In this case, there is a risk that a voltage drop has occurred in the low-voltage power storage device, but if the low-voltage auxiliary machine is started after starting the DC / DC converter in this way, It can be activated in a state where it can receive assistance.

さらに、請求項12に記載の発明は、請求項7から11のいずれかに記載の制御方法における前記低圧補機が、前記燃料電池に水素ガスを供給するための水素ガス供給系に配置されている水素ガス供給バルブまたは水素ガス供給用アクチュエータであるというものである。現状の燃料電池システムにおいては高圧水素タンクが複数設置されていることが一般的であり、そのそれぞれに水素供給バルブ等が設けられているために起動時の消費電力が大きくなっていることが多いが、本発明はこのような場合に適用して特に好適である。   Furthermore, in the invention described in claim 12, the low-pressure auxiliary machine in the control method according to any one of claims 7 to 11 is arranged in a hydrogen gas supply system for supplying hydrogen gas to the fuel cell. This is a hydrogen gas supply valve or a hydrogen gas supply actuator. In the current fuel cell system, it is common that a plurality of high-pressure hydrogen tanks are installed, each of which is provided with a hydrogen supply valve and the like, and thus power consumption at startup is often large. However, the present invention is particularly suitable when applied to such a case.

本発明によれば、補機駆動用電源の出力が不安定な場合にも迅速に燃料電池を起動させることができる。   According to the present invention, it is possible to quickly start the fuel cell even when the output of the auxiliary machine driving power source is unstable.

以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on an example of an embodiment shown in the drawings.

図1〜図3に本発明にかかる燃料電池システムの一実施形態を示す。本発明にかかる燃料電池システム1は、高圧電源と、該高圧電源よりも電圧の低い低圧電源と、主として該低圧電源の電力によって駆動される低圧補機と、高圧電源と低圧電源との間に介在するDC/DCコンバータとを備えた構成となっている。本実施形態においては、この燃料電池システムの起動時における低圧電源の状況に応じて低圧補機の駆動の態様を変化させるという制御を行うこととしている。以下においては、まず燃料電池システム1の概略から説明し、その後に燃料電池システム1の起動時おける制御方法の内容について説明することとする(図1〜図3参照)。   1 to 3 show an embodiment of a fuel cell system according to the present invention. A fuel cell system 1 according to the present invention includes a high voltage power source, a low voltage power source having a voltage lower than that of the high voltage power source, a low voltage auxiliary machine driven mainly by the power of the low voltage power source, and the high voltage power source and the low voltage power source. It has a configuration including an interposed DC / DC converter. In the present embodiment, control is performed to change the driving mode of the low-pressure auxiliary machine in accordance with the state of the low-voltage power supply at the time of starting the fuel cell system. In the following, first, the outline of the fuel cell system 1 will be described, and then the contents of the control method when the fuel cell system 1 is started will be described (see FIGS. 1 to 3).

なお、燃料電池システム1の高圧電源(および低圧電源)には蓄電装置が含まれる。以下に示す実施形態では、高圧電源が高圧蓄電装置、低圧電源が低圧蓄電装置である場合を例として説明する。本明細書にいう蓄電装置の一例としてはバッテリ(二次電池)を挙げることができるが、これのみならず、例えばニッケル水素電池、リチウムイオン電池、あるいはキャパシタ等の場合であっても適用可能である。   The high-voltage power supply (and low-voltage power supply) of the fuel cell system 1 includes a power storage device. In the embodiment described below, a case where the high-voltage power source is a high-voltage power storage device and the low-voltage power source is a low-voltage power storage device will be described as an example. As an example of the power storage device in this specification, a battery (secondary battery) can be given. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to, for example, a nickel metal hydride battery, a lithium ion battery, or a capacitor. is there.

図1に本実施形態にかかる燃料電池システム1の概略構成を示す。本実施形態に示す燃料電池システム1は、例えば燃料電池車両(FCHV;Fuel Cell Hybrid Vehicle)の車載発電システムとして利用可能なものであるが、これに限られることはなく、各種移動体(例えば船舶や飛行機など)やロボットなどといった自走可能なものに搭載される発電システム等としても用いることができるのは当然である。図示していない燃料電池セルスタックは、複数の単セルを直列に積層して成るスタック構造を有するものであり、例えば固体高分子電解質型燃料電池等から構成されている。   FIG. 1 shows a schematic configuration of a fuel cell system 1 according to the present embodiment. The fuel cell system 1 shown in the present embodiment can be used as, for example, an in-vehicle power generation system of a fuel cell vehicle (FCHV; Fuel Cell Hybrid Vehicle), but is not limited to this, and various mobile objects (for example, ships) Naturally, it can also be used as a power generation system mounted on a self-propelled device such as a robot or a robot. A fuel cell stack (not shown) has a stack structure in which a plurality of single cells are stacked in series, and is composed of, for example, a solid polymer electrolyte fuel cell.

燃料電池2への酸化ガス供給系は、エアコンプレッサ5、インタークーラ3、インタークーラ冷却用ウォータポンプ4を含んだ構成となっている(図1参照)。エアコンプレッサ5は図示しないエアフィルタを介して外気から取り込んだ空気を圧縮する。インタークーラ3は、圧縮されて高温となったエアを冷却する。インタークーラ冷却用ウォータポンプ4は、インタークーラ3を冷却するための冷却水を循環させる。エアコンプレッサ5によって圧縮されたエアは、このようにインタークーラ3によって冷却された後、加湿器17を通過し、燃料電池2のカソード(酸素極)へと供給される。燃料電池2の電池反応に供された後の酸素オフガスはカソードオフガス流路16を流れてシステム外へと排気される。この酸素オフガスは燃料電池2での電池反応により生成された水分を含むため高湿潤状態になっている。そこで、加湿器17により、低湿潤状態にある供給前の酸化ガスと、カソードオフガス流路16を流れる高湿潤状態の酸素オフガスとの間で水分交換を行い、燃料電池2に供給される酸化ガスを適度に加湿する。   The oxidizing gas supply system to the fuel cell 2 includes an air compressor 5, an intercooler 3, and an intercooler cooling water pump 4 (see FIG. 1). The air compressor 5 compresses air taken from outside air through an air filter (not shown). The intercooler 3 cools the air that has been compressed to a high temperature. The intercooler cooling water pump 4 circulates cooling water for cooling the intercooler 3. The air compressed by the air compressor 5 is cooled by the intercooler 3 in this way, passes through the humidifier 17, and is supplied to the cathode (oxygen electrode) of the fuel cell 2. The oxygen off-gas after being subjected to the cell reaction of the fuel cell 2 flows through the cathode off-gas channel 16 and is exhausted out of the system. This oxygen off gas is in a highly moist state because it contains moisture generated by the cell reaction in the fuel cell 2. Therefore, the humidifier 17 exchanges moisture between the oxidant gas before supply in a low wet state and the oxygen off gas in high wet state flowing through the cathode offgas flow path 16, and the oxidant gas supplied to the fuel cell 2 Humidify moderately.

燃料電池2への水素ガス供給系は、燃料としての水素を燃料電池2へと供給するためのシステムとして構成されている。例えば本実施形態の場合には、複数(例えば4本)の高圧水素タンク21を水素貯蔵源として並列に配置し、水素ガス供給路23によって燃料電池2のアノード(燃料極)へと導くようにしている(図3参照)。各高圧水素タンク21には低圧補機の一種である高圧水素タンクバルブ22が設けられている。また、水素ガス供給路23にはガス圧を減圧するためのレギュレータ24や、流量調整弁および可変調圧弁として機能するインジェクタ25が設けられている。インジェクタ25は、制御装置13によって水素ガス噴射時間および噴射時期が制御されることによって水素ガスの流量および圧力を高精度に調節することが可能となっている。なお、図1や図3においては特に図示していないが、水素ガス供給系にはこれらの他に燃料電池入口バルブや燃料ガス循環路などが設けられている。燃料ガス循環路は未反応燃料ガスを燃料電池2に還流させるための帰還ガス流路であり、そのガス流路には上流から下流にかけて燃料電池出口バルブ、水素ポンプ、逆止弁などが設けられる。   The hydrogen gas supply system to the fuel cell 2 is configured as a system for supplying hydrogen as a fuel to the fuel cell 2. For example, in the case of this embodiment, a plurality of (for example, four) high-pressure hydrogen tanks 21 are arranged in parallel as hydrogen storage sources, and are led to the anode (fuel electrode) of the fuel cell 2 by the hydrogen gas supply path 23. (See FIG. 3). Each high-pressure hydrogen tank 21 is provided with a high-pressure hydrogen tank valve 22 which is a kind of low-pressure auxiliary machine. The hydrogen gas supply path 23 is provided with a regulator 24 for reducing the gas pressure, and an injector 25 that functions as a flow rate adjusting valve and a modulatable pressure valve. The injector 25 can adjust the flow rate and pressure of hydrogen gas with high accuracy by controlling the hydrogen gas injection time and injection timing by the control device 13. Although not particularly shown in FIGS. 1 and 3, the hydrogen gas supply system is provided with a fuel cell inlet valve, a fuel gas circulation path and the like in addition to these. The fuel gas circulation path is a return gas flow path for recirculating unreacted fuel gas to the fuel cell 2. The gas flow path is provided with a fuel cell outlet valve, a hydrogen pump, a check valve and the like from upstream to downstream. .

また、燃料電池2の冷却水(LLC)の出入口には、当該冷却水を循環させるための冷却水配管11が設けられている。この冷却水配管11には、冷却水を送り出すウォータポンプ10と、冷却水供給量を調節するための流路切替弁12とが設けられている。   A cooling water pipe 11 for circulating the cooling water is provided at the inlet / outlet of the cooling water (LLC) of the fuel cell 2. The cooling water pipe 11 is provided with a water pump 10 that sends out the cooling water and a flow path switching valve 12 for adjusting the cooling water supply amount.

燃料電池2で発電された直流電力の一部は高圧コンバータ14によって降圧され、高圧蓄電装置として機能する高圧バッテリ(二次電池)15に充電される。モータインバータ(トラクションインバータ)7は、燃料電池2から供給される直流電力を交流電力に変換してトラクションモータ8に交流電力を供給する。また、ウォータポンプインバータ9は、燃料電池2から供給される直流電力を交流電力に変換してウォータポンプ10に交流電力を供給する。さらに、エアコンプレッサ駆動用インバータ6は、燃料電池2から供給される直流電力を交流電力に変換してエアコンプレッサ5に交流電力を供給する。   A part of the DC power generated by the fuel cell 2 is stepped down by the high voltage converter 14 and charged to a high voltage battery (secondary battery) 15 that functions as a high voltage power storage device. The motor inverter (traction inverter) 7 converts the DC power supplied from the fuel cell 2 into AC power and supplies the AC power to the traction motor 8. Further, the water pump inverter 9 converts the DC power supplied from the fuel cell 2 into AC power and supplies the AC power to the water pump 10. Further, the air compressor driving inverter 6 converts the DC power supplied from the fuel cell 2 into AC power and supplies the AC power to the air compressor 5.

制御装置13は、例えば燃料電池自動車に搭載されている場合であればアクセル開度や車速等に基づいてシステム要求電力(車両走行電力と補機電力との総和)を求め、燃料電池2が目標電力に一致するようにシステムを制御する装置である。具体的に説明すると、この制御装置13は、エアコンプレッサ駆動用インバータ6を制御することによって当該エアコンプレッサ5を駆動するモータ(図示省略)の回転数および酸化ガス供給量を調整する。また、インタークーラ冷却用ウォータポンプ4を制御することによって圧縮エアの温度を調整する。さらに、モータインバータ7を制御してトラクションモータ8の回転数を調整し、ウォータポンプインバータ9を制御してウォータポンプ10を調整する。さらには、高圧コンバータ14を制御して燃料電池2の運転ポイント(出力電圧、出力電流)を調整し、燃料電池2の出力電力が目標電力に一致するように調整する。   For example, if the control device 13 is mounted on a fuel cell vehicle, the control device 13 obtains the system required power (the sum of the vehicle travel power and the auxiliary power) based on the accelerator opening, the vehicle speed, etc. It is a device that controls the system to match the power. More specifically, the control device 13 controls the air compressor driving inverter 6 to adjust the rotational speed and the oxidizing gas supply amount of a motor (not shown) that drives the air compressor 5. Further, the temperature of the compressed air is adjusted by controlling the water pump 4 for cooling the intercooler. Further, the motor inverter 7 is controlled to adjust the rotational speed of the traction motor 8, and the water pump inverter 9 is controlled to adjust the water pump 10. Further, the operation point (output voltage, output current) of the fuel cell 2 is adjusted by controlling the high-voltage converter 14 so that the output power of the fuel cell 2 matches the target power.

DC/DCコンバータ18は、高圧回路側の直流電力の一部を降圧して低圧回路側へと供給する。降圧された直流電力は、一部が低圧蓄電装置として機能する低圧バッテリ(二次電池)19に充電され、一部は低圧補機20を駆動するための電力として用いられる(図1参照)。低圧補機20は低圧(例えば12V)で駆動する各種機器のことであり、例えば高圧水素タンクバルブ22(図3参照)、また、例えば燃料電池自動車であればエアコン(エアコンディショナ)、ナビゲーションシステム、ライト類、さらにはポンプ装置、インジェクタ装置、ウィンカ(ターンシグナルランプ)等、種々の電気機器が該当する。これら低圧補機20は、低圧バッテリ19から電力供給されることによっても駆動可能される。なお、このように高圧回路と低圧回路との間に介在するDC/DCコンバータ18は、例えばシステムの起動時においては高圧側から低圧側へと電力を供給することによって低圧側の電圧が低下するのを回避するといういわばアシストの役割も有している。つまり、低圧バッテリ19のみで低圧補機20を起動させた場合、消費電力が大きいと電圧低下を招くおそれがあるため、DC/DCコンバータ18を起動しておき、高圧側のバッテリから低圧側へと電力供給することによって低圧側の電力あるいは電圧を補助(アシスト)することができる。   The DC / DC converter 18 steps down a part of the DC power on the high voltage circuit side and supplies it to the low voltage circuit side. A part of the stepped-down DC power is charged in a low voltage battery (secondary battery) 19 that functions as a low voltage power storage device, and a part is used as power for driving the low voltage auxiliary machine 20 (see FIG. 1). The low-pressure auxiliary machine 20 refers to various devices that are driven at a low pressure (for example, 12V). For example, the high-pressure hydrogen tank valve 22 (see FIG. 3), or an air conditioner (air conditioner) for a fuel cell vehicle, a navigation system, for example. Various electric devices such as lights, pump devices, injector devices, turn signals (turn signal lamps), and the like are applicable. These low-voltage auxiliary machines 20 can also be driven by being supplied with power from the low-voltage battery 19. The DC / DC converter 18 interposed between the high-voltage circuit and the low-voltage circuit in this way decreases the voltage on the low-voltage side by supplying power from the high-voltage side to the low-voltage side, for example, at the time of starting the system. In other words, it has a role of assisting to avoid this. That is, when the low-voltage auxiliary machine 20 is started only with the low-voltage battery 19, if the power consumption is large, there is a possibility that the voltage is lowered. Therefore, the DC / DC converter 18 is started and the high-voltage side battery is moved to the low-voltage side. The power or voltage on the low voltage side can be assisted (assisted) by supplying the power.

続いて、本発明の実施形態を以下に説明する。上述のように、本実施形態においては燃料電池システム1の起動時における低圧バッテリ(低圧蓄電装置)19の状況に応じて低圧補機20の駆動の態様を変化させることとしている。以下、具体例を挙げて説明する(図2参照)。ここでは、低圧補機20の一例として、消費電力が比較的大きい高圧水素タンクバルブ22を駆動する場合を例示して説明する。   Subsequently, embodiments of the present invention will be described below. As described above, in the present embodiment, the driving mode of the low-voltage auxiliary machine 20 is changed according to the state of the low-voltage battery (low-voltage power storage device) 19 when the fuel cell system 1 is started. Hereinafter, a specific example will be described (see FIG. 2). Here, as an example of the low-pressure auxiliary machine 20, a case where the high-pressure hydrogen tank valve 22 with relatively large power consumption is driven will be described as an example.

まず、燃料電池システム1の起動を開始するにあたり(ステップ1)、IG(イグニッション)装置を操作して起動をスタートさせる(ステップ2)。スタート後、低圧バッテリ19の電圧が低下していないかどうかを判断する(ステップ3)。電圧が低下していなければステップ4へ、低下していればステップ8へと進む。   First, when starting the fuel cell system 1 (step 1), the IG (ignition) device is operated to start the start (step 2). After the start, it is determined whether or not the voltage of the low voltage battery 19 has decreased (step 3). If the voltage has not decreased, the process proceeds to step 4; if it has decreased, the process proceeds to step 8.

低圧バッテリ19の電圧が低下していない場合には、高圧水素タンクバルブ(低圧補機)22を駆動して開く(ステップ4)。この際、本実施形態においてはDC/DCコンバータ18の起動を待たず、低圧バッテリ19からの供給電力のみで高圧水素タンクバルブ22を駆動することとする。この場合、複数の高圧水素タンクバルブ22を同時に駆動することもできるが、突入電流を分散させるという観点からすれば時間をずらしてこれら高圧水素タンクバルブ22を順次起動させることが好ましい。これにより、電流が集中するのを回避して低圧バッテリ19の電圧が急激に低下するのを極力回避することが可能となる。   If the voltage of the low-voltage battery 19 has not decreased, the high-pressure hydrogen tank valve (low-pressure auxiliary machine) 22 is driven to open (step 4). At this time, in the present embodiment, the high-pressure hydrogen tank valve 22 is driven only by the power supplied from the low-voltage battery 19 without waiting for the activation of the DC / DC converter 18. In this case, a plurality of high-pressure hydrogen tank valves 22 can be driven at the same time, but it is preferable to start these high-pressure hydrogen tank valves 22 sequentially at different times from the viewpoint of dispersing the inrush current. As a result, it is possible to avoid the current from being concentrated and to avoid the voltage of the low-voltage battery 19 from rapidly decreasing as much as possible.

ステップ4にて高圧水素タンクバルブ22を駆動し開いた状態としたら、水素ガス供給路23における水素圧力が上昇するのを待つ(ステップ5)。水素圧力が上昇したら(ステップ6のYes)、DC/DCコンバータ18を起動させずとも順当に起動の動作が推移していると判断することができるから、この場合には燃料電池システム1の始動動作を継続する(ステップ13)。一方、水素圧力が上昇しなかったら(ステップ6のNo)、高圧水素タンクバルブ22をいったん閉じ(ステップ7)、ステップ8へと進む。   If the high-pressure hydrogen tank valve 22 is driven and opened in step 4, it waits for the hydrogen pressure in the hydrogen gas supply path 23 to increase (step 5). If the hydrogen pressure rises (Yes in step 6), it can be determined that the start-up operation is proceeding properly without starting the DC / DC converter 18. In this case, the fuel cell system 1 is started. The operation is continued (step 13). On the other hand, if the hydrogen pressure does not increase (No in step 6), the high-pressure hydrogen tank valve 22 is once closed (step 7), and the process proceeds to step 8.

ステップ8へと進んだ場合、すなわちステップ3にて低圧バッテリ19の電圧が低下したか、または始動前から電圧が低くなっているような場合、あるいはステップ6にて水素圧力が上昇しなかったため高圧水素タンクバルブ22を閉じた場合においては、DC/DCコンバータ18の起動が完了するのを待つ(ステップ8)。DC/DCコンバータ18には高圧側から電力をいわばアシストする役割もあるので、この場合には当該DC/DCコンバータ18の起動を待ってアシストを受けることにより、低圧バッテリ19の電圧が低下するのを回避することが可能となる。   When the process proceeds to step 8, that is, when the voltage of the low-voltage battery 19 is decreased at step 3 or when the voltage is low before starting or when the hydrogen pressure is not increased at step 6, the high pressure is increased. When the hydrogen tank valve 22 is closed, it waits for the start of the DC / DC converter 18 to be completed (step 8). Since the DC / DC converter 18 also has a role of assisting power from the high voltage side, in this case, the voltage of the low voltage battery 19 is lowered by receiving the assist after the DC / DC converter 18 is activated. Can be avoided.

DC/DCコンバータ18の起動が完了したら(ステップ8のYes)、高圧水素タンクバルブ22を駆動して開いた状態とする(ステップ9)。その後、水素圧力が上昇するのを待ち(ステップ10)、上昇したら(ステップ10のYes)、燃料電池システム1の始動動作をそのまま継続する(ステップ13)。一方、水素圧力が上昇しなかったら(ステップ11のNo)、高圧水素タンクバルブ22をいったん閉じ(ステップ12)、ステップ9に戻って再び高圧水素タンクバルブ22を開ける。この場合、水素圧力が所定値に上昇するまで高圧水素タンクバルブ22の開閉を繰り返すことになる(図2参照)。   When the activation of the DC / DC converter 18 is completed (Yes in step 8), the high-pressure hydrogen tank valve 22 is driven to open (step 9). Thereafter, the process waits for the hydrogen pressure to rise (step 10). When the hydrogen pressure rises (Yes in step 10), the starting operation of the fuel cell system 1 is continued as it is (step 13). On the other hand, if the hydrogen pressure does not increase (No in step 11), the high-pressure hydrogen tank valve 22 is once closed (step 12), the process returns to step 9 and the high-pressure hydrogen tank valve 22 is opened again. In this case, the high-pressure hydrogen tank valve 22 is repeatedly opened and closed until the hydrogen pressure rises to a predetermined value (see FIG. 2).

上述のような起動時における制御方法によれば、電圧低下を回避しつつも燃料電池システム1の起動性を向上させることが可能となる。つまり、現状の燃料電池システム1においては高圧水素タンク21が複数設置されていることが一般的であり、そのそれぞれに高圧水素タンクバルブ22が設けられているために起動時の消費電力が大きくなっていることが多いが、本実施形態においては可能な範囲でDC/DCコンバータ18の起動完了を待たずにシステム起動することにより起動性の向上を図っている。   According to the control method at the time of starting as described above, it is possible to improve the startability of the fuel cell system 1 while avoiding a voltage drop. That is, in the current fuel cell system 1, it is common that a plurality of high-pressure hydrogen tanks 21 are installed, and each of them has a high-pressure hydrogen tank valve 22. However, in this embodiment, the startability is improved by starting the system without waiting for the start of the DC / DC converter 18 to the extent possible.

しかも、低圧補機20の少なくとも一部が起動しなかった場合、より具体的には高圧水素タンクバルブ22の少なくとも一部が起動しなかった場合には、水素圧力が十分に上昇しないという結果を受け(ステップ6、ステップ11)、DC/DCコンバータ18が起動完了するのを待ってから起動させることとしている。この場合には例えば低圧バッテリ19がもともと弱っている場合、始動前に一時的にバッテリ電圧が低くなってしまっている場合などが考えられるが、本実施形態によれば、こういったシステムにおける状況をも加味したうえ、高圧側から電力のアシストを受けうる状態で起動させることができるから少なくとも従前と同様の起動性を確保することが可能である。   In addition, when at least a part of the low-pressure auxiliary machine 20 is not activated, more specifically, when at least a part of the high-pressure hydrogen tank valve 22 is not activated, the result that the hydrogen pressure does not rise sufficiently is obtained. (Steps 6 and 11), it is assumed that the DC / DC converter 18 is activated after waiting for completion of activation. In this case, for example, when the low-voltage battery 19 is originally weak, or when the battery voltage is temporarily lowered before starting, the situation in such a system can be considered. In addition, since it can be started in a state where it can receive power assistance from the high voltage side, at least the same startability as before can be ensured.

なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述した実施形態においては複数の高圧水素タンク21(およびこれらに付随する高圧水素タンクバルブ22)が並列になっている場合を例示したがこれに限られるわけではなく、直列に配置されているような構造であっても本発明を適用することが可能である。要は、水素ガス供給系統に複数のバルブが配置されており、尚かつ、システム起動時にこれら複数のバルブが順次ないしは同時に駆動されるようなシステムにおいても、本発明を適用することにより、電圧低下を回避しつつ起動性を向上させることが可能となる。   The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the case where the plurality of high-pressure hydrogen tanks 21 (and the high-pressure hydrogen tank valves 22 associated therewith) are arranged in parallel is illustrated, but the present invention is not limited to this, and is arranged in series. Even with such a structure, the present invention can be applied. In short, a plurality of valves are arranged in the hydrogen gas supply system, and the voltage drop is reduced by applying the present invention even in a system in which these valves are driven sequentially or simultaneously when the system is started. It is possible to improve the startability while avoiding the above.

また、本実施形態では低圧補機20の一例として高圧水素タンクバルブ22を挙げて説明したがこれも好適な一例に過ぎない。要は、システム起動時において低圧バッテリ19の電圧低下を招くような補機の起動手法を特有のものとすることによって電圧低下を回避しつつも起動性を向上させることが可能となるわけだから、高圧水素タンクバルブ22に限らず、例えば、燃料電池2に水素ガスを供給するために水素ガス供給系に配置されている各種の水素ガス供給バルブ、あるいはエア調圧弁、冷却用三方弁、冷却用ポンプ等、さらには水素ガス供給用アクチュエータ等についても適用することが当然に可能である。   In the present embodiment, the high-pressure hydrogen tank valve 22 is described as an example of the low-pressure auxiliary machine 20, but this is also only a preferable example. In short, it is possible to improve the startability while avoiding the voltage drop by making the auxiliary start-up method unique to the voltage drop of the low voltage battery 19 at the time of system start-up, Not limited to the high-pressure hydrogen tank valve 22, for example, various hydrogen gas supply valves arranged in a hydrogen gas supply system for supplying hydrogen gas to the fuel cell 2, or an air pressure regulating valve, a cooling three-way valve, and a cooling valve Needless to say, the present invention can also be applied to a pump or the like, or an actuator for supplying hydrogen gas.

あるいは、以下のようにすることもできる。すなわち、閉状態のバルブ(例えば高圧水素タンクバルブ22)を開ける際には定常的な電流よりも遥かに大きな突入電流(ラッシュ電流)が短時間に集中して流れ、その後、それよりも低電流である保持電流を通じることによって開状態を保持するのが一般的である。これに対し、図2に示したフローチャートのように高圧水素タンクバルブ22をいったん閉じてから再び開く場合(ステップ7→ステップ8→ステップ9、あるいはステップ12→ステップ9の場合)、突入電流をある程度の時間(少なくとも従来よりも長い時間)流すようにして確実に開かせるようにしてもよい。例えば、高圧水素タンクバルブ22が何かしらの理由で動作しなかった場合であっても、このように突入電流を従来よりも長く流すこととすれば、バルブの状況を加味しつつ、より確実に動作させることが可能となる。   Or it can also be as follows. That is, when a closed valve (for example, the high-pressure hydrogen tank valve 22) is opened, an inrush current (rush current) that is much larger than a steady current flows in a short time, and then a current lower than that In general, the open state is maintained by passing a holding current of. On the other hand, when the high-pressure hydrogen tank valve 22 is once closed and then opened again (in the case of step 7 → step 8 → step 9 or step 12 → step 9) as shown in the flowchart of FIG. This time (at least longer than the conventional time) may be allowed to flow to ensure the opening. For example, even if the high-pressure hydrogen tank valve 22 does not operate for some reason, if the inrush current is made to flow longer than before, the operation can be performed more reliably while taking into account the state of the valve. It becomes possible to make it.

さらに、本実施形態においては、水素圧力上昇を待っても結局は上昇しないと判断した場合(ステップ5、ステップ6のNo)、高圧水素タンクバルブ22をいったん閉じることとしていたが(ステップ7)、このように水素圧力が上昇しない場合の理由としては種々のことが考えられ、例えば、高圧水素タンクバルブ22(及び低圧(例えば12V)電源を使用する水素供給に関するアクチュエータ等の補機)の一部または全部が十分に動作しないこと、または全く動作しないことも含まれうる。このように高圧水素タンクバルブ22等が動作しない場合であっても、上述した実施形態のように、高圧水素タンクバルブ22をいったん閉じるという処理を経ることとし、DC/DCコンバータ18が起動してから再びこの高圧水素タンクバルブ22を開けるという処理を行うこととすれば、仮に起動当初の電圧や電流が十分でなかった場合においても高圧水素タンクバルブ22等の補機をより確実に動作させることが可能となる。   Furthermore, in this embodiment, when it is determined that the hydrogen pressure does not increase after waiting for the hydrogen pressure increase (No in Step 5 and Step 6), the high-pressure hydrogen tank valve 22 is temporarily closed (Step 7). There are various reasons why the hydrogen pressure does not increase as described above. For example, a part of the high-pressure hydrogen tank valve 22 (and an auxiliary device such as an actuator related to hydrogen supply using a low-pressure (for example, 12V) power source) Or it may also include not all working well or not working at all. Even when the high-pressure hydrogen tank valve 22 or the like does not operate as described above, the high-pressure hydrogen tank valve 22 is temporarily closed as in the above-described embodiment, and the DC / DC converter 18 is activated. If the process of opening the high-pressure hydrogen tank valve 22 again is performed, the auxiliary machine such as the high-pressure hydrogen tank valve 22 can be operated more reliably even if the initial voltage or current is insufficient. Is possible.

また、このように燃料電池システム1を起動させる際には、システム中の低圧補機20のうち当該燃料電池システム1の起動に不要なものについては少なくとも一部を駆動停止させておくことが好ましい(図4のステップ3’参照)。こうすることにより、燃料電池システム1の起動時において少なくともその分の電力消費を抑え、電圧が低下するのを抑制することができる。このような低圧補機20としては、上述した各種機器のうちのエアコン、ナビゲーションシステム、ライト類、ウィンカ(ターンシグナルランプ)等を挙げることができる。これら低圧補機20については、DC/DCコンバータ18を起動させた後に駆動することとすれば電圧低下を抑えられるため、燃料電池システム1を従来よりも早く起動させることが可能となる。   Further, when starting the fuel cell system 1 in this way, it is preferable that at least a part of the low-pressure auxiliary machine 20 in the system that is not necessary for starting the fuel cell system 1 is stopped. (See step 3 ′ in FIG. 4). By doing so, at the time of startup of the fuel cell system 1, at least power consumption can be suppressed and the voltage can be prevented from decreasing. Examples of such a low pressure auxiliary machine 20 include an air conditioner, a navigation system, lights, a blinker (turn signal lamp), etc., among the various devices described above. These low-voltage auxiliary machines 20 can be driven after the DC / DC converter 18 is started, so that the voltage drop can be suppressed, and the fuel cell system 1 can be started earlier than before.

ここで、本発明が種々変形実施可能であることについてさらに具体例を挙げて以下に説明を加えることとする(図5参照)。   Here, a specific example will be given to explain that the present invention can be variously modified (see FIG. 5).

DC/DCコンバータ18の起動を待たず、低圧バッテリ19からの供給電力のみで高圧水素タンクバルブ(低圧補機の一例)22を駆動する場合、突入電流を分散させるという観点からすれば、時間をずらして順次起動させることが好ましいのは上述したとおりであるが、これについてより具体的に説明すると以下のとおりである(図5参照)。なお、以下においても、複数(例えば4本)の高圧水素タンク21を水素貯蔵源として並列に配置し、水素ガス供給路23によって燃料電池2のアノード(燃料極)へと導くようにしているのは上述の場合と同様である(図3参照)。   If the high-pressure hydrogen tank valve (an example of a low-pressure auxiliary machine) 22 is driven only by the power supplied from the low-voltage battery 19 without waiting for the DC / DC converter 18 to start, the time can be reduced from the viewpoint of distributing the inrush current. As described above, it is preferable to sequentially start by shifting, but this will be described in more detail as follows (see FIG. 5). In the following, a plurality of (for example, four) high-pressure hydrogen tanks 21 are arranged in parallel as hydrogen storage sources, and are led to the anode (fuel electrode) of the fuel cell 2 by the hydrogen gas supply path 23. Is the same as described above (see FIG. 3).

まず、燃料電池システム1の起動を開始するにあたり(ステップ21)、IG(イグニッション)装置を操作して起動をスタートさせる(ステップ22)。スタート後、複数(例えば4本)の高圧水素タンクバルブ22のうちの1つを開ける(ステップ23)。次に、DC/DCコンバータ18の起動が完了するのを待ち(ステップ24)、完了したら(ステップ24のYes)、残りの高圧水素タンクバルブ22を順次開けていく(ステップ25)。このように高圧水素タンクバル22を順次開けつつ、水素圧力が所定の値まで上昇したかどうかを判断し(ステップ26)、上昇した場合には(ステップ26のYes)、燃料電池システム1の起動(始動)動作を継続して行うこととする(ステップ27)。   First, when starting the fuel cell system 1 (step 21), the IG (ignition) device is operated to start the start (step 22). After the start, one of a plurality of (for example, four) high-pressure hydrogen tank valves 22 is opened (step 23). Next, the system waits for the start of the DC / DC converter 18 to be completed (step 24), and when completed (Yes in step 24), the remaining high-pressure hydrogen tank valves 22 are sequentially opened (step 25). Thus, while sequentially opening the high-pressure hydrogen tank valve 22, it is determined whether or not the hydrogen pressure has increased to a predetermined value (step 26). If the hydrogen pressure has increased (Yes in step 26), the fuel cell system 1 is started ( The (start) operation is continued (step 27).

以上のように、低圧補機(例えば高圧水素タンクバルブ)を複数備えている燃料電池システム1においては、時間をずらしてこれらを起動させることで突入電流(ラッシュ電流)を分散させ、電流や負荷が集中するのを回避すること好ましく、これによって低圧電源系において電圧低下が生じるのを抑えることが可能となる。   As described above, in the fuel cell system 1 including a plurality of low-pressure auxiliary machines (for example, high-pressure hydrogen tank valves), the inrush current (rush current) is dispersed by starting them at different times, and the current and load It is preferable to avoid the concentration of the voltage, and it is possible to suppress a voltage drop in the low-voltage power supply system.

本発明の実施形態にかかる燃料電池システムの概略構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における制御の内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the content of the control in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における水素ガス供給系の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the hydrogen gas supply system in embodiment of this invention. システム起動(始動)に不要な低圧補機を停止させておくようにした場合の制御の内容について、主要な流れのみを記載して示したフローチャートである。It is the flowchart which described and showed only the main flow about the content of the control at the time of making it stop the low voltage | pressure auxiliary machine unnecessary for system starting (starting). 複数の高圧水素タンクバルブを順次開けていくようにした場合の制御内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control content at the time of making it open a some high pressure hydrogen tank valve sequentially.

符号の説明Explanation of symbols

1…燃料電池システム、2…燃料電池(燃料電池スタック)、15…高圧バッテリ(高圧蓄電装置)、18…DC/DCコンバータ、19…低圧バッテリ(低圧蓄電装置)、20…低圧補機、22…高圧水素タンクバルブ(低圧補機の一例)

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell system, 2 ... Fuel cell (fuel cell stack), 15 ... High voltage battery (high voltage electrical storage device), 18 ... DC / DC converter, 19 ... Low voltage battery (low voltage electrical storage device), 20 ... Low voltage auxiliary machine, 22 ... High-pressure hydrogen tank valve (an example of a low-pressure auxiliary machine)

Claims (12)

燃料電池と、電圧の異なる二次電池のうち低電圧の低圧電源とを備えた燃料電池システムにおいて、
当該燃料電池システムの起動時に低圧電源系の状況に応じて前記低圧電源で駆動される低圧補機を駆動または停止することを特徴とする燃料電池システム。
In a fuel cell system including a fuel cell and a low voltage low-voltage power source among secondary batteries having different voltages,
A fuel cell system that drives or stops a low-pressure auxiliary machine driven by the low-voltage power source according to the state of the low-voltage power source system when the fuel cell system is started.
前記低圧補機のうち、当該燃料電池システムの起動に不要なものの少なくとも一部について駆動停止させておくことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。   2. The fuel cell system according to claim 1, wherein at least a part of the low-pressure auxiliary machine that is unnecessary for starting the fuel cell system is stopped. 3. 前記低圧補機のうち当該燃料電池システムの起動に必要なものについては時間をずらして起動させることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料電池システム。   3. The fuel cell system according to claim 1, wherein among the low-pressure auxiliary machines, those necessary for starting the fuel cell system are started at different times. 前記低圧電源の電圧が所定値よりも低い場合には、当該低圧電源と該低圧電源よりも高い電圧の高圧電源との間に介在するDC/DCコンバータが起動してから前記低圧補機を起動させることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料電池システム。   When the voltage of the low-voltage power supply is lower than a predetermined value, the low-voltage auxiliary machine is activated after the DC / DC converter interposed between the low-voltage power supply and the high-voltage power supply having a voltage higher than the low-voltage power supply is activated. The fuel cell system according to claim 1 or 2, wherein 前記低圧補機の少なくとも一部が起動しなかった場合には、前記低圧電源と該低圧電源よりも高い電圧の高圧電源との間に介在するDC/DCコンバータが起動してから前記低圧補機を起動させることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料電池システム。   When at least a part of the low-voltage auxiliary machine does not start, the low-voltage auxiliary machine is operated after a DC / DC converter interposed between the low-voltage power supply and a high-voltage power supply having a voltage higher than the low-voltage power supply is started. The fuel cell system according to claim 1, wherein the fuel cell system is activated. 前記低圧補機は、前記燃料電池に水素ガスを供給するための水素ガス供給系に配置されている水素ガス供給バルブまたは水素ガス供給用アクチュエータであることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の燃料電池システム。   The low-pressure auxiliary machine is a hydrogen gas supply valve or a hydrogen gas supply actuator arranged in a hydrogen gas supply system for supplying hydrogen gas to the fuel cell. A fuel cell system according to claim 1. 高圧蓄電装置と、該高圧蓄電装置よりも低い電圧の低圧蓄電装置と、主として該低圧蓄電装置の電力によって駆動される低圧補機と、前記高圧蓄電装置と低圧蓄電装置との間に介在するDC/DCコンバータとを備えた燃料電池システムの起動時における制御方法において、
前記起動時における前記低圧蓄電装置の状況に応じて前記低圧補機の駆動の態様を変化させることを特徴とする燃料電池システムの起動時における制御方法。
A high-voltage power storage device, a low-voltage power storage device having a lower voltage than the high-voltage power storage device, a low-voltage auxiliary machine driven mainly by the power of the low-voltage power storage device, and a DC interposed between the high-voltage power storage device and the low-voltage power storage device In a control method at the time of starting a fuel cell system provided with
A control method at the time of start-up of the fuel cell system, wherein a driving mode of the low-voltage auxiliary machine is changed according to a state of the low-voltage power storage device at the time of start-up.
前記低圧補機のうち、当該燃料電池システムの起動に不要な補機の少なくとも一部について駆動停止させておくことを特徴とする請求項7に記載の燃料電池システムの起動時における制御方法。   The control method at the time of starting the fuel cell system according to claim 7, wherein driving of at least a part of the auxiliary equipment unnecessary for starting the fuel cell system is stopped. 前記低圧補機のうち当該燃料電池システムの起動に必要な補機については時間をずらして起動させることを特徴とする請求項7または8に記載の燃料電池システムの起動時における制御方法。   The control method at the time of starting the fuel cell system according to claim 7 or 8, wherein among the low-pressure auxiliary devices, auxiliary devices required for starting the fuel cell system are started at different times. 前記低圧蓄電装置の電圧が所定値よりも低い場合には前記DC/DCコンバータが起動してから前記低圧補機を起動させることを特徴とする請求項7または8に記載の燃料電池システムの起動時における制御方法。   9. The start of the fuel cell system according to claim 7, wherein when the voltage of the low-voltage power storage device is lower than a predetermined value, the low-voltage auxiliary machine is started after the DC / DC converter is started. Control method at the time. 前記低圧補機の少なくとも一部が起動しなかった場合には前記DC/DCコンバータが起動してから前記低圧補機を起動させることを特徴とする請求項7に記載の燃料電池システムの起動時における制御方法。   8. When starting up the fuel cell system according to claim 7, wherein, when at least a part of the low-pressure auxiliary machine does not start up, the DC / DC converter is started up and then the low-pressure auxiliary machine is started up. Control method. 前記低圧補機は、前記燃料電池に水素ガスを供給するための水素ガス供給系に配置されている水素ガス供給バルブまたは水素ガス供給用アクチュエータであることを特徴とする請求項7から11のいずれかに記載の燃料電池システムの起動時における制御方法。

The low-pressure auxiliary machine is a hydrogen gas supply valve or a hydrogen gas supply actuator arranged in a hydrogen gas supply system for supplying hydrogen gas to the fuel cell. A control method at startup of the fuel cell system according to claim 1.

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