JP2007250199A - Fuel cell system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system capable of restraining the generation of noise and the degradation of a fuel cell. <P>SOLUTION: A controller 130 controls the state of operation during a power generation idle mode so that pressure at a fuel electrode side is first pressure and below second pressure. Here, the operation state during the power generation idle mode is controlled so that the pressure of the fuel electrode side is lowered below the second pressure, so that a state that the pressure of the fuel electrode side is high (that is, plenty of fuel gas is sealed in the fuel electrode side) to make a dilution device 120 give large noise at shifting toward a normal power generation mode can be prevented. Further, since an operation state during the power generation idle mode is controlled to make the pressure at the fuel electrode side exceed the first pressure, an electrolyte film is prevented from being degraded due to pressure at the fuel electrode side getting too low to make a pressure difference between an oxidant electrode side and the fuel electrode side too large. Therefore, the generation of noise and the degradation of the fuel cell 10 can be restrained. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system.

従来、燃料電池システムを搭載した車両であって、車両がアイドル停止状態である場合には、燃料電池で発電を行うために駆動させる機器の動作を停止して発電を休止することで、不要な電力消費を抑えて燃費の向上を図るものが知られている（例えば特許文献１参照）。   Conventionally, when a vehicle is equipped with a fuel cell system and the vehicle is in an idle stop state, it is unnecessary to stop the power generation by stopping the operation of the device that is driven to generate power with the fuel cell. There is known one that improves power consumption by suppressing power consumption (see, for example, Patent Document 1).

しかし、車両がアイドル停止状態で発電を休止した場合、燃料電池システムの状態（例えば燃料ガスの圧力が低すぎるなど）によっては、その後発電を再開するときに支障（燃料ガス圧力の上昇遅れなどの支障）が生じ、必要な発電電力が得られないことがあり得る。   However, when power generation is stopped when the vehicle is in an idling stop state, depending on the state of the fuel cell system (for example, the pressure of the fuel gas is too low) It is possible that necessary generated power cannot be obtained.

そこで、所定の条件（発電再開時に支障が生じない条件）を満たさない場合には、アイドル停止状態とさせない燃料電池システムが知られている。この燃料電池システムによれば、所定条件を満たさない場合にはアイドル停止とならないため、アイドル停止状態から発電を再開して必要な発電電力が得られなくなるという事態を防止することができる（例えば特許文献２参照）。
特開２００１−３５９２０４号公報 特開２００４−１７３４５０号公報 Therefore, there is known a fuel cell system that does not enter an idle stop state when a predetermined condition (a condition that does not cause a problem when power generation is resumed) is not satisfied. According to this fuel cell system, when the predetermined condition is not satisfied, idling is not stopped, so that it is possible to prevent a situation in which necessary power generation cannot be obtained by restarting power generation from the idling stopped state (for example, patents). Reference 2).
JP 2001-359204 A JP 2004-173450 A

しかし、従来の燃料電池システムにおいて、発電再開時に支障が生じないと予測される条件を満たした場合であっても、経時劣化によるガス漏れや制御性が悪化した場合には、燃料ガス圧力が不安定となる。そして、燃料ガス圧力が過大となってしまった場合、その後の発電において燃料極側から排出される燃料ガス量が多くなり、燃料ガスの排出に際して希釈装置の稼働率が高くなって希釈装置による騒音が生じてしまう。また、燃料ガス圧力が小さくなってしまった場合、酸化剤極側の圧力との差が大きくなり、両極間に設けられる電解質膜の劣化を促進してしまうこととなる。   However, in the conventional fuel cell system, even if the conditions that are expected to not cause problems when restarting power generation are satisfied, the fuel gas pressure will be reduced if the gas leakage due to deterioration over time or the controllability deteriorates. It becomes stable. If the fuel gas pressure becomes excessive, the amount of fuel gas discharged from the fuel electrode side in the subsequent power generation increases, and the operating rate of the dilution device increases when the fuel gas is discharged, resulting in noise from the dilution device. Will occur. Further, when the fuel gas pressure becomes small, the difference from the pressure on the oxidant electrode side becomes large, and the deterioration of the electrolyte membrane provided between both electrodes is promoted.

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、騒音の発生および燃料電池の劣化を抑制することが可能な燃料電池システムを提供することにある。   The present invention has been made to solve such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of suppressing generation of noise and deterioration of the fuel cell. is there.

本発明の燃料電池システムは、燃料電池と、燃料極側圧力検出手段と、蓄電手段と、制御手段とを備えている。燃料電池は、燃料ガスの供給を受ける燃料極と酸化剤ガスの供給を受ける酸化剤極とを有し、供給された燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電するものである。燃料極側圧力検出手段は、燃料電池の燃料極側の圧力を検出するものである。蓄電手段は、要求された電力量のうち燃料電池から供給できない不足分の電力量を供給するものである。制御手段は、要求された電力量を燃料電池又は燃料電池と蓄電手段とによって供給する通常発電モードと、要求された電力量を蓄電手段によって供給する発電休止モードとを切替可能であり、システムの運転状態を制御可能なものである。さらに、制御手段は、燃料極側圧力検出手段の検出圧力に基づいて、燃料極側の圧力が第１圧力を超え第２圧力未満となるように発電休止モード中での運転状態を制御する第１制御、燃料極側の圧力が第２圧力未満となるように発電休止モード中での運転状態を制御し且つ燃料極側の圧力が第１圧力以下となると発電休止モードから通常発電モードへ切り替える第２制御、及び、燃料極側の圧力が第１圧力以下若しくは第２圧力以上となると発電休止モードから通常発電モードへ切り替える第３制御のうち、少なくとも１つを実行する構成となっている。   The fuel cell system of the present invention includes a fuel cell, a fuel electrode side pressure detection means, a power storage means, and a control means. The fuel cell has a fuel electrode supplied with fuel gas and an oxidant electrode supplied with oxidant gas, and generates electric power by reacting the supplied fuel gas and oxidant gas. The fuel electrode side pressure detecting means detects the pressure on the fuel electrode side of the fuel cell. The power storage means supplies a deficient amount of power that cannot be supplied from the fuel cell among the requested amount of power. The control means can switch between a normal power generation mode in which the required amount of power is supplied by the fuel cell or the fuel cell and the power storage means, and a power generation suspension mode in which the required amount of power is supplied by the power storage means. The operating state can be controlled. Further, the control means controls the operation state in the power generation suspension mode so that the pressure on the fuel electrode side exceeds the first pressure and becomes less than the second pressure based on the detected pressure of the fuel electrode side pressure detection means. 1 control, the operation state in the power generation suspension mode is controlled so that the pressure on the fuel electrode side is less than the second pressure, and the power generation suspension mode is switched to the normal power generation mode when the pressure on the fuel electrode side is lower than the first pressure. At least one of the second control and the third control for switching from the power generation halt mode to the normal power generation mode when the pressure on the fuel electrode side is equal to or lower than the first pressure or equal to or higher than the second pressure is configured.

本発明によれば、制御手段は、燃料極側の圧力が第１圧力を超え第２圧力未満となるように発電休止モード中での運転状態を制御する第１制御、燃料極側の圧力が第２圧力未満となるように発電休止モード中での運転状態を制御し且つ燃料極側の圧力が第１圧力以下となると発電休止モードから通常発電モードへ切り替える第２制御、及び、燃料極側の圧力が第１圧力以下若しくは第２圧力以上となると発電休止モードから通常発電モードへ切り替える第３制御のうち、少なくとも１つを実行する。   According to the present invention, the control means includes the first control for controlling the operation state in the power generation suspension mode so that the pressure on the fuel electrode side exceeds the first pressure and less than the second pressure, and the pressure on the fuel electrode side is A second control for controlling the operation state in the power generation suspension mode so as to be less than the second pressure, and switching from the power generation suspension mode to the normal power generation mode when the pressure on the fuel electrode side becomes equal to or lower than the first pressure; When the pressure becomes equal to or lower than the first pressure or equal to or higher than the second pressure, at least one of the third controls for switching from the power generation suspension mode to the normal power generation mode is executed.

ここで、第１制御によれば、発電休止モード中での運転状態が制御されて、燃料極側の圧力が第２圧力未満となるため、燃料極側の圧力が高く（すなわち燃料極側に燃料ガスが多量に封入され）、通常発電モードの移行時に希釈装置による騒音が大きくなってしまう事態を防止することができる。また、発電休止モード中での運転状態が制御されて、燃料極側の圧力が第１圧力を超えるようにされるため、燃料極側の圧力が低くなりすぎて酸化剤極側との圧力差が大きくなって電解質膜を劣化させてしまうことを防止することができる。   Here, according to the first control, since the operation state in the power generation suspension mode is controlled and the pressure on the fuel electrode side becomes less than the second pressure, the pressure on the fuel electrode side is high (that is, on the fuel electrode side). A large amount of fuel gas is enclosed), and it is possible to prevent a situation in which the noise caused by the diluting device becomes loud when shifting to the normal power generation mode. In addition, since the operation state in the power generation suspension mode is controlled so that the pressure on the fuel electrode side exceeds the first pressure, the pressure on the fuel electrode side becomes too low and the pressure difference from the oxidant electrode side. It becomes possible to prevent the electrolyte membrane from deteriorating and degrading the electrolyte membrane.

また、第２制御によれば、発電休止モード中での運転状態が制御されて、燃料極側の圧力が第２圧力未満となるため、燃料極側の圧力が高く（すなわち燃料極側に燃料ガスが多量に封入され）、通常発電モードの移行時に希釈装置による騒音が大きくなってしまう事態を防止することができる。また、燃料極側の圧力が第１圧力以下となると発電休止モードから通常発電モードへ切り替えるため、第１圧力以下のままで発電休止モードが継続し、両極間の圧力差により電解質膜を劣化させてしまうことを防止することができる。すなわち、通常発電モードに移行したことにより燃料ガスや酸化剤ガスが燃料電池に供給されて、両極間の圧力差が小さくなるため、電解質膜を劣化させてしまうことを防止することができる。   Further, according to the second control, the operation state in the power generation suspension mode is controlled, and the pressure on the fuel electrode side becomes less than the second pressure, so that the pressure on the fuel electrode side is high (that is, the fuel on the fuel electrode side). It is possible to prevent a situation in which the noise caused by the diluting device becomes large when the normal power generation mode is shifted. In addition, when the pressure on the fuel electrode side becomes equal to or lower than the first pressure, the power generation suspension mode is switched from the power generation suspension mode to the normal power generation mode. Therefore, the power generation suspension mode continues with the pressure lower than the first pressure. Can be prevented. That is, since the fuel gas or the oxidant gas is supplied to the fuel cell due to the shift to the normal power generation mode, the pressure difference between the two electrodes is reduced, so that the electrolyte membrane can be prevented from being deteriorated.

さらに、第３制御によれば、燃料極側の圧力が第１圧力以下若しくは第２圧力以上となると発電休止モードから通常発電モードへ切り替えるため、第１圧力以下のままで発電休止モードが継続し、両極間の圧力差により電解質膜を劣化させてしまうことを防止することができる。さらに、第２圧力以上のままで発電休止モードが継続し、通常発電モードの移行時に希釈装置による騒音が大きくなってしまう事態を防止することができる。   Furthermore, according to the third control, when the pressure on the fuel electrode side becomes equal to or lower than the first pressure or higher than the second pressure, the power generation suspension mode is switched from the power generation suspension mode to the normal power generation mode. It is possible to prevent the electrolyte membrane from being deteriorated due to the pressure difference between the two electrodes. Furthermore, it is possible to prevent a situation in which the power generation pause mode continues while maintaining the second pressure or higher and the noise caused by the dilution device becomes large when the normal power generation mode is shifted.

従って、上記いずれかの制御を行うことにより、騒音の発生および燃料電池の劣化を抑制することができる。   Therefore, by performing any of the above controls, it is possible to suppress the generation of noise and the deterioration of the fuel cell.

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の第１実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。同図に示すように、燃料電池システム１は、燃料電池１０と、燃料ガス供給系２０と、ガス循環系３０と、ガス排出系（ガス排出手段）４０と、酸化剤ガス供給系５０と、酸化剤ガス排出系６０とを備えている。   FIG. 1 is a configuration diagram of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the fuel cell system 1 includes a fuel cell 10, a fuel gas supply system 20, a gas circulation system 30, a gas discharge system (gas discharge means) 40, an oxidant gas supply system 50, And an oxidant gas discharge system 60.

燃料電池１０は、燃料ガス（水素ガス）の供給を受ける燃料極と、酸化剤ガス（酸素）の供給を受ける酸化剤極とを有し、供給された燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電するものである。このとき、燃料電池１０では、
燃料極 ：Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−
酸化剤極：２Ｈ＋＋２ｅ−＋（１／２）Ｏ２→Ｈ２Ｏ
なる反応により発電が行われることとなる。また、燃料極と酸化剤極とは電解質膜を挟んで重ね合わされて発電セルを構成しており、燃料電池１０は、これら発電セルが複数層積層されたスタック構造となっている。 The fuel cell 10 includes a fuel electrode that is supplied with a fuel gas (hydrogen gas) and an oxidant electrode that is supplied with an oxidant gas (oxygen), and reacts the supplied fuel gas with the oxidant gas. Power generation. At this time, in the fuel cell 10,
Fuel electrode: H 2 → 2H + + 2e −
Oxidant electrode: 2H + + 2e − + (1/2) O 2 → H 2 O
As a result, power generation is performed. Further, the fuel electrode and the oxidant electrode are overlapped with an electrolyte membrane interposed therebetween to constitute a power generation cell, and the fuel cell 10 has a stack structure in which a plurality of layers of these power generation cells are stacked.

燃料ガス供給系２０は、水素タンク２１と、水素ガス導入配管２２と、水素タンク元弁２３と、減圧弁２４と、水素調圧弁（燃料ガス供給量制御手段）２５とからなっている。水素タンク２１は、燃料電池１０の燃料極に供給する水素ガスを蓄えておくものである。水素ガス導入配管２２は水素タンク２１と燃料電池１０の燃料極側入口とを接続し、水素タンク２１からの水素ガスを燃料電池１０の燃料極まで導くものである。水素タンク元弁２３は、水素タンク２１と水素ガス導入配管２２との接続部分に設けられ、開閉動作することにより水素ガスを水素ガス導入配管２２に流したり遮断したりするものである。減圧弁２４は、水素ガス導入配管２２に設けられ、開閉動作によって水素ガス圧力を減圧するものである。水素調圧弁２５は、水素ガス導入配管２２のうち減圧弁２４から燃料電池１０に至るまでの部分に設けられ、燃料電池１０の燃料極側に供給される水素ガス量を制御するものである。また、水素調圧弁２５は、水素ガスの供給量を制御することにより燃料電池１０の燃料極側の圧力を調整可能となっている。   The fuel gas supply system 20 includes a hydrogen tank 21, a hydrogen gas introduction pipe 22, a hydrogen tank main valve 23, a pressure reducing valve 24, and a hydrogen pressure regulating valve (fuel gas supply amount control means) 25. The hydrogen tank 21 stores hydrogen gas supplied to the fuel electrode of the fuel cell 10. The hydrogen gas introduction pipe 22 connects the hydrogen tank 21 and the fuel electrode side inlet of the fuel cell 10, and guides the hydrogen gas from the hydrogen tank 21 to the fuel electrode of the fuel cell 10. The hydrogen tank main valve 23 is provided at a connection portion between the hydrogen tank 21 and the hydrogen gas introduction pipe 22, and opens and closes the hydrogen gas to flow or shut off the hydrogen gas introduction pipe 22. The pressure reducing valve 24 is provided in the hydrogen gas introduction pipe 22 and reduces the hydrogen gas pressure by an opening / closing operation. The hydrogen pressure regulating valve 25 is provided in a portion from the pressure reducing valve 24 to the fuel cell 10 in the hydrogen gas introduction pipe 22 and controls the amount of hydrogen gas supplied to the fuel electrode side of the fuel cell 10. The hydrogen pressure regulating valve 25 can adjust the pressure on the fuel electrode side of the fuel cell 10 by controlling the supply amount of hydrogen gas.

ガス循環系３０は、発電に寄与することなく排出された燃料ガスを再利用するためのものであって、循環配管３１とガス循環装置３２とを備えている。循環配管３１は、一端が燃料電池１０の燃料極側出口に接続され、他端が水素調圧弁２５と燃料電池１０の燃料極側入口との間の水素ガス導入配管２２に接続されており、燃料電池１０の燃料極側から排出されたオフガスを循環させて再度燃料電池１０の燃料極側に送り込む流路となるものである。ガス循環装置３２は、循環配管３１上に設けられ、燃料電池１０の燃料極側から排出されたガスを循環させて再度燃料電池１０の燃料極側に送り込む動力源となるものである。   The gas circulation system 30 is for reusing the fuel gas discharged without contributing to power generation, and includes a circulation pipe 31 and a gas circulation device 32. One end of the circulation pipe 31 is connected to the fuel electrode side outlet of the fuel cell 10, and the other end is connected to the hydrogen gas introduction pipe 22 between the hydrogen pressure regulating valve 25 and the fuel electrode side inlet of the fuel cell 10, The off gas discharged from the fuel electrode side of the fuel cell 10 circulates and becomes a flow path for sending it again to the fuel electrode side of the fuel cell 10. The gas circulation device 32 is provided on the circulation pipe 31 and serves as a power source that circulates the gas discharged from the fuel electrode side of the fuel cell 10 and sends it again to the fuel electrode side of the fuel cell 10.

ガス排出系４０は、ガス循環装置３２によって送り出されるガスが燃料電池１０に至るまでの区間における循環配管３１と外部とを連通させて、燃料電池１０の燃料極側のガスを外部に排出するものである。このガス排出系４０は、ガス排出配管４１と、パージ弁４２とを備えている。ガス排出配管４１は、一端がガス循環装置３２から燃料電池１０に至るまでの循環配管３１に接続され、他端が外部につながっている。開閉弁４２は、開閉自在に制御されるものであり、開閉動作することにより流路を遮断したり開放したりしてガスの排出を制御するものである。   The gas discharge system 40 connects the circulation pipe 31 and the outside in a section where the gas sent out by the gas circulation device 32 reaches the fuel cell 10 and discharges the gas on the fuel electrode side of the fuel cell 10 to the outside. It is. The gas discharge system 40 includes a gas discharge pipe 41 and a purge valve 42. One end of the gas discharge pipe 41 is connected to the circulation pipe 31 from the gas circulation device 32 to the fuel cell 10, and the other end is connected to the outside. The on-off valve 42 is controlled to be freely opened and closed, and controls the discharge of gas by opening and closing the channel to shut off and open the flow path.

酸化剤ガス供給系５０は、コンプレッサ５１と、空気供給配管５２とからなっている。コンプレッサ５１は、外気を取り込み圧縮して燃料電池１０の酸化剤極側に送り込むものである。空気供給配管５２は、コンプレッサ５１と燃料電池１０の酸化剤極側入口とを接続するものであり、コンプレッサ５１により圧送される空気を燃料電池１０の酸化剤極側に導くものである。   The oxidant gas supply system 50 includes a compressor 51 and an air supply pipe 52. The compressor 51 takes in outside air, compresses it, and sends it to the oxidant electrode side of the fuel cell 10. The air supply pipe 52 connects the compressor 51 and the oxidant electrode side inlet of the fuel cell 10, and guides the air fed by the compressor 51 to the oxidant electrode side of the fuel cell 10.

酸化剤ガス排出系６０は、酸化剤ガス排出配管６１と、空気調圧弁６２とを備えている。酸化剤ガス排出配管６１は、燃料電池１０の酸化剤極側と外部とを接続し、燃料電池１０の酸化剤極側から排出されたガスを外部に導くものである。空気調圧弁６２は、酸化剤ガス排出配管６１上に設けられ、外部に排出するガス量を制御するものである。   The oxidant gas discharge system 60 includes an oxidant gas discharge pipe 61 and an air pressure regulating valve 62. The oxidant gas discharge pipe 61 connects the oxidant electrode side of the fuel cell 10 and the outside, and guides the gas discharged from the oxidant electrode side of the fuel cell 10 to the outside. The air pressure regulating valve 62 is provided on the oxidant gas discharge pipe 61 and controls the amount of gas discharged to the outside.

さらに、本実施形態に係る燃料電池システム１は、各種センサ７１〜７５、パワーマネージャー８０、バッテリ（蓄電手段）９０、バッテリコントローラ１００、駆動モータ１１０、希釈装置（希釈手段）１２０、およびコントローラ（制御手段）１３０を備えている。   Furthermore, the fuel cell system 1 according to the present embodiment includes various sensors 71 to 75, a power manager 80, a battery (power storage unit) 90, a battery controller 100, a drive motor 110, a diluting device (diluting unit) 120, and a controller (control). Means) 130.

各種センサ７１〜７５のうち、第１圧力センサ（燃料極側圧力検出手段）７１は、水素調圧弁２５から燃料電池１０の燃料極側入口に至るまでの水素ガス導入配管２２上に設けられている。また、第２圧力センサ（燃料極側圧力検出手段）７２は、循環配管３１上に設けられている。これらセンサ７１，７２は、燃料電池１０の燃料極側の圧力を検出する構成となっている。   Among the various sensors 71 to 75, the first pressure sensor (fuel electrode side pressure detecting means) 71 is provided on the hydrogen gas introduction pipe 22 from the hydrogen pressure regulating valve 25 to the fuel electrode side inlet of the fuel cell 10. Yes. The second pressure sensor (fuel electrode side pressure detecting means) 72 is provided on the circulation pipe 31. These sensors 71 and 72 are configured to detect the pressure on the fuel electrode side of the fuel cell 10.

第３圧力センサ７３は、コンプレッサ５１から燃料電池１０の酸化剤極側入口に至るまでの空気供給配管５２上に設けられ、燃料電池１０の酸化剤極側の圧力を検出する構成となっている。大気圧センサ（気圧検出手段）７４は、周囲の気圧を検出するものである。電圧センサ７５は、単セルごと、または複数セルごとに電圧を測定するものである。   The third pressure sensor 73 is provided on the air supply pipe 52 from the compressor 51 to the oxidant electrode side inlet of the fuel cell 10, and detects the pressure on the oxidant electrode side of the fuel cell 10. . The atmospheric pressure sensor (atmospheric pressure detection means) 74 detects ambient atmospheric pressure. The voltage sensor 75 measures a voltage for each single cell or for each of a plurality of cells.

パワーマネージャー８０は、燃料電池１０から電力を取り出して、バッテリ９０や駆動モータ１１０へ電力を供給するものである。また、パワーマネージャー８０は、電力取り出し制御のために、燃料電池１０から取り出す電流の値を計測する機能を有している。   The power manager 80 extracts power from the fuel cell 10 and supplies power to the battery 90 and the drive motor 110. In addition, the power manager 80 has a function of measuring the value of the current extracted from the fuel cell 10 for power extraction control.

バッテリ９０は、要求された電力量（駆動モータ１１０の駆動に必要な電力量）のうち燃料電池１０から供給できない不足分の電力量を駆動モータ１１０に供給するものである。また、バッテリ９０は、燃料電池システム１で発電を行うために必要な補機類を駆動させるために必要な電力を供給するようにもなっている。さらに、バッテリ９０は、逆に燃料電池１０の発電電力が余剰になったときに電力を蓄電し、且つ、駆動モータ１１０の回生電力についても蓄電するようになっている。   The battery 90 supplies the drive motor 110 with an insufficient amount of power that cannot be supplied from the fuel cell 10 out of the requested amount of power (the amount of power required to drive the drive motor 110). Further, the battery 90 supplies power necessary for driving auxiliary machinery necessary for generating power in the fuel cell system 1. Furthermore, the battery 90 conversely stores power when the generated power of the fuel cell 10 becomes surplus, and also stores regenerative power of the drive motor 110.

バッテリコントローラ１００は、バッテリ９０の残容量を検出するものであり、検出結果をコントローラ１３０に送信する構成となっている。希釈装置１２０は、ガス排出配管４１上に設けられ、ガス排出系４０から排出されるガスを希釈するものである。コントローラ１３０は、燃料電池システム１の運転状態（各種弁、ガス供給および排出、並びに電力の取出など）を制御するものである。例えばコントローラ１３０は、水素タンク２１の高圧水素を減圧弁２４で所定圧力まで減圧し、所望の水素供給量を満たすような水素圧にするべく第１圧力センサ７１の検出値を参照しながら水素調圧弁２５を制御する。また、コントローラ１３０は、所望の空気供給量を満たすような空気圧にするべく第２圧力センサ７２の検出値を参照しながらコンプレッサ５１の回転数を制御する。特にコントローラ１３０は、燃料電池１０から大電流を取り出したい場合には、水素調圧弁２５およびコンプレッサ５１を制御して燃料極側および酸化剤極側を加圧し、燃料電池１０内の化学反応効率を上げる。   The battery controller 100 detects the remaining capacity of the battery 90 and transmits the detection result to the controller 130. The dilution device 120 is provided on the gas discharge pipe 41 and dilutes the gas discharged from the gas discharge system 40. The controller 130 controls the operating state of the fuel cell system 1 (various valves, gas supply and discharge, power extraction, etc.). For example, the controller 130 depressurizes the high-pressure hydrogen in the hydrogen tank 21 to a predetermined pressure with the pressure reducing valve 24 and adjusts the hydrogen while referring to the detection value of the first pressure sensor 71 so as to obtain a hydrogen pressure that satisfies a desired hydrogen supply amount. The pressure valve 25 is controlled. Further, the controller 130 controls the rotation speed of the compressor 51 while referring to the detection value of the second pressure sensor 72 so that the air pressure satisfies the desired air supply amount. In particular, the controller 130 controls the hydrogen pressure regulating valve 25 and the compressor 51 to pressurize the fuel electrode side and the oxidant electrode side to increase the chemical reaction efficiency in the fuel cell 10 when taking out a large current from the fuel cell 10. increase.

また、コントローラ１３０は、要求された電力量を燃料電池１０のみ又は燃料電池１０とバッテリ９０とによって供給する通常発電モードと、要求された電力量をバッテリ９０のみによって供給する発電休止モードとを切替可能に構成されている。   Further, the controller 130 switches between a normal power generation mode in which the requested amount of power is supplied only by the fuel cell 10 or the fuel cell 10 and the battery 90, and a power generation suspension mode in which the requested amount of power is supplied only by the battery 90. It is configured to be possible.

ここで、コントローラ１３０についてより詳しく説明する。図２は、図１に示したコントローラ１３０の詳細を示す構成図である。同図に示すようにコントローラ１３０は、発電電力決定部１３１、発電休止モード切替部１３２、発電休止モード時制御部１３３および通常発電モード切替部１３４を有している。   Here, the controller 130 will be described in more detail. FIG. 2 is a block diagram showing details of the controller 130 shown in FIG. As shown in the figure, the controller 130 includes a generated power determining unit 131, a power generation halt mode switching unit 132, a power generation halt mode control unit 133, and a normal power generation mode switching unit 134.

発電電力決定部１３１は、移動体の運転者が要求する駆動力値を検知し、検出値とバッテリ９０の供給可能電力などに応じて、燃料電池１０の目標発電電力を決定するものである。発電休止モード切替部１３２は、燃料電池１０の目標発電電力、車両の走行状況、バッテリ９０の状態、ならびに燃料電池システム１の状態に基づいて、燃料電池の運転モードを、通常発電モードから発電休止モードの切り替えるか否かを決定するものである。発電休止モード時制御部１３３は、発電休止モード中の燃料電池システム１の制御を行うものである。通常発電モード切替部１３４は、燃料電池システム１の運転モードを、発電休止モードから通常発電モードへの切り替えるか否かを決定するものである。   The generated power determining unit 131 detects a driving force value requested by the driver of the moving body, and determines the target generated power of the fuel cell 10 according to the detected value, the power that can be supplied from the battery 90, and the like. The power generation suspension mode switching unit 132 changes the fuel cell operation mode from the normal power generation mode to the power generation suspension based on the target generated power of the fuel cell 10, the traveling state of the vehicle, the state of the battery 90, and the state of the fuel cell system 1. It is determined whether or not the mode is switched. The power generation stop mode control unit 133 controls the fuel cell system 1 in the power generation stop mode. The normal power generation mode switching unit 134 determines whether or not to switch the operation mode of the fuel cell system 1 from the power generation suspension mode to the normal power generation mode.

さらに、本実施形態においてコントローラ１３０は、第１圧力センサ７１および第２圧力センサ７２の少なくとも一方の検出値に基づいて、燃料極側の圧力が第１圧力を超え、第１圧力よりも大きい第２圧力未満となるように発電休止モード中での運転状態を制御する構成となっている。ここで、燃料極側の圧力が第１圧力以下となると、酸化剤極の圧力との差が大きくなり、両極間に設けられる電解質膜の劣化を促進してしまう。一方、燃料極側の圧力が第２圧力以上となると、その後通常発電モードに移行したときに、燃料極側から排出される燃料ガス量が多くなり、燃料ガスの排出に際して希釈装置１２０の稼働率が高くなって希釈装置１２０による騒音が生じてしまう。本実施形態に係るコントローラ１３０は、このような不都合を防止すべく、燃料極側の圧力が第１圧力を超え第２圧力未満となるように発電休止モード中での運転状態を制御するようになっている。   Further, in the present embodiment, the controller 130 is based on the detection value of at least one of the first pressure sensor 71 and the second pressure sensor 72 and the pressure on the fuel electrode side exceeds the first pressure and is greater than the first pressure. It is the structure which controls the driving | running state in a power generation stop mode so that it may become less than 2 pressures. Here, when the pressure on the fuel electrode side becomes equal to or lower than the first pressure, the difference from the pressure of the oxidant electrode becomes large, and the deterioration of the electrolyte membrane provided between both electrodes is promoted. On the other hand, when the pressure on the fuel electrode side becomes equal to or higher than the second pressure, the amount of fuel gas discharged from the fuel electrode side increases when the normal power generation mode is subsequently changed, and the operating rate of the diluter 120 is discharged when the fuel gas is discharged. Becomes higher and noise is generated by the diluting device 120. In order to prevent such inconvenience, the controller 130 according to the present embodiment controls the operation state in the power generation suspension mode so that the pressure on the fuel electrode side exceeds the first pressure and becomes less than the second pressure. It has become.

次に、本実施形態に係る燃料電池システム１の動作を説明する。図３は、第１実施形態に係る燃料電池システム１の動作を示すフローチャートであり、通常発電モードから発電休止モードへ移行するか否かを判断する処理を示している。   Next, the operation of the fuel cell system 1 according to this embodiment will be described. FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the fuel cell system 1 according to the first embodiment, and shows processing for determining whether or not to shift from the normal power generation mode to the power generation suspension mode.

図３に示すように、まず、発電休止モード切替部１３２は、発電電力決定部１３１により決定された目標となる発電電力が所定値以下であるか否かを判断する（ＳＴ１）。目標となる発電電力が所定値以下でないと判断した場合（ＳＴ１：ＮＯ）。所定値以下であると判断されるまで、この処理を繰り返すこととなる。一方、目標となる発電電力が所定値以下であると判断した場合（ＳＴ１：ＹＥＳ）、発電休止モード切替部１３２は、車速が所定車速以下であるか否かを判断する（ＳＴ２）。   As illustrated in FIG. 3, first, the power generation suspension mode switching unit 132 determines whether or not the target generated power determined by the generated power determination unit 131 is equal to or less than a predetermined value (ST1). When it is determined that the target generated power is not less than a predetermined value (ST1: NO). This process is repeated until it is determined that the value is equal to or less than the predetermined value. On the other hand, when it is determined that the target generated power is equal to or lower than the predetermined value (ST1: YES), the power generation suspension mode switching unit 132 determines whether the vehicle speed is equal to or lower than the predetermined vehicle speed (ST2).

車速が所定車速以下でないと判断した場合（ＳＴ２：ＮＯ）、処理はステップＳＴ１に移行する。車速が所定車速以下であると判断した場合（ＳＴ２：ＹＥＳ）、発電休止モード切替部１３２は、バッテリ９０の残容量が所定容量以上であるか否かを判断する（ＳＴ３）。   When it is determined that the vehicle speed is not lower than the predetermined vehicle speed (ST2: NO), the process proceeds to step ST1. When it is determined that the vehicle speed is equal to or lower than the predetermined vehicle speed (ST2: YES), the power generation suspension mode switching unit 132 determines whether the remaining capacity of the battery 90 is equal to or higher than the predetermined capacity (ST3).

バッテリ９０の残容量が所定容量以上でないと判断した場合（ＳＴ３：ＮＯ）、処理はステップＳＴ１に移行する。バッテリ９０の残容量が所定容量以上であると判断した場合（ＳＴ３：ＹＥＳ）、発電休止モード切替部１３２は、発電休止モードに移行しその後通常発電モードに移行したとき、すなわち発電再開時に支障無く発電を行うことができるか否かを判断する（ＳＴ４）。例えば、燃料電池１０の電圧が所定値以下のときに発電を休止してしまうと、発電再開時に安定した発電ができずに、移動体の駆動力に支障がでるため、発電休止モードへの移行を行わない。   When it is determined that the remaining capacity of the battery 90 is not equal to or greater than the predetermined capacity (ST3: NO), the process proceeds to step ST1. When it is determined that the remaining capacity of the battery 90 is equal to or greater than the predetermined capacity (ST3: YES), the power generation suspension mode switching unit 132 has no trouble when the power generation suspension mode is switched to the normal power generation mode after that. It is determined whether or not power generation can be performed (ST4). For example, if power generation is suspended when the voltage of the fuel cell 10 is less than or equal to a predetermined value, stable power generation cannot be performed when power generation is resumed, and the driving force of the mobile body is hindered. Do not do.

発電再開時に支障無く発電を行うことができないと判断した場合（ＳＴ４：ＮＯ）、処理はステップＳＴ１に移行する。一方、発電再開時に支障無く発電を行うことができると判断した場合（ＳＴ４：ＹＥＳ）、コントローラ１３０は、発電休止モードを開始する（ＳＴ５）。そして、図３に示す処理は終了する。   If it is determined that power generation cannot be performed without any trouble when power generation is resumed (ST4: NO), the process proceeds to step ST1. On the other hand, when it is determined that power generation can be performed without any trouble when power generation is resumed (ST4: YES), the controller 130 starts a power generation suspension mode (ST5). Then, the process shown in FIG. 3 ends.

図４は、第１実施形態に係る燃料電池システム１の動作を示すフローチャートであり、発電休止モードから通常発電モードへ移行するか否かを判断する処理および通常発電モードでの初期処理を示している。   FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the fuel cell system 1 according to the first embodiment, showing a process for determining whether or not to shift from the power generation suspension mode to the normal power generation mode and an initial process in the normal power generation mode. Yes.

まず、発電休止モードにおいて発電休止モード時制御部１３３は、パージ弁４２を閉じる（ＳＴ１１）。次いで、発電休止モード時制御部１３３は水素調圧弁２５を全閉とする（ＳＴ１２）。そして、発電休止モード時制御部１３３は、コンプレッサ５１を停止させ（ＳＴ１３）、パワーマネージャー８０を制御して電流の取り出しを停止する（ＳＴ１４）。さらに、発電休止モード時制御部１３３は、希釈装置１２０を停止させる（ＳＴ１５）。   First, in the power generation stop mode, the power generation stop mode control unit 133 closes the purge valve 42 (ST11). Next, the control unit 133 in the power generation halt mode fully closes the hydrogen pressure regulating valve 25 (ST12). Then, the power generation halt mode control unit 133 stops the compressor 51 (ST13) and controls the power manager 80 to stop the extraction of current (ST14). Furthermore, the power generation stop mode control unit 133 stops the diluting device 120 (ST15).

次に、通常発電モード切替部１３４は、通常発電モードに移行するか否かを判断する（ＳＴ１６）。このとき、通常発電モード切替部１３４は、例えば運転者が要求する駆動力が増加し、燃料電池１０での発電を再開しないと電力供給が満たされない場合や、バッテリ９０残量が不足して、電力供給を満たすことができないなどの条件が成立した場合に、通常発電モードに移行すると判断する。   Next, the normal power generation mode switching unit 134 determines whether or not to shift to the normal power generation mode (ST16). At this time, the normal power generation mode switching unit 134 increases the driving force requested by the driver, for example, when the power supply is not satisfied unless the power generation in the fuel cell 10 is resumed, or the remaining amount of the battery 90 is insufficient. When a condition such that the power supply cannot be satisfied is satisfied, it is determined that the normal power generation mode is to be entered.

ここで、通常発電モードに移行しないと判断した場合（ＳＴ１６：ＮＯ）、発電休止モード時制御部１３３は、燃料極側の圧力と大気圧センサ７４により検出された大気圧との差圧が第２所定値以上であるか否かを判断する（ＳＴ１７）。この処理において、発電休止モード時制御部１３３は、燃料極側の圧力が第２圧力未満であるか否かを判断するようにしている。   Here, when it is determined that the mode does not shift to the normal power generation mode (ST16: NO), the control unit 133 during the power generation halt mode has a first differential pressure between the pressure on the fuel electrode side and the atmospheric pressure detected by the atmospheric pressure sensor 74. 2. It is determined whether or not it is greater than or equal to a predetermined value (ST17). In this processing, the power generation halt mode control unit 133 determines whether or not the pressure on the fuel electrode side is less than the second pressure.

差圧が第２所定値以上であると判断した場合（ＳＴ１７：ＹＥＳ）、発電休止モード時制御部１３３は、パージ弁４２を開け（ＳＴ１８）、希釈装置１２０を稼働させる（ＳＴ１９）。そして、処理はステップＳＴ２２に移行する。一方、差圧が第２所定値以上でないと判断した場合（ＳＴ１７：ＮＯ）、発電休止モード時制御部１３３は、パージ弁４２が開いているときにはパージ弁４２を閉じ（ＳＴ２０）、希釈装置１２０が稼働しているときには停止させる（ＳＴ２１）。そして、処理はステップＳＴ２２に移行する。   When it is determined that the differential pressure is greater than or equal to the second predetermined value (ST17: YES), the power generation halt mode control unit 133 opens the purge valve 42 (ST18) and operates the diluter 120 (ST19). Then, the process proceeds to step ST22. On the other hand, when it is determined that the differential pressure is not equal to or greater than the second predetermined value (ST17: NO), the power generation suspension mode time control unit 133 closes the purge valve 42 when the purge valve 42 is open (ST20), and the diluting device 120 Is stopped when operating (ST21). Then, the process proceeds to step ST22.

図５は、図４に示したステップＳＴ１７〜ＳＴ２１の処理の詳細を示す図であり、（ａ）は差圧と第２所定値との関係を示し、（ｂ）は希釈装置１２０の稼働状態を示している。図５（ａ）および（ｂ）に示すように、希釈装置１２０が稼働しておらずパージ弁４２が閉じられている場合には、制御性の悪化などにより燃料極側の圧力が上昇することがある。そして、ステップＳＴ１８，１９に示したように、差圧が第２所定値以上となると、希釈装置１２０が稼働しパージ弁４２が開けられる。これにより、燃料極側のガスが外部に排出され、差圧は低下することとなる。このように、第１実施形態においてコントローラ１３０は、燃料極側の圧力が第２圧力未満となるように制御をしている。   FIG. 5 is a diagram showing details of the processing of steps ST17 to ST21 shown in FIG. 4, (a) shows the relationship between the differential pressure and the second predetermined value, and (b) shows the operating state of the dilution device 120. Is shown. As shown in FIGS. 5A and 5B, when the dilution device 120 is not operating and the purge valve 42 is closed, the pressure on the fuel electrode side increases due to deterioration of controllability. There is. Then, as shown in steps ST18 and ST19, when the differential pressure becomes equal to or higher than the second predetermined value, the diluting device 120 is activated and the purge valve 42 is opened. As a result, the gas on the fuel electrode side is discharged to the outside, and the differential pressure decreases. As described above, in the first embodiment, the controller 130 controls the pressure on the fuel electrode side to be less than the second pressure.

ここで、発電休止モード時制御部１３３は、差圧が大きくなるに従って、希釈装置１２０による希釈量を増加させることが望ましい。これにより、差圧が大きく、パージ弁４２が開けられたときに多量のガスが排出されるとしても、適切な希釈を行うことができるからである。   Here, it is desirable that the power generation halt mode control unit 133 increase the amount of dilution by the diluting device 120 as the differential pressure increases. Thereby, even if a large amount of gas is discharged when the purge valve 42 is opened due to a large differential pressure, appropriate dilution can be performed.

再度、図４を参照する。ステップＳＴ２２において、発電休止モード時制御部１３３は、燃料極側の圧力と大気圧センサ７４により検出された大気圧との差圧が第１所定値以下であるか否かを判断する（ＳＴ２２）。この処理において、発電休止モード時制御部１３３は、燃料極側の圧力が第１圧力を超えるか否かを判断するようにしている。   Reference is again made to FIG. In step ST22, the power generation halt mode control unit 133 determines whether or not the differential pressure between the pressure on the fuel electrode side and the atmospheric pressure detected by the atmospheric pressure sensor 74 is equal to or less than a first predetermined value (ST22). . In this process, the power generation halt mode control unit 133 determines whether or not the pressure on the fuel electrode side exceeds the first pressure.

差圧が第１所定値以下であると判断した場合（ＳＴ２２：ＹＥＳ）、発電休止モード時制御部１３３は、水素調圧弁２５を開ける（ＳＴ２３）。そして、処理はステップＳＴ１６に移行する。一方、差圧が第１所定値以下でないと判断した場合（ＳＴ２２：ＮＯ）、発電休止モード時制御部１３３は、水素調圧弁２５が開いているときには水素調圧弁２５を閉じる（ＳＴ２４）。そして、処理はステップＳＴ１６に移行する。   When it is determined that the differential pressure is equal to or lower than the first predetermined value (ST22: YES), the power generation halt mode control unit 133 opens the hydrogen pressure regulating valve 25 (ST23). Then, the process proceeds to step ST16. On the other hand, when it is determined that the differential pressure is not less than or equal to the first predetermined value (ST22: NO), the power generation halt mode control unit 133 closes the hydrogen pressure regulating valve 25 when the hydrogen pressure regulating valve 25 is open (ST24). Then, the process proceeds to step ST16.

図６は、図４に示したステップＳＴ２２〜ＳＴ２４の処理の詳細を示す図であり、（ａ）は差圧と第１所定値との関係を示し、（ｂ）は水素調圧弁２５の開閉状態を示している。図６（ａ）および（ｂ）に示すように、水素調圧弁２５が閉じている場合には、経時劣化によるガス漏れなどにより燃料極側の圧力が減少することがある。そして、差圧が第１所定値以下となると、水素調圧弁２５が開けられる。これにより、燃料極側に水素ガスが供給され、差圧は上昇することとなる。このように、第１実施形態においてコントローラ１３０は、燃料極側の圧力が第１圧力を超えるように制御をしている。   FIG. 6 is a diagram showing details of the processing of steps ST22 to ST24 shown in FIG. 4, (a) shows the relationship between the differential pressure and the first predetermined value, and (b) shows the opening and closing of the hydrogen pressure regulating valve 25. Indicates the state. As shown in FIGS. 6A and 6B, when the hydrogen pressure regulating valve 25 is closed, the pressure on the fuel electrode side may decrease due to gas leakage due to deterioration over time. When the differential pressure becomes equal to or lower than the first predetermined value, the hydrogen pressure regulating valve 25 is opened. Thereby, hydrogen gas is supplied to the fuel electrode side, and the differential pressure increases. As described above, in the first embodiment, the controller 130 performs control so that the pressure on the fuel electrode side exceeds the first pressure.

再度、図４を参照する。ステップＳＴ１６において、発電休止モード時制御部１３３が通常発電モードに移行すると判断した場合（ＳＴ１６：ＹＥＳ）、コントローラ１３０は、通常発電モードを開始する（ＳＴ２５）。   Reference is again made to FIG. In step ST16, when the power generation halt mode control unit 133 determines to shift to the normal power generation mode (ST16: YES), the controller 130 starts the normal power generation mode (ST25).

次に、コントローラ１３０は、水素調圧弁２５を開け（ＳＴ２６）、燃料電池１０に燃料ガスの供給を開始する。そして、コントローラ１３０は、燃料極側の圧力が所定圧力以上であるか否かを判断する（ＳＴ２７）。所定圧力以上でないと判断した場合（ＳＴ２７：ＮＯ）、所定圧力以上であると判断されるまで、この処理が繰り返される。一方、所定圧力以上であると判断した場合（ＳＴ２７：ＹＥＳ）、コントローラ１３０は、コンプレッサ５１を駆動させ（ＳＴ２８）、燃料電池１０に酸化剤ガスの供給を開始すると共に、パワーマネージャー８０を制御して電流の取り出しを再開する（ＳＴ２９）。その後、図４に示す処理は終了する。   Next, the controller 130 opens the hydrogen pressure regulating valve 25 (ST26), and starts supplying fuel gas to the fuel cell 10. Then, controller 130 determines whether or not the pressure on the fuel electrode side is equal to or higher than a predetermined pressure (ST27). When it is determined that the pressure is not over the predetermined pressure (ST27: NO), this process is repeated until it is determined that the pressure is over the predetermined pressure. On the other hand, when it is determined that the pressure is equal to or higher than the predetermined pressure (ST27: YES), the controller 130 drives the compressor 51 (ST28), starts supplying the oxidizing gas to the fuel cell 10 and controls the power manager 80. The current extraction is resumed (ST29). Thereafter, the process shown in FIG. 4 ends.

このようにして、第１実施形態に係る燃料電池システム１によれば、コントローラ１３０は、燃料極側の圧力が第１圧力を超え第２圧力未満となるように発電休止モード中での運転状態を制御する。この制御によれば、発電休止モード中での運転状態が制御されて、燃料極側の圧力が第２圧力未満となるため、燃料極側の圧力が高く（すなわち燃料極側に燃料ガスが多量に封入され）、通常発電モードの移行時に希釈装置１２０による騒音が大きくなってしまう事態を防止することができる。また、発電休止モード中での運転状態が制御されて、燃料極側の圧力が第１圧力を超えるようにされるため、燃料極側の圧力が低くなりすぎて酸化剤極側との圧力差が大きくなって電解質膜を劣化させてしまうことを防止することができる。従って、騒音の発生および燃料電池１０の劣化を抑制することができる。   Thus, according to the fuel cell system 1 according to the first embodiment, the controller 130 operates in the power generation suspension mode so that the pressure on the fuel electrode side exceeds the first pressure and becomes less than the second pressure. To control. According to this control, since the operation state in the power generation suspension mode is controlled and the pressure on the fuel electrode side becomes less than the second pressure, the pressure on the fuel electrode side is high (that is, a large amount of fuel gas is present on the fuel electrode side). It is possible to prevent a situation in which the noise caused by the diluting device 120 increases when the normal power generation mode is shifted. In addition, since the operation state in the power generation suspension mode is controlled so that the pressure on the fuel electrode side exceeds the first pressure, the pressure on the fuel electrode side becomes too low and the pressure difference from the oxidant electrode side. It becomes possible to prevent the electrolyte membrane from deteriorating and degrading the electrolyte membrane. Therefore, generation of noise and deterioration of the fuel cell 10 can be suppressed.

また、第１圧力センサ７１および第２圧力センサ７２の少なくとも一方の検出圧力と大気圧センサ７４の検出圧力との差圧と、第１圧力および第２圧力との関係から制御を行うため、差圧を用いて簡易な計算により制御を行うことができる。なお、本実施形態では差圧を用いているが、差圧に代えて比を用いるようにしても同様の効果が得られる。   Further, since the control is performed based on the relationship between the first pressure and the second pressure and the difference between the detected pressure of at least one of the first pressure sensor 71 and the second pressure sensor 72 and the detected pressure of the atmospheric pressure sensor 74, the difference Control can be performed by simple calculation using pressure. Although the differential pressure is used in this embodiment, the same effect can be obtained by using a ratio instead of the differential pressure.

また、第１圧力センサ７１および第２圧力センサ７２の少なくとも一方の検出圧力と大気圧センサ７４の検出圧力との差圧が大きくなるに従って、希釈装置１２０の希釈量を増加させる。これにより、発電休止モード中においても適切な希釈を行って、燃料極側のガスを排出することができる。この場合においても、差圧に代えて比を用いるようにしても同様の効果が得られる。   Further, as the differential pressure between the detected pressure of at least one of the first pressure sensor 71 and the second pressure sensor 72 and the detected pressure of the atmospheric pressure sensor 74 increases, the dilution amount of the diluting device 120 is increased. Thereby, it is possible to perform appropriate dilution even during the power generation suspension mode, and to discharge the fuel electrode side gas. Even in this case, the same effect can be obtained by using a ratio instead of the differential pressure.

また、発電休止モードから通常発電モードへの切替を行った場合、燃料電池１０に酸化剤ガスの供給を開始すると共に燃料電池１０から電流を取り出す。これにより、新たに燃料電池に供給される酸化剤ガスで発生する開放電圧による燃料電池１０の触媒劣化を防止することができる。   In addition, when switching from the power generation halt mode to the normal power generation mode, supply of oxidant gas to the fuel cell 10 is started and current is taken out from the fuel cell 10. Thereby, catalyst deterioration of the fuel cell 10 due to the open circuit voltage generated by the oxidant gas newly supplied to the fuel cell can be prevented.

また、燃料極側の圧力が第１圧力を超えるように発電休止モード中での運転状態を制御する場合には、発電休止モード中において燃料電池１０の燃料極側に燃料ガスを供給する。これにより、燃料極側の圧力を上昇させて、酸化剤極側との圧力差を小さくして電解質膜の劣化を防止することができる。   Further, when the operation state in the power generation suspension mode is controlled so that the pressure on the fuel electrode side exceeds the first pressure, the fuel gas is supplied to the fuel electrode side of the fuel cell 10 in the power generation suspension mode. As a result, the pressure on the fuel electrode side can be increased, the pressure difference from the oxidant electrode side can be reduced, and deterioration of the electrolyte membrane can be prevented.

また、発電休止モードから通常発電モードへの切替を行った場合、燃料電池１０に燃料ガスの供給を開始し、燃料極側の圧力が所定圧力以上となってから燃料電池１０から電流を取り出す。これにより、燃料極側の圧力が小さく燃料ガスが不足している状態で発電が行われて、必要な電力が得られなくなってしまう事態を防止することができる。   Further, when switching from the power generation suspension mode to the normal power generation mode, supply of fuel gas to the fuel cell 10 is started, and current is taken out from the fuel cell 10 after the pressure on the fuel electrode side becomes equal to or higher than a predetermined pressure. As a result, it is possible to prevent a situation where power generation is performed in a state where the pressure on the fuel electrode side is small and the fuel gas is insufficient, and necessary power cannot be obtained.

次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態に係る燃料電池システム２は、第１実施形態のものと同様であるが、処理内容が異なっている。以下、第１実施形態との相違点を説明する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. The fuel cell system 2 according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment, but the processing content is different. Hereinafter, differences from the first embodiment will be described.

図７は、第２実施形態に係る燃料電池システム２の動作を示すフローチャートであり、発電休止モードから通常発電モードへ移行するか否かを判断する処理および通常発電モードでの初期処理を示している。なお、図７に示すステップＳＴ３１〜ＳＴ３６、およびステップＳＴ４３〜ＳＴ４７の処理は、それぞれ図４に示したステップＳＴ１１〜ＳＴ１６、およびステップＳＴ２５〜ＳＴ２９と同様であるため、説明を省略する。   FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the fuel cell system 2 according to the second embodiment, showing a process for determining whether or not to shift from the power generation suspension mode to the normal power generation mode and an initial process in the normal power generation mode. Yes. 7 are the same as steps ST11 to ST16 and steps ST25 to ST29 shown in FIG. 4, respectively, and thus the description thereof is omitted.

ステップＳＴ３６において通常発電モードに移行しないと判断した場合（ＳＴ３６：ＮＯ）、通常発電モード切替部１３４は、燃料極側の圧力と大気圧センサ７４により検出された大気圧との差圧が第１所定値以下であるか否かを判断する（ＳＴ３７）。差圧が第１所定値以下でないと判断した場合（ＳＴ３７：ＮＯ）、処理はステップＳＴ４３に移行し、コントローラ１３０は、通常発電モードを開始することとなる（ＳＴ４３）。このように、コントローラ１３０は、燃料極側の圧力が第１圧力以下となると発電休止モードから通常発電モードに切り替えるようにしている。   If it is determined in step ST36 that the mode does not shift to the normal power generation mode (ST36: NO), the normal power generation mode switching unit 134 determines that the differential pressure between the pressure on the fuel electrode side and the atmospheric pressure detected by the atmospheric pressure sensor 74 is the first. It is determined whether or not it is equal to or less than a predetermined value (ST37). When it is determined that the differential pressure is not less than or equal to the first predetermined value (ST37: NO), the process proceeds to step ST43, and the controller 130 starts the normal power generation mode (ST43). As described above, the controller 130 switches from the power generation halt mode to the normal power generation mode when the pressure on the fuel electrode side becomes equal to or lower than the first pressure.

差圧が第１所定値以下であると判断した場合（ＳＴ３７：ＹＥＳ）、燃料極側の圧力と大気圧センサ７４により検出された大気圧との差圧が第２所定値以上であるか否かを判断する（ＳＴ３８）。この処理において、発電休止モード時制御部１３３は、燃料極側の圧力が第２圧力未満であるか否かを判断するようにしている。   If it is determined that the differential pressure is equal to or lower than the first predetermined value (ST37: YES), whether or not the differential pressure between the pressure on the fuel electrode side and the atmospheric pressure detected by the atmospheric pressure sensor 74 is equal to or higher than the second predetermined value. Is determined (ST38). In this processing, the power generation halt mode control unit 133 determines whether or not the pressure on the fuel electrode side is less than the second pressure.

差圧が第２所定値以上であると判断した場合（ＳＴ３８：ＹＥＳ）、発電休止モード時制御部１３３は、パージ弁４２を開け（ＳＴ３９）、希釈装置１２０を稼働させる（ＳＴ４０）。そして、処理はステップＳＴ２２に移行する。一方、差圧が第２所定値以上でないと判断した場合（ＳＴ３８：ＮＯ）、発電休止モード時制御部１３３は、パージ弁４２が開いているときにはパージ弁４２を閉じ（ＳＴ４１）、希釈装置１２０が稼働しているときには停止させる（ＳＴ４２）。そして、処理はステップＳＴ３６に移行する。   When it is determined that the differential pressure is greater than or equal to the second predetermined value (ST38: YES), the power generation suspension mode time control unit 133 opens the purge valve 42 (ST39) and operates the diluter 120 (ST40). Then, the process proceeds to step ST22. On the other hand, when it is determined that the differential pressure is not greater than or equal to the second predetermined value (ST38: NO), the power generation halt mode control unit 133 closes the purge valve 42 when the purge valve 42 is open (ST41), and the diluting device 120 Is stopped when operating (ST42). Then, the process proceeds to step ST36.

このようにして、第２実施形態に係る燃料電池システム２によれば、コントローラ１３０は、燃料極側の圧力が第２圧力未満となるように発電休止モード中での運転状態を制御し且つ燃料極側の圧力が第１圧力以下となると発電休止モードから通常発電モードへ切り替える。この制御によれば、発電休止モード中での運転状態が制御されて、燃料極側の圧力が第２圧力未満となるため、燃料極側の圧力が高く（すなわち燃料極側に燃料ガスが多量に封入され）、通常発電モードの移行時に希釈装置１２０による騒音が大きくなってしまう事態を防止することができる。また、燃料極側の圧力が第１圧力以下となると発電休止モードから通常発電モードへ切り替えるため、第１圧力以下のままで発電休止モードが継続し、両極間の圧力差により電解質膜を劣化させてしまうことを防止することができる。すなわち、通常発電モードに移行したことにより燃料ガスや酸化剤ガスが燃料電池１０に供給されて、両極間の圧力差が小さくなるため、電解質膜を劣化させてしまうことを防止することができる。従って、騒音の発生および燃料電池１０の劣化を抑制することができる。   Thus, according to the fuel cell system 2 according to the second embodiment, the controller 130 controls the operation state in the power generation suspension mode so that the pressure on the fuel electrode side is less than the second pressure, and the fuel. When the pressure on the pole side becomes equal to or lower than the first pressure, the power generation suspension mode is switched to the normal power generation mode. According to this control, since the operation state in the power generation suspension mode is controlled and the pressure on the fuel electrode side becomes less than the second pressure, the pressure on the fuel electrode side is high (that is, a large amount of fuel gas is present on the fuel electrode side). It is possible to prevent a situation in which the noise caused by the diluting device 120 increases when the normal power generation mode is shifted. In addition, when the pressure on the fuel electrode side becomes equal to or lower than the first pressure, the power generation suspension mode is switched from the power generation suspension mode to the normal power generation mode. Therefore, the power generation suspension mode continues with the pressure lower than the first pressure. Can be prevented. That is, since the fuel gas or the oxidant gas is supplied to the fuel cell 10 due to the shift to the normal power generation mode and the pressure difference between the two electrodes is reduced, it is possible to prevent the electrolyte membrane from being deteriorated. Therefore, generation of noise and deterioration of the fuel cell 10 can be suppressed.

さらに、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、差圧を用いて簡易な計算により制御を行うことができる。なお、差圧に代えて比を用いるようにしても同様の効果が得られる。また、発電休止モード中においても適切な希釈を行って、燃料極側のガスを排出することができる。この場合においても、差圧に代えて比を用いるようにしても同様の効果が得られる。   Furthermore, according to the second embodiment, similarly to the first embodiment, control can be performed by simple calculation using the differential pressure. The same effect can be obtained by using a ratio instead of the differential pressure. Further, the gas on the fuel electrode side can be discharged by performing appropriate dilution even during the power generation halt mode. Even in this case, the same effect can be obtained by using a ratio instead of the differential pressure.

また、新たに燃料電池に供給される酸化剤ガスで発生する開放電圧による燃料電池１０の触媒劣化を防止することができ、燃料極側の圧力が小さく燃料ガスが不足している状態で発電が行われて、必要な電力が得られなくなってしまう事態を防止することができる。   Further, it is possible to prevent catalyst degradation of the fuel cell 10 due to the open-circuit voltage generated by the oxidant gas newly supplied to the fuel cell, and power generation can be performed in a state where the pressure on the fuel electrode side is small and the fuel gas is insufficient. It is possible to prevent a situation where necessary power cannot be obtained.

次に、本発明の第３実施形態を説明する。第３実施形態に係る燃料電池システム３は、第１実施形態のものと同様であるが、構成および処理内容が異なっている。以下、第１実施形態との相違点を説明する。   Next, a third embodiment of the present invention will be described. The fuel cell system 3 according to the third embodiment is the same as that of the first embodiment, but the configuration and processing contents are different. Hereinafter, differences from the first embodiment will be described.

図８は、本発明の第３実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。同図に示すように、燃料電池システム３は、希釈装置１２０周辺の配管接続等が第１実施形態のものと異なっている。同図に示すように、希釈装置１２０には、ガス排出配管４１の他に、さらに酸化剤ガス排出配管６１が接続されている。そして、希釈装置１２０は、酸化剤ガス排出配管６１から排出されるガスによって、燃料極側から排出されるガスを希釈するようになっている。   FIG. 8 is a configuration diagram of a fuel cell system according to the third embodiment of the present invention. As shown in the figure, the fuel cell system 3 is different from that of the first embodiment in the piping connection and the like around the dilution device 120. As shown in the drawing, in addition to the gas discharge pipe 41, an oxidant gas discharge pipe 61 is further connected to the dilution device 120. The dilution device 120 is configured to dilute the gas discharged from the fuel electrode side with the gas discharged from the oxidant gas discharge pipe 61.

図９は、第３実施形態に係る燃料電池システム３の動作を示すフローチャートであり、発電休止モードから通常発電モードへ移行するか否かを判断する処理および通常発電モードでの初期処理を示している。なお、図９に示すステップＳＴ５１〜ＳＴ５６、およびステップＳＴ５９〜ＳＴ６３の処理は、それぞれ図４に示したステップＳＴ１１〜ＳＴ１６、およびステップＳＴ２５〜ＳＴ２９と同様であるため、説明を省略する。   FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the fuel cell system 3 according to the third embodiment, showing a process for determining whether or not to shift from the power generation suspension mode to the normal power generation mode and an initial process in the normal power generation mode. Yes. Note that the processes of steps ST51 to ST56 and steps ST59 to ST63 shown in FIG. 9 are the same as steps ST11 to ST16 and steps ST25 to ST29 shown in FIG.

ステップＳＴ５６において通常発電モードに移行しないと判断した場合（ＳＴ５６：ＮＯ）、通常発電モード切替部１３４は、燃料極側の圧力と大気圧センサ７４により検出された大気圧との差圧が第１所定値以下であるか否かを判断する（ＳＴ５７）。差圧が第１所定値以下でないと判断した場合（ＳＴ５７：ＮＯ）、処理はステップＳＴ４３に移行し、コントローラ１３０は、通常発電モードを開始することとなる（ＳＴ５９）。このように、コントローラ１３０は、燃料極側の圧力が第１圧力以下となると発電休止モードから通常発電モードに切り替えるようにしている。   When it is determined in step ST56 that the operation mode does not shift to the normal power generation mode (ST56: NO), the normal power generation mode switching unit 134 has a first differential pressure between the pressure on the fuel electrode side and the atmospheric pressure detected by the atmospheric pressure sensor 74. It is determined whether or not it is equal to or less than a predetermined value (ST57). When it is determined that the differential pressure is not less than or equal to the first predetermined value (ST57: NO), the process proceeds to step ST43, and the controller 130 starts the normal power generation mode (ST59). As described above, the controller 130 switches from the power generation halt mode to the normal power generation mode when the pressure on the fuel electrode side becomes equal to or lower than the first pressure.

一方、差圧が第１所定値以下であると判断した場合（ＳＴ５７：ＹＥＳ）、通常発電モード切替部１３４は、燃料極側の圧力と大気圧センサ７４により検出された大気圧との差圧が第２所定値以上であるか否かを判断する（ＳＴ５８）。差圧が第２所定値以上でないと判断した場合（ＳＴ５８：ＮＯ）、処理はステップＳＴ４３に移行し、コントローラ１３０は、通常発電モードを開始することとなる（ＳＴ５９）。このように、コントローラ１３０は、燃料極側の圧力が第２圧力以上となると発電休止モードから通常発電モードに切り替えるようにしている。   On the other hand, when it is determined that the differential pressure is equal to or lower than the first predetermined value (ST57: YES), the normal power generation mode switching unit 134 determines the differential pressure between the pressure on the fuel electrode side and the atmospheric pressure detected by the atmospheric pressure sensor 74. Is greater than or equal to a second predetermined value (ST58). If it is determined that the differential pressure is not greater than or equal to the second predetermined value (ST58: NO), the process proceeds to step ST43, and the controller 130 starts the normal power generation mode (ST59). As described above, the controller 130 switches from the power generation halt mode to the normal power generation mode when the pressure on the fuel electrode side becomes equal to or higher than the second pressure.

また、差圧が第２所定値以上であると判断した場合（ＳＴ５８：ＹＥＳ）、処理はステップＳＴ５６に移行することとなる。   If it is determined that the differential pressure is greater than or equal to the second predetermined value (ST58: YES), the process proceeds to step ST56.

このようにして、第３実施形態に係る燃料電池システム３によれば、コントローラ１３０は、燃料極側の圧力が第１圧力以下若しくは第２圧力以上となると発電休止モードから通常発電モードへ切り替える。この制御によれば、燃料極側の圧力が第１圧力以下若しくは第２圧力以上となると発電休止モードから通常発電モードへ切り替えるため、第１圧力以下のままで発電休止モードが継続し、両極間の圧力差により電解質膜を劣化させてしまうことを防止することができる。さらに、第２圧力以上のままで発電休止モードが継続し、通常発電モードの移行時に希釈装置１２０による騒音が大きくなってしまう事態を防止することができる。従って、騒音の発生および燃料電池１０の劣化を抑制することができる。   In this way, according to the fuel cell system 3 according to the third embodiment, the controller 130 switches from the power generation suspension mode to the normal power generation mode when the pressure on the fuel electrode side becomes the first pressure or lower or the second pressure or higher. According to this control, when the pressure on the fuel electrode side becomes equal to or lower than the first pressure or higher than the second pressure, the power generation suspension mode is switched from the power generation suspension mode to the normal power generation mode. It is possible to prevent the electrolyte membrane from being deteriorated due to the pressure difference. Furthermore, it is possible to prevent a situation in which the power generation suspension mode continues with the second pressure or higher and the noise caused by the diluting device 120 increases during the transition to the normal power generation mode. Therefore, generation of noise and deterioration of the fuel cell 10 can be suppressed.

さらに、第３実施形態によれば、第１実施形態と同様に、差圧を用いて簡易な計算により制御を行うことができる。なお、差圧に代えて比を用いるようにしても同様の効果が得られる。また、発電休止モード中においても適切な希釈を行って、燃料極側のガスを排出することができる。この場合においても、差圧に代えて比を用いるようにしても同様の効果が得られる。   Furthermore, according to the third embodiment, similarly to the first embodiment, control can be performed by simple calculation using the differential pressure. The same effect can be obtained by using a ratio instead of the differential pressure. Further, the gas on the fuel electrode side can be discharged by performing appropriate dilution even during the power generation halt mode. Even in this case, the same effect can be obtained by using a ratio instead of the differential pressure.

また、新たに燃料電池に供給される酸化剤ガスで発生する開放電圧による燃料電池１０の触媒劣化を防止することができ、燃料極側の圧力が小さく燃料ガスが不足している状態で発電が行われて、必要な電力が得られなくなってしまう事態を防止することができる。   Further, it is possible to prevent catalyst degradation of the fuel cell 10 due to the open-circuit voltage generated by the oxidant gas newly supplied to the fuel cell, and power generation can be performed in a state where the pressure on the fuel electrode side is small and the fuel gas is insufficient. It is possible to prevent a situation where necessary power cannot be obtained.

次に、本発明の第４実施形態を説明する。第３実施形態に係る燃料電池システム４は、第１実施形態のものと同様であるが、処理内容が異なっている。以下、第１実施形態との相違点を説明する。   Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The fuel cell system 4 according to the third embodiment is the same as that of the first embodiment, but the processing content is different. Hereinafter, differences from the first embodiment will be described.

図１０は、第４実施形態に係る燃料電池システム４の動作を示すフローチャートであり、発電休止モードから通常発電モードへ移行するか否かを判断する処理および通常発電モードでの初期処理を示している。なお、図１０に示すステップＳＴ７１〜ＳＴ７６、およびステップＳＴ８５〜ＳＴ８９の処理は、それぞれ図４に示したステップＳＴ１１〜ＳＴ１６、およびステップＳＴ８５〜ＳＴ８９と同様であるため、説明を省略する。   FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the fuel cell system 4 according to the fourth embodiment, showing a process for determining whether or not to shift from the power generation suspension mode to the normal power generation mode and an initial process in the normal power generation mode. Yes. The processes in steps ST71 to ST76 and steps ST85 to ST89 shown in FIG. 10 are the same as steps ST11 to ST16 and steps ST85 to ST89 shown in FIG.

ステップＳＴ７６において通常発電モードに移行しないと判断した場合（ＳＴ７６：ＮＯ）、発電休止モード時制御部１３３は、燃料極側の圧力と目標圧力との差圧が第２所定値以上であるか否かを判断する（ＳＴ７７）。この処理において、発電休止モード時制御部１３３は、燃料極側の圧力が第２圧力未満であるか否かを判断するようにしている。なお、目標圧力は、定められた圧力であってもよいし、大気圧センサ７４の検出値等をもとに算出されてもよい。   When it is determined in step ST76 that the operation mode does not shift to the normal power generation mode (ST76: NO), the power generation suspension mode time control unit 133 determines whether or not the differential pressure between the fuel electrode side pressure and the target pressure is equal to or greater than a second predetermined value. Is determined (ST77). In this processing, the power generation halt mode control unit 133 determines whether or not the pressure on the fuel electrode side is less than the second pressure. The target pressure may be a predetermined pressure or may be calculated based on a detection value of the atmospheric pressure sensor 74 or the like.

差圧が第２所定値以上であると判断した場合（ＳＴ７７：ＹＥＳ）、発電休止モード時制御部１３３は、パージ弁４２を開け（ＳＴ７８）、希釈装置１２０を稼働させる（ＳＴ７９）。そして、処理はステップＳＴ８２に移行する。一方、差圧が第２所定値以上でないと判断した場合（ＳＴ７７：ＮＯ）、発電休止モード時制御部１３３は、パージ弁４２が開いているときにはパージ弁４２を閉じ（ＳＴ８０）、希釈装置１２０が稼働しているときには停止させる（ＳＴ８１）。そして、処理はステップＳＴ８２に移行する。   When it is determined that the differential pressure is greater than or equal to the second predetermined value (ST77: YES), the power generation suspension mode time control unit 133 opens the purge valve 42 (ST78) and operates the diluting device 120 (ST79). Then, the process proceeds to step ST82. On the other hand, when it is determined that the differential pressure is not greater than or equal to the second predetermined value (ST77: NO), the power generation halt mode control unit 133 closes the purge valve 42 when the purge valve 42 is open (ST80), and the diluting device 120 Is stopped when operating (ST81). Then, the process proceeds to step ST82.

ステップＳＴ８２において発電休止モード時制御部１３３は、燃料極側の圧力と目標圧力との差圧が第１所定値以下であるか否かを判断する（ＳＴ８２）。この処理において、発電休止モード時制御部１３３は、燃料極側の圧力が第１圧力を超えるか否かを判断するようにしている。   In step ST82, the power generation halt mode control unit 133 determines whether or not the differential pressure between the pressure on the fuel electrode side and the target pressure is equal to or less than a first predetermined value (ST82). In this process, the power generation halt mode control unit 133 determines whether or not the pressure on the fuel electrode side exceeds the first pressure.

差圧が第１所定値以下であると判断した場合（ＳＴ８２：ＹＥＳ）、発電休止モード時制御部１３３は、水素調圧弁２５を開ける（ＳＴ８３）。そして、処理はステップＳＴ７６に移行する。一方、差圧が第１所定値以下でないと判断した場合（ＳＴ８２：ＮＯ）、発電休止モード時制御部１３３は、水素調圧弁２５が開いているときには水素調圧弁２５を閉じる（ＳＴ８４）。そして、処理はステップＳＴ７６に移行する。   When it is determined that the differential pressure is equal to or lower than the first predetermined value (ST82: YES), the power generation halt mode control unit 133 opens the hydrogen pressure regulating valve 25 (ST83). Then, the process proceeds to step ST76. On the other hand, when it is determined that the differential pressure is not less than or equal to the first predetermined value (ST82: NO), the power generation halt mode control unit 133 closes the hydrogen pressure regulating valve 25 when the hydrogen pressure regulating valve 25 is open (ST84). Then, the process proceeds to step ST76.

ここで、発電休止モード時制御部１３３は、目標圧力から燃料極側の圧力を減じて得られる差圧が正に大きくなるに従って、水素調圧弁２５の開度を大きくし、燃料電池１０に供給する燃料ガス量を多くする。これにより、発電休止モード中においても目標圧力に維持し、その後通常発電モードの移行時にスムーズに発電を開始することができる。   Here, the power generation halt mode control unit 133 increases the opening of the hydrogen pressure regulating valve 25 and supplies the fuel cell 10 with the differential pressure obtained by subtracting the pressure on the fuel electrode side from the target pressure. Increase the amount of fuel gas. As a result, the target pressure can be maintained even during the power generation halt mode, and then power generation can be started smoothly during the transition to the normal power generation mode.

このようにして、本発明の第４実施形態によれば、第１実施形態と同様に、騒音の発生および燃料電池１０の劣化を抑制することができる。また、新たに燃料電池に供給される酸化剤ガスで発生する開放電圧による燃料電池１０の触媒劣化を防止することができ、燃料極側の圧力を上昇させて、酸化剤極側との圧力差を小さくして電解質膜の劣化を防止することができる。また、燃料極側の圧力が小さく燃料ガスが不足している状態で発電が行われて、必要な電力が得られなくなってしまう事態を防止することができる。   Thus, according to the fourth embodiment of the present invention, it is possible to suppress the generation of noise and the deterioration of the fuel cell 10 as in the first embodiment. Further, it is possible to prevent the catalyst deterioration of the fuel cell 10 due to the open-circuit voltage generated by the oxidant gas newly supplied to the fuel cell, and the pressure on the fuel electrode side is increased so that the pressure difference from the oxidant electrode side is increased. The electrolyte membrane can be prevented from being deteriorated by reducing the thickness of the electrolyte membrane. In addition, it is possible to prevent a situation where power generation is performed in a state where the pressure on the fuel electrode side is small and fuel gas is insufficient, and necessary power cannot be obtained.

さらに、第４実施形態によれば、コントローラ１３０は、燃料極側の圧力と目標圧力との差圧と、第１圧力および第２圧力との関係から制御を行うため、大気圧に変動があった場合や大気圧センサ等が故障した場合であっても、安定した制御を行うことができる。   Furthermore, according to the fourth embodiment, the controller 130 performs control based on the relationship between the differential pressure between the pressure on the fuel electrode side and the target pressure, and the first pressure and the second pressure. Stable control can be performed even when the atmospheric pressure sensor or the like breaks down.

また、目標圧力から燃料極側の圧力を減じて得られる差圧が正に大きくなるに従って、燃料電池１０に供給する燃料ガス量を多くする。これにより、発電休止モード中においても目標圧力に維持し、その後通常発電モードの移行時にスムーズに発電を開始することができる。   Further, the amount of fuel gas supplied to the fuel cell 10 is increased as the differential pressure obtained by subtracting the pressure on the fuel electrode side from the target pressure becomes positive. As a result, the target pressure can be maintained even during the power generation halt mode, and then power generation can be started smoothly during the transition to the normal power generation mode.

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、各実施形態を組み合わせるようにしてもよい。   As described above, the present invention has been described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and modifications may be made without departing from the spirit of the present invention, and the embodiments may be combined. It may be.

本発明の第１実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。1 is a configuration diagram of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention. 図１に示したコントローラの詳細を示す構成図である。It is a block diagram which shows the detail of the controller shown in FIG. 第１実施形態に係る燃料電池システムの動作を示すフローチャートであり、通常発電モードから発電休止モードへ移行するか否かを判断する処理を示している。It is a flowchart which shows operation | movement of the fuel cell system which concerns on 1st Embodiment, and has shown the process which judges whether it transfers to power generation stop mode from normal power generation mode. 第１実施形態に係る燃料電池システムの動作を示すフローチャートであり、発電休止モードから通常発電モードへ移行するか否かを判断する処理および通常発電モードでの初期処理を示している。It is a flowchart which shows operation | movement of the fuel cell system which concerns on 1st Embodiment, and has shown the process which judges whether it transfers to power generation stop mode from normal power generation mode, and the initial process in normal power generation mode. 図４に示したステップＳＴ１７〜ＳＴ２１の処理の詳細を示す図であり、（ａ）は差圧と第２所定値との関係を示し、（ｂ）は希釈装置の稼働状態を示している。It is a figure which shows the detail of the process of step ST17-ST21 shown in FIG. 4, (a) shows the relationship between differential pressure | voltage and a 2nd predetermined value, (b) has shown the operating state of the dilution apparatus. 図４に示したステップＳＴ２２〜ＳＴ２４の処理の詳細を示す図であり、（ａ）は差圧と第１所定値との関係を示し、（ｂ）は水素調圧弁の開閉状態を示している。It is a figure which shows the detail of the process of step ST22-ST24 shown in FIG. 4, (a) shows the relationship between differential pressure | voltage and a 1st predetermined value, (b) has shown the open / closed state of the hydrogen pressure regulation valve. . 第２実施形態に係る燃料電池システムの動作を示すフローチャートであり、発電休止モードから通常発電モードへ移行するか否かを判断する処理および通常発電モードでの初期処理を示している。It is a flowchart which shows operation | movement of the fuel cell system which concerns on 2nd Embodiment, and has shown the process which judges whether it transfers to power generation stop mode from normal power generation mode, and the initial process in normal power generation mode. 本発明の第３実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。It is a block diagram of the fuel cell system which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 第３実施形態に係る燃料電池システムの動作を示すフローチャートであり、発電休止モードから通常発電モードへ移行するか否かを判断する処理および通常発電モードでの初期処理を示している。It is a flowchart which shows operation | movement of the fuel cell system which concerns on 3rd Embodiment, and has shown the process which judges whether it transfers to power generation stop mode from normal power generation mode, and the initial process in normal power generation mode. 第４実施形態に係る燃料電池システムの動作を示すフローチャートであり、発電休止モードから通常発電モードへ移行するか否かを判断する処理および通常発電モードでの初期処理を示している。It is a flowchart which shows operation | movement of the fuel cell system which concerns on 4th Embodiment, and has shown the process which judges whether it transfers to power generation stop mode from normal power generation mode, and the initial process in normal power generation mode.

符号の説明Explanation of symbols

１〜４…燃料電池システム
１０…燃料電池
２０…燃料ガス供給系
２１…水素タンク
２２…水素ガス導入配管
２３…水素タンク元弁
２４…減圧弁
２５…水素調圧弁（燃料ガス供給量制御手段）
３０…ガス循環系
３１…循環配管
３２…ガス循環装置
４０…ガス排出系（ガス排出手段）
４１…ガス排出配管
４２…パージ弁
４２…開閉弁
５０…酸化剤ガス供給系
５１…コンプレッサ
５２…空気供給配管
６０…酸化剤ガス排出系
６１…酸化剤ガス排出配管
６２…空気調圧弁
７１…第１圧力センサ（燃料極側圧力検出手段）
７２…第２圧力センサ（燃料極側圧力検出手段）
７３…第３圧力センサ
７４…大気圧センサ（気圧検出手段）
７５…電圧センサ
８０…パワーマネージャー
９０…バッテリ（蓄電手段）
１００…バッテリコントローラ
１１０…駆動モータ
１２０…希釈装置（希釈手段）
１３０…コントローラ（制御手段）
１３１…発電電力決定部
１３２…発電休止モード切替部
１３３…発電休止モード時制御部
１３４…通常発電モード切替部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1-4 ... Fuel cell system 10 ... Fuel cell 20 ... Fuel gas supply system 21 ... Hydrogen tank 22 ... Hydrogen gas introduction piping 23 ... Hydrogen tank main valve 24 ... Pressure reducing valve 25 ... Hydrogen pressure regulation valve (fuel gas supply amount control means)
30 ... Gas circulation system 31 ... Circulation pipe 32 ... Gas circulation device 40 ... Gas discharge system (gas discharge means)
41 ... Gas discharge pipe 42 ... Purge valve 42 ... On-off valve 50 ... Oxidant gas supply system 51 ... Compressor 52 ... Air supply pipe 60 ... Oxidant gas discharge system 61 ... Oxidant gas discharge pipe 62 ... Air pressure regulating valve 71 ... No. 1 Pressure sensor (Fuel electrode side pressure detection means)
72. Second pressure sensor (fuel electrode side pressure detecting means)
73 ... Third pressure sensor 74 ... Atmospheric pressure sensor (atmospheric pressure detection means)
75 ... Voltage sensor 80 ... Power manager 90 ... Battery (power storage means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Battery controller 110 ... Drive motor 120 ... Dilution apparatus (dilution means)
130 ... Controller (control means)
131 ... Generated power determining unit 132 ... Power generation halt mode switching unit 133 ... Power generation halt mode control unit 134 ... Normal power generation mode switching unit

Claims (9)

燃料ガスの供給を受ける燃料極と酸化剤ガスの供給を受ける酸化剤極とを有し、供給された燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電する燃料電池と、
前記燃料電池の燃料極側の圧力を検出する燃料極側圧力検出手段と、
要求された電力量のうち前記燃料電池から供給できない不足分の電力量を供給する蓄電手段と、
要求された電力量を前記燃料電池又は前記燃料電池と前記蓄電手段とによって供給する通常発電モードと、要求された電力量を前記蓄電手段によって供給する発電休止モードとを切替可能であり、システムの運転状態を制御可能な制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記燃料極側圧力検出手段の検出圧力に基づいて、燃料極側の圧力が第１圧力を超え第２圧力未満となるように発電休止モード中での運転状態を制御する第１制御、燃料極側の圧力が第２圧力未満となるように発電休止モード中での運転状態を制御し且つ燃料極側の圧力が第１圧力以下となると発電休止モードから通常発電モードへ切り替える第２制御、及び、燃料極側の圧力が第１圧力以下若しくは第２圧力以上となると発電休止モードから通常発電モードへ切り替える第３制御のうち、少なくとも１つを実行する
ことを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell having a fuel electrode supplied with a fuel gas and an oxidant electrode supplied with an oxidant gas, and reacting the supplied fuel gas with the oxidant gas to generate electric power;
Fuel electrode side pressure detecting means for detecting the pressure on the fuel electrode side of the fuel cell;
Power storage means for supplying a deficient amount of power that cannot be supplied from the fuel cell among the requested amount of power;
It is possible to switch between a normal power generation mode in which the requested amount of power is supplied by the fuel cell or the fuel cell and the power storage means, and a power generation suspension mode in which the required amount of power is supplied by the power storage means. Control means capable of controlling the operating state,
The control means controls, based on the detected pressure of the fuel electrode side pressure detecting means, the operating state in the power generation suspension mode so that the pressure on the fuel electrode side exceeds the first pressure and becomes less than the second pressure. 1 control, the operation state in the power generation suspension mode is controlled so that the pressure on the fuel electrode side is less than the second pressure, and the power generation suspension mode is switched to the normal power generation mode when the pressure on the fuel electrode side is lower than the first pressure. And at least one of the second control and the third control for switching from the power generation suspension mode to the normal power generation mode when the pressure on the fuel electrode side is equal to or lower than the first pressure or equal to or higher than the second pressure. Battery system. 前記燃料電池の燃料極側のガスを外部に排出するガス排出手段と、
前記ガス排出手段によって排出されるガスを希釈する希釈手段と、をさらに備え、
前記制御手段は、燃料極側の圧力が第２圧力未満となるように発電休止モード中での運転状態を制御する場合には、発電休止モード中において前記ガス排出手段によりガスを排出しつつ前記希釈手段によりガスを希釈するように制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。 Gas discharging means for discharging the gas on the fuel electrode side of the fuel cell to the outside;
Dilution means for diluting the gas discharged by the gas discharge means,
In the case where the control means controls the operation state in the power generation suspension mode so that the pressure on the fuel electrode side is less than the second pressure, the gas discharging means discharges the gas in the power generation suspension mode while the gas is discharged. The fuel cell system according to claim 1, wherein the gas is diluted by a diluting unit. 周囲の気圧を検出する気圧検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記燃料極側圧力検出手段の検出圧力と前記気圧検出手段の検出圧力との差圧または比と、前記第１圧力および第２圧力との関係から、発電休止モード中での運転状態を制御し、または発電休止モードから通常発電モードへの切替を制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システム。 It further comprises a barometric pressure detecting means for detecting ambient atmospheric pressure,
The control means is in a power generation suspension mode from the relationship between the first pressure and the second pressure, and the differential pressure or ratio between the detected pressure of the fuel electrode side pressure detecting means and the detected pressure of the atmospheric pressure detecting means. The fuel cell system according to claim 2, wherein the operating state is controlled or switching from the power generation suspension mode to the normal power generation mode is controlled. 前記制御手段は、前記燃料極側圧力検出手段の検出圧力と前記気圧検出手段の検出圧力との差圧または比が大きくなるに従って、前記希釈手段の希釈量を増加させる
ことを特徴とする請求項３に記載の燃料電池システム。 The said control means increases the dilution amount of the said dilution means as the differential pressure or ratio of the detection pressure of the said fuel electrode side pressure detection means and the detection pressure of the said atmospheric | air pressure detection means becomes large. 4. The fuel cell system according to 3. 前記制御手段は、発電休止モードから通常発電モードへの切替を行った場合、前記燃料電池に酸化剤ガスの供給を開始すると共に燃料電池から電流を取り出す
ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の燃料電池システム。 The said control means starts taking out the electric current from a fuel cell while starting supply of oxidant gas to the said fuel cell, when switching from a power generation halt mode to a normal power generation mode is performed. 5. The fuel cell system according to any one of 4 above. 前記燃料電池の燃料極側に供給する燃料ガス量を制御する燃料ガス供給量制御手段をさらに備え、
前記制御手段は、燃料極側の圧力が第１圧力を超えるように発電休止モード中での運転状態を制御する場合には、発電休止モード中において前記燃料ガス供給量制御手段により前記燃料電池の燃料極側に燃料ガスを供給する制御を行う
ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の燃料電池システム。 A fuel gas supply amount control means for controlling the amount of fuel gas supplied to the fuel electrode side of the fuel cell;
When the control means controls the operating state in the power generation suspension mode so that the pressure on the fuel electrode side exceeds the first pressure, the fuel gas supply amount control means controls the fuel cell in the power generation suspension mode. The fuel cell system according to any one of claims 1 to 5, wherein control is performed to supply fuel gas to the fuel electrode side. 前記制御手段は、発電休止モードから通常発電モードへの切替を行った場合、前記燃料電池に燃料ガスの供給を開始し、燃料極側の圧力が所定圧力以上となってから燃料電池から電流を取り出す
ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の燃料電池システム。 When switching from the power generation halt mode to the normal power generation mode, the control means starts supplying fuel gas to the fuel cell, and after the pressure on the fuel electrode side becomes equal to or higher than the predetermined pressure, It takes out. The fuel cell system of any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. 前記制御手段は、前記燃料極側圧力検出手段の検出圧力と目標とする圧力との差圧と、前記第１圧力および第２圧力との関係から、発電休止モード中での運転状態を制御し、または発電休止モードから通常発電モードへの切替を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。 The control means controls the operating state in the power generation halt mode from the relationship between the differential pressure between the detected pressure of the fuel electrode side pressure detecting means and the target pressure and the first pressure and the second pressure. The fuel cell system according to claim 1, wherein switching from the power generation suspension mode to the normal power generation mode is controlled. 前記制御手段は、目標とする圧力から前記燃料極側圧力検出手段の検出圧力を減じて得られる差圧が正に大きくなるに従って、前記燃料電池に供給する燃料ガス量を多くする
ことを特徴とする請求項８に記載の燃料電池システム。 The control means increases the amount of fuel gas supplied to the fuel cell as the differential pressure obtained by subtracting the detection pressure of the fuel electrode side pressure detection means from the target pressure becomes positive. The fuel cell system according to claim 8.
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