JP2008071539A - Fuel battery system and fluid distribution method of fuel battery stack - Google Patents

Fuel battery system and fluid distribution method of fuel battery stack Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel battery system capable of most suitably controlling a flow distribution and a flow distribution method of a fuel battery stack. <P>SOLUTION: In the fuel battery system 1 provided with a fuel battery stack 10 having at least two control-object modules made by laminating a plurality of unit cells, and fluid supply means (2, 3, 4) supplying fluid from one fluid system to at least two control-object modules 10A, 10B, the fluid supply means are to be enabled to control a distribution volume of fluid to each control-object module 10A, 10B in accordance with an operation state of each control-object module 10A, 10B. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、単セルを複数積層してなる制御対象モジュールを少なくとも二つ有する燃料電池スタックを備えた燃料電池システムに関し、特に、制御対象モジュールへの流体配分方法に関するものである。   The present invention relates to a fuel cell system including a fuel cell stack having at least two control target modules formed by stacking a plurality of single cells, and more particularly to a fluid distribution method to control target modules.

燃料電池スタックとして、単セルを複数積層してなる第１及び第２の制御対象モジュール（電池ブロック）を備えたものが知られている（例えば特許文献１参照。）。第１及び第２の制御対象モジュールには、各単セルに反応ガスを供給するマニホールドが設けられている。第１の制御対象モジュールのマニホールドには、反応ガス導入管が接続されており、この反応ガス導入管には、反応ガスを第２の制御対象モジュールのマニホールドへとバイパスして供給するバイパス配管が接続されている。そして、バイパス配管には流量調整手段が設けられており、流量調整手段により反応ガスの流量配分を可変できるようになっている。また、第１及び第２の制御対象モジュールは、それぞれ三つのモジュールからなり、この三つのモジュールには、反応ガスが均等に分配されて供給されるようになっている。   As a fuel cell stack, there is known a fuel cell stack including first and second control target modules (battery blocks) formed by stacking a plurality of single cells (for example, see Patent Document 1). The first and second control target modules are provided with manifolds that supply reaction gas to each single cell. A reaction gas introduction pipe is connected to the manifold of the first control target module, and a bypass pipe that bypasses and supplies the reaction gas to the manifold of the second control target module is connected to the reaction gas introduction pipe. It is connected. The bypass pipe is provided with a flow rate adjusting means, and the flow rate distribution of the reaction gas can be varied by the flow rate adjusting means. Each of the first and second control target modules is composed of three modules, and the reaction gas is equally distributed and supplied to the three modules.

ところで、燃料電池スタック内には、単セルの発電反応によって水が生成される。このため、生成水によって一部の単セルがフラッディング状態となる場合がある。このような運転状態では反応ガスが不足し、セル電圧が低下するという現象が起きる。
一方で、反応ガスは、通常ある程度加湿されて単セルに供給されるが、高温時や発電不良時に、一部の単セルにおいて加湿不足の反応ガスが供給される場合がある。このような運転状態では、発電反応のためのイオン伝導性が低下し、セル電圧が低下するという現象が起きる。
特開平２−２２６６６９号公報（特許請求の範囲及び第１図） By the way, in the fuel cell stack, water is generated by a power generation reaction of a single cell. For this reason, some single cells may be flooded by the generated water. In such an operating state, there occurs a phenomenon that the reaction gas runs short and the cell voltage decreases.
On the other hand, the reaction gas is usually humidified to some extent and supplied to the single cell, but the reaction gas insufficiently humidified may be supplied to some of the single cells when the temperature is high or power generation is defective. In such an operating state, a phenomenon occurs in which the ion conductivity for the power generation reaction decreases and the cell voltage decreases.
JP-A-2-226669 (Claims and FIG. 1)

しかしながら、特許文献１では、このようなセル電圧が低下する現象について何ら考慮されていなかった。それゆえ、第１及び第２の制御対象モジュール間での反応ガスの流量配分は最適とはいえず、また、各制御対象モジュールの三つのモジュール間での流量の均等配分も最適といえるものではなかった。   However, in Patent Document 1, no consideration is given to such a phenomenon that the cell voltage decreases. Therefore, the flow rate distribution of the reaction gas between the first and second control target modules is not optimal, and the uniform flow rate distribution among the three modules of each control target module is not optimal. There wasn't.

そこで、本発明は、流量配分を最適に制御することができる燃料電池システム、及び燃料電池スタックの流量配分方法を提供することをその目的としている。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel cell system and a fuel cell stack flow rate distribution method capable of optimally controlling the flow rate distribution.

上記目的を達成するための本発明の燃料電池システムは、単セルを複数積層してなる制御対象モジュールを少なくとも二つ有する燃料電池スタックと、一つの流体系統から流体を少なくとも二つの制御対象モジュールに分配するように供給する流体供給手段と、を備えた燃料電池システムにおいて、流体供給手段は、各制御対象モジュールの運転状態に応じて、各制御対象モジュールへの流体の配分量を制御するものである。   In order to achieve the above object, a fuel cell system of the present invention includes a fuel cell stack having at least two control target modules formed by stacking a plurality of single cells, and fluid from one fluid system into at least two control target modules. In the fuel cell system including the fluid supply means for supplying the fluid to be distributed, the fluid supply means controls the distribution amount of the fluid to each control target module according to the operation state of each control target module. is there.

上記目的を達成するための本発明の燃料電池スタックの流体配分方法は、単セルを複数積層してなる制御対象モジュールを少なくとも二つ有する燃料電池スタックの流体配分方法であって、一つの流体系統から各制御対象モジュールに分配するように供給する流体の配分量を、各制御対象モジュールの運転状態に応じて制御するものである。   In order to achieve the above object, a fluid distribution method for a fuel cell stack according to the present invention is a fluid distribution method for a fuel cell stack having at least two control target modules formed by stacking a plurality of single cells, and includes one fluid system. The distribution amount of the fluid to be distributed so as to be distributed to each control target module is controlled according to the operation state of each control target module.

このような構成によれば、制御対象モジュール間で湿度分布、温度分布、又は電圧分布などが均一でなくとも、各制御対象モジュールの運転状態に対応した流量を供給することが可能となる。これにより、各制御対象モジュールの流量配分を最適に制御できる。   According to such a configuration, even if the humidity distribution, temperature distribution, voltage distribution, or the like is not uniform among the control target modules, it is possible to supply a flow rate corresponding to the operation state of each control target module. Thereby, the flow distribution of each control target module can be optimally controlled.

好ましくは、流体供給手段は、一つの制御対象モジュールの運転状態が正常時とは異なる場合に、運転状態が正常時に近づくように、残りの制御対象モジュールへの流体の配分量を制御する。   Preferably, the fluid supply unit controls the distribution amount of the fluid to the remaining control target modules so that the operation state approaches the normal state when the operation state of one control target module is different from the normal state.

こうすることで、一つの制御対象モジュールの運転状態を回復でき、この制御対象モジュールの出力性能を向上できる。   By doing so, the operating state of one control target module can be recovered, and the output performance of this control target module can be improved.

好ましい一態様では、燃料電池システムは、各制御対象モジュールの平均セル電圧を算出する算出手段を備えており、流体系統の流体は、単セルの発電に用いられる反応ガスである。そして、流体供給手段は、算出手段による算出の結果、相対的に平均セル電圧が低下している制御対象モジュールへの反応ガスの配分量を増加させる。   In a preferred aspect, the fuel cell system includes calculation means for calculating an average cell voltage of each module to be controlled, and the fluid of the fluid system is a reaction gas used for power generation of a single cell. Then, the fluid supply means increases the distribution amount of the reaction gas to the control target module whose average cell voltage is relatively lowered as a result of the calculation by the calculation means.

この構成によれば、相対的に平均セル電圧が低下した制御対象モジュールの電圧低下を復帰させることができ、制御対象モジュール間で電圧分布を均一にできる。これにより、各制御対象モジュールの平均セル電圧を安定させることができる。   According to this configuration, it is possible to restore the voltage drop of the control target module in which the average cell voltage is relatively reduced, and the voltage distribution can be made uniform among the control target modules. Thereby, the average cell voltage of each control object module can be stabilized.

好ましい別の一態様では、各制御対象モジュールの運転状態は、各制御対象モジュールの湿潤状態であり、流体系統の流体は、単セルを冷却するための冷媒である。   In another preferable aspect, the operation state of each control target module is a wet state of each control target module, and the fluid of the fluid system is a refrigerant for cooling the single cell.

この構成によれば、例えば、ウエット状態の制御対象モジュールに対しては、冷媒の流量を減少することで、制御対象モジュールの温度を高めて、湿度を下げることができる。逆に、ドライ状態の制御対象モジュールに対しては、冷媒の流量を増加することで、制御対象モジュールの温度を下げて、湿度を上げることができる。したがって、制御対象モジュール間で湿度分布を均一にでき、各制御対象モジュールの平均セル電圧を安定させることができる。   According to this configuration, for example, for the control target module in a wet state, the temperature of the control target module can be increased and the humidity can be decreased by decreasing the flow rate of the refrigerant. On the other hand, for the control target module in the dry state, the temperature of the control target module can be decreased and the humidity can be increased by increasing the flow rate of the refrigerant. Therefore, the humidity distribution can be made uniform among the control target modules, and the average cell voltage of each control target module can be stabilized.

好ましい他の一態様では、燃料電池システムは、各制御対象モジュールの温度を検出する検出手段を備えおり、流体系統の流体は、単セルを冷却するための冷媒である。そして、流体供給手段は、検出手段による検出の結果、相対的に温度が低下している制御対象モジュールへの冷媒の配分量を減少させる。   In another preferable aspect, the fuel cell system includes detection means for detecting the temperature of each module to be controlled, and the fluid of the fluid system is a refrigerant for cooling the single cell. And a fluid supply means reduces the distribution amount of the refrigerant | coolant to the control object module in which temperature is relatively falling as a result of the detection by a detection means.

この構成によれば、相対的に温度が低下した制御対象モジュールの温度を上昇させることができ、制御対象モジュール間で温度分布を均一にできる。これにより、各制御対象モジュールの平均セル電圧を安定させることができる。   According to this configuration, it is possible to increase the temperature of the control target module whose temperature is relatively lowered, and to make the temperature distribution uniform among the control target modules. Thereby, the average cell voltage of each control object module can be stabilized.

好ましくは、各制御対象モジュールは、単セルの積層方向における第１の端部と、第１の端部とは反対側の第２の端部と、を備える。そして、流体供給手段は、第１の端部及び第２の端部のそれぞれから、各制御対象モジュールに流体を供給可能に構成されている。   Preferably, each control target module includes a first end in the stacking direction of the single cells and a second end opposite to the first end. And the fluid supply means is comprised so that a fluid can be supplied to each control object module from each of the 1st edge part and the 2nd edge part.

この構成によれば、各制御対象モジュールに流体を対向流で供給できる。   According to this configuration, the fluid can be supplied to each control target module in a counterflow.

好ましい一態様では、流体供給手段は、各制御対象モジュールの端部にある単セルの運転状態に応じて、各制御対象モジュールへの流体の配分量を制御する。   In a preferred aspect, the fluid supply means controls the amount of fluid distributed to each control target module according to the operating state of the single cell at the end of each control target module.

かかる構成によれば、例えば、全ての単セルに電圧センサを設けなくて済むようになり、電圧センサを少なくすることができる。   According to such a configuration, for example, it becomes unnecessary to provide voltage sensors in all the single cells, and the number of voltage sensors can be reduced.

以上説明した本発明の燃料電池システム、及び燃料電池スタックの流量配分方法によれば、少なくとも二つの制御対象モジュールへの流量配分を最適に制御することができる。   According to the fuel cell system and the fuel cell stack flow distribution method of the present invention described above, flow distribution to at least two control target modules can be optimally controlled.

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。   Hereinafter, a fuel cell system according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図１は、燃料電池システム１の基本的なシステム構成図である。
この燃料電池システム１は、燃料電池自動車の車載発電システムや船舶、航空機、電車あるいは歩行ロボット等のあらゆる移動体用の発電システム、さらには、建物（住宅、ビル等）用の発電設備として用いられる定置用発電システム等に適用可能であるが、具体的には自動車用となっている。 FIG. 1 is a basic system configuration diagram of a fuel cell system 1.
The fuel cell system 1 is used as an in-vehicle power generation system for fuel cell vehicles, a power generation system for any moving body such as a ship, an aircraft, a train, or a walking robot, and also as a power generation facility for buildings (housing, buildings, etc.). Although it can be applied to stationary power generation systems, it is specifically for automobiles.

燃料電池システム１は、反応ガス（酸化ガス及び燃料ガス）の供給を受けて電気化学反応により発電して電力を発生する燃料電池スタック１０を備えている。燃料電池スタックは、単セルを複数積層してなる二つの制御対象モジュール１０Ａ，１０Ｂを備えている。以下の説明では、制御対象モジュールを「モジュール」と略記する。   The fuel cell system 1 includes a fuel cell stack 10 that receives supply of reaction gases (oxidizing gas and fuel gas) and generates electric power by generating electricity through an electrochemical reaction. The fuel cell stack includes two control target modules 10A and 10B formed by stacking a plurality of single cells. In the following description, the module to be controlled is abbreviated as “module”.

燃料電池システム１は、モジュール１０Ａ、１０Ｂへの酸化ガスとしての空気の供給を調整する酸化ガス配管系２と、モジュール１０Ａ、１０Ｂへの燃料ガスとしての水素ガスの供給を調整する燃料ガス配管系３と、モジュール１０Ａ、１０Ｂへの冷媒としての冷却水の供給を調整する冷媒配管系４と、システム全体を統括制御する制御装置５と、を備えている。   The fuel cell system 1 includes an oxidizing gas piping system 2 for adjusting the supply of air as an oxidizing gas to the modules 10A and 10B, and a fuel gas piping system for adjusting the supply of hydrogen gas as a fuel gas to the modules 10A and 10B. 3, a refrigerant piping system 4 that adjusts the supply of cooling water as a refrigerant to the modules 10 </ b> A and 10 </ b> B, and a control device 5 that performs overall control of the entire system.

モジュール１０Ａ，１０Ｂは、それぞれ単体でも燃料電池として機能するものであり、例えば固体高分子電解質型で構成されている。モジュール１０Ａ，１０Ｂは、複数の単セルを積層したスタック構造を備えている。
単セルは、イオン交換膜からなる電解質の一方の面に空気極を有し、他方の面に燃料極を有し、さらに空気極及び燃料極を両側から挟みこむように一対のセパレータを有している。単セルは、セパレータの流路に供給された燃料ガス及び酸化ガスの電気化学反応により、電力を発生する。単セルでの電気化学反応は発熱反応であり、単セルの温度は約６０〜７０℃となる。また、単セルでの電気化学反応により、水が生成される。 Each of the modules 10A and 10B functions as a fuel cell as a single unit, and is composed of, for example, a solid polymer electrolyte type. The modules 10A and 10B have a stack structure in which a plurality of single cells are stacked.
The single cell has an air electrode on one surface of an electrolyte made of an ion exchange membrane, a fuel electrode on the other surface, and a pair of separators so as to sandwich the air electrode and the fuel electrode from both sides. Yes. The single cell generates electric power by an electrochemical reaction of fuel gas and oxidant gas supplied to the flow path of the separator. The electrochemical reaction in the single cell is an exothermic reaction, and the temperature of the single cell is about 60 to 70 ° C. In addition, water is generated by an electrochemical reaction in a single cell.

酸化ガス配管系２は、一つの流体系統である供給配管２１と、供給配管２１の下流で分岐した二系統の配管２１Ａ，２１Ｂと、モジュール１０Ａ，１０Ｂから排出される酸化オフガスが流れる二系統の配管２２Ａ、２２Ｂと、配管２２Ａ，２２Ｂの下流に合流した一系統の排出配管２２と、を備えている。   The oxidizing gas piping system 2 includes a supply piping 21 that is one fluid system, two piping 21A and 21B that are branched downstream of the supplying piping 21, and two systems in which oxidizing off-gas discharged from the modules 10A and 10B flows. Pipes 22A and 22B, and a system of discharge pipes 22 joined downstream of the pipes 22A and 22B.

コンプレッサ２４により取り込まれた大気中の酸化ガスは、加湿器２０で酸化オフガスとの水交換により加湿される。加湿された酸化ガスは、供給配管２１から配管２１Ａ，２１Ｂを介して二つのモジュール１０Ａ，１０Ｂに分配されるように供給される。この分配の配分量を調整するために、供給配管２１には、配管２１Ａ，２１Ｂとの分岐部に分配バルブ２９が設けられている。   The oxidizing gas in the atmosphere taken in by the compressor 24 is humidified by the humidifier 20 by water exchange with the oxidizing off gas. The humidified oxidizing gas is supplied from the supply pipe 21 via the pipes 21A and 21B so as to be distributed to the two modules 10A and 10B. In order to adjust the distribution amount of the distribution, the supply pipe 21 is provided with a distribution valve 29 at a branch portion between the pipes 21A and 21B.

燃料ガス配管系３は、高圧の水素ガスを貯留した燃料供給源としての水素タンク３０と、水素タンク３０に接続された一つの流体系統である供給配管３１と、供給配管３１の下流で分岐した二系統の配管３１Ａ，３１Ｂと、モジュール１０Ａ，１０Ｂから排出される水素オフガスが流れる二系統の配管３２Ａ，３２Ｂと、配管３２Ａ，３２Ｂの下流に合流した一系統の循環配管３２と、供給配管３１に設けられた遮断弁付レギュレータ３３と、を備えている。   The fuel gas piping system 3 branches downstream of the hydrogen tank 30 as a fuel supply source storing high-pressure hydrogen gas, a supply piping 31 that is one fluid system connected to the hydrogen tank 30, and the supply piping 31. Two systems of piping 31A, 31B, two systems of piping 32A, 32B through which hydrogen off-gas discharged from modules 10A, 10B flows, one system of circulating piping 32 joined downstream of piping 32A, 32B, and supply piping 31 And a regulator 33 with a shut-off valve provided in the above.

供給配管３１には、配管３１Ａ，３１Ｂとの分岐部に分配バルブ３９が設けられている。水素ガスは、供給配管３１から配管３１Ａ，３１Ｂを介して二つのモジュール１０Ａ，１０Ｂに分配されるように供給される。循環配管３２に設けられた気液分離器３４には、排出配管３５が接続されている。排出配管３５上の排出弁３６を開弁することで、気液分離器３４で回収した水分が、循環配管３２内の不純物を含む水素オフガスとともに排出配管３５を介して外部に排出される。循環ポンプ３７は、供給配管３１の分岐前の合流部３２ｃに戻すように、循環配管３２内の水素オフガスを圧送する。   The supply pipe 31 is provided with a distribution valve 39 at a branch portion between the pipes 31A and 31B. The hydrogen gas is supplied from the supply pipe 31 so as to be distributed to the two modules 10A and 10B via the pipes 31A and 31B. A discharge pipe 35 is connected to the gas-liquid separator 34 provided in the circulation pipe 32. By opening the discharge valve 36 on the discharge pipe 35, the water recovered by the gas-liquid separator 34 is discharged to the outside through the discharge pipe 35 together with the hydrogen off-gas containing impurities in the circulation pipe 32. The circulation pump 37 pressure-feeds the hydrogen off-gas in the circulation pipe 32 so as to return to the merging portion 32 c before branching of the supply pipe 31.

冷媒配管系４は、一つの流体系統である供給配管４１と、供給配管４１の下流で分岐した二系統の配管４１Ａ，４１Ｂと、モジュール１０Ａ，１０Ｂから排出される冷却水が流れる二系統の配管４２Ａ，４２Ｂと、配管４２Ａ，４２Ｂの下流に合流した一系統の配管４２と、を備えている。供給配管４１の上流側と配管４２の下流側とは、配管４３により接続されている。   The refrigerant pipe system 4 includes a supply pipe 41 that is one fluid system, two pipes 41A and 41B branched downstream of the supply pipe 41, and two pipes through which cooling water discharged from the modules 10A and 10B flows. 42A and 42B, and one line of piping 42 joined downstream of the piping 42A and 42B. The upstream side of the supply pipe 41 and the downstream side of the pipe 42 are connected by a pipe 43.

供給配管４１には、配管４１Ａ，４１Ｂとの分岐部に分配バルブ４９が設けられている。冷却水は、供給配管４１から配管４１Ａ，４１Ｂを介して二つのモジュール１０Ａ，１０Ｂに分配されるように供給される。供給配管４１と配管４３との間には、冷媒を分配バルブ４９に圧送する冷却ポンプ４４が設けられ、配管４２と配管４３との間には、モジュール１０Ａ，１０Ｂから排出された冷媒を冷却するラジエータ４５が設けられている。   The supply pipe 41 is provided with a distribution valve 49 at a branch portion between the pipes 41A and 41B. The cooling water is supplied from the supply pipe 41 so as to be distributed to the two modules 10A and 10B via the pipes 41A and 41B. A cooling pump 44 that pumps the refrigerant to the distribution valve 49 is provided between the supply pipe 41 and the pipe 43, and the refrigerant discharged from the modules 10 </ b> A and 10 </ b> B is cooled between the pipe 42 and the pipe 43. A radiator 45 is provided.

制御装置５は、内部にＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えたマイクロコンピュータとして構成される。ＣＰＵは、制御プラグラムに従って所望の演算を実行して、後述するモジュール１０Ａ，１０Ｂへの流体（酸化ガス、燃料ガス、又は冷媒）の配分量の制御など、種々の処理や制御を行う。ＲＯＭは、ＣＰＵで処理する制御プログラムや制御データを記憶する。ＲＡＭは、主として制御処理のための各種作業領域として使用される。   The control device 5 is configured as a microcomputer having a CPU, a ROM, and a RAM therein. The CPU executes a desired calculation according to the control program, and performs various processes and controls such as control of the distribution amount of fluid (oxidizing gas, fuel gas, or refrigerant) to modules 10A and 10B described later. The ROM stores control programs and control data processed by the CPU. The RAM is mainly used as various work areas for control processing.

特に、制御装置５によって、流体供給手段としての酸化ガス配管系２、燃料ガス配管系３及び冷媒配管系４が、二つのモジュール１０Ａ，１０Ｂの運転状態に応じて、二つのモジュール１０Ａ，１０Ｂへの流体の配分量を制御する。   In particular, the control device 5 causes the oxidizing gas piping system 2, the fuel gas piping system 3, and the refrigerant piping system 4 as fluid supply means to move to the two modules 10A and 10B according to the operating state of the two modules 10A and 10B. Control the amount of fluid distribution.

ここで、モジュール１０Ａ，１０Ｂの運転状態には、モジュール１０Ａ，１０Ｂの電圧、温度及び湿潤状態の少なくとも一つが含まれる。
一つのモジュール１０Ａ（又は１０Ｂ）の平均セル電圧は、例えば、単セルと同じ数だけある電圧センサ６０により検出されたセル電圧を平均化することによって算出される。電圧センサ６０は、単セルに対応して設けられ、制御装置５に接続される。したがって、制御装置５は、各モジュール１０Ａ，１０Ｂの平均セル電圧の演算を行う算出手段として機能する。 Here, the operating state of the modules 10A and 10B includes at least one of the voltage, temperature, and wet state of the modules 10A and 10B.
The average cell voltage of one module 10A (or 10B) is calculated by, for example, averaging the cell voltages detected by the voltage sensors 60 having the same number as that of a single cell. The voltage sensor 60 is provided corresponding to the single cell and is connected to the control device 5. Therefore, the control device 5 functions as calculation means for calculating the average cell voltage of each module 10A, 10B.

一つのモジュール１０Ａ（又は１０Ｂ）の温度は、例えば、配管４２Ａ（又は４２Ｂ）に設けた温度センサや、モジュール１０Ａの端部にある単セルに設けた温度センサによって検出される。   The temperature of one module 10A (or 10B) is detected by, for example, a temperature sensor provided in the pipe 42A (or 42B) or a temperature sensor provided in a single cell at the end of the module 10A.

さらに、一つのモジュール１０Ａ（又は１０Ｂ）の湿潤状態は、例えば交流インピーダンス法によりモジュール１０Ａ（又は１０Ｂ）のインピーダンスを測定し、その測定結果から推定することができる。したがって、制御装置５は、各モジュール１０Ａ，１０Ｂの湿潤状態を検出するインピーダンス測定手段として機能する。なお、制御装置５が水収支を計算することにより、モジュール１０Ａ、１０Ｂの湿潤状態を検出するようにしてもよい。   Further, the wet state of one module 10A (or 10B) can be estimated from the measurement result obtained by measuring the impedance of the module 10A (or 10B) by, for example, the AC impedance method. Therefore, the control device 5 functions as an impedance measuring unit that detects the wet state of the modules 10A and 10B. In addition, you may make it the wet state of modules 10A and 10B detect by the control apparatus 5 calculating a water balance.

以上、図１を参照して燃料電池システム１の基本構成を説明したが、図１では、図示の都合上、酸化ガス配管系２、燃料ガス配管系３及び冷媒配管系４の配管系統が簡略化されている。好ましい燃料電池システム１の配管系統では、各モジュール１０Ａ，１０Ｂの単セルの積層方向の一方の端部及び他方の端部のそれぞれから、酸化ガス、水素ガス、及び冷媒を各モジュール１０Ａ，１０Ｂ内に供給できるようになっている。   The basic configuration of the fuel cell system 1 has been described above with reference to FIG. 1. In FIG. 1, for convenience of illustration, the piping system of the oxidizing gas piping system 2, the fuel gas piping system 3, and the refrigerant piping system 4 is simplified. It has become. In the preferable piping system of the fuel cell system 1, the oxidizing gas, the hydrogen gas, and the refrigerant are supplied into the modules 10A and 10B from one end and the other end in the stacking direction of the single cells of the modules 10A and 10B. Can be supplied.

図２は、このような好ましい燃料電池システム１の配管系統の主要部を概略的に示す図である。
一つの流体系統である供給配管１０１は、分配バルブ１００Ｃの位置で二系統の配管１０１Ｌ，１０１Ｒに分岐される。 FIG. 2 is a diagram schematically showing the main part of the piping system of such a preferred fuel cell system 1.
The supply pipe 101 which is one fluid system is branched into two pipes 101L and 101R at the position of the distribution valve 100C.

配管１０１Ｌは、分配バルブ１００Ｌの位置で二系統の配管１０１ＬＡ，１０１ＬＢに分岐される。配管１０１ＬＡ，１０１ＬＢは、モジュール１０Ａ，１０Ｂの一方の端部１１Ａ，１１Ｂを介してモジュール１０Ａ，１０Ｂ内の流路に連通する。
配管１０１Ｒは、分配バルブ１００Ｒの位置で二系統の配管１０１ＲＡ，１０１ＲＢに分岐される。配管１０１ＲＡ，１０１ＲＢは、モジュール１０Ａ，１０Ｂの他方の端部１２Ａ，１２Ｂを介してモジュール１０Ａ，１０Ｂ内の流路に連通する。 The pipe 101L is branched into two pipes 101LA and 101LB at the position of the distribution valve 100L. The pipes 101LA and 101LB communicate with the flow paths in the modules 10A and 10B through one end portions 11A and 11B of the modules 10A and 10B.
The pipe 101R is branched into two pipes 101RA and 101RB at the position of the distribution valve 100R. The pipes 101RA and 101RB communicate with the flow paths in the modules 10A and 10B through the other ends 12A and 12B of the modules 10A and 10B.

端部１１Ａ，１１Ｂには、モジュール１０Ａ，１０Ｂ内の流体を外部に排出するための配管１０２ＬＡ，１０２ＬＢが接続され、配管１０２ＬＡ，１０２ＬＢは、配管１０２Ｌに合流する。一方、端部１２Ａ，１２Ｂには、モジュール１０Ａ，１０Ｂ内の流体を外部に排出するための配管１０２ＲＡ，１０２ＲＢが接続され、配管１０２ＲＡ，１０２ＲＢは、配管１０２Ｒに合流する。そして、配管１０２Ｌと配管１０２Ｒとは、これらの下流側で一系統の排出配管１０２に合流する。   Pipes 102LA and 102LB for discharging the fluid in the modules 10A and 10B to the outside are connected to the ends 11A and 11B, and the pipes 102LA and 102LB merge with the pipe 102L. On the other hand, pipes 102RA and 102RB for discharging the fluid in the modules 10A and 10B to the outside are connected to the end portions 12A and 12B, and the pipes 102RA and 102RB merge with the pipe 102R. Then, the pipe 102L and the pipe 102R merge into the single system discharge pipe 102 on the downstream side thereof.

分配バルブ１００Ｃ、１００Ｌ、１００Ｒは、各種のバルブを用いることができ、ここではロータリーバルブで構成されている。分配バルブ１００Ｃ、１００Ｌ、１００Ｒは、制御装置５によって開度を制御されるものであり、印加される電圧の大きさによって分配割合を比例的に変更することができる（図３参照）。すなわち、分配バルブ１００Ｃ、１００Ｌ、１００Ｒの開度を制御することで、分配バルブ１００Ｃ、１００Ｌ、１００Ｒが分配しようとする流体の配分量を任意に決定できる   Various valves can be used for the distribution valves 100C, 100L, and 100R. Here, the distribution valves 100C, 100L, and 100R are constituted by rotary valves. The distribution valves 100C, 100L, and 100R are controlled in opening by the control device 5, and the distribution ratio can be changed proportionally according to the magnitude of the applied voltage (see FIG. 3). That is, by controlling the opening degree of the distribution valves 100C, 100L, 100R, the distribution amount of the fluid to be distributed by the distribution valves 100C, 100L, 100R can be arbitrarily determined.

図３に示すように、例えば、分配バルブ１００Ｃの印加電圧がＶ11であるとき、配管１０１の流体は配管１０１Ｌにのみ流入する。また、分配バルブ１００Ｌの印加電圧がＶ12であるとき、配管１０１Ｌの流体は配管１０１ＬＡ，１０１ＬＢに均等に分配される。さらに、分配バルブ１００Ｒの印加電圧がＶ13であるとき、配管１０１Ｒの流体は配管１０１ＲＢにのみ流入する。 As shown in FIG. 3, for example, when the applied voltage of the distribution valve 100C is V 11, the fluid piping 101 flows only into the pipe 101L. Further, when the applied voltage of the distribution valve 100L is V 12, the fluid pipe 101L is evenly distributed pipe 101LA, the 101LB. Further, when the applied voltage of the distribution valve 100R is V 13, the fluid piping 101R flows only into the pipe 101RB.

ここで、図１に示す配管系統を図２に示す配管系統に適用した構成すると、その以下のとおりとなる。すなわち、酸化ガス、燃料ガス及び冷媒に関する分配バルブ２９，３９及び４９がそれぞれ二つあり、その二つが分配バルブ１００Ｌ、１００Ｒに相当する。そして、この二つの分配バルブの上流に更に、分配バルブ１００Ｃに相当する分配バルブがあり、この分配バルブが供給配管２１，３１，４１の下流端に位置する。   Here, when the piping system shown in FIG. 1 is applied to the piping system shown in FIG. 2, the configuration is as follows. That is, there are two distribution valves 29, 39, and 49 relating to the oxidizing gas, the fuel gas, and the refrigerant, respectively, and the two correspond to the distribution valves 100L and 100R. Further, there is a distribution valve corresponding to the distribution valve 100C upstream of the two distribution valves, and this distribution valve is located at the downstream end of the supply pipes 21, 31, 41.

例えば、酸化ガス配管系３に着目して説明すれば、供給配管２１は、供給配管１０１、配管１０１Ｌ、１０１Ｒに対応する。配管２１Ａは、配管１０１ＬＡ、１０１ＲＡに対応し、配管２１Ｂは、配管１０１ＬＢ，１０１ＲＢに対応する。配管２２Ａは、配管１０２ＬＡ，１０２ＲＡに対応し、配管２２Ｂは、配管１０２ＬＢ、１０２ＲＢに対応する。排出配管２２は、配管１０２Ｌ，１０２Ｒ、排出配管１０２に対応する。分配バルブ２９は、分配バルブ１００Ｌ、１００Ｒに対応する。   For example, if the description is made with attention paid to the oxidizing gas piping system 3, the supply piping 21 corresponds to the supply piping 101, the piping 101L, and 101R. The pipe 21A corresponds to the pipes 101LA and 101RA, and the pipe 21B corresponds to the pipes 101LB and 101RB. The pipe 22A corresponds to the pipes 102LA and 102RA, and the pipe 22B corresponds to the pipes 102LB and 102RB. The discharge pipe 22 corresponds to the pipes 102L and 102R and the discharge pipe 102. The distribution valve 29 corresponds to the distribution valves 100L and 100R.

燃料ガス配管系４及び冷媒配管系５についても、酸化ガス配管系３と同様に、図２に示す構成に対応する。その個々の対応した説明については言うまでもないので、ここでは割愛する。以下では、酸化ガス、燃料ガス、及び冷媒の全ての流体に図２の配管系統を適用した場合の流体配分量の制御について説明する。   The fuel gas piping system 4 and the refrigerant piping system 5 also correspond to the configuration shown in FIG. Needless to say, the explanation of each of them is omitted here. Below, control of the fluid distribution amount at the time of applying the piping system of FIG. 2 to all the fluids of oxidizing gas, fuel gas, and a refrigerant | coolant is demonstrated.

図４は、燃料電池スタック１０のセル電圧をモニタリングした一例を示す図である。
横軸はセル積層方向における単セルの位置を示し、縦軸は各単セルの電圧を示している。横軸上のＮよりも左側の領域が、モジュール１０Ａの運転状態における各単セルの電圧を示している。モジュール１０Ａの総マイナス側である単セル１４Ａは、端部１１Ａに最も近い単セルであり、総プラス側である単セル１５Ａは、端部１２Ａに最も近い単セルである。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example in which the cell voltage of the fuel cell stack 10 is monitored.
The horizontal axis indicates the position of the single cell in the cell stacking direction, and the vertical axis indicates the voltage of each single cell. The region on the left side of N on the horizontal axis indicates the voltage of each single cell in the operating state of the module 10A. The single cell 14A which is the total minus side of the module 10A is the single cell closest to the end portion 11A, and the single cell 15A which is the total positive side is the single cell closest to the end portion 12A.

横軸のＮよりも右側の領域が、モジュール１０Ｂの運転状態における各単セルの電圧を示している。モジュール１０Ｂの総マイナス側である単セル１４Ｂは、端部１１Ｂに最も近い単セルであり、総プラス側である単セル１５Ｂは端部１２Ｂに最も近い単セルである。   The region on the right side of N on the horizontal axis indicates the voltage of each single cell in the operating state of the module 10B. The single cell 14B which is the total minus side of the module 10B is the single cell closest to the end portion 11B, and the single cell 15B which is the total positive side is the single cell closest to the end portion 12B.

図４に示すように、モジュール１０Ａ、１０Ｂ間では、セル積層方向におけるセル電圧は一定でなく、バラツキがある。また、モジュール１０Ａにおける単セル間でも、セル電圧にバラツキがあり、同様に、モジュール１０Ｂにおける単セル間でも、セル電圧にバラツキがある。セル電圧のバラツキの原因はセル電圧の低下であり、セル電圧の低下は特に端部セルにおいて大きい場合が多い。図４に示す一例では、単セル１５Ｂのセル電圧が最も低下している。   As shown in FIG. 4, between the modules 10A and 10B, the cell voltage in the cell stacking direction is not constant and varies. In addition, there is a variation in cell voltage even between single cells in the module 10A, and similarly there is a variation in cell voltage between single cells in the module 10B. The cause of the variation in the cell voltage is a decrease in the cell voltage, and the decrease in the cell voltage is often large particularly in the end cells. In the example shown in FIG. 4, the cell voltage of the single cell 15B is the lowest.

次に、図２及び図５〜図９を参照して、モジュール１０Ａ、１０Ｂの通常運転状態で、電圧が低下した場合の制御例について説明する。なお、通常運転状態とは、モジュール１０Ａ，１０Ｂが発電するように、電流要求から必要とされる酸化ガス及び水素ガスを必要ストイキで流している状態をいう。   Next, with reference to FIG. 2 and FIG. 5 to FIG. 9, an example of control when the voltage decreases in the normal operation state of the modules 10 </ b> A and 10 </ b> B will be described. The normal operation state refers to a state in which the oxidizing gas and the hydrogen gas required from the current request are supplied with the necessary stoichiometry so that the modules 10A and 10B generate power.

（第１の制御例）
図５は、第１の制御例を示すフローチャートである。
通常運転状態中には、制御装置５は、次式（１）及び（２）の判断を行う（ステップＳ１０）。
△ＶA＞△Ｖth ・・・（１）
△ＶB＞△Ｖth ・・・（２） (First control example)
FIG. 5 is a flowchart illustrating a first control example.
During the normal operation state, the control device 5 determines the following expressions (1) and (2) (step S10).
ΔV A > ΔV th (1)
ΔV B > ΔV th (2)

ここで、△Ｖthは、判定閾値である。
また、△ＶA及び△ＶBは、次のような値である。
△ＶA＝ＶA+B−ＶA
△ＶB＝ＶA+B−ＶB Here, ΔV th is a determination threshold value.
ΔV A and ΔV B have the following values.
△ V A = V A + B −V A
△ V B = V A + B −V B

ただし、ＶA及びＶBは、それぞれ、モジュール１０Ａ及び１０Ｂの平均セル電圧である。また、ＶA+Bは、二つのモジュール１０Ａ、１０Ｂの平均セル電圧、すなわち燃料電池スタック１０の平均セル電圧である。これら平均セル電圧ＶA、ＶB及びＶA+Bの算出や、その算出に基づく△ＶA及び△ＶBの算出は、制御装置５によって行われる。 Where V A and V B are the average cell voltages of modules 10A and 10B, respectively. V A + B is an average cell voltage of the two modules 10A and 10B, that is, an average cell voltage of the fuel cell stack 10. The calculation of these average cell voltages V A , V B and V A + B and the calculation of ΔV A and ΔV B based on the calculation are performed by the control device 5.

制御装置５は、次式（１）及び（２）のどちらかが成り立つと判断した場合には（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、次の判断を行う（ステップＳ１１）。
△ＶA＜△ＶB ・・・（３） When it is determined that either of the following expressions (1) and (2) holds (step S10: Yes), the control device 5 performs the following determination (step S11).
ΔV A <ΔV B (3)

式（３）が成立するということは、モジュール１０Ｂの平均セル電圧が低下していることを意味する。この場合には（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、制御装置５は、モジュール１０Ｂの配分量が増加するように、反応ガスに関する分配バルブ１００Ｌ又は１００Ｒの開度を制御する（ステップＳ１２）。具体的には、酸化ガス及び水素ガスについての分配バルブ１００Ｌ又は１００Ｒの分配割合が、通常運転状態における分配割合に比べて、モジュール１０Ａよりもモジュール１０Ｂの方が大きくなるように設定される。   The fact that the expression (3) is established means that the average cell voltage of the module 10B is lowered. In this case (step S11: Yes), the control device 5 controls the opening of the distribution valve 100L or 100R related to the reaction gas so that the distribution amount of the module 10B increases (step S12). Specifically, the distribution ratio of the distribution valve 100L or 100R for the oxidizing gas and the hydrogen gas is set so that the module 10B is larger than the module 10A compared with the distribution ratio in the normal operation state.

一方、式（３）が成立しないということは、モジュール１０Ａの平均セル電圧が低下していることを意味する。この場合には（ステップＳ１１：Ｎｏ）、制御装置５は、モジュール１０Ａの配分量が増加するように、反応ガスに関する分配バルブ１００Ｌ又は１００Ｒの開度を制御する（ステップＳ１３）。具体的には、酸化ガス及び水素ガスについての分配バルブ１００Ｌ又は１００Ｒの分配割合が、通常運転状態における分配割合に比べて、モジュール１０Ｂよりもモジュール１０Ａの方が大きくなるように設定される。   On the other hand, the fact that Expression (3) does not hold means that the average cell voltage of the module 10A is lowered. In this case (step S11: No), the control device 5 controls the opening degree of the distribution valve 100L or 100R related to the reaction gas so that the distribution amount of the module 10A increases (step S13). Specifically, the distribution ratio of the distribution valve 100L or 100R for the oxidizing gas and hydrogen gas is set so that the module 10A is larger than the distribution ratio in the normal operation state than the module 10B.

このように、平均セル電圧が相対的に安定側のモジュールへの反応ガスの流量を制限し、平均セル電圧が相対的に低下側のモジュールへの反応ガスの流量を増やしている。これにより、モジュール１０Ａ，１０Ｂへの流体の配分量が一時的にコントロールされるので、平均セル電圧が相対的に低下したモジュールの電圧低下を回復でき、このモジュールの運転状態を正常時（通常運転状態）に近づけることができる。したがって、モジュール１０Ａ，１０Ｂ間において、平均セル電圧を均一にできる。   In this way, the flow rate of the reaction gas to the module whose average cell voltage is relatively stable is limited, and the flow rate of the reaction gas to the module whose average cell voltage is relatively low is increased. As a result, the amount of fluid distributed to the modules 10A and 10B is temporarily controlled, so that the voltage drop of the module in which the average cell voltage is relatively reduced can be recovered. State). Therefore, the average cell voltage can be made uniform between the modules 10A and 10B.

なお、上記のステップＳ１２及びＳ１３において、分配バルブ１００Ｃの分配割合が例えば５０：５０で、分配バルブ１００Ｌ及び１００Ｒの両方に反応ガスが供給されている場合には、分配バルブ１００Ｌ及び１００Ｒの両方の開度を上記のように設定するとよい。この場合、モジュールの総マイナス側及び総プラス側のうちセル電圧の低下が大きい方に、反応ガスが多く供給されるように、分配バルブ１００Ｃの開度を制御することが好ましい。例えば、ステップＳ１２において、総マイナス側（端部１１Ａ側）の方がセル電圧の低下が大きければ、分配バルブ１００Ｃの分配割合は、端部１１Ｂ側よりも端部１１Ａ側に多くの反応ガスが供給されるように設定されるとよい。   In the above steps S12 and S13, when the distribution ratio of the distribution valve 100C is, for example, 50:50 and the reaction gas is supplied to both of the distribution valves 100L and 100R, both of the distribution valves 100L and 100R The opening degree may be set as described above. In this case, it is preferable to control the opening degree of the distribution valve 100 </ b> C so that a larger amount of the reaction gas is supplied to the module in which the cell voltage drop is larger between the total minus side and the total plus side. For example, in step S12, if the cell voltage decrease is larger on the total minus side (end portion 11A side), the distribution ratio of the distribution valve 100C is such that more reactive gas is present on the end portion 11A side than on the end portion 11B side. It may be set to be supplied.

一方、ステップＳ１２及びＳ１３において、分配バルブ１００Ｃの分配割合が１００：０のように、分配バルブ１００Ｌ及び１００Ｒの一方にのみ反応ガスが供給されている場合もある。この場合には、当該分配バルブ１００Ｌ及び１００Ｒの一方についてのみ、上記のように開度を設定すればよい。   On the other hand, in steps S12 and S13, the reaction gas may be supplied to only one of the distribution valves 100L and 100R such that the distribution ratio of the distribution valve 100C is 100: 0. In this case, the opening degree may be set as described above for only one of the distribution valves 100L and 100R.

（第２の制御例）
図６は、第２の制御例を示すフローチャートである。
第２の制御例は、制御装置５がモジュール１０Ａ、１０Ｂ内をウエット状態と判定している場合に有用なものである。 (Second control example)
FIG. 6 is a flowchart illustrating a second control example.
The second control example is useful when the control device 5 determines that the modules 10A and 10B are in the wet state.

第２の制御例では、第１の制御例のステップＳ１０及びＳ１１（図５）と同様に、ステップＳ２０及びＳ２１が実行される。そして、モジュール１０Ｂの平均セル電圧が低下していると判断した場合には（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、制御装置５は、モジュール１０Ａへの水素ガスの供給が遮断されるように、水素ガスに関する分配バルブ１００Ｌ又は１００Ｒを制御する（ステップＳ２２）。具体的には、水素ガスについての分配バルブ１００Ｌ又は１００Ｒの分配割合を１００：０とし、モジュール１０Ｂにのみ水素ガスが供給されるようにする。   In the second control example, steps S20 and S21 are executed as in steps S10 and S11 (FIG. 5) of the first control example. When it is determined that the average cell voltage of the module 10B has decreased (step S21: Yes), the control device 5 distributes the hydrogen gas so that the supply of the hydrogen gas to the module 10A is interrupted. The valve 100L or 100R is controlled (step S22). Specifically, the distribution ratio of the distribution valve 100L or 100R for hydrogen gas is set to 100: 0 so that hydrogen gas is supplied only to the module 10B.

一方、ステップＳ２１において、モジュール１０Ａの平均セル電圧が低下していると判断した場合には（ステップＳ２１：Ｎｏ）、制御装置５は、水素ガスに関する分配バルブ１００Ｌ又は１００Ｒの分配割合を０：１００とし、モジュール１０Ｂへの水素ガスの供給を遮断し、モジュール１０Ａにのみ水素ガスが供給されるようにする（ステップＳ２３）このようにして、平均セル電圧が相対的に低下側のモジュールに対して、水素ガスの配分量を増やしている。   On the other hand, when it is determined in step S21 that the average cell voltage of the module 10A has decreased (step S21: No), the control device 5 sets the distribution ratio of the distribution valve 100L or 100R related to hydrogen gas to 0: 100. Then, the supply of the hydrogen gas to the module 10B is shut off so that the hydrogen gas is supplied only to the module 10A (step S23). , Increasing the distribution of hydrogen gas.

その後は、ステップＳ２４へと進み、ステップＳ２０と同様の判定が行われる。そして、モジュール１０Ａ又は１０Ｂの平均セル電圧の差分△ＶA又は△ＶBが判定閾値△Ｖth
よりも大きい場合には（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、ステップＳ２１と同様の判定が行われる（ステップＳ２５）。 After that, it progresses to step S24 and the same determination as step S20 is performed. The difference ΔV A or ΔV B between the average cell voltages of the modules 10A or 10B is the determination threshold value ΔV th.
If larger than (step S24: Yes), the same determination as step S21 is performed (step S25).

その結果、モジュール１０Ｂの平均セル電圧が低下していると判断された場合には（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）、モジュール１０Ｂにのみ酸化ガスが供給されるようになる（ステップＳ２６）。一方、モジュール１０Ａの平均セル電圧が低下していると判断された場合には（ステップＳ２５：Ｎｏ）、モジュール１０Ａにのみ酸化ガスが供給されるようになる（ステップＳ２７）。このようにして、平均セル電圧が相対的に低下したモジュールへの酸化ガスの流量を増やしている。   As a result, when it is determined that the average cell voltage of the module 10B is lowered (step S25: Yes), the oxidizing gas is supplied only to the module 10B (step S26). On the other hand, when it is determined that the average cell voltage of the module 10A is decreasing (step S25: No), the oxidizing gas is supplied only to the module 10A (step S27). In this way, the flow rate of the oxidizing gas to the module whose average cell voltage is relatively lowered is increased.

以上のような第２の制御例によれば、平均セル電圧が相対的に低下したモジュールへの水素ガス及び酸化ガスの流量を増やしているので、このモジュールの電圧低下を回復できる。また、第２の制御例によれば、いずれのモジュール１０Ａ，１０Ｂも乾燥気味に運転できるので、ウエット状態を解消できる。したがって、本制御例によっても、各モジュール１０Ａ，１０Ｂの運転状態に応じて流量配分を最適に制御できる。   According to the second control example as described above, since the flow rates of the hydrogen gas and the oxidizing gas to the module whose average cell voltage is relatively lowered are increased, the voltage drop of this module can be recovered. Moreover, according to the 2nd control example, since any module 10A, 10B can be drive | operated dryly, a wet state can be eliminated. Therefore, according to this control example, the flow distribution can be optimally controlled according to the operating state of each module 10A, 10B.

なお、モジュール１０Ａ、１０Ｂ内がドライ状態と判定されている場合には、モジュール１０Ａ，１０Ｂをウエット状態に移行させることが必要となる。この場合には、図６におけるステップＳ２２とステップＳ２６を入れ替えると共に、ステップＳ２３とステップＳ２７とを入れ替えると良い。   In addition, when it is determined that the modules 10A and 10B are in the dry state, it is necessary to shift the modules 10A and 10B to the wet state. In this case, step S22 and step S26 in FIG. 6 may be interchanged, and step S23 and step S27 may be interchanged.

（第３の制御例）
次に、モジュール１０Ａ，１０Ｂの湿潤状態に応じて、モジュール１０Ａ，１０Ｂへの冷却水の配分量を制御する例について図２を用いて説明する。 (Third control example)
Next, an example of controlling the distribution amount of the cooling water to the modules 10A and 10B according to the wet state of the modules 10A and 10B will be described with reference to FIG.

インピーダンス測定により、例えば、モジュール１０Ａ内がウエット状態であり、モジュール１０Ｂ内がドライ状態であると検出された場合には、モジュール１０Ａの温度を上昇させ且つモジュール１０Ｂの温度を下降させるように、分配バルブ１００Ｌ又は１００Ｒを制御するとよい。   For example, when it is detected by impedance measurement that the inside of the module 10A is in a wet state and the inside of the module 10B is in a dry state, the distribution is performed so that the temperature of the module 10A is increased and the temperature of the module 10B is decreased. The valve 100L or 100R may be controlled.

具体的には、モジュール１０Ａよりもモジュール１０Ｂに対して、多くの冷却水が供給されるように、分配バルブ１００Ｌ又は１００Ｒの開度を制御する。このような冷却水の配分量の制御を実行することで、モジュール１０Ａの湿度を下げ、且つモジュール１０Ｂの湿度を上げることができる。したがって、モジュール１０Ａ，１０Ｂ間の湿度分布を均一にでき、セル電圧を安定させることができる。   Specifically, the opening degree of the distribution valve 100L or 100R is controlled so that more cooling water is supplied to the module 10B than to the module 10A. By executing such control of the distribution amount of the cooling water, the humidity of the module 10A can be lowered and the humidity of the module 10B can be raised. Therefore, the humidity distribution between the modules 10A and 10B can be made uniform, and the cell voltage can be stabilized.

（第４の制御例）
図７は、第４の制御例を好適に実行可能な燃料電池システム１の配管系統の主要部を概略的に示す図である。図２に示す配管系統との相違点は、モジュール１０Ａ及び１０Ｂの総マイナス側に、温度センサＴａｌ及びＴｂｌ、並びに電圧センサＶａｌ及びＶｂｌを設け、モジュール１０Ａ及び１０Ｂの総プラス側に、温度センサＴａｒ及びＴｂｒ、並びに電圧センサＶａｒ及びＶｂｒを設けたことである。モジュール１０Ａは燃料電池車両に搭載した場合に進行方向前方に位置し、モジュール１０Ｂはその進行方向後方に位置する。その他の構成は、図２と同様であるので、図２と同じ符号を付してその説明を割愛する。 (Fourth control example)
FIG. 7 is a diagram schematically showing the main part of the piping system of the fuel cell system 1 that can suitably execute the fourth control example. The difference from the piping system shown in FIG. 2 is that temperature sensors Tal and Tbl and voltage sensors Val and Vbl are provided on the total minus side of the modules 10A and 10B, and the temperature sensor Tar is provided on the total plus side of the modules 10A and 10B. And Tbr, and voltage sensors Var and Vbr are provided. When the module 10A is mounted on a fuel cell vehicle, the module 10A is positioned forward in the traveling direction, and the module 10B is positioned backward in the traveling direction. Since other configurations are the same as those in FIG. 2, the same reference numerals as those in FIG.

以下では、モジュール１０Ａ及び１０Ｂの総マイナス側を左側として、また、総プラス側を右側として説明する場合がある。また、モジュール１０Ａの側を前側とし、モジュール１０Ｂの側を後側として説明する場合がある。したがって、例えば、分配バルブ１００Ｃを「左閉め方向」へ制御するという説明では、モジュール１０Ａ及び１０Ｂの左側への流体の配分量が減り、右側への流体の配分量が増えることを意味する。また、分配バルブ１００Ｌ又は１００Ｒを「前閉め方向」へ制御するという説明では、モジュール１０Ａへの流体の配分量が減り、モジュール１０Ｂへの流体の配分量が増えることを意味する。   Hereinafter, the total minus side of the modules 10A and 10B may be described as the left side, and the total plus side may be described as the right side. Further, the module 10A side may be described as the front side, and the module 10B side may be described as the rear side. Therefore, for example, in the description that the distribution valve 100C is controlled in the “leftward closing direction”, it means that the amount of fluid distributed to the left side of the modules 10A and 10B decreases and the amount of fluid distributed to the right side increases. Further, in the description that the distribution valve 100L or 100R is controlled in the “front closing direction”, it means that the distribution amount of the fluid to the module 10A decreases and the distribution amount of the fluid to the module 10B increases.

また、以下の説明では、各温度センサＴａｌ、Ｔｂｌ、Ｔａｒ及びＴｂｒにより検出された温度値を、対応する各温度センサと同じ符号（例えば、Ｔａｌ）で示すこととする。同様に、各電圧センサＶａｌ、Ｖｂｌ、Ｖａｒ及びＶｂｒにより検出された電圧値を、対応する各温度センサと同じ符号（例えば、Ｖａｌ）で示すこととする。なお、温度センサＴａｌ、Ｔｂｌ及び電圧センサＶａｌ、Ｖｂｌは、端部１１ａ及び１１ｂに最も近い単セル１４Ａ及び１４Ｂに設けることが好ましく、また、温度センサＴａｒ、Ｔｂｒ及び電圧センサＶａｒ、Ｖｂｒは、端部１２ａ及び１２ｂに最も近い単セル１５Ａ及び１５Ｂに設けることが好ましい。   In the following description, the temperature values detected by the temperature sensors Tal, Tbl, Tar, and Tbr are indicated by the same symbols (for example, Tal) as the corresponding temperature sensors. Similarly, the voltage value detected by each voltage sensor Val, Vbl, Var, and Vbr is indicated by the same symbol (for example, Val) as each corresponding temperature sensor. The temperature sensors Tal and Tbl and the voltage sensors Val and Vbl are preferably provided in the single cells 14A and 14B closest to the end portions 11a and 11b, and the temperature sensors Tar and Tbr and the voltage sensors Var and Vbr are It is preferable to provide the single cells 15A and 15B closest to the portions 12a and 12b.

図８は、第４の制御例を示すフローチャートである。
この第４の制御例は、各モジュール１０Ａ、１０Ｂが目標の電圧分布となるように、各モジュール１０Ａ、１０Ｂの電圧に応じて、各モジュール１０Ａ、１０Ｂへの反応ガスの配分量を制御するものである。 FIG. 8 is a flowchart illustrating a fourth control example.
In the fourth control example, the distribution amount of the reaction gas to each module 10A, 10B is controlled according to the voltage of each module 10A, 10B so that each module 10A, 10B has a target voltage distribution. It is.

燃料電池システム１の起動が開始されると（ステップＳ３０）、電流要求から必要とされる酸化ガス及び水素ガスを必要ストイキで流し、モジュール１０Ａ，１０Ｂを発電させる（ステップＳ３１）。つまり、モジュール１０Ａ，１０Ｂは、通常運転状態となる。   When the activation of the fuel cell system 1 is started (step S30), the oxidizing gas and hydrogen gas required from the current request are made to flow with the necessary stoichiometry, and the modules 10A and 10B are caused to generate power (step S31). That is, the modules 10A and 10B are in a normal operation state.

次に、制御装置５は、次式（４）〜（７）の判断を行う（ステップＳ３２）。
ここで、Ｖ2は、要求電圧値を示す所定の閾値である。
Ｖａｒ＜Ｖ2 ・・・（４）
Ｖａｌ＜Ｖ2 ・・・（５）
Ｖｂｒ＜Ｖ2 ・・・（６）
Ｖｂｌ＜Ｖ2 ・・・（７） Next, the control device 5 determines the following equations (4) to (7) (step S32).
Here, V 2 is a predetermined threshold value indicating the required voltage value.
Var <V 2 (4)
Val <V 2 (5)
Vbr <V 2 (6)
Vbl <V 2 (7)

制御装置５は、式（４）〜（７）のいずれも満たしている場合には（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）、次式（８）が成立するように、余分に酸化ガス及び水素ガスを流すようにする（ステップＳ３３）。
（Ｖａｒ＋Ｖａｌ＋Ｖｂｒ＋Ｖｂｌ）／４＝Ｖ2 ・・・（８） When all of the expressions (4) to (7) are satisfied (step S32: Yes), the control device 5 causes the oxidizing gas and the hydrogen gas to flow excessively so that the following expression (8) is satisfied. (Step S33).
(Var + Val + Vbr + Vbl) / 4 = V 2 (8)

一方、制御装置５は、式（４）〜（７）のいずれか満たしていない場合や（ステップＳ３２：Ｎｏ）、ステップＳ３３の処理を実行した場合には、次の判断を行う（ステップＳ３４）。
Ｖａｒ＋Ｖｂｒ＜Ｖａｌ＋Ｖｂｌ ・・・（９） On the other hand, the control device 5 makes the following determination when any of the expressions (4) to (7) is not satisfied (step S32: No) or when the process of step S33 is executed (step S34). .
Var + Vbr <Val + Vbl (9)

式（９）が成立するということは、モジュール１０Ａ又は１０Ｂの総プラス側（右側）で相対的に電圧低下が起きていることを意味する。この場合には（ステップＳ３４：Ｙｅｓ）、酸化ガス及び水素ガスに関する分配バルブ１００Ｃを「左閉め方向」に制御し、モジュール１０Ａ又は１０Ｂの総プラス側への酸化ガス及び水素ガスの配分量を増加させる（ステップＳ３５）。   The fact that Expression (9) is established means that a voltage drop is relatively occurring on the total plus side (right side) of the module 10A or 10B. In this case (step S34: Yes), the distribution valve 100C relating to the oxidizing gas and hydrogen gas is controlled in the “left closing direction”, and the distribution amount of the oxidizing gas and hydrogen gas to the total positive side of the module 10A or 10B is increased. (Step S35).

一方、式（９）が成立しないということは、モジュール１０Ａ又は１０Ｂの総マイナス側（左側）で相対的に電圧低下が起きていることを意味する。この場合には（ステップＳ３４：Ｎｏ）、酸化ガス及び水素ガスに関する分配バルブ１００Ｃを「右閉め方向」に制御し、モジュール１０Ａ又は１０Ｂの総マイナス側への酸化ガス及び水素ガスの配分量を増加させる（ステップＳ３６）。   On the other hand, the fact that Expression (9) does not hold means that a voltage drop is relatively occurring on the total minus side (left side) of the module 10A or 10B. In this case (step S34: No), the distribution valve 100C relating to the oxidizing gas and hydrogen gas is controlled in the “rightward closing direction” to increase the distribution amount of the oxidizing gas and hydrogen gas to the total minus side of the module 10A or 10B. (Step S36).

このようなステップＳ３５又はＳ３６の実行により、モジュール１０Ａ又は１０Ｂの左右への酸化ガス及び水素ガスの配分量が最適に制御される。これにより、モジュール１０Ａ及び１０Ｂをそれぞれ左右均一な電圧にすることができる。   By executing such step S35 or S36, the distribution amount of the oxidizing gas and the hydrogen gas to the left and right of the module 10A or 10B is optimally controlled. As a result, the modules 10A and 10B can be made to have uniform left and right voltages.

続いて、ステップＳ３７及びステップ３８へと処理が進む。
ステップＳ３７では、制御装置５は、モジュール１０Ａ、１０Ｂ間の総プラス側における電圧の差について判断するべく、次の判断を行う。
Ｖａｒ＜Ｖｂｒ ・・・（１０） Subsequently, the process proceeds to step S37 and step 38.
In step S37, the control device 5 makes the following determination in order to determine the voltage difference on the total plus side between the modules 10A and 10B.
Var <Vbr (10)

そして、モジュール１０Ｂの総プラス側の電圧が低下していると判断した場合には（ステップ３７：Ｎｏ）、酸化ガス及び水素ガスに関する分配バルブ１００Ｒを「前閉め方向」に制御し、モジュール１０Ｂへの酸化ガス及び水素ガスの配分量を増加させる（ステップＳ３９）。一方、モジュール１０Ａの総プラス側の電圧が低下していると判断した場合には（ステップ３７：Ｙｅｓ）、酸化ガス及び水素ガスに関する分配バルブ１００Ｒを「後閉め方向」に制御し、モジュール１０Ａへの酸化ガス及び水素ガスの配分量を増加させる（ステップＳ４０）。   If it is determined that the voltage on the total positive side of the module 10B has decreased (step 37: No), the distribution valve 100R related to the oxidizing gas and the hydrogen gas is controlled in the “front closing direction”, and the process proceeds to the module 10B. The distribution amount of the oxidizing gas and hydrogen gas is increased (step S39). On the other hand, if it is determined that the voltage on the total positive side of the module 10A is decreasing (step 37: Yes), the distribution valve 100R related to the oxidizing gas and hydrogen gas is controlled in the “rear closing direction”, and the process proceeds to the module 10A. The distribution amount of the oxidizing gas and hydrogen gas is increased (step S40).

また、ステップＳ３８では、モジュール１０Ａ、１０Ｂ間の総マイナス側における電圧の差について判断される。その判断は、次式（１１）が成立するか否かである。
Ｖａｌ＜Ｖｂｌ ・・・（１１） In step S38, the voltage difference on the total minus side between the modules 10A and 10B is determined. The determination is whether or not the following equation (11) is satisfied.
Val <Vbl (11)

そして、モジュール１０Ｂの総マイナス側の電圧が低下していると判断した場合には（ステップ３８：Ｎｏ）、酸化ガス及び水素ガスに関する分配バルブ１００Ｌを「前閉め方向」に制御し、モジュール１０Ｂへの酸化ガス及び水素ガスの配分量を増加させる（ステップＳ４１）。一方、モジュール１０Ａの総マイナス側の電圧が低下していると判断した場合には（ステップ３８：Ｙｅｓ）、酸化ガス及び水素ガスに関する分配バルブ１００Ｌを「後閉め方向」に制御し、モジュール１０Ａへの酸化ガス及び水素ガスの配分量を増加させる（ステップＳ４２）。   If it is determined that the voltage on the negative side of the module 10B is decreasing (step 38: No), the distribution valve 100L for the oxidizing gas and hydrogen gas is controlled in the “front closing direction”, and the process goes to the module 10B. The distribution amount of the oxidizing gas and hydrogen gas is increased (step S41). On the other hand, if it is determined that the voltage on the negative side of the module 10A is decreasing (step 38: Yes), the distribution valve 100L related to the oxidizing gas and hydrogen gas is controlled in the “rear closing direction”, and the process proceeds to the module 10A. The distribution amount of the oxidizing gas and hydrogen gas is increased (step S42).

このように、ステップＳ３９又はＳ４０が実行されると共に、ステップＳ４１又はＳ４２が実行されることにより、モジュール１０Ａ、１０Ｂへの酸化ガス及び水素ガスの配分量が最適に制御される。これにより、モジュール１０Ａ、１０Ｂ間を均一な電圧にすることができる。   As described above, when step S39 or S40 is executed, and step S41 or S42 is executed, the distribution amount of the oxidizing gas and the hydrogen gas to the modules 10A and 10B is optimally controlled. Thereby, a uniform voltage can be set between the modules 10A and 10B.

したがって、第４の制御例によれば、モジュール１０Ａ、１０Ｂが目標の電圧分布となるように、モジュール１０Ａ及び１０Ｂにおけるセル積層方向の電圧分布、並びにモジュール１０Ａ、１０Ｂ間の電圧分布を均一にできる。したがって、モジュール１０Ａ、１０Ｂの部分的な性能劣化、経時劣化を好適に抑制できる。   Therefore, according to the fourth control example, the voltage distribution in the cell stacking direction in the modules 10A and 10B and the voltage distribution between the modules 10A and 10B can be made uniform so that the modules 10A and 10B have the target voltage distribution. . Therefore, partial performance deterioration and temporal deterioration of the modules 10A and 10B can be suitably suppressed.

（第５の制御例）
図９は、第５の制御例を示すフローチャートである。
第５の制御例は、図７に示す燃料電池システム１の配管系統で実行される。この第５の制御例では、各モジュール１０Ａ、１０Ｂが目標の温度分布となるように、各モジュール１０Ａ、１０Ｂの温度に応じて、各モジュール１０Ａ、１０Ｂへの冷却水の配分量が制御される。 (Fifth control example)
FIG. 9 is a flowchart illustrating a fifth control example.
The fifth control example is executed in the piping system of the fuel cell system 1 shown in FIG. In this fifth control example, the distribution amount of the cooling water to each module 10A, 10B is controlled according to the temperature of each module 10A, 10B so that each module 10A, 10B has a target temperature distribution. .

燃料電池システム１の起動開始（ステップＳ５０）の直後では、各モジュール１０Ａ，１０Ｂには冷却水（ＬＬＣ）が供給されない（ステップＳ５１）。その後、各モジュール１０Ａ，１０Ｂは、発電反応により温度が徐々に上昇していく。   Immediately after start-up of the fuel cell system 1 (step S50), the cooling water (LLC) is not supplied to the modules 10A and 10B (step S51). Thereafter, the temperature of each module 10A, 10B gradually increases due to a power generation reaction.

続いて、制御装置５は、次式（１２）〜（１５）の判断を行う（ステップＳ５２）。
ここで、Ｔ1は、モジュール１０Ａ，１０Ｂに冷却水を流すことが要求されない温度（閾値）であり、発電温度よりも低い温度である。
Ｔａｒ＜Ｔ1 ・・・（１２）
Ｔａｌ＜Ｔ1 ・・・（１３）
Ｔｂｒ＜Ｔ1 ・・・（１４）
Ｔｂｌ＜Ｔ1 ・・・（１５） Subsequently, the control device 5 performs the determination of the following equations (12) to (15) (step S52).
Here, T 1 is a temperature (threshold value) at which it is not required to flow cooling water through the modules 10A and 10B, and is a temperature lower than the power generation temperature.
Tar <T 1 (12)
Tal <T 1 (13)
Tbr <T 1 (14)
Tbl <T 1 (15)

式（１２）〜（１５）のいずれも満たしている場合には（ステップＳ５２：Ｙｅｓ）、ステップＳ５１に戻るが、そうでない場合（ステップＳ５２：Ｎｏ）、温度差をなくすために最低量Ｆ１の冷却水が流される（ステップＳ５３）。このとき、冷却水に関する分配バルブ１００Ｃ，１００Ｌ及び１００Ｒの分配割合は、例えば５０：５０に設定される。   If all of the equations (12) to (15) are satisfied (step S52: Yes), the process returns to step S51. If not (step S52: No), the minimum amount F1 is set to eliminate the temperature difference. Cooling water is flowed (step S53). At this time, the distribution ratio of the distribution valves 100C, 100L, and 100R with respect to the cooling water is set to, for example, 50:50.

その後、次式（１６）〜（１９）の判断が行われる（ステップＳ５４）。
ここで、Ｔ2は、モジュール１０Ａ，１０Ｂが効率良く発電するのに要求される温度であり（閾値）、発電温度に近い温度である。したがって、Ｔ2は、Ｔ1よりも大きい。
Ｔａｒ＜Ｔ2 ・・・（１６）
Ｔａｌ＜Ｔ2 ・・・（１７）
Ｔｂｒ＜Ｔ2 ・・・（１８）
Ｔｂｌ＜Ｔ2 ・・・（１９） Thereafter, the following expressions (16) to (19) are determined (step S54).
Here, T 2 is a temperature required for the modules 10A and 10B to generate power efficiently (threshold), and is a temperature close to the power generation temperature. Therefore, T 2 is larger than T 1 .
Tar <T 2 (16)
Tal <T 2 (17)
Tbr <T 2 (18)
Tbl <T 2 (19)

式（１６）〜（１９）のいずれも満たす場合には（ステップＳ５４：Ｙｅｓ）、次式（２０）が成立するように冷却水が流される（ステップＳ５５）。
（Ｔａｒ＋Ｔａｌ＋Ｔｂｒ＋Ｔｂｌ）／４＝Ｔ2 ・・・（２０） When all of the equations (16) to (19) are satisfied (step S54: Yes), the cooling water is caused to flow so that the following equation (20) is established (step S55).
(Tar + Tal + Tbr + Tbl) / 4 = T 2 (20)

一方、式（１６）〜（１９）のいずれかを満たさない場合や（ステップＳ５４：Ｎｏ）、ステップＳ５５の処理が実行された場合には、次の判断がなされる（ステップＳ５６）。
Ｔａｒ＋Ｔｂｒ＜Ｔａｌ＋Ｔｂｌ ・・・（２１） On the other hand, when any of the expressions (16) to (19) is not satisfied (step S54: No), or when the process of step S55 is executed, the following determination is made (step S56).
Tar + Tbr <Tal + Tbl (21)

式（２１）が成立する場合には（ステップＳ５６：Ｙｅｓ）、冷却水に関する分配バルブ１００Ｃを「右閉め方向」に制御し、モジュール１０Ａ又は１０Ｂの総マイナス側への冷却水の配分量を増加させる（ステップＳ５７）。逆に、式（２１）が不成立の場合には（ステップＳ５６：Ｎｏ）、冷却水に関する分配バルブ１００Ｃを「左閉め方向」に制御し、モジュール１０Ａ又は１０Ｂの総プラス側への冷却水の配分量を増加させる（ステップＳ５８）。このようなステップＳ５７及びＳ５８の実行により、モジュール１０Ａ及び１０Ｂをそれぞれ左右均一な温度にすることができる。   When the formula (21) is satisfied (step S56: Yes), the distribution valve 100C related to the cooling water is controlled in the “right closing direction”, and the distribution amount of the cooling water to the total minus side of the module 10A or 10B is increased. (Step S57). On the other hand, when the formula (21) is not satisfied (step S56: No), the distribution valve 100C related to the cooling water is controlled in the “leftward closing direction”, and the cooling water is distributed to the total positive side of the module 10A or 10B. The amount is increased (step S58). By executing such steps S57 and S58, the modules 10A and 10B can be made to have a uniform left and right temperature.

その後は、ステップＳ５９及びステップ６０へと処理が進む。ステップＳ５９では、モジュール１０Ａ、１０Ｂ間の総プラス側における温度差について判断され、ステップＳ６０では、総マイナス側における温度差について判断される。   Thereafter, the process proceeds to step S59 and step 60. In step S59, a temperature difference on the total plus side between the modules 10A and 10B is determined, and in step S60, a temperature difference on the total minus side is determined.

そして、モジュール１０Ｂの方の総プラス側の温度が低ければ（ステップＳ５９：Ｎｏ）、冷却水に関する分配バルブ１００Ｒが「前閉め方向」に制御される（ステップＳ６１）。逆に、モジュール１０Ａの方の総プラス側の温度が低ければ（ステップＳ５９：Ｙｅｓ）、冷却水に関する分配バルブ１００Ｒが「後閉め方向」に制御される（ステップＳ６２）。   If the temperature on the total plus side of the module 10B is lower (step S59: No), the distribution valve 100R related to the cooling water is controlled in the “front closing direction” (step S61). Conversely, if the temperature on the total plus side of the module 10A is lower (step S59: Yes), the distribution valve 100R related to the cooling water is controlled in the “rear closing direction” (step S62).

また、モジュール１０Ｂの方の総マイナス側の温度が低ければ（ステップＳ６０：Ｎｏ）、冷却水に関する分配バルブ１００Ｌが「前閉め方向」に制御される（ステップＳ６３）。逆に、モジュール１０Ａの方の総マイナス側の温度が低ければ（ステップＳ６０：Ｙｅｓ）、冷却水に関する分配バルブ１００Ｌが「後閉め方向」に制御される（ステップＳ６４）。このような処理により、モジュール１０Ａ、１０Ｂ間を均一な温度にすることができる。   If the temperature on the total minus side of the module 10B is lower (step S60: No), the distribution valve 100L for the cooling water is controlled in the “front closing direction” (step S63). Conversely, if the temperature on the total minus side of the module 10A is lower (step S60: Yes), the distribution valve 100L for the cooling water is controlled in the “rear closing direction” (step S64). By such processing, the temperature between the modules 10A and 10B can be made uniform.

したがって、第５の制御例によれば、モジュール１０Ａ、１０Ｂが目標の温度分布となるように、モジュール１０Ａ及び１０Ｂにおけるセル積層方向の温度分布、並びにモジュール１０Ａ、１０Ｂ間の温度分布を均一にできる。したがって、モジュール１０Ａ、１０Ｂの部分的な性能劣化、経時劣化を好適に抑制できる。   Therefore, according to the fifth control example, the temperature distribution in the cell stacking direction in the modules 10A and 10B and the temperature distribution between the modules 10A and 10B can be made uniform so that the modules 10A and 10B have the target temperature distribution. . Therefore, partial performance deterioration and temporal deterioration of the modules 10A and 10B can be suitably suppressed.

以上、第１〜第５の制御例を単独で実行する場合について説明したが、本発明の要旨を逸脱しない限り、第１〜第５の制御例を適宜組み合わせて実行しても良い。また、分配バルブ１００Ｃ，１００Ｌ，１００Ｒは上述した位置に限るものではなく、適宜設計変更可能である。   The case where the first to fifth control examples are executed independently has been described above, but the first to fifth control examples may be appropriately combined and executed without departing from the gist of the present invention. In addition, the distribution valves 100C, 100L, and 100R are not limited to the positions described above, and can be appropriately changed in design.

実施形態に係る燃料電池システムの基本的な構成図である。1 is a basic configuration diagram of a fuel cell system according to an embodiment. 好ましい実施形態に係る燃料電池システムの配管系統の主要部を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the principal part of the piping system of the fuel cell system which concerns on preferable embodiment. 実施形態に係る分配バルブの特性を示す図であり、分配バルブの印加電圧と分配割合との関係を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the distribution valve which concerns on embodiment, and is a figure which shows the relationship between the applied voltage of a distribution valve, and a distribution ratio. 実施形態に係る燃料電池スタックのセル電圧をモニタリングした一例を示す図である。It is a figure which shows an example which monitored the cell voltage of the fuel cell stack which concerns on embodiment. 実施形態に係る燃料電池システムの第１の制御例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the 1st control example of the fuel cell system which concerns on embodiment. 実施形態に係る燃料電池システムの第２の制御例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the 2nd control example of the fuel cell system which concerns on embodiment. 実施形態に係る第４の制御例及び第５の制御例を好適に実行可能な燃料電池システムの配管系統の主要部を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the principal part of the piping system of the fuel cell system which can perform suitably the 4th control example which concerns on embodiment, and a 5th control example. 実施形態に係る燃料電池システムの第４の制御例を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating a fourth control example of the fuel cell system according to the embodiment. 実施形態に係る燃料電池システムの第５の制御例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the 5th control example of the fuel cell system which concerns on embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１…燃料電池システム、２…酸化ガス配管系（流体供給手段）、３…燃料ガス配管系（流体供給手段）、４…冷媒配管系（流体供給手段）、５…制御装置、１０Ａ，１０Ｂ…モジュール、１１Ａ，１１Ｂ…第１の端部、１２Ａ，１２Ｂ…第２の端部、１００Ｃ，１００Ｌ，１００Ｒ…分配バルブ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell system, 2 ... Oxidation gas piping system (fluid supply means), 3 ... Fuel gas piping system (fluid supply means), 4 ... Refrigerant piping system (fluid supply means), 5 ... Control device, 10A, 10B ... Module, 11A, 11B ... first end, 12A, 12B ... second end, 100C, 100L, 100R ... distribution valve

Claims (8)

単セルを複数積層してなる制御対象モジュールを少なくとも二つ有する燃料電池スタックと、
一つの流体系統から流体を前記少なくとも二つの制御対象モジュールに分配するように供給する流体供給手段と、を備えた燃料電池システムにおいて、
前記流体供給手段は、前記各制御対象モジュールの運転状態に応じて、前記各制御対象モジュールへの前記流体の配分量を制御する、燃料電池システム。 A fuel cell stack having at least two modules to be controlled formed by stacking a plurality of single cells;
A fuel supply system comprising: fluid supply means for supplying fluid from one fluid system so as to be distributed to the at least two control target modules;
The fuel supply system, wherein the fluid supply means controls the distribution amount of the fluid to each control target module according to an operation state of each control target module. 前記流体供給手段は、一つの制御対象モジュールの運転状態が正常時とは異なる場合に、当該運転状態が正常時に近づくように、残りの制御対象モジュールへの前記流体の配分量を制御する、請求項１に記載の燃料電池システム。   The fluid supply means controls the distribution amount of the fluid to the remaining control target modules so that the operation state approaches a normal state when the operation state of one control target module is different from a normal state. Item 4. The fuel cell system according to Item 1. 前記各制御対象モジュールの平均セル電圧を算出する算出手段を備えており、
前記流体系統の流体は、前記単セルの発電に用いられる反応ガスであり、
前記流体供給手段は、前記算出手段による算出の結果、相対的に平均セル電圧が低下している制御対象モジュールへの前記反応ガスの配分量を増加させる、請求項１又は２に記載の燃料電池システム。 A calculating means for calculating an average cell voltage of each control target module;
The fluid of the fluid system is a reactive gas used for power generation of the single cell,
3. The fuel cell according to claim 1, wherein the fluid supply unit increases the distribution amount of the reaction gas to the control target module whose average cell voltage is relatively lowered as a result of calculation by the calculation unit. system. 前記各制御対象モジュールの運転状態は、当該各制御対象モジュールの湿潤状態であり、
前記流体系統の流体は、前記単セルを冷却するための冷媒である、請求項１又は２に記載の燃料電池システム。 The operation state of each control target module is a wet state of each control target module,
The fuel cell system according to claim 1, wherein the fluid of the fluid system is a refrigerant for cooling the single cell. 前記各制御対象モジュールの温度を検出する検出手段を備えおり、
前記流体系統の流体は、前記単セルを冷却するための冷媒であり、
前記流体供給手段は、前記検出手段による検出の結果、相対的に温度が低下している制御対象モジュールへの前記冷媒の配分量を減少させる、請求項１又は２に記載の燃料電池システム。 It comprises a detecting means for detecting the temperature of each control target module,
The fluid of the fluid system is a refrigerant for cooling the single cell,
3. The fuel cell system according to claim 1, wherein the fluid supply unit reduces the distribution amount of the refrigerant to the control target module whose temperature is relatively lowered as a result of detection by the detection unit. 前記各制御対象モジュールは、前記単セルの積層方向における第１の端部と、当該第１の端部とは反対側の第２の端部と、を備え、
前記流体供給手段は、前記第１の端部及び前記第２の端部のそれぞれから、前記各制御対象モジュールに前記流体を供給可能に構成されている、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の燃料電池システム。 Each of the control target modules includes a first end in the stacking direction of the single cells, and a second end opposite to the first end,
The said fluid supply means is comprised so that supply of the said fluid to each said control object module from each of said 1st edge part and said 2nd edge part is possible. The fuel cell system described in 1. 前記流体供給手段は、前記各制御対象モジュールの端部にある単セルの運転状態に応じて、前記各制御対象モジュールへの前記流体の配分量を制御する、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 the fluid supply unit controls a distribution amount of the fluid to each control target module according to an operation state of a single cell at an end of each control target module. . 単セルを複数積層してなる制御対象モジュールを少なくとも二つ有する燃料電池スタックの流体配分方法であって、
一つの流体系統から前記各制御対象モジュールに分配するように供給する流体の配分量を、当該各制御対象モジュールの運転状態に応じて制御する、燃料電池スタックの流体配分方法。 A fluid distribution method for a fuel cell stack having at least two control target modules formed by stacking a plurality of single cells,
A fluid distribution method for a fuel cell stack, wherein a distribution amount of a fluid to be supplied so as to be distributed to each control target module from one fluid system is controlled according to an operating state of each control target module.
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