JP2008097909A - Fuel cell system - Google Patents

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雅宏 奥吉
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent generated electric power of a fuel cell from becoming less than the power required for traveling after a fuel cell vehicle starts to travel in the fuel cell system. <P>SOLUTION: In a starting process of the fuel cell, by detecting temperature of a hydrogen system exhaust valve, it is determined whether or not the hydrogen system exhaust valve is in a state capable of not exhausting a fuel gas after reaction to the atmosphere. When the state is determined that the hydrogen system exhaust valve can not exhaust the fuel gas after reaction to the atmosphere, an inverter element is made to be fully opened so that the generated power of the fuel cell is not transmitted to a vehicle driving motor, and the fuel cell vehicle is prevented from starting to travel. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池システムに関し、特に燃料電池システムの起動時の制御に関する。   The present invention relates to a fuel cell system, and more particularly to control at the time of startup of the fuel cell system.

燃料電池では、例えば、燃料には水素、酸化剤としては酸素を含む空気が用いられ、電気化学反応によって発電がされると共に酸化剤極側に水が生成され、酸化剤ガスの空気は大気へ排出される。また、燃料側電極を流れる水素ガスは、流路を流れている水素の一部が反応して消費されるので、水素ポンプによって水素を循環させる循環系統となっており、発電反応で消費された分の水素が外部の水素ガスタンクから水素の循環系統に供給されるようになっている。   In a fuel cell, for example, hydrogen containing hydrogen and oxygen containing oxygen are used as fuel, and electricity is generated by an electrochemical reaction and water is generated on the oxidizer electrode side. Discharged. In addition, the hydrogen gas flowing through the fuel side electrode is consumed as a part of the hydrogen flowing through the flow path reacts, so it is a circulation system in which hydrogen is circulated by the hydrogen pump and consumed in the power generation reaction. A minute amount of hydrogen is supplied from an external hydrogen gas tank to a hydrogen circulation system.

このような、燃料電池システムでは、電気化学反応に使用されない窒素が含まれている空気を酸化剤として使用しているので、電気化学反応に使用されない窒素が空気側極の空気流路に滞留すると共に、拡散層及び電解質膜を通して水素側極にクロスリークしてくる。また、発電のための電気化学反応によって空気側極に生成される水分の一部が、拡散層及び電解質膜を通して水素側極にクロスリークしてくる。このように、運転中の燃料電池の水素側極には空気側極から窒素及び水分がクロスリークしてくる状態となっている。   In such a fuel cell system, air containing nitrogen that is not used in the electrochemical reaction is used as an oxidizing agent, so that nitrogen that is not used in the electrochemical reaction stays in the air flow path of the air side electrode. At the same time, it cross leaks to the hydrogen side electrode through the diffusion layer and the electrolyte membrane. In addition, a part of moisture generated in the air side electrode by the electrochemical reaction for power generation cross leaks to the hydrogen side electrode through the diffusion layer and the electrolyte membrane. Thus, nitrogen and moisture cross leak from the air side electrode to the hydrogen side electrode of the operating fuel cell.

ところが、水素系統は上記のように循環系統となっていることから、運転中に水素系統に入り込んだ窒素や水分は次第に水素循環系統内に蓄積され、水素以外の不純物濃度が増加してくる。このように水素系統中の不純物が多くなってくると水素分圧が低下し、発電量が低下してしまう。そこで、水素系統には水素側極で反応後の水素ガスを系統外に排出することによって、水素循環系統に滞留してきた窒素や水分等の不純物を系統外に排出する水素系排出弁を備える水素排出系統が設置されている。   However, since the hydrogen system is a circulation system as described above, nitrogen and moisture entering the hydrogen system during operation are gradually accumulated in the hydrogen circulation system, and the concentration of impurities other than hydrogen increases. When the impurities in the hydrogen system increase in this way, the hydrogen partial pressure decreases and the power generation amount decreases. Therefore, the hydrogen system is equipped with a hydrogen-based discharge valve that discharges impurities such as nitrogen and moisture remaining in the hydrogen circulation system by discharging the hydrogen gas after reaction at the hydrogen side electrode out of the system. An exhaust system is installed.

この水素排出系統の水素系排出弁は、例えば、燃料電池の起動の際に開弁されて、水素側極の不純物ガスを排出して、水素側極の中の水素濃度を高めつつ発電量を増加していくことにも使用されている。そして、燃料電池の起動後は、この水素系排出弁は、例えば所定のシーケンスによって開閉され、水素側極の不純物を排出して発電量を維持するように動作する(例えば、特許文献1参照)。   The hydrogen discharge valve of this hydrogen discharge system is opened, for example, when the fuel cell is started, and discharges the impurity gas on the hydrogen side electrode to increase the hydrogen concentration in the hydrogen side electrode and increase the power generation amount. It is also used to increase. Then, after the fuel cell is started, the hydrogen-based discharge valve is opened and closed by a predetermined sequence, for example, and operates to discharge the impurities on the hydrogen side electrode and maintain the power generation amount (see, for example, Patent Document 1). .

燃料電池の水素系統には上記のように、水分が滞留してくる。そして、例えば、低温状態で燃料電池が停止している際には、上記の水素排出系統の中に滞留した水分が凍結して、水素系排出弁の開閉動作ができなくなる場合がある。すると、起動の際に水素側極の水素分圧を上昇させることができなくなるため、燃料電池の発電電力を維持することができなくなるという問題があった   As described above, moisture stays in the hydrogen system of the fuel cell. For example, when the fuel cell is stopped in a low temperature state, the water accumulated in the hydrogen discharge system may freeze and the hydrogen discharge valve may not be opened or closed. Then, since it becomes impossible to raise the hydrogen partial pressure of the hydrogen side electrode at the time of starting, there was a problem that it became impossible to maintain the generated power of the fuel cell.

このため、燃料電池の起動前に各部の温度などを測定して水素系統の水素系排出弁が凍結して動作できなない状態と判断された場合には、燃料電池の起動を禁止したり、燃料電池の起動を許可し、燃料電池の起動過程において燃料電池からの電力を水素系排出弁の解凍用ヒータに供給して水素系排出弁を加熱、解凍してフル出力まで起動したりする方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   For this reason, before starting the fuel cell, if the temperature of each part is measured and it is determined that the hydrogen discharge valve of the hydrogen system is frozen and cannot be operated, the start of the fuel cell is prohibited, A method of allowing the fuel cell to start, supplying power from the fuel cell to the thawing heater of the hydrogen discharge valve in the fuel cell start process, heating and thawing the hydrogen discharge valve, and starting up to full output Has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特開2004−172025号公報JP 2004-172025 A

特許文献1に記載された従来技術のように、水素系排出弁が凍結している場合に燃料電池の起動を禁止してしまうと、何らかの外部熱源によって水素系排出弁の解凍を行う装置が必要で、システムが複雑になってしまうという問題があった。   If the start of the fuel cell is prohibited when the hydrogen discharge valve is frozen as in the prior art described in Patent Document 1, a device for thawing the hydrogen discharge valve with some external heat source is required. There was a problem that the system became complicated.

また、特許文献1に記載された、水素系排出弁が凍結状態であっても燃料電池の起動を許可し、燃料電池からの電力を水素系排出弁の解凍用ヒータに供給して水素系排出弁を加熱、解凍していく起動方法では、燃料電池の起動とともに燃料電池の発電電力は燃料電池を搭載した車両の駆動モータなどの駆動装置に出力されて燃料電池車を走行させることができるようになっている。しかし、燃料電池の起動後、水素系排出弁が解凍されて、水素側極の不純物ガスを排出して水素側極の中の水素分圧を高めることができるようになるまでは水素側極の水素分圧は低いままであり、燃料電池の発電電力も低い状態となっている。このように、燃料電池の発電電力が少ない状態で燃料電池車両の走行を開始した 場合、水素系排出弁が解凍される前に、燃料電池の発電電力が車両走行必要電力よりも少なくなってしまう場合がある。このような状態となると、車両の走行速度は運転者の意図に反して次第に低下し、場合によっては発電不能によって車両が路上にて停止してしまう場合がある。   Moreover, even if the hydrogen-based discharge valve described in Patent Document 1 is frozen, the fuel cell is allowed to start, and the electric power from the fuel cell is supplied to the thawing heater of the hydrogen-based discharge valve to discharge the hydrogen-based discharge. In the start-up method in which the valve is heated and thawed, the power generated by the fuel cell is output to a drive device such as a drive motor of a vehicle equipped with the fuel cell together with the start of the fuel cell so that the fuel cell vehicle can run. It has become. However, after starting the fuel cell, the hydrogen discharge valve is thawed and the hydrogen side electrode is discharged until the hydrogen side electrode impurity gas is discharged to increase the hydrogen partial pressure in the hydrogen side electrode. The hydrogen partial pressure remains low, and the power generated by the fuel cell is also low. In this way, if the fuel cell vehicle starts running with low power generated by the fuel cell, the power generated by the fuel cell will be less than the vehicle required power before the hydrogen discharge valve is thawed. There is a case. In such a state, the traveling speed of the vehicle gradually decreases against the driver's intention, and in some cases, the vehicle may stop on the road due to the inability to generate power.

本発明は、燃料電池車両の走行開始後に燃料電池の発電電力が走行必要電力を下回ることを防止することを目的とする。   It is an object of the present invention to prevent the generated power of a fuel cell from falling below the required traveling power after the fuel cell vehicle starts traveling.

本発明に係る燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する車両駆動用の燃料電池と、前記燃料電池の燃料極に燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路と、前記燃料電池の燃料極から反応後の燃料ガスを排出する燃料ガス排出流路に設けられ、反応後の燃料ガスの一部を大気に排出する排出弁と、前記排出弁の状態を検出する排出弁状態検出手段と、前記排出弁の開閉制御を行なう制御部と、を含む燃料電池システムであって、前記制御部は、前記燃料電池システムの起動過程において、前記排出弁状態検出手段によって前記排出弁が反応後の燃料ガスを大気に排出することができない状態にあると判断した場合には、前記燃料電池の発電電力を車両駆動装置に送電しない送電禁止手段を有することを特徴とする。   A fuel cell system according to the present invention includes a fuel cell for driving a vehicle that generates electric power by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas, a fuel gas supply channel that supplies fuel gas to a fuel electrode of the fuel cell, A discharge valve provided in a fuel gas discharge passage for discharging the reacted fuel gas from the fuel electrode of the fuel cell, and discharging a part of the reacted fuel gas to the atmosphere; and a discharge for detecting the state of the discharged valve A fuel cell system including a valve state detection unit and a control unit that performs opening / closing control of the discharge valve, wherein the control unit is configured to perform the discharge by the discharge valve state detection unit in a startup process of the fuel cell system. When the valve determines that the fuel gas after reaction cannot be discharged to the atmosphere, the valve has power transmission prohibiting means that does not transmit the power generated by the fuel cell to the vehicle drive device.

また、本発明に係る燃料電池システムは、2次電池を備え、前記送電禁止手段は、前記燃料電池の発電電力を前記2次電池に出力すること、としても好適であるし、前記送電禁止手段は、前記燃料電池と前記駆動装置との間に設けられた電力接続装置を遮断状態に保持すること、としても好適であるし、前記送電禁止手段は、前記燃料電池と前記車両駆動装置との間に設けられたインバータ回路を全開状態として、前記燃料電池と前記車両駆動装置とを接続しないこと、としても好適である。   The fuel cell system according to the present invention preferably includes a secondary battery, and the power transmission prohibiting means outputs the generated power of the fuel cell to the secondary battery, and the power transmission prohibiting means. Is preferable to hold the power connection device provided between the fuel cell and the drive device in a cut-off state, and the power transmission prohibiting means includes the fuel cell and the vehicle drive device. It is also preferable that the fuel cell and the vehicle drive device are not connected by fully opening the inverter circuit provided therebetween.

また、本発明に係る燃料電池システムにおいて、前記排出弁状態検出手段は、前記排出弁に取り付けられた温度センサであり、前記制御部は、前記排出弁の温度が所定の温度以下である場合に、前記排出弁が反応後の燃料ガスを大気に排出することができない状態にあると判断すること、としても好適であるし、前記排出弁状態検出手段は、前記排出弁に取り付けられた開度センサであり、前記制御部は、前記排出弁の開度指令値と前記排出弁の開度センサからの開度信号とに差異がある場合に、前記排出弁が反応後の燃料ガスを大気排出することができない状態にあると判断すること、としても好適であるし、前記排出弁状態検出手段は、前記燃料ガス排出流路に取り付けられた圧力センサであり、前記制御部は、前記排出弁に開指令を出力する前後の前記燃料ガス排出流路の圧力に差異がない場合には、前記排出弁が反応後の燃料ガスを大気排出することができない状態にあると判断すること、としても好適である。   Further, in the fuel cell system according to the present invention, the exhaust valve state detecting means is a temperature sensor attached to the exhaust valve, and the control unit is configured such that the temperature of the exhaust valve is equal to or lower than a predetermined temperature. The discharge valve is preferably determined to be in a state in which the reacted fuel gas cannot be discharged to the atmosphere, and the discharge valve state detection means has an opening degree attached to the discharge valve. A sensor, and when the opening command value of the discharge valve and the opening signal from the opening sensor of the discharge valve are different, the control unit discharges the fuel gas after the reaction of the discharge valve to the atmosphere. The exhaust valve state detecting means is a pressure sensor attached to the fuel gas discharge flow path, and the control unit is configured to detect the exhaust valve state. Open command If there is no difference in pressure of the fuel gas discharge channel before and after the said discharge valve to determine fuel gas after the reaction to be in the state where it can not be air emissions, it is also preferable.

本発明は、燃料電池車両の走行開始後に燃料電池の発電電力が走行必要電力を下回ることを防止することができるという効果を奏する。   The present invention has an effect that it is possible to prevent the generated power of the fuel cell from falling below the required traveling power after the fuel cell vehicle starts traveling.

本発明の好適な実施形態について、図1を参照しながら説明する。図1は本発明の燃料電池システム10に係る実施形態を示す概略系統図である。図1において、実線は電気系統を示し、二重線は空気、水素などのガス系統を示し、1点鎖線は制御系統を示している。図1に示すように、本実施形態の燃料電池システム10は酸化剤ガスとして酸素を含む空気を用い、燃料ガスとして水素を用いている。酸化剤ガスである空気は大気から吸気流量計や空気フィルタを介して空気吸込み管路19から空気圧縮機15に吸込まれ、空気圧縮機15によって加圧された吐出空気は燃料電池11の酸化剤極である空気側極12に流入する。燃料電池11の空気側極12から燃料電池内に入った空気は、水素系統から供給された水素との発電反応によって酸素が減少する。そして反応の生成物である生成水が水蒸気あるいは水滴として空気中に増えてくる。反応後の水分量が増加した空気は燃料電池11の空気排出管路24に排出される。   A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic system diagram showing an embodiment according to the fuel cell system 10 of the present invention. In FIG. 1, a solid line indicates an electric system, a double line indicates a gas system such as air or hydrogen, and a one-dot chain line indicates a control system. As shown in FIG. 1, the fuel cell system 10 of the present embodiment uses air containing oxygen as the oxidant gas and hydrogen as the fuel gas. Air, which is an oxidant gas, is sucked into the air compressor 15 from the air through the air suction line 19 via the intake flow meter and the air filter, and the discharge air pressurized by the air compressor 15 is the oxidant of the fuel cell 11. It flows into the air side electrode 12 which is a pole. In the air that has entered the fuel cell from the air side electrode 12 of the fuel cell 11, oxygen is reduced by a power generation reaction with hydrogen supplied from the hydrogen system. The product water, which is a product of the reaction, increases in the air as water vapor or water droplets. The air whose water content has increased after the reaction is discharged to the air discharge pipe 24 of the fuel cell 11.

燃料ガスである水素ガスは水素ガスタンク31に貯留されている。水素は水素ガスタンク31から水素供給管路33によって燃料電池11の燃料側極である水素側極13に供給される。燃料電池11に供給された水素の一部は空気側極12に供給された酸化剤である空気中の酸素と反応して消費されるが、消費されなかった水素はクロスリークによって水素系統に入り込んだ窒素や水分と共に水素側極13の水素排出管路34からから排出された後、水素排出管路34と水素供給管路33とを接続する水素循環管路35に設けられた水素循環ポンプ36によって水素供給管路33に再循環される。そして発電によって消費された水素分は水素ガスタンク31から水素供給管路33によって補充される。補充される水素ガスの量は水素ガス供給調節弁32によって調節される。   Hydrogen gas, which is fuel gas, is stored in a hydrogen gas tank 31. Hydrogen is supplied from a hydrogen gas tank 31 to a hydrogen side electrode 13 which is a fuel side electrode of the fuel cell 11 through a hydrogen supply line 33. A part of the hydrogen supplied to the fuel cell 11 is consumed by reacting with oxygen in the air, which is an oxidant supplied to the air side electrode 12, but the unconsumed hydrogen enters the hydrogen system due to cross leak. After being discharged from the hydrogen discharge line 34 of the hydrogen side electrode 13 together with nitrogen and moisture, a hydrogen circulation pump 36 provided in a hydrogen circulation line 35 connecting the hydrogen discharge line 34 and the hydrogen supply line 33. Is recirculated to the hydrogen supply line 33. The hydrogen content consumed by power generation is replenished from the hydrogen gas tank 31 through the hydrogen supply pipe 33. The amount of hydrogen gas to be replenished is adjusted by the hydrogen gas supply control valve 32.

上記のように、水素系統は循環系統となっているので、長時間運転していると空気側極12からクロスリークしてくる窒素や水分などの不純物が濃縮されてくる。そこで、このような不純物がある程度濃縮されてきた場合には、水素排出管路34に接続された水素系大気放出管路39の水素系排出弁38を開として所定量の水素ガスを水素系大気放出管路39から外気に放出して水素系統内の水素分圧を上昇させる。水素系排出弁38には水素系排出弁状態検出手段である温度センサ26が設けられている。温度センサ26は水素系排出弁38の温度を連続して測定することができるものであれば熱電対でもよいし、電気抵抗式であってもよい。   As described above, since the hydrogen system is a circulation system, impurities such as nitrogen and moisture that cross-leak from the air side electrode 12 are concentrated when the hydrogen system is operated for a long time. Therefore, when such impurities have been concentrated to some extent, the hydrogen-based discharge valve 38 of the hydrogen-based atmospheric discharge line 39 connected to the hydrogen discharge line 34 is opened, and a predetermined amount of hydrogen gas is supplied to the hydrogen-based atmosphere. The hydrogen is released from the discharge line 39 to the outside air to increase the hydrogen partial pressure in the hydrogen system. The hydrogen-based exhaust valve 38 is provided with a temperature sensor 26 that is a hydrogen-based exhaust valve state detecting means. The temperature sensor 26 may be a thermocouple or an electric resistance type as long as it can continuously measure the temperature of the hydrogen discharge valve 38.

燃料電池11の空気側極12と水素側極13からは、それぞれ電力出力線41a,41bによって燃料電池11の発電電力が出力されている。この電力出力線41a,41bはインバータ装置47に接続されている。インバータ装置47は内部に複数のスイッチング用のインバータ素子を備え、燃料電池11から供給された直流を駆動用の三相交流に変換するものである。インバータ装置47によって燃料電池11の発電電力は車両駆動用の駆動電力に変換されて車両駆動用モータ49に供給される。また、この燃料電池11とインバータ装置47との間の電力出力線41a,41bには、燃料電池11の補機である空気圧縮機15のモータ16への電力供給線51a,51bと、水素循環ポンプ36のモータ37への電力供給線53a,53bが接続され、燃料電池11の出力によって各補機を動作させるように構成されている。各モータ16,37への電力供給線51a,51b,53a,53bの中間にインバータ装置を設けて、各モータを交流によって駆動するように構成されていてもよい。   From the air side electrode 12 and the hydrogen side electrode 13 of the fuel cell 11, the generated power of the fuel cell 11 is output by power output lines 41 a and 41 b, respectively. The power output lines 41 a and 41 b are connected to the inverter device 47. The inverter device 47 includes a plurality of switching inverter elements therein, and converts the direct current supplied from the fuel cell 11 into a driving three-phase alternating current. The power generated by the fuel cell 11 is converted into driving power for driving the vehicle by the inverter device 47 and supplied to the motor 49 for driving the vehicle. Further, power output lines 41a and 41b between the fuel cell 11 and the inverter device 47 include power supply lines 51a and 51b to the motor 16 of the air compressor 15 which is an auxiliary machine of the fuel cell 11, and hydrogen circulation. Power supply lines 53 a and 53 b are connected to the motor 37 of the pump 36, and each auxiliary machine is configured to operate according to the output of the fuel cell 11. An inverter device may be provided in the middle of the power supply lines 51a, 51b, 53a, 53b to the motors 16 and 37, and each motor may be driven by alternating current.

更に、この燃料電池11とインバータ装置47との間の電力出力線41a,41bには、DC/DCコンバータ43が接続され、DC/DCコンバータ43には2次電池45が接続されている。DC/DCコンバータ43は2次電池45への充電及び2次電池45からの放電を制御する。   Further, a DC / DC converter 43 is connected to the power output lines 41 a and 41 b between the fuel cell 11 and the inverter device 47, and a secondary battery 45 is connected to the DC / DC converter 43. The DC / DC converter 43 controls charging to the secondary battery 45 and discharging from the secondary battery 45.

温度センサ26、各調節弁32,38、燃料電池11の各状態量、空気圧縮機15、水素循環ポンプ36の各モータ16,37などの状態量は、すべて制御部61に接続されており、温度センサ26からの計測値は制御部61に入力され、制御部61は各調節弁32,38の開度指令、各モータ16,37の回転数指令、インバータ装置47、DC/DCコンバータ43の制御信号を出力して燃料電池システム10全体の制御を行う。制御部61はCPUや記憶部を含みソフトウェアによって全体の制御を行うようになっていても良いし、電気回路を組み合わせて制御を行うようになっていても良い。また、制御部61には車両の走行状態や必要要求付加など車両からのデータが入力されるようになっていても良い。また、制御部61には制御動作に必要な制御マップなどの制御データを保持している記憶部63がデータバス65によって接続されている。   The state quantities of the temperature sensor 26, the control valves 32 and 38, the state quantities of the fuel cell 11, the air compressor 15, the motors 16 and 37 of the hydrogen circulation pump 36, etc. are all connected to the control unit 61. The measured value from the temperature sensor 26 is input to the control unit 61, which controls the opening commands of the control valves 32, 38, the rotational speed commands of the motors 16, 37, the inverter device 47, and the DC / DC converter 43. A control signal is output to control the entire fuel cell system 10. The control unit 61 includes a CPU and a storage unit, and may be configured to perform overall control by software, or may be configured to perform control by combining electric circuits. Further, data from the vehicle such as the running state of the vehicle and the addition of necessary requirements may be input to the control unit 61. A storage unit 63 that holds control data such as a control map necessary for the control operation is connected to the control unit 61 via a data bus 65.

図2を参照しながら、本実施形態の動作について説明する。図2のステップS101に示すように、制御部61は、燃料電池11の水素系排出弁38の状態に係らず、燃料電池車両のイグニッションキーがONの状態となったときには燃料電池11を起動する。図2のステップS102に示すように、制御部61は燃料電池11の起動後、水素系排出弁38に取り付けられた温度センサ26からの信号によって水素系排出弁38の温度を取得する。そして、図2のステップS103に示すように、制御部61は、取得した水素系排出弁38の温度が所定の温度以下で反応後の水素ガスを排出できない状態になっているかどうかを判断する。所定の温度は、水素系排出弁38が開弁動作でき、反応後の水素ガスを大気に排出できる状態であるかどうかを判断する温度であって、例えば、氷点温度の0℃としてもよいし、氷点温度に計測、制御のマージンを持たせて5℃のように一定の値に設定しても良いし、外気温度などによって可変としても良い。可変とする場合には、外気温度等と所定の温度との関係をマップ等にして、これを記憶部63に格納し、このマップに基づいて可変とするようにしてもよい。   The operation of this embodiment will be described with reference to FIG. As shown in step S101 of FIG. 2, the control unit 61 activates the fuel cell 11 when the ignition key of the fuel cell vehicle is turned on regardless of the state of the hydrogen discharge valve 38 of the fuel cell 11. . As shown in step S <b> 102 of FIG. 2, the controller 61 acquires the temperature of the hydrogen discharge valve 38 from the signal from the temperature sensor 26 attached to the hydrogen discharge valve 38 after starting the fuel cell 11. Then, as shown in step S103 of FIG. 2, the control unit 61 determines whether or not the obtained hydrogen-based discharge valve 38 is in a state in which the hydrogen gas after the reaction cannot be discharged when the temperature is equal to or lower than a predetermined temperature. The predetermined temperature is a temperature at which it is determined whether or not the hydrogen-based discharge valve 38 can be opened and the hydrogen gas after the reaction can be discharged to the atmosphere. For example, the predetermined temperature may be 0 ° C. of the freezing point temperature. The freezing point temperature may be set to a constant value such as 5 ° C. with a margin for measurement and control, or may be variable depending on the outside air temperature. In the case of making it variable, the relationship between the outside air temperature or the like and a predetermined temperature may be made into a map or the like, stored in the storage unit 63, and made variable based on this map.

図2のステップS103において、制御部61が水素系排出弁38の温度は所定の温度以下で凍結により、反応後の水素ガスを排出することができないと判断した場合には、図2のステップS106に示すように、制御部61は、インバータ装置47にインバータ素子を全て開状態とする指令を出力する。この指令によって、インバータ装置47は内部に備えている全てのインバータ素子の回路を開状態として、燃料電池11と車両駆動用モータ49の電気的接続を遮断して、燃料電池11の発電電力を車両駆動用モータ49へ送電することができない状態とする。   In step S103 of FIG. 2, when the control unit 61 determines that the hydrogen gas after the reaction cannot be discharged due to freezing when the temperature of the hydrogen-based discharge valve 38 is equal to or lower than a predetermined temperature, step S106 of FIG. As shown in FIG. 4, the control unit 61 outputs a command for opening all the inverter elements to the inverter device 47. By this command, the inverter device 47 opens the circuits of all the inverter elements provided therein, disconnects the electrical connection between the fuel cell 11 and the vehicle drive motor 49, and uses the generated power of the fuel cell 11 to the vehicle. It is assumed that power cannot be transmitted to the drive motor 49.

図2のステップS107に示すように、制御部61はDC/DCコンバータ43にDC/DCコンバータ43を2次電池45の蓄電モードとする指令を出力する。この指令によってDC/DCコンバータ43は燃料電池11からの電気出力を2次電池45に蓄電するように動作する。   As shown in step S <b> 107 of FIG. 2, the control unit 61 outputs a command for setting the DC / DC converter 43 to the storage mode of the secondary battery 45 to the DC / DC converter 43. With this command, the DC / DC converter 43 operates to store the electrical output from the fuel cell 11 in the secondary battery 45.

水素系排出弁38から反応後の水素ガスの排出ができない状態で起動された燃料電池11は自己発熱による暖機運転状態となっているが、この状態でも発電反応によって電力を出力し続けている。燃料電池11によって発電される発電電力は、空気圧縮機15のモータ16と水素循環ポンプ36のモータ37によって消費される。そして、図2のステップS108に示すように、各モータ16,37の必要駆動電力以上に発電がされた場合は、電力は電力出力線41a,41bからDC/DCコンバータ43に流入し、DC/DCコンバータ43から2次電池45に流れ、2次電池45に蓄電される。この運転の間にも、燃料電池11は発電による自己発熱によってその温度が上昇し、それに従って水素系排出弁38の温度も上昇する。   The fuel cell 11 started in a state in which the hydrogen gas after the reaction cannot be discharged from the hydrogen-based discharge valve 38 is in a warm-up operation state due to self-heating, but even in this state, power is continuously output by the power generation reaction. . The power generated by the fuel cell 11 is consumed by the motor 16 of the air compressor 15 and the motor 37 of the hydrogen circulation pump 36. Then, as shown in step S108 of FIG. 2, when power is generated in excess of the required drive power of the motors 16 and 37, the power flows into the DC / DC converter 43 from the power output lines 41a and 41b, and the DC / DC It flows from the DC converter 43 to the secondary battery 45 and is stored in the secondary battery 45. During this operation, the temperature of the fuel cell 11 rises due to self-heating by power generation, and the temperature of the hydrogen-based discharge valve 38 rises accordingly.

そこで制御部61は図2のステップS102に戻り、水素系排出弁38の温度を取得して、図2のステップS103に示すように水素系排出弁38の温度が所定の温度以上となって反応後の水素ガスを排出することができる状態となっているかどうかを判断する。このように制御部61は、図2のステップS102,S103,S106からS108に示すループを繰り返して実行して水素系排出弁38の温度が所定の温度に上昇したかどうかを監視する。この際、図2のステップS106からS108では、制御部61からの指令によってインバータ装置47、DC/DCコンバータ43の動作の変更は行なわれず、2次電池45への蓄電モードが保持されるように動作となる。   Therefore, the control unit 61 returns to step S102 in FIG. 2, acquires the temperature of the hydrogen-based discharge valve 38, and reacts when the temperature of the hydrogen-based discharge valve 38 becomes equal to or higher than a predetermined temperature as shown in step S103 in FIG. It is determined whether or not the subsequent hydrogen gas can be discharged. As described above, the control unit 61 repeatedly executes the loop shown in steps S102, S103, and S106 to S108 in FIG. 2 to monitor whether or not the temperature of the hydrogen-based discharge valve 38 has risen to a predetermined temperature. At this time, in steps S106 to S108 in FIG. 2, the operation of the inverter device 47 and the DC / DC converter 43 is not changed by a command from the control unit 61 so that the storage mode for the secondary battery 45 is maintained. It becomes operation.

上記のように、燃料電池11の自己発熱によって水素系排出弁38の温度も上昇してくるので、燃料電池11の起動の後、ある程度の時間が経過すると、水素系排出弁38の温度は先に説明した所定の温度に上昇してくる。   As described above, the temperature of the hydrogen discharge valve 38 also rises due to the self-heating of the fuel cell 11, and therefore, after a certain amount of time has elapsed after the start of the fuel cell 11, the temperature of the hydrogen discharge valve 38 becomes higher. The temperature rises to the predetermined temperature described in (1).

そして、図2のステップS103において、制御部61が水素系排出弁38の温度は所定の温度以上で凍結しておらず、反応後の水素ガスを排出することができると判断した場合には、図2のステップS104に示すように、制御部61はインバータ装置47の駆動を許可する指令を出力する。この指令によって、インバータ装置47のインバータ素子はスイッチング動作を開始することができる状態となる。制御部は、図2のステップS105に示すように、DC/DCコンバータ43を充放電モードとして燃料電池11の発電電力が駆動等に必要な電力以上の場合には2次電池45に蓄電し、逆に燃料電池11の発電電力が必要電力以下の場合には2次電池45から車両駆動用モータ49に電力を出力できるようなモードに切り替える。これによって、燃料電池11の発電電力はインバータ装置47によって車両駆動用モータ49の駆動電力を供給することができる状態となって、燃料電池車両の走行が可能となる。水素系排出弁38が凍結していないので、水素系排出弁38の開閉によって燃料電池11の水素側極13の水素分圧を上昇させて燃料電池11の発電電力を上昇させていくことができるため、燃料電池車両が走行を開始した後に安定して走行に必要な電力を車両駆動装置である車両駆動用モータ49に供給することができる。   In step S103 of FIG. 2, when the control unit 61 determines that the temperature of the hydrogen-based discharge valve 38 is not frozen above a predetermined temperature and the hydrogen gas after the reaction can be discharged, As shown in step S <b> 104 of FIG. 2, the control unit 61 outputs a command that permits driving of the inverter device 47. By this command, the inverter element of the inverter device 47 is in a state where the switching operation can be started. As shown in step S105 of FIG. 2, the control unit sets the DC / DC converter 43 in the charge / discharge mode, and stores power in the secondary battery 45 when the generated power of the fuel cell 11 is equal to or higher than the power required for driving, etc. Conversely, when the power generated by the fuel cell 11 is less than the required power, the mode is switched to a mode in which power can be output from the secondary battery 45 to the vehicle drive motor 49. As a result, the power generated by the fuel cell 11 can be supplied to the motor 49 for driving the vehicle by the inverter device 47, and the fuel cell vehicle can travel. Since the hydrogen discharge valve 38 is not frozen, the hydrogen partial pressure of the hydrogen side electrode 13 of the fuel cell 11 can be increased by opening and closing the hydrogen discharge valve 38 to increase the generated power of the fuel cell 11. Therefore, it is possible to stably supply electric power necessary for traveling to the vehicle driving motor 49 that is a vehicle driving device after the fuel cell vehicle starts traveling.

以上説明した実施形態では、燃料電池11の起動後、水素系排出弁38の温度が所定の温度以上となって、その開閉によって反応後の水素ガスの排出ができるようになった状態まで、燃料電池11からの発電電力を車両駆動用モータ49に送電できないようにしているので、水素系排出弁38から反応後の水素ガスの排出ができない場合には、燃料電池車両が走行できない状態となっている。このため、水素系排出弁38から反応後の水素ガスの排出ができない状態のまま、燃料電池車両が走行することが無く、燃料電池車両の走行開始後に燃料電池の発電電力が走行必要電力を下回ることを防止することができるという効果を奏する。また、燃料電池11の温度上昇中に発電される過剰な電力を2次電池45に蓄電し、その電力を走行時の電力として使用することができることから、エネルギーを有効に利用することができるという効果を奏する。   In the above-described embodiment, after the fuel cell 11 is started, the fuel is discharged until the temperature of the hydrogen discharge valve 38 becomes a predetermined temperature or higher and the hydrogen gas after the reaction can be discharged by opening and closing the fuel cell 11. Since the electric power generated from the battery 11 cannot be transmitted to the vehicle drive motor 49, when the hydrogen gas after the reaction cannot be discharged from the hydrogen discharge valve 38, the fuel cell vehicle cannot run. Yes. For this reason, the fuel cell vehicle does not travel in a state in which the hydrogen gas after the reaction cannot be discharged from the hydrogen-based discharge valve 38, and the generated power of the fuel cell is lower than the travel required power after the fuel cell vehicle starts traveling. There is an effect that this can be prevented. Further, excess power generated during the temperature rise of the fuel cell 11 can be stored in the secondary battery 45, and the power can be used as power for traveling, so that energy can be used effectively. There is an effect.

図3、図4を参照しながら第2の実施形態について説明する。先に説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。図3は第2の実施形態の燃料電池システムの系統図である。本実施形態では、水素系排出弁38の状態検出手段として水素系排出弁38の弁開度を検出する開度センサ28が設けられている。開度センサ28は水素系排出弁38の弁棒の移動量から弁開度を連続的に検出する位置検出器やリニアセンサであってもよいし、弁の全開、全閉の状態の信号を出力するようなリミットスイッチ等でも良い。また、本実施形態では、水素系排出弁38の状態検出手段として水素排出管路34に圧力を測定する圧力センサ27が取り付けられている。圧力センサ27は連続的に水素排出管路34の圧力の測定ができるものであれば圧電式やダイヤフラム式などの圧力センサであってもよい。本実施形態では、電力出力線41aの燃料電池11とインバータ装置47との間にあって、DC/DCコンバータ43とインバータ装置47との間に電力出力線41aの接続を遮断することができる遮断器42が取り付けられている。図3では、遮断器42は一方の電力出力線41aに取り付けられているが、他方の電力出力線41bに取り付けてもよい。遮断器は制御部61からの指令によって電力出力線41aの接続を機械的に切り離して電気的に遮断状態とするスイッチの一種である。以上説明した他は、先に説明した実施形態と同様の構成となっている。   The second embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4. Parts similar to those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. FIG. 3 is a system diagram of the fuel cell system according to the second embodiment. In the present embodiment, an opening degree sensor 28 that detects the opening degree of the hydrogen-based discharge valve 38 is provided as a state detection unit of the hydrogen-based discharge valve 38. The opening sensor 28 may be a position detector or a linear sensor that continuously detects the valve opening based on the amount of movement of the valve rod of the hydrogen-based discharge valve 38, or a signal indicating whether the valve is fully open or fully closed. A limit switch or the like that outputs may be used. In the present embodiment, a pressure sensor 27 for measuring the pressure is attached to the hydrogen discharge pipe 34 as a state detection unit of the hydrogen discharge valve 38. The pressure sensor 27 may be a piezoelectric or diaphragm type pressure sensor as long as it can continuously measure the pressure of the hydrogen discharge line 34. In the present embodiment, the circuit breaker 42 is located between the fuel cell 11 of the power output line 41 a and the inverter device 47 and can disconnect the connection of the power output line 41 a between the DC / DC converter 43 and the inverter device 47. Is attached. In FIG. 3, the circuit breaker 42 is attached to one power output line 41a, but may be attached to the other power output line 41b. The circuit breaker is a type of switch that mechanically disconnects the connection of the power output line 41a in accordance with a command from the control unit 61 to electrically disconnect the circuit. Other than the above description, the configuration is the same as that of the above-described embodiment.

図4を参照しながら、第2の実施形態の動作について説明する。図2で説明した先の実施形態と同様の動作についての説明は省略する。制御部61は、図4のステップS201に示すように燃料電池11を起動させた後、図4のステップS202に示すように、水素系排出弁38に開弁指令を出力する。この開弁指令によって水素系排出弁38のアクチュエータが動作して水素系排出弁38を開状態としようとする。次に、制御部61は、図4のステップS203に示すように、水素系排出弁38に取り付けられた開度センサ28からの信号によって水素系排出弁38の弁開度を取得する。そして、制御部61は、図4のステップS204に示すように、開度指令値と開度センサ28から取得された実際の開度との間に差異があるかどうかを判断する。差異の判断は2つの信号の間の差異が所定の誤差範囲内であれば差異が無いものと判断し、2つの信号の差異が所定の誤差範囲を超えている場合には、差異があるものと判断する。所定の誤差範囲は、例えば、指令値の数%というようにしても良いし、水素系排出弁38が全開、全閉運用であり、開度センサ28がリミットスイッチの場合には、信号のON、OFFの差異によって判断するようにしても良い。   The operation of the second embodiment will be described with reference to FIG. The description of the same operation as that of the previous embodiment described in FIG. 2 is omitted. After starting the fuel cell 11 as shown in step S201 of FIG. 4, the control unit 61 outputs a valve opening command to the hydrogen discharge valve 38 as shown in step S202 of FIG. 4. By this valve opening command, the actuator of the hydrogen discharge valve 38 operates to try to open the hydrogen discharge valve 38. Next, as shown in step S <b> 203 of FIG. 4, the control unit 61 acquires the valve opening degree of the hydrogen discharge valve 38 based on a signal from the opening degree sensor 28 attached to the hydrogen discharge valve 38. And the control part 61 judges whether there exists a difference between an opening degree command value and the actual opening degree acquired from the opening degree sensor 28, as shown to step S204 of FIG. The judgment of the difference is that there is no difference if the difference between the two signals is within a predetermined error range, and there is a difference if the difference between the two signals exceeds the predetermined error range. Judge. The predetermined error range may be, for example, a few percent of the command value, or when the hydrogen discharge valve 38 is fully open and fully closed and the opening sensor 28 is a limit switch, the signal is turned ON. The determination may be made based on the difference between OFF and OFF.

制御部61は水素系排出弁38の弁開指令の指令値と実開度に差異がある場合には、水素系排出弁38は凍結固着状態で開動作ができず、反応後の水素ガスを排出することができない状態にあるものと判断する。そして、図4のステップS208に示すように、制御部61は遮断器42に電力出力線41aを遮断するよう遮断指令を出力する。この指令によって遮断器42は機械的に電力出力線41aの接続を遮断して、車両駆動用モータ49に燃料電池11の発電電力を送電できない状態とする。そして、図4のステップS209,210に示すように、制御部61はDC/DCコンバータ43にDC/DCコンバータ43を2次電池45への蓄電モードとして燃料電池11からの電気出力を2次電池45に蓄電するようにする。   If there is a difference between the command value of the valve opening command of the hydrogen-based discharge valve 38 and the actual opening, the control unit 61 cannot open the hydrogen-based discharge valve 38 in a frozen state, and the hydrogen gas after the reaction cannot be opened. It is determined that the product cannot be discharged. Then, as shown in step S <b> 208 of FIG. 4, the control unit 61 outputs a break command to the breaker 42 so as to break the power output line 41 a. By this command, the circuit breaker 42 mechanically cuts off the connection of the power output line 41 a so that the power generated by the fuel cell 11 cannot be transmitted to the vehicle drive motor 49. Then, as shown in steps S209 and 210 of FIG. 4, the control unit 61 sets the DC / DC converter 43 to the DC / DC converter 43 and sets the DC / DC converter 43 to the secondary battery 45 to store the electric output from the fuel cell 11 as the secondary battery. 45 is charged.

また、図4のステップS204に示すように、制御部61は水素系排出弁38の弁開指令の指令値と実開度に差異がない場合には、水素系排出弁38は開動作ができ、反応後の水素ガスを排出することができる状態にあるものと判断する。そして、図4のステップS205に示すように、制御部61は、遮断器42を全閉とする指令を遮断器42に出力する。この指令によって遮断器42は機械的に電力出力線41aを接続して、車両駆動用モータ49に燃料電池11の発電電力を送電できる状態とする。   In addition, as shown in step S204 of FIG. 4, when there is no difference between the command value of the valve opening command of the hydrogen-based discharge valve 38 and the actual opening, the control unit 61 can open the hydrogen-based discharge valve 38. It is determined that the hydrogen gas after the reaction can be discharged. Then, as shown in step S <b> 205 of FIG. 4, the control unit 61 outputs a command to fully close the circuit breaker 42 to the circuit breaker 42. By this command, the circuit breaker 42 mechanically connects the power output line 41 a so that the power generated by the fuel cell 11 can be transmitted to the vehicle drive motor 49.

制御部61は、図4のステップS206,S207に示すように、インバータ装置47の動作を開始させ、DC/DCコンバータ43を充放電モードとして、燃料電池11の発電電力をインバータ装置47によって駆動用電力に変換して車両駆動用モータ49に供給することができる状態となって、燃料電池車両の走行が可能となる。   As shown in steps S206 and S207 of FIG. 4, the control unit 61 starts the operation of the inverter device 47, sets the DC / DC converter 43 in the charge / discharge mode, and drives the generated power of the fuel cell 11 by the inverter device 47. The fuel cell vehicle can be driven by being converted into electric power and supplied to the vehicle drive motor 49.

以上説明した、第2の実施形態では、先に説明した実施形態の効果に加えて、開度センサ28によって水素系排出弁38の実開度を検出し、その信号に基づいて弁の開閉可能と反応後の水素ガスの排出が可能かどうかを判断しているので、温度のみでの判断よりも確実に水素系排出弁38の状態を判断することができるという効果を奏する。また、遮断器42によって機械的に電力出力線41aの遮断を行なうことによって車両駆動用モータ49への送電を遮断していることから、送電の遮断が確実で、より確実に水素系排出弁38から反応後の水素ガスの排出ができない状態のまま燃料電池車両が走行することを防止することができるという効果を奏する。   In the second embodiment described above, in addition to the effects of the embodiment described above, the actual opening of the hydrogen-based discharge valve 38 is detected by the opening sensor 28, and the valve can be opened and closed based on the signal. Since it is determined whether or not the hydrogen gas can be discharged after the reaction, the state of the hydrogen-based discharge valve 38 can be determined more reliably than the determination based only on the temperature. In addition, since the power output line 41a is mechanically interrupted by the circuit breaker 42, the power transmission to the vehicle drive motor 49 is interrupted, so that the power transmission is reliably interrupted and the hydrogen-based discharge valve 38 is more reliably Thus, it is possible to prevent the fuel cell vehicle from traveling in a state in which the hydrogen gas after the reaction cannot be discharged.

図5を参照しながら、第3の実施形態について説明する。第3の実施形態の系統構成は先に説明した第2の実施形態と同様である。また第2の実施形態と同様の動作についての説明は省略する。制御部61は、図5のステップS301に示すように燃料電池11を起動させた後、図5のステップS302に示すように、圧力センサ27によって水素系排出弁38に開弁指令を出力する前の水素排出管路34の圧力を取得して記憶部63に格納する。そして、制御部61は図5のステップS303に示すように水素系排出弁38に開弁指令を出力して水素系排出弁38を開弁しようとする。その後、図5のステップS304に示すように、制御部61は、水素系排出弁38に開弁指令を出力した後の水素排出管路34の圧力を取得して記憶部63に格納する。先の開弁指令によって水素系排出弁38が実際に開弁されている場合には、開弁指令後の圧力は開弁指令前の圧力よりも低くなり、開弁されていないときには開弁指令後の圧力と開弁指令前の圧力は略等しくなる。制御部61は、図5のステップS305に示すように、先に記憶部63に格納した、水素系排出弁38に開弁指令を出力する前の水素排出管路34の圧力と、水素系排出弁38に開弁指令を出力した後の水素排出管路34の圧力とのデータを記憶部63から取得して比較する。そして、2つの圧力の間に差異があるかどうかを判断する。差異の判断は2つの信号の間の差異が所定の誤差範囲内であれば差異が無いものと判断し、2つの信号の差異が所定の誤差範囲を超えている場合には、差異があるものと判断する。所定の誤差範囲は、例えば、測定圧力の数%というようにしても良いし、一定の値としても良い。   The third embodiment will be described with reference to FIG. The system configuration of the third embodiment is the same as that of the second embodiment described above. Also, the description of the same operation as in the second embodiment is omitted. The controller 61 starts the fuel cell 11 as shown in step S301 of FIG. 5 and then outputs a valve opening command to the hydrogen discharge valve 38 by the pressure sensor 27 as shown in step S302 of FIG. The pressure of the hydrogen discharge pipe 34 is acquired and stored in the storage unit 63. Then, as shown in step S303 in FIG. 5, the control unit 61 outputs a valve opening command to the hydrogen discharge valve 38 and attempts to open the hydrogen discharge valve 38. Thereafter, as shown in step S <b> 304 of FIG. 5, the control unit 61 acquires the pressure of the hydrogen discharge pipe 34 after outputting the valve opening command to the hydrogen-based discharge valve 38 and stores it in the storage unit 63. When the hydrogen discharge valve 38 is actually opened by the previous valve opening command, the pressure after the valve opening command is lower than the pressure before the valve opening command, and when the valve is not opened, the valve opening command The subsequent pressure and the pressure before the valve opening command are substantially equal. As shown in step S305 in FIG. 5, the control unit 61 stores the pressure of the hydrogen discharge line 34 and the hydrogen-based discharge previously stored in the storage unit 63 before outputting the valve opening command to the hydrogen-based discharge valve 38. Data on the pressure of the hydrogen discharge pipe 34 after outputting the valve opening command to the valve 38 is acquired from the storage unit 63 and compared. It is then determined whether there is a difference between the two pressures. The judgment of the difference is that there is no difference if the difference between the two signals is within a predetermined error range, and there is a difference if the difference between the two signals exceeds the predetermined error range. Judge. For example, the predetermined error range may be a few percent of the measured pressure, or may be a constant value.

制御部61は、2つの圧力の間に差異がない場合には、水素系排出弁38は開弁できず反応後の水素ガスを排出することができない状態となっていると判断し、2つの圧力に差異がある場合には水素系排出弁38が開弁して反応後の水素ガスを排出することができる状態となっていると判断する。水素系排出弁38の状態検出後の送電禁止手段は、図2で説明したものと同様、インバータ装置47のインバータ素子を全開して車両駆動用モータへの送電を遮断するものである。また、この送電遮断は第2の実施形態と同様に遮断器42によって行なうこととしても良い。   When there is no difference between the two pressures, the control unit 61 determines that the hydrogen-based discharge valve 38 cannot be opened and the hydrogen gas after the reaction cannot be discharged. If there is a difference in pressure, it is determined that the hydrogen-based discharge valve 38 is open and the hydrogen gas after the reaction can be discharged. The power transmission prohibiting means after detecting the state of the hydrogen-based discharge valve 38 is a device that fully opens the inverter element of the inverter device 47 and interrupts power transmission to the vehicle drive motor, similar to that described with reference to FIG. Moreover, this power transmission interruption may be performed by the circuit breaker 42 as in the second embodiment.

以上説明した第3の実施形態は、先に説明した実施形態に加えて、水素系排出弁38にセンサを取り付けけることなく、燃料電池11の運転に必要な圧力センサ27を流用して水素系排出弁38の状態取得ができることから、システムを簡略化することができるという効果を奏する。   In the third embodiment described above, in addition to the embodiment described above, the pressure sensor 27 necessary for the operation of the fuel cell 11 can be used without attaching a sensor to the hydrogen discharge valve 38. Since the state of the discharge valve 38 can be acquired, the system can be simplified.

本発明に係る燃料電池システムの実施形態を示す制御系統図である。It is a control system diagram showing an embodiment of a fuel cell system according to the present invention. 本発明に係る燃料電池システムの実施形態において、起動過程を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a start-up process in the embodiment of the fuel cell system according to the present invention. 本発明に係る燃料電池システムの第2の実施形態を示す制御系統図である。It is a control system diagram which shows 2nd Embodiment of the fuel cell system which concerns on this invention. 本発明に係る燃料電池システムの第2の実施形態において、起動過程を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing a start-up process in the second embodiment of the fuel cell system according to the present invention. 本発明に係る燃料電池システムの第3の実施形態において、起動過程を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing a start-up process in the third embodiment of the fuel cell system according to the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 燃料電池システム、11 燃料電池、12 空気側極、13 水素側極、15 空気圧縮機、16,37 モータ、19 空気吸込み管路、23 空気供給管路、24 空気排出管路、26 温度センサ、27 圧力センサ、28 弁開度センサ、31 水素ガスタンク、32 水素供給調節弁、33 水素供給管路、34 水素排出管路、35 水素循環管路、36 水素循環ポンプ、38 水素系排出弁、39 水素系大気放出管路、41,41a,41b 電力出力線、42 遮断器、43 DC/DCコンバータ、45 2次電池、47 インバータ装置、49 車両駆動用モータ、51a,51b,53a,53b 電力供給線、61 制御部、63 記憶部、65 データバス。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel cell system, 11 Fuel cell, 12 Air side electrode, 13 Hydrogen side electrode, 15 Air compressor, 16, 37 Motor, 19 Air suction line, 23 Air supply line, 24 Air discharge line, 26 Temperature sensor , 27 Pressure sensor, 28 Valve opening sensor, 31 Hydrogen gas tank, 32 Hydrogen supply control valve, 33 Hydrogen supply line, 34 Hydrogen discharge line, 35 Hydrogen circulation line, 36 Hydrogen circulation pump, 38 Hydrogen system discharge valve, 39 Hydrogen-based atmospheric discharge pipe, 41, 41a, 41b Power output line, 42 Circuit breaker, 43 DC / DC converter, 45 Secondary battery, 47 Inverter device, 49 Vehicle drive motor, 51a, 51b, 53a, 53b Electric power Supply line, 61 control unit, 63 storage unit, 65 data bus.

Claims (7)

燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する車両駆動用の燃料電池と、
前記燃料電池の燃料極に燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路と、
前記燃料電池の燃料極から反応後の燃料ガスを排出する燃料ガス排出流路に設けられ、反応後の燃料ガスの一部を大気に排出する排出弁と、
前記排出弁の状態を検出する排出弁状態検出手段と、
前記排出弁の開閉制御を行なう制御部と、
を含む燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記燃料電池システムの起動過程において、前記排出弁状態検出手段によって前記排出弁が反応後の燃料ガスを大気に排出することができない状態にあると判断した場合には、前記燃料電池の発電電力を車両駆動装置に送電しない送電禁止手段
を有することを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell for driving a vehicle that generates electricity by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas;
A fuel gas supply channel for supplying fuel gas to the fuel electrode of the fuel cell;
A discharge valve provided in a fuel gas discharge passage for discharging the reacted fuel gas from the fuel electrode of the fuel cell, and discharging a part of the reacted fuel gas to the atmosphere;
A discharge valve state detecting means for detecting the state of the discharge valve;
A control unit for performing opening / closing control of the discharge valve;
A fuel cell system comprising:
In the starting process of the fuel cell system, the control unit determines that the exhaust valve state detection means determines that the exhaust valve cannot discharge the reacted fuel gas to the atmosphere. A fuel cell system comprising: a power transmission prohibiting unit that does not transmit the power generated by the battery to the vehicle drive device.
請求項1に記載の燃料電池システムにおいて、
2次電池を備え、
前記送電禁止手段は、前記燃料電池の発電電力を前記2次電池に出力すること
を特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 1, wherein
A secondary battery,
The power transmission prohibiting means outputs the power generated by the fuel cell to the secondary battery.
請求項1又は2に記載の燃料電池システムにおいて、
前記送電禁止手段は、前記燃料電池と前記駆動装置との間に設けられた電力接続装置を遮断状態に保持すること
を特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 1 or 2,
The power transmission prohibiting unit holds a power connection device provided between the fuel cell and the driving device in a cut-off state.
請求項1から3のいずれか1項
に記載の燃料電池システムにおいて、
前記送電禁止手段は、前記燃料電池と前記車両駆動装置との間に設けられたインバータ回路を全開状態として、前記燃料電池と前記車両駆動装置とを接続しないこと
を特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3,
The fuel cell system characterized in that the power transmission prohibiting means fully opens an inverter circuit provided between the fuel cell and the vehicle drive device, and does not connect the fuel cell and the vehicle drive device.
請求項1から4のいずれか1項に記載の燃料電池システムにおいて、
前記排出弁状態検出手段は、前記排出弁に取り付けられた温度センサであり、
前記制御部は、前記排出弁の温度が所定の温度以下である場合に、前記排出弁が反応後の燃料ガスを大気に排出することができない状態にあると判断すること
を特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 4,
The discharge valve state detection means is a temperature sensor attached to the discharge valve,
When the temperature of the discharge valve is equal to or lower than a predetermined temperature, the control unit determines that the discharge valve cannot discharge the reacted fuel gas to the atmosphere. system.
請求項1から5のいずれか1項に記載の燃料電池システムにおいて、
前記排出弁状態検出手段は、前記排出弁に取り付けられた開度センサであり、
前記制御部は、前記排出弁の開度指令値と前記排出弁の開度センサからの開度信号とに差異がある場合に、前記排出弁が反応後の燃料ガスを大気排出することができない状態にあると判断すること
を特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 5,
The discharge valve state detection means is an opening sensor attached to the discharge valve,
The control unit cannot discharge the fuel gas after the reaction to the atmosphere when there is a difference between the opening command value of the discharge valve and the opening signal from the opening sensor of the discharge valve. A fuel cell system characterized in that it is determined to be in a state.
請求項1から6のいずれか1項に記載の燃料電池システムにおいて、
前記排出弁状態検出手段は、前記燃料ガス排出流路に取り付けられた圧力センサであり、
前記制御部は、前記排出弁に開指令を出力する前後の前記燃料ガス排出流路の圧力に差異がない場合には、前記排出弁が反応後の燃料ガスを大気排出することができない状態にあると判断すること
を特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 6,
The discharge valve state detection means is a pressure sensor attached to the fuel gas discharge flow path,
When there is no difference in the pressure of the fuel gas discharge flow path before and after outputting an open command to the discharge valve, the control unit is in a state in which the discharge valve cannot discharge the reacted fuel gas to the atmosphere. A fuel cell system characterized by being judged to be present.
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